JP6372272B2 - Apparatus for determining furnace wall surface state of coking chamber of coke oven, method for determining furnace wall surface state of coking chamber of coke oven, and program - Google Patents

Apparatus for determining furnace wall surface state of coking chamber of coke oven, method for determining furnace wall surface state of coking chamber of coke oven, and program Download PDF

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Description

本発明は、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法、及びプログラムに関し、特に、室式コークス炉の炭化室の内部の炉壁表面の状態を判定するために用いて好適なものである。   The present invention relates to a furnace wall surface state determination device for a coking chamber of a coke oven, a method for determining a furnace wall surface state of a coking chamber of a coke oven, and a program. It is suitable for use in determining the state.

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連接して構成される巨大な工業炉である。一つの炭化室の標準的なサイズは、長さ16m、高さ6.5m、幅0.4m程度であり、長さと高さに比較して幅が狭いのが特徴である。
炭化室に石炭を装入し、石炭が装入された炭化室に対し、燃焼室から炉壁を介して1000℃以上の高温を凡そ20時間加え続けて石炭を乾留してコークスケーキを製造する(以下の説明では「コークスケーキ」を単に「コークス」と称する)。乾留が終了すると、炭化室の両端にある扉を開け、押出ラムと呼ばれる装置でコークスを水平方向に押して排出する。100室程度並んだ炭化室で時間を違えてコークスが製造される。耐火煉瓦は温度を下げる熱衝撃で破損する性質があるため、コークス炉全体は内部が常時高温に維持されている。
In the steel industry, a coke oven called a chamber type is used. A coke oven is a huge industrial furnace configured by alternately connecting a number of carbonization chambers and combustion chambers through a furnace wall formed of refractory bricks or the like. The standard size of one carbonization chamber is about 16 m in length, 6.5 m in height, and about 0.4 m in width, and is characterized by a narrow width compared to the length and height.
Coal is charged into the carbonization chamber, and a high temperature of 1000 ° C. or higher is continuously applied from the combustion chamber through the furnace wall to the carbonization chamber charged with coal for about 20 hours to dry-coal the coal to produce a coke cake. (In the following description, “coke cake” is simply referred to as “coke”). When dry distillation is completed, the doors at both ends of the carbonization chamber are opened, and the coke is discharged in a horizontal direction by means of an apparatus called an extrusion ram. Coke is produced at different times in carbonization chambers lined up in about 100 rooms. Because refractory bricks are damaged by thermal shocks that lower the temperature, the interior of the coke oven is always maintained at a high temperature.

国内鉄鋼業のコークス炉は、高度経済成長期に集中的に建設されたため、多くの炉の稼動年数は30年以上である。このような長期間稼動しているコークス炉では、炉室(炭化室及び燃焼室)を構成する耐火煉瓦が熱的、化学的あるいは機械的要因によって劣化しており、耐火煉瓦に部分的な減肉や角欠け等が生じることにより炉壁面に凹凸が発生している。コークス炉を操業する上で、乾留後にコークスを押し出す際に、押出負荷が小さいことが望ましい。押出負荷は、石炭の配合・水分、乾留状態等の様々な要因に依存するが、特に、炉壁面の凹凸は、コークスと炉壁との摩擦抵抗として押出負荷に大きく影響する。押出負荷が高いと「押し詰まり」といわれる排出不能の事態が発生することがあり、この場合にはコークスの減産を余儀なくされる。   Coke ovens in the domestic steel industry were intensively built during the period of high economic growth, and many furnaces have been operating for more than 30 years. In such a coke oven that has been operating for a long period of time, the refractory bricks that make up the furnace chamber (carbonization chamber and combustion chamber) have deteriorated due to thermal, chemical, or mechanical factors. Concavities and convexities are generated on the wall of the furnace due to the occurrence of meat, corner chipping, and the like. In operating a coke oven, it is desirable that the extrusion load be small when extruding coke after dry distillation. The extrusion load depends on various factors such as coal blending / moisture, dry distillation state, etc. In particular, the unevenness of the furnace wall greatly affects the extrusion load as the frictional resistance between the coke and the furnace wall. If the extrusion load is high, there may occur a situation in which it is impossible to discharge, which is called “clogging”. In this case, coke production is inevitably reduced.

ところで、通常、炭化室の炉壁面には部分的にカーボンが付着している。カーボンは、石炭の乾留中に発生するガスの炭素成分が炉壁に付着することにより成長する。このカーボンは、場合によっては、炭化室の炉壁面に生じた凹凸を埋めて、炉壁面を平滑にする作用をもたらす。一方、カーボンがさらに成長すると、カーボンの表面が不規則な凹凸形状になり、押出負荷を増大させる。1回の乾留でのカーボンの付着量は僅かであるが、日々の操業で徐々にカーボンが厚くなる。そこで、コークスの押出後、次に乾留する石炭を炭化室に装入する前に、炭化室の上部の石炭装入口から空気を吹き込んでカーボンを燃焼させる操作が行われる。ただし、カーボンを全て除去してしまえば、炭化室の炉壁面の微細な凹凸が露出してしまい、押出負荷が急激に上昇する。炉壁の温度が高いと、カーボンの成長速度が速いことが知られており、操業状態や炉壁の部位によってもカーボンの着き方は異なる。このように、炭化室の炉壁面のカーボンの付着状況の管理は非常に難しく、老朽化して耐火煉瓦の減肉や肌荒れが生じているコークス炉では、安定稼動する上でのカーボンの付着状況が重要な監視項目の一つである。   By the way, normally, carbon is partially attached to the furnace wall surface of the carbonization chamber. Carbon grows when the carbon component of the gas generated during the carbonization of coal adheres to the furnace wall. In some cases, this carbon fills the unevenness generated on the furnace wall surface of the carbonization chamber and brings about the effect of smoothing the furnace wall surface. On the other hand, when the carbon further grows, the surface of the carbon becomes irregularly uneven, increasing the extrusion load. Although the amount of carbon deposited in one dry distillation is small, the carbon gradually becomes thicker in daily operations. Therefore, after the coke is extruded, before the next coal to be carbonized is charged into the carbonization chamber, an operation is performed in which air is blown from the coal charging inlet at the upper portion of the carbonization chamber to burn the carbon. However, if all the carbon is removed, fine irregularities on the furnace wall of the carbonization chamber will be exposed, and the extrusion load will rise rapidly. It is known that when the temperature of the furnace wall is high, the growth rate of carbon is known to be high, and the manner of carbon deposition varies depending on the operation state and the part of the furnace wall. In this way, it is very difficult to manage the carbon adhesion on the furnace wall of the carbonization chamber, and in a coke oven that has deteriorated and the refractory bricks have become thin and rough, the carbon adhesion on stable operation is poor. It is one of the important monitoring items.

本発明者らは、コークス炉の炭化室に大型の耐熱計測装置を挿入して、炭化室の炉壁面を撮像する装置を開発して実用化している(例えば特許文献1を参照)。以下の説明では、この装置を必要に応じて"炉壁観察装置"と称する。炉壁観察装置は、例えば、光検出素子を一列に1000個以上配置したラインCCDカメラと呼ばれる撮像装置を搭載している。線状の視野を炉壁の縦方向に沿うように配置したラインCCDカメラを水冷断熱装置に搭載してコークス炉の炭化室内に送り込み、例えば1mmピッチで撮影したライン映像信号をメモリ上に並べて蓄積して2次元の熱画像を生成する。このように炉壁観察装置によって炉壁全体の高精細の熱画像を得ることができる。この炭化室の炉壁面の熱画像を人が見れば、炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着の様子が分かる。   The present inventors have developed and put into practical use an apparatus for imaging a furnace wall surface of a coking chamber by inserting a large heat-resistant measuring device into the coking chamber of a coke oven (see, for example, Patent Document 1). In the following description, this apparatus is referred to as a “furnace wall observation apparatus” as necessary. For example, the furnace wall observation device is equipped with an imaging device called a line CCD camera in which 1000 or more photodetecting elements are arranged in a row. A line CCD camera with a linear field of view along the vertical direction of the furnace wall is mounted on a water-cooled heat insulation device and sent to the coking oven carbonization chamber. Thus, a two-dimensional thermal image is generated. Thus, a high-definition thermal image of the entire furnace wall can be obtained by the furnace wall observation apparatus. If a person sees the thermal image of the furnace wall surface of the carbonization chamber, the state of carbon adhesion on the furnace wall surface of the carbonization chamber can be understood.

また、炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状況を自動的に判定する技術として特許文献2、3に記載の技術がある。
特許文献2では、炭化室内壁画像から複数の損傷領域を抽出し、抽出した損傷領域の画像、特徴量、および損傷名称からなる損傷部位データを導出する技術が開示されている。
特許文献3では、前回の炉壁画像の輝度に、今回の炉壁画像の輝度を合わせる補正を行った後、今回の炉壁画像と前回の炉壁画像の差分画像を取得し、差分画像において変化のある部位を炉壁異常部分として抽出する技術が開示されている。
Moreover, there are techniques described in Patent Documents 2 and 3 as techniques for automatically determining the adhesion state of carbon on the furnace wall surface of the carbonization chamber.
Patent Document 2 discloses a technique for extracting a plurality of damaged areas from a carbonized interior wall image and deriving damaged site data including the extracted damaged area images, feature amounts, and damage names.
In Patent Document 3, after correcting the brightness of the current furnace wall image to the brightness of the previous furnace wall image, a difference image between the current furnace wall image and the previous furnace wall image is acquired. A technique for extracting a portion having a change as a furnace wall abnormal portion is disclosed.

特許第3590509号公報Japanese Patent No. 3590509 特開平11−256166号公報JP-A-11-256166 特開2009−57491号公報JP 2009-57491 A

高木幹雄、下田陽久 監修、「画像解析ハンドブック」、東京大学出版会、1991年1月17日発行、p503Supervised by Mikio Takagi and Yoshihisa Shimoda, “Image Analysis Handbook”, The University of Tokyo Press, published on January 17, 1991, p503

しかしながら、炭化室の炉壁面の熱画像には、温度分布による輝度変化がある。このため、特許文献2、3に記載の技術では、炭化室の炉壁面の熱画像の濃淡情報からカーボンを抽出することは困難である。このように、炭化室の炉壁面の熱画像からカーボンの付着状況を自動的に読み取る技術はこれまでなく、現状では、人が見た目で(感覚的に)カーボンの付着面積の大小を判断している。   However, the thermal image of the furnace wall of the carbonization chamber has a luminance change due to temperature distribution. For this reason, with the techniques described in Patent Documents 2 and 3, it is difficult to extract carbon from the density information of the thermal image of the furnace wall surface of the carbonization chamber. Thus, there has never been a technique for automatically reading the carbon deposition status from the thermal image of the furnace wall of the carbonization chamber. At present, the size of the carbon deposition area is judged by human eyes (sensuously). Yes.

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、炭化室の炉壁面の熱画像からカーボンの付着状況を自動的に且つ正確に判定できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to enable automatic and accurate determination of carbon adhesion from a thermal image of a furnace wall of a carbonization chamber.

本発明のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置は、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得手段と、前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第1の領域分割手段と、前記第1の領域分割手段により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出手段と、前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定手段と、を有し、前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、前記壁面状態判定手段は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、第1の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、前記第1の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるという第2の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、前記第1の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とする。   The furnace wall surface state determination device for the coking chamber of the coke oven according to the present invention is composed of each pixel having a density value corresponding to the thermal radiance distribution of the thermal radiance distribution on the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven. Wall surface image acquisition means for acquiring as a thermal image, first area dividing means for dividing the thermal image acquired by the wall surface image acquisition means into a plurality of areas, and a plurality of areas divided by the first area dividing means Based on the density histogram deriving means for deriving a density histogram showing the relationship between the density and the number of pixels for each pixel of the thermal image for each area, and the shape of the density histogram derived by the density histogram deriving means, It is determined for each of the plurality of regions whether the state of the furnace wall surface is a healthy brick surface state, a mottled carbon adhesion state, or a uniform carbon adhesion state. Wall surface determination means, and the sound brick surface state is a state where the furnace wall surface is exposed, and carbon is clogged linearly in joints and cracks of the refractory bricks constituting the furnace wall surface. The uniform carbon adhering state is a state in which carbon is substantially uniformly adhering so as to cover the furnace wall surface, and the mottled carbon adhering state is a refractory that constitutes the furnace wall surface. It is in a state where carbon having a width equal to or greater than the width of the joints and cracks is attached to the area including the joints and cracks of the brick, and the wall surface state determination means has one peak in the density histogram Satisfying the condition and satisfying the condition that the state of the region satisfying the first condition is the sound brick surface state, satisfying the condition that there is one peak in the density histogram, and The state of the region that does not satisfy the condition 1 is determined to be the uniform carbon adhering state, and the state of the region that satisfies the second condition that there are two peaks in the concentration histogram is defined as the patchy carbon. The first condition is that the number of pixels at a density value farther from the peak than on the peak in the density histogram is higher than the peak in the density histogram. It is a condition indicating that there are many.

本発明のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法は、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得工程と、前記壁面画像取得工程により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第1の領域分割工程と、前記第1の領域分割工程により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出工程と、前記濃度ヒストグラム導出工程により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定工程と、を有し、前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、前記壁面状態判定工程は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、第1の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、前記第1の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるという第2の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、前記第1の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とする。   The method for determining the surface state of a coke oven coke chamber according to the present invention comprises a distribution of thermal radiance on the wall surface of the coke oven coke chamber comprising each pixel having a density value corresponding to the thermal radiance. A wall surface image acquiring step acquired as a thermal image, a first region dividing step of dividing the thermal image acquired by the wall surface image acquiring step into a plurality of regions, and a plurality of regions divided by the first region dividing step Based on the density histogram derivation step for deriving a density histogram indicating the relationship between the density and the number of pixels for each pixel of the thermal image for each region, and the shape of the density histogram derived by the density histogram derivation step, It is determined for each of the plurality of regions whether the state of the furnace wall surface is a healthy brick surface state, a mottled carbon adhesion state, or a uniform carbon adhesion state. Wall surface state determining step, and the sound brick surface state is a state where the furnace wall surface is exposed, and carbon is clogged linearly in joints and cracks of the refractory brick constituting the furnace wall surface. The uniform carbon adhering state is a state in which carbon is substantially uniformly adhering so as to cover the furnace wall surface, and the mottled carbon adhering state is a refractory that constitutes the furnace wall surface. It is in a state where carbon having a width equal to or greater than the width of the joints and cracks is attached to the area including the joints and cracks of the brick, and the wall state determination step has one peak in the density histogram. Satisfying the condition and satisfying the condition that the state of the region satisfying the first condition is the sound brick surface state, satisfying the condition that there is one peak in the density histogram, and The state of the region that does not satisfy the condition 1 is determined to be the uniform carbon adhering state, and the state of the region that satisfies the second condition that there are two peaks in the concentration histogram is defined as the patchy carbon. The first condition is that the number of pixels at a density value farther from the peak than on the peak in the density histogram is higher than the peak in the density histogram. It is a condition indicating that there are many.

