JPH0423889A - コークス炉の炉口状況認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コークス炉の炉口の状態及び位置を自ＩＩ！
処理して識別する炉口状況認識装置に関するものであっ
て、特開昭６１−１５７５７７号に開示された炉口状況
ｇａｉｔの改良に関するものである。

［従来の技術］ 特開昭６１−１５７５７７号に開示された炉口状況認識
装置によれば、撮像装置を利用した炉口とか壁の輝度差
判別による炉口状況ｍ１ｌｉｌであって、コークス炉設
備の現場に作業員を配置することなくコークス炉設備特
有の熱膨張や、経年変化による炉状況変化を把握して、
コークス炉設備円滑な操業を可能としている。

［この発明が解決すべき問題点１ 上記特開昭６１−１５７５７７号による炉口状況！！識
装置では、炉口内部と炉壁との輝度差により炉口状況を
判別する構成としており、通常屋外に設けられるコーク
ス炉においては、夜間の運転では上記炉口状況認識装置
により輝度差による炉口の識別が容易に行うことができ
る。しかしながら、例えば直射日光が照りつける等の、
炉口及び炉壁の双方間の輝度差が相殺される状況、又は
炉内よりもか壁の方が輝度が高くなり、輝度差による炉
状況の判別が難しくなる状況が起こり得る場合もあった
。こうした日中の直射日光等による影響を取り除く方法
としては、画像検出視野を覆う方法があるが、炉口のみ
ならずその周辺をも覆う必要があり、現実的な対処法で
はなかった。

そこで、この発明では比較的費用が安く、設置し易い構
成で、直射日光等の外的条件に影響されずに、確実に輝
度差による炉口状況の変化を把握し得る炉口状況認識装
置を提供することを目的とする。

［問題を解決する為の手段］ この発明によるコークス炉の炉口状況認識装置によれば
、コークス炉に沿って移動自在に支承されて炉口を撮像
領域とする撮像装置と、この撮像装置の一フレーム画像
を格納するメｔりと、これらのメモリにアクセスして任
意のアドレスの画素を読み込んで画素の輝度差から画り
Ｉｌ処理により炉口状況を認識づる画像認識装置におい
て、撮像装置に所定の特性を有する光学フィルターを設
（プ、これにより炉口とか壁の輝度差を明確に識別可能
とした点に特徴がある。

［実施例］ 以下、図示するこの発明の実施例により説明する。第１
図に実施例装置の構成を示す斜視図、第２図にその主要
部のブロック構成図を示した。この第１図及び第２図に
示した様に、］−クウス類３の炉枠１４に囲まれた炉口
８の近傍にはこの炉口８の延在する上下方向に２台のビ
デオカメラ１゜２（第１図では上方の一台のみ表示）が
設けられている。これらのビデオカメラ１，２は鉛直方
向にその撮像中心があわせられており、そのカメラ視野
１２は、それぞれ短日上部及び炉口底部を撮像可能であ
り、横方向に連続して設けられる］−ウス類１３の炉口
８に沿って上下関係を維持したまま移動可能となってい
る。

これらのビデオカメラ１．２には所定の光学特性を有す
るフィルター９が取付けられており、さらにこれらのビ
デオカメラ１，２の出力が画像処理装置１０に入力され
る。画像処理装Ｍ１ｏには、各々のビデオカメラ１，２
に対応して設けられ、かつこれらビデオカメラ１．２で
撮像した一フレームの画像を画素データとして格納する
一対のビデオメモリ３．４が設けられている。さらに、
この画像処理装置１０には、一対のビデオメモリ３゜４
に画像切り替え器６を介して任意に接続される画像認識
装Ｍ５が設けられている。この画像切替え装置６は、画
像認識装［５の指令によりビデオメモリ３．４の伺れか
にその入力を切替えて、その内容を画像認識装置５に出
力可能となっている。

