DE19801036A1

DE19801036A1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes

Info

Publication number: DE19801036A1
Application number: DE19801036A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Haraguchi
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1998-07-09
Also published as: JPH10197348A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Be arbeitung eines Wärmebildes und insbesondere ein Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes eines menschlichen Kör pers, das zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Fahrzeug verwendet wird.

Bisher wurde die Abblaserichtung von Luft, die von einer Luftauslaßöffnung einer Fahrzeugklimaanlage zugeführt wur de, durch Betätigung eines in der Nähe des Armaturenbret tes eines Fahrersitzes eingebauten Schalters von einem Fahrer oder einer anderen Person in einem Fahrzeug gesteu ert, oder die Abblaserichtung und die Temperatur von Luft zur Klimatisierung wurde gemäß den Ausgaben von in dem Fahrzeug eingebauten Sonnenstrahlungssensoren gesteuert. Es ist jedoch für den Fahrer sehr unbequem, daß kein kom fortabler Zustand erhalten werden kann, wenn er/sie nicht die Abblaserichtung der Luft durch Betätigen des obenge nannten Schalters gemäß dem Sonnenstrahlungszustand än dert. Selbst wenn die Abblaserichtung der Luft von den Sonnenstrahlungssensoren gesteuert wird, ist es nahezu un möglich, den Einfluß von Sonnenstrahlung auf den Fahrer in Erfahrung zu bringen, da die Sonnenstrahlungssensoren nicht an dem Ort eingebaut sind, wo der Fahrer sitzt.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat dann eine Tem peraturverteilungsmeßeinheit zum Messen einer Temperatur verteilung auf der Körperoberfläche oder der Kleidung ei nes Fahrers durch Detektieren von Infrarot strahlen von dem Fahrer, Sitz und dergleichen in dem Fahrzeug mit Einfalls lichttemperatursensoren (nachfolgend als "Infrarotsenso ren" bezeichnet) in der japanischen offengelegten Paten tanmeldung Nr. 8/101671 vorgeschlagen. Diese Einheit de tektiert Infrarotstrahlen, die von dem Fahrer und ähnli chen in dem Fahrzeug abgestrahlt werden, berechnet auf den Ausgaben von für die Meßeinheit vorgesehenen Infrarotsen soren basierende Temperaturdaten und mißt eine Temperatur verteilung über einem Objekt in dem Fahrzeug. Diese Tempe raturverteilungsmeßeinheit ist auf der Oberseite des Arma turenbrettes oder im Bereich des Fahrzeuginnenraumspie gels, der Fahrzeuginnenraumlampe, Säule oder ähnlichem eingebaut, um ein gewünschtes Gebiet im Fahrzeug zu detek tieren, so daß eine Temperaturverteilung hauptsächlich in einem oberen Teil einschließlich der Oberschenkel und be nachbarter Bereiche des Körpers eines in einem Fahrersitz sitzenden Fahrers gemessen werden kann. Fig. 16 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilungsmeßeinheit 1, die auf einem Bereich in der Nähe der Oberseite eines Armaturen brettes 5 nahezu vor einem in einem Fahrersitz 3 innerhalb eines Fahrzeuges 2 sitzenden Fahrers 4 eingebaut ist. Fig. 17 zeigt ein Beispiel eines Wärmebildes des Inneren des Fahrzeuges, das mit der besagten Temperaturverteilungsmeß einheit 1 erhalten wurde. Die Temperaturen des Gesichtes des Fahrers, des Sitzes und ähnlichem und das Vorhanden sein einer Temperaturdifferenz zwischen rechten und linken Bereichen des Bildes können beurteilt werden und das Vor handensein und die Richtung von Sonnenstrahlung kann an hand dieses Wärmebildes abgeschätzt werden.

Obwohl das Vorhandensein und die Richtung von Sonnenstrah lung über eine Signalverarbeitung des gebildeten Wärmebil des von einem Bildprozessor oder ähnlichem abgeschätzt werden können, ist ein Verfahren zur Beurteilung des Vor handenseins und der Richtung von Sonnenstrahlung unter Verwendung von Temperaturdaten auf dem durch Infrarotsen soren erhaltenen Wärmebild im obengenannten Stand der Technik nicht offenbart. Somit ist es schwierig, Tempera turdaten auf dem Wärmebild zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Fahrzeug zu benutzen. Außerdem kann die Intensität von Sonnenstrahlung, wenn die Sonne scheint, im Stand der Technik nicht abgeschätzt werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Beurteilung des Vorhandenseins und der Richtung von Sonnenstrahlung und zum Abschätzen der Intensität der Sonnenstrahlung durch Bearbeitung von Temperaturdaten auf einem von Infrarotsensoren erhaltenen Wärmebild bereitzu stellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf einem zu vermessen den Objekt basierend auf Differenzen zwischen Temperatur daten auf Rasterelementen des Wärmebildes, das von raster artigen Infrarotsensoren gemessen wird, und vorab bestimm ten Bezugstemperaturen beurteilt wird.

