專利名稱：用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法
技術領域：
本發明涉及紅外成像系統的對焦技術，更具體地說，涉及一種用于轉爐出鋼監控 的紅外熱像儀對焦方法。
背景技術：
隨著圖像處理技術以及圖像采集設備等相關硬件的高速發展，利用圖像處理方法 來解決冶金行業中的檢測和控制問題已越來越普及。而紅外熱像儀因其獨有的特點，在冶 金行業中被使用廣泛。在紅外成像系統中，由于紅外輻射不是可見光，波長不在人眼感知范 圍內，使得人眼無法直接看見，因此紅外熱像儀與可見光成像系統(如照相機、攝像機等設 備)有本質上的區別。目前，國內外針對可見光成像系統的自動對焦方法比較多，而在紅外熱像儀自動 對焦方法上相關的技術比較少，現有的紅外熱像儀成像系統基本都是采用手動調焦，或者 是通過手工操作驅動電機來進行調焦。在實際使用中，紅外熱像儀成像系統需要人工操作 多次，反復的調節鏡頭位置，觀察圖像的變化，才能找到聚焦位置。其缺點是對焦時間比較 長，同時對焦模糊，每次對焦精度不同，圖像質量有所差別。特別是在被測物體不斷變化的 情況下和需要快速成像的場合，采用人工來對焦就很困難，這樣就直接限制了紅外熱像儀 的使用范圍。特別是在轉爐出鋼過程監控系統中，隨著出鋼時間不同轉爐會不斷的轉動，引 起出鋼口與熱像儀之間的距離不斷發生變化，為了獲得清晰的圖像，必需要對熱像儀進行 不斷快速對焦，而采用人工調焦的方式基本上很難滿足實時監控的要求。因此，迫切需要一種新的對焦方法來實現紅外熱像儀的快速成像作業。
發明內容
針對現有技術中存在的上述缺點，本發明的目的是提供一種用于轉爐出鋼監控的 紅外熱像儀對焦方法，該對焦方法能夠實現紅外熱像儀的自動快速對焦，從而滿足轉爐出 鋼的實時監控作業的需求。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案該用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法包括以下步驟A.采用紅外熱像儀鏡頭采集在初始位置的鋼流紅外熱圖像，并計算出初始位置的 圖像灰度均值；B.控制鏡頭移動至另一位置，計算出該位置的圖像灰度均值，并與初始位置的圖 像灰度均值比較，以確定鏡頭移動方向；C.控制鏡頭沿步驟B中確定方向進行等距移動，分別獲取各移動位置的圖像灰度 均值，并依次進行比較，直至確定鏡頭移動方向與前一次移動方向相反；D.繼續控制鏡頭沿步驟C中確定方向進行等距移動，且移動距離小于步驟C中的 移動距離，同樣分別獲取各移動位置的圖像灰度均值，并依次進行比較，直至確定鏡頭移動 方向與前一次移動方向相反；
E.重復步驟C和D，并在每次鏡頭發生轉向時，遞減鏡頭的移動距離，從而控制鏡 頭往復移動并逐步縮小移動范圍，直至鏡頭處于對焦位置，完成對焦。所述的步驟A包括Al.采用紅外熱像儀鏡頭采集一幀在初始位置的鋼流紅外熱圖像；A2.選取圖像中鋼流所在位置的一塊點陣區域，并提取點陣區域內的圖像數據；A3.根據圖像數據計算出該圖像的灰度均值，計算公式為^ = Σ勸，力，式中評和
權利要求
1.一種用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于， 該對焦方法包括以下步驟A.采用紅外熱像儀鏡頭采集在初始位置的鋼流紅外熱圖像，并計算出初始位置的圖像 灰度均值；B.控制鏡頭移動至另一位置，計算出該位置的圖像灰度均值，并與初始位置的圖像灰 度均值比較，以確定鏡頭移動方向；C.控制鏡頭沿步驟B中確定方向進行等距移動，分別獲取各移動位置的圖像灰度均 值，并依次進行比較，直至確定鏡頭移動方向與前一次移動方向相反；D.繼續控制鏡頭沿步驟C中確定方向進行等距移動，且移動距離小于步驟C中的移動 距離，同樣分別獲取各移動位置的圖像灰度均值，并依次進行比較，直至確定鏡頭移動方向 與前一次移動方向相反；E.重復步驟C和D，并在每次鏡頭發生轉向時，遞減鏡頭的移動距離，從而控制鏡頭往 復移動并逐步縮小移動范圍，直至鏡頭處于對焦位置，完成對焦。
2.如權利要求1所述的用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于， 所述的步驟A包括Al.采用紅外熱像儀鏡頭采集一幀在初始位置的鋼流紅外熱圖像； A2.通過計算機選取圖像中鋼流所在位置的一塊點陣區域，并提取點陣區域內的圖像 數據；A3.根據圖像數據計算出該圖像的灰度均值，計算公式為 = Σ功·,·/)，式中w和Η分WxH別為鋼流圖像的寬度和高度，x(i，j)為該圖像中點(i，j)的灰度值入為該圖像的灰度均值。
3.如權利要求2所述的用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于， 在所述的步驟A2中，選取的點陣區域的寬度大于鋼流紅外熱圖像的寬度，高度小于鋼流紅外熱圖像的高度。
4.如權利要求2或3所述的用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于， 所述的步驟A還包括A4.重復步驟Al至A3獲得N幀初始位置圖像的灰度均值，并再取平均得出該初始位置 圖像的最終灰度均值。
5.如權利要求4所述的用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于， 在所述的步驟B中若初次移動位置的圖像灰度均值大于初始位置的圖像灰度均值時，判定該鏡頭的下一 移動方向與初次移動方向相同；若初次移動位置的圖像灰度均值小于初始位置的圖像灰度均值時，判定該鏡頭的下一 移動方向與初次移動方向反向。
6.如權利要求5所述的用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于 在所述的步驟C和D中若后一次移動位置的圖像灰度均值大于前一次位置的圖像灰度均值時，判定該鏡頭的 下一次移動方向與之前移動方向相同；若后一次移動位置的圖像灰度均值小于前一次位置的圖像灰度均值時，判定該鏡頭的 下一次移動方向與之前移動方向反向。
7.如權利要求6所述的用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，其特征在于， 在所述的步驟E中當前后兩位置的圖像灰度均值之差的絕對值小于或等于對焦判定閥值，即判定鏡頭處 于對焦位置；或者，當鏡頭往復移動次數達到設定次數，即判定鏡頭處于對焦位置。
全文摘要
本發明公開了一種用于轉爐出鋼監控的紅外熱像儀對焦方法，該對焦方法通過紅外熱像儀采集鋼流紅外熱圖像，并通過計算機接收并計算出圖像的灰度均值，根據鏡頭對焦位置的圖像灰度均值最大的原理控制鏡頭電機驅動鏡頭進行自動對焦，從而能夠快速自動完成對焦，滿足轉爐出鋼的實時監控作業的需求。
文檔編號G01N21/35GK102041345SQ20091019754
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者馮天均, 唐安祥, 申屠理鋒 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司
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