JP3519296B2 - 熱画像の自動測定方法及び自動測定装置 - Google Patents
熱画像の自動測定方法及び自動測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体から放射され
た赤外線を検出して物体の温度分布を示す熱画像を表示
する赤外線カメラに係り、特に赤外線カメラの視野に収
まりきれない被観測物体を分割して撮像する熱画像の自
動測定方法及び自動測定装置に関するものである。
た赤外線を検出して物体の温度分布を示す熱画像を表示
する赤外線カメラに係り、特に赤外線カメラの視野に収
まりきれない被観測物体を分割して撮像する熱画像の自
動測定方法及び自動測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、物体から放射された赤外線を検出
して物体の温度分布を示す熱画像を表示する赤外線カメ
ラが各種熱解析に利用されている。赤外線カメラを使っ
て物体の熱解析を行う場合、被観測物体の大きさによっ
ては赤外線カメラの視野に被観測物体が収まりきれない
ことがあり、このような場合には、カメラの向きを変え
ながら被観測物体を部分的に撮像することを複数回繰り
返す必要がある。
して物体の温度分布を示す熱画像を表示する赤外線カメ
ラが各種熱解析に利用されている。赤外線カメラを使っ
て物体の熱解析を行う場合、被観測物体の大きさによっ
ては赤外線カメラの視野に被観測物体が収まりきれない
ことがあり、このような場合には、カメラの向きを変え
ながら被観測物体を部分的に撮像することを複数回繰り
返す必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
赤外線カメラでは、カメラの視野に被観測物体が収まり
きれない場合、被観測物体を分割して撮像する必要があ
るので、測定作業が煩雑になるという問題点があった。
また、被観測物体を分割して撮像する際には、測定者が
表示装置に映し出された被観測物体の熱画像を確認しな
がら、赤外線カメラの向きを変えて撮像を行うことにな
る。しかし、この際に、被観測物体の一部が撮像されず
に抜けてしまう撮像漏れが発生するという問題点があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、被観測物体を自動的に撮像することができ、撮像漏
れが発生することのない熱画像の自動測定方法及び自動
測定装置を提供することを目的とする。
赤外線カメラでは、カメラの視野に被観測物体が収まり
きれない場合、被観測物体を分割して撮像する必要があ
るので、測定作業が煩雑になるという問題点があった。
また、被観測物体を分割して撮像する際には、測定者が
表示装置に映し出された被観測物体の熱画像を確認しな
がら、赤外線カメラの向きを変えて撮像を行うことにな
る。しかし、この際に、被観測物体の一部が撮像されず
に抜けてしまう撮像漏れが発生するという問題点があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、被観測物体を自動的に撮像することができ、撮像漏
れが発生することのない熱画像の自動測定方法及び自動
測定装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の熱画像の自動測
定方法は、請求項１に記載のように、赤外線カメラと被
観測物体との距離を測定し、赤外線カメラの向きを検出
し、前記測定した距離と赤外線カメラの位置と被観測物
体の幅及び高さと赤外線カメラの視野に基づいて各観測
領域が重なりを有するように被観測物体の水平方向の分
割数と鉛直方向の分割数を算出し、この分割数に基づい
て被観測物体の各観測領域の撮像に必要な赤外線カメラ
の向きを算出し、この算出結果と前記検出した赤外線カ
メラの向きに基づいて赤外線カメラの向きを変えなが
ら、赤外線カメラに各観測領域を撮像させるようにした
ものである。また、請求項２に記載のように、本発明の
熱画像の自動測定方法は、被観測物体に対して垂直な方
向を０度として赤外線カメラから被観測物体の端を見た
ときの角度を、前記測定した距離と赤外線カメラの位置
と被観測物体の幅及び高さに基づいて算出し、この算出
結果と赤外線カメラの視野角に基づいて前記分割数を算
出するものである。
定方法は、請求項１に記載のように、赤外線カメラと被
観測物体との距離を測定し、赤外線カメラの向きを検出
し、前記測定した距離と赤外線カメラの位置と被観測物
体の幅及び高さと赤外線カメラの視野に基づいて各観測
領域が重なりを有するように被観測物体の水平方向の分
割数と鉛直方向の分割数を算出し、この分割数に基づい
て被観測物体の各観測領域の撮像に必要な赤外線カメラ
の向きを算出し、この算出結果と前記検出した赤外線カ
メラの向きに基づいて赤外線カメラの向きを変えなが
ら、赤外線カメラに各観測領域を撮像させるようにした
ものである。また、請求項２に記載のように、本発明の
熱画像の自動測定方法は、被観測物体に対して垂直な方
向を０度として赤外線カメラから被観測物体の端を見た
ときの角度を、前記測定した距離と赤外線カメラの位置
と被観測物体の幅及び高さに基づいて算出し、この算出
結果と赤外線カメラの視野角に基づいて前記分割数を算
出するものである。
【０００５】また、本発明の熱画像の自動測定装置は、
請求項３に記載のように、被観測物体から放射された赤
外線を検出する赤外線カメラと、赤外線カメラと被観測
