CN111027519A - 一种高炉风口的监控方法及监控装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中公开了一种高炉风口的监控方法，用于实时有效地监控高炉风口的工作状态，节约时间，提高高炉风口监测的准确性。该监控方法包括：监控装置从高炉风口的实时视频流中获取实时图像；监控装置根据喷嘴掩码图像确定实时图像中的目标区域，其中喷嘴掩码图像为高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且二值图像中包括前景区域，前景区域包括喷嘴所在区域和被喷嘴照亮的区域，目标区域为实时图像中像素点位置与喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域；监控装置根据目标区域监控高炉风口的当前工作状态。

Description

一种高炉风口的监控方法及监控装置

技术领域

本申请实施例涉及高炉管控领域，尤其涉及一种高炉风口的监控方法及监控装置。

背景技术

在高炉冶炼过程中，对高炉风口的监视是一项非常重要的工作。高炉上设置有连通高炉内外的风口设备，风口设备包括风口直吹管和风口小套，在风口直吹管和风口小套之间设置有喷煤枪俗称喷嘴。风口小套是高炉进风系统中的重要设备，它的作用是将热风送进高炉内。喷嘴用于将煤粉喷向高炉内部。

高炉冶炼现场环境温度高，对于高炉风口的监控普遍采用人工肉眼观察方法，由于高炉风口的数目较多，人口肉眼观察需要耗费大量时间，并且不能保证观察的连续性以及准确性，从而难以得到及时、准确的炉内状况信息，这给高炉稳定生产带来极大影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例中提供了一种高炉风口的监控方法，用于实时有效地监控高炉风口的工作状态，节约时间，提高高炉风口监测的准确性。具体方案如下：

第一方面，本申请实施例中提供了一种高炉风口的监控方法，包括：监控装置从高炉风口的实时视频流中获取实时图像；所述监控装置根据喷嘴掩码图像确定所述实时图像中的目标区域，其中所述喷嘴掩码图像为所述高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且所述二值图像中包括前景区域，所述前景区域包括喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域，所述目标区域为所述实时图像中像素点位置与所述喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域；所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态。可以理解的是，所述实时视频流可以为所述高炉风口工作时的视频数据。

在本申请实施例的第一方面所述的技术方案中，基于喷嘴掩码图像确定实时图像中的目标区域，目标区域为所述实时图像中像素点位置与所述喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域，通过实时图像中的目标区域对高炉风口的当前工作状态进行监控，可以实时有效地监控高炉风口的工作状态，节约时间，提高高炉风口监测的准确性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述监控装置对所述高炉风口处于正常工作状态下的正常视频流中的图像进行二值化处理，得到所述正常视频流对应的二值图像；在所述正常视频流对应的二值图像中，所述监控装置将喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域填充为所述前景区域，从而得到所述喷嘴掩码图像。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：所述监控装置统计所述目标区域的面积、以及所述目标区域中第一区域和第二区域的面积，其中所述第一区域为所述目标区域中像素值小于第一像素阈值的区域，所述第二区域为所述目标区域中像素值大于第二像素阈值的区域；所述监控装置计算所述第一区域的面积与所述目标区域的面积的第一比值、所述目标区域和所述第二区域的面积之差与所述目标区域的面积的第二比值；若所述第一比值大于第一面积阈值，并且所述第二比值大于第二面积阈值，则所述监控装置确定所述高炉风口发生喷嘴落大块现象；否则，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生喷嘴落大块现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：所述监控装置分别统计所述目标区域中第三区域的面积，以及所述目标区域的面积，其中第二区域为所述目标区域中像素值大于第三像素阈值的区域；所述监控装置计算所述第三区域的面积与所述目标区域的面积的第三比值；若所述第三比值大于第三面积阈值，所述监控装置确定所述高炉风口发生喷嘴断煤现象；否则，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：所述监控装置对所述实时图像进行二值化处理，得到所述实时图像对应的二值图像；所述监控装置统计所述目标区域的面积、所述实时图像对应的二值图像中前景区域的面积、以及所述目标区域和所述实时图像对应的二值图像中前景区域相交的交集区域的面积；所述监控装置根据上述三者的面积确定所述高炉风口中是否出现疑似喷嘴烧穿现象；若所述高炉风口没有出现疑似喷嘴烧穿现象，则所述监控装置继续监控所高炉风口的工作状态。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：若所述高炉风口出现疑似喷嘴烧穿现象，所述监控装置从所述实时图像或其对应的二值图像中前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域；所述监控装置对所述矩形区域进行二值化处理，得到所述矩形区域对应的二值图像；所述监控装置确定所述矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积是否大于预设的前景面积阈值；若大于，所述监控装置计算所述矩形区域对应的二值图像中前景区域中的最小外接矩形，根据所述最小外接矩形的形状、面积、对比度、亮度中的至少一项确定所述高炉风口是否发生喷嘴烧穿现象；若小于或等于，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置从所述实时图像或其对应的二值图像中前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域，包括：所述监控装置获取围成所述目标区域的坐标集合；所述监控装置根据所述坐标集合中相邻两个坐标之间的斜率和/或距离，确定用于表征喷嘴根部特征的线段；所述监控装置将所述表征喷嘴根部特征的线段，向远离质心并垂直于所述表征喷嘴根部特征的线段的方向平移两次，得到第一次平移后的线段和第二次平移后的线段，其中，所述质心为所述目标区域中所有坐标的像素平均值对应的像素点位置；所述监控装置将所述第一次平移后的线段和所述第二次平移后的线段对应的四个端点所围成的区域，确定为所述矩形区域。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：所述监控装置基于阈值集合中的不同阈值分别对所述实时图像进行二值化处理，得到不同阈值对应的多个二值图像，其中所述阈值集合中包括至少两个阈值；在所述实时图像对应的每一个二值图像中目标区域的面积满足预设面积要求的前提下，所述监控装置计算所述实时图像对应的每一个二值图像中八连通区域个数并进行累加，得到八连通区域个数总和；若所述八连通区域个数总和小于或等于预定数目，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：若所述八连通区域个数总和大于所述预定数目，所述监控装置计算第四区域的面积、第五区域的面积、以及第四比值，其中所述第四区域是指所述阈值集合中最小阈值对应的二值图像的前景区域中像素值小于所述最小阈值的区域，所述第五区域是指所述阈值集合中最大阈值对应的二值图像的前景区域中像数值大于所述最大阈值的区域，所述第四比值是指所述第四区域在所述最小阈值对应的二值图像的前景区域中的占比；若所述第四比值大于第四面积阈值，并且所述第四区域的面积大于所述第五区域的面积，所述监控装置确定所述高炉风口中发生风口休风现象；否则，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：所述监控装置统计所述目标区域中相邻两个像素点形成的各个线段的像素平均值；若不存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：若存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，所述监控装置将所述像素平均值满足预设阈值条件的线段的中垂线确定为第一线段；所述监控装置根据所述第一线段判断所述高炉风口是否出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若没有出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，所述监控装置继续监控所述高炉风口的工作状态；若出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，所述监控装置确定所述第一线段的中垂线为第二线段；所述监控装置基于所述第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置基于所述第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象，包括：所述监控装置对所述第二线段进行四等分，并统计所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值、以及所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值；若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，大于或等于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，所述监控装置确定所述高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，小于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置记录所述高炉风口的历史工作状态，所述历史工作状态是根据所述高炉风口的历史视频流确定的；所述监控装置根据所述历史工作状态，和所述当前工作状态计算所述高炉风口发生以下异常现象：喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣中至少一项的概率值；若所述概率值大于预设概率，所述监控装置确定所述高炉风口发生所述异常现象。

