CN111868795A - 火焰检测系统、报告系统、火焰检测方法和程序 - Google Patents

火焰检测系统、报告系统、火焰检测方法和程序 Download PDF

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Abstract

本公开的目的是提高火焰的检测准确度。火焰检测系统(1)包括确定器(11)和输出器(12)。确定器(11)被配置为，当对图像数据(D0)执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源是火焰。输出器(12)被配置为输出确定器(11)的确定结果。

Description

火焰检测系统、报告系统、火焰检测方法和程序
技术领域
本公开总体上涉及火焰检测系统、报告系统、火焰检测方法和程序，并且具体地，涉及用于检测火焰的火焰检测系统、报告系统、火焰检测方法和程序。
背景技术
已知用于区分火舌和人造光的火舌检测器(例如，参见专利文献1)。专利文献1中描述的火舌检测器包括成像光学系统、图像捕获装置和火舌确定装置。图像捕获装置是用于通过使用成像光学系统在规定的监视范围内捕获图像的彩色电视摄像机。火舌确定装置对来自图像捕获装置的视频信号进行二进制化，并基于由此获得的二进制信号的时间序列模式来确定对象是否为火舌。
专利文献1中描述的火舌检测器(火焰检测系统)着眼于火舌左右移动，由此，火舌检测器区分火舌和人造光。因此，在不左右移动的火舌(例如，火焰)的情况下，可能不会被识别为火舌。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP H08-307757 A
发明内容
本公开的目的是提供一种火焰检测系统、报告系统、火焰检测方法和程序，其被配置为提高火焰的检测准确度。
根据本公开的一个方面的火焰检测系统包括确定器和输出器。确定器被配置为，当对图像数据执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源为火焰。输出器被配置为输出确定器的确定结果。
根据本公开的一个方面的报告系统包括上述火焰检测系统、固态成像设备和报告单元。固态成像设备对紫外光敏感，并且被配置为输出图像数据。报告单元被配置为根据来自输出器的输出结果来报告异常。
根据本公开的一个方面的火焰检测系统包括固态成像设备、确定器和输出器。固态成像设备包括以二维网格图案布置的第一像素和第二像素，并且第二像素设置有滤光器。确定器被配置为根据第一像素的第一像素信息创建第一图像数据。确定器被配置为根据第二像素的第二像素信息创建第二图像数据。确定器被配置为基于第一图像数据和第二图像数据中的每一个的亮度值确定发出具有第一波长的光的区域表示火焰。输出器被配置为输出确定器的确定结果。
根据本公开的一个方面的火焰检测方法包括确定步骤和输出步骤。确定步骤是当对图像数据执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源是火焰的步骤。输出步骤是输出确定步骤中的确定结果的步骤。
根据本公开的一个方面的程序是被配置为使计算机系统执行上述火焰检测方法的程序。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施例的火焰检测系统和报告系统的框图；
图2中的A是示出报告系统中包括的固态成像设备的颜色滤光器的布置图案的示意图，图2中的B是示出在报告系统中包括的固态成像设备的颜色滤光器的另一布置图案的示意图；
图3是示出报告系统中包括的固态成像设备的像素之一的电路图；
图4是示意性地表示报告系统所具有的固态成像设备的剖视图；
图5是报告系统中包括的固态成像设备的时序图；
图6是火焰检测系统的第一操作例的流程图；
图7是表示火焰检测系统的第一操作例的图；
图8是表示火焰检测系统的第二操作例的流程图；
图9是表示火焰检测系统的第二操作例的图；
图10是火焰检测系统的第三操作例的流程图；
图11是表示火焰检测系统的第三操作例的图；
图12是火焰检测系统的第四操作例的流程图；
图13是表示火焰检测系统的第四操作例的图；以及
图14是示出根据本公开的一个实施例的变型的火焰检测系统和报告系统的框图。
具体实施方式
(1)概要
下面将参照图1描述本实施例的火焰检测系统1和报告系统10的概要。
根据本实施例的火焰检测系统1是应用于例如氢气站、氢气发电设施等并且被配置为检测由氢泄漏产生的火焰的系统。此外，根据本实施例的报告系统10是被配置为当由火焰检测系统1检测到火焰时报告异常(氢泄漏)的系统。
