CN111007063A - 基于图像识别的铸坯质量控制方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

基于图像识别的铸坯质量控制方法、装置及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于图像识别的铸坯质量控制方法，包括：在预设时间段内，获取待检测位置所对应的多个铸坯图像；获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值，其中，所述特征值为亮度值或者RGB值；根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线；获取预先设置的特征值与时间所对应的第二曲线；根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。以及提供了一种基于图像识别的铸坯质量控制装置及计算机存储介质，指导铸坯喷水量，防止铸坯角部过冷，避免裂纹产生。

Description

基于图像识别的铸坯质量控制方法、装置及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及一种基于图像识别的铸坯质量控制技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的铸坯质量控制方法、装置、及计算机存储介质。
背景技术
在连铸坯的生产过程中，需要向铸坯表面喷水或压缩空气与水的混合物以冷却铸坯，即所谓的“二冷”。由于铸坯角部处于二维传热，冷却较快，尤其是板坯，横向温度均匀性很难保证，一般角部温度低于板坯中心温度，造成角部过冷。这种过冷现象很容易使板坯角部温度落入钢的脆性温度区间，即700～900℃范围内，当钢坯在这一温度范围内矫直或弯曲时，铸坯易产生裂纹，因此应尽量在此温度区矫直或弯曲。
目前解决此问题的方法是根据经验来控制铸坯边脚部的冷却水量来调节铸坯角部温度，这种方法人为因素干扰较大，往往控制不当，裂纹不但没有减少，反而增加。
因此，提供一种能够实时指导铸坯喷嘴对喷水量进行调节的方案是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种基于图像识别的铸坯质量控制方法、装置及计算机存储介质，旨在指导铸坯喷水量，防止铸坯角部过冷，避免裂纹产生。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种基于图像识别的铸坯质量控制方法，所述方法包括：
在预设时间段内，获取待检测位置所对应的多个铸坯图像；
获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值，其中，所述特征值为亮度值或者RGB值；
根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线；
获取预先设置的特征值与时间所对应的第二曲线；
根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
一种实现方式中，所述获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值的步骤，包括：
当特征值为亮度值时，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的亮度值；
或者；
当特征值为RGB值时，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的RGB值。
一种实现方式中，所述根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线的步骤，包括：
针对每一个像素点，获取该像素点在每一个铸坯图像中所对应的亮度值；
获取亮度值的亮度代表值，其中，所述亮度代表值为像素点的亮度平均值，或者像素点的亮度最大值，或者是像素点的亮度最小值；
在所述预设时间段内，绘制所述亮度代表值与时间所对应的曲线，并作为第一曲线；
或者；
针对每一个像素点，获取该像素点在每一个铸坯图像中所对应的RGB值；
获取RGB值的色彩代表值，其中，所述色彩代表值为像素点的色彩平均值，或者像素点的色彩最大值，或者是像素点的色彩最小值；
在所述预设时间段内，绘制所述色彩代表值与时间所对应的曲线，并作为第一曲线。
一种实现方式中，所述根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号的步骤，包括：
判断所述第一曲线中任意一个时刻所对应的代表值，其中，所述代表值为亮度代表值或者色彩代表值是否；
获取在第二曲线中对应的目标点；
获取所述目标点所对应的目标值；