物体との距離を測定する測距手段と、赤外線カメラの向
きを検出する測角手段と、赤外線カメラの向きを変える
ための駆動手段と、前記測距手段によって測定された距
離と赤外線カメラの位置と被観測物体の幅及び高さと赤
外線カメラの視野に基づいて各観測領域が重なりを有す
るように被観測物体の水平方向の分割数と鉛直方向の分
割数を算出し、この分割数に基づいて被観測物体の各観
測領域の撮像に必要な赤外線カメラの向きを算出し、こ
の算出結果と前記測角手段によって検出された赤外線カ
メラの向きに基づいて駆動手段を制御して、赤外線カメ
ラの向きを変えながら赤外線カメラに各観測領域を撮像
させる制御手段とを有するものである。また、請求項４
に記載のように、上記制御手段は、被観測物体に対して
垂直な方向を０度として赤外線カメラから被観測物体の
端を見たときの角度を、前記測距手段によって測定され
た距離と赤外線カメラの位置と被観測物体の幅及び高さ
に基づいて算出し、この算出結果と赤外線カメラの視野
角に基づいて上記分割数を算出するものである。
請求項３に記載のように、被観測物体から放射された赤
外線を検出する赤外線カメラと、赤外線カメラと被観測
物体との距離を測定する測距手段と、赤外線カメラの向
きを検出する測角手段と、赤外線カメラの向きを変える
ための駆動手段と、前記測距手段によって測定された距
離と赤外線カメラの位置と被観測物体の幅及び高さと赤
外線カメラの視野に基づいて各観測領域が重なりを有す
るように被観測物体の水平方向の分割数と鉛直方向の分
割数を算出し、この分割数に基づいて被観測物体の各観
測領域の撮像に必要な赤外線カメラの向きを算出し、こ
の算出結果と前記測角手段によって検出された赤外線カ
メラの向きに基づいて駆動手段を制御して、赤外線カメ
ラの向きを変えながら赤外線カメラに各観測領域を撮像
させる制御手段とを有するものである。また、請求項４
に記載のように、上記制御手段は、被観測物体に対して
垂直な方向を０度として赤外線カメラから被観測物体の
端を見たときの角度を、前記測距手段によって測定され
た距離と赤外線カメラの位置と被観測物体の幅及び高さ
に基づいて算出し、この算出結果と赤外線カメラの視野
角に基づいて上記分割数を算出するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態を示す赤外線カメラの斜視図、図２は赤外線カメ
ラのブロック図である。赤外線カメラ１は、光学レンズ
系２と、被観測物体から放射された赤外線を検出して被
観測物体の温度分布を示す熱画像信号を出力する赤外線
センサ３と、赤外線センサ３から出力された熱画像信号
をディジタル化するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４
から出力されたディジタルデータを記憶するメモリ５
と、メモリ５から出力されたディジタルデータを熱画像
データに変換する画像処理部６と、画像処理部６から出
力された熱画像データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器７と、熱画像を表示するための表示装置８と、赤
外線カメラ１と被観測物体との距離を測定する測距手段
となる距離計９と、赤外線カメラ１の向きを検出する測
角手段となる角度計１０と、赤外線カメラ１の向きを変
えるための駆動手段となる電動雲台１１と、制御手段と
なるＣＰＵ１２と、赤外線カメラ１を水平にセットする
ための水準器１３とから構成されている。
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態を示す赤外線カメラの斜視図、図２は赤外線カメ
ラのブロック図である。赤外線カメラ１は、光学レンズ
系２と、被観測物体から放射された赤外線を検出して被
観測物体の温度分布を示す熱画像信号を出力する赤外線
センサ３と、赤外線センサ３から出力された熱画像信号
をディジタル化するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４
から出力されたディジタルデータを記憶するメモリ５
と、メモリ５から出力されたディジタルデータを熱画像
データに変換する画像処理部６と、画像処理部６から出
力された熱画像データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器７と、熱画像を表示するための表示装置８と、赤
外線カメラ１と被観測物体との距離を測定する測距手段
となる距離計９と、赤外線カメラ１の向きを検出する測
角手段となる角度計１０と、赤外線カメラ１の向きを変
えるための駆動手段となる電動雲台１１と、制御手段と
なるＣＰＵ１２と、赤外線カメラ１を水平にセットする
ための水準器１３とから構成されている。
【０００７】被観測物体から放射された赤外線は、光学
レンズ系２を通って赤外線センサ３に入射する。光学レ
ンズ系２は、集光レンズ及び赤外線透過フィルタを含
み、入射光のうちの赤外線だけを赤外線センサ３に集光
すると共に、２次元の熱画像を得るための水平、垂直走
査を行う。こうして、被観測物体の温度を表す出力信号
（以下、熱画像信号と呼ぶ）が赤外線センサ３によって
生成される。なお、光学レンズ系２に機械的な水平、垂
直走査を行わせる代わりに、赤外線センサ３に２次元の
エリアセンサを用いてもよいことは言うまでもない。
レンズ系２を通って赤外線センサ３に入射する。光学レ
ンズ系２は、集光レンズ及び赤外線透過フィルタを含
