JP2023137418A - Grain diameter measurement apparatus, method and program - Google Patents
Grain diameter measurement apparatus, method and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023137418A JP2023137418A JP2022043625A JP2022043625A JP2023137418A JP 2023137418 A JP2023137418 A JP 2023137418A JP 2022043625 A JP2022043625 A JP 2022043625A JP 2022043625 A JP2022043625 A JP 2022043625A JP 2023137418 A JP2023137418 A JP 2023137418A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bright region
- particle size
- image
- bright
- processing unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 83
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 271
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 99
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 237
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 26
- 238000003705 background correction Methods 0.000 claims description 25
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 21
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 15
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 61
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 22
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 11
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 11
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 102100035371 Chymotrypsin-like elastase family member 1 Human genes 0.000 description 1
- 101000737684 Homo sapiens Chymotrypsin-like elastase family member 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000851058 Homo sapiens Neutrophil elastase Proteins 0.000 description 1
- 102100033174 Neutrophil elastase Human genes 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000013441 quality evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
本発明は、堆積された球形状の物体における粒径を測定する粒径測定装置、粒径測定方法および粒径測定プログラムに関する。 The present invention relates to a particle size measuring device, a particle size measuring method, and a particle size measuring program for measuring the particle size of deposited spherical objects.
粒径(粒子径)の測定は、粒子状の原材料や製品を扱う様々な分野で、例えば製造条件の設定や品質評価等のために、必要とされている。一例では、高炉の原料である鉄鉱石ペレットは、ペレット原料である粉鉱石に必要に応じて副原料やバインダを添加し、さらに所定量の水分を加えて造粒機によって生ペレットを造粒し、これを乾燥および焼成することによって、製造される。生ペレットの造粒段階において、ペレット原料の粒度、供給量、添加水分量等の造粒条件の変動や造粒機内への付着物の生成状況の変化等によって、生ペレットの粒度が変動することが知られている。一方、高炉の原料には、高炉内における通気性を確保するために均一なペレット径であることが要求される。そのため、造粒機で造粒された生ペレットの粒度が測定される(例えば特許文献1および特許文献2等)。 Measurement of particle size (particle size) is required in various fields that handle particulate raw materials and products, for example, for setting manufacturing conditions and quality evaluation. For example, iron ore pellets, which are the raw material for blast furnaces, are produced by adding auxiliary raw materials and binders as necessary to powdered ore, which is the raw material for the pellets, and then adding a predetermined amount of moisture to produce raw pellets using a granulator. , is manufactured by drying and firing it. During the granulation stage of raw pellets, the particle size of raw pellets may fluctuate due to changes in granulation conditions such as the particle size of pellet raw materials, amount of supply, amount of added water, etc., and changes in the formation of deposits inside the granulator. It has been known. On the other hand, raw materials for blast furnaces are required to have uniform pellet diameters in order to ensure air permeability within the blast furnace. Therefore, the particle size of raw pellets granulated by a granulator is measured (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
ところで、造粒後の粒子は、次工程あるいは貯蔵所に搬送されるため、搬送中に前記粒子の粒径が測定されることが好ましい。このような場合、いわゆる篩試験では、搬送中の粒子を抜き取る必要があるため、好ましくない。また、搬送中の粒子は、通常、数層に堆積しているため、上方から観測した場合、相対的に下部に存在する粒子は、実寸よりも小さく見えてしまう。このため、上部に表出した粒子のみを識別してその粒径を測定した上で、全体の粒径を代表させることが好ましい。 Incidentally, since the particles after granulation are transported to the next process or to a storage facility, it is preferable that the particle size of the particles be measured during transportation. In such a case, the so-called sieve test is not preferable because it is necessary to extract the particles during transport. Furthermore, since the particles being transported are usually deposited in several layers, when observed from above, the particles that are relatively present at the bottom appear smaller than their actual size. For this reason, it is preferable to identify only the particles exposed at the top, measure their particle sizes, and then represent the overall particle size.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、球形状の物体を抜き取ることなく、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる粒径測定装置、粒径測定方法および粒径測定プログラムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to remove only the object exposed at the top when a plurality of objects are piled up, without removing the spherical object. An object of the present invention is to provide a particle size measuring device, a particle size measuring method, and a particle size measuring program that can recognize and measure particle sizes.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理部と、前記2値化処理部で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である。 As a result of various studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by the following present invention. That is, the particle size measuring device according to one aspect of the present invention includes an imaging unit that generates an image by imaging a plurality of deposited spherical objects, and an imaging unit that generates an image by imaging a plurality of deposited spherical objects, and an image that is generated by the imaging unit based on a luminance value. A binarization processing unit that binarizes and generates a binarized image; and a diameter of the bright area based on the area from among one or more bright areas in the binarized image generated by the binarization processing unit. is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined second threshold. a processing section; and an output section that outputs the diameter of the bright region extracted by the extraction processing section as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted by the extraction processing section, It is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length, when the contour of the bright area is approximated as an ellipse, and the circularity is the area of the bright area divided by the square of the perimeter of the bright area. This is the result of multiplying the result of division by 4 times pi.
このような粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定装置は、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。 Such a particle size measuring device measures the particle size of a plurality of accumulated spherical objects based on images taken of the objects, so there is no need to extract the objects as in the sieve test. . In the particle size measuring device, the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold value, and the circularity of the bright region is within a predetermined range. Since the bright region larger than the predetermined second threshold is extracted, when a plurality of the objects are piled up, only the object exposed at the top can be recognized and the particle size can be measured.
他の一態様では、上述の粒径測定装置において、前記複数の物体を照明する照明部をさらに備える。 In another aspect, the above-described particle size measuring device further includes an illumination unit that illuminates the plurality of objects.
このような粒径測定装置は、照明部をさらに備えるので、一定の照明環境下で粒径を測定できるから、静止した被写体は元より、被写体が搬送すなわち移動している状況下であっても十分な照度が確保されるため、撮像の際の露光時間を抑えることで(すなわちシャッタースピードを高速にすることで)鮮明な画像を生成することができ、測定精度のばらつきを低減できる。 Since such a particle size measuring device further includes an illumination section, it is possible to measure the particle size under a constant lighting environment, so it can measure not only a stationary subject but also a subject that is being transported or moving. Since sufficient illuminance is ensured, clear images can be generated by reducing the exposure time during imaging (that is, by increasing the shutter speed), and variations in measurement accuracy can be reduced.
他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記2値化処理部で2値化する前に、前記撮像部で生成した画像についてシェーディング補正するシェーディング補正処理部をさらに備える。 In another aspect, these above-described particle size measuring devices further include a shading correction processing section that performs shading correction on the image generated by the imaging section before the binarization processing section performs binarization.
このような粒径測定装置は、シェーディング補正処理部をさらに備えるので、空間的に照度むらがある場合でも、前記照度むらを低減でき、より精度良く粒径を測定できる。 Since such a particle size measuring device further includes a shading correction processing section, even when there is spatial unevenness in illuminance, the unevenness in illuminance can be reduced and the particle size can be measured with higher accuracy.
他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記2値化処理部で2値化する前に、前記撮像部で生成した画像について平滑化する平滑化処理部をさらに備える。 In another aspect, these above-described particle size measuring devices further include a smoothing processing section that smoothes the image generated by the imaging section before the binarization processing section performs binarization.
このような粒径測定装置は、平滑化処理部をさらに備えるので、物体表面の形状や付着物等に起因する輝度差を低減でき、より精度良く粒径を測定できる。 Since such a particle size measuring device further includes a smoothing processing section, it is possible to reduce differences in brightness caused by the shape of the object surface, deposits, etc., and to measure the particle size with higher accuracy.
他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記抽出処理部で抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理部をさらに備える。 In another aspect, in these above-mentioned particle size measuring devices, before extraction in the extraction processing section, a separation processing section separates the bright region formed by connecting a plurality of spherical shapes into spherical bright regions. Furthermore, it is equipped with.
このような粒径測定装置は、分離処理部をさらに備えるので、複数の球形状が連結していても分離でき、より精度良く粒径を測定できる。 Since such a particle size measuring device further includes a separation processing section, even if a plurality of spherical shapes are connected, it can be separated, and the particle size can be measured with higher accuracy.
他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記抽出処理部で抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、1回または複数回、行う膨張処理部をさらに備える。 In another aspect, in the above-mentioned particle size measuring apparatus, before extraction in the extraction processing section, expansion processing is performed to expand the outer periphery of the bright region by a predetermined length outward in the radial direction, one or more times. The apparatus further includes an expansion processing section that performs the expansion process twice.
このような粒径測定装置は、膨張処理部をさらに備えるので、物体の外周部が暗く写り込んでいる場合には実寸よりも小さく測定されてしまうが、このような場合でも、明領域の外周を膨張させるので、より実寸に近づけて粒径を測定できる。 Such a particle size measuring device further includes an expansion processing section, so if the outer periphery of the object appears dark, the measurement will be smaller than the actual size, but even in such cases, the outer periphery of the bright area Since the particle size is expanded, the particle size can be measured closer to the actual size.
