CN101907225A - 用于温度数据获取的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于温度数据获取的系统和方法，包括捕捉腔室的内部区域的第一图像，捕捉腔室的内部区域的第二图像，识别第一图像的数据和第二图像的数据内的多个特征，基于第一图像数据、第二图像数据和对内部区域中的多个特征中的每个特征的识别生成内部区域表示，并使该内部区域表示与关于该内部区域的温度信息相关联。

Description

用于温度数据获取的系统和方法

技术领域

本公开致力于具有复杂几何特征的区域中的温度数据获取。具体而言，本公开致力于熔炉中的工艺管道上的温度数据获取。

背景技术

一般而言，工业过程的能量效率正在变得越来越重要。对于诸如制氢的许多过程而言，过程的效率与监视/保持某些温度的能力有关。测量具有复杂几何特征的区域中的温度会存在几个挑战。例如，当测量特征的特定位置处的温度时，在特征上的特定位置处进行测量的不一致性可能导致不一致的测量结果。更精确地监视特征上的特定位置处的温度能够通过允许将更准确的数据用于过程控制来允许改善的能量效率。

具有复杂几何特征的一区域是熔炉(包括但不限于蒸汽甲烷重整炉)。一种类型的熔炉可以利用用于传输过程流体(例如，蒸汽和碳氢化合物)的包含催化剂(例如，重整催化剂)的许多工艺管道(包括具有多于400个工艺管道的一个配置)。在一个示例中，熔炉可以包括被布置成平行的排的垂直延伸的工艺管道，每排有约30至60个管道。两排管道之间的距离是约2至3米。管道可以垂直延伸约12米并具有100至150毫米的外直径。管道可以以250至500mm的中心间距布置成排。在每组的两排管道之间可以布置约10至20个燃烧器。在熔炉中可以包括总共八排或更多排的管道和九排或更多排的燃烧器。

改善熔炉的效率的一种方法是保持熔炉中预定高度处的工艺管道之间的温度均匀性。因此，可能需要测量或监视预定位置或高度处的每个工艺管道的温度以获得期望的效率改善。另外，熔炉的工艺管道可能处于非常高的内部压力(高达约50个大气压)下且在非常高的温度(高达约950℃)下。因此，温度的轻微变化就可能缩短工艺管道的使用寿命。例如，在管道的设计温度之上约10℃下工作可能使管道的使用寿命缩短差不多一半。管道的修理和/或替换成本可能由于管道中特殊合金的使用而很高，需要所述特殊合金以允许管道能够经受住熔炉的工作条件。这样，除尝试获得效率改善之外，熔炉操作员还测量/监视管道温度以避免超过管道设计温度。

在测量/监视工艺管道的温度的一种方法中，操作员可以使用光学高温计。当使用光学高温计时，操作员瞄准工艺管道上预定位置处的设备并随后激活该设备。在激活后，光学高温计测量热辐射并显示或记录工艺管道上该预定位置的相应温度。操作员对每个管道重复该过程。使用光学高温计具有以下几个缺点：可能发生高温暴露，可能不是对所有的管道使用同一预定位置，所选管道的温度可能未测量，可能无意中测量同一管道两次而不是测量期望的相邻管道，并且该过程可能费时太久从而导致管道的温度波动。

因此，需要提供一种用于使用允许较快的数据收集的标准化过程来测量复杂几何特征的温度的方法。

发明内容

根据一方面，本公开致力于一种用于确定关于熔炉中的多个管道的温度信息的方法。该方法包括捕捉熔炉的内部区域的多个图像。使所述多个图像中的至少某些图像与熔炉的内部区域的不同部分相关联且所述多个图像中的每个图像包括与位于熔炉内部的所述多个管道的子集相关联的像素数据。该方法还包括识别所述多个图像中的每个图像中的所述多个管道的所述子集中的每个管道，处理与每个已识别管道相关联的像素数据的部分以获得表示所述多个图像中的每个图像中的所述多个管道的所述子集中的每个已识别管道的中心趋势量度的值并处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值以获得所述多个管道的温度信息。

