專(zhuān)利名稱(chēng)：爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)及其圖像優(yōu)化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化儀器領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)及其圖像優(yōu)化裝置。
背來(lái)技術(shù)
煉鋼使用的RH爐(循環(huán)式真空脫氣法Ruhstahl-Hausen vacuum degassing process, RH)具有真空循環(huán)脫氣功能，是冶煉髙等級(jí)鋼種廣泛使用的二次精煉裝備.用 于對(duì)鋼水成分、溫度進(jìn)行調(diào)整以及在鋼水循環(huán)中脫去鋼水中的碳、氣、氣.在鋼水成分調(diào) 整的加料過(guò)程中與鋼水循環(huán)脫氣操作時(shí)，都需要由操作人員對(duì)這二個(gè)關(guān)鍵工藝進(jìn)行圖像的 實(shí)時(shí)觀察嚴(yán)密監(jiān)控，參考圖l所示，圖l是煉鋼RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)安裝示意圖.
RH爐鋼水困像監(jiān)控目前釆用通用的自動(dòng)光圈鏡頭加CCD攝像機(jī)方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像獲 取。自動(dòng)光圈鏡頭產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以整幅圖像的亮度統(tǒng)計(jì)數(shù)值為目標(biāo)，自動(dòng)調(diào)整光圑孔徑，使 獲取的整幅圖像的亮度始終處在人眼觀察比較適中工作模式.但，對(duì)于RH爐鋼水表面的 監(jiān)視，是為了觀察鋼水表面翻滾運(yùn)動(dòng)及投料的情況，保證生產(chǎn)順行.由于工藝原因，鋼水 圖像只占據(jù)整個(gè)畫(huà)面的很小一部分，RH爐使用通常的自動(dòng)光圏鏡頭時(shí)，經(jīng)常會(huì)造成困像目 標(biāo)鋼水前景過(guò)亮無(wú)法觀察鋼水的對(duì)流翻滾與瞬間加料等工況.而爐壁、保護(hù)渣和冷鋼等全 黑的背景圖像占了整幅圖像的大部分，它們與鋼水相比黑白分明，這樣特定的目標(biāo)圖像即 使前景鋼水的圖像非常亮，甚至達(dá)到了亮度飽和的程度，但整幅圖像的平均亮度還是正常 的，自動(dòng)鏡頭的光圃不會(huì)自動(dòng)調(diào)整，在生產(chǎn)中，常常會(huì)造成無(wú)法將過(guò)亮的鋼水圖像調(diào)整到 最佳狀態(tài)，只能看到一團(tuán)白光，內(nèi)部的對(duì)流翻滾與瞬間加料的黑影沒(méi)有出現(xiàn)，失去了圖像 實(shí)時(shí)觀察嚴(yán)密監(jiān)控的重要功能。同時(shí)由于投放的物料相對(duì)比較細(xì)小，監(jiān)視畫(huà)面中加料圖像 如一陣黑輕煙飄過(guò)，有時(shí)與部分背景融合也會(huì)造成模糊不清，使搡作人員很難從圖像中觀 察清楚，在爐內(nèi)又沒(méi)有其它直觀的手段監(jiān)控這二個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)工藝執(zhí)行的情況下，這將直接 影響到RH爐鋼水冶煉生產(chǎn)操作的安全與順行。
現(xiàn)有的調(diào)整相機(jī)光豳技術(shù)通常針對(duì)整幅圖像或圖像某幾個(gè)固定點(diǎn)，不會(huì)有目的忽視背 景，只針對(duì)隨機(jī)出現(xiàn)的特定目標(biāo)，如鋼水面大小、位置、輪廓的變化，自動(dòng)調(diào)整光圃.同 樣現(xiàn)有技術(shù)也不會(huì)針對(duì)鋼水目標(biāo)自動(dòng)加強(qiáng)輪廨，自動(dòng)提髙目標(biāo)圖像的反差達(dá)到利于觀察的 目的。在現(xiàn)有技術(shù)中，下述的專(zhuān)利申請(qǐng)涉及上述領(lǐng)域
"CN02281648.8精煉爐鋼水?dāng)z像裝置"，該專(zhuān)利介紹的是一個(gè)觀察鋼水漆面的機(jī)械 及光學(xué)裝置.
冗閃01801695.2觀察鐵水精煉爐內(nèi)部的方法及觀察爐內(nèi)用的風(fēng)口"，該專(zhuān)利介紹的 是一個(gè)觀察鋼水液面的機(jī)械保護(hù)裝置，
"CN90210089.0—種弧光保護(hù)鏡"。該專(zhuān)利涉及一種機(jī)電結(jié)合的眼晴保護(hù)裝置. "CN01245393.5—種高爐攝像儀觀察和清洗裝置"。該專(zhuān)利涉及一種機(jī)械的運(yùn)動(dòng)裝置。
"JP63166922A， OBSERVATION APPARATUS FOR INNER WALL IN FURNACE".該
專(zhuān)利涉及一種RH爐內(nèi)壁觀測(cè)的測(cè)控裝置，主要內(nèi)容包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)與保護(hù).
"JP02209416A ， METHOD FOR MONITORING MOLTEN METAL SURFACE IN DEGASSING REFINING",該專(zhuān)利涉及一種用于觀察鋼水液面的機(jī)械及光學(xué)裝置.
"JP04005515A, MEASURING METHOD FOR INTERNAL WALL OF FURNACE",該專(zhuān)
利涉及一種激光三角法的用于觀察RH爐內(nèi)壁的機(jī)電一體化測(cè)距裝置。
上述專(zhuān)利都不是對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)鏡頭光圈進(jìn)行控制的電子裝置，因此， 在現(xiàn)有技術(shù)中，尚不具有針對(duì)鋼水目標(biāo)自動(dòng)加強(qiáng)輪廓，自動(dòng)提高目標(biāo)困像的反差達(dá)到利于 觀察的技術(shù).
發(fā)明內(nèi)察
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述利用顯示器對(duì)二次精煉鋼水的爐中鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)，在獲取 圖像時(shí)，現(xiàn)'有的產(chǎn)品只有自動(dòng)光圉對(duì)應(yīng)整幅圖像的亮度進(jìn)行調(diào)整，從而使觀察鋼水前景圖 像的亮度控制不敏感，有時(shí)會(huì)造成鋼水圖像過(guò)亮飽和無(wú)法使用圖像監(jiān)視功能等缺點(diǎn)，提供 了釆用電子技術(shù)對(duì)能看的圖像的進(jìn)一步處理；對(duì)無(wú)法使用的圖像特殊地抽取部分圖像信號(hào) 針對(duì)性地自動(dòng)調(diào)節(jié)光圃，使之在整幅圖像不能用時(shí)，通過(guò)圖像電子優(yōu)化裝置自動(dòng)處理后又 能正常使用了，達(dá)到了生產(chǎn)時(shí)，能平穩(wěn)使用圖像監(jiān)視系統(tǒng)的原設(shè)計(jì)功能.
