JP2011126988A - コークス炉壁観察方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視点変換画像内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像を合成するークス炉壁観察方法および装置を提供する。
【解決手段】カメラ３０をコークス炉１０内に挿入し、カメラ位置と対応付けながら、炉壁１１を斜視像として順次撮影し、炉壁１１の斜視像を視点変換処理して、炉壁１１を正面から見た視点変換画像ＴＩを生成し、視点変換画像ＴＩを、対応するカメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像ＷＩを合成し、炉壁全体画像ＷＩの合成に際し、視点変換画像ＴＩの手前側視野限界ｎｅと上側視野限界ｕｅと下側視野限界ｄｅとから所定の幅を持った領域の画像を用いる。視点変換画像ＴＩ内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像ＷＩを合成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉壁観察方法および装置に関する。さらに詳しくは、コークス炉内にカメラを挿入し、その画像を用いて炉壁の状態を観察するコークス炉観察方法および装置に関する。

製鉄に用いるコークスを製造するために、幅数十センチメートル、高さ数メートル、奥行き十数メートルのレンガ造りのコークス炉が用いられる。コークスの製造は、コークス炉の上面に設けられた石炭挿入口から炉内に石炭を挿入し、高温に熱せられた炉内で石炭を乾留することにより行われる。完成したコークスは、コークス炉両端の炉入口および炉出口を開放した後に押出機が炉入口から挿入され、炉出口側に配置されたバケットに押し出される。その際に炉内ではレンガが剥落したり、カーボンが付着したりして、炉壁が損傷する。製鉄所の主要設備であるコークス炉の安定操業と長寿命化の為には、炉壁の状態を随時観察し、損傷箇所を早期発見し、修繕する必要がある。

従来、コークス炉の炉壁の観察は目視観察によるものが一般的であり、作業員が操業の合間に、コークス炉の両端から、あるいは石炭挿入口から直接観察を行っていた。そのため、狭窄な炉内を観察できる範囲は限られており、特に炉壁中心部の観察は困難であった。また、高温に保たれたコークス炉の観察は作業員にとって危険な作業でもあった。

この問題に対する解決策として、熱対策したカメラを炉内に挿入し、炉壁を撮影した映像を観察する方法がある（例えば特許文献１）。カメラの映像により炉壁の状態を観察することができるので、炉壁中心部においても観察することができ、作業員にとっても確認作業を安全に行うことができる。
しかるに、特許文献１の方法では、図１０（Ａ）に示すようにカメラの向きを炉壁に対して正面としているため、幅が数十センチメートルのコークス炉の場合、カメラと炉壁との距離が短く、カメラで撮影できる視野が限られ、炉壁全体について迅速に観察することは困難であった。
また、カメラで撮影した映像は録画されるが、その録画された映像を観察する場合、映像をはじめから再生する必要があるため、確認作業に時間のかかるものであり、一見して炉壁全体の状況を把握できるものではなかった。

これに対して特許文献２のコークス炉の内壁観察方法は、カメラの向きを炉壁に対して斜めとし、カメラをコークス炉内に挿入し、カメラの位置と対応付けながら炉壁の画像を斜視像として順次撮影する方法である。さらに、その斜視像を画像処理して炉壁を正面から見た視点変換画像を生成し、カメラ位置に従って視点変換画像を張り合わせることで、炉壁全体画像の合成を行う。
図１０（Ｂ）に示すように、カメラの向きを炉壁に対して斜めとすることにより、撮影できる視野を広くすることができ、炉壁全体について迅速に観察することが可能となる。また、合成された炉壁全体画像により一見して炉壁全体の状況を把握することが可能となる。

しかるに、特許文献２で得られる視点変換画像は元が斜視像であるため、図１１（Ａ）に示すように、カメラの手前側の手前側画像は高解像度だが高さ方向の視野が狭く、カメラから奥側の奥側画像は高さ方向の視野が広いが低解像度になるという特性を持つ。そのため、視点変換画像を張り合わせて炉壁全体画像を合成するに際して、手前側画像（ｉ）を採用する場合には高解像度だが高さ方向の視野が狭い炉壁全体画像となり（図１１（Ｂ））、奥側画像（ii）を採用する場合には高さ方向の視野が広いが低解像度の炉壁全体画像となる（図１１（Ｃ））という問題がある。

