JP2020153737A - 熱画像補正装置、熱画像補正方法、および、熱画像補正プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】観測対象から熱画像を撮影する撮影装置に到達する赤外線量が、外乱により減衰しても、これに対して有効な補正をする。【解決手段】熱画像補正装置１ａは、観測対象（設備１３１）の熱画像ＴＩから得られた観測対象の所定箇所Ｐの温度と、温度測定装置（温度計１２）で測定された所定箇所Ｐの温度との温度差を基にして、熱画像ＴＩにおいて、所定箇所Ｐに対応する第１領域Ｒ１を含む所定の補正対象領域Ｑの温度を補正する補正部２２を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、熱画像補正装置、熱画像補正方法、および、熱画像補正プログラムに関する。

観測対象の熱画像によれば、観測対象の表面温度分布が分かるので、熱画像は、様々な分野で応用されている。例えば、特許文献１は、熱画像を用いて、建物の壁面等の表面温度分布を調べることを開示している。

特開平１０−１３６２６３号公報

熱画像を撮影する撮影装置（例えば、サーマルカメラ）で観測対象の熱画像を撮影するときに、観測対象から撮影装置に到達する赤外線量が外乱（例えば、観測対象と撮影装置との間に存在する湯気、霧）により減衰することがある。このような状況で撮影された熱画像は、信頼性が低いので、観測対象の表面温度分布の解析に使用することができない。

本発明の目的は、観測対象から熱画像を撮影する撮影装置に到達する赤外線量が、外乱により減衰しても、これに対して有効な補正ができる、熱画像補正装置、熱画像補正方法、および、熱画像補正プログラムを提供することである。

本発明に係る熱画像補正装置は、観測対象の熱画像から得られた前記観測対象の所定箇所の温度と、温度測定装置で測定された前記所定箇所の温度との温度差を基にして、前記熱画像において、前記所定箇所に対応する第１領域を含む所定の補正対象領域の温度を補正する補正部を備える。

本発明によれば、観測対象から熱画像を撮影する撮影装置に到達する赤外線量が、外乱により減衰しても、これに対して有効な補正ができる。

第１実施形態に係る熱画像補正装置の使用例を示す模式図である。 第１実施形態に係る熱画像補正装置のブロック図である。 温度計が設置された設備の熱画像の模式図である。 図３に示す熱画像の一部を拡大した模式図である。 第１実施形態に係る熱画像補正装置の動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態に係る熱画像補正装置のブロック図である。 温度計が設置された設備の可視光画像の模式図である。 図７において、第３領域を加えた可視光画像の模式図である。 図４において、第４領域を表した模式図である。 赤外線透過比と湯気の厚みとの関係を示すグラフである。 第２実施形態に係る熱画像補正装置の動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態に係る熱画像補正装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合にはハイフンを省略した参照符号で示し（例えば、所定箇所Ｐ）、個別の構成を指す場合にはハイフンを付した参照符号で示す（例えば、所定箇所Ｐ−１）。

図１は、第１実施形態に係る熱画像補正装置１ａの使用例を示す模式図である。熱画像補正装置１ａは、例えば、化学プラント１３で撮影された熱画像ＴＩを補正する。図１には、化学プラント１３が有する設備のうち、設備１３１および設備１３２が示されている。サーマルカメラ１１（熱画像ＴＩを撮影する撮影装置の一例）は、設備１３１（塔）の全体について、所定の時間間隔で熱画像ＴＩ（熱画像ＴＩの動画）を撮影し、撮影した熱画像ＴＩを熱画像補正装置１ａに送信する。このように、熱画像補正装置１ａに送信されてくる熱画像ＴＩは、時系列に撮影された熱画像ＴＩであるが、一枚の熱画像ＴＩでもよい。

設備１３１の表面には、間隔をあけて温度計１２（温度測定装置の一例）が設置されている。図１では３つの温度計１２が示されている。温度計１２は、接触方式であり（例えば、サーミスタ、熱電対）、設備１３１の表面のうち、温度計１２が設置された箇所（所定箇所Ｐ）の温度を測定する。図１では、温度計１２−１が所定箇所Ｐ−１の温度を測定し、温度計１２−２が所定箇所Ｐ−２の温度を測定し、温度計１２−３が所定箇所Ｐ−３の温度を測定する。温度計１２は、測定した温度を示す温度データＴＤを、逐次、熱画像補正装置１ａへ送信する。

温度計１２は、非接触式でもよい（例えば、スポットタイプの放射温度計）。非接触式の場合、所定箇所Ｐに近い位置から所定箇所Ｐの温度を測定する。所定箇所Ｐに近い位置とは、設備１３１（観測対象）とサーマルカメラ１１との間に、赤外線量を減衰させる外乱が存在するとき（例えば、湯気、霧）、この影響を受けない位置である。所定箇所Ｐに近い位置は、環境に依存する。

