一种具有探温功能的防爆探测器技术领域
本发明属于探测装置技术领域，具体涉及一种具有探温功能的防爆探测器。
背景技术
在石油化工行业，为了监控的需要，通常会安装防爆视频探测器或具有探温功能
的防爆探测器对监控区域进行监控，普通的防爆视频探测器或具有探温功能的防爆探测器
通常由金属材质的外壳将摄像头及电路板等组件安装在内部，从而起到了防爆的功能，但
现有防爆视频探测器不容易安装以及维修时的拆卸。
火灾的突发性、频繁性和高破坏力严重威胁到人的生命财产和自然环境，及早、及
时探测火灾隐患是当今社会迫切需要解决的课题。目前被广泛使用的传感器式火灾预警系
统易受环境影响，在大空间复杂环境下存在预警不及时、误报率髙等缺陷。基于视频的烟火
检测系统采用非接触式检测方式,能够监控更大的空间范围及满足系统实时输出检测结果
的要求。
但是，上述探测技术都是在易燃物产生烟雾或者出现明火的情况下做出预警。烟
为火之先，温度异常升高则为烟雾之先。易燃物在产生烟雾之前，其温度一定会异常升高。
当温度升高到某一临界点，易燃物产生烟雾；当温度继续升高到易燃物燃点时，易燃物燃烧
出现明火。火灾隐患及早发现对消除火灾具有重要应用价值。针对上述问题，提出一种基于
视频监控，探测物体温度异常的技术方案，对及早发现火灾隐患，进而消除火灾的视频探测
装置，具有重要应用价值和实用意义。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种具有探温功能的防爆探测器。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有探温功能的防爆探测器，包括圆筒状的金属外壳本体以及置于所述金属
外壳本体内腔中的摄像头以及电路板组件；所述金属外壳本体的前端通过内螺纹连接具有
外螺纹的前盖，所述前盖上安装有视窗玻璃，所述金属外壳本体的后端插接有后盖，所述后
盖的内侧面具有凸出环形部，所述凸出环形部的外壁面与所述金属外壳本体的内壁面相接
触，所述金属外壳本体的后端具有连接沿，所述连接沿上均匀布置有螺钉连接孔，所述后盖
上设有对应所述螺钉连接孔的螺钉孔，所述后盖的凸出环形部插入所述金属外壳本体内部
后所述连接沿的相对面与所述后盖的相对面接触并由螺钉锁紧。
所述凸出环形部的外壁面与所述金属外壳本体的内壁面相接触且接触面间有防
锈油层。
所述后盖上设有电缆线孔，所述电缆线孔处连接有螺纹接头，所述螺纹接头连接
中间接头，所述中间接头外连接压紧接头而将引入金属外壳本体内的电缆线锁紧。
所述摄像头为两个。
本发明中，该防爆探测器包括监控区域物体温度检测模块，所述监控区域物体温
度检测模块通过以下方法进行监控区域中物体的温度检测：
获取图像序列，将视频场景中的像素点通过拉帕拉斯金字塔法分解进行微动放
大，形成运动放大的第N帧图像；
利用金字塔光流法算法计算出图像连续帧间像素漂移形成的折射流；
计算图像中每一个像素点处的概率密度函数，判断图像连续帧中对应像素点处流
速的概率密度函数的变化，根据该变化判断物体的温度是否升高，并在升高时进行报警提
示。
所述获取图像序列，将视频场景中的像素点通过拉帕拉斯金字塔法分解进行微动
放大，形成运动放大的第N帧图像的步骤如下：
首先将第N帧、第N+1帧图像分别进行金字塔分解，然后对金字塔每层Riesz变换计
算局部相位，之后用时间带通滤波对局部相位进行滤滤后进行放大，通过乘以预设的系数
得到放大的相位，再将放大的相位与第N+1帧图像的局部相位相加，形成放大的第K层金字
塔，然后进行金字塔重构，即可获得运动放大的第N帧图像。
所述利用金字塔光流法算法计算出图像连续帧间像素漂移形成的折射流的步骤
如下：
首先构造图像序列金字塔，较高层是下层平滑后的下采样形式；计算折射流时，由
高层到低层进行，当计算出某一层折射流增量后，加到其初始值上再进行投影重建，作为下
一层折射流计算初值；重复这一计算过程，直至估计出原始图像的折射流。
本发明通过圆筒状的金属外壳本体通过螺纹方式连接后盖与前盖，特别是后盖的
内侧面具有凸出环形部，可实现与金属外壳本体的内壁相接触，然后通过螺钉沿外围锁紧，
在提高了防爆性能的同时，且方便生产的安装与维护的拆卸，具有重要的生产实践与现实
