JP2019036889A - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

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Abstract

To provide an image processing apparatus and an image processing method capable of improving visibility of a monitoring target in a high dust environment.SOLUTION: The image processing apparatus generates and outputs an integrated image by performing integration processing on a plurality of pieces of image data of a monitoring target in a high dust environment. In the integrated image, contrast components that fluctuate with time due to the influence of dust are averaged, and the visibility of the monitored object is improved.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、高粉塵環境下にある監視対象物を撮像して得られる画像を処理するための画像処理装置及び画像処理方法に関する。   The present disclosure relates to an image processing apparatus and an image processing method for processing an image obtained by imaging a monitoring object in a high dust environment.

ボイラ設備の燃焼炉では微粉炭のような燃料が用いられるため、微粉炭に含まれる燃焼灰等の微粒子が燃焼炉の壁面に付着する。このようなボイラ設備では、定期的に燃焼炉内を監視することで、異常な付着物が発見された場合には、設備を停止して付着物の除去作業等の処置が必要となる。   Since a fuel such as pulverized coal is used in a combustion furnace of a boiler facility, fine particles such as combustion ash contained in the pulverized coal adhere to the wall surface of the combustion furnace. In such a boiler facility, if abnormal deposits are found by periodically monitoring the inside of the combustion furnace, it is necessary to stop the facility and take measures such as removing the deposits.

燃焼炉内における付着物の監視は、例えば、撮像装置を用いて監視対象となる壁面を撮像することによって行われる。稼働中の燃焼炉の内部では、微粉炭等の微粒子が浮遊する高粉塵環境下にあり、また強力な火炎も存在することから、このような環境下において監視対象の画像を鮮明に取得することが重要である。特許文献1は、ボイラ設備の燃焼炉に関する技術ではないが、大気中に飛散する浮遊粒子からなる霧がある状況下で、撮像画像から霧を除去するための霧除去装置が開示されている。この特許文献1では、照明光成分から算出される霧濃度を用いて照明光成分及び反射光成分を算出することにより、霧の影響を除去する画像処理が行われている。   For example, the deposits in the combustion furnace are monitored by imaging a wall surface to be monitored using an imaging device. Inside the combustion furnace that is in operation, there is a high dust environment where fine particles such as pulverized coal float, and there is a powerful flame. is important. Although patent document 1 is not the technique regarding the combustion furnace of boiler equipment, the fog removal apparatus for removing a fog from a captured image is disclosed in the condition with the fog which consists of the floating particle which disperses in air | atmosphere. In Patent Document 1, image processing for removing the influence of fog is performed by calculating the illumination light component and the reflected light component using the fog density calculated from the illumination light component.

国際公開第2015/189874号International Publication No. 2015/189874

稼働中の燃焼炉内は、上記特許文献1のような霧が発生している大気中とは異なり、強力な火炎が存在する。そのため、監視用の撮像装置として、可視光帯域のカメラの使用が困難であり、火炎の発光波長を避けた波長帯域(約4μm)で撮像する赤外線カメラが用いられる。赤外線の波長帯域の光源は、主に物体の熱輻射となるため、赤外線カメラが取得する撮像光には、i)燃焼炉中を浮遊する粉塵からのランダムな発光、ii)燃焼炉の壁面からの平均的な反射光、及び、iii)監視対象物の発光が含まれる。そのため、監視対象物の視認性を高めるためには、iii)の要素を的確に捉えることが重要であり、逆に言えば、i)及びii)の影響を排除する必要がある。   Unlike the atmosphere in which fog is generated as in Patent Document 1 described above, a powerful flame exists in the combustion furnace in operation. For this reason, it is difficult to use a camera in the visible light band as an imaging device for monitoring, and an infrared camera that captures an image in a wavelength band (about 4 μm) that avoids the emission wavelength of the flame is used. Since the light source in the infrared wavelength band is mainly the thermal radiation of the object, the imaging light acquired by the infrared camera includes i) random light emission from dust floating in the combustion furnace, and ii) from the wall of the combustion furnace. And iii) light emission of the monitored object. Therefore, in order to increase the visibility of the monitoring object, it is important to accurately grasp the elements of iii). Conversely, it is necessary to eliminate the effects of i) and ii).

また上記特許文献1は撮像対象に対して照射光を照射して撮像する場合の画像処理であるため、上述のように熱輻射によって監視対象自体から撮像光(赤外光)を発する対象については、そのまま適用することができない。   Moreover, since the above-mentioned patent document 1 is image processing in the case of imaging by irradiating the imaging target with irradiation light, as described above, the target that emits imaging light (infrared light) from the monitoring target itself by thermal radiation It cannot be applied as it is.

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、高粉塵環境下における監視対象の視認性を向上可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。   At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of improving the visibility of a monitoring target in a high dust environment.

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る画像処理装置は上記課題を解決するために、高粉塵環境下にある監視対象物を所定の積算時間で撮像可能な撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された複数の画像データを蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に蓄積された前記複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、時間的に変動する輝度成分のコントラストを低減した積算画像を作成する積算処理部と、前記積算画像に基づいて、前記監視対象物のコントラストを表示可能とした出力画像を作成する出力画像作成部と、を備える。 (1) An image processing apparatus according to at least one embodiment of the present invention includes an imaging apparatus capable of imaging a monitoring object in a high dust environment in a predetermined integration time and the imaging apparatus in order to solve the above problem. An accumulation unit that accumulates a plurality of captured image data, and an accumulation process that reduces the contrast of luminance components that fluctuate over time by performing an accumulation process on the plurality of image data accumulated in the accumulation unit. An integration processing unit that generates an image; and an output image generation unit that generates an output image capable of displaying the contrast of the monitoring object based on the integration image.

