特許 6372272 コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6372272

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   C10B 29/06 20060101AFI20180806BHJP

   C10B 41/00 20060101ALI20180806BHJP

   C10B 45/00 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   C10B29/06

   C10B41/00

   C10B45/00 Z

【請求項の数】8

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2014-187947(P2014-187947)

(22)【出願日】2014年9月16日

(65)【公開番号】特開2016-60777(P2016-60777A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年5月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 雅人

(72)【発明者】

【氏名】中川 朝之

(72)【発明者】

【氏名】赤木 俊夫

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−１１１４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２１８０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｂ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得手段と、
前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第１の領域分割手段と、
前記第１の領域分割手段により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定手段と、を有し、
前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、
前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、
前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、
前記壁面状態判定手段は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、第１の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、前記第１の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるという第２の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、
前記第１の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とするコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。

【請求項2】

前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムから、大津の方法により濃度の閾値を導出する閾値導出手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムにおけるピークが、前記大津の方法による閾値よりも高濃度側と低濃度側にそれぞれ１つずつ存在するか否かを判定するピーク判定手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムにおいて、前記閾値導出手段により導出された前記大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の数を、当該濃度ヒストグラムにおける全ての画素の数で割った値を導出する画素数割合導出手段と、を更に有し、
前記第１の条件は、前記画素数割合導出手段により導出された前記値が閾値以上であるという条件であり、
前記第２の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが、前記大津の方法による閾値よりも高濃度側と低濃度側にそれぞれ１つずつ存在するという条件であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。

【請求項3】

前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムでピークを示す濃度であるピーク濃度を導出するピーク濃度導出手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムに、当該濃度ヒストグラムについて前記ピーク濃度導出手段により導出された前記ピーク濃度よりも高濃度側の領域に極大値があるか否かを判定するピーク判定手段と、
前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムから、前記ピーク濃度導出手段により導出された前記ピーク濃度よりも高濃度側の濃度分布の重心となる濃度である高濃度側重心濃度と前記ピーク濃度との距離である高濃度側距離、及び、前記ピーク濃度導出手段により導出された前記ピーク濃度よりも低濃度側の濃度分布の重心となる濃度である低濃度側重心濃度と前記ピーク濃度との距離である低濃度側距離をそれぞれ導出し、導出した高濃度側距離から低濃度側距離を引いた値である距離差が閾値以下であるか否か判定する重心導出手段と、を更に有し、
前記第１の条件は、前記距離差が閾値超という条件であり、
前記第２の条件は、前記極大値が存在するという条件であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。

【請求項4】

前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像に対してシェーディング補正を行うシェーディング補正手段を更に有し、
前記第１の領域分割手段は、前記シェーディング補正手段により前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像を複数の領域に分割し、
前記濃度ヒストグラム導出手段は、前記第１の領域分割手段により分割された複数の領域ごとに、前記シェーディング補正手段により前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。

【請求項5】

前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第２の領域分割手段と、
前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像の濃度値であって、前記第２の領域分割手段により分割された前記領域の濃度値に基づいて、当該領域が測定不能領域であるか否かを判定することを、前記第２の領域分割手段により分割された前記複数の領域ごとに行う測定不能領域判定手段と、を更に有し、
前記第１の領域分割手段による前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像の分割位置と、前記第２の領域分割手段による前記熱画像の分割位置は同じであり、
前記濃度ヒストグラム導出手段は、前記第２の領域分割手段により分割された前記複数の領域のうち、前記測定不能領域判定手段により前記測定不能領域であると判定されなかった領域ごとに、前記シェーディング補正手段により前記シェーディング補正が行われた後の前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出することを特徴とする請求項４に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。

【請求項6】

前記壁面状態判定手段による前記判定の結果に基づいて、前記コークス炉の炭化室の炉壁面における、前記健全煉瓦面状態、前記斑状カーボン付着状態、及び前記一様カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する領域割合導出手段を更に有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置。

【請求項7】

コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得工程と、
前記壁面画像取得工程により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第１の領域分割工程と、
前記第１の領域分割工程により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出工程と、
前記濃度ヒストグラム導出工程により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定工程と、を有し、
前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、
前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、
前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、
前記壁面状態判定工程は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、第１の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、前記第１の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、
前記濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるという第２の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、
前記第１の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とするコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法。

【請求項8】

請求項１〜６の何れか１項に記載のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法、及びプログラムに関し、特に、室式コークス炉の炭化室の内部の炉壁表面の状態を判定するために用いて好適なものである。

【背景技術】

【0002】

鉄鋼業では室式と呼ばれるコークス炉が使われている。コークス炉は、耐火煉瓦等で形成された炉壁を介して、多数の炭化室と燃焼室とが交互に連接して構成される巨大な工業炉である。一つの炭化室の標準的なサイズは、長さ１６ｍ、高さ６．５ｍ、幅０．４ｍ程度であり、長さと高さに比較して幅が狭いのが特徴である。
炭化室に石炭を装入し、石炭が装入された炭化室に対し、燃焼室から炉壁を介して１０００℃以上の高温を凡そ２０時間加え続けて石炭を乾留してコークスケーキを製造する（以下の説明では「コークスケーキ」を単に「コークス」と称する）。乾留が終了すると、炭化室の両端にある扉を開け、押出ラムと呼ばれる装置でコークスを水平方向に押して排出する。１００室程度並んだ炭化室で時間を違えてコークスが製造される。耐火煉瓦は温度を下げる熱衝撃で破損する性質があるため、コークス炉全体は内部が常時高温に維持されている。

【0003】

国内鉄鋼業のコークス炉は、高度経済成長期に集中的に建設されたため、多くの炉の稼動年数は３０年以上である。このような長期間稼動しているコークス炉では、炉室（炭化室及び燃焼室）を構成する耐火煉瓦が熱的、化学的あるいは機械的要因によって劣化しており、耐火煉瓦に部分的な減肉や角欠け等が生じることにより炉壁面に凹凸が発生している。コークス炉を操業する上で、乾留後にコークスを押し出す際に、押出負荷が小さいことが望ましい。押出負荷は、石炭の配合・水分、乾留状態等の様々な要因に依存するが、特に、炉壁面の凹凸は、コークスと炉壁との摩擦抵抗として押出負荷に大きく影響する。押出負荷が高いと「押し詰まり」といわれる排出不能の事態が発生することがあり、この場合にはコークスの減産を余儀なくされる。

【0004】

ところで、通常、炭化室の炉壁面には部分的にカーボンが付着している。カーボンは、石炭の乾留中に発生するガスの炭素成分が炉壁に付着することにより成長する。このカーボンは、場合によっては、炭化室の炉壁面に生じた凹凸を埋めて、炉壁面を平滑にする作用をもたらす。一方、カーボンがさらに成長すると、カーボンの表面が不規則な凹凸形状になり、押出負荷を増大させる。１回の乾留でのカーボンの付着量は僅かであるが、日々の操業で徐々にカーボンが厚くなる。そこで、コークスの押出後、次に乾留する石炭を炭化室に装入する前に、炭化室の上部の石炭装入口から空気を吹き込んでカーボンを燃焼させる操作が行われる。ただし、カーボンを全て除去してしまえば、炭化室の炉壁面の微細な凹凸が露出してしまい、押出負荷が急激に上昇する。炉壁の温度が高いと、カーボンの成長速度が速いことが知られており、操業状態や炉壁の部位によってもカーボンの着き方は異なる。このように、炭化室の炉壁面のカーボンの付着状況の管理は非常に難しく、老朽化して耐火煉瓦の減肉や肌荒れが生じているコークス炉では、安定稼動する上でのカーボンの付着状況が重要な監視項目の一つである。

