CN108931302B - 温度分布检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及温度分布检测装置及方法，能够高精度地校正红外传感器间的检测温度。对于多个红外传感器(AS)中相邻的2个红外传感器(AS1)、(AS2)，温度稳定区域特定部(14)将这些红外传感器的热图像(P1)、(P2)中相互重叠的重叠区域(Q1)、(Q2)中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域(V1)、(V2)；温差计算部(15)计算从这些(AS1)、(AS2)的热图像中各自的温度稳定区域检测出的代表检测温度(T1)、(T2)的温差(ΔT)；温度分布生成部(16)基于温差(ΔT)推定各红外传感器(AS)间的相对温度误差，基于得出的相对温度误差校正从各红外传感器(AS)的热图像得出的检测温度，由此生成空间(20)内的温度分布。

Description

温度分布检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于用多个红外传感器获得的热图像来检测室内的温度分布的温度分布检测技术。
背景技术
先前，作为自动控制室内环境的技术之一，例如提出如下技术：用安装在墙壁或天花板的热电堆阵列传感器等多个红外传感器来检测室内的热图像(热成像)，通过从获得的热图像中检索出表示人体表面温度的人体区域而探测出室内人员，从而仅限定在有室内人员的房间和区域控制成舒适的空调环境，无室内人员的房间和区域则停止空调和照明(例如，参照专利文献1等)。
另外，使用多个红外传感器计测温度时，因为器件间的偏差，尽管对同一温度进行计测，也存在计测温度不等的情况。为了解决这种问题，先前提出如下技术：根据相邻的红外传感器间的测定区域重叠的重叠区域的检测温度算出温差，基于所得的温差，在红外传感器间校正检测温度(例如，参照专利文献2等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-057840号公报
专利文献2：日本特开2014-016223号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，这种现有技术虽然根据从相邻的红外传感器间的重复区域检测出的检测温度算出温差，但是因为两者的检测温度并不一定表示同一物体的温度，在根据不同对象的代表检测温度算出温差的情况下，存在无法高精度地校正红外传感器间的检测温度的问题点。
例如，在重叠区域内配置隔板(隔扇)等障碍物，而人等发热体藏在障碍物的一侧的情况下，一个红外传感器因为发热体在障碍物的阴影侧，而将无发热体影响的温度检测为检测温度，而另一个红外传感器将包含发热体的影响的温度检测为检测温度。尤其是，在障碍物表面的反射率较高的情况下，会检测出不同位置的温度。在这种情况下，因为两个红外传感器基于不同物体的温度校正红外传感器间的检测温度，所以无法高精度地校正。
本发明是为了解决这种问题而完成的，目的在于提供一种能够高精度地校正红外传感器间的检测温度的温度分布检测技术。
解决问题的技术手段
为了达成此目的，本发明涉及的温度分布检测装置从配置在空间内的多个红外传感器取得热图像，并基于从这些热图像检测出的检测温度，来检测所述空间的温度分布，其包括：温度稳定区域特定部，对于所述多个红外传感器中相邻的2个红外传感器，所述温度稳定区域特定部将这些红外传感器的热图像中相互重叠的重叠区域中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域；温差计算部，其计算所述相邻的2个红外传感器的热图像中的、在各自的所述温度稳定区域检测到的代表检测温度的温差；及温度分布生成部，其基于所述温差推定所述多个红外传感器间的相对温度误差，并基于得出的相对温度误差校正从所述多个红外传感器的热图像得出的检测温度，由此生成所述空间的温度分布。
另外，本发明涉及的上述温度分布检测装置的一构成例设为如下：所述温度稳定区域特定部从所述重叠区域中检测出移动的发热体，将所述重叠区域中去除所述发热体后的其它区域的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域。
另外，本发明涉及的上述温度分布检测装置的一个构成例设为如下：对于与所述相邻的2个红外传感器相关的所述代表检测温度的时间变化，无法获得一定相关关系的情况下，所述温度分布生成部将与这2个红外传感器相关的温差从所述相对温度误差的推定中排除。
