(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を有し、
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を、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おける前記スラグ最高濃度にそれぞれ乗算した値を、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出することを特徴とする高炉出銑温度測定方法。
【請求項２】
前記濃度比の上限値及び下限値は、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲を導出するための複数の濃度ヒストグラムのそれぞれから得られた前記濃度比の平均値と、当該濃度比の標準偏差とに基づく値であることを特徴とする請求項１に記載の高炉出銑温度測定方法。
【請求項３】
前記濃度比の上限値及び下限値は、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲を導出するための複数の濃度ヒストグラムのそれぞれから得られた前記濃度比の平均値に対して、当該濃度比の標準偏差の２倍以上４倍以下の値を加算及び減算した値であることを特徴とする請求項２に記載の高炉出銑温度測定方法。
【請求項４】
前記撮像工程は、分解能が１ｍｍ以下である撮像手段を用いて、１／５０００秒以下の露光時間で前記画像を撮像することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉出銑温度測定方法。
【請求項５】
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手段と、
前記撮像手段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手段と、
前記濃度ヒストグラム作成手段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手段と、
前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定手段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手段と、
前記溶銑濃度分布ピーク抽出手段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手段と、を有し、
前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定手段は、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を、前記濃度ヒストグラム作成手段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にそれぞれ乗算した値を、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出することを特徴とする高炉出銑温度測定システム。
【請求項６】
前記濃度比の上限値及び下限値は、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲を導出するための複数の濃度ヒストグラムのそれぞれから得られた前記濃度比の平均値と、当該濃度比の標準偏差とに基づく値であることを特徴とする請求項５に記載の高炉出銑温度測定システム。
【請求項７】
前記濃度比の上限値及び下限値は、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲を導出するための複数の濃度ヒストグラムのそれぞれから得られた前記濃度比の平均値に対して、当該濃度比の標準偏差の２倍以上４倍以下の値を加算及び減算した値であることを特徴とする請求項６に記載の高炉出銑温度測定システム。
【請求項８】
前記撮像手段の分解能が１ｍｍ以下であり、
前記撮像手段における撮像時の露光時間が１／５０００秒以下であることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の高炉出銑温度測定システム。
【請求項９】
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、をコンピュータに実行させ、
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を、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おける前記スラグ最高濃度にそれぞれ乗算した値を、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉出銑温度測定方法、高炉出銑温度測定システム、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、特に、高炉の出銑口から流出する溶銑の温度を測定するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉内部の高温還元反応により生成された溶銑と溶融スラグは、炉底に滴下して湯溜まりを形成している。湯溜まりが形成されている位置には出銑口がある。出銑口にはマッド材が充填されている。出銑口は、出銑に際し、ドリル等で機械的に開孔される。このようにして貫通孔を開けると、溶銑と溶融スラグとの混合物（以下、「出銑流」と称する）が出銑口から流出する。
出銑口から取り出される出銑流の温度（以下、「出銑温度」と称する）は、内部を直接観察できない炉下部の熱状態を知るための重要な情報である。出銑温度が低下すれば炉内の還元反応の活性が低下している可能性がある。また、出銑温度の時間経過にも着目する必要がある。出銑温度の急激な変化は炉内で何らかの非定常状態が発生している疑いがあることを示唆するので、炉内の状況を迅速に且つ的確に判断して操業アクションをとる必要がある。このように出銑温度は常に注意深く監視すべき操業情報である。
【０００３】
このような出銑温度を測定するための技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、出銑流の熱放射輝度の２次元分布を高速シャッターで撮像すると、溶銑と溶融スラグとが分離して観察できることを利用している。
【０００４】
図１４は、出銑流の熱画像（撮像画像）と、その熱画像から得られた濃度ヒストグラムの一例を示す図である。ここで、濃度とは、例えば２５６階調の画像の明暗（すなわち、画像上の輝度）のことを指す。この濃度と、出銑流における熱放射輝度との関係は、リニアな関係にある。尚、熱画像とは、熱放射輝度を捉えた画像であることを指す。
図１４の上図に示すような出銑流の画像１４０１について、各画素の濃度を濃度階調に分解したものを横軸にし、その濃度階調毎の画素数を縦軸にしたものが、図１４の下図に示す濃度ヒストグラム１４０２となる。濃度ヒストグラム１４０２において、濃度の低い部分に出現している濃度分布１４０３は、出銑流の画像１４０１における背景１４０１ａの画像（黒色の部分の画像）に起因するものである。濃度の高い部分には２つの濃度分布１４０４、１４０５が出現しており、これら２つの濃度分布１４０４、１４０５のうち、濃度の低い方の濃度分布１４０４は、溶銑１４０１ｂの画像（灰色の部分の画像）に起因するものであり、濃度の高い方の濃度分布１４０５は、溶融スラグ１４０１ｃの画像（白色の部分の画像）に起因するものである。