本発明のプログラムは、前記コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判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。   The program of the present invention causes a computer to function as each means of the furnace wall surface state determination device for the coking chamber of the coke oven.

本発明によれば、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する。濃度ヒストグラムにおけるピークが1つになるという条件を満たし、且つ、濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側の領域の方が低濃度側の領域よりも、より広範囲に亘って画素数が0を上回るという第1の条件を満たす領域を、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが1つになり、且つ、前記第1の条件を満たさない領域を、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが2つになるという第2の条件を満たす領域を、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。したがって、炭化室の炉壁面の熱画像からカーボンの付着状況を自動的に且つ正確に判定することができる。   According to the present invention, a density histogram indicating the relationship between the density and the number of pixels of the thermal image of the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven is derived. The condition that there is only one peak in the density histogram is satisfied, and the number of pixels exceeds 0 over a wider range in the region on the higher density side than the peak in the density histogram. A region that satisfies the first condition is determined to be a region in a healthy brick surface state. In addition, it is determined that the region having one peak in the density histogram and not satisfying the first condition is a region having a uniform carbon adhesion state. Further, an area that satisfies the second condition that the number of peaks in the density histogram is two is determined to be an area having a mottled carbon adhesion state. Therefore, it is possible to automatically and accurately determine the carbon adhesion state from the thermal image of the furnace wall surface of the carbonization chamber.

コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the thermal image of the furnace wall surface of the carbonization chamber of a coke oven. コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置の機能的な構成の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of a functional structure of the furnace wall surface state determination apparatus of the carbonization chamber of a coke oven. 炉壁面熱画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a furnace wall surface thermal image. シェーディング補正後炉壁面熱画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the furnace wall surface thermal image after a shading correction | amendment. シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、斑状カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the threshold value by the image which cut out the block which is a mottled carbon adhesion state from the furnace wall surface thermal image data after shading correction | amendment, the density histogram in the said block, and the method of Otsu. シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、健全煉瓦面状態であるブロックを切り出した画像と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the threshold value by the method of the image which cut out the block which is a healthy brick surface state after shading correction | amendment, and the density histogram in the said block, and the method of Otsu. シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、一様カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the threshold value by the image which cut out the block which is a uniform carbon adhesion state from the furnace wall surface thermal image data after a shading correction | amendment, the density histogram in the said block, and the method of Otsu. コークス炉の炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の表示画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen of the adhesion state of carbon in the furnace wall surface of the carbonization chamber of a coke oven. 炉壁表面状態判定装置の動作の第1の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the 1st example of operation | movement of a furnace wall surface state determination apparatus. 炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の判定の結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the result of the determination of the adhesion state of the carbon in the furnace wall surface of a carbonization chamber. コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置の機能的な構成の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of a functional structure of the furnace wall surface state determination apparatus of the carbonization chamber of a coke oven. ピーク濃度よりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する方法の一例を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally an example of the method of determining whether there exists local maximum in the area | region of the high concentration side from a peak concentration. 濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度、低濃度側重心濃度、及び高濃度側重心濃度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the peak density in a density histogram, the low density side gravity center density, and the high density side gravity density. 炉壁表面状態判定装置の動作の第2の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the 2nd example of operation | movement of a furnace wall surface state determination apparatus.

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。
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。
図1は、炉壁観察装置により撮像された、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像の一例を示す図(写真)である。
以下に示す本発明の実施形態では、コークス炉の炭化室の炉壁面の状態を、当該炉壁面を分割した複数の小領域ごとに、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の3つの状態の何れか1つに分類する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the outline | summary of embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a diagram (photograph) showing an example of a thermal image of a furnace wall surface of a coking chamber of a coke oven, taken by a furnace wall observation apparatus.
In the embodiment of the present invention shown below, the state of the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven is divided into a plurality of small regions obtained by dividing the furnace wall surface, the sound brick surface state, the uniform carbon adhesion state, and the patchy carbon adhesion. The state is classified into one of the three states.

健全煉瓦面状態とは、耐火煉瓦により構成された炉壁面が露出しており、目地や亀裂部(主に縦亀裂部(縦方向に生じている亀裂部))にカーボンが線状に詰まっている状態をいう。図1に示す例では、例えば、領域101が健全煉瓦面状態の領域である。
一様カーボン付着状態とは、耐火煉瓦により構成された炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態をいう。図1に示す例では、例えば、領域102が一様カーボン付着状態の領域である。
The sound brick surface means that the furnace wall composed of refractory bricks is exposed, and carbon is clogged linearly in joints and cracks (mainly vertical cracks (cracks that occur in the vertical direction)). The state that is. In the example illustrated in FIG. 1, for example, the region 101 is a region in a healthy brick surface state.
The uniform carbon adhering state refers to a state in which carbon is adhering substantially uniformly so as to cover the furnace wall surface constituted by the refractory bricks. In the example illustrated in FIG. 1, for example, the region 102 is a region having a uniform carbon adhesion state.

斑状カーボン付着状態とは、カーボンが斑状に付着している状態であり、目地や亀裂部(主に縦亀裂部(縦方向に生じている亀裂部))を含む領域に、それら目地や亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態をいう。より具体的には、斑状カーボン付着状態とは、目地や亀裂部の幅より3倍程度大きい幅のカーボンが付着している状態を指す。斑状カーボン付着状態には、耐火煉瓦の表面に生じた微小な凹凸をカーボンが埋めている状態と、耐火煉瓦の表面の欠損はないが、一様カーボン付着状態に進行中の状態があると考えられる。図1に示すでは、例えば、領域103が斑状カーボン付着状態の領域である。   The mottled carbon adhering state is a state in which carbon is adhering in a mottled manner, in areas including joints and cracks (mainly vertical cracks (cracks formed in the vertical direction)). It means a state where carbon having a width equal to or larger than the width is attached. More specifically, the mottled carbon adhering state refers to a state in which carbon having a width about three times larger than the width of joints or cracks is adhering. In the spotted carbon adhesion state, there is a state where carbon fills minute irregularities generated on the surface of the refractory brick, and there is no defect on the surface of the refractory brick, but there is an ongoing state in the uniform carbon adhesion state. It is done. In FIG. 1, for example, the region 103 is a region in a mottled carbon adhesion state.

図1に示すように、カーボンが付着している領域は、その周辺の耐火煉瓦が露出している領域よりも濃度がやや高い(すなわち明るい)という特徴がある。ここで濃度とは、256階調の画像の明暗(すなわち、画像上の輝度)のことを指す。画像の濃度と、炭化室の炉壁面における熱放射輝度との関係は、リニアな関係にある。この濃度の値が熱画像の各画素の画素値となる。   As shown in FIG. 1, the area where the carbon is attached has a feature that the concentration is slightly higher (that is, brighter) than the area where the surrounding refractory brick is exposed. Here, the density refers to light and dark (that is, luminance on the image) of an image having 256 gradations. The relationship between the image density and the thermal radiance on the furnace wall of the carbonization chamber is a linear relationship. This density value becomes the pixel value of each pixel of the thermal image.

このようにカーボンの濃度と耐火煉瓦の濃度には差があるが、単純な2値化処理を行うだけでは、炭化室の炉壁面全体のカーボンの付着状況を精度よく識別することは容易ではない。コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像は、高温で自発光している熱放射を撮像した熱画像であり、炉壁の温度分布によっても熱画像の濃度は変化するため、広域にカーボンが付着している領域内であっても濃度の分布が生じるからである。
そこで、以下に示す各実施形態では、コークス炉の炭化室の炉壁面を分割した複数の小領域ごとの濃度ヒストグラムの形状に基づいて、炉壁面を分割した各領域の状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の3つの状態のうち、何れの状態であるのかを判定する。
As described above, although there is a difference between the carbon concentration and the refractory brick concentration, it is not easy to accurately identify the carbon adhesion state on the entire furnace wall of the carbonization chamber only by performing a simple binarization process. . The thermal image of the coke oven coking chamber wall is a thermal image of thermal radiation that emits light at high temperatures. The density of the thermal image also changes depending on the temperature distribution of the furnace wall. This is because a concentration distribution occurs even in the attached region.
Therefore, in each embodiment shown below, based on the shape of the concentration histogram for each of a plurality of small regions obtained by dividing the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven, the state of each region obtained by dividing the furnace wall surface is a healthy brick surface state. It is determined which of the three states of the uniform carbon adhering state and the mottled carbon adhering state.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。
図2は、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置200の機能的な構成の一例を示す図である。尚、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置200のハードウェアは、例えば、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情報処理装置や専用のハードウェアを用いることにより実現することができる。また、以下の説明では、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置を必要に応じて炉壁表面状態判定装置と略称する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the furnace wall surface state determination device 200 of the coking chamber of the coke oven. Note that the hardware of the coke oven coking chamber surface condition determination apparatus 200 includes, for example, a CPU, ROM, RAM, HDD, image input / output board, and an information processing apparatus including various interfaces and dedicated hardware. It is realizable by using. Moreover, in the following description, the furnace wall surface state determination device of the coking chamber of the coke oven is abbreviated as a furnace wall surface state determination device as necessary.

[壁面画像取得部201]
壁面画像取得部201は、炉壁観察装置により撮像された、炭化室の炉壁面の熱画像データを取得する。炭化室の炉壁面の熱画像データは、炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布のデータであり、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される。
[Wall surface image acquisition unit 201]
The wall surface image acquisition unit 201 acquires thermal image data of the furnace wall surface of the carbonization chamber imaged by the furnace wall observation device. The thermal image data on the furnace wall surface of the carbonization chamber is data on the distribution of thermal radiance on the furnace wall surface of the carbonization chamber, and is composed of pixels having density values corresponding to the thermal radiance.

また、本実施形態では、炉壁観察装置は、1〜2mmの分解能で、256階調の熱画像データを撮像するものとする。尚、炉壁観察装置は、特許文献1等に記載されているので、その詳細な説明を省略する。また、以下の説明では、炉壁観察装置により撮像された、炭化室の炉壁面の熱画像を必要に応じて「炉壁面熱画像」と称し、炉壁観察装置により撮像された、炭化室の炉壁面の熱画像のデータを必要に応じて「炉壁面熱画像データ」と称する。
図3は、炉壁面熱画像の一例を示す図(写真)である。
壁面画像取得部201は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、及び通信インターフェースを用いることにより実現される。
In the present embodiment, the furnace wall observation apparatus captures 256-gradation thermal image data with a resolution of 1 to 2 mm. In addition, since the furnace wall observation apparatus is described in patent document 1 etc., the detailed description is abbreviate | omitted. Moreover, in the following description, the thermal image of the furnace wall surface of the carbonization chamber imaged by the furnace wall observation device is referred to as “furnace wall thermal image” as necessary, and the thermal chamber image of the carbonization chamber imaged by the furnace wall observation device. The data of the furnace wall thermal image is referred to as “furnace wall thermal image data” as necessary.
FIG. 3 is a diagram (photograph) showing an example of a furnace wall surface thermal image.
The wall surface image acquisition unit 201 is realized by using, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and a communication interface.

[シェーディング補正部202]
シェーディング補正部202は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行う。図3に示すように、炉壁面熱画像には温度差による濃度むら(輝度むら)が存在しているので、この濃度むらを取り除くためである。
具体的にシェーディング補正部202は、画素サイズの大きいカーネル(例えばカーネルサイズが128×128のカーネル)を用いた平均化フィルタリングを実行する。シェーディング補正部202は、平均化フィルタリングを実行した炉壁面熱画像データと、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データとの相互に対応する画素の画素値の差分を当該画素における画素値とする差分画像を導出する。そして、シェーディング補正部202は、この差分画像の各画素の画素値に所定の濃度(例えば、256階調の半分である128)を加算した画像データを、シェーディング補正後炉壁面熱画像データとして生成する。差分画像の各画素の画素値に所定の濃度を加算するのは、差分画像の画素値は小さく、差分画像をそのまま用いると暗い画像になるためである。
図4は、シェーディング補正後炉壁面熱画像の一例を示す図(写真)である。
シェーディング補正部202は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
[Shading correction unit 202]
The shading correction unit 202 performs shading correction on the furnace wall surface thermal image data acquired by the wall surface image acquisition unit 201. As shown in FIG. 3, since the density unevenness (brightness unevenness) due to the temperature difference exists in the furnace wall surface thermal image, this density unevenness is removed.
Specifically, the shading correction unit 202 performs averaging filtering using a kernel having a large pixel size (for example, a kernel having a kernel size of 128 × 128). The shading correction unit 202 calculates the difference between the pixel values of the pixels corresponding to the furnace wall thermal image data on which the averaging filtering has been performed and the furnace wall thermal image data acquired by the wall image acquisition unit 201, in the corresponding pixel. A difference image as a value is derived. Then, the shading correction unit 202 generates image data obtained by adding a predetermined density (for example, 128 which is half of 256 gradations) to the pixel value of each pixel of the difference image as the furnace wall thermal image data after the shading correction. To do. The reason why the predetermined density is added to the pixel value of each pixel of the difference image is that the pixel value of the difference image is small, and if the difference image is used as it is, a dark image is obtained.
FIG. 4 is a diagram (photograph) showing an example of a furnace wall thermal image after shading correction.
The shading correction unit 202 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[第1の領域分割部203]
第1の領域分割部203は、シェーディング補正部202により生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を、予め設定された大きさの矩形状の小領域に分割する。以下の説明では、この小領域を必要に応じて「ブロック」と称する。健全煉瓦面状態であれば、1つのブロック内に必ず目地か亀裂が含まれる大きさを有するように、ブロックの大きさを設定する。すなわち、1つのブロックの大きさが、1つの耐火煉瓦の大きさ(炉壁面に露出する面の縦・横の長さ)と同等かそれ以上の大きさになるように、ブロックの大きさを設定する。
第1の領域分割部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、及びユーザインターフェースを用いることにより実現される。
[First region dividing unit 203]
The first region dividing unit 203 divides the image region of the post-shading-corrected furnace wall thermal image data generated by the shading correction unit 202 into rectangular small regions having a preset size. In the following description, this small area is referred to as a “block” as necessary. If the state is a healthy brick surface, the size of the block is set so that one block always has a size that includes joints or cracks. That is, the size of the block is set so that the size of one block is equal to or larger than the size of one refractory brick (the length and width of the surface exposed to the furnace wall). Set.
The first area dividing unit 203 is realized by using, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and a user interface.