熱画像補正装置１ａは、例えば、化学プラント１３の中央監視室に設置されている。

設備１３１は、屋外に設置された、熱処理がされる設備の例である。設備１３１の内部は高温であり、このため設備１３１の表面は、設備１３１の周囲の温度（気温）より、かなり高い温度となっている。設備１３１の表面の温度が異常であると（例えば、設備１３１の表面にホットスポットと称される温度が極端に高い箇所がある）、設備１３１に異常が発生していることが考えられる。そこで、設備１３１の表面に間隔をあけて温度計１２が設置され、これらの温度計１２で設備１３１の表面の温度を測定し、測定した温度を示す温度データＴＤは、化学プラント１３の中央監視室に送られ、プラントのオペレータによって監視されている。

設備１３１の表面全体に温度計１２を設置するのは現実的でなく、設備１３１の表面のうち、温度計１２が設置された箇所（所定箇所Ｐ）でしか、温度を測定することができない。そこで、サーマルカメラ１１で設備１３１の全体の熱画像ＴＩを撮影する。熱画像ＴＩによれば、所定箇所Ｐ以外からも温度異常を発見することができる。

設備１３１の近くには、湯気１４０を発生させる設備１３２がある。サーマルカメラ１１と設備１３１との間に、湯気１４０が流れてきたとき、設備１３１から放射された赤外線は減衰されてサーマルカメラ１１に到達する。従って、このような状態で撮影された熱画像ＴＩは信頼性が低く、設備１３１の表面全体の温度監視に用いることができない問題が発生する。化学プラント１３では、設備１３２のように、湯気１４０を発生させる設備が多数あるので、この問題を避けることはできない。

そこで、第１実施形態は、温度計１２で測定された温度を基にして、熱画像ＴＩを補正する。図２は、第１実施形態に係る熱画像補正装置１ａのブロック図である。熱画像補正装置１ａは、制御処理部２と、ＩＦ部３と、入力部４と、出力部５と、を備える。

制御処理部２は、熱画像補正装置１ａの全体を統括し、熱画像補正装置１ａの動作に必要な制御および処理をする。ＩＦ部３は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、外部の機器との間でデータを入出力する回路である。例えば、ＩＦ部３は、サーマルカメラ１１から送信されてきた熱画像ＴＩおよび温度計１２から送信されてきた温度データＴＤが入力し、これらを制御処理部２へ送る。

入力部４は、制御処理部２に接続され、オペレータが、各種の情報、データ、命令等を入力するための装置である。出力部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、入力部４から入力されたコマンド、データ、および、補正部２２で補正された熱画像ＴＩ等を出力する装置である。

制御処理部２は、機能ブロックとして、記憶部２１と、補正部２２と、を備える。

記憶部２１は、各種の画像（例えば、補正前および補正後の熱画像ＴＩ）、各種のデータ（温度データＴＤ、熱画像補正に必要な式等のデータ）、および、各種のプログラム（例えば、制御処理部２を実現するためのプログラム）を記憶する。

補正部２２は、熱画像ＴＩ（動画の場合はフレーム）を補正する。詳しく説明する。図３は、温度計１２が設置された設備１３１の熱画像ＴＩの模式図である。熱画像ＴＩは、設備１３１の像１３１ａおよび温度計１２−１〜１２−３の像１２−１ａ〜１２−３ａを含む。熱画像ＴＩの第１領域Ｒ１は、図１に示す所定箇所Ｐと対応している。言い換えれば、第１領域Ｒ１は、温度計１２が設置されている所定箇所Ｐの像である。図３には、第１領域Ｒ１が３つあり、第１領域Ｒ１−１は、図１に示す所定箇所Ｐ−１と対応しており、第１領域Ｒ１−２は、所定箇所Ｐ−２と対応しており、第１領域Ｒ１−３は、所定箇所Ｐ−３と対応している。

熱画像ＴＩの各画素は、画素情報として、測定された放射エネルギー量（放射輝度）を示す情報、および、放射エネルギー量から換算された温度を示す情報を有する。温度と放射エネルギー量とは、シュテファン＝ボルツマンの法則により、所定式を用いて、相互に変換することができる。