他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記抽出処理部で抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理部をさらに備える。 In another aspect, these above-described particle size measuring devices further include an ellipse approximation processing section that transforms the shape of the bright region into the most approximate elliptical shape before extraction by the extraction processing section.
このような粒径測定装置は、楕円近似処理部をさらに備えるので、堆積された、球形状の複数の物体に対し、僅かに重なって形状が見え難くなった前記物体について、楕円近似により形状を復元でき、測定可能な物体数を増加できる。 Such a particle size measuring device further includes an ellipse approximation processing unit, so that the shape of a plurality of deposited spherical objects whose shape is difficult to see due to slight overlap is determined by ellipse approximation. It can be restored and the number of measurable objects can be increased.
本発明の他の一態様にかかる粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部で取得した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理部と、前記2値化処理部で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である。 A particle size measuring device according to another aspect of the present invention includes an image acquisition unit that acquires images of a plurality of deposited spherical objects, and a luminance value of the image acquired by the image acquisition unit. a binarization processor that generates a binarized image by binarizing based on the binarization processing unit; Extracting the bright region whose diameter is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold value, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined second threshold value. an extraction processing section; and an output section that outputs the diameter of the bright region extracted by the extraction processing section as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted by the extraction processing section, and the circularity is The circularity is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length, when the outline of the bright area is approximated as an ellipse, and the circularity is the area of the bright area divided by 2 of the perimeter of the bright area. This is the multiplication result obtained by multiplying the result of division by the multiplication factor by four times pi.
このような粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定装置は、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。 Such a particle size measuring device measures the particle size of a plurality of accumulated spherical objects based on images taken of the objects, so there is no need to extract the objects as in the sieve test. . In the particle size measuring device, the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold value, and the circularity of the bright region is within a predetermined range. Since the bright region larger than the predetermined second threshold is extracted, when a plurality of the objects are piled up, only the object exposed at the top can be recognized and the particle size can be measured.
本発明の他の一態様にかかる粒径測定方法は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像工程と、前記撮像工程で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理工程と、前記2値化処理工程で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である。 A particle size measuring method according to another aspect of the present invention includes an imaging step of imaging a plurality of deposited spherical objects to generate an image, and an image generated in the imaging step based on a luminance value. A binarization processing step of binarizing to generate a binarized image, and a diameter of the bright region based on the area from among one or more bright regions in the binarized image generated in the binarization processing step. is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined second threshold. a processing step; and an output step of outputting the diameter of the bright region extracted in the extraction processing step as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted in the extraction processing step, It is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length, when the contour of the bright area is approximated as an ellipse, and the circularity is the area of the bright area divided by the square of the perimeter of the bright area. This is the result of multiplying the result of division by 4 times pi.
本発明の他の一態様にかかる粒径測定方法は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理工程と、前記2値化処理工程で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、コンピュータによって実行される方法である。 A particle size measuring method according to another aspect of the present invention includes an image acquisition step of acquiring images of a plurality of deposited spherical objects, and converting the images acquired in the image acquisition step into luminance values. A binarization processing step of generating a binarized image by binarizing based on the binarization processing step; Extracting the bright region whose diameter is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold value, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined second threshold value. an extraction step; and an output step of outputting the diameter of the bright region extracted in the extraction step as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted in the extraction step, and the roundness is The circularity is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length, when the outline of the bright area is approximated as an ellipse, and the circularity is the area of the bright area divided by 2 of the perimeter of the bright area. This is a computer-implemented method in which the multiplication result is the multiplication result of dividing the multiplier by four times pi.
本発明の他の一態様にかかる粒径測定プログラムは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理工程と、前記2値化処理工程で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、コンピュータによって実行されるプログラムである。 A particle size measurement program according to another aspect of the present invention includes an image acquisition step of acquiring images of a plurality of deposited spherical objects, and converts the images acquired in the image acquisition step into luminance values. A binarization processing step of generating a binarized image by binarizing based on the binarization processing step; Extracting the bright region whose diameter is within a predetermined range, the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold value, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined second threshold value. an extraction step; and an output step of outputting the diameter of the bright region extracted in the extraction step as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted in the extraction step, and the roundness is The circularity is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length, when the outline of the bright area is approximated as an ellipse, and the circularity is the area of the bright area divided by 2 of the perimeter of the bright area. This is a program executed by a computer that is a multiplication result of multiplying the division result by 4 times pi.
このような粒径測定方法および粒径測定プログラムは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定方法および粒径測定プログラムは、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。 Such a particle size measurement method and particle size measurement program measure the particle size of a plurality of deposited spherical objects based on images taken of the objects. There is no need to remove it. The particle size measuring method and the particle size measuring program are such that the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, the roundness of the bright region is greater than a predetermined first threshold, and Since the bright region in which the circularity of the region is larger than the predetermined second threshold value is extracted, when a plurality of the objects are piled up, only the object exposed at the top can be recognized and the particle size can be measured.
本発明にかかる粒径測定装置、粒径測定方法および粒径測定プログラムは、球形状の物体を抜き取ることなく、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。 The particle size measuring device, the particle size measuring method, and the particle size measuring program according to the present invention detect only the objects exposed at the top when a plurality of objects are piled up without removing the spherical objects. Can be recognized and measured particle size.
以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, one or more embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. It should be noted that structures with the same reference numerals in each figure indicate the same structure, and the description thereof will be omitted as appropriate. In this specification, when referring to a general term, a reference numeral without a subscript is used, and when referring to an individual configuration, a reference numeral with a suffix is used.
実施形態における粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体における前記物体の粒径を測定する装置である。この粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理部と、前記2値化処理部で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備える。前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数である。前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である。以下、このような粒径測定装置、ならびに、これに実装される粒径測定方法および粒径測定プログラムについて、一例として、高炉の造立プロセスに適用される例を用いて説明するが、前記物体は、鉄鉱石ペレットに限定されるものではなく、堆積された、球形状の物体であれば、任意の物質(例えば原材料や製品等)であってよい。 The particle size measuring device in the embodiment is a device that measures the particle size of a plurality of deposited spherical objects. This particle size measuring device includes an imaging unit that images a plurality of accumulated spherical objects and generates an image, and a binarized image that binarizes the image generated by the imaging unit based on a luminance value. and a binarization processing unit that generates a binarization processing unit, and a diameter of the bright area based on the area is within a predetermined range from one or more bright areas in the binarized image generated by the binarization processing unit. , and an extraction processing section that extracts the bright region in which the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold value, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined second threshold value; and an output section that outputs the diameter of the bright region extracted by the extraction processing section as the particle size of the object corresponding to the bright region extracted by the extraction processing section. The roundness is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length, when the outline of the bright region is approximated to an ellipse. The degree of circularity is the result of multiplying the area of the bright region by the square of the perimeter of the bright region multiplied by four times the circumference. Hereinafter, such a particle size measuring device, a particle size measuring method and a particle size measuring program implemented therein will be explained using an example applied to the construction process of a blast furnace. The present invention is not limited to iron ore pellets, but may be any deposited, spherical object (for example, raw materials, products, etc.).
図1は、実施形態における粒径測定装置の構成を示すブロック図である。図2は、前記粒径測定装置における撮像部および照明部の配設状況を説明するための図である。図3は、前記粒径測定装置で実行されるシェーディング補正を説明するための図である。図4は、前記粒径測定装置で実行される膨張処理を説明するための図である。図4Aは、一例として、膨張処理の対象となる2値化画像を示し、図4Bは、図4Aに示す2値化画像を膨張処理した処理結果の画像を示す。図5は、一例として、前記膨張処理を2回実施した処理結果を示す図である。図5Aは、一例として、膨張処理の対象となる2値化画像を示し、図5Bは、図5Aに示す2値化画像を膨張処理した処理結果の画像を示し、図5Cは、図5Bに示す画像をさらに膨張処理した処理結果の画像を示す。図5Aに示す画像は、図4Aに示す2値化画像と同一であり、したがって、図5Bに示す画像は、図4Bに示す画像と同一である。図6は、前記粒径測定装置で実行される楕円近似処理を説明するための図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a particle size measuring device in an embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of an imaging section and an illumination section in the particle size measuring device. FIG. 3 is a diagram for explaining shading correction performed by the particle size measuring device. FIG. 4 is a diagram for explaining the expansion process executed by the particle size measuring device. FIG. 4A shows, as an example, a binarized image to be subjected to expansion processing, and FIG. 4B shows an image resulting from the expansion processing of the binarized image shown in FIG. 4A. FIG. 5 is a diagram showing, as an example, the results of performing the expansion process twice. FIG. 5A shows, as an example, a binarized image to be subjected to dilation processing, FIG. 5B shows an image resulting from the dilation processing of the binarized image shown in FIG. 5A, and FIG. An image resulting from further expansion processing of the image shown in FIG. The image shown in FIG. 5A is the same as the binarized image shown in FIG. 4A, and therefore the image shown in FIG. 5B is the same as the image shown in FIG. 4B. FIG. 6 is a diagram for explaining the ellipse approximation process executed by the particle size measuring device.
