JP2022147686A - 撮像システム及び撮像方法 - Google Patents

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Akito Tajima
慶二 大村
Keiji Omura
翔太郎 小元
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Abstract

【課題】赤外領域と可視光領域の両方を透過する透過部材と、サーモカメラと可視光カメラとを利用し、無人監視が難しかった箇所を監視可能なシステムを提供する。【解決手段】撮像システムにおいて、撮像装置1は、可視光及び赤外光を透過する透過部材と、1以上の監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物の可視光を撮像する第1の撮像部と、監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物の赤外光を撮像する第2の撮像部と、を備える。情報処理装置2は、第1の撮像部により撮像された第1の撮像データと、第2の撮像部により撮像された第2の撮像データと、に基づいて、監視対象物の温度を検知する検知部を備える。【選択図】図4

Description

本発明は、撮像システム及び撮像方法に関する。
従来、工場等の設備の自動監視に、サーモグラフィカメラと可視光カメラを用いられている。設備の監視は無人で運用され、上述したカメラは、例えば、配電盤等の温度や状態を撮像し、撮像した内容を表示し、記録し、発報することができるシステムが提案されている(例えば特許文献1)。
上述した配電盤は施工不良によるねじのゆるみや部品の経年劣化等により、端子等が過熱して、火災が発生するおそれがあるため、配電盤の火災状況を把握することは重要な監視対象となっている。
しかしながら、従来のシステムでは、配電盤の端子箱に保護用の蓋を設けているため、端子箱自体の内部の状態を点検するためには作業者が蓋を開き、目視する必要があり、無人での自動監視は困難であった。
本発明は、上記に鑑みてなされるものであって、赤外領域と可視光領域の両方を透過する透過部材と、サーモカメラと可視光カメラとを利用し、無人での自動監視が難しかった箇所を監視可能なシステムを提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、可視光及び赤外光を透過する透過部材と、1以上の監視対象物を、前記透過部材を介して、前記監視対象物の可視光を撮像する第1の撮像部と、前記監視対象物を、前記透過部材を介して、前記監視対象物の赤外光を撮像する第2の撮像部と、前記第1の撮像部により撮像された第1の撮像データと、前記第2の撮像部により撮像された第2の撮像データと、に基づいて、前記監視対象物の温度を検知する検知部と、を備える。
本発明によれば、撮像システムは、直接作業者が監視対象物を目視することなく、監視対象物の状態を把握することができ、無人での監視が困難であった監視対象物も監視することができるという効果を奏する。
図1は第1の実施の形態の撮像システムの一例を示すシステム構成図である。 図2は第1の実施の形態の撮像装置に係るハードウェア構成の一例を示す図である。 図3は第1の実施の形態の情報処理装置に係るハードウェア構成の一例を示す図である。 図4は第1の実施の形態に係る情報処理装置及び撮像装置が有する機能の一例を示す図である。 図5は第1の実施の形態の撮像装置を上から見た斜視図である。 図6は第1の実施の形態の撮像システムの動作例の一例を示すフローチャートである。 図7は第2の実施の形態の撮像システムの一例を示すシステム構成図である。 図8は第2の実施の形態の移動体処理装置に係るハードウェア構成の一例を示す図である。 図9は第2の実施の形態に係る情報処理装置、撮像装置及び移動体処理装置が有する機能の一例を示す図である。 図10は第2の実施の形態の撮像装置を上から見た斜視図である。 図11は第2の実施の形態の撮像システムの動作例の一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、撮像システム及び撮像方法の実施の形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態の撮像システムの概略構成を示す図である。図1に示すように、撮像システム100は、撮像装置1、情報処理装置2、表示装置3、外部装置4、及び透過部材5を含む。
撮像装置1は、1以上の監視対象物を、透過部材5を介して、監視対象物を撮像する。詳細の内容は後述する。情報処理装置2は、撮像装置1により撮像された監視対象物の撮像データに基づいて、監視対象物の温度を検知する。詳細の内容は後述する。
表示装置3は、情報処理装置2と接続され、情報処理装置2が処理した内容を表示装置3の表示部に表示する。なお、図1の例では、表示装置3は、情報処理装置2の外部に設けられるものとしたが、表示装置3は、情報処理装置2が有しても良い。外部装置4は、情報処理装置2と接続され、例えば、クラウドサーバ等である。なお、外部装置4は、クラウドサーバに限定されず、例えば、記憶媒体等でも良い。
