(57)【要約】【課題】本発明は、出銑滓流の混合状態を判定できる銑滓状態判定装置および銑滓状態判定方法を提供する。【解決手段】本発明の銑滓状態判定装置Ｄは、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像部１と、撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定部２２と、設定部２２で設定された評価領域における最大画素値および最小画素値する抽出部２３と、抽出部２３で抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する状態判定部２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定部と、
前記設定部で設定された評価領域における最大画素値および最小画素値する抽出部と、
前記抽出部で抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する状態判定部とを備える、
銑滓状態判定装置。
【請求項２】
前記抽出部は、前記設定部で設定された評価領域における最小画素値から下位一定割合の画素値までを代表する下位画素代表値を前記最小画素値として求め、前記設定部で設定された評価領域における最大画素値から上位一定割合の画素値までを代表する上位画素代表値を前記最大画素値として求める、
請求項１に記載の銑滓状態判定装置。
【請求項３】
前記状態判定部は、前記最大画素値に対する前記最小画素値の比と、予め設定された所定の閾値または範囲とを比較し、前記比が前記閾値以上または前記範囲内である場合に、前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定し、
前記状態判定部が前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定した場合に、予め求めた、最大画素値と溶銑温度との対応関係と前記最大画素値とから、溶銑温度を求める温度演算部をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の銑滓状態判定装置。
【請求項４】
出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定工程と、
前記設定工程で設定された評価領域における最大画素値および最小画素値する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する状態判定工程とを備える、
銑滓状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出銑口から流出する出銑滓流の混合状態を判定する銑滓状態判定装置および銑滓状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石を熱処理することによって鉄を取り出す高炉では、その操業管理等のために、高炉の出銑口から流出する銑滓混合物（以下、「出銑滓流」と適宜に略記する。）の温度が、しばしば測定される。このような出銑滓流の温度を測定する技術の一つが例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示された高炉出銑温度測定方法は、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物を含む領域の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の濃度値を持つ各画素から構成される画像として撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムとして、溶銑の濃度分布と、溶融スラグの濃度分布とを含む濃度ヒストグラムを作成する濃度ヒストグラム作成工程と、前記濃度ヒストグラム作成工程により作成された濃度ヒストグラムに対して、溶銑の濃度分布において画素数が最大となる濃度である溶銑濃度分布ピークの探索範囲を設定する溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程と、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程により設定された溶銑濃度分布ピークの探索範囲内で、画素数が最大となる濃度を、前記溶銑濃度分布ピークの濃度として前記濃度ヒストグラムから抽出する溶銑濃度分布ピーク抽出工程と、前記溶銑濃度分布ピーク抽出工程により抽出された溶銑濃度分布ピークの濃度に基づいて、溶銑の温度を導出する溶銑温度導出工程と、を有する。そして、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程は、予め設定された、前記溶銑の濃度分布において画素数が最大となる濃度である溶銑濃度分布ピークの濃度と、前記溶融スラグの濃度分布における最高の濃度であるスラグ最高濃度と、の比である濃度比の上限値及び下限値と、前記濃度ヒストグラムにより作成された濃度ヒストグラムにおける前記スラグ最高濃度と、に基づいて、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲を導出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６０６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１に開示された高炉出銑温度測定方法は、前記濃度ヒストグラムが２個のピークを備えて成る双峰性のプロファイルを持つ場合には、比較的良好に温度を測定できる。しかしながら、実際に測定すると、必ずしも、前記双峰性のプロファイルを持つ濃度ヒストグラムが得られるとは限らず、例えばなだらかに変化するプロファイルを持つ濃度ヒストグラムに成ってしまい、温度の測定が難しい場合があった。特に、出銑滓流は、溶銑と溶滓（溶融スラグ）とが混じり合い、溶銑上に、半透明な溶滓が乗るため、出銑滓流の表面から見た溶銑の放射率は、見かけの値となってしまう。