JP2002181626A - Infrared thermal image device - Google Patents
Infrared thermal image deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、物体から放射され
た赤外線を検出して物体の放射する赤外線エネルギの分
布を示す熱画像を表示する赤外線熱画像装置に係り、特
に検出赤外線エネルギを絶対温度に変換する技術に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared thermal imaging apparatus for detecting infrared radiation emitted from an object and displaying a thermal image showing a distribution of infrared energy emitted from the object, and more particularly to detecting an infrared energy from an absolute temperature. It is related to the technology of converting to.
【０００２】[0002]
【従来の技術】温度計測対象物である物体はその温度に
応じた赤外線を放射しており、対象物の温度とその対象
物から放射される赤外線エネルギとは一定の関係にあ
る。そこで、対象物から放射される赤外線を赤外線セン
サで捕らえ、対象物の放射する赤外線エネルギを温度に
変換して、対象物の温度分布を２次元画像として表示し
たものを熱画像と呼んでいる。この熱画像を得るための
装置を赤外線熱画像装置と称する。2. Description of the Related Art An object which is a temperature measuring object emits infrared rays corresponding to the temperature, and the temperature of the object and the infrared energy radiated from the object have a fixed relation. Therefore, infrared light emitted from the object is captured by an infrared sensor, the infrared energy emitted from the object is converted into temperature, and the temperature distribution of the object displayed as a two-dimensional image is called a thermal image. A device for obtaining this thermal image is called an infrared thermal image device.
【０００３】この赤外線熱画像装置は、赤外線センサ、
対象物から放射される赤外線を赤外線センサに導き、対
象物の像を赤外線センサに結ぶ光学系、光学系と赤外線
センサとの位置を所定の関係に保持し、光学系の視野外
の赤外線が赤外線センサに漏れ込むのを防止する筐体、
赤外線センサの出力に各種の補正を施すセンサインター
フェイス回路、センサインターフェイス回路の出力の補
正された赤外線検出信号を処理し、熱画像を生成する画
像処理装置、熱画像を表示する表示装置、熱画像を所定
の方法で取り込み、各種熱画像解析するデータ処理装置
などからなる。[0003] This infrared thermal imaging apparatus includes an infrared sensor,
The infrared light emitted from the object is guided to the infrared sensor, the optical system that links the image of the object to the infrared sensor, the position of the optical system and the infrared sensor are maintained in a predetermined relationship, and the infrared light outside the field of view of the optical system is the infrared light. A housing that prevents leakage to the sensor,
A sensor interface circuit that performs various corrections on the output of the infrared sensor, an image processing device that processes the corrected infrared detection signal of the output of the sensor interface circuit to generate a thermal image, a display device that displays the thermal image, and a thermal image It consists of a data processing device that captures by a predetermined method and analyzes various thermal images.
【０００４】従来、赤外線熱画像装置においては、温度
変換テーブルと称する赤外線センサで検出され、Ａ／Ｄ
変換され、所定の補正が加えられた赤外線エネルギ量の
デジタル値（以下デジット値という）を温度に変換する
対応するデータで構成されたテーブルを有し、この温度
変換テーブルによって赤外線センサで検出された赤外線
エネルギを温度に変換していた。従って、この温度変換
テーブルを用いて赤外線エネルギ量が決定するとそれに
対応する絶対温度が決定され、その温度分布像が熱画像
として表示されていた。Conventionally, in an infrared thermal imaging apparatus, an A / D is detected by an infrared sensor called a temperature conversion table.
It has a table composed of corresponding data for converting a digital value (hereinafter referred to as a digit value) of the converted and corrected infrared energy amount into a temperature, and the infrared conversion sensor detects the temperature by the temperature conversion table. It was converting infrared energy to temperature. Therefore, when the infrared energy amount is determined using this temperature conversion table, the corresponding absolute temperature is determined, and the temperature distribution image is displayed as a thermal image.
