JP7299400B2 - 温度測定装置および温度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、出銑滓流に含まれる溶滓の温度を測定する技術に関する。

高炉操業の管理等のために、高炉の出銑口から取り出された出銑滓流に含まれる溶銑および溶滓のそれぞれの温度が測定される。これらの温度を測定する技術として、例えば、特許文献１に開示された出銑温度測定装置がある。この装置は、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定部と、前記設定部で設定された評価領域における最小画素値を抽出する抽出部と、前記抽出部で抽出した最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める温度演算部とを備え、前記抽出部は、さらに、前記設定部で設定された評価領域における最大画素値を抽出し、前記温度演算部は、さらに、前記抽出部で抽出した最大画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求める。

特開２０１８－２００１９９号公報

特許文献１に開示された出銑温度測定装置によれば、溶銑および溶滓の温度の測定精度を向上させることができる。本発明者らは、この出銑温度測定装置とは別の手法で溶銑および溶滓の温度の測定精度を向上させる技術を見出した。

本発明の目的は、出銑滓流に含まれる溶滓の温度の測定精度を向上させることができる温度測定装置および温度測定方法を提供することである。

本発明の第１局面に係る温度測定装置は、出銑滓流の時系列画像を用いて、前記出銑滓流に含まれる溶滓を示す溶滓像を有する画像を生成する画像生成部と、前記溶滓像を構成する画素が示す画素値を基にして、前記出銑滓流に含まれる前記溶滓の温度を算出する温度算出部と、を備える。

出銑滓流は溶銑と溶滓との混合物である。画像生成部は、出銑滓流の時系列画像を用いて、溶滓像を有する画像を生成する。出銑滓流に含まれる溶滓の温度は、溶滓像を構成する画素の画素値（画素値は、例えば、放射輝度でもよいし、所定の校正情報を用いて放射輝度に変換可能な値でもよい。後者の場合、画素値が放射輝度に変換されて、この放射輝度を用いて、温度が算出される。）を基にして算出される。よって、溶滓の温度の算出において、溶銑の温度の影響を受けないようにすることができる。従って、本発明の第１局面に係る温度測定装置によれば、溶滓の温度の測定精度を向上させることができる。

上記構成において、前記溶滓像を有する画像は、最大値画像であり、前記画像生成部は、前記時系列画像に関して、同じ画素座標の画素が示す画素値の最大値を求め、前記画素座標の画素が示す画素値が前記最大値となる前記最大値画像を生成する。

最大値画像は、溶滓像を有する画像の一例である。理由は以下の通りである。溶銑の放射率は、約０．４程度であり、溶滓の放射率は、約０．９～０．９５程度であると考えられている。出銑滓流は、溶銑と溶滓とが混じり合っており、溶銑上に、半透明な溶滓が乗っている。溶銑上に乗っている溶滓の厚みが薄い箇所では、溶銑の影響が大きいので、その箇所の画素値に基づいて算出された溶滓の温度は、真値よりかなり小さくなる。一方、溶銑上に乗っている溶滓の厚みが厚い箇所では、溶銑の影響がなく、または、影響が小さいので、その箇所の画素値に基づいて算出される溶滓の温度は、真値または、真値に近い。

このことは、時間軸で見れば、出銑滓流上の箇所が同じでも、溶銑の影響が大きいときと溶銑の影響が小さいときがある。よって、時系列画像に関して、同じ画素座標の画素の中で最も明るい画素（画素値が最大値を示す画素）が、溶銑の影響を受けていない画素、あるいは、溶銑の影響が最も少ない画素である。従って、その画素が示す画素値を基にして算出された温度が、溶滓の温度の真値、あるいは、真値に近い値を示している。最大値画像の各画素が示す画素値は、以上のような最大値なので、最大値画像は、溶滓像を有する画像として確からしい。

