JP2012058093A - Gas leakage detector - Google Patents

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正博 鹿井
Toshiro Nakajima
利郎 中島
Junji Hori
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas leakage detector for correctly detecting gas leakage.SOLUTION: The gas leakage detector 10 has an infrared camera 16 for photographing an area 12 to be tested and an image processing unit 24 for processing an infrared image photographed by the infrared camera 16. The image processing unit 24 has a fluctuation extraction unit 32 for extracting dynamic fluctuation due to gas leakage from a plurality of infrared images time-serially arranged. Thus, by extracting the fluctuation, gas leakage is detected.

Description

本発明は、ガス漏れを検出するガス漏れ検出装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a gas leak detection device that detects a gas leak.

従来から、ガスの赤外吸光特性を利用して、検査対象領域におけるガス漏れを検出するガス漏れ検出装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a gas leak detection device that detects gas leak in a region to be inspected by using infrared absorption characteristics of gas.

下記特許文献１には、赤外線カメラにより撮影され、フィルタリングされた後の赤外線画像により、化学物質の漏出を視覚的に検出する化学物質漏出検査システムが記載されている。   Patent Document 1 listed below describes a chemical substance leakage inspection system that visually detects chemical substance leakage from an infrared image taken and filtered by an infrared camera.

この化学物質漏出検査システムにおいては、化学物質の赤外吸光特性、すなわち化学物質は赤外光の吸光度が非常に高い波長範囲を有するという特性を利用し、フィルタリングにより、その波長範囲の間の赤外線を通過させ、この通過帯域の赤外線画像に基づいて化学物質の漏出を視覚的に検出している。   In this chemical substance leakage inspection system, the infrared absorption characteristic of a chemical substance, that is, the chemical substance has the characteristic that the absorbance of infrared light has a very high wavelength range, and the infrared rays between that wavelength range are filtered. The leakage of the chemical substance is visually detected based on the infrared image of the pass band.

特表２００７−５１５６２１号公報Special table 2007-515621

従来の、ガスの赤外吸光特性を利用したガス漏れ検出装置においては、赤外線カメラにより撮影され画像処理された画像をモニター等の画面に表示させて、ガス漏れを検出している。具体的には、検査員が、画面に表示される画像に基づいて、ガス漏れの判断及びガス漏れ箇所の特定を行なっている。   In a conventional gas leak detection apparatus using infrared absorption characteristics of gas, an image photographed by an infrared camera and subjected to image processing is displayed on a screen of a monitor or the like to detect gas leak. Specifically, the inspector determines a gas leak and specifies a gas leak location based on an image displayed on the screen.

しかしながら、赤外線カメラにより撮影される画像には、ガス以外の画像、言い換えれば検査対象領域内の背景が含まれ、その背景の輝度分布が均一ではない場合、その不均一な輝度分布に影響されてガス漏れを正確に検出することができないという問題がある。   However, the image captured by the infrared camera includes an image other than gas, in other words, the background in the inspection target region, and if the luminance distribution of the background is not uniform, it is influenced by the nonuniform luminance distribution. There is a problem that gas leakage cannot be detected accurately.

また、ガスの漏れ量が少ない場合には、そのガスの赤外吸光特性が画像に表れにくくなるので、検査員が視覚的にガス漏れを検出することは困難になってしまうという問題がある。   In addition, when the amount of gas leakage is small, the infrared absorption characteristics of the gas are difficult to appear in the image, which makes it difficult for an inspector to visually detect gas leakage.

本発明の目的は、検査対象領域の輝度分布が不均一である状況、またはガスの漏れ量が少ない状況であっても、ガス漏れを正確に検出することができるガス漏れ検出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a gas leak detection device capable of accurately detecting a gas leak even in a situation where the luminance distribution of the region to be inspected is non-uniform or a situation where the amount of gas leak is small. It is in.

本発明は、検査対象領域におけるガス漏れを検出するガス漏れ検出装置において、検査対象領域を撮影する赤外線カメラと、赤外線カメラにより撮影された赤外線画像を処理する画像処理部と、を有し、画像処理部は、時系列に並べられた複数の赤外線画像からガス漏れによる動的なゆらぎを抽出するゆらぎ抽出部を有することを特徴とする。   The present invention relates to a gas leak detection device that detects gas leak in an inspection target area, and includes an infrared camera that images the inspection target area and an image processing unit that processes an infrared image captured by the infrared camera. The processing unit includes a fluctuation extracting unit that extracts dynamic fluctuation due to gas leakage from a plurality of infrared images arranged in time series.

また、画像処理部の処理結果に基づいてガス漏れを判断するガス漏れ判断部を有し、ガス漏れ判断部は、ゆらぎ抽出部により動的なゆらぎが抽出された場合、ガス漏れが発生していると判断することができる。   In addition, the gas leakage determination unit has a gas leakage determination unit that determines a gas leakage based on the processing result of the image processing unit, and the gas leakage determination unit generates a gas leakage when a dynamic fluctuation is extracted by the fluctuation extraction unit. Can be determined.

また、ゆらぎ抽出部は、所定時間の間隔で互いに隣接する赤外線画像からその画像内における輝度の変化を時系列に次々と算出する輝度変化算出部と、輝度変化算出部による算出値の絶対値をそれぞれ算出する絶対値算出部と、絶対値算出部により算出された各絶対値を時系列に次々と加算する絶対値加算部と、を有し、絶対値加算部により算出された加算値に基づいて動的なゆらぎを抽出することができる。   In addition, the fluctuation extracting unit calculates the absolute value of the calculated value by the luminance change calculating unit and the luminance change calculating unit that sequentially calculates the luminance change in the images one after another from the adjacent infrared images at predetermined time intervals. An absolute value calculating unit that calculates the absolute value calculated by the absolute value calculating unit, and an absolute value adding unit that sequentially adds the absolute values calculated by the absolute value calculating unit in time series, based on the added value calculated by the absolute value adding unit Dynamic fluctuations can be extracted.

