连铸铸坯切断状态识别方法、系统、介质及电子终端与流程

1.本发明涉及钢铁冶炼及图像识别技术领域，尤其涉及一种连铸铸坯切断状态识别方法、系统、介质及电子终端。


背景技术：

2.在钢铁冶炼过程，连铸铸坯切割是连铸机上的重要工艺过程，在生产过程中，需要检测连铸切割机是否正常对铸坯进行切割，方便正常过程的下一阶段处理和加工。但是，目前大部分铸胚切割状态的检测还是采用人工检测方式，而连铸机上的热钢会造成较高的危险系数，且人眼监测在精确度和效率上具有一定的局限性。
3.因此，目前亟需一种安全高效的连铸铸坯切断状态自动识别技术方案。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种连铸铸坯切断状态识别技术方案，以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下。
6.一种连铸铸坯切断状态识别方法，包括：
7.采集目标区域内铸胚的实时图像，并对所述实时图像进行尺寸归一化处理，得到归一化图像；
8.获取铸坯识别模型，将所述归一化图像输入所述铸坯识别模型，通过所述铸坯识别模型获取所述铸胚在所述归一化图像中的位置信息；
9.获取切割设备在所述归一化图像中的位置信息；
10.根据所述铸胚的位置信息与所述切割设备的位置信息，判断所述铸胚的运动方向；
11.根据所述铸胚的位置信息、所述切割设备的位置信息及所述铸胚的运动方向判断所述铸坯的切断状态。
12.可选地，所述获取铸坯识别模型的步骤，包括：
13.构建初始识别模型；
14.获取所述目标区域内铸坯图像并进行数据标注，得到原始数据集；
15.将所述原始数据集输入所述初始识别模型，对所述初始识别模型进行训练，得到所述铸坯识别模型。
16.可选地，所述初始识别模型至少包括图像分割网络和目标检测网络。
17.可选地，在采集所述目标区域内的实时图像时，图像采集设备的采集频率满足如下关系式：
[0018][0019]
其中，f是所述图像采集设备的采集帧数间隔，f是所述图像采集设备的预设采集
帧率，m是所述铸坯的预设长度，v是所述铸坯的运动速度。
[0020]
可选地，所述铸胚的位置信息包括：
[0021]
[x
top
,y
top
,x
down
,y
down
]
[0022]
其中，[x
top
,y
top
]为所述铸胚在所述目标区域内第一个角的坐标值，[x
down
,y
down
]为所述铸胚在所述目标区域内第二个角的坐标值，所述第一个角与所述第二个角互为斜对角。
[0023]
可选地，所述获取切割设备在所述归一化图像中的位置信息的步骤，包括：
[0024]
在所述归一化图像中建立坐标系，所述坐标系包括相互垂直的第一坐标轴和第二坐标轴，且所述第一坐标轴和所述第二坐标轴中的一个与所述切割设备的切割平面平行；
[0025]
当所述切割设备的切割平面平行于所述第一坐标轴设置时，将所述切割设备切割平面在所述第二坐标轴上的坐标值y0记为所述切割设备的位置信息；
[0026]
当所述切割设备的切割平面平行于所述第二坐标轴设置时，将所述切割设备切割平面在所述第一坐标轴上的坐标值x0记为所述切割设备的位置信息。
[0027]
可选地，所述根据所述铸胚的位置信息与所述切割设备的位置信息，判断所述铸胚的运动方向的步骤，包括：
[0028]
当所述切割设备的切割平面平行于所述第二坐标轴设置时，进一步判断：当第一区域内所述铸胚的位置信息保持不变且满足关系式x
down
＝x0时，则所述铸坯在所述目标区域内的运动方向为第一方向；当第二区域内所述铸胚的位置信息保持不变且满足关系式x
top
＝x0时，则所述铸坯在所述目标区域内的运动方向为第二方向；否则停止铸坯切断状态检测；
[0029]
当所述切割设备的切割平面平行于所述第一坐标轴设置时，进一步判断：当第三区域内所述铸胚的位置信息保持不变且满足关系式y
down
＝y0时，则所述铸坯在所述目标区域内的运动方向为第三方向；当第四区域内所述铸胚的位置信息保持不变且满足关系式y
top
＝y0时，则所述铸坯在所述目标区域内的运动方向为第四方向；否则停止铸坯切断状态检测；
[0030]
其中，所述第一区域为所述归一化图像中满足关系式x《x0的区域，所述第二区域为所述归一化图像中满足关系式x》x0的区域，所述第三区域为所述归一化图像中满足关系式y》y0的区域，所述第四区域为所述归一化图像中满足关系式y《y0的区域；x为所述归一化图像中任意位置在所述第一坐标轴上的坐标值，y为所述归一化图像中任意位置在所述第二坐标轴上的坐标值；所述第一方向为所述第一坐标轴的正方向，所述第二方向为所述第一坐标轴的负方向，所述第三方向为所述第二坐标轴的负方向，所述第四方向为所述第二坐标轴的正方向。
[0031]
可选地，所述根据所述铸胚的位置信息、所述切割设备的位置信息及所述铸胚的运动方向判断所述铸坯的切断状态的步骤，包括：
[0032]