第二方面，本申请实施例中提供了一种高炉风口的监控装置，包括：获取模块，用于从高炉风口的实时视频流中获取实时图像；确定模块，用于根据喷嘴掩码图像确定所述实时图像中的目标区域，其中喷嘴掩码图像为所述高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且所述二值图像中包括前景区域，所述前景区域包括喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域，所述目标区域为所述实时图像中像素点位置与所述喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域；监控模块，用于根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态。可以理解的是，所述实时视频流可以为所述高炉风口工作时的视频数据。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控装置还包括：处理模块，用于对所述高炉风口处于正常工作状态下的正常视频流中图像进行二值化处理，得到所述正常视频流对应的二值图像；填充模块，用于在所述正常视频流对应的二值图像中，将喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域填充为所述前景区域，从而得到所述喷嘴掩码图像。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块具体用于执行以下操作：统计所述目标区域的面积、以及所述目标区域中第一区域和第二区域的面积，其中所述第一区域为所述目标区域中像素值小于第一像素阈值的区域，所述第二区域为所述目标区域中像素值大于第二像素阈值的区域；计算所述第一区域的面积与所述目标区域的面积的第一比值、所述目标区域和所述第二区域的面积之差与所述目标区域的面积的第二比值；若所述第一比值大于第一面积阈值，并且所述第二比值大于第二面积阈值，则确定所述高炉风口发生喷嘴落大块现象；否则，确定所述高炉风口中没有发生喷嘴落大块现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块具体用于执行以下操作：分别统计所述目标区域中第三区域的面积，以及所述目标区域的面积，其中第二区域为所述目标区域中像素值大于第三像素阈值的区域；计算所述第三区域的面积与所述目标区域的面积的第三比值；若所述第三比值大于第三面积阈值，确定所述高炉风口发生喷嘴断煤现象；否则，确定所述高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块具体用于执行以下操作：对所述实时图像进行二值化处理，得到所述实时图像对应的二值图像；统计所述目标区域的面积、所述实时图像对应的二值图像中前景区域的面积、以及所述目标区域和所述实时图像对应的二值图像中前景区域相交的交集区域的面积；根据上述三者的面积确定所述高炉风口中是否出现疑似喷嘴烧穿现象；若所述高炉风口没有出现疑似喷嘴烧穿现象，则继续监控所高炉风口的工作状态。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块还用于执行以下操作：若所述高炉风口出现疑似喷嘴烧穿现象，从所述实时图像或其对应的二值图像的前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域；对所述矩形区域进行二值化处理，得到所述矩形区域对应的二值图像；确定所述矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积是否大于预设的前景面积阈值；若大于，计算所述矩形区域对应的二值图像中前景区域中的最小外接矩形，根据所述最小外接矩形的形状、面积、对比度、亮度中的至少一项确定所述高炉风口是否发生喷嘴烧穿现象；若小于或等于，确定所述高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块还用于执行以下操作：获取围成所述目标区域的坐标集合；根据所述坐标集合中相邻两个坐标之间的斜率和/或距离，确定可以表征喷嘴根部特征的线段；将所述表征喷嘴根部特征的线段，向远离质心并垂直于所述表征喷嘴根部特征的线段的方向平移两次，得到第一次平移后的线段和第二次平移后的线段，其中，所述质心为所述目标区域中所有坐标的像素平均值对应的像素点位置；将所述第一次平移后的线段和所述第二次平移后的线段对应的四个端点所围成的区域，确定为所述矩形区域。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块具体用于执行以下操作：基于阈值集合中的不同阈值分别对所述实时图像进行二值化处理，得到不同阈值对应的多个二值图像，其中所述阈值集合中包括至少两个阈值；在所述实时图像对应的每一个二值图像中目标区域的面积满足预设面积要求的前提下，计算所述实时图像对应的每一个二值图像中八连通区域个数并进行累加，得到八连通区域个数总和；若所述八连通区域个数总和小于或等于预定数目，确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块还用于执行以下操作：若所述八连通区域个数总和大于所述预定数目，计算第四区域的面积、第五区域的面积、以及第四比值，其中所述第四区域是指所述阈值集合中最小阈值对应的二值图像的前景区域中像素值小于所述最小阈值的区域，所述第五区域是指所述阈值集合中最大阈值对应的二值图像的前景区域中像数值大于所述最大阈值的区域，所述第四比值是指所述第四区域在所述最小阈值对应的二值图像的前景区域中的占比；若所述第四比值大于第四面积阈值，并且所述第四区域的面积大于所述第五区域的面积，确定所述高炉风口中发生风口休风现象；否则，确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块具体用于执行以下操作：统计所述目标区域中相邻两个像素点形成的各个线段的像素平均值；若不存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块还用于执行以下操作：若存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，将所述像素平均值满足预设阈值条件的线段的中垂线确定为第一线段；根据所述第一线段判断所述高炉风口是否出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若没有出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，继续监控所述高炉风口的工作状态；若出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，确定所述第一线段的中垂线为第二线段；对所述第二线段进行四等分，并统计所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值、以及所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值；若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，大于或等于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，确定所述高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，小于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述监控模块还用于执行以下操作：记录所述高炉风口的历史工作状态，所述历史工作状态是根据所述高炉风口的历史视频流确定的；根据所述历史工作状态和所述当前工作状态，计算所述高炉风口发生以下异常现象：喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣中至少一项的概率值；若所述概率值大于预设概率，确定所述高炉风口发生所述异常现象。

第三方面，本申请实施例中提供了一种监控装置，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储操作指令；所述处理器用于通过调用所述操作指令，以执行上述第一方面中任一项所述的高炉风口的监控方法。

需要说明的是，上述第二方面及其可能的实现方式、第三方面的有益效果，均与第一方面类似，其具体描述可参阅上述第一方面中相关部分的描述，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的高炉风口的监控方法的一个实施例示意图；

图2为本申请实施例中提供的不同高炉风口对应的喷嘴掩码图像；

图3为本申请实施例中喷嘴掩码图像生成的一个流程示意图；

图4为本申请实施例中喷嘴掩码图像的一个处理过程图；

图5为本申请实施例中提供的喷嘴落大块现象检测的一个流程示意图；

图6为本申请实施例中提供的喷嘴落大块现象的一个示意图；

图7为本申请实施例中喷嘴断煤现象的一个示意图；

图8为本申请实施例中喷嘴烧穿检测的一个流程示意图；

图9为本申请实施例中矩形区域的三个结构示意图；

图10为本申请实施例中风口休风现象检测的一个流程示意图；

图11为本申请实施例中高炉风口发生风口休风现象的两个示意图；

图12为本申请实施例中风口小套漏水或风口小套挂渣现象检测的一个实施例示意图；

图13为本申请实施例中风口小套漏水现象的一个示意图；

图14为本申请实施例中风口小套挂渣现象的一个示意图；

图15为本申请实施例中监控装置的一个组成结构示意图；

图16为本申请实施例中监控装置的另一个组成结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种高炉风口的监控方法，用于实时监测高炉风口的工作状态，提高高炉风口工作状态监测的准确性、及时性，同时节约时间，提高效率。

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

本申请实施例的技术方案可以应用于高炉冶炼系统中，通常来说，高炉风口工作中出现的异常情况主要包括：喷嘴落大块现象、喷嘴断煤现象、喷嘴烧穿现象、风口小套挂渣现象、风口休风现象、风口小套漏水现象等。其中喷嘴落大块现象是指喷嘴中喷出的块状的煤块而不是粉末状的煤粉。喷嘴断煤现象是指喷嘴中没有持续性地喷出煤粉，在一段时间内没有煤粉被喷出。喷嘴烧穿现象是指喷嘴由于温度过高被烧穿导致喷嘴无法正常工作。风口小套挂渣现象是指风口上覆盖有煤渣，导致喷嘴喷出的煤粉受阻，煤粉喷出量减少。风口休风现象是指风口小套停止向高炉内送风。风口小套漏水是指高炉中由内往外输送的水从风口小套中漏出。

为了便于理解本申请实施例中所提供的技术方案，下面结合具体的实施例对本申请实施例中的技术方案进行详细说明。

图1为本申请实施例中提供的高炉风口的监控方法的一个实施例示意图。

如图1所示，本申请实施例中高炉风口的监控方法的一个实施例，包括：

101、监控装置从高炉风口的实时视频流中获取实时图像。

实时视频流是指高炉风口处于工作状态下的视频数据，该实时视频流可以是摄像机实时采集得到的。

监控装置可以每隔固定帧数或每隔固定时长从实时视频流中抽取一次视频帧图像，其中固定时长以及固定帧数的设置需要保证视频连续性以及差异性，如果间隔的固定时长过长或固定帧数过多，容易导致视频连续性丢失，如果间隔的固定时长过短或固定帧数过少，容易导致视频帧图像之间差异较小，没有意义。因此，固定帧数或每隔固定时长的设置需要适度不能过长或过短，具体设置可结合经验以及实际应用场景进行设定。在一些应用场景中，固定帧数可以设置为5帧，或者，固定时长设置为0.5秒。

上述抽取的视频图像帧可以直接作为本申请中的实时图像，也可以对视频图像帧进行适当图像处理之后得到本申请中的实时图像，对此本申请不做任何限制。

102、监控装置获取高炉风口处于正常工作状态下的喷嘴掩码图像。

喷嘴掩码图像是高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且该二值图像中包括前景区域，可选地，二值图像中还可以包括背景区域。该前景区域中包括高炉风口的喷嘴所在区域以及被喷嘴照亮的区域，容易理解，被喷嘴照亮的区域是指喷嘴中喷出的煤粉燃烧时发出的光所照亮的区域。目标区域是指实时图像中像素点位置于喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域。目标区域是本申请实施例中所感兴趣的区域。

容易理解，本申请实施例中喷嘴掩码图像具有参考图像的作用，为在实时图像中获取目标区域提供参考的作用。需要说明的是，高炉冶炼系统中存在大量的高炉风口，对于每一个高炉风口均会有所不同，因此，在每一个高炉风口中均应获取相应的喷嘴掩码图像。如图2所示为本申请实施例中提供的不同高炉风口对应的喷嘴掩码图像。

