JP7134918B2 - Image processing device and image processing method - Google Patents

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Description

本発明は、高炉の羽口を通して撮影されたレースウェイの画像を処理する画像処理装置および画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for processing an image of a raceway photographed through tuyeres of a blast furnace.

高炉内のレースウェイを、羽口を通してカメラで撮影することが行われている。これにより得られたレースウェイの画像を利用する技術として、例えば、特許文献1に開示された高炉異常検出方法がある。この方法は、高炉の羽口部が閉塞状態となる異常を検出する高炉異常検出方法であって、前記羽口部に設けられた炉内監視用窓を通してレースウェイ部を撮像し、その撮像画像の輝度が予め設定した輝度閾値以下であり、且つ当該輝度の低下率が予め設定した輝度低下率閾値以下であるとき、前記羽口部が閉塞状態となる異常が発生していると判断する。 The raceway in the blast furnace is photographed with a camera through the tuyeres. As a technique using the image of the raceway thus obtained, for example, there is a blast furnace abnormality detection method disclosed in Patent Document 1. This method is a blast furnace abnormality detection method for detecting an abnormality in which a tuyere portion of a blast furnace is in a blocked state, wherein the raceway portion is imaged through a furnace monitoring window provided in the tuyere portion, and the captured image is obtained. is equal to or less than a preset luminance threshold value and the luminance decrease rate is equal to or less than a preset luminance decrease rate threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in which the tuyeres are closed.

WO2014/203509号公報WO2014/203509

レースウェイの画像は、コークスの燃焼領域、微粉炭の燃焼領域、PCランス領域、および、背景領域を含む。コークスの燃焼領域と微粉炭の燃焼領域とを区別しないとき、燃焼領域と記載する。PCランス領域は、高炉に差し込まれているPC(Pulverized Coal)ランスのうち、レースウェイ内に位置する部分を示す領域である。背景領域は、羽口とつながる送風管の内周面を示す領域である。 The image of the raceway includes a coke burning area, a pulverized coal burning area, a PC lance area, and a background area. When no distinction is made between the coke combustion zone and the pulverized coal combustion zone, the combustion zone is described. The PC lance area is an area indicating a portion of a PC (Pulverized Coal) lance inserted into the blast furnace that is positioned within the raceway. The background area is an area indicating the inner peripheral surface of the blower pipe connected to the tuyere.

本発明者らはレースウェイ内の燃焼領域の温度監視をするために、この燃焼領域の温度を測定する技術について検討した。燃焼領域の温度は、2300℃程度と言われているが、燃焼領域の温度を直接計測することは、現時点の技術では困難である。そこで、燃焼領域の温度と輝度値が、正の相関関係を有することを利用して、燃焼領域の輝度値を基にして、燃焼領域の温度を推定することが考えられる。 In order to monitor the temperature of the combustion zone within the raceway, the inventors have studied a technique for measuring the temperature of the combustion zone. Although the temperature of the combustion zone is said to be about 2300° C., it is difficult with current technology to directly measure the temperature of the combustion zone. Therefore, it is conceivable to estimate the temperature of the combustion region based on the luminance value of the combustion region by utilizing the positive correlation between the temperature of the combustion region and the luminance value.

PCランス領域および背景領域の輝度値は、燃焼領域の輝度値より小さいことが想定される。燃焼領域の輝度値の評価において、PCランス領域や背景領域の輝度値が含まれてしまうと、燃焼領域の輝度値は、真値より小さくなる。この結果、燃焼温度は、真値より低くなってしまう。 It is assumed that the brightness values of the PC lance and background regions are smaller than the brightness values of the burn region. In the evaluation of the luminance value of the burn area, if the luminance values of the PC lance area and the background area are included, the luminance value of the burn area becomes smaller than the true value. As a result, the combustion temperature becomes lower than the true value.

本発明の目的は、レースウェイの画像から燃焼領域を抽出する精度を向上させることができる画像処理装置および画像処理方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of improving the accuracy of extracting a burned area from an image of a raceway.

本発明の第1局面に係る画像処理装置は、カメラが高炉の羽口を通してレースウェイを複数の時刻で撮影することにより得られた、前記レースウェイの複数の画像を用いて、同じ位置の画素の代表値を示す代表値画像を生成する第1生成部と、前記代表値画像を第1しきい値で二値化することにより、背景領域およびPCランス領域に対応する第1マスク領域、および、燃焼領域に対応する第1非マスク領域を有する第1マスク画像を生成する第2生成部と、前記複数の画像の撮影後に前記カメラが前記レースウェイを撮影することにより得られた前記レースウェイの画像に、前記第1マスク画像をマスクして、前記燃焼領域を抽出する抽出部と、を備える。 The image processing device according to the first aspect of the present invention uses a plurality of images of the raceway obtained by a camera photographing the raceway through the tuyeres of a blast furnace at a plurality of times, and extracts pixels at the same position. a first generation unit for generating a representative value image representing a representative value of the first mask region corresponding to the background region and the PC lance region by binarizing the representative value image with a first threshold; a second generator for generating a first mask image having a first non-masked area corresponding to the burn area; and the raceway obtained by the camera photographing the raceway after photographing the plurality of images. and an extracting unit that extracts the burn region by masking the first mask image on the image of .

本発明の第1局面に係る画像処理装置は、代表値画像を基にして生成された第1マスク画像を用いて、レースウェイの画像から燃焼領域を抽出する。しきい値を用いてレースウェイの画像から燃焼領域を抽出する手法を採用しない理由は、以下の通りである。燃焼領域のうち、微粉炭の燃焼領域の輝度値は、燃焼領域以外の領域(背景領域、PCランス領域等)の輝度値より大きいが、その差は比較的小さい。そして、微粉炭の燃焼領域の輝度値は、時間変動量が大きいので、燃焼領域以外の領域の輝度値と同じ程度になることがある。従って、しきい値を用いてレースウェイの画像から燃焼領域を抽出する手法では、燃焼領域のうち、微粉炭の燃焼領域を抽出することができない。 An image processing apparatus according to a first aspect of the present invention uses a first mask image generated based on a representative value image to extract a burnt region from an image of a raceway. The reason for not adopting the method of extracting the burnt region from the raceway image using the threshold is as follows. Among the combustion regions, the brightness value of the pulverized coal combustion region is higher than the brightness value of regions other than the combustion region (background region, PC lance region, etc.), but the difference is relatively small. Since the brightness value of the pulverized coal combustion region has a large amount of time variation, it may become about the same as the brightness value of the region other than the combustion region. Therefore, the method of extracting the combustion area from the raceway image using the threshold cannot extract the pulverized coal combustion area among the combustion areas.

代表値画像の各画素は、レースウェイの複数の画像を用いて生成された、これらの画像の同じ位置にある画素の代表値(平均値、中央値、最頻値)を示す。このため、微粉炭の燃焼領域の輝度値の時間変動量が大きくても、代表値画像において、微粉炭の燃焼領域の輝度値(代表値)は、常に、燃焼領域以外の領域の輝度値より高くすることが可能となる。このような代表値画像を用いて第1マスク画像が生成される。従って、第1マスク画像をマスクして、レースウェイの画像から燃焼領域が抽出されたときに、燃焼領域以外の領域が一緒に抽出されてしまうことを防止できる。よって、本発明の第1局面に係る画像処理装置によれば、レースウェイの画像に含まれる燃焼領域の抽出精度を向上させることができる。 Each pixel of the representative value image represents the representative value (mean, median, mode) of the pixels at the same position in these images generated using multiple images of the raceway. Therefore, even if the luminance value of the combustion region of pulverized coal fluctuates with time, the luminance value (representative value) of the combustion region of pulverized coal is always higher than the luminance value of the region other than the combustion region in the representative value image. It is possible to make it higher. A first mask image is generated using such a representative value image. Therefore, by masking the first mask image, it is possible to prevent areas other than the burned area from being extracted together when the burned area is extracted from the image of the raceway. Therefore, according to the image processing device according to the first aspect of the present invention, it is possible to improve the accuracy of extracting the combustion area included in the image of the raceway.

上記構成において、前記第1生成部は、前記同じ位置の画素の前記代表値が選択される前記複数の画像の範囲を時間軸に沿って移動させて前記代表値画像を生成する。 In the above configuration, the first generator generates the representative value image by moving along the time axis the range of the plurality of images from which the representative values of the pixels at the same position are selected.

代表値が平均値を例にすると、この構成は、平均値画像の生成に移動平均を用いる。この構成によれば、第1非マスク領域および第1マスク領域を時間の経過に従って変化させることができる。従って、燃焼領域、背景領域、PCランス領域が時間の経過に従って変化しても、これに対応することができる。 Taking the average value as an example of the representative value, this configuration uses a moving average to generate the average value image. With this configuration, the first non-masked area and the first masked area can be changed over time. Therefore, even if the combustion area, the background area, and the PC lance area change over time, this can be dealt with.

上記構成において、前記抽出部によって抽出された前記燃焼領域の輝度の代表値を算出する算出部をさらに備える。 The above configuration may further include a calculator that calculates a representative value of luminance of the combustion region extracted by the extractor.

オペレータは、代表値(平均値、中央値、最頻値)を基にして、燃焼領域の状態を評価することができる。 The operator can evaluate the state of the combustion region based on the representative values (average, median, mode).

上記構成において、前記第2生成部は、前記第1非マスク領域を収縮処理する。 In the above configuration, the second generating section shrinks the first unmasked region.

高炉の羽口の付近は、温度変化が急激なので、カメラと羽口との間の空間の屈折率が絶えず変化する。この結果、レースウェイの複数の画像(時系列画像)において、燃焼領域が上下左右に揺らぐ。よって、第1非マスク領域が燃焼領域を超えて、PCランス領域や背景領域まで拡大する。第2生成部が、第1非マスク領域を収縮処理することにより、第1非マスク領域がPCランス領域や背景領域に及ばないようにすることができる。従って、この構成によれば、燃焼領域の抽出精度をさらに向上させることができる。 Since temperature changes are rapid in the vicinity of the tuyere of the blast furnace, the refractive index of the space between the camera and the tuyere constantly changes. As a result, in a plurality of images (time-series images) of the raceway, the combustion area fluctuates vertically and horizontally. Therefore, the first unmasked area extends beyond the combustion area to include the PC lance area and the background area. By contracting the first non-masked region by the second generator, it is possible to prevent the first non-masked region from reaching the PC lance region and the background region. Therefore, according to this configuration, it is possible to further improve the extraction accuracy of the combustion region.

