(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を測定する測定装置であって、
排出された前記塊成化物を撮像した撮像画像を生成する撮像装置と、
生成された前記撮像画像に基づき、前記塊成化物の粒度及び温度を算出する演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記撮像画像に対して、標準偏差の値が互いに異なる複数の正規化ラプラシアンガウシアンフィルタをそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成部と、
前記複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、前記フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する閾値決定部と、
決定された前記２値化閾値を利用して前記複数のフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を複数生成する２値化画像生成部と、
生成された複数の前記２値化画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成部と、
生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出部と、
生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の温度を算出する温度算出部と、
を有する、測定装置。
【請求項２】
前記フィルタ処理画像生成部は、
第１の直径以下の直径を有する前記塊成化物を検出するために用いる、第１正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群をそれぞれ作用させて、第１フィルタ処理画像群を生成するとともに、
第２の直径以上の直径を有する前記塊成化物を検出するために用いる、第２正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群をそれぞれ作用させて、第２フィルタ処理画像群を生成し、
前記閾値決定部は、
前記第１の直径以下の直径を有する塊成化物を検出するための前記２値化閾値を、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値に対して所定の固定値を乗じた第１閾値とし、
前記第２の直径以上の直径を有する塊成化物を検出するための前記２値化閾値を、予め決定された前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と前記第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値との対応関係を表わす直線関数と、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と、を利用して算出する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第１の直径は、３ｍｍであり、前記第２の直径は、８ｍｍである、請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記測定装置は、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と前記第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値との対応関係を表わす直線関数を算出する直線関数算出部を更に備え、
前記第１正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群、及び、前記第２正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群は、それぞれＮ個の前記正規化ラプラシアンガウシアンフィルタから構成されており、
前記直線関数算出部は、
前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値をＸｎとし、前記第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値をＹｎとしたときに（ｎ＝１〜Ｎ）、生成された（Ｘｎ，Ｙｎ）の組み合わせをＸＹ平面上にプロットし、
それぞれのＸ位置におけるＹｎの下限値の集合を直線近似することで得られる直線関数を算出する、請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記粒度算出部は、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の個数、面積、周囲長、真円度、等価径、長軸の長さ、短軸の長さの少なくとも何れかを算出し、前記塊成化物の粒度に関する粒度情報とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記温度算出部は、生成された前記合成画像に基づき前記撮像画像から得られた輝度値と、前記撮像画像の輝度値と温度との関係を示した温度校正式と、を利用して前記塊成化物の温度を算出し、前記塊成化物の温度に関する温度情報とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記粒度算出部は、前記塊成化物の粒度の時間推移を算出し、
前記温度算出部は、前記塊成化物の温度の時間推移を算出する、請求項１〜６の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項８】
前記演算処理装置は、
前記撮像画像を所定の画像サイズまで縮小させる画像前処理を実施する前処理部を更に備え、
前記フィルタ処理画像生成部は、縮小後の前記撮像画像に対してフィルタ処理を実施する、請求項１〜７の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項９】
還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を測定する測定方法であって、
撮像装置を用いて排出された前記塊成化物を撮像し、撮像画像を生成する撮像ステップと、
生成された前記撮像画像に対して、標準偏差の値が互いに異なる複数の正規化ラプラシアンガウシアンフィルタをそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成ステップと、
前記複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、前記フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する閾値決定ステップと、
決定された前記２値化閾値を利用して前記複数のフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を複数生成する２値化画像生成ステップと、
生成された複数の前記２値化画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成ステップと、
生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出ステップと、
生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の温度を算出する温度算出ステップと、
を含む、測定方法。
【請求項１０】
還元炉から排出された塊成化物を撮像して撮像画像を生成する撮像装置と相互に通信が可能なコンピュータを、還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を測定する測定装置として機能させるためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記撮像画像に対して、標準偏差の値が互いに異なる複数の正規化ラプラシアンガウシアンフィルタをそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成機能と、
前記複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、前記フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する閾値決定機能と、
