JP2018179956A - 熱検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】異なる位置にある標的物を同時に検出し、且つ、検出対象物に対する温度の測定精度を向上させる熱検出装置を提供する。
【解決手段】熱検出装置１０は、第一カメラ１１０と、第二カメラ１２０と、サーマルカメラ１３０と、プロセッサーとを備える。サーマルカメラは、第一カメラと第二カメラとの間に設置され、検出対象物を検知して第一温度値を生成する。プロセッサーは、制御ユニットを含む。制御ユニットは、第一測定モードと第二測定モードの設定に基づいて、第一カメラ及び第二カメラを制御する。第一測定モードで、制御ユニットは、第一カメラ及び第二カメラの画面を取り込み、検出対象物から設置面までの第一距離を測定する。第二測定モードで、制御ユニットは、第一カメラの画面を取り込み、検出対象物の寸法を測定する。プロセッサーは、第一温度値、第一距離及び検出対象物の寸法に基づいて、検出対象物の第二温度値を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱検出装置（thermal detection device）に関し、より詳しくは、測定温度の自動調整を行うことにより個別の標的物の表面温度を精確に検出する熱検出装置に関する。
一般的に、熱検出とは、検出対象物表面の放射エネルギーに基づいて、検出対象物の表面温度を計算する技術である。
ところが、従来の熱検出技術には、熱検出装置に表示される温度値が不正確であるという問題がある。例えば、使用者が距離を推測し距離値を手動で入力するが、使用者が推測した距離値は実際の距離値と大きな差がある可能性があるため、不正確な結果に導くことになる。これは、従来の熱検出装置では温度値を能動的に調整させることができず、且つ異なる位置にある標的物や移動中の標的物の温度値を同時に検出できないことをも意味する。また、手動入力という方法は不便である。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の熱検出装置の提案に到った。
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、異なる位置にある標的物を同時に検出し、且つ、検出対象物に対する温度の測定精度を向上させる熱検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る熱検出装置の特徴は、第一カメラと、第二カメラと、サーマルカメラと、プロセッサーとを備える。第一カメラ及び第二カメラは設置面に装設される。サーマルカメラは、第一カメラと第二カメラとの間に設置され、検出対象物を検知することにより、第一温度値を生成する。プロセッサーは第一カメラ、第二カメラ、及びサーマルカメラに接続される。プロセッサーは制御ユニットを含む。制御ユニットは、第一測定モード及び第二測定モードの設定に基づいて、第一カメラ及び第二カメラを制御する。第一測定モードで、制御ユニットは、第一カメラ及び第二カメラの画面を取り込み、検出対象物から設置面までの第一距離を測定する。第二測定モードで、制御ユニットは、第一カメラの画面を取り込み、検出対象物の寸法を測定する。プロセッサーは、第一温度値、第一距離及び検出対象物の寸法に基づいて、検出対象物の第二温度値を決定する。
本発明によれば、異なる位置にある標的物を同時に検出すると共に検出対象物に対する温度の測定精度を高めることができる。
本発明の一実施形態に係る熱検出装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る熱検出装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の温度調整を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の第一測定モードを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る熱検出装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態の温度調整を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の第二測定モードを示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係る熱検出装置を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態の温度調整を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の事前測定モードを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の第三測定モードを示すフローチャートである。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
以下に、図１〜１１を参照しながら、本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。本発明の熱検出装置は、検出対象物の距離及び大きさを自動的に測定することにより、標的物の測定温度をそれぞれ調整するものである。図１は本発明の一実施形態に係る熱検出装置１０を示す概略図である。図１に示すように、熱検出装置１０は第一カメラ１１０と、第二カメラ１２０と、サーマルカメラ１３０とを備える。第一カメラ１１０及び第二カメラ１２０は設置面１２に装設される。サーマルカメラ１３０は第一カメラ１１０と第二カメラ１２０との間に設置され、検出対象物を検知し第一温度値を生成する。図１の実施形態に示すように、第一カメラ１１０及び第二カメラ１２０は方向Ａに沿って水平に設置される。ある実施形態において、第一カメラ１１０、第二カメラ１２０、及びサーマルカメラ１３０は同じ高さに設置される。これにより、第一カメラ１１０、第二カメラ１２０、及びサーマルカメラ１３０の視野範囲が重なり、検出範囲が広がる。
図２は本発明の一実施形態に係る熱検出装置１０を示すブロック図である。図２に示すように、熱検出装置１０はプロセッサー１４０を更に備える。プロセッサー１４０は第一カメラ１１０、第二カメラ１２０、及びサーマルカメラ１３０に接続される。プロセッサー１４０は、制御ユニット１４１を含む。制御ユニット１４１は、第一測定モード及び第二測定モードの設定に基づいて、第一カメラ１１０及び第二カメラ１２０を制御する。ある実施形態において、熱検出装置１０は、撮影された画像及び演算結果を（有線または無線方式で）メインコンソールに伝送する通信ユニット１７０を備える。
図３は本発明の一実施形態の温度調整を示すフローチャートである。図３に示すように、工程Ｓ１０で、サーマルカメラは第一温度値を生成する。例えば、サーマルカメラが検知された熱放射値を第一温度値に変換する。工程Ｓ３０で、は、第一測定モードで第一距離が測定される。工程Ｓ５０では、第二測定モードで検出対象物の寸法が測定される。
例えば、第一測定モードで、制御ユニットは、第一カメラ及び第二カメラを起動させ、第一カメラ及び第二カメラの画面を取り込み、画面中の全ての画素から設置面までの距離を測定し、記録する。第二測定モードで、制御ユニットは、第一カメラの画面を取り込み、検出対象物の寸法を測定する。例えば、前後の画面の差異を比較した後、検出対象物の寸法（長さ／幅）を確認する。この際、第二カメラが起動状態に保持され、これにより、制御ユニットは第一カメラ及び第二カメラの画面を持続的に受け取り、画面中の全ての画素から設置面までの距離を持続的に測定することができる。また、検出対象物の位置を確認する際、前述した記録された距離を取り込み、検出対象物から設置面までの第一距離を取得することができる。そして、工程Ｓ７０で、検出対象物の温度を第二温度値に調整する。プロセッサーは、第一温度値、第一距離及び検出対象物の寸法に基づいて、検出対象物の第二温度値を決定する。これにより、検出対象物に対する温度の測定精度が高まる。ちなみに、上述では説明の便宜上、第二測定モードで第一カメラを起動させるのを例としてあげたが、これに限定するものではない。
図４は本発明の一実施形態の第一測定モードを示すフローチャートである。工程Ｓ３０１では、間隔距離、焦点距離、及び視差が取り込まれる。具体的には、第一カメラ及び第二カメラと、求める第一距離との関係は以下の通りである。

