(57)【要約】【課題】本発明は複数の擬似粒子の核種を個別に評価でき、かつ比較的短時間で実行できる焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の擬似粒子の評価方法は、核を有する焼結鉱製造用擬似粒子を、擬似粒子の断面画像解析により評価する方法であって、上記断面画像を２値化処理するための閾値を設定する工程と、色空間を区分した色領域を設定する工程と、上記断面画像から上記閾値及び色領域を用いて擬似粒子の核種を判定する工程とを備え、上記判定工程が、複数の擬似粒子のＨＳＢ色空間画像を含む断面画像を取得する工程と、上記閾値を用いた上記ＨＳＢ色空間画像の２値化処理により上記擬似粒子の核領域画像を抽出する工程と、上記擬似粒子の核領域画像からそれぞれの上記擬似粒子の領域内での最大面積の核画像を抽出する工程と、上記最大面積の核画像の属する色領域の特定により上記擬似粒子の核種を判定する工程とを備える。【選択図】図１
2017160473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核及びこの核の被覆層を有する焼結鉱製造用擬似粒子を、擬似粒子の断面画像解析により評価する方法であって、
擬似粒子の断面画像を２値化処理するための閾値を設定する閾値設定工程と、
色空間を区分した色領域を設定する色領域設定工程と、
擬似粒子の断面画像から上記閾値及び色領域を用いて擬似粒子の核種を判定する判定工程と
を備え、
上記判定工程が、
複数の擬似粒子のＨＳＢ色空間画像を含む断面画像を取得する工程と、
上記閾値を用いた上記ＨＳＢ色空間画像の２値化処理により上記擬似粒子の核領域画像を抽出する工程と、
上記擬似粒子の核領域画像からそれぞれの上記擬似粒子の領域内での最大面積の核画像を抽出する工程と、
上記色領域設定工程で設定した色領域のうち、上記最大面積の核画像の属する色領域の特定により上記擬似粒子の核種を判定する工程と
を備えることを特徴とする焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法。
【請求項２】
上記色領域設定工程が、
判定すべき核種を含む複数の粒子の断面のＨＳＢ色空間画像を取得する工程と、
上記ＨＳＢ色空間画像において個々の擬似粒子の核種を判別できるように、ＨＳＢ色空間を複数の色領域に区分する工程と
を備える請求項１に記載の焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法。
【請求項３】
上記閾値設定工程が、
１又は複数の擬似粒子の断面のＨＳＢ色空間画像を取得する工程と、
上記ＨＳＢ色空間画像において個々の擬似粒子の核と被覆層との境界を判別できる閾値を決定する工程と
を備える請求項１又は請求項２に記載の焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉製鉄法では、鉄含有原料として焼結鉱製造用擬似粒子が用いられている。この焼結鉱製造用擬似粒子は、直径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度の鉄鉱石、石灰石、コークス等を核とし、その周囲がこれらの微粉により被覆された構造を有する。このような焼結鉱製造用擬似粒子を用いることで、反応界面積が増加すると共に、高炉に装入される鉄含有原料の被還元性が高められる。これにより炉内温度が下げられるので、製鉄効率が向上する。
【０００３】
この焼結鉱製造用擬似粒子は、燃焼過程において燃焼したコークスの燃焼熱により鉄鉱石と石灰石とが反応することで融液を生成しながら液相燃焼する。この燃焼状態により製鉄効率が決まるため、燃焼状態に影響を与える擬似粒子の構造が製鉄効率の重要な指標となる。
【０００４】
上記擬似粒子の構成としては、例えばコークスを核とし、核径が３ｍｍ以上、被覆層が２ｍｍ以上である構成や、ピソライト鉱石を核とし、核径が３ｍｍ以上であり、核と被覆層との質量比が４０／６０以上６０／４０以下である構成が提案されている（特開２０１５−１２９３５３号公報、特開平５−３３９６５２号公報参照）。このように擬似粒子の核種としては種々のものが提案されている。このため、擬似粒子の核種が鉄鉱石、石灰石、コークス等のいずれであるかを判定することは、高炉製鉄のプロセスを設計する上で有用である。
【０００５】
核種を評価する方法としては、水洗による方法が用いられている。具体的には、擬似粒子の被覆層を水洗により洗い流し核のみとして化学分析を行うことで核種を判定する。
【０００６】
上記従来の測定方法では、複数の擬似粒子を一度に水洗処理した後に、核種を判定するので、擬似粒子の核種と、粒径や被覆層の平均厚み等の他の情報とを１対１に対応付けることができない。このため、従来の測定方法では、個々の擬似粒子の構造を特定することができない。擬似粒子を１つずつ水洗すれば、個々の核種を擬似粒子の他の情報と対応付けられるが、このように個別に水洗する方法では、測定時間が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１２９３５３号公報
