(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の噴流である出銑流の直径を、当該出銑口の口径として測定する高炉出銑口径測定方法であって、
前記出銑流を含む領域の熱放射輝度の２次元分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の画素値を持つ各画素から構成される熱画像として撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により連続的に撮像された複数枚の前記熱画像のそれぞれの画素値を２値化して複数枚の２値化画像を生成する２値化画像生成工程と、
前記２値化画像生成工程により生成された複数枚の２値化画像のうち、異なる時間に撮像された２枚の前記熱画像に基づいて生成された２枚の２値化画像に基づいて、当該２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値を画素値として有する差分２値化画像を生成する差分２値化画像生成工程と、
前記差分２値化画像生成工程により生成された差分２値化画像を用いて、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出し、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径から、前記出銑口の口径を導出する出銑口径導出工程と、を有することを特徴とする高炉出銑口径測定方法。
【請求項２】
前記差分２値化画像生成工程により導出された複数枚の差分２値化画像のそれぞれの相互に対応する画素の画素値の論理和を画素値として有する合成差分２値化画像を生成する合成差分２値化画像生成工程を有し、
前記撮像工程は、前記熱画像を連続的に３枚以上撮像し、
前記２値化画像生成工程は、前記３枚以上の熱画像に基づいて３枚以上の前記２値化画像を生成し、
前記差分２値化画像生成工程は、前記３枚以上の２値化画像に基づいて２枚以上の前記差分２値化画像を生成し、
前記出銑口径導出工程は、前記合成差分２値化画像生成工程により導出された合成差分２値化画像に基づいて、当該合成差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出することを特徴とする請求項１に記載の高炉出銑口径測定方法。
【請求項３】
前記２値化画像生成工程は、前記熱画像の最高濃度の０．２７倍以上、０．３８倍以下の範囲の中から設定された閾値に基づいて、前記撮像工程により連続的に撮像された複数枚の熱画像のそれぞれの画素値を２値化することを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉出銑口径測定方法。
【請求項４】
前記撮像工程は、１［ｍｓｅｃ］以下の露光時間で前記熱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口径測定方法。
【請求項５】
高炉に形成された出銑口から流出した溶融物の噴流である出銑流の直径を、当該出銑口の口径として測定する高炉出銑口径測定システムであって、
前記出銑流を含む領域の熱放射輝度の２次元分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の画素値を持つ各画素から構成される熱画像として撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により連続的に撮像された複数枚の前記熱画像のそれぞれの画素値を２値化して複数枚の２値化画像を生成する２値化画像生成手段と、
前記２値化画像生成手段により生成された複数枚の２値化画像のうち、異なる時間に撮像された２枚の前記熱画像に基づいて生成された２枚の２値化画像に基づいて、当該２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値を画素値として有する差分２値化画像を生成する差分２値化画像生成手段と、
前記差分２値化画像生成手段により生成された差分２値化画像を用いて、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出し、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径から、前記出銑口の口径を導出する出銑口径導出手段と、を有することを特徴とする高炉出銑口径測定システム。
【請求項６】
前記差分２値化画像生成手段により導出された複数枚の差分２値化画像のそれぞれの相互に対応する画素の画素値の論理和を画素値として有する合成差分２値化画像を生成する合成差分２値化画像生成手段を有し、
前記撮像手段は、前記熱画像を連続的に３枚以上撮像し、
前記２値化画像生成手段は、前記３枚以上の熱画像に基づいて３枚以上の前記２値化画像を生成し、
前記差分２値化画像生成手段は、前記３枚以上の２値化画像に基づいて２枚以上の前記差分２値化画像を生成し、
前記出銑口径導出手段は、前記合成差分２値化画像生成手段により導出された合成差分２値化画像に基づいて、当該合成差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出することを特徴とする請求項５に記載の高炉出銑口径測定システム。
【請求項７】
前記２値化画像生成手段は、前記熱画像の最高濃度の０．２７倍以上、０．３８倍以下の範囲の中から設定された閾値に基づいて、前記撮像手段により連続的に撮像された複数枚の熱画像のそれぞれの画素値を２値化することを特徴とする請求項５又は６に記載の高炉出銑口径測定システム。
【請求項８】
前記撮像手段は、１［ｍｓｅｃ］以下の露光時間で前記熱画像を撮像す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口径測定システム。
【請求項９】
高炉に形成された出銑口から流出した溶融物の噴流である出銑流の直径を、当該出銑口の口径として測定することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記出銑流を含む領域の熱放射輝度の２次元分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の画素値を持つ各画素から構成される熱画像として撮像する撮像手段により連続的に撮像された複数枚の前記熱画像のそれぞれの画素値を２値化して複数の２値化画像を生成する２値化画像生成手段と、
前記２値化画像生成手段により生成された複数枚の２値化画像のうち、異なる時間に撮像された２枚の前記熱画像に基づいて生成された２枚の２値化画像に基づいて、当該２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値を画素値として有する差分２値化画像を生成する差分２値化画像生成手段と、
前記差分２値化画像生成手段により生成された差分２値化画像を用いて、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出し、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径から、前記出銑口の口径を導出する出銑口径導出手段と、してコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉出銑口径測定方法、高炉出銑口径測定システム、及びコンピュータプログラムに関し、特に、高炉の出銑口の口径（直径）を測定するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉内部では、炉頂部から装入された原料（鉄鉱石やコークス）が高炉内で降下するのに伴い、高温還元反応によって溶銑と溶融スラグとが生成される。生成された溶銑と溶融スラグは、炉底に滴下して炉底に溜まり、油溜まりを形成する。この湯溜まりに向かって炉外から貫通孔を開けると、この貫通孔を通して溶銑・溶融スラグの混合物（以下の説明では必要に応じて「出銑流」と称する）が流出する。この貫通孔の炉外開口部分を出銑口という。出銑口となる領域には、耐火物のマッド材が充填されている。出銑を行う際に、このマッド材に対してドリル等で機械的に開孔することにより出銑口が形成される。
