非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法及系统，其中，方法包括：获取非制冷焦平面红外热像仪间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的开口对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像；对红外热图像进行处理，确定处理后得到的灰度图中的感兴趣区域ROI，ROI为灰度图中未被氧化膜覆盖的熔融金属溶液部分；获取ROI中所有像素点对应的温度信息；根据熔融金属溶液的实际温度阈值，对ROI中的所有像素点进行选择；根据选择后ROI保留的像素点对应的温度信息，建立温度值提取模型，获得熔融金属溶液的温度值。本发明能实现对熔融金属溶液快速、在线、实时、连续准确的测温。
【专利说明】
非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种非接触式熔融金属溶液温度连续检 测方法及系统。
【背景技术】
[0002] 熔融金属溶液是金属冶炼过程中的中间产物，如铁水、钢水、铝液、铜液等。金属冶 炼过程中，熔融金属溶液温度是反映冶炼过程能耗、质量等的一个非常重要的物理量。稳定 合理的熔融金属溶液温度是冶金过程工况顺利的保障，如铁水温度代表高炉内部的整体热 状态，是反映高炉炉况的变量之一，过高或过低的炉温均会导致炉况异常，严重影响铁水的 质量指标。因此，熔融金属溶液温度连续在线的准确测量对实现冶炼过程的精细化控制具 有重要意义。
[0003] 目前，常用来检测熔融金属溶液温度的方法有热电偶测温、红外测温仪测温、黑体 空腔测温、光纤测温等。热电偶测温时，需人工手持测温枪将一次消耗性的热电偶插入熔融 金属溶液中，可以检测熔融金属内部的温度，但本方法使用的热电偶为一次性使用，无法进 行实时连续检测，消耗费用较高，且由于需要人工操作，具有一定危险性。红外测温仪测温 时，能够实现对熔融金属溶液温度的远距离测量，但由于其测温面积只是一个点，而冶炼现 场环境恶劣，存在振动和烟尘等问题，对测温点干扰较大，使得测量得到的温度数值不稳定 且误差较大。黑体空腔测温法是把耐高温的材料直接插入熔融金属溶液中，将测温探头的 红外信号转换为温度信号，从而达到连续测温的目的，但该设备的价格昂贵、寿命短，限制 了黑体空腔的实际应用。光纤测温将光纤或含内置光纤的测温管体插入熔融金属溶液中， 然后利用光纤收集测温管体底部的热辐射，并转化成熔融金属溶液的温度，但由于测温管 体不仅与熔融金属溶液接触，同时还会与熔渣接触，会大幅度影响其使用寿命，增加使用成 本。
[0004] 鉴于此，如何克服上述方法的不足、实现对熔融金属溶液的快速、在线、实时、连续 准确的测温成为目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 为解决上述的技术问题，本发明提供一种非接触式熔融金属溶液温度连续检测方 法及系统，能够实现对熔融金属溶液的快速、在线、实时、连续准确的测温。
[0006] 第一方面，本发明提供一种非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法，包括：
[0007] 获取非制冷焦平面红外热像仪间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的开口 对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像；
[0008] 对所述红外热图像进行处理，确定处理后得到的灰度图中的感兴趣区域R0I，所述 R0I为所述灰度图中未被氧化膜覆盖的熔融金属溶液部分；
[0009] 获取所述R0I中所有像素点对应的温度信息；
[0010] 根据熔融金属溶液的实际温度阈值，对所述感兴趣区域R0I中的所有像素点进行 选择；
[0011] 根据选择后所述R0I保留的像素点对应的温度信息，建立温度值提取模型，获得熔 融金属溶液的温度值。
[0012] 可选地，所述对所述红外热图像进行处理，确定处理后得到的灰度图中的感兴趣 区域R0I，包括：
[0013]对所述红外热图像进行灰度化处理；
[0014]对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中安全罩的开口的 边界；
[0015]根据所确定的开口的边界，利用Hough变换，确定所述灰度图中安全罩的开口的4 条边界直线；
[0016]根据所确定的4条边界直线的坐标，对所确定的4条边界直线进行线性拟合，得到 线段AB、BC、⑶、AD和由这4条线段构成的四边形AB⑶；