み、入射光のうちの赤外線だけを赤外線センサ３に集光
すると共に、２次元の熱画像を得るための水平、垂直走
査を行う。こうして、被観測物体の温度を表す出力信号
（以下、熱画像信号と呼ぶ）が赤外線センサ３によって
生成される。なお、光学レンズ系２に機械的な水平、垂
直走査を行わせる代わりに、赤外線センサ３に２次元の
エリアセンサを用いてもよいことは言うまでもない。
【０００８】続いて、Ａ／Ｄ変換器４は、赤外線センサ
３から出力された熱画像信号をディジタルデータに変換
し、メモリ５は、Ａ／Ｄ変換器４から出力されたディジ
タルデータを記憶する。画像処理部６は、メモリ５から
読み出したデータを熱画像として表示可能なデータ、す
なわち各温度レベルが色で表現される熱画像データに変
換する。
３から出力された熱画像信号をディジタルデータに変換
し、メモリ５は、Ａ／Ｄ変換器４から出力されたディジ
タルデータを記憶する。画像処理部６は、メモリ５から
読み出したデータを熱画像として表示可能なデータ、す
なわち各温度レベルが色で表現される熱画像データに変
換する。
【０００９】そして、Ｄ／Ａ変換器７は、画像処理部６
から出力された熱画像データをアナログ信号に変換して
表示装置８へ出力する。こうして、被観測物体の温度分
布を示す熱画像が表示装置８の画面に表示される。本発
明では、以上のような赤外線カメラ１において、赤外線
カメラ１の視野に収まりきれない被観測物体を分割して
自動的に撮像する熱画像の自動測定を実現する。この自
動測定について以下に説明する。
から出力された熱画像データをアナログ信号に変換して
表示装置８へ出力する。こうして、被観測物体の温度分
布を示す熱画像が表示装置８の画面に表示される。本発
明では、以上のような赤外線カメラ１において、赤外線
カメラ１の視野に収まりきれない被観測物体を分割して
自動的に撮像する熱画像の自動測定を実現する。この自
動測定について以下に説明する。
【００１０】ここで、赤外線カメラ１と被観測物体２０
を収容する３次元空間に対し、地面に固定された図３の
ようなワールド座標系を定義する。このワールド座標系
では、ＸＺ面を水平に、Ｙ軸を鉛直に設定する。被観測
物体２０は、その被観測面がＸ軸及びＹ軸と平行で、Ｚ
軸に対して垂直であるとする。そして、Ｘ軸は、被観測
物体２０に向かって右方向を正、Ｙ軸は、被観測物体２
０に向かって上方向を正、Ｚ軸は、被観測物体２０に向
かう方向を正とする。
を収容する３次元空間に対し、地面に固定された図３の
ようなワールド座標系を定義する。このワールド座標系
では、ＸＺ面を水平に、Ｙ軸を鉛直に設定する。被観測
物体２０は、その被観測面がＸ軸及びＹ軸と平行で、Ｚ
軸に対して垂直であるとする。そして、Ｘ軸は、被観測
物体２０に向かって右方向を正、Ｙ軸は、被観測物体２
０に向かって上方向を正、Ｚ軸は、被観測物体２０に向
かう方向を正とする。
【００１１】また、左右角（水平角）、すなわちＹ軸回
りの回転角については、図３に示すように左回転を正と
し、上下角（鉛直角）、すなわちＸ軸回りの回転角につ
いては、右回転を正とし、何れの角度もＺ軸の正方向を
０度とする。
りの回転角については、図３に示すように左回転を正と
し、上下角（鉛直角）、すなわちＸ軸回りの回転角につ
いては、右回転を正とし、何れの角度もＺ軸の正方向を
０度とする。
【００１２】最初に、赤外線カメラ１の左右方向（水平
方向）の視野長及び上下方向（鉛直方向）の視野長から
左右方向の視野角と上下方向の視野角を求める。図４
（ａ）に示すように、赤外線カメラ１の位置を原点
（０，０，０）、赤外線カメラ１の視野２１の左右方
向、上下方向の長さ（視野長）をそれぞれＬｘ、Ｌｙと
したとき、視野２１の右上角の座標は、（Ｌｘ／２，Ｌ
ｙ／２，Ｌｚ）となる。なお、Ｌｚは測定距離である。
方向）の視野長及び上下方向（鉛直方向）の視野長から
左右方向の視野角と上下方向の視野角を求める。図４
（ａ）に示すように、赤外線カメラ１の位置を原点
（０，０，０）、赤外線カメラ１の視野２１の左右方
向、上下方向の長さ（視野長）をそれぞれＬｘ、Ｌｙと
したとき、視野２１の右上角の座標は、（Ｌｘ／２，Ｌ
ｙ／２，Ｌｚ）となる。なお、Ｌｚは測定距離である。
【００１３】そして、原点（０，０，０）と、上記右上
角（Ｌｘ／２，Ｌｙ／２，Ｌｚ）と、座標が（０，Ｌｙ
／２，Ｌｚ）となる点の３点を結ぶ図４（ｂ）のような
直角三角形により、赤外線カメラ１の左右方向の視野角
Ａｖｘは次式のように得られる。
角（Ｌｘ／２，Ｌｙ／２，Ｌｚ）と、座標が（０，Ｌｙ
／２，Ｌｚ）となる点の３点を結ぶ図４（ｂ）のような
直角三角形により、赤外線カメラ１の左右方向の視野角
Ａｖｘは次式のように得られる。
【００１４】
【数１】
【００１５】同様に、原点（０，０，０）と、右上角
（Ｌｘ／２，Ｌｙ／２，Ｌｚ）と、座標が（Ｌｘ／２，
０，Ｌｚ）となる点の３点を結ぶ直角三角形により、赤
外線カメラ１の上下方向の視野角Ａｖｙは次式のように
得られる。
（Ｌｘ／２，Ｌｙ／２，Ｌｚ）と、座標が（Ｌｘ／２，
０，Ｌｚ）となる点の３点を結ぶ直角三角形により、赤
外線カメラ１の上下方向の視野角Ａｖｙは次式のように
得られる。
【００１６】
【数２】
【００１７】次に、赤外線カメラ１の位置から被観測物
体２０の端を見たときの角度を求めるため、被観測物体
２０の４角の座標を求める。ここで、被観測物体２０
は、図５（ａ）のように、高さがＨ、幅がＷで、下端の
Ｙ座標が０、Ｚ座標がＬｚ（原点と被観測物体２０との