上記構成において、前記複数の画像を用いて、前記同じ位置の画素のばらつきの値を示すばらつき値画像を生成する第3生成部と、前記ばらつき値画像を第2しきい値で二値化することにより、輝度値の時間変動量が小さい領域に対応する第2マスク領域、および、前記時間変動量が大きい領域に対応する第2非マスク領域を有する第2マスク画像を生成する第4生成部と、前記第1非マスク領域と前記第2非マスク領域との論理和を示す第3非マスク領域を有する第3マスク画像を生成する第5生成部と、をさらに備え、前記抽出部は、前記レースウェイの画像に対して、前記第1マスク画像の換わりに前記第3マスク画像をマスクにして、前記燃焼領域および未溶融鉱石が落下する領域を示す生鉱落ち領域を抽出する。 In the above configuration, a third generation unit for generating a variation value image representing the variation value of pixels at the same position using the plurality of images, and binarizing the variation value image with a second threshold value. Thus, a fourth generator for generating a second mask image having a second mask region corresponding to a region with a small temporal variation in luminance value and a second unmasked region corresponding to a region with a large temporal variation and a fifth generation unit that generates a third mask image having a third non-mask area indicating a logical sum of the first non-mask area and the second non-mask area, wherein the extraction unit comprises: For the image of the raceway, the third mask image is used as a mask instead of the first mask image to extract a raw ore drop region indicating the combustion region and the region where the unmelted ore falls.

生鉱落ち領域は、輝度値の時間変動量が大きいので、ばらつき画像(例えば、標準偏差画像)によれば、生鉱落ち領域は、PCランス領域や背景領域と区別することができる。従って、ばらつき画像を基にして生成された第2マスク画像を用いると、生鉱落ち領域の抽出が可能となる。一方、上述したように、代表値画像を基にして生成された第1マスク画像を用いると、燃焼領域の抽出が可能となる。 Since the amount of time variation in the brightness value of the raw ore drop region is large, the raw ore drop region can be distinguished from the PC lance region and the background region according to the variation image (for example, the standard deviation image). Therefore, by using the second mask image generated based on the variation image, it is possible to extract the raw ore drop region. On the other hand, as described above, using the first mask image generated based on the representative value image enables extraction of the burn region.

この構成では、第1マスク画像の第1非マスク領域と第2マスク画像の第2非マスク領域との論理和を示す第3非マスク領域を有する第3マスク画像を生成する。第1非マスク領域が燃焼領域と対応しており、第2非マスク領域が生鉱落ち領域と対応している。従って、この構成によれば、第3マスク画像を用いて、レースウェイの画像から燃焼領域と生鉱落ち領域の両方を抽出することができる。 With this configuration, a third mask image is generated having a third unmasked area that is a logical sum of the first unmasked area of the first masked image and the second unmasked area of the second masked image. The first unmasked area corresponds to the combustion area, and the second unmasked area corresponds to the raw ore drop area. Therefore, according to this configuration, it is possible to extract both the burned region and the raw ore fall region from the raceway image using the third mask image.

上記構成において、前記第3生成部は、前記同じ位置の画素の前記ばらつきの値が選択される前記複数の画像を時間軸に沿って移動させて前記ばらつき値画像を生成する。 In the above configuration, the third generation unit generates the variation value image by moving along the time axis the plurality of images from which the variation value of the pixel at the same position is selected.

ばらつきの値が標準偏差を例にすると、この構成は、標準偏差画像の生成に移動標準偏差を用いる。この構成によれば、第2非マスク領域および第2マスク領域を時間の経過に従って変化させることができる。従って、輝度値の時間変動量が大きい領域と輝度値の時間変動量が小さい領域が時間の経過に従って変化しても、これに対応することができる。 Taking the example of the variability value being the standard deviation, this configuration uses the moving standard deviation to generate the standard deviation image. According to this configuration, the second non-masked area and the second masked area can be changed over time. Therefore, even if an area with a large temporal variation in luminance value and an area with a small temporal variation in luminance value change with the lapse of time, this can be dealt with.

本発明の第2局面に係る画像処理方法は、カメラが高炉の羽口を通してレースウェイを複数の時刻で撮影することにより得られた、前記レースウェイの複数の画像を用いて、同じ位置の画素の代表値を示す代表値画像を生成する第1生成ステップと、前記代表値画像を第1しきい値で二値化することにより、背景領域およびPCランス領域に対応する第1マスク領域、および、燃焼領域に対応する第1非マスク領域を有する第1マスク画像を生成する第2生成ステップと、前記複数の画像の撮影後に前記カメラが前記レースウェイを撮影することにより得られた前記レースウェイの画像に、前記第1マスク画像をマスクして、前記燃焼領域を抽出する抽出ステップと、を備える。 The image processing method according to the second aspect of the present invention uses a plurality of images of the raceway obtained by a camera photographing the raceway through the tuyeres of the blast furnace at a plurality of times, and extracts pixels at the same position. a first generating step of generating a representative value image showing a representative value of; a first mask region corresponding to the background region and the PC lance region by binarizing the representative value image with a first threshold; , a second generating step of generating a first masked image having a first unmasked area corresponding to a burned area; and said raceway obtained by said camera capturing said raceway after capturing said plurality of images. and an extraction step of masking the first mask image on the image of and extracting the burn region.

本発明の第2局面に係る画像処理方法は、本発明の第1局面に係る画像処理装置を方法の観点から規定しており、本発明の第1局面に係る画像処理装置と同様の作用効果を有する。 The image processing method according to the second aspect of the present invention defines the image processing apparatus according to the first aspect of the present invention from the viewpoint of the method, and has the same effects as the image processing apparatus according to the first aspect of the present invention. have

本発明によれば、レースウェイの画像から燃焼領域を抽出する精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision which extracts a combustion area from the image of a raceway can be improved.

高炉の一例の下部付近の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram near the lower part of an example of a blast furnace. レースウェイの動画に含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of 20 consecutive frames included in a raceway moving image; レースウェイの画像の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the image of a raceway. 図3に示す画像において、コークスの燃焼領域、微粉炭の燃焼領域、PCランス領域、背景領域のそれぞれに設定されたサンプル領域(1)~(4)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing sample areas (1) to (4) respectively set in the coke combustion area, pulverized coal combustion area, PC lance area, and background area in the image shown in FIG. サンプル領域(1)~(4)のそれぞれの平均輝度値と時間との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the average luminance value of each of sample areas (1) to (4) and time. 実施形態に係る画像処理装置のブロック図である。1 is a block diagram of an image processing device according to an embodiment; FIG. レースウェイの複数の画像と平均値画像との関係を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between a plurality of images of a raceway and an average value image; 平均値画像、および、この画像から生成された第1マスク画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an average value image and a first mask image generated from this image; 第1マスク画像の基になった、レースウェイの複数の画像、および、第1マスク画像でマスクされるレースウェイの画像の関係を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between a plurality of raceway images based on a first mask image and the raceway image masked by the first mask image; 図2に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像が重ねられた状態を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing a state in which a first mask image is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 2; FIG. 送風管の内周面に堆積物が形成された状態で撮影されたレースウェイの画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an image of a raceway taken with deposits formed on the inner peripheral surface of the blower pipe. 送風管の内周面に堆積物が形成された状態での平均値画像、および、この画像から生成された第1マスク画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an average value image in a state where deposits are formed on the inner circumferential surface of the blower tube, and a first mask image generated from this image; 送風管の内周面に堆積物が形成された状態でのレースウェイの動画に含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of 20 continuous frames included in a raceway movie in which deposits are formed on the inner peripheral surface of the blower pipe; 図13に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像が重ねられた状態を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a state in which a first mask image is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 13; 羽口覗き窓が汚れた状態で撮影されたレースウェイの画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an image of a raceway taken with dirty tuyere viewing windows. 羽口覗き窓が汚れた状態での平均値画像、および、この画像から生成された第1マスク画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a mean value image with a dirty tuyere viewing window and a first mask image generated from this image; 羽口覗き窓が汚れた状態でのレースウェイの動画に含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of 20 consecutive frames included in a raceway movie with dirty tuyere viewing windows. 図17に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像が重ねられた状態を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing a state in which a first mask image is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 17; 実施形態に係る画像処理装置の動作を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the operation of the image processing apparatus according to the embodiment; 平均値画像、この画像から生成された第1マスク画像、および、収縮処理がされた第1マスク画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an average value image, a first mask image generated from this image, and a first mask image that has undergone contraction processing. 図2に示す連続する20フレームのそれぞれについて、収縮処理がされた第1マスク画像がマスクした状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a first mask image subjected to contraction processing is masked for each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 2 ; 未溶融鉱石が落下している状態でのレースウェイの動画に含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of 20 consecutive frames included in a raceway movie in which unmelted ore is falling. 第2変形例に係る画像処理装置のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of an image processing device according to a second modified example; レースウェイの複数の画像と標準偏差画像との関係を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between a plurality of images of a raceway and a standard deviation image; 平均値画像、この画像から生成された第1マスク画像、標準偏差画像、この画像から生成された第2マスク画像、および、第3マスク画像の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a mean value image, a first mask image generated from this image, a standard deviation image, a second mask image generated from this image, and a third mask image; 図22に示す連続する20フレームのそれぞれに、第3マスク画像が重ねられた状態を示す模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing a state in which a third mask image is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 22; 図22に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像が重ねられた状態を示す模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing a state in which a first mask image is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 22; 未溶融鉱石が落下していない状態での平均値画像から生成された第1マスク画像、未溶融鉱石が落下していない状態での標準偏差画像から生成された第2マスク画像、および、第3マスク画像の一例を示す模式図である。A first mask image generated from the average value image with no unmelted ore falling, a second mask image generated from the standard deviation image with no unmelted ore falling, and a third FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a mask image; 図2に示す連続する20フレームのそれぞれに、第3マスク画像が重ねられた状態を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing a state in which a third mask image is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. 2; FIG. 第2変形例の動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining the operation of the second modified example;

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In each figure, the configurations denoted by the same reference numerals indicate the same configuration, and the description of the content of the configuration that has already been described will be omitted.

図1は、高炉100の一例の下部付近の断面模式図である。高炉100の下部の壁面には、羽口101が形成されている。高炉100の外部に配置された送風管102から高温空気103が羽口101を介して、高炉100内に高速で送られている。これにより、羽口101から高炉100の内部に向けて、レースウェイ104と称される空間が形成されている。PCランス105から微粉炭106が羽口101を介して、レースウェイ104内に高速で送られている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a blast furnace 100 near its lower portion. A tuyere 101 is formed on the lower wall surface of the blast furnace 100 . High-temperature air 103 is sent into the blast furnace 100 at high speed from a blast pipe 102 arranged outside the blast furnace 100 via a tuyere 101 . Thereby, a space called a raceway 104 is formed from the tuyeres 101 toward the inside of the blast furnace 100 . Pulverized coal 106 is sent from a PC lance 105 through a tuyere 101 into a raceway 104 at high speed.