【0005】

本発明者らは、コークス炉の炭化室に大型の耐熱計測装置を挿入して、炭化室の炉壁面を撮像する装置を開発して実用化している（例えば特許文献１を参照）。以下の説明では、この装置を必要に応じて"炉壁観察装置"と称する。炉壁観察装置は、例えば、光検出素子を一列に１０００個以上配置したラインＣＣＤカメラと呼ばれる撮像装置を搭載している。線状の視野を炉壁の縦方向に沿うように配置したラインＣＣＤカメラを水冷断熱装置に搭載してコークス炉の炭化室内に送り込み、例えば１ｍｍピッチで撮影したライン映像信号をメモリ上に並べて蓄積して２次元の熱画像を生成する。このように炉壁観察装置によって炉壁全体の高精細の熱画像を得ることができる。この炭化室の炉壁面の熱画像を人が見れば、炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着の様子が分かる。

【0006】

また、炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状況を自動的に判定する技術として特許文献２、３に記載の技術がある。
特許文献２では、炭化室内壁画像から複数の損傷領域を抽出し、抽出した損傷領域の画像、特徴量、および損傷名称からなる損傷部位データを導出する技術が開示されている。
特許文献３では、前回の炉壁画像の輝度に、今回の炉壁画像の輝度を合わせる補正を行った後、今回の炉壁画像と前回の炉壁画像の差分画像を取得し、差分画像において変化のある部位を炉壁異常部分として抽出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３５９０５０９号公報

【特許文献2】特開平１１−２５６１６６号公報

【特許文献3】特開２００９−５７４９１号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】高木幹雄、下田陽久 監修、「画像解析ハンドブック」、東京大学出版会、１９９１年１月１７日発行、ｐ５０３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、炭化室の炉壁面の熱画像には、温度分布による輝度変化がある。このため、特許文献２、３に記載の技術では、炭化室の炉壁面の熱画像の濃淡情報からカーボンを抽出することは困難である。このように、炭化室の炉壁面の熱画像からカーボンの付着状況を自動的に読み取る技術はこれまでなく、現状では、人が見た目で（感覚的に）カーボンの付着面積の大小を判断している。

【0010】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、炭化室の炉壁面の熱画像からカーボンの付着状況を自動的に且つ正確に判定できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置は、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得手段と、前記壁面画像取得手段により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第１の領域分割手段と、前記第１の領域分割手段により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出手段と、前記濃度ヒストグラム導出手段により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定手段と、を有し、前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、前記壁面状態判定手段は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、第１の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、前記第１の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるという第２の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、前記第１の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とする。

【0012】

本発明のコークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定方法は、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布を、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される熱画像として取得する壁面画像取得工程と、前記壁面画像取得工程により取得された前記熱画像を複数の領域に分割する第１の領域分割工程と、前記第１の領域分割工程により分割された複数の領域ごとに、前記熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する濃度ヒストグラム導出工程と、前記濃度ヒストグラム導出工程により導出された前記濃度ヒストグラムの形状に基づいて、前記炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、斑状カーボン付着状態、及び一様カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを、前記複数の領域ごとに判定する壁面状態判定工程と、を有し、前記健全煉瓦面状態は、前記炉壁面が露出している状態であって、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部にカーボンが線状に詰まっている状態であり、前記一様カーボン付着状態は、前記炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態であり、前記斑状カーボン付着状態は、前記炉壁面を構成する耐火煉瓦の目地及び亀裂部を含む領域に、当該目地及び亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態であり、前記壁面状態判定工程は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、第１の条件を満たす前記領域の状態を、前記健全煉瓦面状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであるという条件を満たし、且つ、前記第１の条件を満たさない前記領域の状態を、前記一様カーボン付着状態であると判定し、前記濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるという第２の条件を満たす前記領域の状態を、前記斑状カーボン付着状態であると判定し、前記第１の条件は、前記濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であることを特徴とする。

【0013】

本発明のプログラムは、前記コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像の画素ごとの濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを導出する。濃度ヒストグラムにおけるピークが１つになるという条件を満たし、且つ、濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側の領域の方が低濃度側の領域よりも、より広範囲に亘って画素数が０を上回るという第１の条件を満たす領域を、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが１つになり、且つ、前記第１の条件を満たさない領域を、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが２つになるという第２の条件を満たす領域を、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。したがって、炭化室の炉壁面の熱画像からカーボンの付着状況を自動的に且つ正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像の一例を示す図である。

【図2】コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置の機能的な構成の第１の例を示す図である。

【図3】炉壁面熱画像の一例を示す図である。

【図4】シェーディング補正後炉壁面熱画像の一例を示す図である。

【図5】シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、斑状カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値の一例を示す図である。

【図6】シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、健全煉瓦面状態であるブロックを切り出した画像と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値の一例を示す図である。

【図7】シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、一様カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値の一例を示す図である。

【図8】コークス炉の炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の表示画面の一例を示す図である。

【図9】炉壁表面状態判定装置の動作の第１の例を説明するフローチャートである。

【図10】炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の判定の結果の一例を示す図である。

【図11】コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置の機能的な構成の第２の例を示す図である。

【図12】ピーク濃度よりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する方法の一例を概念的に説明する図である。

【図13】濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度、低濃度側重心濃度、及び高濃度側重心濃度の一例を示す図である。

【図14】炉壁表面状態判定装置の動作の第２の例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。
図１は、炉壁観察装置により撮像された、コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像の一例を示す図（写真）である。
以下に示す本発明の実施形態では、コークス炉の炭化室の炉壁面の状態を、当該炉壁面を分割した複数の小領域ごとに、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の３つの状態の何れか１つに分類する。

【0017】

健全煉瓦面状態とは、耐火煉瓦により構成された炉壁面が露出しており、目地や亀裂部（主に縦亀裂部（縦方向に生じている亀裂部））にカーボンが線状に詰まっている状態をいう。図１に示す例では、例えば、領域１０１が健全煉瓦面状態の領域である。
一様カーボン付着状態とは、耐火煉瓦により構成された炉壁面を覆い隠すようにカーボンが略一様に付着している状態をいう。図１に示す例では、例えば、領域１０２が一様カーボン付着状態の領域である。

【0018】

斑状カーボン付着状態とは、カーボンが斑状に付着している状態であり、目地や亀裂部（主に縦亀裂部（縦方向に生じている亀裂部））を含む領域に、それら目地や亀裂部の幅以上の幅のカーボンが付着している状態をいう。より具体的には、斑状カーボン付着状態とは、目地や亀裂部の幅より３倍程度大きい幅のカーボンが付着している状態を指す。斑状カーボン付着状態には、耐火煉瓦の表面に生じた微小な凹凸をカーボンが埋めている状態と、耐火煉瓦の表面の欠損はないが、一様カーボン付着状態に進行中の状態があると考えられる。図１に示すでは、例えば、領域１０３が斑状カーボン付着状態の領域である。

【0019】

図１に示すように、カーボンが付着している領域は、その周辺の耐火煉瓦が露出している領域よりも濃度がやや高い（すなわち明るい）という特徴がある。ここで濃度とは、２５６階調の画像の明暗（すなわち、画像上の輝度）のことを指す。画像の濃度と、炭化室の炉壁面における熱放射輝度との関係は、リニアな関係にある。この濃度の値が熱画像の各画素の画素値となる。

