JP2020092349A - システムおよびプログラム等 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、可視光画像を解析することは容易ではなかった。一方で、遠赤外線を用いる熱画像検査装置等は、可視光画像とは異なる特性を有する画像データを取得可能であり、これらの画像は、有用な情報を有するものの、充分利用されているとは言えない。
「可視光画像」は、例えば、撮像対象を、レンズを介して固体撮像素子上に結像させて得た赤・緑・青(RGB)の三種類の画像を重ね合わせた画像データとするとよい。固体撮像素子は、例えば、CCD(charge coupled device:電荷結合素子)、または、CMOS(complementary metal oxide semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)とするとよい。
「マルチスペクトルカメラ」は、例えば、多数バンドの画像データが取得できるカメラのうち、バンド数が数十バンドのものまでとするとよい。
「ハイパースペクトルカメラ」は、例えば、多数バンドの画像データが取得できるカメラのうち、マルチスペクトルカメラを超えるバンド数が取得できるものとするとよい。
一例として、以下を撮像対象とするとよい。
・監視対象とする領域、または、監視対象とする領域に存在する物
・工場、居室または車内などの屋内に存在する物
・特殊撮像装置が撮影可能な特性を用いて、検査する物
・特殊撮像装置により撮像した画像から導出される特性を利用可能な物
「可視光画像とは異なる特性を有する画像データ」は、例えば、前述した特殊撮像装置により、撮像対象を撮像した画像を構成する二以上の画素について、可視光画像とは異なる特性を、画素毎に表すデータとするとよい。
「可視光画像とは異なる特性を有する画像データに基づく情報」は、例えば、前述した特殊撮像装置が撮像対象を撮像した、「可視光画像とは異なる特性を有する画像データ」とするとよい。一例として、特殊撮像装置を熱画像検査装置としたときに、前述した温度分布を表した画像とするとよい。
「可視光画像とは異なる特性を有する画像データに基づく情報」は、例えば、前述した特殊撮像装置が撮像対象を撮像した、「可視光画像とは異なる特性を有する画像データ」を処理した情報とするとよい。一例として、特殊撮像装置を熱画像検査装置としたときに、撮像対象から放射される赤外線を計測して温度に変換した数値などを、画素毎に表すなどの処理をした情報とするとよい。
「入力情報」は、例えば、特殊撮像装置が撮像対象を複数に分割して撮像した複数の画像とするとよい。一例として、特殊撮像装置の視野角が、撮像対象の全体に対して狭い場合には、特殊撮像装置が撮像対象を分割して順番に撮像した画像としてもよい。
「入力情報」は、例えば、利用者が要求したときに制御手段に入力されるとよい。一例として、特殊撮像装置が撮影可能な特性を用いて撮像対象を検査したい場合、または、撮像対象を特殊撮像装置が撮像した画像を利用したい場合などに、利用者の指示に基づいて、入力情報が制御手段に入力されるとよい。
「所定の処理」は、例えば、可視光画像とは異なる特性を用いて、以下の処理の少なくとも一つを行うとよい。
・可視光画像とは異なる特性を可視化すること
・可視光画像とは異なる特性の少なくとも一部分を、視認し易くすること(着色、図形または文字の追加など)
・可視光画像とは異なる特性の少なくとも一部分と、撮像対象の可視光画像とを組み合わせること
・撮像対象の異常を検出すること
・撮像対象の異常を検出し、検出した異常を撮像対象の可視光画像に表すこと
・可視光画像とは異なる特性を用いて、撮像対象に固有の情報を提供すること(例えば、後述するコード)
・前述した撮像対象に固有の情報と、他の情報と比較すること(例えば、コードの照合)
・前述した撮像対象に固有の情報と、他の情報とを関連づけること
「入力情報を可視化した画像の少なくとも一部分」は、例えば、入力情報を可視化した画像のうち、所定の条件を満たす部分とするとよい。
「入力情報を可視化した画像の少なくとも一部分」は、例えば、入力情報を可視化した画像のうち、所定の対象物に対応する画像とするとよい。
「入力情報を可視化した画像」は、例えば、入力情報を可視化した画像のうち、所定の領域を抽出したものとするとよい。
ここで、前述した所定の条件、所定の対象物、または、所定の領域は、例えば、制御手段が参照可能な記憶領域に、予め格納されているとよい。
「制御手段は、前記撮像対象の可視光画像を受け」は、例えば、前述した可視光画像を予め制御手段に入力し、制御手段が可視光画像を保持するとよい。一例として、撮像対象が変化しない場合には、制御手段は、事前に撮像した可視光画像を保持するようにしてもよい。
・入力情報を可視化した画像と可視光画像とを一律に重ね合わせること
・入力情報を可視化した画像と可視光画像とを半透過で重ねること
・入力情報から取得する、可視光画像とは異なる特性のうち、所定の条件を満たす部分を、可視光画像に表すこと
・撮像対象のうち、予め設定した対象物の可視光画像とは異なる特性を、可視光画像に表すこと
・入力情報から取得する、可視光画像とは異なる特性の少なくとも一部分を、色分けして表すこと
・入力情報から取得する、可視光画像とは異なる特性の少なくとも一部分を、文字、図形、着色、または、これらの組み合わせで表すこと
「温度情報」は、例えば、撮像対象の温度分布を表す数値とするとよい。
「温度情報」は、例えば、撮像対象の温度を複数の色で表す温度分布の画像を取得可能な情報とするとよい。