在本申请实施例的一些可能的实施例方式中，喷嘴掩码图像的获取方式可以是：监控装置对高炉风口处于正常状态下的正常视频流中的图像进行二值化处理，得到正常视频流对应的二值图像；在获得到的正常视频流对应的二值图像中，监控装置将喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域填充为前景区域，从而得到喷嘴掩码图像。

图3所示为本申请实施例中喷嘴掩码图像生成的一个流程示意图。图4所示为本申请实施例中喷嘴掩码图像的一个处理过程图。

如图3所示，本申请实施例中喷嘴掩码图像生成的一种方法，包括：

301、获取正常视频流。

正常视频流如图4中的(a)所示。

302、通过抽帧方式从正常视频流中获取相应的视频帧图像。

每隔5帧或0.5秒从正常视频流中抽取视频帧图像，并把该视频帧图像转换为灰度图像，以及将时间区域和数值区域的灰度值设置为0，得到的视频帧图像如图4中的(b)所示。

需要说明的是，根据该帧上时间和数字显示区域(由于时间和数字显示区域是固定的，可以根据实际情况事先确定时间和数字显示区域)在图像对应位置比例关系，可以去除不同尺寸下每帧图像上的时间和数字。

303、设定前景区域与背景区域的阈值，基于该阈值将视频帧图像由灰度图像转换为二值图像。

设定前背景分割的阈值为thresh_fb，对于灰度图像gray_I和二值图像binary_I，在坐标(x，y)位置则有：设定前背景分割的阈值为thresh_fb，对于灰度图像gray_I和二值图像binary_I，在坐标(x，y)位置则有：

其中，x∈[0，w)，y∈[0，h)，w，h分别是图像的宽和高。经过该步骤的处理，图像成为一个喷嘴区域明亮，非喷嘴区域黑暗的二值图像，如4中的(c)所示。

需要说明的是，理论上一个正常的喷嘴二值图仅包含两个联通区域，分别是前景区域和背景区域。实际上因喷嘴区域燃烧，所以喷嘴周边本是较暗的区域显得很亮，导致可能存在多个较小的前景连通区域。

304、获取二值图像中的喷嘴轮廓像素。

由于实际获取的二值图像中可能存在多个较小的前景连通区域，本案使用形态学开运算操作或其他常用滤波：比如高斯滤波，中值滤波，低通滤波，中通滤波，高通滤波，限幅滤波，均值滤波等等，可有效去除噪声，从而去除多个较小的前景连通区域，并保持原始前背景区域面积和位置相对不变。通过八邻域算法查找包围前景区域的轮廓的所有像素，所有像素组成喷嘴轮廓像素集。

305、计算喷嘴轮廓像素中的凸包集，并对凸包集中所有点所包围的区域填充为前景值(255)，得到喷嘴掩码图像。

使用凸包算法获取喷嘴轮廓像素集合中的凸包集。进一步，使用多边形填充算法，把凸包集中所有点所围的区域填充为前景值(255)，从生成喷嘴掩码图像，可记为mask_I。如图4中的(d)所示。凸包算法和多边形填充算法的详细描述可参阅其他相关资料，对此本申请中不再赘述。

需要说明的是，实际应用中，由于喷嘴的亮度随喷嘴风力大小，喷煤量，燃烧是否充分等动态变化，为了获取更加准确地喷嘴掩码，本案采用获取喷嘴正常工作时，随着喷嘴风力大小，喷煤量，燃烧是否充分等动态变化而产生的多个有细微差别的正常喷嘴掩码图像，根据喷嘴掩码区域的交并比进行喷嘴区域的合并，如果待合并的掩码区域与初始掩码区域交并比大于预设阈值(如95％)则合并，否则丢弃待合并的喷嘴掩码图像。

还需要说明的是，在后续视频流判断的过程中，如果判断图像中未出现异常情况，则可以更新喷嘴掩码图像。这样为了保证炼钢过程中正常的喷嘴现象同步记录以及正常时序状态更新，避免误判。

上述图3中所示的喷嘴掩码图像生成方法对应的执行主体可以是监控装置(如视频监控设备、工业照相机等)，也可以是其他图像处理装置，对此本申请中不做任何限制。

103、监控装置根据喷嘴掩码图像确定实时图像中的目标区域。

实时图像中的目标区域是指实时图像中像素点位置与喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域。由于喷嘴掩码图像中前景区域包括喷嘴所在区域和被喷嘴照亮的区域，因此，实时图像中的目标区域是指上也是实时图像中喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域。

在本申请实施例的一些可能的实现方式中，监控装置根据喷嘴掩码图像确定实时图像中的目标区域可以包括：监控装置对喷嘴掩码图像和实时图像执行与操作，从而获取实时图像中的目标区域。

示例性地，基于如下公式对实时图像(即灰度图像)gray_I与喷嘴掩码图像mask_I进行与操作得到实时图像gray_I中的目标区域gray_roi，公式如下：

其中，x，y分别为图像中像素点的横坐标和纵坐标。

104、监控装置根据目标区域监控高炉风口的当前工作状态。

如上所述，目标区域即实时图像中喷嘴所在区域和被喷嘴照亮的区域。监控装置通过目标区域监控高炉风口的当前工作状态等同于监控装置通过对喷嘴以及被喷嘴照亮区域的检测判断高炉风口的工作状态。

高炉风口的工作状态监控主要是监控高炉风口是否发生异常现象。如上文中所述，高炉风口的异常现象主要包括：喷嘴落大块现象、喷嘴断煤现象、喷嘴烧穿现象、风口小套挂渣现象、风口休风现象、风口小套漏水现象，上述多种异常现象均可以通过目标区域进行监测。下面将依次对通过目标区域的监测上述几种异常现象的检测方式进行详细说明。

一、喷嘴落大块现象的检测

在本申请实施例的一些实施例方式中，监控装置根据目标区域监控高炉风口的当前工作状态，包括：监控装置统计目标区域的面积、以及目标区域中第一区域和第二区域的面积，其中第一区域为目标区域中像素值小于第一像素阈值的区域，第二区域为目标区域中像素值大于第二像素阈值的区域；监控装置计算第一区域的面积与目标区域的面积的第一比值、目标区域和第二区域的面积之差与目标区域的面积的第二比值；若第一比值大于第一面积阈值，并且第二比值大于第二面积阈值，则监控装置确定高炉风口发生喷嘴落大块现象；否则，所述监控装置确定高炉风口中没有发生喷嘴落大块现象。

在上述实施例方式中，第一像素阈值可以是暗阈值dark_thesh，第二像素阈值可以是亮阈值bright_thesh。

示例性地，图5所示为本申请实施例中提供的喷嘴落大块现象检测的一个流程示意图。

本申请实施例中喷嘴落大块现象检测的一种方法，包括：

501、监控装置从输入的实时视频流中抽取实时图像，并获取喷嘴掩码图像。

502、监控装置对实时图像和喷嘴掩码图像进行与操作，获取实时图像中的目标区域。

步骤502的具体操作与上述步骤103中的相关操作类似，其具体描述可参阅上述步骤103中的相关描述，此处不再赘述。

503、监控装置统计目标区域的面积、以及目标区域中第一区域和第二区域的面积。

第一区域可以是目标区域中像素值小于暗阈值dark_thesh的区域，记为dark_area，第二区域可以是目标区域中像素值大于亮阈值bright_thesh的区域，记为bright_area。另外目标区域记为ROI_area。

504、监控装置计算第一区域的面积与目标区域的面积的第一比值、目标区域和第二区域的面积之差与目标区域的面积的第二比值。

第一比值可以是dark_area与ROI_area之间面积的比例ratio_{d_r}，第二比值可以是ROI_area减去bright_area与ROI_area之间的比例ratio_{r_b_r}。

505、判断第一比值是否大于第一面积阈值，并且第二比值是否大于第二面积阈值。

506、若第一比值大于第一面积阈值，并且第二比值大于第二面积阈值，则监控装置确定高炉风口发生喷嘴落大块现象。

507、否则，监控装置确定高炉风口没有发生喷嘴落大块现象。

第一面积阈值可以为喷嘴落大块区域面积阈值coal_{thresh_1}，第二面积阈值可以为喷嘴非亮度区域面积阈值coal_{thresh_2}。判断ratio_{d_r}是否大于喷嘴落大块区域面积阈值coal_{thresh_1}，并且判断ratio_{r_b_r}是否大于喷嘴非亮度区域面积阈值coal_{thresh_2}。如果同时满足两者，则表示喷嘴落大块。否则表示其他情况。暗阈值、亮阈值、喷嘴落大块区域面积阈值和喷嘴非亮度区域面积阈值都是根据人为经验或实际需求事先设定的预设值，彼此之间大小关系无要求。