根据所述目标值与所述代表值的差值，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
一种实现方式中，所述方法还包括：
对每一个铸坯图像进行划分，获取多个区域；
获取每一个区域对应的区域代表值，其中，区域代表值为区域亮度代表值或者区域色彩代表值；
根据所述预设时间段，将所获取的区域代表值形成与时间相对应的第三曲线；
根据所述第三曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
一种实现方式中，所述获取每一个区域对应的区域代表值的步骤，包括：
当区域代表值为亮度值时，获取该区域中每一个像素点的亮度值，并根据亮度值获取区域亮度代表值，其中，所述区域亮度代表值为每一个区域的亮度平均值，或者区域的亮度最大值，或者是区域的亮度最小值；
或者；
当区域代表值为RGB值时，获取该区域中每一个像素点的RGB值，并根据亮度值获取区域色彩代表值，其中，所述色彩亮度代表值为每一个区域的色彩平均值，或者区域的色彩最大值，或者是区域的色彩最小值。
此外，本发明还公开了一种基于图像识别的铸坯质量控制装置，所述装置包括处理器、以及通过通信总线与所述处理器连接的存储器；其中，
所述存储器，用于存储基于基于图像识别的铸坯质量控制程序；
所述处理器，用于执行所述基于基于图像识别的铸坯质量控制程序，以实现任一项所述的基于基于图像识别的铸坯质量控制步骤。
以及，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以使所述一个或者多个处理器执行任一项所述的基于图像识别的铸坯质量控制步骤。
应用本发明的基于图像识别的铸坯质量控制方法、装置及计算机存储介质，具有以下有益效果：通过将当前拍摄到的多个铸坯图像所对应的温度反映到每一个像素点的特征值中，获取其与时间所对应的第一曲线，并根据所述预设时间段的温度所对应的特征值形成与时间相对应的第二曲线；根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。从而获得当前温度与时间的关系，与理想状态下(第二曲线)的温度时间曲线关系的对比，根据温度的差值范围用于指导铸坯喷水量，防止铸坯角部过冷，避免裂纹产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的基于图像识别的铸坯质量控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的基于图像识别的铸坯质量控制方法一种具体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基于图像识别的铸坯质量控制方法第一种应用场景示意图；
图4为本发明实施例提供的基于图像识别的铸坯质量控制方法第二种应用场景示意图；
图5为本发明实施例提供的基于图像识别的铸坯质量控制方法第三种应用场景示意图；
图6为本发明实施例提供的基于图像识别的铸坯质量控制方法的第四种划区示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例提供一种基于图像识别的铸坯质量控制方法，包括步骤如下：
S101，在预设时间段内，获取待检测位置所对应的多个铸坯图像。
可以理解的是，在待检测的位置设置摄像机，由设置在铸坯角部或其他需要检测位置的照相机拍摄铸坯图像，进行图像采集，因此，在一个时间段内能够获得多个铸坯图像。
示例性的，如图2所示，表示基于图像识别的铸坯质量控制装置结构示意图，同时示出铸坯两侧的两个照相机，两个照相机分别与图像获取装置相连，图像获取装置与图像处理装置相连，图像处理装置内部包含处理器，处理器对图像获取装置传送的信号进行采集、提取、处理和记录，并在接收输入信号后对处理后进行显示。在本实施方式中，在铸坯两侧角部分别设置铸坯照相机，铸坯照相机拍摄的铸坯图像数据输出给后述的图像获取装置。图像获取装置和图像处理装置使用工作站、个人计算机等通用计算机来实现。
S102，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值，其中，所述特征值为亮度值或者RGB值。
具体的，所述获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值的步骤，包括：
当特征值为亮度值时，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的亮度值；
或者；当特征值为RGB值时，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的RGB值。
那么，表征一个像素点的特征值，就可以是该像素点的亮度值或者改像素点的RGB值。