上記構成において、前記溶滓像を構成する画素が示す画素値の有効性を、しきい値を用いて判定する判定部をさらに備える。

出銑滓流が流れる現場で、煙や水蒸気のような気体が発生し、この気体を介して出銑滓流の時系列画像が撮影されることがある。この場合、溶滓像を構成する画素が示す画素値が本来の値より小さくなる。このような画素値に基づいて、溶滓の温度が算出されると、溶滓の温度の測定精度が低下する。この構成によれば、溶滓像を構成する画素が示す画素値の有効性を、しきい値を用いて判定する。よって、上記本来の値より小さい画素値で算出された溶滓の温度が、溶滓の温度として採用されることを防止できる。

本発明の第２局面に係る温度測定方法は、出銑滓流の時系列画像を用いて、前記出銑滓流に含まれる溶滓を示す溶滓像を有する画像を生成する画像生成ステップと、前記溶滓像を構成する画素が示す画素値を基にして、前記出銑滓流に含まれる前記溶滓の温度を算出する温度算出ステップと、を備える。

本発明の第２局面に係る温度測定方法は、本発明の第１局面に係る温度測定装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る温度測定装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、出銑滓流に含まれる溶滓の温度の測定精度を向上させることができる。

第１実施形態における温度測定装置の構成を示すブロック図である。 高炉の出銑口から出銑滓流が流出する様子を説明する説明図である。 出銑滓流の時系列画像と最小値画像との関係を説明する説明図である。 時系列画像を構成する画像の一例を示す模式図である。 最小値画像の一例を示す模式図である。 出銑滓流の時系列画像と最大値画像との関係を説明する説明図である。 図５に示す最小値画像に評価領域が設定された状態を示す模式図である。 第１実施形態における温度測定装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における温度測定装置の構成を示すブロック図である。 撮像部と出銑滓流との間に煙が発生している状態で撮影された時系列画像を用いて生成された最小値画像の一例を示す模式図である。 図５および図１０に示す最小値画像において、出銑滓流の流出方向に沿って引かれた一直線上の輝度変化を示すグラフである。

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。

図１は、第１実施形態における温度測定装置Ｔ１の構成を示すブロック図である。図２は、高炉ＳＦの出銑口ＰＨから出銑滓流ＰＳが流出する様子を説明する説明図である。図１および図２を参照して、温度測定装置Ｔ１は、高炉ＳＦの出銑口ＰＨから流出する出銑滓流ＰＳを撮像することによって得られた出銑滓流ＰＳの時系列画像に基づいて出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑および溶滓の温度を測定する放射測温装置である。出銑滓流（銑滓混合物）は、溶銑と溶滓（溶融スラグ）との混合物であり、出銑口ＰＨから高温の流体状で流出される。温度測定装置Ｔ１は、例えば、図１に示すように、撮像部１と、制御処理部２と、記憶部３と、入力部４と、出力部５と、インターフェース部（ＩＦ部）６と、を備える。

撮像部１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、出銑滓流ＰＳの時系列画像を撮像する。時系列画像は、所定期間に複数の時刻で撮影された複数の画像（例えば、１分間に５秒間隔で撮影された１２枚の画像）により構成される。時系列画像を構成する各画像は、可視光画像でもよいし、赤外線画像でもよい。時系列画像を構成する各画像は、後で説明するように、校正情報を用いて熱画像にされる。

撮像部１は、出銑滓流ＰＳの時系列画像を制御処理部２へ出力する。撮像部１は、例えば、被写体における光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、結像面に受光面を一致させて配置され、被写体における光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで被写体における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理回路等を備えるデジタルカメラ等である。撮像部１は、例えば、動画像を生成するカメラによって実現される。

撮像部１は、例えば、図２に示すように、出銑口ＰＨから、出銑樋カバーＣＶを備える出銑樋ＳＧへ、流出する出銑滓流ＰＳを撮像できるように適宜に配設される。出銑滓流ＰＳは、比較的高速に出銑口ＰＨから流出するので、撮像部１は、出銑滓流ＰＳの流出速度に応じた速度で撮像可能に構成される。撮像部１は、温度測定装置Ｔ１における他の各部２～６とともに図略の筐体に収容され、他の各部２～６と一体に構成されて良いが、第１実施形態では、撮像部１は、他の各部２～６とは、別体に構成され、撮像部１は、出銑滓流ＰＳを撮像できるように、他の各部２～６から遠隔に配置され、有線または無線によって制御処理部２と通信可能に接続される。