特開昭６３−２５２２４２号公報 特許第２６６４４９４号公報

本発明は上記事情に鑑み、視点変換画像内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像を合成するコークス炉壁観察方法および装置を提供することを目的とする。

第１発明のコークス炉壁観察方法は、カメラをコークス炉内に挿入し、該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置と対応付けながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影し、前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの手前側の視野限界である手前側視野限界より奥側の領域であり、かつ、カメラの上側および下側の視野限界である上側視野限界および下側視野限界内の視点変換画像を生成し、前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成する方法であって、前記炉壁全体画像の合成に際し、前記視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いることを特徴とする。
第２発明のコークス炉壁観察方法は、カメラをコークス炉内に挿入し、該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置と対応付けながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影し、前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの上下の視野角の範囲外である視野範囲外領域が含まれた視点変換画像を生成し、前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成する方法であって、前記炉壁全体画像の合成に際し、隣り合う前記視点変換画像を、前記視点変換画像の手前側視野限界が前面に来るように、かつ、前記視点変換画像の視野範囲外領域を透明色として重ね合わせることを特徴とする。
第３発明のコークス炉壁観察方法は、第１または第２発明において、前記視点変換画像の生成に際し、前記視点変換画像のカメラの奥側の視野限界である奥側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わないことを特徴とする。
第４発明のコークス炉壁観察方法は、第１、第２または第３発明において、前記視点変換画像の生成に際し、前記視点変換画像の手前側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わないことを特徴とする。
第５発明のコークス炉壁観察装置は、コークス炉内を移動しながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影するカメラと、該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置を計測する位置検出手段と、前記カメラで撮影した前記炉壁の斜視像と、前記位置検出手段で計測した前記カメラ位置とを取り込み、画像処理を行う画像処理手段とを備えたコークス炉壁観察装置であって、前記画像処理手段は、前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの手前側の視野限界である手前側視野限界より奥側の領域であり、かつ、カメラの上側および下側の視野限界である上側視野限界および下側視野限界内の視点変換画像を生成し、前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成し、前記炉壁全体画像の合成に際し、前記視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いることを特徴とする。
第６発明のコークス炉壁観察装置は、コークス炉内を移動しながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影するカメラと、該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置を計測する位置検出手段と、前記カメラで撮影した前記炉壁の斜視像と、前記位置検出手段で計測した前記カメラ位置とを取り込み、画像処理を行う画像処理手段とを備えたコークス炉壁観察装置であって、前記画像処理手段は、前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの上下の視野角の範囲外である視野範囲外領域が含まれた視点変換画像を生成し、前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成し、前記炉壁全体画像の合成に際し、隣り合う前記視点変換画像を、前記視点変換画像の手前側視野限界が前面に来るように、かつ、前記視点変換画像の視野範囲外領域を透明色として重ね合わせることを特徴とする。
第７発明のコークス炉壁観察装置は、第５または第６発明において、前記画像処理手段は、前記視点変換画像の生成に際し、前記視点変換画像のカメラの奥側の視野限界である奥側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わないことを特徴とする。
第８発明のコークス炉壁観察装置は、第５、第６または第７発明において、前記画像処理手段は、前記視点変換画像の生成に際し、前記視点変換画像の手前側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わないことを特徴とする。