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置，從爐鋼水 面監(jiān)視系統(tǒng)的CCD攝像機(jī)獲得輸入圖像，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng) 的監(jiān)視器，并輸出反鐨信號(hào)控制爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光國(guó)鏡頭，所述圖像優(yōu)化裝置抽 取鋼水水面部分圖像針對(duì)性地自動(dòng)光圈鏡頭，保證鋼水水面部分的圖像的可視性，所述圖
像優(yōu)化裝置包括
輸入裝置，將來(lái)自CCD攝像機(jī)的視頻信號(hào)通過(guò)輸入匹配電路耦合輸入，再通過(guò)輸入 濾波電路濾除信號(hào)雜波得到信噪比較髙的內(nèi)部視頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)零點(diǎn)調(diào)整電路對(duì)該內(nèi)部視 頻信號(hào)的起始電壓進(jìn)行調(diào)整，使內(nèi)部視頻信號(hào)的零點(diǎn)電壓精確穩(wěn)定；
鋼水圖像檢測(cè)裝置，連接到輸入裝置，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信 號(hào)是否處在行/場(chǎng)同步階段，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信號(hào)是處在畫(huà)面階段還是同步與控制階段， 并從所述內(nèi)部視頻信號(hào)中分離出鋼水圖像信號(hào)，并且進(jìn)行鋼水亮度的平均計(jì)算；
中央處理單元，連接到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置，接收經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度，所述中央處 理單元連接到控制計(jì)算機(jī)得到設(shè)定參數(shù)，根據(jù)經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度選擇困像的亮度，輸出亮 度選擇信號(hào)以及光圈控制信號(hào)，所述亮度選擇信號(hào)輸出到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置；
圖像增強(qiáng)裝置，連接到所述輸入裝置、所述鋼水圖像檢瀏裝置以及所述中央處理單元， 同樣接收所述中央處理單元的亮度選擇信號(hào)，調(diào)整所述圖像的亮度、反差，增強(qiáng)鋼水圖像 的輪廓，再通過(guò)同步信號(hào)組合生成監(jiān)視視翔信號(hào)，所述監(jiān)視視頻信號(hào)具有增強(qiáng)的鋼水困像;
輸出裝置，連接到圖像增強(qiáng)裝置和中央處理單元，對(duì)增強(qiáng)后的監(jiān)視視頻信號(hào)進(jìn)行輸出 濾波消除噪聲，再將監(jiān)視視頻信號(hào)送到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)枧器上，所述輸出裝置還接 收中央處理單元輸出的光圍控制信號(hào)，輸出到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光圍鏡頭，對(duì)自動(dòng) 光圍鏡頭進(jìn)行控制.
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)，包括爐、監(jiān)視爐的自動(dòng)光圍 鏡頭、連接到自動(dòng)光圍鏡頭的CCD攝像機(jī)、顯示器，還包括圖像優(yōu)化裝置，從CCD攝像 機(jī)獲得輸入圖像，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出到監(jiān)視器，并輸出反餓信號(hào)控制自動(dòng)光圃鏡 頭，所述圖像優(yōu)化裝置抽取鋼水水面部分圖像針對(duì)性地自動(dòng)光圍鏡頭，保證鋼水水面部分 的圖像的可視性，所述圖像優(yōu)化裝置包括
輸入裝置，將來(lái)自CCD攝像機(jī)的視頻信號(hào)通過(guò)輸入匹配電路耦合輸入，再通過(guò)輸入 濾波電路濾除信號(hào)雜波得到信噪比較髙的內(nèi)部視頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)零點(diǎn)調(diào)整電路對(duì)該內(nèi)部視 頻信號(hào)的起始電壓進(jìn)行調(diào)整，使內(nèi)部視頻信號(hào)的零點(diǎn)電壓精確穩(wěn)定；
鋼水圖像檢測(cè)裝置，連接到輸入裝變，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信 號(hào)是否處在行/場(chǎng)同步階段，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信號(hào)是處在畫(huà)面階段還是同步與控制階段， 并從所述內(nèi)部視頻信號(hào)中分離出鋼水圖像信號(hào)，并且進(jìn)行鋼水亮度的平均計(jì)算；
中央處理單元，連接到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置，接收經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度，所述中央處
理單元連接到控制計(jì)算機(jī)得到設(shè)定參數(shù)，根據(jù)經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度選擇圖像的亮度，輸出亮 度選擇信號(hào)以及光圍控制信號(hào)，所述亮度選擇信號(hào)輸出到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置；
圖像增強(qiáng)裝置，連接到所述輸入裝置、所述鋼水圖像檢測(cè)裝置以及所述中央處理單元, 同樣接收所述中央處理單元的亮度選擇信號(hào)，調(diào)整所述圖像的亮度、反差，增強(qiáng)鋼水圖像 的輪廓，再通過(guò)同步信號(hào)組合生成監(jiān)視視頻信號(hào)，所述監(jiān)視視頻信號(hào)具有增強(qiáng)的鋼水圖像;
輸出裝置，連接到圖像增強(qiáng)裝置和中央處理單元，對(duì)增強(qiáng)后的監(jiān)視視頻信號(hào)進(jìn)行輸出 濾波消除噪聲，再將監(jiān)視視頻信號(hào)送到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視器上，所述輸出裝置還接 收中央處理單元輸出的光圑控制信號(hào)，輸出到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光圍鏡頭，對(duì)自動(dòng) 光圉鏡頭進(jìn)行控制.
本發(fā)明的用于爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置及使用該圖像優(yōu)化裝置的爐鋼水面 監(jiān)視系統(tǒng)，利用電子處理裝置對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理，從整個(gè)畫(huà)面中抽取部分田像及前景鋼 水圖像信號(hào)，去除全黑的背景信號(hào)，以此為圖像目標(biāo)對(duì)鏡頭的光圈進(jìn)行自動(dòng)控制，這樣自 動(dòng)調(diào)節(jié)僅對(duì)要觀溯的鋼水目標(biāo)的明亮信號(hào)有關(guān)聯(lián)，而與幾乎全黑的背崠信號(hào)無(wú)關(guān)，光圍的 主動(dòng)調(diào)節(jié)能力有明顯的提髙，同時(shí)對(duì)鋼水亮度的敏感性響應(yīng)能力有很大的提高，從而使鋼 水圖像的亮度始終調(diào)節(jié)在人眼能觀測(cè)圖像的范圍內(nèi)，使顯示器處在最佳工作狀態(tài).與此同 時(shí)，本發(fā)明還可以對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行灰度增強(qiáng)(反差)和頻率增強(qiáng)(輪廓)，提高鋼水圖像 翻滾和投放物料時(shí)的反差，并強(qiáng)化輪廓與邊沿，進(jìn)一步優(yōu)化鋼水圖像的觀察監(jiān)控可視效果, 在正常與非正常情況下不妨礙觀察圖像的效果。


在本發(fā)明中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中，
圖l是現(xiàn)有技術(shù)中煉鋼RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)安裝示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖3是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置的原理圖4是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置的電路原理困;
圖5是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置的時(shí)序控制困.
具體實(shí)旄方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案.
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置以及使用該困像優(yōu) 化裝置的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)，首先，參考圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖.