また、ゆらぎ抽出部は、加算値が所定値以上である場合、その部分を動的なゆらぎとして抽出することができる。   Further, when the added value is equal to or greater than a predetermined value, the fluctuation extracting unit can extract the part as dynamic fluctuation.

また、ゆらぎ抽出部は、赤外画像中の所定の画素領域毎における加算値の最大値と最小値の差が所定値以上である場合、最大値とその周囲を動的なゆらぎとして抽出することができる。   Further, the fluctuation extracting unit extracts the maximum value and its surroundings as dynamic fluctuation when the difference between the maximum value and the minimum value of the addition value for each predetermined pixel area in the infrared image is equal to or larger than the predetermined value. Can do.

また、前記所定時間は、ガス漏れによるゆらぎの周期より小さく、検査対象領域の背景における輝度の変化の周期より大きくなるような時間であることが好適である。   Further, it is preferable that the predetermined time is a time that is shorter than a fluctuation cycle due to gas leakage and longer than a luminance change cycle in the background of the inspection target region.

また、画像処理部は、赤外線画像内の所定の画素領域ごとで輝度を平均化し、このデータを輝度変化算出部に出力する輝度平均化部を有することができる。   Further, the image processing unit can include a luminance averaging unit that averages the luminance for each predetermined pixel region in the infrared image and outputs the data to the luminance change calculation unit.

また、赤外線カメラは、ガスの赤外吸光特性が現れる波長範囲の赤外線がレンズを通過することを許容し、その他の波長範囲の赤外線がレンズを通過することを防止するフィルタを有することができる。   In addition, the infrared camera can include a filter that allows infrared rays in a wavelength range in which an infrared absorption characteristic of a gas appears to pass through the lens and prevents infrared rays in other wavelength ranges from passing through the lens.

また、赤外線カメラにより撮影された赤外線画像とともに、ゆらぎ抽出部により抽出されたゆらぎを表示する表示部を有することができる。   Moreover, it can have a display part which displays the fluctuation | variation extracted by the fluctuation | variation extraction part with the infrared image image | photographed with the infrared camera.

また、検査対象領域を撮影する可視光カメラと、可視光カメラにより撮影された可視光画像とともに、ゆらぎ抽出部により抽出されたゆらぎを表示する表示部とを有することができる。   Moreover, it can have the visible light camera which image | photographs a test | inspection area | region, and the display part which displays the fluctuation | variation extracted by the fluctuation | variation extraction part with the visible light image image | photographed with the visible light camera.

また、検査対象領域を撮影する可視光カメラを有し、画像処理部は、赤外線カメラにより撮影された赤外線画像と、可視光カメラにより撮影された可視光画像とを処理し、ゆらぎ抽出部は、時系列に並べられた複数の赤外線及び可視光画像からガス漏れによる動的なゆらぎを抽出することができる。   In addition, the image processing unit has a visible light camera that captures the inspection target region, the image processing unit processes the infrared image captured by the infrared camera and the visible light image captured by the visible light camera, and the fluctuation extraction unit includes: Dynamic fluctuation due to gas leakage can be extracted from a plurality of infrared and visible light images arranged in time series.

本発明のガス漏れ検出装置によれば、検査対象領域の輝度分布が不均一である状況、またはガスの漏れ量が少ない状況であっても、ガス漏れを正確に検出することができる。   According to the gas leak detection device of the present invention, gas leak can be accurately detected even in a situation where the luminance distribution of the inspection target region is non-uniform or a situation where the amount of gas leak is small.

本実施形態に係るガス漏れ検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas leak detection apparatus which concerns on this embodiment. フィルタの機能を示す図である。It is a figure which shows the function of a filter. 検査対象領域の背景と、漏出するガスとの輝度の時系列変化の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship of the time series change of the brightness | luminance with the background of a test object area | region, and the gas to leak. 表示部の画面を示す図である。It is a figure which shows the screen of a display part. ガス漏れ検出装置の制御動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of control operation of a gas leak detection apparatus.

以下、本発明に係るガス漏れ検出装置の実施形態について、図を用いて説明する。一例として、空調及び冷凍設備の機器を挙げ、この機器の冷媒回路を流れる冷媒ガスの漏れを検出するガス漏れ検出装置について説明する。なお、本発明は、対象となるガスが冷媒ガスに限らず、赤外吸光特性を有するガス、例えばメタンなどの燃料ガスにも適用することができる。   Hereinafter, embodiments of a gas leak detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. As an example, a device for air conditioning and refrigeration equipment will be described, and a gas leakage detection device for detecting leakage of refrigerant gas flowing through the refrigerant circuit of this device will be described. The present invention can be applied not only to a refrigerant gas but also to a gas having infrared absorption characteristics, for example, a fuel gas such as methane.

図１は、本実施形態に係るガス漏れ検出装置の構成を示す図である。本実施形態のガス漏れ検出装置１０は、検査対象領域１２におけるガス漏れを検出する装置であり、特に、ガスの赤外吸光特性を利用した、ガス漏れによる動的なゆらぎの抽出によりガス漏れを検出する装置であることを特徴とする。このガス漏れ検出装置１０によれば、検査対象領域１２の輝度分布が不均一である状況、またはガスの漏れ量が少ない状況であっても、ガス漏れによる動的なゆらぎを確実に抽出することができるので、その抽出結果に基づきガス漏れを正確に検出することができる。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a gas leak detection apparatus according to the present embodiment. The gas leak detection device 10 of this embodiment is a device that detects a gas leak in the inspection target region 12, and in particular, the gas leak is extracted by extraction of dynamic fluctuation due to the gas leak using the infrared absorption characteristic of the gas. It is a device for detecting. According to this gas leak detection device 10, even in a situation where the luminance distribution of the inspection target region 12 is uneven or a situation where the amount of gas leak is small, dynamic fluctuation due to gas leak can be reliably extracted. Therefore, it is possible to accurately detect a gas leak based on the extraction result.