【特許文献２】特開平５−３３９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、複数の擬似粒子の核種を個別に評価でき、かつ比較的短時間で実行できる焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題に対して擬似粒子断面の画像解析による核種判定に着目した。これまで擬似粒子の断面画像から核と被覆層との境界を画像解析により判別することは困難であると考えられていたが、本発明者らが、鋭意検討した結果、擬似粒子の断面画像をＨＳＢ色空間画像で２値化処理することで個々の擬似粒子の核と被覆層との境界を判別できることを見出した。また、本発明者らは、色空間を区分した色領域を設定し、抽出した核画像の属する色領域を特定することで擬似粒子の核種を自動判別できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、核及びこの核の被覆層を有する焼結鉱製造用擬似粒子を、擬似粒子の断面画像解析により評価する方法であって、擬似粒子の断面画像を２値化処理するための閾値を設定する閾値設定工程と、色空間を区分した色領域を設定する色領域設定工程と、擬似粒子の断面画像から上記閾値及び色領域を用いて擬似粒子の核種を判定する判定工程とを備え、上記判定工程が、複数の擬似粒子のＨＳＢ色空間画像を含む断面画像を取得する工程と、上記閾値を用いた上記ＨＳＢ色空間画像の２値化処理により上記擬似粒子の核領域画像を抽出する工程と、上記擬似粒子の核領域画像からそれぞれの上記擬似粒子の領域内での最大面積の核画像を抽出する工程と、上記色領域設定工程で設定した色領域のうち、上記最大面積の核画像の属する色領域の特定により上記擬似粒子の核種を判定する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
当該擬似粒子評価方法は、複数の擬似粒子の断面画像を用い、この断面画像をＨＳＢ色空間で２値化処理することで、個々の擬似粒子の核領域を抽出できる。当該擬似粒子評価方法は、この２値化処理により核領域を抽出した核領域画像から、擬似粒子の領域内で最大面積の核画像を抽出することで、個々の擬似粒子内の核を抽出する。また、当該擬似粒子評価方法は、色空間を色領域に区分し、抽出した核画像の属する色領域を特定するので、擬似粒子の核種を自動判別できる。従って、当該擬似粒子評価方法は、複数の擬似粒子の核種を個別に評価できる。また、当該擬似粒子評価方法は、断面画像が複数の擬似粒子を含むので、一度に複数の擬似粒子の処理が可能であり、比較的短時間で実行できる。
【００１２】
上記色領域設定工程が、判定すべき核種を含む複数の粒子の断面のＨＳＢ色空間画像を取得する工程と、上記ＨＳＢ色空間画像において個々の擬似粒子の核種を判別できるように、ＨＳＢ色空間を複数の色領域に区分する工程とを備えるとよい。このように擬似粒子の核種判定に用いる色領域をＨＳＢ色空間の色領域とすることにより、核種の識別力が向上するので、核種判定の正確性が高められる。
【００１３】
上記閾値設定工程が、１又は複数の擬似粒子の断面のＨＳＢ色空間画像を取得する工程と、上記ＨＳＢ色空間画像において個々の擬似粒子の核と被覆層との境界を判別できる閾値を決定する工程とを備えるとよい。このように上記閾値設定工程が上記工程を備えることで、断面画像の撮影条件等に応じて適切な閾値を設定できるので、核種の判定精度が高められる。
【００１４】
ここで、「ＨＳＢ色空間」とは、色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、及び明度（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）の３つの要素で表した色空間をいう。また、「２値化処理」とは、連続階調で表された画像信号を例えば白、黒の２値で表すように変換する処理を指す。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法は、複数の擬似粒子の核種を個別に評価でき、かつ比較的短時間で実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法のフローを示す流れ図である。
【図２】図１の擬似粒子評価方法に用いられる核種判定システムの構成図である。
【図３】図１の閾値設定工程のフローを示す流れ図である。
【図４】図１の色領域設定工程のフローを示す流れ図である。
【図５】図１の判定工程のフローを示す流れ図である。
【図６】実施例における擬似粒子断面画像である。
【図７】図６の画像データのＨＳＢ色空間画像変換後の彩度画像である。
【図８】図７の彩度画像を２値化処理して得られる核領域画像である。
【図９】図６の画像データから擬似粒子の領域を抽出した擬似粒子画像である。
【図１０】図８及び図９の画像からそれぞれの擬似粒子に対して核を抽出した核画像である。
【図１１】実施例における色領域設定に用いた核画像のＨ（色相）及びＢ（明度）との関係を示すグラフである。
【図１２】実施例における核種判定を行った核画像のＨ（色相）及びＢ（明度）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。
【００１８】