送風管102は2つに分岐しており、一方は高温空気103の発生源とつながっており、他方の開口端には羽口覗き窓107が取り付けられている。カメラ108は、羽口覗き窓107からレースウェイ104の動画V(時系列画像)を撮影する。 The blast pipe 102 is branched into two, one of which is connected to the source of the high-temperature air 103, and a tuyere viewing window 107 is attached to the other open end. A camera 108 captures a moving image V (time-series images) of the raceway 104 through the tuyere viewing window 107 .

図2は、レースウェイ104の動画Vに含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。動画Vはカラーであり、動画Vの一フレームが、レースウェイ104の画像Im1の一つである。図3は、レースウェイ104の画像Im1の一例を示す模式図である。画像Im1は、コークスの燃焼領域R1-a、微粉炭の燃焼領域R1-b、PCランス領域R2、および、背景領域R3を含む。背景領域R3と他の領域との境界が羽口101の輪郭R4を示している。コークスの燃焼領域R1-aと微粉炭の燃焼領域R1-bとを総称する場合、燃焼領域R1と記載する。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of 20 consecutive frames included in the moving image V of the raceway 104. As shown in FIG. The moving image V is in color, and one frame of the moving image V is one of the images Im1 of the raceway 104 . FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an image Im1 of the raceway 104. As shown in FIG. The image Im1 includes a coke combustion region R1-a, a pulverized coal combustion region R1-b, a PC lance region R2, and a background region R3. A boundary between the background region R3 and other regions indicates a contour R4 of the tuyere 101. FIG. When collectively referring to the coke combustion region R1-a and the pulverized coal combustion region R1-b, they are referred to as the combustion region R1.

燃焼領域R1(コークスの燃焼領域R1-a、微粉炭の燃焼領域R1-b)は、グレーで示されている。PCランス領域R2および背景領域R3は、黒で示されている。図2、図4、図11、図13、図15、図17および図22についても同様である。 The combustion region R1 (coke combustion region R1-a, pulverized coal combustion region R1-b) is shown in gray. PC lance region R2 and background region R3 are shown in black. 2, 4, 11, 13, 15, 17 and 22 are the same.

図4は、図3に示す画像Im1において、コークスの燃焼領域R1-a、微粉炭の燃焼領域R1-b、PCランス領域R2、背景領域R3のそれぞれに設定されたサンプル領域(1)~(4)を示す図である。サンプル領域(1)は、コークスの燃焼領域R1-aに設定されている。サンプル領域(2)は、微粉炭の燃焼領域R1-bに設定されている。サンプル領域(3)は、PCランス領域R2に設定されている。サンプル領域(4)は、背景領域R3に設定されている。 FIG. 4 shows sample regions (1) to ( 4). The sample region (1) is set to the coke combustion region R1-a. The sample region (2) is set to the pulverized coal combustion region R1-b. The sample area (3) is set in the PC lance area R2. A sample area (4) is set in the background area R3.

図5は、サンプル領域(1)~(4)のそれぞれの平均輝度値と時間との関係を示すグラフである。縦軸は、平均輝度値を示す。横軸は、時間として、1番目~100番目のフレーム(レースウェイ104の画像Im1)の順番を示す。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average luminance value of each of sample areas (1) to (4) and time. The vertical axis indicates the average luminance value. The horizontal axis indicates the order of the 1st to 100th frames (image Im1 of raceway 104) as time.

平均輝度値は、コークスの燃焼領域R1-aのサンプル領域(1)、微粉炭の燃焼領域R1-bのサンプル領域(2)、PCランス領域R2のサンプル領域(3)、背景領域R3のサンプル領域(4)の順に高い。これは、平均輝度値が、コークスの燃焼領域R1-a、微粉炭の燃焼領域R1-b、PCランス領域R2、背景領域R3の順に高いことを示す。 The average brightness values are the sample area (1) of the coke combustion area R1-a, the sample area (2) of the pulverized coal combustion area R1-b, the sample area (3) of the PC lance area R2, and the sample of the background area R3. Higher in order of area (4). This indicates that the average luminance value is higher in the order of coke combustion region R1-a, pulverized coal combustion region R1-b, PC lance region R2, and background region R3.

コークスの燃焼領域R1-aのサンプル領域(1)、および、微粉炭の燃焼領域R1-bのサンプル領域(2)は、平均輝度値の時間変動量が大きい。これは、コークスの燃焼領域R1-a、および、微粉炭の燃焼領域R1-bは、平均輝度値の時間変動量が大きいことを示す。 The sample region (1) of the coke combustion region R1-a and the sample region (2) of the pulverized coal combustion region R1-b have a large amount of temporal variation in the average luminance value. This indicates that the coke combustion region R1-a and the pulverized coal combustion region R1-b have a large temporal variation in average brightness value.

PCランス領域R2のサンプル領域(3)は、平均輝度値の時間変動量が僅かである。これは、PCランス領域R2の平均輝度値の時間変動量が僅かであることを示す。 The sample area (3) of the PC-lance area R2 has a slight temporal variation in the average luminance value. This indicates that the amount of temporal variation in the average luminance value of the PC-lance region R2 is slight.

背景領域R3のサンプル領域(4)は、平均輝度値がほぼ一定である。これは、背景領域R3の平均輝度値がほぼ一定であることを示す。 The sample area (4) of the background area R3 has a substantially constant average luminance value. This indicates that the average luminance value of the background region R3 is substantially constant.

実施形態に係る画像処理装置1は、カメラ108が撮影したレースウェイ104の動画Vを画像処理する。図6は、実施形態に係る画像処理装置1のブロック図である。画像処理装置1は、制御処理部2と、IF部3と、入力部4と、出力部5と、を備える。制御処理部2は、画像処理装置1の全体を統括し、画像処理装置1の動作に必要な制御および処理をする。制御処理部2は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、および、HDD(Hard Disk Drive)等のハードウェア、制御処理部2の機能を実行するためのプログラムおよびデータ等によって実現される。 The image processing apparatus 1 according to the embodiment performs image processing on the moving image V of the raceway 104 captured by the camera 108 . FIG. 6 is a block diagram of the image processing device 1 according to the embodiment. The image processing apparatus 1 includes a control processing section 2 , an IF section 3 , an input section 4 and an output section 5 . The control processing unit 2 controls the entire image processing apparatus 1 and performs control and processing necessary for the operation of the image processing apparatus 1 . The control processing unit 2 includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and HDD (Hard Disk Drive) to execute the functions of the control processing unit 2. It is realized by the program and data of

IF部3は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、外部の機器との間で画像、情報等を入出力する。例えば、IF部3は、カメラ108が撮影したレースウェイ104の動画Vが入力し、これらを制御処理部2へ送る。IF部3は、入出力インターフェース回路によって実現される。 The IF section 3 is connected to the control processing section 2 and inputs/outputs images, information, etc. to/from external devices under the control of the control processing section 2 . For example, the IF unit 3 receives a moving image V of the raceway 104 captured by the camera 108 and sends it to the control processing unit 2 . The IF section 3 is implemented by an input/output interface circuit.

入力部4は、制御処理部2に接続され、オペレータが、各種の情報、データ、命令等を入力するための装置である。入力部4は、マウス、キーボード、タッチパネル等により実現される。出力部5は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、入力部4から入力されたコマンド、データ、および、画像処理後の動画V等を出力する装置である。出力部5は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ(Organic Light Emitting Diode display)等により実現される。 The input unit 4 is a device connected to the control processing unit 2 and used by an operator to input various information, data, commands, and the like. The input unit 4 is implemented by a mouse, keyboard, touch panel, or the like. The output unit 5 is a device that is connected to the control processing unit 2 and outputs the commands and data input from the input unit 4, the moving image V after image processing, etc., according to the control of the control processing unit 2. FIG. The output unit 5 is realized by a liquid crystal display, an organic EL display (Organic Light Emitting Diode display), or the like.

制御処理部2は、機能ブロックとして、記憶部21と、第1生成部22と、第2生成部23と、抽出部24と、算出部25と、を備える。 The control processing unit 2 includes a storage unit 21, a first generation unit 22, a second generation unit 23, an extraction unit 24, and a calculation unit 25 as functional blocks.

記憶部21は、カメラ108が撮影したレースウェイ104の動画V等を記憶する。 The storage unit 21 stores a moving image V of the raceway 104 captured by the camera 108 and the like.

第1生成部22は、カメラ108が高炉100の羽口101を通してレースウェイ104を複数の時刻で撮影することにより得られた、レースウェイ104の複数の画像Im1を用いて、同じ位置の画素の平均値を示す平均値画像Im2を生成する。第1生成部22は、平均値が選択される複数の画像Im1の範囲を時間軸に沿って移動させて(移動平均)、平均値画像Im2を生成する。平均値画像Im2は、代表値画像の一例である。平均値の換わりに中央値、最頻値でもよい。 The first generating unit 22 uses a plurality of images Im1 of the raceway 104 obtained by the camera 108 photographing the raceway 104 through the tuyere 101 of the blast furnace 100 at a plurality of times, and generates the pixels at the same position. An average value image Im2 representing the average value is generated. The first generation unit 22 moves the range of the plurality of images Im1 from which the average values are selected along the time axis (moving average) to generate the average value image Im2. The average value image Im2 is an example of a representative value image. A median value or a mode value may be used instead of the average value.

レースウェイ104の複数の画像Im1は、時系列に並ぶ画像Im1である。動画Vの場合、動画Vの一部(複数のフレーム)が、レースウェイ104の複数の画像Im1となる。レースウェイ104の複数の画像Im1は、連続する所定数のフレームでもよいし、連続するフレームの中から飛び飛びに選択された所定数のフレームでもよい。 A plurality of images Im1 of the raceway 104 are images Im1 arranged in time series. In the case of the moving image V, a portion (a plurality of frames) of the moving image V becomes a plurality of images Im1 of the raceway 104 . The plurality of images Im1 of the raceway 104 may be a predetermined number of continuous frames, or a predetermined number of frames randomly selected from the continuous frames.

図7は、レースウェイ104の複数の画像Im1と平均値画像Im2との関係を説明する説明図である。レースウェイ104の複数の画像Im1の数が、N(Nは2以上の整数)とする。各画像Im1を構成する画素数がMとする(Mは整数)。1番目の画像Im1-1~N番目の画像Im1-Nにおいて、1番目の画素の値の平均値が、平均値画像Im2を構成する1番目の画素の値となり、2番目の画素の値の平均値が、平均値画像Im2を構成する2番目の画素の値となり、・・・、M番目の画素の値の平均値が、平均値画像Im2を構成するM番目の画素の値となる。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the relationship between a plurality of images Im1 of the raceway 104 and the mean value image Im2. Assume that the number of multiple images Im1 of the raceway 104 is N (N is an integer equal to or greater than 2). Assume that the number of pixels forming each image Im1 is M (M is an integer). In the 1st image Im1-1 to the Nth image Im1-N, the average value of the values of the 1st pixels becomes the value of the 1st pixel constituting the average value image Im2, and the value of the 2nd pixel. The average value becomes the value of the second pixel forming the average value image Im2, and the average value of the Mth pixel values becomes the value of the Mth pixel forming the average value image Im2.

