(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉床が移動しながら塊成化物を還元していく還元炉の観察窓に設置された撮像装置から出力される、当該還元炉内の塊成化物の輝度分布を表す撮像画像に基づいて、前記塊成化物の温度を測定する温度測定方法であって、
前記撮像画像から、輝度値が所定の第１の閾値以下である低輝度部を抽出するステップと、
抽出された前記低輝度部について、当該低輝度部の形状を表わした形状情報から、当該低輝度部に迷光が入射する立体角の半球の立体角２πに対する割合である迷光寄与割合ｆ１を算出するステップと、
抽出された前記低輝度部のうち、算出された前記迷光寄与割合ｆ１が所定の第２の閾値以下である部分を、温度測定部分として抽出するステップと、
抽出された前記温度測定部分の輝度測定値から当該温度測定部分の温度を算出するステップと、
を含み、
前記迷光寄与割合ｆ１を算出するステップでは、
塊成化物を平面的に近接した３つの直方体に近似し、前記低輝度部が前記３つの直方体に囲まれた三角形となる直方体モデルを用いて、抽出された前記低輝度部について、前記形状情報に対応する前記低輝度部の輪郭のうち前記撮像装置から最も遠い位置に存在する最遠点が前記三角形の頂点として特定され、
前記最遠点を通る前記撮像装置の光軸により２つに区分される前記輪郭のそれぞれについて、当該輪郭のうち、前記最遠点側の所定の範囲を直線近似した前記最遠点を通る近似直線が算出され、
算出された２つの前記近似直線のなす角と、前記撮像装置の光軸方向と前記炉床の法線方向とのなす角と、を利用して、前記迷光寄与割合ｆ１が算出される、温度測定方法。
【請求項２】
前記第２の閾値は、前記迷光寄与割合ｆ１の値が１である前記塊成化物の上面の輝度と、前記低輝度部の輝度と、当該低輝度部の迷光寄与割合ｆ１と、から算出される前記迷光による温度測定誤差が、所定の許容値以下となるように定められた値である、請求項１に記載の温度測定方法。
【請求項３】
前記第２の閾値は、０．０５である、請求項２に記載の温度測定方法。
【請求項４】
算出された前記温度測定部分の温度から前記迷光による温度測定誤差を差し引くことにより、前記温度測定部分の温度を補正する、請求項２又は３に記載の温度測定方法。
【請求項５】
前記撮像装置を前記還元炉の炉床移動方向に設けられた複数の観察窓のそれぞれに設置することにより、当該還元炉内の塊成化物の炉床移動方向の温度分布を求める、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度測定方法。
【請求項６】
炉床が移動しながら塊成化物を還元していく還元炉において、当該還元炉の内部における前記塊成化物の温度を測定する温度測定装置であって、
前記還元炉の観察窓に設けられ、当該還元炉の内部における前記塊成化物を撮像することで、前記塊成化物の輝度分布を表わす撮像画像を出力する撮像装置と、
前記撮像画像に対して所定の演算処理を実施して、前記塊成化物の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、
前記撮像画像から、輝度値が所定の第１の閾値以下である低輝度部を抽出する低輝度部抽出部と、
前記低輝度部抽出部により抽出された前記低輝度部のうち、当該低輝度部の形状を表わした形状情報から、当該低輝度部に迷光が入射する立体角の半球の立体角２πに対する割合である迷光寄与割合ｆ１を算出する迷光寄与割合算出部と、
前記低輝度部抽出部により抽出された前記低輝度部のうち、前記迷光寄与割合算出部により算出された前記迷光寄与割合ｆ１が所定の第２の閾値以下である部分を温度測定部分として抽出する温度測定部分抽出部と、
前記温度測定部分抽出部により抽出された前記温度測定部分の輝度測定値から当該温度測定部分の温度を算出する温度算出部と、
を有し、
前記迷光寄与割合算出部では、
塊成化物を平面的に近接した３つの直方体に近似し、前記低輝度部が前記３つの直方体に囲まれた三角形となる直方体モデルを用いて、抽出された前記低輝度部について、前記形状情報に対応する前記低輝度部の輪郭のうち前記撮像装置から最も遠い位置に存在する最遠点が前記三角形の頂点として特定され、
前記最遠点を通る前記撮像装置の光軸により２つに区分される前記輪郭のそれぞれについて、当該輪郭のうち、前記最遠点側の所定の範囲を直線近似した前記最遠点を通る近似直線が算出され、
算出された２つの前記近似直線のなす角と、前記撮像装置の光軸方向と前記炉床の法線方向とのなす角と、を利用して、前記迷光寄与割合ｆ１が算出される、温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定方法、温度測定装置、プログラム及び記録媒体に関する。
【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、例えばペレットやブリケットのような塊成化物とし、この塊成化物を、炉床が移動しながら塊成化物を還元する還元炉（例えば回転炉床炉など）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。
【０００３】
上述のような方法において、回転炉床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。
【０００４】
これまでに、塊成化物の温度と金属化率との間に相関があることが確認されており、還元炉内の塊成化物を測温することにより、操業や品質を管理出来る可能性がある。かかる観点のもと、還元炉の一例である回転炉床炉の温度測温を行う技術が開発されている。
【０００５】
例えば、下記の特許文献１には、床面よりも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技術が開示されている。また、下記の特許文献２には、先端が炉床表面から突出しない程度に温度検出器を埋設し、かかる温度検出器の温度信号を炉外へ取り出すことで炉床表面の温度を測定する技術が開示されている。