【０００５】しかし、赤外線エネルギ量のＡ／Ｄ変換時
の分解能の向上に伴って温度変換テーブルのメモリ量の
増大と、赤外線熱画像装置の小型化、軽量化の要求から
このような温度変換テーブルを有することが困難とな
り、表示像としては赤外線センサで検出した赤外線エネ
ルギを直接表示することが考えられ、赤外線エネルギ分
布を熱画像として表示することが考えられた。このよう
にしたのは、赤外線エネルギは温度と一定の関係にある
ので表示された熱画像から温度そのものは確定はしない
ものの温度分布像としては十分なデータを表示可能だか
らである。[0005] However, due to the increase in the memory size of the temperature conversion table with the improvement of the resolution at the time of A / D conversion of the amount of infrared energy, and the demand for downsizing and weight reduction of the infrared thermal imaging device, such a temperature conversion table is required. It is considered that the infrared energy detected by the infrared sensor is directly displayed as a display image, and the infrared energy distribution is displayed as a thermal image. This is because the infrared energy has a fixed relationship with the temperature, so the temperature itself is not determined from the displayed thermal image, but sufficient data can be displayed as a temperature distribution image.
【０００６】このような赤外線エネルギ量のままの温度
分布像の中でも所定の何点か、例えば、表示熱画像の最
高、最低温度等は絶対温度を求めておく必要がある。デ
ジット値Ｄと絶対温度Ｔは次の４次式で関係づけられ
る。 Ｄ＝Ｗ（Ｔ）＝Ａ0＋Ａ1Ｔ＋Ａ2Ｔ2＋Ａ3Ｔ3＋Ａ4Ｔ4 ここで、この関係式の係数Ａ0〜Ａ4は赤外線熱画像装置
ごとに温度較正して値を決定する。赤外線熱画像装置ご
とに装置構成が異なり、またセンサの感度が異なるから
である。In such a temperature distribution image with the amount of infrared energy as it is, it is necessary to determine the absolute temperature for a predetermined number of points, for example, the maximum and minimum temperatures of the displayed thermal image. Digit value D and absolute temperature T are related by the following fourth-order equation. D = W (T) = A 0 + A 1 T + A 2 T 2 + A 3 T 3 + A 4 T 4 Here, the coefficient A 0 to A 4 of this relationship is determined the value and temperature calibration for each infrared thermal imager I do. This is because the device configuration differs for each infrared thermal imaging device and the sensitivity of the sensor differs.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】測定値であるデジット
値Ｄが決定すれば、４次方程式を解くことによって絶対
温度を算出することができる。この４次方程式を解くた
めにはニュートン法が一般に用いられ、反復計算するこ
とによって絶対温度が算出される。しかしながらこの反
復計算は単純計算と比較して数倍〜数１００倍の演算時
間を要するため数点の温度計測には特に支障はないが分
布像など多数の点の温度を計測するには時間がかかりす
ぎるという問題点があった。本発明は、上記課題を解決
するために、折れ線近似により簡単にデジット値Ｄから
絶対温度Ｔの算出を可能とする赤外線熱画像装置を提供
することを目的とする。Once the digit value D, which is a measured value, is determined, the absolute temperature can be calculated by solving a quartic equation. To solve this quartic equation, the Newton method is generally used, and the absolute temperature is calculated by iterative calculation. However, this iterative calculation requires several times to several hundred times as much calculation time as simple calculation, so there is no particular problem in measuring the temperature of several points, but it takes time to measure the temperature of many points such as distribution images. There was a problem that it took too much. An object of the present invention is to provide an infrared thermal imaging apparatus capable of easily calculating an absolute temperature T from a digit value D by broken line approximation in order to solve the above problem.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明になる赤外線熱画
像装置は、赤外線センサで対象物の放射する赤外線エネ
ルギを検出し、熱画像として表示する赤外線熱画像装置
であって、前記赤外線センサで検出した対象物の赤外線
エネルギをＡ／Ｄ変換した値に所定の補正を加えたデジ
タル値であるデジット値Ｄと絶対温度Ｔとの関係が赤外
線熱画像装置ごとに決定される係数Ａ0〜Ａ4を有する４
次式 Ｄ＝Ｗ（Ｔ）＝Ａ0＋Ａ1Ｔ＋Ａ2Ｔ2＋Ａ3Ｔ3＋Ａ4Ｔ4 で関係づけられる赤外線熱画像装置において、次の手順
により、デジット値Ｄから絶対温度Ｔを算出することを
特徴とするものである。 ａ）前記デジット値Ｄと絶対温度Ｔの関係式から、デジ
ット値Ｄに対応する絶対温度Ｔが所定の誤差範囲に収ま
るように離散的に求められたデジット値Ｄと絶対温度Ｔ
間の温度テーブルを作成すること。 ｂ）前記温度テーブルから前記赤外線センサで検出され
たデジット値ＤXを挟む両側のデジット値ＤMとＤNを求
め、そのデジット値に対応する絶対温度ＴMとＴNを求め
ること。 ｃ）前記デジット値ＤM、ＤN間を直線近似し、その間の
直線の傾きをＤNからＤMを減算した値で前記絶対温度Ｔ
NからＴMを減算した値を除算することにより算出し、こ
の傾きにデジット値ＤXからＤMを減算した値を乗算し、
この直線の最小値ＴMを加算して対応する絶対温度ＴXを
