WO2003069230A1 - Device and method for controlling a furnace - Google Patents

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WO2003069230A1
WO2003069230A1 PCT/FR2003/000348 FR0300348W WO03069230A1 WO 2003069230 A1 WO2003069230 A1 WO 2003069230A1 FR 0300348 W FR0300348 W FR 0300348W WO 03069230 A1 WO03069230 A1 WO 03069230A1
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WO
WIPO (PCT)
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image
images
flame
oven
processing
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/000348
Other languages
French (fr)
Inventor
Fouad Ammouri
Jacques Dugue
Pascal Favier
Christel Champinot
Original Assignee
L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude filed Critical L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority to AU2003222358A priority Critical patent/AU2003222358A1/en
Publication of WO2003069230A1 publication Critical patent/WO2003069230A1/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0014Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation from gases, flames
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means

Definitions

  • the present invention relates to the field of image processing of the interior of a furnace, in order to know parameters such as the temperatures of the interior of the furnace, and in particular of its walls or of the surface of a charge placed in the oven.
  • One aspect of the invention relates to a method and a device for characterizing and / or controlling the temporal fluctuations of a scene, implementing an image processing system.
  • the invention makes it possible in particular to characterize, from a video signal coming from a camera, the zones of temporal fluctuations of a flame or of a scene in an oven.
  • the invention makes it possible inter alia to distinguish the contours of the flames, but also to distinguish and / or separate the zones of temporal fluctuations from the static zones.
  • the control of the thermal state of an industrial furnace is usually carried out by the use of a small number of sensors.
  • the commonly used sensors are gas sampling systems which allow the characterization of the composition of the fumes and / or thermocouples which provide a local temperature measurement of the walls of the furnace or of the load, and / or sensors which carry out a measurement.
  • spectroscopic combustion along an optical axis (called "line-of-sight") for the purpose of monitoring or controlling flames (safety).
  • the temperature sensors present in an oven due to their low number, cannot always provide information on the drift of the flame characteristics over time. Failure to detect a flame that does not conform to its geometry, length or position can result in premature wear of the refractory walls of the oven, degraded quality of the product produced, and the emission of pollutants beyond the limits. environmental standards.
  • Video cameras are sometimes used on industrial ovens to provide operators with a view of the interior of the oven.
  • the quality of the visual information is nevertheless limited by the highly fluctuating nature of the flame, due to turbulence, and by the subjective nature of the interpretation.
  • CCD of flame chemiluminescence
  • this type of device does not provide information on the drifts of the characteristics of the flames over time.
  • US Pat. No. 5,971,747 describes an automated combustion control system, which implements video cameras, image processing by a neural network, and a fuzzy logic control system. It is combined with other types of sensors, such as photodetectors, temperature sensors, or pressure sensors.
  • Such a system is very complex and does not solve the problems of wall wear, degraded quality of the product produced, and pollutant emissions linked to the drift of the characteristics of the flames over time.
  • Another problem is that of monitoring several burners or several ovens. There are no known ways to effectively monitor multiple burners.
  • the object of the invention is to provide a method and a device making it possible to follow the characteristics of an oven or the geometric characteristics of a flame, or of a scene in an industrial oven, in order to detect nonconforming operations, by example of a burner, or of a fuel and / or oxidant supply, or of operations which, in the case of an oven, can cause premature wear of the refractory walls of the oven and which, in all cases , can lead to degraded quality of the product produced, and / or to the emission of pollutants beyond the limits of environmental standards.
  • the invention firstly relates to a device and a method for determining the temperature of a point of a zone in an oven from an image of at least said zone inside the oven, this device and method comprising, respectively:
  • the temperature calculation for example, implements a polynomial whose variables include at least two ratios of the three color components. It is preferably of a degree less than or equal to three.
  • the coefficients and the exponents of this polynomial are for example stored in a memory of the device.
  • the oven zone can be a portion of the interior wall of the oven, the temperature of which is sought at one of its points.
  • Means can also be provided to carry out statistical processing of images of the interior of the oven, for example a sliding statistical processing.
  • Such a statistical processing can be a calculation of the sliding average of the images of the last n images, or of images of the interior of the oven taken during a sliding time interval.
  • the invention also relates to a device and a method for determining the contour of a flame in an oven, from an image of the interior of the oven representing at least part of the flame, this device and this method comprising, respectively:
  • - programmed means for determining a histogram of at least one color component of pixels of the image corresponding to said part of the flame
  • - programmed means for determining in said histogram a first and a second peak corresponding respectively, on the one hand to the walls of the furnace or to the charge present in the furnace, on the other hand to said part of the flame ,
  • - programmed means and a step, for determining the intensity, called threshold intensity, of a point in the histogram located on a perpendicular to a straight line connecting the first and second peaks,
  • - programmed means and a step, for determining the contour of the flame by comparison of pixel intensities of at least part of the image with said threshold intensity.
  • the point of the histogram located on a perpendicular to a line connecting the first and second peaks can be the point located at a maximum distance from said line.
  • said histogram is that of the green component of pixels of the image.
  • the flame contour thus determined can then be identified or located on an image, on means for viewing such an image.
  • the subject of the invention is a device, and a method, for determining a temporal variation of intensity in a zone of an oven, comprising respectively:
  • - means or programmed means, and a step, for calculating, at said times, the value of a function of the intensity of these points.
  • Means can also be provided, and a step, for displaying a representation of the temporal evolution of the values of the intensity function calculated at these at least two points.
  • the subject of the invention is also a device, and a method, for determining a temporal variation of intensity in a zone of an oven, comprising respectively:
  • - means, or programmed means, and a step, for determining, for these at least two points or two pixels, and at at least two predefined times, the intensity of at least one of the colors associated with these points or pixels ,
  • the display can for example take the form of a graph with a timescale, a graph on which the intensities of the points or of the pixels are represented.
  • Another scale of the graph may correspond to a spatial representation of the points or the pixels or to a distribution of the points or the pixels with respect to a given spatial origin.
  • Means, and a step can be provided for selecting a set of one-dimensional points in said image, comprising for example at least a portion of line or curve.
  • a “sliding” statistical processing of images of flames or images of a scene in an oven, obtained for example using cameras, is carried out using image processing. , said processing eliminating rapid fluctuations in the content of the images.
  • the images are taken during a sliding time interval, the duration of which may be variable, in particular due to the greater or lesser speed with which the statistical processing is carried out.
  • the invention also relates to a method for processing images of a flame or a scene in an oven, characterized in that, after having acquired n images of flame or of the scene:
  • step (c) step (a) is repeated.
  • the acquired images are stored for statistical processing, the latter taking into account only the last n images acquired or recorded or stacked.
  • the acquisition of a new image involves the elimination, from the memory or of the stack in which the images are memorized, of the most anciently acquired image
  • the statistical processing is carried out on a series of images such than :
  • the delay between the last image processed (the present instant) and the oldest is between 5 and 1000 seconds, preferably between 20 and 200 seconds, 2. and / or the number of images contained in the series and participating in the calculation of a statistical result is greater than 5, preferably between 25 and 1000.
  • the statistical processing carried out can be a calculation of variance of the images over time.
  • It can also be a sliding average calculation of the images of the flame or of the scene taken during the sliding time interval.
  • This method can, in addition, include a step of extracting the contour of the spatial envelope from the flame fluctuations or from the scene.
  • it may also include a step of determining a rectangle which contains or which encompasses the outline of the flame or zones of temporal fluctuation of the scene, and / or a calculation of the center of gravity and / or the area and / or perimeter of this outline.
  • An image processing method can be combined with a step of regulating a physical parameter of a flame, or of a combustion or of an oven in which the combustion or the scene takes place, or one or more burners.
  • the invention also relates to a device for implementing a method according to the invention, in particular as described above.
  • the invention also relates to a device for characterizing images of a flame or a scene in an oven, comprising means for carrying out statistical processing of the images. As explained above, such a treatment makes it possible to eliminate the rapid fluctuations of the flames or of the scene.
  • the invention also relates to a device for processing images of a flame or a scene in an oven, comprising:
  • the invention also relates to a device and a method for controlling a control system of an oven, this control system and method comprising, respectively:
  • - sensor means for supplying or measuring at least one physical item of information inside the furnace, - means, and one step, for processing said measured physical item, to supply processed physical item of information
  • said device comprising means, and said method comprising a step, for sending, from the sensor means and / or the processing means and / or the control means, at remote computer means, of parameters relating to the operation of said sensor means and / or said processing means and / or said control means and / or part of the physical information processed.
  • Said measured physical information may include at least one physical parameter measured inside the oven, for example a temperature measured inside the oven and / or at the outlet of the oven, and / or a pressure measured inside the oven. and / or leaving the oven, and / or a concentration of a gaseous component in the atmosphere of the oven and / or leaving the oven.
  • Said measured physical information can also include at least one image of the interior of the oven.
  • the sensor means and / or the processing means and / or the control means comprise software means.
  • Said operating parameters of said sensor means and / or of said processing means and / or of said control means can then comprise parameters of these software means, for example messages relating to the progress of the execution of said software means.
  • this device also relates to a device for controlling the operation of an oven, this device comprising:
  • - sensor means for capturing or supplying or measuring at least one piece of physical information from inside the oven
  • a method for controlling the operation of an oven comprises:
  • This device and this method make it possible to control different burners or different ovens, the means for processing the physical information being distinct from means for controlling remote from these processing means.
  • FIGS. 1A, 1B and 2 represent temporal diagrams of image acquisition according to the invention
  • FIG. 3 is a flowchart representing an aspect of a statistical processing according to the invention
  • FIGS. 9 and 12 are histograms of the intensity levels of an image
  • FIG. 13 represents display means with an image and a graph displayed simultaneously
  • FIG. 14 represents a graph of intensity evolution, over time for an area of an image
  • FIG. 15 represents the selection, in an image, of a two-dimensional area and of sub-sets of one-dimensional points in this area
  • FIGS. 16 and 18 are schematic representations of devices according to the invention.
  • FIG. 17 shows various components of a computer system
  • FIG. 19 shows other embodiments of a device according to the invention.
  • the invention uses instant images of the interior of a furnace, or else images resulting from a statistical processing, for example a "sliding" statistical processing applied to instant images.
  • Such a sliding statistical processing is applied to n successive images as illustrated in FIG. 1A.
  • a new lmg (n + 1) image is stored, and the statistical processing is applied to the lmg (2) Img (n + 1) images.
  • the lmg (1) image is deleted from the memory or stack of images to be processed.
  • the n images are located in an interval of duration Tg, which moves with a step of duration ⁇ t, predetermined.
  • the sliding time interval is then variable (Tg1 ⁇ T'g2).
  • step 10 The last n images are processed statistically (step 10). It is then checked whether the statistical processing has ended (step 12). The acquisition of a new image (step 14) takes place only if the last n previously acquired or stored images have been processed.
  • the calculations are done by recurrence: when a new image is captured, the algorithm does not need to recalculate all the images in the stack. Just take into account (add) the contribution of the new image, and remove the contribution of the oldest image that will be overwritten.
  • the upper part represents the time evolution of the flow rate Q of a fuel injected into a burner.
  • This evolution is periodic (here: sinusoidal) and the image acquisition takes place only when the flow rate Q is at a predetermined phase of its cycle.
  • Other examples may relate to any other type of variation or periodic phenomenon of an oscillatory combustion, the image acquisition being synchronized with this variation or this periodic phenomenon or being carried out only for a predetermined phase of this variation or periodic phenomenon.
  • the statistical processing implemented according to the invention is slippery, which means that it is performed on a stack of n slippery images: it is therefore not frozen over time.
  • a new image is captured (for example: image n + 1 in Figure 1A, or image n + 2 in Figure 1B), it overwrites the oldest image (image 1) in the stack.
  • the memory allocation for the algorithm always corresponds to the number of images of the stack on which the statistical processing is applied.
  • the number n of images is chosen by the user when the calculation is initialized. A number greater than 5, for example between 5 or 10 and
  • 1000 for example equal to 20 or 25 or between 25 and 1000, or even between 20 or 25 and 200, or even greater than 50, makes it possible to obtain a sufficient smoothing effect of the video noise on all of the n images . All fluctuations in the image are considered noise to the eye. Therefore, the fluctuations of the flame or the scene viewed in an oven, as well as the background of the image, will also be smoothed.
  • the time interval Tg used to select the images is preferably between 10 s and 1000 s.
  • a duration of approximately 10 s is well suited to the nature of the turbulence which may appear in a flame or in an oven, the turbulence having durations of less than 10 s.
  • the upper limit of the interval (approximately 1000 s, or more than ten minutes) is chosen so that the information resulting from a statistical processing of images acquired during this period still has meaning for the 'observer, in relation to the combustion process in progress, or does not arrive to him with too much delay compared to this process.
  • this time interval Tg can be variable.
  • T'g 2 is different from Tgi.
  • the length of this interval is a function of the number n of images to be acquired for statistical processing, as well as the speed of calculation of the computer which performs the statistical processing.
  • a user can define, before any statistical calculation is carried out, an (approximate) duration for Tg.
  • an actual acquisition does not take place over a duration strictly equal to Tg, the acquisition duration being able to be greater or slightly higher when a statistical calculation is not completed at the time when a new acquisition should be made.
  • FIG. 4 represents an example of an instant image Img. We can see the walls 20 of the oven and the burner 22, with its different fuel injection and oxidant orifices.
  • a first example of statistical processing on n images is a variance calculation on these n images.
  • An image is therefore obtained, each pixel or zone of which is the result of the variance calculation for the corresponding pixel or zone on all the images.
  • High intensity values in this image correspond to the areas where the intensity fluctuations are high, and low values correspond to the areas where the fluctuations are small.
  • Variance is defined as the difference between the average image of a sequence of images and a snapshot.
  • V the variance (denoted V) is expressed for example by the formula:
  • the variance tends towards zero if the images are all identical, that is to say if there is no movement from one image to another. Indeed, there is then no difference between the averaged image and a snapshot.
  • the variance informs about the fluctuations of the flame.
  • the standard deviation image is defined as follows in the article "Average Centerline Temperature of a Buoyant Pool Fire Obtained by Image processing of video recordings", L. Audouin, G. Kolb, et al (1995), Laboratoire de combustion et de detonics (University of Poitiers):
  • I is the gray level of each pixel for each snapshot.
  • the variance is the square of the standard deviation.
  • a second example of statistical processing on n images which can be applied in the context of the present invention, is a sliding average processing (or "running average” in English).
  • the sliding average calculation is used for the algorithms of the envelope of the flame fluctuations or of a scene in an oven and can also be used for the calculations of color ratios. It is for example an operation of summation of matrices, point by point, carried out for example on images on a Y ⁇ scale (384 * 288 pixels).
  • FIG. 5 shows an average over 60 images.
  • This figure shows the static areas 20 of the image, which are the refractory walls.
  • Reference 22 designates the burner output and reference 24 the smoothed image of the flame.
  • the static zones are the refractory walls and the fluctuating zones are the turbulent flames and / or, possibly, the load (glass bath, molten metal ).
  • the sliding average processing gives a smoothing effect on the information and therefore tends to make the areas of fluctuation of the flame or of the scene viewed disappear.
  • the result image obtained is of good quality, independently of the processing time, of the noise due to the video acquisition electronics.
  • This result image is used to more easily determine the threshold to be chosen for the following calculations. Indeed, one can determine an intensity value or the maximum intensity value on the walls (zones 20 of FIG. 5). The threshold is then selected at this wall intensity value.
  • a third example of processing or processing algorithm makes it possible to follow the fluctuations of the flame image by image.
  • This example makes it possible in fact to obtain an intermediate result for subsequent calculations.
  • the image of the moving average Avg is calculated and is then subtracted from each of the instant images of the stack. Then, the absolute value image of each of the result images is binarized according to a threshold chosen by the user.
  • - Abs is the absolute value calculation operation
  • - Bin is the binarization operation carried out with respect to an intensity threshold chosen by the user (the pixels of Abs (lm (i) -Avg) of which l intensity exceeds, or is equal to, this value is set to 1, those below are set to 0).
  • FIG. 6 An example of an image obtained (also called: instantaneous flame envelope) is shown in FIG. 6.
  • This image helps to detect punctually abnormal states of the flame (drift or variation of its geometry).
  • This third algorithm makes it possible to highlight the zones where the light intensity fluctuates over time. It also removes areas where the light intensity is constant, and highlights the edges of the flame.
  • a fourth and a fifth algorithm make it possible to detect the envelope of the fluctuations of the flame.
  • the fourth algorithm implements the third processing example above. It uses the moving average as a reference image to subtract the background noise from the resulting image. For each image in the sequence, the absolute value of the difference between the image and the averaged image of the series is calculated. This result image is then binarized with respect to an arbitrary threshold, then averaged with the other images in the series.
  • Flame envelope 1 Avg (Bin (Abs (lmg (i) - Avg), threshold))
  • - Bin is the binarization operation according to the threshold defined by the user (the pixels of Abs (lmg (i) -Avg) whose intensity exceeds, or is equal to, this value is set to 1, those which are below are set to 0),
  • the choice of the threshold depends on the gray level values of the starting image (average image of the n last images). These values are used to separate the background noise from the foreground flame. The threshold therefore makes it possible to identify the zones of fluctuations whose amplitudes exceed this value. This user-defined threshold eliminates all low intensity fluctuations caused by video noise on static areas. Thus, only the areas of intensity fluctuations greater than the threshold are visible on the result image.
  • the fifth algorithm consists in calculating the absolute value of the difference between a snapshot and the one that precedes it in the stack. Subtracting two consecutive images highlights what has changed between the two moments. The resulting image is transformed into a binary image according to an arbitrary threshold. It is then averaged (on a sliding average) with the other images in the stack.
  • the fifth algorithm is expressed mathematically as follows:
  • Flame shell 2 Avg (Bin (Abs (lmg (i) - Img (M)), threshold)) Or :
  • - Bin is the binarization operation according to an arbitrary threshold (the pixels of Abs (lmg (i) -lmg (i-1)) whose intensity exceeds, or is equal to, this value is set to 1, those which are below are set to 0),
  • FIGS. 7 and 8 show the result of a "flame envelope 2" algorithm.
  • the images in FIGS. 7 and 8 are examples obtained by executing the algorithms on stacks of 60 images.
  • the static walls of the oven have, in both cases, disappeared from the picture. They are black and the flame outline is smoothed.
  • the resulting image is no longer sensitive to the most rapid variations of the flame.
  • the difference between the fourth and fifth algorithms is that the fourth is influenced by the contribution of the last n images of the stack while the fifth is a more instant result.
  • the fourth algorithm highlights the constant part of the flame (in black at the heart of the flame in Figure 7). Therefore, the fluctuating edges of the flame are also better highlighted in this result image.
  • the information of the fifth algorithm is more instantaneous.
  • a sixth example of calculation or algorithm is a calculation of "instant intermittence" prior to the seventh algorithm. Such a calculation, applied to the initial images, depends on another threshold chosen by the user of the software. Each pixel exceeding the chosen value is set to 1 (white on the image) and the pixels below the predetermined threshold are set to 0 (black on the image).
  • This algorithm is written mathematically as follows:
  • Instant intermittence Bin (lm (i), threshold)
  • the binary image whose pixel values are 0 or 1, will be white at the flame location and black if no pixel exceeds the threshold value.
  • the histogram of the grayscale values of a flame image can help the user to choose the threshold.
  • the threshold value is generally located above the maximum intensity of the walls.
  • Figure 9 shows the typical histogram of an image taken in an oven.
  • the pixels of the image therefore vary from 0 to 255, and their gray levels (or intensities) represent the probability of exceeding the chosen threshold, during the time interval of the sliding window.
  • the image of the probability of exceeding a luminosity threshold greater than the luminosity of the walls therefore makes it possible to show the presence and effective position of the flame in the image as shown in FIG. 10.
  • - Bin is the binarization operation of the instantaneous image Im (î) according to the arbitrary threshold: a pixel of lm (i) is set to 0 (or to 1) if its intensity is lower (or higher) than the threshold.
  • a threshold according to one of the third to seventh algorithms is advantageous for erasing the image noise and the brightness of the walls and extracting the flame contour.
  • This type of algorithm has certain limits. Indeed, one can thus characterize the flame only if it is brighter than the bottom. However, this is not always the case on industrial sites, in particular due to the low luminosity of certain flames compared to the radiation from the refractory walls.
  • the image of the result is dependent on the choice of the threshold, but this is compensated for by the systematic aspect of this dependence which allows a comparison of the images results over time.
  • the fourth, fifth and seventh algorithms implement the AVG (BIN (, threshold)) function, the argument being, respectively, Abs (Img (i) -Avg) (fourth algorithm), Abs (lmg (i) -lmg (i-1)) (fifth algorithm) and Abs (img (i)) (seventh algorithm).
  • a statistical processing implemented comprises: the calculation of a binary image, with respect to a threshold, from an argument image, a pixel of this argument image being set to 0 (or 1) by the binarization operation, if its intensity is less (or greater than or equal) to the threshold,
  • the argument image can be for example one of the three types of images indicated above Abs (lmg (i) -Avg), Abs (lmg (i) -lmg (i-1)) or Abs (lmg ( i)).
  • the envelope of the fluctuations of the flame obtained by one of the fourth and fifth algorithms or the images of instantaneous or average intermittence ( sixth and seventh algorithms), can (can) be used to extract quantitative geometric parameters such as perimeter, area, flame length. It is possible to apply an object detection process (here the flame) by image processing, for example by contour extraction, or even "contour segmentation".
  • an image is first binarized with respect to a gray level chosen by the user. For example, each pixel of the image is assigned the value 1 or 0 depending on whether it is considered to be part of the flame, or not.
  • the image is expanded by one pixel wider. Then the original image is subtracted from the expanded image by one pixel. The result of this subtraction is one or more continuous contour (s), one pixel thick. Finally, this or these contours are superimposed on the result image (for example "flame envelope 1" or "flame envelope 2”), by adding the two images.
  • Figure 11 shows an example of contour extraction with a rectangle enclosing the flame.
  • the coordinates of the enclosing rectangle (Xmj n , x max , y min , y max ) and / or one or more other parameters such as its center of gravity, or the area of the contour or its perimeter can be calculated and displayed.
  • the results are sent to files or memory areas to allow archiving and monitoring of the characteristics of the flame over time.
  • the monitoring of these flame contour parameters can be advantageously used to maintain an optimum adjustment of one or more type (s) of parameters of an oven and / or of combustion and / or of one or more burners, for example one or more of the following parameters:
  • the pressure of the spray fluid In the case of a burner operating with liquid fuel, the flame envelope parameters, and in particular the position of the flame root, can be used to regulate the spraying conditions, and in particular the flow rate and / or pressure. Too low a pressure usually results in a flame that is too long, with a flame root farther from the injector.