図１を参照して、入力部４は、制御処理部２に接続され、例えば、温度の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば評価領域の設定入力等の温度を測定する上で必要な各種データを温度測定装置Ｔ１に入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。

出力部５は、制御処理部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やデータ、および、温度測定装置Ｔ１によって測定された温度等を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示部（表示装置）や、プリンタ等の印刷装置等である。

ＩＦ部６は、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部６は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。

記憶部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、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。各種の所定のプログラムには、例えば、温度測定装置Ｔ１の各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部１で撮像された時系列画像を用いて、最小値画像（溶銑像を有する画像）および最大値画像（溶滓像を有する画像）を生成する画像生成プログラムや、最小値画像中および最大値画像中にそれぞれ所定のサイズの評価領域を設定する設定プログラムや、設定プログラムで設定された評価領域を構成する画素が示す画素値を代表する値（代表値）を抽出する代表値抽出プログラムや、代表値抽出プログラムで抽出した代表値を用いて、出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑および溶滓の温度を算出する温度算出プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、これらのプログラムを実行する上で必要なデータ等が含まれる。記憶部３は、例えば不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶装置であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。記憶部３は、制御処理部２のワーキングメモリ（前記各種の所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するメモリ）となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

そして、記憶部３は、校正情報を記憶する校正情報記憶部３１を機能的に備える。校正情報は、いわゆる黒体炉を撮像部１で撮像することによって得られた画像の画素値と黒体炉の黒体放射輝度の輝度値との対応関係であり、例えば、互いに異なる複数の温度それぞれで、黒体炉を撮像部１で撮影することによって予め作成される。黒体放射輝度の輝度値は、温度の関数であるので、校正情報は、黒体炉を撮像部１で撮像することによって得られた画像の画素値と黒体炉の温度との対応関係となる。例えば、時系列画像を構成する各画像について、画像における各画素の各画素値を、校正情報によって、各輝度値へ変換することによって、放射輝度の輝度画像、すなわち、熱画像が生成できる。校正情報は、前記対応関係を表す関係式の形式で校正情報記憶部３１に記憶されて良く、あるいは、前記対応関係を表すテーブルの形式で校正情報記憶部３１に記憶されて良い。

制御処理部２は、温度測定装置Ｔ１の各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、温度を求めるための回路である。制御処理部２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２は、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２１、画像生成部２２、設定部２３、抽出部２４、および、温度算出部２５を機能的に備える。

制御部２１は、温度測定装置Ｔ１の各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、温度測定装置Ｔ１の全体の制御を司るものである。

画像生成部２２は、出銑滓流ＰＳの時系列画像ＩＭを用いて、出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑を示す溶銑像１１１（図５）を有する画像、および、出銑滓流ＰＳに含まれる溶滓を示す溶滓像（不図示）を有する画像を生成する。溶銑像１１１を有する画像から説明する。

溶銑像１１１を有する画像は、例えば、最小値画像Ｉｍ２（図３）である。画像生成部２２は、時系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素が示す画素値の最小値を求め、この画素座標の画素が示す画素値が最小値となる最小値画像Ｉｍ２を生成する。図３は、出銑滓流ＰＳの時系列画像ＩＭと最小値画像Ｉｍ２との関係を説明する説明図である。時系列画像ＩＭを構成する画像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）。同じ画素座標の画素とは、１番目の画像Ｉｍ１－１～Ｎ番目の画像Ｉｍ１－Ｎにおいて、同じ順番に位置する画素である（例えば、１番目画素）。

