[发明专利]一种基于红外机器视觉的高炉出铁口铁水温度测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于红外机器视觉的高炉出铁口铁水温度测量方法及系统，该方法通过获取高炉出铁口铁水流的红外热图像，基于预设的温度阈值对红外热图像进行图像分割，获得铁水区域和炉渣区域，基于炉渣区域的温度数据，获得出铁口铁水温度以及根据受粉尘影响的红外热图像的纹理特征构建红外测温结果补偿模型，并根据红外测温结果补偿模型对出铁口铁水温度进行补偿，解决了现有方法难以连续精准检测高炉炉缸内部铁水温度的技术问题，不仅能对出铁口铁水温度进行连续在线检测，而且通过根据受粉尘影响的红外热图像的纹理特征构建的红外测温结果补偿模型，能对获得的铁水温度进行补偿，进而大大提高了出铁口铁水温度的检测精度。

技术领域

本发明主要涉及高炉铁水温度测量技术领域，特指一种基于红外机器视觉的高炉出铁口铁水温度测量方法及系统。

背景技术

高炉炉缸内铁水温度是反映高炉内部热状态、运行工况的关键参数。铁水温度的在线检测对于保证其满足产品规格、提升产品质量和优质率至关重要。但高炉是一个密闭的大型反应器，难以直接检测炉缸内部的铁水温度。

目前，主要通过检测高炉出铁场撇渣器处的铁水温度来反应高炉炉缸内部的铁水温度。由于高炉铁水具有温度高、腐蚀性强、表面易形成氧化层和结渣等特点，致使高炉铁水温度难以连续在线检测，现有的检测撇渣器处铁水温度的方法可分为两类：接触式与非接触式。接触式测温包括快速热电偶测温、黑体空腔测温等，但由于铁水具有温度高、腐蚀性强等特点，使得热电偶难以连续在线测温，黑体空腔难以长期连续地检测铁水温度，且存在一定危险；非接触式测温包括红外测温仪测温、红外热像仪测温等，由于铁水具有流速快、表面易形成氧化层和结渣等特点，且高炉出铁场环境复杂，简单的红外测温方式难以实现高精度的测温。

发明内容

本发明提供的基于红外机器视觉的高炉出铁口铁水温度测量方法及系统，解决了现有方法难以连续精准检测高炉炉缸内部铁水温度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的基于红外机器视觉的高炉出铁口铁水温度测量方法包括：

获取高炉出铁口铁水流的红外热图像；

基于预设的温度阈值对红外热图像进行图像分割，获得铁水区域和炉渣区域；

基于炉渣区域的温度数据，获得出铁口铁水温度；

根据受粉尘影响的红外热图像的纹理特征构建红外测温结果补偿模型，并根据红外测温结果补偿模型对出铁口铁水温度进行补偿。

可选地，基于预设的温度阈值对红外热图像进行图像分割包括：

根据炉渣和铁水在红外热图像上表现的温度差异，获得预设的温度阈值，其中预设的温度阈值的计算公式为：

其中Ths为预设的温度阈值，T_smax为炉渣温度的最大值，ε_i为铁水的发射率，ε_s为用于采集红外热图像的红外热像仪配置的炉渣的发射率；

根据预设的温度阈值对红外热图像进行图像分割。

可选地，根据受粉尘影响的红外热图像的纹理特征构建红外测温结果补偿模型为：

基于空间温度共生矩阵和邻域温度共生矩阵，提取受粉尘影响的红外热图像的纹理特征，其中空间温度共生矩阵为：

P(u,v,d,θ)＝number{F(j,k)＝u,F(m,n)＝v,θ}，其中P(u,v,d,θ)为空间温度共生矩阵，F(j,k)为红外热图像上的像素(j,k)对应的温度值，F(m,n)为红外热图像上的像素(m,n)对应的温度值，u的取值范围为1到16之间的整数，v的取值范围为0到16之间的整数，d为像素(j,k)和像素(m,n)之间的距离，θ为像素(j,k)和像素(m,n)之间的位置夹角，且d＝1，θ＝{0°,45°,90°,135°}，