求めること。An infrared thermal imaging apparatus according to the present invention is an infrared thermal imaging apparatus that detects infrared energy radiated from an object by an infrared sensor and displays the detected energy as a thermal image. Coefficients A 0 -A for determining the relationship between the absolute value T and the digit value D, which is a digital value obtained by subjecting the detected infrared energy of the target object to A / D conversion and subject to a predetermined correction, and the absolute temperature T. 4 with 4
In the formula D = W (T) = A infrared thermal image device are related by 0 + A 1 T + A 2 T 2 + A 3 T 3 + A 4 T 4, the following procedure for calculating the absolute temperature T from the digit value D It is characterized by the following. a) A digit value D and an absolute temperature T which are discretely obtained from the relational expression between the digit value D and the absolute temperature T such that the absolute temperature T corresponding to the digit value D falls within a predetermined error range.
To create a temperature table between. b) Obtain digit values D M and D N on both sides of the digit value D X detected by the infrared sensor from the temperature table, and obtain absolute temperatures T M and T N corresponding to the digit values. c) A straight line approximation between the digit values D M and D N, and the slope of the straight line between the digit values D M and D N is obtained by subtracting D M from D N.
The T M is calculated by dividing the subtracted value from N, multiplied by the value obtained by subtracting D M from the digit value D X to the inclination,
Obtaining the corresponding absolute temperature T X by adding the minimum value T M of this straight line.
【０００９】また、本発明になる赤外線熱画像装置の前
記温度テーブルはデジット値Ｄと絶対温度Ｔの関係式か
ら、絶対温度Ｔをもとにデジット値Ｄを算出することに
より作成されたことを特徴とするものである。In the infrared thermal imaging apparatus according to the present invention, the temperature table is created by calculating the digit value D based on the absolute temperature T from the relational expression between the digit value D and the absolute temperature T. It is a feature.
【００１０】また、本発明になる赤外線熱画像装置の前
記温度テーブルはデジット値Ｄと絶対温度Ｔの関係式か
ら、デジット値Ｄをもとに絶対温度Ｔを算出することに
より作成されたことを特徴とするものである。In the infrared thermal imaging apparatus according to the present invention, the temperature table is created by calculating the absolute temperature T based on the digit value D from the relational expression between the digit value D and the absolute temperature T. It is a feature.
【００１１】本発明によれば、前記デジット値Ｄと絶対
温度Ｔの関係式から、デジット値Ｄに対応する絶対温度
Ｔが所定の誤差範囲に収まるように離散的に求められた
デジット値Ｄと絶対温度Ｔ間の温度テーブルを作成する
ことにより、離散的に求められたデジット値Ｄ間は直線
近似が可能となり、その間を一次の単純な関数とするこ
とができるので簡単にデジット値Ｄから絶対温度Ｔの算
出が可能となる。According to the present invention, the digit value D and the digit value D which are discretely obtained from the relational expression between the digit value D and the absolute temperature T such that the absolute temperature T corresponding to the digit value D falls within a predetermined error range. By creating a temperature table between the absolute temperatures T, a linear approximation is possible between digit values D obtained discretely, and a simple linear function can be used between the digit values. The temperature T can be calculated.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下本発明について、図を用いて
詳しく説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す
模式図である。図１はデジット値Ｄと絶対温度Ｔの関係
式 Ｄ＝Ｗ（Ｔ）＝Ａ0＋Ａ1Ｔ＋Ａ2Ｔ2＋Ａ3Ｔ3＋Ａ4Ｔ4 をグラフ化したものである。ここで、Ａ0〜Ａ4は赤外線
熱画像装置ごとに温度較正をすることによって決定され
る定数であり、Ｄ0〜Ｄ5はデジット値、Ｔ1〜Ｔ5はデジ
ット値Ｄ1〜Ｄ5における絶対温度である。これらは、求
める絶対温度Ｔが所定の誤差内に収まるように離散的に
サンプリングされたポイントである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. Figure 1 is a graph of the digit value D and the absolute temperature T of the equation D = W (T) = A 0 + A 1 T + A 2 T 2 + A 3 T 3 + A 4 T 4. Here, A 0 to A 4 is a constant determined by the temperature calibration for each infrared thermal imager, D 0 to D 5 are digit values, T 1 through T 5 is the digit value D 1 to D 5 In absolute temperature. These are points discretely sampled so that the absolute temperature T to be obtained falls within a predetermined error.