【０００５】
ここで、溶銑及び溶融スラグの濃度レベルが１点に集中せずに分布を有するのは、大気との接触による表面の局所的な温度ばらつきがあることや、出銑流表面に凹凸がある箇所では見かけの放射率が変化しているためと考えられる。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、以上のような濃度ヒストグラムを得た後、まず、発光源がないために分布がほとんど変化しない背景部（濃度分布１４０３）の山を濃度値が大きい（輝度の高い）側に越えたところに始点Ｋを定め、始点Ｋから濃度値が大きい側に向けて、隣り合う濃度における画素数の大小を比較することを順次行い、最初に検出されるピークを探索する。このようにして探索されたピークを溶銑の濃度とし、この濃度から放射測温の原理で溶銑の温度（の代表値）を導出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５１６８５４号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、真の溶銑の濃度に対応しないピークを、溶銑の濃度分布に対応するピークとして検出する虞がある。
図８（ｂ）に示すように、濃度ヒストグラム８００に、ノイズ等の影響により、溶銑の濃度分布に対応するピーク８０３よりも低輝度側に小さなピーク８０５があると、特許文献１に記載の技術では、ピーク８０５を溶銑の濃度分布に対応するピークであるとして検出してしまう。そうすると、導出される溶銑の温度が、実際の溶銑の温度と異なる値となってしまい、溶銑の温度を高精度に測定することができなくなる虞がある。
【０００９】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、出銑流の熱画像の濃度ヒストグラムから溶銑の濃度分布に対応するピークを正確に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の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、を有し、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を、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おける前記スラグ最高濃度にそれぞれ乗算した値を、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の高炉出銑温度測定システムは、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手段と、前記撮像手段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手段と、前記濃度ヒストグラム作成手段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手段と、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定手段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手段と、前記溶銑濃度分布ピーク抽出手段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手段と、を有し、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定手段は、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を、前記濃度ヒストグラム作成手段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にそれぞれ乗算した値を、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出することを特徴とする。
【００１２】
本発明のコンピュータプログラムは、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、をコンピュータに実行させ、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を、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おける前記スラグ最高濃度にそれぞれ乗算した値を、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出することを特徴とする。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記コンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶銑濃度分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値を、濃度ヒストグラムにおけるスラグ最高濃度にそれぞれ乗算した値を、溶銑濃度分布ピークの探索範囲の上限値及び下限値としてそれぞれ導出し、その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、溶銑濃度分布ピークの濃度として抽出し、抽出し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ようにした。したがって、真の溶銑分布ピークの濃度よりも低濃度側に、ノイズ等に起因する小さな疑似濃度分布ピークが存在している場合や、溶銑分布ピークの値よりも溶融スラグ分布ピークの値の方が大きい場合でも、溶銑分布ピークを正確に検出することができる。よって、出銑流の熱画像の濃度ヒストグラムから溶銑の濃度分布ピークを正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】溶銑分布ピークの濃度と、スラグ分布ピークの濃度と、スラグ最高濃度と、の関係を実測した結果を示す図である。
【図２】溶融スラグの厚みと放射率との関係の一例を示す図である。
【図３】溶融スラグの熱放射モデルの一例を示す図である。
【図４】出銑流の熱画像と、その濃度ヒストグラムの第１の例を示す図である。
【図５】出銑流の熱画像と、その濃度ヒストグラムの第２の例を示す図である。
【図６】出銑流の熱画像と、その濃度ヒストグラムの第３の例を示す図である。
【図７】出銑流の熱画像と、その濃度ヒストグラムの第４の例を示す図である。
【図８】出銑流の熱画像と、その濃度ヒストグラムの第５の例を示す図である。
【図９】濃度ヒストグラムから得られた情報を示す図である。
【図１０】高炉出銑温度測定システムの構成の一例を示す図である。
【図１１】黒体温度と熱画像の濃度との関係の一例を示す図である。
【図１２】測温装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図１３】測温装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１４】出銑流の熱画像と、その熱画像から得られた濃度ヒストグラムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