  • the flame outline can be used to regulate the degree of staging (therefore the proportion of fuel or oxidant to be directed towards the secondary injector) and optimize the length and volume of the flame.
  • the degree of staging can also be used to minimize pollutant emissions.
  • the fuel and oxidant flow rates, as well as the oxidant / fuel flow rate ratio can be used to maintain a correct flame envelope. Indeed, a flow report oxidant / fuel lower than the stoichiometric ratio generally results in an excessively long flame, and a total flow (oxidant + fuel) too low compared to the nominal power of the burner can cause an elevation of the flame towards the roof of an oven.
  • the image processing system can be used to simultaneously follow the envelopes of several flames, and will make it possible to diagnose or identify undesirable interactions between the flames of neighboring burners.
  • the information from the flame envelopes can be used to optimize the position, the injection modes and the momentum of the fluids (mass flow and velocity of the fluid) of each burner so as to avoid these undesirable interactions (the momentum of a fluid is equal to the product of the mass flow by the speed of this fluid).
  • These conditions concern in particular glass furnaces as well as certain metallurgical furnaces (reheating furnaces).
  • the image processing system may be used to control the fraction of waste co-incinerated to a shape and / or to a flame root position. This could for example be the case with cement kilns, where it is desirable to maximize the fraction of energy supplied by waste, while respecting satisfactory combustion characteristics (stable flame, flame root immediately downstream of the burner).
  • a fraction of total oxidant introduced by the burner In the case of burners which combine oxidants of different oxygen concentrations (for example air and oxygen, recycled fumes and oxygen, etc.), the flame contour can be used to regulate the ratio between the two oxidants so as to maintain the flame length in an acceptable range. Indeed, the increase in the overall oxygen content in the oxidant generally results in a shortening of the length of the flame.
  • the oven pressure In the case of burners which combine oxidants of different oxygen concentrations (for example air and oxygen, recycled fumes and oxygen, etc.), the flame contour can be used to regulate the ratio between the two oxidants so as to maintain the flame length in an acceptable range. Indeed, the increase in the overall oxygen content in the oxidant generally results in a shortening of the length of the flame. 7.
  • the oven pressure In the case of burners which combine oxidants of different oxygen concentrations (for example air and oxygen, recycled fumes and oxygen, etc.), the flame contour can be used to regulate the ratio between the two oxidants so as to
  • the presence of air inlets near a burner can have significant consequences on the direction and shape of the flame.
  • the information on the flame envelope possibly in combination with that from other sensors, can therefore be controlled by a parameter which controls the air inlets from a furnace.
  • This parameter could be the position of a valve in the flue gas exhaust to act on the pressure inside the oven. It is also possible to act on the air inlets by a maintenance action aimed at improving the seal around the burner. Variations in the position of the flame envelope can indeed be a sign of the presence of parasitic air inlets in the oven.
  • the acquisition of images can be synchronized in phase with the valve, and the image analysis can allow a statistical treatment on the flame or the envelope of the flame for different phases of the oscillations of the fuel / oxidant mixture.
  • Image processing according to the invention makes it possible to verify that, for each phase of the oscillation cycle, the flame envelope maintains acceptable characteristics. Control by video analysis, for example in combination with other temperature and smoke composition sensors, allows the frequency and / or amplitude of the oscillations to be optimized so as to minimize the emission of pollutants while keeping a flame envelope compatible with the process.
  • Each raw or instant video image results from the combination of 3 colors or 3 channels R (red), V (green) and B (blue).
  • each pixel of the image can be linked to the 3 color ratios according to the following polynomial function:
  • each of the degrees ngr, nbr, nbg is less than or equal to 3.
  • the color ratios can be average over time or else the instantaneous values of these ratios can also be used directly .
  • the coefficients a, -, b h and c, - can be determined as follows. 5 Thermocouples are installed on an interior wall of an oven. For each value of temperature T, an image is taken, from which we deduce the components R, G, and B.
  • the number of measurements is sufficient to be able to solve the system of equations which results from the use of equation 0 (1) for each of the measurement temperatures, the unknowns of this system being the coefficients a, -, b consult and c, -.
  • the monitoring of the color ratios or of the temperature calculated from these ratios can be advantageously used to monitor or control the oven by visualizing for example the intensity levels of these 5 ratios, and / or the temperature gradients on the walls. from the oven or on the load.
  • a rapid pre-treatment can be carried out using a single color ratio in a polynomial to an unknown, of degree ngr, nbr or nbg depending on the ratio chosen.
  • This polynomial is for example of degree 0 two or three, but it can also be of higher degree.
  • hot spots may appear on the walls of the oven, or at the root or at the end of the flame. Identifying or locating these hot spots allows you to draw a conclusion on the setting of the burners, and to modify the appropriate parameters of this setting.
  • the location of hot spots or certain temperature zones can for example make it possible to decide on an action on the burner in order to obtain the hottest zone where the process requires it.
  • the determination of the temperature at two points allows that of the temperature gradient between these points.
  • the temperature gradient between the coldest zones and the warmest zones of the furnace can be useful for controlling the melting of the charge. This is the case in particular in certain furnaces, such as glass furnaces, where the charge is mainly heated by the radiation of the refractories.
  • thermal profile of the furnace can then be better understood and controlled for better melting of the load.
  • Another application of the invention relates to the wear of the refractory walls.
  • the visualization of the color ratios, or the temperature calculated from these ratios, can advantageously make it possible to qualify the process by providing information on the temperature profile of the surface of the charge, at a given instant or over time.
  • this visualization and / or this calculation can (ven) t allow highlighting areas of unfounded generators of defects in different types of fusion processes, or of reactions of the charge with the gaseous atmosphere close to the area.
  • This treatment making it possible to obtain the temperature can be applied to raw or instantaneous images, or else to images resulting from a statistical treatment, and in particular a sliding statistical treatment as described above.
  • a temperature measurement is carried out on an image resulting from a sliding average processing, which is also already explained above.
  • the information relating to the temperature at a given point or in a given zone of the furnace or of the load can allow a control of one or more parameters of the burner, such as those described above (1-8): pressure of the spraying fluid and / or degree of flame staging and / or fuel and oxidant flow rates and / or power and momentum of movement of the neighboring burners and / or fraction of the waste introduced into the burner and / or fraction d total oxidant introduced by the burner into the oven, and / or pressure in the oven and / or frequency of oscillation of the oscillations.
  • one or more parameters of the burner such as those described above (1-8): pressure of the spraying fluid and / or degree of flame staging and / or fuel and oxidant flow rates and / or power and momentum of movement of the neighboring burners and / or fraction of the waste introduced into the burner and / or fraction d total oxidant introduced by the burner into the oven, and / or pressure in the oven and / or frequency of oscillation of the oscillations.
  • an image (instantaneous or resulting from a statistical processing) of the interior of the oven can be used to detect the contour of the flames.
  • image processing have already been given above, which make it possible to detect a flame contour.
  • the invention proposes here another method making it possible to identify, more quickly and easily automated, a flame contour. To this end, it is possible to use a triangulation method applied to the histogram of the pixel intensities of the image of the oven representing the flames.
  • Each histogram is represented in the form of a graph, with an abscissa axis corresponding for example to the intensity of the pixels and the ordinate axis to the number of pixels having this intensity.
  • the highest maximum therefore representing a large number of pixels in the image, has a low intensity. This maximum corresponds to the walls and the load surrounding the flames.
  • the surface occupied by the walls and the charge in the image is often greater than that of the flames.
  • the second maximum has a greater intensity (therefore an abscissa) than the first. It corresponds to the flames in the image.
  • the two maximums are connected with a straight line.
  • a perpendicular to this line is determined. It presents an intersection with the curve of the histogram.
  • the perpendicular which passes through the point of the histogram located furthest from the line connecting the two maximums is used. It is this point which is represented on figure 12.
  • the abscissa of the point of intersection between this perpendicular and the histogram constitutes the intensity threshold used for the automatic detection of the contour of the flames.
  • the image pixel intensities can be compared to this threshold.
  • This contour detection method allows, in cases where the power of the burners installed in an oven often varies, to quickly change the intensity threshold used for detecting the flame contour in order to adapt it to the change in intensity bright flames.
  • This method can be automated, since a maximum search program or algorithm can identify the maximums in each histogram, and the line connecting them can also be calculated automatically.
  • the threshold chosen being the abscissa of this points.
  • This threshold determination method can be applied to a snapshot or raw image, but can also be used in conjunction with a statistical treatment, for example one or the other of the sliding statistical treatments described above.
  • an image of the interior of the oven can be used to quickly determine or view or identify a change over time of an intensity in an oven area.
  • an operator has an image of the interior of the furnace.
  • This image can be a snapshot image or a processed image, for example according to one of the statistical treatments exposed above.
  • the operator can select a line or a curve or an area or in any case at least two points or pixels of the displayed image.
  • FIG. 13 is represented the image of a flame in an oven, as well as two end points A, B of a segment AB between which all the pixels are selected.
  • the user uses for example the cursor of his computer or a stylus to directly select the desired set of points or pixels on the screen.
  • a time interval dt is also determined or selected.
  • nxdt (n natural integer) is determined the intensity profile along the line or in the selected area.
  • Figure 14 is shown a graph with the time on the abscissa, and, on the ordinate, the distance from the origin of the line or the selected area (for example the distance on segment A, B between a point current and point A chosen as origin).
  • the intensity is represented, for example by a color according to a predefined color scale.
  • each vertical in the graph represents at a given moment the intensity profile along the line or the area.
  • This method is useful for quickly detecting a change in intensity over time along a line or in an area.
  • the graph of FIG. 14 can be displayed on a control screen 69, for example simultaneously with the image of the flame or of the interior of the oven as illustrated in FIG. 13.
  • the points selected by the operator which define the line along which the intensity profile is determined.
  • a similar representation makes it possible to represent not the intensity of each pixel, but any function of this intensity, and in particular the temperature of each pixel, calculated for example according to the method described above using the polynomial (1), or according to one of the variants of this process described above.
  • the distribution of the temperature is then made according to a temporal component and a spatial component as in FIG. 14.
  • nxdt is calculated a function f of the set of pixels located on each segment Si, for example the average of these pixels. It is also possible to use other functions of the pixels such as the variance or another statistical function, or else an average temperature resulting from the calculation of the temperature (for example according to equation (1)) in each of the pixels.
  • a graph identical to that of FIG. 14 can thus be represented, the points of each vertical line of this graph representing, at the same instant, the result of the calculation of the function f for the different segments S1, ... Sn.
  • the operator has a simultaneous display of all the calculated intensities, distributed in time and space with respect to an origin.
  • This method allows an operator to quickly make a decision on the operating conditions of the burner, and in particular on a possible variation of one or more of the parameters 1-8 already mentioned above.
  • FIG. 16 shows an example of a device for implementing the invention in an industrial oven 40. This example is given for viewing a flame. It also applies to the observation of a charge in an oven, or of the walls of an oven.
  • a burner 42 is shown diagrammatically, as is a flame 44.
  • Image acquisition means such as one or more camera (s) 46, make it possible to acquire images of the flame 44. These images are processed by an image scanning device or card 48.
  • Video cameras used in industrial ovens can operate in the visible, ultraviolet or infrared. To increase the contrast between the flame and the refractory walls, these cameras can be equipped with an interferometric filter (in the ultraviolet: filter centered around 310 nm to highlight the emission of the OH radical; in the visible: filter centered around 431 nm for the CH radical, or 516 nm for the C2 radical, or 589 nm for the sodium emission; the bandwidth of the filters is between 10 and 20 nm).
  • the digitized images are transmitted to computer means 50, essentially comprising a central unit 60, display and display means 69, and control peripherals such as a keyboard 72 and a mouse 61.
  • Other selection means of a zone or of a field of a page displayed on the screen 69 can also be used, for example any means allowing a selection to be made by touch on the screen.
  • an additional datum is introduced into the computer system 50: it is a digital signal representative of the oscillatory periodic signal.
  • the central unit 60 itself comprises a microprocessor 62, a set 64 of ROM and RAM memory, a hard disk 66, which also has an information storage function, all of these elements being coupled to a bus 68.
  • the screen 69 makes it possible to view one or more of the raw images (before treatment) or of the images obtained after treatment. This processing can be a statistical processing or according to one of the other methods described above.
  • the screen 69 is represented with an instantaneous image 69-1, an average intermittency image 69-2, a flame envelope image 69-3 and a contour image 69-4.
  • the instructions for implementing one or more of treatments according to the invention are stored in the means 64, 66 for storing the computer system.
  • It can be a statistical treatment, and / or a treatment for determining temperatures; and / or processing for determining a threshold; and / or processing for the graphic representation of the intensity profile as a function of time. All of these treatments have been described above.
  • Means for example a menu and a cursor moved with the mouse, allow a user to select the treatment to be performed. He can also choose to carry out several of these treatments in parallel.
  • Identical or the same type of means can also offer the user the possibility of choosing the number n of images to be acquired to carry out a sliding statistical processing, and / or the duration, exact or approximate, of a sliding time interval.
  • Identical or same type means can also offer the possibility of selecting one or more threshold values, for the implementation of one or the other of the statistical processing algorithms described above.
  • Identical or same type means can also offer the possibility of selecting one or more argument images with a view to statistical processing implementing the AVG (BIN (, threshold)) function mentioned above.
  • Identical or same type means allow an operator to select the number of color channels to be retained (B and / or R and or B) for processing for calculating the temperature, or even to select the pitch temporal to calculate successive, threshold values (according to a method as described above in connection with FIG. 12), or to select the temporal step and the points or pixels or the zones in an image to obtain a spatiotemporal distribution of the intensities of the corresponding points or pixels (according to a method as described above in conjunction with FIG. 14).
  • the raw images acquired using the camera 46 and the digitization card 48 are stored in a memory area of the central processing unit 60.
  • a set or a stack of the last n images can also be stored in this memory area. acquired, or images acquired during the duration of the selected sliding interval.
  • the display process can also indicate to the operator, the light intensity and / or the temperature and / or the time evolution of the intensity profile corresponding to a portion or an area of a displayed image. on screen 69.
  • This function is implemented by means of selecting a portion or an area of the image, for example using the cursor, and by means of display, on the image, for example in a field determined this, the intensity and / or the temperature and / or the time evolution of the intensity profile of the selected area.
  • the user can then set a threshold value in relation to such information, for example by selecting a specific field on the screen.
  • contour display mode (figure 11 and image 69-4 in figure 16), the quantitative values of the coordinates of the contour frame are also displayed, and possibly the calculated values such as the center of gravity, and / or the contour area and / or the perimeter of this contour.
  • the instructions of the programs for implementing a method according to the invention are stored in a memory area of the computer system 50.
  • These instructions are for example installed from a medium which can be read by this system, and on which they are recorded.
  • a medium can be for example a hard disk, a ROM read-only memory, a compact optical disk, a dynamic random access memory DRAM or any other type of RAM memory, a magnetic or optical storage element, registers or other volatile memories. and / or non-volatile.
  • the device can be used to view instant images or images resulting from a processing such as one of those described above. This information is already very useful for monitoring and understanding a combustion.
  • oven or burner control parameters (for example power, and / or stoichiometric ratio, etc.) in order to control one or more parameters characterizing the position and geometry of the flame or flames (in the case of several burners).
  • control parameters for example power, and / or stoichiometric ratio, etc.
  • the device can also comprise means 52 for regulating parameters, for example one or more of the parameters 1 to 8 mentioned above.
  • This regulation can be carried out, for example, from an analysis of the images obtained by statistical processing, for example an analysis implementing neural processing and / or control by fuzzy logic. It can also be carried out on the basis of an analysis of temperatures or the time evolution of the intensity or temperature profile.
  • the control 52 then makes it possible to regulate, for example, the opening of a fuel or oxidant supply valve.
  • the images obtained by digitization can be stored on a video cassette 74 (see FIG. 18) which can then be played by a video recorder 76. After digitization, the images can be viewed on a computer system 50 as already described above. A combustion or flame analysis can thus be performed offline, in the laboratory.
  • each raw video image results from the combination of 3 colors or 3 channels R (red), V (green) and B (blue). It may be advantageous, in certain cases, to retain only one channel. For example, in some cases, the R channel is highly saturated, the B channel has a low contribution and the V channel is best "balanced”. Only the V channel is then selected.
  • the device can therefore include means for selecting a display of the images in only one of the colors R, G, B, or in two of these colors. These means (for example a menu in which the user selects one or more fields with a cursor) also make it possible to select, for each given type of image, a representation of the ratio of two of these colors in the image.
  • the images are coded on 8 bits (therefore on 256 intensity levels).
  • each pixel is averaged with the corresponding pixels of the other images.
  • the result is, for each pixel, an intensity value between 0 and 1, which is then converted back to full scale (on 256 intensity levels) by multiplication by 255.
  • All the statistical image processing indicated in this description and which involve the choice of a threshold are, because of this threshold, arbitrary or biased. But this arbitrary character is constant over time, it is the same for all the n images of the sliding interval Tg or for all the last n images.
  • Image processing according to the invention is much lighter and more demanding in terms of computing capacity than the system described in US Pat. No. 5,971,747, where neural processing is applied to each image.
  • a sliding statistical processing is applied to the images, and a neuronal processing as described in US Pat. No. 5,971,747 is not necessary.
  • Such neural processing only intervenes in a possible regulatory loop, such as loop 52 described above (FIG. 16).
  • the invention applies to the visualization and control of flames or combustion in an oven, or to the control of the walls of the oven or of the state of a charge in the oven, but also in any type of other environment. industrial, including outdoor.
  • the invention and the treatments described also make it possible to characterize fluctuations in a scene in an oven, for example of a charge present in the oven (clods floating on the surface of a glass bath, line showing the presence limit unfounded material in a melting furnace, spatial envelope of the billet trajectory in metallurgical furnaces, etc.). Any of the algorithms or methods described above can then be applied, with the same advantages as what has been described for the case of a flame or walls.
  • the invention makes it possible to view, in an oven, any element of a fluctuating nature over time or of a luminosity different from the luminosity of the environment.
  • the means 50 made it possible to carry out a man-machine interface, image processing, but also to send control instructions, by means of the means 52, to burn 42. Certain installations use several burners .
  • This solution is represented in FIG. 19, or the reference 50 designates, as in FIG. 16, digital means making it possible to acquire and process the images of the interior of the oven.
  • the information resulting from the treatments carried out is sent to digital means 150, separated from the means 50, which will make it possible to act, by means of the means 52, on the supply and the parameters of the corresponding burner, or burners.
  • means 50 can be associated with each oven, to allow the acquisition and processing of the images of the interior of each oven, all these means 50 being connected to a single central system 150 which controls all of the power supplies and burners of all ovens.
  • the means 150 can be geographically distant from the means 50, the communication between these different means being ensured for example by a network link.
  • an exchange protocol can be used between the means 50, 150 and the server 110, based on the OPC technology (abbreviated expression of “OLE for process control”).
  • OPC OPC technology
  • the exchange interfaces are represented, on the side of the means 50 and 150, by the references 114 and 116 and, on the side of the server 110, by the numerical references 115 and 117.
  • a display of HTML pages is integrated into the image processing software.
  • the information is then broadcast by the server 110.
  • a terminal 120 provides secure access to the data hosted on the server 110.
  • a terminal 122 remote from the server 110, can be in connection with this terminal 120, for example by an Internet link, or Intranet, or Extranet, or WAN, or LAN, or any other type of link.
  • This architecture makes it possible to send to the server 110 information coming from the means 50 and / or 150 and relating to the operation of the software, and in particular of the image processing software, which are installed there. It is also possible to send to the server 110 other information, such as the value of thresholds deduced from the images observed, or profiles of evolution of temperature or intensity as a function of time.
  • This information may be displayed by display means associated with the means 120.
  • a defect in the operation of the software or of the means of acquisition and / or processing of the images, and / or in the software or the means of controlling the, or of, burner (s) can thus be detected and analyzed by a remote operator, using means 120 or means 122.
  • These means 122 can be a service of assistance to a user of means 50 and 150 of analysis and control the operation of the ovens they have.
  • the server 110 can also host means or software 124 for image processing.
  • This assistance process can work for all types of processing implemented by the user. It can be an image processing according to what has already been described above.
  • It can also be a processing of physical parameters and / or of other data, such as for example pressure or temperature or concentration data measured directly in the oven or at its outlet.
  • data processing is processing by a neural network, itself implemented by means, such as the means 50 of FIG. 16, and available to the user. These means are, in turn, connected to a server 110 in the manner described above.
  • a surveillance system comprising:
  • Processing means 50 can make it possible to process the physical information measured or captured, the control means then acting on said processed physical information.
  • the processing can be an image processing according to one of the methods described above.
  • To the remote means 110 are sent, from the sensor means and / or the processing means and / or the control means, parameters relating to the operation of said sensor means and / or said processing means and / or said control means and / or part of the physical information processed.
  • the sensor means and / or the processing means and / or the control means may comprise software means, and the parameters sent to the means 110 may then include parameters relating to these software means or to their operation.
  • FIG. 20 is a functional representation of the means 50 made available to the user. 'user.
  • the reference 130 designates data exchange means, which implement:
  • Means 146 defining a data exchange protocol (Web, or FTP, or SMTP / POP3, or OPC client / server).
  • a database 132 hosts user data
  • Means 133 for example XML or XHTML software means or
  • HTML allow you to create web pages containing data such as images from this database.
  • Reference 134 designates the processing and acquisition means.
  • the assembly is connected to a network link 112.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a device for detecting the temperature of a location in an area of a furnace (40) from an image (69-1 - 69-4) of at least said area inside the furnace. The inventive device comprises means (50, 60) for detecting at least three color components in at least one pixel that is associated with said location in said part of the image, means (50, 60) for calculating at least two relations among the three color components when taken two by two, and means (50, 60) for calculating the temperature associated with said pixel according to the at least two relations among the colors.

Description

Dispositif et procédé de contrôle d'un four Device and method for controlling an oven
Domaine technique et art antérieurTechnical field and prior art
La présente invention concerne le domaine du traitement d'images de l'intérieur d'un four, afin de connaître des paramètres tels que les températures de l'intérieur du four, et notamment de ses parois ou de la surface d'une charge disposée dans le four.The present invention relates to the field of image processing of the interior of a furnace, in order to know parameters such as the temperatures of the interior of the furnace, and in particular of its walls or of the surface of a charge placed in the oven.