如图1所示，根据本实施例的火焰检测系统1包括确定器11和输出器12。确定器11基于对图像数据D0执行的图像处理的结果，确定发光源是否是作为检测目标的火焰。换句话说，当对图像数据D0执行的图像处理检测到紫外光(具有第一波长的光)时，确定器11确定发光源为火焰。在本实施例中，作为感测目标的火焰是氢火焰。如本文中所使用的，“氢火焰”是通过燃烧氢而产生的火焰，并且此时，仅产生紫外光。输出器12输出确定器11的确定结果。
如图1所示，根据本实施例的报告系统10包括火焰检测系统1、固态成像设备2和报告单元3。固态成像设备2对紫外光(紫外线)敏感，并将图像数据D0输出到火焰检测系统1。报告单元3根据火焰检测系统1的输出器12的输出结果报告异常。具体地，当从输出器12接收到表示检测到氢火焰的结果时，报告单元3报告异常(氢泄漏)的发生。
根据本实施例的火焰检测系统1基于图像数据D0中是否存在紫外光来确定发光源是否是火焰(氢火焰)，这与基于例如火焰的移动进行确定的情况相比，提高了火焰的检测准确度。此外，根据本实施例的报告系统10使得当火焰检测系统1检测到火焰时能够报告异常(氢泄漏)的发生。
(2)细节
下面将参照图1至图4描述本实施例的火焰检测系统1和报告系统10的细节。
如图1所示，根据本实施例的报告系统10包括火焰检测系统1、固态成像设备2和报告单元3。报告系统10还可以包括用于将光聚焦在固态成像设备2上的透镜，用于控制要入射在固态成像设备2上的光的波长范围的滤光器等。然而，透镜必须是被配置为不仅聚焦可见光而且聚焦紫外光的透镜。
(2.1)火焰检测系统
如图1所示，火焰检测系统1包括确定器11、输出器12和存储单元13。确定器11包括信号处理器111。
确定器11包括具有处理器和存储器的微型计算机。即，确定器11由包括处理器和存储器的计算机系统实现。处理器执行适当的程序，从而使计算机系统用作确定器11。该程序可以预先存储在存储器中，可以通过诸如互联网之类的电信网络提供，或由非暂时性存储介质(例如存储程序的存储卡)提供。
信号处理器111对来自固态成像设备2的图像数据D0执行规定的信号处理(图像处理)。例如，如图2中的A所示，当固态成像设备2仅包括蓝色的颜色滤光器时，信号处理器111创建第一图像数据D1和第二图像数据D2。第一图像数据D1是基于可以接收紫外光、蓝光、绿光和红光的像素(在图2中的A中由“W”表示的像素)20创建的图像。第二图像数据D2是基于设置有颜色滤光器的像素(在图2中的A中由“B”表示的像素)20创建的图像。以下，将能够接收紫外光、蓝光、绿光和红光的像素20也称为“第一像素20”。在第一图像数据D1中，对于设置有颜色滤光器的像素20，基于位于其周围的第一像素20进行插值。在第二图像数据D2中，对于第一像素20，基于位于其周围并设置有颜色滤光器的像素20进行插值。
可替代地，例如，如图2中的B所示，当固态成像设备2包括蓝色、红色和绿色的颜色滤光器时，信号处理器111创建第一图像数据D1、第二图像数据D2、第三图像数据D3以及第四图像数据D4。第一图像数据D1是基于可接收紫外光、蓝光、绿光和红光的像素(在图2中的B中由“W”表示的像素)20创建的图像。第二图像数据D2是基于设置有蓝色的颜色滤光器的像素(在图2中的B中由“B”表示的像素)20创建的图像。第三图像数据D3是基于设置有红色的颜色滤光器的像素(在图2中的B中由“R”表示的像素)20创建的图像。第四图像数据D4是基于设置有绿色的颜色滤光器的像素(在图2中的B中由“G”表示的像素)20创建的图像。
确定器11基于存储在存储单元13中的第一图像数据D1和第二图像数据D2(或第一图像数据D1至第四图像数据D4)执行确定处理。确定器11通过确定处理来区分氢火焰和非氢火焰的发光源。如本文中所使用的，“非氢火焰的发光源”包括火花放电(例如，闪电)、电晕放电、含碳物质的火焰(以下也称为“碳火焰”)等。此外，如本文所用，“含碳物质的火焰”是指通过燃烧含碳物质而产生的火焰，并且此时，产生紫外光和可见光。确定器11基于第一图像数据D1和第二至第四图像数据D2至D4中与碳火焰的波长相对应的至少一个图像数据来区分氢火焰和碳火焰。当在第一图像数据D1和第二至第四图像数据D2至D4中与碳火焰的波长相对应的至少一个图像数据中都检测到发光源时，确定器11确定发光源是碳火焰，并且当仅在第一图像数据D1中检测到发光源时，确定器11确定发光源是氢火焰。