検査対象領域１２とは、ガス漏れ検査の対象となる領域のことであり、本実施形態においては空調及び冷凍設備の機器に設けられる熱交換器１４とその周囲とを含む領域のことである。なお、この領域は一例であり、本発明はこれに限定されない。   The inspection target region 12 is a region to be subjected to a gas leak inspection, and in this embodiment, is a region including the heat exchanger 14 provided in the equipment of the air conditioning and refrigeration equipment and its surroundings. In addition, this area | region is an example and this invention is not limited to this.

ガス漏れによる動的なゆらぎとは、ガスが配管などの設備、本実施形態では熱交換器１４から漏れ出ている状態のことである。この状態においては、設備内の高圧のガスが継続的にゆれ動きながら漏れ出ている。後述するが、本実施形態のガス漏れ検出装置１０は、ガスの赤外吸光特性を利用して、このゆらぎを抽出し、視覚的に認識できるようにする。   The dynamic fluctuation due to gas leakage is a state in which gas leaks from equipment such as piping, in this embodiment, from the heat exchanger 14. In this state, the high-pressure gas in the facility leaks while continuously swaying. As will be described later, the gas leak detection apparatus 10 of the present embodiment extracts this fluctuation by using the infrared absorption characteristic of gas so that it can be visually recognized.

ガス漏れ検出装置１０は、検査対象領域１２を撮影する赤外線カメラ１６と可視光カメラ１８とを有する。これらのカメラ１６，１８は、所定のフレームレートに相当する画像を抽出し、その画像を後述する画像処理部２４に供給する。   The gas leak detection device 10 includes an infrared camera 16 and a visible light camera 18 that take an image of the inspection target region 12. These cameras 16 and 18 extract an image corresponding to a predetermined frame rate, and supply the image to an image processing unit 24 described later.

赤外線カメラ１６は、赤外線画像を取得するカメラである。赤外線カメラ１６は、検査対象領域１２に赤外線を照射する赤外光源２０と、検査対象領域１２に照射された赤外線を取り込むレンズ１６ａと、検査対象領域１２とレンズ１６ａとの間に設けられたフィルタ２２とを有する。   The infrared camera 16 is a camera that acquires an infrared image. The infrared camera 16 includes an infrared light source 20 that irradiates the inspection target region 12 with infrared rays, a lens 16a that captures the infrared rays irradiated to the inspection target region 12, and a filter provided between the inspection target region 12 and the lens 16a. 22.

赤外光源２０は、図１に示されるように、検査対象領域１２に対してレンズ１６ａと同方向に設けられ、レンズ１６ａは、検査対象領域１２で反射した赤外線を取り込む。なお、本発明はこの構成に限定されず、赤外光源２０を、検査対象領域１２に対してレンズ１６ａとは反対方向に設け、レンズ１６ａが、検査対象領域を通過した赤外線を取り込むようにすることもできる。   As shown in FIG. 1, the infrared light source 20 is provided in the same direction as the lens 16 a with respect to the inspection target region 12, and the lens 16 a takes in infrared rays reflected by the inspection target region 12. In addition, this invention is not limited to this structure, The infrared light source 20 is provided in the direction opposite to the lens 16a with respect to the test object area | region 12, and the lens 16a takes in the infrared rays which passed the test object area | region. You can also.

フィルタ２２の機能について、図２を用いて説明する。図２には、ガスの吸光度と波長が示される。吸光度とは、光がガスを通過した際に光の強度がどの程度弱まったかを示す無次元数である。この図に示されるように、ガスは、吸光度がある波長範囲において非常に高くなるという赤外吸光特性を有する。本実施形態の冷媒ガスは、吸光度が約１０．８μｍの波長のところでピークになる赤外吸光特性を有する。そこで、フィルタ２２は、その赤外吸光特性の波長範囲（図に示されるＡの帯域）の赤外線のみを通過させる機能を有する。つまり、フィルタ２２は、ガスの赤外吸光特性が現れる波長範囲の赤外線がレンズ１６ａを通過することを許容し、その他の波長範囲の赤外線がレンズを通過することを防止する機能を有する。このように、レンズ１６ａへ向かう赤外線の波長範囲を制限することにより、ガスの赤外吸光特性を利用した情報を取り入れつつノイズを低減することができ、ガス漏れ判断の確実性の向上を図ることができる。   The function of the filter 22 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows gas absorbance and wavelength. Absorbance is a dimensionless number that indicates how much light intensity is reduced when light passes through a gas. As shown in this figure, the gas has an infrared absorption characteristic that the absorbance becomes very high in a certain wavelength range. The refrigerant gas of the present embodiment has an infrared absorption characteristic in which the absorbance reaches a peak at a wavelength of about 10.8 μm. Therefore, the filter 22 has a function of allowing only infrared rays in the wavelength range (A band shown in the figure) of the infrared absorption characteristics to pass therethrough. That is, the filter 22 has a function of allowing infrared rays in a wavelength range in which the infrared absorption characteristics of gas pass through the lens 16a and preventing infrared rays in other wavelength ranges from passing through the lens. In this way, by limiting the wavelength range of infrared rays toward the lens 16a, noise can be reduced while incorporating information using the infrared absorption characteristics of gas, and the certainty of gas leak determination is improved. Can do.

可視光カメラ１８は、可視光画像を取得するカメラである。可視光カメラ１８は、可視光を取り込むレンズ１８ａを有する。なお、可視光カメラ１８は、検査対象領域１２の照度を確保するため、検査対象領域１２に可視光を照射する光源（図示せず）を有することもできる。   The visible light camera 18 is a camera that acquires a visible light image. The visible light camera 18 has a lens 18a that captures visible light. Note that the visible light camera 18 may have a light source (not shown) that irradiates the inspection target region 12 with visible light in order to ensure the illuminance of the inspection target region 12.