Das Wärmebild kann ein von den Temperaturdaten mehrerer sowohl in Längs- als auch Querrichtung in einer in Raster form angeordneten Infrarotsensoren erhaltenes Wärmebild oder ein Raster-Wärmebild sein, das durch Bilden mehrerer Wärmebilder (für jede Spalte), die sich in der Richtung des einfallenden Lichtes unterscheiden, unter Verwendung von rasterartigen Infrarotsensoren, die aus einer Anord nung von mehreren linear angeordneten Infrarotsensoren gebildet sind, und Anordnen der Wärmebilder basierend auf der Richtung des einfallenden Lichtes erhalten ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Richtung der Sonnen strahlung auf dem zu vermessenden Objekt anhand eines Son nenstrahlungsmusters des Wärmebildes, bei dem die Raster elemente entsprechend dem Vorhandensein von Sonnenstrah lung klassifiziert sind, abgeschätzt wird.

Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Intensität der Sonnenstrahlung auf dem zu vermessenden Objekt anhand einer Differenz zwischen dem Mittelwert von Temperaturda ten auf Rasterelementen, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, des Sonnenstrahlenmu sters des Wärmebildes und einer vorab bestimmten Bezugs temperatur abgeschätzt wird.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß eine Differenz zwischen Temperaturda ten auf rechten und linken Bereichen des Wärmebildes ent sprechend der Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Mes sung vergrößert oder verringert wird, um das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf einem zu vermessenden Objekt und die Intensität der Sonnenstrahlung abzuschätzen.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Umgebungstemperatur anhand von Temperaturdaten auf dem Hintergrund des Wärme bildes abgeschätzt wird und unter Verwendung der ge schätzten Umgebungstemperatur anstelle der gemessenen Um gebungstemperatur das Vorhandensein Sonnenstrahlung auf dem zu vermessenden Objekt beurteilt und die Intensität der Sonnenstrahlung abgeschätzt wird.

Schließlich kann auch vorgesehen sein, daß eine vorab festgelegte Bezugsextraktionstemperatur von Temperaturda ten auf den Rasterelementen des Wärmebildes subtrahiert wird, um die Rasterelemente eines Körperbereiches aus dem Wärmebild zu extrahieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel eines Wärmebildes gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Temperaturvertei lung des Wärmebildes gemäß der Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 3 ein nach der Extraktion eines Körpergebietes erhal tenes Wärmebild gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Auswahl von Rasterelementen, wenn ein Sonnenstrahlungsmu ster gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen wird;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zum Erhalten eines Sonnenstrah lungsmusters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Sonnenstrah lungsmusters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7(a) bis 7(i) nach der Extraktion eines Körpergebie tes erhaltene Wärmebilder gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Richtung der Sonnenstrah lung horizontal ist;

Fig. 8 ein nach der Extraktion eines Körpergebietes erhal tenes Wärmebild gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Richtung von Sonnenstrahlung unter ei nem Höhenwinkel von 45° verläuft;

Fig. 9(a) bis 9(f) Sonnenstrahlungsmuster, die auf der Richtung der Sonnenstrahlung basieren, gemäß der Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 die Beziehung zwischen der Intensität der Sonnen strahlung und der absoluten Temperaturdifferenz gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 die Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und dem Mittelwert von Differenzen zwischen Temperaturdaten auf rechten und linken Bereichen des Wärmebildes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 die Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und dem Mittelwert von Differenzen zwischen Temperaturdaten auf rechten und linken Bereichen des Wärmebildes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Son nenstrahlungsbedingungen verändert sind;

Fig. 13 die Beziehung zwischen der Hintergrunddurch schnittstemperatur und der Umgebungstemperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 die Beziehung zwischen der Hintergrunddurch schnittstemperatur und der Durchschnittstemperatur jedes Gebietes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 15 die Beziehung zwischen der Hintergrunddurch schnittstemperatur und der niedrigsten Temperatur jedes Gebietes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 16 eine Abbildung zur Erläuterung der Anordnung einer Temperaturverteilungsmeßeinheit im Stand der Technik, die in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug verwendet wird; und

Fig. 17 ein Beispiel eines von der Temperaturverteilungs meßeinheit im Stand der Technik gebildeten Wärmebildes.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines von der obengenannten Tem peraturverteilungsmeßeinheit 1 erhaltenen Wärmebildes. Die Temperaturverteilungsmeßeinheit 1 umfaßt Infrarotsensoren, die in Rasterform innerhalb eines sich drehenden Zylinders mit einem Schlitz zum Detektieren von von einem Fahrer oder ähnlichem in einem Fahrzeug abgestrahlten Infrarot strahlen angeordnet sind, und berechnet auf den Ausgaben der obengenannten Infrarotsensoren basierende Temperatur daten, die Rasterelemente sind, um eine Temperaturvertei lung in dem Fahrzeug zu messen. Der sich drehende Schlitz weist eine Chopper-Funktion zum Durchlassen oder Sperren von einfallendem Licht auf. Das Wärmebild ist auf Tempera turdaten, die anhand der Ausgaben der in einer Rasterform angeordneten Infrarotsensoren berechnet sind, basierend gebildet und besteht aus 64 Rasterelementen in acht Zeilen (1 bis 8) × 8 Spalten (A bis H). In Fig. 1 sind die Ra sterelemente des obengenannten Wärmebildes der Einfachheit halber in fünf verschiedenen Abstufungen (2,5°-Abstände) gemäß der Anzeigetemperaturbreite gezeigt.

