發(fā)布時間：2020-10-11 17:48

　　 鋼鐵行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,轉(zhuǎn)爐煉鋼作為最主要的生產(chǎn)方式在全世界范圍內(nèi)獲得了廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)爐煉鋼終點的準(zhǔn)確判定對提高鋼鐵質(zhì)量、降低冶煉成本和減少環(huán)境污染等都有重要意義,同時也是長久以來的難題。近年來,基于圖像處理的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點判定方法以其低成本和抗干擾性強(qiáng)等特點得到快速發(fā)展。熔池中的化學(xué)成分和溫度變化會表現(xiàn)在爐口火焰的顏色、紋理和火焰動態(tài)變化上,準(zhǔn)確提取吹煉過程中火焰的特征是基于火焰圖像判定吹煉終點的重要內(nèi)容�，F(xiàn)有算法主要在灰度空間下對火焰的靜態(tài)特征進(jìn)行提取,對火焰豐富的彩色紋理特征應(yīng)用不足且忽視了火焰的動態(tài)變化特征。本文旨在對火焰的彩色紋理和火焰的動態(tài)變化特征進(jìn)行提取并將其應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼終點的判定,主要研究內(nèi)容如下：(1)提出在HSI顏色空間下應(yīng)用顏色共生矩陣方法對火焰的彩色紋理進(jìn)行建模,并提取熵、角度方向二階矩和逆差矩特征作為火焰彩色紋理的表述。在此過程中對HSI顏色空間進(jìn)行了非均勻量化以保證運算速度,應(yīng)用高斯歸一化方法對特征向量進(jìn)行處理,并與現(xiàn)有的灰度共生矩陣和灰度差分統(tǒng)計等火焰紋理提取方法進(jìn)行對比,表明了本文算法的有效性。(2)為了對火焰的動態(tài)變化特征進(jìn)行提取,提出一種描述火焰邊界動態(tài)形變過程的方法并將其應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼終點的判定。首先,應(yīng)用骨架方法定位了符合視覺感知的火焰中心；其次,基于此中心對火焰邊界進(jìn)行了極坐標(biāo)建模;最后,在邊界模型基礎(chǔ)上定義了邊界動態(tài)形變幅度譜的提取方法,并提取其特征作為火焰的動態(tài)變化特征。在此之前,對火焰圖像和獲取的火焰邊界進(jìn)行了一系列處理。與現(xiàn)有的邊界差分鏈碼曲率、圓形度和邊界不變矩方法相比,證明了本文算法的有效性。(3)建立融合多火焰特征的終點判定模型。對火焰的顏色均值特征進(jìn)行提取,并與火焰紋理特征、邊界形變特征作為廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。設(shè)計開發(fā)顯示界面并編寫回調(diào)函數(shù)實現(xiàn)顯示功能。本文對火焰的彩色紋理和邊界動態(tài)形變特征進(jìn)行提取,對現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐爐口火焰特征提取方法進(jìn)行了補(bǔ)充,并將其應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼終點的判定,與現(xiàn)有算法相比證明本文算法的有效性,為基于爐口火焰圖像處理判定轉(zhuǎn)爐煉鋼終點的難題做了新的嘗試,具有較高的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF713;TP391.41
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 背景與研究意義
    1.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝過程
    1.3 終點判定方法研究現(xiàn)狀
        1.3.1 人工經(jīng)驗及取樣法
        1.3.2 靜態(tài)模型控制法
        1.3.3 動態(tài)模型控制法
        1.3.4 爐口火焰圖像分析法
    1.4 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 火焰彩色紋理特征提取及終點判定測試
    2.1 爐口火焰圖像彩色紋理分析
    2.2 基于顏色共生矩陣的火焰紋理特征提取
        2.2.1 顏色共生矩陣
        2.2.2 火焰圖像預(yù)處理
        2.2.3 紋理特征提取
    2.3 基于紋理特征的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點判定實驗設(shè)計
        2.3.1 實驗數(shù)據(jù)
        2.3.2 終點判定模型
        2.3.3 實驗流程
    2.4 實驗結(jié)果及分析
        2.4.1 實驗結(jié)果與對比
        2.4.2 結(jié)果分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 火焰邊界動態(tài)特征提取及終點判定測試
    3.1 吹煉數(shù)據(jù)與火焰動態(tài)形變的關(guān)系描述
    3.2 火焰邊界獲取及處理
        3.2.1 圖像分割
        3.2.2 火焰邊界提取
        3.2.3 火焰邊界單連通化
        3.2.4 火焰邊界多邊形近似
    3.3 爐口火焰邊界動態(tài)形變特征表示與描述
        3.3.1 火焰區(qū)域中心描述
        3.3.2 火焰邊界建模
        3.3.3 火焰邊界動態(tài)形變幅度譜提取
        3.3.4 火焰邊界動態(tài)形變特征提取
    3.4 基于邊界動態(tài)變化特征的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點判定實驗設(shè)計
        3.4.1 實驗數(shù)據(jù)
        3.4.2 識別模型
        3.4.3 實驗過程
    3.5 實驗結(jié)果及分析
        3.5.1 實驗結(jié)果及對比
        3.5.2 實驗結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 融合多特征的吹煉終點判定實驗
    4.1 圖像預(yù)處理及特征提取
        4.1.1 火焰圖像預(yù)處理
        4.1.2 火焰圖像顏色特征提取
    4.2 融合多特征的終點判定實驗
        4.2.1 基于GRNN的終點判定模型
        4.2.2 實驗流程及結(jié)果
    4.3 GUI設(shè)計
        4.3.1 控件布局與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.3.2 編寫回調(diào)函數(shù)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A：攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表成果
附錄B：攻讀碩士學(xué)位期間參與的基金項目

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本文編號：2836916