ｆは第一カメラ及び第二カメラの焦点距離であり、ｄは第一カメラ及び第二カメラの検出対象物に対する視差であり、Ｔは第一カメラと第二カメラの間隔距離（即ち、両カメラの設置方向に沿った長さ）であり、Ｄは検出対象物から設置面までの第一距離である。システムの設定値から間隔距離、焦点距離、及び視差を取り込み、第一距離を求める。次に、工程Ｓ３０３で、第一距離が決定され。
図５は本発明の他の実施形態に係る熱検出装置１０を示すブロック図である。図５に示すように、プロセッサー１４０は、画像認識ユニット１４３及び保存ユニット１５０を更に備える。画像認識ユニット１４３は、撮影された画面中に検出対象物が出現しているかどうかを判断し、検出対象物に対応する第一画素値を決定する。保存ユニット１５０には対応表（例えば、第一対応表１６１及び第二対応表１６２）が保存される。対応表内には検出対象物の距離と、検出対象物の寸法と、温度値等のパラメータとが含まれる。プロセッサーは、前述の対応表に基づいて第一温度値を第二温度値に調整する。ある実施形態において、熱検出装置１０は、撮影された画像及び演算結果を（有線または無線方式で）メインコンソールに伝送する通信ユニット１７０を備えることができる。
図６は本発明の他の実施形態の温度調整を示すフローチャートである。工程Ｓ１０では、サーマルカメラは第一温度値を生成する。工程Ｓ３０では、第一測定モードで第一距離が測定される。そして、工程Ｓ４０では、検出対象物があるかどうかの判断が下される。工程Ｓ５０では、第二測定モードで検出対象物の寸法が測定される。
例えば、第一測定モードでは、制御ユニットは、第一カメラ及び第二カメラを起動させ、第一カメラ及び第二カメラの画面を利用して画面中における全ての画素から設置面までの距離を測定し、記録する。画像認識ユニットは、検出対象物の位置を判断し、その位置を記録する。また、画像認識ユニットは、検出対象物の位置を確認するとき、前述の記録された距離を取り込み、検出対象物から設置面までの第一距離を取得するができる。第二測定モードでは、制御ユニットは、第一カメラの画面を利用して検出対象物の寸法を測定する。例えば、第一カメラ及び画像認識ユニットにより検出対象物の寸法を決定する。
次いで、工程Ｓ７０では、検出対象物の温度を第二温度値に調整する。プロセッサーは、第一温度値、第一距離及び検出対象物の寸法に基づいて、検出対象物の第二温度値を決定する。これにより、検出対象物に対する温度の測定精度を向上させることができる。ちなみに、上述の説明は第二測定モードで第一カメラが起動することを例としてあがられたが、この限りではない。
図７は本発明の一実施形態の第二測定モードを示すフローチャートである。図７に示すように、工程Ｓ５０１では、視角が取り込まれ、且つ第一距離に基づいて横方向寸法が決定される。具体的には、第一カメラと、取得される横方向寸法との関係は以下の通りである。