图6所示为本申请实施例中提供的喷嘴落大块的一个实时图像示意图。

二、喷嘴断煤现象的检测

在本申请实施例的一些可能的实施例方式中，监控装置分别统计目标区域中第三区域的面积，以及目标区域的面积，其中第三区域为目标区域中像素值大于第三像素阈值的区域；监控装置计算第三区域的面积与目标区域的面积的第三比值；若第三比值大于第三面积阈值，监控装置确定高炉风口发生喷嘴断煤现象；否则，监控装置确定高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象。

在上述实施例方式中，第三像素阈值可以等于上述第二像素阈值，此时第三区域等同于第二区域，同样的，第三比值可以是bright_area与ROI_area之间面积的比例ratio_{b_r}，第三面积阈值可以是断煤区域面积阈值。若ratio_{b_r}大于断煤区域面积阈值，则监控装置可以确定高炉风口中发生喷嘴断煤现象。若ratio_{b_r}小于或等于断煤区域面积阈值，则监控装置可以确定高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象，监控装置也可以继续判断ratio_{d_r}和/或ratio_{r_b_r}是否大于相应的阈值，若其中至少一个大于，则监控装置可以确定高炉风口中发生喷嘴断煤现象，否则，监控装置可以确定高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象。

需要说明的是，喷嘴断煤检测和喷嘴落大块检测处理流程大体相同，只因检测目的不同，所以所设阈值略有不同，可参考流程图5。

图7所示为本申请实施例中喷嘴断煤的一个实时图像示意图。

三、喷嘴烧穿现象的检测

在本申请实施例的一些可能的实施例方式中，监控装置根据目标区域监控高炉风口的当前工作状态，包括：监控装置对实时图像进行二值化处理，得到实时图像对应的二值图像；监控装置统计目标区域的面积、实时图像对应的二值图像中前景区域的面积、以及目标区域和实时图像对应的二值图像中前景区域相交的交集区域的面积；监控装置可以根据上述三者的面积确定高炉风口中是否出现疑似喷嘴烧穿现象，一方面，若高炉风口中没有出现疑似喷嘴烧穿现象，监控装置可以确定没有发生喷嘴烧穿现象，并继续监控高炉风口的工作状态。

另一方面，若高炉风口出现疑似喷嘴烧穿现象，表明有可能发生喷嘴烧穿现象，为了进一步确认是否真的发生喷嘴烧穿现象，监控装置可以从实时图像或其对应的二值图像的前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域；监控装置对矩形区域进行二值化处理，得到矩形区域对应的二值图像；监控装置确定矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积是否大于预设的前景面积阈值；若大于，监控装置计算矩形区域对应的二值图像中前景区域中的最小外接矩形，根据最小外接矩形的形状、面积、对比度、亮度中的至少一项确定高炉风口是否发生喷嘴烧穿现象；若小于或等于，监控装置确定高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。需要说明的是，上述疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域若从实时图像中直接获取可以从一定程度上提高检测准确度。

可选地，在一些可能地实现方式中，上述矩形区域的确定可以采用如下方式：监控装置获取围成目标区域的坐标集合；监控装置根据坐标集合中相邻两个坐标之间的斜率和/或距离，确定可以表征喷嘴根部特征的线段；监控装置将表征喷嘴根部特征的线段，向远离质心并垂直于表征喷嘴根部特征的线段的方向平移两次，得到第一次平移后的线段和第二次平移后的线段，其中，质心为目标区域中所有坐标的像素平均值对应的像素点位置；监控装置将第一次平移后的线段和第二次平移后的线段对应的四个端点所围成的区域，确定为矩形区域。

具体来说，首先，监控装置输入上述坐标集合中的n个按顺序(如顺时针、逆时针)排列并存储的坐标P₁，P₂，P₃…P_i…P_n；其次，监控装置计算坐标P₁，P₂，P₃…P_i…P_n中相邻两个坐标之间的距离和斜率，并且按照距离和斜率删减坐标以确定可以表征喷嘴根部特征的线段。

其中，按距离删减坐标具体可以是：从第二个坐标点开始计算相邻两点距离，即P₂，P₃的距离，判断距离长度是否大于最小长度阈值TH₁，如果是，则保留P₃，继续计算P₃和P₄之间的距离。如果不是，则删除P₃，继续计算P₂和P₄之间的距离。直到最后计算P_n到P₁，P₁到P₂的距离或者P_n到P₂的距离，根据设定的阈值判断是否删除坐标点，这样一定程度上避免因首尾交界(就是P₁和P_n的交界)处，本身存在距离较小的坐标点而没有删除的情况。可选地，在上述按距离删减坐标的具体操作中，还可以增加计算小于最小长度阈值的距离累加和，如果点P_i处的累加和大于阈值TH₂，则保留P_i，重新统计P_i和P_i～P_n之间的距离累加和。否则删除P_i，接着计算与P_i+1～P_n的距离累加和。直到按距离删减坐标计算完成。这处理的目的是为了避免因使用阈值TH₁使得多个小于阈值的坐标点连续删除，最终两点之间的距离过长，又因过长的线段无法表征喷嘴根部特征，所以造成无法正确检测出喷嘴位置，进而无法确定烧穿位置，最终导致无法检测出喷嘴是否烧穿。

按斜率删减坐标具体可以是：从第二个坐标开始计算相邻三点之间，两条线段的斜率，即P₂与P₃连线的斜率K_2，3和P₃与P₄连线的斜率K_3，a。计算这两条斜率间差值，如果差值较小，并且方向相同，则删除P₃。否则计算P₃与P₄连线的斜率和P₄与P₅连线的斜率。直到P_n，P₁，P₂，P₃。这样处理同样是为了避免首尾交界不能去除斜率相近的坐标的情况。又因为斜率存在正负，所以线段的合并原则就有所不同。如果两条线段斜率符号相同时，差值表示斜率之差的绝对值。如果两条线段斜率不同时，差值表示斜率之和的绝对值。这样可以避免视觉上是一条线段的两个线段，因斜率符号不同，而无法合并的问题。

最终，根据处理后的坐标集合，计算相邻两点坐标间所连线段上的像素平均值。找到平均值最小的并且要大于指定阈值，则认为该线段为可以表征喷嘴根部特征的线段(如喷嘴所在的线段)。否则表示找不到，即为未发生异常。如果找到，对找到的线段平移两次(通过平移两次找到喷嘴烧穿的开始位置和结束位置，通过两条线段，共四个端点可构造一个轴对齐的矩形框，可确定烧穿位置就在框内)，方向为远离质心的方向并垂直于该线段。线段长度是相邻两点的直线距离，并进行了两端延长处理，延长长度为线段长度的十分之一。线段移动距离也可根据实际情况适当调整。质心通过计算目标区域内所有坐标的平均值获得。通过两条线段的四个端点可以获取轴对齐的矩形框，并进行边界约束和目标区域约束，即不能越出帧二值图的边界，也不能与目标区域相交(本案把相交部分设为背景)。不能越过帧图像(帧图像和帧二值图像的尺寸是一样的，边界是一样的)的边界，因为检测必然是在图上面进行的。因为目标区域本身就是喷嘴燃烧区域，亮度极高，如果把目标区域中部分区域框进矩形框内，对矩形框检测必然会产生误检，会误认为烧穿，所以要去掉和目标区域相交的区域，这样才能避免误检，提高检测准确度。

示例性地，图8所示为本申请实施例中喷嘴烧穿检测的一个流程示意图。

如图8所示，本申请实施例中喷嘴烧穿检测，包括：

801、监控装置获取实时视频流和喷嘴掩码图像。

802、监控装置从实时视频流中抽取视频帧图像，对视频帧图像进行二值化处理，得到相应的帧二值图像。

应理解，该检测流程中直接将视频帧图像作为实时图像进行处理，而没有对抽取的视频帧图像二次处理后作为实时图像。二值化处理的相关操作与上述喷嘴掩码图像生成中相关部分的操作类似，其详细描述可参阅上述喷嘴掩码图像生成方法中的相关描述，此处不再赘述。

803、监控装置统计以下面积：视频帧图像中目标区域的面积、帧二值图像中前景区域的面积、以及视频帧图像中目标区域与帧二值图像中前景区域相交的交集区域的面积。

视频帧图像中目标区域表示喷嘴理论上应该燃烧的区域，帧二值图像表示喷嘴实际燃烧的区域，交集面积可以有效反映出当前喷嘴是否正常工作，又因为燃烧时亮度是波动的，所以实际正常燃烧时的二值图(帧二值图)也是波动的，通过参数(即阈值)把正常波动的二值图纳入正常范围，可以更加准确的判断出当前喷嘴是否正常工作。

