JP5569318B2

JP5569318B2 - コークス炉の炭化室の壁面測定方法、コークス炉の炭化室の壁面測定装置、及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP5569318B2
Application number: JP2010226851A
Authority: JP
Inventors: 雅人杉浦; 洋一藤懸
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: JP2012082239A

Description

本発明は、コークス炉の炭化室の壁面測定方法、コークス炉の炭化室の壁面測定装置、及びコンピュータプログラムに関し、特に、コークス炉の炭化室の炉壁の状態を測定するために用いて好適なものである。

鉄鋼業では室式と呼ばれるコークス炉が使われている。コークス炉は、耐火煉瓦等で形成された炉壁を介して、多数の炭化室と燃焼室とが交互に配置されて構成されている。コークス炉でコークスを生成する場合には、まず、炭化室の頂部にある石炭装入口から石炭を装入する。そして、ガスを燃やすことにより燃焼室で発生した熱によって、１０００℃以上の高温を凡そ２０時間、炭化室内の石炭に加える。これにより石炭が乾留され、コークスケーキ（以下、単にコークスと称する）が製造される。コークスが製造されると、炭化室の両端にある扉を開けて、炭化室の側方から押出機によりコークスを押し出し、コークスを炭化室から取り出す。このようにしてコークスを製造するための炭化室は、例えば、長さが１５ｍ、高さが６ｍ、幅が０．４ｍ程度の大きさを有しており、長さと高さに比較して幅が狭い構造を有しているのが特徴である。ここで、押出機がある側をプッシャーサイド（ＰＳ）、またコークス排出側をコークサイド（ＣＳ）と呼ぶ。

コークス炉は通常３０年以上の長期間にわたって使用される。稼動を中断して炉の温度を下げると煉瓦構造体の強度が著しく低下してしまうので、長期間常時高温に維持されているのがコークス炉の特徴である。幅が僅か４０ｃｍでなお且つ１０００℃の高温であるため、炉内に人が入って壁面の状態を直接観察することは極めて難しい。

コークス炉の炭化室を構成する耐火煉瓦は、長期間に渡る加熱や、コークスの押出操業の繰返しといった、熱的要因及び機械的要因によって、次第に劣化が進行する。炭化室の耐火煉瓦の劣化の進行度合によっては、コークスの押し詰まりや、煉瓦壁（耐火煉瓦）の破壊を招く虞がある。このような現象が発生すると、大規模な補修作業が必要となり、操業に著しい影響を及ぼすことになる。したがって、炭化室の奥行方向の各点及び高さ方向の各点の壁表面位置を測定して炉壁プロフィール（壁面の凹凸）を得て、炭化室の内形状の乱れや、耐火煉瓦の劣化状況を把握し、これらの変化の傾向も把握して、補修等の管理をしていくことは、コークス炉の操業及び設備管理上極めて重要となる。

本発明者らは、炭化室の壁面に生じる局所的な凹凸損傷の位置や形状を認識し得る技術として、特許文献１に記載の技術を開発している。特許文献１に記載の壁面観察装置では、ラインＣＣＤカメラの線状視野に、当該線状視野の上下斜め方向からレーザ光を照射して、レーザスポットの画像を炉壁画像に重畳させ、そのレーザスポットの画像が重畳された炉壁画像から、炭化室の炉壁の凹凸の計測を行う。この炭化室の炉壁の凹凸は、画像上で、レーザスポットの画像の壁面高さ方向の変位として観測される。よって、レーザスポットの画像が重畳された炉壁画像を得れば、レーザ光の出射角度、ラインＣＣＤカメラの視野角・視野サイズといった幾何学的条件から、三角測量の原理で、炭化室の炉壁の凹凸量が求まる。複数本のレーザ光線を壁面高さ方向に、略煉瓦段数の間隔を空けて投射することで、炭化室の全長、全高にわたって炉壁の凹凸量を計測することができる。
コークス炉の操業を極力妨げない短時間で炉壁を診断する要求がある。そこで、壁面観察装置を１回炉内に入れるだけで、炉壁の損傷状態を視覚的に把握できる"画像データ"と、凹凸の発生状況を定量的に把握する"３次元プロフィールデータ"とを同時に得るために、以上のような画像計測方法を採用している。

特許第３８９５９２８号公報

ところで、前述した画像計測方法では、炉壁の熱画像からレーザ線を識別する画像処理（線分追跡処理）が必要になる。この際、特許文献１に記載の技術では、炉長方向において輝度の高い箇所を順次追跡するようにしている。
しかしながら、炉壁に、耐火煉瓦よりも高温であり高輝度となるカーボンや、カーボンが詰まっている煉瓦目地が外乱となるため、このような線分追跡処理を行うだけでは、トレースすべきレーザスポットの画像と異なる箇所をトレースしてしまう虞がある。レーザスポットの画像の輝度が相対的に低い場合には特に線分追跡処理のエラーが頻発する。そうすると、炉壁の凹凸量の計測結果として不正確な凹凸情報が得られてしまう。また、このように線分追跡処理のエラーが発生した場合には、オペレータが手動でレーザスポットの画像のトレース位置を修正するが、線分追跡処理のエラーが頻発すると、この修正の作業時間及び作業負荷がかかる。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室の炉壁に対して炉長方向に移動させながらレーザ光を照射し、レーザスポットの画像を炉壁の画像に重畳させた画像から壁面の凹凸量を測定するに際し、レーザスポットの画像を正確に抽出できるようにすることを目的とする。

本発明のコークス炉の炭化室の壁面測定方法は、コークス炉の炭化室の壁面に対して、当該炭化室の奥行方向に移動しながらレーザ光を照射する照射工程と、前記炭化室の壁面に現れるレーザスポットの画像が重畳された、当該炭化室の壁面の画像を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で得られた画像の相対的に高輝度の領域のうち、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとして想定される長さと、前記炭化室の高さ方向における長さが同じである領域の輝度だけを、空間フィルタを用いて強調する強調工程と、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡する追跡工程と、前記追跡工程によって追跡されたレーザスポットの画像の線分に基づいて、前記炭化室の壁面の凹凸を検出する検出工程と、を有するコークス炉の炭化室の壁面測定方法であって、前記照射工程は、前記炭化室の壁面を構成する煉瓦の目地の画像の、前記炭化室の高さ方向における長さと、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとが異なるように、コークス炉の炭化室の壁面に対してレーザ光を照射し、前記追跡工程は、前記強調工程により輝度が強調された画像を用いて、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡することを特徴とする。

本発明のコークス炉の炭化室の壁面測定装置は、コークス炉の炭化室の壁面に対して当該炭化室の奥行方向に移動しながらレーザ光が照射されることによって当該炭化室の壁面に現れるレーザスポットの画像が重畳された、当該炭化室の壁面の画像を取得する取得手段と、前記取得手段で得られた画像の相対的に高輝度の領域のうち、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとして想定される長さと、前記炭化室の高さ方向における長さが同じである領域の輝度だけを、空間フィルタを用いて強調する強調手段と、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡する追跡手段と、前記追跡手段によって追跡されたレーザスポットの画像の線分に基づいて、前記炭化室の壁面の凹凸を検出する検出手段と、を有するコークス炉の炭化室の壁面測定装置であって、前記炭化室の壁面を構成する煉瓦の目地の画像の、前記炭化室の高さ方向における長さと、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとが異なっており、前記追跡手段は、前記強調手段により輝度が強調された画像を用いて、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡することを特徴とする。

本発明のコンピュータプログラムは、前記コークス炉の炭化室の壁面測定装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、炭化室の壁面を構成する煉瓦の目地の画像の、炭化室の高さ方向における長さと、レーザスポットの画像の、炭化室の高さ方向における長さとが異なるように、コークス炉の炭化室の壁面に対してレーザ光を照射する。そして、レーザスポットの画像が重畳された、炭化室の壁面の画像の相対的に高輝度の領域のうち、レーザスポットの画像の、炭化室の高さ方向における長さとして想定される長さと、前記炭化室の高さ方向における長さが同じである領域の輝度だけを、空間フィルタを用いて強調し、当該強調した画像を用いて、レーザスポットの画像の、炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡するようにした。したがって、レーザスポットの画像と炉壁の画像とを重畳させた画像から壁面の凹凸量を測定するに際し、レーザスポットの画像を正確に抽出することができる。

本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面観察装置の外観構成の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、垂直柱の内部の、透光板が設けられた部分の様子の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、垂直柱とミラー管の配置関係の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、炭化室の炉壁に現れるレーザスポットの一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面測定装置の機能構成の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、炭化室の炉壁の画像のうち、炉壁の高さ方向で隣接する２つの耐火煉瓦の領域を抜き出したものの一例を概念的に示す図である。本発明の実施形態を示し、レーザ線分強調処理の一例を説明する図である。本発明の実施形態を示し、レーザ線分追跡処理の一例を説明する図である。本発明の実施形態を示し、レーザ線分の追跡結果の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面測定装置の処理の一例を説明するフローチャートである。本発明の実施形態を示し、レーザ線分強調処理を行わずにレーザ線分追跡処理を行った結果の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、図１１（ｂ）に示すカーボンが外乱となる場合について、レーザ線分強調処理を行わずにレーザ線分追跡処理を行った結果と、レーザ線分強調処理を行ってレーザ線分追跡処理を行った結果を示す図である。本発明の実施形態を示し、図１１（ａ）に示す耐火煉瓦の目地が外乱となる場合について、レーザ線分強調処理を行わずにレーザ線分追跡処理を行った結果と、レーザ線分強調処理を行ってレーザ線分追跡処理を行った結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
（壁面観察装置）
図１は、コークス炉の壁面観察装置１００の外観構成の一例を示す図である。図１では、コークス炉の炭化室１１のＰＳ側から、炭化室１１の奥行方向に、壁面観察装置が挿入されたときの様子を示している。
壁面観察装置１００は、コークス炉の炭化室１１の壁面全体の画像を観察する装置である。
壁面観察装置１００は、ベースビームＢＢと、アッパビームＵＢと、垂直柱１と、ミラー管２とが一体となって形成された水冷ランスを有している。水冷ランスは、高耐熱のステンレス製の２重管であり、内管と外管との間に冷却水が流されるようになっている。このようにして、冷却水が流されるようにすることによって、水冷ランスの内部が高熱に曝されないようにしている。

具体的に、炭化室１１の奥行方向に延設されているアッパビームＵＢの先端面と、同じく炭化室１１の奥行方向に延設されているベースビームＢＢの先端上面に、炭化室１１の高さ方向に延設される垂直柱１が取り付けられている。また、ベースビームＢＢの先端面と、垂直柱１の上端側先端面に、炭化室１１の高さ方向に延設されるミラー管２が取り付けられている。前述したように、垂直柱１と、ミラー管２と、アッパビームＵＢと、ベースビームＢＢとは、一体で形成されており、互いに共通の内空間を有している。

垂直柱１の先端側側面には、透光板３ａ〜３ｄが、所定の間隔で高さ方向に設けられている。垂直柱１の内部に設けられた４つのリニアイメージカメラ５ａ〜５ｄが設置されている。図２に示すように、最上段のリニアイメージカメラ５ａは、透光板３ａを通して、また、図示しないリニアイメージカメラ５ｂ〜５ｄは、同様に夫々透光板３ｂ〜３ｄを通して、ミラー管２に映し出された画像を撮影する。すなわち、リニアイメージカメラ５ａ〜５ｄは、炭化室１１の右側・左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの画像を撮影する（図２及び図３を参照）。

また、透光板３ａ、３ｂの間と、透光板３ｃ、３ｄの間には、夫々透光板４ａ、４ｂが設けられている。垂直柱１の内部に設けられた、例えば複数の半導体レーザからなるレーザ投光器群８は、透光板４ａ、４ｂを通して、ミラー管２を介して、炭化室１１の右側・左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ上のリニアイメージカメラ５の視野に、レーザ光を投光する（図２及び図３を参照）。
また、垂直柱１の底面の先端側には、炭化室１１の炉壁（床面）１４Ｆに乗ったシューＳＨが形成されている。このシューＳＨを介して水冷ランスの先端部が炭化室１１の炉壁（床面）１４Ｆで支持される。尚、水冷ランスの後端部は、水冷ランス挿入装置（図示を省略）に装着され支持されている。

炭化室１１のＰＳ側から、ミラー管２を先頭にして水冷ランスを、炉外の水冷ランス挿入装置（図示を省略）を用いて炭化室１１の奥行方向に挿入する。これにより、水冷ランスが、炭化室１１の奥行方向（ＣＳ側の方向）に進入する。

図２は、垂直柱１の内部の、透光板３ａ、４ａが設けられた部分の様子の一例を示す図である。
図２に示すように、垂直柱１の内部の位置であって、透光板３ａと対向する位置に、第１のリニアイメージカメラ５ａが設けられている。また、垂直柱１の内部の位置であって、透光板４ａと対向する位置には、１１個のレーザ投光器からなるレーザ投光器群８ａと、同じく１１個のレーザ投光器からなるレーザ投光器群８ｂとが設けられている。第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂとの間には、減速機を内蔵した第１の電気モータ６ａが設けられている。この第１の電気モータ６ａは、垂直柱１に固定されている。また、第１の電気モータ６ａの回転軸（出力軸）に、第１のリニアイメージカメラ５ａと支持板７ａとが結合されている。そして、支持板７ａに、レーザ投光器群８ａ、８ｂが固定されている。

レーザ投光器群８ａは、その上方にある第１のリニアイメージカメラ５ａで撮影されるレーザスポットを、炉壁１４上に形成するためのものである。一方、レーザ投光器群８ｂは、その下方にある図示しない第２のリニアイメージカメラ５ｂで撮影されるレーザスポットを形成するためのものである。レーザ投光器群８ｂの下方にある第２のリニアイメージカメラは、垂直柱１の内部の位置であって、透光板３ｂと対向する位置に設けられている。この第２のリニアイメージカメラ５ｂは、第１のリニアイメージカメラ５ａと同様に、減速機を内蔵した図示しない第２の電気モータ６ｂの回転軸に結合されている。また、第２の電気モータ６ｂは垂直柱１に固定されている。尚、第２の電気モータ６ｂと、第２のリニアイメージカメラ５ｂには、レーザ投光器群８ａ、８ｂは結合されていない。

