作者：崔桂梅¹, 张凯楠¹, 张勇¹, 石琳², 马祥³

作者单位：1. 内蒙古科技大学信息工程学院, 内蒙古 包头 014010;
2. 内蒙古科技大学理学院, 内蒙古 包头 014010;
3. 包钢钢联股份有限公司炼铁厂, 内蒙古 包头 014010

关键词：风口回旋区温度;风口辐射图像;噪声干扰;滤波;分割

摘要：

为实时准确得到高炉风口回旋区温度，针对风口辐射图像存在大量噪声干扰提出一种辐射图像处理算法。首先，提出归一化空间距离加权公式，结合距离方向滤波（DDF）算法的优点，构建出基于归一化空间距离加权的距离方向滤波器，解决滤波窗口尺寸及不同像素点对滤波效果的影响；其次，改进二维Otsu算法，并提出阈值判别函数，有效提高图像分割效果及抗噪能力，降低算法复杂性。实验结果表明：利用该文图像处理算法对风口辐射图像预处理后，使回旋区测温结果更接近于真实值，大大增加测温的准确性。

Radiation image filtering and segmentation in the blast furnace tuyere

CUI Guimei¹, ZHANG Kainan¹, ZHANG Yong¹, SHI Lin², MA Xiang³

1. School of Information Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China;
2. School of Science, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China;
3. Iron Plant of Baotou Iron and Steel Company, Baotou 014010, China

Abstract: In order to obtain the raceway temperature of blast furnace tuyere in real time and accurately, a new radiation image processing algorithm is put forward to deal with the large amount of noise interference in the radiation image of tuyere. Firstly, the paper proposes a new normalized spatial distance weighted formula and constructs a normalized spatial distance weighted directional distance filter combined with the distance direction filtering(DDF) algorithm, solving the influence of filtering window size and different pixels on the filtering effect. Secondly, the paper improves the two-dimensional Otsu algorithm and proposes a new threshold discriminant function, improving the image segmentation effect and noise immunity and reducing the complexity of the algorithm. The experimental results show that the temperature measuring results in the raceway are closer to the real value and the accuracy of temperature measuring is greatly improved by using the image processing algorithm.

Keywords: temperature of tuyere raceway;tuyere radiation image;noise interference;filtering;segmentation

2018, 44(4): 96-101  收稿日期: 2017-09-19;收到修改稿日期: 2017-11-28

基金项目: 国家自然科学基金（61763039，61763038）；内蒙古自然科学基金项目（2015MS0620）

作者简介: 崔桂梅(1963-),女,河北保定市人,教授,博士,研究方向为复杂过程系统的建模与优化及运行优化控制研究。

参考文献

[1] 陈智辉.基于高炉数据与风口图像的炉温预测[D].包头:内蒙古科技大学,2015.
[2] 王洪桥,程树森,赵立英,等. 基于CCD的高炉风口回旋区三维温度场的检测技术[J]. 工程科学学报,2015,37(8):1069-1075.
[3] 孙元,彭小奇. CCD比色测温中烟雾干扰的滤波与温度校正算法[J]. 仪器仪表学报,2009,30(4):791-795.
[4] 金良海,姚行中,李德华. 彩色图像矢量滤波技术综述[J].中国图象图形学报,2009,14(2):243-254.
[5] KARAKOS D G, TRAHANIAS P. Generalized multichannel imagefiltering structures[J]. IEEE Trans on Image Processing,1997,6(7):1038-1045.
[6] 金良海,李德华. 改进型距离方向矢量滤波器[J]. 光学精密工程,2007,15(5):798-806.
[7] 彭小奇,孙元,王一丁. 基于高温辐射体颜色信息的目标图像识别方法[J]. 中国图象图形学报,2008,13(2):238-241.
[8] 刘建庄,粟文青. 灰度图像的二维Otsu自动阈值分割法[J].自动化学报,1993,19(1):101-105.
[9] 唐英干,刘冬,关新平. 基于粒子群和二维Otsu方法的快速图像分割[J]. 控制与决策,2007,22(2):202-205.
[10] 孙元,彭小奇,宋彦坡. CCD比色测温中辐射图像滤波与分割[J]. 中国图象图形学报,2017,22(1):20-28.
[11] FARRAHI M R, CHERIET M. A multi-scale framework for adaptive binarization of degraded document images[J]. Pattern Recognition,2010,43(6):2186-2198.
[12] 刘金,金炜东. 噪声图像的快速二维Otsu阈值分割[J]. 计算机应用研究,2013,30(10):3169-3171,3200.
[13] 龚劬,付云凤,叶剑英,等. 基于二维直方图重建的Otsu图像分割算法[J]. 计算机科学,2013,40(8):313-315.
[14] 徐长新,彭国华. 二维Otsu阈值法的快速算法[J]. 计算机应用,2012,32(5):1258-1260.
[15] 陈金位,吴冰. 二维直方图重建和降维的Otsu阈值分割算法[J]. 图学学报,2015,36(4):570-575.
[16] 韩嘉隆,毛征,王宁,等. 基于二维Otsu的海天分界线提取算法[J]. 国外电子测量技术,2016,35(8):67-70.