実施形態における粒径測定装置Dは、例えば、図1および図2に示すように、撮像部1と、照明部2(2-1、2-2)と、制御処理部3と、入力部4と、出力部5と、インターフェース部(IF部)6と、記憶部7とを備える。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the particle size measuring device D in the embodiment includes an imaging section 1, an illumination section 2 (2-1, 2-2), a control processing section 3, and an
撮像部1は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する装置である。撮像部1は、例えば、撮像対象における光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記撮像対象における光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記撮像対象における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理部等を備えるデジタルカメラである。撮像部1は、カラーのデジアルカメラであってよいが、後述するように、本実施形態では、画像の輝度値を2値化するので、モノクロのデジタルカメラであってよい。 The imaging unit 1 is a device that is connected to the control processing unit 3 and generates an image by imaging a plurality of accumulated spherical objects under the control of the control processing unit 3. The imaging unit 1 includes, for example, an imaging optical system that forms an optical image of the imaging target on a predetermined imaging plane, and is arranged with a light receiving surface aligned with the imaging plane, and electrically converts the optical image of the imaging target. The digital camera is equipped with an area image sensor that converts the output of the area image sensor into a digital signal, and an image processing unit that generates image data representing an image of the imaging target by image processing the output of the area image sensor. The imaging unit 1 may be a color digital camera, but as described later, in this embodiment, the luminance value of the image is binarized, so it may be a monochrome digital camera.
照明部2は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、前記堆積された、球形状の複数の物体を照明する装置である。なお、照明部2は、制御処理部3に接続されずに、マニュアル操作により、オンオフされてもよい。 The illumination unit 2 is a device that is connected to the control processing unit 3 and illuminates the plurality of deposited spherical objects under the control of the control processing unit 3. Note that the lighting section 2 may be turned on and off by manual operation without being connected to the control processing section 3.
高炉の造粒プロセスでは、例えばパン型やドラム型等の造粒機が設けられている。造粒機には、原料の粉鉱石に、必要に応じて副原料を配合し、例えば生石灰やベントナイト等のバインダを配合し、さらに所定量の水分を添加した造粒原料が供給され、造粒機を所定の傾斜角度および回転数で回転することによって、前記造粒原料が生ペレットに造粒される。造粒機から排出された生ペレットObは、搬出用コンベアBCで搬出され、振動篩を経由して所定の粒度幅に篩われた後、乾燥および焼成のために、例えばグレート・キルン等の焼成炉(焼結機)へ搬送される。 In the blast furnace granulation process, for example, a pan-type or drum-type granulator is provided. The granulator is supplied with a raw material for granulation, which is powdered ore as a raw material, mixed with auxiliary materials as necessary, and a binder such as quicklime or bentonite, and a predetermined amount of water added. By rotating the machine at a predetermined inclination angle and rotation speed, the granulation raw material is granulated into green pellets. The raw pellets Ob discharged from the granulator are carried out by a carrying conveyor BC, and after being sieved to a predetermined particle size width via a vibrating sieve, the raw pellets Ob are sent to a baking oven such as a great kiln for drying and baking. Transported to the furnace (sintering machine).
本実施形態では、粒径測定装置Dは、一例として、このような高炉の造粒プロセスに利用され、略リアルタイムに鉄鉱石ペレットの粒径を測定するために、撮像部1は、前記搬出用コンベアBC上に乗って搬送される、堆積された複数の生ペレット(前記堆積された、球形状の複数の物体の一例)Obを上方から、より具体的には、図2に示すように、直上から撮像するように、その光軸が前記搬出用コンベアBCにおける搬送面の法線方向(図2の紙面上下方向、Z方向)に沿って配設され、照明部2は、生ペレットObを斜め上方から照明するように、配設される。図2に示す例では、照明部2は、2個の第1および第2照明部2-1、2-2を備え、前記搬出用コンベアBCの搬送方向(図2の紙面奥行き方向、X方向)および前記搬送面の法線方向それぞれに直交する方向(図2の紙面左右方向、Y方向)に沿って撮像部1を介して並置される。このように撮像部1の左右から1対の照明部2-1、2-2によって、搬出用コンベアBC上において生ペレットObの有無に応じて輝度の変化を生じるような明るさで生ペレットObの影を生成するように生ペレットObを意図的に照明することで、測定対象の生ペレットObにおける輝度変化を安定的に出現できる。そして、被写体が搬送すなわち移動している状況下であっても十分な照度が確保されるため、撮像の際の露光時間を抑えることで鮮明な画像を生成することができる。したがって、粒径測定装置Dは、このような一定の照明環境下で粒径を測定できるので、測定精度のばらつきを低減できる。なお、いわゆる迷光を防止するために、このような第1および第2照明部2-1、2-2を覆うように設けられ、外部からの光を遮光する遮光部材(例えば暗幕等)が用いられてもよい。 In the present embodiment, the particle size measuring device D is used, for example, in the granulation process of such a blast furnace. More specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of deposited raw pellets (an example of the plurality of deposited spherical objects) Ob are conveyed on the conveyor BC from above, The optical axis is arranged along the normal direction of the conveyance surface of the conveyor BC (up and down direction in the paper plane of FIG. 2, Z direction) so that the image is taken from directly above, and the illumination unit 2 illuminates the raw pellets Ob. It is arranged so that it is illuminated diagonally from above. In the example shown in FIG. 2, the illumination unit 2 includes two first and second illumination units 2-1 and 2-2, and includes two first and second illumination units 2-1 and 2-2 in the conveyance direction of the carry-out conveyor BC (the depth direction in the paper plane of FIG. 2, the X direction). ) and the direction perpendicular to the normal direction of the conveyance surface (the left-right direction in FIG. 2, the Y direction), with the imaging unit 1 interposed therebetween. In this way, the pair of illumination units 2-1 and 2-2 from the left and right sides of the imaging unit 1 illuminate the raw pellets Ob on the unloading conveyor BC with such brightness that the brightness changes depending on the presence or absence of the raw pellets Ob. By intentionally illuminating the raw pellet Ob so as to generate a shadow, the brightness change in the raw pellet Ob to be measured can stably appear. Since sufficient illuminance is ensured even when the subject is being transported or moving, clear images can be generated by reducing the exposure time during imaging. Therefore, since the particle size measuring device D can measure the particle size under such a constant lighting environment, variations in measurement accuracy can be reduced. In addition, in order to prevent so-called stray light, a light shielding member (for example, a blackout curtain, etc.) is provided to cover the first and second lighting sections 2-1 and 2-2 and shields light from the outside. It's okay to be hit.