しかも、通常、場所（領域）ごとに、溶銑上に乗る溶滓の厚さが異なるため、見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化してしまい、一層、温度の測定が難しい。このため、出銑滓流の温度をより精度良く測定するためには、まず、出銑滓流の混合状態を判定することが重要である。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、出銑滓流の混合状態を判定できる銑滓状態判定装置および銑滓状態判定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる銑滓状態判定装置は、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定部と、前記設定部で設定された評価領域における最大画素値および最小画素値する抽出部と、前記抽出部で抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する状態判定部とを備える。好ましくは、上述の銑滓状態判定装置において、前記状態判定部は、前記最大画素値に対する前記最小画素値の比と、予め設定された所定の第１閾値（第１判定閾値）とを比較し、前記比が前記第１閾値以上である場合に、前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定する。前記溶滓リッチな状態とは、表面から見た場合、実質的に溶銑の影響を受けない溶滓ばかりに見え、銑滓状態判定装置の仕様に応じて許容される、見かけの放射率が溶滓の放射率とみなせる状態である。好ましくは、上述の銑滓状態判定装置において、前記状態判定部は、前記最大画素値に対する前記最小画素値の比と、予め設定された所定の第２閾値（第２判定閾値）とを比較し、前記比が前記第２閾値以下である場合に、前記混合状態として前記溶滓リッチな状態を除く他の状態（溶滓と溶銑とが入り混じった状態および溶銑リッチな状態のいずれかの状態）と判定する。前記溶銑リッチな状態とは、表面から見た場合、実質的に溶滓の影響を受けない溶銑ばかりに見え、銑滓状態判定装置の仕様に応じて許容される、見かけの放射率が溶銑の放射率とみなせる状態である。前記入り混じった状態とは、前記溶滓リッチな状態と前記溶銑リッチな状態との間の状態である。好ましくは、上述の銑滓状態判定装置において、前記状態判定部は、前記最大画素値に対する前記最小画素値の比と、予め設定された所定の第１範囲（第１判定範囲）とを比較し、前記比が前記第１範囲内である場合に、前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定する。好ましくは、上述の銑滓状態判定装置において、前記状態判定部は、前記最大画素値に対する前記最小画素値の比と、予め設定された所定の第２範囲（第２判定範囲）とを比較し、前記比が前記第２範囲内である場合に、前記混合状態として前記溶滓リッチな状態を除く他の状態（溶滓と溶銑とが入り混じった状態および溶銑リッチな状態のいずれかの状態）と判定する。
【０００８】
一般に、溶銑の放射率が約０．４程度であり、溶滓の放射率が約０．９〜０．９５程度であると考えられている。通常、出銑滓流は、溶銑と溶滓とが混じり合い、見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化しているが、出銑滓流全体の中には、溶銑上に乗る溶滓でも、表面から充分な厚さを有する結果、表面から見た場合、実質的に前記溶銑の影響を受けない溶滓のみに見える領域（実効溶滓領域）が存在すると考えられ、対象画像の評価領域の中で最も明るい箇所を前記実効溶滓領域に比定することが最も確からしい。一方、出銑滓流全体の中には、溶銑上に溶滓が乗らない、あるいは、溶銑上に溶滓が乗っている場合でも、表面から見た場合、実質的に前記溶滓の影響を受けない溶銑のみに見える領域（実効溶銑領域）が存在すると考えられ、対象画像の評価領域の中で最も暗い箇所を前記実効溶銑領域に比定することが最も確からしい。このため、通常の、溶銑と溶滓とが混じり合って見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化している出銑滓流では、最大画素値と最小画素値との比、例えば、最大画素値に対する最小画素値の比は、上記から、０．４を（０．９〜０．９５）で割った約０．４５前後に落ち着くと考えられる。その一方で、ときとして、出銑滓流が、表面から見た場合、実質的に溶銑の影響を受けない溶滓ばかりに見える状態（溶滓リッチな状態）になることがある。この場合では、最小画素値が最大画素値に近づき、最大画素値に対する最小画素値の比は、前記約０．４５前後より大きな値になると考えられる。このため、上記銑滓状態判定装置は、最大画素値と最小画素値との比に基づいて、出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定できる。
【０００９】
他の一態様では、上述の銑滓状態判定装置において、前記抽出部は、前記設定部で設定された評価領域における最小画素値から下位一定割合の画素値までを代表する下位画素代表値を前記最小画素値として求め、前記設定部で設定された評価領域における最大画素値から上位一定割合の画素値までを代表する上位画素代表値を前記最大画素値として求める。
【００１０】
このような銑滓状態判定装置は、下位画素代表値で前記最小画素値を求め、上位画素代表値で前記最大画素値を求めるので、ロバスト性を向上でき、ノイズ耐性が高く、より安定した判定結果を得ることができる。
【００１１】
他の一態様では、これら上述の銑滓状態判定装置において、前記状態判定部は、前記最大画素値に対する前記最小画素値の比と、予め設定された所定の閾値または範囲とを比較し、前記比が前記閾値以上または前記範囲内である場合に、前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定し、前記状態判定部が前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定した場合に、予め求めた、最大画素値と溶銑温度との対応関係と前記最大画素値とから、溶銑温度を求める温度演算部をさらに備える。