第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂとがミラー管２の管軸をねらっている状態で、第１の電気モータ６ａが正転すると、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂは、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌと対面する位置まで回動する。一方、第１の電気モータ６ａが逆転すると、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂは、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒと対面する位置まで回動する。

第１の電気モータ６ａの正転に伴い、第２の電気モータ６も正転する。これにより、第２のリニアイメージカメラ５も、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌと対面する位置まで回動する。同様に、第１の電気モータ６ａの逆転に伴い、第２の電気モータ６も逆転する。これにより、第２のリニアイメージカメラ５も、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒと対面する位置まで回動する。

以上のような第１及び第２のリニアイメージカメラ５ａ、５ｂと、レーザ投光器群８ａ、８ｂと、第１及び第２の電気モータ６ａ、６ｂと同様の構成が、垂直柱１の内部の領域であって、透光板３ｃ、３ｄ、４ｂが形成されている領域にも形成されている。このように、本実施形態では、垂直柱１の内部に、リニアイメージカメラ５とレーザ投光器群８との組みが、４組設けられている。

図３は、垂直柱１とミラー管２の配置関係の一例を示す図である。具体的に図３は、垂直柱１とミラー管２とを、それらの軸に垂直な方向から切ったときの断面の概略を示す図である。また、前述したように、垂直柱１の内部には、リニアイメージカメラ５とレーザ投光器群８との組みを４組設けるようにしているが、各組は、撮影する場所が異なるだけである。よって、以下では、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８との組みの説明を行い、その他の組みの詳細な説明を必要に応じて省略する。

前述したように、第１のリニアイメージカメラ５ａとレーザ投光器群８ａは、垂直柱１の管軸を回転軸として旋回駆動をし得る。ミラー管２には、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌを正面から観察するための左鏡面９Ｌと、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒを正面から観察するための右鏡面９Ｒとが形成されている。これらの鏡面９Ｌ、９Ｒは、例えば、ステンレス製の外管の表面を鏡面研磨して鏡面化した後、クロムメッキを施すことにより形成される。

第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａとを、例えば左鏡面９Ｌをねらう位置に回動させると、レーザ投光器群８ａから出射されるレーザ光線が、左鏡面９Ｌに当って反射され、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌに当る。そうすると、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌに、レーザスポット４２が現われる（図４を参照）。本実施形態では、例えば、水平方向の長さ（幅）が３０ｍｍ、高さ方向の長さ（厚み）が２ｍｍの線状のレーザスポット４２が現われる。前述したように、レーザ投光器群８ａは、１１個のレーザ投光器からなるので、１１個のレーザスポット４２ａ〜４２ｋが、炉壁１４の高さ方向に現われる。一方、本実施形態の炭化室１１を構成する耐火煉瓦の目地の、高さ方向の長さを、３ｍｍ〜５ｍｍ程度のものとしている。このように本実施形態では、炉壁１４に現れるレーザスポット４２と耐火煉瓦の目地の、壁面高さ方向における長さの差が１ｍｍを超えるようにしている。詳細は後述するが、このようにするのは、レーザスポット４２の画像と耐火煉瓦の目地の画像との、炉壁１４の高さ方向における長さが異なることを画像データから認識できるようにするためである。

そして、本実施形態では、炭化室１１の炉壁１４が平らである場合には、これら１１個のレーザスポット４２ａ〜４２ｋと、レーザ投光器群８ａ以外の３つのレーザ投光器群８によって形成されるレーザスポットとが、概ね１３０ｍｍ間隔（この間隔は、耐火煉瓦の炉壁１４の高さ方向の間隔に略等しい）で、炉壁１４の高さ方向に現われるように、合計４４個のレーザ投光器から投光されるレーザ光線の投光角度が調整されている。よって、本実施形態では、４４個（１１個×４セット）のレーザスポット４２が、炉壁１４の高さ方向に現れる。

本実施形態では、リニアイメージカメラ５ａは、炭化室１１の炉壁１４の高さ方向を撮影する１次元カメラである。例えば、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａとが、左鏡面９Ｌをねらっているときには、図４（ａ）に示すように、炭化室１１の炉壁１４の高さ方向に、第１のリニアイメージカメラ５ａの撮影視野４１が形成される。
水平方向（炭化室１１の奥行方向）に長さを有するレーザスポット４２を形成することにより、レーザスポット４２が形成される領域が、炭化室１１の奥行方向に多少ずれても、リニアイメージカメラ５の撮影視野４１から完全に逸脱しない範囲にレーザスポット４２を存在させることができる。

炭化室１１の炉壁１４は粗面であるので、レーザスポット４２から各方向にレーザ光が散乱する。この散乱したレーザ光の一部が、例えば左鏡面９Ｌに当って反射され、第１のリニアイメージカメラ５ａに入る。

尚、炉壁１４の赤熱発光に対してレーザスポット４２を強調するため、狭帯域の特定波長のみを透過する光学干渉フィルタをカメラに取り付けてある。この光学干渉フィルタは斜めから光が入射すると透過波長が短波長側にシフトする特性がある。そこで、本実施形態では、波長６８５ｎｍ付近の光を透過するフィルタを採用し、レーザ投光器群８を構成するレーザ投光器のうち、撮影視野４１の中心付近にレーザスポットを形成するレーザ投光器は、フィルタの透過帯域と合致した６８５ｎｍの波長のレーザ光を投光し、撮影視野の周辺部にスポットを形成するレーザ投光器は、６７０ｎｍの波長のレーザ光を投光するようにしている。

ここで、炭化室１１の炉壁１４に凹部が存在していると、炉壁１４が平らな場合に比べて、鏡面９Ｌと炉壁１４との間の距離が増大する。すると、図４（ｂ）に示すように、リニアイメージカメラ５ａの画面上では、レーザスポット４２が上方向にシフトする（図４（ｂ）に示すレーザスポット４２´を参照）。レーザ光がリニアイメージカメラ５ａの下方から斜めに投光されているためである。一方、炭化室１１の炉壁１４に凸部が存在していると、炉壁１４が平らな場合に比べて、鏡面９Ｌと炉壁１４との間の距離が減少する。したがって、図４（ｃ）に示すように、リニアイメージカメラ５ａの画面上では、レーザスポット４２が下方向にシフトする（図４（ｃ）に示すレーザスポット４２´を参照）。

尚、第１のリニアイメージカメラ５ａのように、対応するレーザ投光器群８よりも上方にあるリニアイメージカメラ５では、前述したように、凹部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット４２´が上方向にシフトし、凸部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット４２´が下方向にシフトする。一方、第２のリニアイメージカメラ５のように、対応するレーザ投光器群８よりも下方にあるリニアイメージカメラ５では、凹部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット４２´が下方向にシフトし、凸部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット４２´が上方向にシフトする。

以上のようにして、炭化室１１の炉壁１４に形成されたレーザスポット４２´を撮影するに際し、リニアイメージカメラ５と、レーザ投光器群８との指向方向を左鏡面９Ｌにすると、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌを正面から見る画像が得られる。また、レーザ投光器群８との指向方向を右鏡面９Ｒにすると、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒを正面から見る画像が得られる。