また、画像認識装＠５は、画像切り替え器６に信号を送
ってビデオメモリ３．４の何れかに切り替えると共に、
各ビデオメモリ３．４に格納された画像のフレーム中の
画素アドレスを指定して、任意のアドレスの画素データ
を読み込み可能としている。こうして構成された装置の
中で、ビデオカメラ１．２はコークス炉作業機械の炉側
において、付属のモニター１１で確認しながら、ビデオ
カメラ１，２の撮像中心の鉛直下方にビデオカメラ１．
２の撮像中心が合うようにして調節して取付け、仙の機
器はコークス炉から離れた場所に配置することもできる
。これら２台のビデオカメラ１．２で撮像された映像は
第３図に例示されたように、炉口上部画像と、炉口底部
画像との２つの画面が得られ、第１図に示した様にコー
クス炉口８内の赤熱コークス１５の存在により炉口８内
は輝度の高い明部に、炉壁は輝度の低い暗部の画面とし
て得られる。

ここで、この実施例の特徴部分であるビデオカメラ１，
２に取付けられたフィルター９について詳述すると、通
常コークスｆ１１３は操業上の都合から屋外に設けられ
ており、夜間の様に外部の光線の影響を受けない場合に
は、上述した様な輝度差（高温による発光）から炉壁７
と炉口８とが撮像画像上で明確に区別出来る。しかしな
がら、第１図に例示した様に、太陽光線の直射にさらさ
れると、第４図（２）の炉体１３自体の輝度特性■に比
べて、同図中の■に例示したような直射日光による輝度
分布■がＩｌｌ像されることとなる。すなわち、第４図
（２）の■の例示では、コークスの赤熱による炉口８の
輝度よりも、直射日光により炉壁７の輝度レベルが高く
なってしまい、これをそのまま炉口の判別に用いると的
確な炉口状況を判別することが不可能となる。

ここで、第５図に示した様に、太陽光線の波長・輻射エ
ネルギー特性は、そのエネルギーの大部分が５０Ｏｎ−
前慢の所にそのピークが集中している。一方、第６図の
（２）、Ｏ，（ハ）に例示した、複数の炉口８内での実
測した分光特性に見られる様に、コークス炉口８内では
その分光特性が７０Ｏｎ−以上の所にエネルギーが集中
していることに注目した。そこで、この実施例において
は、太陽光線と炉口８内の分光特性の差を利用し、太陽
光線のエネルギーのピーク部分をほぼ遮断し、且つ炉口
８内の光エネルギーの大部分を透過させる光学フィルタ
ー９を採用することでこの問題を解決するものとした。

ここで、この光学フィルター９には６５Ｏｎｍ以上の光
を透過する特性を有する光学フィルターが採用されて、
ビデオカメラ１．２に装着されている。このフィルター
９の採用により、第４間知の■で示した太陽光線の直射
による輝度分布特性が同図の■で例示したように、はと
んどコークス炉内の発熱にのみ起因する輝度分布特性の
みが抽出出来、これを所定のしきい値を使って２値化す
れば第４図０■に示した様にコークス炉口８が明と判定
され、炉壁７が昭と判定しこの両者が充分識別し得る輝
度特性が得られる。

以上の構成の装置において、炉口上部の１ｊｌｌ１９Ｂ
哩を行う時に、画像；ＩＩ装置ｆ５は、炉口上部の画像
がえられる様に画像切り替え器６をビデオメモリ３側に
切り替えておき、このビデオメモリ３にフリーズ信号を
出力してビデオカメラ１にてｍａｉｌされた炉口上部画
像を蓄えさせておく。同画像は、画像認識装置のＩ１０
ボート（図示せず）からビデオメモリ３の処理に必要と
する画素に相当する画素アドレスを出力すると該当の画
素データがビデオメモリ３から画像認識装置 画素アドレスを順次ずらして出力することにより一画面
分の画像データが得られる。そして、この画素データは
光の朋暗度の情報を持つこととなる。

画像：！識装置５は、上記処理を行って一画面分の画像
１−夕を得て炉口芯検出の処理を行うが、まず最初に炉
口上端のａの境界を検出する為に、第７図の様に画面セ
ンターの垂直方向の画素アドレスを画面上端から下方に
順次出力する。

ここで、予め画像！！！識装Ｗ５には炉口明度が設定さ
れており、画素データを入力しながら設定された炉口明
度と比較して炉口明度以上の明度を持つ画素データを探
し、該当画素データを検出すると検出回数の積算を開始
し、さらに上方の画素データの比較を継続する。この積
算値が（設定されている）炉口内と規定している積算数
以上の時、最初に検出された炉明度以上の明度の画素デ
ータを持つ画素アドレスを炉壁７と炉口８上端との境界
として向画素アドレスを記憶する。