また、ガス漏れ検出装置１０は、赤外線及び可視光カメラ１６，１８より撮影された画像を処理する画像処理部２４と、画像処理部２４の処理結果に基づいてガス漏れを判断するガス漏れ判断部２６と、画像処理部２４により処理された画像を表示する表示部２８とを有する。   In addition, the gas leak detection device 10 includes an image processing unit 24 that processes images taken by the infrared and visible light cameras 16 and 18, and a gas leak determination unit that determines a gas leak based on the processing result of the image processing unit 24. 26 and a display unit 28 for displaying the image processed by the image processing unit 24.

画像処理部２４は、可視光カメラ１８により撮影された可視光画像を、表示部２８に表示させるように処理する。一方、画像処理部２４は、赤外線カメラ１６により撮影された赤外線画像を、以下に示す構成に基づいて処理し、ガス漏れによる動的なゆらぎを抽出する。   The image processing unit 24 performs processing so that the visible light image captured by the visible light camera 18 is displayed on the display unit 28. On the other hand, the image processing unit 24 processes an infrared image captured by the infrared camera 16 based on the following configuration, and extracts dynamic fluctuation due to gas leakage.

画像処理部２４は、輝度平均化部３０とゆらぎ抽出部３２と記憶部（図示せず）とを有する。画像処理部２４は、赤外線カメラ１６から供給される赤外線画像内における各画素の輝度を数値化する。そして、輝度平均化部３０は、赤外線画像内の所定の画素領域ごと、すなわち複数の画素からなる集合領域ごとで輝度を平均化し、そのデータをゆらぎ抽出部３２に出力する。所定の画素領域で輝度を平均化することにより、処理速度の向上を図るとともに、ノイズの低減を図ることができる。なお、本発明はこの構成に限定されず、単に、赤外線画像内における各画素の輝度を数値化したものを、ゆらぎ抽出部３２に出力することもできる。また、各画素に対し、その近傍の所定の画素領域の情報を用いたメディアンフィルタ等の手法を用いたノイズ除去を行ったデータを、ゆらぎ抽出部３２に出力することもできる。また、本実施形態においては、輝度が画素ごとに数値化される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、輝度が赤外線画像内における任意のＸ−Ｙ座標ごとに数値化されてもよい。   The image processing unit 24 includes a luminance averaging unit 30, a fluctuation extracting unit 32, and a storage unit (not shown). The image processing unit 24 quantifies the luminance of each pixel in the infrared image supplied from the infrared camera 16. Then, the luminance averaging unit 30 averages the luminance for each predetermined pixel region in the infrared image, that is, for each collective region including a plurality of pixels, and outputs the data to the fluctuation extracting unit 32. By averaging the luminance in a predetermined pixel area, it is possible to improve the processing speed and reduce noise. Note that the present invention is not limited to this configuration, and it is also possible to simply output a numerical value of the luminance of each pixel in the infrared image to the fluctuation extraction unit 32. In addition, data obtained by performing noise removal using a technique such as a median filter using information on a predetermined pixel area in the vicinity of each pixel can be output to the fluctuation extraction unit 32. In the present embodiment, the case where the luminance is quantified for each pixel has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and the luminance is quantified for each arbitrary XY coordinate in the infrared image. May be.

ゆらぎ抽出部３２は、赤外線カメラ１６からの赤外線画像であって、時系列に並べられた複数（ｎ枚）の赤外線画像に基づいて動的なゆらぎを抽出する。ゆらぎ抽出部３２は、輝度変化算出部３４と絶対値算出部３６と絶対値加算部３８とを有する。   The fluctuation extraction unit 32 extracts dynamic fluctuations based on a plurality of (n) infrared images that are infrared images from the infrared camera 16 arranged in time series. The fluctuation extraction unit 32 includes a luminance change calculation unit 34, an absolute value calculation unit 36, and an absolute value addition unit 38.

輝度変化算出部３４には、輝度平均化部３０から、赤外線画像内の所定の画素領域ごとに平均化された輝度に関するデータが入力される。このデータは、赤外線カメラ１６により取り込まれ、時系列に並んだｎ枚の赤外線画像ごとに入力される。このとき、互いに隣接する赤外線画像の時間的間隔は、所定時間Ｔである。輝度変化算出部３４は、所定時間Ｔの間隔で互いに隣接する赤外線画像からその画像内における輝度の変化を時系列に次々（ｎ−１回）と算出する。具体的には、互いに隣接する赤外線画像内の互いに対応する、上述した画素領域の輝度の変化を算出する。輝度の変化とは、互いの輝度の差分であっても、互いの輝度の変化率であってもよい。   The luminance change calculation unit 34 receives data related to luminance averaged for each predetermined pixel region in the infrared image from the luminance averaging unit 30. This data is captured by the infrared camera 16 and input for every n infrared images arranged in time series. At this time, the time interval between adjacent infrared images is a predetermined time T. The luminance change calculation unit 34 calculates the change in luminance in the images one after another in time series (n-1 times) from the adjacent infrared images at a predetermined time T interval. Specifically, a change in luminance of the above-described pixel region corresponding to each other in adjacent infrared images is calculated. The change in luminance may be a difference in luminance between each other or a rate of change in luminance between each other.