Elle concerne également le domaine de la caracterisation et/ou du contrôle de zones de fluctuations temporelles d'une scène. Un aspect de l'invention concerne un procédé et un dispositif de caracterisation et/ou de contrôle des fluctuations temporelles d'une scène, mettant en oeuvre un système de traitement d'images.It also relates to the field of characterization and / or control of zones of temporal fluctuations of a scene. One aspect of the invention relates to a method and a device for characterizing and / or controlling the temporal fluctuations of a scene, implementing an image processing system.
L'invention permet notamment de caractériser, à partir d'un signal vidéo issu d'une caméra, les zones de fluctuations temporelles d'une flamme ou d'une scène dans un four.The invention makes it possible in particular to characterize, from a video signal coming from a camera, the zones of temporal fluctuations of a flame or of a scene in an oven.
L'invention permet entre autres de distinguer les contours des flammes, mais aussi de distinguer et/ou de séparer les zones de fluctuations temporelles des zones statiques.The invention makes it possible inter alia to distinguish the contours of the flames, but also to distinguish and / or separate the zones of temporal fluctuations from the static zones.
Elle s'applique à la caracterisation et/ou au contrôle de flammes, par exemple dans un four, notamment industriel, ou dans tout autre type d'environnement. Elle permet par exemple la caracterisation ou l'identification du contour d'une flamme.It applies to the characterization and / or control of flames, for example in an oven, in particular an industrial oven, or in any other type of environment. It allows for example the characterization or identification of the outline of a flame.
Elle permet également d'identifier les variations temporelles d'un profil d'intensité dans une scène qui est visualisée. L'invention peut également s'appliquer à d'autres caractéristiques des fours industriels.It also makes it possible to identify the temporal variations of an intensity profile in a scene that is being viewed. The invention can also be applied to other characteristics of industrial ovens.
Le contrôle de l'état thermique d'un four industriel est habituellement réalisé par l'utilisation d'un faible nombre de capteurs. Les capteurs communément employés sont des systèmes de prélèvement de gaz qui permettent la caracterisation de la composition des fumées et/ou des thermocouples qui offrent une mesure de température locale des parois du four ou de la charge, et/ou des capteurs qui réalisent une mesure spectroscopique de la combustion le long d'un axe optique (appelé "line-of-sight") pour des fins de surveillance ou de contrôle de flammes (sécurité). Cependant, les capteurs de température présents dans un four, de par leur faible nombre, ne peuvent pas toujours renseigner sur les dérives des caractéristiques de flammes au cours du temps. L'absence de détection d'une flamme non conforme par sa géométrie, longueur ou position peut avoir comme conséquence l'usure prématurée des parois réfractaires du four, une qualité dégradée du produit élaboré, et l'émission de polluants au-delà des limites des normes environnementales.The control of the thermal state of an industrial furnace is usually carried out by the use of a small number of sensors. The commonly used sensors are gas sampling systems which allow the characterization of the composition of the fumes and / or thermocouples which provide a local temperature measurement of the walls of the furnace or of the load, and / or sensors which carry out a measurement. spectroscopic combustion along an optical axis (called "line-of-sight") for the purpose of monitoring or controlling flames (safety). However, the temperature sensors present in an oven, due to their low number, cannot always provide information on the drift of the flame characteristics over time. Failure to detect a flame that does not conform to its geometry, length or position can result in premature wear of the refractory walls of the oven, degraded quality of the product produced, and the emission of pollutants beyond the limits. environmental standards.
Des caméras vidéo sont parfois utilisées sur les fours industriels afin de fournir aux opérateurs une vue de l'intérieur du four. La qualité de l'information visuelle est néanmoins limitée par le caractère fortement fluctuant de la flamme, dû à des turbulences, et par la nature subjective de l'interprétation.Video cameras are sometimes used on industrial ovens to provide operators with a view of the interior of the oven. The quality of the visual information is nevertheless limited by the highly fluctuating nature of the flame, due to turbulence, and by the subjective nature of the interpretation.
Très récemment sont apparus des systèmes informatiques commerciaux qui proposent un suivi en continu de la flamme par analyse d'images vidéo. Ces systèmes de caracterisation de flamme, cependant, ne permettent pas de remédier aux problèmes mentionnés ci-dessus.Very recently, commercial computer systems have appeared which offer continuous flame monitoring by analyzing video images. These flame characterization systems, however, do not address the above mentioned problems.
Le brevet US-5 249 954 décrit une analyse, par un capteurUS Patent 5,249,954 describes an analysis by a sensor
CCD, de la chimiluminescence de la flamme, en association à un réseau de neurones, pour corréler différents champs de chimiluminescence au rapport de débits oxydant/combustible. Là encore, ce type de dispositif ne permet pas de renseigner sur les dérives des caractéristiques des flammes au cours du temps.CCD, of flame chemiluminescence, in association with a neural network, to correlate different fields of chemiluminescence to the ratio of oxidant / fuel flow rates. Again, this type of device does not provide information on the drifts of the characteristics of the flames over time.
Le brevet US-5 971 747 décrit un système automatisé de contrôle de la combustion, qui met en oeuvre des caméras vidéo, un traitement d'images par un réseau de neurones, et un système de contrôle à logique floue. Il est combiné à d'autres types de capteurs, tels que des photodétecteurs, des capteurs de température, ou de pression.US Pat. No. 5,971,747 describes an automated combustion control system, which implements video cameras, image processing by a neural network, and a fuzzy logic control system. It is combined with other types of sensors, such as photodetectors, temperature sensors, or pressure sensors.
Un tel système est très complexe et ne permet pas de résoudre les problèmes d'usure des parois, de qualité dégradée du produit élaboré, et d'émissions de polluants liées aux dérives des caractéristiques des flammes au cours du temps.Such a system is very complex and does not solve the problems of wall wear, degraded quality of the product produced, and pollutant emissions linked to the drift of the characteristics of the flames over time.
Par ailleurs, aucune de ces techniques connues n'est compatible avec une caracterisation et/ou une régulation d'une flamme, en dehors d'un four, par exemple en plein air. On ne connaît pas, non plus, de techniques pouvant s'appliquer à la caracterisation et/ou au contrôle de fluctuations temporelles d'une scène dans un four industriel, telle que par exemple les fluctuations à la surface de la charge d'un four ou les fluctuations de l'état des parois, ou même des fluctuations de la flamme.Furthermore, none of these known techniques is compatible with characterization and / or regulation of a flame, outside of an oven, for example in the open air. Nor are techniques known which can be applied to the characterization and / or control of temporal fluctuations of a scene in an industrial furnace, such as for example the fluctuations on the surface of the load of an furnace or the fluctuations of the state of the walls, or even fluctuations of the flame.
Il se pose également le problème du contrôle d'un système de surveillance d'un four, et de l'assistance en vue du bon fonctionnement d'un tel système. Il est en effet important de pouvoir rapidement effectuer un diagnostic concernant un dysfonctionnement du système de surveillance lui-même.There is also the problem of controlling a monitoring system of a furnace, and of assistance for the proper functioning of such a system. It is indeed important to be able to quickly diagnose a malfunction of the monitoring system itself.
Un autre problème est celui de la surveillance de plusieurs brûleurs ou de plusieurs fours. On ne connaît pas de moyens d'effectuer une surveillance efficace de plusieurs brûleurs.Another problem is that of monitoring several burners or several ovens. There are no known ways to effectively monitor multiple burners.
Exposé de l'inventionStatement of the invention
L'invention a pour objet de fournir un procédé et un dispositif permettant de suivre les caractéristiques d'un four ou les caractéristiques géométriques d'une flamme, ou d'une scène dans un four industriel, afin de détecter des fonctionnements non conformes, par exemple d'un brûleur, ou d'une alimentation en combustible et/ou en oxydant, ou des fonctionnements qui, dans le cas d'un four, peuvent causer l'usure prématurée des parois réfractaires du four et qui, dans tous les cas, peuvent conduire à une qualité dégradée du produit élaboré, et/ou à l'émission de polluants au-delà des limites des normes environnementales.The object of the invention is to provide a method and a device making it possible to follow the characteristics of an oven or the geometric characteristics of a flame, or of a scene in an industrial oven, in order to detect nonconforming operations, by example of a burner, or of a fuel and / or oxidant supply, or of operations which, in the case of an oven, can cause premature wear of the refractory walls of the oven and which, in all cases , can lead to degraded quality of the product produced, and / or to the emission of pollutants beyond the limits of environmental standards.
L'invention a tout d'abord pour objet un dispositif et un procédé pour déterminer la température d'un point d'une zone dans un four à partir d'une image d'au moins ladite zone à l'intérieur du four, ce dispositif et ce procédé comportant, respectivement:The invention firstly relates to a device and a method for determining the temperature of a point of a zone in an oven from an image of at least said zone inside the oven, this device and method comprising, respectively:
- des moyens programmés, et une étape, pour déterminer au moins trois composantes de couleurs en au moins un pixel associé audit point dans ladite partie de l'image,- programmed means, and a step, for determining at least three color components in at least one pixel associated with said point in said part of the image,
- des moyens programmés, et une étape, pour calculer d'au moins deux rapports parmi les trois composantes de couleurs prises deux à deux,- programmed means, and a step, for calculating at least two ratios among the three color components taken in pairs,
- des moyens programmés, et une étape, de calcul de la température associée audit pixel en fonction de ces au moins deux rapports de couleur. Le calcul de la température met par exemple en œuvre un polynôme dont les variables comportent au moins deux rapports des trois composantes de couleur. Il est de préférence de degré inférieur ou égal à trois. Les coefficients et les exposants de ce polynômes sont par exemple mémorisés dans une mémoire du dispositif.- programmed means, and a step, for calculating the temperature associated with said pixel as a function of these at least two color ratios. The temperature calculation, for example, implements a polynomial whose variables include at least two ratios of the three color components. It is preferably of a degree less than or equal to three. The coefficients and the exponents of this polynomial are for example stored in a memory of the device.
La zone du four peut être une portion de paroi intérieure du four, dont on cherche à détecter la température en l'un de ses points.The oven zone can be a portion of the interior wall of the oven, the temperature of which is sought at one of its points.
Ce peut être aussi une portion d'une charge présente dans le four, afin d'identifier la température en surface de cette charge.It can also be a portion of a charge present in the oven, in order to identify the surface temperature of this charge.
Des moyens peuvent en outre être prévus pour réaliser un traitement statistique d'images de l'intérieur du four, par exemple un traitement statistique glissant.Means can also be provided to carry out statistical processing of images of the interior of the oven, for example a sliding statistical processing.
Un tel traitement statistique peut être un calcul de moyenne glissante des images des n dernières images, ou d'images de l'intérieur du four prises au cours d'un intervalle temporel glissant.Such a statistical processing can be a calculation of the sliding average of the images of the last n images, or of images of the interior of the oven taken during a sliding time interval.
Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi un dispositif et un procédé de détermination du contour d'une flamme dans un four, à partir d'une image de l'intérieur du four représentant au moins une partie de la flamme, ce dispositif et ce procédé comportant, respectivement :According to another aspect, the invention also relates to a device and a method for determining the contour of a flame in an oven, from an image of the interior of the oven representing at least part of the flame, this device and this method comprising, respectively:
- des moyens programmés, et une étape, pour déterminer un histogramme d'au moins une composante de couleur de pixels de l'image correspondant à ladite partie de la flamme,- programmed means, and a step, for determining a histogram of at least one color component of pixels of the image corresponding to said part of the flame,
- des moyens programmés, et une étape, pour déterminer dans ledit histogramme un premier et un deuxième pics correspondant respectivement, d'une part aux parois du four ou à la charge présente dans le four, d'autre part à ladite partie de la flamme,- programmed means, and a step, for determining in said histogram a first and a second peak corresponding respectively, on the one hand to the walls of the furnace or to the charge present in the furnace, on the other hand to said part of the flame ,
- des moyens programmés, et une étape, pour déterminer l'intensité, dite intensité seuil, d'un point de l'histogramme situé sur une perpendiculaire à une droite reliant les premier et deuxième pics,- programmed means, and a step, for determining the intensity, called threshold intensity, of a point in the histogram located on a perpendicular to a straight line connecting the first and second peaks,
- des moyens programmés, et une étape, pour déterminer le contour de la flamme par comparaison d'intensités de pixels d'au moins une partie de l'image avec ladite intensité seuil.- programmed means, and a step, for determining the contour of the flame by comparison of pixel intensities of at least part of the image with said threshold intensity.
Le point de l'histogramme situé sur une perpendiculaire à une droite reliant les premier et deuxième pics peut être le point situé à une distance maximum de ladite droite. De préférence, ledit histogramme est celui de la composante de couleur verte de pixels de l'image.The point of the histogram located on a perpendicular to a line connecting the first and second peaks can be the point located at a maximum distance from said line. Preferably, said histogram is that of the green component of pixels of the image.
Le contour de la flamme ainsi déterminé peut ensuite être identifié ou localisé sur une image, sur des moyens de visualisation d'une telle image.The flame contour thus determined can then be identified or located on an image, on means for viewing such an image.
Selon encore un autre aspect, l'invention a pour objet un dispositif, et un procédé, de détermination d'une variation temporelle d'intensité dans une zone d'un four, comportant respectivement:According to yet another aspect, the subject of the invention is a device, and a method, for determining a temporal variation of intensity in a zone of an oven, comprising respectively:
- des moyens ou des moyens programmés, et une étape, pour sélectionner au moins deux points ou pixels d'une image de cette zone,- programmed means or means, and a step, for selecting at least two points or pixels of an image of this area,
- des moyens ou des moyens programmés, et une étape, pour déterminer, pour ces au moins deux points ou deux pixels, et à au moins deux instants prédéfinis, l'intensité d'au moins une des couleurs associées à ces points ou pixels,means or programmed means, and a step, for determining, for these at least two points or two pixels, and at at least two predefined times, the intensity of at least one of the colors associated with these points or pixels,
- des moyens ou des moyens programmés, et une étape, pour calculer, auxdits instants, la valeur d'une fonction de l'intensité de ces points.- means or programmed means, and a step, for calculating, at said times, the value of a function of the intensity of these points.
Peuvent être en outre prévus des moyens, et une étape, pour afficher une représentation de l'évolution temporelle des valeurs de la fonction de l'intensité calculée en ces au moins deux points.Means can also be provided, and a step, for displaying a representation of the temporal evolution of the values of the intensity function calculated at these at least two points.
L'invention a aussi pour objet un dispositif, et un procédé, de détermination d'une variation temporelle d'intensité dans une zone d'un four, comportant respectivement:The subject of the invention is also a device, and a method, for determining a temporal variation of intensity in a zone of an oven, comprising respectively:
- des moyens ou des moyens programmés, et une étape, pour sélectionner au moins deux points ou pixels d'une image de cette zone,- programmed means or means, and a step, for selecting at least two points or pixels of an image of this area,
- des moyens, ou des moyens programmés, et une étape, pour déterminer, pour ces au moins deux points ou deux pixels, et à au moins deux instants prédéfinis, l'intensité d'au moins une des couleurs associées à ces points ou pixels,- means, or programmed means, and a step, for determining, for these at least two points or two pixels, and at at least two predefined times, the intensity of at least one of the colors associated with these points or pixels ,
- des moyens, et une étape, pour afficher une représentation de l'évolution temporelle des valeurs de l'intensité déterminée en ces au moins deux points.- Means, and a step, for displaying a representation of the temporal evolution of the values of the intensity determined at these at least two points.
L'affichage peut par exemple prendre la forme d'un graphique avec une échelle de temps, graphique sur lequel les intensités des points ou des pixels sont représentés. Une autre échelle du graphique peut correspondre à une représentation spatiale des points ou des pixels ou à une répartition des points ou des pixels par rapport à une origine spatiale donnée.The display can for example take the form of a graph with a timescale, a graph on which the intensities of the points or of the pixels are represented. Another scale of the graph may correspond to a spatial representation of the points or the pixels or to a distribution of the points or the pixels with respect to a given spatial origin.
Des moyens, et une étape, peuvent être prévus pour sélectionner un ensemble de points à une seule dimension dans ladite image, comportant par exemple au moins une portion de droite ou de courbe.Means, and a step, can be provided for selecting a set of one-dimensional points in said image, comprising for example at least a portion of line or curve.
Il est également possible de sélectionner, avec ces moyens, un ensemble de points à deux dimensions dans ladite image, et/ou au moins deux sous-ensembles de points à une dimension dans ledit ensemble.It is also possible to select, with these means, a set of two-dimensional points in said image, and / or at least two subsets of one-dimensional points in said set.
Selon l'invention, on effectue à l'aide d'un traitement d'images un traitement statistique "glissant" d'images de flammes ou d'images d'une scène dans un four, obtenues par exemple à l'aide de caméras, ledit traitement éliminant les fluctuations rapides du contenu des images. Les images sont prises au cours d'un intervalle temporel glissant, dont la durée peut être variable, notamment du fait de la plus ou moins grande vitesse avec laquelle le traitement statistique est effectué.According to the invention, a “sliding” statistical processing of images of flames or images of a scene in an oven, obtained for example using cameras, is carried out using image processing. , said processing eliminating rapid fluctuations in the content of the images. The images are taken during a sliding time interval, the duration of which may be variable, in particular due to the greater or lesser speed with which the statistical processing is carried out.
Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de traitement d'images d'une flamme ou d'une scène dans un four, caractérisé en ce que, après avoir acquis n images de flamme ou de la scène :According to another aspect, the invention also relates to a method for processing images of a flame or a scene in an oven, characterized in that, after having acquired n images of flame or of the scene:
(a) au moins un traitement statistique des n dernières images est effectué(a) at least one statistical processing of the last n images is carried out
(b) une nouvelle image est acquise lorsque le traitement (a) est terminé(b) a new image is acquired when the processing (a) is finished
(c) l'étape (a) est recommencée. Les images acquises sont mémorisées en vue du traitement statistique, ce dernier ne prenant en compte que les n dernières images acquises ou enregistrées ou empilées. L'acquisition d'une nouvelle image entraîne l'élimination, de la mémoire ou de la pile dans laquelle les images sont mémorisées, de l'image la plus anciennement acquise De préférence, on effectue le traitement statistique sur une série d'images telles que :(c) step (a) is repeated. The acquired images are stored for statistical processing, the latter taking into account only the last n images acquired or recorded or stacked. The acquisition of a new image involves the elimination, from the memory or of the stack in which the images are memorized, of the most anciently acquired image Preferably, the statistical processing is carried out on a series of images such than :
1. le délai entre la dernière image traitée (l'instant présent) et la plus ancienne soit entre 5 et 1000 secondes, de préférence entre 20 et 200 secondes, 2. et/ou le nombre d'images contenues dans la série et participant au calcul d'un résultat statistique soit supérieur à 5, de préférence entre 25 et 1000.1. the delay between the last image processed (the present instant) and the oldest is between 5 and 1000 seconds, preferably between 20 and 200 seconds, 2. and / or the number of images contained in the series and participating in the calculation of a statistical result is greater than 5, preferably between 25 and 1000.
Le traitement statistique réalisé peut être un calcul de variance des images dans le temps.The statistical processing carried out can be a calculation of variance of the images over time.
Ce peut être aussi un calcul de moyenne glissante des images de la flamme ou de la scène prises au cours de l'intervalle temporel glissant.It can also be a sliding average calculation of the images of the flame or of the scene taken during the sliding time interval.
Ce peut être aussi un traitement permettant d'obtenir, à partir de chaque image, une image de ses fluctuations instantanées, ou bien encore un traitement permettant d'obtenir l'enveloppe spatiale des fluctuations de la flamme ou de la scène.It can also be a treatment making it possible to obtain, from each image, an image of its instantaneous fluctuations, or even a treatment making it possible to obtain the spatial envelope of the fluctuations of the flame or of the scene.
Il est possible, en outre, de sélectionner les points de l'image obtenue dont les intensités sont supérieures à un certain seuil. Ce procédé peut, en outre, comporter une étape d'extraction du contour de l'enveloppe spatiale des fluctuations de flamme ou de la scène.It is also possible to select the points of the image obtained whose intensities are above a certain threshold. This method can, in addition, include a step of extracting the contour of the spatial envelope from the flame fluctuations or from the scene.
De même, il peut en outre comporter une étape de détermination d'un rectangle qui contient ou qui englobe le contour de la flamme ou des zones de fluctuation temporelle de la scène, et/ou un calcul du centre de gravité et/ou de l'aire et/ou du périmètre de ce contour.Likewise, it may also include a step of determining a rectangle which contains or which encompasses the outline of the flame or zones of temporal fluctuation of the scene, and / or a calculation of the center of gravity and / or the area and / or perimeter of this outline.
Un procédé de traitement d'images selon l'invention peut être combiné à une étape de régulation d'un paramètre physique d'une flamme, ou d'une combustion ou d'un four dans lequel se déroule la combustion ou la scène, ou d'un ou de plusieurs brûleurs.An image processing method according to the invention can be combined with a step of regulating a physical parameter of a flame, or of a combustion or of an oven in which the combustion or the scene takes place, or one or more burners.
Plus précisément, on peut distinguer entre les paramètres à réguler (caractéristiques géométriques de la flamme) et les paramètres sur lesquels on agit.More precisely, we can distinguish between the parameters to be regulated (geometric characteristics of the flame) and the parameters on which we act.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, notamment telle que décrite ci- dessus.The invention also relates to a device for implementing a method according to the invention, in particular as described above.
Ainsi, l'invention concerne également un dispositif de caracterisation d'images d'une flamme ou d'une scène dans un four, comportant des moyens pour réaliser un traitement statistique glissant des images. Comme expliqué ci-dessus, un tel traitement permet d'éliminer les fluctuations rapides des flammes ou de la scène. L'invention concerne également un dispositif de traitement d'images d'une flamme ou d'une scène dans un four, comportant :Thus, the invention also relates to a device for characterizing images of a flame or a scene in an oven, comprising means for carrying out statistical processing of the images. As explained above, such a treatment makes it possible to eliminate the rapid fluctuations of the flames or of the scene. The invention also relates to a device for processing images of a flame or a scene in an oven, comprising:
- des moyens pour mémoriser n images de flamme ou de la scène, acquises chronologiquement, - des moyens pour effectuer au moins un traitement statistique des n dernières images,- means for memorizing n images of flame or of the scene, acquired chronologically, - means for carrying out at least one statistical processing of the n last images,
- des moyens pour mémoriser une image supplémentaire, lorsque le traitement statistique est terminé.- Means for storing an additional image, when the statistical processing is finished.