次に、壁面観察装置１００の使用態様の一例を説明する。各リニアイメージカメラ５の指向方向を、右鏡面９Ｒに設定して、炭化室１１内に水冷ランスを前進させる。水冷ランスが４０ｍｍ移動する度に発せられる移動同期パルスが１パルス発生すると、壁面観察装置１００に設けられたＡ／Ｄ変換器は、各リニアイメージカメラ５の１ライン分の画像信号をＡ／Ｄ変換する。そして、壁面観察装置１００に設けられたＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換された画像信号を、どのリニアイメージカメラ５で撮影されたものであるのかを区別できる状態で、ＲＡＭにより構成される右壁面用メモリ領域に書き込む。

炭化室１１の奥行方向の略全長に渡って、以上の処理を終えると、各リニアイメージカメラ５の指向方向を、左鏡面９Ｌに設定して、水冷ランスを後退させながら、同様に計測を行う。
尚、壁面観察装置１００については、例えば、国際公開第００／５５５７５パンフレットや、特開２００５−２４９６９８号公報等に記載されている。

（壁面測定装置）
図５は、コークス炉の壁面測定装置５００の機能構成の一例を示す図である。尚、コークス炉の壁面測定装置５００のハードウェアは、例えば、パーソナルコンピュータ等、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、画像入出力ボード、及び各種のインターフェースを備えた装置である。
［壁面画像取得部５０１］
壁面画像取得部５０１は、壁面観察装置１００に設けられた右壁面用メモリ領域又は左壁面用メモリ領域に記憶されている画像データを取得する。例えば、壁面画像取得部５０１は、右壁面用メモリ領域に記憶されている「炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒ」の画像データを読み出し、後述するようにして炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒの凹凸量が算出された後に、左壁面用メモリ領域に記憶されている「炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌ」の画像データを読み出すようにする。
壁面画像取得部５０１は、例えば、通信インターフェースが、壁面観察装置１００に記憶されている画像データを受信し、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従って、受信された画像データをＨＤＤ等に記憶することにより実現できる。

［レーザ線分強調部５０２］
図６は、壁面観察装置１００によって撮像された「炭化室１１の炉壁１４の画像」のうち、炉壁１４の高さ方向で隣接する２つの耐火煉瓦の領域を抜き出したものの一例を概念的に示す図である。
前述した壁面観察装置１００を用いることによって初めて炭化室１１の炉壁１４の画像を得ることができるようになった。前述したように、壁面観察装置１００は炭化室１１の奥行方向に動きながら炉壁１４の画像を得るので、レーザスポット４２の画像は、炭化室１１の奥行方向に延びる線分として見える（以下の説明では、この「レーザスポット４２の画像の「炭化室１１の奥行方向の線分」を必要に応じて「レーザ線分」と称する）。

本発明者らは、炭化室１１の炉壁１４の画像を調査した結果、レーザ線分６０１の輝度と、耐火煉瓦の目地の画像６０２（以下の説明では、この「耐火煉瓦の目地の画像」を必要に応じて「耐火煉瓦の目地」と略称する）の輝度とが、約１４０〜１８０（２５６階調）で略同等となっていることを見出した。リニアイメージカメラ５ａ、５ｂの絞りや露光時間を調整すれば、当然画像全体の輝度は変わるが、これらの調整を行ってもレーザ線分６０１の輝度と耐火煉瓦の目地の輝度とが同等になることは変わらない。そして、本発明者らは、このようにレーザ線分６０１の輝度と、耐火煉瓦の目地６０２の輝度とが略同じであることに起因して、特許文献１に記載されているような線分追跡処理では、レーザ線分６０１と耐火煉瓦の目地６０２とを分別できなくなることを見出した。尚、図６において、耐火煉瓦の地肌の画像６０３は、その輝度が約７０〜９０（２５６階調）であり、レーザ線分６０１及び耐火煉瓦の目地６０２と明確に区別される。

以上のような知見の下、本発明者らは、レーザ線分６０１の幅（炉壁１４の高さ方向の長さ。以下同じ。）と耐火煉瓦の目地６０２の幅（炉壁１４の高さ方向の長さ。以下同じ。）とを異ならせた上で、レーザ線分６０１のみを強調する処理を行えば、線分追跡処理において、レーザ線分６０１と耐火煉瓦の目地６０２とを明確に分別できるようになるという技術的思想に想到した。このように、かかる技術的思想は、本発明者らのみが知り得る「炭化室１１の炉壁１４の画像」を調査することによって想到できたものである。
ここで、レーザ線分６０１の幅と耐火煉瓦の目地６０２の幅とを異ならせるとは、これらの幅に対応する画素数が異なることを示し、これらの想定される画素数の差は「１」あればよい。ただし、レーザ線分６０１の幅が厳密に一定でないことや、耐火煉瓦の目地６０２の幅が一定でないことを考慮し、これらの想定される画素数の差を「２」又は「３」又はそれ以上にすることができる。

本実施形態では、レーザスポット４２の想定される幅（炉壁１４の高さ方向の長さ。以下同じ。）を２ｍｍとしている。本実施形態では、１ｍｍが１画素に対応するようにしている。よって、レーザ線分６０１の想定される幅は２画素である。尚、このようにしてレーザ線分６０１の想定される幅が２画素となるように、レーザスポット４２を撮像した場合、レーザ線分６０１の幅は概ね２画素で一定であったが、一部分で３画素になるところがあった。一方、炭化室１１を構成する耐火煉瓦の目地の幅（炉壁１４の高さ方向の長さ。以下同じ。）は４ｍｍのところと５ｍｍのところがあり、耐火煉瓦の目地６０２の幅は４画素及び５画素となった。

レーザ線分強調部５０２は、壁面画像取得部５０１により取得された「炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒの画像データ」又は「炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌの画像データ」の各画素の輝度値に対し、予め設定されているフィルタ係数を掛けることによりレーザ線分強調処理として行い、レーザ線分６０１の少なくとも一画素の線分の輝度を現在の輝度よりも高くしてレーザ線分６０１のみを強調する。

図７は、レーザ線分強調処理の一例を説明する図である。
図７に示すように、炭化室１１の炉壁の画像データの輝度分布７０１（以下の説明では、この「炭化室１１の炉壁の画像データの輝度分布」を必要に応じて「炭化室１１の炉壁の輝度分布」と称する）において、相対的に高輝度の領域７０１ａ〜７０１ｅがある。これらのうち、領域７０１ａの幅（炉壁１４の高さ方向の長さ。以下同じ。）は２画素であるので、領域７０１ａはレーザ線分６０１に対応する。また、領域７０１ｂの幅は３画素であるので、領域７０１ｂもレーザ線分６０１に対応する。また、領域７０１ｃ、７０１ｄの幅はそれぞれ４画素、５画素であるので、領域７０１ｃ、７０１ｄはともに耐火煉瓦の目地６０２に対応する。また、領域７０１ｅは耐火煉瓦にカーボンが広範囲に亘って付着している領域に対応する。