所定時間Ｔとは、ガス漏れによるゆらぎの周期Ｔ１より小さく、検査対象領域１２の背景における輝度の変化の周期Ｔ２より大きくなるような期間のことである。これらの周期Ｔ１，Ｔ２について、図３を用いて説明する。図３の上段には、検査対象領域１２の背景の輝度の時系列変化が示され、下段には、漏出するガスの輝度の時系列変化が示される。図に示されるように、漏出するガスはゆらぐため、輝度の変化度合いが大きく、その変化周期は周期Ｔ１（例えば０．１〜１００Ｈｚ）である。一方、検査対象領域１２の背景の画像中の輝度信号には、太陽光などによる外乱光や熱によるノイズが含まれる。太陽光などの外乱光によるノイズは、変化が上記ガス漏れによる輝度ゆらぎに比べ非常にゆっくりと変化し、ガス漏れによる輝度ゆらぎの周期においては、ほぼ一定とみなすことができる。また、熱によって発生する輝度信号中のノイズ成分は、周期Ｔ１より遥かに小さい周期Ｔ２で変化する。そうすると、所定時間Ｔは、例えば０．００５〜５秒に設定可能である。   The predetermined time T is a period that is smaller than the fluctuation period T1 due to gas leakage and longer than the luminance change period T2 in the background of the inspection target region 12. These periods T1 and T2 will be described with reference to FIG. The upper part of FIG. 3 shows the time-series change in the luminance of the background of the inspection target area 12, and the lower part shows the time-series change in the luminance of the leaked gas. As shown in the figure, since the leaking gas fluctuates, the degree of change in luminance is large, and the change period is a period T1 (for example, 0.1 to 100 Hz). On the other hand, the luminance signal in the background image of the inspection target region 12 includes disturbance light such as sunlight and noise due to heat. Noise due to disturbance light such as sunlight changes very slowly as compared with the luminance fluctuation caused by gas leakage, and can be regarded as almost constant in the period of luminance fluctuation caused by gas leakage. Further, the noise component in the luminance signal generated by heat changes at a period T2 that is much smaller than the period T1. Then, the predetermined time T can be set to 0.005 to 5 seconds, for example.

輝度変化算出部３４においては、周期Ｔ２より大きい所定時間Ｔの間隔で隣接する赤外線画像から輝度の変化が算出されるので、検査対象領域１２の背景の算出値、すなわちノイズを比較的小さくすることができる。一方、輝度変化算出部３４においては、周期Ｔ１より小さい所定時間Ｔの間隔で隣接する赤外線画像から輝度の変化が算出されるので、漏出するガスのゆらぎ領域の算出値を確実に大きくすることができる。   In the luminance change calculation unit 34, since the change in luminance is calculated from adjacent infrared images at intervals of a predetermined time T that is greater than the period T2, the calculated value of the background of the inspection target region 12, that is, noise is made relatively small. Can do. On the other hand, since the change in luminance is calculated from adjacent infrared images at intervals of a predetermined time T smaller than the period T1, the luminance change calculation unit 34 can reliably increase the calculated value of the leaked gas fluctuation region. it can.

絶対値算出部３６は、輝度変化算出部３４により算出された算出値の絶対値を算出する。ゆらぎ領域の輝度の変化分と、背景の輝度の変化分とを大きさの絶対値により比較するためである。そして、絶対値算出部３６は、算出された絶対値を絶対値加算部３８に出力する。このように輝度変化を絶対値化することにより、抽出対象のゆらぎと、背景となるノイズとの差分が明確になり、ＳＮ比の増大を図ることができる。   The absolute value calculator 36 calculates the absolute value of the calculated value calculated by the luminance change calculator 34. This is because the change in luminance of the fluctuation region and the change in luminance of the background are compared based on the absolute value of the size. Then, the absolute value calculation unit 36 outputs the calculated absolute value to the absolute value addition unit 38. Thus, by making the luminance change an absolute value, the difference between the fluctuation of the extraction target and the noise as the background becomes clear, and the SN ratio can be increased.

絶対値加算部３８は、絶対値算出部３６により算出された各絶対値を加算する。具体的には、各赤外線画像の上述した画素領域に対応するｎ−１個の絶対値を順次加算する。この加算は、画素領域ごとの絶対値に対して行なわれる。ここで、加算とは、絶対値の単なる加算であっても、絶対値の加算平均であってもよい。この絶対値の加算により、ＳＮ比の増大をさらに図ることができる。言い換えれば、普段、ノイズに紛れそうなゆらぎであっても確実に抽出することができる。   The absolute value adding unit 38 adds the absolute values calculated by the absolute value calculating unit 36. Specifically, n−1 absolute values corresponding to the above-described pixel regions of each infrared image are sequentially added. This addition is performed on the absolute value for each pixel region. Here, the addition may be a simple addition of absolute values or an addition average of absolute values. By adding this absolute value, the SN ratio can be further increased. In other words, it is possible to reliably extract even fluctuations that would normally be confused with noise.

このように、輝度変化算出部３４により、ゆらぎ領域の輝度の変化分と、背景の輝度の変化分に差を付け、絶対値算出部３６により、その差を絶対値化し、絶対値加算部３８により、ゆらぎとノイズとの違いを大きくすることができる。言い換えれば、ゆらぎに対して、背景というノイズを相対的に小さくすることができる。よって、ゆらぎ抽出部３２は、検査対象領域１２において、わずかにガスが漏れ出ていたとしても、絶対値加算部３８により算出された加算値に基づいて動的なゆらぎを確実に抽出することができる。   In this way, the luminance change calculation unit 34 adds a difference between the luminance change of the fluctuation region and the background luminance change, and the absolute value calculation unit 36 converts the difference into an absolute value, and an absolute value addition unit 38. Thus, the difference between fluctuation and noise can be increased. In other words, background noise can be made relatively small against fluctuations. Therefore, the fluctuation extraction unit 32 can reliably extract the dynamic fluctuation based on the addition value calculated by the absolute value addition unit 38 even if the gas leaks slightly in the inspection target region 12. it can.

ゆらぎ抽出部３２は、加算値が所定値以上である場合、その部分を動的なゆらぎとして抽出する。この所定値は、処理される赤外線画像の枚数ｎにより任意に設定可能である。また、ゆらぎ抽出部３２は、赤外線画像中の所定の画素領域ごとにおける、加算値の最大値と最小値の差または比（ＳＮ比）が所定値以上である場合、最大値とその周囲を動的なゆらぎとして抽出することができる。   When the added value is equal to or greater than a predetermined value, the fluctuation extracting unit 32 extracts the part as a dynamic fluctuation. This predetermined value can be arbitrarily set depending on the number n of infrared images to be processed. The fluctuation extracting unit 32 moves the maximum value and its surroundings when the difference or ratio (SN ratio) between the maximum value and the minimum value of the added value in each predetermined pixel region in the infrared image is equal to or greater than the predetermined value. It can be extracted as a natural fluctuation.

