JP7453532B2 - Sintered ore structure learning device, structure structure learning method, and structure structure learning program, and sintered ore manufacturing condition changing device, manufacturing condition changing method, and manufacturing condition changing program - Google Patents
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Description
本発明は、焼結鉱の組織構成を学習する組織構成学習装置、組織構成学習方法及び組織構成学習プログラム、並びに焼結鉱を製造する製造条件変更装置、製造条件変更方法及び製造条件変更プログラムに関する。 The present invention relates to a structure learning device, a structure learning method, and a structure learning program for learning the structure of sintered ore, as well as a manufacturing condition changing device, a manufacturing condition changing method, and a manufacturing condition changing program for manufacturing sintered ore. .
焼結鉱は、高炉に装入される原料の8割を占める主要な原料である。焼結鉱の品質は、高炉の操業状態を決定する要因の1つであり、焼結鉱の気孔の構造、及び基質を成す鉱物の構成で決定される。高炉の原料として現在多く使用される自溶性焼結鉱では、基質はヘマタイト(Fe2O3)、マグネタイト(Fe3O4)、カルシウムフェライト(CaO・Fe2O3)、シリケートスラグ(CaO・SiO2)の4つの鉱物相を有する。鉱物相及び気孔の焼結鉱に占める比率、径分布及び形状等の焼結鉱の組織構成に関する定量的なデータは、焼結鉱の品質制御に関する知見を得る上で有用である。 Sintered ore is a major raw material that accounts for 80% of the raw materials charged into blast furnaces. The quality of sintered ore is one of the factors that determines the operational status of a blast furnace, and is determined by the pore structure of sintered ore and the composition of minerals forming the matrix. In self-fusing sinter, which is currently widely used as a raw material for blast furnaces, the substrates are hematite (Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), calcium ferrite (CaO・Fe 2 O 3 ), and silicate slag (CaO・It has four mineral phases: SiO 2 ). Quantitative data regarding the structural composition of sintered ore, such as the proportion of mineral phases and pores in sintered ore, diameter distribution, and shape, is useful in obtaining knowledge regarding quality control of sintered ore.
光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)等の撮像装置により撮像した焼結鉱の断面画像を画像解析することによって、焼結鉱の組織構成を定量化する技術が知られている(例えば、特許文献1~3を参照)。特許文献1~3に記載される技術では、焼結鉱の組織構成は、焼結鉱を撮像した画像を形成する画素の輝度に基づいて推定される。しかしながら、画像の輝度は、撮像条件及び試料の撮像場所毎に相違するため、特許文献1~3に記載される技術では、推定される焼結鉱の組織構成が画像毎に相違し、焼結鉱の組織構成を精度高く推定することは容易ではない。
There is a known technology for quantifying the structure of sintered ore by analyzing cross-sectional images of sintered ore taken with imaging devices such as optical microscopes and scanning electron microscopes (SEM). For example, see
一方、画像を示す画像データを教師データとして使用して、ディープラーニングにより機械学習された学習モデルを使用することで、画像に含まれる種々の特徴を高精度に識別する技術が知られている(例えば、特許文献4を参照)。 On the other hand, there is a known technology that uses image data representing an image as training data and uses a learning model that is machine learned using deep learning to identify various features included in an image with high accuracy ( For example, see Patent Document 4).
しかしながら、機械学習された学習モデルを使用して焼結鉱の組織構成を推定する技術は、知られていない。本発明の発明者らは、焼結鉱の断面画像を使用して焼結鉱の組織構成を学習モデルに機械学習させることで、効率良く且つ高精度に焼結鉱の組織構成を推定可能であることを見出した。 However, there is no known technique for estimating the structure of sintered ore using a machine-learned learning model. The inventors of the present invention have found that by using a cross-sectional image of sintered ore to machine-learn the structure of sintered ore in a learning model, it is possible to estimate the structure of sintered ore efficiently and with high accuracy. I discovered something.
本発明は、焼結鉱の組織構成を効率良く且つ高精度に焼結鉱の組織構成を推定可能な組織構成学習装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a structure learning device capable of estimating the structure of sintered ore efficiently and with high precision.
このような課題を解決する本発明は、以下に示す焼結鉱の組織構成学習装置、組織構成学習方法及び組織構成学習プログラム、並びに焼結鉱を製造する製造条件変更装置、製造条件変更方法及び製造条件変更プログラムを要旨とするものである。
(1)焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像をそれぞれが示す複数の画像データを取得する画像データ取得部と、
断面画像の複数の領域のそれぞれを、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて複数の学習用データを生成する学習用データ生成部と、
学習用データを用いて複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデルに学習させる学習処理部と、
学習した複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性に基づいて、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から焼結鉱の組織構成を推定する学習モデルを出力する学習モデル出力部と、
を有することを特徴とする焼結鉱の組織構成学習装置。
(2)学習用データ生成部は、ヘマタイトを多孔質元鉱ヘマタイト、緻密質元鉱ヘマタイト、一次ヘマタイト、二次ヘマタイトの少なくとも何れか2つの鉱物相に分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける、(1)に記載の焼結鉱の組織構成学習装置。
(3)学習用データ生成部は、カルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと柱状カルシウムフェライトに分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける、(1)又は(2)に記載の焼結鉱の組織構成学習装置。
(4)学習用データ生成部は、気孔を亀裂を含まない気孔と亀裂に分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける、(1)~(3)の何れか一つに記載の焼結鉱の組織構成学習装置。
(5)(1)~(4)の何れか一つに記載される組織構成学習装置によって学習された学習モデルと、
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを取得する断面画像データ取得部と、
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを学習モデルに入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得する組織構成情報取得部と、
組織構成情報に対応する組織構成に基づいて、断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定する品質判定部と、
焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定されたときに、焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する製造条件変更指示部と、
を有することを特徴とする焼結鉱の製造条件変更装置。
(6)品質判定部は、
組織構成情報に対応する組織構成から焼結鉱の被還元性を示す被還元性パラメータを演算する被還元性パラメータ演算部と、
被還元性パラメータの経時変化に基づいて焼結鉱の被還元性が所定の被還元性条件を充足しているか否かを判定する被還元性判定部と、
を有する、(5)に記載の焼結鉱の製造条件変更装置。
(7)焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像をそれぞれが示す複数の画像データを取得し、
断面画像の複数の領域のそれぞれを、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて複数の学習用データを生成し、
学習用データを用いて複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデルに学習させ、
学習した複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性に基づいて、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から焼結鉱の組織構成を推定する学習モデルを出力する、
ことを含むことを特徴とする焼結鉱の組織構成学習方法。
(8)焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像をそれぞれが示す複数の画像データを取得し、
断面画像の複数の領域のそれぞれを、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて複数の学習用データを生成し、
学習用データを用いて複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデルに学習させ、
学習した複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性に基づいて、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から焼結鉱の組織構成を推定する学習モデルを出力する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする焼結鉱の組織構成学習プログラム。
(9)焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを取得し、
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを、焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像の複数の領域のそれぞれを、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて生成された複数の学習用データを用いて複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習した学習モデルに入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得し、
組織構成情報に対応する組織構成に基づいて、断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定し、
焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定されたときに、焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する、
ことを含むことを特徴とする焼結鉱の製造条件変更方法。
(10)焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを取得し、
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを、焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像の複数の領域のそれぞれを、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて生成された複数の学習用データを用いて複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習した学習モデルに入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得し、
組織構成情報に対応する組織構成に基づいて、断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定し、
焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定されたときに、焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする焼結鉱の製造条件変更プログラム。
The present invention to solve such problems includes a sintered ore microstructure learning device, a microstructure learning method, and a microstructure learning program, as well as a manufacturing condition changing device, a manufacturing condition changing method, and a sintered ore manufacturing condition changing device shown below. The gist of this is a program for changing manufacturing conditions.
(1) an image data acquisition unit that acquires a plurality of image data each showing a plurality of cross-sectional images taken of a cross-section of sintered ore;
a learning data generation unit that generates a plurality of learning data by associating each of the plurality of regions of the cross-sectional image with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores;
a learning processing unit that causes a learning model to learn the relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore using the learning data;
A learning model output unit that outputs a learning model that estimates the structure of sintered ore from cross-sectional images of the cross-section of sintered ore, based on the relationship between the learned cross-sectional images and the structure of sintered ore. and,
A device for learning the structure of sintered ore, comprising:
(2) The learning data generation unit classifies hematite into at least two mineral phases of porous original hematite, dense original hematite, primary hematite, and secondary hematite, and classifies each of the multiple regions of the cross-sectional image. The sintered ore structure learning device according to (1), which is associated with.
(3) The learning data generation unit classifies calcium ferrite into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite and associates the same with each of the plurality of regions of the cross-sectional image. Organizational structure learning device.
(4) The learning data generation unit classifies pores into pores that do not include cracks and cracks, and associates the pores with each of a plurality of regions of the cross-sectional image, according to any one of (1) to (3). A device for learning the organization structure of condensation.