[0017] 根据AB、BC、CD、AD的直线方程，确定点A、B、C、D的坐标；
[0018]通过预设几何变换规则，确定所述四边形ABCD中的目标区域，所述目标区域包括： 氧化膜部分和未被氧化膜覆盖的熔融金属溶液部分；
[0019] 对所述目标区域进行灰度阈值分割，获得感兴趣区域R0I。
[0020] 可选地，所述对所述红外热图像进行灰度化处理，包括：
[0021] 利用第一公式，对所述红外热图像各个像素点的RGB三分量进行加权平均处理，获 得灰度化处理后的灰度图；
[0022]其中，所述第一公式为：
[0023] I = 0.2989*R+0.5870*G+0.1140*B，
[0024] R，G，B分别为所述红外热图像中像素点的红、绿、蓝三种颜色分量值，I为灰度化处 理后的像素点。
[0025] 可选地，所述对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中安 全罩的开口的边界，包括：
[0026] 利用canny算子对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中 安全罩的开口的边界。
[0027] 可选地，所述通过预设几何变换规则，确定所述四边形AB⑶中的目标区域，包括：
[0028]过点B做水平线BB1交⑶于点B1;
[0029] 过点A做垂直线AA1交BB1于A1;
[0030] 过点B1做垂直线B1B2交AD于B2;
[0031] 过点B2做水平线B2B3交AA1于B3;
[0032] 依次连接点A1、B1、B2和B3,得到矩形A1B1B2B3,所述矩形A1B1B2B3为目标区域。
[0033]可选地，所述对所述目标区域进行灰度阈值分割，获得感兴趣区域R0I，包括：
[0034]利用第二公式，对所述目标区域进行灰度阈值分割，获得感兴趣区域R0I;
[0035]其中，所述第二公式为： 剛严'/)，'汍.乃>'?"， l() ,
[0037]其中，g(i，j)为所述目标区域中的像素点，i和j均为正整数，gth为通过预设规则选 取的灰度阈值。
[0038] 可选地，所述预设规则，包括：
[0039]在目标区域的同一水平方向上，设g1+1为像素点i+Ι的灰度值，81为像素点i的灰度 值，这两个相邻像素点之间的灰度值之差为A g= I gl+1-gl I;
[0040] 若Δ g>l〇,则这两个相邻像素点间发生突变，设gI*这两个像素点中较小的灰度 值，选择所有gi中的最大值作为灰度阈值gth。
[0041] 可选地，所述根据熔融金属溶液的实际温度阈值，对所述感兴趣区域R0I中的所有 像素点进行选择，包括：
[0042]根据熔融金属溶液的实际温度阈值，利用第三公式，对所述感兴趣区域R0I中的所 有像素点进行选择；
[0043]其中，所述第三公式为： 「 ? h <ti<th 0044 仏其它
[0045] 其中，gi为所述感兴趣区域R0I中的像素点，ti为感兴趣区域中像素点gi对应的温 度值，ti为熔融金属溶液的温度值下限，th为熔融金属溶液的温度值上限。
[0046] 可选地，所述根据选择后所述R0I保留的像素点对应的温度信息，建立温度值提取 模型，获得熔融金属溶液的温度值，包括：
[0047]根据选择后所述R0I保留的像素点对应的温度信息，利用第四公式，获取温度值 出现的概率P1;
[0048] 根据Pl，利用第五公式，获取熔融金属溶液温度值的期望E(T)，并将该期望E(T)作 为熔融金属溶液的最终温度值To。
[0049] 其中，所述第四公式为：
[0051] 为选择后所述R0I保留的像素点对应的第i个温度值，1 = 1，2,3-，11，11为选择后 所述R0I保留的像素点对应的温度值的个数，N为选择后所述R0I保留的像素点的个数，a为 温度值!^的像素点出现的次数；
[0052] 所述第五公式为：
[0053] Ε(Τ) = ^ΤιΡι 〇 ?=1
[0054] 第二方面，本发明提供一种非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统，包括:非制 冷焦平面红外热像仪和与所述非制冷焦平面红外热像仪连接的上位机；
[0055] 所述非制冷焦平面红外热像仪安装在防护装置内，所述防护装置通过支架安装在 高炉的撇渣器处，以使所述非制冷焦平面红外热像仪正对高炉沟道上方安全罩的开口；
[0056] 所述非制冷焦平面红外热像仪，用于间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的 开口对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像，并将所述红外热图像发送至所述上位 机；