温度計１２が測定した所定箇所Ｐの温度から求められた（換算された）放射エネルギーを放射エネルギー量Ｅ１とする。熱画像ＴＩから得られた所定箇所Ｐの放射エネルギー量（熱画像ＴＩの第１領域Ｒ１が示す放射エネルギー量）を放射エネルギー量Ｅ２とする。Ｅ１−Ｅ２が、減衰した放射エネルギー量、すなわち、赤外線減衰量ΔＥとなる。補正部２２は、赤外線減衰量ΔＥを算出し、赤外線減衰量ΔＥを温度差ΔＴに換算する。そして、補正部２２は、熱画像ＴＩにおいて、第１領域Ｒ１を含む補正対象領域Ｑを構成する各画素が示す温度に、温度差ΔＴを加算する。これにより、補正対象領域Ｑの温度を補正する。

補正対象領域Ｑについて説明する。図４は、図３に示す熱画像ＴＩの一部を拡大した模式図である。温度の境界を示す線は省略している。補正対象領域Ｑ−１は、第１領域Ｒ１−１（所定箇所Ｐ−１に対応する領域）を含み、図１に示す温度計１２−１が測定した所定箇所Ｐ−１の温度と同じ、または、ほぼ同じと見なせる領域であり、オペレータが決める。図１に示す所定箇所Ｐ−２，Ｐ−３についても、それぞれ補正対象領域Ｑ−２，Ｑ−３（不図示）が定められている。熱画像ＴＩ上での補正対象領域Ｑの位置は、記憶部２１に予め記憶されている。

図１、図３および図４を参照して、第１実施形態の主な効果を説明する。補正部２２は、温度計１２−１が測定した所定箇所Ｐ−１の温度を基にして、第１領域Ｒ１−１（所定箇所Ｐ−１と対応する領域）を含む補正対象領域Ｑ−１を構成する各画素が示す温度を補正し、温度計１２−２が測定した所定箇所Ｐ−２の温度を基にして、第１領域Ｒ１−２（所定箇所Ｐ−２と対応する領域）を含む補正対象領域Ｑ−２（不図示）を構成する各画素が示す温度を補正し、温度計１２−３が測定した所定箇所Ｐ−３の温度を基にして、第１領域Ｒ１−３（所定箇所Ｐ−３と対応する領域）を含む補正対象領域Ｑ−３（不図示）を構成する各画素が示す温度を補正する。

よって、設備１３１からサーマルカメラ１１に到達する赤外線量が湯気１４０により減衰しても、熱画像ＴＩの補正対象領域Ｑについては、信頼性を確保することができる。温度を補正する対象を第１領域Ｒ１だけでなく、補正対象領域Ｑにも広げたのは、第１領域Ｒ１だけでは温度を補正できる範囲が狭いからである。以上説明したように、第１実施形態によれば、設備１３１からサーマルカメラ１１に到達する赤外線量が湯気１４０により減衰しても、これに対して有効な補正をすることができる。

なお、赤外線減衰量ΔＥを用いないで、温度の補正をすることもできる。温度計１２が測定した所定箇所Ｐの温度を温度Ｔ１とする。熱画像ＴＩから得られた所定箇所Ｐの温度を温度Ｔ２とする。Ｔ１−Ｔ２が、外乱の発生により、低下した温度（温度差ΔＴ）となる。補正部２２は、熱画像ＴＩについて、補正対象領域Ｑを構成する各画素が示す温度に、温度差ΔＴを加算する。これにより、補正対象領域Ｑの温度を補正する。

第１実施形態に係る熱画像補正装置１ａの動作を説明する。図５は、この動作を説明するフローチャートである。図１、図２および図５を参照して、設備１３１は、２４時間監視される。このため、サーマルカメラ１１は、設備１３１の熱画像ＴＩを２４時間連続して撮影し（所定のフレームレートで撮影し）、撮影した熱画像ＴＩを熱画像補正装置１ａに送信し、温度計１２は、所定箇所Ｐの温度を２４時間連続して測定し、測定した温度を示す温度データＴＤを熱画像補正装置１ａに送信する。ＩＦ部３は、送信されてきた熱画像ＴＩおよび温度データＴＤを受信する（Ｓ１）。

制御処理部２は、受信された熱画像ＴＩおよび温度データＴＤを記憶部２１に記憶させる（Ｓ２）。補正部２２は、記憶部２１に記憶された熱画像ＴＩおよび温度データＴＤを読み出す。熱画像ＴＩが撮影された時刻と温度データＴＤが示す温度が測定された時刻は同じである。

補正部２２は、読み出した温度データＴＤが示す温度を、所定箇所Ｐの放射エネルギー量Ｅ１に換算する（Ｓ３）。補正部２２は、読み出した熱画像ＴＩから所定箇所Ｐの放射エネルギー量Ｅ２（熱画像ＴＩの第１領域Ｒ１が示す放射エネルギー量）を取得する（Ｓ４）。