【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２００２−３２８０６１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、回転炉床炉のような還元炉内は、塊成化物よりも高温の輻射が迷光となっているため、上記特許文献１に開示されている技術のように単純に放射温度計で炉床の測温をする場合には、放射温度計が実際の温度よりも高温の出力を検出してしまうという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示されている技術では、炉床の温度を測定することができるものの、塊成化物と熱電対が接しない場合があるため、塊成化物そのものの温度を信頼して測定することはできない。また、炉幅方向の温度分布を測定するためには、複数の温度検出器を設置する必要があり、工事が煩雑であり、また、装置も大規模なものになるため、実用性に乏しいという問題がある。
【０００９】
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、炉床が移動しながら塊成化物を還元する還元炉において、処理対象である塊成化物の温度を高精度かつ安定的に測定することが可能な、温度測定方法、温度測定装置、プログラム及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、複数（特に、３つ以上）の塊成化物が隣接した隙間部分では上記のような迷光の影響が少なく、相対的に精度の高い測定が可能であることに想到した。そして、回転炉床炉のような還元炉内の塊成化物を撮像した画像において、低温部、即ち輝度の低い部分を抽出することにより、上記隙間部分を抽出することに想到した。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
【００１１】
即ち、上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、炉床が移動しながら塊成化物を還元していく還元炉の観察窓に設置された撮像装置から出力される、当該還元炉内の塊成化物の輝度分布を表す撮像画像に基づいて、前記塊成化物の温度を測定する温度測定方法であって、前記撮像画像から、輝度値が所定の第１の閾値以下である低輝度部を抽出するステップと、抽出された前記低輝度部について、当該低輝度部の形状を表わした形状情報から、当該低輝度部に迷光が入射する立体角の半球の立体角２πに対する割合である迷光寄与割合ｆ１を算出するステップと、抽出された前記低輝度部のうち、算出された前記迷光寄与割合ｆ１が所定の第２の閾値以下である部分を、温度測定部分として抽出するステップと、抽出された前記温度測定部分の輝度測定値から当該温度測定部分の温度を算出するステップと、を含み、前記迷光寄与割合ｆ１を算出するステップでは、塊成化物を平面的に近接した３つの直方体に近似し、前記低輝度部が前記３つの直方体に囲まれた三角形となる直方体モデルを用いて、抽出された前記低輝度部について、前記形状情報に対応する前記低輝度部の輪郭のうち前記撮像装置から最も遠い位置に存在する最遠点が前記三角形の頂点として特定され、前記最遠点を通る前記撮像装置の光軸により２つに区分される前記輪郭のそれぞれについて、当該輪郭のうち、前記最遠点側の所定の範囲を直線近似した前記最遠点を通る近似直線が算出され、算出された２つの前記近似直線のなす角と、前記撮像装置の光軸方向と前記炉床の法線方向とのなす角と、を利用して、前記迷光寄与割合ｆ１が算出される温度測定方法が提供される。
【００１２】
前記第２の閾値は、前記迷光寄与割合ｆ１の値が１である前記塊成化物の上面の輝度と、前記低輝度部の輝度と、当該低輝度部の迷光寄与割合ｆ１と、から算出される前記迷光による温度測定誤差が、所定の許容値以下となるように定められた値であることが好ましい。
【００１３】
前記第２の閾値は、０．０５であることが好ましい。
【００１４】
算出された前記温度測定部分の温度から前記迷光による温度測定誤差を差し引くことにより、前記温度測定部分の温度を補正してもよい。
【００１５】
前記撮像装置を前記還元炉の炉床移動方向に設けられた複数の観察窓のそれぞれに設置することにより、当該還元炉内の塊成化物の炉床移動方向の温度分布を求めてもよい。
【００１７】
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、炉床が移動しながら塊成化物を還元していく還元炉において、当該還元炉の内部における前記塊成化物の温度を測定する温度測定装置であって、前記還元炉の観察窓に設けられ、当該還元炉の内部における前記塊成化物を撮像することで、前記塊成化物の輝度分布を表わす撮像画像を出力する撮像装置と、前記撮像画像に対して所定の演算処理を実施して、前記塊成化物の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、前記撮像画像から、輝度値が所定の第１の閾値以下である低輝度部を抽出する低輝度部抽出部と、前記低輝度部抽出部により抽出された前記低輝度部のうち、当該低輝度部の形状を表わした形状情報から、当該低輝度部に迷光が入射する立体角の半球の立体角２πに対する割合である迷光寄与割合ｆ１を算出する迷光寄与割合算出部と、前記低輝度部抽出部により抽出された前記低輝度部のうち、前記迷光寄与割合算出部により算出された前記迷光寄与割合ｆ１が所定の第２の閾値以下である部分を温度測定部分として抽出する温度測定部分抽出部と、前記温度測定部分抽出部により抽出された前記温度測定部分の輝度測定値から当該温度測定部分の温度を算出する温度算出部と、を有し、前記迷光寄与割合算出部では、塊成化物を平面的に近接した３つの直方体に近似し、前記低輝度部が前記３つの直方体に囲まれた三角形となる直方体モデルを用いて、抽出された前記低輝度部について、前記形状情報に対応する前記低輝度部の輪郭のうち前記撮像装置から最も遠い位置に存在する最遠点が前記三角形の頂点として特定され、前記最遠点を通る前記撮像装置の光軸により２つに区分される前記輪郭のそれぞれについて、当該輪郭のうち、前記最遠点側の所定の範囲を直線近似した前記最遠点を通る近似直線が算出され、算出された２つの前記近似直線のなす角と、前記撮像装置の光軸方向と前記炉床の法線方向とのなす角と、を利用して、前記迷光寄与割合ｆ１が算出される温度測定装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、炉床が移動しながら塊成化物を還元する還元炉の内部における塊成化物の温度分布を、高精度かつ安定的に把握することができる。