上記(1)の構成によれば、撮像装置によって短いシャッタ時間(積算時間)で撮像された複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、積算画像が形成される。このような積算画像では、燃焼炉内を浮遊する粉塵等の影響によって時間的に変動するコントラスト成分が平均化される。その際、燃焼炉内において監視対象物からカメラに到達する光は対象物自身の熱放射によるものと、他の構造物や高温の浮遊粒子の熱放射および発光が対象物表面から反射されたものとなった。さらには浮遊粒子による散乱および浮遊粒子の放射および発光が重畳され極めて輝度差が小さくなる。そのため、一般的にカメラのシャッタ速度や積算時間による方法で平均化した場合にはカメラが検出可能な輝度差が得られない場合が生じる。特にデジタル値で映像信号が出力される場合には量子化され監視対象物のコントラストを得ることができなくなる。一方、短いシャッタ時間で撮像された画像においても量子化などによりコントラスト信号は得られないが、浮遊粉塵等による影響が統計的には場所によらず均一であるとした場合には、映像信号が量子化される際に、対象物の輝度が高い部分では確率的に高い値となり、逆に対象物の輝度が低い部分では確率的に低い値となる。その結果、短いシャッタ時間で撮像された画像を用いた積算画像では、浮遊粉塵などによる平均輝度を中心とする輝度に対して、監視対象物の輝度変化が輝度の量子化に際しての期待値の差として強調され、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を向上することができる。   According to the configuration of (1) above, an integrated image is formed by performing integration processing on a plurality of pieces of image data captured by the imaging device with a short shutter time (integrated time). In such an integrated image, the contrast components that vary with time due to the influence of dust or the like floating in the combustion furnace are averaged. At that time, the light that reaches the camera from the monitored object in the combustion furnace is due to the heat radiation of the object itself, and the heat radiation and light emission of other structures and high-temperature suspended particles are reflected from the object surface. It became. Furthermore, scattering by suspended particles and radiation and emission of suspended particles are superimposed, and the brightness difference becomes extremely small. For this reason, in general, when averaging is performed by a method based on the shutter speed or integration time of the camera, a luminance difference that can be detected by the camera may not be obtained. In particular, when a video signal is output as a digital value, it is quantized and the contrast of the monitoring object cannot be obtained. On the other hand, a contrast signal cannot be obtained even in an image captured with a short shutter time due to quantization or the like. However, if the influence of airborne dust is statistically uniform regardless of location, the video signal is When quantized, a portion having a high luminance of the object has a stochastic high value, whereas a portion having a low luminance of the object has a low probability. As a result, in the integrated image using images captured with a short shutter time, the luminance change of the monitored object differs from the expected value when the luminance is quantized with respect to the luminance centered on the average luminance due to suspended dust. And the visibility of the monitoring object in the background of dust can be improved.

(2)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、前記撮像装置は、複数の画素を有する撮像素子を有し、前記撮像素子上に結像する前記監視対象物からの光を光電変換し、前記複数の画素の電荷を周期的に転送することにより前記画像データを出力し、前記画像処理装置は、前記積算画像に含まれる輝度分布を前記撮像装置の転送周期毎に平均化して得られるオフセット画像を前記積算画像から減算することによりオフセット処理を実施するオフセット処理部を更に備える。 (2) In some embodiments, in the configuration of the above (1), the imaging device includes an imaging device having a plurality of pixels, and photoelectrically outputs light from the monitoring target imaged on the imaging device. The image data is output by converting and periodically transferring the charges of the plurality of pixels, and the image processing device averages the luminance distribution included in the integrated image for each transfer cycle of the imaging device. The image processing apparatus further includes an offset processing unit that performs offset processing by subtracting the obtained offset image from the integrated image.

撮像素子上の結像光を光電変換し、画素毎の電荷を並列に転送する撮像装置を用いた場合、撮像画像には当該並列数に起因する周期的オフセットが含まれる。上記(2)の構成によれば、輝度分布を撮像装置の並列周期毎に平均化して得られるオフセット画像を積算画像から減算するオフセット処理を実施することにより、積算画像に含まれる周期的オフセットを排除することができる。その結果、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を、より向上することができる。   When an imaging device that photoelectrically converts imaging light on the imaging element and transfers charges for each pixel in parallel is used, the captured image includes a periodic offset due to the parallel number. According to the configuration of (2) above, the periodic offset included in the accumulated image is reduced by performing the offset process of subtracting the offset image obtained by averaging the luminance distribution for each parallel period of the imaging device from the accumulated image. Can be eliminated. As a result, the visibility of the monitoring object in the background of dust can be further improved.

(3)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、前記オフセット処理は前記積算画像のうち選択された一部の領域について実施される。 (3) In some embodiments, in the configuration of (2) above, the offset processing is performed on a selected region of the integrated image.

上記(3)の構成によれば、オフセット処理は積算画像のうち選択された一部の領域に対して限定的に実施される。これにより、積算画像全体に対してオフセット処理を実施する場合に比べて演算処理負荷が少なく済むため、当該処理を実施するための演算装置のコストダウンに貢献するとともに、画像処理速度を向上させることができる。   According to the configuration of (3) above, the offset process is limitedly performed on a selected region of the accumulated image. This reduces the calculation processing load compared to the case where the offset processing is performed on the entire integrated image, thereby contributing to the cost reduction of the arithmetic device for performing the processing and improving the image processing speed. Can do.

(4)幾つかの実施形態では上記(2)又は(3)の構成において、前記撮像装置は、前記複数の画素から転送される電荷をそれぞれ増幅する複数の増幅回路を有する。 (4) In some embodiments, in the above configuration (2) or (3), the imaging device includes a plurality of amplifier circuits that amplify the charges transferred from the plurality of pixels, respectively.

複数の画素から転送される電荷をそれぞれ増幅する複数の増幅回路を有する撮像装置では、これら増幅回路の特性差(個体差)に起因するオフセット画像が積算画像に含まれる。一般に画素毎のオフセットは基準撮影体などを用いて初期もしくは使用前の調整により設定されるが、その値は最小輝度単位に量子化され、最小輝度単位以下の補正誤差が残っている。このとき輝度が変動する対象物を撮影すると、その対象物の輝度値と上記補正誤差の和が最小輝度単位で量子化されるが、多数の画像を積算すると上記補正誤差が再送輝度単位よりも大きくなり、画像の視認性を低下させる。上記(4)の構成によれば、このような撮像装置が用いられた場合であっても、上述のようにオフセット処理を実施することでオフセット画像を排除し、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を向上することができる。   In an imaging apparatus having a plurality of amplifier circuits that respectively amplify charges transferred from a plurality of pixels, an offset image resulting from a characteristic difference (individual difference) between these amplifier circuits is included in the integrated image. In general, an offset for each pixel is set by an initial or pre-use adjustment using a reference photographing body, but the value is quantized to the minimum luminance unit, and a correction error equal to or less than the minimum luminance unit remains. At this time, when shooting an object whose luminance varies, the sum of the luminance value of the object and the correction error is quantized in the minimum luminance unit. However, when a large number of images are integrated, the correction error is larger than the retransmission luminance unit. Increases and decreases the visibility of the image. According to the configuration of (4) above, even when such an imaging apparatus is used, the offset image is eliminated by performing the offset process as described above, and the monitoring object in the background of dust Visibility can be improved.

(5)幾つかの実施形態では上記(1)から(4)のいずれか一構成において、前記高粉塵環境は微粉炭を燃料とする燃焼炉である。 (5) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (4), the high dust environment is a combustion furnace using pulverized coal as fuel.

上記(5)の構成によれば、微粉炭を燃料とする燃焼炉の監視用の撮像装置に適用することにより、微粉炭のような微粒子が浮遊し、強力な火炎が存在する環境下においても、監視対象物を精度よく認識できる。   According to the configuration of the above (5), by applying it to an imaging device for monitoring a combustion furnace using pulverized coal as fuel, fine particles such as pulverized coal float, and even in an environment where a strong flame exists. The object to be monitored can be accurately recognized.