【００１２】
発明者は、種々検討した結果、出銑滓流が溶滓リッチな状態である場合に、表面から見た場合に溶銑は見えないが、溶銑も溶滓とともに出銑滓流に含まれるため、最大画素値（最大画素値に基づいて求めることができる溶滓温度）と溶銑温度とに相関性があることを見出した。上記銑滓状態判定装置は、出銑滓流が溶滓リッチな状態である場合でも、予め求めた、互いに相関する最大画素値と溶銑温度との対応関係を用い、前記抽出部で抽出した最大画素値から溶銑温度を求めることができる。
【００１３】
本発明の他の一態様にかかる出銑温度測定方法は、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定工程と、前記設定工程で設定された評価領域における最大画素値および最小画素値する抽出工程と、前記抽出工程で抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する状態判定工程とを備える。
【００１４】
通常の、溶銑と溶滓とが混じり合った状態の出銑滓流では、最大画素値と最小画素値との比、例えば、最大画素値に対する最小画素値の比は、０．４５前後に落ち着くと考えられる一方で、溶滓リッチな状態の出銑滓流は、最大画素値に対する最小画素値の比は、０．４５前後より大きな値になると考えられる。このため、上記銑滓状態判定方法は、最大画素値と最小画素値との比に基づいて、出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる銑滓状態判定装置および銑滓状態判定方法は、出銑滓流の混合状態を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における銑滓状態判定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】前記銑滓状態判定装置によって判定される出銑滓流が流出する様子を説明するための図である。
【図３】溶滓リッチな状態において、最大画素値と溶銑温度との関係を示す図である。
【図４】出銑滓流の対象画像の一例を示す図である。
【図５】出銑滓流における最小画素値と最大画素値との意義を説明するために、出銑滓流の一部断面を模式的に示す図である。
【図６】一例として、出銑滓流における最大画素値に対する最小画素値の比を示す図である。
【図７】他の一例として、出銑滓流における最大画素値に対する最小画素値の比を示す図である。
【図８】前記銑滓状態判定装置における動作を示すフローチャートである。
【図９】前記銑滓状態判定装置の変形形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００１８】
図１は、実施形態における銑滓状態判定装置の構成を示すブロック図である。図２は、前記銑滓状態判定装置によって判定される出銑滓流が流出する様子を説明するための図である。図３は、溶滓リッチな状態において、最大画素値と溶銑温度との関係を示す図である。図３の横軸は、最大画素値であり、その縦軸は、温度である。図４は、出銑滓流の対象画像の一例を示す図である。図４Ａは、溶滓リッチな状態での出銑滓流の対象画像を示し、図４Ｂは、通常の、溶銑と溶滓とが混じり合った状態での出銑滓流の対象画像を示す。図５は、出銑滓流における最小画素値と最大画素値との意義を説明するために、出銑滓流の一部断面を模式的に示す図である。図６は、一例として、出銑滓流における最大画素値に対する最小画素値の比を示す図である。図７は、他の一例として、出銑滓流における最大画素値に対する最小画素値の比を示す図である。図６および図７における各横軸は、時間であり、それら各縦軸は、最大画素値に対する最小画素値の比である。
【００１９】
本実施形態における銑滓状態判定装置Ｄは、高炉の出銑口から流出する銑滓混合物（以下、「出銑滓流」と適宜に略記する。）を撮像することによって得られた前記出銑滓流の対象画像に基づいて前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する装置である。そして、本実施形態では、銑滓状態判定装置Ｄは、出銑滓流を溶滓リッチな状態と判定した場合に、さらに、最大画素値に基づいて溶銑温度を求める。前記銑滓混合物（出銑滓流）は、溶銑と溶滓（溶融スラグ）との混合物であり、高炉の出銑口から高温の流体状で流出される。このような銑滓状態判定装置Ｄは、例えば、図１に示すように、撮像部１と、制御処理部２と、記憶部３とを備え、本実施形態では、さらに、入力部４と、出力部５と、インターフェース部（ＩＦ部）６とを備える。
【００２０】
撮像部１は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する装置である。撮像部１は、出銑滓流の対象画像を制御処理部２へ出力する。撮像部１は、例えば、被写体における光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記被写体における光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記被写体における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理回路等を備えるデジタルカメラ等である。撮像部１は、静止画を生成するスチルカメラであって良く、また、動画像を生成するビデオカメラ（ムービーカメラ）であって良い。
【００２１】
撮像部１は、例えば、図２に示すように、高炉ＳＦに形成された出銑口ＰＨから、出銑樋カバーＣＶを備える出銑樋ＳＧへ、流出する出銑滓流ＰＳを撮像できるように適宜に配設される。出銑滓流ＰＳは、比較的高速に出銑口ＰＨから流出するので、撮像部１は、この出銑滓流ＰＳの流出速度に応じた速度で撮像可能に構成される。撮像部１は、銑滓状態判定装置Ｄにおける他の各部２〜６とともに図略の筐体に収容され、前記他の各部２〜６と一体に構成されて良いが、本実施形態では、撮像部１は、前記他の各部２〜６とは、別体に構成され、撮像部１は、前記出銑滓流ＰＳを撮像できるように、前記他の各部２〜６から遠隔に配置され、有線または無線によって制御処理部２と通信可能に接続される。