このようにすれば、温度分布の外縁を明確にすることができる。また、着目したい温度範囲の外形を明確にすることができる。
「所定の条件」は、例えば、可視光画像とは異なる特性について、着目したい特性の範囲(上限および下限、または、上限と下限とのいずれか)とするとよい。「所定の条件」は、例えば、異常発生が想定される特性のしきい値を設定するとよい。
一例として、「所定の条件」は、例えば、例えば、着目したい温度の範囲、または、異常発生が想定される温度を設定するとよい。
「画素の少なくとも一部分」は、例えば、画素の枠とするとよい。
「画素の少なくとも一部分」は、例えば、他の温度の画素と接する辺とするとよい。
・複数の温度範囲と複数の色とを対応付け、温度を色で表すこと
・温度の数値を追加すること
・複数の温度範囲を文字で表すこと
対象物は、一例として、工場の装置や居室の電化製品などの熱を放出する物、または、所定の場所を通過する物とするとよい。
「第一条件」は、例えば、制御手段が参照可能な記憶領域に格納されているとよい。
「第三条件」は、例えば、制御手段が参照可能な記憶領域に格納されているとよい。
「処理情報」は、例えば、第三条件を満たす事象が生じると、利用者に警告する画像とするとよい。
(10)前記表示方法は、前記第三条件を満たす部分を可視化する画像を生成する方法であり、前記抽出した部分の外縁を形成する画素の少なくとも一部分を別の色で示すとよい。
撮像対象は、例えば、予め定義したコードとなるように、赤外線を計測した値が異なる領域を有するとよい。「予め定義したコード」は、例えば、1次元のコードとするとよい。「予め定義したコード」は、例えば、2次元のコードとするよい。「予め定義したコード」は、例えば、QRコード(登録商標)とするよい。
特殊撮像装置は、例えば、撮像対象の赤外線量を計測する撮像手段を備えるとよい。撮像手段は、例えば、複数の撮像素子を有するとよい。
制御手段は、例えば、照合情報と処理情報とを照合した結果を出力するとよい。制御手段は、例えば、照合情報と処理情報とを照合した結果に基づいて、警告音を出力するとよい。制御手段は、例えば、照合情報と処理情報とを照合した結果を、表示画面に表示するとよい。制御手段は、例えば、照合情報と処理情報とを比較した比較結果を出力するとよい。
特殊撮像装置は、例えば、撮像対象の平面全体を撮像できるとよい。特殊撮像装置は、例えば、撮像対象の全体を撮像可能な撮像手段を備えるとよい。特殊撮像装置は、例えば、前述した1次元のコードを撮像できる大きさの撮像手段を備えるとよい。
制御手段200は、入力部201、処理部202、出力部203、および保持部204を備える。
入力部201は、例えば、入力情報以外の情報の入力を受けてもよい。入力部201は、例えば、入力情報に加え、撮像対象の可視光画像などの入力を受けるとよい。
コンピュータは、例えば、CPU(Central Processing Unit )、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等を備える。
RAMは、情報を高速で読み書きするための揮発性の記憶媒体であり、CPUがプログラムを実行する際のワークエリアとして機能する。
ROMは、プログラム等が記憶されている読み出し専用の不揮発性の記憶媒体である。
HDDは、CPUが実行するプログラム等を記憶する記憶媒体である。
ROMまたはHDDは、一実施形態において使用するしきい値、予め設定される所定の情報、その他の固定データ等を格納する。ROMまたはHDDは、保持部204の記憶領域が設けられるとよい。
実施形態1では、特殊撮像装置として、熱画像検査装置を用い、入力情報として、撮像対象から放射される赤外線を計測して温度に変換した温度情報を制御手段に入力するシステムの一態様を説明する。本実施形態では、制御手段は、撮像対象の温度情報を用いて処理情報を生成する一例を説明する。
・温度分布の画像と可視光画像とを一律に重ね合わせること
・温度分布の画像と可視光画像とを半透過で重ねること
・温度分布の画像のうち、所定の条件を満たす部分を、可視光画像に表すこと
・撮像対象のうち、予め設定した対象物について、温度を可視光画像に表すこと
・温度分布の画像の少なくとも一部分を、色分けして表すこと
・温度分布の画像の少なくとも一部分を、文字、図形、着色、または、これらの組み合わせで表すこと
<システム例1>
図2は、工場の監視システムの一例を説明する模式図である。
図2の監視システム1は、工作機械2、端末装置3、および撮像装置100を備える。
本実施形態の撮像装置100は、工場の製造ラインで稼働する工作機械2の作業内容を監視する監視装置の一例であり、工作機械2の映像および温度を記録する。撮像装置100は、三脚にて工作機械2の傍らに仮設置される。
撮像装置100で記録した映像は、端末装置3で動作する表示・閲覧ソフトである専用ブラウザにより再生する。専用ブラウザは端末装置3のCPUにて実行されるプログラムであり、撮像装置100が設置された工場とは離れた管理部門の端末装置3にインストールされる。専用ブラウザでは、撮像装置100で記録した映像の再生の他、フレームレート、画質、録画方法、上書きの可否等の各種の設定、メモリカード190の撮像装置100用のフォーマット等を行うことができる。
撮像装置100は、略円筒形の筐体105の内部に、制御コントローラ110、第1撮像ユニット120、第2撮像ユニット130、イベント入力端子140、メモリカードスロット160、および画像信号出力端子180を備える。