該RH爐鋼水面監(jiān)枧系統(tǒng)200,包括RH爐202、監(jiān)視RH爐的自動(dòng)光圃鏡頭204、 連接到自動(dòng)光圈鏡頭204的CCD攝像機(jī)206、顯示器208,還包括圖像優(yōu)化裝置100,從 CCD攝像機(jī)206獲得輸入圖像，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出到監(jiān)視器，并輸出反餓信號(hào)控 制自動(dòng)光團(tuán)鏡頭204，圖像優(yōu)化裝置100抽取鋼水水面部分圖像針對(duì)性地自動(dòng)光圃鏡頭 204,保證鋼水水面部分的圖像的可視性，該圖像優(yōu)化裝置IOO包括
輸入裝置102,將來(lái)自CCD攝像機(jī)206的視頻信號(hào)通過(guò)輸入匹配電路耦合輸入，再 通過(guò)輸入濾波電路濾除信號(hào)雜波得到信噪比較高的內(nèi)部視頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)零點(diǎn)調(diào)整電路對(duì) 該內(nèi)部視頻信號(hào)的起始電壓進(jìn)行調(diào)整，使內(nèi)部視頻信號(hào)的零點(diǎn)電壓精確穩(wěn)定；
鋼水圖像檢測(cè)裝置104,連接到輸入裝置102，接收內(nèi)部視頻信號(hào)，檢擁內(nèi)部視頻信 號(hào)是否處在行/場(chǎng)同步階段，檢測(cè)內(nèi)部視頻信號(hào)是處在畫(huà)面階段還是同步與控制階段，并從 內(nèi)部視頻信號(hào)中分離出鋼水圖像信號(hào)，并且進(jìn)行鋼水亮度的平均計(jì)算；
中央處理單,元106,連接到鋼水圖像檢測(cè)裝置104,接收經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度，中央處 理單元連接到控制計(jì)算機(jī)210得到設(shè)定參數(shù)，根據(jù)經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度選擇圖像的亮度，輸 出亮度選擇信號(hào)以及光圃控制信號(hào)，亮度選擇信號(hào)輸出到鋼水圖像檢溯裝置；
圖像增強(qiáng)裝置108,連接到輸入裝置102、鋼水圖像檢測(cè)裝置104以及中央處理單元 106，同樣接收中央處理單元106的亮度選擇信號(hào)，調(diào)整圖像的亮度、反差，增強(qiáng)鋼水圖 像的輪廓，再通過(guò)同步信號(hào)組合生成監(jiān)視視頻信號(hào)，監(jiān)視視頻信號(hào)具有增強(qiáng)的鋼水圖像；
輸出裝置IIO,連接到圖像增強(qiáng)裝置108和中央處理單元106，對(duì)增強(qiáng)后的監(jiān)視視頻 信號(hào)進(jìn)行輸出濾波消除噪聲，再將監(jiān)視視頻信號(hào)送到RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視器208 上，輸出裝置IIO還接收中夾處理單元106輸出的光圈控制信號(hào)，輸出到RH爐鋼水面監(jiān) 視系統(tǒng)200的自動(dòng)光圍鏡頭204，對(duì)自動(dòng)光圈鏡頭204進(jìn)行控制，
參考圖3，田3是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置的原理圖，如 圖3所示，該圖像優(yōu)化裝置IOO中的各個(gè)部件進(jìn)一步包括
輸入裝置102包括輸入匹配電路120,將CCD攝像機(jī)206輸出的視頻信號(hào)匹配輸入 到輸入裝置102;輸入濾波電路122,連接輸入匹配電路120,濾除視頻信號(hào)上的雜波， 同時(shí)進(jìn)行緩沖，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，輸出內(nèi)部視頻信號(hào)；零點(diǎn)調(diào)整電路124,連接到輸出濾波
電路，為內(nèi)部視頻信號(hào)提供一個(gè)穩(wěn)定的零點(diǎn).
鋼水圖像檢測(cè)裝置104包括鋼水圖像判斷電路140,接收內(nèi)部視頻信號(hào)，檢溯當(dāng)前的 內(nèi)部枧頻信號(hào)是背景圖像還是鋼水目標(biāo)圖像；視頻同步檢測(cè)電路142，接收內(nèi)部視頻信號(hào)， 檢測(cè)當(dāng)前的內(nèi)部視頻信號(hào)是圖像信號(hào)還是同步信號(hào)；圖像有效信號(hào)檢測(cè)電路144，連接到 視頻同步檢測(cè)電路142接收其輸出，檢測(cè)內(nèi)部視頻信號(hào)是否處在圖像顯示階段；鋼水目標(biāo) 亮度檢測(cè)電路146,連接到鋼水圖像判斷電路140和圖像有效信號(hào)檢溯電路144接收它們 的輸出，計(jì)算出鋼水目標(biāo)圖像的亮度水平，輸出鋼水亮度信號(hào)；全屏亮度檢測(cè)電路148， 接收內(nèi)部視頻信號(hào)，計(jì)算出全屏圖像的亮度水平，輸出全屏亮度信號(hào).
圖像增強(qiáng)裝置108包括鋼水亮度信號(hào)與同步信號(hào)組合電路180，接收內(nèi)部視類(lèi)信號(hào)、 經(jīng)過(guò)同步檢溯的視頻信號(hào)、經(jīng)過(guò)有效檢測(cè)的視頻信號(hào)以及經(jīng)過(guò)鋼水目標(biāo)圖像檢測(cè)的視頻信 號(hào)，通過(guò)組合經(jīng)過(guò)鋼水目標(biāo)圖像檢測(cè)的信號(hào)與同步信號(hào)，形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，控制自動(dòng) 光圍鏡頭204;困像亮度設(shè)定電路182，接收來(lái)自中央處理單元106的數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn) 化為模擬信號(hào)；灰度反差放大電路184，連接到圖像亮度設(shè)定電路182和中央處理單元106, 根據(jù)圖像亮度設(shè)定電路輸出的信號(hào)利用線性電壓放大的方法對(duì)整幅圖像的反差進(jìn)行放大， 提髙對(duì)比度；頻率反差放大電路186,連接到灰度反差放大電路184和中央處理單元106, 根據(jù)灰度反差放大電路輸出的信號(hào)利用與頻率有關(guān)的非線性電壓放大的方法對(duì)圖像中鋼水 目標(biāo)的邊緣部分進(jìn)行放大，提髙鋼水目標(biāo)的特征；髙低限幅電路188，連接到頻率反差放 大電路，限制視頻信號(hào)的髙、低電壓使圖像保持穩(wěn)定；視頻增強(qiáng)信號(hào)與同步信號(hào)組合電路 190，接收內(nèi)部視頻信號(hào)、經(jīng)過(guò)同步檢測(cè)的視頻信號(hào)、經(jīng)過(guò)有效檢溯的視頻信號(hào)以及經(jīng)過(guò) 鋼水目標(biāo)圖像檢淵的視頻信號(hào)，修復(fù)因?yàn)榉糯蠖鴵p壞的同步信號(hào)，形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)并 輸出.