(6)幾つかの実施形態では上記(1)から(5)のいずれか一構成において、前記所定の積算時間は40ミリ秒以下である。 (6) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (5), the predetermined integration time is 40 milliseconds or less.

上記(6)の構成では、望ましくは所定の積算時間は1ミリ秒以下である。   In the configuration of (6) above, the predetermined integration time is desirably 1 millisecond or less.

(7)本発明の少なくとも一実施形態に係る画像処理方法は上記課題を解決するために、高粉塵環境下にある監視対象物を所定の積算時間で撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された複数の画像データを蓄積する蓄積工程と、前記蓄積工程で蓄積された前記複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、時間的に変動する輝度成分のコントラストを低減した積算画像を作成する積算処理工程と、前記積算画像に基づいて、前記監視対象物のコントラストを表示可能とした出力画像を作成する出力画像作成工程と、を備える。 (7) In order to solve the above problems, an image processing method according to at least one embodiment of the present invention captures an image of a monitoring object in a high dust environment in a predetermined integration time, and images in the imaging step An accumulation process for accumulating the plurality of image data, and an accumulation image in which the contrast of the luminance component that varies with time is reduced by performing an accumulation process on the plurality of image data accumulated in the accumulation process And an output image creating step for creating an output image capable of displaying the contrast of the monitoring object based on the accumulated image.

上記(7)の方法によれば、撮像された複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、積算画像が形成される。このような積算画像では、単一画像内では分離されているコントラストを有する燃焼炉内を浮遊する粉塵等の影響によって時間的に変動するコントラスト成分が平均化される。その結果、積算画像は、平均輝度を中心とする輝度変化が強調され、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を向上することができる。このときシャッタ時間が長く、単一画像内で時間積算された場合には、画素毎の輝度の量子化の影響により粉塵の背景にある監視対象物の視認性を向上することはできなかった。   According to the method (7), an integrated image is formed by performing an integration process on a plurality of imaged image data. In such an integrated image, a contrast component that varies temporally due to the influence of dust or the like floating in the combustion furnace having a contrast separated in a single image is averaged. As a result, in the integrated image, the luminance change centering on the average luminance is emphasized, and the visibility of the monitoring object in the background of dust can be improved. At this time, when the shutter time is long and time integration is performed in a single image, the visibility of the monitoring object in the background of the dust cannot be improved due to the influence of luminance quantization for each pixel.

(8)幾つかの実施形態では上記(7)の方法において、前記撮像工程では、複数の画素を有する撮像素子を有し、前記撮像素子上に結像する前記監視対象物からの光を光電変換し、前記複数の画素の電荷を周期的に転送することにより前記画像データを出力する撮像装置を用い、前記画像処理方法は、前記積算画像に含まれる輝度分布を前記撮像装置の転送周期毎に平均化して得られるオフセット画像を前記積算画像から減算することによりオフセット処理を実施するオフセット処理工程を更に備える。 (8) In some embodiments, in the method of (7) above, the imaging step includes an imaging device having a plurality of pixels, and photoelectrically outputs light from the monitoring object imaged on the imaging device. The image processing method uses an imaging device that outputs the image data by converting and periodically transferring charges of the plurality of pixels, and the image processing method uses the luminance distribution included in the integrated image for each transfer cycle of the imaging device. Further, an offset processing step of performing offset processing by subtracting an offset image obtained by averaging from the integrated image is further provided.

上記(8)の方法によれば、積算画像に対してオフセット処理を実施することにより、積算画像に含まれるオフセットを排除することができる。その結果、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を、より向上することができる。   According to the method (8), the offset included in the accumulated image can be eliminated by performing the offset process on the accumulated image. As a result, the visibility of the monitoring object in the background of dust can be further improved.

(9)幾つかの実施形態では上記(7)又は(8)の方法において、前記所定の積算時間は40ミリ秒以下である。 (9) In some embodiments, in the method of (7) or (8), the predetermined integration time is 40 milliseconds or less.

上記(9)の方法では、望ましくは所定の積算時間は1ミリ秒以下である。   In the method (9), preferably, the predetermined integration time is 1 millisecond or less.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、高粉塵環境下における監視対象の視認性を向上可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供できる。   According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of improving the visibility of a monitoring target in a high dust environment.

ボイラ設備を概略的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing boiler equipment roughly. 図1の燃焼炉からの発光に含まれる波長分布を示す測定例である。It is a measurement example which shows the wavelength distribution contained in the light emission from the combustion furnace of FIG. 図1の撮像装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the imaging device of FIG. 図3の各画素から電荷が転送される様子を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a mode that an electric charge is transferred from each pixel of FIG. 本発明の少なくとも一実施形態に係る画像処理装置の内部構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an internal configuration of an image processing apparatus according to at least one embodiment of the present invention. 図5の画像処理装置によって実施される画像処理方法を工程毎に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image processing method implemented by the image processing apparatus of FIG. 5 for every process. 図5の各工程における画像例である。It is an example of an image in each process of Drawing 5. 図6のステップS12で実施されるオフセット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine of the offset process implemented by step S12 of FIG. 図8の説明図である。It is explanatory drawing of FIG. 積算画像で選択された監視対象領域の一例である。It is an example of the monitoring object area | region selected by the integration image.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.

まず本発明の少なくとも一実施形態に係る画像処理装置100の監視対象物となるボイラ設備1について説明する。図1は、ボイラ設備1を概略的に示す構成図である。
ボイラ設備1は、燃焼炉(火炉)2と、燃焼炉2に設けられた燃焼装置4とを備える。燃焼装置4は、固体粉末燃料及び酸素含有ガスを燃焼炉2に供給可能であり、固体粉末燃料が燃焼炉2の内部で燃焼することによって高温ガス(燃焼ガス)が生成される。高温ガスは、図示しない節炭器、過熱器及び再熱器等の熱交換器を介して、熱媒体としての水を加熱し、これにより得られた蒸気を利用して、例えば図示しないタービン発電機を作動させることができる。
First, a description will be given of a boiler facility 1 serving as a monitoring target of an image processing apparatus 100 according to at least one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a boiler facility 1.
The boiler facility 1 includes a combustion furnace (furnace) 2 and a combustion device 4 provided in the combustion furnace 2. The combustion device 4 can supply a solid powder fuel and an oxygen-containing gas to the combustion furnace 2, and the solid powder fuel burns inside the combustion furnace 2 to generate a high-temperature gas (combustion gas). The hot gas heats water as a heat medium via a heat exchanger such as a economizer, superheater, and reheater (not shown), and uses the steam obtained thereby, for example, turbine power generation (not shown). The machine can be activated.