当所述铸坯的运动方向为所述第一方向时，且所述第二区域内所述铸胚的位置信息满足关系式x
top-x0》thresholdd，则所述铸坯被切断，否则所述铸坯未被切断；
[0033]
当所述铸坯的运动方向为所述第二方向时，且所述第一区域内所述铸胚的位置信息满足关系式x0-x
down
》thresholdd，则所述铸坯被切断，否则所述铸坯未被切断；
[0034]
当所述铸坯的运动方向为所述第三方向时，且所述第四区域内所述铸胚的位置信
息满足关系式y0-y
top
》thresholdd，则所述铸坯被切断，否则所述铸坯未被切断；
[0035]
当所述铸坯的运动方向为所述第四方向时，且所述第三区域内所述铸胚的位置信息满足关系式y
down-y0》thresholdd，则所述铸坯被切断，否则所述铸坯未被切断；
[0036]
其中，thresholdd为切割完成的所述铸坯与所述切割设备之间距离的预设阈值。
[0037]
一种连铸铸坯切断状态识别系统，包括：
[0038]
采集模块，用于采集目标区域内铸胚的实时图像；
[0039]
预处理模块，用于根据所述铸胚的实时图像获取所述铸胚的位置信息、所述切割设备的位置信息及所述铸胚的运动方向；
[0040]
处理模块，用于根据所述铸胚的位置信息、所述切割设备的位置信息及所述铸胚的运动方向判断所述铸坯的切断状态。
[0041]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法。
[0042]
一种电子终端，包括：处理器及存储器；
[0043]
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行上述任一项所述的方法。
[0044]
如上所述，本发明提供的连铸铸坯切断状态识别方法、系统、介质及电子终端，具有以下有益效果：
[0045]
先通过目标区域内铸胚的实时图像获取铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向，再根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向判断铸坯的切断状态，本发明通过基于铸胚实时图像的图像采集和图像识别处理，代替肉眼对连铸机铸坯切断状态进行监测，实现了连铸机铸胚切断状态的自动化监测，整个监测过程不需要人工参与，提高了生产过程的安全系数、检测精确度和检测效率。
附图说明
[0046]
图1是本发明实施例中连铸铸坯切断状态识别方法的步骤示意图；
[0047]
图2是本发明实施例中可能出现的获取图像上铸胚位置信息的一种方法；
[0048]
图3是本发明实施例中可能出现的获取图像上铸胚位置信息的另一种方法；
[0049]
图4是本发明实施例中可能出现的连铸机上切割设备的第一种工作状态示意图；
[0050]
图5是本发明实施例中可能出现的连铸机上切割设备的第二种工作状态示意图；
[0051]
图6是本发明实施例中可能出现的连铸机上切割设备的第三种工作状态示意图；
[0052]
图7是本发明实施例中可能出现的连铸机上切割设备的第四种工作状态示意图；
[0053]
图8是本发明实施例中连铸铸坯切断状态识别系统的结构示意图。
具体实施方式
[0054]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0055]
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，
遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0056]
发明人发现：在连铸机的切断设备可能会出现异常，造成铸坯不能被正常切断，影响下一阶段的生产进行，并且会造成一定的安全隐患。目前大部分连铸铸坯的切断状态识别还是采用人工的方式，但由于热钢本身危险性较高，并且人眼长时间注视高亮度铸坯容易造成判断失误，且判断效率较低。因此，发明人提出一种基于深度学习的连铸铸坯切断状态识别技术方案：先通过目标区域内铸胚的实时图像获取铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向，再根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向判断铸坯的切断状态，基于铸胚实时图像的图像采集和图像识别处理，代替肉眼对连铸机铸坯切断状态进行监测，以实现连铸机铸胚切断状态的自动化监测，整个监测过程不需要人工参与，可实施性较强，识别精确度较高。
[0057]
如图1所示，本发明提供一种连铸铸坯切断状态识别方法，其包括：
[0058]
s1、采集目标区域内铸胚的实时图像，并对实时图像进行尺寸归一化处理，得到归一化图像；
[0059]
s2、获取铸坯识别模型，将归一化图像输入铸坯识别模型，通过铸坯识别模型获取铸胚在归一化图像中的位置信息；