当該擬似粒子評価方法は、核及びこの核の被覆層を有する焼結鉱製造用擬似粒子を、擬似粒子の断面画像解析により評価する方法である。当該擬似粒子評価方法は、図１に示すように擬似粒子の断面画像を２値化処理するための閾値を設定する閾値設定工程Ｓ１と、色空間を区分した色領域を設定する色領域設定工程Ｓ２と、擬似粒子の断面画像から上記閾値及び色領域を用いて擬似粒子の核種を判定する判定工程Ｓ３とを備える。
【００１９】
＜核種判定システム＞
当該擬似粒子評価方法は、例えば図２に示す核種判定システムにより実行できる。上記核種判定システムは、撮影装置１と、コンピュータ２とを主に備える。上記コンピュータ２は、演算装置２１、記憶装置２２及びディスプレイ２３を主に有する。
【００２０】
（撮影装置）
撮影装置１は、被写体を撮影し、その撮影画像を画像データとして出力する機器である。撮影される画像のデータ形式としては特に限定されないが、色彩を光の３原色である赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、及び青（Ｂｌｕｅ）とし、その輝度を０以上２５５以下の数値で表すＲＧＢ画像のデータ形式が広く用いられる。以降、撮影された画像データがＲＧＢ画像データである場合について説明する。
【００２１】
撮影装置１としては、市販のカメラ、光学顕微鏡等を用いることができる。また、撮影装置１は、接続ケーブルによりコンピュータ２に接続され、撮影した画像をＲＧＢ画像データ３８としてコンピュータ２に送信できるように構成されている。
【００２２】
撮影装置１により撮影される画像の解像度の下限としては、８０ｄｐｉが好ましく、１００ｄｐｉがより好ましい。一方、上記解像度の上限としては、３００ｄｐｉが好ましく、２００ｄｐｉがより好ましい。上記解像度が上記下限未満であると、画像が粗くなるため、核種の判定精度が低下するおそれがある。逆に、上記解像度が上記上限を超えると、データ量が不要に大きくなり、必要とされる記憶装置２２が高価なものとなるおそれがある。
【００２３】
撮影装置１により撮影される画像の大きさ及び形状としては、特に限定されないが、例えば１辺又は直径が３ｃｍ以上１０ｃｍ以下の正方形状や円形状とできる。
【００２４】
（コンピュータ）
コンピュータ２は、主にＣＰＵやメモリ等を含む演算装置２１と、この演算装置２１に接続される記憶装置２２及びディスプレイ２３等の周辺機器とにより構成される。このようなコンピュータ２としては、公知の市販の製品を用いることができる。
【００２５】
コンピュータ２の演算装置２１は、後述する画像取得手段３１、画像データ変換手段３２、閾値設定手段３３、核領域画像抽出手段３４、核画像抽出手段３５、色領域設定手段３６、及び核種判定手段３７を構成する。また、コンピュータ２の記憶装置２２は、例えば一般にコンピュータに使用されるハードディスク装置で、ＲＧＢ画像データ３８、ＨＳＢ色空間画像データ３９、閾値データ４０、核領域画像データ４１、及び色領域データ４２を記憶する。
【００２６】
また、ディスプレイ２３は、画像データや核種の判定結果等を必要に応じて表示し、その内容を確認するための表示装置である。
【００２７】
（制御手段の構成）
次に、上記演算装置２１の制御手段の構成について説明する。画像取得手段３１、画像データ変換手段３２、閾値設定手段３３、核領域画像抽出手段３４、核画像抽出手段３５、色領域設定手段３６、及び核種判定手段３７は、メモリ又は記憶装置２２に格納されたプログラムにより制御される。
【００２８】
画像取得手段３１は、撮影装置１により取得されたＲＧＢ画像データ３８を記憶する。ここで、撮影装置１自体はさまざまな画像を撮影可能であり、上記画像取得手段３１が記憶する画像データは制限されるものではないが、核種判定のために取得すべき画像データは、擬似粒子の断面の画像データである。以降、画像取得手段３１において擬似粒子の断面の画像データが記憶されていることを前提に説明する。
【００２９】
なお、擬似粒子の断面の画像データを取得するための被写体は、擬似粒子の断面が撮影できる限り特に限定されないが、例えば複数の擬似粒子を樹脂により固定し、研磨機で研磨することで、擬似粒子の断面を露出させたものとできる。擬似粒子を固定する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができる。また、樹脂で固定する際、研磨面から見た平面視で擬似粒子間に隙間があり、かつ全ての擬似粒子が研磨され断面が露出していることが好ましい。このように擬似粒子を配置及び研磨することで、核種の判定精度が向上する。
【００３０】
上記被写体の平面視の大きさは、撮影装置１により撮影できる大きさにより決定されるが、例えば１辺又は直径が３ｃｍ以上１０ｃｍ以下の正方形状や円形状とできる。
【００３１】
被写体に含有される擬似粒子の平面視における密度の下限としては、１個／ｃｍ２が好ましく、２個／ｃｍ２がより好ましい。一方、上記擬似粒子の密度の上限としては、５個／ｃｍ２が好ましく、４個／ｃｍ２がより好ましい。上記擬似粒子の密度が上記下限未満であると、一度に撮影される擬似粒子数が少なくなるため、当該擬似粒子評価方法の実行時間が増大するおそれがある。逆に、上記擬似粒子の密度が上記上限を超えると、隣接する擬似粒子が接し易くなり、個々の擬似粒子の抽出が困難となるおそれがある。