处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值可以包括根据表示每个已识别管道的中心趋势量度的相应值来确定每个已识别管道的温度值。该方法还可以包括建立先前获得的表示中心趋势量度的值与相应的测量温度之间的相关性，并且其中，根据表示中心趋势量度的相应值来确定每个已识别管道的温度使用该相关性。该方法还可以包括生成位于熔炉中的所述多个管道的几何模型。可选地，识别每个管道可以包括识别所述多个管道中的管道的边缘并使用位于熔炉中的所述多个管道的几何模型和已识别的管道边缘在相应图像上覆盖网格。覆盖网格可以包括分配网格线以对应于相应图像中的所述多个管道中的每个管道的边缘。处理像素数据的部分可以包括：识别对应于每个已识别管道的网格的线段(segment)并处理与该已识别线段相关联的像素数据，以获得表示相应已识别管道的中心趋势量度的值。

识别网格的线段可以包括识别位于每个已识别管道的预定高度处的线段。像素数据可以包括多个通道的数据且处理像素数据的部分可以包括处理所述多个通道中的每个通道的数据以获得所述多个通道中的每个通道的通道值。处理像素数据的部分可以包括处理所述多个通道的通道值以获得表示已识别管道的中心趋势量度的值。处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值可以进一步包括确定所述多个管道中的具有多个相应的确定温度值的管道并针对所述多个管道中的每个已确定管道处理所述多个相应的确定温度值以获得每个已确定管道的单个温度值。处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值以获得温度信息可以包括生成表示多个高度处的每个已识别管道的中心趋势量度的值。

本公开的附加方面可以包括对所述多个图像中的每个图像中的图像失真进行校正并对所述多个图像中的每个图像中的旋转失真进行校正。捕捉内部区域的多个图像可以包括以预定序列捕捉所述多个图像。本发明的另一方面可以包括显示所述多个管道的温度信息。

根据一方面，本公开致力于一种用于获取腔室中的多个特征的温度数据的方法。该方法包括捕捉腔室的内部区域的第一图像。该第一图像与内部区域的第一部分相关联。第一图像包括位于内部区域内的所述多个特征的第一图像数据。该方法还包括捕捉腔室的内部区域的第二图像。该第二图像与内部区域的第二部分相关联。第二图像包括位于内部区域内的所述多个特征的第二图像数据。该方法还包括在第一图像数据和第二图像数据内识别所述多个特征并基于第一图像数据、第二图像数据和对内部区域中的所述多个特征中的每个特征的识别来生成内部区域表示。该内部区域表示包括关于位于内部区域内的所述多个特征的数据。所述方法还包括建立内部区域表示与关于内部区域的温度信息之间的相关性，并使用所建立的相关性根据所述内部区域表示来计算内部区域中的所述多个特征的温度。

所述方法的附加方面可以包括生成并显示计算温度的图。生成内部区域表示可以包括确定所述多个特征中的具有多个计算值的每个特征，基于相应已确定特征的所述多个计算值来生成所述多个特征的每个已确定特征的合并值且所述内部区域表示可以包括所述多个特征中的每个已确定特征的合并值。

所述方法的另一方面可以包括使第一图像数据与第一图像中的相应已识别特征相关联并使用相关联的第一图像数据来计算第一图像中的每一个已识别特征的值。所述腔室可以是熔炉且所述多个特征可以是多个工艺管道。生成内部区域表示可以包括生成腔室内多个高度处的内部表示。所述方法的另一方面可以包括生成并显示温度信息的三维图。

根据另一方面，本公开致力于一种用以获取关于熔炉中的多个特征的温度信息。该系统包括被配置为捕捉熔炉的内部区域的数字图像的设备。该数字图像包括关于熔炉的内部区域的图像数据且熔炉的内部区域包括多个特征。该系统还包括具有微处理器、存储设备和可由微处理器执行的程序的计算设备。该计算设备被配置为从所述设备接收图像数据。该系统还包括存储像素值与温度值之间的关系的数据库。所述微处理器和程序被配置为处理所述图像数据以获得数字图像中的所述多个特征中的每个特征的像素值并基于存储在所述数据库中的关系来确定所述多个特征中的每个特征的温度。

