專利名稱：一種燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于圖像處理與控制領域，尤其涉及一種能夠自動獲取燒結機尾斷面動態(tài)
圖像的方法及裝置。
背景技術：
在燒結生產中，燒結機尾是燒結過程的終點，因此燒結機尾斷面圖像燒結過程工 況信息最終、最全面的反映。通過燒結機尾斷面圖像既可掌握過燒結或欠燒結的情況，又能 獲得燒結礦中水分、FeO等物質以及各種工藝參數的特征，所以對燒結機尾斷面圖像的準確 獲取是對結果正確分析與控制的前提和保證。由于燒結機尾生產環(huán)境較惡劣，水汽、灰塵遍 布，且燒結機尾斷面圖像具有一定的周期性，而影響該周期性變化的因素有多種，如臺車機 速變化、過燒、欠燒等因素都會使該周期產生波動。因此到目前為止，尚未見有適合于燒結 機尾斷面圖像自動獲取的裝置及方法，使燒結生產過程控制難以完全實現自動化，直接影 響燒結生產的順行和成品燒結礦質量的提高。 目前，圖像的采集方法有人工觸發(fā)方式、觸發(fā)器觸發(fā)方式以及定時觸發(fā)方式等，如 中國發(fā)明專利申請?zhí)?00710304687. 8公開了"一種圖像自動獲取方法和裝置"，提供的圖 像采集觸發(fā)方式為人工觸發(fā)，能處理異常情況的出現，排除各種影響因素，采集圖像準確。 但缺點是無法實現自動、連續(xù)的采集圖像，且無法對動態(tài)圖像進行采集。專利號03259750. 9 提供的由探測和處理兩部分組成"基于圖像的位移自動讀取裝置"，則是一種可動態(tài)、實時、 連續(xù)、長期對被檢測建筑設施進行檢測的定時觸發(fā)的自動讀取裝置，然而亦無法對周期性 出現的事物圖像進行采集，對事物特征、周期性的改變也無法做出自動的調節(jié)。"具有自動 圖像抓拍功能的公路收費系統(tǒng)"(公開號CN1266231A)提供的采集觸發(fā)方式為觸發(fā)器觸發(fā)， 該系統(tǒng)對區(qū)域內的進出車輛可進行自動、實時、連續(xù)、長期抓拍，但缺點是該系統(tǒng)無法在惡 劣的生產環(huán)境中使用。上述自動獲取圖像的裝置雖各有所長，但存在的共同缺陷是均不適 用于在燒結生產中使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述問題，提供一種能在燒結生產的惡劣環(huán)境中，進行自
動、實時、長期、連續(xù)獲取燒結機尾斷面動態(tài)圖像的方法及其裝置。 本發(fā)明所采取的技術解決方案是 —種燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法，包括如下步驟 (1)、圖像采集與捕捉； (2)、圖像處理，獲得圖像參數； (3)、圖像分析判斷，根據圖像參數判斷是否滿足圖像要求，如滿足，對圖像進行保 存或進一步分析，并確定下一次圖像捕捉間隔，返回步驟(1);否則，保持原有圖像捕捉間 隔，返回步驟(1);其特征在于 步驟(1)中所述圖像采集是指通過圖像采集設備采集實時圖像；圖像捕捉是從采集到的實時圖像中獲取其中的一幀或幾幀圖像； 步驟(2)中所述圖像處理方法為圖像去噪處理，輪廓增強處理，圖像分割處理；圖 像參數包括目標圖像厚度，目標圖像寬度，目標圖像像素個數，目標圖像平均亮度；
步驟(3)中所述確定圖像捕捉間隔是指通過圖像分析單元對捕捉的圖像進行分 析，獲取目標圖像位置偏差，通過圖像位置偏差確定圖像捕捉間隔。 在圖像采集時，捕捉觸發(fā)單元在實時收集過程參數，并對圖象捕捉間隔進行實時 調整。 所述的圖像分割處理是將原始圖像分割成背景圖像和目標圖像。 所述的圖像位置偏差是指目標圖像的中心位置與理想范圍中心位置的偏差。 —種按照上述燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法提供的圖像獲取裝置，包括圖
像采集單元、圖像生成單元、圖像處理單元、圖像檢測單元及捕捉觸發(fā)單元； 所述圖像處理單元是對捕捉的圖像進行預處理，然后將圖像送到圖像檢測單元，
提取圖像參數，判斷圖像是否滿足條件的集成單元或模塊； 所述圖像生成單元是將滿足條件的圖像進行保存、顯示或傳送到其他系統(tǒng)進行進 一步分析的集成單元或模塊。 所述的捕捉觸發(fā)單元包括命令發(fā)生器、時間運算器和過程監(jiān)控器；命令發(fā)生器是