【００２２】
図１に戻って、入力部４は、制御処理部２に接続され、例えば、混合状態の判定や温度の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば評価領域の設定入力等の混合状態の判定や温度を測定する上で必要な各種データを銑滓状態判定装置Ｄに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、入力部４から入力されたコマンドやデータ、および、当該銑滓状態判定装置Ｄによって判定された混合状態やその求められた温度等を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示部（表示装置）や、プリンタ等の印刷装置等である。
【００２３】
ＩＦ６は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ−２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部６は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。
【００２４】
記憶部３は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、銑滓状態判定装置Ｄの各部１、３〜６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域ＲＯＩを設定する設定プログラムや、前記設定プログラムで設定された評価領域ＲＯＩにおける最大画素値（最も明るい画素値、最大輝度値）および最小画素値（最も暗い画素値、０より大きい値での最小輝度値）を抽出する抽出プログラムや、前記抽出プログラムで抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定する状態判定プログラムや、前記状態判定プログラムが後述のように前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定した場合に、予め求めた、最大画素値と溶銑温度との対応関係と前記抽出プログラムで抽出した最大画素値とから、溶銑温度を求める温度演算プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。本実施形態では、温度演算プログラムは、さらに、前記状態判定プログラムが後述のように前記混合状態として溶滓リッチな状態を除く他の状態と判定した場合に、前記抽出プログラムで抽出した最大画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求め、前記抽出プログラムで抽出した最小画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める。前記各種の所定のデータには、例えば対象画像や校正情報や温度変換情報等の、各プログラムを実行する上で必要なデータ等が含まれる。記憶部３は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。記憶部３は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部２のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。なお、記憶部３は、比較的大きな記憶容量を持つハードディスク装置を備えても良い。
【００２５】
そして、記憶部３は、前記校正情報を記憶する校正情報記憶部３１および前記温度変換情報を記憶する温度変換情報記憶部３２を機能的に備える。
【００２６】
前記校正情報は、いわゆる黒体炉を前記撮像部１で撮像することによって得られた画像の画素値と前記黒体炉の黒体放射輝度の輝度値との第１対応関係であり、例えば、互いに異なる複数の温度それぞれで、前記黒体炉を前記撮像部１で撮影することによって予め作成される。前記黒体放射輝度の輝度値は、温度の関数であるので、前記校正情報は、黒体炉を前記撮像部１で撮像することによって得られた画像の画素値と前記黒体炉の温度との対応関係となる。例えば、前記対象画像における各画素の各画素値を、前記校正情報によって、各輝度値へ変換することによって、熱放射輝度の輝度画像、すなわち、温度画像が生成できる。前記校正情報は、前記第１対応関係を表す関係式の形式で校正情報記憶部３１に記憶されて良く、あるいは、前記第１対応関係を表すテーブルの形式で校正情報記憶部３１に記憶されて良い。
【００２７】
前記温度変換情報は、出銑滓流が溶滓リッチな状態である場合における、最大画素値と溶銑温度との第２対応関係であり、複数のサンプルを用いることによって予め求められる。出銑滓流が溶滓リッチな状態である場合、表面から見た場合に溶銑は見えないが、溶銑も溶滓とともに出銑滓流に含まれるため、最大画素値（最大画素値に基づいて求めることができる溶滓温度）と溶銑温度とに相関性があるとの知見から、後述の温度演算部２５で出銑滓流が溶滓リッチな状態である場合に溶銑温度を求めるために、前記温度変換情報を予め求め、記憶部３に記憶しておくものである。前記温度変換情報の一例が図３に示されている。図３に示す例では、最大画素値ｘと溶銑温度ｙとは、線形回帰直線によれば、相関係数Ｒとして、ｙ＝０．６２２４ｘ＋１４０４．６、Ｒ２＝０．９５６７の関係にある。前記温度変換情報は、このように前記第２対応関係を表す関係式の形式で温度変換情報記憶部３２に記憶されて良く、あるいは、前記第２対応関係を表すテーブルの形式で温度変換情報記憶部３２に記憶されて良い。
【００２８】
制御処理部２は、銑滓状態判定装置Ｄの各部１、３〜６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、出銑滓流の混合状態を判定し、溶銑の温度や溶滓の温度を求めるための回路である。制御処理部２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２は、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２１、設定部２２、抽出部２３、状態判定部２４および温度演算部２５を機能的に備える。