補正部２２は、放射エネルギー量Ｅ１と放射エネルギーＥ２の差（赤外線減衰量ΔＥ）を算出する（Ｓ５）。補正部２２は、赤外線減衰量ΔＥを温度差ΔＴに換算する（Ｓ６）。

補正部２２は、熱画像ＴＩの補正対象領域Ｑを構成する各画素について、画素が示す温度に温度差ΔＴを加算することにより、補正対象領域Ｑの温度を補正する（Ｓ７）。以上により、一枚の熱画像ＴＩ（１つのフレーム）の補正が終了する。制御処理部２は、補正後の熱画像ＴＩを記憶部２１に記憶させる（Ｓ８）。

熱画像補正装置１ａは、サーマルカメラ１１によって時系列に撮影された熱画像ＴＩに対して、処理Ｓ１〜処理Ｓ８をする。従って、補正部２２は、時系列に撮影された熱画像ＴＩのそれぞれについて、補正対象領域Ｑの温度を補正する。

時系列に撮影された熱画像ＴＩのデータが解析されることにより、設備１３１（観測対象）の異常が発見されることがある。設備１３１とサーマルカメラ１１との間に、赤外線量を減衰させる外乱が発生している期間に撮影された熱画像ＴＩは、信頼性を有しない。従って、この期間の熱画像ＴＩは、データ解析の対象にすることができない。このようなことが発生すれば、時系列の熱画像ＴＩのデータ解析がし難くなる。第１実施形態によれば、時系列に撮影された熱画像ＴＩのそれぞれについて補正するので、熱画像ＴＩが撮影された期間の中に、時系列の熱画像ＴＩのデータ解析ができない期間を無くすことが可能となり、時系列の熱画像ＴＩのデータ解析をし易くすることができる。

第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を中心にして説明する。図４に示すように、第１実施形態では、補正対象領域Ｑ（Ｑ−１）について温度を補正している。補正対象領域Ｑは、所定箇所Ｐと同じ温度、または、ほぼ同じ温度の領域として予め定められた領域である。第２実施形態では、温度補正する領域を補正対象領域Ｑ以外の領域に広げる。

図６は、第２実施形態に係る熱画像補正装置１ｂのブロック図である。第２実施形態では、図１において、サーマルカメラ１１の換わりにカメラユニット１５が配置されている。カメラユニット１５は、サーマルカメラ１１と可視光カメラ１４とを備える。サーマルカメラ１１は、図２に示すサーマルカメラ１１と同じである。

可視光カメラ１４は、サーマルカメラ１１の撮影対象の可視光画像ＶＩを撮影する。サーマルカメラ１１が設備１３１（図１）の全体画像を撮影する場合、可視光カメラ１４は、設備１３１の全体画像を撮影する。可視光カメラ１４は、設備１３１の全体について、所定の時間間隔で可視光画像ＶＩ（可視光画像ＶＩの動画）を撮影し、撮影した可視光画像ＶＩを熱画像補正装置１ｂに送信する。送信されてきた可視光画像ＶＩは、ＩＦ部３で受信される。

熱画像補正装置１ｂは、制御処理部２と、ＩＦ部３と、入力部４と、出力部５と、を備える。制御処理部２は、図２に示す第１実施形態と同様に、記憶部２１と補正部２２とを備え、さらに、判定部２３と、決定部２４と、特定部２５と、算出部２６と、を備える。

判定部２３は、所定箇所Ｐとサーマルカメラ１１との間で湯気が存在しているか否かを判定する。湯気の判定の仕方の具体例は後で説明する。

決定部２４は、判定部２３によって湯気が存在している判定がされたとき、設備１３１の可視光画像ＶＩにおいて、所定箇所Ｐに対応する第２領域Ｒ２が示す色を基にして、湯気１４０の色を示す第１湯気色を決定する。第２領域Ｒ２は、図７に示されており、図７は後で説明する。

決定部２４は、湯気が存在している判定がされたときの第２領域Ｒ２が示す色を第１湯気色と決定せずに、第２領域Ｒ２が示す色を基にして第１湯気色を決定する。これは、人の目で同じ色に見えても、色を数値で表すと、値が異なる場合があるからである。すなわち、第１湯気色を示す数値が、第２領域Ｒ２の色を示す数値と一致しない場合がある。例えば、（Ｒ２５５、Ｇ２５５、Ｂ２５５）の白と、（Ｒ２４５、Ｇ２５５、Ｂ２５５）の白と、（Ｒ２５１、Ｇ２５２、Ｂ２５２）の白とは、人の目で区別することはほぼできない。このため、第１湯気色は、湯気１４０の色を示す数値に許容範囲を有している。例えば、第２領域Ｒ２のＲＧＢ値と、可視光画像ＶＩの画素のうち、第２領域Ｒ２以外の画素のＲＧＢ値とについて、Ｒ値の差分とＧ値の差分とＢ値の差分との合計値が、例えば、１０以下のとき、この画素は、第１湯気色を示していると見なされる。