中央處理單元106包括控制器160,控制光圍控制電路、圖像亮度設(shè)定電路、灰度反 差放大電路、'頻率反差放大電路和亮度切換電路；串行接口電路162,實(shí)現(xiàn)接口釣RS232 電平轉(zhuǎn)換；亮度切換電路164,連接到控制器160,在控制器160提供的BrightSel信號(hào)的 控制下進(jìn)行整幅困像亮度或者鋼水目標(biāo)亮度之間的切換，選定的信號(hào)為Bright;亮度狀態(tài) 判別電路166,連接到亮度切換電路164接收Bright,判斷選定的亮度信號(hào)的高低程度并 將結(jié)果送到控制器.
輸出裝置IIO包括光豳控制視頻輸出電路112,增強(qiáng)圖像優(yōu)化裝置的信號(hào)并輸出進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)；光ffi控制直流輸出電路114,連接到中央處理單元106,將來(lái)自中央處理單元106
的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成直流楔擬信號(hào)后輸出；輸出濾波與匹配電路116,把圖像優(yōu)化 裝置內(nèi)部的視頻信號(hào)安全輸出到外部線路上，并驅(qū)動(dòng)顯示器208。
參考圖4,圖4是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置的電路原理圖， 其中，輸入裝置102中的輸入匹配電路120包括匹配第一電阻R1、第二電阻R2和 第一電容C1，其中第二電阻R2為輸入信號(hào)提供一個(gè)初始電平VRef,第一電容C1起隔直 作用，使視頻信號(hào)處在系統(tǒng)的工作范圍之內(nèi)；輸入濾波電路122包括第九電阻R9、第七電 容C7和第一運(yùn)算放大器U1，其中第九電阻R9和第七電容C7進(jìn)行濾波，第一運(yùn)算放大器 Ul進(jìn)行驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)；零點(diǎn)調(diào)整電路124包括第二十四電阻R24、第一二極管D1和第三電容 C3，第一二極管D1進(jìn)行上拉，第二十四電阻R24進(jìn)行平衡，防止零點(diǎn)過(guò)髙，第三電容C3 用于隔直.
鋼水圖像檢測(cè)裝置104中的鋼水圖像判斷電路140包括第一電位器W1，第二比較器 U13B和第三十一電阻R31,第一電位器W1給出一個(gè)比背景亮度髙的電壓基準(zhǔn)，第二比較 器U13B把該電壓基準(zhǔn)與內(nèi)部視頻信號(hào)VP的電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生鋼水困像指示信號(hào) SteelObj，第三十一電阻R31進(jìn)行上拉，當(dāng)VP電壓低于設(shè)定電壓時(shí)，說(shuō)明此時(shí)為背肇， SteelObj為高電平，當(dāng)VP電壓髙于設(shè)定電壓時(shí)，說(shuō)明此時(shí)為鋼水，SteelObj為低電平.視 頻同步檢測(cè)電路142包括第二電位器W2，第一比較器U13A和第三十六電阻R36組成， 第二電位器W2給出一個(gè)介于零點(diǎn)和圖像信號(hào)之間的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，第一比較器U13A和 第三十六電阻R36把該標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)和所述內(nèi)部視頻信號(hào)VP的電壓進(jìn)行比較，得到視頻 同步指示信號(hào)HS.當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)處在同步階段時(shí)，HS為低電平，當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)不在 同步階段時(shí)，HS為髙電平.圖像有效信號(hào)檢測(cè)電路144包括第一單穗觸發(fā)器U15A、第 二單穩(wěn)觸發(fā)器U15B、第六電容C6、第二十四電容C24、第二十八電阻R28、第四十三電 阻R43組成，利用同步指示信號(hào)變換得到圖像有效信號(hào)PicTime,第六電容C6與第二十八 電阻R28調(diào)節(jié)第一單穗觸發(fā)器U15A的時(shí)間常數(shù)，第二十四電容C24與第四十三電阻R43 調(diào)節(jié)第二單穩(wěn)觸發(fā)器U15B的時(shí)間常數(shù)，當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)VP進(jìn)入同步狀態(tài)時(shí)，信號(hào)HS為 上升沿，這個(gè)上升沿觸發(fā)第一單穗觸發(fā)器U15A產(chǎn)生延時(shí)脈沖，這個(gè)延時(shí)脈沖結(jié)束觸發(fā)第 二單穩(wěn)觸發(fā)器U15B的視頻有效信號(hào)PicTime的脈沖，第二單穩(wěn)觸發(fā)器的定時(shí)脈沖PicTime 的長(zhǎng)度為每行圖像有效的時(shí)間，當(dāng)PicTime為髙電平時(shí)圖像有效，當(dāng)PicTime為低電平時(shí)， 內(nèi)部視頻信號(hào)為同步或控制狀態(tài)，圖像無(wú)效.鋼水目標(biāo)亮度檢測(cè)電路146包括多路開(kāi)關(guān) U6、第十三電阻R13和第十電容C10組成，多路開(kāi)關(guān)U6在SteelObj、 PicTime信號(hào)的控
制下，從內(nèi)部視頻信號(hào)中選出鋼水目標(biāo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)平均得到鋼水亮度信號(hào)PictureBright.
