JP2013185234A - Method and apparatus for observing condition of blast furnace tuyere - Google Patents

Method and apparatus for observing condition of blast furnace tuyere Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for observing conditions of a blast furnace tuyere capable of more easily observing conditions adjacent to the blast furnace tuyere.SOLUTION: A method for observing conditions of a blast furnace tuyere is a method for observing conditions in the tuyere by utilizing a thermal radiance image taken by an image pickup apparatus provided at the blast furnace tuyere. The method includes: an image-geometric transformation step of performing geometric transformation on the thermal radiance image such that a contour shape of the tuyere in the thermal radiance image becomes a normalized circle and producing a normalized image, and also of performing polar conversion on the normalized image; a binary image production step of producing a binary image by binarizing the normalized image after the polar conversion; and a distribution information production step of producing distribution information of bright sections which shows the distribution of bright sections existing in the binary image in the radial direction of the normalized circle.

Description

本発明は、高炉羽口状態観察方法及び高炉羽口状態観察装置に関する。   The present invention relates to a blast furnace tuyere state observation method and a blast furnace tuyere state observation apparatus.

高炉は、その炉内において、鉄鉱石等やコークス等を原料とした、複数の化学反応で構成される還元反応が進行する複雑かつ大規模な反応容器である。高炉は、円筒の徳利形状を有する竪型炉の一種であり、炉の頭頂部(炉頂部)から装入される原料と、炉の下方に設けられた羽口から供給される熱風(高温の空気)により生成される還元性ガスとを原材料とし、還元反応により高炉下方の出銑口から溶銑(溶けた銑鉄)が連続的に排出される。炉頂部からの原料装入が断続的に行われ、高炉内の各原料層は徐々に下方に移動する。このように、高炉における連続操業においては、固体、液体、気体が共存して反応が進行している。   A blast furnace is a complex and large-scale reaction vessel in which a reduction reaction composed of a plurality of chemical reactions proceeds using iron ore or coke as a raw material. A blast furnace is a type of vertical furnace with a cylindrical bottle shape, with raw materials charged from the top of the furnace (top of the furnace) and hot air (high temperature) supplied from the tuyere provided below the furnace. The reducing gas produced by the air) is used as a raw material, and the hot metal (molten pig iron) is continuously discharged from the outlet at the bottom of the blast furnace by the reduction reaction. The raw material charging from the furnace top is intermittently performed, and each raw material layer in the blast furnace gradually moves downward. Thus, in the continuous operation in the blast furnace, the reaction proceeds in the presence of solid, liquid, and gas.

ここで、高炉内で進行している還元反応を予測することは、安定的な操業を行ううえで重要である。従来、高炉内反応を予測する上での重要な指標として、微粉炭の燃焼度合いが着目されており、羽口近傍における微粉炭の燃焼状況を放射温度計で観測した上で、ファジー推論により微粉炭の燃焼状況を推定することが行われている(例えば、以下の特許文献1を参照。)。   Here, predicting the reduction reaction proceeding in the blast furnace is important for stable operation. Conventionally, the degree of combustion of pulverized coal has attracted attention as an important index for predicting the reaction in the blast furnace. After observing the combustion state of pulverized coal in the vicinity of the tuyere with a radiation thermometer, the pulverized coal is analyzed by fuzzy inference. Estimation of the combustion state of charcoal is performed (for example, refer to Patent Document 1 below).

特開平5−256705号公報JP-A-5-256705

しかしながら、上記特許文献1に記載の方法では、ファジー推論による判定ルールが煩雑であり、チューニングやメンテナンスが困難であるという問題があった。更に、上記特許文献1に記載の方法では、6種類の指標に基づいて推論のための判定ルールを作成する必要があり、判定ルールの作成が困難であるという問題がある。   However, the method described in Patent Document 1 has a problem that a determination rule based on fuzzy inference is complicated, and tuning and maintenance are difficult. Furthermore, in the method described in Patent Document 1, it is necessary to create a decision rule for inference based on six types of indicators, and there is a problem that it is difficult to create a decision rule.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高炉羽口近傍の状態をより容易に観察することが可能な、高炉羽口状態観察方法及び高炉羽口状態観察装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a blast furnace tuyere state observation method and a blast furnace tuyere state observation method capable of more easily observing the state near the blast furnace tuyere. It is to provide a blast furnace tuyere state observation apparatus.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、高炉羽口に設けられた撮像装置により撮像された熱放射輝度画像を利用して、羽口内の状態を観察する方法であって、前記熱放射輝度画像における羽口の輪郭形状が正規化円となるように当該熱放射輝度画像に対して幾何学変換を実施し、正規化画像を生成するとともに、当該正規化画像に対して極座標変換を行う画像変換ステップと、極座標変換後の前記正規化画像を二値化して、二値化画像を生成する二値化画像生成ステップと、生成された前記二値化画像を利用して、当該二値化画像に存在する明部の前記正規化円の径方向での分布を示す明部分布情報を生成する明部分布情報生成ステップと、を含む高炉羽口状態観察方法が提供される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a method for observing a state in a tuyere using a thermal radiance image captured by an imaging device provided in a blast furnace tuyere. The geometrical transformation is performed on the thermal radiance image so that the contour shape of the tuyere in the thermal radiance image becomes a normalized circle, and the normalized image is generated. An image conversion step for performing polar coordinate conversion, a binarized image generation step for generating a binarized image by binarizing the normalized image after the polar coordinate conversion, and using the generated binarized image And a bright part distribution information generation step of generating bright part distribution information indicating a distribution in the radial direction of the normalized circle of the bright part present in the binarized image. The

前記明部分布情報生成ステップでは、前記二値化画像におけるそれぞれの径方向位置について、同一の前記径方向位置を有し、かつ、相異なる偏角位置を有する複数の画素に対応する画素値を積算して、得られた積算値を該当する前記径方向位置における前記明部分布情報の要素とすることが好ましい。   In the bright part distribution information generation step, pixel values corresponding to a plurality of pixels having the same radial position and different declination positions are provided for each radial position in the binarized image. It is preferable to integrate and use the obtained integrated value as an element of the bright part distribution information at the corresponding radial position.

前記明部分布情報を複数の異なる時刻についてそれぞれ生成し、それぞれの前記明部分布情報を時刻順に配列させて、前記明部分布情報の時系列推移を示した時系列推移情報を生成する時系列推移情報生成ステップを更に含むことが好ましい。   The time series for generating the time series transition information indicating the time series transition of the light part distribution information by generating the light part distribution information for a plurality of different times, respectively, and arranging the light part distribution information in time order It is preferable to further include a transition information generation step.

生成された前記明部分布情報を利用して、ある時刻における前記明部分布情報を特徴づける特徴量を算出する特徴量算出ステップを更に含み、前記特徴量算出ステップでは、所定の径方向範囲に含まれる前記要素の個数を特徴づける要素数特徴量と、要素の最大値を与える前記径方向位置を示した径方向位置特徴量と、を少なくとも算出することが好ましい。   The method further includes a feature amount calculating step for calculating a feature amount characterizing the bright portion distribution information at a certain time using the generated bright portion distribution information, and the feature amount calculating step includes a predetermined radial direction range. It is preferable to calculate at least an element number feature amount that characterizes the number of elements included and a radial position feature amount that indicates the radial position that gives the maximum value of the element.

算出された前記特徴量を利用して、当該特徴量を用いて規定される特徴量座標系を設定し、複数の異なる時刻における前記明部分布情報に対応する前記特徴量の組み合わせで特定される前記特徴量座標系での点の、時間推移に伴う軌跡を示した軌跡情報を生成する軌跡情報生成ステップを更に含んでもよい。   Using the calculated feature quantity, a feature quantity coordinate system defined using the feature quantity is set, and specified by a combination of the feature quantities corresponding to the bright part distribution information at a plurality of different times. A trajectory information generation step of generating trajectory information indicating the trajectory of the point in the feature amount coordinate system with time transition may be further included.

前記二値化画像生成ステップでは、前記熱放射輝度画像における最大輝度値に予め設定された係数を乗じたもの、及び、予め設定された輝度値、のうち値の大きいものを、前記正規化画像を二値化する際の二値化閾値としてもよい。   In the binarized image generating step, the normalized image is obtained by multiplying the maximum luminance value in the thermal radiance image by a preset coefficient and a preset luminance value, which has a larger value. It is good also as a binarization threshold value at the time of binarizing.

前記熱放射輝度画像、又は、当該熱放射輝度画像に基づいて生成される情報の少なくとも何れかは、予め設定された時定数で平滑化されて用いられてもよい。   At least one of the thermal radiance image and the information generated based on the thermal radiance image may be used after being smoothed with a preset time constant.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、高炉羽口に設けられ、当該高炉羽口での熱放射輝度画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された前記熱放射輝度画像に対して画像処理を実施する演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記熱放射輝度画像における羽口の輪郭形状が正規化円となるように当該熱放射輝度画像に対して幾何学変換を実施し、正規化画像を生成するとともに、当該正規化画像に対して極座標変換を行う画像変換部と、極座標変換後の前記正規化画像を二値化して、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、生成された前記二値化画像を利用して、当該二値化画像に存在する明部の前記正規化円の径方向での分布を示す明部分布情報を生成する明部分布情報生成部と、を有する高炉羽口状態観察装置が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, an imaging device that is provided at a blast furnace tuyere and that captures a thermal radiance image at the blast furnace tuyere is captured by the imaging device. An arithmetic processing unit that performs image processing on the thermal radiance image, and the arithmetic processing unit is configured so that the contour of the tuyere in the thermal radiance image is a normalized circle. Perform geometric conversion on the luminance image, generate a normalized image, and binarize the normalized image after polar coordinate conversion, an image conversion unit that performs polar coordinate conversion on the normalized image, Using the binarized image generating unit that generates the binarized image and the generated binarized image, the distribution in the radial direction of the normalized circle of the bright portion existing in the binarized image is obtained. A bright part distribution information generation unit for generating bright part distribution information That blast furnace tuyeres state observation device is provided.

以上説明したように本発明によれば、高炉羽口での熱放射輝度画像に基づいて明部分布情報を生成することによって、高炉羽口近傍の状態をより容易に観察することが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to more easily observe the state near the blast furnace tuyere by generating bright part distribution information based on the thermal radiance image at the blast furnace tuyere. .