固体粉末燃料は、固体状の原料を粉砕して生成される微粉状の燃料であり、例えば石炭、オイルコークス、固体状バイオマスなどの単体或いは混合物である。本実施形態では固体粉末燃料は微粉炭であり、ボイラ設備1に併設されたミル6が石炭を粉砕することによって、微粉炭が得られる。   The solid powder fuel is a fine powder fuel produced by pulverizing a solid raw material, for example, a simple substance or a mixture of coal, oil coke, solid biomass and the like. In the present embodiment, the solid powder fuel is pulverized coal, and the pulverized coal is obtained when the mill 6 provided in the boiler facility 1 pulverizes the coal.

燃焼装置4は、燃焼炉2に取り付け可能な少なくとも1つのバーナ8と、バーナ8を囲むように燃焼炉2に取り付け可能な風箱10とを備える。微粉炭は、送風機12から送られてきた搬送用ガスによって運ばれ、バーナ8の燃料供給ノズル(不図示)に供給される。一方、風箱10には、送風機13から酸素含有ガスが送られる。搬送用ガス及び酸素含有ガスは例えば空気である。
尚、搬送用ガスの一部及び酸素含有ガスは、加熱器14によって適当な温度まで加熱可能である。加熱器14はボイラ設備1に組み込まれていてもよい。
The combustion apparatus 4 includes at least one burner 8 that can be attached to the combustion furnace 2 and a wind box 10 that can be attached to the combustion furnace 2 so as to surround the burner 8. The pulverized coal is carried by the carrier gas sent from the blower 12 and supplied to a fuel supply nozzle (not shown) of the burner 8. On the other hand, oxygen-containing gas is sent from the blower 13 to the wind box 10. The carrier gas and the oxygen-containing gas are, for example, air.
A part of the carrier gas and the oxygen-containing gas can be heated to an appropriate temperature by the heater 14. The heater 14 may be incorporated in the boiler facility 1.

このようなボイラ設備1では、燃焼炉2の壁面を監視するための監視窓16が設けられている。監視窓16は、監視対象となる壁面に対向する側に透明窓である。燃焼炉2の外部には撮像装置20が設置されており、監視窓16を介して燃焼炉2の壁面を撮像することにより監視可能に構成されている。このような撮像装置20は高温の燃焼炉2の外部に設置されているため、過酷な環境にさらされることなく、燃焼炉2の内部を監視できる。   In such boiler equipment 1, a monitoring window 16 for monitoring the wall surface of the combustion furnace 2 is provided. The monitoring window 16 is a transparent window on the side facing the wall surface to be monitored. An imaging device 20 is installed outside the combustion furnace 2 and is configured to be monitored by imaging the wall surface of the combustion furnace 2 through the monitoring window 16. Since such an imaging device 20 is installed outside the high-temperature combustion furnace 2, the inside of the combustion furnace 2 can be monitored without being exposed to a harsh environment.

また稼働中の燃焼炉2では、微粉炭が燃焼することにより強力な火炎が存在する。撮像装置20では、このような火炎の発光による影響を排除するために、火炎の発光波長を避けた波長領域における撮像を行う。ここで図2は、図1の燃焼炉2からの発光に含まれる波長分布を示す測定例である。図2に示されるように、火炎の発光波長は約4μmの赤外波長帯域で小さくなっており、撮像装置20は当該波長帯域において撮像を行う。   Moreover, in the combustion furnace 2 in operation, a powerful flame exists by burning pulverized coal. The imaging device 20 performs imaging in a wavelength region that avoids the emission wavelength of the flame in order to eliminate the influence of such emission of the flame. Here, FIG. 2 is a measurement example showing the wavelength distribution included in the light emission from the combustion furnace 2 of FIG. As shown in FIG. 2, the emission wavelength of the flame is small in the infrared wavelength band of about 4 μm, and the imaging device 20 performs imaging in the wavelength band.

図3は図1の撮像装置20の構成を示す概略図である。撮像装置20は、複数の画素22を有する撮像素子24を有する。具体的には、撮像素子24は例えばCMOSイメージセンサであり、複数の画素22を有するマトリクス型の撮像素子である。複数の画素22では、監視対象物から撮像素子24上に結像した光が光電変換される。各画素22で変換された電荷は、垂直走査回路26及び水平転送走査回路28によって順次転送される。転送された電荷は、アンプ回路30で増幅された後、画像データとして外部に出力される。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the imaging device 20 of FIG. The imaging device 20 includes an imaging element 24 having a plurality of pixels 22. Specifically, the image sensor 24 is a CMOS image sensor, for example, and is a matrix type image sensor having a plurality of pixels 22. In the plurality of pixels 22, the light imaged on the image sensor 24 from the monitoring target is photoelectrically converted. The charges converted in each pixel 22 are sequentially transferred by the vertical scanning circuit 26 and the horizontal transfer scanning circuit 28. The transferred charge is amplified by the amplifier circuit 30 and then output to the outside as image data.

各画素22からの電荷の転送は、垂直走査回路26及び水平転送走査回路28によって周期的に行われる。図4は図3の各画素22から電荷が転送される様子を説明するための模式図である。ここで、図4(a)に示されるように、撮像素子24として(m×n)個の画素22を含むマトリクス型を想定する。シャッタ開放時間もしくは素子の電化蓄積時間は40ミリ秒以下の短時間とし、本例では30マイクロ秒とした。   The transfer of charges from each pixel 22 is periodically performed by the vertical scanning circuit 26 and the horizontal transfer scanning circuit 28. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining how charges are transferred from each pixel 22 in FIG. Here, as shown in FIG. 4A, a matrix type including (m × n) pixels 22 is assumed as the image sensor 24. The shutter open time or the charge accumulation time of the element was set to a short time of 40 milliseconds or less, and in this example, 30 microseconds.

垂直走査回路26は特定の1つの行を選択すると、水平転送走査回路28は当該選択された行において隣接するN個の画素22から同時に電荷を転送し、当該行における転送が完了するまで繰り返す。すなわち図4(b)に示されるように、m1行目が選択された場合、1回目の転送では、当該m1行目のうち1〜N列目の画素22、22、・・・22から同時に電荷が転送され、続いて(N+1)〜2N番目の画素22N+1、22N+2、・・・222Nから同時に電荷が転送される。これは、m1行目における最終列(n列目)の画素22からの電荷の転送が完了するまで繰り返される。 When the vertical scanning circuit 26 selects a specific row, the horizontal transfer scanning circuit 28 simultaneously transfers charges from the adjacent N pixels 22 in the selected row, and repeats until the transfer in the row is completed. That is, as shown in FIG. 4B, when the m1th row is selected, the first transfer includes the pixels 22 1 , 22 2 ,. At the same time the charge from the N is transferred, followed by (N + 1) ~2N th pixel 22 N + 1, 22 N + 2, at the same time the charge from · · · 22 2N are transferred. This is repeated until the transfer of charges from the pixel 22 in the last column (nth column) in the m1th row is completed.