(5) a learning model learned by the organizational structure learning device described in any one of (1) to (4);
a cross-sectional image data acquisition unit that acquires cross-sectional image data showing a cross-sectional image obtained by capturing a cross-section of the sintered ore;
a structure information acquisition unit that obtains structure structure information indicating the structure of the sintered ore that is output in response to inputting cross-sectional image data representing a cross-sectional image obtained by capturing a cross-section of the sintered ore into a learning model;
a quality determination unit that determines whether the quality of the sintered ore in which the cross-sectional image corresponding to the cross-sectional image data was taken satisfies predetermined quality conditions, based on the tissue structure corresponding to the structure information;
a manufacturing condition change instruction unit that outputs a manufacturing condition change instruction indicating to change the manufacturing conditions of the sintered ore when it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy predetermined quality conditions;
A device for changing manufacturing conditions for sintered ore, comprising:
(6) The quality judgment department:
a reducibility parameter calculation unit that calculates a reducibility parameter indicating the reducibility of the sintered ore from the structure structure corresponding to the structure structure information;
a reducibility determination unit that determines whether the reducibility of the sintered ore satisfies a predetermined reducibility condition based on changes in the reducibility parameter over time;
The sintered ore manufacturing condition changing device according to (5), which has:
(7) Obtaining a plurality of image data each showing a plurality of cross-sectional images of the cross-section of the sintered ore,
generating a plurality of learning data by associating each of the plurality of regions of the cross-sectional image with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores;
Using training data, a learning model learns the relationship between multiple cross-sectional images and the structure of sintered ore,
Outputs a learning model that estimates the structure of sintered ore from cross-sectional images of the cross-section of sintered ore, based on the relationship between the learned cross-sectional images and the structure of sintered ore.
A method for learning the structure of sintered ore, the method comprising:
(8) Obtaining a plurality of image data each showing a plurality of cross-sectional images of the cross-section of the sintered ore,
generating a plurality of learning data by associating each of the plurality of regions of the cross-sectional image with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores;
Using training data, a learning model learns the relationship between multiple cross-sectional images and the structure of sintered ore,
Outputs a learning model that estimates the structure of sintered ore from cross-sectional images of the cross-section of sintered ore, based on the relationship between the learned cross-sectional images and the structure of sintered ore.
A sintered ore structure learning program characterized by having a computer perform processing.
(9) Obtaining cross-sectional image data showing a cross-sectional image of the cross-section of the sintered ore,
Cross-sectional image data showing a cross-sectional image of a cross-section of sintered ore is associated with each of a plurality of regions of a plurality of cross-sectional images of a cross-section of sintered ore with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores. This figure shows the structure of sintered ore output by inputting it into a learning model that has learned the relationship between multiple cross-sectional images and the structure of sintered ore using multiple pieces of training data generated by Obtain organizational structure information,
Determining whether the quality of the sintered ore in which the cross-sectional image corresponding to the cross-sectional image data was taken satisfies predetermined quality conditions based on the tissue structure corresponding to the structure structure information,
outputting a manufacturing condition change instruction indicating to change the manufacturing conditions of the sintered ore when it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy predetermined quality conditions;
A method for changing manufacturing conditions of sintered ore, the method comprising:
(10) Obtaining cross-sectional image data showing a cross-sectional image of the cross-section of the sintered ore,
Cross-sectional image data showing a cross-sectional image of a cross-section of sintered ore is associated with each of a plurality of regions of a plurality of cross-sectional images of a cross-section of sintered ore with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores. This figure shows the structure of sintered ore output by inputting it into a learning model that has learned the relationship between multiple cross-sectional images and the structure of sintered ore using multiple pieces of training data generated by Obtain organizational structure information,
Determining whether the quality of the sintered ore in which the cross-sectional image corresponding to the cross-sectional image data was taken satisfies predetermined quality conditions based on the tissue structure corresponding to the structure structure information,
outputting a manufacturing condition change instruction indicating to change the manufacturing conditions of the sintered ore when it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy predetermined quality conditions;
A program for changing manufacturing conditions for sintered ore, characterized by causing a computer to execute processing.
一実施形態に係る組織構成学習装置により生成される学習モデルは、焼結鉱の組織構成を効率良く且つ高精度に焼結鉱の組織構成を推定できる。 The learning model generated by the structure learning device according to one embodiment can estimate the structure of sintered ore efficiently and with high precision.
以下図面を参照して、本発明に係る焼結鉱の組織構成を学習する組織構成学習装置、組織構成学習方法及び組織構成学習プログラム、並びに焼結鉱を製造する製造条件変更装置、製造条件変更方法及び製造条件変更プログラムについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。 With reference to the drawings below, a structure learning device, a structure learning method, and a structure learning program for learning the structure of sintered ore according to the present invention, a manufacturing condition changing device for manufacturing sintered ore, and a manufacturing condition changing device are described below. The method and manufacturing condition change program will be explained. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments.
(実施形態に係る組織構成学習装置の概要)
本発明の発明者らは、焼結鉱の組織構成を推定する従来技術の問題点を抽出すると共に、抽出した従来技術の問題点が学習モデルを使用することで解決可能であるか否かを検討した。
(Overview of organizational structure learning device according to embodiment)
The inventors of the present invention extracted the problems of the conventional technology for estimating the structure of sintered ore, and investigated whether the extracted problems of the conventional technology can be solved by using a learning model. investigated.
図1は、焼結鉱の断面を撮像した断面画像の一例を示す図である。図1において矢印Hはヘマタイトを示し、矢印Mはマグネタイトを示し、矢印Fはカルシウムフェライトを示し、矢印Sはシリケートスラグを示し、矢印Pは気孔を示す。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a cross-sectional image of a cross-section of sintered ore. In FIG. 1, arrow H indicates hematite, arrow M indicates magnetite, arrow F indicates calcium ferrite, arrow S indicates silicate slag, and arrow P indicates pores.
焼結鉱を形成する4つの鉱物であるヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ、並びに気孔を表示する画素の輝度は、ヘマタイトが一番高く、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグ及び気孔の順で低くなる。 The brightness of pixels that display the four minerals that form sintered ore, hematite, magnetite, calcium ferrite, and silicate slag, as well as pores, is highest for hematite, and decreases in the order of magnetite, calcium ferrite, slag, and pores. .
焼結鉱の組織構成を推定する従来技術は、焼結鉱を形成する4つの鉱物及び気孔の輝度の差に着目し、断面画像に含まれる画素の輝度を所定のしきい値で分類することで、断面画像に含まれる焼結鉱を形成する4つの鉱物及び気孔を分類する。 Conventional technology for estimating the structure of sintered ore focuses on differences in brightness between the four minerals and pores that form sintered ore, and classifies the brightness of pixels included in cross-sectional images using a predetermined threshold. The four minerals and pores forming the sintered ore included in the cross-sectional image are classified.
しかしながら、焼結鉱の断面画像は、撮像した焼結鉱に含まれる鉱物の種類、焼結鉱を撮像したときの撮像条件等に応じて、断面画像に含まれる画素の輝度が変化するため、焼結鉱を形成する4つの鉱物及び気孔を精度高く分類することは容易ではない。 However, in a cross-sectional image of sintered ore, the brightness of pixels included in the cross-sectional image changes depending on the type of mineral contained in the imaged sintered ore, the imaging conditions when the sintered ore was imaged, etc. It is not easy to accurately classify the four minerals and pores that form sintered ore.
図2(a)は、ヘマタイト、マグネタイト及びカルシウムフェライトを含む焼結鉱の断面画像を示す図である。図2(b)は、図2(a)に示す断面画像において従来技術によりヘマタイトを抽出するためのしきい値を決定した断面画像を示す図である。図2(c)は、ヘマタイト、マグネタイト及びカルシウムフェライトを含む図2(a)に示す断面画像と異なる断面画像を示す図である。図2(d)は、図2(b)に示す断面画像により決定されたしきい値を使用して図2(c)に示す断面画像からヘマタイトを抽出した断面画像を示す図である。 FIG. 2(a) is a diagram showing a cross-sectional image of sintered ore containing hematite, magnetite, and calcium ferrite. FIG. 2(b) is a diagram showing a cross-sectional image in which a threshold value for extracting hematite was determined using a conventional technique in the cross-sectional image shown in FIG. 2(a). FIG. 2(c) is a diagram showing a cross-sectional image different from the cross-sectional image shown in FIG. 2(a), which includes hematite, magnetite, and calcium ferrite. FIG. 2(d) is a diagram showing a cross-sectional image in which hematite is extracted from the cross-sectional image shown in FIG. 2(c) using the threshold determined by the cross-sectional image shown in FIG. 2(b).
図2(b)に示す画像では、画素の輝度が所定のしきい値輝度よりも高い領域は、赤色に着色される。赤色に着色される領域は、熟練工によってヘマタイトであると判断される領域と一致する。 In the image shown in FIG. 2(b), areas where the pixel brightness is higher than a predetermined threshold brightness are colored red. The areas colored red correspond to areas determined to be hematite by a skilled worker.
一方、図2(a)を使用して決定したしきい値を使用して、図2(a)に示す断面画像と異なる図2(c)からヘマタイトと抽出すると、図2(d)に示すように赤色として抽出するヘマタイトの周りの領域がまだら模様に赤色に着色する「滲み」が発生する。 On the other hand, when hematite is extracted from Fig. 2(c), which is different from the cross-sectional image shown in Fig. 2(a), using the threshold determined using Fig. 2(a), the cross-sectional image shown in Fig. 2(d) is extracted. "Bleeding" occurs in which the area around the hematite that is extracted as red is colored red in a mottled pattern.