本実施形態では、レーザ線分強調部５０２は、図７に示すフィルタ係数７０２を予め記憶している。フィルタ係数７０２は、レーザ線分６０１の想定される幅と同じ幅の高輝度領域の輝度を元の輝度よりも高くし、且つ、低輝度領域の輝度を元の輝度よりも低くし、且つ、レーザ線分６０１の想定される幅と異なる幅の高輝度領域の輝度を、レーザ線分６０１の想定される幅との差が大きくなるほど、元の輝度よりも低くするように設定される。
具体的には、レーザ線分６０１の想定される幅である２画素の輝度値に掛け合わされるフィルタ係数７０２の値を「０．４」とし、その上下２画素の輝度値に掛け合わされるフィルタ係数７０２の値を「−０．２」としている。このようなフィルタ係数７０２を記憶しておくことにより、レーザ線分６０１の想定される幅が２画素であることが設定される。
尚、レーザ線分６０１として想定される幅と同じ幅の高輝度領域の輝度だけを元の輝度よりも高くすることができれば、フィルタ係数７０２の値や数は、図７に示したものに限定されない。例えば、レーザ線分６０１として想定される幅の高輝度領域の輝度のみを元の輝度よりも高くし、その他の領域の輝度を変えないようにすることもできる。
また、本実施形態では、画像を２５６階調で表しているので、フィルタ係数７０２の値は、レーザ線分強調処理の後の輝度値が２５６階調に収まる範囲で決定する。

本実施形態では、フィルタ係数７０２は、６行、３列のマトリックスとなっている。よって、レーザ線分強調部５０２は、炭化室１１の炉壁の輝度分布７０１のうちの、レーザ線分強調処理後の輝度値を求めたい画素を、例えば図７の炭化室１１の炉壁の輝度分布７０１中の画素７１０とすると、フィルタ係数７０２の６行、３列の要素と、炭化室１１の炉壁の輝度分布７０１のうちの６行、３列のマトリックス状の領域７２０とを対応付ける。その上で、６行、３列のマトリックス状の各画素の輝度値と、当該画素に対応するフィルタ係数７０２の値とを掛けた値の総和をレーザ線分強調処理後の画素７１０の輝度値として、レーザ線分強調処理後の輝度分布７０３の画素７３０に値を書き込む。レーザ線分強調処理後の輝度分布７０３のうち、画素７３０の輝度値「１９２」は、以下の（１）式のように、炭化室１１の炉壁の輝度分布７０１の画素領域７２０の各画素の輝度値と、当該画素に対応するフィルタ係数７０２の値とを掛けた値の総和となる。
８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋１６０×０．４＋１６０×０．４＋１６０×０．４＋１６０×０．４＋１６０×０．４＋１６０×０．４＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＋８０×−０．２＝１９２・・・（１）
ここで、以上のようにして得られる「レーザ線分強調処理後の画素の輝度値」が負の値となった場合、フィルタ係数７０２は、当該画素の輝度値として「０（ゼロ）」を設定する。同様に、炭化室１１の炉壁の輝度分布７０１の他の画素についても、レーザ線分強調処理後の画素の輝度値を計算して、レーザ線分強調処理後の輝度分布７０３の対応する画素に値を書き込むことで、レーザ線分強調処理後の輝度分布７０３を求める。

図７に示すように、レーザ線分強調処理を行うと、レーザ線分６０１に対応する領域７０１ａが最も強調され（領域７０３ａを参照）、レーザ線分６０１に対応する領域７０１ｂもやや強調される（領域７０３ｂを参照）。一方、耐火煉瓦の目地６０２に対応する領域７０１ｃ、７０１ｄや、耐火煉瓦にカーボンが広範囲に亘って付着している領域に対応する領域７０１ｅや、健全な耐火煉瓦の領域（領域７０１ａ〜７０１ｅ以外の輝度値が「８０」の領域）は輝度が消失又は著しく低下する（領域７０３ｃを参照）。
レーザ線分強調部５０２は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従って、炭化室１１の炉壁１４の画像データとフィルタ係数７０２のデータとをＨＤＤ等から読み出してレーザ線分強調処理（空間フィルタ処理）を実行し、その結果（レーザ線分強調処理後の各画素の輝度値）をＨＤＤ等に記憶することにより実現される。

［レーザ線分追跡部５０３］
レーザ線分追跡部５０３は、レーザ線分強調部５０２によってレーザ線分強調処理がなされた後の画像データからレーザ線分６０１を追跡するレーザ線分追跡処理を行う。
図８は、レーザ線分追跡処理の一例を説明する図である。具体的に図８（ａ）は、レーザ線分６０１の通常の追跡処理の方法の一例を示す図である。また、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、レーザ線分６０１が明瞭でない場合の追跡処理の方法の一例を示す図である。また、図８（ｄ）は、炉壁１４の高さ方向におけるレーザ線分６０１の変位が大きい場合の追跡処理の方法の一例を示す図である。

本実施形態では、オペレータが開始点Ｓを指定する（図８（ａ）を参照）。本実施形態では、画像のＰＳに位置するレーザ線分６０１の座標を開始点Ｓとして指定するものとする。このようにするために、本実施形態では、炉壁１４の画像データに基づく画像を液晶ディスプレイ等の表示装置に表示する。オペレータは、ユーザインターフェースを操作して、この画像に対して開始点Ｓを設定する。
ここで、開始点Ｓの「炉壁１４の奥行方向（ｙ方向）の座標」をｙ₀とする。また、開始点Ｓの「炉壁１４の高さ方向（ｚ方向）の座標」をｚ₀とする。そうすると、レーザ線分追跡部５０３は、開始点Ｓからｙ方向（炭化室１１の奥行方向（ＣＳ方向））にｍ（ｍは正の整数）画素進んだ位置（ｙ₁＝ｙ₀＋ｍ）の画素と、その画素のｙ方向における前後の２つの画素との３つの画素を特定する。次に、レーザ線分追跡部５０３は、特定した画素を中央としてｚ方向に並ぶｎ（ｎは正の整数）画素の３つの領域８０１ａ〜８０１ｃを特定する。次に、レーザ線分追跡部５０３は、３つの領域８０１ａ〜８０１ｃに含まれる画素のうち、ｚ方向の位置が同じ３つの画素の輝度値の平均を、領域８０１ａ〜８０１ｃのｚ方向の全ての画素について求める。そして、レーザ線分追跡部５０３は、求めた平均の輝度値のうち、最も大きな輝度値を有するｚ方向の位置を輝度ピーク位置として求める。ここでは、レーザ線分追跡部５０３は、炉壁１４の奥行方向（ｙ方向）の座標がｙ₁（＝ｙ₀＋ｍ）、炉壁１４の高さ方向（ｚ方向）の座標がｚ₁の座標を輝度ピーク位置として求める。

