JP3914013B2 - Temperature distribution measuring system, temperature distribution measuring apparatus and method - Google Patents

Temperature distribution measuring system, temperature distribution measuring apparatus and method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度分布計測システム、温度分布計測装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体の表面の温度分布を測定する装置としては、InSb（インジウムアンチモン）等の複数の赤外線検出素子を２次元に配列した赤外線センサを用いて物体の表面から放出される赤外線の強度分布（エネルギー分布）を計測し、その赤外線の強度分布を相対的に複数段階に区分けして熱画像を生成する赤外線熱画像装置（サーモグラフィ装置）が一般的に広く使われている。
【０００３】
かかる赤外線熱画像装置は、物体の表面から放出される赤外線のエネルギーがその物体の表面温度と一定の関係を有していることに着目して、物体の表面から放出される赤外線のエネルギー分布を物体表面の温度分布に変換するものであり、物体の表面から放出される赤外線のエネルギー分布を取得する赤外線撮影部と、同赤外線撮影部によって得られた赤外線のエネルギー分布を物体表面の温度分布に変換する熱画像生成部とから構成していた。
【０００４】
そして、赤外線撮像部は、主に、赤外光のみを透過させる赤外線バンドパスフィルターと光学レンズと赤外線センサとを有する特殊な構成の装置であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の赤外線熱画像装置にあっては、物体の表面から放出される赤外線のエネルギー分布を計測するものであったため、被測定物である物体や赤外線熱画像装置の赤外線撮影部が置かれる環境によっては、周囲の壁や機器類、さらには赤外線撮影部自体を構成する筐体やレンズから放出される赤外線の影響を直接的に受けることになるので、所定の環境下で計測を行わなければ正確に物体表面の温度分布を計測することができず、所定の環境を維持し得る計測ルームといった大掛かりな設備投資を要するとともに、赤外線熱画像装置の取扱いに熟練を要するものであった。
【０００６】
また、いかに被測定物である物体や赤外線熱画像装置の赤外線撮影部を置く環境を好適なものにしても、赤外線撮影部自体を構成する筐体やレンズから放出される赤外線の影響を直接的に受けるために、これらから放出される赤外線による影響を除去するための処理が必要となり、赤外線熱画像装置の熱画像生成部の構造が複雑なものとなってしまい、赤外線熱画像装置のコストが増大していた。
【０００７】
さらには、赤外線熱画像装置の赤外線撮像部が汎用性のない特殊な装置であったため、これによっても、赤外線熱画像装置のコストが増大していた。
【０００８】
そこで、本発明では、特殊な赤外光を利用するのではなく、通常の可視光を利用することによって、安価で簡便な装置で物体表面の温度分布を計測することができるようにした。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明では、人体表面で反射された可視光を三原色に分光し、各色の光のエネルギーを電気信号として蓄積した後、画像処理を施すことによって前記三原色の強度分布を取得する強度分布取得装置と、同強度分布取得装置で取得した前記三原色の強度分布を各画素毎の配列データとして読込んだ後、この配列データを、前記三原色の強度分布のうち画面の中央部となるデータのみを格納した配列データとして、この配列データから緑色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布と赤色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布との差を求めて差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって人体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置とを具備することを特徴とする温度分布計測システムを提供するものである。
【００１０】
また、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を取得する強度分布取得装置と、同強度分布取得手段で取得した対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測する温度分布計測装置とを具備することを特徴とする温度分布計測システムを提供するものである。
【００１１】
また、物体の表面で反射された可視光は、物体の表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものであることを特徴とする温度分布計測システムを提供するものである。