撮像倍率を上げることにより境界誤差を低減する対策、自動焦点及び自動光源制御等種々の撮像装置を改良する対策、画面内の輝度差補正及びエッジ補整等の画像解析ソフトによる対策等の「滲み」の発生を防止するための対策が検討される。また、鉱物の輝度分布を補整することで、領域の判定精度を向上させる対策も検討される。しかしながら、画素の輝度に基づいて鉱物が配置される領域を判断する従来技術の問題点である撮像条件等により画素の輝度が変化することに起因して推定誤差が低下する問題点を根本的に解決する技術は提案されていない。 Measures to reduce boundary errors by increasing the imaging magnification, measures to improve various imaging devices such as automatic focus and automatic light source control, and measures using image analysis software such as brightness difference correction and edge correction within the screen to prevent "bleeding" Measures to prevent this from occurring will be considered. Additionally, measures will be considered to improve the accuracy of area determination by correcting the brightness distribution of minerals. However, this fundamentally solves the problem of conventional technology that determines the area where minerals are placed based on pixel brightness, which is that the estimation error decreases due to changes in pixel brightness depending on imaging conditions, etc. No solution has been proposed.
そこで、本願発明の発明者らは、焼結鉱の断面画像を使用して焼結鉱の組織構成を学習モデルに機械学習させることで、効率良く且つ高精度に焼結鉱の組織構成を推定可能であることを見出した。さらに、本願発明の発明者らは、焼結鉱の断面画像を使用して焼結鉱の組織構成を機械学習した学習モデルを使用して、焼結鉱を製造する製造条件を制御する方法を見出した。以下、図面を参照しながら、本願発明の発明者らにより見出された焼結鉱の組織構成学習装置、組織構成学習方法及び組織構成学習プログラム、並びに焼結鉱の製造条件変更装置、製造条件変更方法及び製造条件変更プログラムが説明される。 Therefore, the inventors of the present invention efficiently and highly accurately estimate the structure of sintered ore by having a learning model machine learn the structure of sintered ore using cross-sectional images of sintered ore. I found out that it is possible. Furthermore, the inventors of the present invention have developed a method for controlling manufacturing conditions for manufacturing sintered ore using a learning model that machine-learns the structure of sintered ore using cross-sectional images of sintered ore. I found it. Hereinafter, with reference to the drawings, a sintered ore structure learning device, a structure structure learning method, a structure structure learning program, a sintered ore manufacturing condition changing device, and a sintered ore manufacturing condition discovered by the inventors of the present invention will be described. A modification method and a manufacturing condition modification program will be explained.
(実施形態に係る組織構成学習装置の構成及び機能)
図3は、実施形態に係る組織構成学習装置を含む組織構成学習システムを示す図である。
(Configuration and functions of organizational structure learning device according to embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing an organizational structure learning system including an organizational structure learning device according to an embodiment.
組織構成学習システム100は、光学顕微鏡101と、撮像装置102と、組織構成学習装置1とを有する。光学顕微鏡101は、断面が視認可能なように切断され、ステージ110に配置された焼結鉱105の所望の領域を、例えば500倍等の所望の倍率で拡大して観察する。光学顕微鏡101によって拡大された焼結鉱105の領域は、撮像装置102によって撮像される。撮像装置102は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の画像検出素子と、画像検出素子が検出した画像を記憶する記憶素子とを有し、光学顕微鏡101によって拡大された焼結鉱105の領域を撮像する。
The tissue
撮像装置102によって撮像された焼結鉱の断面画像を示す画像データは、通信配線103を介して組織構成学習装置1に送信される。組織構成学習システム100では、撮像装置102と組織構成学習装置1との間は、通信配線103を介して通信可能に接続される。しかしながら、実施形態に係る組織構成学習システムでは、撮像装置102と組織構成学習装置1との間は、通信可能に接続されなくてもよい。撮像装置102と組織構成学習装置1との間が接続されないとき、焼結鉱の断面画像を示す画像データは、撮像装置102及び組織構成学習装置1に着脱可能な記憶媒体により記憶されて、撮像装置102から組織構成学習装置1に移動される。
Image data showing a cross-sectional image of the sintered ore captured by the
(実施形態に係る組織構成学習装置の構成及び機能)
図4は、組織構成学習装置1を示すブロック図である。
(Configuration and functions of organizational structure learning device according to embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the organizational
組織構成学習装置1は、通信部11と、記憶部12と、入力部13と、出力部14と、処理部20と、学習モデル30とを有する。通信部11、記憶部12、入力部13、出力部14、処理部20及び学習モデル30は、バス15を介して互いに接続される。組織構成学習装置1は、撮像装置102によって撮像された焼結鉱の断面画像を示す画像データを使用して、焼結鉱の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデル30に学習させる。一例では、組織構成学習装置1は、パーソナルコンピュータである。
The organizational
通信部11は、イーサネット(登録商標)などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部11は、通信配線103を介して撮像装置102及び不図示のサーバ等と通信を行う。
The
記憶部12は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部12は、処理部20での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部12は、焼結鉱の断面画像を示す画像データを使用して、焼結鉱の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデル30に学習させる組織構成学習処理を処理部20に実行させるための組織構成学習プログラム等を記憶する。組織構成学習プログラムは、例えばCD-ROM、DVD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部12にインストールされてもよい。また、記憶部12は、組織構成学習処理で使用される種々のデータを記憶する。
The
入力部13は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。作業者は、入力部13を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部13は、作業者により操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、作業者の指示として、処理部20に供給される。
The
出力部14は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等である。出力部14は、処理部20から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部14は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。
The
処理部20は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部20は、組織構成学習装置1の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。処理部20は、記憶部12に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、処理部20は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行できる。
The
処理部20は、画像データ取得部21と、画像データ補正部22と、学習用データ生成部23と、学習処理部24と、学習モデル出力部25とを有する。これらの各部は、処理部20が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして組織構成学習装置1に実装されてもよい。
The
学習モデル30は、教師あり学習により抽象化された画像の特徴を学習する学習モデルであり、例えば、ディープラーニング等の公知の機械学習技術を用いて、焼結鉱の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習する。ディープラーニングは、入力層、中間層及び出力層から構成される多層構造のニューラルネットワークを用いた機械学習である。入力層の各ノードには、焼結鉱の断面画像のそれぞれの特徴ベクトルが入力される。特徴ベクトルは、例えば、画像の一部の領域を切り出した部分画像であってもよい。また、特徴ベクトルとして使用される部分画像のそれぞれは、一部が他の部分画像と重畳するように切り出されてもよい。中間層の各ノードは、入力層の各ノードから出力された各特徴ベクトルに重みを乗算した値の総和を出力し、さらに、出力層は、中間層の各ノードから出力された各特徴ベクトルに重みを乗算した値の総和を出力する。学習モデル30は、各重みを調整しながら、出力層からの出力値と撮焼結鉱の断面画像のそれぞれとの差分が小さくなるように学習する。学習モデル30は、例えばZEISS社製の「ZEN Intellesis」である。
The
(実施形態に係る組織構成学習装置による組織構成学習処理)
図5は、組織構成学習装置1により実行される組織構成学習処理のフローチャートである。図5に示す組織構成学習処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部20により組織構成学習装置1の各要素と協働して実行される。
(Organizational structure learning process by the organizational structure learning device according to the embodiment)
FIG. 5 is a flowchart of the organizational structure learning process executed by the organizational
まず、画像データ取得部21は、焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像をそれぞれが示す複数の画像データを取得する(S101)。画像データ取得部21によって取得される複数の画像データ画像に対応する複数の断面画像は、撮像装置102によって撮像された焼結鉱の断面画像である。
First, the image
次いで、画像データ補正部22は、S101の処理で取得された複数の画像データのそれぞれに所定の補正処理を実行する(S102)。画像データ補正部22は、例えば画像データに対応する断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度が所定の輝度となるように断面画像の輝度を補正する。また、画像データ補正部22は、画像データに対応する断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度と最も低い輝度との間の輝度の差が所望の輝度差になるように断面画像のコントラストを補正する。
Next, the image
次いで、学習用データ生成部23は、複数の画像データ画像に対応するそれぞれの断面画像の複数の領域のそれぞれを、焼結鉱に含まれる鉱物相に関連付けて複数の学習用データを生成する(S103)。学習用データ生成部23は、焼結鉱の断面画像を含むGUIを出力部14に表示することで、作業者の指示に従って断面画像の複数の領域のそれぞれを、焼結鉱に含まれる鉱物相に関連付ける。また、学習用データ生成部23が複数の領域は、気孔に関連付けられてもよい。
Next, the learning
図6は、学習用データ生成部23が表示するGUIにより、断面画像の複数の領域のそれぞれを、焼結鉱に含まれる鉱物相に関連付ける処理を示す図である。図6(a)は第1の状態を示し、図6(b)は第2の状態を示し、図6(c)は第3の状態を示し、図6(d)は第4の状態を示す。
FIG. 6 is a diagram showing a process of associating each of a plurality of regions of a cross-sectional image with a mineral phase contained in sintered ore using a GUI displayed by the learning
まず、学習用データ生成部23は、断面画像を含む学習用データ生成GUIを出力部14に表示する(図6(a)を参照)。次いで、作業者は、鉱物相Aの領域を学習用データ生成GUIに含まれる焼結鉱の断面画像上で指定する(図6(b)を参照)。図6(b)に矢印αで示されるように、作業者による鉱物相Aの領域は、領域の一部を指定することで指定される。
First, the learning
次いで、学習用データ生成部23は、作業者によって指定された鉱物相Aに類似する領域を鉱物相Aの領域と推定して、作業者によって推定された以外の鉱物相Aの領域を追加した断面画像を生成する。学習用データ生成部23は、生成した断面画像を含む学習用データ生成GUIを出力部に表示する(図6(c)を参照)。鉱物相Aの領域は、例えば所定の色に着色されることにより、他の領域と視覚的に識別可能なように表示される。
Next, the learning
以降、学習用データ生成部23は、焼結鉱の断面画像における鉱物相Aの領域が作業者の所望の領域に一致するまで、作業者とインタラクティブに鉱物相Aの領域を指定する処理を繰り返す。
Thereafter, the learning
焼結鉱の断面画像における鉱物相Aの領域が作業者の所望の領域に一致すると、学習用データ生成部23は、鉱物相Aと相違する鉱物相Bの領域を指定する処理を作業者とインタラクティブに実行する。学習用データ生成部23は、断面画像に含まれる全ての鉱物相について、鉱物相Aの領域を指定する処理と同様な処理を実行して、鉱物相の領域を指定する。学習用データ生成部23は、断面画像に含まれる全ての鉱物相の領域を指定する処理が終了すると、鉱物相の領域が指定されていない他の断面画像において同様の処理を実行する。
When the area of mineral phase A in the cross-sectional image of the sintered ore matches the area desired by the operator, the learning
学習用データ生成部23は、S101の処理で取得された全て画像データについて、鉱物相の領域を指定する処理を実施する(図6(d)を参照)。図6(d)に示す例では、断面画像は、鉱物相A、鉱物相B及び鉱物相Cの3個の鉱物相を含む。学習用データ生成部23がS101の処理で取得された全て画像データについて、鉱物相の領域を指定する処理を完了すると、S103の処理は終了する。
The learning
S103の処理で生成される複数の学習用データは、図1に示されるヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に、焼結鉱の断面画像の複数の領域のそれぞれを関連付けて生成された学習用データを含む。 A plurality of pieces of learning data generated in the process of S103 were generated by associating each of a plurality of regions of a cross-sectional image of sintered ore with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores shown in FIG. Contains training data.