本公开的一个优点是改善了对工艺管道温度的监视，从而获得改善的熔炉效率并延长工艺管道的使用寿命。

本公开的另一优点是标准化的测量/监视过程。

本公开的另一优点是减少了操作员暴露于熔炉的高温下的时间量。

本公开的又一优点是测量/监视过程的改善的成本节省和时间节省。

在这里公开了所述方法和系统的其它方面。通过以下详细说明和附图，本领域的技术人员将认识到并理解如上文所讨论的特征、以及本公开的其它特征和优点。

附图说明

图1示出熔炉的横截面图。

图2示出用来从熔炉获取图像数据的照相机的视场的表示。

图3示出熔炉的预定高度的温度差的示例性等高线图。

只要可能，贯穿附图将使用相同的附图标记来表示相同的部分。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施例。然而，可以以许多不同形式来体现本公开，且不应将本公开理解为被限制为在此所阐述的实施例。

这里所使用的冠词“一个”和“一”在应用于本说明书和权利要求中所描述的本发明的实施例中的任何特征时意指一个或多个。“一个”和“一”的使用并不将该意义限于单个特征，除非特别地声明了这样的限制。单数或复数名词或名词短语前面的冠词“该/所述”表示特殊指定的特征或特殊指定的多个特征，并且其可以根据它被使用的上下文而具有单数或复数含义。形容词“任何”意指一个、某些或全部，不区分量如何。

如这里所使用的“多个”意指“至少两个”。

图1示出具有位于熔炉102的内部区域106内的工艺管道104的熔炉102的横截面表示。熔炉102可以是蒸汽甲烷重整器、甲醇重整器、乙烯裂化器、铂重整装置再热炉、辐射加热室或其它类似类型的熔炉、重整器或腔室。管道104可以被布置成被加热元件或燃烧器108分隔开的多个排112。在另一实施例中，作为管道104的替代或除管道104之外，可以使用熔炉102的内部区域106中的其它特征，例如，热交换器元件和/或其它适当的结构。管道104可以在熔炉102中垂直或水平地延伸。可以将燃烧器108布置成排并用来升高熔炉102的内部区域106的温度至期望的温度以实现将在熔炉102内部执行的处理或活动。在一个实施例中，成排的管道104和成排的燃烧器108可以基本上平行。沿着熔炉102的周边的是允许从熔炉102的外部的点观察和/或分析熔炉102内的管道104、燃烧器108和任何其它结构或特征的观察口110。在一个实施例中，可以在一排燃烧器108的两端处在熔炉102的周边上设置成对的观察口110。

熔炉102可以在一个或多个的水平面或高度处具有观察口110。在多于一个的水平面处具有观察口110允许对管道104的更好的观察能力。

过程以通过观察口110拍摄熔炉102中的管道104的一系列数字图像开始。可以用数字照相机或能够捕捉数字图像信息的任何其它设备来拍摄所述数字图像。可以通过经由每个观察口110对准数字照相机并随后捕捉相应的图像信息(即对内部区域的相应部分进行“拍照”)来获得所述数字图像。

在一个实施例中，可以将数字照相机设置在单脚架或其它类似设备上，以尝试保持数字图像中的期望的俯仰角、偏转角和倾侧角，并帮助使照相机的镜头定位于观察口110的中心。此外，可以将照相机设置在用于保持更一致的光圈速度的手动模式且可以将焦点设置在无穷远处。

为了获得包括管道104的熔炉102的内部区域106的图像，可以暂时将照相机往上放置到观察口110，其中操作员通过观察口110对准照相机，并随后按下快门按钮以捕捉图像并且然后从观察口100移除照相机。图2示出从几个观察口110拍摄图像时照相机的视场120。如在图2中可以看到的那样，照相机的每个视场包括一排或多排管道104的一部分。应使照相机通过观察口110对准的时间段最小化以保护照相机和操作员免受过度的辐射热暴露；然而，照相机不应在正在按下快门按钮时移动以确保图像不模糊。可以对熔炉102的周边上的每个观察口110重复该过程。