Als erstes wird eine Beschreibung dessen gegeben, wie ein Körpergebiet eines Fahrers oder einer anderen Person in einem Fahrzeug (nachfolgend einfach als "Fahrer" bezeich net) durch Entfernen von Hintergrundelementen, wie z. B. einer Scheibe und ähnlichem, aus diesem Wärmebild extra hiert wird. Zu diesem Zweck wird eine Bezugsextraktions temperatur als ein Schwellenwert eingestellt und werden Daten auf Rasterelementen mit Temperaturen unterhalb des Schwellenwertes gelöscht, um einen Körperbereich des Fah rers zu extrahieren. Was die Verteilung von Temperaturda ten auf den Rasterelementen des Wärmebildes, wie sie durch durchgezogene Linien in Fig. 2 gezeigt sind, anbetrifft, durchgezogene Linien in Fig. 2 gezeigt sind, anbetrifft, sind im allgemeinen die Elemente eines Hintergrundgebietes um ungefähr 20 bis 25°C verteilt, diejenigen eines Beklei dungsgebietes (Körperbereich) um 25 bis 32°C verteilt und diejenigen eines Hautgebietes (Kopfbereich) um ungefähr 33 bis 37°C verteilt. Was die Temperaturverteilung des obigen Wärmebildes anbelangt, verschiebt sich die Temperaturver teilung jedes Gebietes gemäß der Temperatur Tr (nachfolgen als "Umgebungstemperatur" bezeichnet) innerhalb des Fahr zeuges zu einem Ende mit einer höheren oder einer niedri geren Temperatur. Die zentrale Temperatur des Bekleidungs gebietes ist durch Tb und die zentrale Temperatur des Hautgebietes ist durch Th gekennzeichnet.

Da Sonnenstrahlung vorhanden ist, verschiebt sich in die ser Ausführungsform, wie es durch gepunktete Linien in Fig. 2 gezeigt ist, die Umgebungstemperatur tr, die zen trale Temperatur tb des Bekleidungsgebietes und die zen trale Temperatur th des Hautgebietes im Vergleich zu einer Temperaturverteilung, wenn keine Sonnenstrahlung vorhanden ist (durchgezogene Linien in Fig. 2) zu einer höheren Tem peratur. Da die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsge bietes und ähnliches durch Sonnenstrahlung genau angehoben werden, wird eine Kompensation unter Verwendung der höch sten Temperaturdaten auf dem eigentlichen Gebiet durchge führt. Die zentrale Temperatur TB des Bekleidungsgebiets wird, wenn die Umgebungstemperatur Tr 25°C beträgt und keine Sonnenstrahlung vorhanden ist, als "Bekleidungsge bietsbezugstemperatur" und die zentrale Temperatur TH des Hautgebietes als "Hautgebietsbezugstemperatur" bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein durch Extrahieren des Körpergebietes aus dem Wärmebild von Fig. 1 erhaltenes Wärmebild, wenn die Bezugsextraktionstemperatur die obengenannte Umgebungstem peratur tr ist. Wie es anhand der Figur offensichtlich ist, liegt Sonnenstrahlung vor und ist die Richtung der selben linksseitig von dem Fahrer (auf der rechten Seite des Wärmebildes) und nahezu horizontal.

Nachfolgend wird eine Beschreibung dessen gegeben, wie ein Sonnenstrahlungsmuster durch Beurteilen des Vorhandenseins von Sonnenstrahlen unter Verwendung von Temperaturdaten auf den Rasterelementen des Wärmebildes geformt wird.

Als erstes wird der Ort der Mittellinie p des Bildes an hand der extrahierten Rasterelemente des Körpergebietes berechnet, werden Temperaturdaten auf Rasterelementen in einer gleichen Entfernung von der Mittellinie, wie z. B. eine Kombination von D2 und E2 und eine Kombination von C5 und F5, miteinander verglichen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und die Temperaturdaten mit der Bezugstemperatur ver glichen. Die Bezugstemperatur ist die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebietes, wenn die Rasterelemente sich in dem Bekleidungsgebiet befinden, oder die zentrale Tem peratur th des Hautgebietes, wenn die Rasterelemente sich in dem Hautgebiet befinden. Der Ort der Mittellinie p wird über die Demarkationslinie der Rasterelemente gesetzt. Die Linie q der Demarkation zwischen dem Bekleidungsgebiet und dem Hautgebiet wird anhand der Anzahl von oberen und unte ren Rasterelementen des Wärmebildes (siehe Fig. 4) erhal ten. Von symmetrisch um die Mittellinie angeordneten Ra sterelementen abweichende Rasterelemente werden im voraus gelöscht.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm für die Bildung eines Sonnen strahlungsmusters, bei dem das Vorhandensein von Sonnen strahlung unter Verwendung von Temperaturdaten auf den Ra sterelementen des Wärmebildes beurteilt wird. Es wird ein Fall beschrieben, bei dem Temperaturdaten auf zwei Raster elementen C5 und F5 in dem Bekleidungsgebiet in einer gleichen Entfernung von der Mittellinie miteinander ver glichen werden. In dem Flußdiagramm geben C5 und F5 Tempe raturdaten auf den jeweiligen Rasterelementen C5 und F5 wieder.