S103，根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线。
S104，获取预先设置的特征值与时间所对应的第二曲线。
S105，根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
一种实现方式中，所述根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线的步骤，包括：
针对每一个像素点，获取该像素点在每一个铸坯图像中所对应的亮度值；
获取亮度值的亮度代表值，其中，所述亮度代表值为像素点的亮度平均值，或者像素点的亮度最大值，或者是像素点的亮度最小值；
在所述预设时间段内，绘制所述亮度代表值与时间所对应的曲线，并作为第一曲线。
假设相机为两个，相机1和相机2，在获取每一个像素点的亮度值以后，然后根据亮度代表值的选取标准，例如为：亮度值的最大值(最大亮度)、最小值(最低亮度)、平均值(平均亮度，就是各个像素点相加后除以像素点的个数)。将那个值作为亮度代表值，实际应用中，值需要根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可。
具体计计算中，通过将相机1和相机2对应图像的代表亮度(也就是亮度代表值)组成代表亮度矢量第一曲线M(t)。
Figure BDA0002287026490000071
示例性的，两条曲线如图3所示，将第一曲线M(t)与第二曲线N(t)之间之间的计算结果来作为评价值，利用该评价值来指导是否应该调解水量。如可采用的评价值计算公式有：
ΔV(t)＝M(t)-M(t)
ΔV(t)＝M(t)2-M(t)2
Figure BDA0002287026490000072
然后对对评价值是否超过阀值的过程进行说明。在计算完评价值后，按下式判定评价值是否超出阀值。
0≤ΔV(t)≤a
式中a为预先设定的阀值。
在检测到评价值超出阀值范围时，在显示装置上进行警告显示的处理，此处的处理至少能够将铸坯温度的异常报告给操作人员，可以为通过扬声器等输出警告音或点亮警告信号灯等。然后根据判断来决定铸坯水量的调节。
又一实施例中，针对每一个像素点，获取该像素点在每一个铸坯图像中所对应的RGB值；获取RGB值的色彩代表值，其中，所述色彩代表值为像素点的色彩平均值，或者像素点的色彩最大值，或者是像素点的色彩最小值；在所述预设时间段内，绘制所述色彩代表值与时间所对应的曲线，并作为第一曲线。
首先，针对铸坯照相机拍摄的铸坯图像的选定代表色彩RGB，将哪个值最为代表色彩RGB根据想要测定的异常温度范围来选择合适的即可。
作业时，将铸坯照相机获取的铸坯图像的色彩RGB与代表色彩RGB进行对比，描绘成曲线，如图4所示，当曲线偏离代表色彩RGB值超过阀值范围时候，给出提示，输出水量调节信号。
正常时的铸坯图像的色彩RGB值变化表示与伴随着时间而推移的铸坯温度变化对应。在本实施例中，着眼于铸坯图像获得的色彩RGB值的时间序列变化，预先提取指标。为此，首先将针对操作中拍摄的铸坯图像，决定代表色彩RGB，作为铸坯照相机拍摄的铸坯图像的代表色彩RGB，并作为一组矢量信息(代表色彩RGB矢量)进行收集和保存，M(t)的值与时间的关系形成第一曲线M(t)。
Figure BDA0002287026490000081
此处，作为代表色彩RGB，例如能够使用相应的铸坯图像内的各像素的色彩RGB值的最大值(最大色彩RGB)、最小值(最低色彩RGB)、平均值(平均色彩RGB)等。将那个值作为代表色彩RGB，根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可。
在正常操作时，通过照相机拍摄图像，通过各像素的色彩RGB值来提取第二曲线所对应的N(t)，可提取的值可以是色彩RGB值的最大值(最大色彩RGB)、最小值(最低色彩RGB)、平均值(平均色彩RGB)，根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可，最好与代表色彩RGB的选取方式一致。
使用收集到的代表色彩RGBM(t)与生产时提取的色彩RGB值N(t)之间之间的计算结果来作为评价值，利用该评价值来指导是否应该调解水量。针对曲线上的任意一个时刻，采用的评价值计算公式有：
ΔV(t)＝M(t)-M(t)
ΔV(t)＝M(t)2-M(t)2
Figure BDA0002287026490000091
然后对对评价值是否超过阀值的过程进行说明。在计算完评价值后，按下式判定评价值是否超出阀值。
0≤ΔV(t)≤a
式中a为预先设定的阀值。
在检测到评价值超出阀值范围时，在显示装置上进行警告显示的处理，此处的处理至少能够将铸坯温度的异常报告给操作人员，可以为通过扬声器等输出警告音或点亮警告信号灯等。然后根据判断来决定铸坯水量的调节。