另外，本发明涉及的温度分布检测方法是用于温度分布检测装置，所述温度分布检测装置是从配置在空间内的多个红外传感器取得热图像，并基于从这些热图像检测出的检测温度，来检测所述空间的温度分布，其包括如下步骤：温度稳定区域特定步骤，对于所述多个红外传感器中相邻的2个红外传感器，温度稳定区域特定部将这些红外传感器的热图像中相互重叠的重叠区域中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域；温差计算步骤，温差计算部计算所述相邻的2个红外传感器的热图像中的、在各自的所述温度稳定区域检测到的代表检测温度的温差；及温度分布生成步骤，温度分布生成部基于所述温差推定所述多个红外传感器间的相对温度误差，并基于得出的相对温度误差校正从所述多个红外传感器的热图像得出的检测温度，由此生成所述空间内的温度分布。
发明的效果
根据本发明，用从重叠区域中的温度分布稳定的温度稳定区域检测出的代表检测温度的温差来推定相对温度误差。因此，能够基于不受障碍物、人等发热体的影响的温度，推定相对温度误差，所以，能够高精度地校正红外传感器间的各自的检测温度。
附图说明
图1是表示温度分布检测装置的构成的框图。
图2是空间内的红外传感器的设置例。
图3是表示红外传感器的检测范围的说明图。
图4是表示温度分布检测处理的流程图。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
温度分布检测装置
首先，参照图1，对本实施方式涉及的温度分布检测装置10进行说明。图1是表示温度分布检测装置的构成的框图。
所述温度分布检测装置10整体由服务器装置、个人电脑、工业用控制器等信息处理装置构成，具有如下功能：经由通信线路L1从设置在作为对象的空间20内的多个红外传感器AS取得热图像，基于从这些热图像检测出的检测温度，分别推定对于各红外传感器AS的检测温度的相对温度误差，通过用这些相对温度误差校正检测温度，而生成空间20内的温度分布数据。
图2是空间内的红外传感器的设置例，图2的(a)是空间的俯视图，图2的(b)是图2的(a)的II-II剖视图。此处，在俯视下呈矩形的空间20的天花板21上，格子状等间隔地设置由热电堆阵列传感器等构成的多个红外传感器AS。红外传感器AS设置在格子的交点上，各自在相对于从天花板21到地面22垂直的方向上，具有大致正方形的检测范围R。
图3是表示红外传感器的检测范围的说明图。这一例中，地面22上，设有相邻的红外传感器AS1、AS2间的检测范围R的一部分重叠的重叠区域Q。另外，虽然以在相对于从天花板21到地面22垂直的方向上形成检测范围R的情况为例进行说明，但是也可不形成在垂直方向上而形成在倾斜方向上。另外，也可不在天花板21设置红外传感器AS，而设置在地面22或墙壁23上。
如图3所示，在重叠区域Q内配置隔板(隔扇)等障碍物S，在障碍物S的AS2侧存在人等发热体H的情况下，AS1的热图像P1中不包含发热体H，但AS2的热图像P2中包含发热体H。因此，从P1中相当于Q的重叠区域Q1获得的检测温度T1和从P2中相当于Q的重叠区域Q2获得的检测温度T2会表示不同的温度。
本发明对P1、P2监视重叠区域Q1、Q2的温度分布的变化，将所述Q1、Q2中的温度变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域V1、V2，并基于从所述温度稳定区域V1、V2获得的检测温度，校正各红外传感器AS的相对检测温度。
接下来，参照图1，对本实施方式涉及的温度分布检测装置10的构成进行详细说明。
在温度分布装置10中，设有传感器I/F部11、热图像取得部12、存储部13、温度稳定区域特定部14、温差计算部15、温度分布生成部16、及通信I/F部17，作为主要的功能部。这些功能部之中，温度稳定区域特定部14、温差计算部15、及温度分布生成部16是利用中央处理器(CPU)和程序协作来实现。
传感器I/F部11具有经由通信线路L1来和各红外传感器AS进行数据通信的功能。
热图像取得部12具有经由传感器I/F部11及通信线路L1按一定周期从各红外传感器AS取得热图像，并按时间序列保存到存储部13的功能。
存储部13由硬盘或半导体存储器等存储装置构成，具有存储各红外传感器AS的配置位置、热图像、相对温度误差、温度分布数据等用于温度分布检测处理的各种处理数据以及程序的功能。
