[發(fā)明專利]一種基于圖像識(shí)別的球團(tuán)固結(jié)程度評(píng)價(jià)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110786670.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113570557A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王耀祖;賀威;劉征建;張建良;于欣波;侯靜怡;馬黎明;馬云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T5/00;G06T5/30;G06N3/04;G06N3/08;C22B1/16;G01N15/00;G01N15/10
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波;鄧琳

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于圖像識(shí)別的球團(tuán)固結(jié)程度評(píng)價(jià)方法，包括：制備球團(tuán)；采用掃描電子顯微鏡或者礦相顯微鏡獲取球團(tuán)圖像；對(duì)獲取的圖像進(jìn)行圖像識(shí)別，得到圖像中顆粒的數(shù)量、周長(zhǎng)和面積；基于圖像識(shí)別結(jié)果提出球團(tuán)固結(jié)評(píng)價(jià)體系，計(jì)算出球團(tuán)內(nèi)部顆粒生長(zhǎng)指數(shù)、顆粒均勻性指數(shù)、顆粒固結(jié)指數(shù)及焙燒熟化度。本發(fā)明基于球團(tuán)礦礦相結(jié)構(gòu)圖像，采用分水嶺分割、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法來(lái)實(shí)現(xiàn)球團(tuán)內(nèi)部顆粒的分割和識(shí)別，并自動(dòng)量化獲取球團(tuán)內(nèi)部顆粒的數(shù)量、顆粒邊界周長(zhǎng)、顆粒面積等參數(shù)，得到球團(tuán)礦內(nèi)部顆粒生長(zhǎng)指數(shù)、顆粒均勻性指數(shù)、顆粒固結(jié)指數(shù)及顆粒熟化度，對(duì)評(píng)價(jià)鐵礦粉的連晶性能以及優(yōu)化球團(tuán)礦的焙燒工藝參數(shù)具有重要的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵礦氧化球團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于圖像識(shí)別的球團(tuán)固結(jié)程度評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

球團(tuán)礦作為高爐煉鐵的重要含鐵原料，其多為直徑8～16mm的球體。球團(tuán)礦制備包含了造球、預(yù)熱焙燒過(guò)程，涵蓋細(xì)粒級(jí)礦石、白云石及膨潤(rùn)土等原料的混合，然后在高溫條件下進(jìn)行氧化和焙燒以達(dá)到適宜冶煉所需要的化學(xué)成分、機(jī)械性能及冶金性能。其中，焙燒溫度、焙燒時(shí)間等技術(shù)參數(shù)均對(duì)球團(tuán)礦的礦物組成、機(jī)械強(qiáng)度及冶金性能有很大的影響。眾所周知，球團(tuán)礦的固結(jié)機(jī)制主要依賴于固相反應(yīng)，包含，單組分顆粒之間的擴(kuò)散形成連接橋(燒結(jié)頸)，以及多組分系統(tǒng)之間的擴(kuò)散形成化合物及固溶體。固結(jié)溫度主要發(fā)生在氧化物的熔點(diǎn)溫度以下，焙燒過(guò)程有少量的液相產(chǎn)生。球團(tuán)礦生產(chǎn)過(guò)程中，由于鐵礦石的多樣性，為了盡可能優(yōu)化球團(tuán)礦的性能，有必要調(diào)整焙燒過(guò)程技術(shù)參數(shù)優(yōu)化球團(tuán)礦內(nèi)部晶粒特征，包含晶界形狀、晶粒大小尺度及孔隙形態(tài)等從而實(shí)現(xiàn)球團(tuán)礦冶金性能及機(jī)械性能的整體優(yōu)化。因此，將球團(tuán)礦的微觀特性與宏觀性能統(tǒng)一起來(lái)對(duì)于改善球團(tuán)礦的冶金性能及評(píng)估磁鐵礦粉的焙燒性能具有重要意義。

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，少有文獻(xiàn)提及了球團(tuán)礦燒結(jié)度的定量化表征，文獻(xiàn)( H O,Bailon A M G,de Alves F J,et al.Methodology development for determining thesintering degree in iron ore pellet grains through automatic image analysis[C]//Proceedings of the 6th International Congress on the Science andTechnology ofIronmaking–ICSTI,.2012,14.)基于光學(xué)顯微鏡提出一種測(cè)量球團(tuán)燒結(jié)度的方法，他們認(rèn)為這種處理方法能夠定量化確定晶體顆粒及顆粒間燒結(jié)頸的尺寸。文獻(xiàn)(Nellros F,Thurley M J,Jonsson H,et al.Automated measurement of sinteringdegree in optical microscopy through image analysis of particle joins[J].Pattern Recognition,Elsevier,2015,48(11):3451–3465.)基于顆粒的連接結(jié)構(gòu)及結(jié)合特性，提出基于圖像識(shí)別的燒結(jié)度定量化處理方法，計(jì)算了四種不同焙燒溫度條件的球團(tuán)內(nèi)部顆粒的半徑、曲率及密度。文獻(xiàn)(KumarT K S,Simonsson M,Viswanathan N N,etal.Establishing a novel methodology to correlate the macroscopic andmicroscopic degree of sintering in magnetite pellets during induration[J].steel research international,2018,89(3):1700366.)基于圖像處理方法，采用距離轉(zhuǎn)換定量化確定了球團(tuán)礦的焙燒程度。

所有這些研究為球團(tuán)礦焙燒程度的定量化分析提供了良好的研究思路。但是在先前的研究中，學(xué)者主要通過(guò)晶粒的直徑及尺寸來(lái)表征燒結(jié)頸的尺寸。然而，由于球團(tuán)內(nèi)部顆粒的小尺寸、形狀的不規(guī)則性，以及圖片分辨率的局限性，這種統(tǒng)計(jì)方法往往會(huì)對(duì)燒結(jié)頸及顆粒尺寸的表征造成比較大的誤差。更重要的，顆粒的生長(zhǎng)行為，例如，焙燒過(guò)程中礦粉的長(zhǎng)大指數(shù)、晶粒的均勻性指數(shù)及連晶過(guò)程的溫度敏感性等性能，尚未形成統(tǒng)一的高溫評(píng)價(jià)指標(biāo)。