【０００３】
開孔直後の出銑口の口径はドリル径に等しいが、出銑の経過とともに耐火物が侵食され、次第に拡大する（以下の説明では、「出銑口の口径」を必要に応じて「出銑口径」と称する）。出銑開始時は、出銑流（溶銑・溶融スラグ）の流出量が炉内でのそれらの生成量よりも少ない。したがって、炉内の溶銑・溶融スラグの量は増加する。出銑を続けるとマッド材が出銑流で浸食されて出銑口径が拡大し、出銑流（溶銑・溶融スラグ）の流出量が増加し、炉内のそれらの量が低下に転じる。通常は、２〜４時間程度で、炉内の湯面レベルが出銑口付近まで低下するので、この時点でマッド材を出銑口に充填して出銑口を閉塞させる。炉内の湯面レベルは、溶銑と溶融スラグそれぞれの流出量を秤量して積算した値と、高炉へ装入した原料から計算される溶銑・溶融スラグの生成量との差から推定される。このような作業を繰り返しながら銑鉄が製造される。
【０００４】
出銑口が侵食される速さ、すなわち出銑口が拡大する速さは、マッド材の材質、溶銑・溶融スラグの成分比、出銑流の温度、出銑流の流速等に複雑に依存し、一定ではない。もし、出銑口径の拡大が遅く、炉内の溶銑・溶融スラグの量が増加を続けると、炉内の通気性が悪化する虞がある。そうすると、炉内の充填物の下降が不安定になったり、吹き抜けが生じたりするといった、銑鉄の品質悪化や生産性の低下に結び付くトラブルを引き起こす虞がある。
したがって、出銑作業中は出銑口径の状況を常に監視しておくことが高炉の安定操業を維持する上で重要である。
【０００５】
出銑口径をモニタリングする技術としては、監視カメラで撮像されている出銑口付近の映像をオペレータが目視する方法と、出銑口付近の画像を計測（自動計測）する方法とがある。前者は、高炉操業で広く一般的に行われている方法であり、出銑口を捉えた工業用監視カメラの映像を操作室のオペレータが目視する方法である。この方法では出銑口の拡大の様子をオペレータが感覚的に監視しているに過ぎず、定量的な管理は難しい。一方、後者についての従来の技術として、特許文献１、２に記載の技術がある。
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、出銑口を含む領域の熱画像（溶銑・溶融スラグの熱放射光）をカメラで撮像して画像処理で出銑口径を測定する技術である。カメラで撮像された出銑口を含む領域の熱画像内に、出銑口の中心を垂直に切断するラインを設定し、設定したライン上の輝度（ライン上で設定値以上の輝度が連なった直線部分の長さ）に基づいて出銑口径を求めるようにしている。
【０００７】
特許文献２に記載の技術は、特許文献１に記載の技術と同様に、出銑流の熱画像をカメラで撮像するが、出銑口を直視する必要はなく、出銑口から噴出して水平方向に少し進んだ位置の出銑流の熱画像を画像処理して出銑流径を出銑口径として求める。
具体的に特許文献２に記載の技術では、異なる時間に撮像された出銑流の２枚の熱画像の差分絶対値画像を生成し、生成した差分絶対値画像を２値化して２値化画像を生成する。このような２値化画像を異なる時間の組み合わせで複数枚生成し、得られた複数枚の２値化画像を加算する。すなわち、複数枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値（「１」又は「０」）の論理和をとる（複数枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の少なくとも１つが「１」であるならば当該画素の画素値を「１」とし、そうでないならば当該画素の画素値を「０」とする）。そして、周囲の画素値が「１」となる画素値が「０」の画素値を「１」にする穴埋め処理を行う。このようにして得られた画像内の所定の位置を通り、且つ、出銑流の移動方向として予め想定される方向に対して直交する方向に沿う直線上の、画素値が「１」の画素の数を計数し、計数した画素の数を実空間における長さに変換し、その長さを出銑流の直径として求める。特許文献２に記載の技術では、出銑流の直径を出銑口径とみなし、求めた出銑流の直径を出銑口径として採用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２０９０１３号公報
【特許文献２】特開２００７−２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の技術では、出銑口の中心を垂直に切断するラインを予め決めている。しかしながら、出銑口の開孔作業では長尺のドリルを使っていること等の理由により、出銑口が開く位置が出銑毎に多少ずれる。したがって、設定したラインが出銑口から外れることが懸念され、これにより出銑口径を正確に測定することができない虞がある。また、特許文献１に記載の技術では、出銑口をカメラの視野に入れなければならない。しかしながら、出銑口付近の機械的構造によっては、出銑口をカメラの視野に入れることができないことがある。このため、出銑口付近の機械的構造等の制約により、出銑口の先の空中を移動する出銑流を観察せざるを得ない場合には、特許文献１に記載の技術により出銑口径を測定することはできない。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術は、出銑口から垂れ落ちて出銑流の下部に滞留するスラグを出銑流と分別して出銑流の直径を測定するためのものである。このような目的を達成するために、特許文献２に記載の技術では、溶銑と溶融スラグの輝度差を利用して、異なる時間に撮像された出銑流の２枚の熱画像の差分画像を生成することにより、出銑流の表面の（溶銑と溶融スラグの輝度差による）まだら模様の時間的変化を捉えた後、当該差分画像を２値化して差分絶対値画像を生成する。
しかしながら、出銑流は、出銑口から乱流として噴出されるので、その表面が常に波打っている（以下の説明では、この「出銑流の表面の波打っている部分」を必要に応じて「表面波」と称する）。この表面波の大きさや形状等の状態は、出銑を開始してからの時間の経過と共に変化する（出銑時間は２［hour］〜３［hour］である）。したがって、特許文献２に記載の技術では、表面波が存在している状態の出銑流の画像を撮像した場合、得られる出銑流の直径は、出銑口径に表面波による膨らみを加えた量となり、一定ではない表面波の影響を受けたものとなる。よって、出銑口径を正確に測定することができない虞がある。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、表面が波打っている状態の出銑流の熱画像から、出銑口径を正確に測定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】
【００１２】