１番目の画像Ｉｍ１－１～Ｎ番目の画像Ｉｍ１－Ｎにおいて、１番目画素（同じ順番に
位置する画素）が示す画素値の最小値が、最小値画像Ｉｍ２を構成する１番目画素が示す
画素値となり、２番目画素（同じ順番に位置する画素）が示す画素値の最小値が、最小値
画像Ｉｍ２を構成する２番目画素が示す画素値となり、・・・、Ｍ番目画素（同じ順番に
位置する画素）が示す画素値の最小値が、最小値画像Ｉｍ２を構成するＭ番目画素が示す
画素値となる。

図４は、時系列画像ＩＭを構成する画像Ｉｍ１の一例を示す模式図である。画像Ｉｍ１
は、出銑滓流ＰＳを示す出銑滓流像１０１と背景１０２とを含む。図４において、出銑滓
流像１０１は、白と一種類の濃度のグレーとで示されている。しかし、実際の出銑滓流像
１０１は、溶銑の放射率と溶滓の放射率との差、および、これらの混合状態により、いわ
ゆるマーブル模様になっている。図５は、最小値画像Ｉｍ２の一例を示す模式図である。
最小値画像Ｉｍ２は、溶銑を示す溶銑像１１１と背景１１２とを含む。溶銑像１１１の形
状は、出銑滓流像１０１の形状とおおよそ同じである。溶銑像１１１は、輝度が相対的に
高い箇所（溶滓を示す箇所）を有しておらず、全体として輝度が相対的に低くなっている
。図５において、溶銑像１１１は、一種類の濃度のグレーで示されている。しかし、実際
の溶銑像１１１は、濃度差が小さい複数の濃度のグレーで示される。

最小値画像Ｉｍ２は、溶銑像１１１を有する画像の一例である。理由は以下の通りであ
る。溶銑の放射率は、約０．４程度であり、溶滓の放射率は、約０．９～０．９５程度で
あると考えられている。出銑滓流ＰＳは、溶銑と溶滓とが混じり合っており、溶銑上に、
半透明な溶滓が乗っている。このため、出銑滓流ＰＳの表面から見た溶銑の放射率は見か
けの値となる。しかも、通常、出銑滓流ＰＳ上の箇所に応じて、溶銑上に乗る溶滓の厚み
が異なるので、出銑滓流ＰＳ上の箇所に応じて、溶銑の放射率の見かけの値が異なる（溶
滓の影響が小さければ、溶銑の放射率の見かけの値は小さくなる。溶滓の影響が大きけれ
ば、溶銑の放射率の見かけの値は大きくなる）。

このことは、時間軸で見れば、出銑滓流ＰＳ上の箇所が同じでも、時間が異なれば、溶
銑の放射率の見かけの値が異なる。よって、時系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画
素が示す画素値は一定でなく、変化しており、同じ画素座標の画素の中で最も暗い画素（
画素値が最小値を示す画素）が、溶滓の影響を受けていない画素、あるいは、溶滓の影響
が最も少ない画素である。従って、その画素が示す画素値を基にして算出された温度が、
溶銑の温度の真値、あるいは、真値に近い値を示している。最小値画像Ｉｍ２の各画素が
示す画素値は、以上のような最小値なので、最小値画像Ｉｍ２は、溶銑像１１１を有する
画像として確からしい。

溶銑像１１１を有する画像は、最小値画像Ｉｍ２に限定されない。詳しく説明する。時
系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素の中で、例えば、２番目や３番目に小さい値
でも溶銑像１１１を有する画像を生成できるのであれば、この画像でもよい。また、時系
列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素の中で、下位一定割合以内の画素値を示す画素
が抽出され、抽出された画素が示す画素値の平均値や中央値でも溶銑像１１１を有する画
像を生成できるのであれば、この画像でもよい。