透過部材5は、可視光及び赤外光を透過する部材である。具体的には、透過部材5は、可視光及び赤外光の波長を透過できる素材で構成されている。透過部材5は、撮像装置1が、1以上の監視対象物を撮像する際に用いられ、監視対象物の撮像領域の前に設けられる。なお、透過部材5は、撮像装置1のレンズの前に備えられても良い。図1には、撮像システム100が、撮像装置1、情報処理装置2、表示装置3、外部装置4、及び透過部材5を含む形態を一例として示した。しかし、撮像システム100が備える撮像装置1、情報処理装置2、表示装置3、外部装置4、及び透過部材5の数や装置は、これらに限定されない。
図2は撮像装置1のハードウェア構成の一例を示す図である。撮像装置1は、CPU(Central Processing Unit)11、メモリ12、ネットワークI/F(Interface)13、RGBカメラ14、サーモカメラ15、外部I/F16、及びデータ、制御信号等を伝送するバス17を有する。
CPU11は、メモリ12に格納された所定のプログラムを実行することにより、撮像装置1の各機能を実現する演算装置である。メモリ12は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュROM等の記憶装置である。ネットワークI/F13は、撮像装置1をネットワークに接続するための通信インタフェースである。
RGBカメラ14は、監視対象物が発する光を可視光として撮像する撮像手段である。サーモカメラ15は、監視対象物が発する熱を赤外光として撮像する撮像手段である。外部I/F16は、撮像装置1に外部機器を接続するためのインタフェースである。
図3は、情報処理装置2のハードウェア構成の一例を示す図である。情報処理装置2は、CPU21、RAM22、ROM23、補助記憶装置24、ネットワークI/F25、入力デバイス26、表示デバイス27、外部I/F28、及びデータ、制御信号等を伝送するバス29を有する。
CPU21は、ROM23や補助記憶装置24等に格納されたプログラムやデータをRAM22上に読み出し、処理を実行することで、情報処理装置2の各機能を実現する演算装置である。RAM22は、CPU21のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。ROM23は不揮発性のメモリである。補助記憶装置24は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置であり、例えば、OS(Operation System)、アプリケーションプログラム、各種データ等を記憶する。
ネットワークI/F25は、情報処理装置2をネットワークに接続するための通信インタフェースである。入力デバイス26は、マウス、キーボード等の入力装置であり、情報処理装置2に各種の操作を入力するために用いられる。表示デバイス27は、ディスプレイ等の表示装置であり、情報処理装置2による処理結果等を表示するために用いられる。外部I/F28は、情報処理装置2に外部装置4を接続するためのインタフェースである。
図4は、撮像装置1及び情報処理装置2の機能構成の一例を示す図である。撮像装置1は、第1の撮像部111、第2の撮像部112、取得部113及び送信部114を備える。撮像装置1は、所定のプログラムを実行することにより、第1の撮像部111、第2の撮像部112、取得部113及び送信部114等の機能を実現する。
ここで、図5を参照して、撮像装置1が備える第1の撮像部111及び第2の撮像部112が撮像する監視対象物について説明する。図5は透過部材5及び監視対象物8を含む撮像装置1を上から見た斜視図である。
第1の撮像部111は、1以上の監視対象物8を、透過部材5を介して、監視対象物8の可視光を撮像する。具体的には、第1の撮像部111は、RGBカメラ14と協働することで、監視対象物8の可視光を撮像する。第1の撮像部111は、例えば、監視対象物8を撮像して、撮像した監視対象物8の物体や空間の色を、RGB(3色)のそれぞれの強度値で表すRGB撮像データ(以下、第1の撮像データともいう)を生成して出力する。RGB撮像データは、M×N(例えば、縦60×横80)の複数の画像(ピクセル)で構成される。複数の画素には、監視領域内の監視対象物に対応する画素群と、監視対象物の周囲領域に対応する画素群とが含まれる。
第2の撮像部112は、1以上の監視対象物8を、透過部材5を介して、監視対象物8の赤外光を撮像する。具体的には、第2の撮像部112は、サーモカメラ15と協働することで、監視対象物8の可視光を撮像する。第2の撮像部112は、例えば、監視対象物8を撮像して、撮像した監視対象物8の物体や空間の温度に換算することで、温度撮像データ(以下、第2の撮像データともいう)を生成して出力する。温度撮像データは、RGB撮像データと同様に、M×Nの複数の画素(ピクセル)で構成される。
図4に戻る。取得部113は、第1の撮像部111により撮像された第1の撮像データ及び第2の撮像部112により撮像された第2の撮像データを取得する。具体的には、取得部113は、RGBカメラ14により撮影されたRGB撮像データ及びサーモカメラ15により撮影された温度撮像データを取得する。送信部114は、取得部113により取得された第1の撮像データ及び第2の撮像データを、情報処理装置2に送信する。