[0057]所述上位机，用于实现上述非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法。
[0058]由上述技术方案可知，本发明的非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法及系 统，通过非制冷焦平面红外热像仪间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的开口对熔融 金属溶液进行拍摄而获得红外热图像，对该红外热图像进行处理，确定处理后得到的灰度 图中的感兴趣区域ROI，获取ROI中所有像素点对应的温度信息，根据熔融金属溶液的实际 温度阈值对ROI中的所有像素点进行选择，根据选择后ROI保留的像素点对应的温度信息建 立温度值提取模型，获得熔融金属溶液的温度值，能够实现实时在线连续地检测熔融金属 溶液温度，并且测得熔融金属溶液的温度值较为精确，与现场快速热电偶测得结果较为一 致，具有实时性好、连续精确等优点，且该方法是非接触式测温，且属于面测温，测温区域 大，克服了现有技术中间断测温、需人工参与、耗材多等问题，自动化程度较高。
【附图说明】
[0059] 图1为本发明一实施例提供的非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法的流程示 意图；
[0060] 图2为本发明实施例提供的一种非制冷焦平面红外热像仪透过高炉沟道上方安全 罩的开口对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像的灰度图；
[0061] 图3为本发明一实施例提供的非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0062]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063] 图1示出了本发明一实施例提供的非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法的流 程示意图，如图1所示，本实施例的非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法，应用在图2所 示非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统的上位机中，包括步骤1 〇 1 -105:
[0064] 101、获取非制冷焦平面红外热像仪间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的 开口对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像。
[0065] 应说明的是，由于冶炼现场环境恶劣，多烟尘和振动，故可以将非制冷焦平面红外 热像仪安装在防护装置内，然后把防护装置固定在支架上，避免红外热像仪受到损坏。该支 架高度和非制冷焦平面红外热像仪的安装角度可以根据实际情况调整;通过对高炉出铁场 环境的分析，撇渣器附近烟尘相对较小，所以本实施例所述方法选择将非制冷焦平面红外 热像仪安装在撇渣器处正对着高炉安全罩开口的位置，使其可以正对熔融金属流进行拍 摄，获得红外热图像，并将该红外热图像发送至图3所示非接触式熔融金属溶液温度连续检 测系统的上位机。
[0066] 102、对所述红外热图像进行处理，确定处理后得到的灰度图中的感兴趣区域 (Region of Interest，简称R0I)，所述R0I为所述灰度图中未被氧化膜覆盖的恪融金属溶 液部分。
[0067] 103、获取所述R0I中所有像素点对应的温度信息。
[0068] 104、根据熔融金属溶液的实际温度阈值，对所述感兴趣区域R0I中的所有像素点 进行选择。
[0069] 可理解的是，由现场的实际情况可知，熔融金属溶液的温度在一定的温度范围内， 且不同像素对应的温度值不一定相同，例如熔融铁水的温度值在1400°C~1800°C之间。从 非制冷焦平面红外热像仪拍摄的熔融金属红外热图像来看，部分像素点代表的温度值过 高，属于异常值，因此，需要根据熔融金属的实际温度范围对感兴趣区域中的像素点进行筛 选。
[0070] 具体地，所述步骤104可以根据熔融金属溶液的实际温度阈值(即实际温度范围）， 利用第三公式，对所述感兴趣区域R0I中的所有像素点进行选择，只保留满足实际温度范围 的像素点；
[0071] 其中，所述第三公式为： r_n \gi，h 斗么 h {〇，其它
[0073]其中，gl为所述感兴趣区域R0I中的像素点，^为感兴趣区域中像素点81对应的温 度值，ti为熔融金属溶液的温度值下限，th为熔融金属溶液的温度值上限。