【００１３】次に、本発明になるデジット値ＤXが得ら
れた場合の絶対温度ＴXの算出について説明する。最初
に前述の離散的にサンプリングされたポイントであるデ
ジット値Ｄ1〜ＤNと対応する絶対温度Ｔ1〜ＴNの対応表
である温度テーブルを作成する。この温度テーブルは絶
対温度Ｔをもとに前記関係式に絶対温度Ｔを代入してデ
ジット値Ｄを算出することによって作成するか、または
デジット値Ｄをもとに前記関係式からニュートン法によ
り反復計算することにより絶対温度Ｔを求めることによ
り作成する。Next, the calculation of the absolute temperature T X when the digit value D X according to the present invention is obtained will be described. First, a temperature table is created which is a correspondence table between the digit values D 1 to D N , which are discretely sampled points, and the absolute temperatures T 1 to T N. This temperature table is created by substituting the absolute temperature T into the relational expression based on the absolute temperature T to calculate a digit value D, or by repeating the relational expression based on the digit value D by Newton's method. It is created by calculating the absolute temperature T.
【００１４】次に得られたデジット値ＤXが上述の温度
テーブルの離散的にサンプリングされたポイントのどの
部分に相当するか決定する。ここでは、例としてＤ2と
Ｄ3間に相当することが判明したとする。Next, it is determined which of the discretely sampled points in the above-mentioned temperature table the digit value D X obtained corresponds to. Here, it is assumed it is found that corresponds to between D 2 and D 3 as an example.
【００１５】続いて、デジット値ＤXに対応する絶対温
度ＴXを算出する。離散的にサンプリングされたポイン
ト間は十分に狭く、従ってその間は直線近似が可能であ
る。従って次の式で絶対温度の算出が可能となる。[0015] Subsequently, to calculate the absolute temperature T X corresponding to the digit value D X. The distance between the discretely sampled points is sufficiently narrow so that a linear approximation is possible between them. Therefore, the absolute temperature can be calculated by the following equation.
【００１６】[0016]
【数１】 (Equation 1)
【００１７】このように、検出されたデジット値ＤXが
温度テーブルの離散的にサンプリングされたデジット値
のどこに位置するかが分かれば、直線近似することによ
って対応する絶対温度ＴXを求めることができる。As described above, if it is known where the detected digit value D X is located among the discretely sampled digit values in the temperature table, the corresponding absolute temperature T X can be obtained by linear approximation. it can.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、以上説明したように、
予め決められた赤外線センサで検出した赤外線エネルギ
に所定の補正を加えて得られたデジタル値であるデジッ
ト値Ｄと絶対温度Ｔの関係式から、デジット値Ｄに対応
する絶対温度Ｔが所定の誤差範囲に収まるように離散的
に求められたデジット値Ｄと絶対温度Ｔ間の温度テーブ
ルを作成することにより、離散的に求められたデジット
値Ｄ間は直線近似が可能となり、その間を一次の単純な
関数とすることができるので簡単にデジット値Ｄから絶
対温度Ｔの算出が可能となるから温度分布像等を算出す
る場合にソフトウェアの負荷が少なく、高速で演算でき
る赤外線熱画像装置を提供できる。According to the present invention, as described above,
From a relational expression between a digital value D, which is a digital value obtained by adding a predetermined correction to infrared energy detected by a predetermined infrared sensor, and an absolute temperature T, the absolute temperature T corresponding to the digit value D has a predetermined error. By creating a temperature table between the digit value D obtained discretely and the absolute temperature T so as to fall within the range, a linear approximation is possible between the digit value D obtained discretely, and a linear simple approximation is made between them. Since it is possible to calculate the absolute temperature T from the digit value D easily, it is possible to provide an infrared thermal imaging apparatus which can calculate at a high speed with a small software load when calculating a temperature distribution image or the like. .