意义。
附图说明
图1是本发明的具有探温功能的防爆探测器的剖面结构示意图；
图2是本发明的监控区域物体温度检测模块的形成运动放大的第N帧图像的流程
图。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局
限于所列的实施例。
如图1所示，一种具有探温功能的防爆探测器，包括圆筒状的金属外壳本体1以及
置于所述金属外壳本体内腔中的摄像头2以及电路板组件13；所述金属外壳本体的前端通
过内螺纹连接具有外螺纹的前盖10，所述前盖上安装有视窗玻璃9，所述金属外壳本体的后
端插接有后盖4，所述后盖的内侧面具有凸出环形部41，所述凸出环形部的外壁面与所述金
属外壳本体1的内壁面相接触，所述金属外壳本体的后端具有连接沿11，所述连接沿上均匀
布置有螺钉连接孔，所述后盖上设有对应所述螺钉连接孔的螺钉孔，所述后盖的凸出环形
部插入所述金属外壳本体内部后所述连接沿的相对面与所述后盖的相对面接触并由螺钉3
锁紧。
具体的，所述凸出环形部的外壁面与所述金属外壳本体的内壁面相接触且接触面
间有防锈油层(未示出)。
具体的，所述后盖上设有电缆线孔，所述电缆线孔处连接有螺纹接头5，所述螺纹
接头连接中间接头6，所述中间接头外连接压紧接头7而将引入金属外壳本体内的电缆线8
锁紧。所述中间接头6的外螺纹与螺纹接头5的内螺纹相连接，所述压紧接头7的外螺纹部与
所述中间接头6的内螺纹部相连接，所述中间接头6的内部设有弹性套，通过压紧接头7的压
紧并压入所述螺纹接头5的内部以将引入的所述电缆线8压紧。
其中，所述摄像头2为两个，可以一个是CMOS摄像头,一个是CCD摄像头，所述摄像
头2通过支柱15安装于支撑板12上，电路板组件13通过支柱14安装于支撑板12上进行安装
即可。
所述视窗玻璃为钢化玻璃。所述电路板组件13为现有技术结构，本实用对此不再
进行详细说明。
进一步，为了方便定位安装，所述后盖内侧面上设有环形限位槽42，所述的金属外
壳本体的对应端面具有卡入所述环形限位槽42内的环形限位凸环，这样通过它们的配合，
可很好地实现限位安装控制且安装稳固，防爆性能进一步增强。
进一步的，所述视窗玻璃9的表面设有导电膜(未示出)，本发明中，所述导电膜贴
在所述视窗玻璃的内侧面和\或外侧面上。优选的，所述导电膜贴贴设在视窗玻璃的外侧面
上并金属外壳本体相接触，这样可以有效地将到达视窗玻璃的电磁波导入探测装置金属外
壳本体上，而现有探测装置的外壳一般均具有防电磁辐射的功能，从而使得电磁辐射不能
进入探测装置内部，从而不会对探测装置造成电磁影响。
进一步的，所述电路板组件13包括有主控电路板(与摄像头连接)以及防浪涌电源
滤波器(未示出)，该电源滤波器的电压输入端连接交流电源模块、输出端接主控电路板上
的中央处理器的电源输入端，用于防止电流浪涌突变，以保障探测装置正常工作，防止电流
突变损坏探测装置。
本发明通过圆筒状的金属外壳本体通过螺纹方式连接后盖与前盖，特别是后盖的
内侧面具有凸出环形部，可实现与金属外壳本体的内壁相接触，然后通过螺钉沿外围锁紧，
在提高了防爆性能的同时，且方便生产的安装与维护的拆卸，具有重要的生产实践与现实
意义。
本发明中，该防爆探测器包括监控区域物体温度检测模块，所述监控区域物体温
度检测模块通过以下方法进行监控区域中物体的温度检测：
获取图像序列，将视频场景中的像素点通过拉帕拉斯金字塔法分解进行微动放
大，形成运动放大的第N帧图像；
利用金字塔光流法算法计算出图像连续帧间像素漂移形成的折射流；
计算图像中每一个像素点处的概率密度函数，判断图像连续帧中对应像素点处流
速的概率密度函数的变化，根据该变化判断物体的温度是否升高，并在升高时进行报警提
示。
当易燃物体温度异常升高时，该物体上方区域空气温度随之发生变化，引起物体
上方空气密度发生变化，其折射率随之变化。当光线穿过折射率不断变化的气团时，光线传
播方向随机变化。这种变化在视频图像中表现为某个区域像素出现随机摆动。通过检测视
场中出现的像素异常摆动区域，即可检测出可能存在温度异常升高物体，及早及时预警。
由于空气温度随机变化形成局部大气湍流，大气湍流可以看成是由不同尺度的湍