804、判断第五比值是否大于第五面积阈值，第六比值是否大于第六面积阈值，以及第七比值是否大于第七面积阈值。

第五比值是上述交集区域的面积与视频帧图像中目标区域的面积两者之间的比值，第六比值是上述交集区域的面积与帧二值图像中前景区域的面积两者之间的比值。第五面积阈值是预先指定的与第五比值对应的阈值，第六面积阈值是预先指定的与第六比值对应的阈值。应理解，第五面积阈值和第六面积阈值可以是在没有发生喷嘴烧穿现象的情况下统计的相应区域之间的面积比值。第七比值是上述帧二值图像中前景区域的面积与上述交集面积的差值与视频帧图像中目标区域的面积之间的比值，第七面积阈值是预先设定的第七比值对应的阈值。

805、若第五比值、第六比值、第七比值中的至少一个小于或等于相应的面积阈值，监控装置确定高炉风口没有出现疑似喷嘴烧穿现象。

806、否则，监控装置从实时图像或其对应的二值图像中前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域。

其中疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域是根据疑似喷嘴烧穿的起始位置和结束位置确定的。如图9所示为本申请实施例中矩形区域的三个结构示意图，图9中白色矩形框即为本申请中所述的包括喷嘴在内的矩形区域。关于矩形区域的具体获取方式，详见上文中相关部分的描述，此处不再赘述。

807、监控装置对矩形区域进行二值化处理，得到矩形区域对应的二值图像。

二值化处理详见上文中相关部分的描述，此处不再赘述。应理解，本申请实施例中前景区域是指像素值超出一定阈值的区域，在高炉冶炼过程中，煤粉燃烧发光会将喷嘴周边区域照亮，从而使得喷嘴周边的像素值超出一定阈值。

808、监控装置判断矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积是否大于预设的前景面积阈值。

前景面积阈值是在高炉风口处于正常工作状态下统计得到的矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积，应理解，前景面积阈值是喷嘴没有被烧穿情况下的正常面积，若喷嘴被烧穿，其周边被照亮的面积会变大。

809、若小于或等于，监控装置确定高炉风口没有发生喷嘴烧穿现象。

810、若大于，监控装置计算所述矩形区域对应的二值图像中前景区域中的最小外接矩形。

811、监控装置通过最小外接矩形的形状、面积、对比度、亮度中的至少一项确定高炉风口是否发生喷嘴烧穿现象。

可选地，监控装置通过最小外接矩形的形状和面积是否满足第一预设条件，若满足，监控装置确定高炉风口中发生喷嘴烧穿现象；若不满足，监控装置确定高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。在一些可能的实施例方式中，上述的第一预设条件可以是以下一个或多个：1)最小边长度大于指定阈值并且最大边长度大于最短边长的指定倍数。2)矩形内前景面积占整个矩形框面积的比值。3)矩形框的前景面积大于指定阈值。对于最小外接矩形如果满足以上至少一个条件，则可认定为喷嘴被烧穿。

可选地，监控装置通过最小外接矩形对应的对比度是否满足第二预设条件，若满足，监控装置确定高炉风口中发生喷嘴烧穿现象；若不满足，监控装置确定高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。在一些可能的实施例方式中，上述第二预设条件可以是：原图中所有像素的标准差(白色时间和数字所围矩形框设置为0像素)和在原图上截取矩形区域内像素的标准差，如果矩形区域的标准差大于指定倍数的原图的标准差，则可以认定为喷嘴被烧穿。

可选地，监控装置通过最小外接矩形对应的亮度是否满足第三预设条件，若满足，监控装置确定高炉风口中发生喷嘴烧穿现象；若不满足，监控装置确定高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。在一些可能的实施例方式中，对于第三预设条件，可以是重新设定高亮阈值，对矩形区域内像素进行二值处理，计算每个连通区域内像素的总数，如果存在该总数大于指定阈值的连通区域，则认为是烧穿。

四、风口休风现象的检测

在本申请实施例中的一些可能的实现方式中，监控装置根据目标区域监控高炉风口的当前工作状态，包括：监控装置基于阈值集合中的不同阈值分别对实时图像进行二值化处理，得到不同阈值对应的多个二值图像，其中阈值集合中包括至少两个阈值；监控装置计算实时图像对应的每一个二值图像中八连通区域个数并进行累加，得到八连通区域个数总和；若八连通区域个数总和小于或等于预定数目，监控装置确定高炉风口中没有发生风口休风现象。

进一步地，若八连通区域个数总和大于预定数目，监控装置计算第四区域的面积、第五区域的面积、以及第四比值，其中第四区域是指阈值集合中最小阈值对应的二值图像的前景区域中像素值小于最小阈值的区域，第五区域是指阈值集合中最大阈值对应的二值图像的前景区域中像数值大于最大阈值的区域，第四比值是指第四区域在最小阈值对应的二值图像的前景区域中的占比；若第四比值大于第四面积阈值，并且第四区域的面积大于第五区域的面积，监控装置确定高炉风口中发生风口休风现象；否则，监控装置确定高炉风口中没有发生风口休风现象。

示例性地，图10所示为本申请实施例中风口休风现象检测的一个流程示意图。

如图10所示，本申请实施例中风口休风现象检测包括：

1001、监控装置从输入的实时视频流中抽取实时图像，并获取喷嘴掩码图像。

1002、监控装置对实时图像和喷嘴掩码图像进行与操作，获取实时图像中的目标区域。

步骤1002的具体操作与上述步骤103中的相关操作类似，其具体描述可参阅上述步骤103中的相关描述，此处不再赘述。

1003、监控装置基于阈值集合中的不同阈值分别对实时图像进行二值化处理，得到不同阈值对应的多个二值图像。

阈值集合中包括至少两个阈值。用多个阈值对帧图像进行二值化处理，得到多个阈值下的二值图；因有多个不同二值化处理的阈值，所以获取多个二值图，表示为

其中i表示第i幅二值化图，i为大于或等于2的整数。因为风口休风会导致煤块堆积，喷口呈现多个明显的亮暗分明的区域，这就是分口休风的特征。通过阈值可以获取多个连通区域。不同的阈值会获取不同前背景区域，区域不同连通区域的个数就不同，进而提高准确率。可选地，阈值集合是一个降序排列的二值化阈值队列。

可选地，监控装置判断实时图像对应的每一个二值图像中目标区域是否均满足预设面积要求。应理解，预设面积要求是指高炉风口处于正常工作状态下的面积，若发生风口休风现象会导致煤粉不充分燃烧，进而喷嘴周边区域的亮度降低。

1004、如果每一个二值图像中目标区域均满足预设面积要求，监控装置计算实时图像对应的每一个二值图像中八连通区域个数并进行累加，得到八连通区域个数总和。

其中对每个

计算它的八连通区域个数并进行个数累加，得到累加和。八连通域是常用的区域检测方法，相比于四连通域检测效果更佳，不会出现视觉感觉连通，但是实际是不同连通区域的情况。

1005、监控装置判断八连通区域个数总和是否大于预定数目。

1006、若八连通区域个数总和小于或等于预定数目，监控装置确定高炉风口中没有发生风口休风现象。

1007、若八连通区域个数总和大于所述预定数目，监控装置计算第四区域的面积、第五区域的面积、以及第四比值。

基于二值化阈值队列中的最小阈值和最大阈值对图像进行面积统计，分别统计前景区域的面积ROI_area，前景区域区域中像素值小于最小阈值的面积ROI_{s_area}，前景区域中像素值大于最大阈值的面积ROI_{l_area}以及ROI区域中像素值在最小阈值和最大阈值之间的面积ROI_{m_area}。

例如，最小阈值是30，最大阈值是70，原图和掩码图像与操作后的图像中像素值小于阈值30的像素总个数，即ROI_{s_area}。原图和掩码图像与操作后的图像中像素值小于阈值70的像素总个数，即ROI_{l_area}。原图和掩码图像与操作后的图像中像素值在30～70之间的像素总个数，即为ROI_{m_area}。

1008、监控装置判断第四比值是否大于第四面积阈值，并且第四区域的面积是否大于第五区域的面积。

1009、若第四比值大于第四面积阈值，并且第四区域的面积大于第五区域的面积，监控装置确定高炉风口中发生风口休风现象。

1010、否则，监控装置确定高炉风口中没有发生风口休风现象。

具体来说，判断连通区域个数累加和是否大于等于指定个数，如果不是，则为其他情况。如果是，需要判断是否ROI_{s_area}比ROI_area值大于指定阈值并且ROI_{s_area}大于ROI_{l_area}，如果是则为风口休风，否则是其他情况。或者判断ROI_{s_area}加上ROI_{m_area}是否大于ROI_area的五分之三并且ROI_{s_area}加上ROI_{m_area}大于ROI_{l_area}，如果满足条件则表示风口休风，否则表示其他情况。例如本案设定的ROI_{s_area}比ROI_area值大于0.55。连通区域个数累加和大于等于指定个数表明风口休风。虽然通过大于指定个数可以判断出是否休风，但是存在一些情况，比如落大块很多，完全盖住了喷口，整个喷口较暗，获取的连通区域个数可能是一个，并且大小接近喷口大小的面积，所以增加了面积计算，这样避免长期休风，煤块覆盖整个喷嘴，连通区域个数较小不能够正确判断的情况。这种情况多出现于风口休风后期，所以面积判断可以有效提高风口休风后期检测的准确率。