高炉について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a blast furnace. 本発明の第1の実施形態に係る高炉羽口状態観察装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the blast furnace tuyere state observation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係る高炉羽口状態観察装置が備える撮像装置について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the imaging device with which the blast furnace tuyere state observation apparatus which concerns on the same embodiment is provided. 同実施形態に係る熱放射輝度画像の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of the thermal radiance luminance image which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る高炉羽口状態観察装置が備える演算処理装置の画像処理部の構成について示したブロック図である。It is the block diagram shown about the structure of the image processing part of the arithmetic processing apparatus with which the blast furnace tuyere state observation apparatus which concerns on the same embodiment is provided. 同実施形態に係る画像変換部について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the image conversion part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る二値化画像について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the binarized image which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る明部分布情報について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the bright part distribution information which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る明部分布情報について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the bright part distribution information which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る明部分布情報について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the bright part distribution information which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る特徴量算出部について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the feature-value calculation part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る軌跡情報について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the locus | trajectory information which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る軌跡情報の例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the example of the locus | trajectory information which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る高炉羽口状態の判断方法について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the judgment method of a blast furnace tuyere state concerning the embodiment. 同実施形態に係る高炉羽口状態観察方法の流れの一例を示した流れ図である。It is the flowchart which showed an example of the flow of the blast furnace tuyere state observation method which concerns on the embodiment. 本発明の実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the hardware constitutions of the arithmetic processing unit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る高炉羽口状態観察方法による判断結果と、官能検査との対比結果を示したグラフ図である。It is the graph which showed the comparison result with the judgment result by the blast furnace tuyere state observation method concerning the embodiment of the present invention, and a sensory test.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(高炉内で進行している反応の概略)
まず、図1を参照しながら、本発明の実施形態で着目する高炉について、簡単に説明する。図1は、本発明の実施形態で着目する高炉について説明するための説明図である。
(Outline of the reaction proceeding in the blast furnace)
First, with reference to FIG. 1, the blast furnace to which attention is paid in the embodiment of the present invention will be briefly described. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a blast furnace to which attention is paid in an embodiment of the present invention.

図1に示したように、高炉は、円筒の徳利形状を有する竪型炉の一種であり、炉の頭頂部(炉頂部)から供給される原料と、炉の下方に設けられた羽口から供給される熱風により生成される還元性ガスとが反応する反応装置として機能する。   As shown in FIG. 1, the blast furnace is a kind of vertical furnace having a cylindrical virtue shape. From a raw material supplied from the top (furnace top) of the furnace and a tuyere provided below the furnace. It functions as a reaction device that reacts with the reducing gas generated by the supplied hot air.

炉頂部から供給される原料としては、主に、鉄鉱石や焼結鉱等の鉄酸化物、コークス、石灰石等がある。鉄鉱石は、高炉における反応で生成される銑鉄の鉄源となるものであり、コークスは、鉄鉱石の還元剤及び原料を溶解するための熱源として機能するだけでなく、高炉内の通気性を保持する役割を有している。また、石灰石は、鉄鉱石の脈石成分と反応して低溶融点を持ち流動性のよいスラグを生成するために添加される媒溶剤として機能する。   Examples of raw materials supplied from the top of the furnace include iron oxides such as iron ore and sintered ore, coke, and limestone. Iron ore is a source of iron for pig iron produced by reactions in the blast furnace, and coke not only functions as a heat source for melting iron ore reducing agent and raw materials, but also provides air permeability in the blast furnace. Have a role to hold. Limestone functions as a solvent added to react with the gangue component of iron ore to produce slag having a low melting point and good fluidity.

高炉の内部では、図1に示したように、鉄鉱石(及び石灰石)からなる層と、コークスからなる層とが交互に積層されている。これらの原料は、図1に示したような積層状態を維持しつつ、炉の下方へと移動していく。   As shown in FIG. 1, layers of iron ore (and limestone) and layers of coke are alternately stacked inside the blast furnace. These raw materials move downward in the furnace while maintaining the laminated state as shown in FIG.

また、図1に示した羽口からは、熱風及びコークスの補完還元剤として機能する微粉炭が供給される。羽口近傍のレースウェイと呼ばれる領域において、供給された熱風により微粉炭やコークスが燃焼によりガス化して、一酸化炭素や水素等からなる高温の還元性ガスが生成される。この高温の還元性ガスは、炉内を移動する上昇気流となって炉頂部へと吹き昇っていく。この還元性ガスにより炉内の鉄鉱石は還元されていき(間接還元)、更に、還元性ガスが有する熱によって固体から液体へと変化する。液体となった鉄分は、コークス層内を滴下しながらコークスの炭素によって更に還元され(直接還元)、炭素を5%程度含む溶銑となる。   In addition, pulverized coal that functions as a supplementary reducing agent for hot air and coke is supplied from the tuyere shown in FIG. In a region called a raceway near the tuyere, pulverized coal and coke are gasified by combustion by the supplied hot air, and a high-temperature reducing gas composed of carbon monoxide, hydrogen, or the like is generated. This high-temperature reducing gas blows up to the top of the furnace as an ascending current that moves in the furnace. The iron ore in the furnace is reduced by this reducing gas (indirect reduction), and further changes from solid to liquid by the heat of the reducing gas. The iron component that has become liquid is further reduced by the carbon of the coke while dropping in the coke layer (direct reduction), and becomes molten iron containing about 5% of carbon.

図1に示した融着帯では、半溶融状態にある鉄分の間に固体コークスがスリット状に存在している部分であり、主にこの融着帯において、上述のような鉄分の相変化が生じている。   The cohesive zone shown in FIG. 1 is a portion where solid coke exists in the form of slits between the iron components in a semi-molten state, and the phase change of iron as described above mainly occurs in this cohesive zone. Has occurred.

このように、高炉という反応装置では、固体、液体、気体が共存して反応が進行している。安定的な操業を行うためには、高炉内で進行している還元反応を予測することが重要である。以下で説明する本発明の実施形態では、高炉内の状況を把握する際の指標として、「生鉱落ち」という現象が発生したか否か、及び、「微粉炭膨張」という現象が発生したか否か、という少なくとも2つの指標に着目する。   Thus, in a reactor called a blast furnace, the reaction proceeds in the presence of solid, liquid, and gas. In order to perform stable operation, it is important to predict the reduction reaction that is proceeding in the blast furnace. In the embodiment of the present invention described below, as an index for grasping the situation in the blast furnace, whether or not the phenomenon of “Ore fallen” has occurred and whether or not the phenomenon of “pulverized coal expansion” has occurred Attention is focused on at least two indicators of whether or not.

「生鉱落ち」とは、未溶融の鉱石が落下する現象であり、このような現象が発生するということは、高炉内の熱量が不足していることを意味する。そのため、生鉱落ちが発生した場合には、コークス量を増加するなどといった、炉内の熱量を増加させるための処置が必要となる。   “Occurrence of raw ore” is a phenomenon in which unmelted ore falls, and the occurrence of such a phenomenon means that the amount of heat in the blast furnace is insufficient. Therefore, when a raw ore drop occurs, it is necessary to take measures to increase the amount of heat in the furnace, such as increasing the amount of coke.

「微粉炭膨張」とは、羽口を撮像した撮像画像において、通常ノズル先端の画像1/3程度を占めている未燃焼微粉炭の像が急拡大する現象である。このような現象の発生は、レースウェイの形状が好ましい形状から変化していることを示唆するものであるため、レースウェイの形状を良好な状態にするための処置が必要となる。   “Pulverized coal expansion” is a phenomenon in which an image of unburned pulverized coal that normally occupies about 1/3 of an image of the tip of a nozzle in a captured image obtained by imaging a tuyere rapidly expands. The occurrence of such a phenomenon suggests that the shape of the raceway has changed from a preferable shape, and therefore, a measure for making the shape of the raceway in a good state is necessary.

<高炉羽口状態観察装置について>
まず、図2を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る高炉羽口状態観察装置10について、詳細に説明する。
<About the blast furnace tuyere observation device>
First, the blast furnace tuyere state observation apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態に係る高炉羽口状態観察装置10は、図2に示したように、撮像装置100及び演算処理装置200を備える。   As shown in FIG. 2, the blast furnace tuyere state observation device 10 according to the present embodiment includes an imaging device 100 and an arithmetic processing device 200.

[撮像装置について]
撮像装置100は、羽口の熱放射輝度の分布状況を撮像して、熱放射輝度画像を生成する装置である。撮像装置100は、レンズ等の各種光学素子と、CCD(Charge Coupled Device)、又は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子と、を有している。ここで、本実施形態に係る撮像装置100は、静止画像を生成可能なものであってもよく、動画像を生成可能なものであってもよい。また、本実施形態に係る撮像装置100は、モノクロ画像を撮像可能なものであってもよいし、カラー画像を撮像可能なものであってもよい。なお、カラー画像を撮像可能な撮像装置を利用する場合には、1チャンネルの輝度画像を生成すればよい。すなわち、輝度画像の生成手段としては、RGB成分のうちR,G,Bのいずれかの成分だけを利用しても良いし、RGB色空間からYCbCr色空間への変換を行い、Y成分のみを利用しても良い。
[Imaging device]
The imaging device 100 is a device that captures the distribution of thermal radiance at the tuyere and generates a thermal radiance image. The imaging apparatus 100 includes various optical elements such as a lens and an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Here, the imaging apparatus 100 according to the present embodiment may be capable of generating a still image or may be capable of generating a moving image. Further, the imaging apparatus 100 according to the present embodiment may be capable of capturing a monochrome image or may be capable of capturing a color image. Note that when an imaging device capable of capturing a color image is used, a one-channel luminance image may be generated. That is, as the luminance image generating means, only one of R, G, and B among the RGB components may be used, or conversion from the RGB color space to the YCbCr color space is performed, and only the Y component is used. May be used.