情報処理装置2は、受信部211、検知部212、出力制御部213、色画素出力部214、検知枠出力部215、及び温度出力部216を備える。情報処理装置2は、所定のプログラムを実行することにより、受信部211、検知部212、出力制御部213、色画素出力部214、検知枠出力部215、及び温度出力部216等の機能を実現する。
受信部211は、撮像装置1の送信部114により送信された第1の撮像データ及び第2の撮像データを受信して、補助記憶装置24に記憶する。検知部212は、第1の撮像部111により撮像された第1の撮像データと、第2の撮像部112により撮像された第2の撮像データと、に基づいて、監視対象物8の温度を検知する。また、検知部212は、第1の撮像部111により撮像された第1の撮像データと、第2の撮像部112により撮像された第2の撮像データと、に基づいて、監視対象物8の温度を検知するための検知枠を生成する。
検知部212は、検知枠内の各領域における温度変化を検知する。また、検知部212は、検知枠を構成する複数のセルにおいて、色画像の温度を所定の閾値(異常温度判定用の設定値)と比較する。
出力制御部213は、検知部212により検知された温度に関する情報を出力制御する出力制御を行う。具体的には、出力制御部213は、検知部212の結果から、温度の閾値が超える場合、アラート処理、すなわち報知処理を行う。アラート処理とは、例えば表示装置3、外部装置4等にメールで報知し、外部装置4等に設けられるシグナルライトの色表示を通常状態から警告状態に変化させ、外部装置4等に設けられるスピーカーから警報音を発生させる、等の処理である。
また、出力制御部213は、検知部212の結果から、温度の閾値が超える場合、温度の閾値が超えた位置の位置情報を報知する処理を行う。さらに、出力制御部213は、表示装置3による出力を制御し、または外部装置4による出力を制御する。
出力制御部213は、色画素出力部214、検知枠出力部215、及び温度出力部216を備える。色画素出力部214は、監視対象物と監視対象物の周囲とを含む監視領域を撮像する第1の撮像部111により撮像された撮像データに基づき、監視対象物の色画素を生成し、生成した色画素を表示装置3へ出力する。検知枠出力部215は、監視対象物と監視対象物の周囲とを含む監視領域を撮像する第2の撮像部112により撮像された第2の撮像データに基づき、監視領域の温度を検知するための複数のセルで構成される検知枠を生成して、生成した検知枠を色画像に重ねて表示装置3へ出力する。
温度出力部216は、検知枠を構成する複数のセルに、少なくとも温度を出力する。つまり、温度出力部216は、検知枠を構成する複数の領域ごとに、少なくとも温度を示す温度情報を出力する。温度の表示は、例えば、温度の値(25度、40度等)、温度の値に対応する色(25度は青色、40度は赤等)でも良い。
次に、図6を参照し撮像システム100の動作を説明する。図6は撮像システム100の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
まず、第1の撮像部111は、1以上の監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物8の可視光を撮像する。また、第2の撮像部112は、1以上の監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物8の可視光を撮像する(ステップS1)。撮像処理が行われると、ステップS2へ進む。
取得部113は、第1の撮像部111により撮像された第1の撮像データと、第2の撮像部112により撮像された第2の撮像データを取得する(ステップS2)。取得処理が行われると、ステップS3へ進む。
送信部114は、取得部113により取得された第1の撮像データと、第2の撮像データを送信する(ステップS3)。送信処理が行われると、ステップS4へ進む。
受信部211は、送信部114により送信された第1の撮像データと、第2の撮像データを受信する(ステップS4)。受信処理が行われると、ステップS5へ進む。
検知部212は、受信部211により受信された第1の撮像データと、第2の撮像データに基づいて、監視対象物8の温度を検知する(ステップS5)。検知処理が行われると、ステップS6へ進む。
出力制御部213は、検知部212により検知された温度に関する情報を出力制御する(ステップS6)。出力制御処理が行われると、本処理を終了する。
以上に説明したように、本実施の形態では、第1の撮像部111は、1以上の監視対象物を、可視光及び赤外光を透過する透過部材を介して、監視対象物の可視光を撮像する。また、第2の撮像部112は、1以上の監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物の赤外光を撮像する。検知部212は、第1の撮像データと第2の撮像データに基づいて、監視対象物の温度を検知する。
