[发明专利]烧结热状态横向异质性在线定量测量方法

说明书

本发明提供了一种烧结热状态横向异质性在线定量测量方法，包括：获取烧结机尾断面图像，提取烧结料层横截面图片；对所述烧结料层横截面图片进行幂律变换和灰度化处理，抑制噪声干扰，得到第一图像；对所述第一图像进行阈值分割，并与烧结料层横截面图片进行Hadamard product运算，得到燃烧带图像；对所述燃烧带图像进行空间横向分割，绘制其空间洛伦兹曲线；结合所述燃烧带图像特征和空间洛伦兹曲线计算烧结横向异质性指数，对烧结热状态横向异质性进行在线定量测量。本发明利用计算机视觉图像，实现了烧结热状态横向异质性的在线定量测量，可高效地表征烧结热状态横向异质性各种情况，对优化烧结操作，提高烧结质量和产量具有指导意义。

技术领域

本发明涉及机器视觉、图像处理、模式识别领域，特别涉及一种烧结热状态横向异质性在线定量测量方法。

背景技术

烧结过程是火法冶金的关键工序。热量是烧结反应的驱动力，其在烧结料层中的时空间分布称为烧结热状态。烧结热状态分为纵向热状态、竖向热状态和横向热状态。其中，纵向热状态和竖向热状态一直以来受到研究者的广泛关注，而对横向热状态的研究则相对匮乏。

烧结热状态横向异质性是指热量在烧结料层内在料层宽度方向上的分布情况，其分布的均匀程度称为异质性。受边缘效应、下料均匀度，以及混合料粒度分布的影响，烧结过程中热量的横向分布并非完全均匀。这导致烧结矿质量在料层宽度方向上的不均匀，最终影响整体烧结质量和产量。

据烧结技术人员的经验和相关文献，一个良好的烧结横向热状态需满足以下三个条件：(1)居中：烧结断面中燃烧带应尽可能位于断面中心位置；(2)对称：烧结断面中燃烧带应尽可能对称分布于断面两侧；(3)均匀：烧结断面中燃烧带应尽可能均匀地分布于断面中。

目前，烧结热状态横向异质性的评估主要集中于废气温度法和机尾断面法两个方面。废气温度法是根据烧结机横向上安装的热电偶检测烧结风箱中的废气温度，然后根据废气温度曲线的形状对烧结热状态横向异质性进行评估的方法。该方法无法精确计算烧结热状态横向异质性，同时受漏风的影响，其检测精度和可靠性较低。另外，该方法需要安装大量的热电偶且各热电偶之间的距离需要通过大量的实验确定，这导致了该方法的鲁棒性较差。

机尾断面是烧结料层横截面在烧结机尾的表现，其中燃烧带的横向分布是烧结热状态横向异质性的直观体现。通过评估机尾断面中燃烧带的横向分布均匀性，可以实现对烧结热状态横向异质性的在线评估。随着机器视觉在工业应用中的发展，一些基于机尾断面的烧结热状态横向异质性评估指标被提出并应用，但是这些指标无法满足多工况条件下的烧结热状态横向异质性评估需求。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种烧结热状态横向异质性在线定量测量方法，包括：

步骤1，获取烧结机尾断面图像，对所述机尾断面图像进行定宽高裁剪，去除图片中非烧结料层横截面的无用背景，提取出烧结料层横截面图片；

步骤2，对所述烧结料层横截面图片进行幂律变换和灰度化处理，调节图像的对比度，降低图像中燃烧带周围光晕和不同光照环境所造成的影响，抑制扬尘带来的噪声干扰，得到第一图像；

步骤3，对所述第一图像进行阈值分割，得到二值图像；

步骤4，对所述烧结料层横截面图片和所述二值图像进行Hadamard product运算，得到燃烧带图像；

步骤5，对所述燃烧带图像进行空间分割，沿图像宽度方向分成多个子空间，绘制燃烧带图像的空间洛伦兹曲线；

步骤6，结合燃烧带图像特征和空间洛伦兹曲线计算烧结横向异质性指数，对烧结热状态横向异质性进行在线定量测量。

其中，所述幂律变换的步骤具体包括：

利用幂律变换的计算公式：s＝cr^γ；