＜本発明者らが得た知見＞
前述したように特許文献１に記載の技術では、図８（ｂ）に示すような濃度ヒストグラム８００が得られると、溶銑の濃度分布に対応するピークを誤検出してしまう虞がある。そこで、濃度ヒストグラムの背景部を除く領域において画素数が最大となる濃度を溶銑の濃度として探索することが考えられる。
【００１６】
しかしながら、図５（ｂ）に示すように、溶銑の濃度分布に対応するピーク５０３よりも溶融スラグの濃度分布に対応するピーク５０４の方が大きな値を有する場合（画素数が大きい場合）、濃度ヒストグラムの背景部を除く領域において画素数が最大となる濃度を溶銑の濃度として探索すると、溶融スラグの濃度分布に対応するピーク５０４を溶銑の濃度分布に対応するピークであるとして検出してしまう。尚、以下の説明では、このようにして溶銑の濃度を探索する技術を必要に応じて「関連技術」と称する。
【００１７】
このような関連技術に対する課題と、前述した特許文献１に対する課題とに基づき、本発明者らは、溶銑の濃度分布に対応するピークの探索範囲を限定し、その探索範囲内において画素数が最大となる濃度を溶銑の濃度として検出すればよいという知見を得た。以下に、溶銑の濃度分布に対応するピークの探索範囲の設定方法の一例について詳細に説明する。尚、以下の説明では、「溶銑の濃度分布に対応するピーク」を必要に応じて「溶銑分布ピーク」と称し、「溶融スラグの濃度分布に対応するピーク」を必要に応じて「スラグ分布ピーク」と称する。
【００１８】
＜溶銑分布ピークの探索範囲＞
まず、本発明者らは、種々の出銑状態の出銑流の熱画像の濃度ヒストグラムから、溶銑分布ピークの濃度と、スラグ分布ピークの濃度と、スラグ最高濃度との関係を調査した。本実施形態では、出銑流の熱画像で最も明るい画素の濃度をスラグ最高濃度とする。
図１は、各種の熱画像の濃度ヒストグラムから得られた、溶銑分布ピークの濃度と、スラグ分布ピークの濃度と、スラグ最高濃度と、の関係を実測した結果を表形式で示す図である。図１に示す溶銑分布ピークの濃度と、スラグ分布ピークの濃度と、スラグ最高濃度は、それぞれ、濃度ヒストグラムから人が読み取った値である。また、濃度ヒストグラムを得るために使用した熱画像は２５６階調の画像である。
【００１９】
溶銑は不透明であるので溶銑の放射率は一定である。よって、溶銑分布ピークの濃度は温度のみの関数となる。図１に示す例では、溶銑分布ピークの濃度は、７４〜１１９の範囲であった（図１の「溶銑分布ピークの濃度」の「最小値」と「最大値」の欄を参照）。このように溶銑分布ピークの濃度の範囲は、溶銑の温度の変動範囲や、撮像装置の露光時間等の撮像条件によって変わるものである。
一方、スラグ分布ピークの濃度は、１１１〜２０７の範囲であった（図１の「スラグ分布ピークの濃度」の「最小値」と「最大値」の欄を参照）。尚、図１において、スラグ分布ピークの濃度の欄に「不明」と記載されているのは、濃度ヒストグラムにおけるスラグ分布ピークが不明瞭であるために、スラグ分布ピークの濃度を読み取れなかったことを表す。
【００２０】
以上のように、溶銑分布ピークの濃度の範囲の一部と、スラグ分布ピークの濃度の範囲の一部とが重複することがあることが分かった。そうすると、溶銑分布ピークの探索範囲を、前述した７４〜１１９に対し、上下限共に余裕をみた範囲（例えば６０〜１３０）に定めることはできない。このような範囲の中で画素数が最大となる濃度を溶銑の濃度とすると、図８（ｂ）に示すに、スラグ分布ピークの濃度の方が溶銑分布ピークの濃度よりも大きな値を有する場合、スラグ分布ピークの濃度を溶銑分布ピークの濃度として検出してしまう虞があるからである。
【００２１】
そこで、本発明者らは、濃度ヒストグラムにおけるスラグ最高濃度に基づいて溶銑分布ピークの探索範囲を決めることを試みた。
まず、本発明者らは、溶銑は透明であるので、溶銑の見かけ上の放射率は０．４程度で安定しているという知見を得ている。また、本発明者らは、厚みが十分に厚い溶融スラグが出銑流上に存在していれば、図２に示すように、溶融スラグの見かけ上の放射率は０．９６程度で安定するという知見を得ている。本発明者らは、このような溶融スラグの放射率に関する知見を、特許文献２で示している。
ここで、特許文献２に示されている溶融スラグの放射率に関する知見について簡単に説明する。
【００２２】
溶融スラグは光学的に半透明であることから、溶融スラグの放射率は、その温度と厚みに依存する。
図３は、溶融スラグの熱放射モデルの一例を示す図である。図３の上下方向は、出銑流の厚み方向に対応する。
図３において、溶融スラグ自身から大気に放射される放射光３０１の輝度である放射輝度Ｉs（ｄ）は、溶融スラグの厚みｄの関数で表される。溶銑から放射されて溶融スラグを透過して大気に放射される放射光３０２の輝度である放射輝度Ｉm（ｄ）は、溶融スラグの厚みｄの関数で表される。また、撮像装置の一例であるＣＣＤカメラ５で撮像される、溶融スラグの表面から大気に放射される放射光３０３の見かけ上の放射輝度Ｉ（ｄ）は、溶融スラグの厚みｄの関数で表され、放射輝度Ｉs（ｄ）と放射輝度Ｉm（ｄ）とを加えたものとなる。尚、放射輝度Ｉ（ｄ）、Ｉs（ｄ）、Ｉm（ｄ）が、温度の関数であることは勿論である。また、ＣＣＤカメラ５の詳細については後述する。
【００２３】
ここで、放射輝度Ｉs、Ｉmの光線が、溶融スラグと大気（媒質）との間の界面を垂直に通過すると仮定とすると、その界面で生じる放射輝度の損失、つまり、界面反射損失ｌｎは、約０．０４（４［％］）であると見積もられた。
また、溶融スラグの吸収係数をｋ［１／ｍｍ］、溶銑の放射率をεm［−］とすると、溶融スラグの表面から放射される放射光の見かけ上の放射率ε（ｄ）は、以下の（１）式で表される。
ε（ｄ）＝（１−ｌｎ）×（１−ｅ-kd＋ｅ-kd×εm）  ・・・（１）
【００２４】
ここで、溶融スラグの吸収係数ｋの室温の値として０．３７［１／ｍｍ］が得られた。そこで、溶融スラグの吸収係数ｋとして０．３７を、界面反射損失ｌｎとして０．０４を、溶銑の放射率εmとして０．４をそれぞれ（１）式に代入して、溶融スラグの表面から放射される放射光の見かけ上の放射率ε（ｄ）と、溶融スラグの厚みｄとの関係を求めると、図２に示す曲線が得られる。
【００２５】
図２に示すように、溶融スラグの見かけ上の放射率は、溶銑の放射率の値である０．４から、溶融スラグの厚みに応じて増加し、溶融スラグの厚みが１０［ｍｍ］に達する付近から、０．９６に収束する。すなわち、図１４の上図に示したようなマーブル模様の熱画像で、溶融スラグの厚み（深さ）が１０［ｍｍ］程度以上であれば、溶融スラグの見かけ上の放射率の値は安定する。そうすると、前述したように、溶銑の放射率は常に０．４であるので、溶融スラグの見かけ上の放射率と、溶銑の見かけ上の放射率との比は一定になる。
【００２６】
尚、前述したように、溶融スラグの光学係数（吸収係数ｋ等）の値としては、１５００［℃］程度の高温時の温度を採用することが望ましいが、そのような温度での値を取得できていない。そこで、前述したように、図２に示す曲線を求めるに際しては、溶融スラグの光学係数（吸収係数ｋ等）の値として、室温の値を使用した。よって、溶融スラグの見かけ上の放射率の収束値は０．９６からずれている可能性はある。ただし、溶融スラグの見かけ上の放射率が、その厚みが或る値に達する付近で一定値に収束することは、溶融スラグの光学係数の値によって変わることはない。