此外，在火花放电和电晕放电(以下也称为“放电”)的情况下，不仅产生紫外光，而且产生蓝光。确定器11基于例如第一图像数据D1和第二图像数据D2来区分氢火焰和放电。当在第一图像数据D1和第二图像数据D2两者中都检测到发光源时，确定器11确定该发光源是放电，并且当仅在第一图像数据D1中检测到发光源时，确定器11确定发光源是氢火焰。即，当对图像数据D0执行的图像处理检测到与紫外光的波长范围不同的波长范围内的光时，确定器11确定发光源不是氢火焰(火焰)。特别地，当区分氢火焰与放电时，与紫外光的波长范围不同的波长范围是蓝光的波长范围。蓝光的波长范围是例如380nm至400nm。
输出器12将确定器11的确定结果输出到报告单元3。换句话说，当确定器11确定检测到作为检测目标的氢火焰时，输出器12将表示检测到氢火焰的结果输出到报告单元3。在本实施例中，输出器12向报告单元3输出报告指令信号S1，报告指令信号S1用于使报告单元3报告检测到作为检测目标的氢火焰。
存储单元13例如由诸如闪存之类的可读/可写存储器构成。存储单元13存储由信号处理器111基于从固态成像设备2发送的图像数据D0创建的第一图像数据D1和第二图像数据D2(或第一图像数据D1至第四图像数据D4)。
(2.2)固态成像设备
如图2中的A和图2中的B所示，根据本实施例的固态成像设备2包括以m×n阵列(在图中所示的示例中，m＝4，n＝4)布置的多个(在该图所示的示例中为16个)像素20。换句话说，多个像素20(第一像素和第二像素)以二维网格图案布置。在图2中的A中，用“W”表示的像素20是白色，即可以接收紫外光、蓝光、绿光和红光的第一像素，用“B”表示的像素20是设置有仅允许蓝光通过的滤光器的像素(第二像素)。在图2中的B中，由“R”表示的像素20是没置有仅允许红光通过的滤光器的像素，由“G”表示的像素20是设置有仅允许绿光通过的滤光器的像素。在图2中的A和图2中的B中，第一像素20和设置有滤光器的像素20交替布置。
在根据本实施例的火焰检测系统1中，多个像素20中的至少一个优选地是设置有颜色滤光器的像素20，以便区分氢火焰和非氢火焰的发光源。特别地，当将氢火焰与放电区分开时，多个像素20中的至少一个优选地是设置有蓝色的颜色滤光器的像素20。
如图3和图4所示，多个像素20中的每一个包括第一电极24、光电转换器25、第二电极26、电荷累积器28、第一晶体管291、第二晶体管292和第三晶体管293。而且，多个像素20中的每一个还包括半导体衬底21、像素电路22和布线层23。在图4所示的示例中，三个像素电路22安装在半导体衬底21上。
第一电极(下部电极)24例如由适合于半导体制造工艺的诸如铝(Al)、铜(Cu)、氮化钛(TiN)等的材料制成。第一电极24经由布线层23电连接至设置在像素电路22中的电荷累积器28。
光电转换器25例如是对紫外光敏感的有机膜。有机膜不仅对紫外光敏感，而且对可见光敏感。光电转换器25位于第一电极24上。光电转换器25将光转换成电信号。用于光电转换器25的材料不限于有机膜，可以是例如对紫外光敏感的诸如硅、氮化铝镓(AlGaN)和金刚石等的材料。
第二电极(上部电极)26例如是由氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)等制成的透明电极。第二电极26位于光电转换器25上。
保护膜27由例如氮化硅、氮氧化硅等制成。
电荷累积器28设置在像素电路22中。电荷累积器28累积由光电转换器25产生的电荷。电荷累积器28例如是P-N结电容。
当累积在电荷累积器28中的电荷被施加到第一晶体管的栅极时，第一晶体管(源极跟随器晶体管)291输出源极电压作为信号。第二晶体管(复位晶体管)292从电荷累积器28擦除(复位)在电荷累积器28中累积的电荷。第三晶体管(选择晶体管)293从多个像素20中选择任意像素20。
接下来，将简要描述固态成像设备2的操作。通过保护膜27和第二电极26的光通过由光电转换器25执行的光电转换而被转换为电荷(电信号)。通过光电转换器25执行的转换而获得的电荷被累积在电荷累积器28中。累积在电荷累积器28中的电荷被施加到第一晶体管291的栅极，并且第一晶体管291的源极电压作为信号输出。此外，累积在电荷累积器28中的电荷被第二晶体管292从电荷累积器28擦除。
在一般的固态成像设备的电路配置中，当在电荷累积期间读出数据时，电荷从电荷累积器丢失。然而，在根据本实施例的固态成像设备2的电路配置中，能够在不丢失累积在电荷累积器28中的电荷的情况下读出数据。即，根据本实施例的固态成像设备2的电路配置，能够实现在不破坏电荷累积器28中累积的电荷的情况下读取数据(信号)的无损读出。
如图5所示，在根据本实施例的固态成像设备2中，在第二晶体管292复位(擦除)电荷累积器28中的电荷之前(即，在一个电荷累积时间段期间)，第一晶体管291使得电荷累积器28输出三次信号电荷。根据该方法，在电荷累积器28中的电荷累积继续进行的同时，在累积期间能够读取数据。因此，该方法具有以下优点：即使当信号电荷非常小时，也可以通过长时间累积信号电荷来容易地识别信号。而且，在累积期间读出的数据的优点是能够早期确定。