【００２９】
制御部２１は、銑滓状態判定装置Ｄの各部１、３〜６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、銑滓状態判定装置Ｄ全体の制御を司るものである。
【００３０】
設定部２２は、撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域ＲＯＩを設定するものである。設定部２２は、例えば、対象画像を出力部５に出力し、ユーザによる設定操作を入力部４で受け付けて、対象画像における出銑滓流の画像中に評価領域ＲＯＩを設定して良い。あるいは、設定部２２は、例えば、対象画像における出銑滓流の画像中に評価領域ＲＯＩを自動的に設定して良い。より具体的には、例えば、設定部２２は、まず、エッジフィルタを用いることによって対象画像における出銑滓流の画像領域のエッジを検出し、これによって対象画像における出銑滓流の画像領域を抽出する。そして、設定部２２は、この抽出した対象画像における出銑滓流の画像領域内に前記所定のサイズの評価領域ＲＯＩを設定する。例えば、高炉の操業管理等を目的に出銑滓流ＰＳの温度を測定している観点や、出銑口ＰＨから離れるに従って生じる煙等によって出銑滓流ＰＳの撮像が妨害される観点等から、設定部２２は、前記出銑滓流の画像において、出銑口付近のスラグ堆積や煙等の影響のなるべく少ない位置に、評価領域ＲＯＩを設定する。評価領域ＲＯＩのサイズは、複数のサンプルを用いて適宜に設定されるが、例えば、前記出銑滓流の画像領域の幅（前記流出方向に略直交する幅方向の長さ）の約２／３や約１／２の長さを持つ正方形や矩形等で設定される。
【００３１】
抽出部２３は、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩにおける最大画素値（最も明るい画素値、最大輝度値）および最小画素値（最も暗い画素値、０より大きい値での最小輝度値）を抽出するものである。
【００３２】
状態判定部２４は、抽出部２３で抽出した最大画素値と最小画素値との比に基づいて、出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定するものである。
【００３３】
一般に、溶銑の放射率が約０．４程度であり、溶滓の放射率が約０．９〜０．９５程度であると考えられている。出銑滓流は、溶銑と溶滓とが混じり合い、例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、溶銑上に、半透明な溶滓が乗るため、出銑滓流の表面から見た溶銑の放射率は、見かけの値となってしまう。しかも、通常、場所（領域）ごとに、溶銑上に乗る溶滓の厚さＤ１１、Ｄ１２、Ｄ２が異なるため、見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化してしまい、出銑滓流の画像は、一例では、図４Ｂに示すように、マーブル模様の画像となる。なお、出銑滓流ＰＨの流速から、対象画像の各画素間で時間的に１０ｍｓ以下しか異ならないので、この微小時間で急激にその温度が低下するとは考え難く、この輝度差は、溶銑上に乗る溶滓の厚さが異なり、前記溶滓の影響が異なると考えられる。
【００３４】
しかしながら、出銑滓流全体の中には、図５Ｂに示すように、溶銑上に乗る溶滓でも、表面から充分な厚さを有する結果、表面から見た場合、実質的に前記溶銑の影響を受けない溶滓のみに見える領域（実効溶滓領域）が存在すると考えられ、対象画像の評価領域の中で最も明るい箇所を前記実効溶滓領域に比定することが最も確からしい。一方、出銑滓流全体の中には、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、溶銑上に溶滓が乗らない、あるいは、溶銑上に溶滓が乗っている場合でも、表面から見た場合、実質的に前記溶滓の影響を受けない溶銑のみに見える領域（実効溶銑領域）が存在すると考えられ、対象画像の評価領域の中で最も暗い箇所を前記実効溶銑領域に比定することが最も確からしい。このため、図４Ｂに示すように、通常の、溶銑と溶滓とが混じり合って見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化している出銑滓流では、最大画素値と最小画素値との比、例えば、最大画素値に対する最小画素値の比は、上記から、０．４を（０．９〜０．９５）で割った約０．４５前後に落ち着くと考えられる。その一方で、ときとして、図４Ａに示すように、出銑滓流が、表面から見た場合、実質的に溶銑の影響を受けない溶滓ばかりに見える状態（溶滓リッチな状態）になることがある。この場合では、最小画素値が最大画素値に近づき、最大画素値に対する最小画素値の比は、前記約０．４５前後より大きな値になると考えられる。
【００３５】
実際に、図６に示す一実施例において、時刻１００以降のマーブル模様に見える出銑滓流の対象画像では、最大画素値に対する最小画素値の比は、０．５８±０．０３（標準偏差１σ＝０．０３）の範囲で変動しており、出銑（時刻０）から時刻５０までの溶滓リッチな状態の出銑滓流の対象画像では、最大画素値に対する最小画素値の比は、０．８０±０．０５（標準偏差１σ＝０．０５）の範囲で変動している。また、図７に示す他の一実施例において、時刻６５以降のマーブル模様に見える出銑滓流の対象画像では、最大画素値に対する最小画素値の比は、０．５５±０．０６（標準偏差１σ＝０．０６）の範囲で変動しており、出銑（時刻０）から時刻６５までの溶滓リッチな状態の出銑滓流の対象画像では、最大画素値に対する最小画素値の比は、０．８５±０．０７（標準偏差１σ＝０．０７）の範囲で変動している。図６に示すデータと図７に示すデータとの相違は、実際に用いられた撮像部１の個体差や撮像部１の設置態様のバラツキ等の実験系の微差に起因しているものと、発明者は、推察している。
【００３６】
