[发明专利]一种具有固定式视觉检测系统的油烟机及油烟浓度检测方法

权利要求书

1.一种具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：设置有烟机主体和用于检测油烟大小的固定式视觉检测模块，固定式视觉检测模块装配于烟机主体；

所述固定式视觉检测模块设置有镜头，镜头的视角覆盖于灶台；

所述固定式视觉检测模块通过采集的初始图像进行处理并被序列化，依次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到各个后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度。

2.根据权利要求1所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述固定式视觉检测模块设置有一个，镜头视角覆盖于灶台；

所述镜头所在平面与经过灶台的炉头的中心的竖直线成夹角λ。

3.根据权利要求1所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述固定式视觉检测模块设置有一个，镜头视角覆盖于灶台；

经过所述镜头的中轴线与经过灶台的中心的竖直线重叠。

4.根据权利要求1所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述固定式视觉检测模块设置有两个；

每个固定式视觉检测模块分别设置有一个镜头；

所述镜头的中轴线与经过对应灶台的炉头的中心的竖直重叠。

5.根据权利要求1所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述固定式视觉检测模块设置有两个；

所述两个固定式视觉检测模块分别设置有一个镜头；

所述镜头所在平面与经过对应灶台的炉头的竖直线成夹角λ。

6.根据权利要求2或者5所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述45°≤λ＜90°。

7.根据权利要求4所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述烟机主体设置有用于固定式视觉检测模块的处理器进行散热的散热部，散热部装配于处理器表面；

所述处理器与镜头分别装配于不同电路板。

8.根据权利要求7所述的具有固定式视觉检测系统的油烟机,其特征在于：所述固定式视觉检测模块还设置有装置主体、视觉检测部和防止油烟或水汽接近视觉检测部的正压部，视觉检测部和正压部分别装配于装置主体；

所述镜头装配于视觉检测部；

所述装置主体设置有风腔部，将镜头朝向拍摄区域定义为上方，视觉检测部装配于风腔部的下方，镜头装配于视觉检测部的上方；

所述镜头穿过风腔部的穿孔并朝向上方；

所述正压部装配于风腔部的上方且正压部的出风口朝向风腔部；

所述风腔部设置有用于容纳正压部产生气流的第一风腔室和用于对从第一风腔室气流进入的气体进行提速的第二风腔室，正压部装配于第一风腔室，镜头位于第二风腔室内部，第一风腔室与第二风腔室连通；

所述装置主体还设置有上盖和下盖，上盖固定扣合于风腔部的上方，下盖装配于视觉检测部的底部；

所述上盖设置有与正压部相配合的进风口和出风口，镜头穿过进风口且与上盖的表面持平。

9.一种油烟浓度检测方法，其特征在于，具有如权利要求1至8任意一项特征的具有固定式视觉检测系统的油烟机，固定式视觉检测模块以成像设备采集的初始图像作为基础进行处理，初始图像为灰度图，所采集的初始图像被序列化，依次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到各个后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度；

每次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度的步骤过程如下：

(1)将后帧的初始图像与前帧的初始图像进行帧差处理得到帧差图像；

(2)以开运算方式对帧差图像进行去噪处理，得到去噪图像；

(3)对去噪图像进行边缘检测，标记运动区域作为初始感兴趣区域；

(4)对初始感兴趣区域进行灰度均值计算和区域平滑度计算，将同时满足灰度均值和平滑度要求的区域作为下一步感兴趣区域，其它的区域作为干扰排除；

(5)对步骤(4)提取出的感兴趣区域分别进行灰度直方图统计，根据统计结果划分油烟浓度等级。

10.根据权利要求9所述的油烟浓度检测方法，其特征在于，步骤(1)中，对采集到的初始图像进行帧差操作得到帧差图像具体是：

固定式视觉检测模块根据接收到的初始图像的先后顺序，将后一帧图像与前一帧图像做差，得到动态区域高亮的帧差图像；

所述步骤(2)对帧差图像采用开运算进行去噪处理，得到去噪图像，具体通过如下方式进行：先对帧差图像进行腐蚀操作，以消除图像中的噪点和细小尖刺，断开窄小的连接；再对腐蚀后的图像进行膨胀操作，恢复原帧差图像中的烟雾特征；

所述步骤(3)对去噪图像进行边缘检测，标记运动区域作为初始感兴趣区域，具体是：利用小波变换，检测帧差图像高亮区域的边缘并进行标记，将标记出的区域作为初始感兴趣区域；