以上の本実施の形態の構成によれば、透過部材を介して、監視対象物を撮像装置により撮像できるため、監視対象物の温度の状態を把握することができる。監視対象物の温度の状態がわかることで、直接作業者が監視対象物を目視する負担を削減できる。作業員の目視する負担を削減できるため、無人監視が困難であった監視対象物を監視することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。上述の第1の実施形態と共通する部分については説明を適宜に省略する。上述の第1の実施形態では、撮像装置により、透過部材を介して監視対象物を撮像された第1の撮像データと第2の撮像データに基づいて、監視対象物の温度を検知する。これに対し、本実施形態では、撮像装置は移動体に設けられ、移動体の稼働状態を監視する監視部を備えている点で上述の第1の実施形態と相違する。
図7は、第2の実施の形態の撮像システムの概略構成を示す図である。図7に示すように、撮像システム100は、撮像装置1、情報処理装置2、表示装置3、外部装置4、透過部材5、移動体6、及び移動体処理装置7を含む。
移動体6は、撮像装置1に設けられ、移動体処理装置7の制御により無人で走行する。移動体処理装置7は、移動体6の制御を行い、監視対象物まで移動体6を移動する。詳細の内容は後述する。
図8は移動体処理装置7のハードウェア構成の一例を示す図である。移動体処理装置7は、CPU71、RAM72、ROM73、補助記憶装置74、ネットワークI/F75、外部I/F76及びデータ、制御信号等を伝送するバス77を有する。
CPU71は、ROM73や補助記憶装置74等に格納されたプログラムやデータをRAM72上に読み出し、処理を実行することで、移動体処理装置7の各機能を実現する演算装置である。RAM72は、CPU71のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。ROM73は不揮発性のメモリである。補助記憶装置74は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置であり、例えば、OS(Operation System)、アプリケーションプログラム、各種データ等を記憶する。
ネットワークI/F75は、移動体処理装置7をネットワークに接続するための通信インタフェースである。外部I/F76は、移動体処理装置7に移動体6を接続するためのインタフェースである。
図9は、撮像装置1、情報処理装置2及び移動体処理装置7の機能構成の一例を示す図である。移動体処理装置7は、移動制御部711を備える。移動体処理装置7は、所定のプログラムを実行することにより、移動制御部711等の機能を実現する。
ここで、図10を参照して、移動体6を設けた撮像装置1が監視対象物への移動について説明する。図10は透過部材5、監視対象物8、走行ルート9及び移動体6を設けた撮像装置1を上から見た斜視図である。
移動制御部711は、走行ルート9の軌跡に基づいて、移動体6を撮像対象である監視対象物8へ移動する処理を行う。具体的には、移動制御部711は、移動体6に設けられた装置(例えば、カメラ)と協働することで走行ルート9を認識することができる。移動制御部711は、監視対象物8へ移動すると、移動体6を停止する処理を行う。移動制御部711は、移動体6が停止すると、撮像装置1に対し、撮像を開始する処理を行う。移動制御部711は、撮像装置1の撮像処理が終了すると、次の監視対象物8まで移動体6を移動する処理を行う。
移動制御部711は、移動体6に異常がある場合、移動体6を停止する処理を行う。移動制御部711は、撮像装置1が撮像対象である監視対象物8の撮像処理が完了するまで移動体6を移動する処理を行う。
走行ルート9は、設備内の監視対象物8に沿って設定されている。例えば、走行ルート9は、ビニールテープ(例えば黒色)を用いて走行ルートを設定されている。なお、走行ルート9は、ビニールテープ以外で構成されても良く、マジックやペンキで軌跡を設定しても良い。
次に、図11を参照し第2の実施の形態の撮像システム100の動作を説明する。図11は第2の実施の形態の撮像システム100の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
まず、移動制御部711は、走行ルート9の軌跡に基づいて、移動体6を撮像対象である監視対象物8へ移動する(ステップS21)。移動処理が行われると、ステップS22へ進む。
次に、移動制御部711は、移動体6が撮像場所へ移動したか判断を行う。移動体6が撮影場所へ移動したと判断した場合(ステップS22:Yes)、ステップS23へ進む。移動体6が撮影場所へ移動していないと判断した場合(ステップS22:No)、ステップS21へ進む。移動制御部711は、移動体6が撮像場所へ移動するまで判断処理を行う。
移動制御部711は、撮像場所である監視対象物8の前へ移動すると、移動体6を停止する処理を行う(ステップS23)。停止処理が行われると、ステップS24へ進む。