入力部4は、制御処理部3に接続され、例えば粒径の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定の年月日等の、粒径測定装置Dの稼働を行う上で必要な各種データを粒径測定装置Dに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部5は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、入力部4から入力されたコマンドやデータ、および、粒径測定装置Dによって求められた粒径等を出力する装置であり、例えばCRTディスプレイ、LCD(液晶表示装置)および有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
The
なお、入力部4および出力部5は、タッチパネルより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部4は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部5は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として粒径測定装置Dに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い粒径測定装置Dが提供される。
Note that the
IF部6は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるRS-232Cのインターフェース回路、Bluetooth(登録商標)規格を用いたインターフェース回路、および、USB規格を用いたインターフェース回路等である。また、IF部6は、例えば、データ通信カードや、IEEE802.11規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。
The
記憶部7は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、例えば、粒径測定装置Dの各部1、2、4~7を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部1で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理プログラムや、前記2値化処理プログラムで生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理プログラムや、前記2値化処理プログラムで2値化する前に、前記撮像部1で生成した画像についてシェーディング補正するシェーディング補正処理プログラムや、前記2値化処理プログラムで2値化する前に、前記撮像部1で生成した画像について平滑化する平滑化処理プログラムや、前記抽出処理プログラムで抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理プログラムや、前記抽出処理プログラムで抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、1回または複数回、行う膨張処理プログラムや、前記抽出処理プログラムで抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば、撮像部1で撮像した画像、前記所定の範囲(その下限値および上限値)、前記第1閾値および前記第2閾値等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部7は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部7は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部3のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を含む。また、記憶部7は、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置を備えて構成されてもよい。
The storage section 7 is a circuit that is connected to the control processing section 3 and stores various predetermined programs and various predetermined data under the control of the control processing section 3. The various predetermined programs include, for example, a control processing program, and the control processing program may include, for example, controlling each
制御処理部3は、粒径測定装置Dの各部1、2、4~7を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、球形状の物体における粒径を求めるための回路である。制御処理部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部3は、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部31、シェーディング補正処理部32、平滑化処理部33、2値化処理部34、分離処理部35、膨張処理部36、楕円近似処理部37および抽出処理部38を機能的に備える。なお、前記球形状の物体における粒径は、後述するように、抽出処理部38によって、前記球形状の物体として認定して抽出する抽出処理の中で求められる。
The control processing section 3 is a circuit for controlling each
制御部31は、粒径測定装置Dの各部1、2、4~7を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、粒径測定装置Dの全体制御を司るものである。
The
2値化処理部34は、前記撮像部1で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成するものである。2値化処理部34については、後述する。
The
抽出処理部38は、前記2値化処理部34で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出するものである。抽出処理部38については、後述する。
The
シェーディング補正処理部32は、前記2値化処理部34で2値化する前に、前記撮像部1で生成した画像についてシェーディング補正するものである。前記シェーディング補正は、画像を生成する際に用いられた光学系に起因して生じる輝度むらを補正するものである。本実施形態では、例えば、図3に示すように、シェーディング補正処理部32は、入力画像IP1から、前記入力画像IP1を平滑化した第1平滑化画像SP1を減算し、この減算結果に、前記入力画像IP1の平均輝度画像APを加算することによって、前記入力画像IP1をシェーディング補正したシェーディング補正画像CPを生成する。前記入力画像IP1は、本実施形態では、撮像部1で生成した画像である。
The shading
前記第1平滑化画像SP1は、例えば、単純平均する画像フィルタの平均化フィルタによって前記入力画像IP1をフィルタリング処理することによって生成される。前記第1平滑化画像SP1を、この平均化フィルタによるフィルタリング処理で生成する場合、画像処理する着目画像の画素位置を(x、y)とすると、画像処理後の画素値a’(x、y)は、次式1によって求められる。 The first smoothed image SP1 is generated, for example, by filtering the input image IP1 using an averaging filter of an image filter that performs simple averaging. When the first smoothed image SP1 is generated by filtering processing using this averaging filter, if the pixel position of the image of interest to be image-processed is (x, y), the pixel value a'(x, y) after image processing is ) is determined by the following equation 1.
あるいは、例えば、前記第1平滑化画像SPは、ガウス関数を用いた画像フィルタのガウシアンフィルタによって前記入力画像IP1をフィルタリング処理することによって生成される。前記平均輝度画像APは、前記入力画像IP1における各画素の輝度値の平均値を平均輝度値として求め、この平均輝度値を各画素の画素値とした画像である。 Alternatively, for example, the first smoothed image SP is generated by filtering the input image IP1 using a Gaussian filter, which is an image filter using a Gaussian function. The average brightness image AP is an image in which the average brightness value of each pixel in the input image IP1 is determined as an average brightness value, and this average brightness value is used as the pixel value of each pixel.
平滑化処理部33は、前記2値化処理部34で2値化する前に、前記撮像部1で生成した画像について平滑化するものである。本実施形態では、撮像部1で生成した画像をシェーディング補正した後に、平滑化するので、平滑化処理部33は、シェーディング補正処理部32でシェーディング補正したシェーディング補正画像を、画像の輝度値を滑らかにする画像フィルタの平滑化フィルタによって、シェーディング補正画像を平滑化した第2平滑化画像を生成する。前記平滑化フィルタには、平均化フィルタやガウシアンフィルタが用いられる。
The smoothing
2値化処理部34は、平滑化処理部33で平滑化された第2平滑化画像を、輝度値に基づき2値化し、前記第2平滑化画像を2値化した2値化画像を生成する。この2値化には、例えば、いわゆる大津の2値化処理が用いられる。この大津の2値化処理は、2値化の対象となる画像(入力画像、ここでは第2平滑化画像)のヒストグラムを求め、前記ヒストグラムを2分した場合、一方の分散と両者間の分散の比を分離度と定義し、前記分離度が最大となる、2分する位置のヒストグラムの階級を、閾値として2値化する処理である。
The
分離処理部35は、前記抽出処理部38で抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離(輪郭分離)するものである。本実施形態では、分離処理部35は、例えば、2値化処理部34で2値化した2値化画像を、いわゆるWatershed法を用いることによって、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する。このWatershed法は、対象の画像(入力画像、ここでは2値化画像)を地形的な構造とみなし、その地形構造に水を低いところから順に満たしたときの状態遷移の様子を模して画像の領域分割を実施する手法である。
The
分離処理部35は、前記分離した各明領域を特定し識別するために、前記分離した各明領域に1から順に整数の通し番号を付与するラベリング処理を実施する。このラベリング処理で各明領域に付された各番号は、前記明領域を特定し識別するための識別子(ID、シリアル番号)となる。
The
膨張処理部36は、前記抽出処理部38で抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、1回または複数回、行うものである。この膨張処理は、本実施形態では、分離処理部35で分離されてシリアル番号を付された各明領域それぞれについて実施される。より具体的には、膨張処理部36は、例えば、明領域に属する各画素それぞれについて、当該画素の前後左右に位置する各1画素を明領域とする。すなわち、黒を表す画素値0が、白を表す画素値1に変更され、明領域とされる。言い換えれば、明領域の外周に位置する各画素それぞれについて、当該画素の前後方向(縦方向)の外側に位置する1画素が明領域とされるとともに、当該画素の左右方向(横方向)の外側に位置する1画素が明領域とされる。一例では、図4Aに示す入力画像IP2における第1明領域LA1に属する第1画素PX1に対し、膨張処理が実施されると、図4Bに示すように、当該第1画素PX1の前後左右に位置する各1画素がその画素値0から画素値1に変更され、明領域とされる。これによって、入力画像IP2では、第1明領域LA1は、1個の第1画素PX1から成る領域であったが、膨張処理により、5個の画素から成る領域ELA1に膨張される。同様に、図4Aに示す入力画像IP2における第2明領域LA2は、8個の画素PX21~PX28から成る領域であったが、膨張処理により、図4Bに示すように、19個の画素から成る領域ELA2に膨張される。図4Bに示す1回の膨張処理を実施した画像に対し、さらに、膨張処理が実施されると、図5Cに示す画像(2回の膨張処理を実施した画像)となる。図5Aに示す画像は、図4Aに示す画像と同一であり、図5Bに示す画像は、図4Bに示す画像と同一である。なお、この例では、前記所定の長さは、1画素の長さであったが、これに限定されるものではなく、画像に写り込んでいる物体の像のサイズと実寸との差異等を勘案することによって、適宜に設定されてよい。また、この例では、膨張処理は、2回であったが、これに限定されるものではなく、画像に写り込んでいる物体の像のサイズと実寸との差異等を勘案することによって、適宜に設定されてよい。
The
なお、図5Cに示すように、膨張処理によって、第1明領域LA1と第2明領域LA2とは、重複画素が生じるが、第1明領域LA1と第2明領域LA2とは、上述のように、シリアル番号で区別され、個別に膨張処理されるので、膨張処理の結果、見かけ上重なるだけで、一体化しない。 Note that as shown in FIG. 5C, due to the expansion process, overlapping pixels occur in the first bright area LA1 and second bright area LA2, but the first bright area LA1 and second bright area LA2 are different from each other as described above. In addition, since they are distinguished by serial number and expanded individually, as a result of the expansion process, they only appear to overlap and are not integrated.