Temperaturdaten auf den zwei Rasterelementen C5 und F5 werden als erstes miteinander verglichen (Schritt S51). Wenn C5 < F5 (der Fall, daß C5 = F5 ist, wird nachfolgend beschrieben) ist, wird C5 mit der zentralen Temperatur tb des Bekleidungsgebietes verglichen (Schritt S52). Da F5 < tb ist, wenn C5 ≦ tb ist, sind sowohl C5 als auch F5 klei ner als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebie tes. Somit wird angenommen, daß es keine Sonnenstrahlung gibt und wird nichts in die Rasterelemente C5 und F5 des Solarstrahlungsmusters geschrieben (Schritt S53). Wenn C5 < tb ist, wird F5 mit der zentralen Temperatur tb des Be kleidungsgebietes verglichen (Schritt S54). Wenn F5 < tb ist, sind sowohl C5 als auch F5 höher als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebietes. Somit wird angenom men, daß es Sonnenstrahlung gibt (Schritt S55) und werden aus C5 - tb und F5 - tb erhaltene Werte jeweils in die Rasterelemente C5 und F5 des Sonnenstrahlungsmusters ge schrieben, wie es in G1 von Fig. 5 gezeigt ist. Wenn F5 ≦ tb ist, ist C5 höher als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebietes, aber ist F5 niedriger als die zentra le Temperatur tb des Bekleidungsgebietes. Somit wird an genommen, daß es Sonnenstrahlung gibt (Schritt S57) und wird ein aus C5 - tb erhaltener Wert in das Rasterelement C5 des Sonnenstrahlungsmusters geschrieben, wie es in G2 von Fig. 5 gezeigt ist (Schritt S58).

Wenn F5 < C5 ist, wird F5 mit der zentralen Temperatur tb des Bekleidungsgebietes verglichen (Schritt S59). Da C5 < tb ist, wenn F5 ≦ tb ist, sind sowohl C5 als auch F5 nied riger als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebie tes. Somit wird angenommen, daß es keine Sonnenstrahlung gibt, und wird nichts in die Rasterelemente C5 und F5 des Sonnenstrahlungsmusters geschrieben (Schritt S53). Wenn F5 < tb ist, wird C5 mit der zentralen Temperatur tb des Be kleidungsgebietes verglichen (Schritt S60). Wenn C5 < tb ist, sind sowohl C5 als auch F5 höher als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebietes. Somit wird davon ausgegangen, daß es Sonnenstrahlung gibt (Schritt S61), und werden aus C5 - tb und F5 - tb erhaltene Werte in die jeweiligen Rasterelemente C5 und F5 des Sonnenstrahlungs musters geschrieben, wie es in G3 von Fig. 5 gezeigt ist (Schritt S62) Wenn C5 ≦ tb ist, ist F5 höher als die zen trale Temperatur tb des Bekleidungsgebietes, aber ist C5 niedriger als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungs gebietes. Somit wird davon ausgegangen, daß es Sonnen strahlung gibt (Schritt S63), und wird ein aus F5 - tb erhaltener Wert dem Rasterelement F5 des Sonnenstrahlungs musters zugeschrieben, wie es in G4 von Fig. 5 gezeigt ist (Schritt S64).

Wenn C5 = F5 ist, wird C5 mit der zentralen Temperatur tb des Bekleidungsgebietes verglichen (Schritt S52). Da F5 ≦ tb ist, wenn C5 ≦ tb ist, sind sowohl C5 als auch F5 nied riger als die zentrale Temperatur tb des Bekleidungsgebie tes. Somit wird angenommen, daß es keine Sonnenstrahlung gibt, und wird nichts in die Rasterelemente C5 und F5 des Sonnenstrahlungsmusters geschrieben (Schritt S53). Wenn C5 < tb ist, wird F5 mit der zentralen Temperatur tb des Be kleidungsgebietes verglichen (Schritt S54). Da selbstver ständlich F5 < tb ist, wird angenommen, daß es Sonnen strahlung gibt (Schritt S55) und werden aus C5 - tb und F5- tb erhaltene Werte in die jeweiligen Rasterelemente C5 und F5 des Sonnenstrahlungsmusters geschrieben, wie es in G1 von Fig. 5 gezeigt ist (Schritt S56).

Durch die oben beschriebene Bearbeitung aller Rasterele mente in einer gleichen Entfernung von der Mittellinie kann ein in Fig. 6 gezeigtes Sonnenstrahlungsmuster eines Wärmebildes gezeichnet werden. In dieser Figur sind Ra sterelemente, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnen strahlung ausgesetzt sind, durch schräge Linien gezeigt und ist es in der Figur verstärkt, daß die Richtung der Sonnenstrahlung links von dem Fahrer (rechte Seite des Wärmebildes) und nahezu horizontal ist.

Wenn die Anzahl von Rasterelementen, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, 20% oder mehr der Gesamtanzahl von extrahierten Rasterelementen in dem extrahierten Körpergebiet beträgt, wird angenommen, daß Sonnenstrahlung vorhanden ist. Bezüglich der Richtung der Sonnenstrahlung wird das Wärmegebiet in vier Gebiete aufgeteilt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist: oben rechts (R1), unten rechts (R2), oben links (L1) und unten links (L2). Das Verhältnis der Anzahl von Rasterelementen, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, in jedem Gebiet zu der Anzahl von Rasterelementen in dem extrahierten Körpergebiet wird berechnet und mit einem vorab festgelegten Sonnenstrahlungsrichtungsmuster vergli chen, um die Richtung der Sonnenstrahlung zu bestimmen.