L'invention concerne également un dispositif et un procédé de contrôle d'un système de contrôle d'un four, ce système et ce procédé de contrôle comportant, respectivement :The invention also relates to a device and a method for controlling a control system of an oven, this control system and method comprising, respectively:
- des moyens capteurs, et une étape, pour fournir ou mesurer au moins une information physique de l'intérieur du four, - des moyens, et une étape, de traitement de ladite information physique mesurée, pour fournir une information physique traitée,- sensor means, and a step, for supplying or measuring at least one physical item of information inside the furnace, - means, and one step, for processing said measured physical item, to supply processed physical item of information,
- des moyens, et une étape, de contrôle d'au moins un paramètre du four, en fonction de ladite information physique traitée, ledit dispositif comportant des moyens, et ledit procédé comportant une étape, pour envoyer, depuis les moyens capteurs et/ou les moyens de traitement et/ou les moyens de contrôle, à des moyens informatiques distants, des paramètres concernant le fonctionnement desdits moyens capteurs et/ou desdits moyens de traitement et/ou desdits moyens de contrôle et/ou d'une partie de l'information physique traitée. Ainsi, un contrôle du bon fonctionnement du système de contrôle ou du bon déroulement du prélèvement de l'information physique et/ou des moyens ou de l'étape de traitement ou de contrôle peut être effectué à distance, donc rapidement.means, and a step, for controlling at least one parameter of the oven, as a function of said physical information processed, said device comprising means, and said method comprising a step, for sending, from the sensor means and / or the processing means and / or the control means, at remote computer means, of parameters relating to the operation of said sensor means and / or said processing means and / or said control means and / or part of the physical information processed. Thus, a check of the proper functioning of the control system or of the correct progress of the removal of the physical information and / or of the means or of the processing or control step can be carried out remotely, therefore quickly.
Ladite information physique mesurée peut comporter au moins un paramètre physique mesuré à l'intérieur du four, par exemple une température mesurée à l'intérieur du four et/ou en sortie de four, et/ou une pression mesurée à l'intérieur du four et/ou en sortie de four, et/ou une concentration d'un composant gazeux dans l'atmosphère du four et/ou en sortie du four. Ladite information physique mesurée peut aussi comporter au moins une image de l'intérieur du four. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens capteurs et/ou les moyens de traitement et/ou les moyens de contrôle comportent des moyens logiciels.Said measured physical information may include at least one physical parameter measured inside the oven, for example a temperature measured inside the oven and / or at the outlet of the oven, and / or a pressure measured inside the oven. and / or leaving the oven, and / or a concentration of a gaseous component in the atmosphere of the oven and / or leaving the oven. Said measured physical information can also include at least one image of the interior of the oven. According to a particular embodiment, the sensor means and / or the processing means and / or the control means comprise software means.
Lesdits paramètres de fonctionnement desdits moyens capteurs et/ou desdits moyens de traitement et/ou desdits moyens de contrôle peuvent alors comporter des paramètres de ces moyens logiciels, par exemple des messages relatifs au déroulement de l'exécution desdits moyens logiciels.Said operating parameters of said sensor means and / or of said processing means and / or of said control means can then comprise parameters of these software means, for example messages relating to the progress of the execution of said software means.
Selon encore un autre aspect de l'invention, celle-ci a aussi pour objet un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un four, ce dispositif comportant :According to yet another aspect of the invention, it also relates to a device for controlling the operation of an oven, this device comprising:
- des moyens capteurs pour capter ou fournir ou mesurer au moins une information physique de l'intérieur du four,- sensor means for capturing or supplying or measuring at least one piece of physical information from inside the oven,
- des moyens de traitement de ladite information physique mesurée, pour fournir une information physique traitée,means for processing said measured physical information, to provide processed physical information,
- des moyens, distants desdits moyens de traitement, de contrôle d'au moins un paramètre du four, en fonction de ladite information physique traitée.- means, remote from said processing means, for controlling at least one parameter of the oven, as a function of said physical information processed.
Selon l'invention, un procédé de contrôle du fonctionnement d'un four comporte :According to the invention, a method for controlling the operation of an oven comprises:
- une étape pour capter ou fournir ou mesurer au moins une information physique de l'intérieur du four,- a step for capturing or providing or measuring at least one piece of physical information from inside the oven,
- une étape de traitement de ladite information physique mesurée, pour fournir une information physique traitée, - une étape pour transmettre ladite information physique traitée à des moyens, distants desdits moyens de traitement, de contrôle d'au moins un paramètre du four, en fonction de ladite information physique traitée.- a step of processing said measured physical information, to provide processed physical information, - a step of transmitting said processed physical information to means, remote from said processing means, for controlling at least one parameter of the oven, depending of said physical information processed.
Ce dispositif et ce procédé permettent de contrôler différents brûleurs ou différents fours dont les moyens de traitement de l'information physique sont distincts de moyens de contrôle distants de ces moyens de traitement.This device and this method make it possible to control different burners or different ovens, the means for processing the physical information being distinct from means for controlling remote from these processing means.
Brève description des figures Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur les exemples de réalisation, donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels :BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The characteristics and advantages of the invention will appear more clearly in the light of the description which follows. This description relates to exemplary embodiments, given by way of non-limiting explanation, with reference to the appended drawings in which:
- les figures 1 A, 1 B et 2 représentent des diagrammes temporels d'acquisition d'images selon l'invention, - la figure 3 est un organigramme représentant un aspect d'un traitement statistique selon l'invention,FIGS. 1A, 1B and 2 represent temporal diagrams of image acquisition according to the invention, FIG. 3 is a flowchart representing an aspect of a statistical processing according to the invention,
- les figures 4, 5 et 6 représentant respectivement une image instantanée d'une flamme, une moyenne glissante de plusieurs images instantanées et une enveloppe de flamme instantanée, - les figures 7, 8, 10, 11 représentent diverses images obtenues par des traitements d'images selon l'invention,- Figures 4, 5 and 6 respectively representing an instantaneous image of a flame, a sliding average of several instantaneous images and an instantaneous flame envelope, - Figures 7, 8, 10, 11 represent various images obtained by treatments of '' images according to the invention,
- les figures 9 et 12 sont des histogrammes des niveaux d'intensité d'une image,FIGS. 9 and 12 are histograms of the intensity levels of an image,
- la figure 13 représente des moyens de visualisation avec une image et un graphique affichés simultanément,FIG. 13 represents display means with an image and a graph displayed simultaneously,
- la figure 14 représente un graphique d'évolution d'intensité, au cours du temps pour une zone d'une image,FIG. 14 represents a graph of intensity evolution, over time for an area of an image,
- la figure 15 représente la sélection, dans une image, d'une zone à deux dimensions et de sous-ensembles de points à une dimension dans cette zone,FIG. 15 represents the selection, in an image, of a two-dimensional area and of sub-sets of one-dimensional points in this area,
- les figures 16 et 18 sont des représentations schématiques de dispositifs selon l'invention,FIGS. 16 and 18 are schematic representations of devices according to the invention,
- la figure 17 représente divers composants d'un système informatique, - les figures 19 et 20 représentent d'autres modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention.- Figure 17 shows various components of a computer system, - Figures 19 and 20 show other embodiments of a device according to the invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'inventionDetailed description of embodiments of the invention
L'invention met en oeuvre des images instantanées de l'intérieur d'un four, ou bien des images résultant d'un traitement statistique, par exemple un traitement statistique "glissant" appliqué à des images instantanées.The invention uses instant images of the interior of a furnace, or else images resulting from a statistical processing, for example a "sliding" statistical processing applied to instant images.
Un tel traitement statistique glissant est appliqué à n images successives comme illustré sur la figure 1A. Un intervalle glissant de durée Tg est défini, dans lequel n images lmg(i), i=1 n sont enregistrées et mémorisées, aux instants 1 , 2 n. Ces n images sont ensuite traitées, selon un traitement statistique tel que l'un de ceux décrits ci-dessous.Such a sliding statistical processing is applied to n successive images as illustrated in FIG. 1A. A sliding interval of duration Tg is defined, in which n images lmg (i), i = 1 n are recorded and memorized, at times 1, 2 n. These n images are then processed, according to a statistical treatment such as one of those described below.
A l'instant n+1 , une nouvelle image lmg(n+1) est mémorisée, et le traitement statistique est appliqué aux images lmg(2) Img(n+1). L'image lmg(1) est supprimée de la mémoire ou de la pile d'images à traiter.At time n + 1, a new lmg (n + 1) image is stored, and the statistical processing is applied to the lmg (2) Img (n + 1) images. The lmg (1) image is deleted from the memory or stack of images to be processed.
Les n images sont situées dans un intervalle de durée Tg, qui se déplace avec un pas de durée δt, prédéterminée.The n images are located in an interval of duration Tg, which moves with a step of duration δt, predetermined.
Cependant, comme illustré sur la figure 1 B, si, à l'instant n+1 , le traitement statistique des n images n'est pas achevé, l'acquisition d'image lmg(n+1) n'a pas lieu.However, as illustrated in FIG. 1B, if, at time n + 1, the statistical processing of the n images is not completed, the image acquisition lmg (n + 1) does not take place.
Si le traitement statistique des images lmg(1), ..., Img(n) est terminé à l'instant n+2, l'image lmg(n+2) est enregistrée et un traitement statistique est appliqué aux n images lmg(2) Img(n-1), lmg(n), lmg(n+2).If the statistical processing of the lmg (1) images, ..., Img (n) is finished at time n + 2, the lmg image (n + 2) is recorded and a statistical processing is applied to the n lmg images (2) Img (n-1), lmg (n), lmg (n + 2).
L'intervalle temporel glissant est alors variable (Tg1≠T'g2).The sliding time interval is then variable (Tg1 ≠ T'g2).
C'est ce que traduit l'organigramme de la figure 3.This is reflected in the flowchart in Figure 3.
Les n dernières images sont traitées statistiquement (étape 10). Il est ensuite vérifié si le traitement statistique est terminé (étape 12). L'acquisition d'une nouvelle image (étape 14) n'a lieu que si les n dernières images précédemment acquises ou mémorisées ont été traitées.The last n images are processed statistically (step 10). It is then checked whether the statistical processing has ended (step 12). The acquisition of a new image (step 14) takes place only if the last n previously acquired or stored images have been processed.
Selon encore un autre aspect, il est parfois souhaitable d'imposer un intervalle de temps minimum entre l'acquisition de deux images consécutives. Cela peut être le cas si l'ordinateur exécute les calculs rapidement par rapport à la fenêtre temporelle souhaitée.According to yet another aspect, it is sometimes desirable to impose a minimum time interval between the acquisition of two consecutive images. This may be the case if the computer performs the calculations quickly relative to the desired time window.
De préférence, les calculs se font par récurrence : lorsqu'une nouvelle image est capturée, l'algorithme n'a pas besoin de recalculer toutes les images dans la pile. Il suffit de prendre en compte (d'ajouter) la contribution de la nouvelle image, et de retirer la contribution de l'image la plus ancienne qui va être écrasée.Preferably, the calculations are done by recurrence: when a new image is captured, the algorithm does not need to recalculate all the images in the stack. Just take into account (add) the contribution of the new image, and remove the contribution of the oldest image that will be overwritten.
Dans certains cas, par exemple dans le cas d'une combustion oscillatoire, il peut être intéressant de sélectionner des images en phase avec le cycle de combustion. C'est le cas de la figure 2, où les images sont enregistrées aux instants t1 , t2, t3, t4, correspondant par exemple à des phases déterminées d'un procédé de combustion, par exemple à un état déterminé d'ouverture d'une vanne d'alimentation en combustible ou en oxydant.In certain cases, for example in the case of oscillatory combustion, it may be advantageous to select images in phase with the combustion cycle. This is the case in FIG. 2, where the images are recorded at times t1, t2, t3, t4, corresponding for example to determined phases of a combustion process, for example to a determined state of opening of a fuel or oxidant supply valve.
Dans le cas de la figure 2, la partie supérieure représente l'évolution temporelle du débit Q d'un combustible injecté dans un brûleur. Cette évolution est périodique (ici : sinusoïdale) et l'acquisition d'image n'a lieu que lorsque le débit Q est à une phase prédéterminée de son cycle. D'autres exemples peuvent concerner tout autre type de variation ou de phénomène périodique d'une combustion oscillatoire, l'acquisition d'image étant synchronisée avec cette variation ou ce phénomène périodique ou n'étant réalisée que pour une phase prédéterminée de cette variation ou phénomène périodique.In the case of FIG. 2, the upper part represents the time evolution of the flow rate Q of a fuel injected into a burner. This evolution is periodic (here: sinusoidal) and the image acquisition takes place only when the flow rate Q is at a predetermined phase of its cycle. Other examples may relate to any other type of variation or periodic phenomenon of an oscillatory combustion, the image acquisition being synchronized with this variation or this periodic phenomenon or being carried out only for a predetermined phase of this variation or periodic phenomenon.
Là encore, il est préférable d'attendre la fin du calcul statistique réalisé sur les n dernières images avant d'acquérir une nouvelle image, comme déjà expliqué ci-dessus en liaison avec les figures 1B et 3. Le traitement statistique mis en oeuvre selon l'invention est glissant, ce qui signifie qu'il est effectué sur une pile de n images glissantes : il n'est donc pas figé au cours du temps. Quand une nouvelle image est capturée (par exemple: l'image n+1 sur la figure 1A, ou l'image n+2 sur la figure 1B), elle écrase la plus vieille image (l'image 1) de la pile. Ainsi, l'allocation de mémoire pour l'algorithme correspond toujours au nombre d'images de la pile sur lesquelles le traitement statistique est appliqué.Again, it is preferable to wait for the end of the statistical calculation performed on the last n images before acquiring a new image, as already explained above in connection with FIGS. 1B and 3. The statistical processing implemented according to the invention is slippery, which means that it is performed on a stack of n slippery images: it is therefore not frozen over time. When a new image is captured (for example: image n + 1 in Figure 1A, or image n + 2 in Figure 1B), it overwrites the oldest image (image 1) in the stack. Thus, the memory allocation for the algorithm always corresponds to the number of images of the stack on which the statistical processing is applied.
Le nombre n d'images est choisi par l'utilisateur à l'initialisation du calcul. Un nombre supérieur à 5, par exemple compris entre 5 ou 10 etThe number n of images is chosen by the user when the calculation is initialized. A number greater than 5, for example between 5 or 10 and
1000, par exemple égal à 20 ou 25 ou compris entre 25 et 1000, ou encore entre 20 ou 25 et 200, ou encore supérieur à 50, permet d'obtenir un effet de lissage suffisant du bruit vidéo sur l'ensemble des n images. Toutes les fluctuations dans l'image sont considérées comme du bruit pour l'œil. Par conséquent, les fluctuations de la flamme ou de la scène visualisée dans un four, ainsi que le fond de l'image, seront également lissées.1000, for example equal to 20 or 25 or between 25 and 1000, or even between 20 or 25 and 200, or even greater than 50, makes it possible to obtain a sufficient smoothing effect of the video noise on all of the n images . All fluctuations in the image are considered noise to the eye. Therefore, the fluctuations of the flame or the scene viewed in an oven, as well as the background of the image, will also be smoothed.
L'intervalle de temps Tg retenu pour sélectionner les images est de préférence compris entre 10 s et 1000 s. Une durée d'environ 10 s est bien adaptée à la nature des turbulences pouvant apparaître dans une flamme ou dans un four, les turbulences ayant des durées inférieures à 10 s. La borne supérieure de l'intervalle (environ 1000 s, ou plus d'une dizaine de minutes) est choisie de manière à ce que l'information résultant d'un traitement statistique d'images acquises pendant cette durée ait encore un sens pour l'observateur, par rapport au processus de combustion en cours, ou ne lui arrive pas avec trop de retard par rapport à ce processus.The time interval Tg used to select the images is preferably between 10 s and 1000 s. A duration of approximately 10 s is well suited to the nature of the turbulence which may appear in a flame or in an oven, the turbulence having durations of less than 10 s. The upper limit of the interval (approximately 1000 s, or more than ten minutes) is chosen so that the information resulting from a statistical processing of images acquired during this period still has meaning for the 'observer, in relation to the combustion process in progress, or does not arrive to him with too much delay compared to this process.
Il découle des explications données ci-dessus en liaison avec les figures 1 B et 3 que cet intervalle de temps Tg peut être variable. Ainsi, sur la figure 1 B : T'g2 est différent de Tgi. D'une manière générale, la longueur de cet intervalle est fonction du nombre n d'images à acquérir en vue d'un traitement statistique, ainsi que de la vitesse de calcul de l'ordinateur qui effectue le traitement statistique. Un utilisateur peut définir, avant que tout calcul statistique ne soit effectué, une durée (approximative) pour Tg. Mais, une acquisition réelle ne se déroule pas pour autant sur une durée strictement égale à Tg, la durée d'acquisition pouvant être supérieure ou légèrement supérieure lorsqu'un calcul statistique n'est pas terminé à l'instant où une nouvelle acquisition devrait être réalisée.It follows from the explanations given above in connection with FIGS. 1B and 3 that this time interval Tg can be variable. Thus, in Figure 1 B: T'g 2 is different from Tgi. In general, the length of this interval is a function of the number n of images to be acquired for statistical processing, as well as the speed of calculation of the computer which performs the statistical processing. A user can define, before any statistical calculation is carried out, an (approximate) duration for Tg. However, an actual acquisition does not take place over a duration strictly equal to Tg, the acquisition duration being able to be greater or slightly higher when a statistical calculation is not completed at the time when a new acquisition should be made.
La figure 4 représente un exemple d'image instantanée Img. On peut y voir les parois 20 du four et le brûleur 22, avec ses différents orifices d'injection de combustible et d'oxydant.FIG. 4 represents an example of an instant image Img. We can see the walls 20 of the oven and the burner 22, with its different fuel injection and oxidant orifices.
Un premier exemple de traitement statistique sur n images est un calcul de variance sur ces n images. On obtient donc une image dont chaque pixel ou zone est le résultat du calcul de variance pour le pixel ou la zone correspondante sur toutes les images. Des valeurs élevées d'intensité sur cette image correspondent aux zones où les fluctuations d'intensité sont élevées, et des valeurs faibles correspondent aux zones où les fluctuations sont faibles.A first example of statistical processing on n images is a variance calculation on these n images. An image is therefore obtained, each pixel or zone of which is the result of the variance calculation for the corresponding pixel or zone on all the images. High intensity values in this image correspond to the areas where the intensity fluctuations are high, and low values correspond to the areas where the fluctuations are small.
La variance est définie comme la différence entre l'image moyenne d'une séquence d'images et une image instantanée. Pour une pile de n images, la variance (notée V) s'exprime par exemple par la formule :Variance is defined as the difference between the average image of a sequence of images and a snapshot. For a stack of n images, the variance (denoted V) is expressed for example by the formula:
Figure imgf000015_0001
avec x l'image moyenne de la pile, et x l'image instantanée. La Variance tend vers zéro si les images sont toutes identiques c'est à dire si il n'y a aucun mouvement d'une image à une autre. En effet, il n'y a pas alors de différence entre l'image moyennée et une image instantanée. Dans la présente invention, la variance informe sur les fluctuations de la flamme.
Figure imgf000015_0001
with x the average image of the stack, and x the instantaneous image. The Variance tends towards zero if the images are all identical, that is to say if there is no movement from one image to another. Indeed, there is then no difference between the averaged image and a snapshot. In the present invention, the variance informs about the fluctuations of the flame.
L'image déviation standard est définie comme suit dans l'article "Average Centerline Température of a Buoyant Pool Fire Obtained by Image processing of video recordings", L.Audouin, G.Kolb, et al (1995), Laboratoire de combustion et de détonique (Université de Poitiers) :The standard deviation image is defined as follows in the article "Average Centerline Temperature of a Buoyant Pool Fire Obtained by Image processing of video recordings", L. Audouin, G. Kolb, et al (1995), Laboratoire de combustion et de detonics (University of Poitiers):
Figure imgf000016_0001
où I est le niveau de gris de chaque pixel pour chaque image instantanée. La variance est le carré de la déviation standard.
Figure imgf000016_0001
where I is the gray level of each pixel for each snapshot. The variance is the square of the standard deviation.
Un deuxième exemple de traitement statistique sur n images, pouvant être appliqué dans le cadre de la présente invention, est un traitement de moyenne glissante (ou "running average" en anglais).A second example of statistical processing on n images, which can be applied in the context of the present invention, is a sliding average processing (or "running average" in English).
Le calcul de moyenne glissante est utilisé pour les algorithmes de l'enveloppe des fluctuations de flammes ou d'une scène dans un four et peut aussi être utilisé pour les calculs de ratios de couleurs. C'est par exemple une opération de sommation de matrices, point par point, effectuée par exemple sur des images à échelle Y∑ (384 * 288 pixels).The sliding average calculation is used for the algorithms of the envelope of the flame fluctuations or of a scene in an oven and can also be used for the calculations of color ratios. It is for example an operation of summation of matrices, point by point, carried out for example on images on a Y∑ scale (384 * 288 pixels).
L'expression mathématique de l'algorithme est la suivante :The mathematical expression of the algorithm is as follows:
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000016_0002
- 1+1 est l'instant d'acquisition de l'image i+1 - 1 est l'instant d'acquisition de l'image i- 1 + 1 is the instant of acquisition of image i + 1 - 1 is the instant of acquisition of image i
- xi+ι représente l'image i+1 , nouvellement acquise- x i + ι represents the image i + 1, newly acquired
- X! représente l'image 1 , c'est-à-dire la plus ancienne image de la pile; cette image va être écrasée par la nouvelle image qui va entrer dans la pile.- X ! represents image 1, that is to say the oldest image of the stack; this image will be overwritten by the new image that will enter the stack.
Cet algorithme est récurrent, en ce sens qu'il ne nécessite pas de recalculer la moyenne à partir de toutes les images initiales ; il ne nécessite que l'ajout de la quantité (Xj+rXj)/N après chaque nouvelle acquisition. La figure 5 montre une moyenne effectuée sur 60 images. Cette figure montre les zones statiques 20 de l'image, qui sont les parois réfractaires. La référence 22 désigne la sortie du brûleur et la référence 24 l'image lissée de la flamme. Typiquement, sur une image prise dans un four industriel (par exemple : image d'une flamme ou d'un bain dans un four), les zones statiques sont les murs réfractaires et les zones fluctuantes sont les flammes turbulentes et/ou, éventuellement, la charge (bain de verre, de métal en fusion...). Le traitement par moyenne glissante donne un effet de lissage de l'information et tend donc à faire disparaître les zones de fluctuation de la flamme ou de la scène visualisée.This algorithm is recurrent, in the sense that it does not require recalculating the average from all the initial images; it only requires the addition of the quantity (Xj + rXj) / N after each new acquisition. Figure 5 shows an average over 60 images. This figure shows the static areas 20 of the image, which are the refractory walls. Reference 22 designates the burner output and reference 24 the smoothed image of the flame. Typically, on an image taken in an industrial furnace (for example: image of a flame or of a bath in an furnace), the static zones are the refractory walls and the fluctuating zones are the turbulent flames and / or, possibly, the load (glass bath, molten metal ...). The sliding average processing gives a smoothing effect on the information and therefore tends to make the areas of fluctuation of the flame or of the scene viewed disappear.