このことから、例えば、最大画素値に対する最小画素値の比と、予め設定された所定の閾値とを比較することによって、前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態が判定できる。より具体的には、状態判定部２４は、最大画素値に対する最小画素値の比と、予め設定された所定の第１閾値（第１判定閾値）とを比較し、前記比が前記第１閾値以上である場合に、前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定する。前記溶滓リッチな状態とは、一例では図４Ａに示すように、表面から見た場合、実質的に溶銑の影響を受けない溶滓ばかりに見え、銑滓状態判定装置の仕様に応じて許容される、見かけの放射率が溶滓の放射率とみなせる状態である。前記第１判定閾値は、図６および図７に示す実施例から、例えば、０．６５や０．７や０．７５等に適宜に設定される。状態判定部２４は、最大画素値に対する最小画素値の比と、予め設定された所定の第２閾値（第２判定閾値）とを比較し、前記比が前記第２閾値以下である場合に、前記混合状態として前記溶滓リッチな状態を除く他の状態（溶滓と溶銑とが入り混じった状態および溶銑リッチな状態のいずれかの状態）と判定する。前記溶銑リッチな状態とは、表面から見た場合、実質的に溶滓の影響を受けない溶銑ばかりに見え、銑滓状態判定装置の仕様に応じて許容される、見かけの放射率が溶銑の放射率とみなせる状態である。前記入り混じった状態とは、一例では図４Ｂに示すように、溶滓と溶銑とが入り混じった、前記溶滓リッチな状態と前記溶銑リッチな状態との間の状態である。前記第２判定閾値は、図６および図７に示す実施例から、例えば、０．７や０．６５等に適宜に設定される。前記第２判定閾値は、前記第１判定閾値と同値であって良く、上述の趣旨を満たす限りにおいて異なっていても良い。
【００３７】
上述のことから、あるいは、例えば、最大画素値に対する最小画素値の比と、予め設定された所定の範囲とを比較することによって、前記出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態が判定できる。状態判定部２４は、最大画素値に対する最小画素値の比と、予め設定された所定の第１範囲（第１判定範囲）とを比較し、前記比が前記第１範囲内である場合に、前記混合状態として溶滓リッチな状態と判定する。前記第１判定範囲は、図６および図７に示す実施例から、例えば、０．９２から０．７８までの範囲や、０．８５から０．７５までの範囲や、０．８９から０．７７までの範囲（（０．９２＋０．８５）／２≒０．８９、（０．７８＋０．７５）／２≒０．７７）等に適宜に設定される。状態判定部２４は、最大画素値に対する最小画素値の比と、予め設定された所定の第２範囲（第２判定範囲）とを比較し、前記比が前記第２範囲内である場合に、前記混合状態として前記溶滓リッチな状態を除く他の状態（溶滓と溶銑とが入り混じった状態および溶銑リッチな状態のいずれかの状態）と判定する。前記第２判定範囲は、図６および図７に示す実施例から、例えば、０．６１から０．５５までの範囲や、０．６１から０．４９までの範囲や、０．６１から０．５２までの範囲（（０．６１＋０．６１）／２＝０．６１、（０．５５＋０．４９）／２＝０．５２）等に適宜に設定される。
【００３８】
温度演算部２５は、状態判定部２４が混合状態として溶滓リッチな状態と判定した場合に、予め求めて温度変換情報記憶部３２に記憶された、最大画素値と溶銑温度との第２対応関係と、抽出部２３で抽出した最大画素値とから、溶銑温度を求めるものである。本実施形態では、温度演算部２５は、さらに、抽出部２３で抽出した最大画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求める。より具体的には、温度演算部２５は、抽出部２３によって抽出した最大画素値を、前記校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶滓温度として求める。そして、本実施形態では、温度演算部２５は、さらに、状態判定部２４が混合状態として、溶滓リッチな状態を除く他の状態（溶滓と溶銑とが入り混じった状態および溶銑リッチな状態のいずれかの状態）と判定した場合に、抽出部２３で抽出した最小画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求め、抽出部２３で抽出した最大画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求める。より具体的には、温度演算部２５は、抽出部２３で抽出した最小画素値を、記憶部３の校正情報記憶部３１に記憶された校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶銑温度として求める。同様に、温度演算部２５は、抽出部２３で抽出した最大画素値を、前記校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶滓温度として求める。
【００３９】
なお、前記校正情報は、上述したように、黒体炉を用いることによって得られた値である。実施の出銑滓流は、黒体ではないので、その分、誤差を有する。このため、温度演算部２５は、例えば、前記特許文献１に開示されているように、前記誤差を補正して溶銑温度や溶滓温度を求めても良い。
【００４０】
これら制御処理部２、記憶部３、入力部４、出力部５およびＩＦ部６は、例えば、デスクトップ型やノード型等のコンピュータによって構成可能である。
【００４１】
次に、本実施形態の動作について説明する。図８は、前記銑滓状態判定装置における動作を示すフローチャートである。
【００４２】
このような構成の銑滓状態判定装置Ｄは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部２には、制御部２１、設定部２２、抽出部２３、状態判定部２４および温度演算部２５が機能的に構成される。
【００４３】
そして、出銑滓流における混合状態や温度を評価するにあたって、図８において、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２によって、撮像部１で、高炉ＳＦに形成された出銑口ＰＨから流出する出銑滓流ＰＳを撮像し、前記出銑滓流ＰＳの画像を含む対象画像を取得する（Ｓ１１）。
【００４４】