図７は、設備１３１の可視光画像ＶＩの模式図である。可視光画像ＶＩは、設備１３１の像１３１ａ、温度計１２−１〜１２−３の像１２−１ａ〜１２−３ａ、および、湯気１４０の像１４０ａを含む。設備１３１の像１３１ａのほぼ全体が湯気１４０の像１４０ａで覆われている。

可視光画像ＶＩの第２領域Ｒ２は、所定箇所Ｐと対応している。言い換えれば、第２領域Ｒ２は、温度計１２が設置されている所定箇所Ｐの像である。図７には、第２領域Ｒ２が３つあり、第２領域Ｒ２−１は、所定箇所Ｐ−１と対応しており、第２領域Ｒ２−２は、所定箇所Ｐ−２と対応しており、第２領域Ｒ２−３は、所定箇所Ｐ−３と対応している。

第２領域Ｒ２が複数の画素で構成される場合、例えば、Ｒ値の平均値、Ｇ値の平均値、Ｂ値の平均値を第２領域Ｒ２が示す色としてもよいし、Ｒ値の最頻値、Ｇ値の最頻値、Ｂ値の最頻値を第２領域Ｒ２が示す色としてもよい。なお、実施形態において、色の数値化は、各画素のＲＧＢの値に限らず、他の方法（色空間）でもよい。

特定部２５は、可視光画像ＶＩにおいて、第２領域Ｒ２以外から、第１湯気色を示す第３領域Ｒ３を特定する。図８は、図７において、第３領域Ｒ３を加えた可視光画像ＶＩの模式図である。第１湯気色は上述したように許容範囲を有するので、第３領域Ｒ３が示す色は、第２領域Ｒ２が示す色と同じ、または、ほぼ同じとなる。従って、第１湯気色を示す第３領域Ｒ３は、前記許容範囲に含まれる色を示す第３領域Ｒ３と言い換えることができる。

第３領域Ｒ３−１が示す色は 第２領域Ｒ２−１が示す色を基にして決定された第１湯気色である。第３領域Ｒ３−２が示す色は 第２領域Ｒ２−２が示す色を基にして決定された第１湯気色である。第３領域Ｒ３−３が示す色は 第２領域Ｒ２−３が示す色を基にして決定された第１湯気色である。

補正部２２は、熱画像ＴＩにおいて、可視光画像ＶＩの第３領域Ｒ３に対応する第４領域Ｒ４について、補正対象領域Ｑの補正と同じ補正をする。図４に示す補正対象領域Ｑ−１を例にして説明する。図９は、図４において、第４領域Ｒ４−１を表した図である。可視光画像ＶＩの第３領域Ｒ３に対応する熱画像ＴＩの第４領域Ｒ４を特定できるように、熱画像ＴＩを構成する画素Ｐ１と可視光画像ＶＩを構成する画素Ｐ２とを対応付けた情報が、記憶部２１に予め記憶されている。なお、熱画像ＴＩの画素数と可視光画像ＶＩの画素数とが同じ場合、同じ位置にある画素Ｐ１，画素Ｐ２が１対１に対応するので、上記対応付けた情報を記憶部２１に記憶させる必要はない。熱画像ＴＩの画素数と可視光画像ＶＩの画素数とが異なる場合、画素数が一致するように、補正部２２は、一方の画像または両方の画像の画素数を予め補正する。このようにすれば、上記対応付けた情報を記憶部２１に記憶させる必要はない。

第４領域Ｒ４−１は、補正対象領域Ｑ−１を囲む場所と、補正対象領域Ｑ−１から離れた場所にある。補正部２２は、これらの第４領域Ｒ４−１について、補正対象領域Ｑ−１の補正と同じ補正をする。

以上より、第２実施形態によれば、熱画像ＴＩにおいて、補正対象領域Ｑ以外の第４領域Ｒ４にについても補正するので、温度補正する領域をさらに広げることができる。

図６を参照して、算出部２６は、判定部２３によって湯気１４０が存在している判定がされたとき、放射エネルギー量Ｅ１および放射エネルギー量Ｅ２によって規定される赤外線透過指標値から湯気１４０の厚みを求める。放射エネルギー量Ｅ１は、上述したように、温度計１２で測定された所定箇所Ｐの温度から求められた所定箇所Ｐの放射エネルギー量である。放射エネルギー量Ｅ２は、上述したように、熱画像ＴＩから得られた所定箇所Ｐの放射エネルギー量である。