【００２７】
図１の説明に戻り、以上のような知見から、溶融スラグの厚み（深さ）が１０［ｍｍ］程度以上であれば、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比（溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度）は、溶銑の見かけ上の放射率と（厚みが十分に厚いときの）溶融スラグの見かけ上の放射率との比（溶銑の見かけ上の放射率／溶融スラグの見かけ上の放射率）と等しくなる。よって、本発明者らは、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比（溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度）が、約０．４１７（＝溶銑の見かけ上の放射率（＝０．４）／溶融スラグの見かけ上の放射率（＝０．９６））で一定となるのではないかと考えた。
【００２８】
しかしながら、図１に示すように、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度には関連性はあるものの、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比は０．４１７で安定している訳ではないことが分かる。出銑流における溶融スラグの存在比率や分布（マーブル模様の態様）によっては、溶融スラグの厚みが光学的に十分に厚くない場合があることや、溶銑と溶融スラグの温度が若干異なること等が、その理由として考えられる。
【００２９】
そこで、本発明者らは、図１に示す結果から、スラグ最高濃度に対して溶銑分布ピークの濃度がどの程度ばらつくのかを調査した。その結果、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比は、それらの平均値μである０．４７５（図１の「溶銑分プログラムピークの濃度／スラグ最高濃度」の「平均」の欄を参照）の周りでばらついており、その標準偏差σは０．０２５であった（図１の「溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度」の「標準偏差」の欄を参照）。
【００３０】
溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の分布が正規分布であるとした場合、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の全てのデータのうち、９９．７３［％］のデータが、平均値μの±３σの範囲内に含まれることになる。そこで、本発明者らは、以下の（２）式に示す範囲を溶銑分布ピークの探索範囲とし、その溶銑分布ピークの探索範囲内において画素数が最大となる濃度を溶銑の濃度として検出することを試みた。
スラグ最高濃度×（０．４７５−３σ）≦溶銑分布ピークの探索範囲≦スラグ最高濃度×（０．４７５＋３σ）  ・・・（２）
【００３１】
図４〜図８は、種々の出銑状態の出銑流の熱画像と（各図の（ａ））、その濃度ヒストグラム（各図の（ｂ））を示す図である。図４（ｂ）〜図８（ｂ）には、溶銑分布ピークの探索範囲４０１、５０１、６０１、７０１、８０１を併せて示している。また、図４（ａ）〜図８（ａ）に示す熱画像は、何れも２５６階調の画像である。
また、図９は、図４〜図８に示す濃度ヒストグラム４００、５００、６００、７００、８００から得られた情報を示す図である。図９の「画像Ｎｏ．」の欄に示されている「１」〜「５」は、それぞれ図４（ａ）〜図８（ａ）に示す熱画像であることを表す。以下に、図９に示す情報の意味を説明する。
【００３２】
「スラグ最高濃度」の欄に示す値は、図４（ｂ）〜図８（ｂ）に示すスラグ最高濃度４０２、５０２、６０２、７０２、８０２の値である。前述したように本実施形態では、スラグ最高濃度を、熱画像において最も明るい画素の濃度としている。
「溶銑分布ピーク下限濃度」の欄に示す値は、図４（ｂ）〜図８（ｂ）に示す溶銑分布ピークの探索範囲４０１、５０１、６０１、７０１、８０１の下限値である。溶銑分布ピーク下限濃度は、各濃度ヒストグラム４００、５００、６００、７００、８００におけるスラグ最高濃度４０２、５０２、６０２、７０２、８０２に、０．４（＝０．４７５−３σ）を掛けた値となる。
「溶銑分布ピーク上限濃度」の欄に示す値は、図４（ｂ）〜図８（ｂ）に示す溶銑分布ピークの探索範囲４０１、５０１、６０１、７０１、８０１の上限値である。溶銑分布ピーク上限濃度は、各濃度ヒストグラム４００、５００、６００、７００、８００におけるスラグ最高濃度４０２、５０２、６０２、７０２、８０２に、０．５５（＝０．４７５＋３σ）を掛けた値となる。
【００３３】
「溶銑分布ピーク濃度」の欄に示す値は、図４（ｂ）〜図８（ｂ）に示す溶銑分布ピークの探索範囲４０１、５０１、６０１、７０１、８０１における画素数が最大となる濃度である（図４〜図８に示す溶銑分布ピーク４０３、５０３、６０３、７０３、８０３を参照）。
「溶銑見かけ温度」の欄に示す値は、「溶銑分布ピーク濃度」の欄に示す値から得られる溶銑の見かけ上の温度である。溶銑の見かけ上の温度を算出する方法の詳細については後述する。
「放射率補正温度」の欄に示す値は、「溶銑見かけ温度」の欄に示す値に対し、溶銑の放射率を用いて補正を行うことにより得られる溶銑の温度（の代表値）である。放射率補正温度を算出する方法についても後述する。
【００３４】
「偽溶銑分布ピーク濃度」の欄に示す値は、特許文献１に記載の技術や関連技術において探索される溶銑分布ピーク濃度である。
具体的に図５（ｂ）に示す濃度ヒストグラム５００では、溶融スラグ分布ピーク５０４の値の方が、溶銑分布ピーク５０３の値よりも大きい。したがって、前述した関連技術においては、溶融スラグ分布ピーク５０４が溶銑分布ピークとして検出される。よって、図９の「画像Ｎｏ．」が「２」の「偽溶銑分布ピーク濃度」の欄に示す値は、溶融スラグ分布ピーク５０４における濃度の値となる。
【００３５】
また、図８（ｂ）に示す濃度ヒストグラム８００では、ノイズ等に起因して低濃度側に小さな疑似溶銑分布ピーク８０５が存在する。したがって、前述した特許文献１に記載の技術においては、疑似溶銑分布ピーク８０５が溶銑分布ピークとして検出される。よって、図９の「画像Ｎｏ．」が「５」の「偽溶銑分布ピーク濃度」の欄に示す値は、疑似溶銑分布ピーク８０５における濃度の値となる。
「偽溶銑見かけ温度」の欄に示す値は、「偽溶銑分布ピーク濃度」の欄に示す値から得られる溶銑の見かけ上の温度であり、「偽放射率補正温度」の欄に示す値は、「偽溶銑見かけ温度」の欄に示す値に対し、溶銑の放射率を用いて補正を行うことにより得られる溶銑の温度である。
【００３６】
図８及び図９に示すように、（２）式に示す範囲を溶銑分布ピークの探索範囲４０１、５０１、６０１、７０１、８０１とし、その溶銑分布ピークの探索範囲４０１、５０１、６０１、７０１、８０１内において画素数が最大となる濃度を探索することにより、濃度ヒストグラム４００、５００、６００、７００、８００における溶銑分布ピークと溶融スラグ分布ピークとを良好に分離することができると共に、特許文献１に記載の技術や関連技術では誤検出された溶銑分布ピークを正確に検出することができることが分かる。