筐体105の筒状の側面の一部に撮像装置を三脚の雲台や撮影場所に取り付けるための螺子穴(図示していない)が設けられている。筐体105の内部には、この螺子穴が設けられた方向が下側となるように、第1撮像ユニット120および第2撮像ユニット130が配置される。
第2撮像ユニット130は、レンズ部132と撮像素子134とにより構成される。レンズ部132は、ズームレンズを備え、撮影対象の大きさや撮像対象までの距離に応じて画角を設定可能である。撮像素子134は、赤外線に感度領域を持つ赤外線撮像素子であり、レンズ部132によって結像された撮影対象の像を撮像画像として取得する。
端末装置3は、例えば、パーソナルコンピュータを用いるとよい。端末装置3は、制御手段を動作させる。
ここで、制御手段と前述した専用ブラウザとは、例えば、別個のプログラムとしてもよい。制御手段は、例えば、専用ブラウザの機能を制御するようにしてもよい。また、制御手段は、例えば、専用ブラウザの機能を有するように構成してもよい。
(1)専用ブラウザに可視光画像と温度分布の画像とを同じ画面に表示する。
(2)撮像対象のうち、監視する範囲を設定する。監視する範囲は複数設定可能とする。
(5)異常範囲の映像を再生する機能を設ける。
また、可視光画像および温度分布の画像の中の、監視すべき位置(設置位置など)をマウス操作等で対応づけるようにして、異常範囲の再生の際に可視光画像の監視すべき位置をハイライトすると、どの設備が異常か可視光画像で確認しやすい。対応づけは、点の指定でもよいし範囲(四角、円、任意形状など)の指定でもよい。
図5に示すように、制御手段は、可視光画像と温度分布の画像とを用いることにより、可視光画像では検出できない温度上昇による異常状態の発生を利用者に通知する処理情報を生成することが可能になる。また、温度分布の画像の解像度が低いために、温度分布の画像のみでは異常状態を把握しにくい場合にも、可視光画像と組み合わせることにより、異常状態を把握し易くなる。
しかし、生産ラインでは、ラインの異常、機械の異常、異質な物体の存在(侵入)など、異常状態が多様である。
従って、多様な異常を検知するには、例えば、正常時の画像を学習させるとよい。
機械の異常を検知する場合には、機械を配置し稼働している状態での温度分布の画像を取得する。機械に摩擦に発熱、電力が過剰に供給されるなどの発熱などの異常が生じたときには温度分布の画像に平常状態にはない発熱領域が現れることにより、異常を検知するとよい。
また、異質な物体の存在を検知する場合には、工場の平常状態の温度分布の画像を取得し、平常状態の温度分布の画像には存在しない温度の分布(生物の存在による発熱領域)が生じることにより、侵入物を検知するとよい。
システム例1では、可視光画像と温度分布の画像とを組み合わせて工場を監視するシステムの一例を説明したが、温度分布の画像のみを用いて工場を監視してもよい。例えば、熱画像撮像装置が撮像する画像データの解像度が高い場合には温度分布の画像を用いて撮像対象を用いて監視するとよい。例えば、温度分布の画像により、被写体の形状等が判定可能で有用な情報を得られるときには、可視光画像を用いることなく、温度分布の画像を用いて撮像対象を監視するとよい。
制御手段は、まず、異常状態と判定する温度しきい値を設定する。次に、制御手段は、温度しきい値の温度を超える部分を検出すると、熱画像撮像装置が撮像した温度分布の画像を用いて、異常状態と判定した部分や領域の温度分布の色を、異常状態を通知する色にする。また、制御手段は、異常状態の発生を利用者に通知するトリガ信号の出力や警告音の発生を行う。このとき、撮像対象のいずれかの部分が温度しきい値を超えるとトリガ信号等を発生させ、警告するとよい。
本システム例では、熱画像撮像装置が高視野角で撮像する機能を有する場合について検討する。高視野角の熱画像撮像装置、広範囲の撮像対象を撮像することが可能になる。一方で、撮像対象に存在する対象物の大きさが小さくなる。従って、熱画像撮像装置は、解像度が高く、高画質でないと、対象物を観察することが困難になる可能性がある。
そのため、撮像対象の観察に高画質が望まれるときには、例えば、視野角が狭いものの高画質である熱画像撮像装置を用い、装置自体を可動式にして、広範囲の撮像対象を撮像するとよい。
また、高画質での観察より、広範囲の観察が優先される監視には、高視野角の撮像装置を用いるとよい。例えば、温度しきい値を超えた領域を検出すればよく、物を判別しないときである。
さらに、監視の用途に応じて、高画質の熱画像撮像装置と高視野角の熱撮像撮像装置とを組み合わせて用いてもよい。
次に、監視カメラを用いる他の例を説明する。
図6は、実施形態1のシステムの他の例(人動物判定、温度グラデーション)を説明する図である。本システム例では、制御手段が、可視光画像とサーモ映像とを合成する処理情報を生成する一例を説明する。図6では、上段に「可視光映像」および「サーモ映像」を示し、下段に可視光映像とサーモ映像とを合成した「可視光映像+サーモ映像」を示す。
図6を参照して「可視光映像+サーモ映像」の画像において、小動物31とヒト42との人動物判定をする例を説明する。小動物31は、衣類を身に着けない為全体の温度が写る。このため、一つの領域の温度分布となる。一方、ヒト32は、肌が露出している部分が写る。このため、複数の領域に分かれた温度分布となる。このような違いにより、温度分布を用いて小動物31とヒト32とを容易に区別することができる。