次に、レーザ線分追跡部５０３は、輝度ピーク位置からｙ方向（炭化室１１の奥行方向（ＣＳ方向））にｍ（ｍは正の整数）画素進んだ位置（ｙ₂＝ｙ₁＋ｍ）の画素と、その画素のｙ方向における前後の２つの画素との３つの画素を特定する。次に、レーザ線分追跡部５０３は、特定した画素を中央としてｚ方向に並ぶｎ（ｎは正の整数）画素の３つの領域８０２ａ〜８０２ｃを特定する。次に、レーザ線分追跡部５０３は、３つの領域８０２ａ〜８０２ｃに含まれる画素のうち、ｚ方向の位置が同じ３つの画素の輝度値の平均を、領域８０２ａ〜８０２ｃのｚ方向の全ての画素について求める。そして、レーザ線分追跡部５０３は、求めた平均輝度値のうち、最も大きな輝度値（輝度ピーク値）を有するｚ方向の位置を輝度ピーク位置として求める。ここでは、レーザ線分追跡部５０３は、炉壁１４の奥行方向（ｙ方向）の座標がｙ₂（＝ｙ₁＋ｍ）、炉壁１４の高さ方向（ｚ方向）の座標がｚ₂の座標を輝度ピーク位置として求める。
以上のようにしてレーザ線分追跡部５０３は、ｙ方向ｍ画素のピッチで、ｚ方向のレーザ線分６０１の座標を順次求め、求めた座標のデータをメモリに書き込む。尚、ここでは、輝度ピーク位置を求めるために、３つの領域８０１ａ〜８０１ｃ、８０２ａ〜８０２ｃに含まれる画素のうち、ｚ方向の位置が同じ３つの画素の輝度値の平均を求めるようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ｚ方向の位置が同じ３つの画素の輝度値の加算値を求め、この加算値が最大となるｚ方向の位置を輝度ピーク位置としてもよい。

ここで、ｙ方向の座標がｙ_iである輝度ピーク位置の平均輝度値（輝度ピーク値）が、予め設定された閾値Ｔｈ１よりも小さい場合には、図８（ｂ）に示すように、レーザ線分追跡部５０３は、ｙ方向（炭化室１１の奥行方向（ＣＳ方向））に１ピッチ（ｍ画素）進めた位置での輝度ピーク位置を求めるようにする。すなわち、図８（ｂ）に示すように、ｙ方向の座標がｙ₁の位置で前述したようにして求められた輝度ピーク値（輝度ピーク位置の平均輝度値）が、予め設定されている閾値Ｔｈ１よりも小さい場合、レーザ線分追跡部５０３は、ｙ方向の座標がｙ₁である輝度ピーク位置のｚ方向の座標（＝ｚ₁）を、１つ前の輝度ピーク位置の座標（＝ｚ₀）と１つ後の輝度ピーク位置の座標（＝ｚ₂）との加算値を１／２倍した値（ｚ₁＝（ｚ₀＋ｚ₂）／２）に変更する。

また、図８（ｃ）に示すように、ｙ方向の座標がｙ₂における輝度ピーク値が、予め設定された閾値Ｔｈ１よりも小さい場合、レーザ線分追跡部５０３は、ｙ方向の座標がｙ₂である輝度ピーク位置のｚ方向の座標（＝ｚ₂）を、１つ前の輝度ピーク位置の座標（＝ｚ₁）に変更するようにしてもよい。

また、ｙ方向の座標がｙ_iである輝度ピーク位置のｚ方向の座標ｚ_iと、１ピッチ前に得られたｙ方向の座標がｙ_i-1である輝度ピーク位置のｚ方向の座標ｚ_i-1との差（の絶対値）が、予め設定された閾値Ｔｈ２よりも大きい場合には、図８（ｄ）に示すように、レーザ線分追跡部５０３は、１ピッチ前の輝度ピーク位置のｚ方向の座標ｚ_i-1を、輝度ピーク位置のｚ方向の座標ｚ_iとする。すなわち、レーザ線分追跡部５０３は、ｙ方向の座標がｙ₂である輝度ピーク位置のｚ方向の座標（＝ｚ₂）を、ｙ方向の座標がｙ₁である輝度ピーク位置のｚ方向の座標（＝ｚ₁）に変更する。

レーザ線分追跡部５０３は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従って、レーザ線分強調処理が実行された後の画像データをＨＤＤ等から読み出し、前述した処理を行って輝度ピーク位置のｙ方向及びｚ方向の座標を求めてＲＡＭ等の記憶することを、当該画像データに含まれるレーザ線分６０１の全てについて行うことにより実現される。

図９は、レーザ線分６０１の追跡結果の一例を示す図である。図９において、レーザ線分追跡部５０３により求められたレーザ線分６０１の座標から、レーザ線分６０１の追跡結果９０１が得られる。レーザ線分６０１の追跡結果９０１は、炭化室１１の高さ方向（ｚ方向）における位置と、炭化室１１の奥行方向（ｙ方向）の位置とをパラメータとする曲線となる。図９に示すように、本実施形態では、レーザ線分６０１を、炭化室１１の奥行方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）に追跡する。前述したように本実施形態では、４４個（１１個×４セット）のレーザ線分６０１が得られるので、レーザ線分６０１の追跡結果が、１つの炉壁１４について４４個得られることになる。

［凹凸量算出部５０４］
凹凸量算出部５０４は、レーザ線分追跡部５０３により得られたレーザ線分６０１の追跡結果９０１と、レーザ光の出射角度、及びリニアイメージカメラ５の視野角・視野サイズ等の幾何学的条件とに基づいて、三角測量の原理で、炭化室１１の炉壁１４の凹凸量を算出する。炭化室１１の炉壁１４に凹凸部が存在していると、レーザ線分６０１のそれぞれは、炭化室１１の高さ方向において上下にシフトする（図９を参照）。したがって、レーザ線分６０１の追跡結果９０１を用いることにより、炭化室１１の炉壁１４全体に亘って凹凸量を検出することができる。

尚、本実施形態では、壁面画像取得部５０１、レーザ線分強調部５０２、レーザ線分追跡部５０３、及び凹凸量算出部５０４は、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒについての処理が終わった後に、左側の炉壁１４Ｌについての処理を行う。よって、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒの凹凸量が算出された後に、左側の炉壁１４Ｌの凹凸量が算出される。
凹凸量算出部５０４は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従って、レーザ線分６０１の追跡結果９０１をＲＡＭ等から読み出すと共に幾何学的条件をＨＤＤ等から読み出し、前述した処理を行って炉壁１４の凹凸量を算出してＲＡＭ等に記憶することによって実現される。

［凹凸量表示部５０５］
凹凸量表示部５０５は、凹凸量算出部５０４によって算出された炉壁１４の凹凸量を示すデータを液晶ディスプレイ等の表示装置に表示させる。このとき、凹凸量表示部５０５は、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒの凹凸量のデータと、左側の炉壁１４Ｌの凹凸量のデータとを区別すると共に、オペレータがそれらを実際の画像と対比できるような表示形態（炉壁１４のどの位置にどれだけの凹凸があるのかを示す表示形態）を採用する。すなわち、線分追跡処理を行ったオリジナルの炉壁画像と凹凸データとを見比べて、線分追跡が正しく行われているかや、凹凸が生じている部分の煉瓦の状態をチェックすることが可能となる。
凹凸量表示部５０５は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従って、炉壁１４の凹凸量をＲＡＭ等から読み出して当該凹凸量の表示データを生成し、表示装置に出力することによって実現される。

［動作フローチャート］
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、コークス炉の壁面測定装置５００の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、壁面画像取得部５０１は、壁面観察装置１００で得られた炉壁１４の画像データを取得する。
次に、ステップＳ２において、レーザ線分強調部５０２は、ＨＤＤ等に記憶されているフィルタ係数７０２を読み出す。
次に、ステップＳ３において、レーザ線分強調部５０２は、レーザ線分強調処理を行う。すなわち、レーザ線分強調部５０２は、ステップＳ１で取得された「炭化室１１の炉壁１４の画像データ」の各画素の輝度値と、ステップＳ２で読み出したフィルタ係数７０２の「当該画素に対応する値」とを掛けた値の総和を求める。