第１発明によれば、炉壁全体画像の合成に際し、視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いるので、視点変換画像内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像を合成することができる。
第２発明によれば、炉壁全体画像の合成に際し、手前側視野限界が前面に来るように、かつ、前記視点変換画像の視野範囲外領域を透明色として重ね合わせることにより、視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いることができるので、視点変換画像内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像を合成することができる。
第３発明によれば、視点変換画像の生成に際し、視点変換処理を一部省略することができるので、視点変換処理を高速化でき、視点変換画像が滑らかに移り変わるように表示することができる。また、生成される視点変換画像のサイズが小さくなるので、視点変換画像を記憶する領域の消費も抑制することができる。
第４発明によれば、視点変換画像の生成に際し、広角レンズの外周に相当する領域の視点変換処理を行わないので、広角レンズにより生じる視点変換画像の暗部と歪曲を取り除くことができ、炉壁全体画像を合成する際に生じる視点変換画像のつなぎ目の不連続さを低減することができる。
第５発明によれば、画像処理手段における炉壁全体画像の合成に際し、視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いるので、視点変換画像内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像を合成することができる。
第６発明によれば、画像処理手段における炉壁全体画像の合成に際し、手前側視野限界が前面に来るように、かつ、前記視点変換画像の視野範囲外領域を透明色として重ね合わせることにより、視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いることができるので、視点変換画像内の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像を合成することができる。
第７発明によれば、画像処理手段における視点変換画像の生成に際し、視点変換処理を一部省略することができるので、視点変換処理を高速化でき、視点変換画像が滑らかに移り変わるように表示することができる。また、生成される視点変換画像のサイズが小さくなるので、視点変換画像を記憶する領域の消費も抑制することができる。
第８発明によれば、画像処理手段における視点変換画像の生成に際し、広角レンズの外周に相当する領域の視点変換処理を行わないので、広角レンズにより生じる視点変換画像の暗部と歪曲を取り除くことができ、炉壁全体画像を合成する際に生じる視点変換画像のつなぎ目の不連続さを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るコークス炉壁観察装置の構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 炉壁画像の一例である。 視点変換画像の座標から炉壁画像の座標への座標変換の説明図である。 カメラ、その光学系および炉壁の位置関係の説明図である。 カメラ、その光学系および炉壁の位置関係の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 視点変換画像の一例である。 視点変換画像の配置手順の説明図である。 炉壁全体画像の一例である。 視点変換画像の奥側切出位置、奥側領域、手前側切出位置、手前側領域の説明図である。 従来技術のカメラの取り付け向きの説明図である。 従来技術の視点変換画像および炉壁全体画像の説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、コークス炉１０は高さ数メートル、奥行き十数メートルの対となるレンガ造りの炉壁１１が数十センチメートルの間隔を隔てて設けられた、狭窄な炉である。コークス炉１０内で製造されたコークスＣは、コークス炉１０の片側の炉入口１２から押出機２０が挿入されることにより反対側の炉出口１３へと押し出される。
押出機２０は、押板２１とビーム２２とからなり、ビーム２２が図示しない駆動装置に接続されており、この駆動装置の動作により押板２１がコークス炉１０の炉入口１２から炉出口１３まで移動自在となっている。押板２１がコークス炉１０の断面と同形状をしているため、押板２１の移動によりコークスＣを押し出すことができる。

本発明の一実施形態に係るコークス炉壁観察装置は、押出機２０の押板２１に取り付けられたカメラ３０と、押出機２０のビーム２２の移動量からカメラ位置を計測するエンコーダ４０と、カメラ３０からの炉壁画像とエンコーダ４０からのカメラ位置情報を取り込み、画像処理を行うコンピュータ５０とからなる。

カメラ３０は、押板２１の背面に取り付けられており、コークスＣの押出方向と逆方向（図１の右方向）を向くように取り付けられている。これは、カメラ３０を押板２１の前面に取り付けるとコークスＣに阻まれて炉壁１１の撮影ができないからである。カメラ３０には、１台のカメラで両側の炉壁を撮影できるように、広角のレンズが取り付けられている。また、押出機２０は赤熱したコークス炉１０内（1000℃程度）に挿入されるため、カメラ３０には冷却ボックスの中に設置するなどの熱対策が施されている。

エンコーダ４０は、ビーム２２の挿入距離を計測することが可能な位置検出装置であり、ビーム２２の挿入距離から、カメラ３０のコークス炉１０内の炉長方向の挿入位置を計測するものである。

カメラ３０およびエンコーダ４０はコンピュータ５０とケーブル３１、４１を介して接続されており、カメラ３０で撮影された炉壁画像、およびエンコーダ４０で計測されたカメラ位置情報はコンピュータ５０に取込可能となっている。
コンピュータ５０は主に、ＣＰＵ５１、メモリ５２、ハードディスク５３、モニタ５４からなり、炉壁画像とカメラ位置情報から後述する画像処理を行い、その結果をモニタ５４に表示する。

