JP3700099B2 - Thermographic apparatus and thermographic display method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は被写体からの赤外線を検出して表示装置画面上に温度分布をカラー表示する様に成したサーモグラフィ装置及びサーモグラフィの表示方法に係わり、特に温度分布像中の特定の領域の放射率を補正可能なサーモグラフィ装置及びサーモグラフィの表示方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にサーモグラフィ装置に於いては、温度に依存して物体から放射されて来る赤外エネルギーを検出して、得られた温度信号をCRT(陰極線管)等の表示装置に輝度信号として送出し、被写体の温度分布像を得ている。斯かる、サーモグラフィ装置では、被写体の放射率εは物質により異なるため、温度誤差が発生することは避けられず通常は放射率補正回路が設けられている。
【0003】
従来の上述の放射率補正回路では被写体からの赤外線はカメラを通して捕捉して、表示装置の画面に表示する温度分布像の1画面全体について同一の例えば放射率εo で補正を行なう様に成されていた。
【0004】
然し、この様に1画面全体について同一の放射率εoで補正してしまうと、被写体中に放射率ε o と異なる放射率εa を持った領域があると、その領域について得られる温度値に誤差が生じてしまうため、温度分布像中の任意の領域の放射率の補正を行う様にしたサーモグラフィ装置が特開平3−2250号公報に開示されている。
【0005】
上述の公報では図5に示すようにCRT等の表示装置11の画面24には中心温度25や温度幅26が文字表示され、温度分布像27及び枠28が領域指定され、この枠28によって規定された領域に含まれる画素についてのみ放射率補正を行なって色温度表示する様に成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公報に開示された従来のサーモグラフィ装置は赤外線検出器で検出した温度データを画像メモリに取り込み、放射率補正回路で放射率補正を行なった補正データは補正データ書き込み回路を用いて再び画像メモリの枠指定した領域内に書き込み、読み出す処理が行なわれる為に領域を指定する枠設定回路、枠書き込み回路、枠表示用メモリ等を必要とし、回路が複雑化し、多くの回路部品を必要とし、放射率補正が施された枠内の放射率εo がどの様な値であるか直視出来ない等の問題がある。
【0007】
本発明は叙上の問題点を解消したサーモグラフィ装置及びサーモグラフィの表示方法を提供しようとするものであり、発明が解決しようとする課題は枠設定等を施さず、通常サーモグラフィ装置の表示装置に多用されている画像中の指定点表示(例えばクロスカーソル)の近傍に、指定された点に設定された放射率及びその放射率で補正された温度値をデジタル表示することで、色温度分布像の補正を施した部分に設定した放射率と、放射率補正された温度値が直ちに解る様にしたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーモグラフィ装置及びサーモグラフィの表示方法はその例が図1に示されている様に被写体からの赤外エネルギーを検出した温度データに基づき、画面全体の放射率を補正して被写体の温度分布像を表示して成るサーモグラフィ装置に於いて、温度分布の画像内で温度値を知りたい点を指定し、その点の位置を示す指定点表示(例えばクロスカーソル)の近傍に、指定された点に設定された放射率値及びその放射率で補正された温度値をデジタル表示する様に成したものである。
【0009】
本発明のびサーモグラフィの表示方法によればリアルタイム或はフリーズ状態での放射率補正が行なえて、補正放射率を設定した位置の放射率及び放射率で補正された温度値が画面上でどの部分かを対応させる必要がなく極めて解り易い表示方法のサーモグラフィ装置及びサーモグラフィ方法が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のサーモグラフィ装置及びサーモグラフィの表示方法の一実施例を図1乃至図4により詳記する。
【0011】
図1は本発明のサーモグラフィ装置の系統図を示すものであり、図2はカメラ部を除く本体部の外観図、図3は本発明の画面例、図4は動作フローチャートである。図1で被写体1から放射された赤外線はウインド2aを介してラスタ走査する光スキャナ2によって赤外線の検出器3に焦点結像されて赤外線検出が行なわれる。この検出器3内には光スキャナ2の水平走査毎に基準の赤外線を検出器3内に導くチョッパ及び標準黒体を有し、チョッパが断の時に標準黒体からの反射光を検出器3に導き、検出器3の出力信号は入射赤外線と標準黒体のエネルギー差に比例する交流信号となって出力される。
【0012】