決定された前記２値化閾値を利用して前記複数のフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を複数生成する２値化画像生成機能と、
生成された複数の前記２値化画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成機能と、
生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出機能と、
生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の温度を算出する温度算出機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、測定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
還元鉄を製造するプロセスの一つとして、粉状の鉄鉱石と、粉状の石炭やコークス等の炭材と、を混合してペレットやブリケットのような塊成化物とした上で、かかる塊成化物を回転炉床炉等の還元炉に装入して高温に加熱することで、鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄を得る方法がある。回転炉床炉等の還元炉の加熱には、一般的にバーナーが用いられ、還元鉄の原料である塊成化物は、バーナー及び還元炉の炉壁からの輻射熱によって、外部から伝熱的に加熱される。その後、塊成化物は炉外に払出されて、溶解工程へと送られる。
【０００３】
塊成化物の温度と金属化率との間には相関があることがこれまでに確認されており、塊成化物の温度を適切に制御することが重要であることから、炉外排出直後の塊成化物を測温することにより、操業や品質を管理できる可能性がある。そのため、以下の特許文献１には、回転炉床炉を用いて還元鉄を製造するに際して、床面より上方に設置された放射温度計により炉床表面の温度を測定することが開示されている。
【０００４】
また、塊成化物が破砕され、径が数ミリ以下の粒になると、次工程で集塵機等により除却されて歩留まりの低下を招くため、塊成化物の粒度分布を精度良く測定する技術が求められている。
【０００５】
上記のような塊成化物の粒度分布を測定する技術として、例えば以下の特許文献２には、試料を光学系手段にて撮影し、得られた撮像画像に対してラプラシンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換することでウェーブレット画像を作成し、得られたウェーブレット画像に対して予め設定されている閾値を適用して２値化処理を実施し、得られた２値化画像を使用して、少なくとも粒状材料の寸法及び形状からなる粒状材料情報を算出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８１７２０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０６９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術を利用して、例えば炉外に設置された測定孔に放射温度計を設置した場合、塊成化物の平均温度しか測温できないため、塊成化物の温度分布を知ることはできない。従って、かかる技術を利用したとしても、塊成化物の温度管理としては不十分である。また、放射温度計では画像を撮像することができないため、塊成化物の粒度分布を測定することはできない。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示の技術では、粒子の検出にラプラシアンガウシアンフィルタを用いているが、かかるラプラシアンガウシアンフィルタの関数形は、以下の式１で表わされるような形となっており、同文献中の実施例では、式１に含まれる標準偏差σとして、σ＝２を適用している。
【０００９】
【数１】
0006569444.tif 000002
【００１０】
上記式１のような関数形では、標準偏差σの値を増やすとラプラシアンガウシアンフィルタの応答が減少するため、大きい値（例えばσ＝５等）を設定する場合には応答が減少し、粒子検出が難しくなる。ここで、粒度分布が大きく、１０００℃近い高温であり、かつ、温度分布のある塊成化物を測定対象とする場合、自発光を測定することから輝度のバラツキが大きくなる。従って、単一の標準偏差σで規定されるラプラシアンガウシアンフィルタを作用させるだけでは、上記のような塊成化物の粒度分布を測定することはできない。
【００１１】
また、上記特許文献１及び特許文献２から明らかなように、回転炉床炉等の還元炉において、塊成化物の粒度及び温度分布を同時に測定する技術は未だ提案されておらず、還元炉を利用した還元鉄の製造過程や、製造される還元鉄の品質を管理する上で、塊成化物の粒度及び温度分布を同時に測定可能な技術が希求されている。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、還元炉から排出される塊成化物の粒度及び温度を同時に測定することが可能な、測定装置、測定方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を測定する測定装置であって、排出された前記塊成化物を撮像した撮像画像を生成する撮像装置と、生成された前記撮像画像に基づき、前記塊成化物の粒度及び温度を算出する演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記撮像画像に対して、標準偏差の値が互いに異なる複数の正規化ラプラシアンガウシアンフィルタをそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成部と、前記複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、前記フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する閾値決定部と、決定された前記２値化閾値を利用して前記複数のフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を複数生成する２値化画像生成部と、生成された複数の前記２値化画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成部と、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出部と、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の温度を算出する温度算出部と、を有する測定装置が提供される。
【００１４】
前記フィルタ処理画像生成部は、第１の直径以下の直径を有する前記塊成化物を検出するために用いる、第１正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群をそれぞれ作用させて、第１フィルタ処理画像群を生成するとともに、第２の直径以上の直径を有する前記塊成化物を検出するために用いる、第２正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群をそれぞれ作用させて、第２フィルタ処理画像群を生成し、前記閾値決定部は、前記第１の直径以下の直径を有する塊成化物を検出するための前記２値化閾値を、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値に対して所定の固定値を乗じた第１閾値とし、前記第２の直径以上の直径を有する塊成化物を検出するための前記２値化閾値を、予め決定された前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と前記第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値との対応関係を表わす直線関数と、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と、を利用して算出することが好ましい。
【００１５】