圖像增強(qiáng)裝置108中的鋼水亮度信號(hào)與同步信號(hào)組合電路180包括第一多路開(kāi)關(guān) U8,在PicTime和HS信號(hào)的控制下，對(duì)鋼水亮度信號(hào)和同步信號(hào)進(jìn)行組合。圖像亮度設(shè) 定電路182包括第一CMOS反相器U16、第十六電阻R16和第二十一電容C21,第一 CM0S反相器U16可以將來(lái)自中央處理單元的PWM數(shù)字信號(hào)規(guī)整化，并提供驅(qū)動(dòng)能力， 第十六電阻R16和第二十一電容C21構(gòu)成的阻容濾波器可以濾除高頻成分，只保留亶流分 量BrightVolt.灰度反差放大電路184包括第七電阻R7、第十二電阻R12、第三十七電 阻R37、第三十八電阻R38、第四十電阻R40、第四十一電阻R41、第四十二電阻R42、 第四十四電阻R44、第十二電容C12、第十三電容C13、第二多路開(kāi)關(guān)U9、第一視頻放大 器U3，其中第三十七電阻R37與第三十八電阻R38分別將內(nèi)部視頻信號(hào)VP和設(shè)定亮度 BrightVolt引入到放大電路中，第十二電容C12、第十三電容C13起濾波作用，第二多路 開(kāi)關(guān)U9和電阻第七電阻R7、第十二電阻R12、第四十電阻R40、第四十一電阻R41、第 四十二電阻R42、第四十四電阻R44構(gòu)成增益選擇網(wǎng)絡(luò)，來(lái)自中央處理單元的信號(hào) GrayControlO和GrayControll對(duì)增益進(jìn)行選擇，同時(shí)引入鋼水亮度信號(hào)PirtureBright作為 中心基準(zhǔn)，使增強(qiáng)后的圖像的平均亮度不變.頻率反差放大電路186包括第三電阻R3、 第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第八電阻R8、第三十二電阻R32、第三十三電 阻R33、第三十四電阻R34、第三十五電阻R35、第四十五電阻R45、第八電容C8、第十 五電容C15、第十六電容C16、第四電感L4、第五電感L5、第六電感L6、第三多路開(kāi)關(guān) U10和第二視頻放大器U4。電阻第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、 第三十二電阻R32、第三十三電阻R33、第三十四電阻R34、第三十五電阻R35、第八電 容C8、第十五電容C15、第十六電容C16、第四電感L4、第五電感L5、第六電感L6、和 第三多路開(kāi)關(guān)U10構(gòu)成了直流增益相同而交流增益不同的選擇網(wǎng)絡(luò)，在中央處理單元信號(hào) FreqControlO和FreqControll的控制下選擇合適的交流增益，第二視頻放大器U4及第八 電阻R8、第四十五電阻R45構(gòu)成了一個(gè)放大器回路，第八電阻R8、第四十五電阻R45是 反饋電阻.髙低限幅電路188限制視頻信號(hào)的電壓不髙于1.0V也不低于0.3V,該髙低限 幅電路包括第三十九電阻R39、第二二極管D2和第三二極管D3,當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)電壓 高于HighLim時(shí)，第二二極管D2導(dǎo)通，當(dāng)視頻信號(hào)電壓低于LowLim時(shí)，第三二極管D3 導(dǎo)通，第三十九電阻R39起到限流的作用.視頻增強(qiáng)信號(hào)與同步信號(hào)組合電路190包括 第四多路開(kāi)關(guān)Ull，控制信號(hào)PicTime和HS控制同步信號(hào)和視頻信號(hào)的選擇.中央處理單元106中的控制器160包括單片機(jī)U20、晶振X1、第二十五電容C25、 第二十六電容C26、第四十八電阻R48和第二十七電容C27,其中第二十五電容C25、第 二十六電容C26是濾波電容，第四十八電阻R48和第二十七電容C27構(gòu)成復(fù)位電路。串行 接口電路162包括RS232電平轉(zhuǎn)換芯片及其附厲的第十七電容C17、第十八電容C18、 第十九電容C19和第二十電容C20,亮度切換電路164包括第五多路開(kāi)關(guān)U6B.亮度狀 態(tài)判別電路166包括第三比較器U7A、第四比較器U7B、第五比較器U7C、第六比較器 U7D和第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電 阻R19、第二十電阻R20、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十六電阻R26, 第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第二十六電阻R26 構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)，給四個(gè)比較器提供了四檔基準(zhǔn)電壓，第十九電阻R19、第二十電阻R20、 第二十一電阻R21、第二十二電阻R22起上拉作用。
輸出裝置110中的光圍控制視頻輸出電路112包括跟隨器U2、第二十九電阻R29 和第二電容C2，其中跟隨器U2起阻抗變換作用，第二十九電阻R29為驅(qū)動(dòng)電阻，第二電 容C2起隔直作用.光畫(huà)控制直流輸出電路114包括第二CM0S反相器U17、第四十七 電阻R47、第二十二電容C22和第二運(yùn)算放大器U19B,第二 CMOS反相器U17將數(shù)字信 號(hào)規(guī)整化，并提供驅(qū)動(dòng)能力，第四十七電阻R47和第二十二電容C22構(gòu)成阻容濾波器濾除 髙頻成分，只保留直流控制分i,第二運(yùn)算放大器U19B進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，提高對(duì)外驅(qū)動(dòng)能 力.輸出濾波與匹配電路116包括第十電阻RIO、第十一電阻Rll、第二十七電阻R27、 第三十電阻R30、第五電容C5、第九電容C9、第二十七電容C27和第三運(yùn)算放大器U5， 第十電阻RIO、第十一電阻Rll、第九電容C9、第二十七電容C27和第三運(yùn)算放大器U5 構(gòu)成了二階低通濾波器，消除千擾視頻信號(hào)上的干擾，第三十電阻R30為匹配電阻，第五 電容C5起隔直作用，第二十七電阻R27為輸出信號(hào)提供零點(diǎn).
圖5是根據(jù)本發(fā)明的RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置的時(shí)序控制圖。如圖5所 示，對(duì)于輸入的視頻信號(hào)VP,時(shí)刻T0到T1為信號(hào)同步，T2到T5為有效圖像，其中T3 到T4為鋼水目標(biāo)，當(dāng)視頻圖像有效時(shí)，PicTime為髙電平，當(dāng)圖象掃描到鋼水時(shí)，鋼水指 示信號(hào)SteelObj信號(hào)有效，為低電平。經(jīng)過(guò)整個(gè)裝置的處理，光圍控制視頻信號(hào)Iris—Video, 輸出一個(gè)反映鋼水亮度的視頻信號(hào)，它比傳統(tǒng)的反映圖象平均亮度的視頻信號(hào)要髙.經(jīng)過(guò) 電子增強(qiáng)后的視頻信號(hào)為VideoOut,它的變化范圍比原始信號(hào)大，在邊緣處有增強(qiáng)的尖峰 信號(hào).
采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，能對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)調(diào)整光圉技術(shù)在煉鋼等特定場(chǎng)合的使用進(jìn)行 的補(bǔ)充，原來(lái)都是針對(duì)整幅圖像或圖像某幾個(gè)固定點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整光圑，或手動(dòng)調(diào)整，遙控(線 控)手動(dòng)調(diào)整等，現(xiàn)有的產(chǎn)品不會(huì)針對(duì)隨機(jī)出現(xiàn)的鋼水面大小、位置、輪廓的變化有目的 針對(duì)性地自動(dòng)調(diào)整光困，自動(dòng)加強(qiáng)鋼水目標(biāo)輪廓，同時(shí)又自動(dòng)提髙鋼水目標(biāo)內(nèi)象素之間反 差.通過(guò)本發(fā)明所提供的電子優(yōu)化裝置，可以較好地解決此類(lèi)煉鋼爐工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的不 足之處，低成本地優(yōu)化圖像質(zhì)量，使監(jiān)視圖像達(dá)到操作人員能夠有效地監(jiān)控的使用效果， 使生產(chǎn)安全堠行能夠得到有力的保障.
