随着国家经济的由快转稳,对钢铁的需求也从高数量转为高质量。转炉炼钢是我国目前主要的炼钢方式,出钢时钢水的温度及杂质含量是衡量其钢铁质量的重要指标,因此对炼钢终点的实时控制进行研究有重要意义。本文以转炉炼钢为应用背景,通过对炉口火焰图像和光谱进行分析,设计并建立了一个同时具有冶炼过程判断、炉口遮挡报警以及碳含量预测功能的转炉炼钢终点成分预测系统。使用多颜色空间融合分割结合Otsu阈值分割方法,提取出图像中的有效火焰区域;使用多方向的双通道颜色共生矩阵提取了火焰图像的颜色纹理特征;通过局部二值模式转换,描述了火焰图像的像素值分布;借助数学分析方法,计算了火焰图像矩阵的范数性质。提出了一种窗口竞争性自适应重加权采样结合迭代式连续投影算法,将窗口粗选结合迭代精选,提取出火焰光谱的特征波长。对火焰图像特征和光谱特征进行融合处理。使用主成分分析对特征数据进行计算,并用主成分代替原始特征;通过计算最大信息系数衡量了各特征与终点碳含量之间的相关程度,根据结果筛除了无效特征。最后,使用支持向量机建立了转炉炼钢终点成分预测系统,实现了对冶炼过程的监测判断、对炉口处遮挡的实时报警以及对钢水碳含量的实时预测;比较不同特征输入对碳含量预测结果的影响,确定了最终的系统结构;使用粒子群算法和鸡群算法对系统参数进行了优化;设计了系统运行界面,实现了系统的顺利运行。