また、S103の処理で生成される複数の学習用データは、ヘマタイを元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、斑状ヘマタイト、骸晶状ヘマタイトの少なくとも何れか2つの鉱物相に分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付けてもよい。斑状ヘマタイトは再結晶ヘマタイト、一次ヘマタイトとも称され、骸晶状ヘマタイトは二次ヘマタイトとも称される。 In addition, the plurality of learning data generated in the process of S103 are cross-sectional images of hematite classified into at least two mineral phases: original porous hematite, original dense hematite, patchy hematite, and skeletal hematite. may be associated with each of a plurality of areas. Mottled hematite is also called recrystallized hematite or primary hematite, and skeletal hematite is also called secondary hematite.
図7(a)は焼結鉱の断面画像を示す図(その1)であり、図7(b)は焼結鉱の断面画像を示す図(その2)であり、図7(c)は焼結鉱の断面画像を示す図(その3)であり、図7(d)は焼結鉱の断面画像を示す図(その4)である。図7(e)は焼結鉱の断面画像を示す図(その5)であり、図7(f)は焼結鉱の断面画像を示す図(その6)である。 FIG. 7(a) is a diagram (part 1) showing a cross-sectional image of sintered ore, FIG. 7(b) is a diagram (part 2) showing a cross-sectional image of sintered ore, and FIG. 7(c) is a diagram showing a cross-sectional image of sintered ore (part 2). It is a figure (part 3) which shows the cross-sectional image of sintered ore, and FIG.7(d) is a figure (part 4) which shows the cross-sectional image of sintered ore. FIG. 7(e) is a diagram (part 5) showing a cross-sectional image of the sintered ore, and FIG. 7(f) is a diagram (part 6) showing a cross-sectional image of the sintered ore.
元鉱多孔質ヘマタイトは、多孔質なヘマタイト鉱石やゲーサイト鉱石が未反応のまま残存した鉱物相であり、図7(a)において矢印Aで示される。元鉱多孔質ヘマタイトの含有率が高くなると、焼結鉱の被還元性が向上する。 The original porous hematite is a mineral phase in which porous hematite ore or goethite ore remains unreacted, and is indicated by arrow A in FIG. 7(a). When the content of the source porous hematite increases, the reducibility of the sintered ore improves.
元鉱緻密ヘマタイトは、緻密なヘマタイト鉱石が未反応のまま残存した鉱物相であり、図7(b)及び7(c)において矢印Bで示される。元鉱緻密ヘマタイトの含有率が高くなると、焼結鉱の被還元性が低下する。 The original ore dense hematite is a mineral phase in which dense hematite ore remains unreacted, and is indicated by arrow B in FIGS. 7(b) and 7(c). As the content of dense hematite in the original ore increases, the reducibility of the sintered ore decreases.
一次ヘマタイトは、融液が生成したものの、温度が低いため未反応のまま残存した鉱物相であり、図7(b)及び7(c)において矢印Cで示される。二次ヘマタイトは、融液から生成した鉱物相であり、図7(d)において矢印Dで示される。二次ヘマタイトの含有率が高くなると、焼結鉱の還元粉化を助長する。 Primary hematite is a mineral phase that remained unreacted due to the low temperature even though the melt was generated, and is indicated by arrow C in FIGS. 7(b) and 7(c). Secondary hematite is a mineral phase generated from the melt, and is indicated by arrow D in FIG. 7(d). When the content of secondary hematite increases, reduction and pulverization of the sintered ore is promoted.
また、S103の処理で生成される複数の学習用データは、マグネタイトを元鉱多孔質マグネタイト、一次マグネタイト及び二次マグネタイトの少なくとも何れか2つの鉱物相に分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付けてもよい。 In addition, the plurality of learning data generated in the process of S103 classify magnetite into at least two mineral phases of source porous magnetite, primary magnetite, and secondary magnetite, and classify each of the plurality of regions of the cross-sectional image. May be associated with
元鉱緻密マグネタイトは、緻密なマグネタイト鉱石が未反応のまま残存した鉱物相であり、図7(e)において矢印Eで示される。元鉱緻密マグネタイトの含有率が高くなると、焼結鉱の被還元性が大幅に低下する。 The original ore dense magnetite is a mineral phase in which dense magnetite ore remains unreacted, and is indicated by arrow E in FIG. 7(e). When the content of the source ore dense magnetite increases, the reducibility of the sintered ore decreases significantly.
一次マグネタイトは、ヘマタイトが還元された後、周囲に生成した融液に取り込まれ、その後、未反応のまま残存した鉱物相であり、図7(d)及び7(e)において矢印Fで示される。一次マグネタイトの含有率が高くなると、焼結鉱の被還元性が低下する。二次マグネタイトは、低酸素分圧の条件下で融液から生成した鉱物相であり、図7(f)において矢印Gで示される。二次マグネタイトの含有率が高くなると、焼結鉱の被還元性が低下する。 Primary magnetite is a mineral phase that is taken into the surrounding melt after hematite is reduced, and then remains unreacted, and is indicated by arrow F in Figures 7(d) and 7(e). . As the content of primary magnetite increases, the reducibility of the sintered ore decreases. Secondary magnetite is a mineral phase generated from the melt under conditions of low oxygen partial pressure, and is indicated by arrow G in FIG. 7(f). As the secondary magnetite content increases, the reducibility of the sintered ore decreases.
また、S103の処理で生成される複数の学習用データは、カルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと、柱状カルシウムフェライトとに分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付けてもよい。 Further, the plurality of pieces of learning data generated in the process of S103 may classify calcium ferrite into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite and may be associated with each of the plurality of regions of the cross-sectional image.
針状カルシウムフェライトは、低温で生成した鉱物相であり、図7(b)において矢印Hで示される。針状カルシウムフェライトの含有率が高くなると、焼結鉱の被還元性が向上する。柱状カルシウムフェライトは、高温で生成した鉱物相であり、図7(d)において矢印Iで示される。なお、ここではカルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと、柱状カルシウムフェライトとに分類するが、カルシウムフェライトは微細状カルシウムフェライトに更に分類されてもよい。 Acicular calcium ferrite is a mineral phase formed at low temperatures and is indicated by arrow H in FIG. 7(b). As the content of acicular calcium ferrite increases, the reducibility of the sintered ore improves. Columnar calcium ferrite is a mineral phase formed at high temperatures and is indicated by arrow I in FIG. 7(d). Note that calcium ferrite is classified here into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite, but calcium ferrite may be further classified into fine calcium ferrite.
また、S103の処理で生成される複数の学習用データは、図7(c)において気孔を矢印Jで示される亀裂を含まない気孔と矢印Kで示される亀裂に分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付けてもよい。亀裂の含有率が高くなると、焼結鉱の強度が低下する。 In addition, the plurality of pieces of learning data generated in the process of S103 are divided into a plurality of cross-sectional images by classifying the pores into pores not including cracks, which are indicated by arrow J, and cracks, which are indicated by arrow K, in FIG. 7(c). It may be associated with each area. As the content of cracks increases, the strength of the sintered ore decreases.