この様な微弱な交流信号はオペアンプ(AMP)4で増幅され、チョッパと同期した信号で検波され低域通過濾波回路等を介して平均化されてアナログ出力信号はアナログ−デジタル変換回路(A/D)5に供給されてデジタルデータに変換された後に画面全体の放射率ε o を補正する為の画面全体放射率補正回路6に供給される。この画面全体放射率補正回路6は絶対温度再生部やリニアライザ等を含む処理回路内に含有されていて、画像データは絶対温度に対応した温度信号に変換されている。又、画面全体放射率設定回路42は画面全体放射率設定キー43を操作することで画面全体放射率補正回路6の全面補正を行なう様に成されている。
【0013】
物質或は物体の放射率は物質の環境温度及び物質或は物体差によって異なり0.01〜1の値を示す。例えば、アルミニウムのみかいた面では50℃〜100℃で0.04〜0.06、ガラスでは20℃〜100℃で0.94〜0.91等の値を示す。通常は画面全体放射率補正回路6では放射率εo =1に選択する場合が多い。
【0014】
画面全体放射率補正回路6の出力温度データはスイッチング手段8を介して画像メモリ9に送られて画像メモリ9内に記憶される。スイッチング手段8のオン時にはリアルタイムで又オフ時には後述する画像メモリ9内の格納データに基づいてフリーズ状態での放射率補正を行なうことが出来る。スイッチング手段8はマイクロコンピュータ(以下CPUと記す)等で構成したデータ取り込み制御回路7で制御される。
【0015】
画像メモリ9は少なくとも1フレーム分の記憶容量を有し、1フレーム走査毎に書換えられる。
【0016】
画像メモリ9に格納され全画面で同一の放射率で補正された温度データはCPU7内に含まれる、読み出し回路や書き込み回路(図示せず)を介して、読み出され、モニタ用のCRT等の表示装置11の階調に納まる形で表示メモリ10に格納され、この表示メモリ10に格納した画素データは表示駆動回路等を介して表示装置11に送出され、表示装置11の画面24上に温度分布像27(図3参照)等を表示する。
【0017】
図1で画像メモリポイント設定回路12は図3に示す様に表示装置11の画面24に指標(以下クロスカーソルと記す)30を設定させるための操作部を含む設定回路であり、図2に示す様に光スキャナ2を有するカメラ部とは切り離されて、A/D変換回路5以下の符号で示す各回路はサーモグラフィ装置20の本体部31のケーシング32内に配設され、パネル33上に設けた指標移動キー34によってクロスカーソル30を表示装置11の画面24の適宜位置に移動可能と成されている。
【0018】
クロスカーソル30の位置指定が指標移動キー34で行なわれると、指定位置はアドレスデコーダ13を介して画像メモリ9の所定アドレスに変換されて、クロスカーソル30位置のアドレスが画像メモリ9に記憶される。
【0019】
較正回路14はパネル33上の較正キー36を含み、被写体1の環境温度による反射を補正する測定回路であり、較正回路14で測定された較正データ(CALデータ)15は画像全体放射率補正回路6及び減算器17並びに加算器19に供給される。
【0020】
このCALデータ15に基づいて画面全体放射率補正回路6の放射率ε o で放射率の補正が行なわれる。
【0021】
更に、画像メモリポイント設定回路12で設定されたクロスカーソル30の位置画像データをバッファメモリ16に取り込んで減算器17に供給し、較正回路14で測定したCALデータ15と画面全体放射率補正回路6で補正した放射率ε o のデータの減算が成される。
【0022】
減算器17で減算した減算データは次段の乗算器18に供給される。乗算器18からの減算出力データには補正放射率設定回路23で設定した補正放射率データ22が乗算される。
【0023】
補正放射率設定回路23の放射率設定キー37の押圧で表示装置11の画面24上には図2に示す様にテンキー39等が表示されているので指標移動キー34等を用いて、所定の放射率εb を指定すればよい。
【0024】
乗算器18の乗算データは加算器19に供給されて、CALデータ15と加算され、加算器19の加算データは温度値及び放射率値表示回路21に供給され、表示装置11のCRTに供給される。
【0025】
表示装置11のCRT等の画面24には図3に示す様に画像メモリポイント設定回路12の指標移動キー34で移動させたクロスカーソル30の位置に於いて、補正放射率設定回路23で設定した、その物体特有の放射率、例えば図3のビルディングの色温度分布像27中の日の照らされている窓ガラスと日かげの窓ガラスの真の放射率と放射率補正が行なわれた温度値がクロスカーソル30の近傍にデジタル表示値40で表示される。
【0026】
従って、温度分布像27の観測者は画像中の補正温度及び補正を施した放射率を直ちに目視で認識することが出来ることになる。
【0027】
尚、上述の図1の系統図では減算器16、乗算器18、加算器19等をハードウェア構成で示したが、データ取り込み制御回路7を構成するCPU7によりソフトウェアで処理することも可能である。
【0028】