L'image résultat obtenue est de bonne qualité, indépendamment du temps de traitement, du bruit dû à l'électronique d'acquisition vidéo. Cette image résultat est utilisée pour déterminer plus facilement le seuil à choisir pour les calculs suivants. En effet, on peut déterminer une valeur d'intensité ou la valeur d'intensité maximum sur les parois (zones 20 de la figure 5). Le seuil est ensuite sélectionné à cette valeur d'intensité des parois. Un troisième exemple de traitement ou algorithme de traitement permet de suivre les fluctuations de la flamme image par image.The result image obtained is of good quality, independently of the processing time, of the noise due to the video acquisition electronics. This result image is used to more easily determine the threshold to be chosen for the following calculations. Indeed, one can determine an intensity value or the maximum intensity value on the walls (zones 20 of FIG. 5). The threshold is then selected at this wall intensity value. A third example of processing or processing algorithm makes it possible to follow the fluctuations of the flame image by image.
Cet exemple permet en fait d'obtenir un résultat intermédiaire pour des calculs ultérieurs. Selon ce traitement, l'image de la moyenne glissante Avg est calculée puis est soustraite de chacune des images instantanées de la pile. Ensuite, l'image valeur absolue de chacune des images résultats est binarisée selon un seuil choisi par l'utilisateur.This example makes it possible in fact to obtain an intermediate result for subsequent calculations. According to this processing, the image of the moving average Avg is calculated and is then subtracted from each of the instant images of the stack. Then, the absolute value image of each of the result images is binarized according to a threshold chosen by the user.
Enfin, il est vérifié si le traitement statistique est terminé. Si non, il est achevé par retour aux étapes précédentes. Si oui, une nouvelle image est acquise.Finally, it is checked whether the statistical processing is finished. If not, it is completed by returning to the previous steps. If so, a new image is acquired.
L'image de rang 1 est alors écrasée ou éliminée de la pile et remplacée par l'image de rang 2. De même, l'image de rang i+1 remplace l'image de rang i, et ceci pour tout i entre 1 et n. La nouvelle moyenne est calculée sur les nouvelles n dernières images ainsi obtenues. Soustraire la moyenne à chaque image instantanée ôte l'enveloppe statique de la flamme. Il ne reste alors que ses fluctuations instantanées. Une expression mathématique simple de l'algorithme est la suivante : Bin (Abs (lm(i) - Avg), seuil)The image of rank 1 is then overwritten or eliminated from the stack and replaced by the image of rank 2. Similarly, the image of rank i + 1 replaces the image of rank i, and this for all i between 1 and N. The new average is calculated on the new n last images thus obtained. Subtracting the average from each snapshot removes the static envelope from the flame. Only its instantaneous fluctuations remain. A simple mathematical expression of the algorithm is as follows: Bin (Abs (lm (i) - Avg), threshold)
Où:Or:
- Im(i) est l'image instantanée prise à l'instant i,- Im (i) is the instantaneous image taken at time i,
- Avg est la moyenne sur les n dernières images,- Avg is the average over the last n images,
- Abs est l'opération de calcul de la valeur absolue, - Bin est l'opération de binarisation effectuée par rapport à un seuil d'intensité choisi par l'utilisateur (les pixels de Abs(lm(i)-Avg) dont l'intensité dépasse, ou est égale à, cette valeur sont mis à 1 , ceux qui sont en dessous sont mis à 0).- Abs is the absolute value calculation operation, - Bin is the binarization operation carried out with respect to an intensity threshold chosen by the user (the pixels of Abs (lm (i) -Avg) of which l intensity exceeds, or is equal to, this value is set to 1, those below are set to 0).
Un exemple d'image obtenue (encore appelée : enveloppe de flamme instantanée) est représenté sur la figure 6.An example of an image obtained (also called: instantaneous flame envelope) is shown in FIG. 6.
Cette image aide à détecter des états ponctuellement anormaux de la flamme (dérive ou variation de sa géométrie).This image helps to detect punctually abnormal states of the flame (drift or variation of its geometry).
Ce troisième algorithme permet de mettre en évidence les zones où l'intensité lumineuse fluctue au cours du temps. Il permet également de supprimer les zones où l'intensité lumineuse est constante, et de souligner les bords de la flamme.This third algorithm makes it possible to highlight the zones where the light intensity fluctuates over time. It also removes areas where the light intensity is constant, and highlights the edges of the flame.
Un quatrième et un cinquième algorithme permettent de détecter l'enveloppe des fluctuations de la flamme.A fourth and a fifth algorithm make it possible to detect the envelope of the fluctuations of the flame.
Le quatrième algorithme met en oeuvre le troisième exemple de traitement ci-dessus. Il utilise la moyenne glissante comme image de référence pour soustraire le bruit de fond de l'image résultat. Pour chaque image de la séquence, la valeur absolue de la différence entre l'image et l'image moyennée de la série est calculée. Cette image résultat est ensuite binarisée par rapport à un seuil arbitraire, puis moyennée avec les autres images de la série.The fourth algorithm implements the third processing example above. It uses the moving average as a reference image to subtract the background noise from the resulting image. For each image in the sequence, the absolute value of the difference between the image and the averaged image of the series is calculated. This result image is then binarized with respect to an arbitrary threshold, then averaged with the other images in the series.
Il est ensuite vérifié si le traitement statistique est terminé. Si non, il est achevé par retour aux étapes précédentes. Si oui, une nouvelle image est acquise. L'image de rang 1 est alors écrasée ou éliminée de la pile et remplacée par l'image de rang 2. De même, l'image i+1 remplace l'image i, et ceci pour tout rang i entre 1 et n. La nouvelle moyenne est calculée. L'expression de l'algorithme du calcul de l'enveloppe de flamme peut se résumer par l'expression suivante :It is then checked whether the statistical processing has ended. If not, it is completed by returning to the previous steps. If so, a new image is acquired. The image of rank 1 is then overwritten or eliminated from the stack and replaced by the image of rank 2. Similarly, the image i + 1 replaces the image i, and this for any rank i between 1 and n. The new average is calculated. The expression of the algorithm for calculating the flame envelope can be summarized by the following expression:
Enveloppe de flamme 1 = Avg ( Bin ( Abs ( lmg(i) - Avg ), seuil))Flame envelope 1 = Avg (Bin (Abs (lmg (i) - Avg), threshold))
Où :Or :
- Avg est la moyenne glissante ("running average"), telle que déjà exposée ci-dessus (deuxième exemple de traitement).- Avg is the running average, as already explained above (second example of treatment).
- Bin est l'opération de binarisation selon le seuil défini par l'utilisateur (les pixels de Abs(lmg(i)-Avg) dont l'intensité dépasse, ou est égale à, cette valeur sont mis à 1 , ceux qui sont en dessous sont mis à 0),- Bin is the binarization operation according to the threshold defined by the user (the pixels of Abs (lmg (i) -Avg) whose intensity exceeds, or is equal to, this value is set to 1, those which are below are set to 0),
- Im (i) représente chaque image instantanée de la pile d'images.- Im (i) represents each instant image in the image stack.
Le choix du seuil dépend des valeurs de niveaux de gris de l'image de départ (image moyenne des n dernières images). Ces valeurs permettent de séparer le bruit de fond de la flamme au premier plan. Le seuil permet donc d'identifier les zones de fluctuations dont les amplitudes dépassent cette valeur. Ce seuil, défini par l'utilisateur, permet d'éliminer toutes les fluctuations de basse intensité causées par le bruit vidéo sur les zones statiques. Ainsi, seules les zones de fluctuations d'intensités supérieures au seuil sont visibles sur l'image résultat.The choice of the threshold depends on the gray level values of the starting image (average image of the n last images). These values are used to separate the background noise from the foreground flame. The threshold therefore makes it possible to identify the zones of fluctuations whose amplitudes exceed this value. This user-defined threshold eliminates all low intensity fluctuations caused by video noise on static areas. Thus, only the areas of intensity fluctuations greater than the threshold are visible on the result image.
Un exemple d'image obtenue par ce quatrième algorithme est donné sur la figure 7.An example of an image obtained by this fourth algorithm is given in FIG. 7.
Le cinquième algorithme consiste à calculer la valeur absolue de la différence entre une image instantanée et celle qui la précède dans la pile. La soustraction de deux images consécutives permet de mettre en évidence ce qui a changé entre les deux instants. L'image résultat est transformée en image binaire selon un seuil arbitraire. Elle est ensuite moyennée (en moyenne glissante) avec les autres images de la pile.The fifth algorithm consists in calculating the absolute value of the difference between a snapshot and the one that precedes it in the stack. Subtracting two consecutive images highlights what has changed between the two moments. The resulting image is transformed into a binary image according to an arbitrary threshold. It is then averaged (on a sliding average) with the other images in the stack.
Il est ensuite vérifié si le traitement statistique est terminé. Si non, il est achevé par retour aux étapes précédentes. Si oui, une nouvelle image est acquise. L'image de rang 1 est alors écrasée ou éliminée de la pile et remplacée par l'image de rang 2. De même, l'image i+1 remplace l'image i, pout toute valeur de i. La nouvelle moyenne est calculée.It is then checked whether the statistical processing has ended. If not, it is completed by returning to the previous steps. If so, a new image is acquired. The image of rank 1 is then overwritten or eliminated from the stack and replaced by the image of rank 2. Similarly, the image i + 1 replaces the image i, for any value of i. The new average is calculated.
Le cinquième algorithme s'exprime mathématiquement comme suit :The fifth algorithm is expressed mathematically as follows:
Enveloppe de flamme 2= Avg ( Bin ( Abs ( lmg(i) - Img(M)), seuil)) Où :Flame shell 2 = Avg (Bin (Abs (lmg (i) - Img (M)), threshold)) Or :
- Avg est la moyenne glissante,- Avg is the rolling average,
- Bin est l'opération de binarisation selon un seuil arbitraire (les pixels de Abs(lmg(i)-lmg(i-1)) dont l'intensité dépasse, ou est égale à, cette valeur sont mis à 1 , ceux qui sont en dessous sont mis à 0),- Bin is the binarization operation according to an arbitrary threshold (the pixels of Abs (lmg (i) -lmg (i-1)) whose intensity exceeds, or is equal to, this value is set to 1, those which are below are set to 0),
- Im (i) représente chaque image instantanée de la pile d'acquisition,- Im (i) represents each instant image of the acquisition stack,
- Im(i) et lm(i-1) sont deux images successives de la pile d'acquisition.- Im (i) and lm (i-1) are two successive images of the acquisition stack.
La figure 8 montre le résultat d'un algorithme "enveloppe de flamme 2". Les images des figures 7 et 8 sont des exemples obtenues par exécution des algorithmes sur des piles de 60 images. Les murs statiques du four ont, dans les deux cas, disparu de l'image. Ils sont en noir et le contour de flamme est lissé.Figure 8 shows the result of a "flame envelope 2" algorithm. The images in FIGS. 7 and 8 are examples obtained by executing the algorithms on stacks of 60 images. The static walls of the oven have, in both cases, disappeared from the picture. They are black and the flame outline is smoothed.
Pour le quatrième algorithme, l'image résultat n'est plus sensible aux variations les plus rapides de la flamme.For the fourth algorithm, the resulting image is no longer sensitive to the most rapid variations of the flame.
La différence entre les quatrième et cinquième algorithmes est que le quatrième est influencé par la contribution des n dernières images de la pile alors que le cinquième est un résultat plus instantané.The difference between the fourth and fifth algorithms is that the fourth is influenced by the contribution of the last n images of the stack while the fifth is a more instant result.
En soustrayant la moyenne, le quatrième algorithme met en évidence la partie constante de la flamme (en noir au coeur de la flamme sur la figure 7). De ce fait, les bords fluctuants de la flamme sont eux aussi mieux mis en relief dans cette image résultat. L'information du cinquième algorithme est plus instantanée.By subtracting the average, the fourth algorithm highlights the constant part of the flame (in black at the heart of the flame in Figure 7). Therefore, the fluctuating edges of the flame are also better highlighted in this result image. The information of the fifth algorithm is more instantaneous.
Un sixième exemple de calcul ou d'algorithme est un calcul d"' intermittence instantanée" préalable au septième algorithme. Un tel calcul, appliqué aux images initiales, dépend d'un autre seuil choisi par l'utilisateur du logiciel. Chaque pixel dépassant la valeur choisie est mis à 1 (blanc sur l'image) et les pixels en dessous du seuil prédéterminé sont mis à 0 (noir sur l'image). Cet algorithme s'écrit mathématiquement comme suit :A sixth example of calculation or algorithm is a calculation of "instant intermittence" prior to the seventh algorithm. Such a calculation, applied to the initial images, depends on another threshold chosen by the user of the software. Each pixel exceeding the chosen value is set to 1 (white on the image) and the pixels below the predetermined threshold are set to 0 (black on the image). This algorithm is written mathematically as follows:
Intermittence instantanée = Bin(lm(i), seuil) Une image d'intermittence instantanée est une image binaire qui informe sur la probabilité de dépassement d'un seuil fixé par l'utilisateur (p=0 % = noir ou p=100% = blanc). Par conséquent, le seuil choisi détermine la présence de flamme dans l'image. L'image binaire, dont les valeurs de pixel sont 0 ou 1 , sera blanche à l'emplacement de la flamme et noire si aucun pixel n'excède la valeur de seuil.Instant intermittence = Bin (lm (i), threshold) An instant intermittence image is a binary image which informs about the probability of exceeding a threshold set by the user (p = 0% = black or p = 100% = white). Consequently, the chosen threshold determines the presence of flame in the image. The binary image, whose pixel values are 0 or 1, will be white at the flame location and black if no pixel exceeds the threshold value.
L'histogramme des valeurs de niveaux de gris d'une image de flamme peut aider l'utilisateur à choisir le seuil. La valeur seuil est généralement située au-dessus de l'intensité maximale des parois. La figure 9 représente l'histogramme type d'une image prise dans un four.The histogram of the grayscale values of a flame image can help the user to choose the threshold. The threshold value is generally located above the maximum intensity of the walls. Figure 9 shows the typical histogram of an image taken in an oven.
On peut réaliser (septième exemple de calcul ou d'algorithme) un calcul d'"intermittence moyenne", qui est la moyenne glissante dans le temps des intermittences instantanées. Les pixels de l'image varient donc de 0 à 255, et leurs niveaux de gris (ou intensités) représentent la probabilité de dépassement du seuil choisi, au cours de l'intervalle de temps de la fenêtre glissante.One can carry out (seventh example of calculation or algorithm) a calculation of "average intermittence", which is the sliding average in time of instantaneous intermittences. The pixels of the image therefore vary from 0 to 255, and their gray levels (or intensities) represent the probability of exceeding the chosen threshold, during the time interval of the sliding window.
L'image de la probabilité de dépassement d'un seuil de luminosité supérieur à la luminosité des parois permet donc de faire apparaître la présence et position effective de la flamme dans l'image comme le montre la figure 10.The image of the probability of exceeding a luminosity threshold greater than the luminosity of the walls therefore makes it possible to show the presence and effective position of the flame in the image as shown in FIG. 10.
L'expression mathématique de cet algorithme est la suivante : Avg (Bin(lm(i)), seuil), Où : - Avg est la moyenne glissante,The mathematical expression of this algorithm is as follows: Avg (Bin (lm (i)), threshold), Where: - Avg is the sliding average,
- Bin est l'opération de binarisation de l'image instantanée Im (î) selon le seuil arbitraire : un pixel de lm(i) est mis à 0 (ou à 1) si son intensité est inférieure (ou supérieure) au seuil.- Bin is the binarization operation of the instantaneous image Im (î) according to the arbitrary threshold: a pixel of lm (i) is set to 0 (or to 1) if its intensity is lower (or higher) than the threshold.
L'utilisation d'un seuil selon l'un des troisième à septième algorithmes est avantageuse pour effacer le bruit de l'image et la luminosité des parois et extraire le contour de flamme. Ce type d'algorithme présente certaines limites. En effet, on peut ainsi caractériser la flamme seulement si elle est plus brillante que le fond. Or ce n'est pas toujours le cas sur des sites industriels, notamment en raison de la faible luminosité de certaines flammes par rapport au rayonnement des parois réfractaires. L'image du résultat est dépendante du choix du seuil, mais ceci est compensé par l'aspect systématique de cette dépendance qui permet une comparaison des images résultats au cours du temps.The use of a threshold according to one of the third to seventh algorithms is advantageous for erasing the image noise and the brightness of the walls and extracting the flame contour. This type of algorithm has certain limits. Indeed, one can thus characterize the flame only if it is brighter than the bottom. However, this is not always the case on industrial sites, in particular due to the low luminosity of certain flames compared to the radiation from the refractory walls. The image of the result is dependent on the choice of the threshold, but this is compensated for by the systematic aspect of this dependence which allows a comparison of the images results over time.
Les quatrième, cinquième et septième algorithmes mettent en oeuvre la fonction AVG (BIN( , seuil)), l'argument étant, respectivement, Abs (Img(i)-Avg) (quatrième algorithme), Abs(lmg(i)-lmg(i-1)) (cinquième algorithme) et Abs(img(i)) (septième algorithme).The fourth, fifth and seventh algorithms implement the AVG (BIN (, threshold)) function, the argument being, respectively, Abs (Img (i) -Avg) (fourth algorithm), Abs (lmg (i) -lmg (i-1)) (fifth algorithm) and Abs (img (i)) (seventh algorithm).
Par conséquent, selon une autre définition de l'invention, un traitement statistique mis en œuvre comporte: - le calcul d'une image binaire, par rapport à un seuil, à partir d'une image argument, un pixel de cette image argument étant mis à 0 (ou à 1) par l'opération de binarisation, si son intensité est inférieure (ou supérieure ou égale) au seuil,Consequently, according to another definition of the invention, a statistical processing implemented comprises: the calculation of a binary image, with respect to a threshold, from an argument image, a pixel of this argument image being set to 0 (or 1) by the binarization operation, if its intensity is less (or greater than or equal) to the threshold,
- un calcul de la moyenne des images binaires ainsi obtenues. L'image argument peut être par exemple l'un des trois types d'images indiqués ci-dessus Abs(lmg(i)-Avg), Abs(lmg(i)-lmg(i-1)) ou Abs(lmg(i)).- a calculation of the average of the binary images thus obtained. The argument image can be for example one of the three types of images indicated above Abs (lmg (i) -Avg), Abs (lmg (i) -lmg (i-1)) or Abs (lmg ( i)).
Au-delà de la simple utilisation comme affichage d'une image plus facile à interpréter par un opérateur, l'enveloppe des fluctuations de la flamme, obtenue par l'un des quatrième et cinquième algorithmes ou les images d'intermittence instantanée ou moyenne (sixième et septième algorithmes), peut (peuvent) être utilisée(s) pour extraire des paramètres géométriques quantitatifs tels que le périmètre, l'aire, la longueur de flamme. Il est possible d'appliquer un procédé de détection d'objet (ici la flamme) par traitement d'images, par exemple par extraction de contours, ou encore "segmentation de contours".Beyond the simple use as display of an image easier to interpret by an operator, the envelope of the fluctuations of the flame, obtained by one of the fourth and fifth algorithms or the images of instantaneous or average intermittence ( sixth and seventh algorithms), can (can) be used to extract quantitative geometric parameters such as perimeter, area, flame length. It is possible to apply an object detection process (here the flame) by image processing, for example by contour extraction, or even "contour segmentation".
Selon un exemple d'extraction de contours, une image est d'abord binarisée par rapport à un niveau de gris choisi par l'utilisateur. Par exemple, il est attribué à chaque pixel de l'image la valeur 1 ou 0 suivant qu'il est considéré comme faisant partie, ou pas, de la flamme. Dans un second temps, l'image est dilatée d'un pixel plus large. Ensuite l'image originale est soustraite de l'image dilatée d'un pixel. Le résultat de cette soustraction est un ou plusieurs contour(s) continu, d'un pixel d'épaisseur. Enfin, ce ou ces contours sont superposés sur l'image résultat (par exemple "enveloppe de flamme 1 " ou "enveloppe de flamme 2"), par addition des deux images.According to an example of extracting contours, an image is first binarized with respect to a gray level chosen by the user. For example, each pixel of the image is assigned the value 1 or 0 depending on whether it is considered to be part of the flame, or not. In a second step, the image is expanded by one pixel wider. Then the original image is subtracted from the expanded image by one pixel. The result of this subtraction is one or more continuous contour (s), one pixel thick. Finally, this or these contours are superimposed on the result image (for example "flame envelope 1" or "flame envelope 2"), by adding the two images.
La figure 11 montre un exemple d'extraction de contour avec un rectangle englobant la flamme. Les coordonnées du rectangle englobant (Xmjn, xmax, ymin, ymax) et/ou un ou plusieurs autres paramètres comme son centre de gravité, ou l'aire du contour ou son périmètre peuvent être calculés et affichés. Les résultats sont envoyés dans des fichiers ou des zones mémoires pour permettre l'archivage et le suivi des caractéristiques de la flamme au cours du temps.Figure 11 shows an example of contour extraction with a rectangle enclosing the flame. The coordinates of the enclosing rectangle (Xmj n , x max , y min , y max ) and / or one or more other parameters such as its center of gravity, or the area of the contour or its perimeter can be calculated and displayed. The results are sent to files or memory areas to allow archiving and monitoring of the characteristics of the flame over time.
Cette analyse donne un bon nombre de paramètres géométriques quantitatifs. Ils pourront être reliés dynamiquement à des systèmes de contrôle avancés comme les réseaux neuronaux. Ils pourront ainsi être utilisés comme entrées complémentaires pour le contrôle en ligne de la flamme.This analysis gives a good number of quantitative geometric parameters. They can be dynamically linked to advanced control systems such as neural networks. They can thus be used as additional inputs for online flame control.