前記測定装置は、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と前記第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値との対応関係を表わす直線関数を算出する直線関数算出部を更に備え、前記第１正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群、及び、前記第２正規化ラプラシアンガウシアンフィルタ群は、それぞれＮ個の前記正規化ラプラシアンガウシアンフィルタから構成されており、前記直線関数算出部は、前記第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値をＸｎとし、前記第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値をＹｎとしたときに（ｎ＝１〜Ｎ）、生成された（Ｘｎ，Ｙｎ）の組み合わせをＸＹ平面上にプロットし、それぞれのＸ位置におけるＹｎの下限値の集合を直線近似することで得られる直線関数を算出することが好ましい。
【００１６】
前記粒度算出部は、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の個数、面積、周囲長、真円度、等価径、長軸の長さ、短軸の長さの少なくとも何れかを算出し、前記塊成化物の粒度に関する粒度情報としてもよい。
【００１７】
前記温度算出部は、生成された前記合成画像に基づき前記撮像画像から得られた輝度値と、前記撮像画像の輝度値と温度との関係を示した温度校正式と、を利用して前記塊成化物の温度を算出し、前記塊成化物の温度に関する温度情報としてもよい。
【００１８】
前記粒度算出部は、前記塊成化物の粒度の時間推移を算出してもよく、前記温度算出部は、前記塊成化物の温度の時間推移を算出してもよい。
【００１９】
前記第１の直径は、３ｍｍであり、前記第２の直径は、８ｍｍであってもよい。
【００２０】
前記演算処理装置は、前記撮像画像を所定の画像サイズまで縮小させる画像前処理を実施する前処理部を更に備え、前記フィルタ処理画像生成部は、縮小後の前記撮像画像に対してフィルタ処理を実施してもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を測定する測定方法であって、撮像装置を用いて排出された前記塊成化物を撮像し、撮像画像を生成する撮像ステップと、生成された前記撮像画像に対して、標準偏差の値が互いに異なる複数の正規化ラプラシアンガウシアンフィルタをそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成ステップと、前記複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、前記フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する閾値決定ステップと、決定された前記２値化閾値を利用して前記複数のフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を複数生成する２値化画像生成ステップと、生成された複数の前記２値化画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成ステップと、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出ステップと、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の温度を算出する温度算出ステップと、を含む測定方法が提供される。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、還元炉から排出された塊成化物を撮像して撮像画像を生成する撮像装置と相互に通信が可能なコンピュータを、還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を測定する測定装置として機能させるためのプログラムであって、コンピュータに、前記撮像画像に対して、標準偏差の値が互いに異なる複数の正規化ラプラシアンガウシアンフィルタをそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成機能と、前記複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、前記フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する閾値決定機能と、決定された前記２値化閾値を利用して前記複数のフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を複数生成する２値化画像生成機能と、生成された複数の前記２値化画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成機能と、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出機能と、生成された前記合成画像を利用して、前記塊成化物の温度を算出する温度算出機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、還元炉から排出される塊成化物の粒度及び温度を同時に測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る測定装置の全体的な構成を模式的に示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る測定装置が備える撮像装置について説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係る撮像装置で生成される撮像画像の一例を示した説明図である。
【図４】撮像画像と２値化閾値との関係を説明するための説明図である。
【図５】撮像画像の２値化処理の一例について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る測定装置が備える演算処理装置における画像処理部の構成の一例を示したブロック図である。
【図７】同実施形態に係る画像処理部で用いられる直線関数について説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係る画像処理部で実施される２値化閾値の決定処理を説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る画像処理部で実施される２値化処理の一例を示した説明図である。
【図１０】同実施形態に係る画像処理部で実施される２値化処理の一例を示した説明図である。
【図１１】同実施形態に係る測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図１２】同実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【図１３】実施例について説明するための説明図である。
【図１４】実施例について説明するための説明図である。
【図１５】実施例について説明するための説明図である。
【図１６】実施例について説明するための説明図である。
【図１７】実施例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
（測定装置の全体的な構成について）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る測定装置１０の全体的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係る測定装置１０の全体的な構成を模式的に示した説明図である。
【００２７】
本実施形態に係る測定装置１０は、還元炉から排出された塊成化物の粒度及び温度を併せて測定する測定装置である。
【００２８】
ここで、測定装置１０が設置される還元炉は、粉状の鉄鉱石（酸化鉄）と、粉状の石炭やコークス等の炭材（すなわち、還元剤）と、を混合して形成されるペレットやブリケットのような塊成化物が装入され、かかる塊成化物を高温に加熱することで鉄鉱石中の酸化鉄を還元して、固体状金属鉄（すなわち、還元鉄）を製造する設備である。このような還元炉の一つに、回転炉床炉と呼ばれる還元炉がある。以下では、還元炉の一例として回転炉床炉を取り上げ、説明を行うものとする。
【００２９】
本実施形態に係る測定装置１０は、図１に模式的に示したように、撮像装置１００と、演算処理装置２００と、を主に備える。
【００３０】
撮像装置１００は、回転炉床炉の炉外排出口の近傍に設置されており、炉外排出口から排出される塊成化物を撮像して、炉外排出口から排出される塊成化物の撮像画像を生成する装置である。
【００３１】