つぎに、本発明の一実施形態に係るコークス炉壁観察装置を用いた炉壁観察について説明する。
炉壁観察は大きく分けて、（１）炉壁画像から視点変換画像を生成し、その視点変換画像を押出機移動中に観察する即時観察、（２）視点変換画像から炉壁全体画像を合成、保存し、その炉壁全体画像を押出機の運用とは別の時期に観察する後日観察の２種類を行う。

（１）即時観察
即時観察は、押出機２０の運転者などが、コークス押出のための押出機の通常運用を行う際に同時に行う観察である。

まず、押出機２０とともにカメラ３０をコークス炉１０内に挿入し、カメラ３０で撮影した炉壁画像ＯＩ（図２参照）を、ケーブル３１を介してコンピュータ５０のメモリ５２に取り込む。
この際に得られる炉壁画像ＯＩは、図２に示すように、カメラ３０はコークスＣの押出方向と逆方向を向くように取り付けられているため、炉壁画像ＯＩの中央には炉入口１２が映し出される。また、カメラ３０には広角レンズが取り付けられているため左右の炉壁１１が、炉壁画像ＯＩの左右に映し出される。なお図中、１４はコークス炉の天井、１５はコークス炉の底である。実際には、押出機２０のビーム２２も映し出されるが、説明のため省略してある。

炉壁画像ＯＩにより炉壁１１の状態を観察することが可能であるが、炉壁画像ＯＩにおいて炉壁１１は斜視像として映し出されるため、これを炉壁１１の正面から見た画像とした方が、観察が行いやすい。
そこで、ＣＰＵ５１によりメモリ５２に記憶された炉壁画像ＯＩを視点変換処理して、炉壁１１を正面から見た視点変換画像ＴＩを生成する。

視点変換処理は例えば以下のように行われる。
一般に、画像処理により画像を変換して新たな画像を生成する場合、変換後の画像の各画素が変換前の画像のどの画素を参照すればよいかが分かればよい。すなわち、本実施形態の場合、視点変換画像ＴＩの各画素が炉壁画像ＯＩのどの画素を参照すればよいかが分かればよい。そのためには、図３に示すように、視点変換画像ＴＩ上の座標から炉壁画像ＯＩ上の座標を参照するための座標変換を導くことが必要である。
ここで、カメラ３０がＣＣＤカメラである場合、視点変換画像ＴＩ上の座標から炉壁画像ＯＩ上の座標への座標変換とは、炉壁１１上のある点から出た光がカメラ３０のＣＣＤ上のどこへ到達するか、という問題に置き換えることができる。つまり、カメラ３０、その光学系および炉壁１１の特性値および位置関係から座標変換を導くことができる。

図４において、s_x はカメラ３０のＣＣＤの幅[mm]、s_y はＣＣＤの高さ[mm]、f はＣＣＤ面から光学中心までの距離[mm]、d はカメラ３０と炉壁１１との距離[mm]、A は光学中心から炉壁１１上へ垂線を下ろした時の交点、B はカメラ３０で撮影可能な炉壁１１上の最近接位置、D は点A から点B までの距離（最近接距離）である。
以上の通りに定義した場合、最近接距離 D[pixel] は、炉壁画像ＯＩ上での画素スケールを k[mm/pixel]とすると次式で与えられる（図５（Ａ）参照）。

炉壁１１上（すなわち視点変換画像ＴＩ上）のある点(x,y)[pixel]を出た光は、光学中心を通り、ＣＣＤ面上（すなわち炉壁画像ＯＩ上）の点(u,v)[pixel]に到達する。
このように、光学中心を通る光線のみで撮像系をモデル化する手法をピンホールカメラモデルによるモデル化という。
図５（Ａ）より、x から u への変換は以下の通りに記述できる。

ここで、n_x はＣＣＤの幅方向の画素数であり、k’=s_x/n_x である。
また、図５（Ｂ）より、y から v への変換は以下の通りに記述できる。

ここで、n_y はＣＣＤの高さ方向の画素数であり、k’’=s_y/n_y である。
これら数２、数３が視点変換画像ＴＩ上の座標から炉壁画像ＯＩ上の座標への座標変換となる。