距離がＬｚ）の位置にあるものとする。また、赤外線カ
メラ１の位置座標を（Ｘｃ，Ｙｃ，０）とする。
体２０の端を見たときの角度を求めるため、被観測物体
２０の４角の座標を求める。ここで、被観測物体２０
は、図５（ａ）のように、高さがＨ、幅がＷで、下端の
Ｙ座標が０、Ｚ座標がＬｚ（原点と被観測物体２０との
距離がＬｚ）の位置にあるものとする。また、赤外線カ
メラ１の位置座標を（Ｘｃ，Ｙｃ，０）とする。
【００１８】これにより、被観測物体２０の右下角の座
標は（Ｗ／２，０，Ｌｚ）、右上角の座標は（Ｗ／２，
Ｈ，Ｌｚ）、左下角の座標は（−Ｗ／２，０，Ｌｚ）、
左上角の座標は（−Ｗ／２，Ｈ，Ｌｚ）となる。
標は（Ｗ／２，０，Ｌｚ）、右上角の座標は（Ｗ／２，
Ｈ，Ｌｚ）、左下角の座標は（−Ｗ／２，０，Ｌｚ）、
左上角の座標は（−Ｗ／２，Ｈ，Ｌｚ）となる。
【００１９】赤外線カメラ１から被観測物体２０の右下
角を見たときの左右角Ａｒｂは、赤外線カメラ１の位置
（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の右下角（Ｗ／
２，０，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，０，Ｌｚ）となる点
の３点を結ぶ図５（ｂ）のような直角三角形により、次
式のように得られる。
角を見たときの左右角Ａｒｂは、赤外線カメラ１の位置
（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の右下角（Ｗ／
２，０，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，０，Ｌｚ）となる点
の３点を結ぶ図５（ｂ）のような直角三角形により、次
式のように得られる。
【００２０】
【数３】
【００２１】ただし、Ｗ／２−Ｘｃ＜０が成立するとき
の左右角は、式（３）の左右角Ａｒｂに対して−Ａｒｂ
となる。同様に、赤外線カメラ１から被観測物体２０の
右上角を見たときの左右角Ａｒｔは、赤外線カメラ１の
位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の右上角
（Ｗ／２，Ｈ，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，Ｈ，Ｌｚ）と
なる点の３点を結ぶ図５（ｃ）のような直角三角形によ
り、次式のように得られる。
の左右角は、式（３）の左右角Ａｒｂに対して−Ａｒｂ
となる。同様に、赤外線カメラ１から被観測物体２０の
右上角を見たときの左右角Ａｒｔは、赤外線カメラ１の
位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の右上角
（Ｗ／２，Ｈ，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，Ｈ，Ｌｚ）と
なる点の３点を結ぶ図５（ｃ）のような直角三角形によ
り、次式のように得られる。
【００２２】
【数４】
【００２３】ただし、Ｗ／２−Ｘｃ＜０が成立するとき
の左右角は、式（４）の左右角Ａｒｔに対して−Ａｒｔ
となる。一方、赤外線カメラ１から被観測物体２０の左
下角を見たときの左右角Ａｌｂは、赤外線カメラ１の位
置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の左下角（−
Ｗ／２，０，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，０，Ｌｚ）とな
る点の３点を結ぶ図５（ｂ）のような直角三角形によ
り、次式のように得られる。
の左右角は、式（４）の左右角Ａｒｔに対して−Ａｒｔ
となる。一方、赤外線カメラ１から被観測物体２０の左
下角を見たときの左右角Ａｌｂは、赤外線カメラ１の位
置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の左下角（−
Ｗ／２，０，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，０，Ｌｚ）とな
る点の３点を結ぶ図５（ｂ）のような直角三角形によ
り、次式のように得られる。
【００２４】
【数５】
【００２５】ただし、−Ｗ／２−Ｘｃ＜０が成立すると
きの左右角は、式（５）の左右角Ａｌｂに対して−Ａｌ
ｂとなる。同様に、赤外線カメラ１から被観測物体２０
の左上角を見たときの左右角Ａｌｔは、赤外線カメラ１
の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の左上角
（−Ｗ／２，Ｈ，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，Ｈ，Ｌｚ）
となる点の３点を結ぶ図５（ｃ）のような直角三角形に
より、次式のように得られる。
きの左右角は、式（５）の左右角Ａｌｂに対して−Ａｌ
ｂとなる。同様に、赤外線カメラ１から被観測物体２０
の左上角を見たときの左右角Ａｌｔは、赤外線カメラ１
の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、被観測物体２０の左上角
（−Ｗ／２，Ｈ，Ｌｚ）と、座標が（Ｘｃ，Ｈ，Ｌｚ）
となる点の３点を結ぶ図５（ｃ）のような直角三角形に
より、次式のように得られる。
【００２６】
【数６】
【００２７】ただし、−Ｗ／２−Ｘｃ＜０が成立すると
きの左右角は、式（６）の左右角Ａｌｔに対して−Ａｌ