第2生成部23は、平均値画像Im2を用いて、第1マスク画像M1を生成する。図8は、平均値画像Im2、および、この画像から生成された第1マスク画像M1の一例を示す模式図である。第2生成部23は、平均値画像Im2をグレースケールの画像に変換する。次に、第2生成部23は、グレースケールに変換された平均値画像Im2を第1しきい値で二値化することにより、背景領域R3およびPCランス領域R2を含む低輝度領域に対応する第1マスク領域R11、および、燃焼領域R1に対応する第1非マスク領域R12を有する第1マスク画像M1を生成する。第1しきい値は、予め生成された平均値画像Im2に含まれる燃焼領域R1、PCランス領域R2、背景領域R3のそれぞれの平均輝度値を基にして、オペレータ(ユーザ)が予め第2生成部23に設定をする。 The second generator 23 uses the average value image Im2 to generate the first mask image M1. FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the average value image Im2 and the first mask image M1 generated from this image. The second generator 23 converts the average value image Im2 into a grayscale image. Next, the second generation unit 23 binarizes the grayscale-converted average value image Im2 with the first threshold value to correspond to the low-luminance region including the background region R3 and the PC lance region R2. A first masked image M1 having a first masked region R11 and a first unmasked region R12 corresponding to the burn region R1 is generated. The first threshold value is second generated in advance by the operator (user) based on the respective average luminance values of the combustion region R1, the PC lance region R2, and the background region R3 included in the pre-generated average value image Im2. Set in part 23 .

抽出部24は、レースウェイ104の複数の画像Im1の撮影後にカメラ108がレースウェイ104を撮影することにより得られたレースウェイ104の画像Im1に、第1マスク画像M1をマスクして、燃焼領域R1を抽出する。図9は、第1マスク画像M1の基になるレースウェイ104の複数の画像Im1、および、第1マスク画像M1でマスクされるレースウェイ104の画像Im1の関係を説明する説明図である。 The extracting unit 24 masks the image Im1 of the raceway 104 obtained by the camera 108 capturing images of the raceway 104 after the multiple images Im1 of the raceway 104 are captured, with the first mask image M1, thereby forming a combustion region. Extract R1. FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the relationship between a plurality of images Im1 of the raceway 104 that form the basis of the first mask image M1 and the image Im1 of the raceway 104 that is masked with the first mask image M1.

時刻t1~時刻t7に撮影されたレースウェイ104の複数の画像Im1は、7つの連続するフレームを示している。複数の画像Im1の数を5つとする。カメラ108が時刻t6で撮影したレースウェイ104の画像Im1が制御処理部2に送られてきたとき、第1生成部22は、直近に撮影されたレースウェイ104の5つの画像Im1、すなわち、時刻t1~時刻t5に撮影されたレースウェイ104の5つの画像Im1を用いて、平均値画像Im2を生成する。第2生成部23は、この平均値画像Im2を用いて第1マスク画像M1を生成する。抽出部24は、この第1マスク画像M1をマスクにして、時刻t6に撮影されたレースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する。 A plurality of images Im1 of the raceway 104 taken from time t1 to time t7 show seven consecutive frames. It is assumed that the number of multiple images Im1 is five. When the image Im1 of the raceway 104 captured by the camera 108 at time t6 is sent to the control processing unit 2, the first generation unit 22 generates five images Im1 of the raceway 104 captured most recently, that is, at time t6. An average value image Im2 is generated using five images Im1 of the raceway 104 photographed from t1 to time t5. The second generator 23 generates the first mask image M1 using this average value image Im2. Using this first mask image M1 as a mask, the extraction unit 24 extracts the burn region R1 from the image Im1 of the raceway 104 taken at time t6.

次に、カメラ108が時刻t7で撮影したレースウェイ104の画像Im1が制御処理部2に送られてきたとき、第1生成部22は、直近に撮影されたレースウェイ104の5つの画像Im1、すなわち、時刻t2~時刻t6に撮影されたレースウェイ104の5つの画像Im1を用いて、平均値画像Im2を生成する。第2生成部23は、この平均値画像Im2を用いて第1マスク画像M1を生成する。抽出部24は、この第1マスク画像M1をマスクにして、時刻t7に撮影されたレースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する。図2に示す連続する20フレームのそれぞれについて、第1マスク画像M1がマスクした状態を示す模式図を図10で示す。図10において、マスクされている領域(第1マスク領域R11)は、白で示されている。マスクされていない領域(第1非マスク領域R12)は、グレーで示されている。 Next, when the image Im1 of the raceway 104 captured by the camera 108 at time t7 is sent to the control processing unit 2, the first generation unit 22 generates five images Im1 of the raceway 104 captured most recently, That is, the five images Im1 of the raceway 104 captured from time t2 to time t6 are used to generate the average value image Im2. The second generator 23 generates the first mask image M1 using this average value image Im2. Using this first mask image M1 as a mask, the extraction unit 24 extracts the burn region R1 from the image Im1 of the raceway 104 taken at time t7. FIG. 10 shows a schematic diagram showing a state in which the first mask image M1 masks each of the 20 consecutive frames shown in FIG. In FIG. 10, the masked region (first mask region R11) is shown in white. Regions that are not masked (first unmasked region R12) are shown in gray.

以上のようにして、画像処理装置1は、カメラ108が撮影したレースウェイ104の動画Vを構成する各フレーム(レースウェイ104の各画像Im1)からリアルタイムに燃焼領域R1を抽出する。 As described above, the image processing apparatus 1 extracts the combustion region R1 from each frame (each image Im1 of the raceway 104) that constitutes the moving image V of the raceway 104 captured by the camera 108 in real time.

図6を参照して、算出部25は、抽出部24によって抽出された燃焼領域R1の平均輝度値を算出する。平均輝度値に限定されず、燃焼領域R1の代表値であればよい(例えば、中央値、最頻値である。出力部5は、算出された平均輝度値を出力する。 Referring to FIG. 6, calculation unit 25 calculates the average luminance value of combustion region R1 extracted by extraction unit 24. FIG. The value is not limited to the average brightness value, and may be a representative value of the combustion region R1 (for example, median value or mode value.) The output unit 5 outputs the calculated average brightness value.

図1に示す送風管102の内周面に堆積物が形成されていても、実施形態によれば、この影響を受けずに、燃焼領域R1を抽出できる。これについて説明する。図11は、送風管102の内周面に堆積物が形成された状態で撮影されたレースウェイ104の画像Im1の一例を示す模式図である。図11と図3を比べれば分かるように、図11の下部において、背景領域R3の面積が大きい。これは、送風管102の内周面に形成された堆積物が原因である。 Even if deposits are formed on the inner peripheral surface of the blower pipe 102 shown in FIG. 1, according to the embodiment, the combustion region R1 can be extracted without being affected by this. This will be explained. FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of an image Im1 of the raceway 104 captured with deposits formed on the inner peripheral surface of the blower pipe 102. As shown in FIG. As can be seen by comparing FIG. 11 and FIG. 3, the area of the background region R3 is large in the lower part of FIG. This is caused by deposits formed on the inner peripheral surface of the blower pipe 102 .

図12は、送風管102の内周面に堆積物が形成された状態での平均値画像Im2、および、この画像から生成された第1マスク画像M1の一例を示す模式図である。図13は、送風管102の内周面に堆積物が形成された状態でのレースウェイ104の動画Vに含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。図14は、図13に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像M1が重ねられた状態を示す模式図である。図14において、マスクされている領域(第1マスク領域R11)は、白で示されている。マスクされていない領域(第1非マスク領域R12)は、グレーで示されている。図14と図10とを比較すれば分かるように、図14の各フレームにおいて、送風管102の内周面に形成された堆積物が原因となる背景領域R3は、第1マスク領域R11(図12)で覆われている。従って、送風管102の内周面に形成された堆積物の影響を受けずに、燃焼領域R1の抽出が可能である。 FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of an average value image Im2 with deposits formed on the inner peripheral surface of the blower tube 102 and a first mask image M1 generated from this image. FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of 20 continuous frames included in the moving image V of the raceway 104 in a state where deposits are formed on the inner peripheral surface of the blower pipe 102. As shown in FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing a state in which the first mask image M1 is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. In FIG. 14, the masked region (first mask region R11) is shown in white. Regions that are not masked (first unmasked region R12) are shown in gray. As can be seen by comparing FIG. 14 and FIG. 10, in each frame in FIG. 12). Therefore, it is possible to extract the combustion region R1 without being affected by deposits formed on the inner peripheral surface of the blower pipe 102 .

図1に示す羽口覗き窓107において、カメラ108が配置される側と反対側の面は、高炉100内で発生した煤等が原因で汚れる。羽口覗き窓107が汚れていても、実施形態によれば、この影響を受けずに、燃焼領域R1を抽出できる。これについて説明する。図15は、羽口覗き窓107が汚れた状態で撮影されたレースウェイ104の画像Im1の一例を示す模式図である。図15と図3とを比較すれば分かるように、図15において、燃焼領域R1の面積が小さく、かつ、輝度値が低い。これは、羽口覗き窓107の汚れが原因である。 In the tuyere viewing window 107 shown in FIG. 1 , the surface opposite to the side on which the camera 108 is arranged becomes dirty due to soot or the like generated in the blast furnace 100 . Even if the tuyere viewing window 107 is dirty, according to the embodiment, the combustion region R1 can be extracted without being affected by this. This will be explained. FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of an image Im1 of the raceway 104 captured with the tuyere peephole 107 dirty. As can be seen by comparing FIG. 15 and FIG. 3, in FIG. 15, the area of the combustion region R1 is small and the luminance value is low. This is because the tuyere viewing window 107 is dirty.