[0074] 105、根据选择后所述R0I保留的像素点对应的温度信息，建立温度值提取模型，获 得熔融金属溶液的温度值。
[0075] 具体地，所述步骤105可以具体包括：
[0076] 根据选择后所述R0I保留的像素点对应的温度信息，利用第四公式，获取温度值 出现的概率Pi;
[0077] 根据Pl，利用第五公式，获取熔融金属溶液温度值的期望E(T)，并将该期望E(T)作 为熔融金属溶液的最终温度值To。
[0078] 其中，所述第四公式为：
[0080] 为选择后所述R0I保留的像素点对应的第i个温度值，1 = 1，2,3-，11，11为选择后 所述R0I保留的像素点对应的温度值的个数，N为选择后所述R0I保留的像素点的个数，a为 温度值!^的像素点出现的次数；
[0081 ] 所述第五公式为：
[0082] Ε(Τ) = ^Τ?Ρ?? Μ
[0083] 本实施例的非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法，首先利用非制冷焦平面红 外热像仪对熔融金属溶液的预设区域进行拍摄，从而获取该区域熔融金属溶液的红外热图 像，其次，应用灰度阈值分割算法在红外热图像上区分氧化膜和未被氧化膜覆盖的熔融金 属，以未被氧化膜覆盖的熔融金属部分作为感兴趣区域，最后建立温度值提取模型，从感兴 趣区域代表的众多不同温度数据中获取精确的熔融金属溶液温度值，该方法不仅实现了实 时在线地检测熔融金属温度，而且具有运行稳定、测温精确的优点。此外，该方法是非接触 式测温，且属于面测温，测温区域大，克服了现有技术中间断测温、需人工参与、耗材多等问 题，自动化程度较高。
[0084] 在具体应用中，所述步骤102可以包括图中未示出的步骤102a_102g:
[0085] 102a、对所述红外热图像进行灰度化处理。
[0086]具体地，所述步骤102a可以利用第一公式，对所述红外热图像各个像素点的RGB三 分量进行加权平均处理，获得灰度化处理后的灰度图；
[0087]其中，所述第一公式为：
[0088] I = 0 · 2989*R+0 · 5870*G+0 · 1140*B，
[0089] R，G，B分别为所述红外热图像中像素点的红、绿、蓝三种颜色分量值，I为灰度化处 理后的像素点。
[0090] 可理解的是，由于非制冷焦平面红外热像仪拍摄的红外热图像是经过渲染后的伪 彩色图像，为便于后续的图像处理，所以将其进行灰度化处理。
[0091] 102b、对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中安全罩的 开口的边界。
[0092] 可理解的是，非制冷焦平面红外热像仪是透过安全罩上的开口对熔融金属流进行 拍摄，实际上红外热图像中熔融金属部分只占整个图像中的部分区域，为减少后续处理图 像所需的时间，可以通过一定边缘检测算法确定安全罩的开口的边界，在后续图像处理中， 只需处理边界内的熔融金属流部分。
[0093] 优选地，所述步骤102b可以具体包括：
[0094] 利用canny算子对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中 安全罩的开口的边界。
[0095] 具体地，利用canny算子对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，可具体包括 步骤S1-S4:
[0096] S1、对灰度化处理后获得的灰度图进行高斯滤波，举例来说，图像高斯滤波的实现 可以用两个一维高斯核分别两次加权实现，一维高斯核K实现公式为：
[0098] 其中，〇为一维高斯核函数的宽度参数。
[0099] S2、利用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向。
[0100]其中，所用卷积算子表达式为： --11] 「1 1 ~ _1] 1 1 -1
[0102] 其X向、y向的一阶偏导数矩阵，梯度幅值以及梯度方向的数学表达式为：
[0103] P[i,j] = (f[i,j+l]-f[i,j]+f[i+l,j+l]-f[i+l,j])/2
[0104] Q[i,j] = (f[i,j]-f[i+l,j]+f[i,j+l]-f[i+l,j+l])/2
[0105] mu,j]=4mjf +mjf
[0106] Θ[ i , j] =arctan(Q[ i , j]/P[ i , j]) 〇
[0107] S3、对梯度幅值进行非极大值抑制。
[0108] 可理解的是，图像梯度幅值矩阵中的元素值越大，说明图像中该点的梯度值越大， 但这不不能说明该点就是边缘(这仅仅是属于图像增强的过程）。在Canny算法中，非极大值 抑制是进行边缘检测的重要步骤，通俗意义上是指寻找像素点局部最大值，将非极大值点 所对应的灰度值置为0,这样可以剔除掉一大部分非边缘的点