實現發(fā)出圖像捕捉命令的集成單元或模塊，時間運算器是通過圖像及過程參數計算捕捉間
隔，并對圖像捕捉間隔進行實時調整的集成單元或模塊，過程監(jiān)控器是實時收集過程參數
的集成單元或模塊。 本發(fā)明的有益效果為 1、采用非觸發(fā)器觸發(fā)，避免設備耗損； 2、可進行實時、連續(xù)、長期的在線運行； 3、能適應較惡劣的使用環(huán)境，運行可靠，信息準確，圖像清晰，功能齊全，且使用壽 命長； 4、方法簡單，程序簡明，易于掌握，便于操作； 5、設備成本低廉，易于安裝，便于維護； 6、結構設計合理，原理簡便易行，極易實現和奏效。


圖1為燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取裝置設備構成圖。
圖2為燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取工作流程圖。
圖3為燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取裝置結構框圖。
圖中1為圖像采集設備，2為圖像顯示設備，3為圖像計算設備。
具體實施例方式
下面，以燒結機尾斷面圖像的獲取為例，結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
由圖l可見，本發(fā)明主要由圖像采集設備1 、圖像顯示設備2及圖像計算設備3三 部分設備所組成，三部分設備可以集中設置在一起，也可以任意組合并使用通訊設備或線 路相互連接。圖3則顯示了動態(tài)圖像自動獲取裝置結構框圖，。五個集成單元分別為圖像采集單元、圖像處理單元、圖像生成單元、圖像檢測單元及捕捉觸發(fā)單元。圖像采集單元包 括圖像采集設備，圖像動態(tài)存儲器件及圖像采集程序模塊。圖像采集設備可以是數字圖像 采集設備(如數字攝像機、數字照相機或數字攝像頭)，也可以是模擬圖像采集設備(如模 擬攝像機、模擬照相機或模擬攝像頭)同圖像信號轉換設備(如圖像采集卡)的組合。圖 像處理單元、圖像生成單元、圖像檢測單元及捕捉觸發(fā)單元則集成到圖像計算設備3上或 單獨形成模塊分布在各計算設備上。圖像計算設備3可以是計算機、單片機或者微型主板 設備等。圖像生成單元可包含數據存儲設備，并且可連接圖像顯示設備2或其他系統(tǒng)；捕捉 觸發(fā)單元連接生產基礎自動化設備，也可連接數據存儲設備。數據存儲設備可以是物理存 儲設備或者數據庫等。各組成單元之間的通訊可以為串口通訊、網絡通訊或者是無線通訊 中的一種或幾種。 圖像處理單元的功能是對捕捉的圖像進行預處理，然后將圖像送到圖像檢測單 元，提取圖像參數，判斷圖像是否滿足條件。圖像生成單元的功能是將滿足條件的圖像進行 保存、顯示或傳送到其他系統(tǒng)，以便進行進一步分析。 捕捉觸發(fā)單元包括命令發(fā)生器、時間運算器和過程監(jiān)控器；命令發(fā)生器是實現發(fā) 出圖像捕捉命令的集成單元或模塊，時間運算器是通過圖像及過程參數計算捕捉間隔，并 對圖像捕捉間隔進行實時調整的集成單元或模塊，過程監(jiān)控器是實時收集過程參數的集成 單元或模塊。 —般來說，動態(tài)圖像自動獲取方法應包括如下步驟 1、圖像采集與捕捉；2、圖像處理，獲得圖像參數；3、圖像分析判斷，即根據圖像參 數判斷是否滿足圖像要求，如滿足則對圖像進行保存或進一步分析，并確定下一次圖像捕 捉間隔，返回步驟1 ;不滿足則保持原有圖像捕捉間隔，亦返回步驟1。 結合燒結機尾斷面圖像獲取的方法，其具體過程與實施步驟如圖2所示。其基本 步驟依次包括圖像采集、圖像捕捉、圖像處理和圖像檢測。 圖像采集是指通過圖像采集設備采集實時圖像；圖像捕捉是從采集到的實時圖像 中獲取其中的一幀或幾幀圖像。圖像處理方法為圖像去噪處理，輪廓增強處理，圖像分割處 理；圖像參數包括目標圖像厚度，目標圖像寬度，目標圖像像素個數，目標圖像平均亮度等； 所述確定圖像捕捉間隔是指通過圖像分析單元對捕捉的圖像進行分析，獲取目標圖像位置 偏差，通過圖像位置偏差確定圖像捕捉間隔。 