照相机可以通过观察口来捕捉熔炉102的内部区域106的一部分的图像(或多个图像)。图像可以包括沿着图像的左侧定位的一排管道104和沿着图像的右侧定位的另一排管道104。另外，图像可以包括相对的观察口。该相对的观察口可以用来捕捉来自熔炉102的相对壁的图像。在一个实施例中，图像可以包括在照相机的视场内的熔炉102的内部区域106的其它结构和/或特征。

在另一实施例中，内部区域106的被捕捉在图像中的那部分可以包括内部区域106的被捕捉在其它图像中的类似部分或与之交叠。换句话说，内部区域106的显示在一个图像中的那部分可以包括也显示在其它图像中的结构或特征。例如，从相邻观察口110拍摄的图像可以显示同一管道104的两相对侧。相似地，从相对观察口110拍摄的图像可以以不同的角度显示同一管道104。此外，图像不需要对应于或映射到内部区域106的特定或专用区域且可以显示内部区域106的基本类似的区域或部分。在另一实施例中，如果图像包括未显示在另一图像中的一个结构或特征或以不同于其它图像的角度或视点显示相同的结构或特征，则该图像显示内部区域106的不同部分。

在一个实施例中，可以根据预定序列或沿着如图2所示的绕熔炉102的周边的预定路径202从每个观察口110捕捉内部区域106和管道104的图像。预定路径202可以沿着顺时针或逆时针方向延伸。通过按照预定序列捕捉图像，可以快速地完成对被捕捉在每个图像中的内部区域106的部分的后续识别，这是因为该序列或路径的每个步骤对应于内部区域106的已知部分。在另一实施例中，可以按照任何期望的顺序或序列来拍摄内部区域106和管道104的图像，附加要求是内部区域106的相应部分与捕捉的图像相关联。由于熔炉102可以在熔炉102的相对侧和在一排管道104的每侧包括观察口110，所以所有的管道104可以被包括在至少两个图像中，且许多管道104可以被包括在至少四个图像中。

在一个实施例中，使用单个照相机来捕捉熔炉102的内部区域106的所有图像。利用单个照相机来捕捉所有图像可以增加图像数据的后续处理和分析的一致性，因为图像是在诸如一致的信噪比水平和对不同波长的一致灵敏度的一致的照相机条件下被捕捉的。在另一实施例中，可以使用多个照相机来捕捉图像，但图像数据的后续处理和分析应考虑照相机条件方面的差异，诸如由于照相机和/或照相机的型号之间的条件差异而引起的对不同波长的灵敏度方面的差异和信噪比方面的差异。需要考虑照相机条件方面的差异以使得从一个照相机获取的图像数据与从另一照相机获取的图像数据一致。

在捕捉熔炉102的内部区域106的图像时，照相机可以包括一个或多个滤波器以防止或减少某些波长的光到达成像器或传感器。该成像器或传感器可以包括电荷耦合器件(CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。在一个实施例中，可以将滤波器设计为在预定波长处允许50％的光通过滤波器并到达传感器。滤波器还被设计为在小于所述预定波长的波长处允许更少的光、即少于50％的光通过滤波器，以及在大于所述预定波长的波长处允许更多的光、即大于50％的光通过滤波器。在一个实施例中，所述预定波长可以约为715nm。在其它实施例中，所述预定波长可以在约300nm或以下和/或1000nm或以上之间。

包含在照相机中的成像器或传感器可以包括像素，所述像素记录在像素处接收到的光的强度。照相机中的像素的数目对应于照相机的分辨率。在一个实施例中，照相机可以具有在约1兆象素(约1百万像素)至约10兆象素(约10百万像素)或以上之间的分辨率。成像器或传感器中的每个像素可以具有记录光强度的一个或多个组件或通道。在一个实施例中，成像器或传感器的每个像素可以具有三个组件或通道，它们可以对应于红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色。像素的通道或组件可以被配置为在记录光强度时更易于接收某些预定频率的光且较不易于接收其它预定频率的光。换言之，某些预定频率的光可以比其它预定频率的光对总强度测量结果的贡献更大。当捕捉图像时，将每个像素的每个通道或组件的记录的强度存储为图像数据或像素数据。在一个实施例中，将像素配置为测量可见光谱中的光的强度。