图11所示为本申请实施例中高炉风口发生风口休风现象的两个示意图。

五、风口小套漏水和风口小套挂渣现象的检测

在本申请实施例中的一种可能的实现方式中，监控装置根据目标区域监控高炉风口的当前工作状态，包括：监控装置统计目标区域中相邻两个像素点形成的各个线段的像素平均值；若不存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，监控装置确定高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

进一步地，上述方法还包括：

若存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，监控装置将像素平均值满足预设阈值条件的线段的中垂线确定为第一线段；监控装置根据第一线段判断高炉风口是否出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若没有出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，监控装置继续监控高炉风口的工作状态；若出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，监控装置确定第一线段的中垂线为第二线段；所述监控装置基于所述第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

具体的，所述监控装置基于所述第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象，可以包括：监控装置对第二线段进行四等分，并统计第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值、以及第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值；若第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，大于或等于第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，监控装置确定高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，小于第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，监控装置确定高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在其它实现方式中，也可以通过方式基于第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象，本发明对该具体方式不做限定，例如，可以判断第二线段中间预设数量个像素的像素平均值是否大于预设平均值，若大于，则确定高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象；否则，确定高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

示例性地，图12所示为本申请实施例中风口小套漏水或风口小套挂渣现象检测的一个实施例示意图。

如图12所示，本申请实施例中风口小套漏水或风口小套挂渣现象检测包括：

1201、监控装置从输入的实时视频流中抽取实时图像，并获取喷嘴掩码图像。

1202、监控装置根据喷嘴掩码获取实时图像的目标区域的凸包集合。

其中凸包集合的计算可以采用如下方式：首先找到所有像素中纵坐标最小的点作为p0点，并把p0点入栈。然后计算该点与剩余所有点连线与x轴的夹角余弦值，根据余弦值从大到小排序，分别标记为p1、p2、p3…，并把p1点放入栈。从p2开始计算栈顶两个点与标记点，三点向量是否是逆时针旋转，如果是，则把该标记点入栈，否则栈顶元素出栈。依次遍历所有元素，最后栈中所存元素就是凸包包围的点即凸包集合。

1203、监控装置统计凸包集合中相邻两个像素点形成的各个线段的像素平均值。

其中计算凸包集合中相邻两个像素点形成的各个线段的像素平均值的具体计算方式可以是：首先根据两点计算出斜率与截距，然后从延X轴增大的方向获取每点横坐标，坐标带入方程获取纵坐标，根据坐标取得对应位置的像素值，最后对像素值求和取平均值。

1204、监控装置判断是否存在像素平均值满足预设阈值条件的线段。

风口小套漏水和风口小套挂渣现象对应的预设阈值条件有所不同，其具体条件设置根据具体场景而确定。例如，在风口小套漏水现象检测过程中，因为风口小套漏水在图像上的像素值相对于喷口处偏暗，并且因为它不是绝对的实体，所以有少量光线穿过，因此预设阈值条件可以为设定像素阈值范围为[80，180]，应理解，风口小套漏水会导致像素值变小，即亮度变暗。若像素值过高表示亮度太亮如大于180，则表示风口小套没有漏水，若像素值过低表示亮度太按如小于80，则表示喷嘴的根部。对于风口小套挂渣现象检测过程中的预设阈值条件可以是设定像素阈值范围为小于或等于120个像素。

1205、若不存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，则监控装置确定高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

例如，若不存在像素平均值大于180或小于80的线段，监控装置确定高炉风口中没有发生风口小套漏水现象。同样的，监控装置可以基于类似的阈值判断确定高炉风口中没有发生风口小套挂渣现象。

1206、若存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，监控装置将该线段的中垂线确定为第一线段。

第一线段的线段长度可以根据实际情况进行设定。相邻两点所连线段一定程度上可以表示为漏水根部的特征。漏水在图像中显示为朝向喷口内，即喷嘴质心的方向，而线段中点的垂线正好和漏水处重合，所以垂线位置就可表征漏水的位置。第一线段线段长度根据实际情况设定20个像素。

1207、监控装置根据第一线段判断高炉风口是否出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

判断第一线段上的像素值是否大于一定的阈值，若大于，则不进行奇排序计算，若均不大于，则从垂足到线段另一端点使用奇排序算法，即统计后一个像素值大于等于前一个像素值的个数，如果个数满足像素总数的二分之一以上，则进行步骤1208操作，否则判断为风口小套未漏水。通过奇排序结果，可以提前判断此处是否漏水，如果奇排序不满足，可以判断此处不漏水，减少后续计算量，提高计算速度。在取第一线段时需要计算质心位置，并考虑线段与坐标轴平行的情况，以及线段在喷口的上面还是下面，左面还是右面。线段在不同位置，取线段上像素的方向不一样，实际处理过程比较复杂，例如，在取第一线段时需要计算质心位置，并考虑第一线段是否与坐标轴平行，以及需要考虑第一线段与坐标轴平行时，第一线段在喷口的上面还是下面，左面还是右面。第一线段所在位置不同，斜率也是不同的，可为正，可为负，可为0或者无穷。当第一线段与x轴平行并且位于喷口左方时，此时斜率为0，只需保持纵坐标不变，横坐标延坐标增加的方向计算奇排序即可。当第一线段与x轴平行并且位于喷口右方时，此时斜率为0，只需保持纵坐标不变，横坐标延坐标减少的方向计算奇排序即可。当第一线段与y轴平行并且位于喷口上方时，此时斜率为无穷，只需保持横坐标不变，纵坐标延坐标增加的方向计算奇排序即可。当第一线段与y轴平行并且位于喷口下方时，此时斜率为无穷，只需保持横坐标不变，纵坐标延坐标减少的方向计算奇排序即可。此处需要注意的是坐标轴是以图像左上角为坐标原点，向右和向下分别是x轴和y轴的正方向，与传统的数学坐标系存在差异。当第一线段与坐标轴不平行时，通过直线方程计算朝质心方向对应像素的奇排序即可。其中的方向确定也是一项及其重要的任务，只有确定了方向，才能保证线段第一线段始终都在喷口内，表征漏水特征，避免误判。针对第一线段是否与坐标轴平行的情况，通过凸包中相邻的两点即可判断，如果相邻两点横坐标相同，那么两点连线的垂线第一线段就是与纵坐标平行，然后取垂足的上下两点判断与质心的距离，如果上面一点与质心距离更小，则表示第一线段在喷口下方，否则在喷口上方。同样，如果相邻两点横坐标相同，那么两点连线的垂线即第一线段就是与横坐标平行，然后取垂足的左右两点判断与质心的距离，如果左边一点与质心距离更小，则表示第一线段在喷口右方，否则表示在喷口左方。当凸包中相邻两点与坐标轴不平行时，第一线段与坐标轴也是不平行的，因此就可以计算出第一线段的直线方程，同样在垂足处横坐标分别左移一位和右移一位，带入直线方程求得对应纵坐标，根据这两点坐标，判断那点与质心距离更近，就往那个方向移动横坐标，根据横坐标带入直线方程计算纵坐标，通过横纵坐标获取对应坐标位置的像素值，并进行奇排序。

1208、若没有出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，监控装置继续监控高炉风口的工作状态。

1209、若出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，监控装置确定第一线段的中垂线为第二线段。

1210、监控装置对第二线段进行四等分，并统计第二线段被四等分后线段两端的两个部分所有像素点的像素平均值，以及第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值。

第二线段的长度可以设定为40个像素。如果是风口小套漏水时，这样就会造成第二线段两端较亮，中间较暗的特征。因此对线段进行四等分，分别统计线段两端的两份像素累加的像素平均值和线段中间两份像素累加和的像素平均值。

1211、监控装置判断第二线段被四等分后线段两端的两个部分所有像素点的像素平均值，是否小于第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值。

1212、若小于，监控装置确定高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

1213、若大于或等于，监控装置确定高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

图13为本申请实施例中风口小套漏水现象的一个示意图；图14分别本申请实施例中风口小套挂渣现象的一个示意图。

上述分别对高炉风口的多种异常现象检测进行了详细说明，上述异常现象检测均是基于高炉风口的当前工作状态进行的。为了提高高炉风口异常现象检测的准确性，监控装置还可以同时基于高炉风口的当前工作状态以及历史工作状态统计发生异常现象的概率，进而基于统计得到的概率值判断高炉风口是否发生异常现象。