[第2の領域分割部204]
第2の領域分割部204は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データの画像領域を、複数のブロックに分割する。このブロックの大きさ及び形状は、シェーディング補正部202で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を第1の領域分割部203で分割する際のブロックの大きさ及び形状と同じになるようにする。すなわち、第2の領域分割部204による分割位置と第1の領域分割部203による分割位置とが同じになるようにする。
第2の領域分割部204は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、及びユーザインターフェースを用いることにより実現される。尚、第2の領域分割部204の機能を第1の領域分割部203に含めてもよい。
[Second area dividing unit 204]
The second region dividing unit 204 divides the image region of the furnace wall surface thermal image data acquired by the wall surface image acquiring unit 201 into a plurality of blocks. The size and shape of this block are the same as the size and shape of the block when the image region of the post-shading corrected furnace wall thermal image data generated by the shading correction unit 202 is divided by the first region dividing unit 203. To be. That is, the division position by the second region dividing unit 204 and the division position by the first region dividing unit 203 are made the same.
The second area dividing unit 204 is realized by using, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and a user interface. Note that the function of the second region dividing unit 204 may be included in the first region dividing unit 203.

[測定不能領域判定部205]
測定不能領域判定部205は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データの画像領域において、濃度が極端に小さい領域と、濃度が飽和している領域とを測定不能領域として導出する。本実施形態では、測定不能領域判定部205は、第2の領域分割部204により分割されたブロックのそれぞれが測定不能領域であるか否かを判定する。この判定の方法の具体例を説明すると、まず、測定不能領域判定部205は、1つブロック内の平均濃度を求める。そして、測定不能領域判定部205は、求めた平均濃度が、予め設定された第1の閾値よりも大きい場合、又は、第2の閾値よりも小さい場合に、当該ブロックは測定不能領域であると判定し、そうでない場合には、当該ブロックは測定不能領域でないと判定する。第1の閾値としては、例えば240を採用することができ、第2の閾値としては、例えば20を採用することができる。
測定不能領域判定部205は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
[Unmeasurable area determination unit 205]
The non-measurable region determination unit 205 derives, as the non-measurable region, a region having an extremely low concentration and a region where the concentration is saturated in the image region of the furnace wall thermal image data acquired by the wall surface image acquisition unit 201. . In the present embodiment, the unmeasurable area determination unit 205 determines whether each of the blocks divided by the second area dividing unit 204 is an unmeasurable area. A specific example of this determination method will be described. First, the non-measurable area determination unit 205 calculates an average density in one block. Then, the non-measurable area determination unit 205 determines that the block is an unmeasurable area when the obtained average density is larger than a preset first threshold value or smaller than a second threshold value. If not, it is determined that the block is not a non-measurable area. For example, 240 can be employed as the first threshold, and 20 can be employed as the second threshold, for example.
The non-measurable area determination unit 205 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[濃度ヒストグラム導出部206]
濃度ヒストグラム導出部206は、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定されなかったブロックごとに、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムを導出する。濃度ヒストグラムは、画素ごとの濃度と、当該濃度の出現頻度(当該濃度を有する画素数)との関係を示すものである。
濃度ヒストグラム導出部206は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
[Density Histogram Deriving Unit 206]
The density histogram deriving unit 206 derives a density histogram of the furnace wall thermal image data after shading correction for each block that has not been determined as an unmeasurable area by the unmeasurable area determination unit 205. The density histogram shows the relationship between the density of each pixel and the appearance frequency of the density (the number of pixels having the density).
The density histogram deriving unit 206 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[閾値導出部207、ピーク判定部208、画素数割合導出部209、壁面状態判定部210]
炭化室の炉壁面からの熱放射輝度は、耐火煉瓦の熱放射輝度と、カーボンによる熱放射輝度とがほとんどである。したがって、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムにおいては、これらの熱放射輝度によるピークが生じる。すなわち、ブロックが、健全煉瓦面状態である場合、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムにおいては、耐火煉瓦の熱放射輝度による1つのピークが得られる。また、ブロックが、一様カーボン付着状態である場合、カーボンの熱放射輝度による1つのピークが得られる。また、ブロックが、斑状カーボン付着状態である場合、熱放射輝度によるピークとカーボンによるピークの2つが得られる。このように、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムにおいては、大きなピークが必ず1つ表れる。
[Threshold deriving unit 207, peak determining unit 208, pixel number ratio deriving unit 209, wall surface state determining unit 210]
The thermal radiance from the furnace wall of the carbonization chamber is mostly the thermal radiance of refractory bricks and the thermal radiance of carbon. Therefore, in the density histogram of the furnace wall thermal image data after shading correction, peaks due to these thermal radiances occur. That is, when the block is in the state of a sound brick surface, one peak due to the thermal radiance of the refractory brick is obtained in the density histogram of the furnace wall thermal image data after shading correction. In addition, when the block is in a uniform carbon adhesion state, one peak due to the thermal radiance of carbon is obtained. In addition, when the block is in the state of adhering carbon, two peaks are obtained: a peak due to thermal radiance and a peak due to carbon. Thus, in the density histogram of the furnace wall thermal image data after shading correction, one large peak always appears.

閾値導出部207は、濃度ヒストグラム導出部206により導出された濃度ヒストグラムから、大津の方法による閾値を導出する。
ピーク判定部208は、濃度ヒストグラム導出部206により導出された濃度ヒストグラムのピークが2つあるか否かを判定する。
画素数割合導出部209は、ピーク判定部208により、濃度ヒストグラムのピークが2つでないと判定された場合に(すなわち、濃度ヒストグラムのピークが1つであると判定された場合に)、濃度ヒストグラム導出部206により導出された濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合r(=閾値以下の濃度を持つ画素の画素数÷全ての画素数)を導出する。
The threshold deriving unit 207 derives a threshold based on the Otsu method from the density histogram derived by the density histogram deriving unit 206.
The peak determination unit 208 determines whether there are two peaks in the density histogram derived by the density histogram deriving unit 206.
When the peak determination unit 208 determines that there are not two peaks in the density histogram (that is, when it is determined that there is only one peak in the density histogram), the pixel number ratio deriving unit 209 In the density histogram derived by the deriving unit 206, a ratio r of appearance frequencies of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method (= the number of pixels having a density equal to or lower than the threshold value / the total number of pixels) is derived.

壁面状態判定部210は、濃度ヒストグラム導出部206により導出された濃度ヒストグラムのピークが2つであるブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。また、壁面状態判定部210は、画素数割合導出部209により導出された割合rが所定値(本実施形態では0.7)以上であるブロックを、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。また、壁面状態判定部210は、画素数割合導出部209により導出された割合rが所定値未満であるブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。   The wall surface state determination unit 210 determines that the block having two peaks in the density histogram derived by the density histogram deriving unit 206 is a spot carbon adhering state region. Further, the wall surface state determination unit 210 determines that a block in which the ratio r derived by the pixel number ratio deriving unit 209 is equal to or greater than a predetermined value (0.7 in the present embodiment) is an area of a healthy brick surface state. . Further, the wall surface state determination unit 210 determines that a block in which the ratio r derived by the pixel number ratio deriving unit 209 is less than a predetermined value is a region having a uniform carbon adhesion state.

大津の方法は、非特許文献1に記載されているように、ヒストグラムが2つのクラスに分類できると仮定して、クラス間分散とクラス内分散の比が最大となるように閾値を決定する方法である。本発明者らは、大津の方法による閾値が、コークス炉の炭化室の炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の3つのうちの何れの状態であるのかを判定するのに有用であることを経験的に見出した。大津の方法は、一般的には、画像の2値化の閾値を決定するのに利用されるアルゴリズムである。したがって、本実施形態における大津の方法による閾値の利用方法は、大津の方法による閾値の一般的な利用方法とは異なる。   As described in Non-Patent Document 1, Otsu's method assumes that the histogram can be classified into two classes, and determines the threshold value so that the ratio of interclass variance to intraclass variance is maximized. It is. The inventors determined that the threshold value according to the method of Otsu is such that the state of the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven is one of three states: a healthy brick surface state, a uniform carbon adhesion state, and a mottled carbon adhesion state. We have found empirically that it is useful to determine if there is. Otsu's method is generally an algorithm used to determine a threshold for binarization of an image. Therefore, the threshold usage method by the Otsu method in this embodiment is different from the general threshold usage method by the Otsu method.

<斑状カーボン付着状態の場合>
図5は、シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、斑状カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像(図5(a))と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値(図5(b))の一例を示す図である。
本発明者らは、図5(b)に示すように、斑状カーボン付着状態のブロックでは、濃度ヒストグラムにおいて、128付近の濃度を挟んで2つのピークが存在するという知見を得た。濃度ヒストグラムにピークが2つあるため、大津の方法による閾値は、これら2つのピークの境界付近に得られる。図5(b)に示す例では、大津の方法による閾値は135であり、閾値の低濃度側と高濃度側の両方にピークがある。
<In the case of mottled carbon adhesion>
FIG. 5 shows an image (FIG. 5 (a)) obtained by cutting out a block in a mottled carbon adhering state from the furnace wall thermal image data after shading correction, a density histogram in the block, and a threshold value according to the method of Otsu (FIG. 5 (b)). )) Is a diagram showing an example.
As shown in FIG. 5 (b), the present inventors have found that, in the block in the mottled carbon adhering state, there are two peaks in the density histogram with a density near 128 in between. Since there are two peaks in the density histogram, the threshold according to the method of Otsu is obtained near the boundary between these two peaks. In the example shown in FIG. 5B, the threshold value according to the method of Otsu is 135, and there are peaks on both the low concentration side and the high concentration side of the threshold value.

以上のことから前述したように本実施形態では、閾値導出部207は、濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出し、ピーク判定部208は、濃度ヒストグラムのピークが2つあるか否かを判定し、壁面状態判定部210は、濃度ヒストグラムのピークが2つであるブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定することとした。
本実施形態では、濃度ヒストグラムのピークが2つあることを、以下のようにして判定する。まず、ピーク判定部208は、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値における画素数ITと、大津の方法による閾値よりも低濃度側の範囲における画素数の最大値ILと、大津の方法による閾値よりも高濃度側の範囲における画素数の最大値IHとを導出する。そして、ピーク判定部208は、IT<IL且つIT<IHである場合に、濃度ヒストグラムのピークが2つであると判定することができる。
As described above, in the present embodiment, as described above, the threshold deriving unit 207 derives a threshold based on the Otsu method from the density histogram, and the peak determining unit 208 determines whether there are two peaks in the density histogram. Then, the wall surface state determination unit 210 determines that the block having two peaks in the density histogram is the region of the mottled carbon adhesion state.
In this embodiment, it is determined as follows that there are two peaks in the density histogram. First, the peak determining unit 208, the density histogram, the pixel number I T at the threshold by Otsu method, the maximum value I L of the number of pixels in the region of lower density side than the threshold value according to the method of Otsu, by Otsu's method A maximum value I H of the number of pixels in the range on the higher density side than the threshold is derived. The peak determination unit 208 can determine that there are two peaks in the density histogram when I T <I L and I T <I H.

<健全煉瓦面状態の場合>
図6は、シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、健全煉瓦面状態であるブロックを切り出した画像(図6(a))と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値(図6(b))の一例を示す図である。
<In case of sound brick surface>
FIG. 6 shows an image (FIG. 6 (a)) obtained by cutting out a block that is in a state of a healthy brick surface from the furnace wall thermal image data after shading correction, a density histogram in the block, and a threshold (FIG. 6 (b) )) Is a diagram showing an example.

本発明者らは、図6(b)に示すように、健全煉瓦面状態であるブロックでは、大部分の画素で濃度が128程度になり、濃度ヒストグラムは高いピークを1つ持つという知見を得た。また、本発明者らは、目地に対応する領域の高濃度の画素の存在により、濃度ヒストグラムは、ピークよりも低濃度側の領域に比べ、高濃度側の領域の方が、広範囲に亘り出現頻度が0(ゼロ)を上回るという知見を得た(図6(b)に示す領域601を参照)。したがって、大津の方法による閾値は、ピークを示す濃度よりも高濃度側になる。図6(b)に示す例では、ピークを示す濃度が128であるのに対して、大津の方法による閾値は135である。その結果、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合rは0.857となった。本発明者らは、異なる複数のブロックについてこの割合rを調べた。その結果、健全煉瓦面状態であるブロックでは、割合rは0.8〜0.9程度の大きな値をとるという知見を得た。   As shown in FIG. 6 (b), the present inventors have found that in a block in a healthy brick surface state, the density is about 128 in most pixels, and the density histogram has one high peak. It was. In addition, the present inventors have found that the density histogram appears over a wider area in the high density area than in the low density area from the peak due to the presence of high density pixels in the area corresponding to the joint. The knowledge that the frequency exceeds 0 (zero) was obtained (see the region 601 shown in FIG. 6B). Therefore, the threshold value according to the method of Otsu is higher than the concentration showing the peak. In the example shown in FIG. 6B, the density indicating the peak is 128, whereas the threshold value according to Otsu's method is 135. As a result, the ratio r of the appearance frequency of pixels having a density equal to or lower than the threshold value according to the method of Otsu was 0.857. The inventors examined this ratio r for a plurality of different blocks. As a result, it was found that the ratio r takes a large value of about 0.8 to 0.9 in the block in the state of a sound brick surface.

以上のことから前述したように本実施形態では、閾値導出部207は、濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出し、ピーク判定部208は、濃度ヒストグラムのピークが2つあるか否かを判定し、画素数割合導出部209は、濃度ヒストグラムのピークが2つでない(1つである)場合に、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合rを導出し、壁面状態判定部210は、当該割合rが0.7以上であるブロックを、健全煉瓦面状態の領域であると判定することとした。   As described above, in the present embodiment, as described above, the threshold deriving unit 207 derives a threshold based on the Otsu method from the density histogram, and the peak determining unit 208 determines whether there are two peaks in the density histogram. The pixel number ratio deriving unit 209 derives the appearance frequency ratio r of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method in the density histogram when the density histogram has two peaks (one). Then, the wall surface state determination unit 210 determines that a block having the ratio r of 0.7 or more is a healthy brick surface state region.

<一様カーボン付着状態の場合>
図7は、シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、一様カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像(図7(a))と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値(図7(b))の一例を示す図である。
本発明者らは、図7(b)に示すように、一様カーボン付着状態のブロック内の濃度の変化は小さいため、濃度ヒストグラムにおいて濃度分布は128近傍に集中し、略対称のピークが1つ存在するという知見を得た。図7(b)に示す例では、大津の方法による閾値は128であり、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合rは0.541となった。本発明者らは、異なる複数のブロックについてこの割合rを調べた。その結果、一様カーボン付着状態であるブロックでは、割合rは0.5程度の値をとるという知見を得た。
<In the case of uniform carbon adhesion>
FIG. 7 shows an image (FIG. 7A) obtained by cutting out a block having a uniform carbon adhesion state from the furnace wall thermal image data after shading correction, a density histogram in the block, and a threshold value according to the method of Otsu (FIG. 7 ( It is a figure which shows an example of b)).
As shown in FIG. 7 (b), the present inventors have a small change in the concentration in the uniformly carbon-attached block. Therefore, the concentration distribution is concentrated in the vicinity of 128 in the concentration histogram, and the substantially symmetrical peak is 1. It was found that there is one. In the example shown in FIG. 7B, the threshold value by the Otsu method is 128, and the appearance frequency ratio r of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method is 0.541. The inventors examined this ratio r for a plurality of different blocks. As a result, it was found that the ratio r has a value of about 0.5 in the block in a uniform carbon adhesion state.