撮像装置１００は、レンズ等の各種光学素子と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子と、を有している。ここで、本実施形態に係る撮像装置１００は、静止画像を生成可能なものであってもよく、動画像を生成可能なものであってもよい。また、本実施形態に係る撮像装置１００は、モノクロ画像を撮像可能なものであってもよいし、カラー画像を撮像可能なものであってもよい。なお、カラー画像を撮像可能な撮像装置を利用する場合には、１チャンネルの画像を生成すればよい。すなわち、画像の生成手段としては、ＲＧＢ成分のうちＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの成分だけを利用しても良いし、ＲＧＢ色空間からＹＣｂＣｒ色空間への変換を行い、Ｙ成分のみを利用しても良い。
【００３２】
撮像装置１００は、後述する演算処理装置２００により制御されており、所定のフレームレート毎に、演算処理装置２００から撮像のためのトリガ信号が出力される。撮像装置１００は、演算処理装置２００から出力されたトリガ信号に応じて、回転炉床炉の炉外排出口の塊成化物の熱放射を撮像し、生成した画像を演算処理装置２００に出力する。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る撮像装置１００の設置状態を説明するための説明図であり、図３は、本実施形態に係る画像の例を示した説明図である。本実施形態に係る撮像装置１００は、図２に示したように、炉外排出口の状態を観察するために設けられている観察窓の近傍に設置されている。この炉外排出口の内部では、回転炉床炉から排出された塊成化物が随時落下している。撮像装置１００は、例えば観察窓から約２ｍ離隔した位置に設置され、観察窓を介して、炉外排出口の内部を落下している塊成化物（炉外排出口における塊成化物の温度は、約８００℃〜１０００℃である。）の熱放射を撮像し、図３に示したような塊成化物の熱放射を撮像した撮像画像（熱放射画像）を生成する。
【００３４】
この際、撮像装置１００は、予め黒体炉を利用した温度校正処理が行われており、生成される撮像画像の輝度値と熱放射体の温度とが適切に対応づけられているものとする。
【００３５】
このようにして得られる熱放射画像は、図３に示したように、観察窓に対応する視野（図３では、略円形の視野）の内部に、炉外排出口の内部を落下する塊成化物が写り込んだものとなる。かかる熱放射画像では、温度の高い塊成化物ほど、熱放射画像中に白く写り込み、温度の低い塊成化物ほど、熱放射画像中に黒く写り込む。
【００３６】
演算処理装置２００は、撮像装置１００による撮像処理を制御するとともに、撮像装置１００によって生成された撮像画像を利用し、かかる撮像画像に対して画像処理を施すことにより、塊成化物の粒度及び温度を算出する装置である。
【００３７】
かかる演算処理装置２００の詳細な構成については、以下で改めて詳述する。
【００３８】
（撮像画像に対する画像処理について）
以下では、本実施形態に係る演算処理装置２００の詳細な説明に先立ち、撮像装置１００により生成された撮像画像に対する画像処理に関して本発明者が行った検討の内容を、図４及び図５を参照しながら簡単に説明する。
図４は、撮像画像と２値化閾値との関係を説明するための説明図であり、図５は、撮像画像の２値化処理の一例について説明するための説明図である。
【００３９】
図３に示したような熱放射画像を利用して、塊成化物の粒度及び温度を測定するためには、図３のような熱放射画像から、塊成化物に対応する部分を特定することが求められる。しかしながら、以下のような理由から、熱放射画像から塊成化物に対応する部分のみを特定することは、困難であると考えられる。
【００４０】
図４は、図３に示した熱放射画像について、かかる熱放射画像を構成する各画素の輝度値に関する輝度ヒストグラムを示したものである。図４から明らかなように、背景にも輝度分布が存在するために、塊成化物と背景とを明白に区別する輝度の閾値を特定することは困難である。例えば、図４に示した２値化画像Ａは、輝度閾値を１２０として２値化処理を行った２値化画像であり、２値化画像Ｂは、輝度閾値を２１０として２値化処理を行った２値化画像であり、２値化画像Ｃは、輝度閾値を４００として２値化処理を行った２値化画像である。図４に示した２値化画像Ａの場合には、塊成化物の粒が検出されておらず、全体として大きな塊成化物のかたまりが存在するような２値化画像となっている。また、図４に示した２値化画像Ｂの場合には、塊成化物の分離が出来ておらず、図４に示した２値化画像Ｃの場合には、検出した塊成化物の個数が少ないという状態になっている。そのため、ある固定した閾値を用いた単純な２値化処理では、熱放射画像から塊成化物のみを抽出することは困難であることがわかる。
【００４１】
そこで、本発明者は、更なる検討を行って、ラプラシアンガウシアンフィルタ（以下、「ＬｏＧフィルタ」と略記する。）を熱放射画像に適用することに想到した。ＬｏＧフィルタは、上記式１に示したような関数形を有するフィルタである。かかるＬｏＧフィルタでは、標準偏差σを変化させることで、検出可能な粒子径を設定することが可能となる。すなわち、小さい粒子径の塊成化物を検出する場合には、パラメータである標準偏差σを小さく設定し、大きい粒子径の塊成化物を検出する場合には、標準偏差σを大きく設定すればよい。なお、上記式１において、ｘは、撮像画像における水平位置座標であり、ｙは、撮像画像における垂直位置座標である。
【００４２】
しかしながら、図３に示したような熱放射画像においては、塊成化物の粒径は、１０画素以下であるものや、５０画素以上であるもの等が混在しているため、ある一つの標準偏差σを設定するだけでは、全ての塊成化物を検出することは出来ない。そこで、本発明者は、標準偏差σの値が互いに異なる複数のＬｏＧフィルタを準備し、これら複数のＬｏＧフィルタを、熱放射画像に対してそれぞれ作用させることで、フィルタ処理画像を複数生成し、得られた画像を組み合わせて合成して新たな画像を作成することで、上記のような問題点を解決することに想到した。この際、標準偏差σの値を増やすとＬｏＧフィルタの応答が減少するため、式１に対してσ２を乗じた正規化したラプラシアンガウシアンフィルタ（以下、「正規化ＬｏＧフィルタ」と略記する。）を用いることとした。正規化ＬｏＧフィルタの関数形は、以下の（式３）に示す通りである。
【００４３】
【数２】
0006569444.tif 000003
【００４４】
かかるフィルタ処理では、中心の座標を（０，０）とし、中心から（ｉ，ｊ）画素だけ離れた画素の重みを式３に（ｘ，ｙ）＝（ｉ，ｊ）を代入した値としたフィルタを作成し、かかるフィルタを熱放射画像に乗じることでフィルタ処理を行う。
【００４５】
すなわち、かかるフィルタ処理は、輝度で表した熱放射画像をｆ（ｘ，ｙ）とし、座標（ｘ，ｙ）の位置のｆ（ｘ，ｙ）にφ（０，０）を乗じ、座標（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｉ）の位置のｆ（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｊ）にφ（ｉ，ｊ）を乗じた値に関するパラメータｉ，ｊについての総和として定義される。そこで、以下の式５で表わされるｇ（ｘ，ｙ）を算出することにより、正規化ＬｏＧフィルタを作用させた熱放射画像を得ることができる。
【００４６】
【数３】
0006569444.tif 000004
【００４７】
このような処理を実施するに際して、σ＝１／３、２／３、１、２、・・・、６の正規化ＬｏＧフィルタを準備し、計算した輝度値が負になるものは、計算後の輝度値を０とした。図５に示した例は、σ＝３〜６の正規化ＬｏＧフィルタをかけた画像（正規化ＬｏＧフィルタ画像）の合成画像を中〜大粒径検出用画像とし、σ＝１／３〜１の合成画像を小粒径検出画像として、画像の合成を実施した。この際、小粒径検出用の画像においても、大粒径の塊成化物が大きな輝度値を有しており、フィルタ処理後も塊成化物の外形部分が輝度値を有してしまうため、小粒径検出用の合成画像から、中〜大粒径検出用の合成画像を差し引いた合成画像を、小粒径検出用の合成画像とした。
【００４８】
以上のような処理で合成画像を生成した上で２値化することで、図５の右側に示したような合成２値化画像を得ることができる。かかる検討で着目した回転炉床炉では、炉外に排出される塊成化物は、最大で直径１６ｍｍ程度の大きさを有していたため、直径が８ｍｍ以上の粒子数を中〜大粒径としてカウントした。また、直径が３ｍｍ以下の粉粒子は、次行程での集塵で歩留まりとなると考えられるため、直径３ｍｍ以下を粉としてカウントした。
【００４９】