權(quán)利要求
1.一種用于爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的圖像優(yōu)化裝置，從爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的CCD攝像機(jī)獲得輸入圖像，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視器，并輸出反饋信號(hào)控制爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光圈鏡頭，其特征在于，所述圖像優(yōu)化裝置抽取鋼水水面部分圖像針對(duì)性地自動(dòng)光圈鏡頭，保證鋼水水面部分的圖像的可視性，所述圖像優(yōu)化裝置包括輸入裝置，將來(lái)自CCD攝像機(jī)的視頻信號(hào)通過(guò)輸入匹配電路耦合輸入，再通過(guò)輸入濾波電路濾除信號(hào)雜波得到信噪比較高的內(nèi)部視頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)零點(diǎn)調(diào)整電路對(duì)該內(nèi)部視頻信號(hào)的起始電壓進(jìn)行調(diào)整，使內(nèi)部視頻信號(hào)的零點(diǎn)電壓精確穩(wěn)定；鋼水圖像檢測(cè)裝置，連接到輸入裝置，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信號(hào)是否處在行/場(chǎng)同步階段，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信號(hào)是處在畫(huà)面階段還是同步與控制階段，并從所述內(nèi)部視頻信號(hào)中分離出鋼水圖像信號(hào)，并且進(jìn)行鋼水亮度的平均計(jì)算；中央處理單元，連接到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置，接收經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度，所述中央處理單元連接到控制計(jì)算機(jī)得到設(shè)定參數(shù)，根據(jù)經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度選擇圖像的亮度，輸出亮度選擇信號(hào)以及光圈控制信號(hào)，所述亮度選擇信號(hào)輸出到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置；圖像增強(qiáng)裝置，連接到所述輸入裝置、所述鋼水圖像檢測(cè)裝置以及所述中央處理單元，同樣接收所述中央處理單元的亮度選擇信號(hào)，調(diào)整所述圖像的亮度、反差，增強(qiáng)鋼水圖像的輪廓，再通過(guò)同步信號(hào)組合生成監(jiān)視視頻信號(hào)，所述監(jiān)視視頻信號(hào)具有增強(qiáng)的鋼水圖像；輸出裝置，連接到圖像增強(qiáng)裝置和中央處理單元，對(duì)增強(qiáng)后的監(jiān)視視頻信號(hào)進(jìn)行輸出濾波消除噪聲，再將監(jiān)視視頻信號(hào)送到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視器上，所述輸出裝置還接收中央處理單元輸出的光圈控制信號(hào)，輸出到RH爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光圈鏡頭，對(duì)自動(dòng)光圈鏡頭進(jìn)行控制。
2. 如權(quán)利要求l所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述輸入裝置包括 輸入匹配電路，將CCD攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)匹配輸入到輸入裝置； 輸入濾波電路，連接輸入匹配電路，濾除視頻信號(hào)上的雜波，同時(shí)進(jìn)行象沖，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，輸出內(nèi)部視頻信號(hào)；零點(diǎn)調(diào)整電路，連接到輸出濾波電路，為內(nèi)部視頻信號(hào)提供一個(gè)穗定的零點(diǎn).
3. 如權(quán)利要求2所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述輸入匹配電路包括匹配第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第一電容(C1),其中第二電阻(R2)為輸入信號(hào)提供一個(gè)初始 電平VRef,第一電容(C1)起隔直作用，使視頻信號(hào)處在系統(tǒng)的工作范圍之內(nèi)；所述輸入濾波電路包括第九電阻(R9)、第七電容(C7)和第一運(yùn)算放大器(U1)，其中第 九電阻(R9)和第七電容(C7)進(jìn)行濾波，第一運(yùn)算放大器(U1)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)鑽強(qiáng)；所述零點(diǎn)調(diào)整電路包括第二十四電阻(R24)、第一二極管(D1)和第三電容(C3),第一 二極管(D1)進(jìn)行上拉，第二十四電阻(R24)進(jìn)行平衡，防止零點(diǎn)過(guò)高，第三電容(C3)用于隔 直.
4. 如權(quán)利要求l所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述鋼水困像檢瀏裝置包括 鋼水圖像判斷電路，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)，檢測(cè)當(dāng)前的內(nèi)部視類(lèi)信號(hào)是背景困像還是鋼水目標(biāo)困像；視頻同步檢測(cè)電路，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)，檢測(cè)當(dāng)前的內(nèi)部枧頻信號(hào)是圖像信號(hào)還 是同步信號(hào)；圖像有效信號(hào)檢測(cè)電路，連接到所述視頻同步檢測(cè)電路接收其輸出，檢測(cè)所述內(nèi)部視 頻信號(hào)是否處在圖像顯示階段；鋼水目標(biāo)亮度檢測(cè)電路，連接到所述鋼水圖像判斷電路和圖像有效信號(hào)檢測(cè)電路接收 它們的輸出，計(jì)算出鋼水目標(biāo)圖像的亮度水平，輸出鋼水亮度信號(hào)；全屏亮度檢測(cè)電路，接收所述內(nèi)部視類(lèi)信號(hào)，計(jì)算出全屏圖像的亮度水平，輸出全屏 亮度信號(hào).
5. 如權(quán)利要求4所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述鋼水圖像判斷電路包括第一電位器(W1)，第二比較器(U13B)和第三十一電阻 (R31),第一電位器(W1)給出一個(gè)比背景亮度高的電壓基準(zhǔn)，第二比較器(U13B)把該電壓 基準(zhǔn)與內(nèi)部視頻信號(hào)VP的電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生鋼水圖像指示信號(hào)SteelObj，第三十一電 阻(R31)進(jìn)行上拉，當(dāng)VP電壓低于設(shè)定電壓時(shí)，說(shuō)明此時(shí)為背景，SteelObj為髙電平，當(dāng) VP電壓髙于設(shè)定電壓時(shí)，說(shuō)明此時(shí)為鋼水，SteelObj為低電平；所述視頻同步檢測(cè)電路包括第二電位器(W2)，第一比較器(U13A)和第三十六電阻 (R36)組成，第二電位器(W2)給出一個(gè)介于零點(diǎn)和圖像信號(hào)之間的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，第一比 較器(U13A)和第三十六電阻(R36)把該標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)和所述內(nèi)部視頻信號(hào)VP的電壓進(jìn)行比 較，得到視頻同步指示信號(hào)HS.當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)處在同步階段時(shí)，HS為低電平，當(dāng)內(nèi)部 視頻信號(hào)不在同步階段時(shí)，HS為髙電平；所述圖像有效信號(hào)檢測(cè)電路包括第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U15A)、第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U15B)、 第六電容(C6)、第二十四電容(C24)、第二十八電阻(R28)、第四十三電阻(R43)組成，利用 同步指示信號(hào)變換得到圖像有效信號(hào)PicTime,第六電容(C6)與第二十八電阻(R28)調(diào)節(jié)第 一單穩(wěn)觸發(fā)器(U15A)的時(shí)間常數(shù)，第二十四電容(C24)與第四十三電阻(R43)調(diào)節(jié)第二單穩(wěn) 觸發(fā)器(U15B)的時(shí)間常數(shù)，當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)VP進(jìn)入同步狀態(tài)時(shí)，信號(hào)HS為上升沿，這個(gè) 上升沿觸發(fā)第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U15A)產(chǎn)生延時(shí)脈沖，這個(gè)延時(shí)脈沖結(jié)東觸發(fā)第二單穩(wěn)觸發(fā)器 (U15B)的視頻有效信號(hào)PicTime的脈沖，第二單穗觸發(fā)器的定時(shí)脈沖PicTime的長(zhǎng)度為每 行圖像有效的時(shí)間，當(dāng)PicTime為高電平時(shí)圖像有效，當(dāng)PicTime為低電平時(shí)，內(nèi)部視頻 信號(hào)為同步或控制狀態(tài)，圖像無(wú)效；所述鋼水目標(biāo)亮度檢測(cè)電路包括多路開(kāi)關(guān)(U6)、第十三電阻(R13)和第十電容(C10) 組成，多路開(kāi)關(guān)(U6)在SteelObj、 PicTime信號(hào)的控制下，從內(nèi)部視頻信號(hào)中選出鋼水目 標(biāo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)平均得到鋼水亮度信號(hào)PictureBright.
