[发明专利]基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法

权利要求书

1.一种基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过被安装在高炉风口前的测温摄影机获得高炉风口回旋区内的图像信息；

步骤2：对高炉风口回旋区区域进行分割，将回旋区区域分割成N个立方体体积单元，建立直角坐标系并计算每个立方体体积单元在直角坐标系中的坐标；

步骤3：对步骤1获得的高炉风口回旋区内的图像数据进行像素分割，分割为图像像素单元；

步骤4：计算回旋区各立方体体积单元与图像像素单元之间的空间距离；

步骤5：通过高斯函数模拟回旋区立方体体积单元对图像上像素点能量传递和空间距离之间的关系，即立方体体积单元发出的辐射能对图像像素单元的灰度值的贡献度；

步骤6：确定回旋区立方体体积单元的温度和发出的辐射能之间的关系；

步骤7：确定步骤1获得的图像的灰度化向量与风口回旋区所有立方体体积单元的辐射能向量之间的关系；

步骤8：求解图像的灰度化向量与风口回旋区所有立方体体积单元的辐射能向量之间的关系，得到每个立方体体积单元发出的辐射能；再根据立方体体积单元的温度和发出的辐射能之间的关系计算得到每个立方体体积单元的温度，完成高炉风口回旋区三维温度场的求解；

步骤9：对步骤8得到的高炉风口回旋区三维温度场进行修正，得到修正后的三维温度场；

将风口边缘的灰度平均值作为图像边缘像素的灰度值，并重新计算温度场，得到修正后的高炉风口回旋区三维温度场。

2.根据权利要求1所述的基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：

对高炉风口回旋区进行体积分割之后建立直角坐标系，然后求取每个立方体体积单元在直角坐标系中的坐标；

设定回旋区空间的N个立方体体积单元以x,y,z的顺序排列，获得每个立方体体积单元在直角坐标系中的坐标公式，第i个体积单元坐标S_i＝(a_i,b_i,c_i)由下式计算得到：

其中，i＝1,2,…,N，int()表示取整函数，mod()表示取余函数。

3.根据权利要求2所述的基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：

将步骤1获得的图像中每个像素表示回旋区内成像虚平面上一个边长为一厘米的正方形图像像素单元，设定第j个图像像素单元在直角坐标系中的表示为R_j＝(u_j,v_j,w_j)，如下公式所示：

其中，j＝1,2,…,p×q，p×q表示回旋区图像的分辨率，α表示成像虚平面在回旋区中的位置。

4.根据权利要求3所述的基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：

计算第i个体积单元与第j个像素单元之间在直角坐标系上的距离，如下公式所示：

p_i→j＝||S_i-R_j||₂ (4)

其中，p_i→j表示第i个体积单元与第j个像素单元之间的距离；

再将直角坐标系上第i个体积单元与第j个像素单元之间的距离转换为实际空间上的空间距离，如下公式所示：

d_i→j＝0.01×p_i→j＝0.01||S_i-R_j||₂ (5)

其中，d_i→j表示第i个体积单元与第j个像素单元之间的空间距离。

5.根据权利要求4所述的基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法，其特征在于：步骤5所述立方体体积单元发出的辐射能对图像像素单元的灰度值的贡献度如下公式所示：

其中，δ是高斯函数的参数，D_i→j是第i个立方体体积单元发出的辐射能对第j个图像像素单元的灰度值的贡献度，也叫做份额，所有的份额构成了份额矩阵