尚、図５（ｂ）〜図８（ｂ）に示す濃度ヒストグラム５００、６００、７００、８００では、溶融スラグ分布ピーク５０４、６０４、７０４、８０４を確認することができたが、図４に示す濃度ヒストグラム４００では、溶融スラグ分布ピークを読み取ることができなかった。しかし、図４（ｂ）に示す濃度ヒストグラム４００から明らかなように、溶銑分布ピークの探索範囲４０１は、溶融スラグ分布ピークが存在すると推定される濃度よりも低い範囲になる。
以上のような知見を基にして、以下に、本実施形態の高炉出銑温度測定システムのついて詳細に説明する。
【００３７】
＜高炉出銑温度測定システム＞
図１０は、高炉出銑温度測定システムの構成の一例を示す図である。尚、図１では、高炉１全体のうち、出銑口１ａ付近の一部分のみを示している。
図１０に示すように、高炉１の炉底横の側壁部分に形成された出銑口１ａから、溶銑と溶融スラグとの混合物（溶融物）が出銑流２として流出している。流出した溶銑と溶融スラグとの混合物２は、出銑樋３に到達し、出銑樋３に沿って流れる。また、出銑口１ａと間隔を有して、樋カバー４が出銑樋３を囲むようにして形成されている。
図１０に示すように、出銑口１ａから流出した直後の出銑流２は、樋カバー４によって遮蔽されていない。本実施形態では、この出銑口１ａから流出した直後の出銑流２の熱放射輝度分布を、横方向からモノクロのＣＣＤカメラ５を用いて撮像するようにしている。
【００３８】
本実施形態では、露光時間（シャッタースピード）を極めて短くして、出銑口１ａから流出した出銑流２の熱画像（熱放射輝度分布）を撮像することにより、熱画像において、放射輝度の低い部分と、放射輝度の高い部分とが分離されるようにした。
具体的に、本実施形態では、ＣＣＤカメラ５の露光時間を１／１００００秒として、出銑口１ａから流出した出銑流２の熱画像（熱放射輝度分布）を、２次元の濃度分布を示す静止画像として撮像するようにした。
【００３９】
ところで、ＣＣＤカメラ５では、０．４［μｍ］〜０．８［μｍ］程度の波長帯域の光についてのみ受光感度があり、しかもこの波長帯域内での受光感度は一定ではなく、特有の分光感度特性を有している。そこで、一定の狭い波長を有する光のみを透過する波長選択フィルタをＣＣＤカメラ５に取り付けるようにするのが好ましい。このように波長選択フィルタを用いれば、溶銑の温度を算出するための放射率補正を容易に行うことができるからである。具体的に本実施形態では、中心透過波長が０．６５［μｍ］の光学バンドパスフィルタを波長選択フィルタとして、ＣＣＤカメラ５に取り付けた。
【００４０】
また、本実施形態では、ＣＣＤカメラ５の温度校正を、黒体炉を用いて予め行っておくようにしている。ここで、温度校正とは、温度の関数である黒体放射輝度と、その黒体放射輝度の物体をＣＣＤカメラ５で撮像して得られた熱画像の濃度との関係を、複数の温度（例えば３点以上）において求めておくことを言う。温度校正の結果は、測温装置６に保存される。ここで、本実施形態では、黒体放射輝度と、その黒体放射輝度の物体をＣＣＤカメラ５で撮像して得られた熱画像の濃度との関係を示す検量線の他に、その検量線から求められる式であって、熱画像の濃度を温度に変換する濃度・温度変換式を、温度校正の結果として測温装置６に保存するようにしている。図１１は、黒体温度と熱画像の濃度との関係の一例を示す図である。測温装置６は、図１１に示すような曲線を表す濃度・温度変換式を予め保存している。
【００４１】
このようにして温度校正を行ったＣＣＤカメラ５を用いて、出銑口１ａから流出した出銑流２の熱画像を撮像する。本実施形態では、６４０×４８０画素のＣＣＤ（Charge Coupled Devices）を有するＣＣＤカメラ５で、約０．４［ｍｍ］の分解能で出銑流を観察した。撮像時の露光時間は、前述したように１／１００００秒である。撮像された出銑流２の熱画像のデータは、測温装置６に入力される。測温装置６は、入力した出銑流２の画像のデータから、濃度ヒストグラムを算出し、濃度ヒストグラムに基づいて、前述したようにして溶銑の温度を算出する。
【００４２】
＜測温装置６の機能＞
図１２は、測温装置６の機能的な構成の一例を示す図である。測温装置６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置を用いることにより実現することができる。
（熱画像入力部１２０１）
熱画像入力部１２０１は、ＣＣＤカメラ５で撮像された出銑流２の熱画像のデータを入力して記憶する。
熱画像入力部１２０１は、例えば、ＣＰＵが、ＣＣＤカメラ５から通信インターフェースを介して熱画像のデータを入力してＨＤＤ等に格納することにより実現される。
【００４３】
（濃度ヒストグラム作成部１２０２）
濃度ヒストグラム作成部１２０２は、熱画像入力部１２０１により入力された熱画像のデータの各画素の濃度（画素値）を計数し、その結果から、濃度ヒストグラムを作成する。濃度ヒストグラムは、図４〜図８に示したように、撮像された熱画像の各画素の濃度と画素数との関係（撮像された熱画像の各画素の濃度の度数分布）を示すものである。
濃度ヒストグラム導出部１２０２は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、熱画像のデータを読み出して濃度ヒストグラムを作成し、そのデータをＨＤＤ等に記憶することにより実現される。
【００４４】
（最高濃度導出部１２０３）
最高濃度導出部１２０３は、濃度ヒストグラム導出部１２０２により作成された濃度ヒストグラムにおけるスラグ最高濃度を導出する。前述したように、本実施形態では、スラグ最高濃度を、出銑流２の熱画像で最も明るい画素の濃度、すなわち、濃度ヒストグラムにおいて画素数が「１」以上となっている濃度のうち最高の濃度としている。
最高濃度導出部１２０３は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、濃度ヒストグラムのデータを読み出してスラグ最高濃度を導出し、そのデータをＨＤＤ等に記憶することにより実現される。
【００４５】
（濃度比率設定部１２０４）
濃度比率設定部１２０４は、オペレータによる入力操作に基づいて、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値に対応する「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比（溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度）」と、溶銑分布ピークの探索範囲の上限値に対応する「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比（溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度）」と、を設定する。前述したように本実施形態では、溶銑分布ピークの探索範囲が（２）式で表されるようにしている。よって、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値に対応する「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比」として、０．４（＝０．４７５−３σ）が設定される。また、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値に対応する「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比」として、０．５５（＝０．４７５＋３σ）が設定される。