θは第一カメラの水平視角の２分の１であり、Ｄは検出対象物から設置面までの第一距離であり、Ｘは検出対象物の所在位置の横方向寸法である。
そして、工程Ｓ５０３では、第一カメラの解像度が取り込まれる。工程Ｓ５０５では、第一画素値が決定される。具体的には、第一カメラと、取得される検出対象物の幅との関係は以下の通りである。

Ｘは検出対象物の所在位置の横方向寸法であり、ＰＣは第一カメラの横方向解像度であり、ＰＷ１は検出対象物に対応する第一画素値であり、Ｗ１は検出対象物の幅である。プロセッサーは、第一カメラの横方向解像度を取り込む。画像認識ユニットは、検出対象物を識別し、検出対象物に対応する第一画素値を取得する。例えば、人の顔が占める範囲を識別し、人の顔の長さ、幅の画素値を取得する。次に、工程Ｓ５０７では、検出対象物の幅が決定される。
ちなみに、検出対象物の長さについて、上述に類似する方法を用いて検出対象物の寸法を取得することもできる。例えば、第一カメラの垂直視角を取り込み、垂直視角及び第一距離に基づいて検出対象物の所在位置の縦方向寸法を決定する。その後、縦方向寸法及び検出対象物の長さの比例関係に基づいて検出対象物の長さを求める。
プロセッサーは、上述の関係式の計算結果に基づき、保存ユニットにおける対応表と合わせることにより、検出対象物の第二温度値を決定する。例えば、保存ユニットは第一対応表及び第二対応表を有するが、以下のように示す。
上記表一は第一対応表の例であり、検出対象物の長さ（Ｌ１）と第一距離（Ｄ）との比には異なるＭ値（Ｍ１、Ｍ２…）がある。検出対象物の幅（Ｗ１）と第一距離（Ｄ）との比には異なるＮ値（Ｎ１、Ｎ２…）がある。各Ｍ値には異なるＮ値において対応する熱損失率（Ｑ１、Ｑ２…）がある。表一に示すように、第一対応表内には第一距離と検出対象物の寸法との比と熱損失率との対応関係を含む。プロセッサーは、第一対応表に基づいて熱損失率を決定する。
上記表二は第二対応表の例であり、第一温度値（Ｔ１１、Ｔ１２…）は異なる熱損失率（Ｑ１、Ｑ２…）において対応する温度補償値（ＣＶ１、ＣＶ２…）がある。表二に示すように、第二対応表内には第一温度と熱損失率と温度補償値との対応関係を含む。プロセッサーは、第二対応表に基づいて、温度補償値を決定し、第二温度値を取得する。これにより、第一温度値を第二温度値に調整する。
図８は本発明のさらに他の実施形態に係る熱検出装置を示す概略図である。図８における実施形態に示すように、第一カメラ及び第二カメラは同じ方向に沿って水平に設置される。第一カメラ、第二カメラ、及びサーマルカメラは異なる高さに設置される。換言すれば、サーマルカメラは撮影の必要性及び製品の設計に応じて設置位置を変更することができる。
図９は本発明のさらに他の実施形態の温度調整を示すフローチャートである。図９に示すように、プロセッサーには第三測定モードが設定される。工程Ｓ１０では、サーマルカメラは第一温度値を生成する。次いで、工程Ｓ２０では、第一カメラ及び第二カメラが損壊しているかどうかが判断される。結果として第一カメラ及び第二カメラが損壊していない場合、工程Ｓ２１に進む。そして、工程Ｓ３０、工程Ｓ５０、及び工程Ｓ７０を経て検出対象物の第二温度値が決定される方法は既に説明しているため、再述は省く。
結果として第二カメラが損壊していると判断されると、工程Ｓ２２に進む。続いて、工程Ｓ６０では、第三測定モードで第一距離及び検出対象物の寸法が測定される。例えば、所定の条件に基づいて検出対象物の初期寸法が参照値として決定される。第三測定モードでは、制御ユニットは第一カメラが起動させると共に第一カメラの画面を採用する。画像認識ユニットは、検出対象物の位置を判断し、その位置を記録する。第一カメラ及び画像認識ユニットは、初期寸法に基づいて、検出対象物の距離及び検出対象物の寸法を決定する。次に、工程Ｓ７０では、検出対象物の温度が第二温度値に調整される。
また、結果として第一カメラ及び第二カメラがどちらも損壊している場合、工程Ｓ２３に進む。プロセッサーは例えば通信ユニットを通じて警告信号を発信し（工程Ｓ８０）、故障をホストに通知することができる。
図１０は本発明の一実施形態の事前測定モードを示すフローチャートである。第三測定モードに進む前に、事前測定モードを実行して所定の条件下での値を参照値として取得する。図１０に示すように、工程Ｓ２２１では、視角が取り込まれると共に、所定の距離に基づいて初期横方向寸法が決定される。具体的には、第一カメラと、求める初期横方向寸法との関係は以下の通りである。