【００１２】
また、人体表面で反射された可視光の三原色の強度分布を各画素毎の配列データとして読込んだ後、この配列データを、前記三原色の強度分布のうち画面の中央部となるデータのみを格納した配列データとして、この配列データから緑色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布と赤色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布との差を求めて差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって人体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置を提供するものである。
【００１３】
また、物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測することを特徴とする温度分布計測装置を提供するものである。
【００１４】
また、物体の表面で反射された可視光は、物体の表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものであることを特徴とする温度分布計測装置を提供するものである。
【００１５】
また、物体の表面で反射された所定の色の可視光の強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体表面の温度分布を計測することを特徴とする温度分布計測方法を提供するものである。
【００１６】
また、物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測することを特徴とする温度分布計測方法を提供するものである。
【００１７】
また、物体の表面で反射された可視光は、物体の表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものであることを特徴とする温度分布計測方法を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る温度分布計測システムは、物体の表面で反射された所定の色（例えば、赤色、緑色、青色の三原色）の可視光の強度分布を取得する強度分布取得装置と、同強度分布取得手段で取得した所定の色の可視光の強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置とから構成できる。
【００１９】
強度分布取得装置としては、汎用性のある市販のデジタルカメラを用いることができ、また、温度分布計測装置としては、汎用性のある市販のパーソナルコンピュータを用いることができる。
【００２０】
そして、強度分布取得装置で取得した物体の表面で反射された所定の色の可視光の強度分布を、温度分布計測装置によって相対的に複数段階に区分けすることで、物体の表面の温度分布を計測することができるものである。
【００２１】
本温度分布計測システムでは、物体表面から放出される特殊な赤外光を利用するのではなく、物体表面で反射される通常の可視光を利用している点に特徴があり、これにより、従来のような赤外光の強度分布を取得するための特殊な装置が必要なくなり、安価で簡単な装置で物体表面の温度分布を計測することができるのである。
【００２２】
特に、強度分布取得装置で得られた強度分布のうちから物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測した場合には、物体の表面の凹凸や光の反射率の相違による温度分布の誤差をなくすことができ、温度分布の精度を向上させることができる。
【００２３】
すなわち、物体の表面に凹凸がある場合や、物体の表面が部分的に光の反射率が異なる場合も有り得るが、その場合には、対象光の強度分布だけでなく基準光の強度分布も影響を受け、両方の強度分布が同様に変化することになるため、それらの差を求めることによって、それぞれの強度分布が受ける影響を相殺することになるからである。
【００２４】
また、物体の表面で反射された可視光として、物体の表面に向けて放射した所定の可視光（例えば、ストロボ光）を反射したものを用いた場合には、太陽光や蛍光灯の光といった外部光の影響をストロボ光等の所定の可視光で打ち消すことができ、従来のように特別の計測ルームで計測せずに、普通の室内や屋外で通常通りに撮影するだけでよく、大掛かりな設備投資の必要がなくなり、安価で簡便なものとすることができる。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
本発明に係る温度分布計測システム１は、図１及び図２に示すように、デジタルカメラからなる強度分布取得装置２とパーソナルコンピュータからなる温度分布計測装置３とによって構成している。これら強度分布取得装置２と温度分布計測装置３とはデータの送受信ができるように接続されており、その接続方法は、ＵＳＢやｉＬＩＮＫ等の所定規格の接続コードを介して接続される場合やメモリーカードやディスク等の所定規格の記憶媒体を介して接続される場合がある。