実際に得られた撮像画像に対して、以上説明したような画像処理を実施したところ、高輝度の小粒径（３ｍｍ以下）を連結して取り扱ってしまい、中粒径以上（８ｍｍ以上）として検出してしまう過検出や、輝度の低い塊成化物が検出されない未検出が発生してしまった。そこで、本発明者は、このような過検出や未検出が発生する原因について検討を行った結果、フィルタ処理により得られた画像を２値化するに際して、２値化閾値をある値に固定してしまっていることで、上記のような過検出や未検出が生じてしまうということに想到した。そこで、本発明者は、このような知見に基づき更なる検討を行うことで、以下で詳述するような、過検出や未検出が発生しない画像処理方法に想到したのである。
【００５０】
（演算処理装置の構成について）
再び図１に戻って、本実施形態に係る演算処理装置の構成について説明する。
本実施形態に係る演算処理装置２００は、図１に示したように、撮像制御部２０１と、画像処理部２０３と、表示制御部２０５と、記憶部２０７と、を主に備える。
【００５１】
撮像制御部２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置、等により実現される。撮像制御部２０１は、本実施形態に係る撮像装置１００による回転炉床炉の炉外排出口の撮像制御を実施する。より詳細には、撮像制御部２０１は、回転炉床炉の炉外排出口の撮像を開始する場合に、撮像装置１００に対して撮像を開始させるための制御信号を送信する。また、撮像制御部２０１は、撮像を開始させるための制御信号を送信した後、所定のフレームレート毎に、撮像を実施させるためのトリガ信号を送信する。
【００５２】
画像処理部２０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置、等により実現される。画像処理部２０３は、撮像装置１００から取得した撮像画像の撮像データに対して、以下で説明するような画像処理を行って、塊成化物の粒度及び温度の演算を行う。
なお、画像処理部２０３については、以下で改めて詳細に説明する。
【００５３】
表示制御部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、等により実現される。表示制御部２０５は、画像処理部２０３から伝送された回転炉床炉の炉外排出口の塊成化物の粒度及び温度に関する情報を、演算処理装置２００が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置２００の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、測定装置１０の利用者は、回転炉床炉の炉外排出口の塊成化物の粒度及び温度に関する情報を、その場で把握することが可能となる。
【００５４】
記憶部２０７は、例えば本実施形態に係る演算処理装置２００が備えるＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部２０７には、本実施形態に係る演算処理装置２００が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、又は、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部２０７は、撮像制御部２０１、画像処理部２０３、表示制御部２０５等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。
【００５５】
＜画像処理部の構成について＞
続いて、図６〜図１０を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００が備える画像処理部２０３の構成について、詳細に説明する。
図６は、同実施形態に係る測定装置が備える演算処理装置における画像処理部の構成の一例を示したブロック図である。図７は、本実施形態に係る画像処理部で用いられる直線関数について説明するための説明図であり、図８は、本実施形態に係る画像処理部で実施される２値化閾値の決定処理を説明するための説明図である。図９及び図１０は、本実施形態に係る画像処理部で実施される２値化処理の一例を示した説明図である。
【００５６】
本実施形態に係る画像処理部２０３では、先だって説明したような検討結果を基に、中〜大粒径検出用の画像を２値化する際の２値化閾値を固定値とせずに、小粒径検出用の画像に応じて変動させる。これにより、本実施形態に係る画像処理部２０３では、過検出や未検出を発生させることなく、撮像画像に含まれる塊成化物を検出することが可能となり、塊成化物の粒度及び温度を、より正確に測定することが可能となる。
【００５７】
かかる処理を実施する画像処理部２０３は、図６に示したように、前処理部２１１と、フィルタ処理画像生成部２１３と、直線関数算出部２１５と、閾値決定部２１７と、２値化画像生成部２１９と、合成画像生成部２２１と、ラベリング部２２３と、粒度算出部２２５と、温度算出部２２７と、結果出力部２２９と、を有する。
【００５８】
前処理部２１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。前処理部２１１は、撮像装置１００から出力された、炉外排出口における塊成化物を撮像した撮像画像（熱放射画像）に対して、必要に応じて各種の前処理を行う処理部である。このような前処理として、例えば、撮像画像を所定の画像サイズまで縮小させる画像縮小処理を挙げることができる。どのくらいまで撮像画像を縮小するかについては、特に限定されるものではなく、縮小後の撮像画像において粉状の塊成化物が少なくとも１画素として存在するようなサイズであればよい。前処理部２１１は、撮像画像の縮小倍率を任意に設定することが可能であるが、例えば、撮像画像を縦・横ともに、１／３に縮小するような画像縮小処理を実施可能である。このような画像縮小処理を実施することで、以下で詳述するような画像処理の演算時間を、更に短縮することが可能となる。
【００５９】
必要に応じて以上のような前処理が実施された撮像画像は、フィルタ処理画像生成部２１３に出力される。
【００６０】
フィルタ処理画像生成部２１３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。フィルタ処理画像生成部２１３は、標準偏差σの値が互いに異なる複数の正規化ＬｏＧフィルタ群を予め保持しており、前処理部２１１から出力された撮像画像に対して、これら正規化ＬｏＧフィルタ群をそれぞれ作用させて、複数のフィルタ処理画像を生成する。
【００６１】
ここで、本実施形態に係るフィルタ処理画像生成部２１３は、正規化ＬｏＧフィルタ群として、第１の直径以下の直径を有する塊成化物を検出するために用いる第１正規化ＬｏＧフィルタ群（すなわち、小粒径の塊成化物を検出するための正規化ＬｏＧフィルタ群）と、第２の直径以上の直径を有する塊成化物を検出するために用いる第２正規化ＬｏＧフィルタ群（すなわち、中〜大粒径の塊成化物を検出するための正規化ＬｏＧフィルタ群）と、から構成されている。第１の直径及び第２の直径の具体的な値は、着目する回転炉床炉で生成される塊成化物の粒度分布を、事前に公知の測定方法により解析することで、適宜設定すればよい。
【００６２】
第１正規化ＬｏＧフィルタ群は、上記のように小粒径の塊成化物を検出するためのフィルタ処理画像を生成するために用いられるものである。例えば第１の直径を３ｍｍとした場合、第１正規化ＬｏＧフィルタ群としては、例えば、σ＝１／３、２／３、１、２の値が設定された４種類の正規化ＬｏＧフィルタを用いることができる。
【００６３】
また、第２正規化ＬｏＧフィルタ群は、上記のような中〜大粒径の塊成化物を検出するためのフィルタ処理画像を生成するために用いられるものである。例えば第２の直径を８ｍｍとした場合、第２正規化ＬｏＧフィルタ群としては、例えば、σ＝３、４、・・・、６の値が設定された４種類の正規化ＬｏＧフィルタを用いることができる。
【００６４】
フィルタ処理画像生成部２１３は、前処理部２１１から出力された撮像画像に対して、上記のような第１正規化ＬｏＧフィルタ群及び第２正規化ＬｏＧフィルタ群をそれぞれ作用させて、上記式５のような演算により、複数のフィルタ処理画像を生成する。以下では、第１正規化ＬｏＧフィルタ群を作用させることで生成されるフィルタ処理画像群を、第１フィルタ処理画像群と称することとし、第２正規化ＬｏＧフィルタ群を作用させることで生成されるフィルタ処理画像群を、第２フィルタ処理画像群と称することとする。
【００６５】
フィルタ処理画像生成部２１３は、以上のようにして複数のフィルタ処理画像を生成すると、得られた複数のフィルタ処理画像を、直線関数算出部２１５、閾値決定部２１７及び２値化画像生成部２１９に出力する。
【００６６】