温度分布の画像は、複数の画素により構成されるが、一般に、可視光画像より解像度が低い画像となる。そのため、制御手段は、温度分布の画像の一つの画素を、可視光画像の複数の画素に対応させた画像を処理情報として生成する。このようにすれば、温度分布と可視光画像とを対応づけやすくなる。また、温度分布の画像では不明確な物の形状を視認しやすくすることができる。
図7では、可視光画像は、例えば、画素数を1080×1920とし、温度分布は、例えば、画素数を60×80とする例を模式的に示している。従って、温度分布の1画素に、可視光画像の432(18×24)画素が対応づけられることになる。
処理情報は、例えば、温度分布のうち、所定の条件を満たす画素の領域について、外縁を形成する画素の少なくとも一部分を別の色で示すとよい。
画素の少なくとも一部分は、例えば、画素の全体、画素の枠、他の温度の画素と接する辺、または、これらの組合せとするとよい。このようにすれば、温度分布の外縁を明確にすることができる。また、温度分布の画像では不明確な物の形状を視認しやすくすることができる。さらに、可視光画像と温度分布とを容易に対応づけることができる。これらにより、解像度の低い温度分布の画像を利用する範囲を広げることができる。
図8は、実施形態1のシステムを不法侵入監視に適用する一例を説明する図である。
図8では、居室内の温度分布の画像を用いて、不法侵入などを監視する例を表す。図8の上段は、可視光撮像装置で撮像した居室内の可視光映像であり、下段は、熱画像撮像装置で撮像した温度分布を示すサーモ映像である。また、図8の左側は、平常時の画像の一例であり、右側は、不法侵入などの異常が発生したときの画像の一例である。
サーモ映像において、平常時では、蛍光灯41、ファックス42およびパーソナルコンピュータ(サーバ)43の温度が他の領域より高い温度を示している。このような居室に、不法侵入者44または小動物45が侵入すると、平常時には存在しない高い温度の物体として温度分布に現れる。従って、夜間の居室内の監視するために、熱画像撮像装置を監視カメラとして用いることができる。
図8に示す居室内の例では、予め設定した温度を超える領域が検出されたときに、異常発生とすることができる。
また、監視カメラとして、可視光撮像装置と熱画像撮像装置とを組み合わせて用いると、可視光画像とサーモ映像とを組合せて監視することが可能になる。また、監視対象となる撮像対象が変化しないものである場合には、事前に撮像した可視光画像と、所定の間隔で撮像するサーモ映像とを組み合わせて監視することもできる。
本システム例では、撮像対象のうち、予め、一つ以上の監視対象を設定し、設定した監視対象について温度しきい値を用いて監視する一態様を説明する。
図9から図12は、実施形態1のシステムを居室内の監視に適用する一例を説明する図である。ここで、監視対象は、例えば、撮像対象の領域の一部分としてもよいし、撮像対象に存在する物としてもよい。図9から図12では、撮像対象に存在する電化製品を監視対象とする例を説明する。
制御手段は、例えば、温度情報から対象物の温度を取得し、対象物の温度を、可視光画像に追加した画像を処理情報として生成する。このようにすれば、予め特定した対象物に着目しやすい表示ができる。
例えば、制御手段は、撮像対象に存在する電化製品のうち、監視対象とする対象物(以下適宜「ターゲット」とも称する)を選択する。この時、制御手段は、利用者が対象物を選択可能な操作画面を端末装置などに表示させるとよい。
図9において、(A)は監視を行うターゲットを選択したときの表示画面の一例を説明する図、(B)は監視中の表示画面の一例を説明する図である。図9中、TGn(nは正の整数)は、利用者が選択したターゲットを表す。利用者は、例えば次の手順で監視対象とするターゲットを選択し、表示方法等を設定する。
ここでは、以下を選択した例を説明する。動作状態または待機状態は、電化製品の状態を表す。
TG1 : 冷蔵庫(動作状態)
TG2 : レンジ(待機状態)
TG3 : 電気ポット(待機状態)
TG4 : 炊飯器(待機状態)
TG5 : 換気扇(動作状態)
TG6 : テレビ(待機状態)
また、ターゲットとして設定した物以外であっても、温度変化があればその箇所を自動的にターゲットとして温度を表示する。例えば、図9(B)では、撮像対象において、陽射しにより窓付近の温度上昇が検知された状態例を表している。
・サンプリング時間
・測定期間
・測定温度レンジ
・温度リミット
・アラーム(表示、音、ターゲットの動作停止コマンド発信等)
温度リミットは、例えば、温度の上限また下限となる温度しきい値、あるいは適切な温度範囲など、正常状態と異常状態とを分ける温度を設定する。
・可視光画像に温度分布を追加する表示
・リアルタイム表示(各ターゲットの現在値、指定した任意の箇所の温度)
・表による数値表示
・グラフ表示
表示方法において、温度、時間レンジを任意に設定可能とする。
図9(B)は、温度しきい値以上の温度分布を表した一例である。図9(B)は、例えば、図6に示したような所定の温度範囲の間の温度を複数の色のグラデーションを用いて表してもよい。
図11は、所定の時間内における温度分布を数値で表した表の一例である。図11では、例えば、異常状態と判定された温度を警告色(例えば赤色)にして表してもよい。
図12では、ターゲットとして選択した換気扇(TG5)に温度上昇による異常状態が発生したときの表示例を示す。図12では、TG5の異常発生を検出する温度しきい値として、80℃を超えたときを異常発生とした例を示している。