CPU7で処理する場合には、例えば、被写体1の放射率εを図1の画面全体放射率補正回路6で補正する放射率をε o とし、被写体1の真の温度をf(To)とし、被写体1から反射される環境温度をf(Ta )とすると、被写体の周囲の環境温度f(Ta )による反射は(1−ε)×f(Ta )で表される。従って、画像メモリ9に取り込まれる画像の温度データは(1)式で表される。
(ε/ε o )×f(To )+(1−ε/ε o )×f(Ta )
=(ε/ε o )×{f(To )−f(Ta )}+f(Ta )‥‥‥(1)
ここでf(Ta )を図1のCALデータ15とし、補正放射率設定回路23での補正放射率をεa とすれは(1)式は(2)式に変換されて、
(ε o /εa )×(ε/ε o )×{f(T o )−f(Ta )}+f(Ta )
=(ε/εa )×{(T o )−f(Ta )}+f(Ta )‥‥‥(2)
で表される。
ここでε=εa とすると(2)式は{f(T o )−f(Ta )}+f(Ta )となり被写体1の真の温度f(Ta )が得られる。
【0029】
従って、CPU7は図4に示す様に上式の演算を行なう様に成せばよい。
【0030】
即ち、図4で第1ステップST1 ではバッファメモリ16から被写体1の温度データ(ε/ε o )×{f(T o )−f(Ta )}+f(Ta )をCPU7のメモリに取り込む。
【0031】
第2ステップST2 では較正回路14からCALデータ15の被写体の真の温度f(Ta )をCPU7のメモリに取り込む。
【0032】
第3ステップST3 では補正放射率設定回路23及び画面全体放射率設定回路42から補正放射率εa 及びε o をCPU7のメモリに取り込む。
【0033】
第4ステップST4 では〔(ε/ε o )×{f(T o )−f(Ta )}+f(Ta )〕−f(Ta )の減算を行ない、第5ステップST5 では(ε o /εa )×〔(ε/εo )×{f(T o )−f(Ta )}〕の乗算が行なわれ、第6ステップST6 では〔(ε/εa )×{f(T o )−f(Ta )}〕+f(Ta )によってCALデータの加算を行なうことで放射率補正が可能と成り、CRTの画面24上のクロスカーソル30近傍に設定した放射率εa と補正放射率で補正した温度T o がデジタル表示値として表示される。
【0034】
本発明の画面上へのクロスカーソル30での多点位置指定は従来ではクロスカーソル位置近傍にA,B,C‥‥‥の様に表示し、画面の右端に表示される温度色別基準目盛41位置にA,B,C‥‥‥の様に表示させていたので、対応する温度位置を画面24上で見付けるのに時間を要していたが、本例では多点位置指定した時でも、複数のクロスカーソル30の位置に夫々設定した補正放射率εaと補正放射率で補正を行なった温度値T o がデジタル表示されるので温度色別基準目盛41でのA,B,C‥‥‥等の記号を補正個所と目視で合せる必要のないものが得られ、極めて見易いサーモグラフィ装置が得られる。
【0035】
【発明の効果】
本発明のサーモグラフィ装置によれば被写体1に放射率の異なった物体がある場合でも、その都度放射率を変更して測定を行なう必要がなく、クロスカーソルの様な指標ポイントの指定だけで放射率補正が行なえる為に物体の材料差、或は周囲温度差に基づく放射率差が補正出来、補正放射率ポイントの正しい温度分布をデジタル的に表示するので極めて解り易いサーモグラフィ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーモグラフィ装置の系統図である。
【図2】本発明のサーモグラフィ装置の本体部の外観図である。
【図3】本発明のサーモグラフィ装置の表示装置の画面表示説明図である。
【図4】本発明の補正放射率演算のフローチャートである。
【図5】従来のサーモグラフィ装置の画面説明図である。
【符号の説明】
1 被写体
3 検出部
6 画面全体放射率補正回路
9 画像メモリ
11 表示装置
17 減算器
18 乗算器
19 加算器
20 サーモグラフィ装置
23 補正放射率設定回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermography apparatus and a thermography display method that detect infrared rays from a subject and display a temperature distribution on a display screen in color, and in particular correct an emissivity of a specific region in a temperature distribution image. The present invention relates to an improvement of a possible thermography apparatus and a display method of thermography .
