改进MTBCD火焰图像特征提取的转炉炼钢终点碳含量预测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112907584A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110337801.7G06T7/40(2017.01)(22)申请日2021.03.30G06T9/00(2006.01)C21C5/28(2006.01)(66)本国优先权数据G06T5/40(2006.01)202110022118.42021.01.08CNG06T5/50(2006.01)(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人李超(74)专利代理机构昆明明润知识产权代理事务所(普通合伙)53215代理人马海红(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/136(2017.01)G06T7/194(2017.01)权利要求书3页说明书10页附图2页(54)发明名称改进MTBCD火焰图像特征提取的转炉炼钢终点碳含量预测方法(57)摘要本发明提出一种改进MTBCD火焰图像特征提取的转炉炼钢终点碳含量预测方法，属于图像识别技术领域。首先，考虑颜色通道间的相关性，通过颜色通道融合策略得到火焰图像的彩色纹理表示；其次，采用多尺度非均匀采样策略选取各尺度范围内的采样点来构建彩色纹理的多尺度表达；最后，IMTBCD根据中心点对称方向和对角线对称方向上采样点的不同变化趋势进行编码得到彩色纹理特征。提取的彩色纹理特征采用KNN回归模型预测碳含量，实验表明，碳含量预测在误差范围0.01％以内的准确率为86.1％，在误差范围0.02％以内的准确率为94.1％。CN112907584ACN112907584A权利要求书1/3页1.一种改进MTBCD火焰图像特征提取的转炉炼钢终点碳含量预测方法，其特征在于：构造了具备多尺度、多方向和多通道结合的彩色纹理特征提取模型，包括如下步骤：首先，根据原火焰图像通道间的相关性信息，提出颜色通道融合策略，将颜色信息与空间纹理信息相融合得到的火焰图像的彩色纹理表示；其次，根据火焰纹理随机性和多尺度的特点，提出非均匀采样多尺度策略，选取各尺度范围内的采样点来构建彩色纹理的多尺度表达；最后，根据火焰多方向的特点，采用改进的多趋势二进制编码描述符IMTBCD，根据中心点对称方向和对角线对称方向上采样点的不同变化趋势进行编码得到彩色纹理特征，提取的彩色纹理特征采用KNN回归模型预测碳含量，得到误差范围为0.01％‑0.05％的预测准确率。2.根据权利要求1所述的改进MTBCD火焰图像特征提取的转炉炼钢终点碳含量预测方法，其特征在于：具体步骤如下：Step1、收集转炉炼钢终点炉口火焰图像作为实验数据集，通过采集不同炉次炼钢结束前N秒的炉口火焰视频，并以帧为单位进行截取，剔除受干扰大、不合格的图像，得到多张图像作为数据集，图像标签对应终点时刻副枪检测的钢水碳含量数值；Step2、采用最大类间方差法将火焰图像分割去除边界背景以及火焰干扰，只保留关注的火焰区域，将颜色空间由RGB转换为HSI，根据式(1)对单独的H、S、I通道进行融合，融合的数学表达式如下式(1)所示：式中，H、S、I表示三个单独的颜色通道，f(H,S,I)表示整合H、S、I通道构成火焰图像的彩色纹理表示；Step3、构建基于火焰彩色纹理的多尺度表达：在Step1和Step2的基础上，在火焰图像中选定的窗口以中心像素点为原点划分为不同的尺度范围，利用权重公式分析各尺度范围内对称角度上的像素点，提出的权重公式如下式(2)所示：式中α表示对应的尺度范围，s表示对应的角度，Pα,s表示该尺度范围和角度下的像素点，根据各像素点的权重占比，找到最大权重索引下的像素点作为采样点，如下式(3)所示：式中w·pα,s表示像素点与权重的乘积，pmax_idx表示最大权重索引对应的像素点，cα,s表示对应尺度范围及角度下的采样点，通过不同尺度范围的采样点构成了火焰纹理的多尺度表达；Step4、采样点阈值处理：在Step1、Step2和Step3的基础上，先对各尺度范围的采样点进行阈值处理，以其中一个尺度范围为例，计算16个角度的采样点gi与中心点gc差的绝对值gi′用于替代先前的采样点，如式(4)所示：gi′＝abs(gi‑gc)i＝0,1,2,…,15(4)通过像素比较的差异程度来减弱火焰明暗分布不均匀对于编码的影响，gi′累加的平均2CN112907584A权利要求书2/3页值gc′作为自适应的阈值替代之前的中心点，如式(5)所示：Step5、构造IMTBCD编码：在Step1、Step2、Step3以及Step4的基础上，从中心点对称方向和对角线对称方向上描述火焰纹理，描述中心点对称方向时记为中心点对称定向模式CSOP，描述对角线对称方向时记为对角线