Während die Figur des Wärmebildes aus Bequemlichkeitsgrün den in der obigen Beschreibung verwendet worden ist, ist die Figur des Wärmebildes in dieser Ausführungsform nicht für eine Auswertung gezeigt, aber Temperaturdaten auf den Rasterelementen des Wärmebildes werden verglichen und be rechnet, um das Vorhandensein und die Richtung von Sonnen strahlung zu beurteilen. Zum Beispiel wird das Rasterele ment (C5) des Sonnenstrahlungsmusters bearbeitet gemäß [C5] = C5 - tb. Die vorliegende Erfindung wird aus Bequem lichkeitsgründen unter Verwendung der Figur des Wärmebil des weiter beschrieben werden.

Nachfolgend wird eine Beschreibung des Sonnenstrahlungs richtungsmusters gegeben.

Fig. 7(a), (b) und (c) zeigen einen Bereich W, in dem die Temperatur gemäß der Richtung der Sonnenstrahlung an steigt, wenn der Körper des Fahrers Sonnenstrahlung in ei ner horizontalen Richtung ausgesetzt ist. Fig. 7(a) zeigt Sonnenstrahlung von der linken Seite des Körpers, Fig. 7(b) zeigt Sonnenstrahlung aus einer Richtung von 45° auf der Vorderseite, und Fig. 7(c) zeigt Sonnenstrahlung von der Vorderseite. Bereiche S mit schrägen Linien, die in der Vorderansicht des in den Fig. 7(d), (e) und (f) ge zeigten Körpers gezeichnet sind, sind Bereiche, deren Tem peratur durch Sonnenstrahlung angehoben ist. Fig. 7(g), (h) und (f) zeigen nach der Extraktion des Körpergebietes erhaltene Wärmebilder entsprechend den jeweiligen Richtun gen der Sonnenstrahlung von Fig. 7(a), (b) und (c). Fig. 8 zeigt ein nach der Extraktion des Körpergebietes erhalte nes Wärmebild, wenn Sonnenstrahlung von der linken Seite des Körpers unter einem Höhenwinkel von 45° vorhanden ist.

Fig. 9(a) bis (f) zeigen Sonnenstrahlungsmuster der Wärme bilder von diesen typischen Wärmebildern. Fig. 9(a) zeigt Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 0° und einem horizontalen Winkel von 0° (linke Seite des Körpers), Fig. 9(b) zeigt Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 0° und einem horizontalen Winkel von 45°, Fig. 9(c) zeigt Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 0° und einem horizontalen Winkel von 90° (Vorderseite des Körpers), Fig. 9(d) zeigt Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 45° und einem horizontalen Winkel von 0° (obere linke Seite des Körpers), Fig. 9(e) zeigt Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 45° und einem horizontalen Winkel von 45°, und Fig. 9(f) zeigt Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 45° und einem horizontalen Winkel von 0° (schräg obere Vorderseite des Körpers). Es wurden Experi mente bezüglich der Bildung dieser Sonnenstrahlungsrich tungsmuster durchgeführt, indem einer Sommerpuppe in einer Wärmekammer typische Sommer- bzw. Winterkleidung angezogen wurde und die Puppe mit Licht mit einer vorab bestimmten Wattzahl aus einer Richtung als Sonnenstrahlung bestrahlt wurde. Bei den obigen Experimenten wurde die Wattzahl der Bestrahlung und die Temperatur innerhalb der Wärmekammer (die der Umgebungstemperatur entspricht) zu gewünschten Werten verändert und wurden die Einflüsse der Intensität der Sonnenstrahlung und Umgebungstemperatur auf die Tempe raturverteilung des Wärmebildes untersucht.

Das Wärmestrahlungsrichtungsmuster (a) wird numerisch z. B. wie folgt ausgedrückt. Da die Anzahl von extrahierten Ra sterelementen in dem Körpergebiet R1 7 ist und die Anzahl von Rasterelementen, bei denen davon ausgegangen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, 3 beträgt, ist das Elementverhältnis r1 = 0,43. Da die Anzahl von extrahier ten Rasterelementen in dem Körpergebiet R2 12 ist und die Anzahl von Rasterelementen, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, 4 beträgt, ist das Elementverhältnis r1 = 0,33. Da die Anzahl von Rasterele menten, bei denen davon ausgegangen wird, daß sie Sonnen strahlung ausgesetzt sind, in dem Gebiet L1 und in dem L2 Null ist, ist das Elementverhältnis r1 = 0. Das heißt, das Sonnenstrahlungsrichtungsmuster (a) wird ausgedrückt als [0,43, 0,33, 0,0]. Das Muster (b) in Fig. 9 wird ausge drückt als [1,1, 0,0]. Die anderen Muster in Fig. 9 können auch numerisch ausgedrückt werden.