(2.3)报告单元
报告单元3被配置为根据火焰检测系统1的输出器12的输出结果来报告异常。具体地，当确定器11确定检测到作为检测目标的氢火焰时，报告单元3报告发生异常(氢泄漏)。报告单元3包括安装在例如氢气站中的监视器(显示设备)。报告单元3基于来自输出器12的报告指令信号S1，使监视器显示例如“发生了异常”的消息。在这种情况下，报告单元3可以被配置为不仅在监视器上显示消息，而且通过声音(语音、蜂鸣器等)报告异常的发生。此外，在这种情况下，例如，报告单元3可以被配置为将异常的发生通知给氢气站的管理公司。
(3)操作
下面将描述本实施例的火焰检测系统1的操作。
(3.1)第一操作示例
将参照图6和图7描述根据本实施例的火焰检测系统1的第一操作示例。在第一操作示例中，将描述区分氢火焰与放电的情况。在这种情况下，如图2中的A所示，固态成像设备2包括蓝色的颜色滤光器。
在图7中，“图案1”示出了既没有检测到氢火焰也没有检测到放电的情况。在图7中，“图案2”示出了检测到氢火焰的情况。在图7中，“图案3”示出了检测到放电的情况。在图7中，“图案4”示出了同时检测到氢火焰和放电的情况。注意，图7中的氢火焰和放电的形状示意性地表示氢火焰和放电，并且与实际形状不同。
确定器11从存储单元13读取第一图像数据D1。信号处理器111基于第一图像数据D1提取第一区域R1(步骤ST101)。此时，信号处理器111将第一图像数据D1中的每个像素20的亮度值与规定的阈值进行比较，并且提取亮度值大于或等于阈值的区域作为第一区域R1(步骤ST102)。如果未提取到第一区域R1(步骤ST102；否)，则确定器11确定氢火焰或放电均不存在，并且确定器11重复步骤ST101和ST102。即，这种情况对应于图7中的“图案1”。
如果提取到第一区域R1(步骤ST102；是)，则确定器11从存储单元13读取第二图像数据D2。信号处理器111基于第二图像数据D2提取第二区域R2(步骤ST103)。如本文中所使用的，“第二区域R2”是第二图像数据D2中与第一区域R1相同并且每个像素20的亮度值大于或等于阈值的区域。即，信号处理器111在阈值和第二图像数据D2中的与第一区域R1相同的区域中的每个亮度值之间进行比较，并且信号处理器111将其中每个亮度值大于或等于阈值的区域提取为第二区域R2(步骤ST104)。
如果提取到第二区域R2(步骤ST104；是)，则确定器11确定发光源是放电，并且操作返回步骤ST101。这种情况对应于图7中的“图案3”。即，当发光源是放电时，包括有蓝光，并且由于该蓝光穿过蓝色的颜色滤光器，所以在第二图像数据D2中提取该蓝光作为第二区域R2。
如果未提取到第二区域R2(步骤ST104；否)，则确定器11确定发光源是氢火焰(步骤ST105)。这种情况对应于图7中的“图案2”和“图案4”。即，当发光源是氢火焰时，仅存在紫外光，但是该紫外光被蓝色的颜色滤光器吸收，因此在第二图像数据D2中没有作为第二区域R2被提取到。
当确定器11确定发光源是氢火焰时，确定器11使输出器12输出报告指令信号S1。然后，报告系统10的报告单元3从输出器12接收报告指令信号S1，并报告异常(氢泄漏)的发生。在这种情况下，可以使报告单元3的监视器显示第一图像数据D1和第二图像数据D2。
该方法使得能够将氢火焰与放电区分开，因此减少了诸如由于错误检测而停止诸如氢气站之类的设施的麻烦。
(3.2)第二操作示例
将参照图8和图9描述根据本实施例的火焰检测系统1的第二操作示例。在第二操作示例中，将描述区分氢火焰、放电和碳火焰(例如发红光的火焰)的情况。在这种情况下，如图2中的B所示，固态成像设备2包括蓝色、红色和绿色的颜色滤光器。
在图9中，“图案1”示出了没有检测到氢火焰、放电和碳火焰的情况。在图9中，“图案2”示出了检测到氢火焰的情况。在图9中，“图案3”示出了检测到放电的情况。在图9中，“图案4”示出了检测到碳火焰的情况。在图9中，“模式5”示出了氢火焰、放电和碳火焰全都被检测到的情况。注意，图9中的氢火焰、放电和碳火焰的形状示意性地表示氢火焰、放电和碳火焰，并且与实际形状不同。
确定器11从存储单元13读取第一图像数据D1。信号处理器111基于第一图像数据D1提取第一区域R1(步骤ST201)。此时，信号处理器111将第一图像数据D1中的每个像素20的亮度值与规定的阈值进行比较，并且提取亮度值大于或等于阈值的区域作为第一区域R1(步骤ST202)。如果未提取到第一区域R1(步骤ST202；否)，则确定器11确定氢火焰、放电和碳火焰均不存在，并且确定器11重复步骤ST201和ST202。这种情况对应于图9中的“图案1”。