数２、数３で表わされる座標変換を、視点変換画像ＴＩの全画素について計算し、求めた座標から炉壁画像ＯＩ上の色情報を参照して視点変換画像ＴＩの色情報とすることで、視点変換画像ＴＩを生成することができる。
しかしながら、この座標変換に要する計算コストは非常に大きい。またカメラ３０などのハードウエアや、カメラ３０と炉壁１１との距離が変化しない限り、座標変換のためのパラメータも変化しないため、視点変換画像ＴＩを生成するたびに同じ計算を繰り返すことは無駄である。
そこで、視点変換画像ＴＩの全画素について一度だけ座標変換の演算を行い、その結果を保存しておくことが好ましい。より具体的には、視点変換画像ＴＩの各画素に対応する炉壁画像ＯＩ上の座標をテーブル（以下、座標変換テーブルとする。）として生成し、ハードディスク５３に保存しておく。通常運用時の視点変換処理においてはこの座標変換テーブルを参照し、視点変換画像ＴＩの各画素の色情報を炉壁画像ＯＩの対応する画素の色情報とすることで、視点変換処理を高速に行うことができる。

なお、座標変換テーブルにサブピクセル単位（画素をより細分化した単位）での座標を格納しておけば、その座標の４近傍画素の色情報を内挿することにより、より鮮明な視点変換画像ＴＩを生成することができる。

以上の視点変換処理で生成された視点変換画像ＴＩは図６に示すようになる。図６は片方の炉壁１１に対する視点変換画像ＴＩであるが、同様の視点変換画像ＴＩを、左右の炉壁１１それぞれに対して１枚得ることができる。図６に示される視点変換画像ＴＩとして映し出される炉壁１１の範囲は、図４に示す視野Ｖに対応する。カメラ３０の手前側の手前側画像ＮＶでは、カメラ３０の上下の視野角の範囲外となる視野範囲外領域Ｏ（上下一対の三角形の領域）が現れる。そのため、視点変換画像ＴＩは、その手前側画像は高さ方向の視野が狭く、カメラ３０から奥側の奥側画像ＦＶは高さ方向の視野が広くなる。
なお説明のため、視点変換画像ＴＩの中でカメラ３０の手前側の画像を手前側画像ＮＶ、カメラ３０から奥側の画像を奥側画像ＦＶ、カメラ３０の手前側の視野限界を手前側視野限界ｎｅ、奥側の視野限界を奥側視野限界ｆｅ、上側の視野限界を上側視野限界ｕｅ、下側の視野限界を下側視野限界ｄｅと定義する。

以上の炉壁画像ＯＩの撮影と、視点変換画像ＴＩの生成は、押出機２０の移動中に所定の間隔で行われ、それにより得られる炉壁画像ＯＩと視点変換画像ＴＩはコンピュータ５０のモニタ５４に随時表示される。押出機２０の運転者は、押出機２０を運転しながら、モニタ５４に映し出される画像から炉壁１１の状態を観察する。

なお、押出機２０を移動する間、所定の間隔で生成される視点変換画像ＴＩは、後述する炉壁全体画像ＷＩの合成のために、エンコーダ４０から得られるカメラ位置情報とともにメモリ５２に一時記憶されていく。

（２）後日観察
後日観察は、視点変換画像ＴＩから炉壁１１全体の画像を合成し、それを炉壁全体画像ＷＩとして保存しておき、押出機の運用とは別の時期にその炉壁全体画像ＷＩを用いて行う観察である。炉壁全体画像ＷＩは、一見して炉壁１１全体の状況を把握することを容易にするために生成される。

前述の即時観察において、押出機２０の移動が炉入口１２から炉出口１３まで完了すると、コークス炉１０の全長にわたり、炉長方向の所定間隔ごとに視点変換画像ＴＩが生成され、その視点変換画像ＴＩに対応するカメラ位置情報とともにメモリ５２に一時記憶された状態となる。
ＣＰＵ５１は、このメモリ５２に一時記憶された視点変換画像ＴＩを、それに対応するカメラ位置情報をもとに適当な位置に配置し、つなぎ合せることで、炉壁全体画像ＷＩを合成する。

ところで図６に示すように、視点変換画像ＴＩは、元が斜視像であるため、画像内での場所により解像度や視野が異なる。視点変換画像ＴＩ上で、手前側画像ＮＶは解像度が高いが高さ方向の視野が狭い。逆に奥側画像ＦＶは高さ方向の視野が広いが解像度が低い。
そのため、視点変換画像ＴＩをつなぎ合せて炉壁全体画像ＷＩ（図７参照）を合成するに際して、視点変換画像ＴＩの配置手順により炉壁全体画像ＷＩの画質が大きく異なる。