Le suivi de ces paramètres de contour de flamme peut être avantageusement utilisé pour maintenir un réglage optimum d'un ou de plusieurs type(s) de paramètres d'un four et/ou d'une combustion et/ou d'un ou de plusieurs brûleurs, par exemple l'un ou plusieurs des paramètres suivants:The monitoring of these flame contour parameters can be advantageously used to maintain an optimum adjustment of one or more type (s) of parameters of an oven and / or of combustion and / or of one or more burners, for example one or more of the following parameters:
1. La pression du fluide de pulvérisation. Dans le cas d'un brûleur fonctionnant avec un combustible liquide, les paramètres d'enveloppe de flammes, et en particulier la position de la racine de la flamme, peuvent être utilisés pour réguler les conditions de pulvérisation, et notamment le débit et/ou la pression. Une pression trop basse se traduit habituellement par une flamme trop longue, avec une racine de flamme plus éloignée de l'injecteur.1. The pressure of the spray fluid. In the case of a burner operating with liquid fuel, the flame envelope parameters, and in particular the position of the flame root, can be used to regulate the spraying conditions, and in particular the flow rate and / or pressure. Too low a pressure usually results in a flame that is too long, with a flame root farther from the injector.
2. Le degré d'étagement de la flamme.2. The degree of flame staging.
Pour les brûleurs permettant de dévier une partie du combustible ou de l'oxydant vers un injecteur secondaire, le contour de la flamme peut être utilisé pour réguler le degré d'étagement (donc la proportion de combustible ou d'oxydant à diriger vers l'injecteur secondaire) et optimiser la longueur et le volume de la flamme. On pourra chercher en particulier à éviter les situations où la flamme serait trop près de la charge thermique (bain de verre, produits métallurgiques) ou des parois réfractaires. On pourra également utiliser la régulation du degré d'étagement pour minimiser les émissions de polluants.For burners that divert part of the fuel or the oxidant to a secondary injector, the flame outline can be used to regulate the degree of staging (therefore the proportion of fuel or oxidant to be directed towards the secondary injector) and optimize the length and volume of the flame. We can seek in particular to avoid situations where the flame is too close to the thermal load (glass bath, metallurgical products) or the refractory walls. Regulation of the degree of staging can also be used to minimize pollutant emissions.
3. Les débits de combustible et d'oxydant.3. Fuel and oxidant flow rates.
Les débits de combustible et d'oxydant, ainsi que le rapport des débits oxydant/combustible pourront être utilisés pour maintenir une enveloppe de flamme correcte. En effet, un rapport de débits oxydant/combustible inférieur au rapport stoechiométrique se traduit généralement par une flamme exagérément longue, et un débit total (oxydant + combustible) trop faible par rapport à la puissance nominale du brûleur peut provoquer une élévation de la flamme vers la voûte d'un four.The fuel and oxidant flow rates, as well as the oxidant / fuel flow rate ratio can be used to maintain a correct flame envelope. Indeed, a flow report oxidant / fuel lower than the stoichiometric ratio generally results in an excessively long flame, and a total flow (oxidant + fuel) too low compared to the nominal power of the burner can cause an elevation of the flame towards the roof of an oven.
4. La puissance et la quantité de mouvement des brûleurs voisins.4. The power and the momentum of the neighboring burners.
Pour le cas d'utilisation de plusieurs brûleurs, le système de traitement d'images pourra être utilisé pour suivre simultanément les enveloppes de plusieurs flammes, et permettra de diagnostiquer ou d'identifier des interactions indésirables entre les flammes de brûleurs voisins. On peut utiliser l'information des enveloppes de flammes pour optimiser la position, les modes d'injections et la quantité de mouvement des fluides (débit massique et vitesse du fluide) de chaque brûleur de manière à éviter ces interactions indésirables (la quantité de mouvement d'un fluide est égale au produit du débit massique par la vitesse de ce fluide). Ces conditions concernent notamment les fours de verre ainsi que certains fours métallurgiques (fours de réchauffage).If several burners are used, the image processing system can be used to simultaneously follow the envelopes of several flames, and will make it possible to diagnose or identify undesirable interactions between the flames of neighboring burners. The information from the flame envelopes can be used to optimize the position, the injection modes and the momentum of the fluids (mass flow and velocity of the fluid) of each burner so as to avoid these undesirable interactions (the momentum of a fluid is equal to the product of the mass flow by the speed of this fluid). These conditions concern in particular glass furnaces as well as certain metallurgical furnaces (reheating furnaces).
5. La fraction de déchets introduits au brûleur. Dans le cas de combustions où des déchets sont co-incinérés avec des combustibles classiques, le système de traitement d'images pourra être utilisé pour asservir la fraction de déchets co-incinérés à une forme et/ou à une position de racine de flamme. Cela pourrait être par exemple le cas des fours de cimenteries, où il est souhaitable de maximiser la fraction d'énergie apportée par des déchets, tout en respectant des caractéristiques de combustion satisfaisantes (flamme stable, racine de flamme immédiatement en aval du brûleur).5. The fraction of waste introduced into the burner. In the case of combustions where waste is co-incinerated with conventional fuels, the image processing system may be used to control the fraction of waste co-incinerated to a shape and / or to a flame root position. This could for example be the case with cement kilns, where it is desirable to maximize the fraction of energy supplied by waste, while respecting satisfactory combustion characteristics (stable flame, flame root immediately downstream of the burner).
6. Une fraction d'oxydant total introduit par le brûleur. Dans le cas de brûleurs qui associent des oxydants de différentes concentrations en oxygène (par exemple air et oxygène, fumées recyclées et oxygène, etc.), le contour de flamme pourra être utilisé pour réguler le rapport entre les deux oxydants de façon à maintenir la longueur de la flamme dans un domaine acceptable. En effet, l'augmentation de la teneur globale en oxygène dans l'oxydant se traduit généralement par un raccourcissement de la longueur de la flamme. 7. La pression du four.6. A fraction of total oxidant introduced by the burner. In the case of burners which combine oxidants of different oxygen concentrations (for example air and oxygen, recycled fumes and oxygen, etc.), the flame contour can be used to regulate the ratio between the two oxidants so as to maintain the flame length in an acceptable range. Indeed, the increase in the overall oxygen content in the oxidant generally results in a shortening of the length of the flame. 7. The oven pressure.
La présence d'entrées d'air à proximité d'un brûleur peut avoir des conséquences importantes sur la direction et la forme de la flamme. L'information sur l'enveloppe de la flamme, éventuellement en combinaison avec celle issue d'autres capteurs, peut donc être asservie à un paramètre qui contrôle les entrées d'air d'un four. Ce paramètre pourrait être la position d'un clapet dans le conduit d'évacuation des fumées pour agir sur la pression à l'intérieur du four. Il est également possible d'agir sur les entrées d'air par une action de maintenance visant à améliorer l'étanchéité autour du brûleur. Des variations de la position de l'enveloppe de la flamme peuvent en effet être le signe de la présence d'entrées d'air parasite dans le four.The presence of air inlets near a burner can have significant consequences on the direction and shape of the flame. The information on the flame envelope, possibly in combination with that from other sensors, can therefore be controlled by a parameter which controls the air inlets from a furnace. This parameter could be the position of a valve in the flue gas exhaust to act on the pressure inside the oven. It is also possible to act on the air inlets by a maintenance action aimed at improving the seal around the burner. Variations in the position of the flame envelope can indeed be a sign of the presence of parasitic air inlets in the oven.
8. La fréquence d'oscillation des alimentations en oxydants et en combustibles d'un brûleur.8. The frequency of oscillation of the oxidant and fuel supplies of a burner.
Dans le cas de l'utilisation d'une vanne permettant une combustion oscillatoire, l'acquisition d'images peut être synchronisée en phase avec la vanne, et l'analyse d'image peut permettre un traitement statistique sur la flamme ou l'enveloppe de la flamme pour différentes phases des oscillations du mélange combustible/oxydant. Un traitement d'images selon l'invention permet de vérifier que, pour chaque phase du cycle d'oscillation, l'enveloppe de la flamme maintient des caractéristiques acceptables. Le contrôle par analyse vidéo, par exemple en combinaison avec d'autres capteurs de température et de composition des fumées, permet l'optimisation de la fréquence et/ou de l'amplitude des oscillations de façon à minimiser l'émission de polluants tout en gardant une enveloppe de flamme compatible avec le procédé.In the case of the use of a valve allowing an oscillatory combustion, the acquisition of images can be synchronized in phase with the valve, and the image analysis can allow a statistical treatment on the flame or the envelope of the flame for different phases of the oscillations of the fuel / oxidant mixture. Image processing according to the invention makes it possible to verify that, for each phase of the oscillation cycle, the flame envelope maintains acceptable characteristics. Control by video analysis, for example in combination with other temperature and smoke composition sensors, allows the frequency and / or amplitude of the oscillations to be optimized so as to minimize the emission of pollutants while keeping a flame envelope compatible with the process.
Chaque image vidéo brute ou instantanée résulte de la combinaison de 3 couleurs ou 3 canaux R (rouge), V (vert) et B (bleu).Each raw or instant video image results from the combination of 3 colors or 3 channels R (red), V (green) and B (blue).
Selon l'invention, on peut relier, en au moins un pixel de l'image, la température de l'objet en ce pixel et les composantes couleursAccording to the invention, it is possible to link, in at least one pixel of the image, the temperature of the object in this pixel and the color components
(R, G et B) en ce pixel. II est préférable de relier la température aux rapports couleurs(R, G and B) in this pixel. It is preferable to relate the temperature to the color ratios
B/R, G/R et B/G afin de s'affranchir de la connaissance de Pémissivité de l'objet visé. La température de chaque pixel de l'image peut être reliée aux 3 rapports couleur selon la fonction polynomiale suivante :B / R, G / R and B / G in order to free oneself from the knowledge of the emissivity of the object. The temperature of each pixel of the image can be linked to the 3 color ratios according to the following polynomial function:
Figure imgf000026_0001
où (ngr, nbr, nbg) désignent les degrés des polynômes et (a,-, bh ci) les coefficients de ces polynômes.
Figure imgf000026_0001
where (ngr, nbr, nbg) denote the degrees of the polynomials and (a, -, b h ci) denote the coefficients of these polynomials.
De préférence, et afin de limiter les temps de calcul,chacun des degrés ngr, nbr, nbg est inférieur ou égal à 3. 0 Les rapports couleurs peuvent être moyennes dans le temps ou bien on peut aussi utiliser directement les valeurs instantanées de ces rapports.Preferably, and in order to limit the calculation times, each of the degrees ngr, nbr, nbg is less than or equal to 3. 0 The color ratios can be average over time or else the instantaneous values of these ratios can also be used directly .
Les coefficients a,-, bh et c,- peuvent être déterminés de la manière suivante. 5 Des thermocouples sont installés sur une paroi intérieure d'un four. Pour chaque valeur de la température T, une image est prise, dont on déduit les composantes R, G, et B.The coefficients a, -, b h and c, - can be determined as follows. 5 Thermocouples are installed on an interior wall of an oven. For each value of temperature T, an image is taken, from which we deduce the components R, G, and B.
On procède au nombre de mesures suffisant pour pouvoir résoudre le système d'équations qui résulte de l'utilisation de l'équation 0 (1) pour chacune des températures de mesure, les inconnues de ce système étant les coefficients a,-, b„ et c,-.The number of measurements is sufficient to be able to solve the system of equations which results from the use of equation 0 (1) for each of the measurement temperatures, the unknowns of this system being the coefficients a, -, b „ and c, -.
Le suivi des rapports de couleur ou de la température calculée à partir de ces rapports peut être avantageusement utilisé pour surveiller ou contrôler le four en visualisant par exemple les niveaux d'intensité de ces 5 rapports, et/ou les gradients de température sur les parois du four ou sur la charge.The monitoring of the color ratios or of the temperature calculated from these ratios can be advantageously used to monitor or control the oven by visualizing for example the intensity levels of these 5 ratios, and / or the temperature gradients on the walls. from the oven or on the load.
Un traitement préalable rapide peut être réalisé en utilisant un seul rapport de couleurs dans un polynôme à une inconnue, de degré ngr, nbr ou nbg selon le rapport choisi. Ce polynôme est par exemple de degré 0 deux ou trois, mais il peut aussi être de degré supérieur.A rapid pre-treatment can be carried out using a single color ratio in a polynomial to an unknown, of degree ngr, nbr or nbg depending on the ratio chosen. This polynomial is for example of degree 0 two or three, but it can also be of higher degree.
On peut donc effectuer une identification préalable de certaines zones ou d'une zone de l'image ou de l'intérieur du four, par exemple les zones les plus chaudes ou pour lesquelles la température est comprise entre deux limites données ou est inférieure ou supérieure à une limite 5 donnée. Puis, un calcul plus précis peut être mis en oeuvre dans cette ou ces zone(s) préalablement identifiée(s), ce qui limite les temps de calcul.It is therefore possible to make a preliminary identification of certain zones or of a zone of the image or of the interior of the oven, for example the hottest zones or for which the temperature is between two given limits or is lower or higher. at a given limit 5. Then, a more precise calculation can be implemented in this or these zone (s) previously identified (s), which limits the calculation times.
Le calcul effectué selon la formule (1) permet d'identifier, par exemple sur une image instantanée, les zones les plus chaudes des parois du four.The calculation carried out according to formula (1) makes it possible to identify, for example on an instant image, the hottest areas of the walls of the oven.
Par exemple, en fonction du réglage des brûleurs ou du type de brûleur, des points chauds peuvent apparaître sur les parois du four, ou en racine ou en bout de flamme. L'identification ou la localisation de ces points chauds permet de tirer une conclusion sur le réglage des brûleurs, et de modifier les paramètres appropriés de ce réglage.For example, depending on the setting of the burners or the type of burner, hot spots may appear on the walls of the oven, or at the root or at the end of the flame. Identifying or locating these hot spots allows you to draw a conclusion on the setting of the burners, and to modify the appropriate parameters of this setting.
Il est aussi possible d'identifier les zones dont les points ou pixels ont un ou des rapport(s) de couleur situés au-dessus ou au- dessous d'un seuil du ou des rapport(s) de couleurs sélectionné(s) ou ont une température (déterminée selon (1)) au-dessus ou au-dessous d'un seuil.It is also possible to identify the zones whose points or pixels have one or more color ratios located above or below a threshold of the selected color ratio (s) or have a temperature (determined according to (1)) above or below a threshold.
La localisation des points chauds ou de certaines zones de température peut par exemple permettre de décider d'une action sur le brûleur afin d'obtenir la zone la plus chaude là où le procédé l'exige.The location of hot spots or certain temperature zones can for example make it possible to decide on an action on the burner in order to obtain the hottest zone where the process requires it.
La détermination de la température en deux points permet celle du gradient de température entre ces points.The determination of the temperature at two points allows that of the temperature gradient between these points.
A un instant donnée, le gradient de température entre les zones les plus froides et les zones les plus chaudes du four peut être utile pour le contrôle de la fusion de la charge. C'est le cas notamment dans certains four, comme les fours de verre, où la charge est majoritairement chauffée par le rayonnement des réfractaires.At a given instant, the temperature gradient between the coldest zones and the warmest zones of the furnace can be useful for controlling the melting of the charge. This is the case in particular in certain furnaces, such as glass furnaces, where the charge is mainly heated by the radiation of the refractories.
Ainsi le profil thermique du four peut alors être mieux appréhendé et contrôlé pour une meilleure fusion de la charge. Une autre application de l'invention concerne l'usure des parois réfractaires.Thus the thermal profile of the furnace can then be better understood and controlled for better melting of the load. Another application of the invention relates to the wear of the refractory walls.
En effet, au cours du temps, l'usure des réfractaires évolue; notamment, une température trop haute aussi bien qu'une température trop basse favorisent ces usures. Surveiller, dans les zones de température élevée ou basse, l'évolution au cours du temps des rapports de couleur et/ou de la température calculée à partir de ces rapports peut permettre de rallonger la durée de vie du four en agissant sur les brûleurs de manière corrective ou en programmant le changement de la paroi avant l'usure complète, cette dernière pouvant entraîner des arrêts de production non prévus. Une autre application de l'invention concerne l'évolution de la charge présente dans le four.In fact, over time, the wear of refractories changes; in particular, a temperature that is too high as well as a temperature that is too low promotes this wear. Monitor, in high or low temperature zones, the evolution over time of color ratios and / or temperature calculated from these reports can extend the life of the oven by acting on the burners in a corrective manner or by programming the change of the wall before complete wear, the latter can lead to unexpected production stoppages. Another application of the invention relates to the evolution of the charge present in the furnace.
La visualisation des rapports de couleur, ou la température calculée à partir de ces rapports, peut avantageusement permettre de qualifier le procédé en informant sur le profil de température de la surface de la charge, à un instant donné ou au cours du temps.The visualization of the color ratios, or the temperature calculated from these ratios, can advantageously make it possible to qualify the process by providing information on the temperature profile of the surface of the charge, at a given instant or over time.
De même, cette visualisation et/ou ce calcul peu(ven)t permettre de mettre en avant des zones d'infondus générateurs de défauts dans différents type de procédés de fusion, ou de réactions de la charge avec l'atmosphère gazeuse voisine de la surface. Ce traitement permettant d'obtenir la température peut être appliqué à des images brutes ou instantanées, ou bien à des images résultant d'un traitement statistique, et notamment un traitement statistique glissant tel que décrit ci-dessus.Likewise, this visualization and / or this calculation can (ven) t allow highlighting areas of unfounded generators of defects in different types of fusion processes, or of reactions of the charge with the gaseous atmosphere close to the area. This treatment making it possible to obtain the temperature can be applied to raw or instantaneous images, or else to images resulting from a statistical treatment, and in particular a sliding statistical treatment as described above.
De préférence, une mesure de température est effectuée sur une image résultant d'un traitement de moyenne glissante, lui aussi déjà exposé ci-dessus.Preferably, a temperature measurement is carried out on an image resulting from a sliding average processing, which is also already explained above.
L'information relative à la température en un point donné ou en une zone donnée du four ou de la charge peut permettre un contrôle d'un ou de plusieurs paramètres du brûleur, tels que ceux décrits ci-dessus (1- 8) : pression du fluide de pulvérisation et/ou degré d'étagement de la flamme et/ou débits de combustible et d'oxydant et/ou puissance et quantité de mouvement des brûleurs voisins et/ou fraction des déchets introduits dans le brûleur et/ou fraction d'oxydant total introduit par le brûleur dans le four, et/ou pression dans le four et/ou fréquence d'oscillation des oscillations.The information relating to the temperature at a given point or in a given zone of the furnace or of the load can allow a control of one or more parameters of the burner, such as those described above (1-8): pressure of the spraying fluid and / or degree of flame staging and / or fuel and oxidant flow rates and / or power and momentum of movement of the neighboring burners and / or fraction of the waste introduced into the burner and / or fraction d total oxidant introduced by the burner into the oven, and / or pressure in the oven and / or frequency of oscillation of the oscillations.
Selon un autre aspect de l'invention, une image (instantanée ou résultant d'un traitement statistique) de l'intérieur du four peut être utilisée pour détecter le contour des flammes. Des exemples de traitement d'images ont déjà été donnés ci- dessus, qui permettent de détecter un contour de flamme. L'invention propose ici un autre procédé permettant d'identifier, de manière plus rapide et aisément automatisable, un contour de flamme. A cette fin, il est possible d'utiliser une méthode de triangulation appliquée à l'histogramme des intensités des pixels de l'image du four représentant les flammes.According to another aspect of the invention, an image (instantaneous or resulting from a statistical processing) of the interior of the oven can be used to detect the contour of the flames. Examples of image processing have already been given above, which make it possible to detect a flame contour. The invention proposes here another method making it possible to identify, more quickly and easily automated, a flame contour. To this end, it is possible to use a triangulation method applied to the histogram of the pixel intensities of the image of the oven representing the flames.
Dans le cas d'une image couleur, on peut disposer de 3 histogrammes correspondants aux 3 composantes couleurs de l'image : rouge, verte et bleue. On peut aussi utiliser l'histogramme des intensités globales de chaque pixel. Une seule couleur, en général le vert (canal G), peut être sélectionnée . On peut aussi utiliser les deux autres couleurs (canal bleu B et/ou canal rouge R).In the case of a color image, there are 3 histograms corresponding to the 3 color components of the image: red, green and blue. We can also use the histogram of the global intensities of each pixel. Only one color, usually green (channel G), can be selected. We can also use the other two colors (blue channel B and / or red channel R).
Chaque histogramme est représenté sous forme d'un graphique, avec un axe des abscisses correspondant par exemple à l'intensité des pixels et l'axe des ordonnées au nombre de pixels ayant cette intensité.Each histogram is represented in the form of a graph, with an abscissa axis corresponding for example to the intensity of the pixels and the ordinate axis to the number of pixels having this intensity.
Comme illustré sur la figure 12, deux maximums apparaissent dans l'histogramme.As illustrated in Figure 12, two maximums appear in the histogram.
Le maximum le plus haut, donc représentant un nombre important de pixels dans l'image, possède une faible intensité. Ce maximum correspond aux parois et à la charge qui entourent les flammes.The highest maximum, therefore representing a large number of pixels in the image, has a low intensity. This maximum corresponds to the walls and the load surrounding the flames.
En effet, la surface occupée par les parois et la charge dans l'image est souvent plus importante que celle des flammes.Indeed, the surface occupied by the walls and the charge in the image is often greater than that of the flames.
Le deuxième maximum, moins élevé, possède une intensité (donc une abscisse) plus importante que le premier. Il correspond aux flammes dans l'image.The second maximum, lower, has a greater intensity (therefore an abscissa) than the first. It corresponds to the flames in the image.
Les deux maximums sont reliés avec une droite. Une perpendiculaire à cette droite est déterminée. Elle présente une inetrsection avec la courbe de l'histogramme. De préférence, on utilise la perpendiculaire qui passe par le point de l'histogramme situé le plus loin de la droite reliant les deux maximum. C'est ce point qui est représenté sur la figure 12.The two maximums are connected with a straight line. A perpendicular to this line is determined. It presents an intersection with the curve of the histogram. Preferably, the perpendicular which passes through the point of the histogram located furthest from the line connecting the two maximums is used. It is this point which is represented on figure 12.
L'abscisse du point d'intersection entre cette perpendiculaire et l'histogramme constitue le seuil d'intensité utilisé pour la détection automatique du contour des flammes. Les intensités des pixels de l'image peuvent être comparées à ce seuil.The abscissa of the point of intersection between this perpendicular and the histogram constitutes the intensity threshold used for the automatic detection of the contour of the flames. The image pixel intensities can be compared to this threshold.
