[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

说明书

本发明提供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，涉及高炉风口回旋区技术领域。该方法使用图像数据建立风口回旋区三维温度场模型，首先获得高炉风口回旋区内的图像信息，并将图像分割为图像像素单元；再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；然后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；并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；进而由黑体辐射定律确定辐射能和温度的关系；通过测温摄像头测量得到的温度和图像数据计算得到辐射能和图像灰度值之间的关系系数；实现高炉风口回旋区三维温度场的构建。

技术领域

本发明涉及高炉风口回旋区技术领域，尤其涉及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。

背景技术

高炉风口回旋区的温度和高炉的安全生产息息相关。回旋区温度过高或者过低都不利于高炉炼铁过程的顺利进行。如果风口回旋区的温度合适，那么回旋区工作稳定，炉料运动活跃，风口比较明亮但是不刺眼。如果风口回旋区温度过高，那么从风口观察就会发现回旋区发出刺眼的光芒，炉缸内渣铁的下降速度减慢，风口不活跃。当风口回旋区温度过低时，风口回旋区变暗，回旋区会出现挂渣现象。如果高炉的各个风口的明亮程度差别不大，那么就说明高炉工作均匀，各风口进风量差别不大，是炼铁的理想工况。某钢铁集团公司五号高炉的操作工人为了实时了解高炉内的生产情况必须每隔一段时间就检查回旋区内的燃烧情况。五号高炉有32个风口，所以有32个回旋区。工人每次检查都需要浪费大量时间。高炉风口回旋区内的燃烧温度达到2000℃，所以不能直接用眼睛目视观察，必须配合防护镜才能观察。但是防护镜会过滤大量光线，造成观察结果失真。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供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，能够解决物体发出的辐射能和摄影机采集到的图像亮度之间的比例系数的计算问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于图像数据的高炉风口回旋区三维温度场构建方法，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，并计算每个立方体体积单元在直角坐标系中的坐标；

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；

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；

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；

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；

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：