温度稳定区域特定部14具有如下功能：对相邻2个红外传感器AS1、AS2，监视保存在存储部13的各自的热图像P1、P2中，P1、P2内的相当于彼此重叠的重叠区域Q的重叠区域Q1、Q2的温度分布的时间变化；及从所述Q1、Q2中特定出彼此为相同位置且温度的时间变化小于基准值的区域，作为温度稳定区域V1、V2。
此时，温度稳定区域特定部14可设为从重叠区域Q1、Q2中检测出移动的发热体，从而将重叠区域Q1、Q2中去除发热体后的其它区域的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域V1、V2。
温差计算部15具有如下功能：计算相邻的2个红外传感器AS1、AS2的热图像P1、P2中的在各自的温度稳定区域V1、V2检测到的代表检测温度T1、T2的温差ΔT。
温度分布生成部16具有如下功能：基于温差计算部15计算出的温差ΔT推定各个红外传感器AS间的相对温度误差；基于得出的相对温度误差校正从所述红外传感器AS的热图像得出的检测温度，由此生成空间20内的温度分布；及将获得的温度分布数据保存到存储部13。
此时，对于与相邻的2个红外传感器AS1、AS2相关的代表检测温度T1、T2的时间变化，无法获得一定相关关系的情况下，温度分布生成部16将与这2个红外传感器AS1、AS2相关的温差ΔT从相对温度误差的推定中排除。
通信I/F部17具有如下功能：通过经由通信线路L2来和上层系统30进行数据通信，而交换保存在存储部13的温度分布数据等各种数据。
本实施方式的动作
其次，参照图4，对本实施方式涉及的温度分布检测装置10的动作进行详细说明。图4是表示温度分布检测处理的流程图。
此处，假定将从各红外传感器AS获得的热图像按时间序列保存在存储部13。
首先，温度稳定区域特定部14从各红外传感器AS中选择尚未选择的相邻的2个红外传感器AS1、AS2的组合(步骤100)，并从存储部13获得AS1、AS2的热图像P1、P2(步骤101)。
接着，温度稳定区域特定部14从P1、P2的重叠区域Q1、Q2中特定出彼此为相同位置且温度的时间变化小于基准值的区域，作为温度稳定区域V1、V2(步骤102)。
其次，温差计算部15从AS1、AS2的热图像P1、P2中各自的V1、V2检测出代表检测温度T1、T2(步骤103)，并计算所述T1、T2的温差ΔT(步骤104)。关于T1、T2，使用对V1、V2中温度分布的平均值、最高值、最低值、中间值等进行统计处理获得的代表温度即可。
随后，温度稳定区域特定部14确定是否已选择相邻的2个红外传感器AS1、AS2的全部组合(步骤105)，在存在未选择的组合的情况下(步骤105：否)，返回步骤100。
另一方面，在已经选择相邻的2个红外传感器AS1、AS2的全部组合的情况下(步骤105：是)，温度分布生成部16基于温差计算部15计算出的温差ΔT，推定各个红外传感器AS间的相对温度误差(步骤106)。
关于相对温度误差的推定，使用和专利文献2相同的方法即可。例如，针对每一组合，生成表示作为基准的红外传感器AS0和各红外传感器AS之间的相对温度误差、与针对AS的每一组合算出的温差ΔT的关系的方程式，将这些方程式联立并用最小平方法求解，由此推定它们的相对温度误差即可。
接下来，温度分布生成部16基于得出的相对温度误差校正从所述红外传感器AS的热图像得出的检测温度，由此生成空间20内的温度分布，并将获得的温度分布数据保存到存储部13(步骤107)，而结束一连串的温度分布检测处理。
另外，在图4中，为了便于理解，以统一求出红外传感器AS的相对温度误差和空间20内的温度分布的情况为例进行说明，但并不限定于此。一般来说，红外传感器AS的相对温度误差比较稳定，没有短期间内变动的倾向。因此，通常，按一定间隔推定相对温度误差而预先保存在存储部13中，在求温度分布时，将该相对温度误差从存储部13读出使用。
本实施方式的效果
如此，本发明的实施方式如下构成：对于多个红外传感器AS中相邻的2个红外传感器AS1、AS2，温度稳定区域特定部14将所述红外传感器AS1、AS2的热图像P1、P2中相互重叠的重叠区域Q1、Q2中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域V1、V2；温差计算部15计算从所述AS1、AS2的热图像P1、P2中各自的温度稳定区域V1、V2检测出的代表检测温度T1、T2的温差ΔT；温度分布生成部16基于温差ΔT推定各红外传感器AS间的相对温度误差，基于得出的相对温度误差校正从各AS的热图像得出的检测温度，由此生成空间20内的温度分布。