ｔとなる。以上により、最大左右角Ａｘｍａｘは、次式
のように得られる。 Ａｘｍａｘ＝ｍａｘ（Ａｒｂ，Ａｒｔ） ・・・（７） つまり、最大左右角Ａｘｍａｘは、赤外線カメラ１から
被観測物体２０の右下角と右上角を見たときの左右角Ａ
ｒｂ，Ａｒｔのうち大きい方である。
きの左右角は、式（６）の左右角Ａｌｔに対して−Ａｌ
ｔとなる。以上により、最大左右角Ａｘｍａｘは、次式
のように得られる。 Ａｘｍａｘ＝ｍａｘ（Ａｒｂ，Ａｒｔ） ・・・（７） つまり、最大左右角Ａｘｍａｘは、赤外線カメラ１から
被観測物体２０の右下角と右上角を見たときの左右角Ａ
ｒｂ，Ａｒｔのうち大きい方である。
【００２８】また、最小左右角Ａｘｍｉｎは、次式のよ
うに得られる。 Ａｘｍｉｎ＝ｍｉｎ（Ａｌｂ，Ａｌｔ） ・・・（８） つまり、最小左右角Ａｘｍｉｎは、赤外線カメラ１から
被観測物体２０の左下角と左上角を見たときの左右角Ａ
ｌｂ，Ａｌｔのうち小さい方である。
うに得られる。 Ａｘｍｉｎ＝ｍｉｎ（Ａｌｂ，Ａｌｔ） ・・・（８） つまり、最小左右角Ａｘｍｉｎは、赤外線カメラ１から
被観測物体２０の左下角と左上角を見たときの左右角Ａ
ｌｂ，Ａｌｔのうち小さい方である。
【００２９】次に、赤外線カメラ１から被観測物体２０
を見たときの最大上下角、最小上下角を求めるために、
赤外線カメラ１と被観測物体２０間の距離が最も短くな
るときのＸ座標Ｘｄを求める。このＸｄは、−Ｗ／２≦
Ｘｃ≦Ｗ／２のとき、Ｘｄ＝Ｘｃであり、Ｘｃ＜−Ｗ／
２のとき、Ｘｄ＝−Ｗ／２であり、Ｘｃ＞Ｗ／２のと
き、Ｘｄ＝Ｗ／２である。
を見たときの最大上下角、最小上下角を求めるために、
赤外線カメラ１と被観測物体２０間の距離が最も短くな
るときのＸ座標Ｘｄを求める。このＸｄは、−Ｗ／２≦
Ｘｃ≦Ｗ／２のとき、Ｘｄ＝Ｘｃであり、Ｘｃ＜−Ｗ／
２のとき、Ｘｄ＝−Ｗ／２であり、Ｘｃ＞Ｗ／２のと
き、Ｘｄ＝Ｗ／２である。
【００３０】最大上下角Ａｙｍａｘは、赤外線カメラ１
の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、座標が（Ｘｄ，Ｙｃ，Ｌ
ｚ）となる点と、座標が（Ｘｄ，Ｈ，Ｌｚ）となる点の
３点を結ぶ図６のような直角三角形により、次式のよう
に得られる。
の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、座標が（Ｘｄ，Ｙｃ，Ｌ
ｚ）となる点と、座標が（Ｘｄ，Ｈ，Ｌｚ）となる点の
３点を結ぶ図６のような直角三角形により、次式のよう
に得られる。
【００３１】
【数７】
【００３２】ただし、Ｈ−Ｙｃ＜０が成立するときの最
大上下角は、式（９）のＡｙｍａｘに対して−Ａｙｍａ
ｘとなる。同様に、最小上下角Ａｙｍｉｎは、赤外線カ
メラ１の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、座標が（Ｘｄ，Ｙ
ｃ，Ｌｚ）となる点と、座標が（Ｘｄ，０，Ｌｚ）とな
る点の３点を結ぶ図６のような直角三角形により、次式
のように得られる。
大上下角は、式（９）のＡｙｍａｘに対して−Ａｙｍａ
ｘとなる。同様に、最小上下角Ａｙｍｉｎは、赤外線カ
メラ１の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、座標が（Ｘｄ，Ｙ
ｃ，Ｌｚ）となる点と、座標が（Ｘｄ，０，Ｌｚ）とな
る点の３点を結ぶ図６のような直角三角形により、次式
のように得られる。
【００３３】
【数８】
【００３４】ただし、−Ｙｃ＜０が成立するときの最小
上下角は、式（１０）のＡｙｍｉｎに対して−Ａｙｍｉ
ｎとなる。次に、被観測物体２０の被観測面を分割して
撮像する際の左右方向の分割数Ｎｘ、上下方向の分割数
Ｎｙを求める。図７はこの分割測定の様子を示す説明図
であり、図８は図７の一部を拡大した拡大図である。
上下角は、式（１０）のＡｙｍｉｎに対して−Ａｙｍｉ
ｎとなる。次に、被観測物体２０の被観測面を分割して
撮像する際の左右方向の分割数Ｎｘ、上下方向の分割数
Ｎｙを求める。図７はこの分割測定の様子を示す説明図
であり、図８は図７の一部を拡大した拡大図である。
【００３５】左右方向の分割数Ｎｘ、上下方向の分割数
Ｎｙは、左右方向の視野角Ａｖｘ、上下方向の視野角Ａ
ｖｙ、最大左右角Ａｘｍａｘ、最小左右角Ａｘｍｉｎ、
最大上下角Ａｙｍａｘ及び最小上下角Ａｙｍｉｎに基づ
いて、次式の不等式を満たす整数を求めることで得られ
る。 ＮｘＡｖｘ−（Ｎｘ−１）Ａ０≧Ａｘｍａｘ−Ａｘｍｉｎ ・・（１１） ＮｙＡｖｙ−（Ｎｙ−１）Ａ０≧Ａｙｍａｘ−Ａｙｍｉｎ ・・（１２）
Ｎｙは、左右方向の視野角Ａｖｘ、上下方向の視野角Ａ
ｖｙ、最大左右角Ａｘｍａｘ、最小左右角Ａｘｍｉｎ、
最大上下角Ａｙｍａｘ及び最小上下角Ａｙｍｉｎに基づ
いて、次式の不等式を満たす整数を求めることで得られ
る。 ＮｘＡｖｘ−（Ｎｘ−１）Ａ０≧Ａｘｍａｘ−Ａｘｍｉｎ ・・（１１） ＮｙＡｖｙ−（Ｎｙ−１）Ａ０≧Ａｙｍａｘ−Ａｙｍｉｎ ・・（１２）
【００３６】なお、オーバラップ角Ａ０は、図８に示す
ように、赤外線カメラ１から見たときの任意の視野２１
とその隣の視野２１との重なりの角度を示す。次に、１
視野毎の赤外線カメラ１の角度を次式のように算出す
る。 Ａｘ＝Ａｘｍｉｎ−Ａｘ１＋（Ａｖｘ−Ａ０）ｉ＋Ａｖｘ／２ Ａｘ１＝｛Ａｘ２−（Ａｘｍａｘ−Ａｘｍｉｎ）｝／２ Ａｘ２＝ＮｘＡｖｘ−（Ｎｘ−１）Ａ０ ・・・（１３） Ａｙ＝Ａｙｍａｘ＋Ａｙ１−（Ａｖｙ−Ａ０）ｊ−Ａｖｙ／２ Ａｙ１＝｛Ａｙ２−（Ａｙｍａｘ−Ａｙｍｉｎ）｝／２ Ａｙ２＝ＮｙＡｖｙ−（Ｎｙ−１）Ａ０ ・・・（１４）