撮像装置100は、後述する演算処理装置200により制御されており、所定のフレームレート毎に、演算処理装置200から撮像のためのトリガ信号が出力される。撮像装置100は、演算処理装置200から出力されたトリガ信号に応じて、羽口からの熱放射を撮像し、生成した熱放射輝度画像を演算処理装置200に出力する。   The imaging device 100 is controlled by an arithmetic processing device 200 described later, and a trigger signal for imaging is output from the arithmetic processing device 200 at every predetermined frame rate. The imaging device 100 captures thermal radiation from the tuyere in response to the trigger signal output from the arithmetic processing device 200 and outputs the generated thermal radiance image to the arithmetic processing device 200.

図3は、本実施形態に係る撮像装置100の設置状態を説明するための説明図であり、図4は、本実施形態に係る熱放射輝度画像の例を示した説明図である。高炉は、耐熱レンガによって覆われているが、図3に示したように、羽口近傍には、PCランスによって微粉炭が供給されるとともに、1200℃程度の熱風が供給されている。羽口から約1mの範囲にはレースウェイが形成されており、このレースウェイでは、微粉炭やコークス等の燃焼により、2000℃以上の高温となっている。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an installation state of the imaging apparatus 100 according to the present embodiment, and FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a thermal radiance image according to the present embodiment. Although the blast furnace is covered with heat-resistant bricks, as shown in FIG. 3, pulverized coal is supplied near the tuyere by a PC lance and hot air of about 1200 ° C. is supplied. A raceway is formed in a range of about 1 m from the tuyere, and in this raceway, the temperature is higher than 2000 ° C. due to combustion of pulverized coal, coke and the like.

本実施形態に係る撮像装置100は、羽口の状態を観察するための観察窓に設置されており、羽口近傍のレースウェイからの熱放射を撮像して熱放射輝度画像とする。羽口は、通常、円形状であるが、撮像装置100は、羽口を斜め上から見下ろすように撮像するため、撮像される熱放射輝度画像の羽口形状は、図4左上に示したように、略楕円形状となる。   The imaging apparatus 100 according to the present embodiment is installed in an observation window for observing the state of the tuyere, and images thermal radiation from the raceway near the tuyere to obtain a thermal radiance image. The tuyere is usually circular, but the imaging device 100 takes an image so that the tuyere is looked down obliquely from above, so the tuyere shape of the captured thermal radiance image is as shown in the upper left of FIG. Moreover, it becomes a substantially elliptical shape.

撮像装置100は、高炉の操業状態が良好と判断されている際に、予め撮像視野やピント等が調整されており、適切な撮像処理が行われるようになっている。高炉羽口の状態が良好である場合には、図4右上に示したように、視野の中にPCランスの先端部が写りこむとともに、PCランスの先端から供給される微粉炭が、視野の1/3程を占有することとなる。また、PCランス及び微粉炭以外の領域は、レースウェイの温度に起因する熱放射が写りこむこととなる。   When it is determined that the operating state of the blast furnace is good, the imaging device 100 has an imaging field of view, a focus, and the like adjusted in advance, and appropriate imaging processing is performed. When the blast furnace tuyere is in good condition, as shown in the upper right of FIG. 4, the tip of the PC lance is reflected in the field of view, and the pulverized coal supplied from the tip of the PC lance is It will occupy about 1/3. Further, in areas other than the PC lance and pulverized coal, heat radiation caused by the raceway temperature is reflected.

生鉱落ちが発生した際には、図4左下に模式的に示したように落下した鉱石が写りこむこととなるため、視野全体が一時的に暗くなって、熱放射輝度が低下する。また、微粉炭膨張が発生した場合には、図4右下に模式的に示したように、微粉炭の占める領域が視野の右下から左上に向かって急激に膨張し、その後図4右上に示したような状態へと回復するという、特徴的なパターンが観測される。   When a raw ore drop occurs, as shown schematically in the lower left of FIG. 4, the ore that falls is reflected, so that the entire field of view temporarily becomes dark and the thermal radiance decreases. Further, when pulverized coal expansion occurs, as schematically shown in the lower right of FIG. 4, the area occupied by the pulverized coal rapidly expands from the lower right to the upper left of the field of view, and then in the upper right of FIG. A characteristic pattern of recovery to the state shown is observed.

以上、図4を参照しながら、本実施形態に係る熱放射輝度画像の例について、具体的に説明した。   The example of the thermal radiance image according to the present embodiment has been specifically described above with reference to FIG.

[演算処理装置の全体構成について]
続いて、再び図2に戻って、本実施形態に係る演算処理装置200の全体構成について説明する。
[Overall configuration of arithmetic processing unit]
Next, returning to FIG. 2 again, the overall configuration of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る演算処理装置200は、撮像装置100により撮像された熱放射輝度画像に対して画像処理を実施して、後述する明部分布情報を生成する。また、演算処理装置200は、生成した明部分布情報に基づいて、羽口の状態(すなわち、生鉱落ちや微粉炭膨張の発生)を判断することも可能である。   The arithmetic processing device 200 according to the present embodiment performs image processing on the thermal radiance image captured by the imaging device 100 to generate bright part distribution information described later. Moreover, the arithmetic processing unit 200 can also determine the state of the tuyere (that is, the occurrence of raw mining or pulverized coal expansion) based on the generated bright part distribution information.

この演算処理装置200は、図2に示したように、撮像制御部201と、画像処理部203と、表示制御部205と、記憶部207と、を主に備える。   As illustrated in FIG. 2, the arithmetic processing device 200 mainly includes an imaging control unit 201, an image processing unit 203, a display control unit 205, and a storage unit 207.

撮像制御部201は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。撮像制御部201は、本実施形態に係る撮像装置100による羽口の撮像制御を実施する。より詳細には、撮像制御部201は、羽口の熱放射輝度画像の撮像を開始する場合に、撮像装置100に対して撮像を開始させるための制御信号を送出する。   The imaging control unit 201 is realized by a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication device, and the like. The imaging control unit 201 performs tuyere imaging control by the imaging apparatus 100 according to the present embodiment. More specifically, the imaging control unit 201 sends a control signal for starting imaging to the imaging apparatus 100 when imaging of the thermal radiance image of the tuyere is started.

画像処理部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像処理部203は、撮像装置100から取得した熱放射輝度画像の撮像データに対して、以下で説明するような画像処理を行い、後述する明部分布情報を生成する。また、画像処理部203は、生成した明部分布情報に基づいて、生鉱落ちや微粉炭膨張等が発生したか否かを判断する。画像処理部203は、生成した明部分布情報や、生鉱落ちや微粉炭膨張等の判断結果に関する情報を、表示制御部205に伝送する。   The image processing unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image processing unit 203 performs image processing as described below on the imaging data of the thermal radiance image acquired from the imaging device 100, and generates bright part distribution information described later. Further, the image processing unit 203 determines whether or not a raw mineral drop or pulverized coal expansion has occurred based on the generated bright part distribution information. The image processing unit 203 transmits the generated bright part distribution information and information related to the determination result such as raw mining loss and pulverized coal expansion to the display control unit 205.

なお、この画像処理部203については、以下で改めて詳細に説明する。   The image processing unit 203 will be described in detail later again.

表示制御部205は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置等により実現される。表示制御部205は、画像処理部203から伝送された、明部分布情報や、生鉱落ち/微粉炭膨張の判断結果を、演算処理装置200が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置200の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、高炉羽口状態観察装置10の利用者は、明部分布情報や高炉羽口の状態に関する情報を、その場で把握することが可能となる。   The display control unit 205 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, and the like. The display control unit 205 outputs the bright part distribution information and the determination result of the raw mine dropping / pulverized coal expansion transmitted from the image processing unit 203 to an output device such as a display provided in the arithmetic processing device 200 or the arithmetic processing device 200. Display control when displaying on an external output device or the like is performed. Thereby, the user of the blast furnace tuyere state observation apparatus 10 can grasp the bright part distribution information and information on the state of the blast furnace tuyere on the spot.

記憶部207は、演算処理装置200が備える記憶装置の一例である。記憶部207には、本実施形態に係る演算処理装置200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部207は、撮像制御部201、画像処理部203、表示制御部205等が、自由に読み書きを行うことが可能である。   The storage unit 207 is an example of a storage device included in the arithmetic processing device 200. The storage unit 207 stores various parameters, intermediate progress of processing, and various databases and programs that need to be saved when the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment performs some processing, as appropriate. To be recorded. The storage unit 207 can be freely read and written by the imaging control unit 201, the image processing unit 203, the display control unit 205, and the like.

[画像処理部について]
続いて、図5〜図14を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備える画像処理部203について、詳細に説明する。
図5は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。図6は、本実施形態に係る画像変換部について説明するための説明図である。図7は、本実施形態に係る二値化画像について説明するための説明図である。図8〜図10は、本実施形態に係る明部分布情報について説明するための説明図である。図11は、本実施形態に係る特徴量算出部について説明するための説明図である。図12は、本実施形態に係る軌跡情報について説明するための説明図である。図13は、本実施形態に係る軌跡情報の例について説明するための説明図である。図14は、本実施形態に係る高炉羽口状態の判断方法について説明するための説明図である。
[About the image processing unit]
Next, the image processing unit 203 included in the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing unit included in the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the image conversion unit according to the present embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a binarized image according to the present embodiment. 8-10 is explanatory drawing for demonstrating the bright part distribution information which concerns on this embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram for describing a feature amount calculation unit according to the present embodiment. FIG. 12 is an explanatory diagram for describing the trajectory information according to the present embodiment. FIG. 13 is an explanatory diagram for describing an example of trajectory information according to the present embodiment. FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a method of determining the blast furnace tuyere state according to the present embodiment.

本実施形態に係る画像処理部203は、図5に示したように、画像変換部211と、二値化画像生成部213と、明部分布情報生成部215と、特徴量算出部217と、軌跡情報生成部219と、状態判断部221と、を主に備える。   As illustrated in FIG. 5, the image processing unit 203 according to the present embodiment includes an image conversion unit 211, a binarized image generation unit 213, a bright part distribution information generation unit 215, a feature amount calculation unit 217, A trajectory information generation unit 219 and a state determination unit 221 are mainly provided.

画像変換部211は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。画像変換部211は、撮像装置100が生成した熱放射輝度画像に対して幾何学変換を実施して正規化画像を生成するとともに、当該正規化画像に対して極座標変換を実施する。   The image conversion unit 211 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The image conversion unit 211 performs geometric conversion on the thermal radiance image generated by the imaging device 100 to generate a normalized image, and performs polar coordinate conversion on the normalized image.