本システム例では、温度しきい値を用いて監視するシステムの一例を説明する。制御手段は、温度情報から温度しきい値を超える部分を抽出し、抽出した情報を用いて処理情報を生成する。例えば、抽出した部分の数を計測する。このようにすれば、対象物が他の領域と異なる温度を有するときに、対象物の数を容易に計測することができる。
図1の構成例において、制御手段200は、例えば、温度しきい値を保持部204に保持するとよい。また、処理部202は、温度情報から温度しきい値を超える温度超過部分を抽出して温度超過部分の数を計測するとよい。
また、単位面積当たりの人数を計測することもできる。例えば、塾の教室などの屋内の仕切られた室内の人数を計測し、出席者が予め設定した定員数と異なる場合には異常とすることができる。あるいは、居室への入退室(例えば、トイレの入退出、図書館の入退室など)の人数を計測することもできる。保育所などの子供の監視に用いることもできる。
また、制御手段は、最低温度を超える部分が、予め設定した数値より大きい画素数の集合(連続した画素の集まり)であるときに、温度超過部分として計測するようにするとよい。予め設定した数値は、計測する対象物の大きさに応じて決めるとよい。これにより、想定していない対象物の計測などを排除し、計測する対象物の精度を向上させることができる。
図2から図12を参照して本実施形態のシステム例を説明したが、例えば、以下に説明する処理を実現することにより、有利な効果を奏することができる。
例えば、サーモグラフィと可視光撮像装置の映像を重ねる事で、どの被写体がどれくらいの温度であるか測定できる。
被写体の温度は、フルカラーのグラデーションで表示できる為、色で温度の分布を表示する事もできる。
監視カメラにおいては、例えば、明るい時に撮影した可視光の映像を背景にする事もできる。
また、可視光画像を背景にする事で、暗闇の中でもどの被写体がどれくらいの温度になっているか映像で確認が可能となる。
熱画像検査装置を用いると、ピンポイントの温度を複数個所任意で選択し、数値で表示でき、又そのログも取ることができる。
熱を通す素材の障害物であれば、透過し障害物の奥の被写体の撮影も可能である。
IoT(Internet of Things)で連携される家電においては、それらを被写体にする事で熱異常を検知し、電源を切る等火事を未然に防ぐこともできる。
可視光を有しないサーモグラフィを、幼児の見守りカメラとして使用した場合、プライバシーが極力保護される為、安心して使用できる。
単位面積当たりの人の数を自動でカウントする事もでき、人数の増減を管理する事もできる。
被写体の熱の状態をラーニングさせる事で、登録された人物を特定する事もできる。
温度による掌認証の場合、指先等温度変化の激しい場所を避け、手の平のみで認証する事も可能である。
ガラス等熱を通さない物質を障害物とする事で、測定したくない場所を隠す事も容易となる。
水の中の物質の熱を測定できない事から、熱せられた金属等を部分的に水に入れて冷やした場合の冷却率を測定する事も可能である。
また、図3の撮像装置100は一例であり、可視光画像を撮像する第1撮像ユニットと、赤外線量を計測して温度分布の画像を取得する第2撮像ユニットとは、別々の筐体に設けられる複数の撮像装置として実現してもよい。
本実施形態では、特殊撮像装置として、熱画像検査装置を用い、赤外線を計測した値が異なる領域を有する撮像対象をコードとして用いるシステムの一態様を説明する。
そこで、本実施形態では、赤外線を計測した値が異なる領域をコードとして用いる一態様を説明する。撮像対象は、例えば、熱透過率または熱反射率の違う物質を組み合わせたコードを有し、遠赤外線を照射して赤外線量を計測するようにするとよい。このようにすると、コードの偽造をかなり困難にすることができる。
以降の説明では、熱透過率または熱反射率の違う物質を組み合わせたコードを「サーマルコード」と称する。
図13は、サーマルコードの一例を説明する図である。サーマルコード300は、例えば、所定の画素数で構成される。図13では、画素数が10×10画素のサーマルコード300の一例を示している。図13では、サーマルコード300は、黒色の画素301と白色の画素302との組み合わせから形成された例を示す。
以降の説明では、撮像対象と、サーマルコードとは、一致するものとする。しかしながら、撮像対象は、その一部分にサーマルコードを構成する複数の画素を有するものとしてもよい。
サーマルコードは、裏からの熱源による判定以外に、表側への熱照射の反射熱に対する判定も可能とする。より詳細には、サーマルコードは、熱反射型と熱透過型との二種類が可能である。熱反射型は、遠赤外線を照射し、サーマルコードが反射した赤外線量を計測する。熱透過型は、遠赤外線を照射し、サーマルコードを透過した赤外線量を計測する。
サーマルコードは肉眼、または、可視光での光学機器では写らない為、視覚による確認や光学的なコピーも不可能とすることができる。
また、ダヴンチコードの如く、サーマルコードの有無さえもサーモカメラがなければ検出することが不可能とすることができる。仮にサーモカメラがあったとしても、サーマルコード自体非常に小さいものなので、現在の解像度では近接しないと判定は不可能となる。
サーマルコードのサイズはサーモカメラのセンサ(撮像素子)のサイズと同型にできるため、マイクロメートルオーダーのサーマルコードの作製も可能となる。
サーマルコードを小さくすることが可能なため、カードだけでなく、車や家の鍵や免許証およびマイナンバーカードにも利用可能となる。