在获得熔炉102的图像之后，可以将每个图像的相应图像数据加载到计算机或其它处理设备中以供附加的处理和分析。然后可以使用计算机来处理每个图像以校正、即减小或消除图像中的任何失真。在可以处理每个图像以校正图像中的失真之前，可以构建或创建表示用来捕捉图像的每个镜头和照相机组合的变换模型。为了创建变换模型，可以针对镜头和照相机组合创建一系列径向失真模型。径向失真模型确定径向失真的量，所述径向失真的量可能是由已校准的镜头和照相机组合对于所选焦点长度(考虑变焦镜头的可能性)和所选焦距而引入的。一旦已针对镜头和照相机组合创建了变换模型，则可以将该变换模型应用于由该镜头和照相机组合所捕捉的图像以校正任何失真。用于失真校正的方法在本领域中是已知的。可以与本方法相结合地使用用于失真校正的任何适当方法。

除失真校正之外，可以使用计算机来处理每个图像以校正从例如“中心位置”的特定位置的任何旋转或偏离(“旋转校正”)。可以执行旋转校正以校正图像的垂直取向(“倾侧角”)、校正“上下”角(“俯仰”)和“左右”角(“偏转”)。在一个实施例中，可以通过检测图像中的最后的管道(一个或多个)104的边缘和相对的观察口110的位置并随后将图像调整为图像中的最后的管道104的边缘是垂直的来校正倾侧角和俯仰。在另一实施例中，使用熔炉几何结构信息来校正偏转。用于旋转校正的方法在本领域中是已知的。可以与本方法相结合地使用用于旋转校正的任何适当方法。

可以使用计算机来处理“已校正的”图像以检测或确定图像中的管道104的边缘和/或任何其它期望的特征，例如相对的观察口110。可以根据熔炉102的几何模型来调整或修改来自图像的检测到的管道104的边缘和检测到的特征。几何模型是熔炉中的每个特征在空间中的位置的表示(通常用x、y、z坐标和参考点来表示)。基于诸如排间距、管道间距和壁与第一个管道之间的距离的设计规格，可以开发出“按设计”几何模型。由于制造公差和由于热膨胀引起的管道移动，管道及其它熔炉特征可能不位于与“按设计”几何模型中的位置精确相同的位置处。随后可以通过将在图像中检测到的边缘与几何模型相比较来修改此模型以匹配熔炉的实际工作条件。这允许管道或其它特征被识别。

使用该几何模型作为识别每个管道的起始点。使用边缘检测来对特征的位置进行微调，因为管道在高温环境下可能弯曲或移动。

基于合并了几何信息和来自图像的边缘检测结果两者的建模方案来估计管道组的边缘和观察口的位置。使来自图像处理的边缘检测的信息与几何数据一致。

边缘检测算法或处理估计边缘的可能的位置并提供每个边缘可能位于的位置的概率分布。将边缘位置的概率分布与几何模型相比较。由于同时存在被定位的多个边缘，所以使边缘位置的概率密度与几何信息之间的误差最小化以导出边缘的最终位置。

使用几何模型和所识别的管道边缘及其它特征，可以识别每个图像中的每个管道104并将其分段。从所检测到的一排中最后的管道104的边缘开始，可以将网格覆盖到对应于该管道排的图像的部分上。该网格可以具有不均匀的间距且可以基于来自几何模型的尺度和配置，诸如管道排间距和管道中心距离。覆盖网格的垂直线基于来自几何模型的管道104的已知的位置对应于管道104的边缘。网格线之间的间距可以根据所使用的照相机的分辨率在1像素至100或以上的像素范围内变化。该网格可以包括具有预定长度和/或高度的线段行。所述线段以预定高度为中心。

然后，作为外露层或瑕疵检测的一部分，检查一行线段中的每个线段以确定该线段是否是管道104的一部分或者是否是内部区域106的另一部分。如果线段不是管道104的一部分，则丢弃该线段。然后在分析中使用对应于熔炉102中的管道104的其余线段以确定相应图像中的每个管道104的温度。在一个实施例中，用来确定外露层或线段是否是管道的一部分的方法是基于分类树。使用来自几何模型的信息产生该分类树。针对线段测试一系列的不同统计数值，并且基于测试的结果确定线段是好(管道的一部分)还是坏(不是管道)。