（配置手順１）
図７（Ａ）に示すように、所定間隔のカメラ位置に対して視点変換画像ＴＩが撮影順に（１）から（６）まで得られた場合に、これらの視点変換画像ＴＩを配置する手順として、撮影順に後の視点変換画像ＴＩが前面に来るように重ね合わせる手順が考えられる（配置手順１）。
本実施形態において、カメラ３０はコークスＣの押出方向と逆方向を向くように取り付けられているため、視点変換画像ＴＩ上で、手前側視野限界ｎｅが炉出口１３側、奥側視野限界ｆｅが炉入口１２側となる。すなわち、奥側視野限界ｆｅから手前側視野限界ｎｅに向かう方向が押出機２０の移動方向であり、視点変換画像ＴＩの配置位置は、撮影順に考えると、奥側視野限界ｆｅから手前側視野限界ｎｅに向かう方向に移り変わることになる。
そのため図７（Ｂ）に示すように、配置手順１の手順で重ね合わせた場合、視点変換画像ＴＩの手前側画像ＮＶは、撮影順が後の視点変換画像ＴＩにより上書きされ見えなくなり、奥側画像ＦＶが、炉壁全体画像ＷＩの画像として採用されることになる。
この場合、奥側画像ＦＶは解像度が低いため、炉壁全体画像ＷＩの解像度が低くなってしまう。

（配置手順２）
これに対して、視点変換画像ＴＩを、撮影順が前の視点変換画像ＴＩが前面に来るように重ね合わせる手順が考えられる（配置手順２）。
図７（Ｃ）に示すように、配置手順２の手順で重ね合わせた場合、視点変換画像ＴＩの奥側画像ＦＶは、撮影順が前の視点変換画像ＴＩにより上書きされて見えなくなり、手前側画像ＮＶが、炉壁全体画像ＷＩの画像として採用されることになる。
この場合、手前側画像ＮＶは解像度が高いため、炉壁全体画像ＷＩの解像度を高くすることができるが、高さ方向の視野が狭いため、炉壁全体画像ＷＩの高さ方向の視野が狭くなってしまう。

（配置手順３）
以上の問題に対応する手順が配置手順３であり、配置手順３が本発明に係る手順である。配置手順３は、配置手順２と同様に、視点変換画像ＴＩを、撮影順が前の視点変換画像ＴＩが前面に来るように重ね合わせる手順であるが、重ね合わせる際、視野範囲外領域Ｏを透明色とし、背面に来る画像を上書きしないようにする手順である。
図７（Ｄ）および図８に示すように、配置手順３の手順で重ね合わせた場合、視点変換画像ＴＩの手前側視野限界ｎｅと上側視野限界ｕｅと下側視野限界ｄｅとから一定の幅を持った「く」の字型の領域が炉壁全体画像ＷＩの画像として採用されることになる。
その結果、炉壁全体画像ＷＩの上下中央は解像度が高い手前側画像ＮＶを採用することができ、かつ、上下に離れていくと徐々に解像度が低くなるが、視野を広く保つことができる。上側視野限界ｕｅもしくは下側視野限界ｄｅに近い画像は手前側視野限界ｎｅに近い画像に比べれば解像度が低くなるものの、同じ高さに相当する奥側画像ＦＶに比べれば解像度が高いため、視点変換画像ＴＩ中の高解像度領域を優先的に採用しながら、高さ方向の視野が広い炉壁全体画像ＷＩを合成することができることとなる。

図８に示すように、炉壁全体画像ＷＩは、複数の視点変換画像ＴＩがそれに対応するカメラ位置情報にもとづいて配置され、つなぎ合わされることで、コークス炉１０の全長にわたった、炉壁１１全体の画像となる。

以上の配置手順３により合成された炉壁全体画像ＷＩは、ハードディスク５３に記憶され、押出機の運用とは別の時期に炉壁１１の状態を観察する際に、モニタ５４に表示され、観察が行われる。