また、サーマルコードは、バーコードおよびQRコード(登録商標)にかわるコードとする事もできる。
キー320は、鍵基板321のサーマルコード設置領域322にサーマルコード300が配置される。サーマルコードが熱透過型の場合には、設置領域322内にサーマルコードを配置する穴が形成されることになる。サーマルコード300は、スライドキャップ323により平面(上面)側と底面側との両面が覆われ、スライドキャップ323がスライドレール324に沿って移動することにより、露出する。
また、シリコンでサーマルコードを作製することで、温度や湿度、紫外線等の劣化にも強く、熱による変形も殆ど生じないという利点がある。
本実施形態のシステムにおいて、制御手段は、サーマルコードについて、後述するサーマルコードリーダにより計測した赤外線量または赤外線稜に基づく情報を入力情報として受け取り、赤外線量に関する処理情報を生成し、生成した処理情報を出力する。制御手段は、例えば、受け取った赤外線量を訂正した値を用いて処理情報を生成するとよい。
次に、前述したサーマルコードを読み取る機器について説明する。
前述したサーマルコードを読む為の機器が現在存在しない。そこで、特殊撮像装置の一例として、サーマルコードリーダを提案する。ここでは、サーマルコードが熱透過率または熱反射率の違う物質を組み合わせたものを読む機器の一例を説明する。
サーマルコードリーダは、例えば、撮像手段としてのサーモカメラと、照射手段とを備える。
サーマルコードリーダ410では、遠赤外線発生器412は、サーマルコード300Aの正面より、熱を照射する。2次元サーモカメラ411は、反射熱を撮影する。この場合のサーマルコード300Aは、熱反射用の素材で作製されたものを使用する。
サーマルコードリーダ420では、サーマルコード300Bの背面に熱源としての遠赤外線発生器422を置く。2次元サーモカメラ421は、サーマルコード300Bを透過した熱を撮影する。この場合、2次元サーモカメラとコードの距離をかなり近距離にする事ができ、構造的にも単純で安価にできる。なお、サーマルコード300Bの背面の熱源は不要な場合もある。
このようにすると、制御手段は、例えば、サーマルコードリーダが複数に分けて撮像した画像データに基づく入力情報を取得することができる。
図18および図19は、サーモカメラがサーマルコードより小さいセンサを有するときのサーマルコードリーダの一例を説明する図である。1次元サーモカメラは、例えば、2次元のコードのいずれか一辺の長さを撮像できるセンサを有するとよい。1次元のサーモカメラは、例えば、撮像対象の外接円の直径の長さを撮像できる大きさとするとよい。
また、サーマルコードリーダは、サーモカメラを制御する撮像制御手段(図示していない)を備えるとよい。
サーマルコードリーダ430では、1次元サーモカメラ431は、サーモカメラの中心を軸に、半回転させて円形のサーマルコード300Cを読み込む。
サーマルコードリーダ440では、1次元サーモカメラ441は、サーマルコード300Dの一辺から対向する辺へ移動させて矩形のコードを読み込む。
サーマルコードリーダ440は、サーマルコード300Dを正確に読み込むため、サーマルコード300Dと1次元サーモカメラ441との距離は極力狭くすることが好ましい。また、サーマルコード300Dおよびサーマルコードリーダ440は、反射型よりも透過型が望ましい。
次に、サーマルコードを用いるシステムの一例を説明する。ここでは、予め設定した照合情報(認証情報とも称する)と、サーマルコードとを照合した認証結果を出力するサーマル認証システムについて説明する。サーマル認証システムは、例えば、サーマルコードリーダと、認証回路とを少なくとも備えるとよい。認証回路は、サーマルコードを用いる制御手段として機能する。
サーマル認証システムは、外部から電力を供給する電力供給手段を備える電力供給型の構成とすることができる。電力供給型のサーマル認証システムは、シリンダに、サーマルコードを有するカードまたはキーが挿入されると、電力供給手段のスイッチがONとなり、サーマル認証システムに電力が供給されるように構成するとよい。
また、サーマル認証システムは、発電手段を備える発電型の構成とすることができる。
例えば、サーマルコードを有するカードまたはキー等をサーマルコードリーダに抜き差しする際に発電する事ができる。このようにすると、電力の供給を不要とする事が可能なる。以下に発電手段の一例を説明する。
図20では、発電手段を、シリンダ610、スライダー620、プーリー630、ワイヤー640、および、システムぜんまい650を用いて実現する例を示す。図20において、(A)は初期状態、(B)は順方向発電、(C)は発電用ぜんまい発電、について説明する図である。
図21は、システムぜんまいの構成例を説明する図である。システムぜんまい650は、ワイヤー巻取り用ぜんまい651、発電用ぜんまい652、ギヤボックス653、および発電モータ654を有する。
また、スライダー620がある位置より奥に挿入された時に、発電回路の放電スイッチがONとなり発電された電力がサーマル認証システムに供給される。
また、同時に発電用ぜんまい652による発電が開始された際に、認証回路への電源供給が始まり、認証が完了すると、シリンダーロックが外れ、キー320を回せるようになる。
開錠後、キーを抜く際、ワイヤー巻取り用ぜんまい651により、スライダー620が初期の位置に戻る。
このとき、ギヤボックス653のギヤが発電用ぜんまい652を巻くような状態になる。同時に、認証回路への電源供給はストップする。