このようにm1行目における電荷の転送が完了すると、垂直走査回路26は隣り合う行を選択し、水平転送走査回路28は当該選択された行において、前述と同様に、隣接するN個の画素から同時に電荷の転送を繰り返し行う。つまり図4(c)に示されるように、転送が完了したm行22、22、・・・2222から電荷の転送が同時に行われ、続いて(N+1)〜2N番目の画素22N+1、22N+2、・・・222Nから電荷の転送が行われる。これは、(m1+1)行目における最終列(n列目)の画素22からの電荷の転送が完了するまで繰り返される。
このようにして撮像素子24に含まれる(m×n)個の画素全体にわたって周期的な転送が順次行われる。
When the transfer of charges in the m1th row is completed in this way, the vertical scanning circuit 26 selects an adjacent row, and the horizontal transfer scanning circuit 28 selects N adjacent pixels in the selected row as described above. At the same time, charge transfer is repeated. That is, as shown in FIG. 4C, charges are transferred simultaneously from m rows 22 1 , 22 2 ,... 22 N 22 for which transfer has been completed, and then (N + 1) to 2N-th pixels 22 are transferred. Charges are transferred from N + 1 , 22 N + 2 ,... 22 2N . This is repeated until the transfer of charges from the pixel 22 in the last column (n-th column) in the (m1 + 1) -th row is completed.
In this manner, periodic transfer is sequentially performed over the entire (m × n) pixels included in the image sensor 24.

このような撮像装置20を用いて燃焼炉2の内部を撮影すると、燃焼炉2内を浮遊する粉塵濃度に応じて、観察対象の視認性が変化する。また燃焼炉2の内部では粉塵濃度が時間とともに揺らいでいるため(粉塵濃度の分布が変化するため)、撮像装置20の視認性は時間とともに変動する。すなわち、ある瞬間では粉塵濃度が低下して視認性が向上するが、他の瞬間では粉塵濃度が増加して視認性が低下することがある。そのため、画像の積算時間としては25ミリ秒以下、更に適切には1ミリ秒以下とすることが適当であった。   When the inside of the combustion furnace 2 is imaged using such an imaging device 20, the visibility of the observation object changes according to the concentration of dust floating in the combustion furnace 2. Further, since the dust concentration fluctuates with time inside the combustion furnace 2 (because the dust concentration distribution changes), the visibility of the imaging device 20 varies with time. That is, the dust concentration is reduced at a certain moment and the visibility is improved, but the dust concentration is increased and the visibility is lowered at another moment. For this reason, it is appropriate to set the image integration time to 25 milliseconds or less, more suitably 1 millisecond or less.

このように撮像装置20の撮像画像は、燃焼炉2の粉塵濃度に応じて変動するため、単一の撮像画像では、監視対象を良好に認識することが困難である。そこで撮像装置20で取得された画像データは、以下に説明する画像処理装置100に送られることにより、所定の画像処理が実施される。   Thus, since the captured image of the imaging device 20 fluctuates according to the dust concentration of the combustion furnace 2, it is difficult to recognize the monitoring target well with a single captured image. Accordingly, the image data acquired by the imaging device 20 is sent to an image processing device 100 described below, whereby predetermined image processing is performed.

図5は本発明の少なくとも一実施形態に係る画像処理装置100の構成図であり、図6は図5の画像処理装置100によって実施される画像処理方法を工程毎に示すフローチャートであり、図7は図5の各工程における画像例である。   5 is a configuration diagram of the image processing apparatus 100 according to at least one embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing an image processing method performed by the image processing apparatus 100 of FIG. These are examples of images in each step of FIG.

画像処理装置100は、例えばコンピュータのような電子演算装置から構成されており、後述する画像処理を実施するためのプログラムがインストールされる。このような画像処理装置100は、各種データを蓄積する蓄積部102と、蓄積部102に蓄積された複数の画像データに対して積算処理を実施する積算処理部104と、オフセット処理を実施するオフセット処理部106と、画像調整処理を実施して出力画像を作成する出力画像作成部108と、を備える。
尚、本実施形態では蓄積部102は、ハードディスクやメモリ等の記憶装置からなり、蓄積するデータの種類に応じて複数用意されている。具体的には、撮像装置20によって撮像された複数の画像データを蓄積するための第1の蓄積部102aと、積算処理部104で作成される積算画像を蓄積するための第2の蓄積部102bと、オフセット処理が実施された画像データを蓄積するための第3の蓄積部102cと、出力画像が蓄積される第4の蓄積部102dと、が用意されている。
The image processing apparatus 100 is composed of an electronic arithmetic device such as a computer, for example, and a program for performing image processing to be described later is installed. Such an image processing apparatus 100 includes a storage unit 102 that stores various data, an integration processing unit 104 that performs integration processing on a plurality of image data stored in the storage unit 102, and an offset that performs offset processing. A processing unit 106 and an output image creation unit 108 that performs an image adjustment process to create an output image are provided.
In the present embodiment, the storage unit 102 includes a storage device such as a hard disk or a memory, and a plurality of storage units 102 are prepared according to the type of data to be stored. Specifically, a first accumulation unit 102a for accumulating a plurality of image data captured by the imaging device 20, and a second accumulation unit 102b for accumulating the accumulated image created by the accumulation processing unit 104. And a third accumulation unit 102c for accumulating the image data subjected to the offset process, and a fourth accumulation unit 102d for accumulating the output image.

まず画像処理装置100は、撮像装置20で時系列的に連続で撮像を行うことにより、監視対象(燃焼炉2の壁面)の複数の画像データを取得する(ステップS10)。撮像装置20による撮像は、図2を参照して上述したように、赤外線波長帯域において行われる。   First, the image processing apparatus 100 acquires a plurality of image data of a monitoring target (a wall surface of the combustion furnace 2) by continuously capturing images in time series with the imaging apparatus 20 (step S10). The imaging by the imaging device 20 is performed in the infrared wavelength band as described above with reference to FIG.

図7(a)は第1の蓄積部102aに蓄積される画像データの一例である。このように撮像装置20から取得される画像データでは、粉塵の影響によって監視対象である燃焼炉2の壁面の様子が不鮮明であり、監視用として不十分である。
尚、このような画像データに対して微小領域(例えば9×9ピクセルの領域)毎にコントラストを平均化する適応的ヒストグラム平均化処理を実施してもよい。これにより、画像内の明るさ分布が大きい場合に視認性を向上できる。
FIG. 7A is an example of image data stored in the first storage unit 102a. Thus, in the image data acquired from the imaging device 20, the state of the wall surface of the combustion furnace 2 to be monitored is unclear due to the influence of dust, which is insufficient for monitoring.
Note that an adaptive histogram averaging process that averages the contrast for each minute area (for example, a 9 × 9 pixel area) may be performed on such image data. Thereby, visibility can be improved when the brightness distribution in an image is large.