ように、赤外線カメラ１から見たときの任意の視野２１
とその隣の視野２１との重なりの角度を示す。次に、１
視野毎の赤外線カメラ１の角度を次式のように算出す
る。 Ａｘ＝Ａｘｍｉｎ−Ａｘ１＋（Ａｖｘ−Ａ０）ｉ＋Ａｖｘ／２ Ａｘ１＝｛Ａｘ２−（Ａｘｍａｘ−Ａｘｍｉｎ）｝／２ Ａｘ２＝ＮｘＡｖｘ−（Ｎｘ−１）Ａ０ ・・・（１３） Ａｙ＝Ａｙｍａｘ＋Ａｙ１−（Ａｖｙ−Ａ０）ｊ−Ａｖｙ／２ Ａｙ１＝｛Ａｙ２−（Ａｙｍａｘ−Ａｙｍｉｎ）｝／２ Ａｙ２＝ＮｙＡｖｙ−（Ｎｙ−１）Ａ０ ・・・（１４）
【００３７】式（１３）、式（１４）において、ｉ＝
０，１，２，・・・，Ｎｘ−１、ｊ＝０，１，２，・・
・，Ｎｙ−１である。Ａｘは、左右方向にＮｘ個並んだ
視野のうちｉ番目の視野を見たときの赤外線カメラ１の
左右角であり、Ａｙは、上下方向にＮｙ個並んだ視野の
うちｊ番目の視野を見たときの赤外線カメラ１の上下角
である。
０，１，２，・・・，Ｎｘ−１、ｊ＝０，１，２，・・
・，Ｎｙ−１である。Ａｘは、左右方向にＮｘ個並んだ
視野のうちｉ番目の視野を見たときの赤外線カメラ１の
左右角であり、Ａｙは、上下方向にＮｙ個並んだ視野の
うちｊ番目の視野を見たときの赤外線カメラ１の上下角
である。
【００３８】以上の計算により、赤外線カメラ１の視野
２１に応じて被観測物体２０を左右方向にＮｘ個、上下
方向にＮｙ個に分割して撮像することが可能となる。実
際の測定において、赤外線カメラ１を操作する測定者
は、水準器１３を用いて赤外線カメラ１を水平にセット
し、赤外線カメラ１のＸ座標Ｘｃ、Ｙ座標Ｙｃ、被観測
物体２０の幅Ｗ、高さＨを赤外線カメラ１に入力する。
２１に応じて被観測物体２０を左右方向にＮｘ個、上下
方向にＮｙ個に分割して撮像することが可能となる。実
際の測定において、赤外線カメラ１を操作する測定者
は、水準器１３を用いて赤外線カメラ１を水平にセット
し、赤外線カメラ１のＸ座標Ｘｃ、Ｙ座標Ｙｃ、被観測
物体２０の幅Ｗ、高さＨを赤外線カメラ１に入力する。
【００３９】赤外線カメラ１の距離計９は、被観測物体
２０との距離（水平距離）Ｌｚを測定し、角度計１０
は、赤外線カメラ１の向き（水平角、鉛直角）を測定す
る。ＣＰＵ１２は、距離計９によって得られた測定距離
Ｌｚと、外部から入力された赤外線カメラ１のＸ座標Ｘ
ｃ、Ｙ座標Ｙｃ、被観測物体２０の幅Ｗ、高さＨに基づ
いて、上述の式（１）〜式（１４）により、１視野毎の
赤外線カメラ１の角度を求める。
２０との距離（水平距離）Ｌｚを測定し、角度計１０
は、赤外線カメラ１の向き（水平角、鉛直角）を測定す
る。ＣＰＵ１２は、距離計９によって得られた測定距離
Ｌｚと、外部から入力された赤外線カメラ１のＸ座標Ｘ
ｃ、Ｙ座標Ｙｃ、被観測物体２０の幅Ｗ、高さＨに基づ
いて、上述の式（１）〜式（１４）により、１視野毎の
赤外線カメラ１の角度を求める。
【００４０】なお、ＣＰＵ１２は、赤外線カメラ１の視
野長Ｌｘ、Ｌｙを測定距離Ｌｚ毎に記憶しており、距離
計９によって得られた測定距離Ｌｚに応じて視野長Ｌ
ｘ、Ｌｙを記憶データの中から適宜選択する。
野長Ｌｘ、Ｌｙを測定距離Ｌｚ毎に記憶しており、距離
計９によって得られた測定距離Ｌｚに応じて視野長Ｌ
ｘ、Ｌｙを記憶データの中から適宜選択する。
【００４１】続いて、ＣＰＵ１２は、算出した角度と角
度計１０によって得られた角度に基づいて電動雲台１１
を制御する。電動雲台１１は、赤外線カメラ１をＸ軸回
り及びＹ軸回りに回転させることにより、赤外線カメラ
１の向きを変えることができる。こうして、赤外線カメ
ラ１の向きを変えて視野２１を移動させることを複数回
繰り返すことにより、被観測物体２０の走査を行うこと
が可能となる。
度計１０によって得られた角度に基づいて電動雲台１１
を制御する。電動雲台１１は、赤外線カメラ１をＸ軸回
り及びＹ軸回りに回転させることにより、赤外線カメラ
１の向きを変えることができる。こうして、赤外線カメ
ラ１の向きを変えて視野２１を移動させることを複数回
繰り返すことにより、被観測物体２０の走査を行うこと
が可能となる。
【００４２】例えば、視野２１−０の観測領域（図７、
図８の斜線部）を撮像した後で、視野２１−０とオーバ
ラップ角Ａ０の重なりを有する視野２１−１の観測領域
を撮像する。以下同様に繰り返して視野２１−（Ｎｘ−
１）の観測領域まで撮像した後、視野２１−０とオーバ
ラップ角Ａ０の重なりを有する視野２１−Ｎｘの観測領
域を撮像する。このような動作を繰り返すことで、最後
の視野２１−（Ｎｘ−１Ｎｙ−１）の観測領域まで撮像
を行い、被観測物体２０の走査を終える。
図８の斜線部）を撮像した後で、視野２１−０とオーバ
ラップ角Ａ０の重なりを有する視野２１−１の観測領域
を撮像する。以下同様に繰り返して視野２１−（Ｎｘ−
１）の観測領域まで撮像した後、視野２１−０とオーバ
ラップ角Ａ０の重なりを有する視野２１−Ｎｘの観測領
域を撮像する。このような動作を繰り返すことで、最後
の視野２１−（Ｎｘ−１Ｎｙ−１）の観測領域まで撮像
を行い、被観測物体２０の走査を終える。
【００４３】なお、被観測物体２０の各観測領域を撮像
する際、ＣＰＵ１２は、電動雲台１１を制御して赤外線
カメラ１を撮像対象の観測領域に向けた後、赤外線セン
サ３、Ａ／Ｄ変換器４、メモリ５を制御して、熱画像の
取り込みを行わせる。
する際、ＣＰＵ１２は、電動雲台１１を制御して赤外線
カメラ１を撮像対象の観測領域に向けた後、赤外線セン