赤外線透過指標値は、例えば、赤外線透過比、赤外線透過率である。

赤外線透過比は、下記式で示される。
赤外線透過比＝放射エネルギー量Ｅ２／放射エネルギー量Ｅ１

赤外線透過率は、下記式で示される。
赤外線透過率＝（放射エネルギー量Ｅ２／放射エネルギー量Ｅ１）×１００

赤外線透過指標値として赤外線透過比を例にして説明する。赤外線透過比と湯気１４０の厚みとは相関関係を有する。図１０は、赤外線透過比と湯気１４０の厚みとの関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、赤外線透過比を示す。グラフの横軸の下側は、赤外線の波数を示し、上側は、赤外線の波長を示す。水層の厚みを湯気１４０の厚みと見なしている。例えば、波長７μｍにおいて、水層の厚みが大きくなるに従って、赤外線透過比が小さくなることが分かる。従って、赤外線透過比が分かれば、湯気１４０の厚みを求めることができる。

制御処理部２は、決定部２４によって決定された第１湯気色と、算出部２６によって求められた湯気１４０の厚みとを紐づけて、記憶部２１に記憶させる。従って、オペレータは、第１湯気色に加えて湯気１４０の厚みも知ることができる。

湯気１４０の判定の仕方として以下の３つがある。判定部２３は、温度差ΔＴが第１所定値を超えたとき、湯気１４０が存在していると判定する。温度差ΔＴは、赤外線減衰量ΔＥ（＝放射エネルギー量Ｅ１−放射エネルギー量Ｅ２）が換算されたものであり、温度差ΔＴが大きいと、観測対象とカメラユニット１５との間に、湯気１４０が存在していると見なすことができる。

判定部２３は、第１領域Ｒ１が示す温度の低下を示す指標値が第２所定値を超えたとき、湯気１４０が存在していると判定する。第１領域Ｒ１は、図３で説明したように、所定箇所Ｐ（図１）と対応する熱画像ＴＩ上の領域である。指標値は、第１領域Ｒ１が示す温度の低下量でもよいし、第１領域Ｒ１が示す温度のグラフの傾きの絶対値でもよい。

判定部２３は、第２領域Ｒ２が示す色が、予め記憶されている、湯気１４０の色を示す第２湯気色のとき、湯気１４０が存在していると判定する。第２領域Ｒ２は、図７で説明したように、図１に示す所定箇所Ｐと対応する可視光画像ＶＩ上の領域である。第２湯気色は、決定部２４によって決定される第１湯気色とは別であり、記憶部２１に予め記憶されている。第２湯気色も、第１湯気色と同様の理由で許容範囲を有する。

ＩＦ部３、入力部４および出力部５は、図２に示すＩＦ部３、入力部４および出力部５と同じなので、説明を省略する。

第２実施形態に係る熱画像補正装置１ｂの動作を説明する。図１１は、この動作を説明するフローチャートである。図６および図１１を参照して、設備１３１（図１）は２４時間監視される。このため、サーマルカメラ１１は、設備１３１の熱画像ＴＩを２４時間連続して撮影し（所定のフレームレートで撮影し）、撮影した熱画像ＴＩを熱画像補正装置１ｂに送信し、可視光カメラ１４は、設備１３１の可視光画像ＶＩを２４時間連続して撮影し（所定のフレームレートで撮影し）、撮影した可視光画像ＶＩを熱画像補正装置１ｂに送信し、温度計１２は、所定箇所Ｐの温度を２４時間連続して測定し、測定した温度を示す温度データＴＤを熱画像補正装置１ｂに送信する。ＩＦ部３は、送信されたきた熱画像ＴＩ、可視光画像ＶＩおよび温度データＴＤを受信する（Ｓ１１）。

制御処理部２は、受信された熱画像ＴＩ、可視光画像ＶＩおよび温度データＴＤを記憶部２１に記憶させる（Ｓ１２）。補正部２２は、記憶部２１に記憶された熱画像ＴＩ、可視光画像ＶＩおよび温度データＴＤを読み出す。熱画像ＴＩが撮影された時刻と、可視光画像ＶＩが撮影された時刻と、温度データＴＤが示す温度が測定された時刻は同じである。

熱画像補正装置１ｂは、第１実施形態と同じく処理Ｓ３〜処理Ｓ７をする（Ｓ１３）。

判定部２３は、所定箇所Ｐとカメラユニット１５との間で湯気１４０が存在しているか否かを判定する（Ｓ１４）。判定部２３は、湯気１４０が存在していないと判定したとき（Ｓ１４でＮｏ）、制御処理部２は、補正後の熱画像ＴＩを記憶部２１に記憶させる（Ｓ２０）。これは、図５の処理Ｓ８と同じである。