[0060]
s3、获取切割设备在归一化图像中的位置信息；
[0061]
s4、根据铸胚的位置信息与切割设备的位置信息，判断铸胚的运动方向；
[0062]
s5、根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向判断铸坯的切断状态。
[0063]
详细地，在步骤s1中，先通过图像采集设备对目标区域内的实时图像进行采集，后对实时图像进行尺寸归一化处理，得到归一化图像。其中，尺寸归一化的手段可参考现有技术，在此不再赘述。
[0064]
更详细地，在步骤s1中，在采集目标区域内的实时图像时，图像采集设备的采集频率满足如下关系式：
[0065][0066]
其中，f是图像采集设备的采集帧数间隔，f是图像采集设备的预设采集帧率，m是铸坯的预设长度，v是铸坯的运动速度。
[0067]
详细地，在步骤s2中，获取铸坯识别模型的步骤，进一步包括：
[0068]
s21、构建初始识别模型；
[0069]
s22、获取目标区域内铸坯图像并进行数据标注，得到原始数据集；
[0070]
s23、将原始数据集输入初始识别模型，对初始识别模型进行训练，得到铸坯识别模型。
[0071]
更详细地，在步骤s21中，构建基于深度学习的可获得待检测目标(铸胚)位置信息的初始识别模型，该初始识别模型包括但不限于图像分割网络和目标检测网络。
[0072]
更详细地，在步骤s22～s23中，先获取标注后的铸胚图像，而后通过标注后的铸胚图像对初始识别模型进行训练，得到识别准确率较高的铸坯识别模型。
[0073]
详细地，在步骤s2中，将步骤s1得到的归一化图像输入铸坯识别模型，通过铸坯识别模型获取铸胚在归一化图像中的位置信息。
[0074]
在本发明的一可选实施例中，如图2所示，通过基于图像分割的铸坯识别模型获得铸胚的轮廓点集，或者如图3所示，通过基于目标检测的铸坯识别模型获得铸胚的矩形位置框，获得的位置信息包括：
[0075]
[x
top
,y
top
,x
down
,y
down
]
[0076]
其中，[x
top
,y
top
]为铸胚在目标区域内第一个角(左上角)的坐标值，[x
down
,y
down
]为铸胚在目标区域内第二个角(右下角)的坐标值，第一个角与第二个角互为斜对角。
[0077]
详细地，获取切割设备在归一化图像中的位置信息的步骤s3进一步包括：
[0078]
s31、如图2-图7所示，在归一化图像中建立坐标系，坐标系包括相互垂直的第一坐标轴(x轴)和第二坐标轴(y轴)，且第一坐标轴和第二坐标轴中的一个与切割设备的切割平面平行；
[0079]
s32、如图6-图7所示，当切割设备的切割平面平行于第一坐标轴设置时，将切割设备切割平面在第二坐标轴上的坐标值y0记为切割设备的位置信息；
[0080]
s33、如图4-图5所示，当切割设备的切割平面平行于第二坐标轴设置时，将切割设备切割平面在第一坐标轴上的坐标值x0记为切割设备的位置信息。
[0081]
详细地，如图4-图7所示，根据铸胚的位置信息与切割设备的位置信息，判断铸胚的运动方向的步骤s4进一步包括：
[0082]
s41、如图4-图5所示，当切割设备的切割平面平行于第二坐标轴设置时，进一步判断：当第一区域内铸胚的位置信息保持不变且满足关系式x
down
＝x0时，如图4所示，则铸坯在目标区域内的运动方向为第一方向(从左到右)；当第二区域内铸胚的位置信息保持不变且满足关系式x
top
＝x0时，如图5所示，则铸坯在目标区域内的运动方向为第二方向(从右到左)；否则停止铸坯切断状态检测；
[0083]
s42、如图6-图7所示，当切割设备的切割平面平行于第一坐标轴设置时，进一步判断：当第三区域内铸胚的位置信息保持不变且满足关系式y
down
＝y0时，如图6所示，则铸坯在目标区域内的运动方向为第三方向(从上到下)；当第四区域内铸胚的位置信息保持不变且满足关系式y
top
＝y0时，如图7所示，则铸坯在目标区域内的运动方向为第四方向(从下到上)；否则停止铸坯切断状态检测；
[0084]
其中，如图4-图5所示，第一区域为归一化图像中满足关系式x《x0的区域，第二区域为归一化图像中满足关系式x》x0的区域，如图6-图7所示，第三区域为归一化图像中满足关系式y》y0的区域，第四区域为归一化图像中满足关系式y《y0的区域；x为归一化图像中任意位置在第一坐标轴上的坐标值，y为归一化图像中任意位置在第二坐标轴上的坐标值；第一方向为第一坐标轴的正方向，第二方向为第一坐标轴的负方向，第三方向为第二坐标轴的负方向，第四方向为第二坐标轴的正方向。
[0085]
详细地，如图4-图7所示，根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运
动方向判断铸坯的切断状态的步骤s5进一步包括：
[0086]