在本申请实施例中的一些可能的实现方式中，方法还包括：监控装置记录高炉风口的历史工作状态，历史工作状态是根据高炉风口的历史视频流确定的；监控装置根据历史工作状态，和当前工作状态计算高炉风口发生以下异常现象：喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣中至少一项的概率值；若概率值大于预设概率，监控装置确定高炉风口发生异常现象。

示例性地，由于监控装置输入的是实时视频流，所以实时图像本身具有时序特征，针对时序特征本案增加了每种异常的时序判断，即为高炉风口的每种异常现象均建立一个对应的循环栈，用来存储异常的状态state_i，即异常(用1表示)和正常(用0表示)。表示公式如下：

其中，d表示循环栈的长度，i表示与当前栈顶的距离，value_j表示第j个异常栈计算的概率和，state₀为当前预测的图像状态(即高炉风口的当前工作状态)。例如j的取值范围可以是[1，2，3，4，5，6]，当i＝1，2，3，4，5，6时，value_j分别对应喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣六种异常现象。

通过公式可看出每种异常的判断不仅依赖于当前预测状态，还依赖于历史状态，并且距离当前栈顶越近，影响越大，栈长度越长判断越准确。例如，本申请中循环栈可设定栈长为12。如果某个或多个栈中计算的概率和大于指定阈值，则认为该异常是对应异常栈的异常类型,并把该异常(1)入对应异常栈中，其他异常栈入栈为正常(0)。如果不存在大于指定阈值的异常栈，则认为风口工作正常。另外，因为烧穿情况后果严重，所以需要会设定一个较小的阈值，达到提前预判的目的，避免或者减少员工生命和财产损失。本案对每种异常建立一个异常循环栈，并添加时序影响，当前异常不仅依赖于当前判断的结果，还依赖于历史判断的结果，通过综合概率值决定当前是那种或者那些异常，有效的提高了判断的准确率。

本申请实施例中，针对高炉风口的喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣共六种异常现象进行检测。本方法在处理视频流时要求无论什么类型的待检测异常视频流都需要有一段正常视频来制作一个精确的喷嘴掩码，实际炼钢中获取正常视频流是很简单。对输入的视频流通过抽帧的方式，剔除部分帧，因为视频流中连续的多帧之间不存在太大的差异性。通过抽帧方式可以提高检测速度和效率。

本申请针对每种异常情况下的特征进行针对性处理，有助于提高检测效果，降低误检率，并且每种检测都有多种判断，当不是某种异常会立刻终止该异常检测的后续处理，提高检测速度。

本申请中最后增加了后处理，即根据时间序列，对每种异常设置栈结构，对所有栈中的所有数据，依据后处理公式计算概率和，当概率和大于指定阈值时就说明此时异常为该异常，如果有多个异常概率和大于指定阈值，则说明这些异常同时发生。本案算法的提出有效的解决了不能够实时、有效监控风口工作的情况，也不需要工作人员时刻监控从风口摄像机拍摄的视频流，极大地解放了人力，提高了效率和准确率。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

为便于更好的实施本申请实施例的上述方案，下面还提供用于实施上述方案的相关装置。

请参阅如图15所示，为本申请实施例中提供的监控装置的一种组成结构示意图。

如图15所示，监控装置1500包括：获取模块1501，用于从高炉风口的实时视频流中获取实时图像；可选地，所述实时视频流为所述高炉风口工作时的视频数据；

确定模块1502，用于根据喷嘴掩码图像确定所述实时图像中的目标区域，其中喷嘴掩码图像为所述高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且所述二值图像中包括前景区域，所述前景区域包括喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域，所述目标区域为所述实时图像中像素点位置与所述喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域；

监控模块1503，用于根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态。

在本申请的一些实施例中，所述监控装置1500还包括：处理模块1504，用于对所述高炉风口处于正常工作状态下的正常视频流中图像进行二值化处理，得到所述正常视频流对应的二值图像；填充模块1505，用于在所述正常视频流对应的二值图像中，将喷嘴所在区域和所述被喷嘴照亮的区域填充为所述前景区域，得到所述喷嘴掩码图像。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503具体用于：统计所述目标区域的面积、以及所述目标区域中第一区域和第二区域的面积，其中所述第一区域为所述目标区域中像素值小于第一像素阈值的区域，所述第二区域为所述目标区域中像素值大于第二像素阈值的区域；计算所述第一区域的面积与所述目标区域的面积的第一比值、所述目标区域和所述第二区域的面积之差与所述目标区域的面积的第二比值；若所述第一比值大于第一面积阈值，并且所述第二比值大于第二面积阈值，则确定所述高炉风口发生喷嘴落大块现象；否则，确定所述高炉风口中没有发生喷嘴落大块现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503具体用于：分别统计所述目标区域中第三区域的面积，以及所述目标区域的面积，其中第二区域为所述目标区域中像素值大于第三像素阈值的区域；计算所述第三区域的面积与所述目标区域的面积的第三比值；若所述第三比值大于第三面积阈值，确定所述高炉风口发生喷嘴断煤现象；否则，确定所述高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503具体用于：对所述实时图像进行二值化处理，得到所述实时图像对应的二值图像；统计所述目标区域的面积、所述实时图像对应的二值图像中前景区域的面积、以及所述目标区域和所述实时图像对应的二值图像中前景区域相交的交集区域的面积；所述监控装置根据上述三者的面积确定所述高炉风口中是否出现疑似喷嘴烧穿现象；若所述高炉风口没有出现疑似喷嘴烧穿现象，则所述监控装置继续监控所高炉风口的工作状态。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503还用于：若所述高炉风口出现疑似喷嘴烧穿现象，从所述实时图像或其对应的二值图像中前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域；对所述矩形区域进行二值化处理，得到所述矩形区域对应的二值图像；确定所述矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积是否大于预设的前景面积阈值；若大于，计算所述矩形区域对应的二值图像中前景区域中的最小外接矩形，根据所述最小外接矩形的形状、面积、对比度、亮度中的至少一项确定所述高炉风口是否发生喷嘴烧穿现象；若小于或等于，确定所述高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503具体用于：获取围成所述目标区域的坐标集合；根据所述坐标集合中相邻两个坐标之间的斜率和/或距离，确定用于表征喷嘴根部特征的线段；将所述表征喷嘴根部特征的线段，向远离质心并垂直于所述表征喷嘴根部特征的线段的方向平移两次，得到第一次平移后的线段和第二次平移后的线段，其中，所述质心为所述目标区域中所有坐标的像素平均值对应的像素点位置；将所述第一次平移后的线段和所述第二次平移后的线段对应的四个端点所围成的区域，确定为所述矩形区域。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503具体用于：基于阈值集合中的不同阈值分别对所述实时图像进行二值化处理，得到不同阈值对应的多个二值图像，其中所述阈值集合中包括至少两个阈值；在所述实时图像对应的每一个二值图像中目标区域的面积满足预设面积要求的前提下，计算所述实时图像对应的每一个二值图像中八连通区域个数并进行累加，得到八连通区域个数总和；若所述八连通区域个数总和小于或等于预定数目，确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503还用于：若所述八连通区域个数总和大于所述预定数目，计算第四区域的面积、第五区域的面积、以及第四比值，其中所述第四区域是指所述阈值集合中最小阈值对应的二值图像的前景区域中像素值小于所述最小阈值的区域，所述第五区域是指所述阈值集合中最大阈值对应的二值图像的前景区域中像数值大于所述最大阈值的区域，所述第四比值是指所述第四区域在所述最小阈值对应的二值图像的前景区域中的占比；若所述第四比值大于第四面积阈值，并且所述第四区域的面积大于所述第五区域的面积，确定所述高炉风口中发生风口休风现象；否则，确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503具体用于：统计所述目标区域中相邻两个像素点形成地各个线段的像素平均值；若不存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503还用于：若存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，将所述像素平均值满足预设阈值条件的线段的中垂线确定为第一线段；根据所述第一线段判断所述高炉风口是否出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若没有出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，所述监控装置继续监控所述高炉风口的工作状态；若出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，确定所述第一线段的中垂线为第二线段；对所述第二线段进行四等分，并统计所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值、以及所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值；若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，大于或等于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，确定所述高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象；若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，小于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

在本申请的一些实施例中，所述监控模块1503还用于：记录所述高炉风口的历史工作状态，所述历史工作状态是根据所述高炉风口的历史视频流确定的；根据所述历史工作状态，和所述当前工作状态计算所述高炉风口发生以下异常现象：喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣中至少一项的概率值；若所述概率值大于预设概率，确定所述高炉风口发生所述异常现象。