[0109] S4、利用双阈值算法检测和连接边缘。
[0110] 可理解的是，Canny算法中减少假边缘数量的方法是采用双阈值法，选择两个阈 值，根据高阈值得到一个边缘图像，这样一个图像含有很少的假边缘，但是由于阈值较高， 产生的图像边缘可能不闭合，为解决该个问题采用了另外一个低阈值;在高阈值图像中把 边缘链接成轮廓，当到达轮廓的端点时，该算法会在断点的8邻域点中寻找满足低阈值的 点，再根据此点收集新的边缘，直到整个图像边缘闭合。
[0111 ] 102c、根据所确定的开口的边界，利用Hough变换，确定所述灰度图中安全罩的开 口的4条边界直线。
[0112] 102d、根据所确定的4条边界直线的坐标，对所确定的4条边界直线进行线性拟合， 得到线段AB、BC、⑶、AD和由这4条线段构成的四边形AB⑶，如图2所示。
[0113] 102e、根据△8、8(：丄0^0的直线方程& = 1^+1^(1 = 1，2,3,4))，确定点厶、8、(：、0的 坐标。
[0m] 102f、通过预设几何变换规则，确定所述四边形ABO)中的目标区域(Target Area， 简称ΤΑ)，所述目标区域包括:氧化膜部分和未被氧化膜覆盖的熔融金属溶液部分。
[0115]可理解的是，分析目标区域（四边形ΑΒ⑶)可发现，感兴趣区域在四边形ΑΒ⑶所占 面积较小，为进一步提高图像处理的效率，在尽量保证未被氧化膜覆盖的熔融金属溶液部 分存在的情形下，对图像进行几何变换，可使要处理的图像进一步减小。
[0116] 具体地，参见图2，所述步骤102f可以包括：
[0117] 过点B做水平线BB1交⑶于点B1;
[0118] 过点A做垂直线AA1交BB1于A1;
[0119] 过点B1做垂直线B1B2交AD于B2;
[0120] 过点B2做水平线B2B3交AA1于B3;
[0121] 依次连接点A1、B1、B2和B3,得到矩形A1B1B2B3,所述矩形A1B1B2B3为目标区域。
[0122] 由图2可知，经过几何变换后，熔融金属溶液部分仍然基本处于矩形A1B1B2B3中， 基本上没有损失有效的熔融金属溶液的像素信息。
[0123] 102g、对所述目标区域进行灰度阈值分割，获得感兴趣区域R0I。
[0124] 可理解的是，由于高温熔融金属会与空气中的氧气发生反应，故拍摄到的红外热 图像上既有熔融金属部分，也有覆盖在熔融金属上方的氧化膜部分；由于氧化膜与未被氧 化膜覆盖的熔融金属溶液之间的温度差异较大，故二者在红外热图像上表现出的灰度值差 异较大，因此，可以设定灰度阈值，对灰度图中的目标区域进行分割，可获取熔融金属部分 的像素灰度及其对应的温度值。
[0125] 具体地，所述步骤102g可以利用第二公式，对所述目标区域进行灰度阈值分割，获 得感兴趣区域R0I;
[0126] 其中，所述第二公式为： _] p』' 1() ，'?(，'/)幺 g",
[0128]其中，g(i，j)为所述目标区域中的像素点，i和j均为正整数，gth为通过预设规则选 取的灰度阈值。
[0129] 其中，所述预设规则，可具体包括：
[0130] 在目标区域的同一水平方向上，设g1+1为像素点i+Ι的灰度值，81为像素点i的灰度 值，这两个相邻像素点之间的灰度值之差为A g= | g1+1-gl | ;
[0131] 若Δ g>l〇,则这两个相邻像素点间发生突变，设gI*这两个像素点中较小的灰度 值（即将发生突变的像素点的灰度值），选择所有gi中的最大值作为灰度阈值gth，即gth = maxgi〇
[0132] 本实施例的非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法，利用非制冷焦平面红外热 像仪对熔融金属溶液进行拍摄，并获得其红外热图像，利用canny算子和hough变换检测出 安全罩的开口边缘，并对开口进行简单的几何变化，获得感兴趣区域(R0I)，有效地提高了 图像处理效率，通过灰度阈值算法，有效地在图像上区分出氧化膜和熔融金属溶液，并且根 据熔融金属溶液的实际温度范围，设定温度阈值，对感兴趣区域的像素点进行选择，获取了 只包含熔融金属溶液信息的图像，由于感兴趣区域中熔融金属溶液的像素代表的温度值众 多且大小不同建立了温度值提取模型，根据建立的温度值提取模型获得熔融金属溶液的温 度，实现了实时在线连续地检测熔融金属溶液温度，并且测得熔融金属溶液的温度值较为 精确，与现场快速热电偶测得结果较为一致，具有实时性好、连续精确等优点。