【0020】

このようにカーボンの濃度と耐火煉瓦の濃度には差があるが、単純な２値化処理を行うだけでは、炭化室の炉壁面全体のカーボンの付着状況を精度よく識別することは容易ではない。コークス炉の炭化室の炉壁面の熱画像は、高温で自発光している熱放射を撮像した熱画像であり、炉壁の温度分布によっても熱画像の濃度は変化するため、広域にカーボンが付着している領域内であっても濃度の分布が生じるからである。
そこで、以下に示す各実施形態では、コークス炉の炭化室の炉壁面を分割した複数の小領域ごとの濃度ヒストグラムの形状に基づいて、炉壁面を分割した各領域の状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の３つの状態のうち、何れの状態であるのかを判定する。

【0021】

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。
図２は、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。尚、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置２００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、画像入出力ボード、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置や専用のハードウェアを用いることにより実現することができる。また、以下の説明では、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置を必要に応じて炉壁表面状態判定装置と略称する。

【0022】

［壁面画像取得部２０１］
壁面画像取得部２０１は、炉壁観察装置により撮像された、炭化室の炉壁面の熱画像データを取得する。炭化室の炉壁面の熱画像データは、炭化室の炉壁面の熱放射輝度の分布のデータであり、当該熱放射輝度に対応する濃度値を持つ各画素から構成される。

【0023】

また、本実施形態では、炉壁観察装置は、１〜２ｍｍの分解能で、２５６階調の熱画像データを撮像するものとする。尚、炉壁観察装置は、特許文献１等に記載されているので、その詳細な説明を省略する。また、以下の説明では、炉壁観察装置により撮像された、炭化室の炉壁面の熱画像を必要に応じて「炉壁面熱画像」と称し、炉壁観察装置により撮像された、炭化室の炉壁面の熱画像のデータを必要に応じて「炉壁面熱画像データ」と称する。
図３は、炉壁面熱画像の一例を示す図（写真）である。
壁面画像取得部２０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び通信インターフェースを用いることにより実現される。

【0024】

［シェーディング補正部２０２］
シェーディング補正部２０２は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行う。図３に示すように、炉壁面熱画像には温度差による濃度むら（輝度むら）が存在しているので、この濃度むらを取り除くためである。
具体的にシェーディング補正部２０２は、画素サイズの大きいカーネル（例えばカーネルサイズが１２８×１２８のカーネル）を用いた平均化フィルタリングを実行する。シェーディング補正部２０２は、平均化フィルタリングを実行した炉壁面熱画像データと、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データとの相互に対応する画素の画素値の差分を当該画素における画素値とする差分画像を導出する。そして、シェーディング補正部２０２は、この差分画像の各画素の画素値に所定の濃度（例えば、２５６階調の半分である１２８）を加算した画像データを、シェーディング補正後炉壁面熱画像データとして生成する。差分画像の各画素の画素値に所定の濃度を加算するのは、差分画像の画素値は小さく、差分画像をそのまま用いると暗い画像になるためである。
図４は、シェーディング補正後炉壁面熱画像の一例を示す図（写真）である。
シェーディング補正部２０２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0025】

［第１の領域分割部２０３］
第１の領域分割部２０３は、シェーディング補正部２０２により生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を、予め設定された大きさの矩形状の小領域に分割する。以下の説明では、この小領域を必要に応じて「ブロック」と称する。健全煉瓦面状態であれば、１つのブロック内に必ず目地か亀裂が含まれる大きさを有するように、ブロックの大きさを設定する。すなわち、１つのブロックの大きさが、１つの耐火煉瓦の大きさ（炉壁面に露出する面の縦・横の長さ）と同等かそれ以上の大きさになるように、ブロックの大きさを設定する。
第１の領域分割部２０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及びユーザインターフェースを用いることにより実現される。

【0026】

［第２の領域分割部２０４］
第２の領域分割部２０４は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データの画像領域を、複数のブロックに分割する。このブロックの大きさ及び形状は、シェーディング補正部２０２で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を第１の領域分割部２０３で分割する際のブロックの大きさ及び形状と同じになるようにする。すなわち、第２の領域分割部２０４による分割位置と第１の領域分割部２０３による分割位置とが同じになるようにする。
第２の領域分割部２０４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及びユーザインターフェースを用いることにより実現される。尚、第２の領域分割部２０４の機能を第１の領域分割部２０３に含めてもよい。

【0027】

［測定不能領域判定部２０５］
測定不能領域判定部２０５は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データの画像領域において、濃度が極端に小さい領域と、濃度が飽和している領域とを測定不能領域として導出する。本実施形態では、測定不能領域判定部２０５は、第２の領域分割部２０４により分割されたブロックのそれぞれが測定不能領域であるか否かを判定する。この判定の方法の具体例を説明すると、まず、測定不能領域判定部２０５は、１つブロック内の平均濃度を求める。そして、測定不能領域判定部２０５は、求めた平均濃度が、予め設定された第１の閾値よりも大きい場合、又は、第２の閾値よりも小さい場合に、当該ブロックは測定不能領域であると判定し、そうでない場合には、当該ブロックは測定不能領域でないと判定する。第１の閾値としては、例えば２４０を採用することができ、第２の閾値としては、例えば２０を採用することができる。
測定不能領域判定部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0028】

［濃度ヒストグラム導出部２０６］
濃度ヒストグラム導出部２０６は、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定されなかったブロックごとに、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムを導出する。濃度ヒストグラムは、画素ごとの濃度と、当該濃度の出現頻度（当該濃度を有する画素数）との関係を示すものである。
濃度ヒストグラム導出部２０６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0029】

［閾値導出部２０７、ピーク判定部２０８、画素数割合導出部２０９、壁面状態判定部２１０］
炭化室の炉壁面からの熱放射輝度は、耐火煉瓦の熱放射輝度と、カーボンによる熱放射輝度とがほとんどである。したがって、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムにおいては、これらの熱放射輝度によるピークが生じる。すなわち、ブロックが、健全煉瓦面状態である場合、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムにおいては、耐火煉瓦の熱放射輝度による１つのピークが得られる。また、ブロックが、一様カーボン付着状態である場合、カーボンの熱放射輝度による１つのピークが得られる。また、ブロックが、斑状カーボン付着状態である場合、熱放射輝度によるピークとカーボンによるピークの２つが得られる。このように、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムにおいては、大きなピークが必ず１つ表れる。

【0030】

閾値導出部２０７は、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された濃度ヒストグラムから、大津の方法による閾値を導出する。
ピーク判定部２０８は、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された濃度ヒストグラムのピークが２つあるか否かを判定する。
画素数割合導出部２０９は、ピーク判定部２０８により、濃度ヒストグラムのピークが２つでないと判定された場合に（すなわち、濃度ヒストグラムのピークが１つであると判定された場合に）、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒ（＝閾値以下の濃度を持つ画素の画素数÷全ての画素数）を導出する。

【0031】

壁面状態判定部２１０は、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された濃度ヒストグラムのピークが２つであるブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。また、壁面状態判定部２１０は、画素数割合導出部２０９により導出された割合ｒが所定値（本実施形態では０．７）以上であるブロックを、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。また、壁面状態判定部２１０は、画素数割合導出部２０９により導出された割合ｒが所定値未満であるブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。

【0032】

大津の方法は、非特許文献１に記載されているように、ヒストグラムが２つのクラスに分類できると仮定して、クラス間分散とクラス内分散の比が最大となるように閾値を決定する方法である。本発明者らは、大津の方法による閾値が、コークス炉の炭化室の炉壁面の状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の３つのうちの何れの状態であるのかを判定するのに有用であることを経験的に見出した。大津の方法は、一般的には、画像の２値化の閾値を決定するのに利用されるアルゴリズムである。したがって、本実施形態における大津の方法による閾値の利用方法は、大津の方法による閾値の一般的な利用方法とは異なる。