【００４６】
濃度比率設定部１２０４は、例えば、ＣＰＵが、オペレータによる入力装置の操作に基づいて、溶銑分布ピークの探索範囲の上下限値に対応する「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比」を入力し、そのデータをＨＤＤ等に記憶することにより実現される。ここで、ＣＰＵは、溶銑分布ピークの探索範囲の上下限値を、オペレータが入力装置に入力する他、外部装置からの通信や、可搬型の記憶媒体からの読み出し等を行うことによって、溶銑分布ピークの探索範囲の上下限値を入力してもよい。
尚、以下の説明では、「溶銑分布ピークの探索範囲の上限値・下限値に対応する『溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比』」を必要に応じて「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上限値・下限値」と称する。
【００４７】
（溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５）
溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５は、最高濃度導出部１２０３で導出されたスラグ最高濃度と、濃度比率設定部１２０４で設定された値と、を（２）式に代入して、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値と上限値を設定する。尚、ここで設定される溶銑分布ピークの探索範囲の下限値・上限値は、それぞれ図９に示す溶銑分布ピーク探索下限濃度・溶銑分布ピーク探索上限濃度に対応する。
溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、スラグ最高濃度のデータと、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値のデータを読み出して、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値と上限値を算出し、そのデータをＨＤＤ等に記憶することにより実現される。
【００４８】
（溶銑分布ピーク濃度抽出部１２０６）
溶銑分布ピーク濃度抽出部１２０６は、溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５により設定された「溶銑分布ピークの探索範囲の下限値と上限値」で定められる溶銑分布ピークの探索範囲の中から、画素数が最大となる濃度を溶銑分布ピークの濃度として抽出する。ここで導出される溶銑ピークの濃度は、図９に示す溶銑分布ピーク濃度に対応する。
溶銑分布ピーク濃度抽出部１２０６は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値と上限値のデータと、濃度ヒストグラムのデータとを読み出して、溶銑ピークの濃度を抽出し、そのデータをＨＤＤ等に記憶することにより実現される。
【００４９】
（溶銑温度導出部１２０７）
溶銑温度導出部１２０７は、溶銑分布ピーク濃度抽出部１２０６で抽出された溶銑分布ピークの濃度を、ＣＣＤカメラ５に対して黒体炉を用いて行われた温度校正の結果（例えば、図１１に示す曲線を表す濃度・温度変換式）に当てはめ、当該溶銑分布ピークの濃度に対応する温度を、溶銑の見かけ上の温度として導出する。ここで導出される溶銑の見かけ上の温度は、図９に示す溶銑見かけ温度に対応する。
前述したように、ＣＣＤカメラ５の温度校正では、黒体放射輝度と、その黒体放射輝度の物体をＣＣＤカメラ５で撮像して得られた画像の濃度との関係を求めている。ところが、実際の溶銑は黒体ではなく１未満の放射率を有しており、黒体と異なる放射率を有している。よって、前述したように導出した溶銑の見かけ上の温度は、この放射率の相違に起因する誤差が生じている。そこで、この放射率の相違による影響を考慮して、溶銑の見かけ上の温度から溶銑の実際の温度を導出する演算を行うのが好ましい。
【００５０】
具体的に、溶銑の実際の温度ＴT［Ｋ］と、溶銑の見かけ上の温度ＴM［Ｋ］との関係は、理論的に以下の（３）式で表される。
ｌｎ（ε）＝Ｃ2／λ・（１／ＴT−１／ＴM）  ・・・（３）
ここで、εは、溶銑の放射率［−］（＝０．４）であり、λは、観測波長（波長選択フィルタの透過波長［μｍ］（前述した例では０．６５［μｍ］）である。Ｃ2はプランクの第２定数（＝１．４４×１０4［μｍ・Ｋ］）である。
【００５１】
溶銑温度導出部１２０７は、前述したようにして導出した溶銑の見かけ上の温度を（３）式に代入して溶銑の実際の温度（の代表値）を導出する。ここで導出される溶銑の実際の温度は、図９に示す放射率補正温度に対応する。
溶銑温度導出部１２０７は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、溶銑ピークの濃度のデータと、濃度・温度変換式のデータを読み出して、溶銑の見かけ上の温度を導出した後、導出した溶銑の見かけ上の温度から溶銑の実際の温度を導出し、そのデータをＨＤＤ等に記憶することにより実現される。
【００５２】
（溶銑温度出力部１２０８）
溶銑温度出力部１２０８は、溶銑温度導出部１２０７で導出された溶銑の実際の温度を出力する。溶銑の実際の温度の出力の形態としては、例えば、表示装置に対する表示、可搬型の記憶媒体への記憶、及び外部装置への送信の少なくとも何れか１つが挙げられる。
溶銑温度出力部１２０８は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、溶銑の実際の温度のデータを読み出して、表示データを作成する等の出力処理を行うことにより実現される。
以上のような測温装置６における処理をリアルタイムで繰り返して実行することにより、出銑中の溶銑の温度を連続的に測定してユーザに報知することができる。
【００５３】
＜測温装置６の動作フローチャート＞
次に、図１３のフローチャートを参照しながら、測温装置６の処理の一例を説明する。尚、図１３のフローチャートは、濃度比率設定部１２０４により、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値が設定された後に実行される。
まず、ステップＳ１３０１において、熱画像入力部１２０１は、ＣＣＤカメラ５で撮像された出銑流２の熱画像のデータを入力して記憶する（図４（ａ）〜図８（ａ）を参照）。
次に、ステップＳ１３０２において、濃度ヒストグラム作成部１２０２は、ステップＳ１３０１で入力された熱画像のデータの各画素の濃度（画素値）を計数し、その結果から、濃度ヒストグラムを作成する（図４（ｂ）〜図８（ｂ）を参照）。
【００５４】
次に、ステップＳ１３０３において、最高濃度導出部１２０３は、ステップＳ１３０２で作成された濃度ヒストグラムにおけるスラグ最高濃度を導出する。
次に、ステップＳ１３０４において、溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５は、ステップＳ１３０３で導出されたスラグ最高濃度と、予め設定されている「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の下限値」とを乗算して、溶銑分布ピークの探索範囲の下限値を設定する。
【００５５】