図16は、羽口覗き窓107が汚れた状態での平均値画像Im2、および、この画像から生成された第1マスク画像M1の一例を示す模式図である。図17は、羽口覗き窓107が汚れた状態でのレースウェイ104の動画Vに含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。図18は、図17に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像M1が重ねられた状態を示す模式図である。図18において、マスクされている領域(第1マスク領域R11)は、白で示されている。マスクされていない領域(第1非マスク領域R12)は、グレーで示されている。図18と図10とを比較すれば分かるように、羽口覗き窓107が汚れているので、図18の各フレームにおいて、燃焼領域R1を抽出するための第1非マスク領域R12(図16)の面積は小さいが、第1非マスク領域R12は確保されている。従って、羽口覗き窓107が汚れの影響を受けずに、燃焼領域R1の抽出が可能である。 FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of the mean value image Im2 with the tuyere viewing window 107 dirty and the first mask image M1 generated from this image. FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of 20 continuous frames included in the moving image V of the raceway 104 with the tuyere viewing window 107 dirty. FIG. 18 is a schematic diagram showing a state in which the first mask image M1 is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. In FIG. 18, the masked region (first mask region R11) is shown in white. Regions that are not masked (first unmasked region R12) are shown in gray. As can be seen by comparing FIG. 18 and FIG. 10, the tuyere viewing window 107 is dirty, so in each frame of FIG. Although the area of is small, the first unmasked region R12 is secured. Therefore, the combustion region R1 can be extracted without the tuyere viewing window 107 being affected by dirt.

当初、送風管102の内周面に堆積物が形成されておらず、かつ、羽口覗き窓107が汚れていなくても、時間の経過に従って、送風管102の内周面に堆積物が形成されたり、羽口覗き窓107が汚れたりすることがある。実施形態によれば、第1マスク画像M1の基になる平均値画像Im2は、移動平均を用いて生成するので、第1マスク領域R11および第2非マスク領域R22を時間の経過に従って変化させることができる。従って、実施形態によれば、そのような事態が生じても、燃焼領域R1を安定して抽出することができる。 Even if deposits are not initially formed on the inner peripheral surface of the blast pipe 102 and the tuyere viewing window 107 is not dirty, deposits are formed on the inner peripheral surface of the blast pipe 102 with the passage of time. or the tuyere viewing window 107 may become dirty. According to the embodiment, since the average value image Im2 on which the first mask image M1 is based is generated using moving average, the first mask region R11 and the second non-mask region R22 can be changed over time. can be done. Therefore, according to the embodiment, even if such a situation occurs, the combustion region R1 can be stably extracted.

実施形態に係る画像処理装置1の動作について説明する。図19は、この動作を説明するフローチャートである。図6および図19を参照して、制御処理部2は、カメラ108から送られてきているレースウェイ104の動画Vを記憶部21に記憶させる。オペレータは、入力部4を用いて、燃焼領域R1の平均輝度値を出力する命令を制御処理部2に入力する。画像処理装置1は、以降、カメラ108から送られてくるレースウェイ104の動画Vの各フレーム(各レースウェイ104の画像Im1)について燃焼領域R1を抽出し、燃焼領域R1の平均輝度値を出力する。詳しく説明する。 Operations of the image processing apparatus 1 according to the embodiment will be described. FIG. 19 is a flow chart explaining this operation. 6 and 19, control processing unit 2 causes storage unit 21 to store moving image V of raceway 104 sent from camera 108 . The operator uses the input unit 4 to input a command to the control processing unit 2 to output the average luminance value of the combustion region R1. The image processing device 1 thereafter extracts the combustion region R1 for each frame (image Im1 of each raceway 104) of the moving image V of the raceway 104 sent from the camera 108, and outputs the average luminance value of the combustion region R1. do. explain in detail.

制御処理部2は、IF部3にフレーム(レースウェイ104の画像Im1)が入力したか否かを判断する(S1)。制御処理部2は、IF部3にフレームが入力していないと判断したとき(S1でNo)、処理S1を繰り返す。 The control processing unit 2 determines whether or not a frame (image Im1 of the raceway 104) has been input to the IF unit 3 (S1). When the control processing unit 2 determines that no frame has been input to the IF unit 3 (No in S1), the processing S1 is repeated.

制御処理部2が、IF部3にフレームが入力したと判断したとき(S1でYes)、第1生成部22は、このフレームの順番nより、一つ前の順番n-1から始まる連続する順番n-1~n-kのフレーム(レースウェイ104の複数の画像Im1)を用いて、平均値画像Im2を生成する(S2)。 When the control processing unit 2 determines that a frame has been input to the IF unit 3 (Yes in S1), the first generation unit 22 generates consecutive frames starting from the order n-1, which is one before the order n of this frame. An average value image Im2 is generated using the frames (a plurality of images Im1 of the raceway 104) of order n−1 to nk (S2).

第2生成部23は、処理S2で生成された平均値画像Im2を用いて第1マスク画像M1を生成する(S3)。抽出部24は、処理S3で生成された第1マスク画像M1をマスクにして、順番nのフレームから燃焼領域R1を抽出する(S4)。 The second generator 23 generates the first mask image M1 using the average value image Im2 generated in process S2 (S3). The extraction unit 24 uses the first mask image M1 generated in the process S3 as a mask to extract the burn region R1 from the n-th frame (S4).

算出部25は、処理S4で抽出された燃焼領域R1の平均輝度値を算出する(S5)。出力部5は、処理S5で算出された平均輝度値を出力する(S6)。 The calculator 25 calculates the average luminance value of the combustion region R1 extracted in step S4 (S5). The output unit 5 outputs the average luminance value calculated in step S5 (S6).

オペレータは、入力部4を用いて、燃焼領域R1の平均輝度値の出力を停止する命令を制御処理部2に入力することができる。制御処理部2は、燃焼領域R1の平均輝度値の出力を停止する命令が入力されたか否かを判断する(S7)。制御処理部2が、燃焼領域R1の平均輝度値の出力を停止する命令が入力されたと判断したとき(S7でYes)、画像処理装置1は、燃焼領域R1の平均輝度値を出力する処理を終了する。制御処理部2が、燃焼領域R1の平均輝度値の出力を停止する命令が入力されていないと判断したとき(S7でNo)、処理S1に戻る。以上が実施形態に係る画像処理装置1の動作である。 The operator can use the input unit 4 to input a command to the control processing unit 2 to stop outputting the average luminance value of the combustion region R1. The control processing unit 2 determines whether or not an instruction to stop outputting the average luminance value of the combustion region R1 has been input (S7). When the control processing unit 2 determines that an instruction to stop outputting the average brightness value of the combustion region R1 has been input (Yes in S7), the image processing device 1 performs processing to output the average brightness value of the combustion region R1. finish. When the control processing unit 2 determines that an instruction to stop outputting the average luminance value of the combustion region R1 has not been input (No in S7), the process returns to S1. The above is the operation of the image processing apparatus 1 according to the embodiment.

図3を参照して、本発明者らは、円フィッティングを用いて、レースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する手法を検討した。これは、レースウェイ104の画像Im1に含まれる羽口101の輪郭R4を円フィッティングして得られたフィッティング領域を燃焼領域R1とする。フィッティング領域の輝度値の代表値を燃焼領域R1の輝度値とすることが考えられる。円フィッティングすることにより、フィッティング領域から背景を除くことができるが、PCランス領域R2は除くことができない。従って、PCランス領域R2の輝度値の影響を受けて、燃焼領域R1の輝度値が真値よりも小さくなる。 With reference to FIG. 3, the present inventors studied a method of extracting the burn region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using circle fitting. Here, a fitting region obtained by circular fitting the contour R4 of the tuyere 101 included in the image Im1 of the raceway 104 is defined as the burning region R1. It is conceivable to use the representative value of the luminance values of the fitting region as the luminance value of the burning region R1. Circle fitting can remove the background from the fitting region, but not the PC-lance region R2. Therefore, the luminance value of the burn region R1 becomes smaller than the true value under the influence of the luminance value of the PC lance region R2.

これを回避するために、フィッティング領域内の輝度値の最大値または第3四分位数を、燃焼領域R1の輝度値にすることが考えられる。前者は、フィッティング領域内の一つの画素の輝度値が極端に大きい場合、その輝度値が燃焼領域R1の輝度値にされるので、燃焼領域R1の輝度値として好ましくない。後者は、フィッティング領域内のPCランス105(図1)の面積や微粉炭106(図1)の面積の影響を受け、これらの面積が大きければ、燃焼領域R1の輝度値は真値より小さくなる。 In order to avoid this, it is conceivable to set the maximum value or the third quartile of the luminance values in the fitting region as the luminance value of the burning region R1. In the former case, when the luminance value of one pixel in the fitting region is extremely large, the luminance value is set to the luminance value of the combustion region R1, which is not preferable as the luminance value of the combustion region R1. The latter is affected by the area of the PC lance 105 (Fig. 1) and the area of the pulverized coal 106 (Fig. 1) in the fitting area. .

また、円フィッティングを用いて燃焼領域R1を抽出する手法によれば、次のような問題も生じる。羽口101とつながる送風管102の内周面に堆積物が形成されたり、羽口覗き窓107が汚れたりすると、羽口101の輪郭R4は円形に写らずに、ゆがんだ形状に写る(図11、図15)。従って、円フィッティングしても、フィッティング領域から背景を除くことはできない。 Moreover, the method of extracting the combustion region R1 using circle fitting also causes the following problems. If deposits are formed on the inner peripheral surface of the blower pipe 102 connected to the tuyere 101, or if the tuyere viewing window 107 becomes dirty, the outline R4 of the tuyere 101 will not appear circular, but will appear distorted (Fig. 11, Fig. 15). Therefore, circle fitting cannot eliminate the background from the fitting region.

以上説明したように、円フィッティングを用いて燃焼領域R1を抽出する手法では、燃焼領域R1の抽出精度が良くない。 As described above, the method of extracting the combustion region R1 using circle fitting does not provide good extraction accuracy for the combustion region R1.

図4および図5を参照して、燃焼領域R1の輝度値が、燃焼領域R1以外の領域(PCランス領域R2、背景領域R3等)の輝度値より大きいことを基にして、本発明者らは、しきい値を用いてレースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する手法を検討した。しかしながら、燃焼領域R1のうち、微粉炭の燃焼領域R1-bの輝度値は、燃焼領域R1以外の領域(PCランス領域R2、背景領域R3等)の輝度値より大きいが、その差は比較的小さい。そして、微粉炭の燃焼領域R1-bの輝度値は、時間変動量が大きいので、燃焼領域R1以外の領域の輝度値と同じ程度になることがある。従って、しきい値を用いてレースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する手法では、燃焼領域R1のうち、微粉炭の燃焼領域R1-bを抽出することができない。 4 and 5, based on the fact that the brightness value of the combustion region R1 is greater than the brightness value of the regions other than the combustion region R1 (the PC lance region R2, the background region R3, etc.), the inventors studied a method of extracting the burn region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using a threshold value. However, among the combustion regions R1, the brightness value of the pulverized coal combustion region R1-b is greater than the brightness values of the regions other than the combustion region R1 (PC lance region R2, background region R3, etc.), but the difference is relatively small. Since the brightness value of the pulverized coal combustion region R1-b has a large amount of time variation, it may become approximately the same as the brightness value of the regions other than the combustion region R1. Therefore, the method of extracting the combustion region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using a threshold value cannot extract the pulverized coal combustion region R1-b from the combustion region R1.