以上のことから前述したように本実施形態では、閾値導出部207は、濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出し、ピーク判定部208は、濃度ヒストグラムのピークが2つあるか否かを判定し、画素数割合導出部209は、濃度ヒストグラムのピークが2つでない(1つである)場合に、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合rを導出し、壁面状態判定部210は、当該割合rが0.7未満であるブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定することとした。   As described above, in the present embodiment, as described above, the threshold deriving unit 207 derives a threshold based on the Otsu method from the density histogram, and the peak determining unit 208 determines whether there are two peaks in the density histogram. The pixel number ratio deriving unit 209 derives the appearance frequency ratio r of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method in the density histogram when the density histogram has two peaks (one). Then, the wall surface state determination unit 210 determines that a block having the ratio r of less than 0.7 is a region having a uniform carbon adhesion state.

尚、前述したように濃度ヒストグラムには大きなピークが必ず1つ存在するので、本実施形態では、濃度ヒストグラムのピークが2つでない場合には、濃度ヒストグラムのピークが1つであると(自動的に)判定するが、濃度ヒストグラムのピークが1つであることを、例えば、以下のようにして判定してもよい。まず、ピーク判定部208は、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値における画素数ITと、大津の方法による閾値よりも低濃度側の範囲における画素数の最大値ILと、大津の方法による閾値よりも高濃度側の範囲における画素数の最大値IHとを導出する。そして、ピーク判定部208は、IT>IL又はIT>IHである場合に、濃度ヒストグラムのピークが1つであると判定する。ここで、「IT>IL又はIT>IH」の代わりに「IT≧IL又はIT>IH」或いは「IT>IL又はIT≧IH」を採用してもよい。 As described above, since there is always one large peak in the density histogram, in this embodiment, if there are not two peaks in the density histogram, it is assumed that there is only one peak in the density histogram (automatically However, it may be determined as follows, for example, that the density histogram has one peak. First, the peak determining unit 208, the density histogram, the pixel number I T at the threshold by Otsu method, the maximum value I L of the number of pixels in the region of lower density side than the threshold value according to the method of Otsu, by Otsu's method A maximum value I H of the number of pixels in the range on the higher density side than the threshold is derived. Then, the peak determination unit 208 determines that the density histogram has one peak when I T > I L or I T > I H. Here, employ "I T> I L or I T> I H" instead of "I T ≧ I L or I T> I H" or "I T> I L or I T ≧ I H" Also good.

閾値導出部207、ピーク判定部208、画素数割合導出部209、及び壁面状態判定部210は、以上の処理を第2の領域分割部204で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定されなかった全てのブロック(すなわち、濃度ヒストグラム導出部206により導出された全てのブロック)について個別に行う。これにより、第2の領域分割部204で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定されなかった全てのブロックにおけるカーボンの付着状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを特定することができる。
閾値導出部207、ピーク判定部208、画素数割合導出部209、及び壁面状態判定部210は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
The threshold deriving unit 207, the peak determining unit 208, the pixel number ratio deriving unit 209, and the wall surface state determining unit 210 are the non-measurable region determining unit 205 among the blocks divided by the second region dividing unit 204. This is performed individually for all the blocks that have not been determined as non-measurable areas (that is, all the blocks derived by the density histogram deriving unit 206). As a result, among the blocks divided by the second region dividing unit 204, the carbon adhesion state in all the blocks that have not been determined as non-measurable regions by the non-measurable region determining unit 205 is the sound brick surface state, uniform It is possible to specify which state is the carbon adhesion state or the mottled carbon adhesion state.
The threshold deriving unit 207, the peak determining unit 208, the pixel number ratio deriving unit 209, and the wall surface state determining unit 210 are realized by using, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an HDD.

[領域割合導出部211]
領域割合導出部211は、壁面状態判定部210における判定の結果から、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データの画像領域のうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定された領域を除く領域における、健全煉瓦面状態の領域の割合(=健全煉瓦面状態の領域の面積÷測定不能領域と判定された領域を除く炉壁面熱画像データの画像領域の面積)を導出する。以下の説明では、この割合を必要に応じて、健全煉瓦面状態の領域の面積割合と称する。
同様に、領域割合導出部211は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データの画像領域のうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定された領域を除く領域における、一様カーボン付着状態の領域の割合(=一様カーボン付着状態の領域の面積÷測定不能領域と判定された領域を除く炉壁面熱画像データの画像領域の面積)と、斑状カーボン付着状態の領域の割合(=斑状カーボン付着状態の領域の面積÷測定不能領域と判定された領域を除く炉壁面熱画像データの画像領域の面積)をそれぞれ導出する。以下の説明では、これらの割合を必要に応じて、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、斑状カーボン付着状態の領域の面積割合と称する。
領域割合導出部211は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
[Area Ratio Deriving Unit 211]
The region ratio deriving unit 211 determines that the non-measurable region determination unit 205 determines the non-measurable region from among the image regions of the furnace wall thermal image data acquired by the wall surface image acquisition unit 201 based on the determination result in the wall surface state determination unit 210. The ratio of the area of the sound brick surface state to the area excluding the designated area (= area of the sound brick surface area ÷ the area of the image area of the furnace wall thermal image data excluding the area determined to be unmeasurable) To do. In the following description, this ratio is referred to as the area ratio of the area in the state of a healthy brick surface as necessary.
Similarly, the region ratio deriving unit 211 is a region other than the region determined as the non-measurable region by the non-measurable region determining unit 205 among the image regions of the furnace wall surface thermal image data acquired by the wall surface image acquiring unit 201. Percentage of areas with uniform carbon adhesion (= area of uniform carbon adhesion area / area of image area of furnace wall thermal image data excluding areas determined as non-measurable areas) and area of mottled carbon adhesion state (= Area of mottled carbon adhering area / area of image area of furnace wall thermal image data excluding area determined to be unmeasurable area). In the following description, these ratios are referred to as the area ratio of the uniform carbon adhering area and the area ratio of the mottled carbon adhering area as necessary.
The area ratio deriving unit 211 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[壁面状態表示部212]
壁面状態表示部212は、壁面状態判定部210により判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域判定部205により判定された、測定不能領域の情報と、領域割合導出部211により導出された、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成し、当該表示データをコンピュータディスプレイに表示する。
図8は、コークス炉の炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の表示画面の一例を示す図である。
[Wall surface state display unit 212]
The wall surface state display unit 212 includes information on the adhesion state of carbon in each block determined by the wall surface state determination unit 210, information on unmeasurable regions determined by the unmeasurable region determination unit 205, and a region ratio deriving unit. Generates display data for displaying the area ratio of the area in the state of a healthy brick surface, the area ratio of the area in the uniform carbon adhesion state, and the area ratio in the area of the mottled carbon adhesion state, derived by 211. Then, the display data is displayed on the computer display.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a display screen of the carbon adhesion state on the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven.

図8に示す例では、炉壁面熱画像上に、健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、及び測定不能領域を表示すると共に、健全煉瓦面状態の領域(健全煉瓦領域)、斑状カーボン付着状態の領域(斑状カーボン付着領域)、及び一様カーボン付着状態の領域(一様カーボン付着領域)の面積割合を数字で表示する。   In the example shown in FIG. 8, on the furnace wall thermal image, the area of the healthy brick surface state, the area of the uniform carbon adhesion state, the area of the mottled carbon adhesion state, and the non-measurable area are displayed, and the state of the healthy brick surface state is displayed. The area ratios of the area (healthy brick area), the mottled carbon adhesion state area (the mottled carbon adhesion area), and the uniform carbon adhesion state area (the uniform carbon adhesion area) are displayed as numbers.

図8に示す例では、破線で囲まれる領域が一様カーボン付着状態の領域であり、実線で囲まれる領域が斑状カーボン付着状態の領域であり、一点鎖線よりも端の領域が測定不能領域であり、その他の領域が健全煉瓦面状態の領域である。尚、炉壁面熱画像上に、健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、及び測定不能領域を表示する方法は、このような方法に限定されない。例えば、領域毎に異なる半透明の色を炉壁面熱画像上に配置してもよい。
壁面状態表示部212は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、画像メモリ、通信インターフェース、及びコンピュータディスプレイを用いることにより実現される。
In the example shown in FIG. 8, the region surrounded by the broken line is a region with a uniform carbon adhesion state, the region surrounded by the solid line is a region with a patchy carbon adhesion state, and the region beyond the one-dot chain line is a non-measurable region. Yes, and other areas are areas with a sound brick surface. In addition, the method of displaying the area | region of a healthy brick surface state, the area | region of a uniform carbon adhesion state, the area | region of a mottled carbon adhesion state, and a measurement impossible area | region on a furnace wall surface thermal image is not limited to such a method. For example, you may arrange | position the translucent color which changes for every area | region on a furnace wall surface thermal image.
The wall surface state display unit 212 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, HDD, image memory, communication interface, and computer display.

尚、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域の情報と、各領域(健全煉瓦面状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、一様カーボン付着状態の領域)の面積割合の情報を炉壁表面状態判定装置200で表示しなくてもよい。例えば、炉壁表面状態判定装置200は、これらの情報を外部装置に送信したり、可搬型の記憶媒体に記憶したりして出力してもよい。このようにした場合には、炉壁表面状態判定装置200以外の装置で、これらの情報を表示することができる。   In addition, information on the adhesion state of carbon in each block, information on non-measurable regions, and information on the area ratio of each region (region of healthy brick surface state, region of mottled carbon adhesion state, region of uniform carbon adhesion state) May not be displayed on the furnace wall surface state determination device 200. For example, the furnace wall surface state determination device 200 may output the information by transmitting the information to an external device or by storing the information in a portable storage medium. In such a case, such information can be displayed by an apparatus other than the furnace wall surface state determination apparatus 200.

[動作フローチャート]
次に、図9のフローチャートを参照しながら、炉壁表面状態判定装置200の動作の一例を説明する。
まず、ステップS901において、壁面画像取得部201は、炉壁面熱画像データを取得する(図3を参照)。
次に、ステップS902において、シェーディング補正部202は、ステップS901で取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行い、シェーディング補正後炉壁面熱画像データを生成する(図4を参照)。
[Operation flowchart]
Next, an example of operation | movement of the furnace wall surface state determination apparatus 200 is demonstrated, referring the flowchart of FIG.
First, in step S901, the wall surface image acquisition unit 201 acquires furnace wall surface thermal image data (see FIG. 3).
Next, in step S902, the shading correction unit 202 performs shading correction on the furnace wall thermal image data acquired in step S901, and generates furnace wall thermal image data after shading correction (see FIG. 4).

次に、ステップS903において、第2の領域分割部204は、ステップS901で取得された炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。
次に、ステップS904において、測定不能領域判定部205は、ステップS903で分割された複数のブロックごとに、当該ブロックが測定不能領域であるか否かを判定する。すなわち、測定不能領域判定部205は、ステップS901で取得された炉壁面熱画像データの画像領域から、測定不能領域を導出する。
Next, in step S903, the second region dividing unit 204 divides the image region of the furnace wall thermal image data acquired in step S901 into a plurality of blocks.
Next, in step S904, the unmeasurable area determination unit 205 determines whether the block is an unmeasurable area for each of the plurality of blocks divided in step S903. That is, the unmeasurable area determination unit 205 derives an unmeasurable area from the image area of the furnace wall surface thermal image data acquired in step S901.

次に、ステップS905において、第1の領域分割部203は、ステップS902で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。ここで、ステップS903における分割位置とステップS905における分割位置を同じにする。尚、ステップS905の処理は、ステップS902の処理の後であれば、必ずしもステップS903、S904の後に行わなくてもよい。例えば、ステップS903においてステップS905の処理を並列的に行ってもよい。   Next, in step S905, the first area dividing unit 203 divides the image area of the post-shading corrected furnace wall thermal image data generated in step S902 into a plurality of blocks. Here, the division position in step S903 and the division position in step S905 are the same. Note that the process of step S905 is not necessarily performed after steps S903 and S904 as long as it is after the process of step S902. For example, in step S903, the process of step S905 may be performed in parallel.

次に、ステップS906において、濃度ヒストグラム導出部206は、ステップS905で分割された複数のブロックのうち、ステップS904で測定不能領域と判定されなかったブロックを指定する変数iに「1」を設定する。
次に、ステップS907において、濃度ヒストグラム導出部206は、ステップS902で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域のうち、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムを導出する。
Next, in step S906, the density histogram deriving unit 206 sets “1” to a variable i that designates a block that has not been determined to be an unmeasurable region in step S904 among the plurality of blocks divided in step S905. .
Next, in step S907, the density histogram deriving unit 206 derives a density histogram in a block corresponding to the variable i in the image area of the post-shading corrected furnace wall thermal image data generated in step S902.

次に、ステップS908において、閾値導出部207は、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムから、大津の方法による閾値を導出する。
次に、ステップS909において、ピーク判定部208は、ステップS907で導出された濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値における画素数ITと、大津の方法による閾値よりも低濃度側の範囲における画素数の最大値ILと、大津の方法による閾値よりも高濃度側の範囲における画素数の最大値IHとを導出する。
Next, in step S908, the threshold deriving unit 207 derives a threshold based on the Otsu method from the density histogram in the block corresponding to the variable i.
Next, in step S909, the peak determining unit 208, the density histogram derived in step S907, the pixel number I T at the threshold by Otsu method, the number of pixels in the range of the low density side than the threshold value according to the method of Otsu and the maximum value I L of, than the threshold by Otsu's method to derive the maximum value I H of the number of pixels in the region of the high concentration side.

次に、ステップS910において、ピーク判定部208は、IT<IL且つIT<IHであるか否かを判定する。この判定の結果、IT<IL且つIT<IHでない場合には、後述するステップS914に進む。一方、IT<IL且つIT<IHである場合には、ステップS911に進む。ステップS911に進むと、壁面状態判定部210は、ステップS907で導出された濃度ヒストグラムにおいてピークが2つあると判定し、変数iに対応するブロックは、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。 Next, in step S910, the peak determination unit 208 determines whether I T <I L and I T <I H. If it is determined that I T <I L and I T <I H are not satisfied, the process proceeds to step S914 described later. On the other hand, if I T <I L and I T <I H , the process proceeds to step S911. In step S911, the wall surface state determination unit 210 determines that there are two peaks in the density histogram derived in step S907, and determines that the block corresponding to the variable i is a patchy carbon adhesion state region. .