涡组成，可以将这些不同尺度的湍涡看作是不同的弱透镜，光线穿过湍流区域成像出现的
像素点动态摆动以看作是系列不同尺度随机透镜调制作用的结果。基于Taylor冻结湍流假
设，视频帧采样时间内，湍涡空间形状和其折射特性不变(湍涡气团内空气温度稳定)，那么
就可以假设成像相邻帧间因湍涡折射特性所造成的像素漂移量恒定，即用漂移量恒定替换
光流模型中的亮度恒定。借鉴光流的概念，本发明称图像连续帧间像素漂移现象为折射流。
本发明就是通过计算视频监控区域中的折射流，检测温度异常目标的。
所述获取图像序列，将视频场景中的像素点通过拉帕拉斯金字塔法分解进行微动
放大，形成运动放大的第N帧图像的步骤如下：参见图2所示，
首先将第N帧、第N+1帧图像分别进行金字塔分解，然后对金字塔每层Riesz变换计
算局部相位，之后用时间带通滤波对局部相位进行滤滤后进行放大，通过乘以预设的系数
得到放大的相位，再将放大的相位与第N+1帧图像的局部相位相加，形成放大的第K层金字
塔，然后进行金字塔重构，即可获得运动放大的第N帧图像。
所述利用金字塔光流法算法计算出图像连续帧间像素漂移形成的折射流的步骤
如下：
首先构造图像序列金字塔，较高层是下层平滑后的下采样形式；计算折射流时，由
高层到低层进行，当计算出某一层折射流增量后，加到其初始值上再进行投影重建，作为下
一层折射流计算初值；重复这一计算过程，直至估计出原始图像的折射流。
本发明借鉴视觉计算领域光流计算的框架研究折射流场模型。假设图像序列帧间
存在像素漂移不变量，用折射流(像素漂移量)代替光流模型中的像素灰度值。假定图像上
点m＝(x,y)T在t1时刻因湍涡微动产生一个漂移量S(x,y,t1+Δt)，经过时间间隔dt后，在t2
时间因湍涡微动产生一个漂移量S(x′,y′,t2+Δt)。当dt→0时，基于Taylor冻结湍流假设，
可以认为湍涡空间形状和其折射率特性不变，因此两个时段因湍涡运动产生的漂移量不
变。设ux和uy分别为湍涡在x和y方向的速度分量(类似光流理论中x,y方向上的光流)，漂移
恒定假设可表示为：
S(x+ux(Δt+dt),y+uy(Δt+dt),t+Δt+dt)＝S(x,y,t+Δt) (1)
湍流引起的像素漂移是由于湍涡运动造成的，假设公式(1)中出现的漂移量是同
一个湍涡或与该湍涡特性相同的湍涡移动产生的。因此，该漂移量可能是图像帧间同一个
像素点(背景中物体表面的同一点)产生的，也可能是不同像素点产生(背景中物体表面的
不同点)。本发明折射流概念与光流概念本质不同，本发明计算的对象是折射流，而光流理
论研究的是像素点。
基于公式(1)，可以参考光流理论，构造折射流场的基本方程和约束方程。为了提
升折射流场计算速度，本项目拟借鉴金字塔光流法算法的思想计算折射流。首先构造图像
序列金字塔，较高层是下层平滑后的下采样形式。计算折射流时，由高层到低层进行，当计
算出某一层折射流增量后，加到其初始值上，再进行投影重建，作为下一层折射流计算初
值。重复这一计算过程，直至估计出原始图像的折射流。
由于折射流场具有很强随机性的特点，每一个点处的流速随时间起伏，而空间中
不同的区域可能对应不同的起伏范围。同时，视频监控系统容易受到相机、成像环境等因素
影响。因此，存在噪声等引起虚假警报的问题。为此，本发明采用常用高斯混合模型对监控
视频背景进行建模。首先，获取正常情况下的图像序列，计算正常情况下每一个像素点处的
概率密度函数，将正常情况下广泛分布的流场作为背景。当监控场景中某物体温度升高时，
会导致一些像素点处流速的概率密度函数改变。这样，把由温度异常引起的折射流体看作
前景，利用Bayes公式判断未知图像序列中每个点属于前景的概率变化，通过概率变化即可
判断出监控区域中的物体温度是否升高。
如果监控的场景为非静态，例如其中包含人的运动等，则可采用显著区域提取的
手段将流体运动与其他运动形式加以区分。如借助折射流的无序性，使用疑似折射流区域
的无量纲轮廓-面积比(疑似区域周长与面积平方根的比)来度量形状复杂度进行折射流的
识别。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。