前述の炉壁全体画像ＷＩの合成において、視点変換画像ＴＩの奥側画像ＦＶは、その前面に配置される撮影順が前の視点変換画像ＴＩによって上書きされるため炉壁全体画像ＷＩの画像としては採用されない。
その一方、視点変換画像ＴＩを生成するための視点変換処理には、ＣＰＵ５１の演算時間を消費し、また、生成された視点変換画像ＴＩを一時記憶するためのメモリ５２領域も消費する。
そこで、炉壁画像ＯＩから視点変換画像ＴＩを生成するに際して、奥側視野限界ｆｅから所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わず視点変換画像ＴＩの領域として含めないようにしてもよい。

図９に示すように、視点変換画像ＴＩ上における炉長方向の任意の位置に奥側切出位置ｆｌを設定し、その奥側切出位置ｆｌよりカメラ３０から奥側の奥側領域ｆａについては視点変換処理を行わず、奥側切出位置ｆｌよりカメラ３０の手前側の領域について視点変換処理を行う。より具体的には、前述の視点変換処理において、座標変換テーブルのうち、奥側切出位置ｆｌよりカメラ３０の手前側の領域に対応する座標のみを参照し、炉壁画像ＯＩから視点変換画像ＴＩを生成する。

このようにすることで、視点変換処理を一部省略することができるので、視点変換処理を高速化することができる。また、生成される視点変換画像ＴＩのサイズが小さくなるので、メモリ５２領域の消費も抑制することができる。
視点変換処理は前述の即時観察において行われるため、視点変換処理が高速化されることにより、即時観察においてモニタ５４に表示される視点変換画像ＴＩが滑らかに移り変わることができる。視点変換画像ＴＩが滑らかに移り変わることと、メモリ５２領域および炉壁全体画像ＷＩにおける視点変換画像ＴＩの重なり幅を考慮して、奥側切出位置ｆｌを設定すればよい。

本実施形態において、カメラ３０には広角レンズが取り付けられているが、広角レンズを取り付けた場合、レンズの外周は光学系の周辺部にあたるため光量が低下して画像が暗くなる場合がある。また安価な広角レンズの場合、レンズの外周は画像に歪曲が生じる場合がある。レンズの外周は視点変換画像ＴＩにおける手前側視野限界ｎｅに近い領域に相当し、この暗部と歪曲を残したまま炉壁全体画像ＷＩを合成すると、視点変換画像ＴＩのつなぎ目が不連続になってしまう。
そこで、炉壁画像ＯＩから視点変換画像ＴＩを生成するに際して、手前側視野限界ｎｅから所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わず視点変換画像ＴＩの領域として含めないようにしてもよい。

図９に示すように、視点変換画像ＴＩ上における手前側視野限界ｎｅに近い任意の位置に手前側切出位置ｎｌを設定し、その手前側切出位置ｎｌよりカメラ３０の手前側の手前側領域ｎａについては視点変換処理を行わず、手前側切出位置ｎｌよりカメラ３０から奥側の領域について視点変換処理を行う。より具体的には、前述の視点変換処理において、座標変換テーブルのうち、手前側切出位置ｎｌよりカメラ３０から奥側の領域に対応する座標のみを参照し、炉壁画像ＯＩから視点変換画像ＴＩを生成する。

このようにすることで、広角レンズにより生じる視点変換画像ＴＩの暗部と歪曲を取り除くことができるので、炉壁全体画像ＷＩを合成する際に生じる視点変換画像ＴＩのつなぎ目の不連続さを低減することができる。

もちろん、奥側切出位置ｆｌと手前側切出位置ｎｌを同時に設定し、その間の領域について視点変換処理を行えば、前述の効果を同時に得ることができる。

（他の実施形態）
前述の実施形態おいて、カメラ３０は押出機２０の押板２１の背面に取り付けられているが、これに代えて、カメラ挿入専用の装置に取り付ける実施形態としてもよい。この場合、カメラはコークスの押出方向と同じ方向を向くように取り付けてもよい。このとき、炉壁全体画像ＷＩ合成の配置手順は前述の配置手順３において、視点変換画像ＴＩを、撮影順が後の視点変換画像ＴＩが前面に来るように重ね合わせる手順とすればよい。
また、広角レンズを用いずに２台のカメラで左右の炉壁を斜視像として撮影する実施形態としてもよい。さらに必要であれば、カメラを高さ方向に複数台取り付け、高さ方向の撮影可能範囲を広くしてもよい。
また、前述の実施形態おいて、すべての視点変換画像ＴＩを生成した後に炉壁全体画像ＷＩを合成するとしたが、これに限られず、視点変換画像ＴＩを生成しながら炉壁全体画像ＷＩを合成する実施形態としてもよい。