【図１】本発明の一実施の形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
【符号の説明】 Ｄ0〜Ｄ5 デジット値 Ｔ1〜Ｔ5 デジット値Ｄ1〜Ｄ5における絶対温度[Description of Signs] Absolute temperature at D 0 to D 5 digit values T 1 to T 5 digit values D 1 to D 5
Claims (3)
エネルギを検出し、熱画像として表示する赤外線熱画像
装置であって、前記赤外線センサで検出した対象物の赤
外線エネルギをＡ／Ｄ変換した値に所定の補正を加えた
デジタル値であるデジット値Ｄと絶対温度Ｔとの関係が
赤外線熱画像装置ごとに決定される係数Ａ0〜Ａ4を有す
る４次式 Ｄ＝Ｗ（Ｔ）＝Ａ0＋Ａ1Ｔ＋Ａ2Ｔ2＋Ａ3Ｔ3＋Ａ4Ｔ4 で関係づけられる赤外線熱画像装置において、 次の手順により、デジット値Ｄから絶対温度Ｔを算出す
ることを特徴とする赤外線熱画像装置。 ａ）前記デジット値Ｄと絶対温度Ｔの関係式から、デジ
ット値Ｄに対応する絶対温度Ｔが所定の誤差範囲に収ま
るように離散的に求められたデジット値Ｄと絶対温度Ｔ
間の温度テーブルを作成すること。 ｂ）前記温度テーブルから前記赤外線センサで検出され
たデジット値ＤXを挟む両側のデジット値ＤMとＤNを求
め、そのデジット値に対応する絶対温度ＴMとＴNを求め
ること。 ｃ）前記デジット値ＤM、ＤN間を直線近似し、その間の
直線の傾きをＤNからＤMを減算した値で前記絶対温度Ｔ
NからＴMを減算した値を除算することにより算出し、こ
の傾きにデジット値ＤXからＤMを減算した値を乗算し、
この直線の最小値ＴMを加算して対応する絶対温度ＴXを
求めること。1. An infrared thermal imaging apparatus for detecting infrared energy radiated from an object by an infrared sensor and displaying the infrared energy as a thermal image, wherein the infrared energy of the object detected by the infrared sensor is A / D converted. to a digital value obtained by adding a predetermined correction digit value D and quartic relationship between absolute temperature T has a coefficient a 0 to a 4, which is determined for each infrared thermal image device D = W (T) = a in infrared thermal imaging apparatus is related with 0 + a 1 T + a 2 T 2 + a 3 T 3 + a 4 T 4, the following procedure, infrared thermal image device and calculates the absolute temperature T from the digit value D. a) A digit value D and an absolute temperature T which are discretely obtained from the relational expression between the digit value D and the absolute temperature T such that the absolute temperature T corresponding to the digit value D falls within a predetermined error range.
To create a temperature table between. b) Obtain digit values D M and D N on both sides of the digit value D X detected by the infrared sensor from the temperature table, and obtain absolute temperatures T M and T N corresponding to the digit values. c) A straight line approximation between the digit values D M and D N, and the slope of the straight line between the digit values D M and D N is obtained by subtracting D M from D N.
The T M is calculated by dividing the subtracted value from N, multiplied by the value obtained by subtracting D M from the digit value D X to the inclination,
Obtaining the corresponding absolute temperature T X by adding the minimum value T M of this straight line.
温度Ｔの関係式から、絶対温度Ｔをもとにデジット値Ｄ
を算出することにより作成されたことを特徴とする請求
項１記載の赤外線熱画像装置。2. The temperature table is obtained from a relational expression between the digit value D and the absolute temperature T based on the absolute temperature T.
The infrared thermal imaging apparatus according to claim 1, wherein the infrared thermal imaging apparatus is created by calculating
温度Ｔの関係式から、デジット値Ｄをもとに絶対温度Ｔ
を算出することにより作成されたことを特徴とする請求
項１記載の赤外線熱画像装置。3. The temperature table is obtained from the relational expression between the digit value D and the absolute temperature T based on the digit value D and the absolute temperature T.
The infrared thermal imaging apparatus according to claim 1, wherein the infrared thermal imaging apparatus is created by calculating
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000381837A JP2002181626A (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Infrared thermal image device |
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|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002181626A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-12-15 JP JP2000381837A patent/JP2002181626A/en active Pending
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