基于来自所有图像的像素数据来确定管道104的温度。为了确定图像中的管道104的温度值，处理相应管道104的线段中的像素数据以确定表示中心趋势量度的值，然后使表示所述中心趋势量度的值与温度相关联。所述温度或温度值是管道的代表值。管道温度沿着其长度改变，测量一个或多个所选高度以提供管道的代表温度值。对例如强度值的像素数据的处理从根据线段中的像素的像素数据获得每个通道或组件的表示中心趋势量度的值开始。在一个实施例中，表示中心趋势量度的值可以是像素数据的中值。然而，在其它实施例中，表示中心趋势量度的值可以是平均值、稳健平均值、众数或从像素数据导出的其它统计量度。然后使每个通道或组件的表示中心趋势量度的值与温度值相关联。在一个实施例中，还可以对根据表示中心趋势量度的值确定的线段的温度值赋予不确定性值。所述不确定性值可以量化所确定的温度值中的置信度。许多因素能够影响温度值确定的置信度，诸如管道与照相机的距离(路径长度，“d”)、照相机角度(由照相机的中心线与管道104的位置而形成，“α”)、表示管道的线段中的像素数目。如果像素数据包括多个通道或组件，则可以使用例如平均、加权平均等的统计平均技术来对每个通道或组件的温度值求平均值，以获得对应于管道104的线段的单个温度值。

为了获得温度值与像素数据之间的相关性，可以形成已知温度与像素数据之间的关系并将其存储在数据库或其它存储设备中以便可在将来访问。获得像素数据与温度之间的关系的一种技术包括捕捉内部区域106的图像并且然后在其后不久在图像捕捉之后获取对应于该图像的那部分内部区域中的管道的温度测量结果。可以用光学高温计或其它适当设备来执行管道的温度测量。然后将对应于管道104的来自图像的表示中心趋势量度的值与该温度测量结果相比较以建立温度与像素值之间的相关性或关系。还可以使用获得关于管道104的温度信息的其它技术来建立与像素值的关系或相关性。一旦建立了温度与像素值之间的关系或相关性，则可以将该相关性用于图像的后续处理。

一旦确定了每个图像中的每个管道104的温度值，则可以将来自图像的温度值组合在一起以提供关于熔炉102中的所有管道104的温度信息。提取来自每个图像中的每个管道104的温度值并使用其来为熔炉102的所有管道104生成温度信息的表示。在特定管道104由于该管道104处于多于一个的图像中而具有多个温度值的情况下，可以使用例如平均、加权平均等的统计平均技术对这些温度值求平均值。可以包括温度值的不确定性作为计算加权平均时的因子。一旦完成从图像中提取并处理温度值，就可以显示熔炉102中的每个管道104的温度值。

在另一实施例中，作为确定每个图像中的每个管道104的温度值的替代，可以以类似于上文所讨论的方式的方式(包括不确定性值的应用)继续处理表示中心趋势量度的值或线段像素数据，以便以像素数据或统计值生成熔炉102的表示。然后可以使用上文所讨论的关系或相关性将熔炉的表示中的表示中心趋势量度的值或像素数据转换成温度，以基于温度值获得熔炉的表示。

在一个实施例中，可以使用多元回归法(诸如偏最小二乘法)来建立可获得其独立温度测量结果的特定管道的温度与来自图像的像素数据之间的相关性。该相关性可以包含变量，所述变量包括但不限于例如R、G、B值的通道像素值，d，a，其它适当可量化测量结果和/或它们的组合。例如，可以将管道温度的相关值表示为