これにより、炉の加熱設定を適正化できるため、耐火物の長寿命化や、燃料の抑制に貢献するなど、塊成化物の効率的な還元処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る温度測定装置の構成を示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る温度測定装置が備える撮像装置について示した説明図である。
【図３】同実施形態に係る炉内塊成化物の輝度分布の撮像画像例を示した説明図である。
【図４】同実施形態で採用した塊成化物隣接モデルの説明図である。
【図５】θ＝４５°としたときのφとｆ１との関係を示した説明図である。
【図６】ｆ１と測温誤差との関係を示した説明図である。
【図７】同実施形態に係る温度測定装置が備える演算処理装置の画像処理部の構成を示したブロック図である。
【図８】特徴点の検出方法及び低輝度部の角度φの計算方法を説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る温度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成を示したブロック図である。
【図１１】黒体部の検出例を示した説明図である。
【図１２】回転炉床炉の各観察窓で得られた撮像画像の温度演算結果を示した説明図である。
【図１３】塊成化物の平均温度の時間推移を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
＜回転炉床炉の温度測定装置について＞
まず、本発明の実施形態に係る温度測定装置１０について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態に係る温度測定装置１０は、炉床が移動しながら塊成化物を還元していく還元炉において、当該還元炉の内部における塊成化物の温度を測定する装置である。なお、以下では、かかる還元炉の一例として、図１に示した回転炉床炉を挙げて、詳細に説明を行うものとする。しかしながら、本実施形態に係る温度測定装置１０が設けられる還元炉は、回転炉床炉に限定されるものではない。
【００２４】
回転炉床炉は、図１に模式的に示したように、移動式の炉床の形状が略円形状となっている還元炉であり、炉内は、第１ゾーンから第Ｎゾーン（Ｎ：任意の整数）まで、複数のゾーンに区分けされている。また、回転炉床炉の炉壁（側壁）には、図１に模式的に示したような、炉内を観察するための観察窓が複数設けられている。
【００２５】
本実施形態に係る温度測定装置１０は、図１に示すように、撮像装置１００及び演算処理装置２００を備える。
【００２６】
［撮像装置について］
撮像装置１００は、回転炉床炉の炉内塊成化物を撮像して、塊成化物の輝度分布を表わす撮像画像を生成する装置である。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。
【００２７】
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、回転炉床炉内の炉内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。
【００２８】
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、炉内の状態を観察するための観察窓に設置されており、約２ｍ先にある炉内塊成化物の熱放射を撮像した画像を得る。撮像装置１００は、例えば、角度θで斜め上から見下ろすように炉内を撮像している。ここで、図２に示したように、角度θは、撮像装置１００の中心光軸と、回転炉床炉の炉床法線方向とのなす角の大きさとして規定される。
【００２９】
［炉内の塊成化物の迷光寄与を抑えた測温方法について］
炉内での塊成化物は、バーナーや炉壁等による高温の輻射を受けているため、実際よりも輝度値が高くなっている可能性がある。塊成化物の見かけの温度と黒体放射輝度Ｔａ（Ｋ）、Ｌ（Ｔａ）は、塊成化物の実際の温度と輝度をＴｒ（Ｋ）、Ｌｒ（Ｋ）迷光の温度と輝度をＴｅ（Ｋ）Ｌｅ（Ｋ）とすると、塊成化物の放射率をε、迷光寄与割合をｆ１として、（１）式のように記述される。なお、以下の（１）式では、塊成化物の表面を完全拡散面と仮定している。
【００３０】
【数１】
0006685639.tif 000002
【００３１】
ここで、塊成化物の上面は、炉壁を見込む立体角Ω＝２πであるから、上記（１）式においてｆ１＝１となり、単純に放射温度計で測温をする場合、実際の温度より高温の出力を検出してしまう。ここで、図３に例示したような、撮像装置１００により撮像された画像において、複数の、特に３つ以上の塊成化物が隣接した部分は、互いの塊成化物の外形（例えば、塊成化物の上面）により迷光が制限される結果、迷光寄与割合が小さくなる。その結果、例えば、図３において丸で囲った部分のように、撮像画像において輝度が暗い部分が観測されることとなる。
【００３２】