次に、炉口左端と炉口右端との境界検出する為に第８図
に示した様に、上記炉口上端の画素アドレスより数ライ
ン上方から水平方向の画素アドレスを画面左端から右端
方向へ順次出力し、画素データを入力しながら設定され
ている炉口明度と比較し、同炉口明度以上の明度を持つ
画素データを探す。そして、水平方向に画面センターま
で探しても該当画素データが検出されなければ一ライン
下方の水平方向の画素データの探索を行う。

こうして探索している時に、該当画素データを検出する
と検出回数の積算を開始し、さらに右方向の画素データ
の比較を継続する。ここで、積算数が設定されている炉
口内積算数値以上の時、最初に検出された炉口明度以上
の明度の画素データを持つ画素アドレスをｆ１１１７と
炉口８左端との境界として同画素アドレスｂを記憶する
。

次に、炉口右端を検出する為にも方向の探索を継続して
、入りした画素データが炉口明度未満の明度の時は炉壁
の画素データとして検出回数の積算を開始し、さらに右
方向の画素データの比較を継続する。

同積算値が炉壁と規定している積算数以上の時、最後に
検出された炉口明度以上の明度の画素デー夕を持つ画素
アドレスを炉口８も端と炉壁７との境界として同画素ア
ドレスＣを記憶する。そして、記憶されている画素アド
レスに基づき下記（１）式により炉口８の画素数を求め
記憶する。

炉口画素数 ＝炉口右端の画素アドレス−炉口左端の画素アドレス　
　　　　　　　　　　　・・・・・・　（１）上記処理
を画面下端までおこなって、各水平ライン毎の炉口画素
数を記憶する。

そして、記憶されている各水平ライン毎の全か自画素数
の中から最大炉口画素数を探し出し、その炉口左端アド
レスと炉口右端アドレスとから下記（２）式により炉口
上部の中心画素アドレスｅを得る。

炉口上部の中心画素アドレス 一炉口右端の画素アドレス−炉口左端の画素アドレス ・・・・・・　　（２） さらに、下記（３）式により画面中心の画素アドレスｄ
から炉口上部の中心偏差ｆを求めて記憶しておく。

炉口上部の中心偏差 ＝（画面中心の画素アドレス−炉口上部の中心画素アド
レス）Ｘ−画素の分解能層７自素・・・・・・　（３） 次に炉口下部の画像処理を行う為に画像認識装＠５は炉
口８底部の画像が得られる様に画像切り替え器６をビデ
オメモリ４側に切り替える。そして、ビデオメモリ４に
フリーズ信号を出力して新しい炉口８底部の一画面の画
像データを蓄えさせて、前述と同じく画素アドレスを出
力して指定した画素データを入力して、炉口８底部の中
心検出の処理を行う。ここで、炉口８下端の境界を検出
する為に第９図に示した様に画面センターの垂直方向の
画素アドレスを画面下端から上方に順次出力していて画
素データを入力し、前述と同じ方法で炉壁７と炉口８下
端との境界の画素アドレスｂを探し出して記憶する。

次に炉口８左端と炉口８右端との境界を検出する為に第
１０図に示した様に画面上の左端から右端方向へ順次画
集アドレスを出力して画素データを入力する。この後、
前述と同じ方法で炉口左端の画素アドレスｂと炉口右端
の画素アドレスＣを探し出しく１）式でか自画素数を求
めて記憶し、上記短目下端の画素アドレスより数アドレ
ス下方まで前記操作を繰り返し、各ライン毎のか自画素
数を求め記憶する。

そして、記憶している全か自画素数の中から最大炉口画
素数を探し出し、その炉口左端の画素アドレスｂと炉口
右端の画素アドレスＣとから（２）式により炉口底部の
中心画素アドレスｈを（３）式により炉口底部の中心偏
差ｉを求める。

