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1、 重庆大学本科学生毕业论文半球点法试样熔化过程图像识别的初步研究学 生：徐 阳学 号：20103320指导教师：王水波专 业：冶金工程重庆大学材料科学与工程学院二一四年六月 Graduation Thesis of Chongqing UniversityA preliminary study on the image recognition of the sample melting process based on the hemisphere point methodUndergraduate: Xu YangSupervisor: Wang ShuiboMajor: Metallurg
2、y EngineeringCollege of material Science and EngineeringChongqing UniversityJune 2014重庆大学本科学生毕业设计（论文） 中文摘要I摘 要熔点是冶金炉渣的一个非常重要的物化性质，对于炉渣的熔点的测试，通常采用半球点法，具有更高精度的测试仪器的开发具有很大的实际意义。而图像识别，是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。利用传感器对事物图像的采集、处理和识别，其无论在工业、农业、科技、国防上都具有重大的利用价值和广阔的发展空间。半球点法熔点仪的研发中，最重要的是通过计算机图像识别
3、技术对试样的高度进行自动识别。其中计算机控制系统由SDK_2000视频采集卡、RS232 串口以及温度控制器组成。利用SDK_2000其本身附带的采集控件，使用MATLAB编程语言从外部视频输出端获得视频信号，并通过计算机图像识别技术检测出所得图像的边缘，从而对试样的开始熔化温度、半球点温度和流动温度时的试样高度进行自动识别。加入5%的Na2CO3后的试样在1200产生气泡干扰试样边缘识别，而采用Canny算子检测出图像的边缘，再集合边缘点的坐标寻求出试样的高度。关键词：半球点，MATLAB，图像识别，边缘识别， Canny重庆大学本科学生毕业论文（论文） ABSTRACTIIABSTRACT
4、The melting point is a very important physical and chemical properties of the metallurgical slag, for the test of slag melting point, we usually use hemisphere point method, it has great practical significance to develop the accuracy of the test instrument. And the image recognition, is a kind of te
5、chnology that can identify different patterns of target and object, and this technology is using computer to processing analysis and understand the image. It has great value and broad space for development to use the sensor to collect, processing and recognise the image, whether in industry, agricul
6、ture, science and technology and national defense. In the research and development of the hemisphere point method for melting point apparatus, the most important is through computer image recognition technology for automatic recognition on the height of the sample. Computer control system consists o
7、f SDK_2000 video capture card, RS-232 serial port, and temperature controller. Using SDK_2000 that came with the acquisition of its own controls, and using MATLAB programming language obtained video signals from external video output, to get the images edge and automatic identification of the high d