[0002]
[Prior art]
In general, in a thermography device, infrared energy radiated from an object is detected depending on temperature, and the obtained temperature signal is sent as a luminance signal to a display device such as a CRT (cathode ray tube), so that the subject The temperature distribution image is obtained. That either斯, thermography device, the ε emissivity of the object for different by substance, usually not it is inevitable that the temperature error is generated is provided with emissivity correction circuit.
[0003]
In the above-described conventional emissivity correction circuit , infrared rays from a subject are captured through a camera, and the same for all one screen of a temperature distribution image displayed on the screen of a display device, for example, emissivity ε o It was made to make corrections.
[0004]
However, if the entire screen is corrected with the same emissivity ε o , if there is a region in the subject having an emissivity ε a different from the emissivity ε o , the temperature value obtained for that region for error occurs, thermography device in the correction of the emissivity of any region in the temperature distribution image in the row cormorants like is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-2250.
[0005]
In the above publication, as shown in FIG. 5, the center temperature 25 and the temperature width 26 are displayed on the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional thermography apparatus disclosed in the above-mentioned publication takes in the temperature data detected by the infrared detector into the image memory, and the correction data subjected to the emissivity correction by the emissivity correction circuit is again stored in the image memory using the correction data writing circuit. The frame setting circuit, frame writing circuit, frame display memory, etc. that specify the area are required for processing to write and read in the area specified by the frame, the circuit becomes complicated, and many circuit parts are required, There is a problem that the emissivity ε o in the frame subjected to the emissivity correction cannot be directly viewed as to what value.
[0007]
The present invention is intended to provide a thermography device and a thermography display method that solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the invention is not used for frame setting and the like, and is often used for a display device of a normal thermography device. The digital temperature display of the color temperature distribution image is displayed by digitally displaying the emissivity set at the designated point and the temperature value corrected by the emissivity in the vicinity of the designated point display (for example, the cross cursor) in the image being made. The emissivity set in the corrected part and the temperature value corrected for emissivity are understood immediately.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the thermography apparatus and thermography display method of the present invention is based on temperature data obtained by detecting infrared energy from a subject, and corrects the emissivity of the entire screen to correct the temperature distribution of the subject. In a thermographic device that displays an image, a point that you want to know the temperature value in the image of the temperature distribution is specified, and the specified point is displayed near the specified point display (for example, a cross cursor) that shows the position of that point. The emissivity value set in (2) and the temperature value corrected by the emissivity are digitally displayed.
[0009]
According to the thermography display method of the present invention, emissivity correction can be performed in real time or in a frozen state, and the emissivity at the position where the corrected emissivity is set and the temperature value corrected with the emissivity are displayed on the screen. or thermography and thermographic methods very understand easily display method it is not necessary to correspond to obtain a.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the thermography apparatus and thermography display method of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0011]
FIG. 1 is a system diagram of the thermographic apparatus of the present invention, FIG. 2 is an external view of the main body excluding the camera unit, FIG. 3 is a screen example of the present invention, and FIG. 4 is an operation flowchart. Infrared rays emitted from the
[0012]
Such a weak AC signal is amplified by an operational amplifier (AMP) 4, detected by a signal synchronized with a chopper, averaged through a low-pass filtering circuit, etc., and an analog output signal is converted into an analog-digital conversion circuit (A / A). D) After being supplied to 5 and converted into digital data, it is supplied to the entire screen
[0013]
The emissivity of a substance or an object varies depending on the environmental temperature of the substance and the difference between the substance or the object and has a value of 0.01 to 1. For example, in the surface where only aluminum was used, values of 0.04 to 0.06 at 50 ° C. to 100 ° C. and values of 0.94 to 0.91 at 20 ° C. to 100 ° C. are shown for glass. Usually, the entire screen
[0014]
The output temperature data of the entire screen
[0015]
The
[0016]
The temperature data stored in the
[0017]
In FIG. 1, an image memory point setting circuit 12 is a setting circuit including an operation unit for setting an index (hereinafter referred to as a cross cursor) 30 on the
[0018]
When the position specification of the
[0019]
The
[0020]
Based on the
[0021]
Furthermore, incorporating the position 置画 image data of the
[0022]
The subtraction data subtracted by the
[0023]
When the emissivity setting key 37 of the corrected
[0024]
The multiplication data of the
[0025]
On the
[0026]
Therefore, the observer of the temperature distribution image 27 can immediately visually recognize the corrected temperature and the corrected emissivity in the image.