次に、ステップＳ４において、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ１で得られた炉壁１４の画像データに基づく画像を液晶ディスプレイ等の表示装置に表示し、その画像に対して、レーザ線分６０１の開始点Ｓが、オペレータのユーザインターフェースの操作によって指定されるまで待機する。
そして、レーザ線分６０１の開始点Ｓが指定されると、ステップＳ５に進み、レーザ線分追跡部５０３は、指定された開始点Ｓからｙ方向にｍ画素だけ進めた位置での輝度ピーク位置を求める。ここでは、図８（ａ）を参照しながら説明した方法で輝度ピーク位置を求める。
次に、ステップＳ６に進み、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ５で求めた輝度ピーク位置の平均輝度値（輝度ピーク値）が閾値Ｔｈ１よりも小さいか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ５で求めた輝度ピーク位置の平均輝度値（輝度ピーク値）が閾値Ｔｈ１よりも小さい場合には、ステップＳ７に進み、そうでない場合には、ステップＳ７を省略して後述するステップＳ８に進む。

ステップＳ７に進むと、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ５で求めた輝度ピーク位置（のｚ方向の座標）を変更する。ここでは、図８（ｂ）、図８（ｃ）を参照しながら説明した方法で輝度ピーク位置を変更する。
次に、ステップＳ８において、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ５で求められた輝度ピーク位置（ステップＳ７で輝度ピーク位置が変更されている場合には当該変更された輝度ピーク位置）のｚ方向の座標と、１ピッチ前に得られた輝度ピーク位置（前回のステップＳ５又はＳ８で得られた輝度ピーク位置）のｚ方向の座標との差が（の絶対値）が閾値Ｔｈ２よりも小さいか否かを判定する。この判定の結果、今回の輝度ピーク位置のｚ方向の座標と前回の輝度ピーク位置のｚ方向の座標との差（の絶対値）が閾値Ｔｈ２よりも小さくない（大きい）場合には、ステップＳ９に進み、そうでない場合には、ステップＳ９を省略して後述するステップＳ１０に進む。

ステップＳ９に進むと、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ５で求めた輝度ピーク位置（のｚ方向の座標）を変更する。ここでは、図８（ｄ）を参照しながら説明した方法で輝度ピーク位置を変更する。
次に、ステップＳ１０において、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ４で開始点Ｓが指定されたレーザ線分６０１について、ＣＳの所定の位置まで輝度ピーク位置を得たか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ４で開始点Ｓが指定されたレーザ線分６０１について、ＣＳの所定の位置まで輝度ピーク位置を得た場合には、ステップＳ１１に進み、そうでない場合には、ステップＳ５に戻る。ステップＳ５に戻ると、レーザ線分追跡部５０３は、前回求めた輝度ピーク位置のｙ方向の座標をｍ画素だけ進めた位置での輝度ピーク位置を求める。

以上のようにしてＣＳの所定の位置まで輝度ピーク位置が得られると、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１に進むと、レーザ線分追跡部５０３は、ステップＳ３でレーザ線分強調処理が行われて輝度が強調された全ての線分（レーザ線分６０１）についての処理を行ったか否かを判定する。この判定の結果、全ての線分（レーザ線分６０１）についての処理を行っていない場合には、ステップＳ４に戻り、別のレーザ線分６０１についての処理を行う。
そして、全ての線分（レーザ線分６０１）についての処理を行うと、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２に進むと、凹凸量算出部５０４は、ステップＳ４〜Ｓ１０の処理の結果（レーザ線分６０１の追跡結果９０１）と、レーザ光の出射角度、及びリニアイメージカメラ５の視野角・視野サイズ等の幾何学的条件とに基づいて、三角測量の原理で、炭化室１１の炉壁１４の凹凸量を算出する。
次に、ステップＳ１３において、凹凸量表示部５０５は、ステップＳ１２で算出された炉壁１４の凹凸量を示すデータを表示装置に表示させる。

［画像例］
図１１は、レーザ線分強調処理を行わずにレーザ線分追跡処理を行った結果の一例を示す図である。具体的に図１１（ａ）は、耐火煉瓦の目地６０２が外乱となり、レーザ線分６０１の追跡に失敗した例を示し、図１１（ｂ）は、耐熱煉瓦に付着したカーボンが外乱となりレーザ線分６０１の追跡に失敗した例を示す。
図１１（ａ）では、領域１１１１ａ〜１１１１ｅにおいて、耐熱煉瓦の目地６０２をレーザ線分と判断してしまっていることが分かる（追跡結果１１１２ｂ、１１１２ｄ、１１１２ｆを参照）。また、図１１（ｂ）では、領域１１２１ａ、１１２１ｂにおいて、カーボンの存在によってレーザ線分を見失っていることが分かる（追跡結果１１２２ａ、１１２２ｇを参照）。

図１２は、図１１（ｂ）に示すカーボンが外乱となる場合（領域１１２１ｂ）について、レーザ線分強調処理を行わずにレーザ線分追跡処理を行った結果と、レーザ線分強調処理を行ってレーザ線分追跡処理を行った結果を示す図である。具体的に図１２（ａ）は、炉壁１４の画像（原画像）を示し、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す原画像に対し、レーザ線分強調処理を実行せずにレーザ線分追跡処理を実行した結果を示す。また、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示す原画像に対し、レーザ線分強調処理を実行した画像（レーザ線分強調処理画像）を示し、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示すレーザ線分強調処理画像に対し、レーザ線分追跡処理を実行した結果を示す。
図１２（ｂ）に示すように、レーザ線分強調処理を実行せずにレーザ線分追跡処理を実行すると、カーボンの存在によってレーザ線分を見失っているのに対し（追跡結果１１２２ｇを参照）、図１２（ｄ）に示すように、レーザ線分強調処理を実行してからレーザ線分追跡処理を実行すると、カーボンが存在していても、レーザ線分を見失わずに正確に追跡できることが分かる（追跡結果１２２２を参照）。

図１３は、図１１（ａ）に示す耐熱煉瓦の目地６０２が外乱となる場合（領域１１１１ｂ）について、レーザ線分強調処理を行わずにレーザ線分追跡処理を行った結果と、レーザ線分強調処理を行ってレーザ線分追跡処理を行った結果を示す図である。具体的に図１３（ａ）は、炉壁１４の画像（原画像）を示し、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す原画像に対し、レーザ線分追跡処理を実行せずにレーザ線分追跡処理を実行した結果を示す。また、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す原画像に対し、レーザ線分強調処理を実行した画像（レーザ線分強調処理画像）を示し、図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）に示すレーザ線分強調処理画像に対し、レーザ線分追跡処理を実行した結果を示す。
図１３（ｂ）に示すように、レーザ線分強調処理を実行せずにレーザ線分追跡処理を実行すると、耐熱煉瓦の目地６０２をレーザ線分と判断してしまうのに対し（追跡結果１１１２ｂを参照）、図１３（ｄ）に示すように、レーザ線分強調処理を実行してからレーザ線分追跡処理を実行すると、レーザ線分を見失わずに正確に追跡できることが分かる（追跡結果１３１２を参照）。