【0033】

＜斑状カーボン付着状態の場合＞
図５は、シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、斑状カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像（図５（ａ））と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値（図５（ｂ））の一例を示す図である。
本発明者らは、図５（ｂ）に示すように、斑状カーボン付着状態のブロックでは、濃度ヒストグラムにおいて、１２８付近の濃度を挟んで２つのピークが存在するという知見を得た。濃度ヒストグラムにピークが２つあるため、大津の方法による閾値は、これら２つのピークの境界付近に得られる。図５（ｂ）に示す例では、大津の方法による閾値は１３５であり、閾値の低濃度側と高濃度側の両方にピークがある。

【0034】

以上のことから前述したように本実施形態では、閾値導出部２０７は、濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出し、ピーク判定部２０８は、濃度ヒストグラムのピークが２つあるか否かを判定し、壁面状態判定部２１０は、濃度ヒストグラムのピークが２つであるブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定することとした。
本実施形態では、濃度ヒストグラムのピークが２つあることを、以下のようにして判定する。まず、ピーク判定部２０８は、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値における画素数Ｉ_Tと、大津の方法による閾値よりも低濃度側の範囲における画素数の最大値Ｉ_Lと、大津の方法による閾値よりも高濃度側の範囲における画素数の最大値Ｉ_Hとを導出する。そして、ピーク判定部２０８は、Ｉ_T＜Ｉ_L且つＩ_T＜Ｉ_Hである場合に、濃度ヒストグラムのピークが２つであると判定することができる。

【0035】

＜健全煉瓦面状態の場合＞
図６は、シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、健全煉瓦面状態であるブロックを切り出した画像（図６（ａ））と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値（図６（ｂ））の一例を示す図である。

【0036】

本発明者らは、図６（ｂ）に示すように、健全煉瓦面状態であるブロックでは、大部分の画素で濃度が１２８程度になり、濃度ヒストグラムは高いピークを１つ持つという知見を得た。また、本発明者らは、目地に対応する領域の高濃度の画素の存在により、濃度ヒストグラムは、ピークよりも低濃度側の領域に比べ、高濃度側の領域の方が、広範囲に亘り出現頻度が０（ゼロ）を上回るという知見を得た（図６（ｂ）に示す領域６０１を参照）。したがって、大津の方法による閾値は、ピークを示す濃度よりも高濃度側になる。図６（ｂ）に示す例では、ピークを示す濃度が１２８であるのに対して、大津の方法による閾値は１３５である。その結果、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒは０．８５７となった。本発明者らは、異なる複数のブロックについてこの割合ｒを調べた。その結果、健全煉瓦面状態であるブロックでは、割合ｒは０．８〜０．９程度の大きな値をとるという知見を得た。

【0037】

以上のことから前述したように本実施形態では、閾値導出部２０７は、濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出し、ピーク判定部２０８は、濃度ヒストグラムのピークが２つあるか否かを判定し、画素数割合導出部２０９は、濃度ヒストグラムのピークが２つでない（１つである）場合に、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒを導出し、壁面状態判定部２１０は、当該割合ｒが０．７以上であるブロックを、健全煉瓦面状態の領域であると判定することとした。

【0038】

＜一様カーボン付着状態の場合＞
図７は、シェーディング補正後炉壁面熱画像データから、一様カーボン付着状態であるブロックを切り出した画像（図７（ａ））と、当該ブロックにおける濃度ヒストグラム及び大津の方法による閾値（図７（ｂ））の一例を示す図である。
本発明者らは、図７（ｂ）に示すように、一様カーボン付着状態のブロック内の濃度の変化は小さいため、濃度ヒストグラムにおいて濃度分布は１２８近傍に集中し、略対称のピークが１つ存在するという知見を得た。図７（ｂ）に示す例では、大津の方法による閾値は１２８であり、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒは０．５４１となった。本発明者らは、異なる複数のブロックについてこの割合ｒを調べた。その結果、一様カーボン付着状態であるブロックでは、割合ｒは０．５程度の値をとるという知見を得た。

【0039】

以上のことから前述したように本実施形態では、閾値導出部２０７は、濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出し、ピーク判定部２０８は、濃度ヒストグラムのピークが２つあるか否かを判定し、画素数割合導出部２０９は、濃度ヒストグラムのピークが２つでない（１つである）場合に、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒを導出し、壁面状態判定部２１０は、当該割合ｒが０．７未満であるブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定することとした。

【0040】

尚、前述したように濃度ヒストグラムには大きなピークが必ず１つ存在するので、本実施形態では、濃度ヒストグラムのピークが２つでない場合には、濃度ヒストグラムのピークが１つであると（自動的に）判定するが、濃度ヒストグラムのピークが１つであることを、例えば、以下のようにして判定してもよい。まず、ピーク判定部２０８は、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値における画素数Ｉ_Tと、大津の方法による閾値よりも低濃度側の範囲における画素数の最大値Ｉ_Lと、大津の方法による閾値よりも高濃度側の範囲における画素数の最大値Ｉ_Hとを導出する。そして、ピーク判定部２０８は、Ｉ_T＞Ｉ_L又はＩ_T＞Ｉ_Hである場合に、濃度ヒストグラムのピークが１つであると判定する。ここで、「Ｉ_T＞Ｉ_L又はＩ_T＞Ｉ_H」の代わりに「Ｉ_T≧Ｉ_L又はＩ_T＞Ｉ_H」或いは「Ｉ_T＞Ｉ_L又はＩ_T≧Ｉ_H」を採用してもよい。

【0041】

閾値導出部２０７、ピーク判定部２０８、画素数割合導出部２０９、及び壁面状態判定部２１０は、以上の処理を第２の領域分割部２０４で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定されなかった全てのブロック（すなわち、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された全てのブロック）について個別に行う。これにより、第２の領域分割部２０４で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定されなかった全てのブロックにおけるカーボンの付着状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態のうち、何れの状態であるのかを特定することができる。
閾値導出部２０７、ピーク判定部２０８、画素数割合導出部２０９、及び壁面状態判定部２１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0042】

［領域割合導出部２１１］
領域割合導出部２１１は、壁面状態判定部２１０における判定の結果から、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データの画像領域のうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定された領域を除く領域における、健全煉瓦面状態の領域の割合（＝健全煉瓦面状態の領域の面積÷測定不能領域と判定された領域を除く炉壁面熱画像データの画像領域の面積）を導出する。以下の説明では、この割合を必要に応じて、健全煉瓦面状態の領域の面積割合と称する。
同様に、領域割合導出部２１１は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データの画像領域のうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定された領域を除く領域における、一様カーボン付着状態の領域の割合（＝一様カーボン付着状態の領域の面積÷測定不能領域と判定された領域を除く炉壁面熱画像データの画像領域の面積）と、斑状カーボン付着状態の領域の割合（＝斑状カーボン付着状態の領域の面積÷測定不能領域と判定された領域を除く炉壁面熱画像データの画像領域の面積）をそれぞれ導出する。以下の説明では、これらの割合を必要に応じて、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、斑状カーボン付着状態の領域の面積割合と称する。
領域割合導出部２１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0043】

［壁面状態表示部２１２］
壁面状態表示部２１２は、壁面状態判定部２１０により判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域判定部２０５により判定された、測定不能領域の情報と、領域割合導出部２１１により導出された、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成し、当該表示データをコンピュータディスプレイに表示する。
図８は、コークス炉の炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の表示画面の一例を示す図である。