本明細書では、かかる迷光寄与割合を、以下の図４のような塊成化物を直方体で近似したモデルで見積もったので、以下に詳細に説明する。実際の操業に用いられる塊成化物は、例えば３０ｍｍ×２５ｍｍ×２０ｍｍ程度のような大きさを有する回転楕円体であるため、以下で説明するような直方体モデルを用いた場合であっても、実際に観測される現象を十分に説明することができる。
【００３３】
図４は、３つの塊成化物が平面的に近接した状態を示している。撮像装置１００に設けられたＣＣＤカメラで、図中矢印方向から塊成化物（１）、塊成化物（２）の隙間を観測した場合を考える。このとき、図２にも示したように、ＣＣＤカメラの観測方向と鉛直方向のなす角をθとすると、塊成化物（２）の側面のうち塊成化物（３）の輪郭線に隣接する部分（図４右に、点Ｑとして示す。）に対しては、図４右のような鉛直方向から角度θの領域の迷光が入る。
【００３４】
一方、平面方向では、点Ｑには図４左に示す角度φ’の領域の迷光が入る。点Ｑが、平面図上で塊成化物（１）、塊成化物（２）が交わり、かつ、撮像装置１００に設けられたＣＣＤカメラから一番遠くなる点（最遠点）である点Ｐとは異なる場合には、角度φ’は塊成化物（１）と塊成化物（２）のなす角度φとは異なるものとなる。しかしながら、一般に角度φと角度φ’との差異は小さく、両者が等しいと見なしても迷光の入射量に与える影響は少ないので、角度φ’＝角度φとして以降の議論を進める。このとき点Ｑに入る迷光の立体角Ωは、図４に示した直方体モデルから、以下の（２）式のように表わされる。
【００３５】
【数２】
0006685639.tif 000003
【００３６】
よって、迷光寄与割合ｆ１は、（２）式のΩを半球の立体角２πで割ることで、以下の（３）式のように表わされることとなる。
【００３７】
【数３】
0006685639.tif 000004
【００３８】
ここで、塊成化物上面では、θ＝π／２、φ＝２πとなるため、ｆ１＝１となるが、例えばθ＝π／４、φ＝π／３のとき、ｆ１＝０．０５となり、迷光の寄与は塊成化物上面の５％となる。例えばθ＝π／４としたとき、φとｆ１との関係は、図５のようになっている。
【００３９】
次に、ｆ１の値によって迷光による測温誤差がどの程度に抑制されるかを説明する。
炉内の塊成化物の画像から、迷光寄与割合ｆ１が１となる塊成化物の上面の高温部の輝度と、迷光寄与割合がｆ１の低温部（すなわち、ｆ１≠１である部分）の輝度とを調べた時、両者の輝度は、上記（１）式より、それぞれ（４−１）式、（４−２）式となる。ここで、高温部の輝度は、例えば、（ａ）画像上の最高輝度や、（ｂ）以下に述べる低温部を中心に塊成化物の辺の２〜３倍程度の長さを一辺とする領域の中の最高輝度、とする。なお、以下の（４−１）式及び（４−２）式において、Ｔ１（Ｋ）、Ｔ２（Ｋ）は、それぞれ高温部及び低温部の見かけの温度であり、Ｔｒ１（Ｋ）、Ｔｒ２（Ｋ）は、それぞれ高温部及び低温部の真の温度である。
【００４０】
【数４】
0006685639.tif 000005
【００４１】
ここで、Ｔｒ１＝Ｔｒ２と仮定すると、上記（４−１）式及び（４−２）式を連立して、以下の（４−３）式を得ることができる。以下の（４−３）式において、左辺は、塊成化物の黒体輝度に対応し、右辺第一項は、塊成化物の測定輝度に対応し、右辺第二項は、迷光誤差に対応する。以下の（４−３）式から明らかなように、塊成化物の迷光による測温誤差の上限は、高温部及び低温部の測定温度と、低温部の迷光寄与割合ｆ１と、で記述することができる。
【００４２】
【数５】
0006685639.tif 000006
【００４３】
（４−３）式による迷光寄与割合ｆ１と測温誤差との関係のグラフを、図６に示す。Ｔ１−Ｔ２＝２００℃の場合であっても、ｆ１≦０．０５となる部分の測温を行うことで、迷光による測温誤差が２５℃以下と、実用上問題の無い精度で測温することが可能になる。逆に言えば、実際の操業において規定されている測温誤差の最大値に基づき、上記（４−３）式で与えられる迷光による測温誤差がかかる規定値以下となるように、迷光寄与割合ｆ１の閾値を設定すればよい。なお、迷光寄与割合ｆ１が予め定めた閾値以下の領域を、以後の説明では黒体部と呼ぶこととする。
【００４４】
このように、必要な測温精度に応じてｆ１に閾値を定め、ｆ１が閾値以下となる温度抽出部を検出して温度演算をすることで、測温誤差を抑えて測温することが可能である。また、（４−３）式から迷光による測温誤差を見積もり、算出したＴ２より見積もった測温誤差を差し引くことによって、炉内の塊成化物の迷光誤差を補正した測温が可能になる。
【００４５】
なお、（４−３）式はＴｒ１＝Ｔｒ２という仮定のもとで算出したが、一般にはＴｒ１≧Ｔｒ２である。Ｔｒ１≧Ｔｒ２であるとき、迷光誤差の影響は（４−３）式より小さい。また、（４−１）式及び（４−２）式では、高温部の放射率と低温部の放射率とが等しいとして(４−３)式を算出している。ここで、以下で詳述するように、低温部（黒体部）の放射率は塊成化物上面の高温部より大きく、近似的に１とみなせるため、低温部の迷光による測温誤差は、０℃と（４−３）式で計算される測温誤差との間にある。
【００４６】
なお、以上説明した直方体モデルでは、３つの塊成化物が平面的に近接した状態で考えたが、実際は、塊成化物が２層以上に重なった部分の隙間の輝度を観察する場合も考えられる。その際は、θ、φの値が図４の場合よりも減少するため、迷光の寄与がさらに小さくなる。また、実際の塊成化物の形状は丸みを帯びた形状であるため、θが図４に示す直方体モデルより減少し、その結果迷光の寄与が小さくなる場合が多いと期待される。このように、本実施形態に係る直方体モデルは、黒体部の形状を三角形で近似するモデルであり、また、迷光寄与割合ｆ１を一番大きめに見積もるモデルであるといえる。
【００４７】
［演算処理装置の全体構成について］
次に、図１を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００の全体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、撮像装置１００により撮像された画像に対して画像処理を実施し、黒体部を検出して温度演算を行う。