判定部２３が、湯気１４０が存在していると判定したとき（Ｓ１４でＹｅｓ）、決定部２４は、上述したようにして、第１湯気色を決定する（Ｓ１５）。

特定部２５は、可視光画像ＶＩにおいて、第２領域Ｒ２以外から、第３領域Ｒ３を特定する（Ｓ１６、図８）。第３領域Ｒ３は、第１湯気色を示す領域である。補正部２２は、熱画像ＴＩにおいて、第３領域Ｒ３に対応する第４領域Ｒ４について、補正対象領域Ｑの補正と同じ補正をする（Ｓ１７、図９）。すなわち、熱画像ＴＩの第４領域Ｒ４を構成する各画素について、画素が示す温度に温度差ΔＴを加算することにより、第４領域Ｒ４の温度を補正する。

算出部２６は、上述したようにして、湯気１４０の厚みを求める（Ｓ１８）。制御処理部２は、処理１５で決定された第１湯気色と湯気１４０の厚みとを紐付けて、記憶部２１に記憶させる（Ｓ１９）。制御処理部２は、処理Ｓ１７で補正された熱画像ＴＩを記憶部２１に記憶させる（Ｓ２０）。

以上により、一枚の熱画像ＴＩ（１つのフレーム）の補正が終了する。熱画像補正装置１ｂは、サーマルカメラ１１、可視光カメラ１４から順次送信されてくる熱画像ＴＩ、可視光画像ＶＩに対して、処理Ｓ１１〜処理Ｓ２０をする。

実施形態に係る熱画像補正装置のハードウェア構成について、第２実施形態に係る熱画像補正装置１ｂを例にして説明する。図１２は、第２実施形態に係る熱画像補正装置１ｂのハードウェア構成を示すブロック図である。熱画像補正装置１ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１５３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１５４、液晶ディスプレイ１５５、通信インターフェイス１５６、キーボード等１５７、及び、これらを接続するバス１５８を備える。液晶ディスプレイ１５５は、出力部５を実現するハードウェアである。液晶ディスプレイ１５５の替わりに、有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ等でもよい。通信インターフェイス１５６は、ＩＦ部３を実現するハードウェアである。キーボード等１５７は、入力部４を実現するハードウェアである。キーボードの替わりに、タッチパネルでもよい。

ＨＤＤ１５４には、補正部２２、判定部２３、決定部２４、特定部２５および算出部２６について、これらの機能ブロックをそれぞれ実現するためのプログラム、及び、各種データ（例えば、例えば、補正前の熱画像ＴＩ、可視光画像ＶＩ、温度データＴＤ、熱画像補正に必要な式等のデータ）が格納されている。これらのプログラムは、ＨＤＤ１５４に予め記憶されているが、これに限定されない。例えば、これらのプログラムを記録している記録媒体（例えば、磁気ディスク、光学ディスクのような外部記録媒体）が用意されており、この記録媒体に記憶されているプログラムがＨＤＤ１５４に記憶されてもよい。また、これらのプログラムは、熱画像補正装置１ｂとネットワーク接続されたサーバに格納されており、ネットワークを介して、これらのプログラムがＨＤＤ１５４に送られ、ＨＤＤ１５４に記憶されてもよい。これらのプログラムは、ＨＤＤ１５４の替わりにＲＯＭ１５３に記憶してもよい。熱画像補正装置１ｂは、ＨＤＤ１５４の替わりに、フラッシュメモリを備え、これらのプログラムはフラッシュメモリに記憶してもよい。

ＣＰＵ１５１は、これらのプログラムを、ＨＤＤ３１５４から読み出してＲＡＭ１５２に展開させ、展開されたプログラムを実行することによって、補正部２２、判定部２３、決定部２４、特定部２５および算出部２６が実現される。但し、これらの機能ブロックの機能について、各機能の一部又は全部は、ＣＰＵ１５１による処理に替えて、又は、これと共に、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）による処理によって実現されてもよい。又、同様に、各機能の一部又は全部は、ソフトウェアによる処理に替えて、又は、これと共に、専用のハードウェア回路による処理によって実現されてもよい。

上述したように、ＨＤＤ１５４には、補正部２２、判定部２３、決定部２４、特定部２５および算出部２６について、これらの機能ブロックをそれぞれ実現するためのプログラムが記憶されている。これらは、補正プログラム、判定プログラム、決定プログラム、特定プログラム、算出プログラムと表現される。