以上の画素アドレス毎の輝度差識別による炉口８とか壁
７の状況把握を他の炉状況の認識に用いる場合として、
例えば炉蓋の着脱確認に適用する場合について説明する
。この場合には、］−クス炉作業機械が炉蓋膜完了後、
前述の検出方法で炉口８もしくは炉Ｉ！！７どの境界が
検出比゛来ることで、炉蓋膜（炉口間）とし、逆に炉蓋
者完了後、同検出方法で炉口８もしくは炉口８と炉Ｉ！
１７どの境界が検出出来ないことで、炉蓋者（炉口間）
の確認が非接触で短時間に行い得る。この他にも、特開
昭６１−１５７５７７号に記載された、使の炉状況の把
握、認識にこの発明が同様に適用出来ることはいうまで
もない。

ここにおいて、撮像装置であるビデオカメラ１゜２に取
りつける光学フィルター９は太陽光線の主要エネルギー
分−布の波長帯を遮断するが、一方では炉口内のコーク
スの発熱による発光の主要エネルギー分布の波長帯を透
過するものであるから、−・旦取付ければ太陽の直射日
光の影響の無い夜間はもとより、太陽の直射日光でか壁
の輝度が高くなりがちな昼間でもフィルターの取付は取
り外しの必要も無く当初の機能を発揮することができる
。

［発明の効果］ この実施例では、２台のビデオカメラ１．２を用いるも
のとして例示したがこの構成に限定されるものでは無く
、１台のカメラで炉口上部又は底部の何れか一方のみを
撮像して、これにより得ら４゜ れるデータを用いて処理するか、又は１台のビデオカメ
ラで炉口の上下方向に沿ってスキャンさせる構造とする
事もできる。

この発明による、コークス炉の炉口状況ｍ！装置の実施
例は以上の通りであり、次に述べる効果を挙げることが
出来る。

太陽の直射日光を受ける等の、炉壁の輝度が炉Ｏ内自体
の発光を上回る輝度となる様な環境下にあっても、炉壁
と炉口とをコークスの発熱に伴う発光作用に基づき輝度
差により的確に識別でき、信頼度の高い炉口形状のｉｉ
！Ｉを行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の構成を示す斜視図、第２図は実施例の
ブロック構成図、第３図は炉口上部及び底部の撮像状態
を示す概略図、第４図（２）、第４図（へ）は炉口付近
の直射日光による輝度特性とフィルター処理後の輝度特
性及びしきい値での２値化処理後の特性図、第５図は太
陽光線の輻射エネルギー・波長特性図、第６図り、第６
図（へ）、第６図（へ）は炉口内の分光実測特性図、第
７図、第８図は炉口上部認識処理柄図、第９図、第１０
図は炉口底部認識処理例図である。 看、７０１０９０．炉壁、８・・・・・・炉口、９・・
・・・・フィルター１０・・・・・・画像処理装置、１
１・・・・・・モニター　１２・・・・・・カメラ視野
、１３・・・・・・コークス炉、１４・・・・・・炉枠
、１５・・・・・・赤熱コークス、１６・・・・・・直
射日光、ａ・・・・・・炉口上端、ｂ・・・・・・炉口
左端画素アドレス、Ｃ・・・・・・炉口右端画素アドレ
ス、ｄ−・・・−・画面中心の画素アドレス、ｆ・・・
・・・炉口上部の中心偏差、Ｑ・・・・・・炉口下端の
画素アドレス、ｈ・・・・・・炉口下部の中心画素アド
レス素。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平方向の撮像中心を一致させて上下方向に配置
   されると共にコークス炉口に沿つて移動自在に支承され
   、炉口を撮像領域とする撮像装置と、これら撮像装置に
   接続され、当該撮像装置で撮像された炉口の一フレーム
   画像を格納するメモリと、当該メモリにアクセスして任
   意のアドレスの画素を読み込んで画素の輝度差により炉
   口状況を把握する画像認識装置を備えたコークス炉の炉
   口状況認識装置において、前記撮像装置には所定特性の
   光学フィルターを設置したことを特徴とするコークス炉
   の炉口状況認識装置。
2. （２）前記光学フィルターは６５０ｎｍ以上の光を透過
   させる光学特性を有することを特徴とするコークス炉の
   炉口状況認識装置。