また、画像変換部211は、高炉羽口状態観察装置10が観察する羽口の形状について楕円近似を行っていない場合には、熱放射輝度画像に写っている羽口の形状に合わせて楕円近似処理を実施する。なお、この楕円近似処理は、少なくとも一度行われれば良く、熱放射輝度画像が撮像される毎に実施しなくともよい。   In addition, when the image conversion unit 211 does not perform ellipse approximation on the tuyere shape observed by the blast furnace tuyere state observation apparatus 10, elliptical approximation is performed in accordance with the tuyere shape reflected in the thermal radiance image. Perform the process. This ellipse approximation process may be performed at least once, and may not be performed every time a thermal radiance image is captured.

以下では、画像変換部211が楕円近似処理を実施した後に、幾何学変換処理及び極座標変換処理を行う場合について説明する。   Hereinafter, a case where the geometric conversion process and the polar coordinate conversion process are performed after the image conversion unit 211 performs the ellipse approximation process will be described.

図4に例示したように、本実施形態に係る熱放射輝度画像に写っている羽口の輪郭形状は、略楕円形状となっている。そこで、画像変換部211は、羽口の輪郭形状を、以下の式101で表されるような楕円で近似し、楕円の中心位置(重心位置)と、長軸及び短軸の長さと、を算出する。ここで、下記式101において、座標(x,y)は、楕円の中心座標を表し、パラメータaは、長軸の1/2の長さを表し、パラメータbは、短軸の1/2の長さを表す。 As illustrated in FIG. 4, the contour shape of the tuyere reflected in the thermal radiance image according to the present embodiment is substantially elliptical. Therefore, the image conversion unit 211 approximates the contour shape of the tuyere with an ellipse represented by the following expression 101, and obtains the center position (center of gravity position) of the ellipse and the lengths of the major axis and the minor axis. calculate. Here, in the following formula 101, the coordinates (x C , y C ) represent the center coordinates of the ellipse, the parameter a represents the length of ½ of the major axis, and the parameter b represents 1 / of the minor axis. 2 represents the length.

なお、熱放射輝度画像に写っている羽口の楕円形状の輪郭を得るためには、設備の補修等で高炉に送風する熱風を止める、いわゆる休風時の画像を用いればよい。休風時の画像は、図4に示したように、視野内には微粉炭は存在せず、PCランスのみが写り込んだものとなっている。そこで、休風時の画像からPCランスを除いた部分の輪郭を考慮し、この輪郭に当てはまるような楕円を、コンピュータで実行される画像処理アプリケーション等を利用して描いた上で、描いた楕円に関するパラメータ(x,y,a,b)を画像上で測定すればよい。 In addition, in order to obtain the elliptical outline of the tuyere reflected in the thermal radiance image, what is necessary is to use a so-called off-air image in which hot air blown to the blast furnace is stopped for equipment repair or the like. As shown in FIG. 4, the image at the time of the resting wind is such that there is no pulverized coal in the field of view and only the PC lance is reflected. Therefore, considering the contour of the portion excluding the PC lance from the image when the wind is off, an ellipse that fits this contour is drawn using an image processing application executed on a computer, and then the drawn ellipse The parameters (x C , y C , a, b) relating to the image may be measured on the image.

楕円近似処理が終了した場合、又は、既に楕円近似処理が実施されている場合には、画像変換部211は、楕円近似後の熱放射輝度画像に対して幾何学変換処理を実施して、羽口の輪郭である楕円形状を真円に正規化する。より詳細には、画像変換部211は、図6に示したように、長軸に対応するx軸を(b/a)倍に縮小して、半径b、中心((b/a)×x,y)の正規化円とし、正規化画像を生成する。 When the ellipse approximation process is completed, or when the ellipse approximation process has already been performed, the image conversion unit 211 performs the geometric conversion process on the thermal radiance image after the ellipse approximation, and The oval shape that is the outline of the mouth is normalized to a perfect circle. More specifically, as shown in FIG. 6, the image conversion unit 211 reduces the x axis corresponding to the long axis by (b / a) times, and has a radius b and a center ((b / a) × x C , y C ), and a normalized image is generated.

ここで、楕円形状を円に正規化する際の幾何学変換は、公知のものを使用することが可能であり、例えば、アフィン変換を利用すればよい。   Here, as the geometric transformation when the elliptical shape is normalized to a circle, a known one can be used, and for example, affine transformation may be used.

続いて、画像変換部211は、図6に示したように、生成した正規化画像に対して極座標変換を実施する。正規化円の中心位置が算出されることで、正規化画像を構成する各画素の位置を極座標(r,θ)で表すことができる。画像変換部211は、算出した中心位置を基準とし、動径rの範囲及び偏角θの範囲を、それぞれ0≦r≦b、0°≦θ<360°として、極座標変換を実施する。極座標変換を行うことによって、正規化画像は、図6に示したような帯状の画像となる。   Subsequently, as illustrated in FIG. 6, the image conversion unit 211 performs polar coordinate conversion on the generated normalized image. By calculating the center position of the normalized circle, the position of each pixel constituting the normalized image can be represented by polar coordinates (r, θ). The image conversion unit 211 performs polar coordinate conversion with the calculated center position as a reference, with the range of the radius r and the range of the deflection angle θ set to 0 ≦ r ≦ b and 0 ° ≦ θ <360 °, respectively. By performing polar coordinate conversion, the normalized image becomes a band-like image as shown in FIG.

ここで、図6に示したような帯状画像において、動径方向rに対して平行な辺の長さは、正規化円の半径に対応しており、偏角方向θに対して平行な辺の長さは、正規化円の円周に対応している。また、偏角方向θに対して平行な辺のうち、一方は、正規化円の中心に対応しており、もう一方は、正規化円の外周に対応している。   Here, in the belt-like image as shown in FIG. 6, the length of the side parallel to the radial direction r corresponds to the radius of the normalized circle, and the side parallel to the declination direction θ. The length of corresponds to the circumference of the normalized circle. Of the sides parallel to the declination direction θ, one corresponds to the center of the normalized circle, and the other corresponds to the outer periphery of the normalized circle.

画像変換部211は、極座標変換により生成した帯状画像に対応するデータを、二値化画像生成部213に出力する。   The image conversion unit 211 outputs data corresponding to the band-shaped image generated by polar coordinate conversion to the binarized image generation unit 213.

二値化画像生成部213は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。二値化画像生成部213は、極座標変換後の正規化画像である帯状画像を二値化して、二値化画像を生成する。より詳細には、二値化画像生成部213は、帯状画像を構成する各画素の画素値(輝度値)と、二値化閾値との大小比較を行うことで帯状画像を二値化し、二値化画像を生成する。   The binarized image generation unit 213 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The binarized image generation unit 213 binarizes the band-like image that is a normalized image after polar coordinate conversion, and generates a binarized image. More specifically, the binarized image generation unit 213 binarizes the band image by comparing the pixel value (luminance value) of each pixel constituting the band image with the binarization threshold value, Generate a digitized image.

ここで、二値化画像生成部213が二値化処理の際に利用する二値化閾値は、固定の閾値ではなく、熱放射輝度画像(ひいては、二値化画像)に含まれる最高輝度に応じて変動する閾値とする。熱放射輝度画像において、ある程度以上の輝度値を有しており、かつ、輝度の分布が一様である場合には、羽口近傍の温度(レースウェイ温度)の高低によらず、高炉羽口の状態は良好であると判断できるからである。具体的には、二値化画像生成部213は、二値化閾値として、(a)予め設定された輝度閾値と、(b)最高輝度値に予め設定された係数を乗じたもの、のうち、何れか大きい値となるものを、二値化閾値として使用する。輝度閾値や係数は、高炉に固有の特性や操業状況等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、明らかに通常操業では燃焼部分としてあり得ない低い温度に対応する低い輝度値を輝度閾値として設定する。このように二値化閾値を設定することで、通常操業時では最高輝度、すなわちレースウェイ温度の変動について正規化した二値画像が得られるとともに、生鉱落ちによる視野閉塞等といった異常状態を、二値画像がすべて0という条件で検知することができる。   Here, the binarization threshold value used by the binarized image generation unit 213 in the binarization process is not a fixed threshold value, but the maximum luminance included in the thermal radiance image (and thus the binarized image). The threshold value is changed accordingly. If the thermal radiance image has a luminance value of a certain level or more and the luminance distribution is uniform, the blast furnace tuyere regardless of the temperature (raceway temperature) near the tuyere It is because it can be judged that the state of is good. Specifically, the binarized image generation unit 213 uses, as a binarization threshold, (a) a preset luminance threshold and (b) a product obtained by multiplying the highest luminance value by a preset coefficient, , Whichever is larger is used as the binarization threshold. The brightness threshold value and coefficient may be set as appropriate according to the characteristics and operating conditions unique to the blast furnace.For example, a low brightness value corresponding to a low temperature that is clearly not possible as a combustion part in normal operation is used as the brightness threshold value. Set. By setting the binarization threshold in this way, a binary image normalized with respect to fluctuations in the maximum brightness, that is, raceway temperature, is obtained during normal operation, and abnormal conditions such as visual field occlusion due to missing raw minerals, Detection can be performed under the condition that all binary images are zero.

二値化画像生成部213は、このような二値化閾値を利用して帯状画像を二値化することで、例えば図7に示したような二値化画像を生成する。二値化画像において、二値化閾値以上の輝度値を有していた画素は、画素値が1である部分(以降、明部とも称する。)となり、二値化閾値未満の輝度値を有していた画素は、画素値が0である部分(以降、暗部とも称する。)となる。   The binarized image generation unit 213 generates a binarized image as shown in FIG. 7 by binarizing the belt-like image using such a binarization threshold. In a binarized image, a pixel having a luminance value equal to or higher than the binarization threshold becomes a portion having a pixel value of 1 (hereinafter also referred to as a bright portion) and has a luminance value less than the binarization threshold. The pixel that has been used is a portion having a pixel value of 0 (hereinafter also referred to as a dark portion).