次いで、学習処理部24は、S103の処理で生成された学習用データを用いて、S101の処理で取得された複数の画像データに対応する複数の断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデル30に学習させる(S104)。学習モデル30は、断面画像と焼結鉱の組織構成との関係性を学習することによって、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から焼結鉱の組織構成を高精度に推定する処理が実行可能になる。
Next, the
そして、学習モデル出力部25は、S104の処理で機械学習された学習モデル30を、例えば不図示のサーバに出力する(S105)。学習モデル30は、例えば製鉄所の焼結鉱製造工程において、焼結鉱の組織構成を推定するために使用される。
Then, the learning
(実施形態に係る組織構成学習装置の作用効果)
組織構成学習装置1では、学習モデル30は、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔を含む焼結鉱の断面画像を教師データとして使用して機械学習するので、焼結鉱の組織構成を高精度に推定できる。また、学習モデル30が機械学習された後は、断面画像に含まれる領域が何れの鉱物相に対応するかの判断が必要なくなるので、組織構成学習装置1は、焼結鉱の組織構成の推定の効率化を図ることができる。
(Operations and effects of the organizational structure learning device according to the embodiment)
In the
また、組織構成学習装置1では、ハードウェア、又はソフトウェアにより実現される輝度補正処理等の特殊な誤差補正手段を搭載する必要がなく、組織構成学習装置1は、パーソナルコンピュータ等の汎用機器により実現可能である。
In addition, the organizational
また、組織構成学習装置1では、画素の輝度に基づいて組織構成を直接推定しないので、焼結鉱の断面画像を撮像するときの倍率を高くする必要がなく、且つ、断面画像の画素数を高くする必要がない。
In addition, since the tissue
また、組織構成学習装置1では、学習モデル30は、ヘマタイトを元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次ヘマタイト及び二次ヘマタイトに分類して機械学習するので、ヘマタイトを細かく分類した組織構成を推定できる。例えば、学習モデル30は、被還元性を向上させる元鉱多孔質ヘマタイト、及び被還元性を低下させる元鉱緻密ヘマタイトの含有率を含む組織構成を推定できるので、焼結鉱の被還元性を推定するための情報を提供することができる。また、学習モデル30は、焼結鉱の還元粉化を助長する二次ヘマタイトの含有率を含む組織構成を推定できるので、焼結鉱の還元粉化を推定するための情報を提供することができる。
In addition, in the tissue
また、組織構成学習装置1では、学習モデル30は、マグネタイトを元鉱多孔質マグネタイト、一次マグネタイト及び二次マグネタイトに分類して機械学習するので、マグネタイトを細かく分類した組織構成を推定できる。例えば、学習モデル30は、被還元性を大幅に低下させる元鉱緻密マグネタイトの含有率を含む組織構成を推定できるので、焼結鉱の被還元性を推定するための情報を提供することができる。また、学習モデル30は、被還元性を大幅に低下させる一次マグネタイト及び二次マグネタイトの含有率を含む組織構成を推定できるので、焼結鉱の還元粉化を推定するための更なる情報を提供することができる。
In addition, in the tissue
また、組織構成学習装置1では、学習モデル30は、カルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと柱状カルシウムフェライトとに分類して機械学習するので、カルシウムフェライトを細かく分類した組織構成を推定できる。例えば、学習モデル30は、被還元性を向上させる針状カルシウムフェライトの含有率を含む組織構成を推定できるので、焼結鉱の被還元性を推定するための情報を提供することができる。
In addition, in the tissue
また、組織構成学習装置1では、学習モデル30は、気孔を亀裂を含まない気孔と亀裂とに分類して機械学習するので、気孔を細かく分類した組織構成を推定できる。例えば、学習モデル30は、焼結鉱の強度を低下させる亀裂の含有率を含む組織構成を推定できるので、焼結鉱の強度を推定するための情報を提供することができる。
Furthermore, in the tissue
(実施形態に係る製造条件変更装置の構成及び機能)
図8は、実施形態に係る製造条件変更装置を含む製造条件変更システムを示す図である。
(Configuration and functions of manufacturing condition changing device according to embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing condition changing system including a manufacturing condition changing device according to an embodiment.
製造条件変更システム200は、光学顕微鏡201と、撮像装置202と、製造条件変更装置2とを有し、ステージ210に配置された焼結鉱205の所望の領域を、例えば500倍等の所望の倍率で拡大して観察する。光学顕微鏡201及び撮像装置202の構成及び機能は、光学顕微鏡101及び撮像装置102と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。撮像装置202によって撮像された焼結鉱の断面画像を示す画像データは、通信配線203を介して製造条件変更装置2に送信される。
The manufacturing
(実施形態に係る製造条件変更装置の構成及び機能)
図9は、製造条件変更装置2を示すブロック図である。
(Configuration and functions of manufacturing condition changing device according to embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing the manufacturing
製造条件変更装置2は、通信部31と、記憶部32と、入力部33と、出力部34と、処理部40と、学習モデル50とを有する。通信部31、記憶部32、入力部33、出力部34、処理部40及び学習モデル50は、バス35を介して互いに接続される。製造条件変更装置2は、撮像装置202によって撮像された焼結鉱の断面画像に含まれる鉱物相の含有率を、断面画像と組織構成との関係性を学習した学習モデル50によって推定し、推定した鉱物相の含有率に基づいて焼結鉱の製造条件を変更する。一例では、製造条件変更装置2は、パーソナルコンピュータである。
The manufacturing
通信部31は、イーサネット(登録商標)などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部31は、通信配線203を介して撮像装置202及び不図示のサーバ等と通信を行う。
The
記憶部32は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部32は、処理部40での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部32は、撮像装置202によって撮像された断面画像に含まれる鉱物相の含有率に基づいて焼結鉱の製造条件を変更する製造条件変更処理を処理部40に実行させるための製造条件変更プログラム等を記憶する。製造条件変更プログラムは、例えばCD-ROM、DVD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部32にインストールされてもよい。また、記憶部32は、製造条件変更処理で使用される種々のデータを記憶する。
The
入力部33は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。作業者は、入力部33を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部33は、作業者により操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、作業者の指示として、処理部40に供給される。
The
出力部34は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等である。出力部34は、処理部40から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部34は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。
The
処理部40は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部40は、製造条件変更装置2の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。処理部40は、記憶部32に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、処理部40は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行できる。
The
処理部40は、断面画像データ取得部41と、組織構成情報取得部42と、被還元性パラメータ演算部43と、被還元性判定部44と、製造条件変更指示部45とを有する。これらの各部は、処理部40が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして製造条件変更装置2に実装されてもよい。
The
学習モデル50は、組織構成学習装置1によって学習された学習モデルであり、焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データが入力されることに応じて焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を出力する。学習モデル50が出力する組織構成情報は、例えば、撮像装置202によって撮像された焼結鉱の断面に含まれる鉱物相及び気孔の含有率である。
The learning model 50 is a learning model learned by the tissue
学習モデル50は、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に、焼結鉱の断面画像の複数の領域のそれぞれを関連付けて生成された学習用データを使用して機械学習される。学習モデル50の機械学習に使用された学習用データは、ヘマタイトを元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次ヘマタイト、二次ヘマタイトに分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける。また、学習モデル50の機械学習に使用された学習用データは、マグネタイトを元鉱多孔質マグネタイト、一次マグネタイト及び二次マグネタイトに分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける。また、学習モデル50の機械学習に使用された学習用データは、カルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと、柱状カルシウムフェライトとに分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける。また、学習モデル50の機械学習に使用された学習用データは、気孔を亀裂を含まない気孔と亀裂に分類して断面画像の複数の領域のそれぞれに関連付ける。 The learning model 50 is machine learned using learning data generated by associating hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores with each of a plurality of regions of a cross-sectional image of sintered ore. The learning data used for machine learning of the learning model 50 classifies hematite into original porous hematite, original dense hematite, primary hematite, and secondary hematite, and associates them with each of a plurality of regions of the cross-sectional image. Further, the learning data used for machine learning of the learning model 50 classifies magnetite into original porous magnetite, primary magnetite, and secondary magnetite and associates them with each of a plurality of regions of the cross-sectional image. Further, the learning data used for machine learning of the learning model 50 classifies calcium ferrite into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite and associates them with each of a plurality of regions of the cross-sectional image. Further, the learning data used for machine learning of the learning model 50 classifies pores into pores that do not include cracks and cracks, and associates them with each of a plurality of regions of the cross-sectional image.