s51、如图4所示，当铸坯的运动方向为第一方向时，且第二区域内铸胚的位置信息满足关系式x
top-x0》thresholdd，则铸坯被切断，否则铸坯未被切断；
[0087]
s52、如图5所示，当铸坯的运动方向为第二方向时，且第一区域内铸胚的位置信息满足关系式x0-x
down
》thresholdd，则铸坯被切断，否则铸坯未被切断；
[0088]
s53、如图6所示，当铸坯的运动方向为第三方向时，且第四区域内铸胚的位置信息满足关系式y0-y
top
》thresholdd，则铸坯被切断，否则铸坯未被切断；
[0089]
s54、如图7所示，当铸坯的运动方向为第四方向时，且第三区域内铸胚的位置信息满足关系式y
down-y0》thresholdd，则铸坯被切断，否则铸坯未被切断；
[0090]
其中，thresholdd为切割完成的铸坯与切割设备之间距离的预设阈值。
[0091]
同时，如图8所示，基于与上述方法同样的发明构思，本发明还提供一种连铸铸坯切断状态识别系统，用于执行前述方法实施例中所述的连铸铸坯切断状态识别方法，其包括：
[0092]
采集模块，用于采集目标区域内铸胚的实时图像；
[0093]
预处理模块，用于根据铸胚的实时图像获取铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向；
[0094]
处理模块，用于根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向判断铸坯的切断状态。
[0095]
其中，采集模块、预处理模块和处理模块依次连接：采集模块用于执行前述方法实施例中步骤s1的一部分，对目标区域内铸胚的实时图像进行采集；预处理模块用于执行前述方法实施例中步骤s1的另一部分及步骤s2～s4，对目标区域内铸胚的实时图像进行尺寸归一化处理，并根据归一化后的图像获取铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向；处理模块用于执行前述方法实施例中步骤s5，根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向判断铸坯的切断状态。
[0096]
需要说明的是，由于系统实施例的技术原理与前述方法实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述。
[0097]
此外，基于与上述方法同样的发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质和电子终端；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法；所述电子终端包括处理器及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行上述任一项所述方法。
[0098]
详细地，所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。所述计算机程序可以存储于所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而所述计算机可读存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0099]
详细地，所述电子终端包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于通信，处理器和收发器用于运行所述计算机程序，使所述电子终端执行如上直流电弧炉
的供电方法的各个步骤。
[0100]
更详细地，所述存储器可能包含随机存取存储器(ram)，也可以包含只读存储器(rom)，也可能还包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器；所述处理器可以是中央处理器(cpu)、网络处理器(np)等通用处理器，还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0101]
综上所述，在本发明所提供的连铸铸坯切断状态识别方法、系统、介质及电子终端中，先通过目标区域内铸胚的实时图像获取铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向，再根据铸胚的位置信息、切割设备的位置信息及铸胚的运动方向判断铸坯的切断状态，本发明通过基于铸胚实时图像的图像采集和图像识别处理，代替肉眼对连铸机铸坯切断状态进行监测，实现了连铸机铸胚切断状态的自动化监测，整个监测过程不需要人工参与，提高了生产过程的安全系数、检测精确度和检测效率。
[0102]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。