以上のように本実施形態では、壁面観察装置１００によって、炭化室１１の炉壁１４に対して奥行方向に移動しながらレーザ光を照射し、レーザスポット４２の画像が重畳された「炉壁１４の画像」を取得する。このとき、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）の幅（炭化室１１の高さ方向の長さ）が、耐火煉瓦の目地６０２の幅よりも短くなるようにレーザ光を照射する。そして、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅と同じ幅の高輝度領域の輝度だけを元の輝度よりも高くするレーザ線分強調処理を実行した上で、レーザ線分６０１を追跡するレーザ線分追跡処理を実行する。したがって、例えば、耐火煉瓦よりも高温となっているため高輝度の画像として現れるカーボン付着領域や、カーボンが付着しているため高輝度の画像として現れる耐火煉瓦目地部といった外乱の影響を従来よりも受けずに、レーザ線分追跡処理を安定して行える。よって、レーザ線分追跡処理に失敗することにより、炉壁１４の凹凸量の算出結果が不正確になったり、レーザ線分追跡処理のエラーにより、オペレータが手動でレーザ線分のトレース位置を修正する作業の負担が増大したりすることを従来よりも低減することができる。
また、本実施形態では、レーザ線分６０１と炉壁１４の画像とを重ね合わせた画像を壁面観察装置１００で撮像して表示すると共に、炉壁１４のどの位置にどれだけの凹凸があるのかを表示するようにしたので、炉壁１４の凹凸量（凹凸形状）と、炉壁１４の画像とを対応付けてオペレータに把握させることができる。よって、オペレータは、炉壁１４の補修箇所の判断を容易に且つ正確に行うことができる。

尚、本実施形態では、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）の幅が、耐火煉瓦の目地６０２の幅よりも短くなるようにレーザ光を照射するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、レーザ線分６０１の幅と耐火煉瓦の目地の幅が異なればよいので、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）の幅が、耐火煉瓦の目地６０２の幅よりも長くなるようにレーザ光を照射するようにしてもよい。このようにした場合にも、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅と同じ幅の高輝度領域の輝度だけを元の輝度よりも高くするようにフィルタ係数を設定することは勿論である。

また、本実施形態では、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅を２画素としたが、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅は２画素に限定されない。例えば、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅を３画素としてもよい。このようにした場合にも、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅と同じ幅の高輝度領域の輝度だけを元の輝度よりも高くするようにフィルタ係数を設定することは勿論である。

また、本実施形態では、レーザスポット４２の奥行方向に延びる線分（レーザ線分６０１）として想定される幅と同じ幅の高輝度領域の輝度だけを元の輝度よりも高くするにした。しかしながら、レーザ線分６０１の幅と、耐火煉瓦の目地６０２の幅とを異ならせるようにし、レーザ線分６０１として想定される幅と同じ幅の高輝度領域を他の領域と区別して抽出することができれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、レーザ線分６０１として想定される幅の情報を予め記憶しておき、炉壁１４の画像の全ての画素の輝度の情報から、レーザ線分６０１として想定される幅と同じ幅の高輝度領域を抽出するようにすることができる。このようにした場合には、２画素及び３画素というように、レーザ線分６０１として想定される幅として、複数の幅（画素）を設定することができる。

尚、本実施形態では、例えば、壁面観察装置１００を炭化室１１内に挿入しながら、レーザ投光器群８により炉壁１４にレーザ光を照射して、レーザスポット４２の画像を含む炉壁１４の画像をリニアイメージカメラ５により撮像することによって、照射工程と撮像工程の一例が実現される。また、例えば、図１０のステップＳ４〜Ｓ１１の処理を行うことによって追跡工程の一例が実現される。また、例えば、図１０のステップＳ１２の処理を行うことによって検出工程の一例が実現される。また、例えば、ステップＳ２、Ｓ３の処理を行うことによって強調工程の一例が実現される。
また、例えば、壁面画像取得部５０１によって取得手段の一例が実現され、レーザ線分強調部５０２によって強調手段の一例が実現され、レーザ線分追跡部５０３によって追跡手段の一例が実現され、凹凸量算出部５０４によって検出手段の一例が実現される。
ここで、レーザスポットの画像の、炭化室の奥行方向に延びる線分の一例は、レーザ線分６０１である。また、画像の相対的に高輝度の領域の一例は、例えば、領域７０１ａ〜７０１ｅである。また、レーザスポットの画像の、炭化室の高さ方向における長さとして想定される長さと、前記炭化室の高さ方向における長さが同じである領域の一例は、領域７０１ａである。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１１炭化室
１００壁面観察装置
５００壁面測定装置
５０１壁面画像取得部
５０２レーザ線分強調部
５０３レーザ線分追跡部
５０４凹凸量算出部
５０５凹凸量表示部
６０１レーザ線分
６０２耐火煉瓦の目地
７０１炭化室の炉壁の輝度分布
７０２フィルタ係数
７０３レーザ線分強調処理後の輝度分布
９０１、１１１２、１１２２、１２２２、１３１２レーザ線分の追跡結果

Claims

コークス炉の炭化室の壁面に対して、当該炭化室の奥行方向に移動しながらレーザ光を照射する照射工程と、
前記炭化室の壁面に現れるレーザスポットの画像が重畳された、当該炭化室の壁面の画像を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で得られた画像の相対的に高輝度の領域のうち、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとして想定される長さと、前記炭化室の高さ方向における長さが同じである領域の輝度だけを、空間フィルタを用いて強調する強調工程と、
前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡する追跡工程と、
前記追跡工程によって追跡されたレーザスポットの画像の線分に基づいて、前記炭化室の壁面の凹凸を検出する検出工程と、を有するコークス炉の炭化室の壁面測定方法であって、
前記照射工程は、前記炭化室の壁面を構成する煉瓦の目地の画像の、前記炭化室の高さ方向における長さと、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとが異なるように、コークス炉の炭化室の壁面に対してレーザ光を照射し、
前記追跡工程は、前記強調工程により輝度が強調された画像を用いて、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡することを特徴とするコークス炉の炭化室の壁面測定方法。
コークス炉の炭化室の壁面に対して当該炭化室の奥行方向に移動しながらレーザ光が照射されることによって当該炭化室の壁面に現れるレーザスポットの画像が重畳された、当該炭化室の壁面の画像を取得する取得手段と、
前記取得手段で得られた画像の相対的に高輝度の領域のうち、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとして想定される長さと、前記炭化室の高さ方向における長さが同じである領域の輝度だけを、空間フィルタを用いて強調する強調手段と、
前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡する追跡手段と、
前記追跡手段によって追跡されたレーザスポットの画像の線分に基づいて、前記炭化室の壁面の凹凸を検出する検出手段と、を有するコークス炉の炭化室の壁面測定装置であって、
前記炭化室の壁面を構成する煉瓦の目地の画像の、前記炭化室の高さ方向における長さと、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の高さ方向における長さとが異なっており、
前記追跡手段は、前記強調手段により輝度が強調された画像を用いて、前記レーザスポットの画像の、前記炭化室の奥行方向に延びる線分を追跡することを特徴とするコークス炉の炭化室の壁面測定装置。
請求項２に記載のコークス炉の炭化室の壁面測定装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。