Tous les points ou pixels d'intensité supérieure à ce seuil sont à l'intérieur du contour de la flamme. On peut visualiser ce contour sur des moyens de visualisation ou d'affichage.All the points or pixels of intensity higher than this threshold are inside the contour of the flame. This outline can be viewed on viewing or display means.
Cette méthode de détection du contour permet, dans le cas où la puissance des brûleurs installés dans un four varie souvent, de changer rapidement le seuil d'intensité utilisé pour la détection du contour des flammes afin de l'adapter au changement de l'intensité lumineuse des flammes.This contour detection method allows, in cases where the power of the burners installed in an oven often varies, to quickly change the intensity threshold used for detecting the flame contour in order to adapt it to the change in intensity bright flames.
On peut donc :So we can :
- appliquer cette méthode pour détecter le seuil s du contour d'une flamme, à un premier instant t,- apply this method to detect the threshold s of the contour of a flame, at a first instant t,
- l'appliquer de nouveau à t', t'>t, pour détecter le seuil s' à t', - si, à t', la valeur de seuil s' est différente de s, ou si l'écart entre s' et s est supérieur à une valeur prédéterminée, un contour de flamme correspondant à s' est déterminé et éventuellement affiché.- apply it again to t ', t'> t, to detect the threshold s 'to t', - if, at t ', the threshold value s' is different from s, or if the difference between s 'and s is greater than a predetermined value, a flame contour corresponding to s' is determined and possibly displayed.
Cette méthode peut être automatisée, puisqu'un programme ou un algorithme de recherche de maximum peut permettre d'identifier les maximum de chaque histogramme, et la droite les reliant peut aussi être calculée de manière automatisée.This method can be automated, since a maximum search program or algorithm can identify the maximums in each histogram, and the line connecting them can also be calculated automatically.
On a alors successivement :We then have successively:
- sélection d'une image de la flamme dont on veut déterminer les contours, - détermination de l'histogramme correspondant à cette image,- selection of an image of the flame whose contours are to be determined, - determination of the histogram corresponding to this image,
- détermination des pics ou des maximum de l'histogramme,- determination of the peaks or maximums of the histogram,
- détermination de la droite reliant les pics ou les maximum,- determination of the line connecting the peaks or the maximums,
- détermination d'une perpendiculaire à cette droite,- determination of a perpendicular to this straight line,
- détermination du point d'intersection de cette perpendiculaire et de l'histogramme, le seuil choisi étant l'abscisse de ce points.- determination of the point of intersection of this perpendicular and the histogram, the threshold chosen being the abscissa of this points.
- détermination, et éventuellement affichage ou identification graphique ou visuelle, du contour ou de l'intérieur de la flamme, en fonction de cette valeur de seuil.- determination, and possibly display or graphic or visual identification, of the contour or of the interior of the flame, as a function of this threshold value.
Cette méthode de détermination de seuil peut être appliquée à une image instantanée ou brute, mais peut aussi être utilisée en liaison avec un traitement statistique, par exemple l'un ou l'autre des traitements statistiques glissants décrits ci-dessus.This threshold determination method can be applied to a snapshot or raw image, but can also be used in conjunction with a statistical treatment, for example one or the other of the sliding statistical treatments described above.
Selon encore un autre aspect de l'invention, une image de l'intérieur du four peut être utilisée pour déterminer ou visualiser ou identifier rapidement une modification dans le temps d'une intensité dans une zone de four.According to yet another aspect of the invention, an image of the interior of the oven can be used to quickly determine or view or identify a change over time of an intensity in an oven area.
A cette fin, un opérateur dispose d'une image de l'intérieur du four. Cette image peut être une image instantanée ou une image traitée, par exemple selon l'un des traitements statistiques exposés ci-dessus. A l'aide de tout moyen approprié, l'opérateur peut sélectionner une droite ou une courbe ou une zone ou en tout cas au moins deux points ou pixels de l'image affichée.To this end, an operator has an image of the interior of the furnace. This image can be a snapshot image or a processed image, for example according to one of the statistical treatments exposed above. Using any suitable means, the operator can select a line or a curve or an area or in any case at least two points or pixels of the displayed image.
Sur la figure 13 est représentée l'image d'une flamme dans un four, ainsi que deux points A, B d'extrémité d'un segment AB entre lesquels tous les pixels sont sélectionnés.In FIG. 13 is represented the image of a flame in an oven, as well as two end points A, B of a segment AB between which all the pixels are selected.
L'utilisateur utilise par exemple le curseur de son ordinateur ou encore un stylet pour directement sélectionner l'ensemble voulu de points ou de pixels sur l'écran.The user uses for example the cursor of his computer or a stylus to directly select the desired set of points or pixels on the screen.
Un intervalle de temps dt est également déterminé ou sélectionné.A time interval dt is also determined or selected.
A chaque instant nxdt (n entier naturel) est déterminé le profil d'intensité le long de la ligne ou dans la zone sélectionnée.At each instant nxdt (n natural integer) is determined the intensity profile along the line or in the selected area.
Ainsi, sur la figure 14 est représenté un graphique avec le temps en abscisse, et, en ordonnée, la distance par rapport à l'origine de la ligne ou la zone sélectionnée (par exemple la distance sur le segment A,B entre un point courant et le point A choisi comme origine).Thus, in Figure 14 is shown a graph with the time on the abscissa, and, on the ordinate, the distance from the origin of the line or the selected area (for example the distance on segment A, B between a point current and point A chosen as origin).
L'intensité est représentée, par exemple par une couleur selon une échelle de couleur prédéfinie.The intensity is represented, for example by a color according to a predefined color scale.
Donc chaque verticale dans le graphique représente à un instant donné le profil d'intensité le long de la ligne ou de la zone.So each vertical in the graph represents at a given moment the intensity profile along the line or the area.
Cette méthode est utile pour détecter rapidement une modification dans le temps de l'intensité le long d'une ligne ou dans une zone. En effet on représente à la fois l'évolution temporelle de l'intensité et une répartition spatiale de cette intensité correspondant aux lignes ou aux points ou aux zones choisies. Le graphique de la figure 14 peut être affiché sur un écran 69 de contrôle, par exemple simultanément à l'image de la flamme ou de l'intérieur du four comme illustré sur la figure 13. Sur cette figure sont également représentés les points sélectionnés par l'opérateur, qui définissent la ligne le long de laquelle le profil d'intensité est déterminé.This method is useful for quickly detecting a change in intensity over time along a line or in an area. In fact, we represent both the temporal evolution of the intensity and a spatial distribution of this intensity corresponding to the lines or points or zones chosen. The graph of FIG. 14 can be displayed on a control screen 69, for example simultaneously with the image of the flame or of the interior of the oven as illustrated in FIG. 13. In this figure are also represented the points selected by the operator, which define the line along which the intensity profile is determined.
Une représentation similaire permet de représenter non pas l'intensité de chaque pixel, mais toute fonction de cette intensité, et notamment la température de chaque pixel, calculée par exemple selon le procédé décrit ci-dessus à l'aide du polynôme (1), ou selon l'une des variantes de ce procédé décrites ci-dessus. La répartition de la température est alors faite selon urne composante temporelle et une composante spatiale comme sur la figure 14.A similar representation makes it possible to represent not the intensity of each pixel, but any function of this intensity, and in particular the temperature of each pixel, calculated for example according to the method described above using the polynomial (1), or according to one of the variants of this process described above. The distribution of the temperature is then made according to a temporal component and a spatial component as in FIG. 14.
Plus généralement, on peut représenter en deux dimensions, dont une dimension de temps et une dimension d'espace, une fonction de l'intensité de plusieurs pixels situés sur des lignes, droites ou courbes, dans une zone donnée.More generally, one can represent in two dimensions, including a time dimension and a space dimension, a function of the intensity of several pixels located on lines, straight or curved, in a given area.
Ainsi, comme illustré sur la figure 15, on peut sélectionner 4 points C, D, E, F sur l'image d'une flamme, et un ensemble de segments S1 , S2, ...Sn dans la zone définie par les quatre points C - F. Ces segments sont étalés suivant une direction G. A chaque instant nxdt est calculé une fonction f de l'ensemble des pixels situés sur chaque segment Si, par exemple la moyenne de ces pixels. On peut aussi utiliser d'autres fonctions des pixels telles que la variance ou une autre fonction statistique, ou bien une température moyenne résultant du calcul de la température (par exemple selon l'équation (1)) en chacun des pixels.Thus, as illustrated in FIG. 15, one can select 4 points C, D, E, F on the image of a flame, and a set of segments S1, S2, ... Sn in the zone defined by the four points C - F. These segments are spread in a direction G. At each instant nxdt is calculated a function f of the set of pixels located on each segment Si, for example the average of these pixels. It is also possible to use other functions of the pixels such as the variance or another statistical function, or else an average temperature resulting from the calculation of the temperature (for example according to equation (1)) in each of the pixels.
Un graphique identique à celui de la figure 14 peut ainsi être représenté, les points de chaque ligne verticale de ce graphique représentant, à un même instant, le résultat du calcul de la fonction f pour les différents segments S1 ,...Sn. On prend par exemple comme axe des ordonnées la distance par rapport à un point sur la droite G, par exemple le point H (figure 15).A graph identical to that of FIG. 14 can thus be represented, the points of each vertical line of this graph representing, at the same instant, the result of the calculation of the function f for the different segments S1, ... Sn. For example, take the distance from a point on the line G as the ordinate axis, for example point H (Figure 15).
D'autres lignes ou ensemble de points peuvent être sélectionnés, qui ne sont pas nécessairement des segments de droites tels que les segments Si. Ce sont par exemple des portions de courbes, ou des combinaisons de segments et de portions de courbes. Pratiquement, un programme permet à un opérateur: - de définir un pas temporel,Other lines or set of points can be selected, which are not necessarily line segments such as the segments Si. These are for example portions of curves, or combinations of segments and portions of curves. In practice, a program allows an operator: - define a time step,
- d'effectuer la sélection d'une zone dans l'image, ainsi que la sélection de portions de cette zone sur lesquelles un calcul sera effectué à chaque instant, en fonction d'au moins deux pixels de ces portions, - de définir ou de sélectionner (par exemple dans un menu déroulant, les différentes fonctions étant préalablement mémorisées) une fonction des pixels à calculer à chaque instant.- perform the selection of an area in the image, as well as the selection of portions of this area on which a calculation will be made at each instant, as a function of at least two pixels of these portions, - define or to select (for example in a drop-down menu, the various functions being previously memorized) a function of the pixels to be calculated at each instant.
Les calculs sont ensuite effectués, et les verticales de la figure 14 peuvent être progressivement affichées, en fonction du déroulement du calcul.The calculations are then performed, and the verticals in Figure 14 can be progressively displayed, depending on the course of the calculation.
Finalement, l'opérateur dispose d'une visualisation simultanée de l'ensemble des intensités calculées, réparties dans le temps et l'espace par rapport à une origine.Finally, the operator has a simultaneous display of all the calculated intensities, distributed in time and space with respect to an origin.
Cette méthode permet à un opérateur de prendre rapidement une décision sur les conditions de fonctionnement du brûleur, et notamment sur une variation possible de l'un ou de plusieurs des paramètres 1-8 déjà mentionnés ci-dessus.This method allows an operator to quickly make a decision on the operating conditions of the burner, and in particular on a possible variation of one or more of the parameters 1-8 already mentioned above.
La figure 16 représente un exemple de dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention dans un four industriel 40. Cet exemple est donné pour la visualisation d'une flamme. Il s'applique également à l'observation d'une charge dans un four, ou des parois d'un four.FIG. 16 shows an example of a device for implementing the invention in an industrial oven 40. This example is given for viewing a flame. It also applies to the observation of a charge in an oven, or of the walls of an oven.
Un brûleur 42 est représenté schématiquement, de même qu'une flamme 44. Des moyens d'acquisition d'images, tels qu'une ou plusieurs caméra(s) 46, permettent d'acquérir des images de la flamme 44. Ces images sont traitées par un dispositif ou une carte 48 de numérisation d'images.A burner 42 is shown diagrammatically, as is a flame 44. Image acquisition means, such as one or more camera (s) 46, make it possible to acquire images of the flame 44. These images are processed by an image scanning device or card 48.
Les caméras vidéo utilisées dans les fours industriels peuvent fonctionner dans le visible, l'ultraviolet ou l'infrarouge. Pour augmenter le contraste entre la flamme et les parois réfractaires, ces caméras, peuvent être équipées d'un filtre interférométrique (dans l'ultraviolet : filtre centré autour de 310 nm pour mettre en évidence l'émission du radical OH; dans le visible : filtre centré autour de 431 nm pour le radical CH, ou 516 nm pour le radical C2, ou 589 nm pour l'émission du sodium ; la bande passante des filtres est comprise entre 10 et 20 nm). Les images numérisées sont transmises à des moyens informatiques 50, comportant essentiellement une unité centrale 60, des moyens d'affichage et de visualisation 69, et des périphériques de contrôle tels qu'un clavier 72 et une souris 61. D'autres moyens de sélection d'une zone ou d'un champ d'une page affichée à l'écran 69 peuvent également être utilisés, par exemple tout moyen permettant de réaliser une sélection par contact tactile sur l'écran.Video cameras used in industrial ovens can operate in the visible, ultraviolet or infrared. To increase the contrast between the flame and the refractory walls, these cameras can be equipped with an interferometric filter (in the ultraviolet: filter centered around 310 nm to highlight the emission of the OH radical; in the visible: filter centered around 431 nm for the CH radical, or 516 nm for the C2 radical, or 589 nm for the sodium emission; the bandwidth of the filters is between 10 and 20 nm). The digitized images are transmitted to computer means 50, essentially comprising a central unit 60, display and display means 69, and control peripherals such as a keyboard 72 and a mouse 61. Other selection means of a zone or of a field of a page displayed on the screen 69 can also be used, for example any means allowing a selection to be made by touch on the screen.
Dans le cas d'une combustion oscillatoire, une donnée supplémentaire est introduite dans le système informatique 50: il s'agit d'un signal numérique représentatif du signal périodique oscillatoire.In the case of oscillatory combustion, an additional datum is introduced into the computer system 50: it is a digital signal representative of the oscillatory periodic signal.
Comme illustré sur la figure 17, l'unité centrale 60 comporte elle-même un microprocesseur 62, un ensemble 64 de mémoire ROM et RAM, un disque dur 66, qui a aussi une fonction de stockage d'information, tous ces éléments étant couplés à un bus 68. L'écran 69 permet de visualiser une ou plusieurs des images brutes (avant traitement) ou des images obtenues après traitement. Ce traitement peut être un traitement statistique ou selon l'un des autres procédés décrits ci-dessus. Sur la figure 12, l'écran 69 est représenté avec une image instantanée 69-1 , une image d'intermittence moyenne 69- 2, une image d'enveloppe de flamme 69-3 et une image de contour 69-4. Les instructions pour mettre en oeuvre un ou plusieurs de traitements selon l'invention sont mémorisées dans les moyens 64, 66 de mémorisation du système informatique.As illustrated in FIG. 17, the central unit 60 itself comprises a microprocessor 62, a set 64 of ROM and RAM memory, a hard disk 66, which also has an information storage function, all of these elements being coupled to a bus 68. The screen 69 makes it possible to view one or more of the raw images (before treatment) or of the images obtained after treatment. This processing can be a statistical processing or according to one of the other methods described above. In FIG. 12, the screen 69 is represented with an instantaneous image 69-1, an average intermittency image 69-2, a flame envelope image 69-3 and a contour image 69-4. The instructions for implementing one or more of treatments according to the invention are stored in the means 64, 66 for storing the computer system.
Il peut s'agir d'un traitement statistique, et/ou d'un traitement pour la détermination de températures ; et/ou d'un traitement pour la détermination d'un seuil ; et/ou d'un traitement en vue de la représentation graphique du profil d'intensité en fonction du temps. Tous ces traitements ont été décrits ci-dessus.It can be a statistical treatment, and / or a treatment for determining temperatures; and / or processing for determining a threshold; and / or processing for the graphic representation of the intensity profile as a function of time. All of these treatments have been described above.
Des moyens, par exemple un menu et un curseur déplacé à l'aide de la souris, permettent à un utilisateur de sélectionner le traitement à réaliser. Il peut aussi choisir de réaliser plusieurs de ces traitements en parallèle.Means, for example a menu and a cursor moved with the mouse, allow a user to select the treatment to be performed. He can also choose to carry out several of these treatments in parallel.
Des moyens identiques ou de même type peuvent également offrir à l'utilisateur la possibilité de choisir le nombre n d'images à acquérir pour réaliser un traitement statistique glissant, et/ou la durée, exacte ou approximative, d'un intervalle temporel glissant. Des moyens identiques ou de même type peuvent également offrir la possibilité de sélectionner une ou plusieurs valeurs de seuil, pour la mise en oeuvre de l'un ou l'autre des algorithmes de traitement statistique décrits ci-dessus. Des moyens identiques ou de même type peuvent également offrir la possibilité de sélectionner une ou plusieurs images arguments en vue d'un traitement statistique mettant en œuvre la fonction AVG (BIN( , seuil)) évoquée plus haut.Identical or the same type of means can also offer the user the possibility of choosing the number n of images to be acquired to carry out a sliding statistical processing, and / or the duration, exact or approximate, of a sliding time interval. Identical or same type means can also offer the possibility of selecting one or more threshold values, for the implementation of one or the other of the statistical processing algorithms described above. Identical or same type means can also offer the possibility of selecting one or more argument images with a view to statistical processing implementing the AVG (BIN (, threshold)) function mentioned above.
Des moyens identiques ou de même type permettent à un opérateur de sélectionner le nombre de canaux de couleur à retenir (B et/ou R et ou B) en vue d'un traitement pour le calcul de la températur, ou encore de sélectionner le pas temporel pour calculer des valeurs successives, de seuil (selon un procédé tel que décrit ci-dessus en liaison avec la figure 12), ou de sélectionner le pas temporel et les points ou pixels ou les zones dans une image pour obtenir une répartition spatiotemporelle des intensités des points ou pixels correspondants (selon un procédé tel que décrit ci-dessus en liaison avec la figure 14).Identical or same type means allow an operator to select the number of color channels to be retained (B and / or R and or B) for processing for calculating the temperature, or even to select the pitch temporal to calculate successive, threshold values (according to a method as described above in connection with FIG. 12), or to select the temporal step and the points or pixels or the zones in an image to obtain a spatiotemporal distribution of the intensities of the corresponding points or pixels (according to a method as described above in conjunction with FIG. 14).
Les images brutes acquises à l'aide de la caméra 46 et de la carte de numérisation 48 sont stockées dans une zone de mémoire de l'unité centrale 60. Peut également être stocké dans cette zone mémoire un ensemble ou une pile des n dernières images acquises, ou des images acquises pendant la durée de l'intervalle glissant sélectionné.The raw images acquired using the camera 46 and the digitization card 48 are stored in a memory area of the central processing unit 60. A set or a stack of the last n images can also be stored in this memory area. acquired, or images acquired during the duration of the selected sliding interval.
Peuvent également être stockées dans une zone mémoire les n dernières images obtenues par moyenne glissante Avg, ou une pile de ces n dernières images moyennes, ou encore d'autres piles d'images qui évoluent au cours de l'acquisition (par exemple la pile des résultats de Abs(lm(i)-lm(i-1)), ou encore des cartes de température d'une zone donnée, ou encore des histogrammes tels que celui de la figure 12 ou encore des représentations graphiques telles que celle de la figure 14. Le procédé d'affichage peut également indiquer à l'opérateur, l'intensité lumineuse et/ou la température et/ou l'évolution temporelle du profil d'intensité correspondant à une portion ou une zone d'une image affichée sur l'écran 69.Can also be stored in a memory area the n last images obtained by sliding average Avg, or a stack of these n last average images, or other stacks of images which evolve during the acquisition (for example the stack results of Abs (lm (i) -lm (i-1)), or temperature maps of a given area, or histograms such as that of Figure 12 or graphical representations such as that of Figure 14. The display process can also indicate to the operator, the light intensity and / or the temperature and / or the time evolution of the intensity profile corresponding to a portion or an area of a displayed image. on screen 69.
Cette fonction est mise en oeuvre par des moyens de sélection d'une portion ou d'une zone de l'image, par exemple à l'aide du curseur, et par des moyens d'affichage, sur l'image, par exemple dans un champ déterminé celle-ci, de l'intensité et/ou la température et/ou l'évolution temporelle du profil d'intensité de la zone sélectionnée.This function is implemented by means of selecting a portion or an area of the image, for example using the cursor, and by means of display, on the image, for example in a field determined this, the intensity and / or the temperature and / or the time evolution of the intensity profile of the selected area.
L'utilisateur peut ensuite régler une valeur de seuil par rapport à une telle information, par exemple par sélection d'un champ spécifique de l'écran.The user can then set a threshold value in relation to such information, for example by selecting a specific field on the screen.
En mode d'affichage du contour (figure 11 et image 69-4 sur la figure 16), sont également affichées les valeurs quantitatives de coordonnées du cadre contour, et éventuellement les valeurs calculées telles que le centre de gravité, et/ou l'aire du contour et/ou le périmètre de ce contour.In contour display mode (figure 11 and image 69-4 in figure 16), the quantitative values of the coordinates of the contour frame are also displayed, and possibly the calculated values such as the center of gravity, and / or the contour area and / or the perimeter of this contour.
Les instructions des programmes pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention sont mémorisées dans une zone mémoire du système informatique 50. On dispose donc d'un dispositif ou de moyens spécialement programmé(s) pour mettre en ouevre un des procédés décrits ci-dessus. Ces instructions sont par exemple installées à partir d'un support pouvant être lu par ce système, et sur lequel elles sont enregistrées. Un tel support peut être par exemple un disque dur, une mémoire morte ROM, un disque optique compact, une mémoire vive dynamique DRAM ou tout autre type de mémoire RAM, un élément de stockage magnétique ou optique, des registres ou d'autres mémoires volatiles et/ou non volatiles.The instructions of the programs for implementing a method according to the invention are stored in a memory area of the computer system 50. There is therefore a device or means specially programmed for implementing one of the methods described above. above. These instructions are for example installed from a medium which can be read by this system, and on which they are recorded. Such a medium can be for example a hard disk, a ROM read-only memory, a compact optical disk, a dynamic random access memory DRAM or any other type of RAM memory, a magnetic or optical storage element, registers or other volatile memories. and / or non-volatile.
Le dispositif peut être utilisé pour visualiser des images instantanées ou résultant d'un traitement tel que l'un de ceux décrits ci- dessus. Ces informations sont déjà d'une grande utilité pour la surveillance et la compréhension d'une combustion.The device can be used to view instant images or images resulting from a processing such as one of those described above. This information is already very useful for monitoring and understanding a combustion.