次に、ステップS912において、壁面状態判定部210は、変数iがNであるか否かを判定する。Nは、ステップS905で分割された複数のブロックのうち、ステップS904で測定不能領域と判定されなかったブロックの総数に等しい数である。   Next, in step S912, the wall surface state determination unit 210 determines whether or not the variable i is N. N is a number equal to the total number of blocks that have not been determined as non-measurable areas in step S904 among the plurality of blocks divided in step S905.

この判定の結果、変数iがNである場合には、ステップS905で分割された複数のブロックのうち、ステップS904で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行ったことになる。したがって、後述するステップS918に進む。
一方、変数iがNでない場合には、ステップS905で分割された複数のブロックのうち、ステップS904で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行っていない。そこで、ステップS913に進み、濃度ヒストグラム導出部206は、変数iに「1」を加算する。そして、次の変数iに対応するブロックについてステップS907以降の処理を行う。
As a result of the determination, if the variable i is N, the determination of the carbon adhesion state is performed for all of the blocks that were not determined as the non-measurable area in step S904 among the plurality of blocks divided in step S905. It ’s gone. Accordingly, the process proceeds to step S918 described later.
On the other hand, when the variable i is not N, the carbon adhesion state is not determined for all the blocks that are not determined to be unmeasurable regions in step S904 among the plurality of blocks divided in step S905. In step S913, the density histogram deriving unit 206 adds “1” to the variable i. And the process after step S907 is performed about the block corresponding to the following variable i.

前述したようにステップS910において、IT<IL且つIT<IHでない場合には、ステップS907で導出された濃度ヒストグラムにおいてピークは1つであると判定し、ステップS914に進む。ステップS914に進むと、画素数割合導出部208は、ステップS907で導出された濃度ヒストグラムにおいて、ステップS908で導出された大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合rを導出する。 As described above, if I T <I L and I T <I H are not satisfied in step S910, it is determined that there is one peak in the density histogram derived in step S907, and the process proceeds to step S914. In step S914, the pixel number ratio deriving unit 208 derives the appearance frequency ratio r of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method derived in step S908 in the density histogram derived in step S907. .

次に、ステップS915において、壁面状態判定部210は、ステップS914で導出された割合rが0.7以上であるか否かを判定する。この判定の結果、ステップS914で導出された割合rが0.7以上である場合には、ステップS916に進む。ステップS916に進むと、壁面状態判定部210は、変数iに対応するブロックは、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。そして、前述したステップS912に進む。
一方、ステップS914で導出された割合rが0.7以上でない場合には、ステップS917に進む。ステップS917に進むと、壁面状態判定部210は、変数iに対応するブロックは、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。そして、前述したステップS912に進む。
Next, in step S915, the wall surface state determination unit 210 determines whether the ratio r derived in step S914 is 0.7 or more. As a result of the determination, if the ratio r derived in step S914 is 0.7 or more, the process proceeds to step S916. If it progresses to step S916, the wall surface state determination part 210 will determine with the block corresponding to the variable i being the area | region of a healthy brick surface state. Then, the process proceeds to step S912 described above.
On the other hand, if the ratio r derived in step S914 is not 0.7 or more, the process proceeds to step S917. In step S917, the wall surface state determination unit 210 determines that the block corresponding to the variable i is a region having a uniform carbon adhesion state. Then, the process proceeds to step S912 described above.

前述したように、ステップS912において、変数iがNであると判定され、ステップS905で分割された複数のブロックのうち、ステップS904で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定が行われると、ステップS918に進む。
ステップS918に進むと、領域割合導出部211は、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する。
As described above, in step S912, it is determined that the variable i is N, and among the plurality of blocks divided in step S905, all of the blocks that have not been determined as unmeasurable regions in step S904 are attached with carbon. When the state is determined, the process proceeds to step S918.
In step S918, the area ratio deriving unit 211 derives the area ratio of the area in the healthy brick surface state, the area ratio of the area in the uniform carbon adhesion state, and the area ratio of the area in the mottled carbon adhesion state.

次に、ステップS919において、壁面状態表示部212は、ステップS911、S916及びS917で判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、ステップS904で導出された、測定不能領域の情報と、ステップS918で導出された、各領域(健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域)の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成する。
次に、ステップS920において、壁面状態表示部212は、ステップS919で生成した表示データに基づく画像をコンピュータディスプレイに表示する。そして、図9のフローチャートによる処理を終了する。
Next, in step S919, the wall surface state display unit 212 includes information on the carbon adhesion state in each block determined in steps S911, S916, and S917, and information on the unmeasurable region derived in step S904, Display data for displaying the area ratio information of each region (region with a healthy brick surface state, region with a uniform carbon adhesion state, region with a mottled carbon adhesion state) derived in step S918 is generated.
Next, in step S920, the wall surface state display unit 212 displays an image based on the display data generated in step S919 on the computer display. And the process by the flowchart of FIG. 9 is complete | finished.

[まとめ]
以上のように本実施形態では、シェーディング補正後炉壁面熱画像データを複数のブロックに分割し、分割した複数のブロックごとに、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムを導出し、導出した濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出する。そして、濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるブロックを、斑状カーボン付着状態であると判定する。濃度ヒストグラムにおけるピークが2つでない場合には、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合が0.7以上であるブロックを、健全煉瓦面状態であると判定する。一方、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合が0.7未満であるブロックを、一様カーボン付着状態であると判定する。そして、各状態の領域を、炉壁面熱画像の上に重ねて表示すると共に、各状態の領域の面積割合を表示する。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the furnace wall thermal image data after shading correction is divided into a plurality of blocks, and the density histogram of the furnace wall thermal image data after shading correction is derived and derived for each of the divided blocks. The threshold value by the method of Otsu is derived from the density histogram. Then, the block having two peaks in the density histogram is determined to be in the state of adhering carbon. If there are not two peaks in the density histogram, it is determined that a block whose appearance frequency ratio of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method is 0.7 or more in the density histogram is in a sound brick surface state. To do. On the other hand, in the density histogram, a block in which the ratio of the appearance frequency of pixels having a density equal to or lower than the threshold according to the method of Otsu is less than 0.7 is determined to be in a uniform carbon adhesion state. And while displaying the area | region of each state on a furnace wall surface thermal image, the area ratio of the area | region of each state is displayed.

したがって、コークス炉の炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態と位置を自動的に且つ正確に把握することができる。従来の炉壁面熱画像の目視による判断よりも遥かに定量的にカーボンの付着領域の数値化を行うことが可能になるので、カーボンの付着状態の管理の精度を向上させることができる。カーボンの付着量は、炉体温度や石炭配合等の操業条件によって日数をかけて徐々に変動する。操業条件の変更後にカーボンの付着領域が増大する傾向になれば、いずれはカーボンが過度に成長して凹凸となり押出負荷が上昇し、押し詰まりが生じる虞がある。逆に、カーボンの減少傾向が続くと、耐火煉瓦の減肉や細かい角欠けによる凹部を埋めていたカーボンまでもが消失し、押出負荷が上昇する。本実施形態で説明した手法により、炉壁面のどの領域でカーボンの付着状態がどのような状態であるのかを示す情報に基づいて、例えば、操業の合間に炭化室にエアーを吹き込むカーボン焼却の時間を調節すれば、押出負荷を的確に安定化させることができる。   Therefore, it is possible to automatically and accurately grasp the adhesion state and position of carbon on the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven. Since it becomes possible to quantify the carbon adhesion region much more quantitatively than the conventional judgment by visual observation of the furnace wall thermal image, it is possible to improve the accuracy of management of the carbon adhesion state. The amount of carbon deposited gradually varies over the course of the day depending on operating conditions such as furnace temperature and coal blending. If the carbon adhesion region tends to increase after the change of the operating conditions, the carbon will grow excessively and become uneven, and the extrusion load may increase and clogging may occur. On the contrary, if the tendency of carbon to continue decreasing, even the carbon which filled the recessed part by the thinning of a refractory brick or a fine corner chip | tip will lose | disappear, and an extrusion load will rise. Based on the information indicating in which region of the furnace wall the carbon adhesion state is based on the method described in the present embodiment, for example, the time of carbon incineration in which air is blown into the carbonization chamber between operations If is adjusted, the extrusion load can be stabilized accurately.

[変形例]
本実施形態のように、測定不能領域を判定し、この測定不能領域を除く領域におけるカーボンの付着状態を判定すれば、炉壁面全体におけるカーボンの付着状態を適切に判定することができるので好ましい。しかしながら、必ずしも測定不能領域を判定しなくてもよい。例えば、測定不能領域として想定される領域を予め設定し、炉壁面熱画像データの画像領域から、この領域を除く領域におけるカーボンの付着状態を判定してもよい。また、測定不能領域として想定されない領域のみについて、カーボンの付着状態を判定する場合には、測定不能領域を設定しなくてもよい。
[Modification]
As in the present embodiment, it is preferable to determine the unmeasurable region and determine the carbon adhesion state in the region excluding this non-measurable region because the carbon adhesion state on the entire furnace wall surface can be appropriately determined. However, it is not always necessary to determine the unmeasurable area. For example, a region assumed as a non-measurable region may be set in advance, and the carbon adhesion state in a region excluding this region may be determined from the image region of the furnace wall thermal image data. In addition, in the case where the carbon adhesion state is determined only for a region that is not assumed as a non-measurable region, the non-measurable region may not be set.

また、本実施形態のように、炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行うようにすれば、炉壁面熱画像データに濃度むらがある場合でも、カーボンの付着状態を適切に判定することができるので好ましい。しかしながら、このような濃度むらによる影響が小さい場合には、必ずしも炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行わなくてもよい。   In addition, if the shading correction is performed on the furnace wall surface thermal image data as in the present embodiment, the carbon adhesion state can be appropriately determined even if the furnace wall surface thermal image data has uneven density. It is preferable because it is possible. However, when the influence of such density unevenness is small, the shading correction is not necessarily performed on the furnace wall surface thermal image data.

[実施例]
稼働中のコークス炉の炭化室の炉壁面熱画像を得て、本実施形態で説明した方法で、カーボンの付着状態の判定を実施した。カーボンの付着状態の判定対象とするコークス炉を40年以上稼働している老朽炉とした。このコークス炉の炭化室の炉壁面は、奥行き約16m、高さ約6mの大きさを有する。この炉壁面全体の炉壁面熱画像であって、奥行方向の分解能を2mm、高さ方向の分解能を1.3mmとする256階調の炉壁面熱画像を判定に供した。当該炉壁面熱画像、及び当該炉壁面熱画像から生成したシェーディング補正後炉壁面熱画像を、縦128画素、横128画素の矩形領域のブロックに分割し、それぞれのブロックにおいてカーボンの付着状態を図9のフローチャートに従って判定した。このような測定を、異なる2つの炭化室の炉壁面について行った。図10は、炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の判定の結果の一例を示す図(写真)である。図10では、図8と同様に、破線で囲まれる領域を一様カーボン付着状態の領域とし、実線で囲まれる領域を斑状カーボン付着状態の領域とし、一点鎖線よりも端の領域を測定不能領域とし、その他の領域を健全煉瓦面状態の領域とする。
図8及び図10から、いずれも人が見た目に分かる広域的なカーボンの付着状態と斑状のカーボンの付着状態をほぼ正しく抽出していることが分かる。
[Example]
The furnace wall surface thermal image of the carbonization chamber of the coke oven in operation was obtained, and the carbon adhesion state was determined by the method described in this embodiment. The coke oven to be used for determining the carbon adhesion state was an aging furnace that had been operating for over 40 years. The furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven has a depth of about 16 m and a height of about 6 m. This furnace wall thermal image of the entire furnace wall surface was subjected to determination with a 256-gradation furnace wall thermal image with a resolution in the depth direction of 2 mm and a resolution in the height direction of 1.3 mm. The furnace wall surface thermal image and the shading-corrected furnace wall surface thermal image generated from the furnace wall surface thermal image are divided into rectangular blocks each having 128 pixels in the vertical direction and 128 pixels in the horizontal direction. The determination was made according to the flowchart of FIG. Such a measurement was performed on the furnace wall surfaces of two different carbonization chambers. FIG. 10 is a diagram (photograph) showing an example of the result of determination of the adhesion state of carbon on the furnace wall surface of the carbonization chamber. In FIG. 10, as in FIG. 8, a region surrounded by a broken line is a region with a uniform carbon adhesion state, a region surrounded by a solid line is a region with a patchy carbon adhesion state, and a region beyond the one-dot chain line is an unmeasurable region. The other areas are defined as areas with a sound brick surface.
8 and 10, it can be seen that both the wide-area carbon adhesion state and the mottled carbon adhesion state that can be seen by humans are almost correctly extracted.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、大津の方法による閾値を判定基準として用いて、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの各ブロックにおけるカーボンの付着状態を判定する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、濃度ヒストグラムにおけるピークを示す濃度よりも低濃度側と高濃度側のそれぞれにおける濃度分布の重心と当該ピークを示す濃度との距離を判定基準として用いて、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの各ブロックにおけるカーボンの付着状態を判定する場合について説明する。このように、本実施形態と第1の実施形態とは、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの各ブロックにおけるカーボンの付着状態を判定する方法の一部が異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図10に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the case where the adhesion state of carbon in each block of the furnace wall thermal image data after shading correction is determined as an example using the threshold value by the method of Otsu as a determination criterion has been described as an example. On the other hand, in the present embodiment, shading correction is performed using the distance between the center of density distribution on each of the lower density side and the higher density side than the density showing the peak in the density histogram and the density showing the peak as a criterion. The case where the adhesion state of carbon in each block of the rear furnace wall surface thermal image data is determined will be described. As described above, the present embodiment and the first embodiment are different in a part of the method for determining the carbon adhesion state in each block of the furnace wall thermal image data after shading correction. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

図11は、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置1100の機能的な構成の一例を示す図である。尚、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置1100のハードウェアは、例えば、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情報処理装置や専用のハードウェアを用いることにより実現することができる。また、以下の説明では、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置を必要に応じて炉壁表面状態判定装置と略称する。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the furnace wall surface state determination device 1100 of the coking chamber of the coke oven. The hardware of the coke oven coking chamber furnace wall surface state determination device 1100 includes, for example, a CPU, ROM, RAM, HDD, image input / output board, and an information processing device including various interfaces and dedicated hardware. It is realizable by using. Moreover, in the following description, the furnace wall surface state determination device of the coking chamber of the coke oven is abbreviated as a furnace wall surface state determination device as necessary.