(実施形態に係る製造条件変更装置による製造条件変更処理)
図10は、製造条件変更装置2により実行される製造条件変更処理のフローチャートである。図10に示す製造条件変更処理は、予め記憶部32に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部40により製造条件変更装置2の各要素と協働して実行される。図10に示す製造条件変更処理は、例えば1日に3回、8時間毎に実行される。
(Manufacturing condition changing process by manufacturing condition changing device according to embodiment)
FIG. 10 is a flowchart of the manufacturing condition changing process executed by the manufacturing
断面画像データ取得部41は、焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを取得する(S201)。断面画像データ取得部41によって取得される画像データ画像に対応する断面画像は、撮像装置202によって撮像された焼結鉱の断面画像である。
The cross-sectional image data acquisition unit 41 acquires cross-sectional image data representing a cross-sectional image obtained by capturing a cross-section of the sintered ore (S201). The cross-sectional image corresponding to the image data image acquired by the cross-sectional image data acquisition unit 41 is a cross-sectional image of the sintered ore captured by the
次いで、組織構成情報取得部42は、焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを学習モデル50に入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得する(S202)。
Next, the structure
次いで、被還元性パラメータ演算部43は、S402の処理で取得された組織構成情報に対応する組織構成から焼結鉱の被還元性を示す被還元性パラメータである被還元性を式(1)を使用して演算する(S203)。被還元性パラメータ演算部43は、式(1)を使用して演算した被還元性RI(JIS)を記憶部32に記憶する。
Next, the reducibility
式(1)は、非特許文献1に記載される被還元性モデルであり、RI(JIS)は、日本産業規格(Japanese Industrial Standards、JIS)のM8713:2009に規定される被還元性を示す。また、Miは各鉱物相の量(%)を示し、εはJISのZ2501:2000に規定される成品気孔率(%)であり、Xiは鉱物別被還元性指数を示す。
Formula (1) is the reducibility model described in
次いで、被還元性判定部44は、S203の処理で演算された被還元性RI(JIS)の経時変化に基づいて焼結鉱の被還元性が所定の被還元性条件を充足しているか否かを判定する(S204)。まず、被還元性判定部44は、8時間前の前回の製造条件変更処理において演算された被還元性RI(JIS)と今回の製造条件変更処理において演算された被還元性RI(JIS)とを比較する。被還元性判定部44は、今回の製造条件変更処理における被還元性RI(JIS)が前回の製造条件変更処理における被還元性RI(JIS)よりも上昇しているとき、焼結鉱の被還元性が被還元性条件を充足していると判定する(S204-YES)。
Next, the
被還元性判定部44は、今回の製造条件変更処理において演算された被還元性RI(JIS)が前回の製造条件変更処理において演算された被還元性RI(JIS)よりも低下しているとき、その差分を被還元性低下量として演算する。被還元性判定部44は、その被還元性低下量が所定の低下量しきい値よりも小さいとき、断面画像が撮像された焼結鉱の被還元性が被還元性条件を充足していると判定する(S204-YES)。被還元性判定部44は、被還元性低下量が所定の低下量しきい値よりも大きいとき、断面画像が撮像された焼結鉱が被還元性条件を充足していないと判定する(S204-NO)。
The
製造条件変更指示部45は、焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定された(S204-NO)ときに、焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する。
When it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy the predetermined quality conditions (S204-NO), the manufacturing condition
製造条件変更指示は、種々の情報を含んでもよい。例えば、配合原料中の鉄鉱石に含まれるSiO2濃度を低減させることを示す指示、及び緻密質の鉄鉱石の含有量を増加させることを示す指示を含んでも良い。また、製造条件変更指示は、低温且つ短時間焼成することで、針状カルシウムフェライトの生成を促進させると共にヘマタイトの含有量を上昇させる指示を含んでも良い。 The manufacturing condition change instruction may include various information. For example, the instructions may include an instruction to reduce the SiO 2 concentration contained in iron ore in the blended raw materials, and an instruction to increase the content of dense iron ore. Further, the instruction to change the manufacturing conditions may include an instruction to accelerate the production of acicular calcium ferrite and increase the content of hematite by firing at a low temperature and for a short time.
S202の処理で取得された組織構成情報が元鉱多孔質ヘマタイトが減少していることを示すとき、製造条件変更指示は、元鉱多孔質ヘマタイトを増加させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。また、S202の処理で取得された組織構成情報が元鉱緻密ヘマタイトが増加していることを示すとき、製造条件変更指示は、元鉱緻密ヘマタイトを減少させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。 When the structure structure information acquired in the process of S202 indicates that the original ore porous hematite is decreasing, the manufacturing condition change instruction may include sintered ore manufacturing conditions that increase the original ore porous hematite. . Furthermore, when the structure information acquired in the process of S202 indicates that the original ore dense hematite is increasing, the manufacturing condition change instruction may include sintered ore manufacturing conditions that reduce the original ore dense hematite. .
また、S202の処理で取得された組織構成情報が元鉱多孔質マグネタイトが増加していることを示すとき、製造条件変更指示は、元鉱多孔質マグネタイトを減少させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。また、S202の処理で取得された組織構成情報が一次マグネタイトが増加していることを示すとき、製造条件変更指示は、一次マグネタイトを減少させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。また、S202の処理で取得された組織構成情報が二次マグネタイトが増加していることを示すとき、製造条件変更指示は、二次マグネタイトを減少させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。 Further, when the structure structure information acquired in the process of S202 indicates that the original ore porous magnetite is increasing, the manufacturing condition change instruction includes the sintered ore manufacturing conditions that reduce the original ore porous magnetite. But that's fine. Further, when the structure information acquired in the process of S202 indicates that primary magnetite is increasing, the manufacturing condition change instruction may include sintered ore manufacturing conditions that reduce primary magnetite. Further, when the structure information acquired in the process of S202 indicates that secondary magnetite is increasing, the manufacturing condition change instruction may include sintered ore manufacturing conditions that reduce secondary magnetite.
また、S202の処理で取得された組織構成情報が針状カルシウムフェライトが減少していることを示すとき、製造条件変更指示は、針状カルシウムフェライトを増加させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。 Furthermore, when the structure structure information acquired in the process of S202 indicates that acicular calcium ferrite is decreasing, the manufacturing condition change instruction may include sintered ore manufacturing conditions that increase acicular calcium ferrite. .
(実施形態に係る製造条件変更装置の作用効果)
製造条件変更装置2は、組織構成学習装置1によって学習された学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定したときに、焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する。製造条件変更装置2は、学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の製造条件を変更する指示を出力するので、焼結鉱が含有する鉱物相に応じて製造条件の変更を適切に指示できる。
(Operations and effects of the manufacturing condition changing device according to the embodiment)
When the manufacturing
また、製造条件変更装置2は、ヘマタイトを元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次ヘマタイト、二次ヘマタイトに分類して機械学習した学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質を判断する。製造条件変更装置2は、学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質を判断するので、元鉱多孔質ヘマタイト及び元鉱緻密ヘマタイトの含有率の変化に応じて製造条件の変更を指示できる。
In addition, the manufacturing
また、製造条件変更装置2は、マグネタイトを元鉱多孔質マグネタイト、一次マグネタイト及び二次マグネタイトに分類して機械学習した学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質を判断する。製造条件変更装置2は、学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質を判断するので、元鉱多孔質マグネタイト、一次マグネタイト及び二次マグネタイトの含有率の変化に応じて製造条件の変更を指示できる。
In addition, the manufacturing
また、製造条件変更装置2は、カルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと、柱状カルシウムフェライトとに分類して機械学習した学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質を判断する。製造条件変更装置2は、学習モデル50から出力される組織構成情報に基づいて焼結鉱の品質を判断するので、針状カルシウムフェライトの含有率の変化に応じて製造条件の変更を指示できる。
In addition, the manufacturing
(実施形態に係る製造条件変更装置の変形例)
製造条件変更装置2は、S203及びS204の処理によって断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定するが、実施形態に係る製造条件変更装置の判定処理はこれに限定されない。実施形態に係る製造条件変更装置は、断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定する品質判定部を有していればよい。
(Modified example of manufacturing condition changing device according to embodiment)
The manufacturing
例えば、製造条件変更装置2は、S203の処理において式(1)を使用して被還元性RI(JIS)を演算するが、実施形態に係る製造条件変更装置は、式(1)以外の演算式を使用して被還元性RIを演算してもよい。
For example, the manufacturing
また、実施形態に係る製造条件変更装置は、還元粉化指数RDI及び強度SI等の被還元性RI以外の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定してもよい。 Further, the manufacturing condition changing device according to the embodiment may determine whether or not qualities other than the reducibility RI, such as the reduction powdering index RDI and the strength SI, satisfy predetermined quality conditions.
実施形態に係る製造条件変更装置が還元粉化指数RDIが所定の品質条件を充足しているか否かを判定するとき、製造条件変更指示は、二次ヘマタイトを減少させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。 When the manufacturing condition changing device according to the embodiment determines whether the reduced pulverization index RDI satisfies predetermined quality conditions, the manufacturing condition changing instruction changes the manufacturing conditions of sintered ore to reduce secondary hematite. May include.
また、実施形態に係る製造条件変更装置が強度SIが所定の品質条件を充足しているか否かを判定するとき、製造条件変更指示は、亀裂を減少させる焼結鉱の製造条件を含んでもよい。 Furthermore, when the manufacturing condition changing device according to the embodiment determines whether the strength SI satisfies predetermined quality conditions, the manufacturing condition changing instruction may include manufacturing conditions for sintered ore that reduce cracks. .
12枚の焼結鉱の断面画像の複数の領域のそれぞれを、鉱物相、複合組織及び気孔の組織構成に関連付けて複数の学習用データを生成し、生成した学習用データを教師データとして使用して断面画像と焼結鉱の組織構成との関係を学習モデルに機械学習させた。使用された学習モデルは、ZEISS社製の「ZEN Intellesis」である。 Multiple regions of 12 cross-sectional images of sintered ore are associated with the mineral phase, composite structure, and pore structure to generate multiple pieces of learning data, and the generated learning data are used as training data. A learning model was used to learn the relationship between cross-sectional images and the structure of sintered ore. The learning model used was "ZEN Intellesis" manufactured by ZEISS.
教師データとして使用される学習用データは、500倍の倍率で撮像された焼結鉱の断面画像の複数の領域を8種類の鉱物相、複合組織及び気孔に分類した。鉱物相は、一次ヘマタイト、二次ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次マグネタイト、二次マグネタイト、柱状カルシウムフェライト、針状カルシウムフェライト及びシリケートスラグを含む。複合組織は、針状カルシウムフェライトとシリケートスラグとによる複合組織を含む。 The learning data used as training data was obtained by classifying multiple regions of a cross-sectional image of sintered ore taken at 500x magnification into eight types of mineral phases, composite structures, and pores. The mineral phases include primary hematite, secondary hematite, original ore dense hematite, primary magnetite, secondary magnetite, columnar calcium ferrite, acicular calcium ferrite, and silicate slag. The composite structures include composite structures of acicular calcium ferrite and silicate slag.