本発明の高炉出銑口径測定方法は、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物の噴流である出銑流の直径を、当該出銑口の口径として測定する高炉出銑口径測定方法であって、前記出銑流を含む領域の熱放射輝度の２次元分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の画素値を持つ各画素から構成される熱画像として撮像する撮像工程と、前記撮像工程により連続的に撮像された複数枚の前記熱画像のそれぞれの画素値を２値化して複数枚の２値化画像を生成する２値化画像生成工程と、前記２値化画像生成工程により生成された複数枚の２値化画像のうち、異なる時間に撮像された２枚の前記熱画像に基づいて生成された２枚の２値化画像に基づいて、当該２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値を画素値として有する差分２値化画像を生成する差分２値化画像生成工程と、前記差分２値化画像生成工程により生成された差分２値化画像を用いて、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出し、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径から、前記出銑口の口径を導出する出銑口径導出工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の高炉出銑口径測定システムは、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物の噴流である出銑流の直径を、当該出銑口の口径として測定する高炉出銑口径測定システムであって、前記出銑流を含む領域の熱放射輝度の２次元分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の画素値を持つ各画素から構成される熱画像として撮像する撮像手段と、前記撮像手段により連続的に撮像された複数枚の前記熱画像のそれぞれの画素値を２値化して複数枚の２値化画像を生成する２値化画像生成手段と、前記２値化画像生成手段により生成された複数枚の２値化画像のうち、異なる時間に撮像された２枚の前記熱画像に基づいて生成された２枚の２値化画像に基づいて、当該２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値を画素値として有する差分２値化画像を生成する差分２値化画像生成手段と、前記差分２値化画像生成手段により生成された差分２値化画像を用いて、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出し、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径から、前記出銑口の口径を導出する出銑口径導出手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
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の噴流である出銑流の直径を、当該出銑口の口径として測定することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記出銑流を含む領域の熱放射輝度の２次元分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の画素値を持つ各画素から構成される熱画像として撮像する撮像手段により連続的に撮像された複数枚の前記熱画像のそれぞれの画素値を２値化して複数枚の２値化画像を生成する２値化画像生成手段と、前記２値化画像生成手段により生成された複数枚の２値化画像のうち、異なる時間に撮像された２枚の前記熱画像に基づいて生成された２枚の２値化画像に基づいて、当該２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値を画素値として有する差分２値化画像を生成する差分２値化画像生成手段と、前記差分２値化画像生成手段により生成された差分２値化画像を用いて、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径を導出し、当該差分２値化画像における前記出銑流の直径から、前記出銑口の口径を導出する出銑口径導出手段と、してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、異なる時間に撮像された複数枚の出銑流の熱画像のそれぞれを２値化して複数枚の２値化画像を生成し、生成した複数枚の２値化画像のうち、異なる時間における２枚の２値化画像の絶対値差分をとって差分２値化画像を生成し、生成した差分２値化画像を用いて、出銑流の直径を出銑口径として導出する。したがって、出銑流の表面の波打っている部分を除いた状態で出銑流の直径を出銑口径として導出することができる。よって、表面が波打っている状態の出銑流の熱画像から、出銑口径を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】高炉出銑口径測定システムの構成の一例を示す図である。
【図２】顕著な表面波が生じていない出銑流の熱画像の一例を示す図である。
【図３】激しい表面波を伴う出銑流２の熱画像の例を示す図である。
【図４】画像処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図５】画像処理装置で行われる処理の概念の第１の例を説明する図である。
【図６】画像処理装置で行われる処理の概念の第２の例を説明する図である。
【図７】出銑流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。
【図８】出銑流の直径を導出する方法の概念の一例を説明する図である。
【図９】画像処理装置の処理動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１０】出銑を開始してからの経過時間と、出銑口径との関係を示す図である。
【図１１】特許文献２に記載の技術で出銑流の直径を導出する方法の概念の一例を説明する図である。
【図１２】特許文献２に記載の技術で得られた差分絶対値画像の濃度プロファイルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
＜高炉出銑口径測定システム＞
図１は、高炉出銑口径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１において、本実施形態の高炉出銑口径測定システムは、出銑口１ａから流出した出銑流２の熱画像（熱放射輝度の２次元分布）を撮像するＣＣＤカメラ６と、ＣＣＤカメラ６で撮像された熱画像を処理する画像処理装置７とを有する。
【００１８】
図１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として流出する。出銑流２の直径は高炉毎に異なるが、例えば、７０［ｍｍ］〜１２０［ｍｍ］の範囲で変化する。この出銑流２とは別に、ごく一部の溶銑と溶融スラグとの混合物（溶融物）が、出銑口１ａの直下に垂れ落ちることがある。出銑口１ａの直下には出銑樋３の始端部があり、垂れ落ちた溶融物は、この出銑樋３の始端部に滞留し、滞留スラグ４を形成する。一方、出銑口１ａから流出した出銑流２は、空中を移動してから出銑樋３に到達し、出銑樋３に到達した後は出銑樋３に沿って流れる。出銑流２が空中を移動する速度は５［ｍ／ｓｅｃ］〜１０［ｍ／ｓｅｃ］程度である。また、出銑口１ａと間隔を有して、樋カバー５が出銑樋３を囲むようにして形成されている。
【００１９】
図１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５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、その斜め上方からモノクロのＣＣＤカメラ６を用いて撮像する。
【００２０】