【００４８】
この演算処理装置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。
【００４９】
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による回転炉床炉内の撮像制御を実施する。より詳細には、撮像制御部２０１は、回転炉床炉内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出する。
【００５０】
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い、温度演算を実施する。画像処理部２０３は、得られた回転炉床炉の塊成化物の温度情報を、表示制御部２０５に伝送する。なお、この画像処理部２０３については、以下で改めて詳細に説明する。
【００５１】
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塊成化物の温度情報を、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、温度測定装置１０の利用者は、回転炉床炉の塊成化物の温度情報を、その場で把握することが可能となる。
【００５２】
記憶部２０７は、演算処理装置２００が備える記憶装置の一例である。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、または、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、自由に読み書きを行うことが可能である。
【００５３】
［画像処理部について］
続いて、図７〜図８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について、詳細に説明する。
図７は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成の一例を示したブロック図であり、図８は、特徴点の検出方法及びラベリング部の角度φの計算方法を説明するための説明図である。
【００５４】
本実施形態に係る画像処理部２０３は、図７に示すように、低輝度部抽出部の一例である２値化画像生成部２１１及びラベリング部２１３と、迷光寄与割合算出部の一例である輪郭抽出部２１５、特徴点抽出部２１７及び迷光寄与割合計算部２１９と、温度測定部分抽出部の一例である黒体部検出部２２１と、温度算出部の一例である温度演算部２２３と、を主に備える。以下で、各処理部の説明を行う。
【００５５】
２値化画像生成部２１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。２値化画像生成部２１１は、撮像装置１００により生成された撮像画像から、予め指定した覗き孔の付着物等が写りこむ部分を除いた領域を輝度観察領域としたうえで、当該輝度観察領域中の最高輝度の半分の値を第１の閾値として、２値化処理を実施する。これにより、２値化処理前の輝度値が第１の閾値以下であるために２値化後の画素値が０となる低輝度部と、２値化後の画素値が１となる部分と、を含む２値化画像が、生成されることとなる。なお、かかる２値化閾値（第１の閾値）は、２値化後の画素値が０となる画素が全体の５〜１０％程度になるように、自動調整してもよい。また、２値化画像生成部２１１は、輝度観察領域を予め複数の部分領域に分割しておき、画像上の部分領域毎に適当な２値化閾値を定めるようにしてもよい。
【００５６】
ラベリング部２１３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。ラベリング部２１３は、２値化画像生成部２１１により生成された２値化画像に対してラベリング処理を実施し、２値化画像における輝度値が０である領域をラベル付けする。また、ラベリング部２１３は、各ラベリング領域の画素数を調べ、画素数が所定値以下（例えば２０画素以下）の領域に対しては、ラベリング画素数を０として以下の処理を実施しない。
【００５７】
輪郭抽出部２１５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。輪郭抽出部２１５は、ラベリング部２１３によってラベル付けされた各ラベリング領域について、ラベリング領域の外形に対応する輪郭点を抽出し、画素毎にその座標値を記憶する。ここで、輪郭点の抽出を行うための処理については、特に限定されるものではなく、一般的なエッジ検出処理を利用することができる。例えば、輪郭抽出部２１５は、各ラベリング領域に対して、ラプラシアンフィルタ等の微分フィルタを用いたフィルタ処理を実施して、輪郭点を抽出することができる。このようにして抽出された輪郭点の座標値に関する情報が、ラベリング領域の形状を表わした形状情報として用いられる。
【００５８】
特徴点抽出部２１７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。特徴点抽出部２１７は、各ラベリング領域について、輪郭抽出部２１５によって抽出された輪郭点の座標値に関する情報を利用して、撮像装置から最も遠い位置に存在する輪郭点（最遠点）を特定する。その上で、特徴量抽出部２１７は、最遠点を通る撮像装置の光軸により２つの部分領域に区分される各ラベリング領域について、それぞれの部分領域に含まれる輪郭点の集合を特徴点とする。以下、図８を参照しながら、具体的に説明する。なお、図８では、回転炉床炉の炉床移動方向（すなわち、炉周方向）をＸ軸方向とし、撮像装置１００の中心光軸方向をＹ軸方向としている。また、炉中心側から観察窓側（撮像装置１００側）に向かう方向を、Ｙ軸の正方向としている。
【００５９】