Da die Differenzen zwischen Temperaturdaten Tm auf jedem Teil des Körpers und der zentralen Temperatur des Gebietes (Tm - tb oder Tm - th), wie es oben beschrieben wurde, in jedes Rasterelement des in Fig. 6 bzw. Fig. 9 gezeigten Sonnenstrahlungsmusters geschrieben werden, werden diese Daten unter Verwendung der Bekleidungsgebietsbezugstempera tur TB oder der Hautgebietsbezugstemperatur TH in eine ab solute Temperaturdifferenz (Tm - Tb oder Tm - Th) umgewan delt, so daß die Intensität der Sonnenstrahlung anhand des Mittelwertes der umgewandelten absoluten Temperaturdiffe renzen der Rasterelemente abgeschätzt werden kann. Das heißt, da der Mittelwert der absoluten Temperaturdifferen zen der Rasterelemente und die Intensität der Sonnenstrah lung, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, zueinander proportio nal sind, kann die Intensität der Sonnenstrahlung anhand des Mittelwertes der absoluten Temperaturdifferenzen der Rasterelemente ausgewertet werden. An diesem Punkt wird ein Wert, der auf der in den Experimenten bezüglich der Bildung der obigen Sonnenstrahlungsrichtungsmuster verwen deten Wattzahl basiert, verwendet, um die Intensität der Sonnenstrahlung anzuzeigen.

Sogar unter denselben Sonnenstrahlungsbedingungen wird die durch Sonnenstrahlung hervorgerufene Temperaturdifferenz zwischen verschiedenen Körpergebieten durch die Umge bungstemperatur beeinflußt. Sogar wenn eine Sonnen strahlung mit einer konstanten Intensität vorliegt, neigt z. B. bei Sonnenstrahlung unter einem Höhenwinkel von 0° und einem horizontalen Winkel von 45°, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, die Differenz zwischen Temperaturdaten auf rechten und linken Bereichen eines Wärmebildes bei hohen Umgebungstemperaturen dazu, sehr klein zu sein. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen rechten und linken Bereichen des Wärmebildes entsprechend einer Standardannahme gleich 0,3° oder weniger gesetzt ist, wird somit angenommen, daß es bei einer Umgebungstemperatur von 25°C oder mehr keine Temperaturdifferenz zwischen rechten und linken Bereichen gibt. Um den Einfluß der Meßgenauigkeit und den Einfluß der Datenschwankungen zu eliminieren, gibt es den Fall, bei dem die Temperaturen der rechten und linken Bereiche als gleich angesehen werden, wenn die Temperaturdifferenz zwischen rechten und linken Bereichen t°C oder weniger beträgt. Entsprechend der Umgebungstemperatur werden die rechten und linken Temperaturen oft bei dem Sonnenstrah lungsbeurteilungsablauf als gleich angenommen, sofern nicht diese Schwellenwerttemperatur t korrigiert wird. Wenn z. B. t auf 0,3°C festgelegt ist und die Umgebungstem peratur 25°C oder mehr beträgt, werden Daten, die bei dem Sonnenstrahlungsbeurteilungsablauf unter der Bedingung zu handhaben sind, daß es eine durch Sonnenstrahlung hervor gerufene Temperaturdifferenz zwischen rechten und linken Bereichen gibt, unter der Bedingung, daß die Temperaturen der rechten und linken Bereiche dieselben sind, als gleich angenommen.

Nach der Bildung eines Sonnenstrahlungsmusters wird eine Temperaturkompensation basierend auf der Anzahl von Ra sterelementen, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnen strahlung ausgesetzt sind, vorgenommen. Zum Beispiel im Fall von Fig. 9(b) wird eine Meßtemperatur +0,2°C für die Gebiete R1 und R2 festgelegt und eine Meßtemperatur -0,2°C für die Gebiete L1 und L2 der obigen Gebiete R1, R2, L1 und L2 festgelegt. Nachfolgend wird ein Sonnenstrahlungs muster gebildet, um die Genauigkeit zu erhöhen. Es ist überflüssig zu sagen, daß die Temperaturdaten nach der Bildung des Sonnenstrahlungsmusters wieder in ihre ur sprünglichen Werte umgewandelt werden. Da die durch Son nenstrahlung verursachte Temperaturdifferenz zwischen ver schiedenen Körpergebieten durch die Intensität der Sonnen strahlung auch verändert wird, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, kann die Kompensation des Sonnenstrahlungsmusters auf der Grundlage der Daten durchgeführt werden.

Das Vorhandensein von Sonnenstrahlung und die Intensität der Sonnenstrahlung kann anhand der experimentellen Daten bezüglich der "Umgebungstemperatur und des Durchschnitts wertes der Differenzen zwischen Temperaturdaten auf rech ten und linken Bereichen eines Wärmebildes, wenn Sonnen strahlung mit einer konstanten Intensität vorliegt", wie es in Fig. 12 gezeigt ist, grob abgeschätzt werden. Das heißt, der Mittelwert von Differenzen zwischen Temperatur daten auf rechten und linken Bereichen des Wärmebildes wird mit drei durch Einsetzen einer Umgebungstemperatur in drei lineare Ausdrücke für starke, mittlere und schwache Sonnenstrahlung, die durch die obigen Experimente vorab festgelegt sind, erhaltene Werte verglichen, um das Vor handensein und die Intensität der Sonnenstrahlung in Er fahrung zu bringen. Wenn z. B. die Umgebungstemperatur 25°C beträgt und der Mittelwert der Differenzen zwischen den gemessenen Temperaturdaten auf rechten und linken Berei chen des Wärmebildes 0,1 beträgt, kann die Sonnenstrahlung als schwach beurteilt werden, wenn der Mittelwert 0,3 be trägt, kann die Sonnenstrahlung als mittelmäßig beurteilt werden, und wenn der Wert 0,5 beträgt, kann die Sonnen strahlung als stark beurteilt werden.