直線関数算出部２１５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。直線関数算出部２１５は、後述する閾値決定部２１７において、フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定するために用いられる直線関数を算出する。この直線関数は、フィルタ処理画像生成部２１３により生成された、第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値と第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値との対応関係を表わす直線関数である。
【００６７】
かかる直線関数算出部２１５により算出される直線関数について説明するために、以下ではまず、図７を参照しながら、小粒径の塊成化物の輝度値と、中〜大粒径の塊成化物の輝度値との関係について説明する。
【００６８】
本発明者は、正規化ＬｏＧフィルタを作用させることで生成されるフィルタ処理画像について検討を行っている際に、第１フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値をＸとし、第２フィルタ処理画像群それぞれの平均輝度値をＹとして、生成された（Ｘ，Ｙ）の組み合わせをＸＹ平面上にプロットし、（Ｘ，Ｙ）の組み合わせの分布状況を確認した。すると、（Ｘ，Ｙ）の組み合わせは図７に示したような分布となり、中粒径以上の平均輝度Ｙの分布の下限を定める境界を、直線（Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）で近似できることを見出した。中粒径以上の平均輝度Ｙの分布の下限が直線で近似できる理由は定かではないが、回転炉床炉から払い出された塊成化物が観測窓へと落下する数秒の間での冷却による温度変化の影響であると考えられる。
【００６９】
このような直線関係（Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）を利用することで、第１フィルタ処理画像群を利用して、小粒径の塊成化物の平均輝度Ｘを算出し、算出した平均輝度Ｘに対応する、中〜大粒径の塊成化物の平均輝度Ｙの下限値を算出することができる。中〜大粒径の塊成化物の輝度値は、かかる下限値よりも大きな値を有しているため、このような方法を用いることで、塊成化物の未検出及び過検出を抑制することが可能となる。
【００７０】
このような直線関数（Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）は、以下のようにして求めることが可能である。
まず、着目する回転炉床炉における複数の画像からなるサンプル画像を準備し、かかるサンプル画像を利用して、フィルタ処理画像生成部２１３により、第１正規化ＬｏＧフィルタ群を作用させた第１フィルタ処理画像群と、第２正規化ＬｏＧフィルタ群を作用させた第２フィルタ処理画像群と、をそれぞれ生成させる。その上で、第１フィルタ処理画像群を構成する各フィルタ処理画像の平均輝度値Ｘと、第２フィルタ処理画像群を構成する各フィルタ処理画像の平均輝度値Ｙと、をそれぞれ算出し、ＸＹ平面上にプロットする。これにより、図７に示したようなプロットを得ることができる。
【００７１】
次に、直線関数算出部２１５は、図７に示したようなプロットにおいて、それぞれのＸ位置におけるＹの下限値を抽出する。このような下限値のサンプリング方法については、特に規定されるものではないが、図７に示したように、Ｘ＝２５付近からＸ＝６０付近まで、データが密集していることを考慮して、全てのＸ座標について以下のような方法により、Ｙの最小値を抽出することが可能である。
【００７２】
すなわち、図７におけるｐ≦Ｘ＜ｐ＋ｑの範囲に含まれるプロット群の中から、最小値（Ｘ，Ｙｍｉｎ）を抽出する場合、直線関数算出部２１５は、図７に示したようなデータの密集を考慮して、０≦Ｘ＜２５の範囲では、ｑ＝１に設定して、ｐ≦Ｘ＜ｐ＋１の範囲におけるＹｍｉｎを抽出する。すなわち、直線関数算出部２１５は、Ｘ＝０におけるＹｍｉｎを抽出する際には、０≦Ｘ＜１におけるＹｍｉｎを抽出し、Ｘ＝１におけるＹｍｉｎを抽出する際には、１≦Ｘ＜２におけるＹｍｉｎを抽出するようにする。また、直線関数算出部２１５は、データが密集している２５≦Ｘ＜６０の範囲では、ｑ＝０．５に設定して、ｐ≦Ｘ＜ｐ＋０．５の範囲におけるＹｍｉｎを抽出する。同様に、直線関数算出部２１５は、６０≦Ｘ＜７５の範囲では、ｑ＝１に設定し、データの分布が疎となる７５≦Ｘ＜１００の範囲では、ｑ＝５と設定して、Ｙｍｉｎをそれぞれ抽出していく。このような処理を行うことで、直線関数算出部２１５は、データの密集度合いを考慮したより正確なＹの下限値の抽出を行うことが可能となる。
【００７３】
このようにして、それぞれのＸ位置におけるＹの下限値の集合を特定した後、直線関数算出部２１５は、得られた下限値の集合を、例えば最小二乗法等の公知の直線近似方法により、直線近似する。これにより、直線関数算出部２１５は、後述する閾値決定部２１７で用いられる直線関数を算出することが可能となる。
【００７４】
直線関数算出部２１５は、以上のようにして図７に示したような直線関数を算出すると、かかる直線関数に関する情報を、後述する閾値決定部２１７に出力する。また、直線関数算出部２１５は、以上のようにして算出した直線関数を、記憶部２０７に格納し、他の処理部が随時参照可能なようにしてもよい。
【００７５】
なお、以上説明したような直線関数の算出処理は、撮像装置１００による塊成化物の撮像環境に変化が生じない限りは、少なくとも一度行えばよく、撮像装置１００により撮像画像が生成されるたびに実施しなくともよい。
【００７６】
閾値決定部２１７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。閾値決定部２１７は、複数のフィルタ処理画像の少なくとも一部を利用して、フィルタ処理画像を２値化する際の２値化閾値を決定する処理部である。
【００７７】
より詳細には、閾値決定部２１７は、直線関数算出部２１５により算出された直線関数を利用し、第１フィルタ処理画像群を２値化するための２値化閾値と、第２フィルタ処理画像群を２値化するための２値化閾値と、を、以下のように決定する。
【００７８】
すなわち、閾値決定部２１７は、第１の直径以下の直径を有する塊成化物を検出するための２値化閾値を、第１フィルタ処理画像の平均輝度値に対して所定の固定値を乗じた第１閾値とする。より具体的には、閾値決定部２１７は、第１フィルタ処理画像の平均輝度値Ｘｒに対して、塊成化物の輝度バラツキも考慮して輝度がＸｒ以下の塊成化物も検出するように、０．４〜０．６の範囲に含まれるある一つの値（例えば、０．５等）を乗じることで、第１閾値とする。
【００７９】
第１閾値を、得られた平均値Ｘｒに対してある固定値を乗じたものとする理由は、第１フィルタ処理画像に含まれる小粒径の塊成化物の方が温度ムラは少なく、２値化も容易であると考えられるからである。
【００８０】
また、閾値決定部２１７は、第２の直径以上の直径を有する塊成化物を検出するための２値化閾値を、直線関数算出部２１５により算出された直線関数（Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）と、算出した平均値Ｘｒと、を利用して、図８に示したように算出する。すなわち、閾値決定部２１７は、直線関数算出部２１５により算出された直線関数に、算出した平均値Ｘｒを代入し、得られた値Ｙｒを、第２フィルタ処理画像を２値化する際の第２閾値とする。このように、本実施形態に係る画像処理部２０３では、第２フィルタ処理画像群を２値化するための第２閾値は固定値とせずに、第１フィルタ処理画像の平均輝度値に応じて変動する変動値としている。これにより、温度情報としてより重要となる中〜大粒径の塊成化物を検出するための２値化閾値を、未検出や過検出が生じないような値に設定することが可能となる。
【００８１】
閾値決定部２１７は、以上のようにして第１フィルタ処理画像を２値化するための第１閾値と、第２フィルタ処理画像を２値化するための第２閾値と、を決定すると、得られたそれぞれの閾値を、２値化画像生成部２１９に出力する。
【００８２】
２値化画像生成部２１９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。２値化画像生成部２１９は、閾値決定部２１７により決定された２種類の２値化閾値を利用して、フィルタ処理画像生成部２１３から出力されたフィルタ処理画像をそれぞれ２値化し、２値化画像を生成する。
【００８３】