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（熱放射輝度の２次元分布）を撮像することにより、熱画像において、出銑流２の像流れが生じないようにした（まだら模様や輪郭が不明瞭にならないようにした）。ここで、露光時間を１［ｍｓｅｃ］以下にすれば、出銑流２における「まだら模様や輪郭」を捉えることができるので好ましく、０．２［ｍｓｅｃ］以下にすれば、出銑流２における「まだら模様や輪郭」をより鮮明に捉えることができるのでより好ましい。尚、露光時間が短すぎると固体撮像素子への入光量が不足するので画像が却って不鮮明になる。露光時間の最低値は、固体撮像素子の感度によって決められる。
また、出銑流２を鮮明に捉えるために、撮像された画像の分解能を２［ｍｍ］以下にするのが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、ＣＣＤカメラ６の露光時間を１／１００００［ｓｅｃ］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。ＣＣＤカメラ６は、約０．４［ｍｍ］の分解能で出銑流２の画像を撮像する。
ところで、ＣＣＤカメラでは、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６に取り付けるようにするのが好ましい。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６に取り付けた。
【００２２】
図２は、顕著な表面波が生じていない出銑流２の熱画像の一例を示す図である。
図２に示す熱画像２００において、出銑流の表面に表面波２１０（波打っている部分）が写し出されており、また、出銑流２の下方には、滞留スラグ２２０が写し出されている。また、熱画像２００における出銑流の直径Ｄは、熱画像２００に写し出された出銑流の、当該出銑流の噴出方向に対して垂直な方向の長さとなる。
【００２３】
ＣＣＤカメラ６は、一定の時間隔（撮像間隔）で、出銑流２の熱画像を撮像する。例えば、５［ｍｓｅｃ］〜１０［ｓｅｃ］の範囲で撮像間隔を設定することができる。５［ｍｓｅｃ］を下回る撮像間隔で撮像すると、時間的に連続する２枚の熱画像において、表面波２１０の変化を捉えることができなくなる虞があり、１０［ｓｅｃ］を上回る撮像間隔で撮像すると、出銑口径の測定間隔が長くなり、出銑口径の測定の結果をオペレータに適切なタイミングで提示することができなくなる虞があるからである。
本実施形態では、ＣＣＤカメラ６は、出銑口１ａから流出した出銑流２の熱画像を１［ｓｅｃ］の撮像間隔で４枚又は５枚撮像することを、３０［ｓｅｃ］の周期で周期的に行うものとする。
【００２４】
図３は、激しい表面波を伴う出銑流２の熱画像の例を示す図である。尚、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す熱画像３１０、３２０、３３０は、ある出銑において、激しい表面波が生じている時間帯の出銑流２の熱画像である。また、図３に示す熱画像３１０、３２０、３３０は、出銑口１ａの近くで出銑流２を撮像することにより得られたものであるが、熱画像３１０、３２０、３３０には、出銑口１ａは写し出されていない（熱画像３１０、３２０、３３０の「出銑口近傍」と示されている暗い領域は、構造物によるものであり、この構造物の後ろ側に出銑口１ａがある）。
【００２５】
図２に示した熱画像２００では、出銑流の表面波２１０はそれほど大きくないが、長時間の出銑中には、図３に示すように激しい表面波を伴うこともある。図３（ａ）、図３（ｂ）に示す熱画像３１０、３２０を用いた場合、出銑口近傍において出銑流の直径Ｄを測定すれば、当該出銑流の直径Ｄは出銑口径に近くなると推定されるが、噴出方向のすぐ先において出銑流の直径Ｄを測定すると、表面波の影響で、当該出銑流の直径Ｄは出銑口径よりも大きくなる。図３（ｃ）に示す熱画像３３０では、出銑口近傍で既に出銑流の直径Ｄが膨張し、その先では出銑流の直径Ｄが減少している。このような状況では、出銑流の直径Ｄの測定値のバラツキが大きく、且つ、出銑口径に等しいと見なせる測定値を得ることができない。
【００２６】
前述したように、特許文献２に記載の技術では、表面波により膨張した出銑流の直径が測定される問題がある。そして、表面波の大きさは、２［hour］〜３［hour］の出銑中に様々な態様となり、時々刻々と変化するので、特許文献２に記載の技術で得られた測定値の単純な平均化処理では出銑口径を正確に求めることができない。
そこで、本実施形態では、以上のようにして構成されたＣＣＤカメラ６により撮像された出銑流２の熱画像を、以下のようにして処理することにより、出銑流２の熱画像から、表面波の影響が除去された出銑流の直径Ｄを導出し、出銑口径に近い出銑流の直径Ｄを導出できるようにした。以下に、かかる処理を行う画像処理装置７について説明する。
【００２７】
＜画像処理装置＞
図４は、画像処理装置７の機能的な構成の一例を示す図である。画像処理装置７のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。図５、図６は、画像処理装置７で行われる処理の概念の一例を説明する図である。
【００２８】
（熱画像入力部４０１）
熱画像入力部４０１は、前述したようにしてＣＣＤカメラ６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。本実施形態では、ＣＣＤカメラ６で撮像された出銑流２の熱画像には、出銑口１ａが写し出されていないものとする。
本実施形態では、ＣＣＤカメラ６により、出銑流２の熱画像が得られる度に、ＣＣＤカメラ６から画像処理装置７（熱画像入力部４０１）に当該出銑流２の熱画像のデータが送信されるものとする。ただし、熱画像入力部４０１は、必ずしもこのようにして出銑流２の熱画像のデータを入力する必要はない。例えば、熱画像入力部４０１は、ＣＣＤカメラ６に、出銑流２の熱画像のデータの取得を要求し、この要求に応じて、ＣＣＤカメラ６が、出銑流２の熱画像のデータを、画像処理装置７（熱画像入力部４０１）に送信してもよい。
【００２９】
このようにして、熱画像入力部４０１は、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の（３枚以上の）の出銑流２の熱画像のデータを入力する。前述したように、本実施形態では、ＣＣＤカメラ６は、出銑流２の熱画像を１［ｓｅｃ］の撮像間隔で４枚又は５枚撮像することを、３０［ｓｅｃ］の周期で周期的に行う。したがって、熱画像入力部４０１は、１［ｓｅｃ］の撮像間隔で撮像された４枚又は５枚の出銑流２の熱画像のデータを、３０［ｓｅｃ］の周期で繰り返し入力する。例えば、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の熱画像のデータとして、図５に示す熱画像Org.1〜Org.4、又は図６に示す熱画像Org.1〜Org.5が、熱画像入力部４０１に入力される。出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な熱画像のデータの数は、例えば、オペレータによる画像処理装置７の操作に基づいて、予め画像処理装置７に設定されているものとする。尚、図５に示す熱画像は、熱画像Org.1、Org.2、Org.3、Org.4の順で撮像されたものであり、図６に示す熱画像を、熱画像Org.1、Org.2、Org.3、Org.4、Org.5の順で撮像されたものである。
熱画像入力部４０１は、例えば、ＣＰＵが、ＣＣＤカメラ６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。
【００３０】