次に、ステップＳ１３０５において、溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５は、ステップＳ１３０３で導出されたスラグ最高濃度と、予め設定されている「溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上限値」とを乗算して、溶銑分布ピークの探索範囲の上限値を設定する。
次に、ステップＳ１３０６において、溶銑分布ピーク濃度抽出部１２０６は、ステップＳ１３０４、Ｓ１４０５で設定された「溶銑分布ピークの探索範囲の下限値と上限値」で定められる溶銑分布ピークの探索範囲の中から、画素数が最大となる濃度を溶銑分布ピークの濃度として抽出する。
【００５６】
次に、ステップＳ１３０７において、溶銑温度導出部１２０７は、ステップＳ１３０６で抽出された溶銑分布ピークの濃度を、濃度・温度変換式に当てはめ、当該溶銑分布ピークの濃度に対応する温度を、溶銑の見かけ上の温度として導出する。
次に、ステップＳ１３０８において、溶銑温度導出部１２０７は、ステップＳ１３０７で導出された溶銑の見かけ上の温度を（３）式に代入して溶銑の実際の温度を導出する。
次に、ステップＳ１３０９において、測温装置６は、溶銑の測温を終了するか否かを判定する。この判定は、例えば、オペレータの入力操作による測温終了指示に基づいて行われる。この判定の結果、溶銑の測温を終了しない場合には、次の熱画像から溶銑の実際の温度を導出する。
そして、溶銑の測温を終了すると判定されると、図１３のフローチャートによる処理を終了する。
【００５７】
＜まとめ＞
以上のように本実施形態では、出銑流２の熱画像の濃度ヒストグラムにおけるスラグ最高濃度に、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値を乗算して、溶銑分布ピーク探索範囲を設定する。そして、溶銑分布ピーク探索範囲の範囲内で画素数が最大となる濃度を、溶銑分布ピークの濃度として導出し、導出した溶銑分布ピークの濃度から、放射測温の原理で溶銑の温度（の代表値）を導出する。したがって、真の溶銑分布ピークの濃度よりも低濃度側に、ノイズ等に起因する小さな疑似濃度分布ピークが存在している場合や、溶銑分布ピークの値よりも溶融スラグ分布ピークの値の方が大きい場合でも、溶銑分布ピークを正確に検出することができる。よって、溶銑の温度の測定精度を向上させることができる。
また、放射測温法の特徴から、出銑口１ａ付近に装置を設置する必要がなく、出銑流２から離れた場所から溶銑の温度を遠隔測定することができるので、出銑流２からの熱放射や、スプラッシュ等による影響が小さい状態で溶銑の温度を測定することができる。よって、装置の環境対策が簡便である。また、このようにして正確に導出できる溶銑の温度を連続的に測定することにより、溶銑（出銑流２）の温度の変化、時間推移から、高炉内部の熱状況を従来よりも迅速に且つ正確に把握することができる。よって、高炉の安定操業を実現するための指標を与えることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、複数の出銑流の熱画像の濃度ヒストグラムから、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比を求め、求めた溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の平均値に、標準偏差σの３倍を加算・減算した値を、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上限値・下限値とした。よって、溶融スラグ分布ピークが存在し得る濃度が溶銑分布ピーク探索範囲に含まれることを抑制しつつ、溶銑分布ピークが存在し得る濃度が溶銑分布ピーク探索範囲に含まれるようにすることを、簡単な計算で実現することができる。
【００５９】
＜変形例＞
本実施形態のように、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の平均値に、標準偏差σの３倍を加算・減算した値を、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上限値・下限値とするようにすれば、溶銑分布ピークと溶融スラグ分布ピークとを良好に分離して溶融スラグ分布ピークを抽出することができる溶銑分布ピーク探索範囲を容易に且つ確実に得ることができるので好ましい。しかしながら、必ずしもこのようにして溶銑分布ピーク探索範囲を設定しなくてもよい。
【００６０】
例えば、多種多様の出銑流の熱画像の濃度ヒストグラムを得て、それら多量の濃度ヒストグラムから、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比のとり得る範囲を定めるようにしてもよい。また、標準偏差σの３倍の代わりに、標準偏差σの２倍以上４倍以下の任意の値を採用することができる。標準偏差σの範囲がこれらの範囲であれば、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の分布が正規分布であるとした場合、溶銑分布ピークの９５［％］以上を検出することができ、且つ、溶銑分布ピークと溶融スラグ分布ピークとの分離が可能な程度に溶銑分布ピーク探索範囲を限定することができるからである。
【００６１】
また、本実施形態では、濃度ヒストグラムから、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度とを人が読み取ってそれらの比を求めて、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値を設定するようにした。しかしながら、必ずしも溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度とを人が読み取る必要はない。
例えば、特許文献１に記載の技術や関連技術の手法で溶銑分布ピークの濃度を探索した場合、溶銑分布ピークを誤検出することにより、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比が本来の値から外れた値になる虞がある。しかしながら、図５（ｂ）や図８（ｂ）のような濃度ヒストグラムが得られる頻度は高くない。
【００６２】
したがって、多種多様の濃度ヒストグラムを用いて、それらから得られた溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の平均値を求めれば、その平均値は、所望の値から大きく外れることはない。よって、多種多様の濃度ヒストグラムを用いれば、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値をコンピュータにより自動的に設定することができる。
【００６３】
また、濃度分布ヒストグラムを表示してオペレータに提示し、オペレータにより許可された濃度分布ヒストグラムのみを採用して、特許文献１に記載の技術や関連技術の手法で溶銑分布ピークの濃度を探索するようにして、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値をコンピュータにより自動的に設定することもできる。
【００６４】