【００３２】
画像データ変換手段３２は、画像取得手段３１で記憶されたＲＧＢ画像データ３８をＨＳＢ色空間画像データ３９に変換する。具体的には、画像データ変換手段３２は、ＲＧＢ画像データ３８を読み出し、変換後のデータをＨＳＢ色空間画像データ３９として記憶する。
【００３３】
ＲＧＢ画像データ３８のＨＳＢ色空間画像データ３９への変換は、以下のようにして行う。まず、画像データ変換手段３２は、下記変換式（１）〜（３）に従ってＲＧＢ画像データ３８をＨＳＢ色空間での値ｈ、ｓ、ｂに変換する。
（ｈの変換式）
Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度の最大値に応じて以下の式で算出する。
Ｒが最大値：ｈ＝６０×（（Ｇ−Ｂ）÷（ＭＡＸ−ＭＩＮ））
Ｇが最大値：ｈ＝６０×（（Ｂ−Ｒ）÷（ＭＡＸ−ＭＩＮ））＋１２０  ・・・（１）
Ｂが最大値：ｈ＝６０×（（Ｒ−Ｇ）÷（ＭＡＸ−ＭＩＮ））＋２４０
（ｓの変換式）
ｓ＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）÷ＭＡＸ  ・・・（２）
（ｂの変換式）
ｂ＝ＭＡＸ／２５５  ・・・（３）
なお、上記変換式において、右辺のＲ、Ｇ、ＢはＲＧＢ画像データのそれぞれの輝度を表し、ＭＡＸ及びＭＩＮは、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度のうち、最大値及び最小値を表す。
【００３４】
次に、画像データ変換手段３２は、このｈ、ｓ、ｂの値を８ビットデータとして扱えるように０以上２５５以下の範囲に線形変換し、変換後のＨＳＢ色空間におけるＨ、Ｓ、Ｂの各要素のデータ値とする。
【００３５】
閾値設定手段３３は、上記ＨＳＢ色空間画像データ３９の画像データを元に、得られた画像において個々の擬似粒子の核と被覆層との境界を判別できる閾値を設定する。具体的には、閾値設定手段３３は、Ｈ、Ｓ、Ｂのうち閾値を設定すべき要素の種類と、その閾値とを閾値データ４０に記憶する。閾値を設定すべき要素の種類としては、１種類でもよく、２種類又は３種類であってもよい。閾値の値の範囲は、１以上２５４以下である。
【００３６】
閾値を設定すべき要素の種類及び閾値の決定方法としては、特に限定されない。例えば、プログラムによりＨＳＢ色空間におけるＨ、Ｓ、Ｂの各要素ごとに数値が大きい又は小さい閉領域を探索し、探索された閉領域が含まれるように要素の種類及び数値を決定する方法、キーボード等のコンピュータ２の外部入力（不図示）から要素の種類及び数値を入力し、その入力情報に基づく２値化処理結果を目視確認しながら試行錯誤により要素の種類及び数値を決定する方法等を挙げることができる。
【００３７】
核領域画像抽出手段３４は、閾値データ４０を元にＨＳＢ色空間画像データ３９を２値化処理する。この２値化処理により、例えば核の領域を黒、被覆層の領域を白とする画像が得られる。核領域画像抽出手段３４は、得られた画像を核領域画像データ４１として記憶する。
【００３８】
核画像抽出手段３５は、核領域画像データ４１から、それぞれの上記擬似粒子の領域内での最大面積の核画像を抽出する。
【００３９】
核画像抽出手段３５は、まず、擬似粒子の画像を抽出する。擬似粒子の画像抽出に用いる画像データは特に限定されず、ＲＧＢ画像データ３８又はＨＳＢ色空間画像データ３９のいずれであってもよい。画像データからの擬似粒子画像の抽出方法としては、特に限定されないが、例えば公知のフィルタプログラム等を実行して樹脂部分の画像を除去する方法が挙げられる。
【００４０】
次に、核画像抽出手段３５は、抽出した上記擬似粒子の画像と、核領域画像データ４１の核の画像とを重ね合わせることで、それぞれの擬似粒子の領域内に位置する最大面積の核画像を抽出する。被覆層の微粉のうち、比較的粒径が大きい粒子が核として抽出されることがあるため、１つの擬似粒子の領域内で複数の核画像が抽出されることがある。核として抽出された微粉は、本来の核に対して十分に小さいため、最も面積が大きい核画像を核として特定することで、本来の核が抽出できる。最大面積となる核を特定する方法としては、特に限定されないが、例えば公知の画像解析プログラムによりそれぞれの核の面積を取得し、その値が最大となる核画像を特定する方法を挙げることができる。このような公知の解析手法としては、２値化計測法、輪郭解析法、輝度勾配法等を挙げることができる。また、より簡便な方法としては、擬似粒子の重心座標から擬似粒子の外側に向かって直線を引き、画素値が変化したところをエッジとみなすこととして、この直線を擬似粒子の重心座標から放射状に多数引いてエッジを抽出し、これらのエッジを結ぶことで核画像を抽出する方法が挙げられる。核は、面積が微粉よりも十分に大きく、かつ擬似粒子の重心付近に位置することから、この簡便な方法により最大面積の核画像を抽出することができる。
【００４１】
色領域設定手段３６は、上記核画像抽出手段３５により抽出された核画像と、上記ＨＳＢ色空間画像データ３９とを元に、上記ＨＳＢ色空間画像において個々の擬似粒子の核種を判別できるように、ＨＳＢ色空間を複数の色領域に区分する。
【００４２】