移動制御部711は、移動体6が停止すると、撮像装置1に対し、撮像を開始する処理を行う。第1の撮像部111は、1以上の監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物8の可視光を撮像する。また、第2の撮像部112は、1以上の監視対象物を、透過部材を介して、監視対象物8の可視光を撮像する(ステップS24)。撮像処理が行われると、ステップS25へ進む。
取得部113は、第1の撮像部111により撮像された第1の撮像データと、第2の撮像部112により撮像された第2の撮像データを取得する(ステップS25)。取得処理が行われると、ステップS26へ進む。
送信部114は、取得部113により取得された第1の撮像データと、第2の撮像データを送信する(ステップS26)。送信処理が行われると、ステップS27へ進む。
受信部211は、送信部114により送信された第1の撮像データと、第2の撮像データを送信する(ステップS27)。送信処理が行われると、ステップS28へ進む。
検知部212は、受信部211により受信された第1の撮像データと、第2の撮像データに基づいて、監視対象物8の温度を検知する(ステップS28)。検知処理が行われると、ステップS29へ進む。
出力制御部213は、検知部212により検知された温度に関する情報を出力制御する(ステップS29)。出力制御処理が行われると、次の監視対象物へ移動体6は移動する。撮像装置1が撮像対象である監視対象物8の撮像処理が完了するまで移動体6を移動する処理を行う。撮像処理が完了すると、本処理を終了する。
以上に説明したように、第2の実施の形態では、撮像装置は移動体に設けられ、移動体の稼働状態を監視する監視部を備えている。
以上の第2の実施の形態の構成によれば、撮像装置を移動体に設けることで、監視対象物へ移動することができる。移動後、撮像装置により透過部材を介して、監視対象物を撮像装置により撮像できるため、直接作業者が監視対象物を目視する負担を削減できる。作業員の目視する負担を削減できるため、無人監視が困難であった監視対象物も監視可能とすることができる。
(変形例1)
例えば、撮像装置1は、撮像可能な領域を左右方向(又は上下方向)に変更することが可能な回動機構を備える構成としてもよい。この場合、第1の撮像部111及び第2の撮像部は、撮像装置1の回動機構を制御し、撮像装置1を回動させることで撮像装置1の撮像領域を変更する。撮像装置1に回動機構を備えることで、より少ない撮像装置で広範囲の監視対象物を監視することができる。
なお、本実施の形態の撮像システムで実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。また、本実施の形態の撮像システムで実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
さらに、本実施の形態の撮像システムで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の撮像システムで実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
1 撮像装置
2 情報処理装置
3 表示装置
4 外部装置
5 透過部材
6 移動体
7 移動体処理装置
111 第1の撮像部
112 第2の撮像部
113 取得部
114 送信部
211 受信部
212 検知部
213 出力制御部
214 色画素出力部
215 検知枠出力部
216 温度出力部
711 移動制御部
特開2017-167616号公報

Claims (5)

  1. 可視光及び赤外光を透過する透過部材と、
    1以上の監視対象物を、前記透過部材を介して、前記監視対象物の可視光を撮像する第1の撮像部と、
    前記監視対象物を、前記透過部材を介して、前記監視対象物の赤外光を撮像する第2の撮像部と、
    前記第1の撮像部により撮像された第1の撮像データと、前記第2の撮像部により撮像された第2の撮像データと、に基づいて、
    前記監視対象物の温度を検知する検知部と、
    を備える撮像システム。
  2. 前記検知部により検知された前記温度に関する情報を出力制御する出力制御部と、
    を備える請求項1に記載の撮像システム。
  3. 前記第1の撮像部と、前記第2の撮像部は、移動体に設けられ、
    前記移動体の稼働状態を監視する監視部と、
    を備える請求項1または2に記載の撮像システム。
  4. 前記第1の撮像部及び前記第2の撮像部は、各々の撮像範囲を変更するための回動機構を備える、
    請求項1乃至3のうちの何れか1項に記載の撮像システム。
  5. 1以上の監視対象物を、可視光及び赤外光を透過する透過部材を介して、前記監視対象物の可視光を撮像する第1の撮像ステップと、
    前記監視対象物を、前記透過部材を介して、前記監視対象物の赤外光を撮像する第2の撮像ステップと、
    前記第1の撮像ステップにより撮像された第1の撮像データと、前記第2の撮像ステップにより撮像された第2の撮像データと、に基づいて、
    前記監視対象物の温度を検知する検知ステップと、
    を含む撮像方法。
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