In den obengenannten Experimenten bezüglich der Bildung der Sonnenstrahlungsrichtungsmuster besteht die folgende Beziehung zwischen der Hintergrunddurchschnittstemperatur FT und Umgebungstemperatur des Wärmebildes, wenn die Tem peratur in der Wärmekammer (die zu der Umgebungstempera tur Ti äquivalent ist) wie in Fig. 13 gezeigt verändert wird,

Ti = 1,14 × FT - 8,57.

Somit kann basierend auf dieser Relation die Umgebungstem peratur Ti anhand der Hintergrunddurchschnittstemperatur FT des Wärmebildes abgeschätzt werden. Es können Tempera turdaten auf dem Wärmebild bearbeitet werden, ohne die Umgebungstemperatur tatsächlich zu messen. Da FT selbst verständlich entsprechend der Emissionsstärke einer den Hintergrund bildenden Substanz variiert, liegen zwei Kon stanten in den obigen Ausdrücken innerhalb des Meßberei ches der Emissionsstärke.

Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, steigen gleichzei tig die Hintergrunddurchschnittstemperatur, Bekleidungs durchschnittstemperatur, Hautdurchschnittstemperatur und Körperdurchschnittstemperatur des Wärmebildes an. Wie es in Fig. 14 gezeigt ist, sind die Anstiegsraten der Umge bungstemperatur, Bekleidungsdurchschnittstemperatur, Haut durchschnittstemperatur und Körperdurchschnittstemperatur in Bezug auf die Hintergrunddurchschnittstemperatur nicht dieselben (Steigungen der Linien in Fig. 14), und rücken die Durchschnittstemperaturen dichter zusammen, wenn die Hintergrunddurchschnittstemperatur ansteigt. Dann kann ein klares Wärmebild unabhängig von der Umgebungstemperatur durch Einstellen der Körperextraktionstemperatur auf eine Temperatur, die sich entsprechend der Umgebungstemperatur ändert, erhalten werden.

Fig. 15 zeigt experimentelle Daten, die Beziehungen zwi schen Umgebungstemperatur und Hautdurchschnittstemperatur, niedrigster Hauttemperatur, Körperdurchschnittstemperatur und niedrigster Körpertemperatur zeigen. Es ist anhand der Figur ersichtlich, daß die Differenz zwischen der Haut durchschnittstemperatur und der niedrigsten Hauttemperatur und die Differenz zwischen der Körperdurchschnittstempera tur und der niedrigsten Körpertemperatur kleiner wird, wenn die Hintergrunddurchschnittstemperatur ansteigt.

Unter Berücksichtigung der Änderungen der Körperdurch schnittstemperatur und der gleichen in Fig. 14 und Ände rungen der niedrigsten Körpertemperatur und dergleichen in Fig. 15 wird somit die Körperextraktionstemperatur Ty ba sierend auf der Gleichung Ty = 0,93 × FT + 2,97 einge stellt und die Hautextraktionstemperatur Tz basierend auf der Gleichung Tz = 0,5 × FT + 17 eingestellt, wodurch die genaue Richtung und Intensität der Sonnenstrahlung erhal ten werden kann, sogar wenn die Umgebungstemperatur sich ändert. Da FT selbstverständlich entsprechend der Emis sionsstärke einer den Hintergrund bildenden Substanz vari iert, liegen zwei Konstanten in den obigen Gleichungen für Ty und Tz innerhalb des Meßbereiches der Emissionsstärke.

Das Bekleidungsgebiet kann durch Entfernen des Hautgebie tes aus dem Körpergebiet extrahiert werden.

In der obigen Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl von Rasterelementen des Wärmebildes der Einfachheit halber gleich 64 (8 × 8 = 64) eingestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf 16 beschränkt. Das heißt, wenn die Anzahl N der Rasterelemente des Wärmebildes angehoben wird, steigt das Verhältnis n/N der Anzahl n von Raster elementen, die die Temperatur eines Objektes anzeigen, an und nimmt das Verhältnis m/N der Anzahl m von Rasterele menten, die an der Grenze eines Objektes vorhanden sind und die Durchschnittstemperatur von mehreren Objekten an zeigen, ab, so daß es dadurch möglich wird, ein ausführ liches Sonnenstrahlungsmuster zu erhalten und die Genauig keit der Intensität der Sonnenstrahlung zu verbessern. Wenn die Anzahl von Rasterelementen des Wärmebildes erhöht wird, kann die Anzahl von aufgeteilten Gebieten, wenn ein Sonnenstrahlungsrichtungsmuster bestimmt wird, erhöht wer den, so daß es dadurch möglich wird, die Richtung der Son nenstrahlung selbstverständlich genau zu beurteilen. Da, wie es oben beschrieben ist, bei dem Verfahren zur Bear beitung eines Wärmebildes entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Vorhandensein von Sonnen strahlung auf einem zu vermessenden Objekt basierend auf Differenzen zwischen Temperaturdaten auf den Rasterelemen ten eines Wärmebildes, das von rasterartigen Infrarotsen soren gemessen wird, und vorab bestimmten Bezugstemperatu ren beurteilt wird, kann das Vorhandensein von Sonnen strahlung direkt anhand der Temperaturdaten auf den Ra sterelementen des Wärmebildes ohne eine Mustererkennung des gebildeten Wärmebildes beurteilt werden.