溶滓像を有する画像について説明する。この画像は、例えば、最大値画像Ｉｍ３（図６）である。画像生成部２２は、時系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素が示す画素値の最大値を求め、この画素座標の画素が示す画素値が最大値となる最大値画像Ｉｍ３を生成する。図６は、出銑滓流ＰＳの時系列画像ＩＭと最大値画像Ｉｍ３との関係を説明する説明図である。図６が図３と異なる点は、最小値画像Ｉｍ２が最大値画像Ｉｍ３と示されている点である。上述した最小値画像Ｉｍ２の説明において、「最小値」が「最大値」に置き換えられることにより、最大値画像Ｉｍ３の説明となるので、図６の詳しい説明は省略する。

最大値画像Ｉｍ３は、溶滓像を有する画像の一例である。理由は以下の通りである。上述したように、出銑滓流ＰＳは、溶銑と溶滓とが混じり合っており、溶銑上に、半透明な溶滓が乗っている。溶銑上に乗っている溶滓の厚みが薄い箇所では、溶銑の影響が大きいので、その箇所の画素値に基づいて算出された溶滓の温度は、真値よりかなり小さくなる。一方、溶銑上に乗っている溶滓の厚みが厚い箇所では、溶銑の影響がなく、または、影響が小さいので、その箇所の画素値に基づいて算出される溶滓の温度は、真値または、真値に近い。

このことは、時間軸で見れば、出銑滓流ＰＳ上の箇所が同じでも、溶銑の影響が大きいときと溶銑の影響が小さいときがある。よって、時系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素の中で最も明るい画素（画素値が最大値を示す画素）が、溶銑の影響を受けていない画素、あるいは、溶銑の影響が最も少ない画素である。従って、その画素が示す画素値を基にして算出される温度が、溶滓の温度の真値、あるいは、真値に近い値を示している。最大値画像Ｉｍ３の各画素が示す画素値は、以上のような最大値なので、最大値画像Ｉｍ３は、溶滓像を有する画像として確からしい。

溶滓像を有する画像は、最大値画像Ｉｍ３に限定されない。詳しく説明する。時系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素の中で、例えば、２番目や３番目に大きい値でも溶滓像を有する画像を生成できるのであれば、この画像でもよい。また、時系列画像ＩＭに関して、同じ画素座標の画素の中で、上位一定割合以内の画素値を示す画素が抽出され、抽出された画素が示す画素値の平均値や中央値でも溶滓像を有する画像を生成できるのであれば、この画像でもよい。

図１を参照して、設定部２３は、最小値画像Ｉｍ２中および最大値画像Ｉｍ３中に所定のサイズの評価領域ＲＯＩ（図７）を設定する。評価領域ＲＯＩの設定の仕方は、最小値画像Ｉｍ２と最大値画像Ｉｍ３とで同じなので、最小値画像Ｉｍ２を例にして説明する。図７は、図５に示す最小値画像Ｉｍ２に評価領域ＲＯＩが設定された状態を示す模式図である。設定部２３は、例えば、最小値画像Ｉｍ２を出力部５に出力し、ユーザによる設定操作を入力部４で受け付けて、最小値画像Ｉｍ２中に評価領域ＲＯＩを設定して良い。あるいは、設定部２３は、例えば、最小値画像Ｉｍ２中に評価領域ＲＯＩを自動的に設定して良い。より具体的には、例えば、設定部２３は、まず、エッジフィルタを用いることによって最小値画像Ｉｍ２における溶銑像１１１のエッジを検出し、これによって溶銑像１１１を抽出する。そして、設定部２３は、この抽出した溶銑像１１１内に評価領域ＲＯＩを設定する。例えば、高炉ＳＦの操業管理等を目的に出銑滓流ＰＳの温度を測定している観点や、出銑口ＰＨから離れるに従って生じる煙等によって出銑滓流ＰＳの撮像が妨害される観点等から、設定部２３は、溶銑像１１１において、出銑口ＰＨ付近のスラグ堆積や煙等の影響のなるべく少ない位置に、評価領域ＲＯＩを設定する。評価領域ＲＯＩのサイズは、複数のサンプルを用いて適宜に設定されるが、例えば、溶銑像１１１の幅（出銑滓流ＰＳの流出方向に略直交する幅方向の長さ）の約２／３や約１／２の長さを持つ正方形や矩形等で設定される。