次に、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の設定部２２によって、前記処理Ｓ１１において撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する（Ｓ１２）。前記評価領域の設定は、上述したように、ユーザ（オペレータ）の設定操作を入力部４で受け付けて、あるいは、自動的に、実施される。
【００４５】
一例では、処理Ｓ１１の実行によって、図４Ａに示す対象画像ＰＯａが取得され、処理Ｓ１２の実行によって、対象画像ＰＯａにおける出銑滓流の画像ＰＰａ中に、正方形で示す評価領域ＲＯＩａが設定される。対象画像ＰＯａにおける出銑滓流の画像ＰＰａは、溶滓リッチな状態により、大多数が輝度の高い領域となっている。また、他の一例では、処理Ｓ１１の実行によって、図４Ｂに示す対象画像ＰＯｂが取得され、処理Ｓ１２の実行によって、対象画像ＰＯｂにおける出銑滓流の画像ＰＰｂ中に、正方形で示す評価領域ＲＯＩｂが設定される。対象画像ＰＯｂにおける出銑滓流の画像ＰＰｂは、溶銑の放射率と溶滓の放射率との差およびこれらの混合状態により、いわゆるマーブル模様となっている。
【００４６】
次に、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の抽出部２３によって、前記処理Ｓ１２において設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩ（ＲＯＩａ、ＲＯＩｂ）における最大画素値（最も明るい画素値、最大輝度値）および最小画素値（最も暗い画素値、０より大きい値での最小輝度値）それぞれを抽出する（Ｓ１３）。
【００４７】
次に、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、前記処理Ｓ１３において抽出部２３で抽出した最大画素値と最小画素値との比を求める。より具体的には、本実施形態では、状態判定部２４は、最大画素値に対する最小画素値の比を求める（比＝最小画素値／最大画素値）。
【００４８】
次に、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、最大画素値に対する最小画素値の比と、前記第１判定範囲とを比較し、前記比が前記第１判定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１５）。なお、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、最大画素値に対する最小画素値の比と、前記第１判定閾値とを比較し、前記比が前記第１判定閾値以上であるか否かを判定しても良い。
【００４９】
この判定の結果、前記比が前記第１判定範囲内である場合（Ｙｅｓ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、次に、処理Ｓ１６および処理Ｓ１７の各処理を順次に実行した後に、処理Ｓ１８を実行する。なお、前記比と前記第１判定閾値とを比較する場合では、前記比が前記第１判定閾値以上である場合（Ｙｅｓ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、次に、処理Ｓ１６および処理Ｓ１７の各処理を順次に実行した後に、処理Ｓ１８を実行する。
【００５０】
この処理Ｓ１６では、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、前記混合状態を溶滓リッチな状態と判定する。
【００５１】
そして、前記処理Ｓ１７では、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の温度演算部２５によって、温度変換情報記憶部３２に記憶された、最大画素値と溶銑温度との第２対応関係と、処理Ｓ１３で抽出部２３によって抽出した最大画素値とから、溶銑温度を求める。より具体的には、温度演算部２５は、前記第２対応関係から、処理Ｓ１３で抽出部２３によって抽出した最大画素値に対応する溶銑温度を求める。そして、温度演算部２５は、処理Ｓ１３で抽出部２３によって抽出した最大画素値を、前記校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶滓温度として求める。
【００５２】
一方、前記処理Ｓ１５における判定の結果、前記比が前記第１判定範囲内ではない場合（Ｎｏ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、前記混合状態を、溶滓リッチな状態を除く他の状態と判定し（Ｓ２１）、次に、処理Ｓ２２を実行する。なお、前記比と前記第１判定閾値とを比較する場合では、前記比が前記第１判定閾値以上ではない場合（Ｎｏ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、前記処理Ｓ２１を実行した後に、処理Ｓ２２を実行する。
【００５３】
この処理Ｓ２２では、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、最大画素値に対する最小画素値の比と、前記第２判定範囲とを比較し、前記比が前記第２判定範囲内であるか否かを判定する。なお、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の状態判定部２４によって、最大画素値に対する最小画素値の比と、前記第２判定閾値とを比較し、前記比が前記第２判定閾値以下であるか否かを判定しても良い。
【００５４】
この判定の結果、前記比が前記第２判定範囲内である場合（Ｙｅｓ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、次に、処理Ｓ２３を実行した後に、処理Ｓ１８を実行する。一方、前記判定の結果、前記比が前記第２判定範囲内ではない場合（Ｎｏ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、本処理を終了する。なお、前記比と前記第２判定閾値とを比較する場合では、前記比が前記第２判定閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、次に、処理Ｓ２３を実行した後に、処理Ｓ１８を実行し、前記比が前記第２判定閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、銑滓状態判定装置Ｄは、本処理を終了する。