より詳細には、２値化画像生成部２１９は、閾値決定部２１７から出力された第１閾値を利用して、第１フィルタ処理画像に含まれる各画像を２値化するとともに、閾値決定部２１７から出力された第２閾値を利用して、第２フィルタ処理画像に含まれる各画像を２値化する。
【００８４】
２値化画像生成部２１９は、このようにして各フィルタ処理画像を２値化して２値化画像を生成すると、生成した２値化画像を、合成画像生成部２２１に出力する。
【００８５】
合成画像生成部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。合成画像生成部２２１は、２値化画像生成部２１９により生成された複数の２値化画像を合成して、合成２値化画像を生成する。
【００８６】
なお、第１フィルタ処理画像から得られた２値化画像において、中〜大粒径の塊成化物の外形が残存している場合も考えられる。この場合、合成画像生成部２２１は、第１フィルタ処理画像から得られた２値化画像と、第２フィルタ処理画像から得られた２値化画像と、を別個にまず合成し、第１フィルタ処理画像から得られた合成画像から、第２フィルタ処理画像から得られた合成画像を差し引いたもの（差分画像）を、最終的な合成画像に利用する第１フィルタ処理画像の合成画像として利用しても良い。このような差分画像を利用することで、小粒径の塊成化物をより正確に検出することが可能となる。
【００８７】
図９に、輝度の低い塊成化物を撮像した撮像画像を２値化した場合の２値化画像を示した。図９では、以上説明したような変動閾値による２値化画像と、本発明に想到する過程で検討を行った、一般的な固定閾値による２値化画像と、をあわせて示している。固定閾値による２値化画像と、変動閾値による２値化画像と、を比較すると、図９から明らかなように、固定閾値による２値化画像では、未検出の塊成化物が多く存在していることがわかる。
【００８８】
同様に、図１０に、輝度の高い塊成化物を撮像した撮像画像を２値化した場合の２値化画像を示した。固定閾値による２値化画像と、変動閾値による２値化画像と、を比較すると、図１０から明らかなように、固定閾値による２値化画像では、画像の左上部分及び右下部分に、過検出が生じていることがわかる。
【００８９】
このように、以上説明したような変動閾値による２値化画像を利用することで、未検出や過検出を適切に抑制できていることがわかる。
【００９０】
合成画像生成部２２１は、このようにして合成画像（合成２値化画像）を生成すると、生成した画像を、ラベリング部２２３に出力する。
【００９１】
ラベリング部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。ラベリング部２２３は、合成画像生成部２２１により生成された合成２値化画像を参照し、輝度値が１となっている部分をラベリング処理することで、２値化画像に含まれる塊成化物を検出する。なお、ラベリング部２２３が実施するラベリング処理は、特に限定されるものではなく、公知のラベリング処理を適用することが可能である。
【００９２】
ラベリング部２２３は、着目している合成２値化画像について、ラベリング処理を実施すると、塊成化物のラベリング結果に関する情報と、合成２値化画像と、を、後述する粒度算出部２２５及び温度算出部２２７に出力する。
【００９３】
粒度算出部２２５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。粒度算出部２２５は、塊成化物のラベリング結果に関する情報と、合成２値化画像と、を利用して、着目している合成２値化画像に含まれる塊成化物の粒度を算出する。
【００９４】
粒度算出部２２５により算出される塊成化物の粒度に関する特徴量としては、例えば、塊成化物の個数、面積Ｓ、周囲長（塊成化物の外形に沿った長さ）Ｌ、真円度（Ｌ２／４πＳ）、等価径（０．５×（Ｓ／π））、長軸の長さ（具体的には、塊成化物の相当楕円（塊成化物と同面積であり、一次及び二次モーメントが等しい楕円）における長軸の長さ）、短軸の長さ（相当楕円における短軸の長さ）等を挙げることができる。
【００９５】
粒度算出部２２５は、以上のような粒度に関する特徴量の少なくとも何れかを算出すると、得られた算出結果を、粒度情報として結果出力部２２９に出力する。
【００９６】
また、粒度算出部２２５は、以上のような粒度に関する特徴量の時間推移を算出し、結果出力部２２９に出力することも可能である。
【００９７】
温度算出部２２７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。温度算出部２２７は、塊成化物のラベリング結果に関する情報と、合成２値化画像と、を利用して、着目している合成２値化画像に含まれる塊成化物の温度を算出する。
【００９８】
具体的には、温度算出部２２７は、ラベリングされた各塊成化物の輝度値（例えば、平均輝度値）を利用して、輝度値と温度との関係を示した温度校正式（例えば、プランクの放射則から得られる関係式等）に基づき、塊成化物の温度を算出する。
【００９９】
温度算出部２２７は、以上のようにして塊成化物の温度を算出すると、得られた算出結果を、温度情報として結果出力部２２９に出力する。
【０１００】
また、温度算出部２２７は、温度の時間推移を算出し、結果出力部２２９に出力することも可能である。
【０１０１】
結果出力部２２９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。結果出力部２２９は、粒度算出部２２５により算出された粒度情報、及び、温度算出部２２７により算出された温度情報を、例えば表示制御部２０５に出力する。また、結果出力部２２９は、インターネットやローカルエリアネットワーク等の各種ネットワークを介して、外部の装置に対して算出された粒度情報及び温度情報を出力してもよい。また、結果出力部２２９は、算出された粒度情報及び温度情報を、プリンタ等を利用して印刷物として出力してもよい。
【０１０２】
また、結果出力部２２９は、算出された粒度情報及び温度情報を示したデータに、当該データが算出された日時等に関する時刻情報を関連づけて、履歴情報として記憶部２０７に記録してもよい。
【０１０３】
以上、本実施形態に係る演算処理装置２００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１０４】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１０５】
以上説明したような、本実施形態に係る測定装置１０を用いることで、撮像画像において塊成化物の明るさ（すなわち、温度）が変化する場合であっても、正確に塊成化物を検出することが可能となり、より精度の良い塊成化物の粒度・温度演算が可能となる。また、回転炉床炉の炉外に排出される塊成化物の粒度及び温度変化の経時的変化をより正確に把握可能となり、炉の加熱設定の適正化や、塊成化物の添加物の調整による強度調整が可能となって、塊成化物の塊成化物の効率的な還元処理を実現できる。
【０１０６】
（測定方法の流れについて）
次に、図１１を参照しながら、本実施形態に係る測定装置１０における測定方法の流れの一例を簡単に説明する。図１１は、本実施形態に係る測定装置１０における測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
【０１０７】
本実施形態に係る測定装置１０の撮像装置１００は、演算処理装置２００における撮像制御部２０１の制御のもとで回転炉床炉の炉外排出口の塊成化物を撮像して（ステップＳ１０１）、生成した撮像画像を、演算処理装置２００に出力する。
【０１０８】
測定装置１０の演算処理装置２００が有する前処理部２１１は、撮像装置１００から出力された撮像画像を取得すると、取得した撮像画像に対して、必要に応じて縮小処理等の前処理を実施した後（ステップＳ１０３）、撮像画像をフィルタ処理画像生成部２１３に出力する。
【０１０９】
フィルタ処理画像生成部２１３は、得られた撮像画像に対して、標準偏差σの値が異なる複数の正規化ＬｏＧフィルタを作用させて、フィルタ処理画像を複数生成し（ステップＳ１０５）、直線関数算出部２１５、閾値決定部２１７及び２値化画像生成部２１９に出力する。
【０１１０】
ここで、直線関数算出部２１５は、先だって説明したような処理を行うことで、閾値決定部２１７が第２閾値を算出する際に利用する直線関数を、フィルタ処理画像生成部２１３から出力されたフィルタ処理画像を利用して、予め算出しておく。
【０１１１】