図１を参照して、抽出部２４は、設定部２３で設定された評価領域ＲＯＩを構成する画素が示す画素値の代表値を抽出する。最小値画像Ｉｍ２の場合、代表値は、例えば、評価領域ＲＯＩを構成する全画素において、画素値の最小値、画素値の平均値、画素値の中央値、または、下位一定割合の画素値の平均値である。下位一定割合の画素値の平均値とは、評価領域ＲＯＩを構成する全画素の画素値の中で、下位一定割合（例えば、下位５％）の画素値の平均値である。最大値画像Ｉｍ３の場合、代表値は、例えば、評価領域ＲＯＩを構成する全画素において、画素値の最大値、画素値の平均値、画素値の中央値、または、上位一定割合の画素値の平均値である。上位一定割合の画素値の平均値とは、評価領域ＲＯＩを構成する全画素の画素値の中で、上位一定割合（例えば、上位５％）の画素値の平均値である。

なお、抽出部２４は、評価領域ＲＯＩを用いないで、代表値を抽出してもよい。例えば、抽出部２４は、最小値画像Ｉｍ２から溶銑像１１１を抽出し、溶銑像１１１を構成する全画素の画素値を用いて、代表値を抽出してもよいし、溶銑像１１１を構成する全画素の中からランダムに複数の画素を選択し、これらの画素が示す画素値を用いて、代表値を抽出してもよい。例えば、抽出部２４は、最大値画像Ｉｍ３から溶滓像を抽出し、溶滓像を構成する全画素の画素値を用いて、代表値を抽出してもよいし、溶滓像を構成する全画素の中からランダムに複数の画素を選択し、これらの画素が示す画素値を用いて、代表値を抽出してもよい。

温度算出部２５は、抽出部２４で抽出した代表値を用いて、出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑および溶滓の温度を求める。より具体的には、温度算出部２５は、溶銑像１１１に設定された評価領域ＲＯＩの代表値（代表値は放射輝度を示す）を温度に変換し、この温度を溶銑の温度として算出する。同様に、温度算出部２５は、溶滓像（不図示）に設定された評価領域ＲＯＩの代表値（代表値は放射輝度を示す）を温度に変換し、この温度を溶滓の温度として算出する。このように、温度算出部２５は、溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値を基にして、出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑の温度を算出し、また、溶滓像を構成する画素が示す画素値を基にして、出銑滓流ＰＳに含まれる溶滓の温度を算出する。

以上説明したように、溶銑の温度は、溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値を基にして算出される。よって、溶銑の温度の算出において、溶滓の温度の影響を受けないようにすることができるので、溶銑の温度の測定精度を向上させることができる。また、溶滓の温度は、溶滓像を構成する画素が示す画素値を基にして算出される。よって、溶滓の温度の算出において、溶銑の温度の影響を受けないようにすることができるので、溶滓の温度の測定精度を向上させることができる。

これら制御処理部２、記憶部３、入力部４、出力部５およびＩＦ部６は、例えば、デスクトップ型やノード型等のコンピュータによって構成可能である。

次に、第１実施形態における温度測定装置Ｔ１の動作について説明する。図８は、この動作を示すフローチャートである。図１、図２および図８を参照して、温度測定装置Ｔ１は、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部２には、制御部２１、画像生成部２２、設定部２３、抽出部２４および温度算出部２５が機能的に構成される。

制御処理部２は、撮像部１を制御して、出銑口ＰＨから流出する出銑滓流ＰＳの時系列画像ＩＭを撮像させ、時系列画像ＩＭを取得する（Ｓ１１）。

画像生成部２２は、処理Ｓ１１で取得された時系列画像ＩＭを用いて、最小値画像Ｉｍ２および最大値画像Ｉｍ３を生成する（Ｓ１２）。

設定部２３は、処理Ｓ１２で生成された最小値画像Ｉｍ２、最大値画像Ｉｍ３のそれぞれに対して、評価領域ＲＯＩを設定する（Ｓ１３）。

抽出部２４は、処理Ｓ１３で設定された評価領域ＲＯＩの代表値を抽出する（Ｓ１４）。代表値は２つである。一つは、最小値画像Ｉｍ２に設定された評価領域ＲＯＩの代表値であり、もう一つは、最大値画像Ｉｍ３に設定された評価領域ＲＯＩの代表値である。