（２値化画像生成部４０２）
２値化画像生成部４０２は、熱画像入力部４０１により、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の熱画像のデータが入力されると、それら複数枚の熱画像のデータの夫々に対して、２値化処理を行う。ここでは、２値化処理により、熱画像において、撮像対象となる出銑流２の背景となっている暗い領域と、温度が高温であることにより発光している出銑流２の領域とを分離する。したがって、これらの領域が分離されるように（すなわち、出銑流２の領域の画素値が「１」、背景となっている領域の画素値が「０」となるように）、２値化処理における閾値を定める必要がある。
【００３１】
図７は、出銑流２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。図７において、画像濃度とは、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。この画像濃度と、出銑流２における熱放射輝度との関係は、リニアな関係にある。この画像濃度の値が熱画像の各画素の画素値となる。
図７において、出銑流２の背景となっている領域に対応する濃度分布（背景濃度分布７０１）と、出銑流２の領域に対応する濃度分布（溶銑の領域に対応する濃度分布（溶銑濃度分布７０２）及び溶融スラグの領域に対応する濃度分布（スラグ濃度分布７０３））と、を分離するためには、背景濃度分布７０１と、溶銑濃度分布７０２との間に生じている谷間（画素数が０（ゼロ）に近い値を示す領域）の画素濃度の範囲内で閾値を設定すればよい。図７に示す例では、出銑流２の熱画像の最高濃度の０．２１倍以上、０．４０倍以下（出銑流２の熱画像の最高濃度×０．２１〜出銑流２の熱画像の最高濃度×０．４０）の範囲（図７に示す２値化閾値範囲）であれば、熱画像において、出銑流２の背景となっている領域と、出銑流２の領域とを分離することができる。本発明者らは、このような出銑流２の熱画像の濃度ヒストグラムを、出銑流２の状態が様々な状態であるときの複数枚の出銑流２の熱画像について作成し、作成した濃度ヒストグラムから、適切な２値化閾値範囲がどの範囲になるのかを調査した。その結果、出銑流２の熱画像の最高濃度の０．２７倍以上、０．３８倍以下（出銑流２の熱画像の最高濃度×０．２７〜出銑流２の熱画像の最高濃度×０．３８）の範囲で２値化処理の閾値を設定すれば、熱画像において、出銑流２の背景となっている領域と、出銑流２の領域とを常に安定して分離する２値化処理を行えることを見出した。
【００３２】
本実施形態では、このような範囲の中からオペレータにより選択された閾値が、例えば、オペレータによる画像処理装置７の操作に基づいて、予め画像処理装置７に設定されているものとする。
２値化画像生成部４０２は、画素値が閾値以上の画素の画素値を「１」とし、画素値が閾値未満の画素の画素値を「０」とすることを、熱画像入力部４０１により入力された複数枚の熱画像のデータのそれぞれについて行うことにより２値化画像を生成する。例えば、図５に示す熱画像Org.1〜Org.4からは２値化画像Bin.1〜Bin.4が生成され、図６に示す熱画像Org.1〜Org.5からは２値化画像Bin.1〜Bin.5が生成される。
２値化画像生成部４０２は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、熱画像のデータを読み出して２値化画像を作成し、そのデータをＲＡＭ等に記憶することにより実現される。
【００３３】
（差分２値化画像生成部４０３）
差分２値化画像生成部４０３は、２値化画像生成部４０２により生成された２値化画像であって、時間的に連続する２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値の絶対値差分をとることを、それら２値化画像の全ての画素について行って、差分２値化画像を生成する。すなわち、差分２値化画像生成部４０３は、時間的に連続する２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値が異なれば、当該画素の画素値が「１」となり、時間的に連続する２枚の２値化画像の相互に対応する画素の画素値が同じであれば、当該画素値の画素値が「０」となる画像である差分２値化画像を生成する。
【００３４】
差分２値化画像生成部４０３は、このような差分２値化画像の生成を、２値化画像生成部４０２により生成された２値化画像の全てについて行う。例えば、図５に示す２値化画像Bin.1〜Bin.4からは差分２値化画像Dif.1〜Dif.3が生成され、図６に示す２値化画像Bin.1〜Bin.5からは差分２値化画像Dif.1〜Dif.4が生成される。より具体的に説明すると、例えば、図５に示す２値化画像Bin.1、Bin.2から差分２値化画像Dif.1が生成される。このようにすることによって、形状及び大きさが高速で変化する表面波の部分が抽出される（図５に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.3と図６に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.4の白い領域を参照）。
差分２値化画像生成部４０３は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、２値化画像のデータを読み出して差分２値化画像を作成し、そのデータをＲＡＭ等に記憶することにより実現される。
【００３５】
（合成差分２値化画像生成部４０４）
合成差分２値化画像生成部４０４は、差分２値化画像生成部４０３により生成された複数枚の差分２値化画像の相互に対応する画素の画素値の論理和をとることを、それら複数枚の差分２値化画像の全ての画素について行って、合成差分２値化画像を生成する。すなわち、合成差分２値化画像生成部４０４は、差分２値化画像生成部４０３により生成された複数枚の差分２値化画像の相互に対応する画素の画素値の少なくとも１つが「１」であるならば当該画素の画素値を「１」とし、そうでなければ当該画素の画素値を「０」として差分２値化画像を生成する。
例えば、図５に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.3から合成差分２値化画像Addが生成され、図６に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.4から合成差分２値化画像Addが生成される。
合成差分２値化画像生成部４０４は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、差分２値化画像のデータを読み出して合成差分２値化画像を作成し、そのデータをＲＡＭ等に記憶することにより実現される。
【００３６】
（出銑口径導出部４０５）
出銑口径導出部４０５は、合成差分２値化画像生成部４０４により生成された合成差分２値化画像から、実際の出銑流２の直径Ｄを、出銑口径（出銑口１ａの口径）として導出する。
図８は、出銑流２の直径Ｄを導出する方法の概念の一例を説明する図である。図８を参照しながら、出銑口径導出部４０５の処理の一例の詳細を説明する。
【００３７】
具体的に説明すると、まず、出銑口径導出部４０５は、合成差分２値化画像生成部４０４により生成された合成差分２値化画像Addに対して始点８０１を設定する。合成差分２値化画像Addの大きさは予め定まっており、且つ、ＣＣＤカメラ６の視野となる領域と、出銑流２が空中を移動する経路は大きく変動しない。したがって、合成差分２値化画像Addにおいて、出銑流２が確実に含まれる領域を予め想定することができる。この合成差分２値化画像Addの領域のうち、出銑流２が確実に含まれる領域の中から始点８０１が定められる。