また、本実施形態では、出銑流の熱画像で最も明るい画素の濃度が、溶融スラグの領域の熱放射輝度が最も大きな箇所に対応する画素の濃度であるとしてスラグ最高濃度とした。しかしながら、必ずしも、出銑流の撮像されたそのままの熱画像に於いて最も明るい画素の濃度をスラグ最高濃度として採用する必要はない。例えば、濃度ヒストグラムの高濃度側において、他の濃度よりも極端に高い濃度が孤立して存在しており、この濃度が、ノイズ等に起因する濃度であると見なせる場合には、この濃度を除外したものの中から最高の濃度をスラグ最高濃度として採用してもよい。また、例えば、画素数がｍ（ｍは２以上の整数）以上ある濃度で最も明るい濃度をスラグ最高濃度として採用しても良い。このように、本発明における溶融スラグの濃度分布における最高の濃度とは、必ずしも出銑流の熱画像で最も明るい画素の濃度を指すものではない。
【００６５】
また、本実施形態では、溶銑分布ピーク探索範囲の範囲内で画素数が最大となる濃度を、溶銑分布ピークの濃度として導出した。この様に溶銑分布のピーク濃度を導出したうえで、溶銑分布ピーク探索範囲内で画素数が最大となる濃度が極大値であるかどうかを判定し、溶銑分布ピーク探索範囲の範囲内で画素数が最大となる濃度が極大値でない場合には、例えば、オペレータにその旨を報知してもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、ＣＣＤカメラ５の分解能を約０．４［ｍｍ］とし、露光時間を１／１００００秒としたが、ＣＣＤカメラ５の分解能及び露光時間は、これらに限定されない。ただし、ＣＣＤカメラ５の分解能は１［ｍｍ］以下が好ましく、露光時間は１／５０００秒以下であることが好ましい。このように、ＣＣＤカメラ５の分解能を１［ｍｍ］以下にするのは、溶融スラグの細部に存在する、２［ｍｍ］程度のサイズの線状又は点状の部分を捉えるためである。また、露光時間を１／５０００秒以下にするのは、５［ｍ／秒］程度の速度で移動する出銑流を１ｍｍ以下の像流れで撮像するためである。
【００６７】
また、本実施形態では、溶銑分布ピークの濃度をスラグ最高濃度で割った値（溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度）で、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比を表すようにした。しかしながら、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比を、スラグ最高濃度を溶銑分布ピークの濃度で割った値（スラグ最高濃度／溶銑分布ピークの濃度）で表してもよい。このようにした場合には、例えば、出銑流２の熱画像の濃度ヒストグラムにおけるスラグ最高濃度に、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比の上下限値の逆数を乗算して、溶銑分布ピーク探索範囲を設定すればよい。
【００６８】
さらに、本実施形態では、出銑流２の熱画像（熱放射輝度分布）を、２次元の濃度分布を示す静止画像として撮像するようにしたが、例えば１次元のリニアアレイカメラを用いて、１次元の濃度分布を示す画像を撮像し、撮像した１次元の濃度分布を示す画像から濃度ヒストグラムを算出して、前述したようにして溶銑の温度を求めるようにしてもよい。
また、１次元のリニアアレイカメラで時間的に連続して露光時間が短い高速シャッターで撮像を繰り返し、カメラの素子配列方向と時間方向とを直行させて２次元の濃度分布を示す画像を形成し、形成した２次元の濃度分布を示す画像から濃度ヒストグラムを算出して、前述したようにして溶銑の温度を求めるようにしてもよい。
【００６９】
さらに、出銑流２の狭い１点のみを観察するビームスポット撮像装置をＣＣＤカメラ５の代わりに用いてもよい。このビームスポット撮像装置を用いて、時間的に連続して露光時間が短い高速シャッターで撮像を繰り返し、時間方向に１次元の濃度分布を示す画像を形成し、形成した１次元の濃度分布を示す画像から濃度ヒストグラムを算出して、前述したようにして溶銑の温度を求めるようにしてもよい。
【００７０】
また、前述したように、波長選択フィルタを用いれば、温度校正を容易に行うことができ好ましいが、必ずしも波長選択フィルタを用いる必要はない。このように波長選択フィルタを用いない場合には、ＣＣＤカメラ５等の撮像装置の検出波長帯域における撮像装置の分光感度特性、溶銑の分光放射率、ならびに黒体放射の分光特性から、溶銑の実効放射率を求めるようにする。具体的には、撮像装置の受光感度範囲内において、撮像装置の分光特性と熱放射（黒体放射）の分光特性で波長毎に重み付けした上で波長平均した溶銑の放射率を用いるようにするのが好ましい。また、出銑流２そのものを用いて温度校正を行うようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、算出した濃度ヒストグラムをそのまま用いるようにしたが、予め濃度ヒストグラムの平滑化処理を行い、平滑化処理を行った濃度ヒストグラムを用いて前述した処理を行うようにしてもよい。
また、測温装置６が有する機能を複数の装置に分担させて行わせるようにしてもよい。
【００７２】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００７３】
＜請求項との対応＞
撮像工程（手段）は、例えば、ＣＣＤカメラ５により出銑流２の熱画像を撮像することにより実現できる。
濃度ヒストグラム作成工程（手段）は、例えば、濃度ヒストグラム作成部１２０２が、図１３のステップＳ１３０２の処理を実行することにより実現できる。
溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程（手段）は、例えば、溶銑分布ピーク探索範囲設定部１２０５が、図１３のステップＳ１３０３〜Ｓ１３０５の処理を実行することにより実現できる。
溶銑濃度分布ピーク抽出工程（手段）は、例えば、溶銑濃度分布ピーク抽出部１２０６が、図１３のステップＳ１３０６の処理を実行することにより実現できる。
溶銑温度導出工程（手段）は、例えば、溶銑温度導出部１２０８が、図１３のステップＳ１３０７、Ｓ１３０８の処理を実行することにより実現できる。
濃度比は、例えば、溶銑分布ピークの濃度とスラグ最高濃度との比（図１の「溶銑分布ピークの濃度／スラグ最高濃度」）に対応する。
【符号の説明】
【００７４】
１    高炉
１ａ    出銑口
２    出銑流
３    出銑樋
４    樋カバー
５    ＣＣＤカメラ
６    測温装置
４００、５００、６００、７００、８００    濃度ヒストグラム
４０１、５０１、６０１、７０１、８０１    溶銑分布ピークの探索範囲
４０２、５０２、６０２、７０２、８０２    スラグ最高濃度
４０３、５０３、６０３、７０３、８０３    溶銑分布ピーク
５０４、６０４、７０４、８０４    溶融スラグ分布ピーク
１２０１    熱画像入力部
１２０２    濃度ヒストグラム作成部
１２０３    最高濃度導出部
１２０４    濃度比率設定部
１２０５    溶銑分布ピーク探索範囲設定部
１２０６    溶銑分布ピーク濃度抽出部
１２０７    溶銑温度導出部
１２０８    溶銑温度出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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１４】
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