温度算出部２５は、処理Ｓ１４で抽出された代表値を用いて、出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑および溶滓のそれぞれの温度を算出する（Ｓ１５）。

制御部２１は、出力部５を制御し、処理Ｓ１５で算出された溶銑および溶滓の温度を出力部５から外部へ出力させ（Ｓ１６）、処理を終了する。なお、必要に応じて、制御部２１は、これら算出された溶銑および溶滓の温度をＩＦ部６から外部の機器へ出力しても良
い。

このような溶銑および溶滓の温度を算出するための上述した各処理が、高炉ＳＦの操業中、所定の時間間隔で、繰り返し実行され、出銑滓流ＰＳに含まれる溶銑および溶滓の温度がモニタ（監視）される。

第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心にして説明する。図９は、第２実施形態における温度測定装置Ｔ２の構成を示すブロック図である。制御処理部２は、判定部２６をさらに備える。判定部２６は、最小値画像Ｉｍ２に含まれる溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値の有効性を、しきい値を用いて判定する。また、判定部２６は、最大値画像Ｉｍ３に含まれる溶滓像を構成する画素が示す画素値の有効性を、しきい値を用いて判定する。

図２を参照して、出銑滓流ＰＳが流れる現場で、煙や水蒸気のような気体が発生し、撮像部１が、この気体を介して出銑滓流ＰＳの時系列画像ＩＭを撮影することがある。気体は、出銑滓流ＰＳから放出された放射エネルギーを減衰させる要因となる。従って、撮像部１と出銑滓流ＰＳとの間に、この気体が存在していれば、時系列画像ＩＭを構成する各画像の出銑滓流像１０１において、気体と重なる領域は、画素値が小さくなる。この結果、最小値画像Ｉｍ２の溶銑像１１１において、気体と重なる領域は、画素値が小さくなる。これを図１０で説明する。

図１０は、撮像部１と出銑滓流ＰＳとの間に煙が発生している状態で撮影された時系列画像ＩＭを用いて生成された最小値画像Ｉｍ２の一例を示す模式図である。溶銑像１１１は、出銑口側の部分１１１ａと出銑樋側の部分１１１ｂとで全体的な明るさが異なる。出銑樋側の部分１１１ｂは、出銑口側の部分１１１ａより暗い。これは、出銑樋側の部分１１１ｂが気体と重なる領域だからである。従って、出銑樋側の部分１１１ｂを構成する画素が示す画素値に基づいて算出された溶銑の温度は、実際の溶銑の温度より低くなる。このような画素値に基づいて、溶銑の温度が算出されると、溶銑の温度の測定精度が低下する。

最大値画像Ｉｍ３の溶滓像（不図示）を用いて算出される溶滓の温度についても同様のことが言える。

図１１は、図５および図１０に示す最小値画像Ｉｍ２において、出銑滓流ＰＳの流出方向に沿って引かれた一直線上の輝度変化を示すグラフである。横軸は、画素数で表した距離である。縦軸は、画素値で表した明るさである。図５に示す出銑像は、明るさの変動幅が小さい。これに対して、図１０に示す出銑像は、距離が約１４０を境にして、明るさが大きく低下している。これは、距離が約１４０より前は、出銑口側の部分１１１ａであることを示し、距離が約１４０より後は、出銑樋側の部分１１１ｂであることを示している。