【００５５】
この処理Ｓ２３では、銑滓状態判定装置Ｄは、制御処理部２の温度演算部２５によって、前記処理Ｓ１３で抽出部２３によって抽出した最大画素値および最小画素値それぞれに基づいて、出銑滓流に含まれる溶滓および溶銑それぞれの溶滓温度および溶銑温度それぞれを求める。より具体的には、温度演算部２５は、前記処理Ｓ１３で抽出部２３によって抽出した最大画素値を、記憶部３の校正情報記憶部３１に記憶された校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶滓温度として求める。そして、温度演算部２５は、前記処理Ｓ１３で抽出部２３によって抽出した最小画素値を、前記校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶銑温度として求める。
【００５６】
そして、前記処理Ｓ１８では、銑滓状態判定装置Ｄは、制御部２１によって、前記混合状態（溶滓リッチな状態、または、他の状態）、溶銑温度および溶滓温度それぞれを出力部５から外部へ出力し、本処理を終了する。なお、必要に応じて、制御部２１は、これら前記混合状態、溶銑温度および溶滓温度それぞれをＩＦ部６から外部の機器へ出力しても良い。
【００５７】
このような出銑滓流における混合状態、溶銑温度および溶滓温度それぞれを求める上述の各処理が、高炉ＳＦの操業中、所定の時間間隔で、例えば撮像部１が動画像を生成する場合に複数のフレームおきに、繰り返し実行され、出銑滓流における混合状態、溶銑温度および溶滓温度がモニタ（監視）される。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態における銑滓状態判定装置Ｄおよびこれに実装された銑滓状態判定方法は、最大画素値と最小画素値との比に基づいて、出銑滓流における溶銑と溶滓との混合状態を判定できる。
【００５９】
上記銑滓状態判定装置Ｄおよび銑滓状態判定方法は、出銑滓流が溶滓リッチな状態である場合でも、予め求めた、互いに相関する最大画素値と溶銑温度との第２対応関係を用い、抽出部２３で抽出した最大画素値から溶銑温度を求めることができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、１個の撮像部１で出銑滓流を１方向から撮像して出銑滓流における混合状態や温度が測定されたが、出銑滓流に対し互いに直交する水平方向および鉛直方向の２方向から２個の撮像部１それぞれで撮像してこれら２方向から観測した出銑滓流における各混合状態や各温度が測定されても良い。
【００６１】
また、上述の実施形態において、抽出部２３は、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩ（ＲＯＩａ、ＲＯＩｂ）における最小画素値から下位一定割合の画素値までを代表する下位画素代表値を前記最小画素値として求め、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩ（ＲＯＩａ、ＲＯＩｂ）における最大画素値から上位一定割合の画素値までを代表する上位画素代表値を前記最大画素値として求めても良い。状態判定部２４は、このように求められた最大画素値および最小画素値に基づいて前記混合状態を判定し、温度演算部２５は、このように求められた最大画素値および最小画素値に基づいて出銑滓流における溶銑温度および溶滓温度それぞれを求める。
【００６２】
図９は、前記銑滓状態判定装置の変形形態を説明するための図である。図９の横軸は、画素値（明るさ）であり、その縦軸は、度数である。評価領域ＲＯＩにおける各画素の画素値の度数をグラフ化すると、一例では、図９に示すグラフとなる。上述の実施形態では、図９に示す例では、最小画素値ｍｉｎのみが用いられたが、この変形形態では、最小画素値ｍｉｎから下位一定割合の画素値Ｘ１までを代表する下位画素代表値が最小画素値とみなされる。下位一定割合は、例えば、１０％、７％、５％、３％、１％、下位１０位までに対応する割合、下位５位までに対応する割合、および、下位３位までに対応する割合等であり、適宜に、設定される。前記下位画素代表値は、下位一定割合での画素値Ｘ１そのものや、最小画素値ｍｉｎから下位一定割合以内の画素値に対して、度数を考慮した加重平均値や時間的な変動を考慮した算術平均値等の統計学的な値である。同様に、上述の実施形態では、図９に示す例では、最大画素値ｍａｘのみが用いられたが、この変形形態では、最大画素値ｍａｎから上位一定割合の画素値Ｘ２までを代表する上位画素代表値が最大素値とみなされる。上位一定割合は、例えば、１０％、７％、５％、３％、１％、上位１０位までに対応する割合、上位５位までに対応する割合、および、上位３位までに対応する割合等であり、適宜に、設定される。前記上位画素代表値は、上位一定割合での画素値Ｘ２そのものや、最大画素値ｍａｎから上位一定割合以内の画素値に対して、度数を考慮した加重平均値や時間的な変動を考慮した算術平均値等の統計学的な値である。
【００６３】
このような変形形態における銑滓状態判定装置Ｄおよびその方法は、各代表値を用いるので、ロバスト性を向上でき、ノイズ耐性が高く、より安定した測定結果を得ることができる。
【００６４】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００６５】
Ｄ  銑滓状態判定装置
ＲＯＩａ、ＲＯＩｂ  評価領域
１  撮像部
２  制御処理部
３  記憶部
２１  制御部
２２  設定部
２３  抽出部
２４  状態判定部
２５  温度演算部
３１  校正情報記憶部
３２  温度変換情報記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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