このように、円フィッティングを用いてレースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する手法や、しきい値を用いてレースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する手法では、燃焼領域R1の抽出精度が良くない。 As described above, in the method of extracting the combustion region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using circle fitting and the method of extracting the combustion region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using a threshold value, the combustion region R1 The extraction accuracy of is not good.

これに対して、実施形態によれば、燃焼領域R1の抽出精度を向上させることができる。詳しく説明する。平均値画像Im2(代表値画像の一例、図7、図8)の各画素は、レースウェイ104の複数の画像Im1(時系列画像)を用いて生成された、これらの画像Im1の同じ位置にある画素の平均値を示す。このため、微粉炭の燃焼領域R1-bの輝度値の時間変動量が大きくても、平均値画像Im2において、微粉炭の燃焼領域R1-bの輝度値は、常に、燃焼領域R1以外の領域(PCランス領域R2、背景領域R3等)の輝度値より高くすることが可能となる。第1マスク画像M1は、平均値画像Im2を用いて生成される。従って、第1マスク画像M1をマスクにして、レースウェイ104の画像Im1に対して燃焼領域R1が抽出されたとき、燃焼領域R1以外の領域が一緒に抽出されてしまうことを防止できる。 In contrast, according to the embodiment, it is possible to improve the extraction accuracy of the combustion region R1. explain in detail. Each pixel of the average value image Im2 (an example of the representative value image, FIGS. 7 and 8) is generated using a plurality of images Im1 (time-series images) of the raceway 104, and is located at the same position in these images Im1. Indicates the average value of a pixel. Therefore, even if the luminance value of the pulverized coal combustion region R1-b varies with time, the luminance value of the pulverized coal combustion region R1-b in the average value image Im2 is always the region other than the combustion region R1. It is possible to make the luminance value higher than that of (PC lance region R2, background region R3, etc.). The first mask image M1 is generated using the mean value image Im2. Therefore, when the burn region R1 is extracted from the image Im1 of the raceway 104 using the first mask image M1 as a mask, it is possible to prevent regions other than the burn region R1 from being extracted together.

微粉炭106(図1)の燃焼において、中心部は燃焼していないか、または、燃焼の勢いが弱く、周辺部は燃焼の勢いが強い。よって、微粉炭の燃焼領域R1-bの中心部は、周辺部よりも輝度値が低いことが想定される。従って、燃焼領域R1の輝度値の評価において、微粉炭の燃焼領域R1-bの中心部の輝度値が含まれてしまうと、燃焼領域R1の輝度値を正しく評価できないおそれがある。実施形態によれば、上記理由により、レースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出するとき、微粉炭の燃焼領域R1-bの中心部もマスクすることが可能となる。 In the combustion of the pulverized coal 106 (FIG. 1), the central portion is not burned or the combustion momentum is weak, and the peripheral portion has strong combustion momentum. Therefore, it is assumed that the central portion of the pulverized coal combustion region R1-b has a lower luminance value than the peripheral portion. Therefore, if the brightness value of the combustion region R1-b of pulverized coal is included in the evaluation of the brightness value of the combustion region R1, the brightness value of the combustion region R1 may not be evaluated correctly. According to the embodiment, for the reason described above, when extracting the combustion region R1 from the image Im1 of the raceway 104, it is possible to mask the central portion of the pulverized coal combustion region R1-b.

実施形態には、第1変形例と第2変形例がある。これらについて、実施形態と相違する点を中心に説明する。第1変形例から説明する。図6を参照して、第1変形例の第2生成部23は、第1非マスク領域R12を収縮処理する。これについて、図20を用いて説明する。図20は、平均値画像Im2、この画像から生成された第1マスク画像M1、および、収縮処理がされた第1マスク画像M4の一例を示す模式図である。平均値画像Im2および第1マスク画像M1は、図8に示す平均値画像Im2および第1マスク画像M1と同じである。第1マスク画像M1の第1非マスク領域R12が収縮処理されているので、収縮処理がされた第1マスク画像M4の第1非マスク領域R12は、第1マスク画像M1の第1非マスク領域R12より面積が小さい。 The embodiment has a first modified example and a second modified example. About these, it demonstrates centering on a different point from embodiment. The first modified example will be described. Referring to FIG. 6, the second generating unit 23 of the first modified example shrinks the first unmasked region R12. This will be described with reference to FIG. 20 . FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of the mean value image Im2, the first mask image M1 generated from this image, and the first mask image M4 that has undergone contraction processing. The mean value image Im2 and the first mask image M1 are the same as the mean value image Im2 and the first mask image M1 shown in FIG. Since the first unmasked region R12 of the first mask image M1 has been eroded, the first unmasked region R12 of the eroded first masked image M4 is the first unmasked region of the first masked image M1. Smaller area than R12.

抽出部24は、収縮処理がされた第1マスク画像M4をマスクにして、レースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する。 The extraction unit 24 extracts the burn region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using the contracted first mask image M4 as a mask.

図1を参照して、高炉100の羽口101の付近は、温度変化が急激なので、カメラ108と羽口101との間の空間の屈折率が絶えず変化する。この結果、動画Vに写された燃焼領域R1が上下左右に揺らぐ。このため、第1マスク画像M1の第1非マスク領域R12が燃焼領域R1を超えて、PCランス領域R2や背景領域R3まで拡大する。そこで、第1変形例は、第1非マスク領域R12の収縮処理を所定回数することにより、第1非マスク領域R12がPCランス領域R2や背景領域R3に及ばないようにする。収縮処理の回数は、この観点から定められる。 Referring to FIG. 1, the temperature changes rapidly near the tuyere 101 of the blast furnace 100, so the refractive index of the space between the camera 108 and the tuyere 101 constantly changes. As a result, the combustion region R1 captured in the moving image V fluctuates vertically and horizontally. Therefore, the first non-masked region R12 of the first masked image M1 extends beyond the burn region R1 to include the PC lance region R2 and the background region R3. Therefore, in the first modified example, the shrinking process of the first non-masked region R12 is performed a predetermined number of times so that the first non-masked region R12 does not reach the PC lance region R2 or the background region R3. The number of contraction processes is determined from this point of view.

抽出部24は、収縮処理がされた第1マスク画像M4をマスクにして、レースウェイ104の画像Im1から燃焼領域R1を抽出する。図2に示す連続する20フレームのそれぞれについて、収縮処理がされた第1マスク画像M4がマスクした状態を示す模式図を図21で示す。図21において、マスクされている領域(第1マスク領域R11)は、白で示されている。マスクされていない領域(第1非マスク領域R12)は、グレーで示されている。この第1マスク画像M4によれば、図10に示す第1マスク画像M1に比べて、第1非マスク領域R12(図20)がPCランス領域R2や背景領域R3に広がることを抑制できる。従って、燃焼領域R1の抽出精度をさらに向上させることができる。 The extraction unit 24 extracts the burn region R1 from the image Im1 of the raceway 104 using the contracted first mask image M4 as a mask. FIG. 21 shows a schematic diagram showing a masked state of the first mask image M4 subjected to the contraction process for each of the 20 consecutive frames shown in FIG. In FIG. 21, the masked region (first mask region R11) is shown in white. Regions that are not masked (first unmasked region R12) are shown in gray. According to this first mask image M4, it is possible to suppress the first non-mask region R12 (FIG. 20) from spreading over the PC lance region R2 and the background region R3, compared to the first mask image M1 shown in FIG. Therefore, it is possible to further improve the extraction accuracy of the combustion region R1.

第2変形例を説明する。第2変形例は、燃焼領域R1に加えて、未溶融鉱石(未還元鉱石)が落下する領域を示す生鉱落ち領域を抽出する。図1を参照して、高炉100では、不図示の未溶融鉱石がレースウェイ104に落下してくることがある。これは、数秒間で終わることもあるし、数分間続くこともある。未溶融鉱石がレースウェイ104に落下することにより、送風管102が損傷したり、詰まったりするおそれがあるので、未溶融鉱石がレースウェイ104に落下しているとき、オペレータが直ちにこれを認識できるようにする必要がある。 A second modification will be described. In the second modification, in addition to the burning region R1, a raw ore drop region indicating a region where unmelted ore (unreduced ore) falls is extracted. Referring to FIG. 1 , in blast furnace 100 , unmelted ore (not shown) may fall onto raceway 104 . This may last a few seconds or may last for several minutes. The operator can immediately recognize when unmelted ore is falling onto the raceway 104, as unmelted ore falling onto the raceway 104 can damage or clog the air ducts 102. It is necessary to

図22は、未溶融鉱石が落下している状態でのレースウェイ104の動画Vに含まれる、連続する20フレームの一例を示す模式図である。図22と図2とを比較すれば分かるように、レースウェイ104に未溶融鉱石が落下していると、画像Im1の全体において、輝度値が小さくなる。生鉱落ち領域の輝度値は、燃焼領域R1の輝度値よりも低く、PCランス領域R2や背景領域R3の輝度値と近い。このため、平均値画像Im2を用いて生成される第1マスク画像M1では、生鉱落ち領域を抽出することができない。 FIG. 22 is a schematic diagram showing an example of 20 consecutive frames included in the moving image V of the raceway 104 in which unmelted ore is falling. As can be seen by comparing FIG. 22 and FIG. 2, when the unmelted ore falls on the raceway 104, the luminance value decreases in the entire image Im1. The brightness value of the raw ore drop region is lower than the brightness value of the burning region R1 and close to the brightness values of the PC lance region R2 and the background region R3. For this reason, it is not possible to extract the raw ore fall region from the first mask image M1 generated using the average value image Im2.

生鉱落ち領域は、輝度の時間変動量が大きいので、標準偏差画像Im3によれば、生鉱落ち領域は、PCランス領域R2や背景領域R3と区別することができる。第2変形例は、燃焼領域R1と生鉱落ち領域の両方を抽出すらために、平均値画像Im2と標準偏差画像Im3とを基にして生成された第3マスク画像M3を用いる。 Since the raw ore drop region has a large temporal variation in brightness, the raw ore fall region can be distinguished from the PC lance region R2 and the background region R3 according to the standard deviation image Im3. A second modification uses a third mask image M3 generated based on the mean value image Im2 and the standard deviation image Im3 in order to extract both the burnt region R1 and the raw ore fall region.

図23は、第2変形例に係る画像処理装置1aのブロック図である。画像処理装置1aの制御処理部2は、記憶部21、第1生成部22、第2生成部23、抽出部24および算出部25に加えて、第3生成部26、第4生成部27および第5生成部28を備える。 FIG. 23 is a block diagram of an image processing device 1a according to the second modification. In addition to the storage unit 21, the first generation unit 22, the second generation unit 23, the extraction unit 24, and the calculation unit 25, the control processing unit 2 of the image processing device 1a includes the third generation unit 26, the fourth generation unit 27, and the A fifth generator 28 is provided.