具体的には、色領域設定手段３６は、ＨＳＢ色空間の要素である色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、及び明度（Ｂ）の３つの要素を用いて、核種に対応した色領域を設定する。色領域の設定方法は、特に限定されないが、例えばＨ、Ｓ、Ｂの不等式で表す方法が挙げられる。
【００４３】
色領域の設定方法としては、特に限定されない。例えば抽出された核画像に対して、目視等により確認した核種とＨＳＢ色空間における色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、及び明度（Ｂ）の値とを照合し、同じ核種が包含され、かつ異なる核種が包含されないように、色領域を表すＨ、Ｓ、Ｂの不等式を決定する方法が挙げられる。上記不等式の決定は、試行錯誤により行ってもよいし、機械学習プログラム等を利用して自動探索してもよい。
【００４４】
色領域を設定する際に用いる各要素値としては、核画像内の各要素値の平均や偏差を用いて算出される値としてもよいし、各要素のヒストグラムから算出した５０％積算値等を用いてもよい。
【００４５】
設定された色領域は、対応する核種と共に色領域データ４２に記憶される。
【００４６】
核種判定手段３７は、上記色領域設定手段３６で設定した色領域のうち、上記最大面積の核画像の属する色領域の特定により上記擬似粒子の核種を判定する。具体的には、核種判定手段３７は、ＨＳＢ色空間画像データ３９の核画像内のＨ（色相）、Ｓ（彩度）、及びＢ（明度）から色領域を設定する際に用いた各要素値を算出し、色領域データ４２に記録された色領域の中からこの核画像が属する色領域を判定する。色領域データ４２には色領域に対応する核種が記憶されているので、核種判定手段３７は、上記核画像が属する色領域に対応する核種が、この擬似粒子の核種であると判定できる。
【００４７】
判定された核種は、ディスプレイ２３に表示される。核種判定手段３７は、それぞれの擬似粒子に対して核種を判定できるので、例えばそれぞれの擬似粒子について測定された粒径等と対応付けてディスプレイ２３に表示することもできる。
【００４８】
＜核種判定方法＞
上記核種判定システムを用いて核種を判定する方法について詳説する。この核種判定は、上記核種判定システムのコンピュータ２により実行される。
【００４９】
（閾値設定工程）
上記閾値設定工程Ｓ１は、図３に示すようにＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ１１と、閾値決定工程Ｓ１２とを備える。
【００５０】
まず、ＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ１１で、画像取得手段３１及び画像データ変換手段３２が１又は複数の擬似粒子の断面のＨＳＢ色空間画像を取得する。
【００５１】
具体的には、まず画像取得手段３１が、撮影装置１を用いて擬似粒子の断面を撮影する。設定される閾値の精度の観点から、複数の擬似粒子を撮影することが好ましいが、撮影される擬似粒子は、１つであってもよい。撮影装置１により撮影された画像データは、ＲＧＢ画像データ３８として記憶される。次に、画像データ変換手段３２が上記ＲＧＢ画像データ３８をデータ変換することで、ＨＳＢ色空間画像を取得する。画像データ変換手段３２は、このＨＳＢ色空間画像をＨＳＢ色空間画像データ３９として記憶する。
【００５２】
次に、閾値決定工程Ｓ１２で、閾値設定手段３３が上記ＨＳＢ色空間画像データ３９を用いて個々の擬似粒子の核と被覆層との境界を判別できる閾値を決定する。
【００５３】
具体的には、閾値設定手段３３がＨ、Ｓ、Ｂのうち閾値を設定すべき要素の種類と、その閾値とを決定し、閾値データ４０として記憶する。
【００５４】
上記閾値を設定すべき要素としては、Ｈ、Ｓ、Ｂのうちの１種であってもよく、２種以上であってもよい。中でも上記閾値を設定すべき要素としては、Ｓ（彩度）が好ましい。本発明者らは、ＨＳＢ色空間においては、核領域は彩度が小さくなる特徴があることを見出している。このため、Ｓを閾値を決定すべき要素とすることで、個々の擬似粒子の核と被覆層との境界を精度よく判別できる。
【００５５】
また、閾値を設定すべき要素をＳとする場合の閾値の下限としては、２０が好ましく、３０がより好ましい。一方、上記閾値の上限としては、６０が好ましく、５０がより好ましい。閾値が上記下限未満であると、核領域内の彩度のノイズにより核領域内であるにも関わらず核領域と認識されない部分がアイランド状に発生するおそれがある。一方、閾値が上記上限を超えると、被覆層の微粉が核として抽出される確率が高まるおそれがある。
【００５６】
（色領域設定工程）
上記色領域設定工程Ｓ２は、図４に示すようにＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ２１と、色領域区分工程Ｓ２２とを備える。
【００５７】
まず、ＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ２１で、画像取得手段３１及び画像データ変換手段３２が判定すべき核種を含む複数の粒子の断面のＨＳＢ色空間画像を取得する。
【００５８】
