二氧化硅作為鐵尾礦的主要組成成分,是鐵尾礦組分中最難熔融的部分。為了揭示鐵尾礦在高爐渣中的熔融行為,根據(jù)一組熔融過(guò)程中高溫熔池中二氧化硅的時(shí)序圖像,研究了高溫下二氧化硅顆粒的熔融過(guò)程。首先將圖像灰度化后并利用高斯濾波去燥等方法對(duì)圖像進(jìn)行了預(yù)處理,然后建立了二氧化硅質(zhì)心位置模型,利用KLT算法跟蹤了二氧化硅質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡,利用幀差法和CNN算法計(jì)算了二氧化硅的實(shí)時(shí)面積。最后根據(jù)二氧化硅的邊緣輪廓特征,建立了多元線性回歸模型估算顆粒的扁平度,進(jìn)而得出了二氧化硅顆粒的實(shí)時(shí)質(zhì)量并求解出了二氧化硅的熔融速率。該研究對(duì)改進(jìn)高爐渣直接成纖技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義。 

【文章來(lái)源】：軟件. 2020,41(07)

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【部分圖文】：

圖像預(yù)處理前后對(duì)比圖Fig.1Beforeandafterimagepreprocessing

江紫薇等：基于圖像處理對(duì)二氧化硅熔融行為的研究203《軟件》雜志歡迎推薦投稿：cosoft@vip.163.com其中，=[,],[,],()TTxyXxydddX為加權(quán)函數(shù)通常為1。如果需要強(qiáng)調(diào)紋理在中央部分的作用，(X)可取為高斯分布函數(shù)。由于d相對(duì)X而言是一可忽略小量，故將B(Xd)進(jìn)行泰勒展開(kāi)取其線性部分，再根據(jù)式（6）對(duì)d求導(dǎo)，化簡(jiǎn)得Zde（6）其中，=()()TVZgXgXdX，()[,]xygXggxg，yg分別為x，y方向上的梯度模量。e為對(duì)d求導(dǎo)，[()()]()()VeAXBXgXXdX。對(duì)于每?jī)蓭瑘D像的位移d(x,y)即可以通過(guò)求解方程來(lái)找到特征窗口的寬度。KLT算法的具體流程圖見(jiàn)圖2。圖2KLT算法流程圖Fig.2TheKLTalgorithmflowchart將處理后的圖片的左上角設(shè)置為坐標(biāo)的原點(diǎn)，并建立平面直角坐標(biāo)系如圖3所示�；谫|(zhì)心跟蹤模型的基礎(chǔ)上，利用KLT算法跟蹤得到二氧化硅質(zhì)心的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，部分坐標(biāo)見(jiàn)表1。由于二氧化硅的質(zhì)心的移動(dòng)相對(duì)較慢且數(shù)據(jù)點(diǎn)較多，為了更加形象、清晰地描述二氧化硅質(zhì)心在坩堝中的運(yùn)動(dòng)軌跡，筆者利用MATLAB從中依次間隔五個(gè)質(zhì)心點(diǎn)中取一個(gè)繪制出了二氧化硅的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像，見(jiàn)圖4。圖3直角坐標(biāo)系示意圖Fig.3Diagramofrectangularcoordinatesystem表1二氧化硅質(zhì)心的部分坐標(biāo)Tab.1Partialcoordinatesofthesilicacenterofmass標(biāo)簽x坐標(biāo)y坐標(biāo)497405.01504.01498403.45514.41499380.75569.28500411.16575.27501422.21573.42502392.19530.14503371.51540.01504362.41538.80505362.63538.92506362.47539.45507376.39538.81圖4二氧化硅質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖Fig.4D

(,)(,)(,)(,)(,)nKKksijXWijbXWijb（9）圖6CNN的組成Fig.6ThecompositionofCNN其中，X為輸入，W為卷積核，n為輸入矩陣的數(shù)量，kX表示第k個(gè)輸入矩陣，KW指第k個(gè)卷積核矩陣，卷積核矩陣中每個(gè)數(shù)字稱為權(quán)重。在卷積的計(jì)算過(guò)程中，首先將卷積核矩陣與圖像矩陣的左上角對(duì)齊。然后將卷積核向右移動(dòng)一個(gè)像素，每個(gè)權(quán)重乘以對(duì)應(yīng)圖像的像素。最后將這些乘積求和作為卷積的結(jié)果。卷積層通常是通過(guò)ReLUmax(0,x)激活后輸出。CNN算法流程圖見(jiàn)圖7。圖7CNN算法的流程Fig.7TheCNNAlgorithmflow利用CNN算法計(jì)算出了二氧化硅的面積，部分結(jié)果見(jiàn)表2。表2二氧化硅面積的部分結(jié)果Tab.2Partialresultsofsilicaarea標(biāo)簽區(qū)域049719110049819180049923670050024995050121847050219031050320037050421544050519781

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]高爐渣纖維保溫板的性能優(yōu)化[D]. 康月.華北理工大學(xué) 2016
[3]高爐渣纖維制備建筑保溫板及其性能優(yōu)化[D]. 吳劍飛.河北聯(lián)合大學(xué) 2013



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