8、egree of the sample.The experimental results data show that:(1) You can record videos or manual continuous shooting and save images;(2) To automatically identify the image heightKey words: point of the hemisphere, MATLAB, image recognition, edge recognition重庆大学本科学生毕业论文（论文） 目录III目 录重庆大学本科学生毕业论文（论文） 1
9、 绪论11 绪论1.1 课题研究背景炉渣的物理化学性质 1直接影响着冶炼过程是否能顺利进行和技术经济指标是否符合标准要求，是能否实现优质、高产、低耗能的重要因素之一。而熔点就是冶金炉渣一个非常重要的物化性质。其中以研究连铸保护渣为重点，保护渣属于炉渣中的合成渣一类，是一种具有很强的特殊作用性炉渣，保护渣在连铸工艺中起到的作用有：绝热保温，防止散热；隔绝空气，防止钢液的二次氧化影响产钢质量；吸收溶解钢渣界面的夹杂，净化钢液；减少拉坯阻力，防止凝壳与铜板的粘结，起到润滑的作用；改善结晶器传热。为了实现保护渣的以上五大功能，关键是配置成分合适的保护渣，连铸保护渣主要由基础渣料、助溶剂以及调节剂三大部
10、分组成。其中任何一部分的成分的变化都会对保护渣的实际作用产生影响，由于保护渣属于多组分混合物，其中各物质的熔点不同，所以其熔点在一个区间范围，在熔化时先后析出不同的物质，产生的效果也不同，并且对于保护渣量的消耗也有重要影响。所以测定保护渣的熔点来制定保护渣物相图可以准确了解其主要的组成成分，且保护渣的熔点在一定程度上就反应了这类硅酸盐的熔化性质。其熔化性质 2主要有熔化速度以及熔化温度，在保护渣的五大作用中他们直接影响着生产过程中的安全性和连铸钢坯的质量问题：熔化速度对维护正常浇注有着决定性的作用，它不但控制着液渣层的厚度，还决定了液渣流入铸坯与结晶器缝隙的速度，是钢坯是否出现裂纹甚至是否出现
11、拉漏现象的主要影响因素；熔化温度对结晶器内钢液面上熔渣的厚度和结晶器与铸坯之间的渣膜厚度有直接的影响，对于拉速提升的研究起着决定性的作用。如今以高拉速、高作业率、高连浇率以及高质量为特征的高效连铸已经成为钢铁企业降低成本、降低能耗、降低事故率、在世界激烈的钢铁市场竞争中占有一席之地之地的重要技术。由此可见准确研究保护渣熔点在学术研究和实际生产中，都有着十分重要的意义和作用。所以熔点的测定在冶金炉渣的研究及工厂实际工艺操作中扮演着越来越关键的角色。对于炉渣的熔点的测试，国内外通常采用半球点法。而在半球点法测试仪的研发中，很重要的两个方面就是对试样的高度进行电脑自动识别 3-4，及在指定升温速度下
12、，对加热功率进行精确的控制。半球点熔点仪的工作原理相当于一个放大镜，我们把试样（尺寸 3mm3mm 的圆柱体）放在熔点仪的高温炉膛中，在恒定温度条件下通过 CCD 摄像技术观察试样熔化到原高度的 3/4 时所需要的时重庆大学本科学生毕业论文（论文） 1 绪论 2间，定义为保护渣的熔化速度，在恒定的升温速度条件下熔化至原高度的1/2 时的温度称之为熔化温度（也称为半球点温度），还有熔化至原高度的 4/5 的软化温度以及 1/5 时的流化温度等等，从这些数据我们就可以判断出保护渣的组成成分等等。因为保护渣是多种氧化物和氟化物组成的多组元体系，其中各类物质熔点各不相同，所以在温度控制器不准确的升温功
13、率输出下，试样内部物质先后熔化状态也会出现差异，这样会对高度判断产生一定的误差，对实验结果造成比较大的影响，并且在以往我们是通过实验人员肉眼人工判断试样是否已经熔化至要求高度然后记录数据，需要操作者时刻注意试样的变化，不仅会造成主观误差，更浪费了人力资源；而在连续升温时，温度控制器的对温度的控制也无法达到要求的误差范围之内。尽管进行多组平行实验求平均值以减少误差，但仍不准确，从而对保护渣的熔化性能的了解也不准确，进而在生产中会造成产品质量不高，带来经济损失，严重的甚至可能会影响操作人员的安全。所以对半球点测试仪的两个主要方面有必要进行深入的研究，给出更优化的方案。1.2 课题研究的内容目的及意
14、义本课题的研究的主要任务就是对半球点法测试仪的研发过程中的图像识别问题展开研究：如何使用计算机图像识别技术对试样的高度进行自动识别，让计算机可以追踪试样高度的变化，自动的在所需条件下记录当时的数据，尽可能的减少或避免主观误差并提高工作效率，从而达到更准确的了解保护渣的熔化性能的目的，并且让测定工作全自动化。这对于满足连铸技术的高速发展、钢铁企业结构的合理优化都有着十分重大的意义，这也是计算机技术在现代冶金技术中广泛应用 5的具体表现之一。任务书？ 正常边缘和高度识别，干扰情况的识别？重庆大学本科学生毕业论文（论文） 2 研究现状32 研究现状2.1 视频图像的采集在图像采集这方面，世界各国的学
15、者已经有了十分丰富的研究经验，从大量研究和开发实例可以看出使用多种软件都可以从外部视频源得到高质量的视频图像，并可以实现对图片进行预计的处理分析以及保存等功能。屠添翼，石跃祥 6等人使用的是 DirectShow 方法来实现图像采集是视频存储，DirectShow 是微软公司在 ActiveMovie 和 Video for Windows 的基础上新推出的一代基于 COM 的多媒体开发包。它可以在同时完成图像采集、视频存储及视频预览的功能。其核心是一种称为过滤器的插件式的模块系统，它装配在过滤器图表中，用来管理在过滤器和过滤器内部两者之间的音视频数据流。这种方法的关键在于过滤器的管理和连接。此程序在每隔一个时间间隔时会提取一帧