[壁面画像取得部201、シェーディング補正部202、第2の領域分割部204、測定不能領域判定部205、第1の領域分割部203、濃度ヒストグラム導出部206]
壁面画像取得部201、シェーディング補正部202、第2の領域分割部204、測定不能領域判定部205、第1の領域分割部203、及び濃度ヒストグラム導出部206は、第1の実施形態の炉壁表面状態判定装置200におけるものと同じである。
[Wall surface image acquisition unit 201, shading correction unit 202, second region dividing unit 204, non-measurable region determining unit 205, first region dividing unit 203, density histogram deriving unit 206]
The wall surface image acquisition unit 201, the shading correction unit 202, the second region dividing unit 204, the non-measurable region determining unit 205, the first region dividing unit 203, and the density histogram deriving unit 206 are the furnace wall according to the first embodiment. This is the same as that in the surface state determination apparatus 200.

その概要を再度説明すると、壁面画像取得部201は、炉壁面熱画像データを取得する(図3を参照)。シェーディング補正部202は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行う(図4を参照)。
第1の領域分割部203は、シェーディング補正部202により生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を、複数のブロックに分割する。第2の領域分割部204は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データの画像領域を、複数のブロックに分割する。測定不能領域判定部205は、壁面画像取得部201により取得された炉壁面熱画像データの画像領域において、濃度が極端に小さい領域と、濃度が飽和している領域とを測定不能領域として導出する。
濃度ヒストグラム導出部206は、第2の領域分割部204で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定されなかったブロックごとに、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムを導出する。
The outline will be described again. The wall surface image acquisition unit 201 acquires furnace wall surface thermal image data (see FIG. 3). The shading correction unit 202 performs shading correction on the furnace wall surface thermal image data acquired by the wall surface image acquisition unit 201 (see FIG. 4).
The first region dividing unit 203 divides the image region of the post-shading corrected furnace wall thermal image data generated by the shading correction unit 202 into a plurality of blocks. The second region dividing unit 204 divides the image region of the furnace wall surface thermal image data acquired by the wall surface image acquiring unit 201 into a plurality of blocks. The non-measurable region determination unit 205 derives, as the non-measurable region, a region having an extremely low concentration and a region where the concentration is saturated in the image region of the furnace wall thermal image data acquired by the wall surface image acquisition unit 201. .
The density histogram deriving unit 206 calculates the shading-corrected furnace wall thermal image data for each block that has not been determined by the non-measurable region determination unit 205 among the blocks divided by the second region dividing unit 204. A density histogram is derived.

[ピーク濃度導出部1101]
ピーク濃度導出部1101は、濃度ヒストグラム導出部206により導出された濃度ヒストグラムで画素数が最大になる濃度であるピーク濃度Cpを導出する。
ピーク濃度導出部1101は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
[Peak concentration deriving unit 1101]
The peak density deriving unit 1101 derives a peak density C p that is the density at which the number of pixels is maximized in the density histogram derived by the density histogram deriving unit 206.
The peak concentration deriving unit 1101 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[ピーク判定部1102]
ピーク判定部1102は、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する。
図12は、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する方法の一例を概念的に説明する図である。
例えば、ピーク判定部1102は、図12に示すように、ピーク濃度Cpを起点として、微小な濃度間隔ずつ濃度を増加させ(図12に示す矢印線を参照)、当該増加させた濃度(図12の丸で囲む部分の濃度)における画素数の変化を読み取る。そして、ピーク判定部1102は、読み取った画素数の変化から、高濃度になるほど画素数が増加する領域があるか否かを判定する。
[Peak determination unit 1102]
Peak determining unit 1102 determines, in the region of the high density side than the peak concentration C p, whether or not there is a maximum value.
12, in the region of the high-density side than the peak concentration C p, is a diagram conceptually illustrating an example of a method of determining whether there is a maximum value.
For example, as shown in FIG. 12, the peak determining unit 1102 increases the concentration by minute concentration intervals starting from the peak concentration C p (see the arrow line shown in FIG. 12), and the increased concentration (see FIG. 12). The change in the number of pixels in the density of the portion surrounded by 12 circles) is read. Then, the peak determination unit 1102 determines whether or not there is a region where the number of pixels increases as the density increases from the change in the number of pixels read.

図12に示すように、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域で、高濃度になるほど画素数が増加する領域があれば、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域で、濃度ヒストグラムに極大値が存在することになる。一方、後述する図13(a)、図13(b)に示すように、高濃度になるほど画素数が増加する領域がなければ、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域で、濃度ヒストグラムの画素数は単調に減少する。
尚、濃度ヒストグラムにおける極大値があるか否かを判定する方法は、前述した方法に限定されない。例えば、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域で高濃度になるほど画素数が増加する領域があり、且つ、当該領域よりも高濃度側の領域で高濃度になるほど画素数が減少する領域がある場合に、濃度ヒストグラムに極大値が存在すると判定してもよい。
また、画素数の増加分に対する閾値を設定し、画素数の増加分が当該閾値以上である場合に限り、画素数が増加していると判定してもよい。
ピーク判定部1102は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
As shown in FIG. 12, if there is a region on the higher density side than the peak density C p and the number of pixels increases as the density increases, the density histogram is displayed in the higher density side area than the peak density C p. There will be a local maximum. On the other hand, as shown in FIGS. 13A and 13B, which will be described later, if there is no area where the number of pixels increases as the density increases, the density histogram of the density density area is higher than the peak density C p . The number of pixels decreases monotonously.
The method for determining whether or not there is a maximum value in the density histogram is not limited to the method described above. For example, there is a region where the number of pixels increases as the density is higher in a region on the higher density side than the peak density C p , and a region where the number of pixels decreases as the density is higher in a region on the higher density side than that region. In some cases, it may be determined that a maximum value exists in the density histogram.
Alternatively, a threshold value for the increase in the number of pixels may be set, and it may be determined that the number of pixels has increased only when the increase in the number of pixels is equal to or greater than the threshold value.
The peak determination unit 1102 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[重心導出部1103]
重心導出部1103は、ピーク判定部1102により、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に極大値がない(濃度ヒストグラム導出部206により導出された濃度ヒストグラムのピークの数が1つである)と判定された場合、当該濃度ヒストグラムについてピーク濃度導出部1101により導出されたピーク濃度Cpよりも低濃度側の領域における濃度分布の重心となる濃度を導出する。以下の説明では、この濃度を必要に応じて低濃度側重心濃度GLと称する。
また、重心導出部1103は、当該濃度ヒストグラムについてピーク濃度導出部1101により導出されたピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域における濃度分布の重心となる濃度を導出する。以下の説明では、この濃度を必要に応じて高濃度側重心濃度GHと称する。
尚、低濃度側重心濃度GLは、濃度ヒストグラムの領域のうち、ピーク濃度Cpよりも低濃度側の領域の面積を半分に分ける濃度であり、高濃度側重心濃度GHは、濃度ヒストグラムの領域のうち、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域の面積を半分に分ける濃度である。
[Center of gravity deriving unit 1103]
The center-of-gravity deriving unit 1103 has no maximum value in the region on the higher density side than the peak concentration C p by the peak determining unit 1102 (the number of peaks in the density histogram derived by the density histogram deriving unit 206 is one). when it is determined that, than the peak concentration C p derived by the peak concentration derivation section 1101 for the density histogram to derive the concentration of the center of gravity of the density distribution in the region of the low concentration side. In the following description, this density is referred to as a low density side gravity center density G L as necessary.
The center-of-gravity deriving unit 1103 derives a density that is the center of density distribution in a region on the higher density side than the peak density C p derived by the peak density deriving unit 1101 for the density histogram. In the following description, this concentration is referred to as a high concentration side gravity center concentration GH as necessary.
The low density side centroid density G L is a density that divides the area of the area on the low density side from the peak density C p in half in the density histogram area, and the high density side centroid density GH is the density histogram. Is a concentration that divides the area of the region on the higher concentration side than the peak concentration C p in half.

図13は、濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度Cp、低濃度側重心濃度GL、及び高濃度側重心濃度GHの一例を示す図である。具体的に図13(a)は、図6(a)に示すブロック(健全煉瓦面状態であるブロック)の濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度Cp、低濃度側重心濃度GL、及び高濃度側重心濃度GHを示す。また、図13(b)は、図7(a)に示すブロック(一様カーボン付着状態であるブロック)の濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度Cp、低濃度側重心濃度GL、及び高濃度側重心濃度GHを示す。
図13(a)に示す例では、ピーク濃度Cp=126、低濃度側重心濃度GL=122.3、高濃度側重心濃度GH=134.0である。また、図13(b)に示す例では、ピーク濃度Cp=127、低濃度側重心濃度GL=122.9、高濃度側重心濃度GH=132.3である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the peak density C p , the low density side centroid density G L , and the high density side centroid density GH in the density histogram. Specifically, FIG. 13A shows a peak density C p , a low density side centroid density G L , and a high density side centroid density in the density histogram of the block shown in FIG. GH is shown. FIG. 13B shows the peak concentration C p , the low concentration side centroid concentration G L , and the high concentration side centroid concentration in the concentration histogram of the block shown in FIG. GH is shown.
In the example shown in FIG. 13A, the peak density C p = 126, the low density side centroid density G L = 12.3, and the high density side centroid density G H = 134.0. In the example shown in FIG. 13B, the peak density C p = 127, the low density side centroid density G L = 12.9, and the high density side centroid density G H = 132.3.

次に、重心導出部1103は、低濃度側重心濃度GLとピーク濃度Cpとの距離である低濃度側距離DLを導出する。さらに、重心導出部1103は、高濃度側重心濃度GHとピーク濃度Cpとの距離である高濃度側距離DHを導出する。そして、重心導出部1103は、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)を導出する。具体的に、図13(a)に示す例では、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)の値は「4.3」となる。また、図13(b)に示す例では、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)の値は「1.2」となる。 Next, the gravity center deriving unit 1103 derives a low concentration side distance D L that is a distance between the low concentration side gravity center concentration G L and the peak concentration C p . Further, the centroid deriving unit 1103 derives a high concentration side distance D H that is a distance between the high concentration side centroid concentration G H and the peak concentration C p . The center-of-gravity deriving unit 1103 derives a distance difference (= D H −D L ) that is a value obtained by subtracting the low concentration side distance D L from the high concentration side distance D H. Specifically, in the example shown in FIG. 13A, the distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H, is “4.3. " In the example shown in FIG. 13B, the distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H, is “1.2”. Become.

次に、重心導出部1103は、この高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下であるか否か(DH−DL≦ΔDが成り立つか否か)を判定する。閾値ΔDは、低濃度側重心濃度DLと高濃度側重心濃度DHとが、ピーク濃度Cpに対して対称となる位置にあると見なすための許容差である。閾値ΔDは、例えば、実際の操業の結果から得られた濃度ヒストグラムと、当該濃度ヒストグラムが得られたときのシェーディング補正後炉壁面熱画像データとを見比べることを多数の濃度ヒストグラムについて行った結果から適宜決めることができる。閾値ΔDとしては、例えば、「3」を採用することができる。
尚、健全煉瓦面状態の領域の濃度ヒストグラムでは、目地に対応する領域の高濃度の画素の存在により、高濃度側距離DHの方が低濃度側距離DLよりも大きくなる。したがって、重心導出部1103は、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下であるか否かを判定する。
重心導出部1103は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
Next, the center-of-gravity deriving unit 1103 determines whether or not the distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H , is equal to or less than the threshold value ΔD (D H− D L ≦ ΔD is satisfied). The threshold value ΔD is a tolerance for considering that the low density side gravity center density D L and the high density side gravity center density D H are in positions symmetrical with respect to the peak density C p . The threshold value ΔD is, for example, based on a result obtained by comparing a density histogram obtained from the result of actual operation with the shading-corrected furnace wall thermal image data when the density histogram is obtained for a number of density histograms. It can be determined as appropriate. As the threshold ΔD, for example, “3” can be adopted.
In the density histogram of the area in the state of the healthy brick surface, the high density side distance D H is larger than the low density side distance D L due to the presence of high density pixels in the area corresponding to the joint. Therefore, the center-of-gravity deriving unit 1103 determines whether or not a distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H , is equal to or less than the threshold value ΔD.
The center-of-gravity deriving unit 1103 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[壁面状態判定部1104]
壁面状態判定部1104は、ピーク判定部1102により、ピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域で、濃度ヒストグラムに極大値が存在する(すなわちピークが2つ存在する)と判定されたブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。前述したように、斑状カーボン付着状態のブロックでは、濃度ヒストグラムにおいて、128付近の濃度を挟んで2つのピークが存在するという知見を得たからである(図5(b)、図12を参照)。
また、壁面状態判定部1104は、重心導出部1102により、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下であると判定されたブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。第1の実施形態で説明したように、一様カーボン付着状態のブロック内の濃度の変化は小さいため、濃度ヒストグラムにおいて濃度分布は128近傍に集中し、略対称のピークが1つ存在するという知見を得たからである(図7(b)、図13(b)を参照)。
[Wall surface state determination unit 1104]
The wall surface state determination unit 1104 determines a block that has been determined by the peak determination unit 1102 to have a maximum value in the concentration histogram (that is, there are two peaks) in an area higher than the peak concentration C p . It is determined that the region is a spotted carbon adhesion state. This is because, as described above, in the block in the mottled carbon adhering state, it has been found that there are two peaks in the density histogram with a density near 128 (see FIGS. 5B and 12).
Further, the wall surface state determination unit 1104 has a distance difference (= D H −D L ) that is a value obtained by subtracting the low concentration side distance D L from the high concentration side distance D H by the gravity center deriving unit 1102 being equal to or less than the threshold value ΔD. It is determined that the block determined to be a region having a uniform carbon adhesion state. As described in the first embodiment, since the change in the concentration in the block in the uniform carbon adhesion state is small, the concentration distribution is concentrated in the vicinity of 128 in the concentration histogram, and there is one approximately symmetrical peak. (See FIGS. 7 (b) and 13 (b)).