楕円近似処理部37は、前記抽出処理部38で抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形するものである。楕円近似処理部37は、本実施形態では、膨張処理部36で膨張された各明領域それぞれについて実施される。より具体的には、例えば、図6に示すように、楕円近似処理部37は、まず、明領域LA3に属する各画素PXiそれぞれについて、当該画素PXiの楕円ELまでの距離を求める。次に、楕円近似処理部37は、これら求めた、明領域LA3に属する各画素PXiそれぞれについての各距離の総和を誤差関数δとして求める。そして、楕円近似処理部37は、この求めた誤差関数δが最小となる楕円ELを、例えば最小二乗推定によって求解する。これによって明領域AL3に最も近似する楕円ELが求められる。
The ellipse
抽出処理部38は、楕円近似処理部37によって楕円形状に変形された各明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する。前記面積Sに基づく前記明領域の径Rは、前記面積Sを円周率πで除算した除算結果の平方根を2倍することによって、前記球形状の物体の粒径Rとして求められる(R=2×(S/π)1/2)。前記面積Sは、明領域が楕円形状に変形(近似)されているので、楕円の面積を求める公式によって求められる(S=π×a×b、a;長軸長、b;短軸長)。なお、楕円形状に変形する前の明領域に属する画素数を求めることによって前記面積Sが求められてもよい。前記真円度TCは、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長aに対する長軸長bの比であるアスペクト比(=b/a)の逆数である(TC=a/b)。前記円形度CDは、前記明領域の面積Sを、前記明領域の周囲長lの2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である(CD=4×π×S/l2)。
The
より具体的には、まず、抽出処理部38は、楕円近似処理部37によって楕円形状に変形された各明領域の中から、1つの明領域を選択する。次に、抽出処理部38は、この選択した明領域における径Rを求める。次に、抽出処理部38は、この選択した明領域における真円度TCおよび円形度CDそれぞれを求める。そして、抽出処理部38は、この選択した明領域について、前記明領域が粒子であるか否かを判定する判定条件を満たすか否かを判定する。前記判定条件は、上述の、面積Sに基づく前記明領域の径Rが所定の範囲内(Thd<R<Thu、Thd;前記所定の範囲の下限値、Thu;前記所定の範囲の上限値)であって、かつ、前記明領域の真円度TCが所定の第1閾値Th1より大きく(TC>Th)、かつ、前記明領域の円形度CDが所定の第2閾値Th2より大きい(CD>Th2)ことである。前記判定の結果、Thd<R<Thu、かつ、TC>Th、かつ、CD>Th2である場合には、抽出処理部38は、前記選択した明領域が粒子であると判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出する。一方、前記判定の結果、Thd<R<Thu、TC>ThおよびCD>Th2のうちの少なくとも何れか1つが成り立たない場合には、抽出処理部38は、前記選択した明領域が粒子ではないと判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出しない。このような処理を、楕円近似処理部37によって楕円形状に変形された各明領域それぞれについて、抽出処理部38は、実施する。前記上限値Thd、前記下限値Thu、前記第1閾値Th1および前記第2閾値Th2は、例えば複数のサンプルから、予め適宜に設定される。
More specifically, first, the
制御部31は、抽出処理部38で抽出した明領域の前記径Rを、前記抽出処理部38で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力部5から出力する。
The
これら制御処理部3、入力部4、出力部5、F部6および記憶部7は、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。これら各部3~7を構成するコンピュータは、例えば、造粒プロセスのプラントにおけるオペレーションルームに配置され、コンソールに組み込まれてよく(コンソールと兼用されてよく)、あるいは、コンソールと別体であってもよい。
These control processing unit 3,
次に、本実施形態の動作について説明する。図7は、前記粒径測定装置の動作を示すフローチャートである。図8は、2値化処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。図9は、2値化処理、膨張処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。図10は、2値化処理、膨張処理、楕円近似処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。図11は、前記粒径測定装置で求めた粒径と実測の粒径との相関を示す図である。図11の横軸は、粒径測定装置Dで求めた粒径であり、その縦軸は、篩で実測した粒径である。図12は、一実施例を説明するための図である。 Next, the operation of this embodiment will be explained. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the particle size measuring device. FIG. 8 is a diagram for explaining the results when only the binarization process and the extraction process are performed. FIG. 9 is a diagram for explaining the results when only binarization processing, dilation processing, and extraction processing are performed. FIG. 10 is a diagram for explaining the results when only binarization processing, dilation processing, ellipse approximation processing, and extraction processing are performed. FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the particle size determined by the particle size measuring device and the actually measured particle size. The horizontal axis in FIG. 11 is the particle size determined by the particle size measuring device D, and the vertical axis is the particle size actually measured using a sieve. FIG. 12 is a diagram for explaining one embodiment.
このような構成の粒径測定装置Dは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部3には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部31、シェーディング補正処理部32、平滑化処理部33、2値化処理部34、分離処理部35、膨張処理部36、楕円近似処理部37および抽出処理部38が機能的に構成される。
When the particle size measuring device D having such a configuration is turned on, necessary parts are initialized and the particle size measuring device D starts operating. The control processing section 3 includes a
粒径測定装置Dは、造粒中、図7に示す各処理を、予め設定された所定の時間間隔(例えば5秒、10秒、30秒、60秒あるいは5分等の適宜な間隔)で繰り返し実行し、略リアルタイムに生ペレットObの粒径を測定する。 During granulation, the particle size measuring device D carries out each process shown in FIG. This is repeated and the particle size of the raw pellet Ob is measured in approximately real time.
図7において、粒径測定装置Dは、制御処理部3の制御部31によって、撮像部1によって画像を取得し、記憶部7に記憶する(S1)。
In FIG. 7, in the particle size measuring device D, the
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3のシェーディング補正処理部32によって、処理S1で撮像部1から取得した画像をシェーディング補正してシェーディング補正画像を生成し、記憶部7に記憶する(S2)。
Next, in the particle size measuring device D, the shading
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の平滑化処理部33によって、処理S2でシェーディング補正処理部32で生成したシェーディング補正画像を平滑化して第2平滑化画像を生成し、記憶部7に記憶する(S3)。
Subsequently, in the particle size measuring device D, the smoothing
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の2値化処理部34によって、処理S3で平滑化処理部33で生成した第2平滑化画像を2値化して2値化画像を生成し、記憶部7に記憶する(S4)。
Next, in the particle size measuring device D, the
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の分離処理部35によって、処理S4で2値化処理部34で生成した2値化画像に対し、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理を実施して分離処理後の2値化画像を生成し、記憶部7に記憶する(S5)。
Subsequently, in the particle size measuring device D, the
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の分離処理部35によって、処理S5で分離処理した分離処理部後の2値化画像に対し、前記分離した各明領域に1から順に通し番号に付与するラベリング処理を実施する(S6)。
Next, the particle size measuring device D assigns a serial number starting from 1 to each of the separated bright areas in the binarized image after the separation processing unit subjected to the separation processing in processing S5 by the
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の膨張処理部36によって、処理S5で分離処理部35で生成した分離処理後の2値化画像における、各明領域のなかから、1つの明領域を選択し、この選択した明領域に対し膨張処理を実施し、前記選択した明領域を膨張処理した後の2値化画像を記憶部7に記憶する(S7)。この際に、膨張処理部36は、前記選択した明領域に対し、選択済みである旨を対応付ける。例えば、選択済みであるか否かを表すフラグ(選択状況フラグ、「1」は選択済みを表し、「0」は未選択を表す)が前記選択した明領域のシリアル番号に対応付けられる。
Next, the particle size measuring device D uses the
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の楕円近似処理部37によって、前記処理S7で選択した明領域に対し、その形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理を実施し、前記選択した明領域を楕円近似処理した後の2値化画像を記憶部7に記憶する(S8)。
Next, in the particle size measuring device D, the ellipse
続いて、粒径測定装置Dは、制御処理部3の抽出処理部38によって、前記処理S7で選択した明領域に対し、前記判定条件を満たすか否かを判定し、前記判定条件を満たす明領域を抽出する抽出処理を実施する(S9)。より具体的には、上述したように、抽出処理部38は、前記選択した明領域における径Rを求め、真円度TCおよび円形度CDそれぞれを求め、前記選択した明領域について、前記判定条件を満たすか否かを判定する。この判定の結果、Thd<R<Thu、かつ、TC>Th、かつ、CD>Th2である場合には、抽出処理部38は、前記選択した明領域が粒子であると判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出し、その粒径Rとともに記憶部する。例えば、粒子として認定したか否かを表すフラグ(粒子認定フラグ、「1」は粒子認定を表し、「0」は粒子非認定を表す)がその粒径Rとともに、前記選択した明領域のシリアル番号に対応付けられる。一方、前記判定の結果、Thd<R<Thu、TC>ThおよびCD>Th2のうちの少なくとも何れか1つが成り立たない場合には、抽出処理部38は、前記選択した明領域が粒子ではないと判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出しない。
Next, in the particle size measuring device D, the
続いて、粒径測定装置Dは、抽出処理部38によって、全ての明領域、すなわち、処理S6でシリアル番号を付された全ての明領域について、これら処理S7ないし処理S9の各処理を終了したか否かを判定する(S10)。この判定の結果、全ての明領域について、各処理を終了している場合(YES)には、粒径測定装置Dは、次に、処理S11を実行する。一方、前記判定の結果、全ての明領域について、各処理を終了していない場合(NO)には、粒径測定装置Dは、処理を処理S7に戻す。したがって、処理S6でシリアル番号を付された全ての明領域について、これら処理S7ないし処理S9の各処理が実施される。例えば、前記処理S7における明領域の選択では、例えば、シリアル番号順に順次に明領域が選択され、処理S6でシリアル番号を付された各明領域それぞれについて、シリアル番号順に順次に、これら処理S7ないし処理S9の各処理が実施される。
Subsequently, in the particle size measuring device D, the
この処理S11では、粒径測定装置Dは、制御部31によって、抽出処理部38で抽出した明領域の前記径Rを、前記抽出処理部38で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力部5から出力し、本処理を終了する。この出力では、例えば、粒径が複数のクラスに区分けされ、前記複数のクラスそれぞれには、互いに異なる表示態様が割り当てられ、膨張処理および楕円近似処理した後の2値化画像が、各明領域を、当該明領域の粒径Rが属するクラスに対応する表示態様で表示されて出力部5に表示される。例えば粒径2mm以下の第1クラス、粒径2mmを越え2.8mm以下の第2クラスおよび粒径2.8mmを越える第3クラスに、粒径が区分けされ、第1クラスには、表示態様として赤色が割り当てられ、第2クラスには、表示態様として緑色が割り当てられ、第3クラスには、表示態様として黄色が割り当てられる。
In this process S11, the particle size measuring device D uses the
なお、必要に応じて、粒径の測定結果は、IF部6から外部の機器へ出力されてもよい。
Note that, if necessary, the measurement results of the particle size may be output from the
粒径測定装置Dは、このように動作することによって、撮像部1で撮像した、堆積された球形状の複数の物体の画像に基づいて、粒子と認定した粒子の粒径を求めている。 By operating in this way, the particle size measuring device D determines the particle size of particles recognized as particles based on images of a plurality of deposited spherical objects captured by the imaging unit 1.