所述步骤(4)具体是对每个初始感兴趣区域进行灰度均值、区域平滑度计算，得到每个初始感兴趣区域对应的灰度均值和灰度平滑度，将同时满足计算得到的灰度均值小于灰度阈值、灰度平滑度小于灰度平滑度阈值的初始感兴趣区域作为感兴趣区域，将其它初始感兴趣区域判定为干扰区域；

所述步骤(5)中对步骤(4)提取出的感兴趣区域分别进行灰度直方图统计，根据统计结果划分油烟浓度等级，具体是：

将感兴趣区域图像中的所有像素，按照灰度值的大小，统计其出现的频率；

再根据需要划分的浓度等级数量，取10为区间长度，统计每个灰度区间内的像素点个数，每个灰度区间内的像素点个数对应划分油烟为相应的浓度等级；

成像设备采集的目标区域以区域S表示，任意一帧初始图像为对应区域S的成像；

初始图像由m*n个像素构成，

后帧初始图像A的像素的灰度值以矩阵AH表示，AH＝{ah_i,j}，ah_i,j代表后帧初始图像A中第i行、第j列像素对应的灰度值，i为像素所在的行，j为像素所在的列，1≤i≤m，1≤j≤n；后帧初始图像A中第i行、第j列像素所在的子区域为AS_i,j；

前帧初始图像B的像素的灰度值以矩阵BH表示，BH＝{bh_i,j}，bh_i,j代表前帧初始图像B中第i行、第j列像素对应的灰度值，前帧初始图像B中第i行、第j列像素所在的子区域为BS_i,j；

帧差图像D的像素灰度值以矩阵DH表示，DH＝{dh_i,j}＝{ah_i,j-bh_i,j}，dh_i,j代表帧差图像D中第i行、第j列像素对应的灰度值，帧差图像D中第i行、第j列像素所在的子区域为DS_i,j；

在帧差图像中，|dh_i,j|＝0的区域，呈黑色；|dh_i,j|≠0的区域呈高亮显示；

步骤(2)中对帧差图像进行腐蚀操作，具体包括如下步骤：

2-11，任意定义一个卷积核θ；

2-12，将卷积核θ与帧差图像进行卷积；在卷积核θ遍历帧差图像时，提取卷积核所覆盖区域内卷积结果的像素灰度最小值p以及与卷积核中心重合的像素点C；

像素点C的灰度通过矩阵CH＝{c_k,q}表示，k、q为像素点C的行序号和列序号，

获得在卷积核θ遍历帧差图像过程中得到的卷积结果最小值像素点矩阵P，最小值像素点矩阵P的灰度通过矩阵PH＝{p_k,q}表示；

2-13将像素点矩阵P的灰度对应赋予像素点C，得到腐蚀图像；

步骤(2)中对腐蚀图像进行膨胀操作，具体包括如下步骤：

2-21，任意定义一个卷积核β；

2-22，将卷积核β与腐蚀图像进行卷积；在卷积核β遍历腐蚀图像时，提取卷积核所覆盖区域内卷积结果的像素灰度最大值o以及与卷积核中心重合的像素点R；

像素点R的灰度通过矩阵RH＝{r_l,v}表示，l、v为像素点R的行序号和列序号，

获得在卷积核β遍历腐蚀图像过程中得到的卷积结果最大值像素点矩阵O，最大值像素点矩阵O的灰度通过矩阵OH＝{o_l,v}表示；

2-13将最大值像素点矩阵O的灰度对应赋予像素点R，得到膨胀图像，得到的膨胀图像即为去噪图像；

所述步骤(3)通过如下步骤进行：

3-1，定义一个滤波器Y，滤波器为t*t矩阵，t为奇数；

3-2，使滤波器Y遍历去噪图像，计算滤波器在每一位置处的中心像素点所在的去噪图像的灰度值以及中心像素点邻域内其它像素点的灰度值，并根据公式(Ⅰ)计算滤波器在每一位置处的中心像素点的边缘检测值X_z，z为滤波器Y遍历去噪图像时的标记，

f、g为像素点的矩阵序号，1≤f≤t，1≤g≤t，e为滤波器在每一位置处的像素点所在的去噪图像的灰度值；α为权重系数，与滤波器位置相对应；

3-3，将滤波器在每一位置处的中心像素点边缘检测值X_z与中心像素点邻域的其它像素点的灰度值相减，并判断差值的绝对值是否大于阈值Δ；

统计大于阈值的数量，如果数量超过判定滤波器所处位置的中心像素点对应的去噪图像的像素点位置为边缘点，并进行标记；

3-4，滤波器遍历完整个去噪图像，得到所有标记的边缘点，获得初步感兴趣区域；

所述t为3。