撮像装置20は、図2及び図3を参照して上述したように、撮像素子24から周期的な転送を行うことにより画像データを出力する。撮像装置20から出力された複数の画像データは、第1の蓄積部102aに読み出し可能に蓄積される。   As described above with reference to FIGS. 2 and 3, the imaging device 20 outputs image data by performing periodic transfer from the imaging device 24. A plurality of image data output from the imaging device 20 is readable and stored in the first storage unit 102a.

蓄積部102に蓄積された複数の画像データは、積算処理部104によって読み出され、積算処理が実施される(ステップS11)。積算処理は、第1の蓄積部102aから読み出した複数の画像データについて、対応する画素22同士の輝度値を加算することによって行われる。このような積算処理では、時間的に不変に存在する監視対象物(燃焼炉2の壁面)についてはコントラストが強調される一方で、時間的に揺らぐ変動成分は平均値を中心にキャンセル(平均化)され、コントラストが低減される。そのため、積算処理に作成される積算画像では、燃焼炉2の内部にて変動する粉塵濃度による影響が排除され、監視対象物の視認性が向上する。このように積算処理部104で作成された積算画像は、第2の蓄積部102bに読み出し可能に蓄積される。   The plurality of image data stored in the storage unit 102 is read by the integration processing unit 104, and integration processing is performed (step S11). The integration process is performed by adding the luminance values of the corresponding pixels 22 to the plurality of image data read from the first accumulation unit 102a. In such integration processing, contrast is emphasized for a monitoring object (a wall surface of the combustion furnace 2) that remains unchanged in time, while a fluctuation component that fluctuates in time is canceled (averaged) around an average value. And the contrast is reduced. Therefore, in the integrated image created in the integration process, the influence of the dust concentration that fluctuates inside the combustion furnace 2 is eliminated, and the visibility of the monitoring object is improved. The accumulated image created by the accumulation processing unit 104 in this way is accumulated in the second accumulation unit 102b so as to be readable.

図7(b)は積算処理部104によって形成された積算画像の一例である。積算画像では、図7(a)の単一の画像では粉塵の影響によって認識不能であった燃焼炉2の壁面の凹凸が浮き上がるように表示され、視認性が向上している。このような積算画像では、複数の画像データのなかで短時間であれ壁面が見えていれば、その他の変動成分の影響が排除された際に壁面(壁面ニントラストや長時間で変動するクリンカ)が強調して表示されるため効果的である。   FIG. 7B is an example of an accumulated image formed by the accumulation processing unit 104. In the integrated image, the unevenness of the wall surface of the combustion furnace 2 that could not be recognized due to the influence of dust in the single image of FIG. 7A is displayed so as to be raised, and the visibility is improved. In such an integrated image, if the wall surface can be seen for a short time in a plurality of image data, the wall surface (wall surface nintrust or clinker that varies over a long time) when the influence of other fluctuation components is eliminated. Is effective because it is highlighted.

図7(b)の例では、監視対象である燃焼炉2の壁面の視認性が向上しているが、この画像には縦方向に沿った複数のラインからなる縞模様が含まれている。これは、撮像装置20に含まれる撮像素子24において1階調以下に補正されている画素22毎のオフセットの微小な差異が、画像データを積算することで強調されて現れたものである。本発明者の鋭意研究によれば、このような縞模様は特に、画像信号を増幅するアンプ回路30に含まれる複数の増幅器の特性差(個体差)に起因しており、これは続くオフセット処理により良好に抑制可能であることが判明した。   In the example of FIG. 7B, the visibility of the wall surface of the combustion furnace 2 to be monitored is improved, but this image includes a striped pattern composed of a plurality of lines along the vertical direction. This is because a minute difference in offset for each pixel 22 that has been corrected to one gradation or less in the image pickup device 24 included in the image pickup device 20 is emphasized by integrating the image data. According to the earnest study of the present inventor, such a striped pattern is caused in particular by a characteristic difference (individual difference) between a plurality of amplifiers included in the amplifier circuit 30 that amplifies the image signal, and this is a subsequent offset process. It was found that it can be suppressed satisfactorily.

第2の蓄積部102bに蓄積された積算画像は、オフセット処理部106によって読み出され、オフセット処理が実施される(ステップS12)。オフセット処理は、積算画像に含まれる画素を撮像装置20の撮像素子24の転送周期毎に平均化することで得られるオフセット画像に基づいて行われる。   The accumulated image accumulated in the second accumulation unit 102b is read by the offset processing unit 106, and an offset process is performed (step S12). The offset processing is performed based on an offset image obtained by averaging the pixels included in the integrated image for each transfer cycle of the image sensor 24 of the imaging device 20.

ここで図8を参照して図6のステップS12におけるオフセット処理について詳しく説明する。図8は図6のステップS12で実施されるオフセット処理のサブルーチンを示すフローチャートであり、図9は図8の説明図である。   Here, the offset process in step S12 of FIG. 6 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a subroutine of offset processing executed in step S12 of FIG. 6, and FIG. 9 is an explanatory diagram of FIG.

まずオフセット処理部106は、第2の蓄積部102bに蓄積された積算画像を取得する(ステップS20)。図9(a)の左図には、オフセット処理部106が取得した積算画像の一例がXY平面上で示されている。ここで、X軸は図2の水平走査方向に平行であり、Y軸は図2の垂直走査方向に平行に設定されている。   First, the offset processing unit 106 acquires the accumulated image stored in the second storage unit 102b (step S20). In the left diagram of FIG. 9A, an example of the accumulated image acquired by the offset processing unit 106 is shown on the XY plane. Here, the X axis is set parallel to the horizontal scanning direction of FIG. 2, and the Y axis is set parallel to the vertical scanning direction of FIG.

続いて、図9(a)の右図に示されるように、オフセット処理部106で取得した積算画像の一部領域を選択し(ステップS21)、当該領域における各画素の輝度値を特定することにより、図9(b)に示される三次元輝度マップを作成する(ステップS22)。ここで三次元輝度マップは、選択された一部領域(XY平面)における各画素22の輝度値をZ軸とする三次元なマップである。
尚、ステップS21における一部領域は、少なくとも撮像装置20において同時に転送可能な電荷数Nより大きな領域として選択されるとよい。本実施形態では、以下、(m×n)個の画素22がマトリクス状に配列された領域が選択されたとして説明する。
Subsequently, as shown in the right diagram of FIG. 9A, a partial region of the integrated image acquired by the offset processing unit 106 is selected (step S21), and the luminance value of each pixel in the region is specified. Thus, a three-dimensional luminance map shown in FIG. 9B is created (step S22). Here, the three-dimensional luminance map is a three-dimensional map with the luminance value of each pixel 22 in the selected partial region (XY plane) as the Z axis.
Note that the partial region in step S21 may be selected as a region that is at least larger than the number N of charges that can be transferred simultaneously in the imaging device 20. In the present embodiment, the following description will be made assuming that an area in which (m × n) pixels 22 are arranged in a matrix is selected.