在圖像采集時，捕捉觸發(fā)單元在實時收集過程參數，并對圖象捕捉間隔進行實時 調整。所述的圖像分割處理是將原始圖像分割成背景圖像和目標圖像。所述的圖像位置偏 差是指目標圖像的中心位置與理想范圍中心位置的偏差。 同時，由于動態(tài)圖像自動獲取是一個不斷分析、調整和存儲的過程，因此在整個過 程中，還存在著很多輔助循環(huán)的程序。如圖像檢測后，滿足條件的可直接進行圖像保存或作 進一步分析；也可繼續(xù)計算下一次捕捉間隔，經等待捕捉圖像及發(fā)出捕捉命令程序后返回 圖像捕捉步驟。而對于圖像檢測不滿足條件的，則需采用上一次捕捉間隔，并經等待合指令 后返回到圖像捕捉。另外，監(jiān)測、調整程序亦在針對過程參數的變化采取相應的調整捕捉間 隔的反饋過程，以重新進行圖像捕捉。
若將步驟詳細分解，則描述如下 步驟1、采用圖像采集設備采集圖像。首先，是將圖像采集設備亦即圖像采集單元置于可觀測到燒結機尾混合料橫截面的適當位置。對于遠程監(jiān)控方式，可將圖像采集到遠 程計算設備，并在顯示設備上顯示。對于一體化采集方式，可直接采集到圖像采集設備，并 在機尾處顯示。步驟l在整個系統(tǒng)運行中始終進行。 步驟2、當接收到捕捉命令時，捕捉圖像，即從動態(tài)圖像存儲區(qū)域，將接收到捕捉命 令時的即時圖像的一幀或幾幀提取出來。
當臺車未運行到燒結機尾時，混合料與臺車是不分離的。當臺車運行到燒結機尾
后，形成一定傾角時，燒結混合料就會落下，同時產生大量的粉塵。因此，最佳的照相時機即
是前一臺車的粉塵散去以后到后一臺車的燒結混合料還未落下以前的這段時間。 步驟3、對圖像進行去噪處理，輪廓增強處理，圖像分割處理等操作，將原始圖像分
割成背景圖像和目標圖像。對目標圖像進行圖像參數提取，提取圖像厚度、圖像寬度、圖像
像素個數及圖像平均亮度等圖像特征。 步驟4、對提取的圖像參數進行分析，判斷捕獲的圖像是否滿足獲取要求。判斷規(guī)
則如"是否目標圖像厚度大于20個像素并小于180個像素。"如果滿足要求，則可以對捕捉
的圖像進行保存或作進一步分析，并跳轉到步驟5 ;否則直接跳轉到步驟6。 步驟5、計算下一次捕捉間隔，統(tǒng)計時間從本次捕獲開始時間到下一次捕獲開始時
間。計算完下一次捕捉間隔后進入步驟7。捕捉間隔的計算方法如下 首先是確定燒結混合料紅火層在屏幕上運動的最佳照相區(qū)域，即確定紅火層上部
邊界和下部邊界之間的范圍，紅火層上部邊界為前一臺車的粉塵散去的開始位置，下部邊
界為后一臺車的燒結混合料還未落下的最后位置。然后，以燒結混合料實際紅火層的厚度
劃出其中線位置，再根據需要確定最佳照相區(qū)域的中線位置。系統(tǒng)首次照相可取紅火層實
際厚度中線與最佳照相區(qū)域的中線重合的位置。以燒結礦混合料橫斷面為參照系，在紅火
層實際厚度中線位置相對穩(wěn)定的情況下，每一次的照相間隔為 T&= W^/V^，其中W^為單個臺車的寬度，V^為臺車的運行速度，T^為單個臺車 的運行周期。 當V^為不變的情況下，照相間隔可確定為臺車的運行周期T& ;當V^改變時作相 應調整。當紅火層實際中線位置偏離最佳照相區(qū)域的中線位置時，由于紅火層具有連續(xù)性， 相鄰兩個臺車的紅火 實際中線位置相互接近，所以根據前一臺車的紅火層實際中線位置 與最佳照相區(qū)域的中線位置的偏差，即可調整后一臺車的照相間隔。具體調整方案如下
1、通過計算可以得到紅火層實際中線位置與最佳照相區(qū)域的中線位置的偏差 Dfi，偏差的單位為像素。 2、根據偏差計算調整時間T^，從而得出下一次照相的時間間隔TC。
式中T像為紅火層在屏幕上移動一個像素所用的時間，當機速不同時，T像也不同。 假設兩次不同的勻速運行的距離分別是S工和S^所用的時間分別為1\和L，速度分別為K 和^，對應屏幕上的位移為和L2。由于實際位移同屏幕位移有著固定的對應關系，所以
A 丄2<formula>formula see original document page 7</formula>因此:^<formula>formula see original document page 7</formula> 所以 I像二G/V臺 G值可以通過在線試驗得出，從而實現了調整時間T^的求值。 步驟6、如果圖像不滿足條件，則采用上一次的捕捉間隔進入步驟7。 步驟7、等待捕捉時間間隔，當達到捕捉時間發(fā)出捕捉命令，重新進入步驟2。 步驟8、系統(tǒng)運行過程中，應始終對過程參數進行采集，當相關過程參數改變時，如