θは第一カメラの水平視角の２分の１であり、Ｄ０は検出対象物から設置面までの所定の距離であり、Ｘ０は検出対象物の所在位置の初期横方向寸法である。例えば、識別しようとする検出対象物（人の顔、車両等）及び複数の所定の距離が予め設定され、検出対象物がどの所定の距離に位置するかが表示される。所定の条件に基づいて初期横方向寸法を求める。
在工程Ｓ２２３では、第一カメラの解像度が取り込まれる。工程Ｓ２２５では、初期画素値が決定される。具体的には、第一カメラと、取得される検出対象物の初期幅との関係は以下の通りである。

Ｘ０は検出対象物の所在位置の横方向寸法であり、ＰＣは第一カメラの横方向解像度であり、ＰＷ０は検出対象物に対応する初期画素値であり、Ｗ０は検出対象物の初期幅である。プロセッサーは、第一カメラの横方向解像度を取り込む。画像認識ユニットは、検出対象物を識別し、検出対象物に対応する初期画素値を取得する。次いで、工程Ｓ２２７では、検出対象物の初期幅が決定される。ちなみに、検出対象物の初期長さについて、上述に類似する方法により検出対象物の初期寸法を取得してもよい。
図１１は本発明の一実施形態の第三測定モードを示すフローチャートである。図１１に示すように、工程Ｓ６０１では、第一画素値が決定される。工程Ｓ６０３では、検出対象物の幅が決定される。具体的には、第一カメラと、求める検出対象物の幅との関係は以下の通りである。

Ｗ０は検出対象物の初期幅であり、ＰＷ０は検出対象物に対応する初期画素値であり、ＰＷ１は検出対象物に対応する第一画素値であり、Ｗ１は検出対象物の幅である。例えば、検出対象物の移動後に、画像認識ユニットは検出対象物を識別し、検出対象物に対応する第一画素値を取得する。プロセッサーは初期幅、初期画素値、及び第一画素値に基づいて、検出対象物の幅を求める。ちなみに、検出対象物の長さについて、上述に類似する方法により検出対象物の長さを取得してもよい。
工程Ｓ６０５では、横方向寸法が決定される。具体的には、第一カメラと、取得される横方向寸法との関係は以下の通りである。

Ｘ１は検出対象物の所在位置の横方向寸法であり、ＰＣは第一カメラの横方向解像度であり、ＰＷ１は検出対象物に対応する第一画素値であり、Ｗ１は検出対象物の幅である。プロセッサーは、上述の計算結果に基づいて、検出対象物の所在位置の横方向寸法を取得する。
工程Ｓ６０７では、第一距離が決定される。具体的には、第一カメラと、取得される第一距離との関係は以下の通りである。