借此，用从重叠区域Q1、Q2中的温度分布稳定的温度稳定区域V1、V2检测出的代表检测温度T1、T2的温差ΔT来推定相对温度误差。因此，能够基于不受障碍物、人等发热体等的影响的温度，推定相对温度误差，所以，能够高精度地校正红外传感器AS间的各自的检测温度。
另外，本实施方式中，温度稳定区域特定部14可设为从重叠区域Q1、Q2中检测出移动的发热体，从而将重叠区域Q1、Q2中去除发热体后的其它区域中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域V1、V2。借此，因为从重叠区域Q1、Q2中不存在人等发热体的区域特定出V1、V2，所以能够更准确地推定相对温度误差。进而，先前为了不受发热体影响而在夜间或无人时推定相对温度误差，但是根据本实施方式，因为能够抑制发热体的影响，所以能够在有人的白天等任意执行时间推定相对温度误差。
另外，本实施方式中，对于与相邻的2个红外传感器AS1、AS2相关的代表检测温度T1、T2的时间变化，无法获得一定相关关系的情况下，温度分布生成部16将与这2个红外传感器AS1、AS2相关的温差ΔT从相对温度误差的推定中排除。
借此，检测出T1、T2后的温度稳定区域V1、V2的某一个或双方为受到某些影响而温度变化的区域这样的情况得以预测，能够将这种温差ΔT从相对温度误差的推定中排除，因此，能够更准确地推定相对温度误差。另外，对于温差ΔT，并非对于相邻的2个红外传感器AS1、AS2的全部组合都有必要。只要各红外传感器AS包含在任一组合中，就能够推定与所有AS相关的相对温度误差。
实施方式的扩展
以上，虽然参照实施方式说明本发明，但本发明并不受限于上述实施方式。本发明的构成或细节能够在本发明的范围内做出本区域技术人员能理解的各种变更。
符号说明
10 温度分布检测装置
11 传感器I/F部
12 热图像取得部
13 存储部
14 温度稳定区域特定部
15 温差计算部
16 温度分布生成部
17 通信I/F部
20 空间
30 上层系统
AS,AS1,AS2 红外传感器
L1,L2 通信线路
P1,P2 热图像
Q,Q1,Q2 重叠区域
V1,V2 温度稳定区域
T1,T2 代表检测温度
ΔT 温差
S 障碍物
H 发热体。

Claims (3)

1.一种温度分布检测装置，其从配置在空间内的多个红外传感器取得热图像，并基于从这些热图像检测出的检测温度，来检测所述空间的温度分布，其特征在于，包括：
温度稳定区域特定部，对于所述多个红外传感器中相邻的2个红外传感器，所述温度稳定区域特定部将这些红外传感器的热图像中相互重叠的重叠区域中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域；
温差计算部，其计算所述相邻的2个红外传感器的热图像中的、在各自的所述温度稳定区域检测到的代表检测温度的温差；及
温度分布生成部，其基于所述温差推定所述多个红外传感器间的相对温度误差，并基于得出的相对温度误差校正从所述多个红外传感器的热图像得出的检测温度，由此生成所述空间的温度分布。
2.根据权利要求1所述的温度分布检测装置，其特征在于，
所述温度稳定区域特定部从所述重叠区域中检测出移动的发热体，将所述重叠区域中去除所述发热体后的其它区域的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域。
3.一种温度分布检测方法，其用于温度分布检测装置，所述温度分布检测装置是从配置在空间内的多个红外传感器取得热图像，并基于从这些热图像检测出的检测温度，来检测所述空间的温度分布，其特征在于，包括如下步骤：
温度稳定区域特定步骤，对于所述多个红外传感器中相邻的2个红外传感器，温度稳定区域特定部将这些红外传感器的热图像中相互重叠的重叠区域中的温度分布的变化小于基准值的区域特定为温度稳定区域；
温差计算步骤，温差计算部计算所述相邻的2个红外传感器的热图像中的、在各自的所述温度稳定区域检测到的代表检测温度的温差；及
温度分布生成步骤，温度分布生成部基于所述温差推定所述多个红外传感器间的相对温度误差，并基于得出的相对温度误差校正从所述多个红外传感器的热图像得出的检测温度，由此生成所述空间内的温度分布。
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