[发明专利]一种基于极化特征的铁水流速检测方法

权利要求书

1.一种基于极化特征的铁水流速检测方法，其特征在于，所述方法包括：

采集高炉出铁口的铁水流的视频流；

将所述视频流分解成以时间为序的帧图像序列，并对所述帧图像序列中的帧图像进行预处理，所述预处理至少包括提取所述帧图像的极高光子特征；

利用互相关法在预处理后的相邻帧图像中匹配极高光子特征，并计算所述极高光子特征在相邻帧图像间隔时间内移动的水平像素距离；

根据所述水平像素距离，计算所述极高光子特征在世界坐标系中移动的实际水平距离，并根据所述实际水平距离获得所述铁水流的流速，且根据所述水平像素距离，计算所述极高光子特征在世界坐标系中移动的实际水平距离，并根据所述实际水平距离获得所述铁水流的流速具体包括：

利用相机标定的结果，可得到所有极高光子特征在世界坐标系移动的距离序列S_Wj，其中j＝1,2,…,J，并对其取平均值，即可确定铁水流在连续两帧时间内移动的水平距离，表示为：

其中，为铁水流在连续两帧图像间隔时间内移动的平均水平距离，J为极高光子特征的个数，j＝1,2,…,J，S_Wj为第j个极高光子特征在世界坐标系中移动的实际水平距离，且其中R为反应炉出口圆孔的直径，R_c为反应炉出口在图像上的直径像素，S_Cj为第j个极高光子特征在相邻帧图像间隔时间内移动的水平像素距离，通过铁水流移动的平均水平距离和相机拍摄的帧率f，利用速度公式求得铁水流的流速，表示为：

其中，V为铁水流的流速，f为相机拍摄的帧率，α为高炉出铁口的倾角。

2.根据权利要求1所述的基于极化特征的铁水流速检测方法，其特征在于，对所述帧图像序列中的帧图像进行预处理包括：

提取所述帧图像序列中帧图像的静态感兴趣区域，获得初始铁水流区域图像；

对所述初始铁水流区域图像进行图像分割；

基于图像分割后的初始铁水流区域图像，根据高炉出铁口的位置和预设铁水流区域长度，获得动态感兴趣铁水流区域图像；

对所述动态感兴趣铁水流区域图像的RGB通道中的B通道图像进行空间域灰度级线性变换，获得所述动态感兴趣铁水流区域图像的极高光子特征。

3.根据权利要求2所述的基于极化特征的铁水流速检测方法，其特征在于，对所述初始铁水流区域图像进行图像分割包括：

提取所述初始铁水流区域图像的RGB通道中的R通道，获得R通道二值图像；

采用最小交叉熵阈值对所述R通道二值图像进行分割；

对分割后的R通道二值图像进行形态学处理。

4.根据权利要求3所述的基于极化特征的铁水流速检测方法，其特征在于，采用最小交叉熵阈值对所述R通道二值图像进行分割的计算公式为：

其中，i为所述R通道二值图像的第i个灰度级，t为分割阈值，n(1,t)为所述R通道二值图像的背景的灰度平均值，n(t,L+1)为所述R通道二值图像的前景区域的灰度平均值，t^*为最佳阈值，h(i)为所述R通道二值图像的一维直方图，且i＝1,2,...,L，x,y为所述R通道二值图像的坐标，f(x,y)为所述R通道二值图像的灰度值，r(x,y)为进行图像分割后的R通道二值图像的灰度值。

5.根据权利要求4所述的基于极化特征的铁水流速检测方法，其特征在于，对所述动态感兴趣铁水流区域图像的RGB通道中的B通道图像进行空间域灰度级线性变换包括：

提取所述动态感兴趣铁水流区域图像的RGB通道中的B通道图像；

对所述B通道图像进行空间域灰度级线性变换，且对所述B通道图像进行空间域灰度级线性变换的具体公式为：

其中，b(x,y)是经过线性变换的B通道图像在点(x,y)的灰度，g(x,y)为所述B通道图像的灰度，t为所述B通道图像灰度的最小值。