図11(a)は学習用データとして使用された断面画像の元を示す図であり、図11(b)は学習用データとして使用された断面画像を示す図である。図11(a)及び図11(b)のそれぞれは、3行4列の12枚の断面画像を含み、図11(a)に示される画像と図11(b)に示される画像とは、対応する画像が同一の位置に配置される。例えば、図11(a)において左上の角に配置される画像は、図11(b)において左上の角に配置される画像に対応する。 FIG. 11(a) is a diagram showing the source of the cross-sectional image used as the learning data, and FIG. 11(b) is a diagram showing the cross-sectional image used as the learning data. Each of FIGS. 11(a) and 11(b) includes 12 cross-sectional images arranged in 3 rows and 4 columns, and the image shown in FIG. 11(a) and the image shown in FIG. 11(b) are Corresponding images are placed at the same location. For example, the image placed at the upper left corner in FIG. 11(a) corresponds to the image placed at the upper left corner in FIG. 11(b).
図11(a)及び11(b)において、一次ヘマタイトは符号60で示され、二次ヘマタイトは符号61で示され、元鉱緻密ヘマタイトは符号62で示され、一次マグネタイトは符号63で示され、二次マグネタイトは符号64で示される。また、柱状カルシウムフェライトは符号65で示され、針状カルシウムフェライトは符号66で示され、シリケートスラグは符号67で示され、柱状カルシウムフェライトとシリケートスラグによる複合組織は符号68で示され、気孔は符号69で示される。 In FIGS. 11(a) and 11(b), primary hematite is indicated by 60, secondary hematite is indicated by 61, original dense hematite is indicated by 62, and primary magnetite is indicated by 63. , secondary magnetite is designated by 64. Further, columnar calcium ferrite is indicated by 65, acicular calcium ferrite is indicated by 66, silicate slag is indicated by 67, a composite structure of columnar calcium ferrite and silicate slag is indicated by 68, and pores are indicated by 68. It is indicated by the reference numeral 69.
図11(b)において、一次ヘマタイトはオレンジ色に着色され、二次ヘマタイトは灰色に着色され、元鉱緻密ヘマタイトは赤色に着色され、一次マグネタイトはオリーブ色に着色され、二次マグネタイトは青色に着色される。また、柱状カルシウムフェライトは黄色に着色され、針状カルシウムフェライトは水色に着色され、シリケートスラグは緑色に着色され、柱状カルシウムフェライトとシリケートスラグによる複合組織は黄緑色に着色され、気孔は紫色に着色される。 In Figure 11(b), primary hematite is colored orange, secondary hematite is colored gray, source dense hematite is colored red, primary magnetite is colored olive, and secondary magnetite is colored blue. colored. In addition, columnar calcium ferrite is colored yellow, acicular calcium ferrite is colored light blue, silicate slag is colored green, the composite structure of columnar calcium ferrite and silicate slag is colored yellow-green, and pores are colored purple. be done.
図11に示す断面画像を教師データとして使用して機械学習された学習モデルは、焼結鉱の300枚の断面画像を使用して評価された。学習モデルの評価に使用された300枚の断面画像は、30個の焼結鉱のそれぞれから10箇所の断面の画像を撮像して用意された。 A learning model that was machine learned using the cross-sectional images shown in FIG. 11 as training data was evaluated using 300 cross-sectional images of sintered ore. The 300 cross-sectional images used to evaluate the learning model were prepared by capturing cross-sectional images at 10 locations from each of the 30 sintered ores.
図12及び13は、評価用の断面画像と、評価用の断面画像に対応する学習モデルが出力する断面画像を示す図である。図12(a)~12(d)及び13(a)~13(d)に示す断面画像は、評価用の断面画像として使用された画像を示す。図12(e)~12(h)及び13(e)~13(h)のそれぞれは、図12(a)~12(d)及び13(a)~13(d)に示す断面画像に対応する学習モデルの出力画像を示す。 12 and 13 are diagrams showing a cross-sectional image for evaluation and a cross-sectional image output by a learning model corresponding to the cross-sectional image for evaluation. The cross-sectional images shown in FIGS. 12(a) to 12(d) and 13(a) to 13(d) are images used as cross-sectional images for evaluation. 12(e) to 12(h) and 13(e) to 13(h) correspond to the cross-sectional images shown in FIGS. 12(a) to 12(d) and 13(a) to 13(d), respectively. The output image of the learning model is shown below.
図12(a)~12(d)及び13(a)~13(d)に示す断面画像は、500倍の倍率で撮像された焼結鉱の断面画像である。学習モデルは、図12(a)~12(d)及び13(a)~13(d)に示すように、焼結鉱の組織を図11(b)に示す組織と同一の色に着色して出力する。 The cross-sectional images shown in FIGS. 12(a) to 12(d) and 13(a) to 13(d) are cross-sectional images of sintered ore taken at a magnification of 500 times. The learning model, as shown in Figures 12(a) to 12(d) and 13(a) to 13(d), colors the structure of the sintered ore in the same color as the structure shown in Figure 11(b). and output it.
図12及び13に示すように、学習モデルが出力する断面画像は、図3に示す従来技術により生成される画像と比較して「滲み」が全く発生しておらず、実施形態に係る組織構成学習装置は、従来技術の問題点である「滲み」の発生を防止できる。 As shown in FIGS. 12 and 13, the cross-sectional images output by the learning model have no "bleeding" at all compared to the images generated by the conventional technique shown in FIG. The learning device can prevent the occurrence of "bleeding", which is a problem with conventional techniques.
また、実施形態に係る組織構成学習装置は、従来技術では分類が容易でなかったヘマタイトの元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次ヘマタイ及び二次ヘマタイトへの分類が可能である。表1は、5つの焼結鉱においてヘマタイトを元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次ヘマタイ及び二次ヘマタイトに分類した結果を示す。 Furthermore, the tissue structure learning device according to the embodiment is capable of classifying hematite into original porous hematite, original dense hematite, primary hematite, and secondary hematite, which was not easy to classify using conventional techniques. Table 1 shows the results of classifying hematite in five sintered ores into original porous hematite, original dense hematite, primary hematite, and secondary hematite.
表1に示すように、実施形態に係る組織構成学習装置は、ヘマタイトを元鉱多孔質ヘマタイト、元鉱緻密ヘマタイト、一次ヘマタイ及び二次ヘマタイトの4つの鉱物相に分類することができる。 As shown in Table 1, the structure learning device according to the embodiment can classify hematite into four mineral phases: original porous hematite, original dense hematite, primary hematite, and secondary hematite.
また、実施形態に係る組織構成学習装置は、従来技術では分類が容易でなかったカルシウムフェライトの針状カルシウムフェライト及び柱状カルシウムフェライトへの分類が可能である。表2は、5つの焼結鉱においてカルシウムフェライトを針状カルシウムフェライト、柱状カルシウムフェライトに分類した結果を示す。 Further, the tissue structure learning device according to the embodiment can classify calcium ferrite into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite, which was not easy to classify using conventional techniques. Table 2 shows the results of classifying calcium ferrite into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite in five sintered ores.
表2に示すように、実施形態に係る組織構成学習装置は、カルシウムフェライトを針状カルシウムフェライトと、柱状カルシウムフェライトとに分類することができる。 As shown in Table 2, the tissue structure learning device according to the embodiment can classify calcium ferrite into acicular calcium ferrite and columnar calcium ferrite.
1 組織構成学習装置
2 製造条件変更装置
20、40 処理部
21 画像データ取得部
22 画像データ補正部
23 学習用データ生成部
24 学習処理部
25 学習モデル出力部
30、50 学習モデル
41 断面画像データ取得部
42 組織構成情報取得部
43 被還元性パラメータ演算部
44 被還元性判定部
45 製造条件変更指示部
100 組織構成学習システム
101 光学顕微鏡
102 撮像装置
1 Tissue
Claims (10)
前記断面画像の複数の領域のそれぞれに含まれる輝度の中で最も高い輝度が所定の輝度となるように断面画像の輝度を補正すると共に、前記断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度と最も低い輝度との間の輝度の差が所望の輝度差になるように断面画像のコントラストを補正し、前記断面画像の複数の領域のそれぞれを着色することで、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて複数の学習用データを生成する学習用データ生成部と、
前記学習用データを用いて前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデルに学習させる学習処理部と、
学習した前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性に基づいて、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から前記焼結鉱の組織構成を推定する学習モデルを出力する学習モデル出力部と、を有し、
前記学習モデルがディープラーニングである、
ことを特徴とする焼結鉱の組織構成学習装置。 an image data acquisition unit that acquires a plurality of image data each showing a plurality of cross-sectional images taken of a cross-section of the sintered ore;
The brightness of the cross-sectional image is corrected so that the highest brightness among the brightnesses included in each of the plurality of regions of the cross-sectional image becomes a predetermined brightness, and the brightness is the highest among the brightness of pixels included in the cross-sectional image. By correcting the contrast of the cross-sectional image so that the difference in brightness between the brightness and the lowest brightness becomes a desired brightness difference, and by coloring each of the plurality of regions of the cross-sectional image, hematite, magnetite, calcium ferrite and a learning data generation unit that generates a plurality of learning data in association with the silicate slag and the pores;
a learning processing unit that causes a learning model to learn the relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore using the learning data;
Learning to output a learning model that estimates the structure of the sintered ore from a cross-sectional image of the cross section of the sintered ore, based on the learned relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore. a model output section ;
the learning model is deep learning;
A device for learning the structure structure of sintered ore.