ここで、図7では、粒径測定装置Dは、粒径の測定に当たって、シェーディング補正処理、平滑化処理、2値化処理、分離処理、膨張処理、楕円近似処理および抽出処理を実施したが、前記シェーディング補正処理、前記平滑化処理、前記分離処理、前記膨張処理および前記楕円近似処理は、より好ましく粒径を測定するための処理であって、必ずしも実施する必要が無く、これら各処理の一部または全部が省力されてもよい。すなわち、粒径測定装置Dは、基本形態として、撮像部1、前記2値化処理を行う2値化処理部34、前記抽出処理を行う抽出処理部38および出力部5を備えて構成されてよく、この基本形態の粒径測定装置Dに、必要に応じて、前記シェーディング補正処理、前記平滑化処理、前記分離処理、前記膨張処理および前記楕円近似処理のうちの一部または全部が追加される。
Here, in FIG. 7, the particle size measuring device D performs shading correction processing, smoothing processing, binarization processing, separation processing, dilation processing, ellipse approximation processing, and extraction processing when measuring particle diameter. The shading correction process, the smoothing process, the separation process, the dilation process, and the ellipse approximation process are more preferably processes for measuring the particle size, and do not necessarily need to be performed. Some or all of the labor may be saved. That is, the particle size measuring device D basically includes an imaging section 1, a
図8には、前記基本形態の粒径測定装置Dによる結果の一例が示されている。すなわち、図8には、撮像部1で画像が取得され、この取得された画像を2値化して2値化画像が生成され、この2値化画像の各明領域にシリアル番号が付され、前記2値化画像の各明領域に対し、抽出処理が実施された場合の結果が、一例として、示されている。図8Aには、撮像部1で取得された画像が示され、図8Bには、図8Aに示す画像に対する抽出処理の結果の画像が示されている。図8Aに示す画像と図8Bに示す画像とを較べると分かるように、堆積された、球形状の複数の物体のうちの、最上層に表出した前記物体が優先的に抽出されている。図示を省略するが、篩によって求めた前記物体の粒径と、上述のようにして粒径測定装置Dで求めた前記物体の粒径とは、この一具体例では相関係数R2=0.7957で相関していた。 FIG. 8 shows an example of the results obtained by the particle size measuring device D of the basic form. That is, in FIG. 8, an image is acquired by the imaging unit 1, the acquired image is binarized to generate a binarized image, and a serial number is attached to each bright area of the binarized image. The results of extraction processing performed on each bright region of the binarized image are shown as an example. FIG. 8A shows an image acquired by the imaging unit 1, and FIG. 8B shows an image resulting from extraction processing on the image shown in FIG. 8A. As can be seen from a comparison between the image shown in FIG. 8A and the image shown in FIG. 8B, of the plurality of deposited spherical objects, the object exposed in the top layer is preferentially extracted. Although not shown, the particle size of the object determined by the sieve and the particle size of the object determined by the particle size measuring device D as described above have a correlation coefficient R 2 =0 in this specific example. The correlation was .7957.
図9には、前記基本形態の粒径測定装置Dに、前記膨張処理を追加した場合の結果の一例が示されている。すなわち、図9には、撮像部1で画像が取得され、この取得された画像を2値化して2値化画像が生成され、この2値化画像の各明領域にシリアル番号が付され、前記2値化画像の各明領域に対し、膨張処理が実施された後に、抽出処理が実施された場合の結果が、一例として、示されている。図9Aには、撮像部1で取得された画像が示され、図9Bには、図9Aに示す画像に対する抽出処理の結果の画像が示されている。図9Aに示す画像と図9Bに示す画像とを較べると分かるように、堆積された、球形状の複数の物体のうちの、最上層に表出した前記物体が優先的に抽出されている。図示を省略するが、篩によって求めた前記物体の粒径と、上述のようにして粒径測定装置Dで求めた前記物体の粒径とは、この一具体例では相関係数R2=0.8037でより相関していた。これは、膨張処理により、照明との関係で実際より小さく画像に写り込んでいた粒子が、前記膨張処理により、より実際のサイズに近づいたものと推察できる。 FIG. 9 shows an example of the result when the expansion process is added to the basic particle size measuring device D. That is, in FIG. 9, an image is acquired by the imaging unit 1, the acquired image is binarized to generate a binarized image, and a serial number is attached to each bright area of this binarized image. The results are shown as an example when extraction processing is performed on each bright region of the binarized image after expansion processing is performed. FIG. 9A shows an image acquired by the imaging unit 1, and FIG. 9B shows an image resulting from extraction processing on the image shown in FIG. 9A. As can be seen by comparing the image shown in FIG. 9A and the image shown in FIG. 9B, of the plurality of deposited spherical objects, the object exposed in the top layer is preferentially extracted. Although not shown, the particle size of the object determined by the sieve and the particle size of the object determined by the particle size measuring device D as described above have a correlation coefficient R 2 =0 in this specific example. It was more correlated at .8037. It can be inferred that this is because the particles, which appeared smaller in the image due to the illumination due to the expansion process, became closer to their actual size due to the expansion process.
図10には、前記基本形態の粒径測定装置Dに、前記膨張処理および前記楕円近似処理を追加した場合の結果の一例が示されている。すなわち、図10には、撮像部1で画像が取得され、この取得された画像を2値化して2値化画像が生成され、この2値化画像の各明領域にシリアル番号が付され、前記2値化画像の各明領域に対し、前記膨張処理および前記楕円近似処理それぞれが実施された後に、抽出処理が実施された場合の結果が、一例として、示されている。図10Aには、撮像部1で取得された画像が示され、図10Bには、図10Aに示す画像に対する抽出処理の結果の画像が示されている。図8Bおよび図9Bには、2値化画像が示されているが、図10Bには、2値化画像で示すと、連結した粒子や重なった粒子が見え難くなるため、グレースケールの画像が示されている。図10Aに示す画像と図10Bに示す画像とを較べると分かるように、堆積された、球形状の複数の物体のうちの、最上層に表出した前記物体が優先的に抽出されている。図示を省略するが、篩によって求めた前記物体の粒径と、上述のようにして粒径測定装置Dで求めた前記物体の粒径とは、この一具体例では相関係数R2=0.8103でさらにより相関していた。そして、この一具体例で測定回数をさらに増やすと、図11に示すように、篩によって求めた前記物体の粒径(縦軸)と、上述のようにして粒径測定装置Dで求めた前記物体の粒径(横軸)とは、相関係数R2=0.8664で相関していた。図11の平均粒径は、全粒子の粒径の平均値である。 FIG. 10 shows an example of the result when the expansion process and the ellipse approximation process are added to the basic particle size measuring device D. That is, in FIG. 10, an image is acquired by the imaging unit 1, the acquired image is binarized to generate a binarized image, and a serial number is attached to each bright area of the binarized image. The results are shown as an example when extraction processing is performed after each of the expansion processing and ellipse approximation processing is performed on each bright region of the binarized image. FIG. 10A shows an image acquired by the imaging unit 1, and FIG. 10B shows an image resulting from extraction processing on the image shown in FIG. 10A. Although FIGS. 8B and 9B show binarized images, FIG. 10B shows a grayscale image because connected particles and overlapping particles become difficult to see when shown in a binarized image. It is shown. As can be seen from a comparison between the image shown in FIG. 10A and the image shown in FIG. 10B, of the plurality of deposited spherical objects, the object exposed in the top layer is preferentially extracted. Although not shown, the particle size of the object determined by the sieve and the particle size of the object determined by the particle size measuring device D as described above have a correlation coefficient R 2 =0 in this specific example. The correlation was even higher at .8103. If the number of measurements is further increased in this specific example, as shown in FIG. The particle size of the object (horizontal axis) was correlated with a correlation coefficient R 2 =0.8664. The average particle size in FIG. 11 is the average value of the particle sizes of all particles.