臺車機速改變、停機、緩料等，則要對捕獲間隔作相應調整，然后重新進入步驟7。當然，對具
體生產運行過程中的一些具體細節(jié)還要作相應的處理。
權利要求
一種燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法，包括如下步驟(1)、圖像采集與捕捉；(2)、圖像處理，獲得圖像參數；(3)、圖像分析判斷，根據圖像參數判斷是否滿足圖像要求，如滿足，對圖像進行保存或進一步分析，并確定下一次圖像捕捉間隔，返回步驟(1)；否則，保持原有圖像捕捉間隔，返回步驟(1)；其特征在于步驟(1)中所述圖像采集是指通過圖像采集設備采集實時圖像；圖像捕捉是從采集到的實時圖像中獲取其中的一幀或幾幀圖像；步驟(2)中所述圖像處理方法為圖像去噪處理，輪廓增強處理，圖像分割處理；圖像參數包括目標圖像厚度，目標圖像寬度，目標圖像像素個數，目標圖像平均亮度；步驟(3)中所述確定圖像捕捉間隔是指通過圖像分析單元對捕捉的圖像進行分析，獲取目標圖像位置偏差，通過圖像位置偏差確定圖像捕捉間隔。
2. 根據權利要求1所述的燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法，其特征在于，在圖像 采集時，捕捉觸發(fā)單元在實時收集過程參數，并對圖象捕捉間隔進行實時調整。
3. 根據權利要求1所述的燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法，其特征在于，所述的 圖像分割處理是將原始圖像分割成背景圖像和目標圖像。
4. 根據權利要求1所述的燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法，其特征在于，所述的 圖像位置偏差是指目標圖像的中心位置與理想范圍中心位置的偏差。
5. —種按照權利要求1所述燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法的圖像獲取裝置，包 括圖像采集單元、圖像生成單元、圖像處理單元、圖像檢測單元及捕捉觸發(fā)單元；所述圖像處理單元是對捕捉的圖像進行預處理，然后將圖像送到圖像檢測單元，提取 圖像參數，判斷圖像是否滿足條件的集成單元或模塊；所述圖像生成單元是將滿足條件的圖像進行保存或傳送到其他系統(tǒng)進行進一步分析 的集成單元或模塊。
6. 根據權利要求5所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述的捕捉觸發(fā)單元包括命令 發(fā)生器、時間運算器和過程監(jiān)控器；命令發(fā)生器是實現發(fā)出圖像捕捉命令的集成單元或模 塊，時間運算器是通過圖像及過程參數計算捕捉間隔，并對圖像捕捉間隔進行實時調整的 集成單元或模塊，過程監(jiān)控器是實時收集過程參數的集成單元或模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燒結機尾斷面動態(tài)圖像自動獲取方法及裝置，包括圖像采集、生成、處理、檢測及捕捉觸發(fā)單元；通過圖像采集設備采集實時圖像，并從中獲取一幀或幾幀圖像；經過去噪處理、輪廓增強處理、分割處理和圖像分析，獲取目標圖像位置偏差，確定并實時調整圖像捕捉間隔，從而實現自動獲取所需的動態(tài)圖像。本發(fā)明采用非觸發(fā)器觸發(fā)，避免設備耗損；環(huán)境適應性強，運行可靠，信息準確，圖像清晰，使用壽命長；方法簡單，程序簡明，易于掌握，并可進行實時、連續(xù)、長期的在線運行；設備成本低廉，便于安裝和維護，結構設計合理，極易實現和奏效。
文檔編號G06K9/00GK101726491SQ20081022832
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權日2008年10月28日
發(fā)明者宋寶宇, 李向榮, 楊東曉, 楊春雨, 費靜, 陳義慶 申請人:鞍鋼股份有限公司