Ｄ０は検出対象物から設置面までの所定の距離であり、Ｘ０は検出対象物の所在位置の初期横方向寸法であり、Ｄ１は検出対象物から設置面までの第一距離であり、Ｘ１は検出対象物の所在位置の横方向寸法である。プロセッサーは、上述の計算結果に基づいて、第一距離を取得する。これにより、第二カメラの損壊が検知されると、図１０及び図１１に例示する方法により必要なパラメータを取得し、検出対象物の温度を第二温度値に調整することができる。このようして、検出対象物に対する温度の測定精度を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、上述した実施形態は本発明の例にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲における記載の趣旨と均等なものやこれを逸脱しない変更は、全て本発明の範囲内にある。
１０ 熱検出装置
１２ 設置面
１１０ 第一カメラ
１２０ 第二カメラ
１３０ サーマルカメラ
１４０ プロセッサー
１４１ 制御ユニット
１４３ 画像認識ユニット
１５０ 保存ユニット
１６１ 第一対応表
１６２ 第二対応表
１７０ 通信ユニット
Ａ 方向

Claims (9)

  1. 検出対象物の温度を検出する熱検出装置であって、
    設置面に装設される第一カメラ及び第二カメラと、
    前記第一カメラと前記第二カメラとの間に設置され、前記検出対象物を検知することにより第一温度値を生成するサーマルカメラと、
    前記第一カメラ、前記第二カメラ、及び前記サーマルカメラに接続され、且つ第一測定モード及び第二測定モードの設定に基づいて前記第一カメラ及び前記第二カメラを制御する制御ユニットを含むプロセッサーとを備え、
    前記第一測定モードで、前記制御ユニットは前記第一カメラ及び前記第二カメラの画面を取り込み、前記検出対象物から前記設置面までの第一距離を測定し、前記第二測定モードで、前記制御ユニットは前記第一カメラの画面を取り込み、前記検出対象物の寸法を測定し、前記プロセッサーは前記第一温度値、前記第一距離及び前記検出対象物の寸法に基づいて前記検出対象物の第二温度値を決定することを特徴とする熱検出装置。
  2. 前記第一カメラ及び前記第二カメラは同方向に沿って水平に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  3. 前記第一カメラ、前記第二カメラ、及び前記サーマルカメラは同じ高さに設置されることを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  4. 第一対応表及び第二対応表を保存する保存ユニットを更に備え、前記第一対応表内には前記第一距離と前記検出対象物の寸法との比と熱損失率との対応関係を含み、前記プロセッサーは前記第一対応表に基づいて前記熱損失率を決定し、前記第二対応表内には前記第一温度と前記熱損失率と温度補償値との対応関係を含み、前記プロセッサーは前記第二対応表に基づいて前記温度補償値を決定し、前記第二温度値を取得することを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  5. 前記プロセッサーは、撮影画面中に前記検出対象物が出現しているかどうかを判断し、前記検出対象物に対応する第一画素値を決定する画像認識ユニットを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  6. 前記第一測定モードにおいて、前記プロセッサーは前記第一カメラと前記第二カメラとの間の間隔、焦点距離、及び前記検出対象物に対する前記第一カメラと前記第二カメラとの視差に基づいて、前記第一距離を求めることを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  7. 前記第二測定モードにおいて、前記プロセッサーは前記第一カメラの視角、解像度、前記第一距離、及び前記検出対象物に対応する第一画素値に基づいて、前記検出対象物の寸法を求めることを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  8. 前記プロセッサーには第三測定モードが設定され、前記プロセッサーが前記第二カメラの損壊を検知すると、前記制御ユニットは、前記第三測定モードの設定に基づいて、前記第一カメラを制御し、前記第三測定モードでは、前記プロセッサーは前記検出対象物に対応する第一画素値に基づいて、前記検出対象物の寸法を求め、前記プロセッサーが前記第一カメラの視角、解像度、及び前記検出対象物の寸法に基づいて、前記第一距離を求めることを特徴とする、請求項１に記載の熱検出装置。
  9. 前記第三測定モードに入る前には事前測定モードが実行され、前記事前測定モードでは、前記プロセッサーは前記第一カメラの視角、解像度、前記検出対象物から前記設置面までの所定の距離、及び前記検出対象物に対応する初期画素値に基づいて、前記検出対象物の初期寸法を求め、前記第三測定モードでは、前記プロセッサーは前記初期寸法、前記初期画素値、及び前記第一画素値に基づいて、前記検出対象物の寸法を求めることを特徴とする、請求項８に記載の熱検出装置。
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