【0044】

図８に示す例では、炉壁面熱画像上に、健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、及び測定不能領域を表示すると共に、健全煉瓦面状態の領域（健全煉瓦領域）、斑状カーボン付着状態の領域（斑状カーボン付着領域）、及び一様カーボン付着状態の領域（一様カーボン付着領域）の面積割合を数字で表示する。

【0045】

図８に示す例では、破線で囲まれる領域が一様カーボン付着状態の領域であり、実線で囲まれる領域が斑状カーボン付着状態の領域であり、一点鎖線よりも端の領域が測定不能領域であり、その他の領域が健全煉瓦面状態の領域である。尚、炉壁面熱画像上に、健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、及び測定不能領域を表示する方法は、このような方法に限定されない。例えば、領域毎に異なる半透明の色を炉壁面熱画像上に配置してもよい。
壁面状態表示部２１２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、画像メモリ、通信インターフェース、及びコンピュータディスプレイを用いることにより実現される。

【0046】

尚、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域の情報と、各領域（健全煉瓦面状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、一様カーボン付着状態の領域）の面積割合の情報を炉壁表面状態判定装置２００で表示しなくてもよい。例えば、炉壁表面状態判定装置２００は、これらの情報を外部装置に送信したり、可搬型の記憶媒体に記憶したりして出力してもよい。このようにした場合には、炉壁表面状態判定装置２００以外の装置で、これらの情報を表示することができる。

【0047】

［動作フローチャート］
次に、図９のフローチャートを参照しながら、炉壁表面状態判定装置２００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ９０１において、壁面画像取得部２０１は、炉壁面熱画像データを取得する（図３を参照）。
次に、ステップＳ９０２において、シェーディング補正部２０２は、ステップＳ９０１で取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行い、シェーディング補正後炉壁面熱画像データを生成する（図４を参照）。

【0048】

次に、ステップＳ９０３において、第２の領域分割部２０４は、ステップＳ９０１で取得された炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。
次に、ステップＳ９０４において、測定不能領域判定部２０５は、ステップＳ９０３で分割された複数のブロックごとに、当該ブロックが測定不能領域であるか否かを判定する。すなわち、測定不能領域判定部２０５は、ステップＳ９０１で取得された炉壁面熱画像データの画像領域から、測定不能領域を導出する。

【0049】

次に、ステップＳ９０５において、第１の領域分割部２０３は、ステップＳ９０２で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。ここで、ステップＳ９０３における分割位置とステップＳ９０５における分割位置を同じにする。尚、ステップＳ９０５の処理は、ステップＳ９０２の処理の後であれば、必ずしもステップＳ９０３、Ｓ９０４の後に行わなくてもよい。例えば、ステップＳ９０３においてステップＳ９０５の処理を並列的に行ってもよい。

【0050】

次に、ステップＳ９０６において、濃度ヒストグラム導出部２０６は、ステップＳ９０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ９０４で測定不能領域と判定されなかったブロックを指定する変数ｉに「１」を設定する。
次に、ステップＳ９０７において、濃度ヒストグラム導出部２０６は、ステップＳ９０２で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域のうち、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムを導出する。

【0051】

次に、ステップＳ９０８において、閾値導出部２０７は、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムから、大津の方法による閾値を導出する。
次に、ステップＳ９０９において、ピーク判定部２０８は、ステップＳ９０７で導出された濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値における画素数Ｉ_Tと、大津の方法による閾値よりも低濃度側の範囲における画素数の最大値Ｉ_Lと、大津の方法による閾値よりも高濃度側の範囲における画素数の最大値Ｉ_Hとを導出する。

【0052】

次に、ステップＳ９１０において、ピーク判定部２０８は、Ｉ_T＜Ｉ_L且つＩ_T＜Ｉ_Hであるか否かを判定する。この判定の結果、Ｉ_T＜Ｉ_L且つＩ_T＜Ｉ_Hでない場合には、後述するステップＳ９１４に進む。一方、Ｉ_T＜Ｉ_L且つＩ_T＜Ｉ_Hである場合には、ステップＳ９１１に進む。ステップＳ９１１に進むと、壁面状態判定部２１０は、ステップＳ９０７で導出された濃度ヒストグラムにおいてピークが２つあると判定し、変数ｉに対応するブロックは、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。

【0053】

次に、ステップＳ９１２において、壁面状態判定部２１０は、変数ｉがＮであるか否かを判定する。Ｎは、ステップＳ９０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ９０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの総数に等しい数である。

【0054】

この判定の結果、変数ｉがＮである場合には、ステップＳ９０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ９０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行ったことになる。したがって、後述するステップＳ９１８に進む。
一方、変数ｉがＮでない場合には、ステップＳ９０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ９０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行っていない。そこで、ステップＳ９１３に進み、濃度ヒストグラム導出部２０６は、変数ｉに「１」を加算する。そして、次の変数ｉに対応するブロックについてステップＳ９０７以降の処理を行う。

【0055】

前述したようにステップＳ９１０において、Ｉ_T＜Ｉ_L且つＩ_T＜Ｉ_Hでない場合には、ステップＳ９０７で導出された濃度ヒストグラムにおいてピークは１つであると判定し、ステップＳ９１４に進む。ステップＳ９１４に進むと、画素数割合導出部２０８は、ステップＳ９０７で導出された濃度ヒストグラムにおいて、ステップＳ９０８で導出された大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒを導出する。

【0056】

次に、ステップＳ９１５において、壁面状態判定部２１０は、ステップＳ９１４で導出された割合ｒが０．７以上であるか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ９１４で導出された割合ｒが０．７以上である場合には、ステップＳ９１６に進む。ステップＳ９１６に進むと、壁面状態判定部２１０は、変数ｉに対応するブロックは、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。そして、前述したステップＳ９１２に進む。
一方、ステップＳ９１４で導出された割合ｒが０．７以上でない場合には、ステップＳ９１７に進む。ステップＳ９１７に進むと、壁面状態判定部２１０は、変数ｉに対応するブロックは、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。そして、前述したステップＳ９１２に進む。

【0057】

前述したように、ステップＳ９１２において、変数ｉがＮであると判定され、ステップＳ９０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ９０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定が行われると、ステップＳ９１８に進む。
ステップＳ９１８に進むと、領域割合導出部２１１は、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する。

【0058】

次に、ステップＳ９１９において、壁面状態表示部２１２は、ステップＳ９１１、Ｓ９１６及びＳ９１７で判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、ステップＳ９０４で導出された、測定不能領域の情報と、ステップＳ９１８で導出された、各領域（健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域）の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成する。
次に、ステップＳ９２０において、壁面状態表示部２１２は、ステップＳ９１９で生成した表示データに基づく画像をコンピュータディスプレイに表示する。そして、図９のフローチャートによる処理を終了する。

【0059】

［まとめ］
以上のように本実施形態では、シェーディング補正後炉壁面熱画像データを複数のブロックに分割し、分割した複数のブロックごとに、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムを導出し、導出した濃度ヒストグラムから大津の方法による閾値を導出する。そして、濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるブロックを、斑状カーボン付着状態であると判定する。濃度ヒストグラムにおけるピークが２つでない場合には、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合が０．７以上であるブロックを、健全煉瓦面状態であると判定する。一方、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合が０．７未満であるブロックを、一様カーボン付着状態であると判定する。そして、各状態の領域を、炉壁面熱画像の上に重ねて表示すると共に、各状態の領域の面積割合を表示する。