【００３８】
本実施形態では、始点８０１の位置は、例えば、オペレータによる画像処理装置７の操作に基づいて、予め画像処理装置７に設定されている。
また、本実施形態では、始点８０１の位置は、図８に示すように、合成差分２値化画像Addの左下の位置を原点としたときのｘ軸の座標とｙ軸の座標で表されるものとする。ここで、ｘ軸の座標は、合成差分２値化画像Addの横方向の座標であり、ｙ軸の座標は、合成差分２値化画像Addの縦方向の座標である。
【００３９】
次に、出銑口径導出部４０５は、始点８０１となる画素から、ｙ軸の正の方向に、１画素ずつ画素値を読み出し、画素値が初めて「１」となる画素の位置（座標）を読み出す。そして、出銑口径導出部４０５は、始点８０１となる画素から、読み出した画素の１つ前の画素までの距離（画素数）を求める。以下の説明では、このようにして求めた距離（画素数）を必要に応じて「始点表面波間上方向距離Ｌup」と称する。始点表面波間上方向距離Ｌupは、始点８０１から表面波を示す領域までの、合成差分２値化画像Addの鉛直上方向における距離を示す。
【００４０】
次に、出銑口径導出部４０５は、始点８０１となる画素から、ｙ軸の負の方向に、１画素ずつ画素値を読み出し、画素値が初めて「１」となる画素の位置（座標）を読み出す。そして、出銑口径導出部４０５は、始点８０１となる画素から、読み出した画素の１つ前の画素までの距離（画素数）を求める。以下の説明では、このようにして求めた距離（画素数）を必要に応じて「始点表面波間下方向距離Ｌdown」と称する。始点表面波間下方向距離Ｌdownは、始点８０１から表面波を示す領域までの、合成差分２値化画像Addの鉛直下方向における距離を示す。
【００４１】
次に、出銑口径導出部４０５は、始点表面波間上方向距離Ｌupと始点表面波間下方向距離Ｌdownとを加算する。これにより、始点８０１を通り、且つ、合成差分２値化画像Addの縦方向（上下方向）に延びる直線に沿った方向おける、表面波を示す領域の間の距離（画素数）を求めることができる。以下の説明では、このようにして求めた距離（画素数）を必要に応じて「表面波間縦方向距離Ｌ」と称する。表面波間縦方向距離Ｌは、以下の（１）式で表される。
Ｌ＝Ｌup＋Ｌdown  ・・・（１）
【００４２】
次に、出銑口径導出部４０５は、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）とｘ軸とのなす角度をθとして、以下の（２）式により、合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄを導出する。
Ｄ＝Ｌ×ｃｏｓθ  ・・・（２）
図８に示すように、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）は、ｘ軸に平行（水平方向）ではない。したがって、（２）式の計算を行うことにより、始点８０１を通り、且つ、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）に対して直交する直線に沿う方向における、表面波を示す領域の間の距離（画素数）を、合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄとして得ることができる。
【００４３】
前述したように、出銑流２が空中を移動する経路は大きく変動しないので、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）も大きく変動しない。そこで、本実施形態では、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）とｘ軸とのなす角度θは、例えば、オペレータによる画像処理装置７の操作に基づいて、予め画像処理装置７に設定されているものとする。
次に、出銑口径導出部４０５は、合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄを実空間における長さに換算することで、実際の出銑流２の直径Ｄを導出する。ＣＣＤカメラ６の被写体距離と画角とに基づいて、合成差分２値化画像Addの１画素の実空間における長さを予め求めておき、その長さを、例えば、オペレータによる画像処理装置７の操作に基づいて、画像処理装置７に予め設定しておくことで、前述した換算を行うことができる。
出銑口径導出部４０５は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、合成差分２値化画像を読み出して実際の出銑流２の直径Ｄ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。
【００４４】
（出銑口径出力部４０６）
出銑口径出力部４０６は、出銑口径導出部４０５により導出された実際の出銑流２の直径Ｄを出銑口径（出銑口１ａの口径）として出力する。出銑口径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。
出銑口径出力部４０６は、例えば、ＣＰＵが、ＨＤＤ等から、実際の出銑流２の直径Ｄ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。
【００４５】
＜動作フローチャート＞
次に、図９のフローチャートを参照しながら、画像処理装置７の処理動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ９０１において、熱画像入力部４０１は、ＣＣＤカメラ６で撮像された出銑流２の熱画像のデータを入力する（図５に示す熱画像Org.1〜Org.4、図６に示す熱画像Org.1〜Org.5を参照）。
次に、ステップＳ９０２において、２値化画像生成部４０２は、熱画像入力部４０１により、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の熱画像のデータが入力されたか否かを判定する。この判定の結果、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の熱画像のデータが入力されていない場合には、ステップＳ９０１に戻り、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の熱画像のデータが入力されるまで、ステップＳ９０１、Ｓ９０２の処理を繰り返し行う。
【００４６】
そして、出銑流２の直径Ｄを１つ求めるために必要な複数枚の熱画像のデータが入力されると、ステップＳ９０３に進む。ステップＳ９０３に進むと、２値化画像生成部４０２は、ステップＳ９０１で入力された複数枚の熱画像のデータの夫々に対して、２値化処理を行い、２値化画像を生成する（図５に示す２値化画像Bin.1〜Bin.4、図６に示す２値化画像Bin.1〜Bin.5を参照）。
次に、ステップＳ９０４において、差分２値化画像生成部４０３は、ステップＳ９０３で生成された複数枚の２値化画像であって、時間的に連続する２枚の２値化画像から、差分２値化画像を生成する（図５に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.3、図６に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.4を参照）。
【００４７】
次に、ステップＳ９０５において、合成差分２値化画像生成部４０４は、ステップＳ９０４で生成された差分２値化画像から、合成差分２値化画像を生成する（図５に示す合成差分２値化画像Add、図６に示す合成差分２値化画像Addを参照）。