そして、オフセット処理部106は、図9(b)の三次元輝度マップにおいて、Y軸に沿って並ぶ画素22について輝度値の平均値を求めることにより(Y軸に沿って集計し)、図9(c)に示される特性曲線を算出する(ステップS23)。例えば合計(m×n)個の画素22がマトリクス状に配列している場合、各列に配列されたm個の画素22について輝度値の平均値を求め、当該平均値を縦軸、X軸の座標を横軸とするように特性曲線を算出する。   Then, the offset processing unit 106 obtains the average value of the luminance values for the pixels 22 arranged along the Y axis in the three-dimensional luminance map of FIG. 9B (aggregates along the Y axis), and FIG. The characteristic curve shown in (c) is calculated (step S23). For example, when a total of (m × n) pixels 22 are arranged in a matrix, an average value of luminance values is obtained for m pixels 22 arranged in each column, and the average value is represented by the vertical axis and the X axis. The characteristic curve is calculated so that the coordinate of is the horizontal axis.

図9(c)に示されるように、特性曲線の横軸は、水平方向に沿った画素数に対応している。上述したように、撮像装置20では各行において同時にN個ずつ電荷を転送するため、ここでは特性曲線をN個の隣り合う画素からなる複数のセグメントS1、S2、・・・・に分割する(ステップS24)。そして、分割された複数のセグメントS1、S2、・・・・を重ね合わせることにより、図9(d)に示される積算特性曲線を算出する(ステップS25)。このような積算特性曲線には、撮像装置20の各チャンネルの特性が反映されている。   As shown in FIG. 9C, the horizontal axis of the characteristic curve corresponds to the number of pixels along the horizontal direction. As described above, since the imaging device 20 transfers N charges simultaneously in each row, the characteristic curve is divided into a plurality of segments S1, S2,... S24). Then, the integrated characteristic curve shown in FIG. 9D is calculated by superimposing the plurality of divided segments S1, S2,... (Step S25). Such an integrated characteristic curve reflects the characteristics of each channel of the imaging device 20.

続いてステップS25で算出した積算特性曲線について、線形近似直線を求める(ステップS26)。積算近似直線はZ=aX+bを積算特性曲線にフィッティングすることによって定数a、bを特定することにより求められる。続いて、ステップS26で求められた線形近似直線の傾きaがゼロ(すなわち、図9(e)に示されるように線形近似直線がX軸に平行)になるように、オフセット補正の補正値を決定する(ステップS27)。続いて、ステップS27で決定された補正値を、ステップS20の積算画像の全体に対応する範囲に展開させることにより周期的平均化画像を作成する(ステップS28)。図9(f)は、ステップS28で作成された周期的平均化画像の一例である。   Subsequently, a linear approximate straight line is obtained for the integrated characteristic curve calculated in step S25 (step S26). The integrated approximate straight line is obtained by specifying constants a and b by fitting Z = aX + b to the integrated characteristic curve. Subsequently, the correction value of the offset correction is set so that the slope a of the linear approximation line obtained in step S26 becomes zero (that is, the linear approximation line is parallel to the X axis as shown in FIG. 9E). Determine (step S27). Subsequently, a periodic averaged image is created by developing the correction value determined in step S27 in a range corresponding to the entire integrated image in step S20 (step S28). FIG. 9F is an example of the periodic averaged image created in step S28.

そしてステップS28で作成された周期的平均化画像を、ステップS20の積算画像から減算処理することにより、オフセット処理を実施する(ステップS29)。これにより、図7(b)で表示されていた縞模様のノイズが適切に除去され、監視対象である燃焼炉2の壁面が、より鮮明に表示される。   Then, an offset process is performed by subtracting the periodic averaged image created in step S28 from the integrated image in step S20 (step S29). Thereby, the noise of the striped pattern displayed in FIG. 7B is appropriately removed, and the wall surface of the combustion furnace 2 to be monitored is displayed more clearly.

尚、ステップS27では、線形近似直線が一定輝度に近づくように補正値を決定すればよい。理想的には、線形近似直線が一定輝度になるように補正することが好ましいが、本実施形態では、演算負担とのバランスを考慮して、線形近似直線の傾きがゼロになるようなオフセット補正が行われている。   In step S27, the correction value may be determined so that the linear approximation line approaches a constant luminance. Ideally, it is preferable to correct the linear approximation line so that it has a constant luminance. However, in this embodiment, the offset correction is performed so that the slope of the linear approximation line becomes zero in consideration of the balance with the calculation burden. Has been done.

このようにオフセット処理がなされた積算画像は、第3の蓄積部102cに読み出し可能に蓄積される。そして出力画像作成部108は、第3の蓄積部102cに蓄積された積算画像を読み出し、ディスプレイ等の表示装置(不図示)における表示形式に適合するように適宜調整処理を実施することにより出力画像を作成する(ステップS13)。調整処理が実施された出力画像は、第4の蓄積部102dに蓄積されるとともに、適宜表示装置110に表示される(ステップS14)。   The accumulated image subjected to the offset process in this way is stored in the third storage unit 102c so as to be readable. Then, the output image creation unit 108 reads the accumulated image accumulated in the third accumulation unit 102c and appropriately adjusts the output image so as to conform to a display format in a display device (not shown) such as a display. Is created (step S13). The output image on which the adjustment process has been performed is stored in the fourth storage unit 102d and displayed on the display device 110 as appropriate (step S14).

尚、ステップS12におけるオフセット処理は、積算画像のうち選択された一部の領域について実施されてもよい。例えば図10に示されるように、積算画像のうち監視対象領域40を選択し、当該監視対象領域40に限定的にオフセット処理が実施してもよい。この場合、積算画像全体に対してオフセット処理を実施する場合に比べて演算処理負荷が少なく済むため、当該処理を実施するための演算装置のコストダウンに貢献するとともに、画像処理速度を向上させることができる。   Note that the offset process in step S12 may be performed on a selected part of the integrated image. For example, as illustrated in FIG. 10, the monitoring target area 40 may be selected from the integrated image, and the offset process may be performed on the monitoring target area 40 in a limited manner. In this case, the calculation processing load is reduced compared with the case where the offset processing is performed on the entire integrated image, which contributes to the cost reduction of the arithmetic device for performing the processing and improves the image processing speed. Can do.