画像処理部２４の記憶部は、所定容量を有し、各カメラ１６，１８の画像と、上述の処理経過及び結果のデータとを記憶する。画像処理部２４は、記憶部の容量の飽和対策および効率的な利用の観点から、複数の画像処理パターンを有する。   The storage unit of the image processing unit 24 has a predetermined capacity, and stores the images of the cameras 16 and 18 and the above-described processing progress and result data. The image processing unit 24 has a plurality of image processing patterns from the viewpoints of measures against saturation of the storage unit capacity and efficient use.

具体的には、画像処理部２４は、予め規定されたＮ枚の赤外線画像に基づいて処理を行なう方法を有する。上限をＮ枚と規定することで、記憶部の容量超過を防止することができる。この方法は、検査対象領域１２における一度きりの検査に適している。また、画像処理部２４は、予め規定されたＮ枚の赤外線画像に基づいて処理を繰り返す方法を有する。繰り返し動作時に、記憶部のデータが更新されるので、記憶部の容量超過を防止することができる。この方法は、検査対象領域１２を継続的に検査する、いわゆる定常検査に適している。また、画像処理部２４は、継続して取得される赤外線画像のなかで、直近のＮ枚の赤外線画像に基づいて処理を行なう方法を有する。すなわち単純移動平均の処理方法である。この方法は、検査対象領域１２の定常検査に適しているが、上記２の方法より記憶部の容量が必要になる。さらに、画像処理部２４は、処理すべき赤外線画像の規定枚数を規定せず、加重移動平均の処理を行なう方法を有する。この方法は、直近の、重み付けされたデータのみを記憶すればよいので、記憶部の容量を少なくすることができる。   Specifically, the image processing unit 24 has a method of performing processing based on N infrared images defined in advance. By defining the upper limit as N, it is possible to prevent the storage unit from exceeding its capacity. This method is suitable for a one-time inspection in the inspection target region 12. Further, the image processing unit 24 has a method of repeating the processing based on N infrared images defined in advance. Since the data in the storage unit is updated during the repetitive operation, it is possible to prevent the storage unit from exceeding its capacity. This method is suitable for so-called steady inspection in which the inspection target region 12 is continuously inspected. In addition, the image processing unit 24 has a method of performing processing based on the latest N infrared images among the continuously acquired infrared images. That is, it is a simple moving average processing method. This method is suitable for the steady inspection of the inspection object region 12, but requires a storage capacity as compared with the above two methods. Further, the image processing unit 24 has a method of performing weighted moving average processing without defining the prescribed number of infrared images to be processed. In this method, only the most recent weighted data need be stored, so that the capacity of the storage unit can be reduced.

ガス漏れ判断部２６は、ゆらぎ抽出部３２により動的なゆらぎが抽出された場合、ガス漏れが発生していると判断する。このとき、音やランプなどで検査員に報知してもよい。   The gas leak determination unit 26 determines that a gas leak has occurred when a dynamic fluctuation is extracted by the fluctuation extraction unit 32. At this time, the inspector may be notified by sound or lamp.

表示部２８は、画像を表示する例えばディスプレイである。表示部２８は、図４に示されるように、可視光カメラ１８により撮影された、熱交換器１４を含む可視光画像とともに、ゆらぎ抽出部３２により抽出されたゆらぎ４０を表示する。このように、可視光画像とゆらぎ４０が重ね合わされて表示部２８に表示されることにより、検査員は、検査対象領域１２におけるガス漏れの場所を視覚的に容易に特定することができる。   The display unit 28 is, for example, a display that displays an image. As shown in FIG. 4, the display unit 28 displays the fluctuation 40 extracted by the fluctuation extraction unit 32 together with the visible light image including the heat exchanger 14 taken by the visible light camera 18. As described above, the visible light image and the fluctuation 40 are superimposed and displayed on the display unit 28, whereby the inspector can easily visually identify the location of the gas leak in the inspection target region 12.

なお、本実施形態においては、表示部２８は、可視光カメラ１８により撮影された可視光画像とともにゆらぎ４０を表示する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。表示部２８が、赤外線カメラ１６により撮影された赤外線画像とともにゆらぎ４０を表示することもできる。この場合であっても、検査員は、本実施形態より視認性が劣るが、検査対象領域１２におけるガス漏れの場所を視覚的に容易に特定することができる。   In the present embodiment, the case where the display unit 28 displays the fluctuation 40 together with the visible light image captured by the visible light camera 18 has been described, but the present invention is not limited to this configuration. The display unit 28 can also display the fluctuation 40 together with the infrared image taken by the infrared camera 16. Even in this case, the inspector can visually identify the location of the gas leak in the inspection target region 12 although the visibility is inferior to that of the present embodiment.

次に、本実施形態に係るガス漏れ検出装置１０の制御動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、この制御動作において、画像処理部２４が、予め規定されたＮ枚の赤外線画像に基づいて処理を行なうものとする。   Next, the control operation of the gas leak detection apparatus 10 according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. In this control operation, it is assumed that the image processing unit 24 performs processing based on N infrared images defined in advance.

まず、ステップＳ１０１において、赤外線及び可視光カメラ１６，１８により、検査対象領域１２が撮影された画像が画像処理部２４に取り込まれる。ステップＳ１０２では、輝度平均化部３０により、時系列に供給されるＮ枚の赤外線画像ごとに、画像内における画素の輝度が所定の画素領域ごとにそれぞれ平均化される。   First, in step S <b> 101, an image obtained by photographing the inspection target region 12 is captured by the image processing unit 24 by the infrared and visible light cameras 16 and 18. In step S102, the luminance averaging unit 30 averages the luminance of the pixels in the image for each predetermined pixel region for each of the N infrared images supplied in time series.