如果提取到第一区域R1(步骤ST202；是)，则确定器11从存储单元13读取第二图像数据D2。信号处理器111基于第二图像数据D2提取第二区域R2(步骤ST203)。信号处理器111在阈值和第二图像数据D2中的与第一区域R1相同的区域中的每个亮度值之间进行比较，并且信号处理器111将其中每个亮度值大于或等于阈值的区域提取为第二区域R2(步骤ST204)。
如果提取到第二区域R2(步骤ST204；是)，则确定器11确定发光源是放电，并且操作返回到步骤ST201。这种情况对应于图9中的“图案3”。即，当发光源是放电时，包括有蓝光，并且由于该蓝光穿过蓝色的颜色滤光器，所以在第二图像数据D2中提取该蓝光作为第二区域R2。
如果未提取到第二区域R2(步骤ST204；否)，则确定器11从存储单元13读取第三图像数据D3。信号处理器111基于第三图像数据D3提取第三区域R3(步骤ST205)。信号处理器111在阈值和第三图像数据D3中的与第一区域R1相同的区域中的每个亮度值之间进行比较，并且信号处理器111提取其中每个亮度值大于或等于阈值的区域作为第三区域R3(步骤ST206)。
如果提取到第三区域R3(步骤ST206；是)，则确定器11确定发光源是碳火焰，并且操作返回到步骤ST208。这种情况对应于图9中的“图案4”。即，当发光源是碳火焰时，包括有红光，并且由于该红光穿过红色的颜色滤光器，所以在第三图像数据D3中提取该红光作为第三区域R3。
如果未提取到第三区域R3(步骤ST206；否)，则确定器11确定发光源是氢火焰(步骤ST207)。这种情况对应于图9中的“图案2”和“图案5”。即，当发光源是氢火焰时，仅存在紫外光，但是该紫外光被红色的颜色滤光器吸收，因此在第三图像数据D3中没有作为第三区域R3被提取到。
当确定器11确定发光源是氢火焰时，确定器11使输出器12输出报告指令信号S1。然后，报告系统10的报告单元3从输出器12接收报告指令信号S1，并报告异常(氢泄漏)的发生。在这种情况下，可以使报告单元3的监视器显示第一图像数据D1、第二图像数据D2和第三图像数据D3。
该方法使得氢火焰、放电和碳火焰能够彼此区分，从而减少了诸如由于错误检测而停止诸如氢气站之类的设施的麻烦。
注意，如第二操作示例中所示，普通火焰(“含碳物质的火焰”)发出红光，并且红光穿过红色的颜色滤光器。因此，当预先知道引起错误检测的物体的光谱时，根据该光谱改变安装在每个像素上的滤光器的特性，这提供了更容易识别区域的形状的优点。
(3.3)第三操作示例
将参照图10和图11描述根据本实施例的火焰检测系统1的第三操作示例。在第三操作示例中，将描述区分氢火焰与放电的情况。在这种情况下，如图2中的A所示，固态成像设备2包括蓝色的颜色滤光器。
在图11中，“图案1”示出了既没有检测到氢火焰也没有检测到放电的情况。在图11中，“图案2”示出了检测到氢火焰的情况。在图11中，“图案3”示出了检测到放电的情况。在图11中，“图案4”示出了同时检测到氢火焰和放电的情况。注意，图11中的氢火焰和放电的形状示意性地表示氢火焰和放电，并且与实际形状不同。
确定器11从存储单元13读取第一图像数据D1。信号处理器111基于第一图像数据D1提取第一区域R1(步骤ST301)。此时，信号处理器111将第一图像数据D1中的每个像素20的亮度值与规定的阈值进行比较，并且提取亮度值大于或等于阈值的区域作为第一区域R1(步骤ST302)。如果未提取到第一区域R1(步骤ST302；否)，则确定器11确定氢火焰或放电均不存在，并且确定器11重复步骤ST301和ST302。这种情况对应于图11中的“图案1”。
如果提取到第一区域R1(步骤ST302；是)，则确定器11在时间序列连续的多个(在该示例中为三个)第一图像数据D1中的每一个中提取第一区域R1(步骤ST303)。换句话说，确定器11基于按时间序列获得的多个图像数据D0来确定发光源是否是火焰。由于在发光源是放电的情况下发光是不连续的，所以当未按时间序列连续检测到第一区域R1时，确定器11确定发光源是放电(步骤ST304；否)，并且操作返回到步骤ST301。这种情况对应于图11中的“图案3”。
由于在发光源是氢火焰的情况下发光是连续的，所以当按时间序列连续检测到第一区域R1(步骤ST304；是)时，确定器11确定发光源是氢火焰(步骤ST305)。换句话说，当对多个图像数据D0执行的图像处理连续检测到紫外光时，确定器11确定发光源是火焰。这种情况对应于图11中的“图案2”和“图案4”。