次に、ステップＳ９０５において、出銑口径導出部４０５は、ステップＳ９０５で生成された合成差分２値化画像から、実際の出銑流２の直径Ｄを導出する。前述したように、本実施形態では、実際の出銑流２の直径Ｄの導出に際して、始点８０１の設定と、始点表面波間上方向距離Ｌup、始点表面波間下方向距離Ｌdown、及び表面波間縦方向距離Ｌの導出と、合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄの導出と、実際の出銑流２の直径Ｄへの換算とが行われる。
【００４８】
次に、ステップＳ９０７において、出銑口径出力部４０６は、ステップＳ９０６で導出された実際の出銑流２の直径Ｄを出銑口径として出力する。
次に、ステップＳ９０８において、画像処理装置７は、出銑口径の測定を終了するか否かを判定する。この判定は、例えば、オペレータによる画像処理装置７の操作の内容に基づいて行われる。
この判定の結果、出銑口径の測定を終了しない場合には、ステップＳ９０１に戻る。前述したように本実施形態では、ＣＣＤカメラ６は、出銑流２の熱画像を１［ｓｅｃ］の撮像間隔で４枚又は５枚撮像することを、３０［ｓｅｃ］の周期で周期的に行う。よって、ステップＳ９０１に戻った場合、熱画像入力部４０１は、出銑流２の熱画像のデータの前回の入力時刻から、３０［ｓｅｃ］が経過すると、次の出銑流２の熱画像のデータを入力することになる。
一方、出銑口径の測定を終了する場合には、図９のフローチャートによる処理を終了する。
【００４９】
＜実施例＞
次に、本発明の実施例を説明する。
ここでは、出銑口１ａから噴出する出銑流２（約１５５０［℃］の溶銑と溶融スラグの混合液体）を、中心透過波長が６５０［ｎｍ］の光学バンドパスフィルタを波長選択フィルタとして備えたモノクロＣＣＤカメラで撮像した。また、モノクロＣＣＤカメラの露光時間を１／１００００［ｓｅｃ］とした。このようなモノクロＣＣＤカメラにより、出銑流２の熱画像を１［ｓｅｃ］の撮像間隔で５枚撮像することを、３０［ｓｅｃ］を１周期として周期的に繰り返し、約２［hour］に亘って出銑口１ａから噴出する出銑流２を撮像した。
【００５０】
画像処理装置として、画像入力ボードを備えたパーソナルコンピュータを用いた。画像処理装置内で扱われるデジタル画像を８［ｂｉｔ］（２５６階調）のグレースケールのデジタル画像とした。また、画像の１画素の長さが実空間における０．４［ｍｍ］に相当することを予め実験的に求めた。
【００５１】
図１０は、出銑を開始してからの経過時間と、出銑口径との関係を示す図である。具体的に、図１０（ａ）は、本実施形態で説明した手法により導出された関係を示す図であり、図１０（ｂ）は、特許文献２に記載の手法により導出された関係を示す図である。尚、図１０（ａ）に示す結果も図１０（ｂ）に示す結果も、同じ画像から得られた結果である。
【００５２】
出銑口１ａとなる領域に充填されているマッド材を開孔するための開孔機のドリル径は６５［ｍｍ］であった。図１０（ａ）に示すように、本実施形態の手法を用いると、経過時間の原点（すなわち開孔直後の出銑開始時点）における出銑口径が、開孔機のドリル径に近い値を示すことが分かる。また、時間の経過と共に出銑口径の値が徐々に大きくなっていることが分かる。
一方、図１０（ｂ）に示すように、特許文献２に記載の手法を用いると、経過時間の原点における出銑口径は、開孔機のドリル径よりも明らかに大きく、且つ、出銑口径の値のバラツキが全体的に大きい。特許文献２に記載の技術では、表面波の影響で不規則に膨張した出銑流２の直径をそのまま測定しているからである。
【００５３】
ここで、特許文献２に記載の技術では、本実施形態のように、高速で形状が変化する表面波の部分を抽出することができないことについて説明する。
図１１は、特許文献２に記載の技術で出銑流２の直径を導出する方法の概念の一例を説明する図である。
図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、ＣＣＤカメラ６により撮像された出銑流２の熱画像を示す図であり、それぞれ図６に示した熱画像Org.4、Org.5である。前述したように、特許文献２に記載の技術では、熱画像Org.4、Org.5の絶対値差分をとる。すなわち、熱画像Org.4、Org.5の相互に対応する画素の画素値の差分の絶対値が当該画素の画素値となる画像である差分絶対値画像を生成する。図１１（ｃ）は、このようにして生成された差分絶対値画像を示す図である。図１１（ｃ）に示すように、差分絶対値画像では、表面波の部分の変化だけでなく、溶銑と溶融スラグの輝度差に起因して生じる出銑流２のまだら模様の変化も抽出される。
【００５４】
図１２は、特許文献２に記載の技術で得られた差分絶対値画像の濃度プロファイル（位置と画像濃度との関係）の一例を示す図である。具体的に図１２は、図１１（ｃ）に示す差分絶対値画像の線分Ａ−Ａ´上の画像濃度を示す図である。
図１２において、領域１２０１、１２０３は、表面波の部分の変化に対応する領域であり、領域１２０２は、溶銑と溶融スラグの輝度差に起因して生じる出銑流２のまだら模様の変化に対応する領域である。
図１２に示すように、表面波の部分の変化に対応する濃度と、出銑流２のまだら模様の変化に対応する濃度とが同程度であることから、差分絶対値画像を２値化することにより、表面波の部分だけを抽出することができない。このように特許文献２に記載の技術では、差分絶対値画像を求め、差分絶対値画像を２値化しているので、表面波の部分だけを抽出することができない。これに対し、本実施形態では、差分２値化画像により、高速で形状が変化する表面波の部分だけを抽出することができる（図５に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.3と図６に示す差分２値化画像Dif.1〜Dif.4の白い領域を参照）。
【００５５】
＜まとめ＞
以上のように本実施形態では、一定の撮像間隔で撮像された複数枚の出銑流２の熱画像Orgのそれぞれを２値化して２値化画像Binを生成し、生成した２値化画像Binのうち、時間的に連続する２枚の２値化画像Binの絶対値差分をとって差分２値化画像Difを生成し、生成した差分２値化画像Difを用いて、出銑流２の直径Ｄを出銑口径として導出した。したがって、表面波（出銑流２の表面の波打っている部分）の部分を抽出することができ、この部分を除いた状態で出銑流２の直径Ｄを出銑口径として導出することができる。よって、の表面が波打っている状態の出銑流２の熱画像から、出銑口径を正確に測定することができる。そして、このような出銑口径の測定をリアルタイムで連続的に測定することにより、出銑口径の変化（拡大）を迅速に且つ正確に把握することが可能になる。これにより、出銑口径が拡大する様子（出銑口径の大きさ、拡大率（単位時間あたりに拡大する出銑口径の増分））から、出銑が終了するタイミングの判断を的確に行うことができるようになり、高炉の操業をより安定して行うことが可能になる。
【００５６】
また、本実施形態では、一定の撮像間隔で撮像された３枚以上の出銑流２の熱画像Orgのそれぞれを２値化して３枚以上の２値化画像Binを生成し、生成した２値化画像Binのうち、時間的に連続する２枚の２値化画像Binの絶対値差分をとって２枚以上の差分２値化画像Difを生成し、生成した差分２値化画像Difの相互に対応する画素の画素値の論理和をとって合成差分２値化画像Addを生成し、生成した合成差分２値化画像Addを用いて、出銑流２の直径Ｄを出銑口径として導出した。このように、一定の撮像間隔で撮像した２枚の出銑流２の熱画像Orgから、表面波の変化を抽出することを、複数のタイミングで行うので、一定の撮像間隔で撮像した２枚の出銑流２の熱画像Orgだけからでは表面波の変化を抽出できない場合でも（たまたま表面波の変化が顕著でないタイミングで２枚の出銑流２の熱画像Orgが撮像された場合でも）、表面波の変化をより確実に抽出することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、２値化画像Binを生成する際に、出銑流２の熱画像の最高濃度の０．２７倍以上、出銑流２の熱画像の最高濃度の０．３８倍以下の範囲の中から設定された閾値を採用した。したがって、熱画像において、出銑流２の背景となっている領域と、出銑流２の領域とをより確実に分離することができる。