特徴点抽出部２１７は、まず、各ラベリング領域の輪郭の座標について、Ｙ座標が最小の点、すなわち、撮像装置１００から最も遠い位置に存在する最遠点を、点Ｐ（Ｘｐ、Ｙｐ）として抽出する。その後、特徴点抽出部２１７は、塊成化物の輪郭のうち、後に述べる直線近似を行うための上記最遠点側の所定の範囲を設定するために、点Ｐの座標に応じて設定される矩形領域を考える。ここで、点Ｐの座標に応じて設定される矩形領域の大きさは、炉内に存在する塊成化物の大きさに基づいて設定することができる。
【００６０】
矩形領域の大きさがあまりに小さいと、後に述べる直線近似の際、塊成化物の表面の凹凸等による輪郭の微小な変化の影響を大きく受けてしまう。また、矩形領域の大きさがあまりに大きいと、塊成化物の輪郭全体で直線近似の計算をしてしまうこととなり、点Ｐ近傍の輪郭のなす角度を精度よく計算できない。そこで、矩形領域の大きさは、最大でも塊成化物の１辺の大きさよりも小さくなるように設定し、好ましくは、塊成化物の１辺の大きさの１／３程度とすることが好ましい。矩形領域の大きさを塊成化物の１辺の大きさの１／３程度とすることで、以下で詳述するような近似直線の算出処理において、精度よく近似直線を算出することが可能となる。なお、以下では、Ｘ方向に２０画素×Ｙ方向に１５画素の矩形領域を考慮する場合を例に挙げて、具体的に説明する。
【００６１】
特徴点抽出部２１７は、点Ｐの座標（Ｘｐ、Ｙｐ）に基づいて、上記矩形領域のうち、輪郭点の座標がＸｐ−１０≦ｘ≦ＸｐかつＹｐ≦ｙ≦Ｙｐ＋１５となる画像上の領域（図８中に領域１として示す。）に含まれる画素集合（塊成化物の輪郭に対応する画素集合）を、直線近似を行うための所定の範囲の輪郭である集合Ａとして、特徴点とする。また、特徴点抽出部２１７は、上記矩形領域のうち、輪郭点の座標がＸｐ≦ｘ≦Ｘｐ＋１０かつＹｐ≦ｙ≦Ｙｐ＋１５となる画像上の領域（図８中に領域２として示す。）に含まれる画素集合（塊成化物の輪郭に対応する画素集合）を、直線近似を行うための所定の範囲の輪郭である集合Ｂとして、特徴点とする。
【００６２】
迷光寄与割合計算部２１９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。迷光寄与割合計算部２１９は、特徴点抽出部２１７によって規定された、上記矩形領域のうちの２つの部分領域（例えば、図８における領域１及び領域２）のそれぞれについて、当該部分領域に含まれる輪郭の範囲（すなわち、上記集合Ａ及び集合Ｂ）を直線近似した、最遠点を通る近似直線を算出する。より詳細には、迷光寄与割合計算部２１９は、各部分領域に含まれる輪郭点（換言すれば、集合Ａ及び集合Ｂとして規定される特徴点）の座標を参照し、各部分領域における輪郭点の分布を直線近似することで、最遠点を通る２つの近似直線を算出する。その後、迷光寄与割合計算部２１９は、算出した２つの近似直線のなす角φと、撮像装置の光軸方向と炉床の法線方向とのなす角θと、を利用して、上記（３）式に基づき、迷光寄与割合ｆ１を算出する。以下では、再び図８を参照しながら、実施される処理について具体的に説明する。
【００６３】
迷光寄与割合計算部２１９は、まず、特徴点抽出部２１７により抽出された各ラベリング領域の画素集合Ａ、Ｂより、点Ｐを通る２本の近似直線式（すなわち、図８の領域１における近似直線式と、領域２における近似直線式）を求め、Ｙ軸となす角φ１、φ２を求める。ここで、近似直線式を求める方法については、特に限定されるものではなく、例えば、最小二乗法やハフ変換等といった公知の方法により求めることが可能である。その後、迷光寄与割合計算部２１９は、φ＝φ１＋φ２として２つの直線のなす角φを求める。算出したφが、図４左に示した角度φに相当する。そして、迷光寄与割合計算部２１９は、撮像装置１００の入射角θ（入射角θは、撮像装置１００の設置条件によって決まる定数となる。）と求めたφとから、（３）式より迷光寄与割合ｆ１を計算する。
【００６４】
黒体部検出部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。黒体部検出部２２１は、迷光寄与割合計算部２１９によって求められた各ラベリング領域の迷光寄与割合ｆ１と、所定の第２の閾値とを利用して、求められた迷光寄与割合ｆ１の閾値判断を行う。すなわち、黒体部検出部２２１は、迷光寄与割合ｆ１が予め定めた第２の閾値以下であれば、着目しているラベリング領域を、黒体部として検出する。
【００６５】
温度演算部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。温度演算部２２３は、黒体部検出部２２１により黒体部として検出されたラベリング領域について、かかるラベリング領域を構成する画素の輝度値のうち最小輝度値を与える画素を特定する。検出した黒体部の最小輝度値を与える画素は、図４において鉛直方向から角度θ、平面方向角度φとなる点Ｑに対応する画素となる。そこで、温度演算部２２３は、かかる画素を温度測定部分と決定して、得られた最小輝度値を温度校正式に代入し、得られた演算結果を、着目している黒体部の塊成化物の温度として出力する。
【００６６】
ここで、上記温度校正式は、輝度値と温度との相関関係を示した、いわゆる検量線に該当するような計算式である。温度校正式は、予め撮像装置１００で放射率ε＝１の黒体炉を撮像し、撮像装置１００が出力する黒体炉の輝度と黒体炉の温度との対応関係の実測値を教師データとして、かかる教師データを用いて、所定の関数を用いて規定される一般式を最適化することで求めることができる。このような温度校正式の関数形は特に限定されるものではなく、例えば、プランクの放射式を用いたものであってもよいし、Ｎ乗の指数関数であってもよい。
【００６７】
黒体部は擬似的な黒体と考えられるので、放射率ε＝１として、黒体部の最小輝度値を上記の温度校正式に代入して、黒体部の温度を求めることができる。また、先だって説明したような高温部の温度は、検出した高温部の輝度をあらかじめ実験的に求めた塊成化物の放射率ε＝０．８５で割ることで放射率ε＝１の場合の輝度に割戻し、この値を上記の温度校正式に代入して求めることができる。
【００６８】