そして、ステップＳ１０３において、輝度変化算出部３４により、時系列的に隣接する赤外線画像の輝度であって、互いに対応する所定の画素領域の平均化された輝度の変化が算出される。ステップＳ１０４では、絶対値算出部３６により、その輝度の変化の絶対値が算出される。これにより、所定の画素領域の絶対値がＮ−１個算出される。   Then, in step S103, the luminance change calculation unit 34 calculates the luminance of the adjacent infrared images that are chronologically adjacent and averaged in predetermined pixel regions corresponding to each other. In step S104, the absolute value calculator 36 calculates the absolute value of the change in luminance. Thereby, N-1 absolute values of the predetermined pixel region are calculated.

次に、ステップＳ１０５において、絶対値加算部３８により、所定の画素領域ごとに絶対値が加算され、ステップＳ１０６で加算値が所定値以上であるか否かが判断される。加算値が所定値以上である場合、ステップＳ１０７に進み、動的なゆらぎが抽出され、ガス漏れと判断される（ステップＳ１０８）。一方、加算値が所定値未満である場合、ステップＳ１１０に進み、ガス漏れ無しと判断され、本制御動作が終了する。   Next, in step S105, the absolute value adding unit 38 adds the absolute value for each predetermined pixel region, and in step S106, it is determined whether or not the added value is greater than or equal to the predetermined value. When the added value is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S107, where dynamic fluctuation is extracted and it is determined that there is a gas leak (step S108). On the other hand, when the added value is less than the predetermined value, the process proceeds to step S110, where it is determined that there is no gas leakage, and this control operation ends.

ガス漏れと判断されと、ステップＳ１０９に進み、表示部２８にゆらぎ４０が表示され、検査員によりガス漏れの場所が特定される。   If it is determined that there is a gas leak, the process proceeds to step S109, the fluctuation 40 is displayed on the display unit 28, and the location of the gas leak is specified by the inspector.

本実施形態によれば、ガス漏れによるゆらぎ領域の輝度の変化の大きさと、背景の輝度の変化の大きさとをそれぞれ加算、または加算平均することで、ゆらぎと背景（ノイズ）を明確にする、すなわちＳＮ比を大きくさせることができる。これにより、検査対象領域の輝度分布が不均一である状況、すなわちノイズがある状況、またはガスの漏れ量が少ない状況であっても、ガス漏れによる動的なゆらぎを抽出することができ、ガス漏れを正確に検出するとともに、その場所を容易に特定することができる。   According to the present embodiment, the fluctuation and the background (noise) are clarified by adding or averaging the magnitude of the change in luminance of the fluctuation area due to gas leakage and the magnitude of the change in luminance of the background, That is, the SN ratio can be increased. As a result, dynamic fluctuations due to gas leakage can be extracted even in a situation where the luminance distribution of the inspection target region is uneven, that is, in a situation where there is noise or where there is a small amount of gas leakage. It is possible to accurately detect the leak and easily identify the location.

本実施形態においては、画像処理部２４が、赤外線画像の処理によってガス漏れによる動的なゆらぎを抽出する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。画像処理部２４が、赤外線画像と可視光画像の処理によってもガス漏れによる動的なゆらぎを抽出することができる。この場合、画像処理部２４は、同一時間の赤外線画像と可視光画像における輝度の変化を算出し、この算出結果を輝度変化算出部３４へ出力する。なお、画像処理部２４は、輝度平均化部３０により同一時間の赤外線画像と可視光画像における輝度を平均化した後に、これらの輝度の変化を算出してもよい。   In the present embodiment, the case where the image processing unit 24 extracts a dynamic fluctuation due to gas leakage by processing an infrared image has been described, but the present invention is not limited to this configuration. The image processing unit 24 can extract dynamic fluctuation due to gas leakage also by processing of an infrared image and a visible light image. In this case, the image processing unit 24 calculates a change in luminance in the infrared image and the visible light image at the same time, and outputs the calculation result to the luminance change calculation unit 34. Note that the image processing unit 24 may calculate the change in luminance after the luminance averaging unit 30 averages the luminance in the infrared image and the visible light image of the same time.

本実施形態においては、画像処理部２４で、輝度平均化部３０からの所定の画素領域ごとに輝度を平均化したデータをゆらぎ抽出部３２に入力させ、そのデータをもとに処理する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。段落００３４において述べたように、赤外画像データの各画素の輝度をそのまま数値化したデータをゆらぎ抽出部３２に入力し、処理してもよく、またノイズ除去処理を行ったデータをゆらぎ抽出部３２に入力し処理してもよい。   In the present embodiment, the image processing unit 24 inputs data obtained by averaging the luminance for each predetermined pixel area from the luminance averaging unit 30 to the fluctuation extracting unit 32 and performs processing based on the data. Although described, the present invention is not limited to this configuration. As described in paragraph 0034, data obtained by directly converting the luminance of each pixel of infrared image data into numerical values may be input to the fluctuation extraction unit 32 and processed, and the data subjected to noise removal processing may be processed by the fluctuation extraction unit. 32 may be input and processed.

１０ ガス漏れ検出装置、１２ 検査対象領域、１４ 熱交換器、１６ 赤外線カメラ、１８ 可視光カメラ、２０ 赤外光源、２２ フィルタ、２４ 画像処理部、２６ ガス漏れ判断部、２８ 表示部、３０ 輝度平均化部、３２ ゆらぎ抽出部、３４ 輝度変化算出部、３６ 絶対値算出部、３８ 絶対値加算部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas leak detection apparatus, 12 Inspection object area | region, 14 Heat exchanger, 16 Infrared camera, 18 Visible light camera, 20 Infrared light source, 22 Filter, 24 Image processing part, 26 Gas leak judgment part, 28 Display part, 30 Brightness An averaging unit, 32 fluctuation extracting unit, 34 luminance change calculating unit, 36 absolute value calculating unit, 38 absolute value adding unit.