図12には、造粒中に、前記搬出用コンベアBC上に乗って搬送される、堆積された複数の生ペレットObを、実施形態における粒径測定装置Dで測定した結果の一例が示されている。図12Aは、造粒中における平均粒径の実測結果を示し、図12Bは、図12Aに示す時刻t1における各画像およびその抽出結果を示し、図12Cは、図12Aに示す時刻t2における各画像およびその抽出結果を示し、図12Dは、図12Aに示す時刻t3における各画像およびその抽出結果を示す。図12Bないし図12Dにおいて、その上段には、撮像部1で生成した画像が示され、その下段には、その抽出結果が示されている。図12Aに示す#1の測定結果は、図12Bないし図12Dそれぞれに示す平面視にて紙面左側から1番目の領域における測定結果であり、図12Aに示す#2の測定結果は、図12Bないし図12Dそれぞれに示す平面視にて紙面左側から2番目の領域における測定結果であり、図12Aに示す#3の測定結果は、図12Bないし図12Dそれぞれに示す平面視にて紙面左側から3番目の領域における測定結果であり、図12Aに示す#4の測定結果は、図12Bないし図12Dそれぞれに示す平面視にて紙面左側から4番目の領域における測定結果である。
FIG. 12 shows an example of the results of measuring a plurality of stacked green pellets Ob, which are conveyed on the conveyor BC during granulation, using the particle size measuring device D in the embodiment. ing. FIG. 12A shows the actual measurement results of the average particle diameter during granulation, FIG. 12B shows each image at time t1 shown in FIG. 12A and its extraction results, and FIG. 12C shows each image at time t2 shown in FIG. 12A. FIG. 12D shows each image at time t3 shown in FIG. 12A and its extraction results. In FIGS. 12B to 12D, the image generated by the imaging unit 1 is shown in the upper part, and the extraction result is shown in the lower part. The measurement result #1 shown in FIG. 12A is the measurement result in the first region from the left side of the paper in plan view shown in FIGS. 12B to 12D, and the measurement result #2 shown in FIG. These are the measurement results for the second region from the left side of the paper in the plan view shown in each of FIGS. 12D, and the measurement results of #3 shown in FIG. The
図12Aから分かるように、時刻t2において、平面視にて紙面左側から4番目の領域における測定結果の平均粒径が、他の領域と比較して大きくなっている。図12Cの上段に示す画像を参照すると、前記4番目の領域の粒子は、他の領域(前記1番目ないし3番目の各領域)に較べ大きいことが確認できる。このため、本実施形態における粒径測定装置Dは、定量的に、連続的な粒径の測定が可能である。 As can be seen from FIG. 12A, at time t2, the average particle size of the measurement results in the fourth region from the left side of the paper in plan view is larger than in the other regions. Referring to the image shown in the upper part of FIG. 12C, it can be confirmed that the particles in the fourth region are larger than the other regions (the first to third regions). Therefore, the particle size measuring device D in this embodiment is capable of quantitatively and continuously measuring the particle size.
以上説明したように、実施形態における粒径測定装置D、ならびに、これに実装された粒径測定方法および粒径測定プログラムは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。 As explained above, the particle size measuring device D in the embodiment, and the particle size measuring method and particle size measuring program implemented therein are based on images taken of a plurality of deposited spherical objects. Since the particle size of the object is measured, there is no need to take out the object as in the sieve test. The particle size measuring device D, the particle size measuring method, and the particle size measuring program are such that the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, and the circularity of the bright region is less than a predetermined first threshold value. Since the bright area is large and the circularity of the bright area is larger than a predetermined second threshold value, when a plurality of objects are piled up, only the object exposed at the top can be recognized. Particle size can be measured.
上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、照明するので、一定の照明環境下で粒径を測定できるから、静止した被写体は元より、被写体が搬送すなわち移動している状況下であっても十分な照度が確保されるため、撮像の際の露光時間を抑えることで(すなわちシャッタースピードを高速にすることで)鮮明な画像を生成することができ、測定精度のばらつきを低減できる。 The above particle size measuring device D, particle size measuring method, and particle size measuring program use illumination, so particle sizes can be measured under a constant lighting environment. Since sufficient illuminance is ensured even under certain conditions, it is possible to generate clear images by reducing the exposure time during imaging (i.e. by increasing the shutter speed), which reduces variations in measurement accuracy. can be reduced.
上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、シェーディング補正処理するので、空間的に照度むらがある場合でも、前記照度むらを低減でき、より精度良く粒径を測定できる。 Since the particle size measuring device D, the particle size measuring method, and the particle size measuring program perform shading correction processing, even when there is spatial unevenness in illuminance, the unevenness in illuminance can be reduced and the particle size can be measured with higher accuracy.
上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、平滑化処理するので、物体表面の形状や付着物等に起因する輝度差を低減でき、より精度良く粒径を測定できる。 Since the particle size measuring device D, the particle size measuring method, and the particle size measuring program perform smoothing processing, differences in brightness caused by the shape of the object surface, deposits, etc. can be reduced, and particle sizes can be measured with higher accuracy.
上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、分離処理するので、複数の球形状が連結していても分離でき、より精度良く粒径を測定できる。 Since the particle size measuring device D, the particle size measuring method, and the particle size measuring program perform separation processing, even if a plurality of spherical shapes are connected, they can be separated, and the particle size can be measured with higher accuracy.
上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、膨張処理するので、物体の外周部が暗く写り込んでいる場合には実寸よりも小さく測定されてしまうが、このような場合でも、明領域の外周を膨張させるので、より実寸に近づけて粒径を測定できる。 The above particle size measuring device D, particle size measuring method, and particle size measuring program perform expansion processing, so if the outer periphery of the object is reflected darkly, the measurement will be smaller than the actual size. However, since the outer periphery of the bright region is expanded, the particle size can be measured closer to the actual size.
上記粒径測定装置D,粒径測定方法および粒径測定プログラムは、楕円近似処理するので、堆積された、球形状の複数の物体に対し、僅かに重なって形状が見え難くなった前記物体について、楕円近似により形状を復元でき、測定可能な物体数を増加できる。 Since the particle size measuring device D, the particle size measuring method, and the particle size measuring program perform ellipse approximation processing, it is difficult to see the shape of a plurality of accumulated spherical objects because they overlap slightly. , the shape can be restored by ellipse approximation, and the number of measurable objects can be increased.
なお、上述の実施形態では、粒径測定装置Dは、略リアルタイムに鉄鉱石ペレットの粒径を測定するために、生ペレットObの画像を生成する撮像部1を備えたが、過去の造粒プロセスを検証するために、撮像部1に代え、あるいは、撮像部1に追加して、粒径測定装置Dは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得部を備えてもよい。このような粒径測定装置Dは、その基本形態として、前記画像取得部、2値化処理部、抽出処理部および出力部を備える。これら2値化処理部、抽出処理部および出力部は、それぞれ、上述の2値化処理部34、抽出処理部38および出力部5と同様である。
In the above-described embodiment, the particle size measuring device D is equipped with the imaging unit 1 that generates an image of the raw pellet Ob in order to measure the particle size of the iron ore pellet in substantially real time. In order to verify the process, instead of or in addition to the imaging unit 1, the particle size measuring device D includes an image acquisition unit that acquires images of a plurality of deposited spherical objects. may be provided. Such a particle size measuring device D basically includes the image acquisition section, a binarization processing section, an extraction processing section, and an output section. These binarization processing section, extraction processing section, and output section are the same as the above-mentioned
前記画像取得部は、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路である。前記外部の機器は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を記憶した、例えばUSB(Universal Serial Bus)メモリおよびSDカード(登録商標)等の記憶媒体である。あるいは、前記外部の機器は、前記画像を記録した、例えばCD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD-R(Compact Disc Recordable)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)およびDVD-R(Digital Versatile Disc Recordable)等の記録媒体からデータを読み込むドライブ装置である。この画像取得部としてのインターフェース回路は、有線または無線によって前記外部の機器に接続されてよい。あるいは、前記画像取得部は、例えば、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であって、前記外部の機器は、ネットワーク(WAN(Wide Area Network、公衆通信網を含む))あるいはLAN(Local Area Network)を介して前記通信インターフェース回路に接続され、前記画像を管理するサーバ装置である。このような画像取得部は、IF部6と兼用されてもよい(すなわち、IF部6が前記画像取得部として用いられてもよい)。
The image acquisition unit is an interface circuit that inputs and outputs data to and from external equipment. The external device is a storage medium, such as a USB (Universal Serial Bus) memory and an SD card (registered trademark), which stores images of a plurality of deposited spherical objects. Alternatively, the external device may be a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R (Compact Disc Recordable), or a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory) on which the image is recorded. y Memory) and DVD-R This is a drive device that reads data from a recording medium such as a (Digital Versatile Disc Recordable). This interface circuit as an image acquisition unit may be connected to the external device by wire or wirelessly. Alternatively, the image acquisition unit is, for example, a communication interface circuit that transmits and receives communication signals to and from an external device, and the external device is connected to a network (WAN (Wide Area Network, including public communication network)) or LAN ( The server device is connected to the communication interface circuit via a local area network (Local Area Network) and manages the images. Such an image acquisition section may also be used as the IF section 6 (that is, the
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been adequately and fully described through embodiments with reference to the drawings in the above description, but those skilled in the art will easily be able to modify and/or improve the embodiments described above. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modification or improvement made by a person skilled in the art does not depart from the scope of the claims stated in the claims, such modifications or improvements do not fall outside the scope of the claims. It is interpreted as encompassing.