サ３、Ａ／Ｄ変換器４、メモリ５を制御して、熱画像の
取り込みを行わせる。
【００４４】本実施の形態では、被観測物体２０の幅
Ｗ、高さＨを測定者が設定するようにしているが、ＣＰ
Ｕ１２に予め登録されている既知の値を使用するように
してもよいし、実際の被観測物体２０を測定して幅Ｗ、
高さＨを求めるようにしてもよい。
Ｗ、高さＨを測定者が設定するようにしているが、ＣＰ
Ｕ１２に予め登録されている既知の値を使用するように
してもよいし、実際の被観測物体２０を測定して幅Ｗ、
高さＨを求めるようにしてもよい。
【００４５】幅Ｗ、高さＨを求めるには、視野の中央
（表示装置８の画面の中央）に被観測物体２０の角が写
るようにして、赤外線カメラ１から被観測物体２０の角
までの距離を距離計９によって測定する。このようにし
て、被観測物体２０の４角までの距離をそれぞれ測定す
れば、ＣＰＵ１２は、この距離と、赤外線カメラ１の位
置座標（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、距離Ｌｚとに基づいて被
観測物体２０の幅Ｗ、高さＨを計算することができる。
（表示装置８の画面の中央）に被観測物体２０の角が写
るようにして、赤外線カメラ１から被観測物体２０の角
までの距離を距離計９によって測定する。このようにし
て、被観測物体２０の４角までの距離をそれぞれ測定す
れば、ＣＰＵ１２は、この距離と、赤外線カメラ１の位
置座標（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、距離Ｌｚとに基づいて被
観測物体２０の幅Ｗ、高さＨを計算することができる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、赤外線カメラと被観測
物体との距離を測定し、測定した距離と赤外線カメラの
視野に応じて被観測物体の水平方向の分割数と鉛直方向
の分割数を算出し、この分割数に基づいて被観測物体の
各観測領域の撮像に必要な赤外線カメラの向きを算出
し、この算出結果と検出した赤外線カメラの向きに基づ
いて赤外線カメラの向きを変えながら、赤外線カメラに
各観測領域を撮像させることにより、被観測物体を分割
して自動的に撮像することができ、測定者の作業負担を
軽減することができる。また、各観測領域の重なり（オ
ーバラップ）を考慮して、被観測物体の水平方向の分割
数と鉛直方向の分割数を算出することができるので、撮
像漏れの発生を防止することができる。
物体との距離を測定し、測定した距離と赤外線カメラの
視野に応じて被観測物体の水平方向の分割数と鉛直方向
の分割数を算出し、この分割数に基づいて被観測物体の
各観測領域の撮像に必要な赤外線カメラの向きを算出
し、この算出結果と検出した赤外線カメラの向きに基づ
いて赤外線カメラの向きを変えながら、赤外線カメラに
各観測領域を撮像させることにより、被観測物体を分割
して自動的に撮像することができ、測定者の作業負担を
軽減することができる。また、各観測領域の重なり（オ
ーバラップ）を考慮して、被観測物体の水平方向の分割
数と鉛直方向の分割数を算出することができるので、撮
像漏れの発生を防止することができる。
【図１】 本発明の実施の形態を示す赤外線カメラの斜
視図である。
視図である。
【図２】 図１の赤外線カメラのブロック図である。
【図３】 赤外線カメラ及び被観測物体とワールド座標
系との関係を示す図である。
系との関係を示す図である。
【図４】 赤外線カメラの視野及び視野角を示す図であ
る。
る。
【図５】 赤外線カメラから被観測物体を見たときの左
右角の求め方を示す説明図である。
右角の求め方を示す説明図である。
【図６】 赤外線カメラから被観測物体を見たときの上
下角の求め方を示す説明図である。
下角の求め方を示す説明図である。
【図７】 分割測定の様子を示す説明図である。
【図８】 図７の一部を拡大した拡大図である。
１…赤外線カメラ、２…光学レンズ系、３…赤外線セン
サ、４…Ａ／Ｄ変換器、５…メモリ、６…画像処理部、
７…Ｄ／Ａ変換器、８…表示装置、９…距離計、１０…
角度計、１１…電動雲台、１２…ＣＰＵ、１３…水準
器、２０…被観測物体、２１、２１−０、２１−１、２
１−（Ｎｘ−１）、２１−Ｎｘ、２１−２（Ｎｘ−
１）、２１−（Ｎｘ−１Ｎｙ−１）…視野。
サ、４…Ａ／Ｄ変換器、５…メモリ、６…画像処理部、
７…Ｄ／Ａ変換器、８…表示装置、９…距離計、１０…
角度計、１１…電動雲台、１２…ＣＰＵ、１３…水準
器、２０…被観測物体、２１、２１−０、２１−１、２
１−（Ｎｘ−１）、２１−Ｎｘ、２１−２（Ｎｘ−
１）、２１−（Ｎｘ−１Ｎｙ−１）…視野。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 5/00 - 5/62
G08B 13/18 - 13/196
H04N 5/33
G03B 15/00
Claims (4)
- 【請求項１】 赤外線カメラの視野に応じて被観測物体
を複数の観測領域に分割し、赤外線カメラの向きを変え
ながら各観測領域を撮像することにより、被観測物体の
熱画像を得る熱画像の自動測定方法であって、 赤外線カメラと被観測物体との距離を測定し、赤外線カメラの向きを検出し、 前記測定した距離と赤外線カメラの位置と被観測物体の
幅及び高さと赤外線カメラの視野に基づいて各観測領域
が重なりを有するように 被観測物体の水平方向の分割数