Claims (11)

検査対象領域におけるガス漏れを検出するガス漏れ検出装置において、
検査対象領域を撮影する赤外線カメラと、
赤外線カメラにより撮影された赤外線画像を処理する画像処理部と、
を有し、
画像処理部は、時系列に並べられた複数の赤外線画像からガス漏れによる動的なゆらぎを抽出するゆらぎ抽出部を有する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device for detecting gas leak in the inspection target region,
An infrared camera that captures the inspection area;
An image processing unit for processing an infrared image taken by an infrared camera;
Have
The image processing unit includes a fluctuation extraction unit that extracts dynamic fluctuation due to gas leakage from a plurality of infrared images arranged in time series.
A gas leak detection device characterized by that. 請求項１に記載のガス漏れ検出装置において、
画像処理部の処理結果に基づいてガス漏れを判断するガス漏れ判断部を有し、
ガス漏れ判断部は、ゆらぎ抽出部により動的なゆらぎが抽出された場合、ガス漏れが発生していると判断する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to claim 1,
A gas leakage determination unit that determines gas leakage based on the processing result of the image processing unit;
The gas leak determination unit determines that a gas leak has occurred when dynamic fluctuation is extracted by the fluctuation extraction unit.
A gas leak detection device characterized by that. 請求項１または２に記載のガス漏れ検出装置において、
ゆらぎ抽出部は、
所定時間の間隔で互いに隣接する赤外線画像からその画像内における輝度の変化を時系列に次々と算出する輝度変化算出部と、
輝度変化算出部による算出値の絶対値をそれぞれ算出する絶対値算出部と、
絶対値算出部により算出された各絶対値を時系列に次々と加算する絶対値加算部と、
を有し、
絶対値加算部により算出された加算値に基づいて動的なゆらぎを抽出する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to claim 1 or 2,
The fluctuation extraction unit
A luminance change calculation unit for calculating a luminance change in the image one after another from infrared images adjacent to each other at predetermined time intervals;
An absolute value calculation unit for calculating the absolute value of the calculated value by the luminance change calculation unit, and
An absolute value addition unit that adds each absolute value calculated by the absolute value calculation unit in time series one after another,
Have
Extracting dynamic fluctuations based on the addition value calculated by the absolute value addition unit;
A gas leak detection device characterized by that. 請求項３に記載のガス漏れ検出装置において、
ゆらぎ抽出部は、加算値が所定値以上である場合、その部分を動的なゆらぎとして抽出する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to claim 3,
When the added value is equal to or greater than a predetermined value, the fluctuation extracting unit extracts the part as dynamic fluctuation,
A gas leak detection device characterized by that. 請求項３に記載のガス漏れ検出装置において、
ゆらぎ抽出部は、赤外画像中の所定の画素領域毎における加算値の最大値と最小値の差が所定値以上である場合、最大値とその周囲を動的なゆらぎとして抽出する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to claim 3,
When the difference between the maximum value and the minimum value of the addition value for each predetermined pixel area in the infrared image is greater than or equal to the predetermined value, the fluctuation extraction unit extracts the maximum value and its surroundings as dynamic fluctuations.
A gas leak detection device characterized by that. 請求項３から５のいずれか１つに記載のガス漏れ検出装置において、
前記所定時間は、ガス漏れによるゆらぎの周期より小さく、検査対象領域の背景における輝度の変化の周期より大きくなるような時間である、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to any one of claims 3 to 5,
The predetermined time is a time that is smaller than the period of fluctuation due to gas leakage and larger than the period of change in luminance in the background of the region to be inspected.
A gas leak detection device characterized by that. 請求項３から６のいずれか１つに記載のガス漏れ検出装置において、
画像処理部は、赤外線画像内の所定の画素領域ごとで輝度を平均化し、このデータを輝度変化算出部に出力する輝度平均化部を有する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to any one of claims 3 to 6,
The image processing unit includes a luminance averaging unit that averages the luminance for each predetermined pixel region in the infrared image and outputs the data to the luminance change calculation unit.
A gas leak detection device characterized by that. 請求項１から７のいずれか１つに記載のガス漏れ検出装置において、
赤外線カメラは、ガスの赤外吸光特性が現れる波長範囲の赤外線がレンズを通過することを許容し、その他の波長範囲の赤外線がレンズを通過することを防止するフィルタを有する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to any one of claims 1 to 7,
The infrared camera has a filter that allows infrared rays in a wavelength range in which an infrared absorption characteristic of gas appears to pass through the lens and prevents infrared rays in other wavelength ranges from passing through the lens.
A gas leak detection device characterized by that. 請求項１から８のいずれか１つに記載のガス漏れ検出装置において、
赤外線カメラにより撮影された赤外線画像とともに、ゆらぎ抽出部により抽出されたゆらぎを表示する表示部を有することを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to any one of claims 1 to 8,
A gas leak detection apparatus comprising: a display unit for displaying fluctuations extracted by a fluctuation extraction unit together with an infrared image taken by an infrared camera. 請求項１から８のいずれか１つに記載のガス漏れ検出装置において、
検査対象領域を撮影する可視光カメラと、
可視光カメラにより撮影された可視光画像とともに、ゆらぎ抽出部により抽出されたゆらぎを表示する表示部と、
を有することを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to any one of claims 1 to 8,
A visible light camera for imaging the inspection area;
A display unit that displays the fluctuations extracted by the fluctuation extraction unit together with the visible light image captured by the visible light camera,
A gas leak detection device comprising: 請求項１に記載のガス漏れ検出装置において、
検査対象領域を撮影する可視光カメラを有し、
画像処理部は、赤外線カメラにより撮影された赤外線画像と、可視光カメラにより撮影された可視光画像とを処理し、
ゆらぎ抽出部は、時系列に並べられた複数の赤外線及び可視光画像からガス漏れによる動的なゆらぎを抽出する、
ことを特徴とするガス漏れ検出装置。 In the gas leak detection device according to claim 1,
It has a visible light camera that images the area to be inspected,
The image processing unit processes the infrared image captured by the infrared camera and the visible light image captured by the visible light camera,
The fluctuation extraction unit extracts dynamic fluctuation due to gas leakage from a plurality of infrared and visible light images arranged in time series.
A gas leak detection device characterized by that.
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