(对于管道j)并将独立变量表示为x_ij，其中，i表示来自变量的部分列表的第i个变量，其中

与管道温度相关联的其它变量可以包括前一个和下一个管道的R、G、B。可以利用未知系数A_i将预定位置处的管道104温度表示为这些变量的线性组合，以使得

给定可以来自高温计的一组独立温度测量结果T_j，其中j＝1、2、...、n，可以通过使实际数据与最小二乘法意义上的预测之间的误差最小化来确定未知系数：

$\underset{j=1,n}{\mathrm{Min}}\left\{{(T_j-{\hat{T}}_j)}^2\right\}=\underset{j=1,n}{\mathrm{Min}}\left\{{(T_j-\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_i{x}_{\mathrm{ij}})}^2\right\}.$

可以借助于标准统计和数学软件工具(例如Matlab

)来系统地执行这些评估。评估的最终结果可以生成最小二乘法意义上的来自图像的数据与管道104的温度之间的相关性

从而允许对图像中的所有管道进行温度估计(不仅仅是可获得其独立温度测量结果的那些)。

参照图3，可以将关于熔炉102的管道104的温度信息显示为等高线图或其它适当的(彩色)图形表示。图3示出预定高度处的熔炉102的管道104的温差信息的示例性等高线图。该图可以标识各个的工艺管道和排。如所示，该图示出熔炉包括具有平均值以上的温度的区域502、具有平均值以下的温度的区域504和具有平均温度的区域506。

在一个实施例中，本文公开的过程可以应用于熔炉102内的多个高度且可以用来生成温度数据的三维视图或表示。观察口110可以位于熔炉102的上下部分中。用熔炉102的上下部分中的两个观察口来执行上文所讨论的过程允许生成针对熔炉102的上部和下部的绘图。在一个实施例中，将包含各种高度处的预期温度差的附加计算包含到三维图中。包含预期温度差使得该图能够说明特定管道104的异常。在另一实施例中，可以根据图像分析不同高度处的多行线段。还可以使用不同高度处的多个线段来生成温度信息的三维表示。

在一个实施例中，可以使用本文公开的处理来获取可以设置在熔炉或腔室102中的其它结构或特征(诸如竖壁和顶篷)的温度。在处理来自图像的图像数据后，可以通过使熔炉102内的结构的测量温度与对应于该特征的统计值相关联来确定熔炉102的结构的温度。这以类似于上文针对管道所述的方法的方法来执行。这些特征可以具有与要求不同的关联参数组(B_j，而不是A_j)的管道的辐射属性不同的辐射属性。需要根据独立温度测量结果来确定这些未知系数的值。

本申请的范围内的实施例包括程序产品，该程序产品包括用于承载机器可执行指令或数据结构或将其存储于其上的机器可读介质。此类机器可读介质可以是可以被通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何可用介质。举例来说，此类机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备、或可以用来以机器可执行指令或数据结构的形式承载或存储期望的程序代码且可以被通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何其它介质。当通过网络或其他通信连接(硬连线、无线或者硬连线或无线的组合)向机器传输或提供信息时，该机器适当地将该连接视为机器可读介质。因此，可以将任何此类连接适当地称为机器可读介质。以上各项的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机执行某种功能或功能组的指令和数据。

虽然仅示出并描述了本发明的某些特征和实施例，但是，在实质上不脱离权利要求中记载的主题的新颖教导和优点的情况下，本领域的技术人员可以想到许多修改和变更(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、参数(例如，温度、压力等)值的变化，安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变化)。可以根据替换实施例改变任何过程或方法步骤的顺序或序列或者对其进行重新排序。因此，应理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明真实精神内的所有修改和变更。此外，在努力提供示例性实施例的简要说明的过程中，可能未描述实际实现的所有特征(即，与执行本发明的目前预期最佳方式无关的那些特征或与使得能够实现主张权利要求的发明无关的那些特征)。应认识到，在任何此类实际实现的开发过程中，如在任何工程或设计项目中一样，可以进行许多实现专用的判定。此类开发努力可能是复杂且耗时的，但仍是受益于本公开的普通技术人员的设计、制造、和生产的例行任务，而没有过度的实验。

Claims (18)

1.一种用于确定关于熔炉中的多个管道的温度信息的方法，该方法包括：

捕捉熔炉的内部区域的多个图像，将所述多个图像中的至少某些图像与熔炉的内部区域的不同部分相关联，并且其中，所述多个图像中的每个图像包括与位于熔炉内部的所述多个管道的子集相关联的像素数据；