と鉛直方向の分割数を算出し、 この分割数に基づいて被観測物体の各観測領域の撮像に
必要な赤外線カメラの向きを算出し、 この算出結果と前記検出した赤外線カメラの向きに基づ
いて赤外線カメラの向きを変えながら、赤外線カメラに
各観測領域を撮像させることを特徴とする熱画像の自動
測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱画像の自動測定方法に
おいて、被観測物体に対して垂直な方向を０度として赤外線カメ
ラから被観測物体の端を見たときの角度を、前記測定し
た距離と赤外線カメラの位置と被観測物体の幅及び高さ
に基づいて算出し、この算出結果と赤外線カメラの視野
角に基づいて前記分割数を算出する ことを特徴とする熱
画像の自動測定方法。 - 【請求項３】 赤外線カメラの視野に応じて被観測物体
を複数の観測領域に分割し、赤外線カメラの向きを変え
ながら各観測領域を撮像することにより、被観測物体の
熱画像を得る熱画像の自動測定装置であって、 被観測物体から放射された赤外線を検出する赤外線カメ
ラと、 赤外線カメラと被観測物体との距離を測定する測距手段
と、 赤外線カメラの向きを検出する測角手段と、 赤外線カメラの向きを変えるための駆動手段と、前記測距手段によって測定された距離と赤外線カメラの
位置と被観測物体の幅及び高さと赤外線カメラの視野に
基づいて各観測領域が重なりを有するように 被観測物体
の水平方向の分割数と鉛直方向の分割数を算出し、この
分割数に基づいて被観測物体の各観測領域の撮像に必要
な赤外線カメラの向きを算出し、この算出結果と前記測
角手段によって検出された赤外線カメラの向きに基づい
て駆動手段を制御して、赤外線カメラの向きを変えなが
ら赤外線カメラに各観測領域を撮像させる制御手段とを
有することを特徴とする熱画像の自動測定装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の熱画像の自動測定装置に
おいて、 前記制御手段は、被観測物体に対して垂直な方向を０度
として赤外線カメラから被観測物体の端を見たときの角
度を、前記測距手段によって測定された距離と赤外線カ
メラの位置と被観測物体の幅及び高さに基づいて算出
し、この算出結果と赤外線カメラの視野角に基づいて前
記分割数を算出するものであることを特徴とする熱画像
の自動測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36236598A JP3519296B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 熱画像の自動測定方法及び自動測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36236598A JP3519296B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 熱画像の自動測定方法及び自動測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180263A JP2000180263A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3519296B2 true JP3519296B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=18476665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36236598A Expired - Fee Related JP3519296B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 熱画像の自動測定方法及び自動測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3519296B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4892793B2 (ja) * | 2001-07-04 | 2012-03-07 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 測定装置及び測定方法 |
| JP2006038701A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Nikon Corp | データの連結合成方法及び連結合成プログラム |
| JP5038234B2 (ja) * | 2008-05-26 | 2012-10-03 | 株式会社グローバルエンジニアリング | サーバーコンピュータの温度監視方法、及びその装置 |
| JP5890261B2 (ja) * | 2012-06-21 | 2016-03-22 | アズビル株式会社 | 温度検出範囲特定装置および方法 |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP36236598A patent/JP3519296B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000180263A (ja) | 2000-06-30 |
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