·122· 工程科学学报，第38卷，增刊1 3铁水扒渣检测系统的可行性论证 高效地对摄像器采集到的铁水和渣分布图进行识 别与分析.首先对图像进行预处理，自动提取 3.1检测精度分析 图像中渣的轮廓信息，确定图像的分析区域：然后 方案中采用工业级高分辨率摄像器，大包直径为 对分析区域通过自动阈值分割技术识别出铁水和 4.2m:图像检测区域4.5m:摄像器分辨率为1600× 渣，并进行彩色处理突出显示：最后分析图像中钢 1200.检测精度为：横向，4500mm/1600=2.9mm;纵 渣的厚度和范围，并根据扒渣标准数据库在线判定 向，4500mm/1200=3.8mm;系统检测最小渣颗粒平面 熔炼炉次的扒渣等级是否达到预期目标等级.图4~7 尺寸为2.9mm×3.8mm. 为铁水扒渣检测系统对铁水罐中两种情况进行分 3.2图像识别分析 析的效果图，分别为渣量较少的情况和渣量较多的 对摄像器采集到的铁水和渣分布图的识别与分析 情况 是铁水扒渣检测系统的核心部分，对于脱硫后的铁水， 渣少的情况如图4和图5所示，图4(a)为原始截 由于高硫渣的密度是铁水密度的1/3左右，因此渣会 图，图4(b)为处理结果图，绿色表示渣，红色表示铁 浮到铁包液面网.铁水成液态，表面近似光滑，平行的 水，铁水与渣面积总共192858个像素，铁水面积 光照在光滑的表面发生规律性反射，叫做镜面反射：而 163003个像素，铁水占比84.52%，铁渣占比15.48%. 渣聚在一起表面凹凸不平，光线照射在渣表面时发生 图5(a)所示铁水对应的亮度区间为121~255，根据铁 漫反射.因此，通过分析图像的平滑性和凹凸性，便可 包渣表面明暗估计渣厚，图5(b)中取高400对应的渣 将铁渣与铁水区分开来. 亮度区间为0~120，蓝线为渣平均亮度81.3，渣明暗 基于机器视觉的铁水扒渣检测系统具有非接 能清楚显示渣厚的分布结构 触、速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，能准确 渣量较多的情况如图6和图7所示. a 图4渣少情况下的原始截图()和处理结果图(b) Fig.4 Original image under less residue (a)and processing results image (b) 4080(a) 0 0 50 100 150 200 250 亮度 图5渣少情况下提取铁水与渣区域直方图()和渣厚和渣平均厚度结构示意图(b) Fig.5 Extracting histogram of hot metal and slag area under less residue (a)and slag thickness and slag average thickness of the structure diagram (b)工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 3 铁水扒渣检测系统的可行性论证 3. 1 检测精度分析 方案中采用工业级高分辨率摄像器，大包直径为 4. 2 m; 图像检测区域 4. 5 m; 摄像器分辨率为 1600 × 1200． 检测精度为: 横向，4500 mm /1600 = 2. 9 mm; 纵 向，4500 mm /1200 = 3. 8 mm; 系统检测最小渣颗粒平面 尺寸为 2. 9 mm × 3. 8 mm． 3. 2 图像识别分析 对摄像器采集到的铁水和渣分布图的识别与分析 是铁水扒渣检测系统的核心部分，对于脱硫后的铁水， 由于高硫渣的密度是铁水密度的 1 /3 左右，因此渣会 浮到铁包液面［6］． 铁水成液态，表面近似光滑，平行的 光照在光滑的表面发生规律性反射，叫做镜面反射; 而 渣聚在一起表面凹凸不平，光线照射在渣表面时发生 漫反射． 因此，通过分析图像的平滑性和凹凸性，便可 将铁渣与铁水区分开来． 基于机器 视 觉 的 铁 水 扒 渣 检 测 系 统 具 有 非 接 触、速度快、精 度 高、抗 干 扰 能 力 强 等 优 点，能 准 确 高效地对摄像器采集到的铁水和渣分布图进行识 别与分析［7--9］． 首先 对 图 像 进 行 预 处 理，自 动 提 取 图像中渣的 轮 廓 信 息，确定图像的分析区域; 然 后 对分析区域通过自动阈值分割技术识别出铁水和 渣，并进行彩 色 处 理 突 出 显 示; 最 后 分 析 图 像 中 钢 渣的厚度和范围，并根据扒渣标准数据库在线判定 熔炼炉次的扒渣等级是否达到预期目标等级． 图 4 ～ 7 为铁水扒渣检测系统对铁水罐中两种情况进行分 析的效果图，分别为渣量较少的情况和渣量较多的 情况． 渣少的情况如图 4 和图 5 所示，图 4( a) 为原始截 图，图 4( b) 为处理结果图，绿色表示渣，红色表示铁 水，铁水 与 渣 面 积 总 共 192858 个 像 素，铁 水 面 积 163003 个像素，铁水占比 84. 52% ，铁渣占比 15. 48% ． 图 5( a) 所示铁水对应的亮度区间为 121 ～ 255，根据铁 包渣表面明暗估计渣厚，图 5( b) 中取高 400 对应的渣 亮度区间为 0 ～ 120，蓝线为渣平均亮度 81. 3，渣明暗 能清楚显示渣厚的分布结构． 渣量较多的情况如图 6 和图 7 所示． 图 4 渣少情况下的原始截图( a) 和处理结果图( b) Fig． 4 Original image under less residue ( a) and processing results image ( b) 图 5 渣少情况下提取铁水与渣区域直方图( a) 和渣厚和渣平均厚度结构示意图( b) Fig． 5 Extracting histogram of hot metal and slag area under less residue ( a) and slag thickness and slag average thickness of the structure diagram ( b) · 221 ·