この断面画像は、閾値設定工程Ｓ１で取得した断面画像とすることもできるが、新たに他の擬似粒子の断面を撮影して取得してもよい。他の擬似粒子の断面画像は、閾値設定工程Ｓ１のＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ１１と同様にして取得できる。
【００５９】
次に、色領域区分工程Ｓ２２で、上記ＨＳＢ色空間画像において個々の擬似粒子の核種を判別できるように、ＨＳＢ色空間を複数の色領域に区分する。
【００６０】
この色領域区分工程Ｓ２２では、まずそれぞれの擬似粒子の核画像を抽出する。核画像の抽出方法としては、特に限定されないが、例えばＨＳＢ色空間画像から人手により抽出する方法や、核領域画像抽出手段３４及び核画像抽出手段３５により抽出する方法等を挙げることができる。次に、色領域設定手段３６が、上記核画像と、ＨＳＢ色空間画像データ３９の画像データとを元に、ＨＳＢ色空間を複数の色領域に区分する。色領域設定手段３６は、区分した色領域を対応する核種と共に色領域データ４２として記憶する。
【００６１】
区分される色領域は、重複部分があってもよいが、重複部分がないことが好ましい。色領域の重複部分をなくすことで、１つの擬似粒子に対して複数の核種が割り当てられ、核種の識別ができなくなることを抑止できる。なお、色領域に重複部分がある場合は、例えば色領域に優先度を設けておき、優先度の高い方の色領域に対応する核種を割り当てる等の処理を設けることにより核種を割り当てることで、核種の識別ができなくなることを回避してもよい。
【００６２】
逆に、色空間の全領域のうち区分された色領域に属さない領域があってもよいが、色空間の全領域がいずれかの色領域に属することが好ましい。色領域に属さない領域をなくすことで、１つの擬似粒子に対して核種が割り当てられず、核種の識別ができなくなることを抑止できる。なお、色領域に属さない領域がある場合は、例えばその領域の核種については、その他の核種（色領域の設定されている核種以外の核種）として処理することで、核種の識別ができなくなることを回避してもよい。
【００６３】
区分すべき色領域の数は、判定すべき核種の数により決まる。判定すべき核種は、擬似粒子の核として用いられている材料により決まるが、例えば擬似粒子の核として使用されることが多い、鉄鉱石、石灰石、及びコークスとすることができる。
【００６４】
判定すべき核種が鉄鉱石、石灰石、及びコークスである場合、鉄鉱石に対応する色領域としては、Ｈ（色相）が大きい領域とするとよい。本発明者らは、鉄鉱石は、石灰石及びコークスに比べてＨの値が大きくなることを見出している。鉄鉱石に対応する色領域のＨの境界の下限としては、３５が好ましく、３８がより好ましい。一方、鉄鉱石に対応する色領域のＨの境界の上限としては、５０が好ましく、４５がより好ましい。上記Ｈの境界値が上記下限未満であると、石灰石又はコークスを核とする擬似粒子の核を鉄鉱石であると誤判断するおそれがある。逆に、上記Ｈの境界値が上記上限を超えると、鉄鉱石を核とする擬似粒子の核を石灰石又はコークスであると誤判断するおそれがある。
【００６５】
鉄鉱石に対応する色領域として、Ｈ（色相）が大きい領域を設定するので、石灰石及びコークスの色領域は、鉄鉱石の色領域の範囲外であるＨ（色相）が小さい領域とするとよい。さらに、石灰石に対応する色領域としては、Ｂ（明度）が大きい領域とするとよい。本発明者らは、石灰石は、コークスに比べてＢの値が大きくなることを見出している。石灰石に対応する色領域のＢの境界の下限としては、１２０が好ましく、１２２がより好ましい。一方、石灰石に対応する色領域のＢの境界の上限としては、１３０が好ましく、１２７がより好ましい。上記Ｂの境界値が上記下限未満であると、コークスを核とする擬似粒子の核を石灰石であると誤判断するおそれがある。逆に、上記Ｂの境界値が上記上限を超えると、石灰石を核とする擬似粒子の核をコークスであると誤判断するおそれがある。
【００６６】
コークスに対応する色領域としては、Ｈ（色相）が鉄鉱石の色領域より小さく、Ｂ（明度）が石灰石の色領域より小さい領域とするとよい。
【００６７】
（判定工程）
上記判定工程Ｓ３は、図５に示すようにＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ３１と、核領域画像抽出工程Ｓ３２と、核画像抽出工程Ｓ３３と、核種判定工程Ｓ３４とを備える。
【００６８】
まず、ＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ３１で、画像取得手段３１及び画像データ変換手段３２が複数の擬似粒子のＨＳＢ色空間画像を含む断面画像を取得する。
【００６９】
この断面画像は、閾値設定工程Ｓ１で取得した断面画像とすることもできるが、新たに他の擬似粒子の断面を撮影して取得してもよい。他の擬似粒子の断面画像は、閾値設定工程Ｓ１のＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ１１と同様にして取得できる。なお、ＨＳＢ色空間画像取得工程Ｓ３１では、判定効率の観点から、複数の擬似粒子を撮影する。
【００７０】