识别所述多个图像的每个图像中的所述多个管道的所述子集的每个管道；

处理与每个已识别管道相关联的像素数据的部分，以获得表示所述多个图像的每个图像中的所述多个管道的所述子集的每个已识别管道的中心趋势量度的值；以及

处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值以获得所述多个管道的温度信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值包括根据表示每个已识别管道的中心趋势量度的相应值来确定每个已识别管道的温度值。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

建立先前获得的表示中心趋势量度的值与相应测量温度之间的相关性；以及

其中，根据表示中心趋势量度的相应值来确定每个已识别管道的温度值使用所述相关性。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括生成位于熔炉中的所述多个管道的几何模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述识别每个管道包括：

识别所述多个管道中的管道的边缘；以及

使用位于熔炉中的所述多个管道的几何模型和所识别的管道边缘在相应图像上覆盖网格。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，覆盖网格包括分配网格线以对应于相应图像中的所述多个管道的每个管道的边缘。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，处理像素数据的部分包括：

识别对应于每个已识别管道的网格的线段；以及

处理与已识别线段相关联的像素数据以获得表示相应已识别管道的中心趋势量度的值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，识别网格的线段包括识别位于每个已识别管道的预定高度处的线段。

9.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述像素数据包括多个通道的数据；以及

处理像素数据的部分包括处理所述多个通道中的每个通道的数据以获得所述多个通道中的每个通道的通道值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，处理像素数据的部分包括处理所述多个通道的通道值以获得表示已识别管道的中心趋势量度的值。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值还包括：

确定所述多个管道中的具有多个相应的确定温度值的管道；以及

处理所述多个管道中的每个已确定管道的所述多个相应的确定温度值以获得每个已确定管道的单个温度值。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，处理表示每个已识别管道的中心趋势量度的值以获得温度信息包括生成表示多个高度处的每个已识别管道的中心趋势量度的值。

13.一种用于获取用于腔室中的多个特征的温度数据的方法，该方法包括：

捕捉腔室的内部区域的第一图像，该第一图像与内部区域的第一部分相关联，并且其中，第一图像包括位于所述内部区域内的所述多个特征的第一图像数据；

捕捉腔室的所述内部区域的第二图像，该第二图像与所述内部区域的第二部分相关联，并且其中，第二图像包括位于所述内部区域内的所述多个特征的第二图像数据；

识别第一图像数据和第二图像数据内的所述多个特征；

基于第一图像数据、第二图像数据以及对所述内部区域中的所述多个特征中的每个特征的识别来生成内部区域表示，其中，该内部区域表示包括关于位于所述内部区域内部的所述多个特征的数据；

建立所述内部区域表示与关于该内部区域的温度信息之间的相关性；以及

使用所建立的相关性根据所述内部区域表示来计算所述内部区域中的所述多个特征的温度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，生成内部区域表示包括：

确定具有多个计算值的所述多个特征中的每个特征；

基于相应已确定特征的所述多个计算值来生成所述多个特征中的每个已确定特征的合并值；以及

其中，所述内部区域表示包括所述多个特征的每个已确定管道的合并值。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

使所述第一图像数据与所述第一图像中的相应已识别特征相关联；以及

使用相关联的第一图像数据来计算第一图像中的每个已识别特征的值。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，生成内部区域表示包括生成腔室内的多个高度处的内部表示。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括生成并显示温度信息的三维图。

18.一种获取关于熔炉中的多个特征的温度信息的系统，该系统包括：

被配置为捕捉熔炉的内部区域的数字图像的设备，该数字图像包括关于熔炉的内部区域的图像数据，且熔炉的内部区域包括多个特征；

计算装置，其包括微处理器、存储装置和可由所述微处理器执行的程序，该计算装置被配置为从所述设备接收所述图像数据；

数据库，其存储像素值与温度值之间的关系；以及

所述微处理器和程序被配置为处理所述图像数据以获得所述数字图像中的所述多个特征中的每个特征的像素值并基于存储在所述数据库中的关系来确定所述多个特征中的每个特征的温度。

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