二値化画像生成部213は、生成した二値化画像に対応するデータを、後述する明部分布情報生成部215に出力する。   The binarized image generation unit 213 outputs data corresponding to the generated binarized image to the bright part distribution information generation unit 215 described later.

明部分布情報生成部215は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。明部分布情報生成部215は、生成された二値化画像を利用して、当該二値化画像に存在する明部の正規化円の径方向での分布を示す明部分布情報を生成する。   The bright part distribution information generation unit 215 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The bright part distribution information generation unit 215 uses the generated binarized image to generate bright part distribution information indicating the distribution in the radial direction of the normalization circle of the bright part present in the binarized image. .

より詳細には、明部分布情報生成部215は、二値化画像におけるそれぞれの径方向位置rについて、同一の径方向位置を有し、かつ、相異なる偏角位置を有する複数の画素に対応する画素値を積算して、得られた積算値を該当する径方向位置における明部分布情報の要素とする。このような画素値の積算処理は、二値化画像を図7に示した破線矢印の方向に投影することに対応している。また、明部分布情報生成部215が利用する画像は二値化された画像であるため、画素値の積算結果は、着目している径方向位置において明部に対応する画素の個数を表していることとなる。このような処理を、動径方向rの各位置(0≦r≦b)に対して実施することで、明部分布情報生成部215は、図8に示したような明部分布情報を生成することができる。なお、明部分布情報としては投影値(Σθ)に限定されず、動径方向rの関数である重みW(r)を乗じたW(r)Σθを、明部分布情報としても良い。重みW(r)としては、例えばW(r)=rとすれば、径方向位置に比例した重みを掛けた分布情報となる。   More specifically, the bright part distribution information generation unit 215 corresponds to a plurality of pixels having the same radial position and different declination positions for each radial position r in the binarized image. The pixel values to be integrated are integrated, and the obtained integrated value is used as an element of the bright portion distribution information at the corresponding radial position. Such pixel value integration processing corresponds to projecting the binarized image in the direction of the broken-line arrow shown in FIG. Since the image used by the bright part distribution information generation unit 215 is a binarized image, the pixel value integration result represents the number of pixels corresponding to the bright part at the radial position of interest. Will be. By executing such processing for each position (0 ≦ r ≦ b) in the radial direction r, the bright part distribution information generation unit 215 generates the bright part distribution information as illustrated in FIG. can do. The bright portion distribution information is not limited to the projection value (Σθ), and W (r) Σθ multiplied by the weight W (r) that is a function of the radial direction r may be used as the bright portion distribution information. As the weight W (r), for example, if W (r) = r, the distribution information is multiplied by a weight proportional to the radial position.

図4に示したように、微粉炭膨張時には画像の外周部のみに明部が残るが、生鉱落ちの場合には画像の外周部及び内周部が暗くなるという特徴があり、各動径位置rにおける投影値(Σθ)に違いがみられる。   As shown in FIG. 4, a bright portion remains only at the outer peripheral portion of the image when the pulverized coal expands, but there is a feature that the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the image become dark when the raw mineral is dropped. There is a difference in the projection value (Σθ) at the position r.

明部分布情報を構成する各要素を動径位置毎にプロットすると、図8に示したようなグラフ図を生成することができるが、このようなグラフ図は、それぞれの動径位置において、明部に対応する画素が何個存在したかを表すグラフとなる。従って、偏角方向θについて例えば1°刻みで極座標変換が行われている場合には、生成される明部分布情報は、半径rの位置において二値化閾値以上の輝度値を有する明部が何度分存在したかを表す情報となる。   When the elements constituting the bright portion distribution information are plotted for each radial position, a graph as shown in FIG. 8 can be generated. This is a graph showing how many pixels corresponding to a portion exist. Therefore, when the polar coordinate conversion is performed, for example, in increments of 1 ° with respect to the declination direction θ, the generated bright portion distribution information includes bright portions having a luminance value equal to or higher than the binarization threshold at the position of the radius r. This is information indicating how many minutes have existed.

明部分布情報生成部215は、このような明部分布情報の生成処理を、撮像された熱放射輝度画像毎に実施する。また、明部分布情報生成部215は、生成した各時刻tにおける明部分布情報を時刻順に配列させることで、明部分布情報の時系列推移を示した時系列推移情報を生成することができる。具体的には、明部分布情報生成部215は、ある時刻tにおける熱放射輝度画像に対応する二値化画像を取得すると、取得した二値化画像に基づいて明部分布情報を生成し、生成した明部分布情報を記憶部207等に設けられたメモリ領域に順次格納していくことで、上記のような時系列推移情報を生成することができる。   The bright part distribution information generation unit 215 performs such bright part distribution information generation processing for each captured thermal radiance image. The bright part distribution information generation unit 215 can generate time series transition information indicating the time series transition of the bright part distribution information by arranging the bright part distribution information at each time t generated in order of time. . Specifically, when acquiring the binarized image corresponding to the thermal radiance image at a certain time t, the bright part distribution information generating unit 215 generates the bright part distribution information based on the acquired binarized image, By sequentially storing the generated bright part distribution information in a memory area provided in the storage unit 207 or the like, it is possible to generate time series transition information as described above.

本実施形態に係る演算処理装置200は、このようにして生成された時系列推移情報を、図9に示したような3次元グラフとして表してもよいし、図10に示したように、投影値の大きさに応じて色の濃淡が変化するような2次元グラフ(濃淡図)として表してもよい。   The arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment may represent the time-series transition information generated in this way as a three-dimensional graph as shown in FIG. 9, or a projection as shown in FIG. It may be expressed as a two-dimensional graph (shading diagram) in which the shading of the color changes according to the magnitude of the value.

ここで、図10に示した濃淡図では、投影値の大きさが大きいほど白く表示される。また、図10には、高炉羽口の状態が、(a)良好、(b)やや良好、(c)生鉱落ち、(d)微粉炭膨張、の各状態における濃淡図をあわせて示している。   Here, in the shading diagram shown in FIG. 10, the larger the projection value is, the more white it is displayed. In addition, FIG. 10 also shows grayscale diagrams in each of the states of the blast furnace tuyere: (a) good, (b) slightly good, (c) raw mineral loss, and (d) pulverized coal expansion. Yes.

図10(a)に示した良好状態では、羽口の外周に近づくほど明部の割合が多くなっており、かつ、時間が経過した場合であっても帯状画像に占める明部の割合が一様になっている。また、図10(b)に示したやや良好の状態では、明部の割合は少ないものの、時間が経過した場合であっても帯状画像に占める明部の割合は一様になっている。   In the good state shown in FIG. 10 (a), the proportion of the bright portion increases as it approaches the outer periphery of the tuyere, and the proportion of the bright portion in the belt-like image is one even when time elapses. It is like. Further, in the slightly good state shown in FIG. 10B, although the proportion of the bright portion is small, the proportion of the bright portion in the belt-like image is uniform even when time elapses.

また、図10(c)は、60秒〜80秒において生鉱落ちが発生した場合の時系列推移情報である。図10(c)から明らかなように、生鉱落ちが発生した時点では、半径方向のほぼ全域が暗くなっている。一方、図10(d)は、10秒〜30秒において微粉炭膨張が発生した場合の時系列推移情報である。図10(d)から明らかなように、微粉炭膨張が発生すると、暗部が羽口の周囲に向かって増加し、その後、明部が羽口の中心すなわち動径方向の小さい位置に向かって増加していくような、特定の挙動を示している。   Moreover, FIG.10 (c) is time-sequential transition information when a raw ore drop occurs in 60 to 80 seconds. As is clear from FIG. 10C, almost the entire radial direction is dark when the raw ore drop occurs. On the other hand, FIG. 10 (d) shows time-series transition information when pulverized coal expansion occurs in 10 to 30 seconds. As is clear from FIG. 10 (d), when pulverized coal expansion occurs, the dark part increases toward the periphery of the tuyere, and then the bright part increases toward the center of the tuyere, that is, toward a position where the radial direction is small. It shows a specific behavior like

明部分布情報生成部215は、以上説明したような方法で明部分布情報や、時系列推移情報を生成すると、生成したこれらの情報を、後述する特徴量算出部217に出力する。また、明部分布情報生成部215は、生成したこれらの情報を表示制御部205に出力して、表示画面に表示させてもよい。   When the bright part distribution information generation unit 215 generates the bright part distribution information and the time series transition information by the method described above, the bright part distribution information generation unit 215 outputs the generated information to the feature amount calculation unit 217 described later. The bright part distribution information generation unit 215 may output the generated information to the display control unit 205 and display the information on the display screen.

なお、以上の説明では、生成される熱放射輝度画像毎に以上説明したような処理が実施される場合について説明したが、熱放射輝度画像、又は、当該熱放射輝度画像に基づいて生成される情報の少なくとも何れかを、所定の時定数で平滑化して用いてもよい。すなわち、熱放射輝度画像や二値化画像や帯状画像等を、予め設定された時定数を持つ指数平滑化や移動平均により平滑化して利用してもよく、平滑化されていない画像を用いて生成される明部分布情報や時系列推移情報を、予め設定された時定数を持つ指数平滑化や移動平均により平滑化してもよい。この平滑化の時定数は、観察すべき現象の継続時間の1/10程度に設定すればよい。例えば、微粉炭膨張は10秒程度継続する現象であるため、時定数を1秒程度とする。   In the above description, the case where the processing as described above is performed for each generated thermal radiance image has been described. However, it is generated based on the thermal radiance image or the thermal radiance image. At least one of the information may be used after being smoothed with a predetermined time constant. That is, a thermal radiance image, a binarized image, a belt-like image, etc. may be used after being smoothed by exponential smoothing or moving average having a preset time constant, or using an unsmoothed image. The generated bright part distribution information and time series transition information may be smoothed by exponential smoothing or moving average having a preset time constant. The smoothing time constant may be set to about 1/10 of the duration of the phenomenon to be observed. For example, since the expansion of pulverized coal is a phenomenon that continues for about 10 seconds, the time constant is set to about 1 second.

特徴量算出部217は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。特徴量算出部217は、明部分布情報生成部215により生成された明部分布情報を利用して、ある時刻における明部分布情報を特徴づける特徴量を算出する。   The feature amount calculation unit 217 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The feature quantity calculation unit 217 uses the bright part distribution information generated by the bright part distribution information generation unit 215 to calculate a feature quantity that characterizes the bright part distribution information at a certain time.