ここで、温度演算部２２３は、画像中の複数の黒体部について最小輝度とした画素の座標を入手し、温度と座標を対応させることで画像上の温度分布を求めてもよい。すなわち、温度演算部２２３は、回転炉床炉の径方向の温度分布を求めることが可能である。また、温度演算部２２３は、計算した各温度抽出部分の平均温度を計算し、着目している画像の塊成化物の平均温度として出力してもよい。また、温度演算部２２３は、黒体部の温度と、高温部の温度とから（４−３）式により迷光による測温誤差を見積もり、黒体部の計算温度から見積もった測温誤差を差し引いて、出力してもよい。ここで、先だって説明したように、迷光誤差の影響は（４−３）式で計算される値を上限値として、それよりは小さくなると予想されるため、温度演算部２２３は、補正値を例えば当該上限値の半分として、上記のような補正計算をしてもよい。
【００６９】
以上、図１〜図８を参照しながら、本実施形態に係る温度測定装置１０について、詳細に説明した。
【００７０】
［回転炉床炉の温度測定方法について］
続いて、図９を参照しながら、本実施形態に係る温度測定方法の流れの一例を簡単に説明する。図９は、本実施形態に係る温度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
【００７１】
本実施形態に係る温度測定装置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内の塊成化物を撮像して、塊成化物の輝度分布に関する撮像画像を生成し（ステップＳ１０１）、生成した画像を演算処理装置２００に出力する。
【００７２】
温度測定装置１０の演算処理装置２００が備える画像処理部２０３は、撮像装置１００から出力された画像を取得すると、取得した画像のデータを２値化画像生成部２１１に伝送する。２値化画像生成部２１１は、予め定められた第１の閾値を利用し、取得した画像に対する２値化画像を生成することで低輝度部を抽出し（ステップＳ１０３）、得られた抽出結果をラベリング部２１３に出力する。
【００７３】
ラベリング部２１３は、２値化した後の輝度値が０である領域についてラベリング処理を行い（ステップＳ１０５）、得られた結果を輪郭抽出部２１５に出力する。
【００７４】
輪郭抽出部２１５は、ラベリング領域の輪郭を抽出し（ステップＳ１０７）、得られた輪郭の座標値を特徴点抽出部２１７へと出力する。
【００７５】
特徴点抽出部２１７は、各ラベリング領域の輪郭の座標について、ｙ座標が最小の点を点Ｐ（Ｘｐ、Ｙｐ）として抽出し、輪郭点の座標がＸｐ−１０≦ｘ≦ＸｐかつＹｐ≦ｙ≦Ｙｐ＋１５となる画像上の領域に含まれる画素集合をＡとして特徴点とするとともに、Ｘｐ≦ｘ≦Ｘｐ＋１０かつＹｐ≦ｙ≦Ｙｐ＋１５となる画像上の領域に含まれる画素集合をＢとして特徴点とし（ステップＳ１０９）、迷光寄与割合計算部２１９に出力する。
【００７６】
迷光寄与割合計算部２１９は、各ラベリング領域の画素集合Ａ、Ｂより、点Ｐを通る２本の近似直線式を求め、Ｙ軸となす角φ１、φ２を求める。その後、迷光寄与割合計算部２１９は、φ＝φ１＋φ２として２つの直線のなす角φを求める。続いて、迷光寄与割合計算部２１９は、撮像装置の入射角θとφから、（３）式より迷光寄与割合ｆ１を計算し（ステップＳ１１１）、黒体部検出部２２１に出力する。
【００７７】
黒体部検出部２２１は、算出された迷光寄与割合ｆ１が予め定められた第２の閾値以下であれば、着目しているラベリング領域を黒体部として検出し（ステップＳ１１３）、温度演算部２２３に出力する。
【００７８】
温度演算部２２３は、黒体部の最小輝度値を事前の検証により特定した温度校正式に代入し、その部分の塊成化物の温度として出力する（ステップＳ１１５）。
【００７９】
以上、図９を参照しながら、本実施形態に係る温度測定方法の流れについて、簡単に説明した。
【００８０】
［ハードウェア構成について］
次に、図１０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１０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。
【００８１】
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。
【００８２】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、また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内の動作全般また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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、スイッチおよ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。さらに、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。演算処理装置２００のユーザは、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。
【００８５】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的また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ディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよ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、テキストまた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。
【００８６】