閾値決定部２１７は、まず、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値を算出して（ステップＳ１０７）、第１フィルタ処理画像群を２値化する際の第１閾値を決定する。その後、閾値決定部２１７は、算出した平均輝度値を利用して、第２フィルタ処理画像群を２値化する際の第２閾値を決定する（ステップＳ１０９）。閾値決定部２１７は、２種類の閾値を決定すると、かかる閾値に関する情報を、２値化画像生成部２１９に出力する。
【０１１２】
続いて、２値化画像生成部２１９は、決定された２種類の閾値を利用して、各フィルタ処理画像を２値化し（ステップＳ１１１）、２値化画像を生成する。その後、２値化画像生成部２１９は、生成した２値化画像を、合成画像生成部２２１に出力する。
【０１１３】
合成画像生成部２２１は、２値化画像生成部２１９により生成された各２値化画像を合成して、合成２値化画像を生成し（ステップＳ１１３）、生成した合成２値化画像を、ラベリング部２２３に出力する。
【０１１４】
ラベリング部２２３は、合成２値化画像において、輝度値＝１である部位をラベリング処理して塊成化物を特定し（ステップＳ１１５）、得られたラベリング結果を、合成２値化画像とともに、粒度算出部２２５及び温度算出部２２７に出力する。
【０１１５】
粒度算出部２２５は、検出された塊成化物の粒度を算出するとともに、温度算出部２２７は、検出された塊成化物の温度を算出する（ステップＳ１１７）。これにより、塊成化物の粒度及び温度があわせて算出されることとなる。
【０１１６】
以上、図１１を参照しながら、本実施形態に係る測定方法の流れについて、簡単に説明した。
【０１１７】
（ハードウェア構成について）
次に、図１２を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１２は、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１１８】
演算処理装置２００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置２００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【０１１９】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又はリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置２００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【０１２０】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【０１２１】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置２００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。更に、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置２００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１２２】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１２３】
ストレージ装置９１３は、演算処理装置２００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０１２４】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置２００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０１２５】
接続ポート９１７は、機器を演算処理装置２００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置２００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【０１２６】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線もしくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、社内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１２７】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【実施例】
【０１２８】
以下では、実施例を示しながら、本発明に係る測定装置及び測定方法について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る測定装置及び測定方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る測定装置及び測定方法が、下記の例に限定されるものではない。
【０１２９】
以下では、撮像装置１００により撮像された１０枚の撮像画像を利用して、中粒径（８ｍｍ）以上の検出閾値を変動閾値にしたものと固定閾値にしたものの検出結果と、熟練した作業員による目視カウントと、を比較した。
【０１３０】
なお、第１の直径を３ｍｍに設定し、第１正規化ＬｏＧフィルタ群として、σ＝１／３、２／３、１、２の値が設定された４種類の正規化ＬｏＧフィルタを用いた。また、第２正規化ＬｏＧフィルタ群として、σ＝３、４、・・・、６の値が設定された４種類の正規化ＬｏＧフィルタを用いた。
【０１３１】
得られた結果を、図１３に示した。
図１３から明らかなように、変動閾値では、演算結果と目視カウントとは強い正の相関があり（相関係数：０．９９）、
未検出及び過検出を抑制して、目視結果をほぼ正確に反映できていることがわかる。一方、固定閾値では、演算結果と目視カウントとは一致せず（相関係数：０．４７）、未検出（図中に点線で示した直線よりも下の領域）や過検出（図中に示した直線よりも上の領域）が発生していることがわかる。
【０１３２】
次に、比較のために、図１４に示したように、予め特定された変動閾値用の直線関数に加えて、変動閾値±５を与える２つの直線関数を更に準備し、これら３種類の直線関数を用いて、上記と同様の検証を行った。得られた結果を、図１５に示した。
【０１３３】
変動閾値＋５とした例では、未検出が増加すると予想されるが、図１５から明らかなように、演算結果には未検出が増加していることがわかる（相関係数：０．９４）。また、変動閾値−５とした例では、過検出が増加すると予想されるが、図１５から明らかなように、演算結果には過検出が増加していることがわかる（相関係数：０．９６）。かかる結果からも、本発明に係る閾値の決定方法が適切であることが確認できた。
【０１３４】
次に、撮像装置１００を図２に示したように実際の回転炉床炉の炉外排出口に設置し、得られた撮像画像に対して、上記のような測定方法を適用して、長時間の粒度・温度データを同時演算した。処理時間は、画像１枚につき１秒程度であり、リアルタイム処理が可能であった。得られた結果を、図１６及び図１７に示した。図１６は、粒度に関するリアルタイム測定結果であり、図１７は、温度に関するリアルタイム測定結果である。なお、図１６及び図１７では、１０秒毎に撮像された撮像画像から得られた結果を３０点の移動平均をとって平滑化している。
【０１３５】
図１６及び図１７から明らかなように、本発明に係る測定装置及び測定方法を用いることで、塊成化物の粒度及び温度が同時かつリアルタイムに測定可能であることが明らかとなった。
【０１３６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３７】
１０    測定装置
１００    撮像装置
２００    演算処理装置
２０１    撮像制御部
２０３    画像処理部
２０５    表示制御部
２０７    記憶部
２１１    前処理部
２１３    フィルタ処理画像生成部
２１５    直線関数算出部
２１７    閾値決定部
２１９    ２値化画像生成部
２２１    合成画像生成部
２２３    ラベリング部
２２５    粒度算出部
２２７    温度算出部
２２９    結果出力部
【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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【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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