図５に示す溶銑像１１１と図１０に示す出銑口側の部分１１１ａとは、画素値がほぼ同じである。図１０に示す出銑樋側の部分１１１ｂは、図５に示す溶銑像１１１および図１０に示す出銑口側の部分１１１ａと比べて、画素値が小さい。すなわち、煙が発生し、この影響を受けている場合の溶銑像１１１（例えば、出銑樋側の部分１１１ｂ）は、煙が発生していない場合の溶銑像１１１（例えば、図５に示す溶銑像１１１）や、煙が発生しているがこの影響を受けていない場合の溶銑像１１１（例えば、出銑口側の部分１１１ａ）と比べて、溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値が小さい。従って、しきい値を用いることより、溶銑像１１１を構成する画素の有効性を判定することができる。詳しく説明する。

例えば、オペレータが、図５および図１０を基にして、煙が原因で溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値が本来の値より小さいか否かを判定するためのしきい値を決める。判定部２６は、図８に示す処理Ｓ１４と処理Ｓ１５との間において、溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値の有効性を判定する。すなわち、判定部２６は、最小値画像Ｉｍ２の溶銑像１１１に設定された評価領域ＲＯＩを構成する画素が示す画素値の代表値がしきい値以上のとき、溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値の有効性を認める。温度算出部２５は、その代表値を用いて溶銑の温度を算出する。

これに対して、判定部２６は、代表値がしきい値より小さいとき、溶銑像１１１を構成する画素が示す画素値の有効性を否定する。この場合、例えば、以下の（１）、（２）、（３）のいずれかの対応が考えられる。

（１）この溶銑像１１１を有する最小値画像Ｉｍ２は、溶銑の温度の測定対象から除外する。

（２）設定部２３は、評価領域ＲＯＩの位置を移動させ、判定部２６は、移動後の評価領域ＲＯＩを構成する画素が示す画素値の代表値について、しきい値を用いた判定処理をする。

（３）温度算出部２５は、しきい値より小さい代表値を用いて 溶銑の温度を算出するが、この温度にエラーフラグを付加する。

同様に、判定部２６は、溶滓像を構成する画素が示す画素値の有効性を、しきい値を用いて判定する。

１０１ 出銑滓流像
１０２ 背景
１１１ 溶銑像
１１１ａ 出銑口側の部分
１１１ｂ 出銑樋側の部分
１１２ 背景
ＩＭ 時系列画像
Ｉｍ１ 時系列画像を構成する画像
Ｉｍ２ 最小値画像（溶銑像を有する画像）
Ｉｍ３ 最大値画像（溶滓像を有する画像）
ＲＯＩ 評価領域
Ｔ１，Ｔ２ 温度測定装置
ＳＦ 高炉
ＰＨ 出銑口
ＣＶ 出銑樋カバー
ＳＧ 出銑樋
ＰＳ 出銑滓流

Claims (3)

1. 出銑滓流の時系列画像を用いて、前記出銑滓流に含まれる溶滓を示す溶滓像を有する画像を生成する画像生成部と、
   前記溶滓像を構成する画素が示す画素値を基にして、前記出銑滓流に含まれる前記溶滓の温度を算出する温度算出部と、を備え、
   前記溶滓像を有する画像は、最大値画像であり、
   前記画像生成部は、前記時系列画像に関して、同じ画素座標の画素が示す画素値の最大値を求め、前記画素座標の画素が示す画素値が前記最大値となる前記最大値画像を生成する、
   温度測定装置。
2. 前記溶滓像を構成する画素が示す画素値の有効性を、しきい値を用いて判定する判定部をさらに備える、
   請求項１に記載の温度測定装置。
3. 出銑滓流の時系列画像を用いて、前記出銑滓流に含まれる溶滓を示す溶滓像を有する画像を生成する画像生成ステップと、
   前記溶滓像を構成する画素が示す画素値を基にして、前記出銑滓流に含まれる前記溶滓の温度を算出する温度算出ステップと、を備え、
   前記溶滓像を有する画像は、最大値画像であり、
   前記画像生成ステップは、前記時系列画像に関して、同じ画素座標の画素が示す画素値の最大値を求め、前記画素座標の画素が示す画素値が前記最大値となる前記最大値画像を生成する、
   温度測定方法。

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