より詳細には、特徴量算出部217は、各時間の明部分布情報について、所定の径方向範囲に含まれる要素の個数を特徴づける要素数特徴量と、要素の最大値を与える径方向位置を示した径方向位置特徴量と、を少なくとも算出する。具体的には、特徴量算出部217は、図11に例示したように、要素数特徴量として指定範囲内での明部平均画素数mを算出するとともに、径方向位置特徴量として、投影値が最大となる半径である最高画素半径nを算出する。ここで、図11における指定範囲は、図10の濃淡図において濃淡が変化している範囲を選べばよい。   More specifically, the feature amount calculation unit 217 determines the number of elements that characterizes the number of elements included in a predetermined radial range and the radial position that gives the maximum value of the elements for the bright portion distribution information at each time. And at least a radial position feature quantity indicating Specifically, as illustrated in FIG. 11, the feature amount calculation unit 217 calculates the bright portion average pixel number m within the specified range as the element number feature amount and also outputs the projected value as the radial position feature amount. The highest pixel radius n, which is the radius where is the maximum, is calculated. Here, the designated range in FIG. 11 may be selected from the range in which the shading changes in the shading diagram of FIG.

ここで、明部平均画素数mは、明部分布情報にどれくらい明部が含まれているか(換言すれば、どれくらい暗部が含まれているか)を示す特徴量であり、最高画素半径nは、明部が二値化画像の動径方向のどの部分に多く残っているのかを示す特徴量である。   Here, the bright part average pixel number m is a feature amount indicating how much bright part is included in the bright part distribution information (in other words, how much dark part is included), and the maximum pixel radius n is This is a feature amount indicating in which part of the binarized image the bright portion remains in the radial direction.

なお、以下では、要素数特徴量として、指定範囲内での明部平均画素数mを算出する場合を例にとって説明を行うが、明部平均画素数mの代わりに指定範囲内での最大画素数や画素数の中間値や最頻値等を算出しても良いし、明部平均画素数mに加えて最大画素数や画素数の中間値や最頻値等を算出しても良い。   In the following description, the case where the bright portion average pixel number m within the specified range is calculated as the element number feature amount will be described as an example. However, the maximum pixel within the specified range is used instead of the bright portion average pixel number m. The intermediate value of the number, the number of pixels, the mode value, etc. may be calculated, or the maximum number of pixels, the intermediate value of the number of pixels, the mode value, etc. may be calculated in addition to the bright portion average pixel number m.

特徴量算出部217は、各時間の明部分布情報について明部平均画素数m及び最高画素半径nを算出すると、算出したこれらの特徴量を、軌跡情報生成部219に出力する。   When the feature amount calculation unit 217 calculates the bright portion average pixel number m and the maximum pixel radius n for the bright portion distribution information at each time, the feature amount calculation unit 217 outputs the calculated feature amounts to the trajectory information generation unit 219.

軌跡情報生成部219は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。軌跡情報生成部219は、特徴量算出部217により算出された特徴量を利用して、当該特徴量を用いて規定される特徴量座標系を設定する。その後、軌跡情報生成部219は、複数の異なる時刻における明部分布情報に対応する特徴量の組み合わせで特定される特徴量座標系での点の、時間推移に伴う軌跡を示した軌跡情報を生成する。   The trajectory information generation unit 219 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The trajectory information generation unit 219 uses the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 217 to set a feature amount coordinate system defined using the feature amount. After that, the trajectory information generation unit 219 generates trajectory information indicating the trajectory of the point in the feature amount coordinate system specified by the combination of feature amounts corresponding to the bright portion distribution information at a plurality of different times with time transition. To do.

図12には、軌跡情報生成部219によって生成される軌跡情報の一例を示している。特徴量算出部217によって算出される特徴量の組み合わせ(m,n)は、明部が二値化画像のどのあたりに存在しているかを示すものであり、ある時刻における羽口近傍の状態を表す代表点であると言える。従って、点(m,n)の時間推移を軌跡として表すことで、羽口近傍の状態変化を容易に把握することが可能となる。   FIG. 12 shows an example of trajectory information generated by the trajectory information generation unit 219. The combination (m, n) of the feature values calculated by the feature value calculation unit 217 indicates where the bright part exists in the binarized image, and the state near the tuyere at a certain time. It can be said that it is a representative point to represent. Therefore, by representing the time transition of the point (m, n) as a trajectory, it is possible to easily grasp the state change near the tuyere.

図13は、高炉羽口の状態が、(a)良好、(b)やや良好、(c)生鉱落ち、(d)微粉炭膨張、の各状態における軌跡情報をあわせて示している。高炉羽口の状態が良好である場合には、図13(a)に示したように、(m,n)で表される点の軌跡は、m−n平面の右上に集中しており、高炉羽口の状態がやや良好である場合には、図13(b)に示したように、(m,n)で表される点の軌跡は、m−n平面の中央部分からやや左下の領域にかけて集中している。一方で、生鉱落ちが発生した場合には、図13(c)に示したように、(m,n)で表される点の軌跡は、m−n平面のほぼ中央部分から原点付近まで推移しており、微粉炭膨張が発生した場合には、図13(d)に示したように、(m,n)で表される点の軌跡は、m−n平面中を水平方向に移動している。   FIG. 13 also shows the locus information in each state where the state of the blast furnace tuyere is (a) good, (b) slightly good, (c) mine dropping, and (d) pulverized coal expansion. When the state of the blast furnace tuyere is good, as shown in FIG. 13A, the locus of the point represented by (m, n) is concentrated on the upper right of the mn plane, When the state of the blast furnace tuyere is slightly good, as shown in FIG. 13B, the locus of the point represented by (m, n) is slightly lower left from the center of the mn plane. Concentrated over the area. On the other hand, when a raw ore drop occurs, as shown in FIG. 13 (c), the locus of the point represented by (m, n) is from the substantially central portion of the mn plane to the vicinity of the origin. When pulverized coal expansion occurs, the locus of the point represented by (m, n) moves horizontally in the mn plane as shown in FIG. doing.

このように、算出された特徴量に基づいて軌跡情報を生成すると、生鉱落ちや微粉炭膨張が発生した場合には、これらの現象に特徴的な軌跡が描かれることがわかる。   As described above, when the trajectory information is generated based on the calculated feature amount, it is understood that a trajectory characteristic of these phenomena is drawn when a raw mining drop or pulverized coal expansion occurs.

軌跡情報生成部219は、以上説明したような軌跡情報を生成すると、生成した軌跡情報を、後述する状態判断部221に出力する。また、軌跡情報生成部219は、生成した軌跡情報を表示制御部205に出力して、表示画面に表示させてもよい。   When the trajectory information generation unit 219 generates trajectory information as described above, the trajectory information generation unit 219 outputs the generated trajectory information to a state determination unit 221 described later. Further, the trajectory information generation unit 219 may output the generated trajectory information to the display control unit 205 and display it on the display screen.

状態判断部221は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。状態判断部221は、軌跡情報生成部219が生成した軌跡情報に基づいて、高炉羽口の状態を判断する。より詳細には、状態判断部221は、軌跡が存在する領域に着目することで、高炉羽口において、生鉱落ちや微粉炭膨張が発生したか否かを判断する。   The state determination unit 221 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The state determination unit 221 determines the state of the blast furnace tuyere based on the trajectory information generated by the trajectory information generation unit 219. More specifically, the state determination unit 221 determines whether or not raw ore dropping or pulverized coal expansion has occurred in the blast furnace tuyere by paying attention to the region where the locus exists.

図13に例示したように、高炉羽口の状態が良好な場合と、生鉱落ちや微粉炭膨張が発生した場合とでは、軌跡情報の推移に大きな違いが存在する。そこで、状態判断部221は、図14に例示したように、特徴量座標系(m−n平面)を複数の領域に区分し、それぞれの領域に羽口の状態を表すラベルを予め付与しておき、状態を表す点がどの領域に存在するかに基づいて、羽口の状態を判断する。   As illustrated in FIG. 13, there is a great difference in the transition of the trajectory information between the case where the state of the blast furnace tuyere is good and the case where raw mining or pulverized coal expansion occurs. Therefore, as illustrated in FIG. 14, the state determination unit 221 divides the feature amount coordinate system (mn plane) into a plurality of regions, and assigns labels indicating the state of tuyere in advance to each region. In addition, the state of the tuyere is determined based on in which region the point representing the state exists.

図14に示した例では、m−n平面が4個の領域に区分されており、時刻tにおいて、右上の領域に点(m,n)が存在していた場合を図示している。この場合には、状態判断部221は、時刻tにおける点(m、n)が、「良好」とラベルづけされた領域にあることから、燃焼状態は良好であると羽口の状態を判断することとなる。   In the example shown in FIG. 14, the mn plane is divided into four areas, and a point (m, n) is present in the upper right area at time t. In this case, the state determination unit 221 determines the tuyere state that the combustion state is good because the point (m, n) at time t is in the region labeled “good”. It will be.

なお、図14のような領域の分類は、図13に示したような過去の操業状態における点(m,n)の軌跡を分類することで行えばよく、点(m,n)の軌跡を分類する方法については、公知のあらゆる方法を用いることが可能である。   The region classification as shown in FIG. 14 may be performed by classifying the locus of the point (m, n) in the past operation state as shown in FIG. Any known method can be used for classification.

状態判断部221は、以上説明したような方法で高炉羽口の状態を判断すると、判断結果を示す情報を、表示制御部205に出力する。これにより、高炉羽口状態観察装置10のユーザは、高炉羽口の状態に関する判断結果を、その場で把握することが可能となる。   When the state determination unit 221 determines the state of the blast furnace tuyere using the method described above, the state determination unit 221 outputs information indicating the determination result to the display control unit 205. Thereby, the user of the blast furnace tuyere state observation apparatus 10 can grasp the determination result regarding the state of the blast furnace tuyere on the spot.

なお、図14では、m−n平面を4個の領域に区分する場合について図示しているが、区分する領域の個数は図14に示した例に限定されるわけではなく、4個未満であってもよく、4個以上であってもよい。   14 illustrates the case where the mn plane is divided into four regions. However, the number of regions to be divided is not limited to the example illustrated in FIG. 14 and is less than four. There may be four or more.