また、壁面状態判定部1104は、重心導出部1102により、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下であると判定されなかったブロック(すなわち、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD超であるブロック)を、健全煉瓦状態の領域であると判定する。前述したように、健全煉瓦面状態であるブロックでは、大部分の画素で濃度が128程度になり、且つ、ピークよりも低濃度側の領域に比べ、高濃度側の領域の方が、広範囲に亘り出現頻度が0(ゼロ)を上回るからである(図6(b)、図13(a)を参照)。
壁面状態判定部1104は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
Further, the wall surface state determination unit 1104 has a distance difference (= D H −D L ) that is a value obtained by subtracting the low concentration side distance D L from the high concentration side distance D H by the gravity center deriving unit 1102 being equal to or less than the threshold value ΔD. Blocks that are not determined as (that is, blocks whose distance difference (= D H −D L ) is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H ) is a healthy brick It is determined that this is a state area. As described above, in the block that is in the state of a healthy brick surface, the density is about 128 in most pixels, and the area on the high density side is wider than the area on the low density side than the peak. This is because the appearance frequency exceeds 0 (zero) (see FIG. 6B and FIG. 13A).
The wall surface state determination unit 1104 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

ピーク濃度導出部1101、ピーク判定部1102、重心導出部1103、及び壁面状態判定部1104は、以上の処理を第2の領域分割部204で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定されなかった全てのブロック(すなわち、濃度ヒストグラム導出部206により導出された全てのブロック)について個別に行う。これにより、第2の領域分割部204で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部205により測定不能領域と判定されなかった全てのブロックにおけるカーボンの付着状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の何れの状態であるのかを特定することができる。   The peak concentration deriving unit 1101, the peak determining unit 1102, the center of gravity deriving unit 1103, and the wall surface state determining unit 1104 are determined by the non-measurable region determining unit 205 among the blocks divided by the second region dividing unit 204. This is performed individually for all blocks that are not determined to be unmeasurable regions (that is, all blocks derived by the density histogram deriving unit 206). As a result, among the blocks divided by the second region dividing unit 204, the carbon adhesion state in all the blocks that have not been determined as non-measurable regions by the non-measurable region determining unit 205 is the sound brick surface state, uniform It can be specified which state is the carbon adhesion state or the mottled carbon adhesion state.

[領域割合導出部1105]
領域割合導出部1105は、壁面状態判定部1104における判定の結果から、第1の実施形態の炉壁表面状態判定装置200の領域割合導出部211と同様に、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する。
領域割合導出部1105は、例えば、CPU、ROM、RAM、及びHDDを用いることにより実現される。
[Area Ratio Deriving Unit 1105]
From the determination result in the wall surface state determination unit 1104, the region ratio deriving unit 1105 is similar to the region ratio deriving unit 211 of the furnace wall surface state determination device 200 of the first embodiment, and the area ratio of the area in the healthy brick surface state Then, the area ratio of the area in the uniform carbon adhesion state and the area ratio of the area in the mottled carbon adhesion state are derived.
The area ratio deriving unit 1105 is realized by using, for example, a CPU, ROM, RAM, and HDD.

[壁面状態表示部1106]
壁面状態表示部1106は、壁面状態判定部1104により判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域判定部205により判定された、測定不能領域の情報と、領域割合導出部1105により導出された、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成し、当該表示データをコンピュータディスプレイに表示する。
[Wall surface state display unit 1106]
The wall surface state display unit 1106 includes information on the adhesion state of carbon in each block determined by the wall surface state determination unit 1104, information on the unmeasurable region determined by the unmeasurable region determination unit 205, and an area ratio deriving unit. Generate display data for displaying the area ratio of the area in the state of the sound brick surface, the area ratio of the area in the uniform carbon adhesion state, and the area ratio in the area of the mottled carbon adhesion state derived by 1105 Then, the display data is displayed on the computer display.

壁面状態表示部1106も、第1の実施形態の炉壁表面状態判定装置200の壁面状態表示部212と同様の情報を表示することができる。
また、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域の情報と、各領域(健全煉瓦面状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、一様カーボン付着状態の領域)の面積割合の情報を炉壁表面状態判定装置1100で表示しなくてもよい。例えば、炉壁表面状態判定装置1100は、これらの情報を外部装置に送信したり、可搬型の記憶媒体に記憶したりして出力してもよい。このようにした場合には、炉壁表面状態判定装置1100以外の装置で、これらの情報を表示することができる。
The wall surface display unit 1106 can also display the same information as the wall surface state display unit 212 of the furnace wall surface state determination device 200 of the first embodiment.
In addition, information on the carbon adhesion state in each block, information on non-measurable areas, and information on the area ratio of each area (area with healthy brick surface, area with mottled carbon adhesion, area with uniform carbon adhesion) May not be displayed on the furnace wall surface state determination device 1100. For example, the furnace wall surface state determination device 1100 may output the information by transmitting the information to an external device or storing the information in a portable storage medium. In such a case, such information can be displayed by an apparatus other than the furnace wall surface state determination apparatus 1100.

[動作フローチャート]
次に、図14のフローチャートを参照しながら、炉壁表面状態判定装置1100の動作の一例を説明する。
まず、ステップS1401において、壁面画像取得部201は、炉壁面熱画像データを取得する(図3を参照)。
次に、ステップS1402において、シェーディング補正部202は、ステップS1401で取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行い、シェーディング補正後炉壁面熱画像データを生成する(図4を参照)。
[Operation flowchart]
Next, an example of operation | movement of the furnace wall surface state determination apparatus 1100 is demonstrated, referring the flowchart of FIG.
First, in step S1401, the wall surface image acquisition unit 201 acquires furnace wall surface thermal image data (see FIG. 3).
Next, in step S1402, the shading correction unit 202 performs shading correction on the furnace wall thermal image data acquired in step S1401, and generates furnace wall thermal image data after shading correction (see FIG. 4).

次に、ステップS1403において、第2の領域分割部204は、ステップS1401で取得された炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。
次に、ステップS1404において、測定不能領域判定部205は、ステップS1403で分割された複数のブロックごとに、当該ブロックが測定不能領域であるか否かを判定する。
Next, in step S1403, the second region dividing unit 204 divides the image region of the furnace wall thermal image data acquired in step S1401 into a plurality of blocks.
Next, in step S1404, the unmeasurable area determination unit 205 determines whether the block is an unmeasurable area for each of the plurality of blocks divided in step S1403.

次に、ステップS1405において、第1の領域分割部203は、ステップS1402で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。尚、ステップS1405の処理は、ステップS1402の処理の後であれば、必ずしもステップS1403、S1404の後に行わなくてもよいことは、図9のフローチャートにおけるステップS905の処理と同じである。   Next, in step S1405, the first area dividing unit 203 divides the image area of the post-shading corrected furnace wall thermal image data generated in step S1402 into a plurality of blocks. Note that the processing in step S1405 is not necessarily performed after steps S1403 and S1404 as long as it is after the processing in step S1402. This is the same as the processing in step S905 in the flowchart of FIG.

次に、ステップS1406において、濃度ヒストグラム導出部206は、ステップS1405で分割された複数のブロックのうち、ステップS1404で測定不能領域と判定されなかったブロックを指定する変数iに「1」を設定する。
次に、ステップS1407において、濃度ヒストグラム導出部206は、ステップS1402で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域のうち、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムを導出する。
Next, in step S1406, the density histogram deriving unit 206 sets “1” to a variable i that designates a block that has not been determined to be an unmeasurable region in step S1404 among a plurality of blocks divided in step S1405. .
Next, in step S1407, the density histogram deriving unit 206 derives a density histogram in a block corresponding to the variable i in the image region of the post-shading corrected furnace wall thermal image data generated in step S1402.

次に、ステップS1408において、ピーク濃度導出部1101は、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Cpを導出する。
次に、ステップS1409において、ピーク判定部1102は、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する。
Next, in step S1408, the peak density deriving unit 1101 derives the peak density C p of the density histogram in the block corresponding to the variable i.
Next, in step S1409, the peak determining unit 1102, than the peak concentration C p of the density histogram in the block corresponding to the variable i in the region of the high-density side, whether there is a maximum value.

この判定の結果、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値がない場合には、当該濃度ヒストグラムにおけるピークの数は1つであると判定し、後述するステップS1413に進む。一方、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値がある場合には、ステップS1410に進む。ステップS1410に進むと、壁面状態判定部1104は、変数iに対応するブロックは、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。
次に、ステップS1411において、壁面状態判定部210は、変数iがNであるか否かを判定する。Nは、ステップS1405で分割された複数のブロックのうち、ステップS1404で測定不能領域と判定されなかったブロックの総数に等しい数である。
The result of this determination, in the area of the high concentration side than the peak concentration C p of the density histogram in the block corresponding to the variable i, determined when there is no local maximum value, the number of peaks in the density histogram is one Then, the process proceeds to step S1413 described later. On the other hand, if there is a maximum value in the region on the higher density side than the peak density C p of the density histogram in the block corresponding to the variable i, the process proceeds to step S1410. When the processing proceeds to step S1410, the wall surface state determination unit 1104 determines that the block corresponding to the variable i is an area of the mottled carbon adhesion state.
Next, in step S1411, the wall surface state determination unit 210 determines whether or not the variable i is N. N is a number equal to the total number of blocks that have not been determined as unmeasurable areas in step S1404 among the plurality of blocks divided in step S1405.

この判定の結果、変数iがNである場合には、ステップS1405で分割された複数のブロックのうち、ステップS1404で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行ったことになる。したがって、後述するステップS1419に進む。
一方、変数iがNでない場合には、ステップS1405で分割された複数のブロックのうち、ステップS1404で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行っていない。そこで、ステップS1412に進み、濃度ヒストグラム導出部206は、変数iに「1」を加算する。そして、次の変数iに対応するブロックについてステップS1407以降の処理を行う。
As a result of the determination, if the variable i is N, the determination of the carbon adhesion state is performed for all of the blocks divided in step S1405 that have not been determined as unmeasurable regions in step S1404. It ’s gone. Accordingly, the process proceeds to step S1419 described later.
On the other hand, when the variable i is not N, the carbon adhesion state is not determined for all the blocks that are not determined as the non-measurable region in step S1404 among the plurality of blocks divided in step S1405. In step S1412, the density histogram deriving unit 206 adds “1” to the variable i. And the process after step S1407 is performed about the block corresponding to the following variable i.

前述したようにステップS1409において、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値がないと判定された場合には、ステップS1413に進む。ステップS1413に進むと、重心導出部1103は、変数iに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムの高濃度側重心濃度GH及び低濃度側重心濃度GLを導出する。
次に、ステップS1414において、重心導出部1103は、高濃度側重心濃度GHとピーク濃度Cpの距離である高濃度側距離DHと、低濃度側重心濃度GLとピーク濃度Cpの距離である低濃度側距離DLとを導出する。
In step S1409, as described above, in the region of the high density side than the peak concentration C p of the density histogram in the block corresponding to the variable i, if it is determined that there is no local maximum value, the process proceeds to step S1413. In step S1413, the centroid derivation unit 1103 derives the high density side centroid density GH and the low density side centroid density GL of the density histogram in the block corresponding to the variable i.
Next, in step S1414, the center of gravity derivation unit 1103, and the high density side distance D H which is a distance of the high concentration side centroid concentration G H and the peak concentration C p, of the low density side center of gravity concentration G L and the peak concentration C p A low concentration side distance D L which is a distance is derived.

次に、ステップS1415において、重心導出部1103は、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)を導出する。
次に、ステップS1416において、重心導出部1103は、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下であるか否かを判定する。この判定の結果、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下である場合には、ステップS1417に進む。
Next, in step S1415, the center-of-gravity deriving unit 1103 derives a distance difference (= D H −D L ) that is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H.
Next, in step S1416, the center-of-gravity deriving unit 1103 determines whether or not the distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H , is equal to or less than the threshold value ΔD. Determine whether. As a result of the determination, if the distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H , is equal to or less than the threshold value ΔD, the process proceeds to step S1417.

ステップS1417に進むと、壁面状態判定部1104は、変数iに対応するブロックは、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。そして、前述したステップS1411に進む。
一方、ステップS1416において、高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下でないと判定された場合には、ステップS1418に進む。ステップS1418に進むと、壁面状態判定部1104は、変数iに対応するブロックは、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。そして、前述したステップS1411に進む。
In step S1417, the wall surface state determination unit 1104 determines that the block corresponding to the variable i is a region having a uniform carbon adhesion state. Then, the process proceeds to step S1411 described above.
On the other hand, if it is determined in step S1416 that the distance difference (= D H −D L ), which is a value obtained by subtracting the low density side distance D L from the high density side distance D H , is not less than or equal to the threshold value ΔD, step S1418 is performed. Proceed to If it progresses to step S1418, the wall surface state determination part 1104 will determine with the block corresponding to the variable i being the area | region of a healthy brick surface state. Then, the process proceeds to step S1411 described above.

前述したように、ステップS1411において、変数iがNであると判定され、ステップS1405で分割された複数のブロックのうち、ステップS1404で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定が行われると、ステップS1419に進む。
ステップS1419に進むと、領域割合導出部1105は、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する。
As described above, in step S1411, it is determined that the variable i is N, and out of the plurality of blocks divided in step S1405, all of the blocks that are not determined as non-measurable regions in step S1404 are attached with carbon. When the state is determined, the process proceeds to step S1419.
In step S1419, the area ratio deriving unit 1105 derives the area ratio of the area in the healthy brick surface state, the area ratio of the area in the uniform carbon adhesion state, and the area ratio of the area in the mottled carbon adhesion state.

次に、ステップS1420において、壁面状態表示部1106は、ステップS1410、S1417及びS1418で判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、ステップS1404で導出された、測定不能領域の情報と、ステップS1419で導出された、各領域(健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域)の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成する。
次に、ステップS1421において、壁面状態表示部1106は、ステップS1420で生成した表示データに基づく画像をコンピュータディスプレイに表示する。そして、図14のフローチャートによる処理を終了する。
Next, in step S1420, the wall surface state display unit 1106 displays information on the carbon adhesion state in each block determined in steps S1410, S1417, and S1418, information on the unmeasurable area derived in step S1404, Display data for displaying the area ratio information of each region (region with a healthy brick surface state, region with a uniform carbon adhesion state, region with a mottled carbon adhesion state) derived in step S1419 is generated.
Next, in step S1421, the wall surface state display unit 1106 displays an image based on the display data generated in step S1420 on the computer display. And the process by the flowchart of FIG. 14 is complete | finished.

[まとめ]
以上のように本実施形態では、濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。また、高濃度側重心濃度GHとピーク濃度Cpの距離である高濃度側距離DHから、低濃度側重心濃度GLとピーク濃度Cpの距離である低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD以下であるブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであり、高濃度側重心濃度GHとピーク濃度Cpの距離である高濃度側距離DHから、低濃度側重心濃度GLとピーク濃度Cpの距離である低濃度側距離DLを引いた値である距離差(=DH−DL)が閾値ΔD超であるブロックを、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。そして、各状態の領域を、炉壁面熱画像の上に重ねて表示すると共に、各状態の領域の面積割合を表示する。
したがって、本実施形態においても第1の実施形態で説明した効果と同じ効果を得ることができる。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, a block having two peaks in the density histogram is determined to be a patchy carbon adhesion state region. Further, the low concentration side distance D L that is the distance between the low concentration side gravity center concentration G L and the peak concentration C p is subtracted from the high concentration side distance D H that is the distance between the high concentration side gravity center concentration GH and the peak concentration C p. A block having a distance difference (= D H −D L ) equal to or less than a threshold value ΔD is determined to be a region having a uniform carbon adhesion state. Further, is one peak in the density histogram, from the high concentration side distance D H which is a distance of the high concentration side centroid concentration G H and the peak concentration C p, the low concentration side distance of the center of gravity concentration G L and the peak concentration C p A block having a distance difference (= D H −D L ) that is a value obtained by subtracting the low density side distance D L being greater than the threshold value ΔD is determined to be a healthy brick surface area. And while displaying the area | region of each state on a furnace wall surface thermal image, the area ratio of the area | region of each state is displayed.
Therefore, also in this embodiment, the same effect as that described in the first embodiment can be obtained.