【0060】

したがって、コークス炉の炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態と位置を自動的に且つ正確に把握することができる。従来の炉壁面熱画像の目視による判断よりも遥かに定量的にカーボンの付着領域の数値化を行うことが可能になるので、カーボンの付着状態の管理の精度を向上させることができる。カーボンの付着量は、炉体温度や石炭配合等の操業条件によって日数をかけて徐々に変動する。操業条件の変更後にカーボンの付着領域が増大する傾向になれば、いずれはカーボンが過度に成長して凹凸となり押出負荷が上昇し、押し詰まりが生じる虞がある。逆に、カーボンの減少傾向が続くと、耐火煉瓦の減肉や細かい角欠けによる凹部を埋めていたカーボンまでもが消失し、押出負荷が上昇する。本実施形態で説明した手法により、炉壁面のどの領域でカーボンの付着状態がどのような状態であるのかを示す情報に基づいて、例えば、操業の合間に炭化室にエアーを吹き込むカーボン焼却の時間を調節すれば、押出負荷を的確に安定化させることができる。

【0061】

［変形例］
本実施形態のように、測定不能領域を判定し、この測定不能領域を除く領域におけるカーボンの付着状態を判定すれば、炉壁面全体におけるカーボンの付着状態を適切に判定することができるので好ましい。しかしながら、必ずしも測定不能領域を判定しなくてもよい。例えば、測定不能領域として想定される領域を予め設定し、炉壁面熱画像データの画像領域から、この領域を除く領域におけるカーボンの付着状態を判定してもよい。また、測定不能領域として想定されない領域のみについて、カーボンの付着状態を判定する場合には、測定不能領域を設定しなくてもよい。

【0062】

また、本実施形態のように、炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行うようにすれば、炉壁面熱画像データに濃度むらがある場合でも、カーボンの付着状態を適切に判定することができるので好ましい。しかしながら、このような濃度むらによる影響が小さい場合には、必ずしも炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行わなくてもよい。

【0063】

［実施例］
稼働中のコークス炉の炭化室の炉壁面熱画像を得て、本実施形態で説明した方法で、カーボンの付着状態の判定を実施した。カーボンの付着状態の判定対象とするコークス炉を４０年以上稼働している老朽炉とした。このコークス炉の炭化室の炉壁面は、奥行き約１６ｍ、高さ約６ｍの大きさを有する。この炉壁面全体の炉壁面熱画像であって、奥行方向の分解能を２ｍｍ、高さ方向の分解能を１．３ｍｍとする２５６階調の炉壁面熱画像を判定に供した。当該炉壁面熱画像、及び当該炉壁面熱画像から生成したシェーディング補正後炉壁面熱画像を、縦１２８画素、横１２８画素の矩形領域のブロックに分割し、それぞれのブロックにおいてカーボンの付着状態を図９のフローチャートに従って判定した。このような測定を、異なる２つの炭化室の炉壁面について行った。図１０は、炭化室の炉壁面におけるカーボンの付着状態の判定の結果の一例を示す図（写真）である。図１０では、図８と同様に、破線で囲まれる領域を一様カーボン付着状態の領域とし、実線で囲まれる領域を斑状カーボン付着状態の領域とし、一点鎖線よりも端の領域を測定不能領域とし、その他の領域を健全煉瓦面状態の領域とする。
図８及び図１０から、いずれも人が見た目に分かる広域的なカーボンの付着状態と斑状のカーボンの付着状態をほぼ正しく抽出していることが分かる。

【0064】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、大津の方法による閾値を判定基準として用いて、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの各ブロックにおけるカーボンの付着状態を判定する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、濃度ヒストグラムにおけるピークを示す濃度よりも低濃度側と高濃度側のそれぞれにおける濃度分布の重心と当該ピークを示す濃度との距離を判定基準として用いて、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの各ブロックにおけるカーボンの付着状態を判定する場合について説明する。このように、本実施形態と第１の実施形態とは、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの各ブロックにおけるカーボンの付着状態を判定する方法の一部が異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図１０に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

【0065】

図１１は、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置１１００の機能的な構成の一例を示す図である。尚、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置１１００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、画像入出力ボード、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置や専用のハードウェアを用いることにより実現することができる。また、以下の説明では、コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置を必要に応じて炉壁表面状態判定装置と略称する。

【0066】

［壁面画像取得部２０１、シェーディング補正部２０２、第２の領域分割部２０４、測定不能領域判定部２０５、第１の領域分割部２０３、濃度ヒストグラム導出部２０６］
壁面画像取得部２０１、シェーディング補正部２０２、第２の領域分割部２０４、測定不能領域判定部２０５、第１の領域分割部２０３、及び濃度ヒストグラム導出部２０６は、第１の実施形態の炉壁表面状態判定装置２００におけるものと同じである。

【0067】

その概要を再度説明すると、壁面画像取得部２０１は、炉壁面熱画像データを取得する（図３を参照）。シェーディング補正部２０２は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行う（図４を参照）。
第１の領域分割部２０３は、シェーディング補正部２０２により生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を、複数のブロックに分割する。第２の領域分割部２０４は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データの画像領域を、複数のブロックに分割する。測定不能領域判定部２０５は、壁面画像取得部２０１により取得された炉壁面熱画像データの画像領域において、濃度が極端に小さい領域と、濃度が飽和している領域とを測定不能領域として導出する。
濃度ヒストグラム導出部２０６は、第２の領域分割部２０４で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定されなかったブロックごとに、シェーディング補正後炉壁面熱画像データの濃度ヒストグラムを導出する。

【0068】

［ピーク濃度導出部１１０１］
ピーク濃度導出部１１０１は、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された濃度ヒストグラムで画素数が最大になる濃度であるピーク濃度Ｃ_pを導出する。
ピーク濃度導出部１１０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0069】

［ピーク判定部１１０２］
ピーク判定部１１０２は、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する。
図１２は、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する方法の一例を概念的に説明する図である。
例えば、ピーク判定部１１０２は、図１２に示すように、ピーク濃度Ｃ_pを起点として、微小な濃度間隔ずつ濃度を増加させ（図１２に示す矢印線を参照）、当該増加させた濃度（図１２の丸で囲む部分の濃度）における画素数の変化を読み取る。そして、ピーク判定部１１０２は、読み取った画素数の変化から、高濃度になるほど画素数が増加する領域があるか否かを判定する。

【0070】

図１２に示すように、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域で、高濃度になるほど画素数が増加する領域があれば、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域で、濃度ヒストグラムに極大値が存在することになる。一方、後述する図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、高濃度になるほど画素数が増加する領域がなければ、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域で、濃度ヒストグラムの画素数は単調に減少する。
尚、濃度ヒストグラムにおける極大値があるか否かを判定する方法は、前述した方法に限定されない。例えば、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域で高濃度になるほど画素数が増加する領域があり、且つ、当該領域よりも高濃度側の領域で高濃度になるほど画素数が減少する領域がある場合に、濃度ヒストグラムに極大値が存在すると判定してもよい。
また、画素数の増加分に対する閾値を設定し、画素数の増加分が当該閾値以上である場合に限り、画素数が増加していると判定してもよい。
ピーク判定部１１０２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0071】

［重心導出部１１０３］
重心導出部１１０３は、ピーク判定部１１０２により、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に極大値がない（濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された濃度ヒストグラムのピークの数が１つである）と判定された場合、当該濃度ヒストグラムについてピーク濃度導出部１１０１により導出されたピーク濃度Ｃ_pよりも低濃度側の領域における濃度分布の重心となる濃度を導出する。以下の説明では、この濃度を必要に応じて低濃度側重心濃度Ｇ_Lと称する。
また、重心導出部１１０３は、当該濃度ヒストグラムについてピーク濃度導出部１１０１により導出されたピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域における濃度分布の重心となる濃度を導出する。以下の説明では、この濃度を必要に応じて高濃度側重心濃度Ｇ_Hと称する。
尚、低濃度側重心濃度Ｇ_Lは、濃度ヒストグラムの領域のうち、ピーク濃度Ｃ_pよりも低濃度側の領域の面積を半分に分ける濃度であり、高濃度側重心濃度Ｇ_Hは、濃度ヒストグラムの領域のうち、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域の面積を半分に分ける濃度である。