当确定器11确定发光源是氢火焰时，确定器11使输出器12输出报告指令信号S1。然后，报告系统10的报告单元3从输出器12接收报告指令信号S1，并报告异常(氢泄漏)的发生。在这种情况下，可以使报告单元3的监视器显示第一图像数据D1、第二图像数据D2和第三图像数据D3。
该方法使得能够将氢火焰与放电区分开，并因此减少了诸如由于错误检测而停止诸如氢气站之类的设施的麻烦。
(3.4)第四操作示例
将参照图12和图13描述根据本实施例的火焰检测系统1的第四操作示例。在第四操作示例中，将描述区分氢火焰与放电的情况。在这种情况下，如图2中的A所示，固态成像设备2包括蓝色的颜色滤光器。
在图13中，“图案1”示出了既没有检测到氢火焰也没有检测到放电的情况。在图13中，“图案2”示出了检测到氢火焰的情况。在图13中，“图案3”示出了检测到放电的情况。在图13中，“图案4”示出了同时检测到氢火焰和放电的情况。
确定器11从存储单元13读取第一图像数据D1。信号处理器111基于第一图像数据D1提取第一区域R1(步骤ST401)。此时，信号处理器111将第一图像数据D1中的每个像素20的亮度值与规定的阈值进行比较，并且提取亮度值大于或等于阈值的区域作为第一区域R1(步骤ST402)。如果未提取到第一区域R1(步骤ST402；否)，则确定器11确定氢火焰或放电均不存在，并且确定器11重复步骤ST401和ST402。这种情况对应于图13中的“图案1”。
如果提取到第一区域R1(步骤ST402；是)，则确定器11使信号处理器111识别第一区域R1的形状(步骤ST403)。在此，在发光源为氢火焰的情况下，由于从高压管上形成的泄漏点喷出氢气时产生的摩擦加热而使氢着火，从而产生具有彼此相对且长度相差10％以上的两条边的矩形(梯形)的火焰形状(以下称为“第一形状M1”)。相反，当发光源是放电时，产生线性火焰形状或具有彼此相对且长度相差小于10％的两条边的矩形火焰形状(以下称为“第二形状M2”)。
如果第一区域R1的形状是第二形状M2(步骤ST404；是)，则确定器11确定发光源是放电，并且操作返回到步骤ST401。这种情况对应于图11中的“图案3”。
如果第一区域R1的形状是第一形状M1(步骤ST404；否)，则确定器11确定发光源是氢火焰(步骤ST405)。这种情况对应于图11中的“图案2”和“图案4”。换句话说，确定器11基于通过图像处理检测到的紫外光区域的形状来确定发光源是否是火焰。
当确定器11确定发光源是氢火焰时，确定器11使输出器12输出报告指令信号S1，然后，报告系统10的报告单元3从输出器12接收报告指令信号S1，并报告异常(氢泄漏)的发生。在这种情况下，可以使报告单元3的监视器显示第一图像数据D1和第二图像数据D2。
该方法使得能够将氢火焰与放电区分开，并因此减少了诸如由于错误检测而停止诸如氢气站之类的设施的麻烦。
(4)变型
上述实施例仅仅是本公开的各种实施例的示例。只要可以实现本公开的目的，就可以根据设计等对上述实施例进行各种修改。此外，可以通过火焰检测方法、计算机程序、存储计算机程序的非暂时性记录介质等来实现与火焰检测系统1相同的功能。
根据一个方面的火焰检测方法包括确定步骤和输出步骤。确定步骤是当对图像数据D0执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源为火焰的步骤。输出步骤是输出确定步骤中的确定结果的步骤。
根据一个方面的程序是被配置为使计算机系统执行上述火焰检测方法的程序。
下面将描述上述实施例的变型。注意，以下将描述的任何变型可以适当地组合。
火焰检测系统1或执行本公开的火焰检测方法的主体包括计算机系统。所述计算机系统包括处理器和存储器作为硬件。可以通过使处理器执行存储在计算机系统的存储器中的程序，来执行火焰检测系统1或执行本公开的火焰检测方法的主体的功能。程序可以预先存储在计算机系统的存储器中，或者可以通过电信网络提供。或者，程序也可以在被记录在计算机系统可读的任何非暂时性存储介质(例如存储卡、光盘或硬盘驱动器)中之后进行发布。所述计算机系统的处理器包括一个或多个电子电路，其中包括半导体集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)。多个电子电路可以被集成在一个芯片上或者可以被分布在多个芯片上。多个芯片可以任意地集成在单个设备中或分布在多个设备中。
火焰检测系统1的确定器11(包括信号处理器111)的功能可以被设置在单个设备中或者可以被分布在多个设备中。进一步可替代地，确定器11的至少一些功能也可以被实现为云计算系统。