6. 如權(quán)利要求l所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述圖像增強(qiáng)裝置包括 鋼水亮度信號(hào)與同步信號(hào)組合電路，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)、經(jīng)過(guò)同步檢測(cè)的挽頻信號(hào)、經(jīng)過(guò)有效檢擁的視頻信號(hào)以及經(jīng)過(guò)鋼水目標(biāo)圖像檢測(cè)的視頻信號(hào)，通過(guò)組合經(jīng)過(guò)鋼水 目標(biāo)圖像檢測(cè)的信號(hào)與同步信號(hào)，形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，控制自動(dòng)光圍鏡頭；圖像亮度設(shè)定電路，接收來(lái)自中央處理單元的數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為橫擬信號(hào)；灰度反差放大電路，連接到圖像亮度設(shè)定電路和中央處理單元，根據(jù)困像亮度設(shè)定電 路輸出的信號(hào)利用線性電壓放大的方法對(duì)整幅圖像的反差進(jìn)行放大，提髙對(duì)比度；頻率反差放大電路，連接到灰度反差放大電路和中央處理單元，根據(jù)灰度反差放大電 路輸出的信號(hào)利用與頻率有關(guān)的非線性電壓放大的方法對(duì)圖像中鋼水目標(biāo)的邊緣部分進(jìn)行 放大，提高鋼水目標(biāo)的特征；高低限幅電路，連接到頻率反差放大電路，限制視頻信號(hào)的高、低電壓使圖像保持穩(wěn)定；視頻增強(qiáng)信號(hào)與同步信號(hào)組合電路，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)、經(jīng)過(guò)同步襝測(cè)的視頻信 號(hào)、經(jīng)過(guò)有效檢溯的視頻信號(hào)以及經(jīng)過(guò)鋼水目標(biāo)圖像檢測(cè)的視頻信號(hào)，修復(fù)因?yàn)榉糯蠖鴵p 壞的同步信號(hào)，形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)并輸出.
7. 如權(quán)利要求6所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述鋼水亮度信號(hào)與同步信號(hào)組合電路包括第一多路開(kāi)關(guān)(U8)，在PicTime和HS信號(hào)的控制下，對(duì)鋼水亮度信號(hào)和同步信號(hào)進(jìn)行組合；所述圖像亮度設(shè)定電路包括第一CMOS反相器(U16)、第十六電阻(R16)和第二十一 電容(C21)，第一 CMOS反相器(U16)可以將來(lái)自中央處理單元的PWM數(shù)字信號(hào)規(guī)整化， 并提俱驅(qū)動(dòng)能力，第十六電阻(R16)和第二十一電容(C21)構(gòu)成的阻容濾波器可以濾除高頻 成分，只保留直流分量BrightVolt;所述灰度反差放大電路包括第七電阻(R7)、第十二電阻(R12)、第三十七電阻(R37)、 第三十八電阻(R38)、第四十電阻(R40)、第四十一電阻(R41)、第四十二電阻(R42)、第四 十四電阻(R44)、第十二電容(C12)、第十三電容(C13)、第二多路開(kāi)關(guān)(U9)、第一視類(lèi)放大 器(U3),其中第三十七電阻(R37)與第三十八電阻(R38)分別將內(nèi)部視頻信號(hào)VP和設(shè)定亮度 BrightVolt引入到放大電路中，第十二電容(C12)、第十三電容(C13)起濾波作用，第二多路 開(kāi)關(guān)(U9)和電阻第七電阻(R7)、第十二電阻(R12)、第四十電阻(R40)、第四十一電阻(R41)、 第四十二電阻(R42)、第四十四電阻(R44)構(gòu)成增益選擇網(wǎng)絡(luò)，來(lái)自中央處理單元的信號(hào) GrayControlO和GrayControll對(duì)增益進(jìn)行選擇，同時(shí)引入鋼水亮度信號(hào)PirtureBright作為 中心基準(zhǔn)，使增強(qiáng)后的圖像的平均亮度不變；所述頻率反差放大電路包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電 阻(R6)、第八電阻(R8)、第三十二電阻(R32)、第三十三電阻(R33)、第三十四電阻(R34)、 第三十五電阻(R35)、第四十五電阻(R45)、第八電容(C8)、第十五電容(C15)、第十六電容 (C16)、第四電感(L4)、第五電感(L5)、第六電感(L6)、第三多路開(kāi)關(guān)(U10)和第二視類(lèi)放大 器(U4).電阻第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第三十二電 阻(R32)、第三十三電阻(R33)、第三十四電阻(R34)、第三十五電阻(R35)、第八電容(C8)、 第十五電容(C15)、第十六電容(C16)、第四電感(L4)、第五電感(L5)、第六電感(L6)、和第 三多路開(kāi)關(guān)(U10)構(gòu)成了直流增益相同而交流增益不同的選擇網(wǎng)絡(luò)，在中央處理單元信號(hào) FreqControlO和FreqControll的控制下選擇合適的交流增益，第二視頻放大器(U4)及第八 電阻(R8)、第四十五電阻(R45)構(gòu)成了一個(gè)放大器回路，第八電阻(R8)、第四十五電阻(R45) 是反饋電阻；所述髙低限搐電路限制視頻信號(hào)的電壓不高于1.0V也不低于0.3V,該高低限幅電路 包括第三十九電阻(R39)、第二二極管(D2)和第三二極管(D3)，當(dāng)內(nèi)部視頻信號(hào)電壓高于 HighLim時(shí)，第二二極管(D2)導(dǎo)通，當(dāng)視頻信號(hào)電壓低于LowLim時(shí)，第三二極管(D3)導(dǎo) 通，第三十九電阻(R39)起到限流的作用； 所述視頻增強(qiáng)信號(hào)與同步信號(hào)組合電路包括第四多路開(kāi)關(guān)(Ull)，控制信號(hào)PicTime 和HS控制同步信號(hào)和視頻信號(hào)的選擇。
8. 如權(quán)利要求l所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述中央處理單元包括 控制器，控制光圍控制電路、圖像亮度設(shè)定電路、灰度反差放大電路、頻率反差放大電路和亮度切換電路；串行接口電路，實(shí)現(xiàn)接口的RS232電平轉(zhuǎn)換；亮度切換電路，連接到所述控制器，在控制器提供的BrightSel信號(hào)的控制下進(jìn)行整 幅圖像亮度或者鋼水目標(biāo)亮度之間的切換，逸定的信號(hào)為Bright;亮度狀態(tài)判別電路，連接到亮度切換電路接收Bright,判斷選定的亮度信號(hào)的高低程 度并將結(jié)果送到控制器.