可以理解的是，当图像面积大时，很多像素点未必能够准确的反映像素点对应的温度，所以，本发明实施例采用分区的方式进行。
示例性的，可以将铸坯图像分割成8个长方形区域，也可以将铸坯图像分割成1个正方形区域，或者是16个，或者是20个等等，具体的分割后区域的形状可以是长方形也可以是正方形。在亮度代表值提取处理中，将针对每个区域所决定的亮度作为相应区域1、2、3……的代表亮度，作为一族矢量信息M(t)，其值组成第三曲线。
Figure BDA0002287026490000092
此处，作为代表亮度，例如能够使用相应的铸坯图像内的各像素的亮度值的最大值(最大亮度)、最小值(最低亮度)、平均值(平均亮度)等。将那个值作为代表亮度，根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可。
在正常操作时，通过照相机拍摄图像，通过各像素的亮度值来提取亮度值N(t)，可提取的值可以是亮度值的最大值(最大亮度)、最小值(最低亮度)、平均值(平均亮度)等，根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可，最好与代表亮度的选取方式一致。
如图5所示，使用收集到的亮度代表值M(t)与生产时提取的亮度值N(t)之间之间的计算结果来作为评价值，利用该评价值来指导是否应该调解水量。如可采用的评价值计算公式有：
ΔV(t)＝M(t)-M(t)
ΔV(t)＝M(t)2-M(t)2
Figure BDA0002287026490000101
然后对对评价值是否超过阀值的过程进行说明。在计算完评价值后，按下式判定评价值是否超出阀值。
0≤ΔV(t)≤a
式中a为预先设定的阀值。
在检测到评价值超出阀值范围时，在显示装置上进行警告显示的处理，此处的处理至少能够将铸坯温度的异常报告给操作人员，可以为通过扬声器等输出警告音或点亮警告信号灯等。然后根据判断来决定铸坯水量的调节。
作业时，将铸坯照相机获取的铸坯图像的亮度与代表亮度进行对比，描绘成曲线，如图5所示，当曲线偏离代表亮度值超过阀值范围时候，给出提示，输出水量调节信号。
首先针对铸坯照相机拍摄的铸坯图像，将图像分割成若干个区域，本发明的实施例中，可以采用均匀分割的方式。针对分割后的铸坯图像，示例性的分割成12个长方形区域，将针对每个区域所决定的色彩RGB作为相应区域1、2、3……的代表色彩RGB，作为一族矢量信息M(t)收集。
Figure BDA0002287026490000102
此处，作为代表色彩RGB，例如能够使用相应的铸坯图像内的各像素的色彩RGB值的最大值(最大色彩RGB)、最小值(最低色彩RGB)、平均值(平均色彩RGB)等。将那个值作为代表色彩RGB，根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可。
在正常操作时，通过照相机拍摄图像，通过各像素的色彩RGB值来提取色彩RGB值N(t)，可提取的值可以是色彩RGB值的最大值(最大色彩RGB)、最小值(最低色彩RGB)、平均值(平均色彩RGB)等，根据想要检测的异常温度高低来选取最合适的即可，最好与代表色彩RGB的选取方式一致。
使用收集到的代表色彩RGBM(t)与生产时提取的色彩RGB值N(t)之间之间的计算结果来作为评价值，利用该评价值来指导是否应该调解水量。如可采用的评价值计算公式有：
ΔV(t)＝M(t)-M(t)
ΔV(t)＝M(t)2-M(t)2
Figure BDA0002287026490000111
然后对对评价值是否超过阀值的过程进行说明。在计算完评价值后，按下式判定评价值是否超出阀值。
0≤ΔV(t)≤a
式中a为预先设定的阀值。
在检测到评价值超出阀值范围时，在显示装置上进行警告显示的处理，此处的处理至少能够将铸坯温度的异常报告给操作人员，可以为通过扬声器等输出警告音或点亮警告信号灯等。然后根据判断来决定铸坯水量的调节。
各区域的尺寸可以适当的确定，根据每个区域色彩RGB，选定选定代表色彩RGB，将哪个值最为代表色彩RGB根据想要测定的异常温度范围来选择合适的即可。
作业时，将铸坯照相机获取的铸坯图像的色彩RGB与代表色彩RGB进行对比，描绘成曲线，如图6所示，当曲线偏离代表色彩RGB值超过阀值范围时候，给出提示，输出水量调节信号。
具体的，水量调节可以根据预先方式给出，例如，根据预先设置的差值ΔV(t)的范围设置不同的水量调节方式，从而查表即可获得，本发明实施例在此不做赘述。
此外，本发明还公开了一种基于图像识别的铸坯质量控制装置，所述装置包括处理器、以及通过通信总线与所述处理器连接的存储器；其中，
所述存储器，用于存储基于基于图像识别的铸坯质量控制程序；
所述处理器，用于执行所述基于基于图像识别的铸坯质量控制程序，以实现任一项所述的基于基于图像识别的铸坯质量控制步骤。