【0072】

図１３は、濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度Ｃ_p、低濃度側重心濃度Ｇ_L、及び高濃度側重心濃度Ｇ_Hの一例を示す図である。具体的に図１３（ａ）は、図６（ａ）に示すブロック（健全煉瓦面状態であるブロック）の濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度Ｃ_p、低濃度側重心濃度Ｇ_L、及び高濃度側重心濃度Ｇ_Hを示す。また、図１３（ｂ）は、図７（ａ）に示すブロック（一様カーボン付着状態であるブロック）の濃度ヒストグラムにおけるピーク濃度Ｃ_p、低濃度側重心濃度Ｇ_L、及び高濃度側重心濃度Ｇ_Hを示す。
図１３（ａ）に示す例では、ピーク濃度Ｃ_p＝１２６、低濃度側重心濃度Ｇ_L＝１２２．３、高濃度側重心濃度Ｇ_H＝１３４．０である。また、図１３（ｂ）に示す例では、ピーク濃度Ｃ_p＝１２７、低濃度側重心濃度Ｇ_L＝１２２．９、高濃度側重心濃度Ｇ_H＝１３２．３である。

【0073】

次に、重心導出部１１０３は、低濃度側重心濃度Ｇ_Lとピーク濃度Ｃ_pとの距離である低濃度側距離Ｄ_Lを導出する。さらに、重心導出部１１０３は、高濃度側重心濃度Ｇ_Hとピーク濃度Ｃ_pとの距離である高濃度側距離Ｄ_Hを導出する。そして、重心導出部１１０３は、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）を導出する。具体的に、図１３（ａ）に示す例では、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）の値は「４．３」となる。また、図１３（ｂ）に示す例では、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）の値は「１．２」となる。

【0074】

次に、重心導出部１１０３は、この高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下であるか否か（Ｄ_H−Ｄ_L≦ΔＤが成り立つか否か）を判定する。閾値ΔＤは、低濃度側重心濃度Ｄ_Lと高濃度側重心濃度Ｄ_Hとが、ピーク濃度Ｃ_pに対して対称となる位置にあると見なすための許容差である。閾値ΔＤは、例えば、実際の操業の結果から得られた濃度ヒストグラムと、当該濃度ヒストグラムが得られたときのシェーディング補正後炉壁面熱画像データとを見比べることを多数の濃度ヒストグラムについて行った結果から適宜決めることができる。閾値ΔＤとしては、例えば、「３」を採用することができる。
尚、健全煉瓦面状態の領域の濃度ヒストグラムでは、目地に対応する領域の高濃度の画素の存在により、高濃度側距離Ｄ_Hの方が低濃度側距離Ｄ_Lよりも大きくなる。したがって、重心導出部１１０３は、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下であるか否かを判定する。
重心導出部１１０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0075】

［壁面状態判定部１１０４］
壁面状態判定部１１０４は、ピーク判定部１１０２により、ピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域で、濃度ヒストグラムに極大値が存在する（すなわちピークが２つ存在する）と判定されたブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。前述したように、斑状カーボン付着状態のブロックでは、濃度ヒストグラムにおいて、１２８付近の濃度を挟んで２つのピークが存在するという知見を得たからである（図５（ｂ）、図１２を参照）。
また、壁面状態判定部１１０４は、重心導出部１１０２により、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下であると判定されたブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。第１の実施形態で説明したように、一様カーボン付着状態のブロック内の濃度の変化は小さいため、濃度ヒストグラムにおいて濃度分布は１２８近傍に集中し、略対称のピークが１つ存在するという知見を得たからである（図７（ｂ）、図１３（ｂ）を参照）。

【0076】

また、壁面状態判定部１１０４は、重心導出部１１０２により、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下であると判定されなかったブロック（すなわち、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ超であるブロック）を、健全煉瓦状態の領域であると判定する。前述したように、健全煉瓦面状態であるブロックでは、大部分の画素で濃度が１２８程度になり、且つ、ピークよりも低濃度側の領域に比べ、高濃度側の領域の方が、広範囲に亘り出現頻度が０（ゼロ）を上回るからである（図６（ｂ）、図１３（ａ）を参照）。
壁面状態判定部１１０４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0077】

ピーク濃度導出部１１０１、ピーク判定部１１０２、重心導出部１１０３、及び壁面状態判定部１１０４は、以上の処理を第２の領域分割部２０４で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定されなかった全てのブロック（すなわち、濃度ヒストグラム導出部２０６により導出された全てのブロック）について個別に行う。これにより、第２の領域分割部２０４で分割されたブロックのうち、測定不能領域判定部２０５により測定不能領域と判定されなかった全てのブロックにおけるカーボンの付着状態が、健全煉瓦面状態、一様カーボン付着状態、及び斑状カーボン付着状態の何れの状態であるのかを特定することができる。

【0078】

［領域割合導出部１１０５］
領域割合導出部１１０５は、壁面状態判定部１１０４における判定の結果から、第１の実施形態の炉壁表面状態判定装置２００の領域割合導出部２１１と同様に、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する。
領域割合導出部１１０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを用いることにより実現される。

【0079】

［壁面状態表示部１１０６］
壁面状態表示部１１０６は、壁面状態判定部１１０４により判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域判定部２０５により判定された、測定不能領域の情報と、領域割合導出部１１０５により導出された、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成し、当該表示データをコンピュータディスプレイに表示する。

【0080】

壁面状態表示部１１０６も、第１の実施形態の炉壁表面状態判定装置２００の壁面状態表示部２１２と同様の情報を表示することができる。
また、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、測定不能領域の情報と、各領域（健全煉瓦面状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域、一様カーボン付着状態の領域）の面積割合の情報を炉壁表面状態判定装置１１００で表示しなくてもよい。例えば、炉壁表面状態判定装置１１００は、これらの情報を外部装置に送信したり、可搬型の記憶媒体に記憶したりして出力してもよい。このようにした場合には、炉壁表面状態判定装置１１００以外の装置で、これらの情報を表示することができる。

【0081】

［動作フローチャート］
次に、図１４のフローチャートを参照しながら、炉壁表面状態判定装置１１００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１４０１において、壁面画像取得部２０１は、炉壁面熱画像データを取得する（図３を参照）。
次に、ステップＳ１４０２において、シェーディング補正部２０２は、ステップＳ１４０１で取得された炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行い、シェーディング補正後炉壁面熱画像データを生成する（図４を参照）。

【0082】

次に、ステップＳ１４０３において、第２の領域分割部２０４は、ステップＳ１４０１で取得された炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。
次に、ステップＳ１４０４において、測定不能領域判定部２０５は、ステップＳ１４０３で分割された複数のブロックごとに、当該ブロックが測定不能領域であるか否かを判定する。

【0083】

次に、ステップＳ１４０５において、第１の領域分割部２０３は、ステップＳ１４０２で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域を複数のブロックに分割する。尚、ステップＳ１４０５の処理は、ステップＳ１４０２の処理の後であれば、必ずしもステップＳ１４０３、Ｓ１４０４の後に行わなくてもよいことは、図９のフローチャートにおけるステップＳ９０５の処理と同じである。