以上説明したように本実施形態によれば、撮像装置20によって撮像された複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、積算画像が形成される。このような積算画像では、燃焼炉内を浮遊する粉塵等の影響によって時間的に変動するコントラスト成分が平均化される。その結果、積算画像は、平均輝度を中心とする輝度変化が強調され、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を向上することができる。
また更に、積算画像に対してオフセット処理を実施することにより、撮像装置20の特性に起因するオフセットを排除し、粉塵の背景にある監視対象物の視認性を、より向上することができる。
このようにして、高粉塵環境下における監視対象の視認性を向上可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, an integration image is formed by performing integration processing on a plurality of image data captured by the imaging device 20. In such an integrated image, the contrast components that vary with time due to the influence of dust or the like floating in the combustion furnace are averaged. As a result, in the integrated image, the luminance change centering on the average luminance is emphasized, and the visibility of the monitoring object in the background of dust can be improved.
Furthermore, by performing the offset process on the integrated image, the offset due to the characteristics of the imaging device 20 can be eliminated, and the visibility of the monitoring object in the background of dust can be further improved.
In this way, it is possible to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of improving the visibility of a monitoring target in a high dust environment.

本発明は、高粉塵環境下にある監視対象物を撮像して得られる画像を処理するための画像処理装置及び画像処理方法に利用可能である。   The present invention is applicable to an image processing apparatus and an image processing method for processing an image obtained by imaging a monitoring object in a high dust environment.

1 ボイラ設備
2 燃焼炉
4 燃焼装置
6 ミル
8 バーナ
10 風箱
12 送風機
14 加熱器
16 監視窓
20 撮像装置
22 画素
24 撮像素子
26 垂直走査回路
28 水平転送走査回路
30 アンプ回路
40 監視対象領域
100 画像処理装置
102 蓄積部
102a 第1の蓄積部
102b 第2の蓄積部
102c 第3の蓄積部
102d 第4の蓄積部
104 積算処理部
106 オフセット処理部
108 出力画像作成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boiler equipment 2 Combustion furnace 4 Combustion device 6 Mill 8 Burner 10 Wind box 12 Blower 14 Heater 16 Monitoring window 20 Imaging device 22 Pixel 24 Imaging element 26 Vertical scanning circuit 28 Horizontal transfer scanning circuit 30 Amplifier circuit 40 Monitoring object area 100 Image Processing device 102 Storage unit 102a First storage unit 102b Second storage unit 102c Third storage unit 102d Fourth storage unit 104 Integration processing unit 106 Offset processing unit 108 Output image creation unit

Claims (9)

高粉塵環境下にある監視対象物を所定の積算時間で撮像可能な撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された複数の画像データを蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積された前記複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、時間的に変動する輝度成分のコントラストを低減した積算画像を作成する積算処理部と、
前記積算画像に基づいて、前記監視対象物のコントラストを表示可能とした出力画像を作成する出力画像作成部と、
を備える、画像処理装置。
An imaging device capable of imaging a monitoring object in a high dust environment in a predetermined integration time;
An accumulation unit that accumulates a plurality of image data captured by the imaging device;
An integration processing unit that creates an integrated image with reduced contrast of luminance components that vary with time by performing integration processing on the plurality of image data stored in the storage unit;
Based on the accumulated image, an output image creating unit that creates an output image capable of displaying the contrast of the monitoring object;
An image processing apparatus comprising:
前記撮像装置は、複数の画素を有する撮像素子を有し、前記撮像素子上に結像する前記監視対象物からの光を光電変換し、前記複数の画素の電荷を周期的に転送することにより前記画像データを出力し、
前記画像処理装置は、前記積算画像に含まれる輝度分布を前記撮像装置の転送周期毎に平均化して得られるオフセット画像を前記積算画像から減算することによりオフセット処理を実施するオフセット処理部を更に備える、請求項1に記載の画像処理装置。
The imaging device includes an imaging device having a plurality of pixels, photoelectrically converts light from the monitoring target imaged on the imaging device, and periodically transfers charges of the plurality of pixels. Outputting the image data;
The image processing apparatus further includes an offset processing unit that performs an offset process by subtracting an offset image obtained by averaging the luminance distribution included in the accumulated image for each transfer period of the imaging device from the accumulated image. The image processing apparatus according to claim 1.
前記オフセット処理は前記積算画像のうち選択された一部の領域について実施される、請求項2に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 2, wherein the offset process is performed on a selected part of the integrated image. 前記撮像装置は、前記複数の画素から転送される電荷をそれぞれ増幅する複数の増幅回路を有する、請求項2又は3に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 2, wherein the imaging apparatus includes a plurality of amplification circuits that respectively amplify charges transferred from the plurality of pixels. 前記高粉塵環境は微粉炭を燃料とする燃焼炉である、請求項1から4のいずれか一項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the high dust environment is a combustion furnace using pulverized coal as a fuel. 前記所定の積算時間は40ミリ秒以下であり、請求項1から5のいずれか一項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the predetermined integration time is 40 milliseconds or less. 高粉塵環境下にある監視対象物を所定の積算時間で撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された複数の画像データを蓄積する蓄積工程と、
前記蓄積工程で蓄積された前記複数の画像データに対して積算処理を実施することにより、時間的に変動する輝度成分のコントラストを低減した積算画像を作成する積算処理工程と、
前記積算画像に基づいて、前記監視対象物のコントラストを表示可能とした出力画像を作成する出力画像作成工程と、
を備える、画像処理方法。
An imaging step of imaging a monitoring object in a high dust environment in a predetermined integration time;
An accumulation step of accumulating a plurality of image data imaged in the imaging step;
An integration process step of creating an integrated image with reduced contrast of luminance components that vary with time by performing an integration process on the plurality of image data stored in the storage step;
An output image creating step for creating an output image capable of displaying the contrast of the monitoring object based on the accumulated image;
An image processing method comprising:
前記撮像工程では、複数の画素を有する撮像素子を有し、前記撮像素子上に結像する前記監視対象物からの光を光電変換し、前記複数の画素の電荷を周期的に転送することにより前記画像データを出力する撮像装置を用い、
前記画像処理方法は、前記積算画像に含まれる輝度分布を前記撮像装置の転送周期毎に平均化して得られるオフセット画像を前記積算画像から減算することによりオフセット処理を実施するオフセット処理工程を更に備える、請求項7に記載の画像処理方法。
In the imaging step, an imaging device having a plurality of pixels is included, photoelectrically converting light from the monitoring object imaged on the imaging device, and periodically transferring charges of the plurality of pixels. Using an imaging device that outputs the image data,
The image processing method further includes an offset processing step of performing offset processing by subtracting an offset image obtained by averaging the luminance distribution included in the integrated image for each transfer period of the imaging device from the integrated image. The image processing method according to claim 7.
前記所定の積算時間は40ミリ秒以下であり、請求項7又は8に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 7 or 8, wherein the predetermined integration time is 40 milliseconds or less.
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