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、また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、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【００８７】
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、また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、また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、または、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）または電子機器等であってもよい。
【００８８】
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。
【００８９】
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、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または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、または、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、有線また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、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【００９０】
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】
【００９１】
以下では、実験例を示しながら、本発明の実施形態に係る温度測定方法及び温度測定装置について、具体的に説明する。なお、以下に示す実験例は、本発明の実施形態に係る温度測定方法及び温度測定装置のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る温度測定方法及び温度測定装置が下記に示す例に限定されるものではない。
【００９２】
本実験例では、実際の操業に用いられる３０ｍｍ×２５ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさの塊成化物が装入された操業中の回転炉床炉を、観察窓に設けたＣＣＤカメラにより観察し、得られた画像データに対して本発明に係る画像処理を実施した。なお、図２に示した撮像装置の設置角度θは、４５度である。
【００９３】
以下の実験例では、図６から迷光寄与割合ｆ１の閾値（第２の閾値）を０．０５として、ｆ１≦０．０５となる部分を黒体部として検出した。黒体部の最小輝度値から、予め求めておいた温度校正式により温度を算出した。
【００９４】
図１１に、黒体部の検出例を示した。入力画像に対して、輪郭抽出画像の丸で囲った部分が、検出された黒体部である。検出された黒体部の角度φ（度）及び迷光寄与割合ｆ１、画像の最高輝度値の温度換算値Ｔ１（℃）、黒体部の最小輝度値の温度換算値Ｔ２（℃）、（４−３）式から求めた塊成化物の温度Ｔｒ２（℃）並びに測温誤差の上限Ｔ２−Ｔｒ２（℃）を表にまとめたところ、以下の表１のようになった。
【００９５】
【表１】
0006685639.tif 000007
【００９６】
上記表１に示したように、迷光による測温誤差の上限Ｔ２−Ｔｒ２（℃）は、黒体部１で１０℃、黒体部２で１１℃と見積もることができた。これより、本発明に係る温度測定方法によって、塊成化物の温度を高精度に測定できていることがわかる。
【００９７】
また、回転炉床炉の各ゾーンに設けられた覗き孔で撮像した画像から、上記の画像処理を行い塊成化物の黒体部の温度と画像の最高輝度を温度換算してプロットしたところ、図１２のようになった。図１２から明らかなように、高温部（最高輝度の温度換算）と黒体部温度とは、操業データ（熱電対による雰囲気温度）と相関が見られることがわかる。
【００９８】
また、図１３は、第５ゾーン（５Ｚ）に設けられた観察窓から撮像した画像中の複数の黒体部の平均温度を、時定数１０秒で移動平均した時間推移を示したものである。図１３から明らかなように、本発明に係る温度測定方法によって、塊成化物温度を定常的に知ることができている。
【００９９】
以上の結果から明らかなように、本発明によって塊成化物温度を高精度かつ安定的に測温することが可能となる。
【０１００】
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】
【０１０１】
１０    温度測定装置
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    ２値化画像生成部
２１３    ラベリング部
２１５    輪郭抽出部
２１７    特徴点抽出部
２１９    迷光寄与割合計算部
２２１    黒体部検出部
２２３    温度演算部
【図１】
0006685639.tif 000008
【図２】
0006685639.tif 000009
【図３】
0006685639.tif 000010
【図４】
0006685639.tif 000011
【図５】
0006685639.tif 000012
【図６】
0006685639.tif 000013
【図７】
0006685639.tif 000014
【図８】
0006685639.tif 000015
【図９】
0006685639.tif 000016
【図１０】
0006685639.tif 000017
【図１１】
0006685639.tif 000018
【図１２】
0006685639.tif 000019
【図１３】
0006685639.tif 000020