以及，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以使所述一个或者多个处理器执行任一项所述的基于图像识别的铸坯质量控制步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于图像识别的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在预设时间段内，获取待检测位置所对应的多个铸坯图像；
获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值，其中，所述特征值为亮度值或者RGB值；
根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线；
获取预先设置的特征值与时间所对应的第二曲线；
根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
2.如权利要求1所述的基于图像识别的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述获取每一个铸坯图像中每一个像素点的特征值的步骤，包括：
当特征值为亮度值时，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的亮度值；
或者；
当特征值为RGB值时，获取每一个铸坯图像中每一个像素点的RGB值。
3.如权利要求2所述的基于图像识别的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述根据所述预设时间段，将所获取的特征值形成与时间相对应的第一曲线的步骤，包括：
针对每一个像素点，获取该像素点在每一个铸坯图像中所对应的亮度值；
获取亮度值的亮度代表值，其中，所述亮度代表值为像素点的亮度平均值，或者像素点的亮度最大值，或者是像素点的亮度最小值；
在所述预设时间段内，绘制所述亮度代表值与时间所对应的曲线，并作为第一曲线；
或者；
针对每一个像素点，获取该像素点在每一个铸坯图像中所对应的RGB值；
获取RGB值的色彩代表值，其中，所述色彩代表值为像素点的色彩平均值，或者像素点的色彩最大值，或者是像素点的色彩最小值；
在所述预设时间段内，绘制所述色彩代表值与时间所对应的曲线，并作为第一曲线。
4.如权利要求3所述的基于图像识别的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述根据所述第一曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号的步骤，包括：
判断所述第一曲线中任意一个时刻所对应的代表值，其中，所述代表值为亮度代表值或者色彩代表值是否；
获取在第二曲线中对应的目标点；
获取所述目标点所对应的目标值；
根据所述目标值与所述代表值的差值，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
5.如权利要求4所述的基于图像识别的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
对每一个铸坯图像进行划分，获取多个区域；
获取每一个区域对应的区域代表值，其中，区域代表值为区域亮度代表值或者区域色彩代表值；
根据所述预设时间段，将所获取的区域代表值形成与时间相对应的第三曲线；
根据所述第三曲线与所述第二曲线，获取铸坯喷嘴水量的控制信号。
6.如权利要求5所述的基于图像识别的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述获取每一个区域对应的区域代表值的步骤，包括：
当区域代表值为亮度值时，获取该区域中每一个像素点的亮度值，并根据亮度值获取区域亮度代表值，其中，所述区域亮度代表值为每一个区域的亮度平均值，或者区域的亮度最大值，或者是区域的亮度最小值；
或者；
当区域代表值为RGB值时，获取该区域中每一个像素点的RGB值，并根据亮度值获取区域色彩代表值，其中，所述色彩亮度代表值为每一个区域的色彩平均值，或者区域的色彩最大值，或者是区域的色彩最小值。
7.一种基于图像识别的铸坯质量控制装置，其特征在于，所述装置包括处理器、以及通过通信总线与所述处理器连接的存储器；其中，
所述存储器，用于存储基于基于图像识别的铸坯质量控制程序；
所述处理器，用于执行所述基于基于图像识别的铸坯质量控制程序，以实现如权利要求6至6中任一项所述的基于基于图像识别的铸坯质量控制步骤。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以使所述一个或者多个处理器执行如权利要求1至6中任一项所述的基于图像识别的铸坯质量控制步骤。
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