此外，本申请实施例中的终端和网络设备还可以采用其他模块方式划分方式进行描述，比如，终端和网络设备可以包括实现上述方法中的各个功能或步骤或操作相对应的单元或模块，这些单元或模块可以是软件实现，或硬件实现，或者是硬件结合软件实现，以支持终端和网络设备执行或实现本实施例的技术方案，对此本申请实施例中不再赘述。需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

接下来介绍本申请实施例提供的另一种监控装置，请参阅图16所示，监控装置1600包括：处理器1601，其中监控装置中处理器数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器为例。可选地，监控装置1600还可以包括：存储器1602、接收器1603和发射器1604。其中处理器1601、存储器1602、接收器1603和发射器1604可通过总线或其它方式连接，其中，图6中以通过总线连接为例。

存储器1602可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器1601提供指令和数据。存储器1602的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile randomaccess memory，NVRAM)。存储器1602存储有操作系统和操作指令、可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集，其中，操作指令可包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统可包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

处理器1601控制监控装置1600的操作，处理器1601还可以称为中央处理单元(central processing unit，CPU)。具体的应用中，监控装置1600的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都称为总线系统。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器1601中，或者由处理器1601实现。处理器1601可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1601中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器601可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1602，处理器1601读取存储器1602中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

接收器1603，可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与监控装置1600的相关设置以及功能控制有关的信号输入，以及可用于通过外接接口输出数字或字符信息。

本申请实施例中，处理器1601，用于执行前述的监控装置执行的高炉风口的监控方法。

其中，上述任一处提到的处理器，可以是一个通用中央处理器，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制上述第一方面方法的程序执行的集成电路。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本申请而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

Claims (15)

1.一种高炉风口的监控方法，其特征在于，包括：

监控装置从高炉风口的实时视频流中获取实时图像；

所述监控装置根据喷嘴掩码图像确定所述实时图像中的目标区域，其中所述喷嘴掩码图像为所述高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且所述二值图像中包括前景区域，所述前景区域包括喷嘴所在区域和被喷嘴照亮的区域，所述目标区域为所述实时图像中像素点位置与所述喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域；

所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述监控装置对所述高炉风口处于正常工作状态下的正常视频流中的图像进行二值化处理，得到所述正常视频流对应的二值图像；

在所述正常视频流对应的二值图像中，所述监控装置将喷嘴所在区域和被喷嘴照亮的区域填充为所述前景区域，得到所述喷嘴掩码图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：

所述监控装置统计所述目标区域的面积、以及所述目标区域中第一区域和第二区域的面积，其中所述第一区域为所述目标区域中像素值小于第一像素阈值的区域，所述第二区域为所述目标区域中像素值大于第二像素阈值的区域；

所述监控装置计算所述第一区域的面积与所述目标区域的面积的第一比值、所述目标区域和所述第二区域的面积之差与所述目标区域的面积的第二比值；

若所述第一比值大于第一面积阈值，并且所述第二比值大于第二面积阈值，则所述监控装置确定所述高炉风口发生喷嘴落大块现象；否则，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生喷嘴落大块现象。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：

所述监控装置分别统计所述目标区域中第三区域的面积，以及所述目标区域的面积，其中第二区域为所述目标区域中像素值大于第三像素阈值的区域；

所述监控装置计算所述第三区域的面积与所述目标区域的面积的第三比值；

若所述第三比值大于第三面积阈值，所述监控装置确定所述高炉风口发生喷嘴断煤现象；否则，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生喷嘴断煤现象。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：

所述监控装置对所述实时图像进行二值化处理，得到所述实时图像对应的二值图像；

所述监控装置统计所述目标区域的面积、所述实时图像对应的二值图像中前景区域的面积、以及所述目标区域和所述实时图像对应的二值图像中前景区域相交的交集区域的面积；

所述监控装置根据上述三者的面积确定所述高炉风口中是否出现疑似喷嘴烧穿现象；

若所述高炉风口没有出现疑似喷嘴烧穿现象，则所述监控装置继续监控所高炉风口的工作状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述高炉风口出现疑似喷嘴烧穿现象，所述监控装置从所述实时图像或其对应的二值图像的前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域；

所述监控装置对所述矩形区域进行二值化处理，得到所述矩形区域对应的二值图像；

所述监控装置确定所述矩形区域对应的二值图像中前景区域的面积是否大于预设的前景面积阈值；

若大于，所述监控装置计算所述矩形区域对应的二值图像中前景区域中的最小外接矩形，根据所述最小外接矩形的形状、面积、对比度、亮度中的至少一项确定所述高炉风口是否发生喷嘴烧穿现象；

若小于或等于，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生喷嘴烧穿现象。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述监控装置从所述实时图像或其对应的二值图像的前景区域中获取疑似喷嘴烧穿位置对应的矩形区域，包括：

所述监控装置获取围成所述目标区域的坐标集合；

所述监控装置根据所述坐标集合中相邻两个坐标之间的斜率和/或距离，确定用于表征喷嘴根部特征的线段；

所述监控装置将所述表征喷嘴根部特征的线段，向远离质心并垂直于所述表征喷嘴根部特征的线段的方向平移两次，得到第一次平移后的线段和第二次平移后的线段，其中，所述质心为所述目标区域中所有坐标的像素平均值对应的像素点位置；

所述监控装置将所述第一次平移后的线段和所述第二次平移后的线段对应的四个端点所围成的区域，确定为所述矩形区域。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：

所述监控装置基于阈值集合中的不同阈值分别对所述实时图像进行二值化处理，得到不同阈值对应的多个二值图像，其中所述阈值集合中包括至少两个阈值；

在所述实时图像对应的每一个二值图像中目标区域的面积满足预设面积要求的前提下，所述监控装置计算所述实时图像对应的每一个二值图像中八连通区域个数并进行累加，得到八连通区域个数总和；

若所述八连通区域个数总和小于或等于预定数目，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述八连通区域个数总和大于所述预定数目，所述监控装置计算第四区域的面积、第五区域的面积、以及第四比值，其中所述第四区域是指所述阈值集合中最小阈值对应的二值图像的前景区域中像素值小于所述最小阈值的区域，所述第五区域是指所述阈值集合中最大阈值对应的二值图像的前景区域中像数值大于所述最大阈值的区域，所述第四比值是指所述第四区域在所述最小阈值对应的二值图像的前景区域中的占比；

若所述第四比值大于第四面积阈值，并且所述第四区域的面积大于所述第五区域的面积，所述监控装置确定所述高炉风口中发生风口休风现象；否则，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口休风现象。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控装置根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态，包括：

所述监控装置统计所述目标区域中相邻两个像素点形成的各个线段的像素平均值；

若不存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若存在像素平均值满足预设阈值条件的线段，所述监控装置将所述像素平均值满足预设阈值条件的线段的中垂线确定为第一线段；

所述监控装置根据所述第一线段判断所述高炉风口是否出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象；

若没有出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，所述监控装置继续监控所述高炉风口的工作状态；

若出现疑似风口小套漏水或风口小套挂渣现象，所述监控装置确定所述第一线段的中垂线为第二线段；

所述监控装置基于所述第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述监控装置基于所述第二线段确定是否发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象，包括：

所述监控装置对所述第二线段进行四等分，并统计所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值、以及所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值；

若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，大于或等于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，所述监控装置确定所述高炉风口中发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象；

若所述第二线段被四等分后线段两端的两个等分部分所有像素点的像素平均值，小于所述第二线段被四等分后线段中间两个等分部分所有像素点的像素平均值，所述监控装置确定所述高炉风口中没有发生风口小套漏水或风口小套挂渣现象。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述监控装置记录所述高炉风口的历史工作状态，所述历史工作状态是根据所述高炉风口的历史视频流确定的；

所述监控装置根据所述历史工作状态和所述当前工作状态，计算所述高炉风口发生以下异常现象：喷嘴落大块、喷嘴断煤、喷嘴烧穿、风口休风、风口小套漏水、风口小套挂渣中至少一项的概率值；

若所述概率值大于预设概率，所述监控装置确定所述高炉风口发生所述异常现象。

14.一种高炉风口的监控装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于从高炉风口的实时视频流中获取实时图像；

确定模块，用于根据喷嘴掩码图像确定所述实时图像中的目标区域，其中喷嘴掩码图像为所述高炉风口处于正常工作状态下的二值图像，并且所述二值图像中包括前景区域，所述前景区域包括喷嘴所在区域和被喷嘴照亮的区域，所述目标区域为所述实时图像中像素点位置与所述喷嘴掩码图像中前景区域重合的区域；

监控模块，用于根据所述目标区域监控所述高炉风口的当前工作状态。

15.一种监控装置，其特征在于，包括：

处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储操作指令；

所述处理器用于通过调用所述操作指令，以执行上述权利要求1-13中任一项所述的高炉风口的监控方法。

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