A partir de ces informations, un opérateur peut éventuellement agir sur des paramètres de conduite du four ou du ou des brûleur(s) (par exemple puissance, et/ou rapport stoechiométrique,...) afin de maîtriser un ou plusieurs paramètres caractérisant la position et la géométrie de la flamme ou des flammes (dans le cas de plusieurs brûleurs).From this information, an operator can optionally act on oven or burner (s) control parameters (for example power, and / or stoichiometric ratio, etc.) in order to control one or more parameters characterizing the position and geometry of the flame or flames (in the case of several burners).
Ce peut être également l'un des paramètres 1 à 8 déjà évoqués ci-dessus.It can also be one of the parameters 1 to 8 already mentioned above.
Comme illustré sur la figure 16, le dispositif peut en outre comprendre des moyens 52 de régulation de paramètres, par exemple d'un ou de plusieurs des paramètres 1 à 8 évoqués ci-dessus. Cette régulation peut s'effectuer, par exemple, à partir d'une analyse des images obtenues par traitement statistique, par exemple une analyse mettant en oeuvre un traitement neuronal et/ou un contrôle par logique floue. Elle peut aussi être effectuée à partir d'une analyse des températures ou de l'évolution temporelle du profil d'intensité ou de température. La commande 52 permet alors de réguler, par exemple, l'ouverture d'une vanne d'alimentation en combustible ou en oxydant.As illustrated in FIG. 16, the device can also comprise means 52 for regulating parameters, for example one or more of the parameters 1 to 8 mentioned above. This regulation can be carried out, for example, from an analysis of the images obtained by statistical processing, for example an analysis implementing neural processing and / or control by fuzzy logic. It can also be carried out on the basis of an analysis of temperatures or the time evolution of the intensity or temperature profile. The control 52 then makes it possible to regulate, for example, the opening of a fuel or oxidant supply valve.
Selon un autre exemple d'utilisation d'un dispositif selon l'invention, les images obtenues par numérisation peuvent être stockées sur une cassette vidéo 74 (voir figure 18) qui peut ensuite être lue par un magnétoscope 76. Après numérisation, les images peuvent être visualisées sur un système informatique 50 tel que déjà décrit ci-dessus. Une analyse de la combustion ou de la flamme peut ainsi être réalisée en différé, en laboratoire.According to another example of use of a device according to the invention, the images obtained by digitization can be stored on a video cassette 74 (see FIG. 18) which can then be played by a video recorder 76. After digitization, the images can be viewed on a computer system 50 as already described above. A combustion or flame analysis can thus be performed offline, in the laboratory.
Comme déjà indiqué ci-dessus chaque image vidéo brute résulte de la combinaison de 3 couleurs ou 3 canaux R (rouge), V (vert) et B (bleu). Il peut être avantageux, dans certains cas, de ne retenir qu'un seul canal. Par exemple, dans certains cas, le canal R est fortement saturé, le canal B a une faible contribution et le canal V est le mieux "équilibré". On ne sélectionne alors que le canal V. Pour chaque type d'image (instantanée ou obtenue par traitement statistique), le dispositif peut donc comporter des moyens pour sélectionner un affichage des images en une seule des couleurs R, V, B, ou en deux de ces couleurs. Ces moyens (par exemple un menu dans lequel l'utilisateur sélectionne un ou plusieurs champs avec un curseur) permettent également de sélectionner, pour chaque type d'image donné, une représentation du rapport de deux de ces couleurs dans l'image.As already indicated above, each raw video image results from the combination of 3 colors or 3 channels R (red), V (green) and B (blue). It may be advantageous, in certain cases, to retain only one channel. For example, in some cases, the R channel is highly saturated, the B channel has a low contribution and the V channel is best "balanced". Only the V channel is then selected. For each type of image (instantaneous or obtained by statistical processing), the device can therefore include means for selecting a display of the images in only one of the colors R, G, B, or in two of these colors. These means (for example a menu in which the user selects one or more fields with a cursor) also make it possible to select, for each given type of image, a representation of the ratio of two of these colors in the image.
Les images sont codées sur 8 bits (donc sur 256 niveaux d'intensité).The images are coded on 8 bits (therefore on 256 intensity levels).
Dans le cas des algorithmes ci-dessus pour lesquels la fonction Avg est appliquée à une image binarisée, chaque pixel est moyenne avec les pixels correspondant des autres images. Il en résulte, pour chaque pixel, une valeur d'intensité comprise entre 0 et 1 , qui est ensuite reconvertie en pleine échelle (sur 256 niveaux d'intensité) par multiplication par 255. Tous les traitements statistiques d'image indiqués dans la présente description et qui font intervenir le choix d'un seuil sont, du fait de ce seuil, arbitraires ou biaises. Mais ce caractère arbitraire est constant au cours du temps, il est le même pour toutes les n images de l'intervalle glissant Tg ou pour toutes les n dernières images.In the case of the above algorithms for which the Avg function is applied to a binarized image, each pixel is averaged with the corresponding pixels of the other images. The result is, for each pixel, an intensity value between 0 and 1, which is then converted back to full scale (on 256 intensity levels) by multiplication by 255. All the statistical image processing indicated in this description and which involve the choice of a threshold are, because of this threshold, arbitrary or biased. But this arbitrary character is constant over time, it is the same for all the n images of the sliding interval Tg or for all the last n images.
Le traitement des images selon l'invention est beaucoup moins lourd et exigeant en termes de capacité de calcul que le système décrit dans US-5 971 747, où le traitement neuronal est appliqué à chaque image. Selon la présente invention, un traitement statistique glissant est appliqué aux images, et un traitement neuronal tel que décrit dans US-5 971 747 n'est pas nécessaire. Un tel traitement neuronal n'intervient que dans une éventuelle boucle de régulation, telle que la boucle 52 décrite ci-dessus (figure 16).Image processing according to the invention is much lighter and more demanding in terms of computing capacity than the system described in US Pat. No. 5,971,747, where neural processing is applied to each image. According to the present invention, a sliding statistical processing is applied to the images, and a neuronal processing as described in US Pat. No. 5,971,747 is not necessary. Such neural processing only intervenes in a possible regulatory loop, such as loop 52 described above (FIG. 16).
L'invention s'applique à la visualisation et au contrôle de flammes ou de combustion dans un four, ou au contrôle des parois du four ou de l'état d'une charge dans le four, mais aussi dans tout type d'autre environnement industriel, y compris en plein air.The invention applies to the visualization and control of flames or combustion in an oven, or to the control of the walls of the oven or of the state of a charge in the oven, but also in any type of other environment. industrial, including outdoor.
L'invention et les traitements décrits permettent également de caractériser des fluctuations d'une scène dans un four, par exemple d'une charge présente dans le four (mottes flottant à la surface d'un bain de verre, ligne montrant la limite de présence de matière infondue dans un four de fusion, enveloppe spatiale de la trajectoire de billettes dans des fours métallurgiques, etc.). L'un quelconque des algorithmes ou procédés décrits ci-dessus peut alors s'appliquer, avec les mêmes avantages que ce qui a été décrit pour le cas d'une flamme ou des parois. En particulier, il est possible d'appliquer une fonction d'extraction de contour à la zone fluctuante de la charge dans le four, d'en déduire des paramètres géométriques tels que ceux déjà mentionnés ci-dessus (périmètre du contour, et/ou centre de gravité, et/ou aire du contour), ou bien les températures dans cette zone et d'effectuer éventuellement une régulation du bain (sa température ou son alimentation en charge) ou de la trajectoire des billettes.The invention and the treatments described also make it possible to characterize fluctuations in a scene in an oven, for example of a charge present in the oven (clods floating on the surface of a glass bath, line showing the presence limit unfounded material in a melting furnace, spatial envelope of the billet trajectory in metallurgical furnaces, etc.). Any of the algorithms or methods described above can then be applied, with the same advantages as what has been described for the case of a flame or walls. In particular, it is possible to apply a contour extraction function to the fluctuating zone of the charge in the furnace, to deduce therefrom geometric parameters such as those already mentioned above (perimeter of the contour, and / or center of gravity, and / or contour area), or the temperatures in this zone and possibly regulate the bath (its temperature or its feed under load) or the trajectory of the billets.
L'invention permet de visualiser, dans un four, tout élément de nature fluctuante dans le temps ou d'une luminosité différente de la luminosité de l'environnement.The invention makes it possible to view, in an oven, any element of a fluctuating nature over time or of a luminosity different from the luminosity of the environment.
Un autre aspect de l'invention va être décrit en liaison avec les figures 19 et 20. Sur la figure 16, les moyens 50 permettaient de réaliser une interface homme - machine, un traitement des images, mais aussi d'envoyer des instructions de contrôle, par le biais des moyens 52, au brûler 42. Certaines installations mettent en oeuvre plusieurs brûleurs.Another aspect of the invention will be described in conjunction with Figures 19 and 20. In FIG. 16, the means 50 made it possible to carry out a man-machine interface, image processing, but also to send control instructions, by means of the means 52, to burn 42. Certain installations use several burners .
C'est le cas, par exemple, d'un four unique dans lequel plusieurs flammes sont formées. C'est aussi le cas, évidemment, d'un ensemble de plusieurs fours comportant chacun un ou plusieurs brûleurs.This is the case, for example, of a single oven in which several flames are formed. This is also the case, obviously, of a set of several ovens each comprising one or more burners.
Dans un tel cas, il peut être avantageux de dissocier les moyens d'acquisition et de traitement d'images des moyens de contrôle du ou des brûleurs.In such a case, it may be advantageous to dissociate the image acquisition and processing means from the control means of the burner (s).
Cette solution est représentée sur la figure 19, ou la référence 50 désigne, comme sur la figure 16, des moyens numériques permettant d'acquérir et de traiter les images de l'intérieur du four. Les informations résultant des traitements effectués sont envoyées à des moyens numériques 150, séparés des moyens 50, qui vont permettre d'agir, par l'intermédiaire des moyens 52, sur l'alimentation et les paramètres du brûleur, ou des brûleurs, correspondants.This solution is represented in FIG. 19, or the reference 50 designates, as in FIG. 16, digital means making it possible to acquire and process the images of the interior of the oven. The information resulting from the treatments carried out is sent to digital means 150, separated from the means 50, which will make it possible to act, by means of the means 52, on the supply and the parameters of the corresponding burner, or burners.
Ainsi, des moyens 50 peuvent être associés à chaque four, pour permettre d'acquérir et de traiter les images de l'intérieur de chaque four, tous ces moyens 50 étant reliés à un système central 150 unique qui commande l'ensemble des alimentations et des brûleurs de tous les fours.Thus, means 50 can be associated with each oven, to allow the acquisition and processing of the images of the interior of each oven, all these means 50 being connected to a single central system 150 which controls all of the power supplies and burners of all ovens.
Les moyens 150 peuvent être éloignés géographiquement des moyens 50, la communication entre ces différents moyens étant assurée par exemple par une liaison réseau.The means 150 can be geographically distant from the means 50, the communication between these different means being ensured for example by a network link.
Que les moyens d'acquisition et de traitement des données, et les moyens de contrôle des paramètres de fonctionnement des brûleurs, soit séparés (comme sur la figure 19), ou pas (comme sur la figure 16), l'ensemble de ces moyens peut également être relié à un serveur distant 110. La liaison entre ces différents éléments peut être de type réseau local, comme la liaison LAN 112.Whether the means of data acquisition and processing, and the means of controlling the operating parameters of the burners, are separate (as in Figure 19), or not (as in Figure 16), all of these means can also be connected to a remote server 110. The link between these different elements can be of the local network type, like the LAN link 112.
A cette fin, en peut utiliser un protocole d'échange, entre les moyens 50, 150 et le serveur 110, basé sur la technologie OPC (expression abrégée de « OLE for process control »). Sur la figure 19, les interfaces d'échange sont représentées, du côté des moyens 50 et 150, par les références 114 et 116 et, du côté du serveur 110, par les références numériques 115 et 117.To this end, an exchange protocol can be used between the means 50, 150 and the server 110, based on the OPC technology (abbreviated expression of “OLE for process control”). In FIG. 19, the exchange interfaces are represented, on the side of the means 50 and 150, by the references 114 and 116 and, on the side of the server 110, by the numerical references 115 and 117.
Il est possible d'utiliser un logiciel dédié (PC Anywhere, ou LapLink par exemple), en combinaison avec un port de communication sur lequel un modem (RTC, RNIS, ADSL, ou autre) peut être connecté en fonction du type d'accès que peut fournir l'utilisateur final.It is possible to use dedicated software (PC Anywhere, or LapLink for example), in combination with a communication port to which a modem (PSTN, ISDN, ADSL, or other) can be connected depending on the type of access that the end user can provide.
Selon une autre réalisation, un affichage de pages HTML est intégré au logiciel de traitement d'images. Les informations sont ensuite diffusées par le serveur 110.According to another embodiment, a display of HTML pages is integrated into the image processing software. The information is then broadcast by the server 110.
Un terminal 120 permet d'accéder, de manière sécurisée, aux données hébergées sur le serveur 110.A terminal 120 provides secure access to the data hosted on the server 110.
Un terminal 122, distant du serveur 110, peut être en liaison avec ce terminal 120, par exemple par une liaison Internet, ou Intranet, ou Extranet, ou WAN, ou LAN, ou tout autre type de liaison.A terminal 122, remote from the server 110, can be in connection with this terminal 120, for example by an Internet link, or Intranet, or Extranet, or WAN, or LAN, or any other type of link.
Cette architecture permet d'envoyer au serveur 110 des informations provenant des moyens 50 et/ou 150 et relatives au fonctionnement des logiciels, et notamment des logiciels de traitement d'image, qui y sont implantés. Il est également possible d'envoyer au serveur 110 d'autres informations, telles que de valeur de seuils déduites des images observées, ou des profils d'évolution de température ou d'intensité en fonction du temps.This architecture makes it possible to send to the server 110 information coming from the means 50 and / or 150 and relating to the operation of the software, and in particular of the image processing software, which are installed there. It is also possible to send to the server 110 other information, such as the value of thresholds deduced from the images observed, or profiles of evolution of temperature or intensity as a function of time.
Ces informations pourront être visualisées par des moyens de visualisation associés aux moyens 120. Un défaut dans le fonctionnement des logiciels ou des moyens d'acquisition et/ou de traitement des images, et/ou dans les logiciels ou les moyens de contrôle du, ou des, brûleur(s) peut ainsi être détecté et analysé par un opérateur distant, à l'aide des moyens 120 ou des moyens 122. Ces moyens 122 peuvent être un service d'assistance à un utilisateur des moyens 50 et 150 d'analyse et de contrôle du fonctionnement des fours dont ils disposent.This information may be displayed by display means associated with the means 120. A defect in the operation of the software or of the means of acquisition and / or processing of the images, and / or in the software or the means of controlling the, or of, burner (s) can thus be detected and analyzed by a remote operator, using means 120 or means 122. These means 122 can be a service of assistance to a user of means 50 and 150 of analysis and control the operation of the ovens they have.
Le serveur 110 peut également héberger des moyens ou des logiciels 124 de traitement d'images. Ce procédé d'assistance peut fonctionner pour tous types de traitements mis en oeuvre par l'utilisateur. Il peut s'agir d'un traitement d'image selon ce qui a déjà été décrit ci-dessus.The server 110 can also host means or software 124 for image processing. This assistance process can work for all types of processing implemented by the user. It can be an image processing according to what has already been described above.
Il peut aussi s'agir d'un traitement de paramètres physiques et/ou de données autres, telles que par exemple des données de pression ou de température ou de concentration mesurées directement dans le four ou à sa sortie. Dans ce cas, un exemple de traitement des données est un traitement par un réseau de neurones, mis en oeuvre lui-même par des moyens, tel que les moyens 50 de la figure 16, et dont dispose l'utilisateur. Ces moyens sont, à leur tour, reliés à un serveur 110 de la manière décrite ci-dessus.It can also be a processing of physical parameters and / or of other data, such as for example pressure or temperature or concentration data measured directly in the oven or at its outlet. In this case, an example of data processing is processing by a neural network, itself implemented by means, such as the means 50 of FIG. 16, and available to the user. These means are, in turn, connected to a server 110 in the manner described above.
D'une manière générale, il est donc possible de disposer, d'une part d'un système de surveillance comportant :In general, it is therefore possible to have, on the one hand, a surveillance system comprising:
-des moyens capteurs pour mesurer au moins une information physique de l'intérieur du four,sensor means for measuring at least one piece of physical information from inside the oven,
- des moyens de contrôle 150, 52 d'au moins un paramètre du four, en fonction de ladite information physique, et, d'autre part, de moyens informatiques distants tels que le serveur 110. Des moyens de traitement 50 peuvent permettre de traiter l'information physique mesurée ou captée, les moyens de contrôle agissant alors en focntion de ladite information physique traitée. Le traitement peut être un traitement d'images selon l'und es procédés décrits ci-dessus. Aux moyens distants 110 sont envoyés, depuis les moyens capteurs et/ou les moyens de traitement et/ou les moyens de contrôle, des paramètres concernant le fonctionnement desdits moyens capteurs et/ou desdits moyens de traitement et/ou desdits moyens de contrôle et/ou d'une partie de l'information physique traitée. Les moyens capteurs et/ou les moyens de traitement et/ou les moyens de contrôle peuvent comporter des moyens logiciels, et les paramètres envoyés aux moyens 110 peuvent alors comporter des paramètres relatifs à ces moyens logiciels ou à leur fonctionnement. Ce peuvent être par exemple des messages relatifs au déroulement de l'exécution desdits moyens logiciels. Les paramètres envoyés vers lesdits moyens informatiques distants 110 peuvent l'être directement par les moyens capteurs ou de traitement ou de contrôle et/ou sur requête des moyens informatiques distants 110. La figure 20 est une représentation fonctionnelle des moyens 50 mis à disposition de l'utilisateur.- Control means 150, 52 of at least one parameter of the oven, as a function of said physical information, and, on the other hand, remote computer means such as the server 110. Processing means 50 can make it possible to process the physical information measured or captured, the control means then acting on said processed physical information. The processing can be an image processing according to one of the methods described above. To the remote means 110 are sent, from the sensor means and / or the processing means and / or the control means, parameters relating to the operation of said sensor means and / or said processing means and / or said control means and / or part of the physical information processed. The sensor means and / or the processing means and / or the control means may comprise software means, and the parameters sent to the means 110 may then include parameters relating to these software means or to their operation. These may for example be messages relating to the progress of the execution of said software means. The parameters sent to said remote computer means 110 can be sent directly by the sensor or processing or control means and / or on request from the remote computer means 110. FIG. 20 is a functional representation of the means 50 made available to the user. 'user.
La référence 130 désigne des moyens d'échange de données, qui mettent en oeuvre :The reference 130 designates data exchange means, which implement:
- une couche matérielle 136,- a material layer 136,
- un système d'exploitation 138, - des moyens 140 de communication,an operating system 138, communication means 140,
- un modem 142,- a modem 142,
- des moyens de sécurité 144,- security means 144,
- des moyens 146 définissant un protocole d'échange de données (Web, ou FTP, ou SMTP/POP3, ou OPC client/serveur).- Means 146 defining a data exchange protocol (Web, or FTP, or SMTP / POP3, or OPC client / server).
Une base de données 132 héberge des données de l'utilisateurA database 132 hosts user data
(images, ensemble des informations issues du traitement d'images). Des moyens 133 (par exemple des moyens logiciels XML ou XHTML ou(images, all information from image processing). Means 133 (for example XML or XHTML software means or
HTML) permettent de créer des pages web contenant des données telles que des images, issues de cette base.HTML) allow you to create web pages containing data such as images from this database.
La référence 134 désigne les moyens de traitement et d'acquisition.Reference 134 designates the processing and acquisition means.
L'ensemble est relié à une liaison réseau 112. The assembly is connected to a network link 112.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour déterminer la température d'un point d'une zone dans un four (40) à partir d'une image (69-1-69-4) d'au moins ladite zone à l'intérieur du four, comportant :1. Device for determining the temperature of a point in an area in an oven (40) from an image (69-1-69-4) of at least said area inside the oven, comprising :
- des moyens (50, 60) pour déterminer au moins trois composantes de couleurs en au moins un pixel associé audit point dans ladite partie de l'image,- means (50, 60) for determining at least three color components in at least one pixel associated with said point in said part of the image,
- des moyens (50, 60) de calcul d'au moins deux rapports parmi les trois composantes de couleurs prises deux à deux,- means (50, 60) for calculating at least two ratios among the three color components taken two by two,
- des moyens (50, 60) de calcul de la température associée audit pixel en fonction de ces au moins deux rapports de couleur.- Means (50, 60) for calculating the temperature associated with said pixel as a function of these at least two color ratios.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel ledit calcul met en œuvre un polynôme dont les variables comportent au moins deux rapports des trois composantes de couleur.2. Device according to claim 1, wherein said calculation implements a polynomial whose variables include at least two ratios of the three color components.
3. Dispositif selon la revendication 2, ledit polynôme étant de degré inférieur ou égal à trois.3. Device according to claim 2, said polynomial being of degree less than or equal to three.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, la zone du four étant une portion de paroi intérieure du four (40).4. Device according to one of claims 1 to 3, the furnace area being a portion of the interior wall of the furnace (40).
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, la zone du four étant une portion d'une charge présente dans le four.5. Device according to one of claims 1 to 3, the furnace area being a portion of a load present in the furnace.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comportant des moyens (50, 60) pour déterminer le gradient de température entre deux points, à partir de la température en ces deux points.6. Device according to one of claims 1 to 5, comprising means (50, 60) for determining the temperature gradient between two points, from the temperature at these two points.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre des moyens (50, 60) pour réaliser un traitement statistique d'images de l'intérieur du four. 7. Device according to one of the preceding claims, further comprising means (50, 60) for performing statistical processing of images of the interior of the oven.
8. Dispositif selon la revendication 7, lesdites images étant prises au cours d'un intervalle temporel glissant, et le traitement statistique étant un traitement statistique glissant.8. Device according to claim 7, said images being taken during a sliding time interval, and the statistical processing being a sliding statistical processing.
9. Dispositif selon la revendication 8, le traitement statistique étant un calcul de moyenne glissante des images des n dernières images, ou d'images de l'intérieur du four prises au cours dudit intervalle temporel. 9. Device according to claim 8, the statistical processing being a sliding average calculation of the images of the last n images, or of images of the interior of the furnace taken during said time interval.
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