また、以上の説明では、m−n平面を人が予め分割しラベルを付与することで高炉羽口の状態を判別する場合について説明したが、高炉羽口の状態を判断する方法は上記例に限定されるわけではない。例えば、過去の特徴量m、n及び当該画像データに基づく検定員による官能検査結果を教師データとした学習処理により、ニューラルネットやサポートベクターマシン(SVM)等の判別器を生成し、かかる判別器を特徴量m−n空間での状態判断に利用してもよい。   Further, in the above description, the case where a person divides the mn plane in advance and determines the state of the blast furnace tuyere by giving a label has been described. It is not limited. For example, a discriminator such as a neural network or a support vector machine (SVM) is generated by learning processing using past feature values m and n and a sensory test result by a tester based on the image data as teacher data. May be used for state determination in the feature quantity mn space.

以上、本実施形態に係る演算処理装置200が有する画像処理部203の構成について、詳細に説明した。   The configuration of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment has been described above in detail.

以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。   Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.

なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。   A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.

このように、本実施形態に係る高炉羽口状態観察装置10では、生鉱落ち及び微粉炭膨張という2つの状態のそれぞれを、互いに独立して定量的に判断することが可能となる。生鉱落ち及び微粉炭膨張が発生した状態では、高炉羽口の状態が良好である場合に比べて、特徴的な明部分布情報や軌跡情報が観測されるため、これらの現象の発生を、官能検査に頼らずに容易に判断することが可能となる。また、本実施形態に係る高炉羽口状態観察装置10では、処理に利用する特徴量の個数が二つであるため、m−n平面上の軌跡により容易に可視化することが可能である。   Thus, in the blast furnace tuyere state observation apparatus 10 according to the present embodiment, it is possible to quantitatively determine each of the two states, namely, the loss of raw minerals and the expansion of pulverized coal. In the state where raw ore dropping and pulverized coal expansion occurred, characteristic bright part distribution information and trajectory information are observed compared to the case where the state of the blast furnace tuyere is good, so the occurrence of these phenomena, Judgment can be easily made without relying on a sensory test. Moreover, in the blast furnace tuyere state observation apparatus 10 according to the present embodiment, since the number of feature quantities used for processing is two, it can be easily visualized by a locus on the mn plane.

<高炉羽口状態観察方法について>
続いて、図15を参照しながら、本実施形態に係る高炉羽口状態観察方法の流れの一例を簡単に説明する。図15は、本実施形態に係る高炉羽口状態観察方法の流れの一例を示した流れ図である。
<About blast furnace tuyere state observation method>
Next, an example of the flow of the blast furnace tuyere state observation method according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart showing an example of the flow of the blast furnace tuyere state observation method according to the present embodiment.

本実施形態に係る高炉羽口状態観察装置10の撮像装置100は、演算処理装置200における撮像制御部201の制御のもとで羽口を撮像して、熱放射輝度画像を生成し(ステップS101)、生成した熱放射輝度画像を演算処理装置200に出力する。   The imaging device 100 of the blast furnace tuyere state observation device 10 according to the present embodiment images the tuyere under the control of the imaging control unit 201 in the arithmetic processing device 200, and generates a thermal radiance image (step S101). ), And outputs the generated thermal radiance image to the arithmetic processing unit 200.

高炉羽口状態観察装置10の演算処理装置200が備える画像処理部203は、撮像装置100から出力された熱放射輝度画像を取得すると、取得した熱放射輝度画像のデータを画像変換部211に伝送する。画像変換部211は、取得した熱放射輝度画像に対して楕円近似処理を実施したうえで、更に幾何学変換を実施して、正規化画像を生成する(ステップS103)。引き続き、画像変換部211は、生成した正規化画像に対して極座標変換を実施して(ステップS105)、極座標変換後の正規化画像(帯状画像)を二値化画像生成部213に出力する。   When the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 of the blast furnace tuyere state observation device 10 acquires the thermal radiance image output from the imaging device 100, the acquired image data of the thermal radiance image is transmitted to the image conversion unit 211. To do. The image conversion unit 211 performs ellipse approximation processing on the acquired thermal radiance image, and further performs geometric conversion to generate a normalized image (step S103). Subsequently, the image conversion unit 211 performs polar coordinate conversion on the generated normalized image (step S105), and outputs the normalized image (band image) after the polar coordinate conversion to the binarized image generation unit 213.

二値化画像生成部213は、極座標変換後の正規化画像(すなわち、帯状画像)を二値化閾値に基づいて二値化して二値化画像を生成し(ステップS107)、生成した二値化画像を明部分布情報生成部215に出力する。   The binarized image generation unit 213 binarizes the normalized image (that is, the band-shaped image) after the polar coordinate conversion based on the binarization threshold value to generate a binarized image (step S107), and the generated binary The converted image is output to the bright part distribution information generation unit 215.

明部分布情報生成部215は、二値化画像生成部213から出力された二値化画像に基づいて明部分布情報を生成し(ステップS109)、生成した明部分布情報を特徴量算出部217へと出力する。   The bright part distribution information generation unit 215 generates bright part distribution information based on the binarized image output from the binarized image generation unit 213 (step S109), and uses the generated bright part distribution information as a feature amount calculation unit. To 217.

特徴量算出部217は、明部分布情報生成部215から出力された明部分布情報を参照して、要素数特徴量及び径方向位置特徴量(例えば、明部平均画素数m及び最高画素半径n)を算出する(ステップS111)。その後、特徴量算出部217は、算出したこれら特徴量を、軌跡情報生成部219に出力する。   The feature quantity calculation unit 217 refers to the bright part distribution information output from the bright part distribution information generation unit 215 and refers to the element number feature quantity and the radial position feature quantity (for example, the bright part average pixel number m and the maximum pixel radius). n) is calculated (step S111). Thereafter, the feature amount calculation unit 217 outputs the calculated feature amounts to the trajectory information generation unit 219.

軌跡情報生成部219は、特徴量算出部217により算出された特徴量に基づいて、特徴量座標系に算出された特徴量の組み合わせで規定される点を対応づけ、時間推移に応じた特徴量の変化を示した軌跡情報を生成する(ステップS113)。その後、軌跡情報生成部219は、生成した軌跡情報を、状態判断部221に出力する。   The trajectory information generation unit 219 associates a point defined by the combination of feature amounts calculated in the feature amount coordinate system based on the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 217, and the feature amount according to the time transition The trajectory information indicating the change in the number is generated (step S113). Thereafter, the trajectory information generation unit 219 outputs the generated trajectory information to the state determination unit 221.

状態判断部221は、軌跡情報生成部219により生成された軌跡情報の時間推移に基づいて、高炉羽口の状態を判断する(ステップS115)。   The state determination unit 221 determines the state of the blast furnace tuyere based on the time transition of the trajectory information generated by the trajectory information generation unit 219 (step S115).

以上、図15を参照しながら、本実施形態に係る高炉羽口状態観察方法の流れについて、簡単に説明した。   The flow of the blast furnace tuyere state observation method according to the present embodiment has been briefly described above with reference to FIG.

(ハードウェア構成について)
次に、図16を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図16は、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
(About hardware configuration)
Next, a hardware configuration of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 16 is a block diagram for explaining a hardware configuration of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention.

演算処理装置200は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理装置200は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。   The arithmetic processing device 200 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905. The arithmetic processing device 200 further includes a bus 907, an input device 909, an output device 911, a storage device 913, a drive 915, a connection port 917, and a communication device 919.

CPU901は、演算処理装置および制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、またはリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置200内の動作全般またはその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。   The CPU 901 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls all or a part of the operation in the arithmetic processing device 200 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 913, or the removable recording medium 921. The ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like. The RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus.

バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。   The bus 907 is connected to an external bus such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge.

入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、演算処理装置200の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。さらに、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。演算処理装置200のユーザは、この入力装置909を操作することにより、演算処理装置200に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。   The input device 909 is an operation unit operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, and a lever. The input device 909 may be, for example, remote control means (so-called remote control) using infrared rays or other radio waves, or may be an external connection device 923 such as a PDA corresponding to the operation of the arithmetic processing device 200. May be. Furthermore, the input device 909 includes, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the operation unit and outputs the input signal to the CPU 901. The user of the arithmetic processing device 200 can input various data and instruct processing operations to the arithmetic processing device 200 by operating the input device 909.

出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。   The output device 911 is configured by a device that can notify the user of the acquired information visually or audibly. Examples of such devices include CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and display devices such as lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, and facsimiles. The output device 911 outputs results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200, for example. Specifically, the display device displays results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200 as text or images. On the other hand, the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal.

ストレージ装置913は、演算処理装置200の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。   The storage device 913 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the arithmetic processing device 200. The storage device 913 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device. The storage device 913 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.

ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置200に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu−rayメディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、または、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)または電子機器等であってもよい。   The drive 915 is a recording medium reader / writer, and is built in or externally attached to the arithmetic processing unit 200. The drive 915 reads information recorded on a removable recording medium 921 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905. The drive 915 can also write a record on a removable recording medium 921 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory. The removable recording medium 921 is, for example, a CD medium, a DVD medium, a Blu-ray medium, or the like. The removable recording medium 921 may be a CompactFlash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 921 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.

接続ポート917は、機器を演算処理装置200に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS−232Cポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理装置200は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。   The connection port 917 is a port for directly connecting a device to the arithmetic processing device 200. Examples of the connection port 917 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and an RS-232C port. By connecting the external connection device 923 to the connection port 917, the arithmetic processing apparatus 200 acquires various data directly from the external connection device 923 or provides various data to the external connection device 923.

通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線または無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、またはWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。   The communication device 919 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to the communication network 925. The communication device 919 is, for example, a communication card for wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB). The communication device 919 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), or a modem for various communication. The communication device 919 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet and other communication devices. The communication network 925 connected to the communication device 919 is configured by a wired or wireless network, and may be, for example, the Internet, a home LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. .

以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置200の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。   Heretofore, an example of the hardware configuration capable of realizing the function of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.