[0133] 图3示出了本发明一实施例提供的非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统的结 构示意图，如图3所示，本实施例的非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统，包括:非制冷 焦平面红外热像仪1和与所述非制冷焦平面红外热像仪连接的上位机4;
[0134] 所述非制冷焦平面红外热像仪1安装在防护装置2内，所述防护装置2通过支架3安 装在高炉的撇渣器处，以使所述非制冷焦平面红外热像仪1正对高炉沟道上方安全罩的开 P；
[0135] 所述非制冷焦平面红外热像仪1，用于间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩 的开口对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像，并将所述红外热图像发送至所述上 位机4;
[0136] 所述上位机4,用于实现图1所示实施例所述的非接触式熔融金属溶液温度连续检 测方法。
[0137] 应说明的是，由于冶炼现场环境恶劣，多烟尘和振动，故可以将非制冷焦平面红外 热像仪1安装在防护装置2内，然后把防护装置2固定在支架3上，可避免红外热像仪受到损 坏。该支架3高度和非制冷焦平面红外热像仪1的安装角度可以根据实际情况调整;通过对 高炉出铁场环境的分析，撇渣器附近烟尘相对较小，所以本实施例所述方法选择将非制冷 焦平面红外热像仪1安装在撇渣器处正对着高炉安全罩开口的位置，使其可以正对熔融金 属流进行拍摄，获得红外热图像，并将该红外热图像发送至上位机4。
[0138] 在具体应用中，非制冷焦平面红外热像仪1可通过光纤专网将拍摄的红外热图像 发送至上位机4进行存储，举例来说，上位机4可以为监控室中的计算机。
[0139] 本实施例所述的系统可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此 处不再赘述。
[0140]需要说明的是，对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的 比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0141]本实施例的非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统，能够实现实时在线地检测 熔融金属温度，并且测得熔融金属溶液的温度值较为精确，与现场快速热电偶测得结果较 为一致，具有实时性好、连续精确、运行稳定等优点；此外，该系统是非接触式测温，且属于 面测温，测温区域大，克服了现有技术中间断测温、需人工参与、耗材多等问题，自动化程度 较高。
[0142] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程 序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:R〇M、RAM、磁碟或 者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0143] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。
【主权项】
1. 一种非接触式熔融金属溶液温度连续检测方法，其特征在于，包括： 获取非制冷焦平面红外热像仪间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的开口对熔 融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像； 对所述红外热图像进行处理，确定处理后得到的灰度图中的感兴趣区域ROI，所述ROI 为所述灰度图中未被氧化膜覆盖的熔融金属溶液部分； 获取所述ROI中所有像素点对应的温度信息； 根据熔融金属溶液的实际温度阈值，对所述感兴趣区域ROI中的所有像素点进行选择； 根据选择后所述ROI保留的像素点对应的温度信息，建立温度值提取模型，获得熔融金 属溶液的温度值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述红外热图像进行处理，确定处 理后得到的灰度图中的感兴趣区域R0I，包括： 对所述红外热图像进行灰度化处理； 对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中安全罩的开口的边 界； 根据所确定的开口的边界，利用Hough变换，确定所述灰度图中安全罩的开口的4条边 界直线； 根据所确定的4条边界直线的坐标，对所确定的4条边界直线进行线性拟合，得到线段 AB、BC、CD、AD和由这4条线段构成的四边形ABCD; 根据AB、BC、⑶、AD的直线方程，确定点A、B、C、D的坐标； 通过预设几何变换规则，确定所述四边形ABCD中的目标区域，所述目标区域包括:氧化 膜部分和未被氧化膜覆盖的恪融金属溶液部分； 对所述目标区域进行灰度阈值分割，获得感兴趣区域ROI。