Da die Richtung von Sonnenstrahlung auf einem zu vermes senden Objekt anhand eines Sonnenstrahlungsmusters des Wärmebildes abgeschätzt wird, bei dem die Rasterelemente entsprechend dem Vorhandensein von Sonnenstrahlung klassi fiziert sind, kann bei dem Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegen den Erfindung die Richtung der Sonnenstrahlung direkt an hand der Temperaturdaten auf den Rasterelementen des Wär mebildes spezifiziert werden.

Da die Intensität von Sonnenstrahlung auf einem zu vermes senden Objekt anhand der Differenz zwischen dem Mittelwert der Temperaturdaten auf Rasterelementen, bei denen ange nommen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, des Sonnenstrahlungsmusters des Wärmebildes und einer vorab bestimmten Bezugstemperatur abgeschätzt wird, kann bei dem Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die genaue Intensität der Sonnenstrahlung erhalten werden, was nicht anhand des Musters des Wärmebildes erhalten werden könnte.

Da die Differenz zwischen Temperaturdaten auf rechten und linken Bereichen des Wärmebildes entsprechend der Umge bungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung vergrößert oder verringert wird, um das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf einem zu vermessenden Objekt zu beurteilen und die Intensität der Sonnenstrahlung abzuschätzen, kann bei dem Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes entsprechend dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die genaue Richtung und Intensität der Sonnenstrahlung erhalten wer den.

Da die Umgebungstemperatur anhand von Temperaturdaten auf dem Hintergrund des Wärmebildes abgeschätzt wird und das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf einem zu vermessen den Objekt beurteilt wird und die Intensität der Sonnen strahlung unter Verwendung der abgeschätzten Umgebungstem peratur anstelle der gemessenen Umgebungstemperatur abge schätzt wird, kann bei dem Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes entsprechend dem fünften Aspekt der vorliegen den Erfindung die Richtung und Intensität der Sonnenstrah lung nur anhand der Temperaturdaten auf dem Wärmebild er halten werden, ohne die Umgebungstemperatur zu messen.

Da eine vorab festgelegte Bezugsextraktionstemperatur von Temperaturdaten auf den Rasterelementen des Wärmebildes subtrahiert wird, um die Rasterelemente eines Körperberei ches von dem Wärmebild zu extrahieren, wird bei dem Ver fahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes entsprechend dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Menge von Temperaturdaten auf dem Wärmebild verringert und die Kom plexität der Datenbearbeitung beseitigt.

Da die Bezugsextraktionstemperatur entsprechend der Umge bungstemperatur variiert, kann bei dem Verfahren zur Be arbeitung eines Wärmebildes entsprechend dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung die genaue Richtung und Intensität der Sonnenstrahlung erhalten werden, sogar wenn sich die Umgebungstemperatur ändert.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf einem zu vermes senden Objekt basierend auf Differenzen zwischen Tempera turdaten auf Rasterelementen des Wärmebildes, das von ra sterartigen Infrarotsensoren gemessen wird, und vorab be stimmten Bezugstemperaturen beurteilt wird.

2. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Sonnenstrahlung auf dem zu vermessenden Objekt anhand eines Sonnenstrahlungsmusters des Wärmebildes, bei dem die Rasterelemente entsprechend dem Vorhandensein von Sonnen strahlung klassifiziert sind, abgeschätzt wird.

3. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Sonnenstrahlung auf dem zu vermessenden Objekt anhand ei ner Differenz zwischen dem Mittelwert von Temperaturdaten auf Rasterelementen, bei denen angenommen wird, daß sie Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, des Sonnenstrahlungsmu sters des Wärmebildes und einer vorab bestimmten Bezugs temperatur abgeschätzt wird.

4. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz zwi schen Temperaturdaten auf rechten und linken Bereichen des Wärmebildes entsprechend der Umgebungstemperatur zum Zeit punkt der Messung vergrößert oder verringert wird, um das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf einem zu vermessen den Objekt und die Intensität der Sonnenstrahlung abzu schätzen.

5. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstempe ratur anhand von Temperaturdaten auf dem Hintergrund des Wärmebildes abgeschätzt wird und unter Verwendung der ge schätzten Umgebungstemperatur anstelle der gemessenen Um gebungstemperatur das Vorhandensein von Sonnenstrahlung auf dem zu vermessenden Objekt beurteilt und die Intensi tät der Sonnenstrahlung abgeschätzt wird.

6. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorab festge legte Bezugsextraktionstemperatur von Temperaturdaten auf den Rasterelementen des Wärmebildes subtrahiert wird, um die Rasterelemente eines Körperbereiches aus dem Wärmebild zu extrahieren.

7. Verfahren zur Bearbeitung eines Wärmebildes nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsextrak tionstemperatur entsprechend der Umgebungstemperatur vari iert.