第3生成部26は、平均値画像Im2の生成に用いたレースウェイ104の複数の画像Im1を用いて、同じ位置の画素の標準偏差を示す標準偏差画像Im3を生成する。第3生成部26は、同じ位置の画素の標準偏差が選択される複数の画像Im1を時間軸に沿って移動させて(移動標準偏差)、標準偏差画像Im3を生成する。標準偏差画像Im3は、ばらつき画像の一例である。標準偏差の換わりに分散でもよい。 The third generating unit 26 generates a standard deviation image Im3 representing the standard deviation of pixels at the same position using a plurality of images Im1 of the raceway 104 used to generate the average value image Im2. The third generating unit 26 generates a standard deviation image Im3 by moving the plurality of images Im1 from which standard deviations of pixels at the same position are selected along the time axis (moving standard deviation). The standard deviation image Im3 is an example of a variation image. Variance may be used instead of standard deviation.

図24は、レースウェイ104の複数の画像Im1と標準偏差画像Im3との関係を説明する説明図である。レースウェイ104の複数の画像Im1の数が、N(Nは2以上の整数)とする。各画像Im1を構成する画素数がMとする(Mは整数)。1番目の画像Im1-1~N番目の画像Im1-Nにおいて、1番目の画素の値の標準偏差が、標準偏差画像Im3を構成する1番目の画素の値となり、2番目の画素の値の標準偏差が、標準偏差画像Im3を構成する2番目の画素の値となり、・・・、M番目の画素の値の標準偏差が、標準偏差画像Im3を構成するM番目の画素の値となる。第3生成部26は、第1生成部22による図7に示す平均値画像Im2の生成と並行して、標準偏差画像Im3を生成する。 FIG. 24 is an explanatory diagram illustrating the relationship between multiple images Im1 of the raceway 104 and the standard deviation image Im3. Assume that the number of multiple images Im1 of the raceway 104 is N (N is an integer equal to or greater than 2). Assume that the number of pixels forming each image Im1 is M (M is an integer). In the 1st image Im1-1 to the Nth image Im1-N, the standard deviation of the value of the 1st pixel is the value of the 1st pixel constituting the standard deviation image Im3, and the value of the 2nd pixel. The standard deviation becomes the value of the 2nd pixel forming the standard deviation image Im3, and the standard deviation of the value of the Mth pixel becomes the value of the Mth pixel forming the standard deviation image Im3. The third generation unit 26 generates the standard deviation image Im3 in parallel with the generation of the average value image Im2 shown in FIG. 7 by the first generation unit 22 .

第4生成部27は、標準偏差画像Im3を用いて、第2マスク画像M2を生成する。図25は、平均値画像Im2、この画像から生成された第1マスク画像M1、標準偏差画像Im3、この画像から生成された第2マスク画像M2、および、第3マスク画像M3の一例を示す模式図である。図23および図25を参照して、第4生成部27は、標準偏差画像Im3をグレースケールの画像に変換する。次に、第4生成部27は、グレースケールに変換された標準偏差画像Im3を第2しきい値で二値化することにより、輝度値の時間変動量が小さい領域に対応する第2マスク領域R21、および、この時間変動量が大きい領域に対応する第2非マスク領域R22を有する第2マスク画像M2を生成する。第2しきい値は、予め生成された標準偏差画像Im3に含まれる生鉱落ち領域、燃焼領域R1、PCランス領域R2、背景領域R3のそれぞれの平均輝度値を基にして、オペレータ(ユーザ)が予め第4生成部27に設定をする。 The fourth generator 27 uses the standard deviation image Im3 to generate the second mask image M2. FIG. 25 schematically shows an example of a mean value image Im2, a first mask image M1 generated from this image, a standard deviation image Im3, a second mask image M2 generated from this image, and a third mask image M3. It is a diagram. 23 and 25, the fourth generator 27 converts the standard deviation image Im3 into a grayscale image. Next, the fourth generator 27 binarizes the grayscale-converted standard deviation image Im3 with the second threshold value to obtain a second mask region corresponding to a region with a small temporal variation in luminance value. A second mask image M2 having R21 and a second unmasked region R22 corresponding to this region with a large amount of time variation is generated. The second threshold value is determined by the operator (user) based on the average brightness values of each of the raw ore drop region, the burn region R1, the PC lance region R2, and the background region R3 included in the pre-generated standard deviation image Im3. is set in advance in the fourth generator 27 .

第1生成部22は、第3生成部26による標準偏差画像Im3の生成と並行して、平均値画像Im2を生成する。第2生成部23は、平均値画像Im2を第1しきい値で二値化することにより、第1マスク画像M1を生成する。 The first generation unit 22 generates the mean value image Im2 in parallel with the generation of the standard deviation image Im3 by the third generation unit 26 . The second generator 23 generates the first mask image M1 by binarizing the average value image Im2 with the first threshold value.

第5生成部28は、第3マスク画像M3を生成する。第3マスク画像M3は、第1マスク画像M1に含まれる第1非マスク領域R12と、第2マスク画像M2に含まれる第2非マスク領域R22との論理和を示す第3非マスク領域R32を有する。第3非マスク領域R32以外の領域が、第3マスク領域R31となる。 The fifth generator 28 generates the third mask image M3. The third mask image M3 includes a third non-mask region R32 representing the logical sum of the first non-mask region R12 included in the first mask image M1 and the second non-mask region R22 included in the second mask image M2. have. A region other than the third non-mask region R32 becomes the third mask region R31.

図26は、図22に示す連続する20フレームのそれぞれに、第3マスク画像M3が重ねられた状態を示す模式図である。これと比較するために図27を示す。図27は、図22に示す連続する20フレームのそれぞれに、第1マスク画像M1が重ねられた状態を示す模式図である。図26および図27において、マスクされている領域(第3マスク領域R31)は、白で示されている。マスクされていない領域(第3非マスク領域R32)は、グレーで示されている。第3マスク画像M3を用いれば、燃焼領域R1(薄いグレー領域)と生鉱落ち領域R6(濃いグレー領域)とを抽出できることが分かる。 FIG. 26 is a schematic diagram showing a state in which the third mask image M3 is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. FIG. 27 is shown for comparison. FIG. 27 is a schematic diagram showing a state in which the first mask image M1 is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. In FIGS. 26 and 27, the masked region (third mask region R31) is shown in white. The unmasked regions (third unmasked regions R32) are shown in gray. It can be seen that if the third mask image M3 is used, the burned region R1 (light gray region) and the raw ore drop region R6 (dark gray region) can be extracted.

第2マスク画像M2(図25)を用いれば、生鉱落ち領域R6を抽出することができる。そして、燃焼領域R1の輝度値の時間変動量が大きい状態の場合、第2マスク画像M2で燃焼領域R1も抽出することができる。しかし、燃焼領域R1の輝度値の時間変動量が小さい状態の場合、第2マスク画像M2で燃焼領域R1を抽出することができない。そこで、第2変形例では、燃焼領域R1の輝度値の時間変動量が小さい状態の場合でも燃焼領域R1を抽出できるように、第3マスク画像M3を用いる。 By using the second mask image M2 (FIG. 25), the raw ore drop region R6 can be extracted. In the case where the luminance value of the combustion region R1 varies greatly with time, the combustion region R1 can also be extracted from the second mask image M2. However, in a state in which the amount of time variation of the luminance value of the combustion region R1 is small, the combustion region R1 cannot be extracted from the second mask image M2. Therefore, in the second modified example, the third mask image M3 is used so that the combustion region R1 can be extracted even when the luminance value of the combustion region R1 has a small temporal variation.

未溶融鉱石が落下していない状態で作成された第3マスク画像M3について説明する。図28は、未溶融鉱石が落下していない状態での平均値画像Im2から生成された第1マスク画像M1、未溶融鉱石が落下していない状態での標準偏差画像Im3から生成された第2マスク画像M2、および、第3マスク画像M3の一例を示す模式図である。図29は、図2に示す連続する20フレームのそれぞれに、第3マスク画像M3が重ねられた状態を示す模式図である。図29において、マスクされている領域(第3マスク領域R31)は、白で示されている。マスクされていない領域(第3非マスク領域R32)は、グレーで示されている。図29および図10を参照して、第3マスク画像M3によっても、第1マスク画像M1の場合と同様な燃焼領域R1で抽出できる。従って、第3マスク画像M3は、未溶融鉱石がレースウェイ104に落下していない状態の場合、第1マスク画像M1と同様に燃焼領域R1の抽出精度が高いことが分かる。 A description will be given of the third mask image M3 created in a state in which the unmelted ore has not fallen. FIG. 28 shows a first mask image M1 generated from the average value image Im2 with no unmelted ore falling, and a second mask image M1 generated from the standard deviation image Im3 with no unmelted ore falling. FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a mask image M2 and a third mask image M3; FIG. 29 is a schematic diagram showing a state in which the third mask image M3 is superimposed on each of the 20 consecutive frames shown in FIG. In FIG. 29, the masked region (third mask region R31) is shown in white. The unmasked regions (third unmasked regions R32) are shown in gray. 29 and 10, the third mask image M3 can also extract the burn region R1 similar to the first mask image M1. Therefore, in the third mask image M3, when the unmelted ore has not fallen onto the raceway 104, it can be seen that the extraction accuracy of the combustion region R1 is high as in the first mask image M1.

第2変形例の動作を説明する。図30は、この動作を説明するフローチャートである。図23および図30を参照して、制御処理部2は、カメラ108から送られてきているレースウェイ104の動画Vを記憶部21に記憶させる。オペレータは、入力部4を用いて、燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6の平均輝度値を出力する命令を制御処理部2に入力する。画像処理装置1aは、以降、カメラ108から送られてくるレースウェイ104の動画Vの各フレームについて燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6を抽出し、これらの領域の平均輝度値を出力する。詳しく説明する。 The operation of the second modified example will be described. FIG. 30 is a flow chart explaining this operation. Referring to FIGS. 23 and 30, control processing unit 2 causes storage unit 21 to store moving image V of raceway 104 sent from camera 108 . The operator uses the input unit 4 to input a command to the control processing unit 2 to output the average brightness values of the combustion region R1 and the raw ore drop region R6. The image processing device 1a extracts the combustion area R1 and the raw ore drop area R6 for each frame of the moving image V of the raceway 104 sent from the camera 108, and outputs the average luminance value of these areas. explain in detail.

制御処理部2は、IF部3にフレーム(レースウェイ104の画像Im1)が入力したか否かを判断する(S11)。制御処理部2は、IF部3にフレームが入力していないと判断したとき(S11でNo)、処理S11を繰り返す。 The control processing unit 2 determines whether or not a frame (image Im1 of the raceway 104) has been input to the IF unit 3 (S11). When the control processing unit 2 determines that no frame has been input to the IF unit 3 (No in S11), the processing S11 is repeated.