[変形例]
本実施形態においても、第1の実施形態で説明したように、必ずしも測定不能領域を判定しなくてもよい。また、必ずしも炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行わなくてもよい。
[Modification]
Also in this embodiment, as described in the first embodiment, it is not always necessary to determine an unmeasurable region. Further, it is not always necessary to perform shading correction on the furnace wall thermal image data.

また、第1の実施形態では、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合rが0.7以上であることを、処理対象のブロックの状態が健全煉瓦面状態であると判定するための第1の条件の例として説明した。また、IT<IL且つIT<IHであることを、処理対象のブロックの状態が斑状カーボン付着状態であると判定するための第2の条件の例として説明した。 In the first embodiment, in the density histogram, the appearance frequency ratio r of pixels having a density equal to or lower than the threshold by the method of Otsu is 0.7 or more, and the state of the block to be processed is a sound brick surface. It has been described as an example of the first condition for determining that the state is in effect. Moreover, I T <I L and I T <I H have been described as an example of the second condition for determining that the state of the block to be processed is a mottled carbon adhesion state.

一方、第2の実施形態では、前述した高濃度側距離DHから低濃度側距離DLを引いた値である距離差が閾値ΔD超であることを、処理対象のブロックの状態が健全煉瓦面状態であると判定するための第1の条件の例として説明した。また、濃度ヒストグラムのピーク濃度Cpよりも高濃度側の領域に、極大値があることを、処理対象のブロックの状態が斑状カーボン付着状態であると判定するための第2の条件の例として説明した。 On the other hand, in the second embodiment, the distance difference, which is the value obtained by subtracting the low concentration side distance D L from the high concentration side distance D H described above, exceeds the threshold ΔD, and the state of the block to be processed is sound brick. It has been described as an example of the first condition for determining that the surface state is present. Further, in the region of the high density side than the peak concentration C p of the density histogram, that there is a maximum value, as an example of the second condition for the state of the block to be processed is determined to be a patchy carbon adhesion state explained.

しかしながら、前記第1の条件が、濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であれば、前記第1の条件は、前述した条件に限定されない。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるという条件であれば、前記第2の条件は、前述した条件に限定されない。   However, the first condition is a condition that indicates that the number of pixels at a density value farther from the peak is higher on the higher density side than the peak in the density histogram as compared with the lower density side than the peak. If present, the first condition is not limited to the above-described condition. Further, the second condition is not limited to the above-described condition as long as there are two peaks in the density histogram.

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、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及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
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。
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

200、1100:コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置、201:壁面画像取得部、202:シェーディング補正部、203:第1の領域分割部、204:第2の領域分割部、205:測定不能領域判定部、206:濃度ヒストグラム導出部、207:閾値導出部、208:ピーク判定部、209:画素数割合導出部、210、1104:壁面状態判定部、211、1105:領域割合導出部、212、1106:壁面状態表示部、1101:ピーク濃度導出部、1102:ピーク判定部、1103:重心導出部   200, 1100: Furnace wall surface state determination device for coking chamber of coke oven, 201: Wall surface image acquisition unit, 202: Shading correction unit, 203: First region dividing unit, 204: Second region dividing unit, 205: Unmeasurable area determination unit, 206: density histogram deriving unit, 207: threshold deriving unit, 208: peak determining unit, 209: pixel number ratio deriving unit, 210, 1104: wall surface state determining unit, 211, 1105: area ratio deriving unit 212, 1106: wall surface state display unit, 1101: peak concentration deriving unit, 1102: peak determining unit, 1103: barycentric deriving unit

Claims (8)

コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得手段と、
前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第1の領域分割手段と、
前記第1の領域分割手段により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定手段と、を有し、
前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、
前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、
前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、
前記壁面状態判定手段は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、第1の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、前記第1の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるという第2の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、
前記第1の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とするコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。
A wall surface image acquisition means for acquiring a distribution of thermal radiance of a furnace wall surface of a coking chamber of a coke oven as a thermal image composed of pixels having a concentration value corresponding to the thermal radiance;
First area dividing means for dividing the thermal image acquired by the wall surface image acquiring means into a plurality of areas;
A density histogram deriving unit for deriving a density histogram indicating a relationship between the density and the number of pixels of each pixel of the thermal image for each of the plurality of regions divided by the first region dividing unit;
Based on the shape of the concentration histogram derived by the concentration histogram deriving means, the state of the furnace wall surface is one of a healthy brick surface state, a mottled carbon adhesion state, and a uniform carbon adhesion state. And wall surface state determining means for determining each of the plurality of regions,
The sound brick surface state is a state in which the furnace wall surface is exposed, and is a state in which carbon is clogged linearly in joints and cracks of the refractory brick constituting the furnace wall surface,
The uniform carbon adhering state is a state in which carbon is adhering substantially uniformly so as to cover the furnace wall surface.
The mottled carbon adhering state is a state in which carbon having a width equal to or greater than the width of the joints and cracks is attached to a region including the joints and cracks of the refractory bricks constituting the furnace wall surface,
The wall surface state determining means determines that the state of the region that satisfies the condition that the peak in the density histogram is one and satisfies the first condition is the healthy brick surface state,
The condition of the region that satisfies the condition that there is one peak in the concentration histogram and does not satisfy the first condition is determined as the uniform carbon adhesion state,
The state of the region that satisfies the second condition that there are two peaks in the density histogram is determined as the mottled carbon adhesion state,
The first condition is a condition indicating that the number of pixels at a density value farther from the peak is higher on the higher density side than the peak in the density histogram as compared with the lower density side than the peak. A furnace wall surface state determination device for a coking chamber of a coke oven.
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムから、大津の方法により濃度の閾値を導出する閾値導出手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムにおけるピークが、前記大津の方法による閾値よりも高濃度側と低濃度側にそれぞれ1つずつ存在するか否かを判定するピーク判定手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムにおいて、前記閾値導出手段により導出された前記大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の数を、当該濃度ヒストグラムにおける全ての画素の数で割った値を導出する画素数割合導出手段と、を更に有し、
前記第1の条件は、前記画素数割合導出手段により導出された前記値が閾値以上であるという条件であり、
前記第2の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが、前記大津の方法による閾値よりも高濃度側と低濃度側にそれぞれ1つずつ存在するという条件であることを特徴とする請求項1に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。
Threshold deriving means for deriving a concentration threshold from the density histogram derived by the density histogram deriving means by the method of Otsu;
Peak determination means for determining whether or not one peak in the density histogram derived by the density histogram deriving means exists on each of the high density side and the low density side than the threshold value according to the method of Otsu;
In the density histogram derived by the density histogram deriving unit, the number of pixels having a density equal to or lower than the threshold value by the Otsu method derived by the threshold deriving unit is divided by the number of all pixels in the density histogram. A pixel number ratio deriving unit for deriving a value;
The first condition is a condition that the value derived by the pixel number ratio deriving unit is equal to or greater than a threshold value.
2. The condition according to claim 1, wherein the second condition is a condition in which one peak in the density histogram exists on each of a higher density side and a lower density side than a threshold value according to the method of the Otsu method. For determining the furnace wall surface state of the coking chamber of a coke oven.
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムでピークを示す濃度であるピーク濃度を導出するピーク濃度導出手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムに、当該濃度ヒストグラムについて前記ピーク濃度導出手段により導出された前記ピーク濃度よりも高濃度側の領域に極大値があるか否かを判定するピーク判定手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムから、前記ピーク濃度導出手段により導出された前記ピーク濃度よりも高濃度側の濃度分布の重心となる濃度である高濃度側重心濃度と前記ピーク濃度との距離である高濃度側距離、及び、前記ピーク濃度導出手段により導出された前記ピーク濃度よりも低濃度側の濃度分布の重心となる濃度である低濃度側重心濃度と前記ピーク濃度との距離である低濃度側距離をそれぞれ導出し、導出した高濃度側距離から低濃度側距離を引いた値である距離差が閾値以下であるか否か判定する重心導出手段と、を更に有し、
前記第1の条件は、前記距離差が閾値超という条件であり、
前記第2の条件は、前記極大値が存在するという条件であることを特徴とする請求項1に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。
Peak concentration deriving means for deriving a peak concentration which is a concentration indicating a peak in the density histogram derived by the concentration histogram deriving means;
Peak determination for determining whether the density histogram derived by the density histogram deriving means has a maximum value in a region on the higher density side than the peak density derived by the peak density deriving means for the density histogram Means,
From the density histogram derived by the density histogram deriving means, the high density side centroid density and the peak density, which are the density that is the centroid of the density distribution on the higher density side than the peak density derived by the peak density deriving means. The high concentration side distance that is the distance to the peak concentration, and the low concentration side centroid concentration that is the concentration that is the centroid of the concentration distribution on the lower concentration side than the peak concentration derived by the peak concentration deriving means and the peak concentration A center-of-gravity deriving unit that derives a low-concentration side distance that is a distance and determines whether or not a distance difference that is a value obtained by subtracting the low-concentration side distance from the derived high-concentration side distance is equal to or less than a threshold value. ,
The first condition is a condition that the distance difference is greater than a threshold value,
The furnace wall surface state determination apparatus for a coke oven in a coke oven according to claim 1, wherein the second condition is a condition that the maximum value exists.
前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像に対してシェーディング補正を行うシェーディング補正手段を更に有し、
前記第1の領域分割手段は、前記シェーディング補正手段により前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像を複数の領域に分割し、
前記濃度ヒストグラム導出手段は、前記第1の領域分割手段により分割された複数の領域ごとに、前記シェーディング補正手段により前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。
Further comprising shading correction means for performing shading correction on the thermal image acquired by the wall surface image acquisition means;
The first region dividing unit divides the thermal image after the shading correction is performed by the shading correction unit into a plurality of regions,
The density histogram deriving unit includes a density and a pixel number for each pixel of the thermal image after the shading correction is performed by the shading correction unit for each of a plurality of regions divided by the first region dividing unit. The apparatus according to claim 1, wherein a concentration histogram indicating the relationship between the coke ovens is derived.
前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第2の領域分割手段と、
前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像の濃度値であって、前記第2の領域分割手段により分割された前記領域の濃度値に基づいて、当該領域が測定不能領域であるか否かを判定することを、前記第2の領域分割手段により分割された前記複数の領域ごとに行う測定不能領域判定手段と、を更に有し、
前記第1の領域分割手段による前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像の分割位置と、前記第2の領域分割手段による前記熱画像の分割位置は同じであり、
前記濃度ヒストグラム導出手段は、前記第2の領域分割手段により分割された前記複数の領域のうち、前記測定不能領域判定手段により前記測定不能領域であると判定されなかった領域ごとに、前記シェーディング補正手段により前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出することを特徴とする請求項4に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。
Second area dividing means for dividing the thermal image acquired by the wall surface image acquiring means into a plurality of areas;
Whether or not the area is a non-measurable area based on the density value of the thermal image acquired by the wall surface image acquisition means and based on the density value of the area divided by the second area dividing means And a non-measurable area determination means that performs the determination for each of the plurality of areas divided by the second area dividing means,
The division position of the thermal image after the shading correction by the first area dividing means and the division position of the thermal image by the second area dividing means are the same,
The density histogram deriving unit performs the shading correction for each of the plurality of regions divided by the second region dividing unit, for each region that has not been determined to be the non-measurable region by the non-measurable region determining unit. 5. A coke oven furnace according to claim 4, wherein a density histogram indicating a relationship between the density and the number of pixels of the thermal image after the shading correction is performed by means is derived. Wall surface condition determination device.
前記壁面状態判定手段による前記判定の結果に基づいて、前記コークス炉の炭化室の炉壁面における、前記健全煉瓦面状態、前記斑状カーボン付着状態、及び前記一様カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する領域割合導出手段を更に有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。   Based on the result of the determination by the wall surface state determination means, the area ratio of the areas of the healthy brick surface state, the mottled carbon adhesion state, and the uniform carbon adhesion state on the furnace wall surface of the coking chamber of the coke oven is calculated. The furnace wall surface state determination device for a coking chamber of a coke oven according to any one of claims 1 to 5, further comprising an area ratio deriving unit for deriving. コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得工程と、
前記壁面画像取得工程により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第1の領域分割工程と、
前記第1の領域分割工程により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出工程と、
前記濃度ヒストグラム導出工程により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定工程と、を有し、
前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、
前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、
前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、
前記壁面状態判定工程は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、第1の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが1つであるという条件を満たし、且つ、前記第1の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが2つであるという第2の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、
前記第1の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とするコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法。
A wall surface image acquisition step of acquiring a distribution of thermal radiance of the coke oven carbonization chamber wall surface as a thermal image composed of pixels having density values corresponding to the thermal radiance, and
A first region dividing step of dividing the thermal image acquired by the wall surface image acquiring step into a plurality of regions;
A density histogram deriving step for deriving a density histogram indicating a relationship between the density and the number of pixels of each pixel of the thermal image for each of the plurality of regions divided by the first region dividing step;
Based on the shape of the concentration histogram derived by the concentration histogram deriving step, the state of the furnace wall surface is any of a healthy brick surface state, a mottled carbon adhesion state, and a uniform carbon adhesion state. And a wall surface state determining step for determining for each of the plurality of regions,
The sound brick surface state is a state in which the furnace wall surface is exposed, and is a state in which carbon is clogged linearly in joints and cracks of the refractory brick constituting the furnace wall surface,
The uniform carbon adhering state is a state in which carbon is adhering substantially uniformly so as to cover the furnace wall surface.
The mottled carbon adhering state is a state in which carbon having a width equal to or greater than the width of the joints and cracks is attached to a region including the joints and cracks of the refractory bricks constituting the furnace wall surface,
The wall surface state determining step satisfies the condition that there is one peak in the density histogram, and determines the state of the region that satisfies the first condition as the healthy brick surface state,
The condition of the region that satisfies the condition that there is one peak in the concentration histogram and does not satisfy the first condition is determined as the uniform carbon adhesion state,
The state of the region that satisfies the second condition that there are two peaks in the density histogram is determined as the mottled carbon adhesion state,
The first condition is a condition indicating that the number of pixels at a density value farther from the peak is higher on the higher density side than the peak in the density histogram as compared with the lower density side than the peak. A method for determining a furnace wall surface state of a coking chamber of a coke oven.
請求項1〜6の何れか1項に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判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プログラム。   A program that causes a computer to function as each means of the furnace wall surface state determination device for a coking chamber of a coke oven according to any one of claims 1 to 6.
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