以下では、実施例を参照しながら、本発明の実施形態に係る高炉羽口状態観察装置及び高炉羽口状態観察方法について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であって、本発明の実施形態に係る高炉羽口状態観察装置及び高炉羽口状態観察方法が、以下に示した実施例に限定されるわけではない。   Hereinafter, the blast furnace tuyere state observation apparatus and the blast furnace tuyere state observation method according to the embodiment of the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the Example shown below is an example to the last, and the blast furnace tuyere state observation apparatus and blast furnace tuyere state observation method which concern on embodiment of this invention are not necessarily limited to the Example shown below.

本実施例では、幅480画素×高さ360画素の5種類の異なる熱放射輝度画像(動画像)を準備した。これら5種類の熱放射輝度画像は、生鉱落ちが発生した際のものであり、生鉱落ちの度合いがそれぞれ異なっているものである。本実施例では、これら5種類の熱放射輝度画像を官能検査の熟練者に実際に注視してもらい、良好状態(評価:5)から激しい生鉱落ち(評価:1)まで良好程度を判定してもらった。   In this example, five different thermal radiance images (moving images) having a width of 480 pixels and a height of 360 pixels were prepared. These five types of thermal radiance images are obtained when raw ore dropping occurs, and the degrees of dropping ore are different. In the present embodiment, these five types of thermal radiance images are actually observed by a sensory test expert, and the degree of goodness is determined from a good state (evaluation: 5) to a severe drop of raw minerals (evaluation: 1). I got it.

同時に、上記5種類の熱放射輝度画像を利用して、上記演算処理装置200による処理を実施し、それぞれの熱放射輝度画像について、生鉱落ちの程度を表す指標として明部平均画素数mを算出した。演算処理装置200における演算処理に際して、正規化円の半径は170画素とし、明部平均画素数mを算出する際の指定範囲は70≦r≦160とした。   At the same time, using the five types of thermal radiance images, the processing by the arithmetic processing unit 200 is performed, and for each thermal radiance image, the average number m of bright portion pixels is used as an index representing the degree of raw ore loss Calculated. In the arithmetic processing in the arithmetic processing device 200, the radius of the normalized circle is 170 pixels, and the designated range when calculating the bright portion average pixel number m is 70 ≦ r ≦ 160.

熟練者による良好程度の判断結果と、算出された明部平均画素数mとの対応関係を、図17に示した。図17から明らかなように、本発明の実施形態に係る高炉羽口状態観察装置10により算出された明部平均画素数mと、官能検査の熟練者による判断結果とは、1対1に対応している。この結果から、本発明の実施形態に係る高炉羽口状態観察装置により算出される各種の情報や特徴量は、高炉羽口の状態を観察したり判断したりする際に、有用であることが明らかとなった。   FIG. 17 shows a correspondence relationship between the determination result of a good degree by the expert and the calculated bright portion average pixel number m. As is clear from FIG. 17, the bright part average pixel count m calculated by the blast furnace tuyere state observation apparatus 10 according to the embodiment of the present invention and the judgment result by a sensory test expert have a one-to-one correspondence. doing. From this result, various information and feature quantities calculated by the blast furnace tuyere state observation apparatus according to the embodiment of the present invention may be useful when observing or determining the state of the blast furnace tuyere. It became clear.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

10 高炉羽口状態観察装置
100 撮像装置
200 演算処理装置
201 撮像制御部
203 画像処理部
205 表示制御部
207 記憶部
211 画像変換部
213 二値化画像生成部
215 明部分布情報生成部
217 特徴量算出部
219 軌跡情報生成部
221 状態判断部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Blast furnace tuyere state observation apparatus 100 Imaging apparatus 200 Arithmetic processing apparatus 201 Imaging control part 203 Image processing part 205 Display control part 207 Storage part 211 Image conversion part 213 Binarized image generation part 215 Bright part distribution information generation part 217 Feature value Calculation unit 219 Trajectory information generation unit 221 State determination unit

Claims (8)

高炉羽口に設けられた撮像装置により撮像された熱放射輝度画像を利用して、羽口内の状態を観察する方法であって、
前記熱放射輝度画像における羽口の輪郭形状が正規化円となるように当該熱放射輝度画像に対して幾何学変換を実施し、正規化画像を生成するとともに、当該正規化画像に対して極座標変換を行う画像変換ステップと、
極座標変換後の前記正規化画像を二値化して、二値化画像を生成する二値化画像生成ステップと、
生成された前記二値化画像を利用して、当該二値化画像に存在する明部の前記正規化円の径方向での分布を示す明部分布情報を生成する明部分布情報生成ステップと、
を含む
ことを特徴とする、高炉羽口状態観察方法。
A method for observing the state in the tuyere using a thermal radiance image captured by an imaging device provided in the blast furnace tuyere,
The geometrical transformation is performed on the thermal radiance image so that the contour shape of the tuyere in the thermal radiance image becomes a normalized circle, and a normalized image is generated. An image conversion step for performing the conversion;
A binarized image generating step of binarizing the normalized image after polar coordinate conversion to generate a binarized image;
A bright part distribution information generating step for generating bright part distribution information indicating a distribution in a radial direction of the normalized circle of bright parts existing in the binarized image using the generated binary image; ,
A method of observing a blast furnace tuyere state.
前記明部分布情報生成ステップでは、前記二値化画像におけるそれぞれの径方向位置について、同一の前記径方向位置を有し、かつ、相異なる偏角位置を有する複数の画素に対応する画素値を積算して、得られた積算値を該当する前記径方向位置における前記明部分布情報の要素とする
ことを特徴とする、請求項1に記載の高炉羽口状態観察方法。
In the bright part distribution information generation step, pixel values corresponding to a plurality of pixels having the same radial position and different declination positions are provided for each radial position in the binarized image. 2. The blast furnace tuyere state observation method according to claim 1, wherein integration is performed and the obtained integrated value is used as an element of the bright portion distribution information at the corresponding radial position.
前記明部分布情報を複数の異なる時刻についてそれぞれ生成し、それぞれの前記明部分布情報を時刻順に配列させて、前記明部分布情報の時系列推移を示した時系列推移情報を生成する時系列推移情報生成ステップを更に含む
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の高炉羽口状態観察方法。
The time series for generating the time series transition information indicating the time series transition of the light part distribution information by generating the light part distribution information for a plurality of different times, respectively, and arranging the light part distribution information in time order The blast furnace tuyere state observation method according to claim 1 or 2, further comprising a transition information generation step.
生成された前記明部分布情報を利用して、ある時刻における前記明部分布情報を特徴づける特徴量を算出する特徴量算出ステップを更に含み、
前記特徴量算出ステップでは、所定の径方向範囲に含まれる前記要素の個数を特徴づける要素数特徴量と、要素の最大値を与える前記径方向位置を示した径方向位置特徴量と、を少なくとも算出する
ことを特徴とする、請求項2に記載の高炉羽口状態観察方法。
A feature amount calculating step of calculating a feature amount characterizing the bright portion distribution information at a certain time by using the generated bright portion distribution information;
In the feature amount calculating step, at least an element number feature amount characterizing the number of elements included in a predetermined radial direction range, and a radial position feature amount indicating the radial position giving the maximum value of the element are at least The blast furnace tuyere state observation method according to claim 2, wherein calculation is performed.
算出された前記特徴量を利用して、当該特徴量を用いて規定される特徴量座標系を設定し、複数の異なる時刻における前記明部分布情報に対応する前記特徴量の組み合わせで特定される前記特徴量座標系での点の、時間推移に伴う軌跡を示した軌跡情報を生成する軌跡情報生成ステップを更に含む
ことを特徴とする、請求項4に記載の高炉羽口状態観察方法。
Using the calculated feature quantity, a feature quantity coordinate system defined using the feature quantity is set, and specified by a combination of the feature quantities corresponding to the bright part distribution information at a plurality of different times. The blast furnace tuyere state observation method according to claim 4, further comprising a trajectory information generation step of generating trajectory information indicating a trajectory of the point in the feature amount coordinate system with time transition.
前記二値化画像生成ステップでは、前記熱放射輝度画像における最大輝度値に予め設定された係数を乗じたもの、及び、予め設定された輝度値、のうち値の大きいものを、前記正規化画像を二値化する際の二値化閾値とする
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の高炉羽口状態観察方法。
In the binarized image generating step, the normalized image is obtained by multiplying the maximum luminance value in the thermal radiance image by a preset coefficient and a preset luminance value, which has a larger value. The blast furnace tuyere state observation method according to any one of claims 1 to 5, wherein a binarization threshold value when binarizing is used.
前記熱放射輝度画像、又は、当該熱放射輝度画像に基づいて生成される情報の少なくとも何れかは、予め設定された時定数で平滑化されて用いられる
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の高炉羽口状態観察方法。
7. The thermal radiance image and / or at least one of information generated based on the thermal radiance image is used after being smoothed with a preset time constant. The blast furnace tuyere state observation method according to any one of the above.
高炉羽口に設けられ、当該高炉羽口での熱放射輝度画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された前記熱放射輝度画像に対して画像処理を実施する演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記熱放射輝度画像における羽口の輪郭形状が正規化円となるように当該熱放射輝度画像に対して幾何学変換を実施し、正規化画像を生成するとともに、当該正規化画像に対して極座標変換を行う画像変換部と、
極座標変換後の前記正規化画像を二値化して、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、
生成された前記二値化画像を利用して、当該二値化画像に存在する明部の前記正規化円の径方向での分布を示す明部分布情報を生成する明部分布情報生成部と、
を有する
ことを特徴とする、高炉羽口状態観察装置。
An imaging device provided at a blast furnace tuyere and capturing a thermal radiance image at the blast furnace tuyere,
An arithmetic processing device that performs image processing on the thermal radiance image captured by the imaging device;
With
The arithmetic processing unit includes:
The geometrical transformation is performed on the thermal radiance image so that the contour shape of the tuyere in the thermal radiance image becomes a normalized circle, and a normalized image is generated. An image conversion unit for performing conversion,
A binarized image generating unit that binarizes the normalized image after polar coordinate conversion and generates a binarized image;
A bright part distribution information generating unit that generates bright part distribution information indicating a distribution in a radial direction of the normalized circle of bright parts existing in the binarized image using the generated binary image; ,
A blast furnace tuyere state observation apparatus characterized by comprising:
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