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述红外热图像进行灰度化处理， 包括： 利用第一公式，对所述红外热图像各个像素点的RGB三分量进行加权平均处理，获得灰 度化处理后的灰度图； 其中，所述第一公式为： 1 = 0.2989*R+0.5870*G+0.1140*B, R，G，B分别为所述红外热图像中像素点的红、绿、蓝三种颜色分量值，I为灰度化处理后 的像素点。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对灰度化处理后获得的灰度图进行边 缘检测，确定所述灰度图中安全罩的开口的边界，包括： 利用canny算子对灰度化处理后获得的灰度图进行边缘检测，确定所述灰度图中安全 罩的开口的边界。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过预设几何变换规则，确定所述四 边形AB⑶中的目标区域，包括： 过点B做水平线BBl交⑶于点Bl; 过点A做垂直线AAl交BBl于Al; 过点Bl做垂直线B1B2交AD于B2; 过点B2做水平线B2B3交AAl于B3; 依次连接点Al、B1、B2和B3，得到矩形A1B1B2B3，所述矩形A1B1B2B3为目标区域。6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述目标区域进行灰度阈值分割， 获得感兴趣区域ROI，包括： 利用第二公式，对所述目标区域进行灰度阈值分割，获得感兴趣区域ROI; 其中，所述第二公式为：其中，g(i，j)为所述目标区域中的像素点，i和j均为正整数，gth为通过预设规则选取的 灰度阈值。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设规则，包括： 在目标区域的同一水平方向上，设gi+i为像素点i+Ι的灰度值，gi为像素点i的灰度值，这 两个相邻像素点之间的灰度值之差为A g= I g1+1-gl I ; 若A g>10,则这两个相邻像素点间发生突变，设gI为这两个像素点中较小的灰度值，选 择所有gi中的最大值作为灰度阈值gth。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据熔融金属溶液的实际温度阈值， 对所述感兴趣区域ROI中的所有像素点进行选择，包括：根据熔融金属溶液的实际温度阈值，利用第三公式，对所述感兴趣区域ROI中的所有像 素点进行选择； 其中，所述第三公式为： 其中，gi为所述感兴趣区域ROI中的像素点，ti为感兴趣区域中像素点gi对应的温度值， t为熔融金属溶液的温度值下限，th为熔融金属溶液的温度值上限。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据选择后所述ROI保留的像素点对 应的温度信息，建立温度值提取模型，获得熔融金属溶液的温度值，包括： 根据选择后所述ROI保留的像素点对应的温度信息，利用第四公式，获取温度值T1出现 的概率Pi;根据P1，利用第五公式，获取熔融金属溶液温度值的期望E(T)，并将该期望E(T)作为熔 融金属溶液的最终温度值To。 其中，所述第四公式为： T1为选择后所述ROI保留的像素点对应的第i个温度值，1 = 1，2,3-，11，11为选择后所述 ROI保留的像素点对应的温度值的个数，N为选择后所述ROI保留的像素点的个数，a为温度 值Ti的像素点出现的次数； 所述第五公式为：10. -种非接触式熔融金属溶液温度连续检测系统，其特征在于，包括:非制冷焦平面 红外热像仪和与所述非制冷焦平面红外热像仪连接的上位机； 所述非制冷焦平面红外热像仪安装在防护装置内，所述防护装置通过支架安装在高炉 的撇渣器处，以使所述非制冷焦平面红外热像仪正对高炉沟道上方安全罩的开口； 所述非制冷焦平面红外热像仪，用于间隔预设时间段透过高炉沟道上方安全罩的开口 对熔融金属溶液进行拍摄而获得的红外热图像，并将所述红外热图像发送至所述上位机； 所述上位机，用于实现权利要求1-9中任一项所述的非接触式熔融金属溶液温度连续 检测方法。
【文档编号】G01J5/00GK106017691SQ201610296938
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】蒋朝辉, 潘冬, 桂卫华, 阳春华, 谢永芳, 张海峰
【申请人】中南大学