在上述实施例中，示出了其中火焰是氢火焰的示例，但是火焰不限于氢火焰，而是可以是另一种火焰，只要它是发出光的火焰即可。例如，在一般火焰的情况下，发射光谱在有足够氧气的情况下燃烧(完全燃烧)和在没有足够氧气的情况下燃烧(不完全燃烧)之间是不同的(发射光谱在完全燃烧过程中为蓝色，在不完全燃烧过程中为红色)。如上所述，通过使滤光器的特性分别适合于完全燃烧或不完全燃烧的发射光谱，不仅能够区分氢火焰、放电和碳火焰，而且还能够彼此区分碳火焰(一般的火焰)的各个燃烧状态。
上述实施例使用仅允许指定的光通过的滤光器，但是，例如，可以将没有从发光源发射光的状态下的图像数据定义为参考数据，并且可以基于与参考数据的差异来实现滤光功能。在这种情况下，可以省略用于识别发光源的滤光器(UV滤光器、RGB滤光器等)。
例如，当将氢火焰与放电区分开时，不需要比放电中包括的蓝光的波长范围长的波长范围内的光，因此，固态成像设备2可以设置有滤光器，该滤光器被配置为阻挡比蓝光的波长更长的波长范围内的光。
在上述实施例中，已经描述了其中固态成像设备2包括设置有颜色滤光器的像素20和能够接收紫外光、蓝光、绿光和红光的像素20的示例。与此相对，固态成像设备2可以包括例如设置有颜色滤光器的像素20和安装了仅能透射紫外光的UV滤光器的像素。
在上述实施例中，固态成像设备2被包括在报告系统10中，但是如图14所示，固态成像设备2可以被包括在火焰检测系统1中。换句话说，火焰检测系统1可以包括固态成像设备2、确定器11和输出器12。
(概述)
如上所述，第一方面的火焰检测系统(1)包括确定器(11)和输出器(12)。确定器(11)被配置为，当对图像数据(D0)执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源是火焰。输出器(12)被配置为输出确定器(11)的确定结果。
该方面基于图像数据(D0)中是否存在紫外光来确定发光源是否为火焰，与基于例如火焰的移动进行确定的情况相比，这能够提高火焰的检测准确度。
在参考第一方面的、第二方面的火焰检测系统(1)中，确定器(11)被配置为，当图像处理检测到与紫外光不同的波长范围内的光时，确定发光源不是火焰。
该方面使得火焰和非火焰的发光源能够彼此区分。
在参考第二方面的、第三方面的火焰检测系统(1)中，该波长范围是蓝光的波长范围。
该方面使得能够将火焰和诸如放电(包括闪电)之类的紫外光发光源彼此区分开。
在参考第一至第三方面中的任一方面的、第四方面的火焰检测系统(1)中，确定器(11)基于按时间序列获得的多个图像数据(D0)确定发光源是否为火焰。
与基于一个图像数据进行确定的情况相比，该方面进一步提高了火焰的检测准确度。
在参考第四方面的、第五方面的火焰检测系统(1)中，确定器(11)被配置为，当对多个图像数据(D0)进行的图像处理连续检测到紫外光时，确定发光源是火焰。
该方面使得当火焰包括紫外光时，紫外光能够按时间序列被连续地检测，因此使得能够提高区分火焰和非火焰的紫外发光源的准确性。
在参考第一至第五方面中的任一方面的、第六方面的火焰检测系统(1)中，确定器(11)被配置为基于通过图像处理检测到的紫外光区域(第一区域RI)的形状(第一形状M1、第二形状M2)来确定发光源是否为火焰。
在该方面中，基于紫外光的形状来确定发光源是否是火焰。
第七方面的报告系统(10)包括第一至第六方面中任一项的火焰检测系统(1)、固态成像设备(2)和报告单元(3)。固态成像设备(2)对紫外光敏感，并且被配置为输出图像数据(D0)。报告单元(3)被配置为根据输出器(12)的输出结果来报告异常。
该方面使得当火焰检测系统(1)检测到火焰时能够报告异常的发生。
在参考第七方面的、第八方面的报告系统(10)中，固态成像设备(2)包括布置成阵列的多个像素(20)。多个像素(20)的每个包括第一电极(24)、光电转换器(25)、电荷累积器(28)、第二电极(26)、第一晶体管(291)、第二晶体管(292)以及第三晶体管(293)。光电转换器(25)位于第一电极(24)上，并且被配置为将光转换成电信号。电荷累积器(28)电连接至第一电极(24)，并且被配置为累积由光电转换器(25)产生的电荷。第二电极(26)位于光电转换器(25)上。第一晶体管(291)被配置为使电荷累积器(28)输出在电荷累积器(28)中累积的电荷。第二晶体管(292)从电荷累积器(28)擦除在电荷累积器(28)中累积的电荷。第三晶体管(293)从多个像素(20)中选择任意像素(20)。光电转换器(25)是有机膜。
该方面使得能够在火焰检测系统(1)检测到火焰时报告异常的发生。