シリンダにキーが挿入されると(S11)、電力供給手段のスイッチが入り、サーモカメラの照射手段に電力が供給され、遠赤外線が照射される(S12)。サーモカメラがサーマルコードを読み取る(S13)。サーマルコードの読み取りができると(S13で有)、サーマルコードは認証回路に供給される。
シリンダにキーが挿入されると(S21)、順方向発電を開始し(S22)、発電回路の放電スイッチがONとなり(S23)、発電用ぜんまいによる発電(発電用ぜんまいの開放によって発電用モータを回転させたシステムぜんまいの発電)を開始する(S24)。システムぜんまいから電力が供給されると、サーモカメラの照射手段に電力が供給され、遠赤外線が照射され、サーモカメラがサーマルコードを読み取る(S25)。サーマルコードの読み取りができると(S25で有)、サーマルコードは認証回路に供給される。
前述した1次元サーモカメラまたは2次元サーモカメラは、サーマルコードの各画素(各スポット)の温度比率も測定ができる為、コードの3次元化が可能となる。
前述したサーマルコードリーダは、サーマルコードとサーモカメラとが離れていても密接していても読み取る事ができる。
サーマルコードリーダは、例えば、カードのサーマルコードを読み取るカードリーダ、家や車のキーシリンダー、および、セキュリティー認証機器にも使用可能となる。
サーモカメラのレンズにフィルタが装着されており、特定の波長の遠赤外線を通過又は遮断する事も可能とする。
本実施形態のサーマルコードリーダは、CCD等の可視光用撮像装置では撮影不可能な波長の赤外線を撮影することができる。
本実施形態のサーマルコードリーダは、サーモパイルやボロメータ等の熱型赤外線センサを使用するとよい。
その他の特殊撮像装置
特殊撮像装置を用いて、例えば、さらに以下のような処理を実行することができる。
車内に水があるかを検知し、駐車時に水がある場合で車内温度が上昇しそうなときに警告する。近赤外カメラで検知するとよい。
車内の水の温度を検知し、水の温度が上がってきたら警告する。サーモカメラなどを用いるとよい。
隕石の落下をサーモカメラで捉え、トリガとして記録するとよい。映像型高く売れると推測される。
標識の色、電光掲示板、テールランプ、白線、植生をハイパースペクトルカメラで弁別するとよい。白線と空のように近いスペクトルを持つものは可視光カメラの映像も用いて弁別するとよい。
エッジ(端末)で処理して結果だけクラウドに送るとよい。
搬送車(AGV)、ロボット、フォークリフト等に、サーモカメラを付け、暑い場所・寒い場所への接近を警告するようにするとよい。距離画像カメラなどと組み合わせるとよい。
上記各実施形態では、システムは少なくとも制御手段を備える構成例とするとよい。制御手段は、例えば、前述した端末装置3などのコンピュータで実現するとよい。
システムは、例えば、制御手段に加え、特殊撮像装置、処理情報を表示する表示手段、利用者からの指示を受け付ける操作手段、警告音などを出力する出力手段、または、これらの二つ以上を備える構成としてもよい。
本明細書では、画像(可視光画像、温度分布の画像など)は、静止画と動画とのいずれであってもよい。
システムは次のような構成としてもよい。
・家畜やペットの体温管理 健康な状態でのプロファイルを測定して記録した後、現在の状態と健康な状態のプロファイルとを比較して家畜やペットの体温の異常を検出して警報する機能を備えるとしてもよい。
・周囲温度及び餌の温度の測定 餌の温度も消化の面で、健康状態に関わる可能性があるため餌の温度の異常を検出して警報する機能を備えるとよい。
・家畜運動量積算 可視光だと動いた量を測定しにくいが、サーモグラフィなら熱源が動いた量を積算すればいいので比較的測定し易い。例えば乳牛の場合、上記データを日々、採取された乳の成分と比較することによって良い乳が採取された温度環境及び運動量等の情報を得る事が可能。乳の量との因果関係も算出することができる。
上記情報は、基準を設定しておき基準から外れた場合に異常と検出するようにすれば人が常に監視する必要がなくなるというメリットがある。
・鳩・熊・猪・鼠等の害獣対策
システムは、鳩・熊・猪・鼠等の害獣の被害のある領域や害獣被害が想定される領域を撮影するように設置して監視する構成とするとよい。
・車両において運転者の体温をサーモカメラで測定し、体温が所定時間内に所定の温度、上昇または下降した場合に警告を出力する構成としてもよい。特に眠気に注意する旨の警告を出力する構成とするとよい。例えば5分以内に0.5度下降した場合に警告を出力するなどするとよい。なお、車両に乗り込んだ直後は車室内の温度の影響があるため、車両に乗り込んでから所定時間内は警報を抑制する構成とするとよい。例えばエンジン始動の検出後や機器への電源の投入後10分間は警報を行わない構成とし、その後警報可能な状態とする構成とするとよい。
2 工作機械
3 端末装置
100 撮像装置
105 筐体
110 制御コントローラ
120 第1撮像ユニット
130 第2撮像ユニット
140 イベント入力端子
160 メモリカードスロット
180画像信号出力端子
200 制御手段
201 入力部
202 処理部
203 出力部
204 保持部
300、300A〜300D サーマルコード
310 カード
320 キー
410、420、430、440 サーマルコードリーダ
411、421 2次元サーモカメラ
412、422 遠赤外線発生器
431、441 1次元サーモカメラ
610 シリンダ
620 スライダー
630 プーリー
640 ワイヤー
650 システムぜんまい