次に、核領域画像抽出工程Ｓ３２で、核領域画像抽出手段３４が、閾値設定工程Ｓ１で設定された閾値を用いて上記ＨＳＢ色空間画像の２値化処理により上記擬似粒子の核領域画像を抽出する。核領域画像抽出手段３４は、抽出した核領域画像を核領域画像データ４１として記憶する。
【００７１】
次に、核画像抽出工程Ｓ３３で、核画像抽出手段３５が上記擬似粒子の核領域画像からそれぞれの上記擬似粒子の領域内での最大面積の核画像を抽出する。
【００７２】
次に、核種判定工程Ｓ３４で、核種判定手段３７が上記最大面積の核画像から、それぞれの擬似粒子の核種を判定する。判定された核種は、例えばディスプレイ２３に表示される。
【００７３】
なお、閾値設定工程Ｓ１で設定される同一の閾値データ４０及び色領域設定工程Ｓ２で設定される色領域データ４２を用いて、判定工程Ｓ３を繰り返し実行することで、連続して擬似粒子の核種判定を行うことができる。また、閾値設定工程Ｓ１で設定される同一の閾値データ４０のみを用いて、色領域設定工程Ｓ２及び判定工程Ｓ３を繰り返し実行してもよく、色領域設定工程Ｓ２で設定される同一の色領域データ４２のみを用いて、閾値設定工程Ｓ１及び判定工程Ｓ３を繰り返し実行してもよい。
【００７４】
＜利点＞
当該擬似粒子評価方法は、複数の擬似粒子の断面画像を用い、この断面画像をＨＳＢ色空間で２値化処理することで、個々の擬似粒子の核領域を抽出できる。当該擬似粒子評価方法は、この２値化処理により核領域を抽出した核領域画像から、擬似粒子の領域内で最大面積の核画像を抽出することで、個々の擬似粒子内の核を抽出する。また、当該擬似粒子評価方法は、色空間を色領域に区分し、抽出した核画像の属する色領域を特定するので、擬似粒子の核種を自動判別できる。従って、当該擬似粒子評価方法は、複数の擬似粒子の核種を個別に評価できる。また、当該擬似粒子評価方法は、断面画像が複数の擬似粒子を含むので、一度に複数の擬似粒子の処理が可能であり、比較的短時間で実行できる。
【００７５】
［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【００７６】
上記実施形態では、閾値設定工程がＨＳＢ色空間画像取得工程を備える場合を説明したが、これは必須の工程ではない。例えばＨ、Ｓ、Ｂのうち閾値を設定すべき要素の種類とその閾値とを、キーボード等のコンピュータの外部入力により直接設定してもよい。この場合、Ｈ、Ｓ、Ｂのうち閾値を設定すべき要素の種類及びその閾値としては、例えば予め抽出済みの情報を用いることができる。また、閾値設定工程がＨＳＢ色空間画像取得工程と、閾値決定工程とを共に備えない構成とすることもできる。このような構成としては、例えば任意の初期値から判定を開始し、その判定結果に基づいて人工知能プログラム等により閾値を動的に変化させる構成を挙げることができる。
【００７７】
上記実施形態では、色領域設定工程がＨＳＢ色空間を複数の色領域に区分する場合を説明したが、色領域設定工程がＲＧＢ色空間を複数の色領域に区分してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、色領域設定工程が、擬似粒子の断面画像を用いる場合を説明したが、色領域設定工程で用いる画像は、判定すべき核種の断面画像が含まれる限り、擬似粒子の断面画像に限定されない。例えば微粉により被覆される前の粒子の断面を用いてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、色領域設定工程がＨＳＢ色空間画像取得工程を備える場合を説明したが、これは必須の工程ではない。例えば区分した色領域と対応する核種とをキーボード等のコンピュータの外部入力により直接設定してもよい。この場合、色領域及び核種としては、例えば予め抽出済みの情報を用いることができる。また、色領域設定工程がＨＳＢ色空間画像取得工程と、色領域区分工程とを共に備えない構成とすることもできる。このような構成としては、例えば任意の初期値から判定を開始し、その判定結果に基づいて人工知能プログラム等により色空間を動的に変化させる構成を挙げることができる。
【００８０】
また、上記実施形態では、ＲＧＢ画像データを取得してからＨＳＢ色空間画像データをデータ変換により生成する方法を説明したが、撮影装置により直接ＨＳＢ色空間画像データを取得してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、ＨＳＢ色空間画像データとしてＨＳＢ色空間での値ｈ、ｓ、ｂを０以上２５５以下の範囲に線形変換した値を用いる場合を説明したが、ＨＳＢ色空間画像データはこれに限定されない。ＨＳＢ色空間画像データとして例えばＨＳＢ色空間での値ｈ、ｓ、ｂをそのまま用いてもよい。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８３】
（擬似粒子の造粒）
ドラム型造粒機（直径８００ｍｍ、長さ８４０ｍｍ）を用いて回転数２０ｒｐｍで焼結鉱製造用擬似粒子を造粒した。造粒に使用した原料及び粒度分布を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2017160473.tif 000003
【００８５】
なお、表１中で「返鉱」とは、焼結鉱製造過程で焼結処理を施した鉄鉱石のうち、粒径が小さいために成品とならなかった鉄鉱石を指す。