【0084】

次に、ステップＳ１４０６において、濃度ヒストグラム導出部２０６は、ステップＳ１４０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ１４０４で測定不能領域と判定されなかったブロックを指定する変数ｉに「１」を設定する。
次に、ステップＳ１４０７において、濃度ヒストグラム導出部２０６は、ステップＳ１４０２で生成されたシェーディング補正後炉壁面熱画像データの画像領域のうち、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムを導出する。

【0085】

次に、ステップＳ１４０８において、ピーク濃度導出部１１０１は、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Ｃ_pを導出する。
次に、ステップＳ１４０９において、ピーク判定部１１０２は、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値があるか否かを判定する。

【0086】

この判定の結果、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値がない場合には、当該濃度ヒストグラムにおけるピークの数は１つであると判定し、後述するステップＳ１４１３に進む。一方、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値がある場合には、ステップＳ１４１０に進む。ステップＳ１４１０に進むと、壁面状態判定部１１０４は、変数ｉに対応するブロックは、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。
次に、ステップＳ１４１１において、壁面状態判定部２１０は、変数ｉがＮであるか否かを判定する。Ｎは、ステップＳ１４０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ１４０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの総数に等しい数である。

【0087】

この判定の結果、変数ｉがＮである場合には、ステップＳ１４０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ１４０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行ったことになる。したがって、後述するステップＳ１４１９に進む。
一方、変数ｉがＮでない場合には、ステップＳ１４０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ１４０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定を行っていない。そこで、ステップＳ１４１２に進み、濃度ヒストグラム導出部２０６は、変数ｉに「１」を加算する。そして、次の変数ｉに対応するブロックについてステップＳ１４０７以降の処理を行う。

【0088】

前述したようにステップＳ１４０９において、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムのピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値がないと判定された場合には、ステップＳ１４１３に進む。ステップＳ１４１３に進むと、重心導出部１１０３は、変数ｉに対応するブロックにおける濃度ヒストグラムの高濃度側重心濃度Ｇ_H及び低濃度側重心濃度Ｇ_Lを導出する。
次に、ステップＳ１４１４において、重心導出部１１０３は、高濃度側重心濃度Ｇ_Hとピーク濃度Ｃ_pの距離である高濃度側距離Ｄ_Hと、低濃度側重心濃度Ｇ_Lとピーク濃度Ｃ_pの距離である低濃度側距離Ｄ_Lとを導出する。

【0089】

次に、ステップＳ１４１５において、重心導出部１１０３は、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）を導出する。
次に、ステップＳ１４１６において、重心導出部１１０３は、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下であるか否かを判定する。この判定の結果、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下である場合には、ステップＳ１４１７に進む。

【0090】

ステップＳ１４１７に進むと、壁面状態判定部１１０４は、変数ｉに対応するブロックは、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。そして、前述したステップＳ１４１１に進む。
一方、ステップＳ１４１６において、高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下でないと判定された場合には、ステップＳ１４１８に進む。ステップＳ１４１８に進むと、壁面状態判定部１１０４は、変数ｉに対応するブロックは、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。そして、前述したステップＳ１４１１に進む。

【0091】

前述したように、ステップＳ１４１１において、変数ｉがＮであると判定され、ステップＳ１４０５で分割された複数のブロックのうち、ステップＳ１４０４で測定不能領域と判定されなかったブロックの全てについて、カーボンの付着状態の判定が行われると、ステップＳ１４１９に進む。
ステップＳ１４１９に進むと、領域割合導出部１１０５は、健全煉瓦面状態の領域の面積割合、一様カーボン付着状態の領域の面積割合、及び斑状カーボン付着状態の領域の面積割合を導出する。

【0092】

次に、ステップＳ１４２０において、壁面状態表示部１１０６は、ステップＳ１４１０、Ｓ１４１７及びＳ１４１８で判定された、各ブロックにおけるカーボンの付着状態の情報と、ステップＳ１４０４で導出された、測定不能領域の情報と、ステップＳ１４１９で導出された、各領域（健全煉瓦面状態の領域、一様カーボン付着状態の領域、斑状カーボン付着状態の領域）の面積割合の情報と、を表示するための表示データを生成する。
次に、ステップＳ１４２１において、壁面状態表示部１１０６は、ステップＳ１４２０で生成した表示データに基づく画像をコンピュータディスプレイに表示する。そして、図１４のフローチャートによる処理を終了する。

【0093】

［まとめ］
以上のように本実施形態では、濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるブロックを、斑状カーボン付着状態の領域であると判定する。また、高濃度側重心濃度Ｇ_Hとピーク濃度Ｃ_pの距離である高濃度側距離Ｄ_Hから、低濃度側重心濃度Ｇ_Lとピーク濃度Ｃ_pの距離である低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ以下であるブロックを、一様カーボン付着状態の領域であると判定する。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが１つであり、高濃度側重心濃度Ｇ_Hとピーク濃度Ｃ_pの距離である高濃度側距離Ｄ_Hから、低濃度側重心濃度Ｇ_Lとピーク濃度Ｃ_pの距離である低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差（＝Ｄ_H−Ｄ_L）が閾値ΔＤ超であるブロックを、健全煉瓦面状態の領域であると判定する。そして、各状態の領域を、炉壁面熱画像の上に重ねて表示すると共に、各状態の領域の面積割合を表示する。
したがって、本実施形態においても第１の実施形態で説明した効果と同じ効果を得ることができる。

【0094】

［変形例］
本実施形態においても、第１の実施形態で説明したように、必ずしも測定不能領域を判定しなくてもよい。また、必ずしも炉壁面熱画像データに対してシェーディング補正を行わなくてもよい。

【0095】

また、第１の実施形態では、濃度ヒストグラムにおいて、大津の方法による閾値以下の濃度を持つ画素の出現頻度の割合ｒが０．７以上であることを、処理対象のブロックの状態が健全煉瓦面状態であると判定するための第１の条件の例として説明した。また、Ｉ_T＜Ｉ_L且つＩ_T＜Ｉ_Hであることを、処理対象のブロックの状態が斑状カーボン付着状態であると判定するための第２の条件の例として説明した。

【0096】

一方、第２の実施形態では、前述した高濃度側距離Ｄ_Hから低濃度側距離Ｄ_Lを引いた値である距離差が閾値ΔＤ超であることを、処理対象のブロックの状態が健全煉瓦面状態であると判定するための第１の条件の例として説明した。また、濃度ヒストグラムのピーク濃度Ｃ_pよりも高濃度側の領域に、極大値があることを、処理対象のブロックの状態が斑状カーボン付着状態であると判定するための第２の条件の例として説明した。

【0097】

しかしながら、前記第１の条件が、濃度ヒストグラムにおけるピークよりも高濃度側において、当該ピークよりも低濃度側と比較して、当該ピークからより離れた濃度値における画素数が多いことを表す条件であれば、前記第１の条件は、前述した条件に限定されない。また、濃度ヒストグラムにおけるピークが２つであるという条件であれば、前記第２の条件は、前述した条件に限定されない。

【0098】

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0099】

２００、１１００：コークス炉の炭化室の炉壁表面状態判定装置、２０１：壁面画像取得部、２０２：シェーディング補正部、２０３：第１の領域分割部、２０４：第２の領域分割部、２０５：測定不能領域判定部、２０６：濃度ヒストグラム導出部、２０７：閾値導出部、２０８：ピーク判定部、２０９：画素数割合導出部、２１０、１１０４：壁面状態判定部、２１１、１１０５：領域割合導出部、２１２、１１０６：壁面状態表示部、１１０１：ピーク濃度導出部、１１０２：ピーク判定部、１１０３：重心導出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】