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを取得する断面画像データ取得部と、
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを前記学習モデルに入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得する組織構成情報取得部と、
前記組織構成情報に対応する組織構成に基づいて、前記断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定する品質判定部と、
前記焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定されたときに、前記焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する製造条件変更指示部と、
を有することを特徴とする焼結鉱の製造条件変更装置。 A learning model learned by the organizational structure learning device according to any one of claims 1 to 4,
a cross-sectional image data acquisition unit that acquires cross-sectional image data showing a cross-sectional image obtained by capturing a cross-section of the sintered ore;
a structure information acquisition unit that obtains structure structure information indicating the structure of the sintered ore that is output in response to inputting cross-sectional image data representing a cross-sectional image of a cross-section of the sintered ore into the learning model;
a quality determination unit that determines whether the quality of the sintered ore in which the cross-sectional image corresponding to the cross-sectional image data is taken satisfies predetermined quality conditions, based on the tissue structure corresponding to the structure structure information; ,
a manufacturing condition change instruction unit that outputs a manufacturing condition change instruction indicating to change the manufacturing conditions of the sintered ore when it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy predetermined quality conditions;
A device for changing manufacturing conditions for sintered ore, comprising:
前記組織構成情報に対応する組織構成から前記焼結鉱の被還元性を示す被還元性パラメータを演算する被還元性パラメータ演算部と、
前記被還元性パラメータの経時変化に基づいて焼結鉱の被還元性が所定の被還元性条件を充足しているか否かを判定する被還元性判定部と、
を有する、請求項5に記載の焼結鉱の製造条件変更装置。 The quality judgment department is
a reducibility parameter calculating unit that calculates a reducibility parameter indicating the reducibility of the sintered ore from the structure structure corresponding to the structure structure information;
a reducibility determining unit that determines whether the reducibility of the sintered ore satisfies a predetermined reducibility condition based on the change in the reducibility parameter over time;
The sintered ore production condition changing device according to claim 5, comprising:
前記断面画像の複数の領域のそれぞれに含まれる輝度の中で最も高い輝度が所定の輝度となるように断面画像の輝度を補正すると共に、前記断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度と最も低い輝度との間の輝度の差が所望の輝度差になるように断面画像のコントラストを補正し、前記断面画像の複数の領域のそれぞれを着色することで、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて複数の学習用データを生成し、
前記学習用データを用いて前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデルに学習させ、
学習した前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性に基づいて、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から前記焼結鉱の組織構成を推定する学習モデルを出力する、ことを含み、
前記学習モデルがディープラーニングである、
ことを特徴とする焼結鉱の組織構成学習方法。 Obtain multiple image data each showing multiple cross-sectional images of the cross-section of the sintered ore,
The brightness of the cross-sectional image is corrected so that the highest brightness among the brightnesses included in each of the plurality of regions of the cross-sectional image becomes a predetermined brightness, and the brightness is the highest among the brightness of pixels included in the cross-sectional image. By correcting the contrast of the cross-sectional image so that the difference in brightness between the brightness and the lowest brightness becomes a desired brightness difference, and by coloring each of the plurality of regions of the cross-sectional image, hematite, magnetite, calcium ferrite and generate a plurality of learning data in association with silicate slag and pores,
causing a learning model to learn the relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore using the learning data;
outputting a learning model that estimates the structure of the sintered ore from a cross-sectional image of the cross section of the sintered ore based on the learned relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore; including that
the learning model is deep learning;
A method for learning the structure of sintered ore.
前記断面画像の複数の領域のそれぞれに含まれる輝度の中で最も高い輝度が所定の輝度となるように断面画像の輝度を補正すると共に、前記断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度と最も低い輝度との間の輝度の差が所望の輝度差になるように断面画像のコントラストを補正し、前記断面画像の複数の領域のそれぞれを着色することで、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて複数の学習用データを生成し、
前記学習用データを用いて前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性を学習モデルに学習させ、
学習した前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性に基づいて、焼結鉱の断面を撮像した断面画像から前記焼結鉱の組織構成を推定する学習モデルを出力する、
処理をコンピュータに実行させ、
前記学習モデルがディープラーニングである、
ことを特徴とする焼結鉱の組織構成学習プログラム。 Obtain multiple image data each showing multiple cross-sectional images of the cross-section of the sintered ore,
The brightness of the cross-sectional image is corrected so that the highest brightness among the brightnesses included in each of the plurality of regions of the cross-sectional image becomes a predetermined brightness, and the brightness is the highest among the brightness of pixels included in the cross-sectional image. By correcting the contrast of the cross-sectional image so that the difference in brightness between the brightness and the lowest brightness becomes a desired brightness difference, and by coloring each of the plurality of regions of the cross-sectional image, hematite, magnetite, calcium ferrite and generate a plurality of learning data in association with silicate slag and pores,
causing a learning model to learn the relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore using the learning data;
outputting a learning model that estimates the structure of the sintered ore from a cross-sectional image of the cross section of the sintered ore based on the learned relationship between the plurality of cross-sectional images and the structure of the sintered ore;
Let the computer carry out the process,
the learning model is deep learning;
A learning program on the structure of sintered ore.
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを、焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像の複数の領域のそれぞれに含まれる輝度の中で最も高い輝度が所定の輝度となるように断面画像の輝度を補正すると共に、前記断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度と最も低い輝度との間の輝度の差が所望の輝度差になるように断面画像のコントラストを補正し、前記断面画像の複数の領域のそれぞれを着色することで、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて生成された複数の学習用データを用いて前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性を学習した学習モデルに入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得し、
前記組織構成情報に対応する組織構成に基づいて、前記断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定し、
前記焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定されたときに、前記焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する、ことを含み、
前記学習モデルがディープラーニングである、
ことを特徴とする焼結鉱の製造条件変更方法。 Obtain cross-sectional image data showing a cross-sectional image of the cross-section of the sintered ore,
Cross-sectional image data showing a cross-sectional image of a cross-section of sintered ore is determined by determining the highest brightness among the brightnesses included in each of a plurality of regions of a plurality of cross-sectional images of cross-sections of sintered ore. In addition to correcting the brightness of the cross-sectional image so that By correcting the contrast and coloring each of the plurality of regions of the cross-sectional images , the plurality of cross-sectional images are created using the plurality of learning data generated in association with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores. and obtaining tissue structure information indicating the structure of the sintered ore output in response to inputting the relationship between the structure and the structure of the sintered ore into a learning model that has learned,
Determining whether the quality of the sintered ore in which the cross-sectional image corresponding to the cross-sectional image data was taken satisfies predetermined quality conditions based on the tissue structure corresponding to the structure structure information,
When it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy predetermined quality conditions, outputting a manufacturing condition change instruction indicating to change the manufacturing conditions of the sintered ore ,
the learning model is deep learning;
A method for changing manufacturing conditions of sintered ore, characterized by:
焼結鉱の断面を撮像した断面画像を示す断面画像データを、焼結鉱の断面を撮像した複数の断面画像の複数の領域のそれぞれに含まれる輝度の中で最も高い輝度が所定の輝度となるように断面画像の輝度を補正すると共に、前記断面画像に含まれる画素の輝度の中で最も高い輝度と最も低い輝度との間の輝度の差が所望の輝度差になるように断面画像のコントラストを補正し、前記断面画像の複数の領域のそれぞれを着色することで、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト及びシリケートスラグ並びに気孔に関連付けて生成された複数の学習用データを用いて前記複数の断面画像と前記焼結鉱の組織構成との関係性を学習した学習モデルに入力することに応じて出力される焼結鉱の組織構成を示す組織構成情報を取得し、
前記組織構成情報に対応する組織構成に基づいて、前記断面画像データに対応する断面画像が撮像された焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足しているか否かを判定し、
前記焼結鉱の品質が所定の品質条件を充足していないと判定されたときに、前記焼結鉱の製造条件を変更することを示す製造条件変更指示を出力する、
処理をコンピュータに実行させ、
前記学習モデルがディープラーニングである、
ことを特徴とする焼結鉱の製造条件変更プログラム。 Obtain cross-sectional image data showing a cross-sectional image of the cross-section of the sintered ore,
Cross-sectional image data showing a cross-sectional image of a cross-section of sintered ore is determined by determining the highest brightness among the brightnesses included in each of a plurality of regions of a plurality of cross-sectional images of cross-sections of sintered ore. In addition to correcting the brightness of the cross-sectional image so that By correcting the contrast and coloring each of the plurality of regions of the cross-sectional images , the plurality of cross-sectional images are created using the plurality of learning data generated in association with hematite, magnetite, calcium ferrite, silicate slag, and pores. and obtaining tissue structure information indicating the structure of the sintered ore output in response to inputting the relationship between the structure and the structure of the sintered ore into a learning model that has learned,
Determining whether the quality of the sintered ore in which the cross-sectional image corresponding to the cross-sectional image data was taken satisfies predetermined quality conditions based on the tissue structure corresponding to the structure structure information,
outputting a manufacturing condition change instruction indicating to change the manufacturing conditions of the sintered ore when it is determined that the quality of the sintered ore does not satisfy predetermined quality conditions;
Let the computer carry out the process,
the learning model is deep learning;
A program for changing manufacturing conditions for sintered ore.
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