【００８６】
（色領域の設定）
上記擬似粒子２９個を、冷間埋込樹脂（ストルアス社製の「Ｎｏ．１０５」）及び硬化剤（日油株式会社製の「Ｍ剤」）を用いて平面視で１辺約３．５ｃｍの正方形内に固定し、研磨機で研磨することで、擬似粒子の断面を露出させた被写体を作製した。上記擬似粒子の平面視での密度は約２．４個／ｃｍ２である。上記断面をキーエンス社製のデジタルマイクロスコープ「ＶＨＸ−２０００」を用いて撮影し、ＲＧＢ画像データを取得した。画像の解像度としては１００ｄｐｉ以上２００ｄｐｉ以下とした。取得したＲＧＢ画像を図６に示す。
【００８７】
取得した断面画像のＲＧＢ画像データに対して、市販のパーソナルコンピュータにプログラムを実行させることで、以下の処理を行った。
【００８８】
まず、上記断面画像のＲＧＢ画像データをＨＳＢ色空間画像データに変換した。図６のＲＧＢ画像を変換したＨＳＢ色空間画像データの彩度画像を図７に示す。
【００８９】
次に、閾値として、Ｓ（彩度）に対して４０を設定し、上記ＨＳＢ色空間画像データを２値化処理することで、核領域画像を取得した。図７の彩度画像の２値化処理により取得した核領域画像を図８に示す。
【００９０】
断面画像のＲＧＢ画像データから市販のフィルタプログラムを用いて樹脂部分を除去し、擬似粒子の領域を抽出した。図６の断面画像から抽出した擬似粒子画像を図９に示す。
【００９１】
上記核領域画像データと擬似粒子画像とを重ね合わせ、それぞれの擬似粒子の領域内での最大面積の核画像を抽出した。図８の核画像及び図９の擬似粒子画像を用いて個々の核画像を抽出した画像を図１０に示す。図１０において、１〜２９の番号で示された２重の閉曲線のうち、外側の閉曲線が擬似粒子の領域を表し、内側の閉曲線が核を表す。
【００９２】
抽出した核画像について、目視で確認した核種と、この核領域内のＨＳＢ色空間画像データのＨ（色相）、Ｓ（彩度）、及びＢ（明度）のヒストグラムの５０％積算値とを求めた。
【００９３】
同様の手順で、合計４個の被写体から抽出した核画像の核種と、この核領域内のＨＳＢ色空間画像データのＨ（色相）、Ｓ（彩度）、及びＢ（明度）のヒストグラムの５０％積算値とを用いて色領域を設定した。具体的には、目視で確認した核種と、核領域のＨ、Ｓ、Ｂの値を照合し、個々の擬似粒子の核種を判別できるように色領域を下記（４）式に決定した。また、色領域と抽出した核画像のＨ及びＢ値との関係を図１１に示す。
鉄鉱石、返鉱  ：  Ｈ＞４０
石灰石        ：  Ｈ≦４０、Ｂ＞１２５      ・・・（４）
コークス      ：  Ｈ≦４０、Ｂ≦１２５
【００９４】
（核種判定）
色領域の設定に用いた擬似粒子とは異なる擬似粒子を用いて、核種判定を行った。具体的には、色領域の設定と同様の手順で、核画像を抽出し、この核領域内のＨＳＢ色空間画像データのＨ（色相）、Ｓ（彩度）、及びＢ（明度）のヒストグラムの５０％積算値を求めた。求めた５０％積算値に対し、上記（４）式に基づき、核種を判定した。結果を図１２に示す。これらの核種判定結果と、目視で確認した核種とは全て一致した。
【００９５】
なお、断面画像のＲＧＢ画像データを取得してから擬似粒子の核種を判定するまでの時間は、擬似粒子２９個に対して３６秒であった。
【００９６】
図８の核画像から、ＨＳＢ色空間画像の２値化処理により上記擬似粒子の核領域画像を抽出することで、核の領域が精度よく抽出できていることが分かる。また、図１１のグラフから、色空間を区分した色領域を設定し、抽出した核画像の属する色領域を特定することで擬似粒子の核種を自動判別できることが分かる。従って、図１２のグラフに示すように、当該擬似粒子評価方法により複数の擬似粒子の核種を個別に評価することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上説明したように、本発明の焼結鉱製造用擬似粒子の評価方法は、複数の擬似粒子の核種を個別に評価でき、かつ比較的短時間で実行できる。
【符号の説明】
【００９８】
１  撮影装置
２  コンピュータ
２１  演算装置
２２  記憶装置
２３  ディスプレイ
３１  画像取得手段
３２  画像データ変換手段
３３  閾値設定手段
３４  核領域画像抽出手段
３５  核画像抽出手段
３６  色領域設定手段
３７  核種判定手段
３８  ＲＧＢ画像データ
３９  ＨＳＢ色空間画像データ
４０  閾値データ
４１  核領域画像データ
４２  色領域データ
【図１】
2017160473.tif 000004
【図２】
2017160473.tif 000005
【図３】
2017160473.tif 000006
【図４】
2017160473.tif 000007
【図５】
2017160473.tif 000008
【図６】
2017160473.tif 000009
【図７】
2017160473.tif 000010
【図８】
2017160473.tif 000011
【図９】
2017160473.tif 000012
【図１０】
2017160473.tif 000013
【図１１】
2017160473.tif 000014
【図１２】
2017160473.tif 000015