[发明专利]基于红外图像的钢包耐火层测量方法

说明书

基于红外图像的钢包耐火层测量方法，包括在要监测的钢包周围设置红外相机；在三维软件中将现场的真实场景复现为虚拟场景；在实际场景中获取红外相机拍摄的红外图像；识别出虚拟图像中耐火层模型的连通域，每一个连通域表示一块耐火砖；将红外图像与虚拟图像融合形成钢包分析图像，钢包分析图像的钢包上同时具有连通域信息和红外图像的灰度值信息；计算每个连通域内的图像的平均灰度值并记录。本发明具有能够监测到钢包耐火层中的每一块耐火砖的优点。

技术领域

本发明涉及一种利用红外图像精确测量钢包耐火层的每一块耐火砖的测量方法。

背景技术

钢包，或称钢水包，是承接钢水的容器，其外壳由钢制成，内砌耐火砖，钢水由底部的水口流出，进行浇注作业。在钢包的使用过程中，其耐火层周期性地受到钢水的冲刷与侵蚀，不断地产生破裂和损耗。当耐火层损毁严重而又未被及时发现时，会发生严重的漏钢事故，造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此，行业中具有耐火材料管理办法，要求耐火砖厚度低于指定厚度时，更换耐火砖。

然而在生产中，对钢包耐火层残余厚度的判断往往依靠有经验的工人用肉眼进行估计，经常出现偏差。此外，随着钢包加盖技术的广泛应用，使用激光扫描仪进行钢包耐火层测厚的方法已不适用。再者，现有的红外技术在钢包上的应用往往只是监测几个危险点，无法做到对整个耐火层的检测，更无法精确到对每一块耐火砖的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够监测到钢包耐火层中的每一块耐火砖的基于红外图像的钢包耐火层测量方法。

基于红外图像的钢包耐火层测量方法，包括以下步骤：

步骤1：在要监测的钢包周围设置红外相机，红外相机的个数和位置要求以所有红外相机形成的拍摄区域完全覆盖钢包的整个外表面为标准；

步骤2：在三维软件中将现场的真实场景复现为虚拟场景，虚拟场景包含钢包三维模型和相机虚拟模型，钢包三维模型与相机虚拟模型的位置关系与真实场景中钢包和相机的位置关系一致；钢包三维模型具有耐火层模型，耐火层模型由耐火砖模型形成，耐火层模型的形状、尺寸、结构和耐火砖模型的砌筑方式与实际耐火层一致；

步骤3：在实际场景中获取红外相机拍摄的红外图像；在虚拟场景中获取虚拟图像，虚拟图像和红外图像为同一对相机在同一个视角下拍摄的图像；同一对相机指的是在实际场景中的红外相机及其在虚拟场景中相机虚拟模型；

步骤4：识别出虚拟图像中耐火层模型的连通域，每一个连通域表示一块耐火砖；

步骤5：将红外图像与虚拟图像融合形成钢包分析图像，钢包分析图像的钢包上同时具有连通域信息和红外图像的灰度值信息；计算每个连通域内的图像的平均灰度值并记录。

进一步，本发明在用于测量耐火层的残余厚度时，采集钢包的红外图像和该红外图像对应的耐火层残余厚度信息，耐火层残余厚度信息包含每一块耐火砖的残余厚度值，建立红外图像的灰度值与耐火砖的残余厚度值关系曲线，将步骤5中每个连通域内的图像的平均灰度值对应为耐火砖的残余厚度值。

进一步，步骤2中的钢包三维模型根据钢包图纸及其耐火层的砌筑图在三维软件中重建获得。

进一步，步骤2中，通过将钢包三维模型的钢包外壳的材质设置为透明或者隐藏钢包外壳，使钢包三维模型的耐火层裸露；再对耐火层进行二值化处理，并识别耐火层中的连通域。

进一步，步骤5中，将红外图像与虚拟图像融合形成钢包分析图像的方法为：

步骤5-1：分别在红外图像和虚拟图像建立坐标系，两个图像的坐标系原点在图像中的位置一致；

步骤5-2：识别出虚拟图像中的每个连通域内的所有像素点的坐标，将像素点坐标按连通域分组；在红外图像中，根据虚拟图像中像素点坐标的分组划分区域，每个区域为一块耐火砖。