D 粒径測定装置
1 撮像部
2 照明部
3 制御処理部
4 入力部
5 出力部
6 インターフェース部(IF部)
7 記憶部
31 制御部
32 シェーディング補正処理部
33 平滑化処理部
34 2値化処理部
35 分離処理部
36 膨張処理部
37 楕円近似処理部
38 抽出処理部
D Particle size measuring device 1 Imaging section 2 Illumination section 3
7
Claims (11)
前記撮像部で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理部と、
前記2値化処理部で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、
前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、
粒径測定装置。 an imaging unit that generates an image by imaging a plurality of deposited spherical objects;
a binarization processing unit that binarizes the image generated by the imaging unit based on the luminance value to generate a binarized image;
Among one or more bright regions in the binarized image generated by the binarization processing unit, the diameter of the bright region based on the area is within a predetermined range, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the bright region has a circularity larger than a predetermined second threshold;
an output unit that outputs the diameter of the bright region extracted by the extraction processing unit as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted by the extraction processing unit,
The roundness is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the long axis length to the short axis length when the outline of the bright region is approximated as an ellipse,
The degree of circularity is the result of dividing the area of the bright region by the square of the perimeter of the bright region, multiplied by four times the circumference,
Particle size measuring device.
請求項1に記載の粒径測定装置。 further comprising an illumination unit that illuminates the plurality of objects;
The particle size measuring device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の粒径測定装置。 further comprising a shading correction processing unit that performs shading correction on the image generated by the imaging unit before binarization by the binarization processing unit;
The particle size measuring device according to claim 1 or claim 2.
請求項1または請求項2に記載の粒径測定装置。 Further comprising a smoothing processing unit that smoothes the image generated by the imaging unit before the binarization processing unit binarizes the image.
The particle size measuring device according to claim 1 or claim 2.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の粒径測定装置。 Further comprising a separation processing unit that separates the bright region formed by connecting a plurality of spherical shapes into spherical bright regions before extraction by the extraction processing unit.
The particle size measuring device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の粒径測定装置。 Further comprising an expansion processing unit that performs expansion processing to expand the outer periphery of the bright region by a predetermined length outward in the radial direction one or more times before extraction by the extraction processing unit;
The particle size measuring device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の粒径測定装置。 further comprising an ellipse approximation processing unit that transforms the shape of the bright region into the most approximate elliptical shape before extraction by the extraction processing unit;
The particle size measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記画像取得部で取得した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理部と、
前記2値化処理部で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、
前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、
粒径測定装置。 an image acquisition unit that acquires an image of a plurality of deposited spherical objects;
a binarization processing unit that binarizes the image acquired by the image acquisition unit based on the luminance value to generate a binarized image;
Among one or more bright regions in the binarized image generated by the binarization processing unit, the diameter of the bright region based on the area is within a predetermined range, and the circularity of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the bright region has a circularity larger than a predetermined second threshold;
an output unit that outputs the diameter of the bright region extracted by the extraction processing unit as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted by the extraction processing unit,
The roundness is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the long axis length to the short axis length when the outline of the bright region is approximated as an ellipse,
The degree of circularity is the result of dividing the area of the bright region by the square of the perimeter of the bright region, multiplied by four times the circumference,
Particle size measuring device.
前記撮像工程で生成した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理工程と、
前記2値化処理工程で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、
前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、
粒径測定方法。 an imaging step of generating an image by imaging a plurality of deposited spherical objects;
a binarization processing step of binarizing the image generated in the imaging step based on the luminance value to generate a binarized image;
Among one or more bright regions in the binarized image generated in the binarization processing step, the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, and the roundness of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the bright region has a circularity larger than a predetermined second threshold;
an output step of outputting the diameter of the bright region extracted in the extraction processing step as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted in the extraction processing step,
The roundness is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the long axis length to the short axis length when the outline of the bright region is approximated as an ellipse,
The degree of circularity is the result of dividing the area of the bright region by the square of the perimeter of the bright region, multiplied by four times the circumference,
Particle size measurement method.
前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理工程と、
前記2値化処理工程で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、
前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、
コンピュータによって実行される粒径測定方法。 an image acquisition step of acquiring an image of a plurality of deposited spherical objects;
a binarization processing step of binarizing the image obtained in the image acquisition step based on the luminance value to generate a binarized image;
Among one or more bright regions in the binarized image generated in the binarization processing step, the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, and the roundness of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the bright region has a circularity larger than a predetermined second threshold;
an output step of outputting the diameter of the bright region extracted in the extraction processing step as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted in the extraction processing step,
The roundness is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the long axis length to the short axis length when the outline of the bright region is approximated as an ellipse,
The degree of circularity is the result of dividing the area of the bright region by the square of the perimeter of the bright region, multiplied by four times the circumference,
A computer-implemented particle size measurement method.
前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき2値化して2値化画像を生成する2値化処理工程と、
前記2値化処理工程で生成した2値化画像における1または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第1閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第2閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、
前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の2乗で除算した除算結果に、円周率の4倍を乗算した乗算結果である、
コンピュータによって実行される粒径測定プログラム。 an image acquisition step of acquiring an image of a plurality of deposited spherical objects;
a binarization processing step of binarizing the image obtained in the image acquisition step based on the luminance value to generate a binarized image;
Among one or more bright regions in the binarized image generated in the binarization processing step, the diameter of the bright region based on area is within a predetermined range, and the roundness of the bright region is larger than a predetermined first threshold, and the bright region has a circularity larger than a predetermined second threshold;
an output step of outputting the diameter of the bright region extracted in the extraction processing step as a particle size of an object corresponding to the bright region extracted in the extraction processing step,
The roundness is the reciprocal of the aspect ratio, which is the ratio of the long axis length to the short axis length when the outline of the bright region is approximated as an ellipse,
The degree of circularity is the result of dividing the area of the bright region by the square of the perimeter of the bright region, multiplied by four times the circumference,
Particle size measurement program run by computer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022043625A JP2023137418A (en) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | Grain diameter measurement apparatus, method and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022043625A JP2023137418A (en) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | Grain diameter measurement apparatus, method and program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023137418A true JP2023137418A (en) | 2023-09-29 |
Family
ID=88146135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022043625A Pending JP2023137418A (en) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | Grain diameter measurement apparatus, method and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023137418A (en) |
-
2022
- 2022-03-18 JP JP2022043625A patent/JP2023137418A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6745173B2 (en) | Image inspection apparatus, image inspection method, image inspection program, computer-readable recording medium, and recorded device | |
CN108629775B (en) | Thermal state high-speed wire rod surface image processing method | |
JP5368455B2 (en) | Appearance quality measuring device for white rice and brown rice | |
JPWO2019151393A1 (en) | Food inspection system, food inspection program, food inspection method and food production method | |
US20120207379A1 (en) | Image Inspection Apparatus, Image Inspection Method, And Computer Program | |
JP7349816B2 (en) | Image inspection device | |
US20120274794A1 (en) | Image sensing apparatus and method | |
JP2010112802A (en) | Appearance inspection apparatus for wood and appearance inspection method for wood | |
JP5520005B2 (en) | Wood defect detection apparatus and method | |
JP2023137418A (en) | Grain diameter measurement apparatus, method and program | |
JP2008203198A (en) | Surface flaw inspecting system and flaw method, and computer program | |
JPH06207909A (en) | Inspection apparatus for surface defect | |
JP6623545B2 (en) | Inspection system, inspection method, program, and storage medium | |
JP2007033126A (en) | Substrate inspection device, parameter adjusting method thereof and parameter adjusting device | |
JP2014122827A (en) | Type discrimination device for object | |
JP5452035B2 (en) | Defect inspection method and defect inspection apparatus | |
JP4115378B2 (en) | Defect detection method | |
JP4085871B2 (en) | Surface inspection apparatus and method | |
WO2023136240A1 (en) | Information processing method, information processing device, information processing system, information processing program, and sintered ore production method | |
Koh et al. | Image segmentation of overlapping particles in automatic size analysis using multi-flash imaging | |
CN116309589B (en) | Sheet metal part surface defect detection method and device, electronic equipment and storage medium | |
JP2005208024A (en) | Method for forming grain size distribution of powdery/granular material | |
KR20190042180A (en) | Cover-glass analyzing method | |
JP6161256B2 (en) | Image analysis support apparatus and method | |
JP7062556B2 (en) | Evaluation method for granulated products for ironmaking |