制御処理部2が、IF部3にフレームが入力したと判断したとき(S11でYes)、第1生成部22、第3生成部26は、それぞれ、このフレームの順番nより、一つ前の順番n-1から始まる連続する順番n-1~n-kのフレーム(レースウェイ104の複数の画像Im1)を用いて、平均値画像Im2、標準偏差画像Im3を生成する(S12)。 When the control processing unit 2 determines that a frame has been input to the IF unit 3 (Yes in S11), the first generation unit 22 and the third generation unit 26 each generate the frames one before the order n of this frame. A mean value image Im2 and a standard deviation image Im3 are generated using consecutive frames (a plurality of images Im1 of the raceway 104) of n−1 to nk starting from n−1 (S12).

図23、図25および図30を参照して、第2生成部23は、処理S12で生成された平均値画像Im2を用いて第1マスク画像M1を生成し、第4生成部27は、処理S12で生成された標準偏差画像Im3を用いて第2マスク画像M2を生成する(S13)。第5生成部28は、処理S13で生成された第1マスク画像M1の第1非マスク領域R12と、処理S13で生成された第2マスク画像M2の第2非マスク領域R22との論理和を示す第3非マスク領域R32を有する第3マスク画像M3を生成する(S14)。 23, 25 and 30, second generating unit 23 generates first mask image M1 using average value image Im2 generated in process S12, and fourth generating unit 27 processes A second mask image M2 is generated using the standard deviation image Im3 generated in S12 (S13). The fifth generation unit 28 performs a logical sum of the first non-mask region R12 of the first mask image M1 generated in process S13 and the second non-mask region R22 of the second mask image M2 generated in process S13. (S14).

抽出部24は、処理S14で生成された第3マスク画像M3をマスクにして、順番nのフレームから燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6を抽出する(S15)。生鉱落ち領域R6は、レースウェイ104に未溶融鉱石が落下している状態の場合に抽出される。 The extraction unit 24 uses the third mask image M3 generated in the process S14 as a mask to extract the combustion region R1 and the raw ore drop region R6 from the n-th frame (S15). The raw ore drop region R6 is extracted when unmelted ore is falling on the raceway 104 .

算出部25は、処理S16で抽出された領域の平均輝度値を算出する(S16)。出力部5は、処理S16で算出された平均輝度値を出力する(S17)。オペレータは、平均輝度値を参考にして、燃焼領域R1の状態を判断したり、未溶融鉱石がレースウェイ104に落下しているか否かを判断したりする。 The calculator 25 calculates the average brightness value of the area extracted in step S16 (S16). The output unit 5 outputs the average luminance value calculated in step S16 (S17). The operator refers to the average brightness value to determine the state of the combustion area R1 and whether unmelted ore has fallen onto the raceway 104 or not.

オペレータは、入力部4を用いて、燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6の平均輝度値の出力を停止する命令を制御処理部2に入力することができる。制御処理部2は、燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6の平均輝度値の出力を停止する命令が入力されたか否かを判断する(S18)。制御処理部2が、燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6の平均輝度値の出力を停止する命令が入力されたと判断したとき(S18でYes)、画像処理装置1aは、燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6の平均輝度値を出力する処理を終了する。制御処理部2が、燃焼領域R1および生鉱落ち領域R6の平均輝度値の出力を停止する命令が入力されていないと判断したとき(S18でNo)、処理S11に戻る。 The operator can use the input unit 4 to input a command to the control processing unit 2 to stop outputting the average brightness values of the combustion region R1 and the raw ore drop region R6. The control processing unit 2 determines whether or not a command to stop outputting the average brightness values of the combustion region R1 and the raw ore drop region R6 has been input (S18). When the control processing unit 2 determines that an instruction to stop outputting the average brightness values of the combustion region R1 and the raw ore drop region R6 has been input (Yes in S18), the image processing device 1a controls the combustion region R1 and the raw ore The process of outputting the average luminance value of the falling region R6 is ended. When the control processing unit 2 determines that an instruction to stop outputting the average luminance values of the combustion region R1 and the raw ore drop region R6 has not been input (No in S18), the process returns to step S11.

1,1a 画像処理装置
100 高炉
101 羽口
102 送風管
103 高温空気
104 レースウェイ
105 PCランス
106 微粉炭
107 羽口覗き窓
108 カメラ
Im1 画像(レースウェイの画像)
Im2 平均値画像(代表値画像の一例)
Im3 標準偏差画像(ばらつき画像の一例)
M1 第1マスク画像
M2 第2マスク画像
M3 第3マスク画像
M4 収縮処理がされた第1マスク画像
R1 燃焼領域
R1-a コークスの燃焼領域
R1-b 微粉炭の燃焼領域
R2 PCランス領域
R3 背景領域
R4 羽口の輪郭
R6 生鉱落ち領域
R11 第1マスク領域
R12 第1非マスク領域
R21 第2マスク領域
R22 第2非マスク領域
R31 第3マスク領域
R32 第3非マスク領域
V 動画
1, 1a Image processing device 100 Blast furnace 101 Tuyere 102 Air duct 103 High temperature air 104 Raceway 105 PC lance 106 Pulverized coal 107 Tuyere viewing window 108 Camera Im1 image (raceway image)
Im2 average value image (an example of a representative value image)
Im3 standard deviation image (an example of variation image)
M1 First mask image M2 Second mask image M3 Third mask image M4 Contracted first mask image R1 Combustion region R1-a Coke combustion region R1-b Pulverized coal combustion region R2 PC lance region R3 Background region R4 Tuyere contour R6 Raw ore drop region R11 First mask region R12 First non-mask region R21 Second mask region R22 Second non-mask region R31 Third mask region R32 Third non-mask region V Animation

Claims (7)

カメラが高炉の羽口を通してレースウェイを複数の時刻で撮影することにより得られた、前記レースウェイの複数の画像を用いて、同じ位置の画素の代表値を示す代表値画像を生成する第1生成部と、
前記代表値画像を第1しきい値で二値化することにより、背景領域およびPCランス領域に対応する第1マスク領域、および、燃焼領域に対応する第1非マスク領域を有する第1マスク画像を生成する第2生成部と、
前記複数の画像の撮影後に前記カメラが前記レースウェイを撮影することにより得られた前記レースウェイの画像に、前記第1マスク画像をマスクして、前記燃焼領域を抽出する抽出部と、を備える、画像処理装置。
First, a representative value image showing representative values of pixels at the same position is generated using a plurality of images of the raceway obtained by photographing the raceway through the tuyeres of the blast furnace at a plurality of times. a generator;
A first masked image having a first masked region corresponding to the background region and the PC lance region and a first unmasked region corresponding to the burn region by binarizing the representative value image with a first threshold value a second generator that generates
an extraction unit that masks the first mask image in the image of the raceway obtained by photographing the raceway with the camera after photographing the plurality of images, and extracts the combustion region. , image processor.
前記第1生成部は、前記同じ位置の画素の前記代表値が選択される前記複数の画像の範囲を時間軸に沿って移動させて前記代表値画像を生成する、請求項1に記載の画像処理装置。 2. The image according to claim 1, wherein said first generation unit generates said representative value image by moving along a time axis a range of said plurality of images from which said representative values of pixels at said same positions are selected. processing equipment. 前記抽出部によって抽出された前記燃焼領域の輝度の代表値を算出する算出部をさらに備える、請求項1または2に記載の画像処理装置。 3. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a calculator that calculates a representative value of the brightness of the combustion region extracted by the extractor. 前記第2生成部は、前記第1非マスク領域を収縮処理する、請求項1~3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the second generator performs contraction processing on the first non-masked area. 前記複数の画像を用いて、前記同じ位置の画素のばらつきの値を示すばらつき値画像を生成する第3生成部と、
前記ばらつき値画像を第2しきい値で二値化することにより、輝度値の時間変動量が小さい領域に対応する第2マスク領域、および、前記時間変動量が大きい領域に対応する第2非マスク領域を有する第2マスク画像を生成する第4生成部と、
前記第1非マスク領域と前記第2非マスク領域との論理和を示す第3非マスク領域を有する第3マスク画像を生成する第5生成部と、をさらに備え、
前記抽出部は、前記レースウェイの画像に対して、前記第1マスク画像の換わりに前記第3マスク画像をマスクにして、前記燃焼領域および未溶融鉱石が落下する領域を示す生鉱落ち領域を抽出する、請求項1~4のいずれか一項に記載の画像処理装置。
a third generation unit that generates a variation value image representing a variation value of pixels at the same position using the plurality of images;
By binarizing the variation value image with a second threshold value, a second mask region corresponding to a region where the amount of luminance value variation over time is small and a second non-mask region corresponding to a region where the amount of variation over time is large. a fourth generation unit that generates a second mask image having a mask area;
further comprising a fifth generation unit that generates a third mask image having a third non-mask region indicating a logical sum of the first non-mask region and the second non-mask region;
The extracting unit uses the third mask image instead of the first mask image as a mask for the image of the raceway to extract a raw ore drop region indicating the combustion region and the region where the unmelted ore falls. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, which extracts.
前記第3生成部は、前記同じ位置の画素の前記ばらつきの値が選択される前記複数の画像を時間軸に沿って移動させて前記ばらつき値画像を生成する、請求項5記載の画像処理装置。 6. The image processing according to claim 5 , wherein said third generation unit generates said variation value image by moving said plurality of images from which said variation values of pixels at said same positions are selected along a time axis. Device. カメラが高炉の羽口を通してレースウェイを複数の時刻で撮影することにより得られた、前記レースウェイの複数の画像を用いて、同じ位置の画素の代表値を示す代表値画像を生成する第1生成ステップと、
前記代表値画像を第1しきい値で二値化することにより、背景領域およびPCランス領
域に対応する第1マスク領域、および、燃焼領域に対応する第1非マスク領域を有する第
1マスク画像を生成する第2生成ステップと、
前記複数の画像の撮影後に前記カメラが前記レースウェイを撮影することにより得られた前記レースウェイの画像に、前記第1マスク画像をマスクして、前記燃焼領域を抽出する抽出ステップと、を備える、画像処理方法。
First, a representative value image showing representative values of pixels at the same position is generated using a plurality of images of the raceway obtained by photographing the raceway through the tuyeres of the blast furnace at a plurality of times. a generation step;
A first masked image having a first masked region corresponding to the background region and the PC lance region and a first unmasked region corresponding to the burn region by binarizing the representative value image with a first threshold value a second generating step that generates
an extracting step of masking the first mask image in the raceway image obtained by photographing the raceway with the camera after photographing the plurality of images, and extracting the combustion region. , image processing methods.
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