Claims (19)
- 可視光画像とは異なる特性を有する画像データを取得可能な特殊撮像装置で撮像対象を撮像した入力情報を受け、前記入力情報を用いて所定の処理を実施する制御手段を備えるシステム。
- 前記入力情報は、前記可視光画像とは異なる特性を有する画像データに基づく情報であり、
前記制御手段は、前記撮像対象の可視光画像を受け、
前記所定の処理は、前記入力情報を可視化した画像を生成し、前記可視化した画像の少なくとも一部分と前記可視光画像とを、前記撮像対象の位置を一致させて組み合わせた処理情報を生成することを特徴とする
請求項1に記載のシステム。 - 前記制御手段は、前記入力情報を用いて、前記撮像対象について、前記可視光画像とは異なる特性を複数の色で表す特性画像を取得し、
前記処理情報は、前記特性画像の少なくとも一部分を前記可視光画像に重ねた画像であることを特徴とする
請求項2に記載のシステム。 - 前記特性画像は、前記可視光画像より解像度が低い画像であり、
前記処理情報は、前記特性画像の一つの画素を、前記可視光画像の複数の画素に対応させた画像であることを特徴とする
請求項3に記載のシステム。 - 前記制御手段は、前記入力情報のうち、前記可視光画像に組み込む対象物を特定する表示情報を保持し、前記入力情報から前記対象物の可視光画像とは異なる特性を取得し、
前記処理情報は、前記対象物の可視光画像とは異なる特性を、前記可視光画像に追加した画像であることを特徴とする
請求項2から4のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記制御手段は、前記可視光画像とは異なる特性に関する第一条件を保持し、
前記所定の処理は、前記入力情報を用いて、前記撮像対象のうち前記第一条件を満たす部分を抽出し、前記可視光画像に前記抽出した部分を表す情報を追加することを特徴とする
請求項2から5のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記第一条件は、前記撮像対象の複数の領域に対応づけて設定した複数の条件であり、
前記所定の処理は、前記複数の領域毎に、前記入力情報を用いて、各領域に対応づけた条件を満たす部分を抽出することを特徴とする
請求項6に記載のシステム。 - 前記制御手段は、前記可視光画像とは異なる特性に関する第二条件を保持し、
前記所定の処理は、前記入力情報から前記第二条件を満たす部分を抽出し、前記抽出した部分の数を計測することを特徴とする
請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記制御手段は、前記可視光画像とは異なる特性に関する第三条件と、前記第三条件を満たす部分を表す表示方法とを保持し、
前記所定の処理は、前記入力情報から前記第三条件を満たす部分を抽出し、前記抽出した部分を、前記表示方法で表す処理情報を生成することを特徴とする
請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記表示方法は、前記前記第三条件を満たす部分を可視化する画像を生成する方法であり、前記抽出した部分の外縁を形成する画素の少なくとも一部分を別の色で示したことを特徴とする
請求項9に記載のシステム。 - 前記撮像対象は、赤外線を計測した値が異なる領域を有し、
前記入力情報は、前記撮像対象の赤外線を計測した赤外線量であり、
前記所定の処理は、前記赤外線量に関する処理情報を生成することを特徴とする
請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記制御手段は、前記処理情報と照合する照合情報を保持し、
前記所定の処理は、さらに、前記処理情報を、前記照合情報を用いて照合することを特徴とする
請求項11に記載のシステム。 - 前記赤外線を計測した値が異なる領域は、熱透過率と熱反射率との少なくとも一方が異なる領域であり、
前記入力情報は、前記撮像対象に遠赤外線が照射されたときに計測された赤外線量であることを特徴とする
請求項11に記載のシステム。 - 前記特殊撮像装置は、前記撮像対象に遠赤外線を照射する照射手段を備えることを特徴とする
請求項13に記載のシステム。 - 前記特殊撮像装置は、前記撮像対象の全体を撮像可能であることを特徴とする
請求項1から14のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記特殊撮像装置は、前記撮像対象の一部領域を撮像可能であり、前記撮像対象を複数に分けて全体を撮像し、
前記入力情報は、前記特殊撮像装置が複数に分けて撮像した、前記可視光画像とは異なる特性を有する画像データに基づく情報であることを特徴とする
請求項1から14のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記特殊撮像装置は、熱画像検査装置、マルチスペクトルカメラ、ハイパースペクトルカメラ、または、距離画像カメラの少なくとも一つであることを特徴とする
請求項1から16のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記特殊撮像装置をさらに備えることを特徴とする
請求項1から17のいずれか一項に記載のシステム。 - コンピュータに、請求項1から18のいずれか一項に記載のシステムが備える制御手段の機能を実行させるプログラム。
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