【００５８】
＜変形例＞
本実施形態では、時間的に連続する２枚の２値化画像Binの絶対値差分をとって差分２値化画像Difを生成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしも時間的に連続する２枚の２値化画像Binで差分２値化画像Difを生成する必要はない。連続的に撮像された、すなわち、表面波の様子が大きく変化しない時間内で撮像された複数枚の熱画像Orgを用いて生成された複数枚の２値化画像Binを用いる組み合わせであれば、差分２値化画像Difを生成するための２枚の２値化画像Binの組み合わせは限定されない。このとき、連続的に撮像された複数枚の熱画像Orgを用いて生成された複数枚の２値化画像Binの全てを少なくとも一度は用いる組み合わせとしてもよいし、当該複数枚の２値化画像Binの一部を用いる組み合わせとしてもよい。例えば、図５において、２値化画像Bin.1とBin.3、Bin.2とBin.3、Bin.2とBin.4といった、異なる時間に撮像された２枚の２値化画像Binの異なる組み合わせで差分２値化画像Difを求めても良い。
【００５９】
また、本実施形態では、一定の撮像間隔で連続的に得られる出銑流２の熱画像Orgの数を４又は５とした場合を例に挙げて説明したが、この数は４又は５に限定されない。前述したように、合成差分２値化画像Addを生成するのが好ましいが、合成差分２値化画像Addを生成しない場合には、一定の撮像間隔で連続的に得られる出銑流２の熱画像Orgの数は２枚でよい。
【００６０】
尚、合成差分２値化画像Addを生成しない場合には、差分２値化画像Difが１枚だけ得られることになる。そうすると、この差分２値化画像Difから前述したようにして表面波間縦方向距離Ｌが求められない場合（表面波像が途切れるため、始点８０１を通り、且つ、合成差分２値化画像Addの縦方向に延びる直線上に画素値が「１」の画素が存在しない場合）が生じ得る。
このような場合には、例えば、出銑流２の直径Ｄの測定を行わずに、表面波間縦方向距離Ｌを求めることができる差分２値化画像Difが得られたときに出銑流２の直径Ｄの測定を行うようにすることができる。出銑口径の測定は、オペレータが監視できる間隔で行えればよく、それほど短い時間隔で行う必要はないので、出銑口径の測定周期を短くすれば（すなわち、出銑口径の測定周期を、オペレータが出銑口径の情報を必要とする時間隔よりも短くすれば）このようにしても実用上、大きな問題は生じない。
【００６１】
また、複数の始点８０１を設定し、設定した始点８０１のそれぞれに対して表面波間縦方向距離Ｌを導出することを試みて、表面波間縦方向距離Ｌが導出されなくなることを防止してもよい。このようにする場合、複数の表面波間縦方向距離Ｌが導出される場合がある。そこで、例えば、複数の始点８０１に対して優先順位を予め付けておき、優先順位が高い始点８０１に対して導出された表面波間縦方向距離Ｌを導出したり、複数の表面波間縦方向距離Ｌの算術平均値を表面波間縦方向距離Ｌとして採用したりすることができる。
【００６２】
一方、合成差分２値化画像Addを生成する場合には、出銑流上下の表面波像に途切れが生じないように、一定の撮像間隔で連続的に得られる出銑流２の熱画像Orgの数が多い程（例えば１０）好ましいが、熱画像Orgの数が３以上であれば殆どの場合は表面波像に途切れが生じない。ただし、一定の撮像間隔で連続的に得られる出銑流２の熱画像Orgの数が多くなると、画像処理装置７における処理の負担が増加するので、当該処理の負担が増加しない範囲で、一定の撮像間隔で連続的に得られる出銑流２の熱画像Orgの数の上限値を決めるのが好ましい。
【００６３】
また、本実施形態では、（１）式により表面波間縦方向距離Ｌを求めた後に、（２）式により合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄを求めるようにしたが、必ずしもこのようにして合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄを求める必要はない。例えば、次のようにしてもよい。まず、合成差分２値化画像Addに対し、始点８０１を通り、且つ、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）に直交する方向に延びる直線を設定する。次に、設定した直線を構成する画素の画素値を読み出す。次に、読み出した画素の画素値に基づいて、設定した直線から、連続して画素値が「０」となる複数の画素からなる領域であって、当該領域の両端の隣の画素が、画素値が「１」の画素となる領域を抽出する。次に、抽出した領域の長さ（画素数）を求め、当該長さ（画素数）を合成差分２値化画像Addにおける出銑流２の直径Ｄとする。
【００６４】
また、本実施形態では、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）とｘ軸とのなす角度θを、オペレータによる画像処理装置７の操作に基づいて、予め画像処理装置７に設定する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、合成差分２値化画像Addから、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）とｘ軸とのなす角度θを求めるようにしてもよい。このようにする場合には、例えば、次のようにすることができる。まず、合成差分２値化画像Addの一列の画素（縦方向の全画素）の画素値を読み出す。次に、読み出した画素の画素値に基づいて、当該列から、連続して画素値が「０」となる複数の画素からなる領域であって、当該領域の両端の隣の画素が、画素値が「１」の画素となる領域を識別し、当該領域の両端の隣の画素のうち、予め設定された一端側の画素の位置（座標）を読み出す。このような画素の位置（座標）の読み出しを、合成差分２値化画像Addの（予め設定された領域内の）各列について行う。そして、読み出した各列の画素の位置（座標）を示す関数を１次関数で表し（近似し）、当該１次関数の傾きに基づいて、出銑流２の空中での移動方向（図８の噴出方向）とｘ軸とのなす角度θを導出する。
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
１    高炉
１ａ    出銑口
２    出銑流
３    出銑樋
４    滞留スラグ
５    樋カバー
６    ＣＣＤカメラ
７    画像処理装置
４０１    熱画像入力部
４０２    ２値化画像生成部
４０３    差分２値化画像生成部
４０４    合成差分２値化画像生成部
４０５    出銑口径導出部
４０６    出銑口径出力部
【図１】
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【図４】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１１】
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