第九方面的火焰检测方法包括确定步骤和输出步骤。确定步骤是当对图像数据(D0)执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源为火焰的步骤。输出步骤是输出确定步骤中的确定结果的步骤。
该方面使得能够改善火焰的检测准确度。
第十方面的程序是被配置为使计算机系统执行第九方面的火焰检测方法的程序。
该方面使得能够改善火焰的检测准确度。
第十一方面的火焰检测系统(1)包括固态成像设备(2)、确定器(11)和输出器(12)。固态成像设备(2)包括以二维网格图案布置的第一像素(20)和第二像素(20)，并且第二像素(20)设置有滤光器。确定器(11)被配置为根据第一像素(20)的第一像素信息创建第一图像数据(D1)。确定器(11)被配置为根据第二像素(20)的第二像素信息创建第二图像数据(D2)。确定器(11)被配置为基于第一图像数据(D1)和第二图像数据(D2)中的每一个的亮度值来确定发出具有第一波长的光的区域表示火焰。输出器(12)被配置为输出确定器(11)的确定结果。
在该方面中，基于第一图像数据(D1)和第二图像数据(D2)中的每一个的亮度值来确定发光源是否是火焰。
根据第二至第六方面的配置不是对于火焰检测系统(1)必不可少的配置，因此可以被省略。
根据第八方面的配置不是对于报告系统(10)必不可少的配置，并且因此可以被省略。
附图标记列表
1 火焰检测系统
11 确定器
12 输出器
2 固态成像设备
20 像素
24 第一电极
25 光电转换器
26 第二电极
28 电荷累积器
291 第一晶体管
292 第二晶体管
293 第三晶体管
3 报告单元
10 报告系统
D0 图像数据
D1 第一图像数据
D2 第二图像数据
M1 第一形状
M2 第二形状
R1 第一区域。

Claims (11)

1.一种火焰检测系统，包括：
确定器，被配置为当对图像数据执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源为火焰；以及
输出器，被配置为输出所述确定器的确定结果。
2.根据权利要求1所述的火焰检测系统，其中，
所述确定器被配置为，当所述图像处理检测到与紫外光不同的波长范围内的光时，确定发光源不是火焰。
3.根据权利要求2所述的火焰检测系统，其中，
所述波长范围是蓝光的波长范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的火焰检测系统，其中，
所述确定器基于按时间序列获得的多个图像数据确定发光源是否为火焰。
5.根据权利要求4所述的火焰检测系统，其中，
所述确定器被配置为，当对所述多个图像数据进行的图像处理连续检测到紫外光时，确定发光源为火焰。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的火焰检测系统，其中，
所述确定器被配置为基于通过图像处理检测到的紫外光区域的形状来确定发光源是否为火焰。
7.一种报告系统，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的火焰检测系统；
固态成像设备，对紫外光敏感，并且被配置为输出所述图像数据；以及
报告单元，被配置为根据所述输出器的输出结果来报告异常。
8.根据权利要求7所述的报告系统，其中，
所述固态成像设备包括以阵列布置的多个像素，
所述多个像素中的每一个像素包括：
第一电极，
光电转换器，位于所述第一电极上，并被配置为将光转换成电信号，
电荷累积器，电连接到所述第一电极，并被配置为累积由所述光电转换器产生的电荷，
第二电极，位于所述光电转换器上，
第一晶体管，被配置为使所述电荷累积器输出在所述电荷累积器中累积的电荷，
第二晶体管，被配置为从所述电荷累积器擦除在所述电荷累积器中累积的电荷，以及
第三晶体管，被配置为从所述多个像素中选择任意像素，以及
所述光电转换器是有机膜。
9.一种火焰检测方法，包括：
确定步骤，当对图像数据执行的图像处理检测到紫外光时，确定发光源为火焰；以及
输出步骤，输出所述确定步骤中的确定结果。
10.一种程序，被配置为使计算机系统执行根据权利要求9所述的火焰检测方法。
11.一种火焰检测系统，包括：
固态成像设备，包括以二维网格图案布置的第一像素和第二像素，所述第二像素设置有滤光器；
确定器，被配置为：
根据所述第一像素的第一像素信息创建第一图像数据，
根据所述第二像素的第二像素信息创建第二图像数据，以及
基于所述第一图像数据和所述第二图像数据各自的亮度值，确定发出具有第一波长的光的区域表示火焰；以及
输出器，被配置为输出所述确定器的确定结果。
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