丁宏剛 黃 琳 陳剛

(華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北@武漢@430074)

摘要:闡述了利用計(jì)算機(jī)圖像識別方法對數(shù)字灰熔點(diǎn)儀實(shí)驗(yàn)后獲得的系列灰椎形狀變化圖片進(jìn)行灰熔點(diǎn)特征溫度自動識別的算法的研究探討。

關(guān)鍵詞:煤灰熔點(diǎn);特征溫度;顏色拾取

1引言

在煤燃燒過程中,灰熔點(diǎn)是決定煤中是否會找程硯中結(jié)渣和積灰的關(guān)鍵參數(shù),也是評價(jià)美中采用何種燃燒方式的重要依據(jù)。測定煤灰熔融性國內(nèi)外普遍采用熔點(diǎn)法,即將煤灰制成一定尺寸的三角錐體(底邊長7mm、高20mm),在一定氣體介質(zhì)中以一定升溫速度加熱,觀察灰錐在受熱過程中的形態(tài)變化,并記錄其4個特征熔融溫度:變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動溫度(FT)。對煤灰的熔融特性的測定可以采用氧化性氣氛或弱還原性氣氛,一般采用弱還原性氣氛(60%CO+40%CO2)混合氣通入加熱爐。

除了老式的人工控溫、人工觀測記錄的灰熔點(diǎn)儀外,目前普遍采用的自動測定方法是利用數(shù)碼攝像或數(shù)碼拍照技術(shù),把升溫過程中一系列的灰錐形態(tài)變化拍攝下來,然后根據(jù)圖片人工或電腦來確定相應(yīng)的特征溫度。目前實(shí)驗(yàn)室的自動灰熔點(diǎn)儀采用的就是拍攝一系列圖片,然后在幾百張圖片中采用人工判斷的方式得到特征溫度,如果可以通過軟件自動識別圖片中灰熔點(diǎn)特征溫度,無疑可以大大提高實(shí)驗(yàn)的工作效率。

2特征溫度自動識別算法與編程

2.1圖像識別范圍確定

如圖1所示,儀器一次性最多可同時測定5對灰錐樣品,這就需要定義每個灰錐樣品在圖片中的實(shí)際范圍,如圖1,在攝像拍照角度不變的情況下可用鼠標(biāo)拉選范圍的方式確定針對該樣品需要分析檢測像素顏色值的區(qū)域范圍,一系列照片采用相同的范圍進(jìn)行分析。

2.2圖形邊緣識別算法與顏色閥值計(jì)算方法:

經(jīng)典的邊緣提取方法是考察圖像的每個像素在某個鄰域內(nèi)灰度的變化,利用邊緣鄰近一階或二階方向?qū)?shù)變化規(guī)律,用簡易方法檢測邊緣。

2.2.1梯度算子

梯度是圖像處理中最為常用的一次微分方法,算法簡單易行,但有方向性。這類算子有Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子和Kirsch算子等,它們產(chǎn)生的邊緣圖像相似。Roberts算子是2×2算子,對具有陡峭的低噪聲圖像響應(yīng)最好。其它3個算子都是3×3算子,對灰度漸變和噪聲較多的圖像處理得較好。

2.2.2高斯怖普拉斯算子

拉普拉斯算子是不依賴于邊緣方向的二階微分算子,它是1個標(biāo)量而不是向量,具有旋轉(zhuǎn)不變即各向同性的性質(zhì),在圖像處理中經(jīng)常被用來提取圖像的邊緣。通常使用的拉普拉斯算子如下所示。

記錄該處的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)值,并計(jì)算處理算出灰錐當(dāng)前高度和當(dāng)前寬度;

判斷是否為特征溫度;

…

end;

…

2.4運(yùn)算中特征溫度的判別標(biāo)準(zhǔn)

如圖2所示,由于國標(biāo)對于開始變形溫度DT定義不嚴(yán)格,本文采用國外自動灰熔點(diǎn)ASTM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的灰錐高度為寬度的兩倍為判斷依據(jù)。軟化溫度ST為灰錐高度等于寬度,半球溫度HT為灰錐高度為寬度的一半,流動溫度為灰錐高度為初始高度10%。

圖2灰錐變形過程中長寬變化示意圖(圖1A區(qū)域)

3結(jié)論

本文通過對灰熔融特性的特征溫度計(jì)算機(jī)自動判定標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算機(jī)圖形識別算法、以及具體顏色拾取的實(shí)現(xiàn)的討論,給出了一種通過計(jì)算機(jī)自動對灰熔點(diǎn)儀拍攝下來的不同溫度下的系列灰錐變形照片進(jìn)行特征溫度的自動判斷的實(shí)現(xiàn)方法。

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作者簡介:

丁宏剛(1976-),男,工程師,碩士,主要從事實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理工作以及電力企業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)。