9. 如權(quán)利要求8所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述控制器電路包括單片機(jī)(U20)、晶振(X1)、第二十五電容(C25)、第二十六電容 (C26)、第四十八電阻(R48)和第二十七電容(C27),其中第二十五電容(C25)、第二十六電 容(C26)是濾波電容，第四十八電阻(R48)和第二十七電容(C27)構(gòu)成復(fù)位電路；所述串行接口電路包括RS232電平轉(zhuǎn)換芯片及其附厲的第十七電容(C17)、第十八 電容(C18)、第十九電容(C19)和第二十電容(C20);所述亮度切換電路包括第五多路開(kāi)關(guān)(U6B);所述亮度狀態(tài)判別電路包括第三比較器(U7A)、第四比較器(U7B)、第五比較器 (U7C)、第六比較器(U7D)和第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)、第十七電阻(R17)、第 十八電阻(R18)、第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)、第二十一電阻(R21)、第二十二電 阻(R22)、第二十六電阻(R26),第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)、第十七電阻(R17)、 第十八電阻(R18)、第二十六電阻(R26)構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)，給四個(gè)比較器提供了四檔基準(zhǔn)電壓， 第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)、第二十一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)起上拉作 用。
10. 如權(quán)利要求l所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述輸出裝置包括 光圍控制視頻輸出電路，增強(qiáng)所述圖像優(yōu)化裝置的信號(hào)并輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 光圍控制直流輸出電路，連接到所述中央處理單元，將來(lái)自中央處理單元的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成直流模擬信號(hào)后輸出；輸出濾波與匹配電路，把圖像優(yōu)化裝置內(nèi)部的視頻信號(hào)安全輸出到外部線路上，并驅(qū) 動(dòng)所述顯示器，
11. 如權(quán)利要求10所述的圖像優(yōu)化裝置，其特征在于，所述光圍控制視頻輸出電路包括跟隨器(U2)、第二十九電阻(R29)和第二電容(C2)， 其中跟隨器(U2)起阻抗變換作用，第二十九電阻(R29)為驅(qū)動(dòng)電阻，第二電容(C2)起橘直作 用；所述光圍控制直流輸出電路包括第二CMOS反相器(U17)、第四十七電阻(R47)、第 二十二電容(C22)和第二運(yùn)算放大器(U19B)，第二CMOS反相器(U17)將數(shù)字信號(hào)規(guī)整化， 并提供驅(qū)動(dòng)能力，第四十七電阻(R47)和第二十二電容(C22)構(gòu)成阻容濾波器濾除髙頻成分， 只保留直流控制分i,第二運(yùn)算放大器(U19B)進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，提髙對(duì)外驅(qū)動(dòng)能力；所述輸出濾波與匹配電路包括第十電阻(RIO)、第十一電阻(Rll)、第二十七電阻 (R27)、第三十電阻(R30)、第五電容(C5)、第九電容(C9)、第二十七電容(C27)和第三運(yùn)算 放大器(U5),第十電阻(RIO)、第十一電阻(Rll)、第九電容(C9)、第二十七電容(C27)和第 三運(yùn)算放大器(U5)構(gòu)成了二階低通濾波器，消除干擾視頻信號(hào)上的干擾，第三十電阻(R30) 為匹配電阻，第五電容(C5)起隔直作用，第二十七電阻(R27)為輸出信號(hào)提供零點(diǎn).
12. —種爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)，包括爐、監(jiān)視爐的自動(dòng)光圍鏡頭、連接到自動(dòng)光圍鏡 頭的CCD攝像機(jī)、顯示器，其特征在于，還包括圖像優(yōu)化裝置，從CCD攝像機(jī)獲得輸入 圖像，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出到監(jiān)視器，并輸出反饋信號(hào)控制自動(dòng)光圍鏡頭，所述圖 像優(yōu)化裝置抽取鋼水水面部分圖像針對(duì)性地自動(dòng)光圈鏡頭，保證鋼水水面部分的圖像的可 視性，所述圖像優(yōu)化裝置包括輸入裝置，將來(lái)自CCD攝像機(jī)的視頻信號(hào)通過(guò)輸入匹配電路耦合輸入，再通過(guò)輸入 濾波電路濾除信號(hào)雜波得到信噪比較髙的內(nèi)部視頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)零點(diǎn)調(diào)整電路對(duì)該內(nèi)部視 頻信號(hào)的起始電壓進(jìn)行調(diào)整，使內(nèi)部視頻信號(hào)的零點(diǎn)電壓精確穩(wěn)定；鋼水圖像檢測(cè)裝置，連接到輸入裝置，接收所述內(nèi)部視頻信號(hào)，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信 號(hào)是否處在行/場(chǎng)同步階段，檢測(cè)所述內(nèi)部視頻信號(hào)是處在畫(huà)面階段還是同步與控制階段， 并從所述內(nèi)部視頻信號(hào)中分離出鋼水圖像信號(hào)，并且進(jìn)行鋼水亮度的平均計(jì)算；中央處理單元，連接到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置，接收經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度，所述中夾處 理單元連接到控制計(jì)算機(jī)得到設(shè)定參數(shù)，根據(jù)經(jīng)計(jì)算的鋼水亮度選擇圖像的亮度，輸出亮 度選擇信號(hào)以及光圍控制信號(hào)，所述亮度選擇信號(hào)輸出到所述鋼水圖像檢測(cè)裝置；圖像增強(qiáng)裝置，連接到所述輸入裝置、所述鋼水圖像檢測(cè)裝置以及所述中央處理單元， 同樣接收所述中央處理單元的亮度選擇信號(hào)，調(diào)整所述圖像的亮度、反差，增強(qiáng)鋼水圖像 的輪廓，再通過(guò)同步信號(hào)組合生成監(jiān)視視頻信號(hào)，所述監(jiān)視視頻信號(hào)具有增強(qiáng)的鋼水圖像； 輸出裝置，連接到圖像增強(qiáng)裝置和中央處理單元，對(duì)增強(qiáng)后的監(jiān)視視頻信號(hào)進(jìn)行輸出 濾波消除噪聲，再將監(jiān)視視頻信號(hào)送到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視器上，所述輸出裝置還接 收中央處理單元輸出的光圍控制信號(hào)，輸出到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光圍鏡頭，對(duì)自動(dòng) 光圑鏡頭進(jìn)行控制.
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)及其圖像優(yōu)化裝置，該圖像優(yōu)化裝置從爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的CCD攝像機(jī)獲得輸入圖像，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出到爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視器，并輸出反饋信號(hào)控制爐鋼水面監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)光圈鏡頭，該圖像優(yōu)化裝置抽取鋼水水面部分圖像針對(duì)性地自動(dòng)光圈鏡頭，保證鋼水水面部分的圖像的可視性，該圖像優(yōu)化裝置包括輸入裝置、鋼水圖像檢測(cè)裝置、中央處理單元、圖像增強(qiáng)裝置、輸出裝置。本發(fā)明的圖像優(yōu)化裝置能自動(dòng)調(diào)節(jié)僅對(duì)要觀測(cè)的鋼水目標(biāo)的明亮信號(hào)有關(guān)聯(lián)，光圈的主動(dòng)調(diào)節(jié)能力和對(duì)鋼水亮度的敏感性響應(yīng)能力有很大的提高，從而使鋼水圖像的亮度始終調(diào)節(jié)在人眼能觀測(cè)圖像的范圍內(nèi)，使顯示器處在最佳工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04N5/14GK101170640SQ200610117438
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者勇 夏, 方志宏, 葛培興 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司