ＯＩ 炉壁画像
ＴＩ 視点変換画像
ＷＩ 炉壁全体画像
Ｖ 視野
Ｏ 視野範囲外領域
１０ コークス炉
１１ 炉壁
２０ 押出機
３０ カメラ
４０ エンコーダ
５０ コンピュータ

Claims (8)

1. カメラをコークス炉内に挿入し、
   該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置と対応付けながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影し、
   前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの手前側の視野限界である手前側視野限界より奥側の領域であり、かつ、カメラの上側および下側の視野限界である上側視野限界および下側視野限界内の視点変換画像を生成し、
   前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成する方法であって、
   前記炉壁全体画像の合成に際し、前記視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いる
   ことを特徴とするコークス炉壁観察方法。
2. カメラをコークス炉内に挿入し、
   該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置と対応付けながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影し、
   前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの上下の視野角の範囲外である視野範囲外領域が含まれた視点変換画像を生成し、
   前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成する方法であって、
   前記炉壁全体画像の合成に際し、隣り合う前記視点変換画像を、前記視点変換画像の手前側視野限界が前面に来るように、かつ、前記視点変換画像の視野範囲外領域を透明色として重ね合わせる
   ことを特徴とするコークス炉壁観察方法。
3. 前記視点変換画像の生成に際し、
   前記視点変換画像のカメラの奥側の視野限界である奥側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わない
   ことを特徴とする請求項１または２記載のコークス炉壁観察方法。
4. 前記視点変換画像の生成に際し、
   前記視点変換画像の手前側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わない
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載のコークス炉壁観察方法。
5. コークス炉内を移動しながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影するカメラと、
   該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置を計測する位置検出手段と、
   前記カメラで撮影した前記炉壁の斜視像と、前記位置検出手段で計測した前記カメラ位置とを取り込み、画像処理を行う画像処理手段とを備えたコークス炉壁観察装置であって、
   前記画像処理手段は、
   前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの手前側の視野限界である手前側視野限界より奥側の領域であり、かつ、カメラの上側および下側の視野限界である上側視野限界および下側視野限界内の視点変換画像を生成し、
   前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成し、
   前記炉壁全体画像の合成に際し、前記視点変換画像の手前側視野限界と上側視野限界と下側視野限界とから所定の幅を持った領域の画像を用いる
   ことを特徴とするコークス炉壁観察装置。
6. コークス炉内を移動しながら、コークス炉内の炉壁を斜視像として順次撮影するカメラと、
   該カメラのコークス炉内におけるカメラ位置を計測する位置検出手段と、
   前記カメラで撮影した前記炉壁の斜視像と、前記位置検出手段で計測した前記カメラ位置とを取り込み、画像処理を行う画像処理手段とを備えたコークス炉壁観察装置であって、
   前記画像処理手段は、
   前記炉壁の斜視像を視点変換処理して、炉壁を正面から見た画像であって、カメラの上下の視野角の範囲外である視野範囲外領域が含まれた視点変換画像を生成し、
   前記視点変換画像を、対応する前記カメラ位置をもとにつなぎ合せることで炉壁全体画像を合成し、
   前記炉壁全体画像の合成に際し、隣り合う前記視点変換画像を、前記視点変換画像の手前側視野限界が前面に来るように、かつ、前記視点変換画像の視野範囲外領域を透明色として重ね合わせる
   ことを特徴とするコークス炉壁観察装置。
7. 前記画像処理手段は、
   前記視点変換画像の生成に際し、
   前記視点変換画像のカメラの奥側の視野限界である奥側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わない
   ことを特徴とする請求項５または６記載のコークス炉壁観察装置。
8. 前記画像処理手段は、
   前記視点変換画像の生成に際し、
   前記視点変換画像の手前側視野限界から所定の幅を持った領域の視点変換処理を行わない
   ことを特徴とする請求項５、６または７記載のコークス炉壁観察装置。

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