[0027]
In the above-described system diagram of FIG. 1, the
[0028]
When processing is performed by the
(Ε / ε o ) × f (T o ) + (1−ε / ε o ) × f (T a )
= (Ε / ε o ) × {f (T o ) −f (T a )} + f (T a ) (1)
Here, f (T a ) is the
(Ε o / Ε a ) × (ε / ε o ) × {f (T o ) −f (T a )} + f (T a )
= (Ε / ε a ) × {(T o ) −f (T a )} + f (T a ) (2)
It is represented by
Here, if ε = ε a , Equation (2) becomes {f (T o ) −f (T a )} + f (T a ), and the true temperature f (T a ) of the subject 1 is obtained.
[0029]
Therefore, the
[0030]
That is, in the first step ST 1 in FIG. 4, the temperature data (ε / ε o ) × {f (T o of subject 1) from the buffer memory 16. ) −f (T a )} + f (T a ) is taken into the memory of the
[0031]
In the second step ST 2 , the true temperature f (T a ) of the subject in the
[0032]
In the third step ST 3 , the corrected emissivities ε a and ε o are taken into the memory of the
[0033]
In the fourth step ST 4 , [(ε / ε o ) × {f (T o ) −f (T a )} + f (T a )] − f (T a ) is subtracted, and in the fifth step ST 5 (Ε o / Ε a ) × [(ε / ε o ) × {f (T o ) −f (T a )}] is performed, and [(ε / ε a ) × {f (T o ) −f (T a )}] in the sixth step ST 6. + f (T a) by enabling emissivity correction by performing the addition of CAL data, the temperature T o is corrected with emissivity epsilon a correction emissivity set in the
[0034]
The multi-point position designation with the
[0035]
【The invention's effect】
According to the thermography apparatus of the present invention, even when there is an object with different emissivity on the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a thermography apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an external view of a main body portion of the thermographic apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a screen display explanatory diagram of the display device of the thermographic device of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of calculation of corrected emissivity according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a screen of a conventional thermography apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記温度分布の画像内で温度値を知りたい点を指定し、当該点の位置を示す指定点表示の近傍に、指定された点に設定された放射率値及びその放射率で補正された温度値をデジタル表示して成ることを特徴とするサーモグラフィ装置。In a thermography device that displays a temperature distribution image of a subject by correcting the emissivity of the entire screen based on temperature data obtained by detecting infrared energy from the subject.
Specify the point you want to know the temperature value in the image of the temperature distribution , near the specified point display showing the position of the point, the emissivity value set at the specified point and the temperature corrected with that emissivity A thermographic apparatus characterized by digitally displaying values .
前記温度分布の画像内で温度値を知りたい点を指定し、当該点の位置を示す指定点表示の近傍に、指定された点に設定された放射率値及びその放射率で補正された温度値をデジタル表示して成ることを特徴とするサーモグラフィの表示方法。In the thermography display method, which displays the temperature distribution image of the subject by correcting the emissivity of the entire screen based on the temperature data detected from the infrared energy from the subject.
Specify the point you want to know the temperature value in the image of the temperature distribution , near the specified point display showing the position of the point, the emissivity value set at the specified point and the temperature corrected with that emissivity A thermographic display method characterized by comprising digitally displaying values .
Priority Applications (1)
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JPH10332489A JPH10332489A (en) | 1998-12-18 |
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- 1997-06-04 JP JP14642097A patent/JP3700099B2/en not_active Expired - Lifetime
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