これらのプログラムは、機能ブロックの定義を用いて表現される。補正部２２および補正プログラムを例にして説明する。補正部２２は、観測対象の熱画像ＴＩから得られた観測対象の所定箇所Ｐの温度と、温度測定装置で測定された所定箇所Ｐの温度との温度差を基にして、熱画像ＴＩにおいて、所定箇所Ｐに対応する第１領域Ｒ１を含む所定の補正対象領域Ｑの温度を補正する。補正プログラムは、観測対象の熱画像ＴＩから得られた観測対象の所定箇所Ｐの温度と、温度測定装置で測定された所定箇所Ｐの温度との温度差を基にして、熱画像ＴＩにおいて、所定箇所Ｐに対応する第１領域Ｒ１を含む所定の補正対象領域Ｑの温度を補正するプログラムである。

ＣＰＵ１５１によって実行されるこれらのプログラム（補正プログラム、判定プログラム、決定プログラム、特定プログラム、算出プログラム）のフローチャートが、図１１である。

１ａ，１ｂ 熱画像補正装置
１２，１２−１〜１２−３ 温度計
１２−１ａ〜１２−１ｃ 温度計の像
１３１ 設備
１３１ａ 設備の像
１３２ 設備
１４０ 湯気
１４０ａ 湯気の像
ＴＤ 温度データ
ＴＩ 熱画像
ＶＩ 可視光画像
Ｐ−１〜Ｐ−３ 所定箇所
Ｑ−１ 補正対象領域
Ｒ１−１〜Ｒ１−３ 第１領域
Ｒ２−１〜Ｒ２−３ 第２領域
Ｒ３−１〜Ｒ３−３ 第３領域
Ｒ４−１ 第４領域

Claims (12)

1. 観測対象の熱画像から得られた前記観測対象の所定箇所の温度と、温度測定装置で測定された前記所定箇所の温度との温度差を基にして、前記熱画像において、前記所定箇所に対応する第１領域を含む所定の補正対象領域の温度を補正する補正部を備える熱画像補正装置。
2. 前記所定箇所と前記熱画像を撮影する撮影装置との間で湯気が存在しているか否かを判定する判定部と、
   前記湯気が存在している判定がされたとき、前記観測対象の可視光画像において、前記所定箇所に対応する第２領域が示す色を基にして、前記湯気の色を示す第１湯気色を決定する決定部と、
   前記可視光画像において、前記第２領域以外から、前記第１湯気色を示す第３領域を特定する特定部と、を備え、
   前記補正部は、前記熱画像において、前記第３領域に対応する第４領域について、前記補正対象領域の補正と同じ補正をする、請求項１に記載の熱画像補正装置。
3. 前記湯気が存在している判定がされたとき、前記温度測定装置で測定された前記所定箇所の温度から求められた前記所定箇所の放射エネルギー量、および、前記熱画像から得られた前記所定箇所の放射エネルギー量によって規定される赤外線透過指標値から前記湯気の厚みを求める算出部と、
   前記第１湯気色と前記湯気の厚みとを紐付けて記憶する記憶部と、をさらに備える、請求項２に記載の熱画像補正装置。
4. 前記判定部は、前記温度差が第１所定値を超えたとき、前記湯気が存在していると判定する、請求項２または３に記載の熱画像補正装置。
5. 前記判定部は、前記第１領域が示す温度の低下を示す指標値が第２所定値を超えたとき、前記湯気が存在していると判定する、請求項２または３に記載の熱画像補正装置。
6. 前記判定部は、前記第２領域が示す色が、予め記憶されている、前記湯気の色を示す第２湯気色のとき、前記湯気が存在していると判定する、請求項２または３に記載の熱画像補正装置。
7. 前記補正部は、時系列に撮影された前記熱画像のそれぞれについて、前記補正対象領域の温度を補正する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱画像補正装置。
8. 前記補正部は、前記温度測定装置で測定された前記所定箇所の温度から求められた前記所定箇所の放射エネルギー量と、前記熱画像から得られた前記所定箇所の放射エネルギー量との差を赤外線減衰量として算出し、前記赤外線減衰量を前記温度差に変換し、前記補正対象領域の温度を補正する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱画像補正装置。
9. 前記温度測定装置は、前記所定箇所に接触し、または、前記所定箇所に近い位置から前記所定箇所に非接触で温度を測定する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱画像補正装置。
10. 前記観測対象は、屋外に設置された、熱処理がされる設備である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱画像補正装置。
11. 観測対象の熱画像から得られた前記観測対象の所定箇所の温度と、温度測定装置で測定された前記所定箇所の温度との温度差を基にして、前記熱画像において、前記所定箇所に対応する第１領域を含む所定の補正対象領域の温度を補正する補正ステップを備える熱画像補正方法。
12. 観測対象の熱画像から得られた前記観測対象の所定箇所の温度と、温度測定装置で測定された前記所定箇所の温度との温度差を基にして、前記熱画像において、前記所定箇所に対応する第１領域を含む所定の補正対象領域の温度を補正する補正ステップを、コンピュータに実行させる、熱画像補正プログラム。

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