【００２７】
尚、本実施例では、本温度分布計測システム１の医療分野での利用例として、人体の背中の肩こりや筋肉痛の患部を特定するために使用される背中の温度分布計測に本温度分布計測システム１を用いた場合について説明するが、本発明は人体の背中の温度分布計測に限られることなく、様々な物体の表面の温度分布を計測することができるものである。
【００２８】
強度分布取得装置２は、被測定対象物である物体４の表面で反射された所定の色の可視光の強度分布を取得するものであり、本実施例では、図２に示すように、物体４の表面を撮影する撮影装置５と物体４に向けて光を放射する照明装置６とから構成している。
【００２９】
代表的なものとして、撮影装置５は、汎用性のある市販のデジタルカメラ本体を利用することができ、また、照明装置６は、デジタルカメラに内蔵又は外付けしたフラッシュを利用することができる。
【００３０】
すなわち、デジタルカメラでは、被測定対象物に相当する被写体の表面で反射された全ての色の可視光を三原色に分光し、各色の強度をＣＣＤに蓄積し、画像処理を施すことによって三原色の強度分布を２次元マトリックス状の電子データとし、さらにその電子データをＪＰＥＧ等の所定規格の電子ファイルに変換して内部のメモリーや外部の記憶媒体に記憶しているため、かかる電子ファイルから２次元マトリックス状の電子データを復元することによって、三原色の強度分布を得ることができ、さらに、これら三原色の強度分布から任意の色の強度分布を算出することができるのである。
【００３１】
尚、強度分布取得装置２としては、市販のデジタルカメラに限られず、物体４を撮影するための光学系（レンズ）と、同光学系で結像した光のエネルギーを画素毎に電気信号として蓄積するＣＣＤ等の撮像素子と、同撮像素子に蓄積された電気信号から画像処理を施す処理回路と、同処理回路で画像処理された画像データを記憶する内外記憶装置とを具備するものであればよい。
【００３２】
そして、強度分布取得装置２で取得される強度分布７としては、図３に模式的に示すように、横６４０ピクセル、縦４８０ピクセルの合計３０７２００画素の赤色、緑色、青色（可視光の３原色）の各強度分布8,9,10である。
【００３３】
その際に、強度分布取得装置２の照明装置６を用いた場合には、照明装置６から放射された光のうち物体４の表面で反射された可視光が強度分布取得装置２の撮影装置５に入光することになり、物体４の表面で反射された可視光の強度分布７としては、物体４の表面に向けて照明装置６から放射した光のうち物体４の表面で反射した可視光の強度分布であり、一方、強度分布取得装置２の照明装置６を用いなかった場合には、物体４の表面で反射された可視光の強度分布７としては、室外においては主に物体４の表面で反射された太陽光の強度分布であり、また、室内においては主に物体４の表面で反射された蛍光灯の光の強度分布となる。
【００３４】
すなわち、照明装置６を用いない場合には、物体４の表面を照らす光の種類が異なることから、その光の種類によって強度分布取得装置２で得られる強度分布７が影響を受けることになるが、照明装置６を用いることによって、物体４の表面を照らす光を同一のものとすることができ、強度分布取得装置２で得られる強度分布７が太陽光や蛍光灯の光等の外部光によって受ける影響をなくすことができる。
【００３５】
このようにして強度分布取得装置２で得られた強度分布７は、次に説明するように、温度分布計測装置３によって物体４の表面の温度分布に変換することができる。
【００３６】
温度分布計測装置３は、強度分布取得装置３で取得した所定の色の可視光の強度分布７を相対的に複数段階に区分けすることによって物体表面の温度分布を計測するものであり、本実施例では、図２に示すように、データの演算処理を行うデータ処理装置11と同データ処理装置11で処理したデータを熱画像として表示する表示装置12とから構成している。
【００３７】
代表的なものとして、データ処理装置11としては、汎用性のある市販のマイクロコンピュータ本体を利用することができ、また、表示装置12としては、マイクロコンピュータ本体に接続されたモニタを利用することができる。
【００３８】
データ処理装置11では、図４に示すフローチャートに従ってデータ処理を行い、強度分布を温度分布に変換する。
【００３９】
まず、データ処理装置11は、データ読込みサブルーチンＳ１を実行する。かかるデータ読込みサブルーチンＳ１では、強度分布取得装置２で得られた全ての強度分布７である各画素毎の強度分布8,9,10を配列データとして読み込む。具体的には、赤色の強度分布８をRED(x,y)、緑色の強度分布８をGREEN(x,y)、青色の強度分布８をBLUE(x,y)にそれぞれ格納する（図６参照）。ここで、xは横方向のピクセル数を表し（０≦ｘ＜６４０）、yは縦方向のピクセル数を表し（０≦ｙ＜４８０）、画面の左上を原点としている（図５参照）。尚、各データは、０から２５５の２５６段階の数値であり、例えば、全ての配列が０のときは白色を表し、全ての配列が２５５のときは黒色を表し、また、赤色の配列（RED)のみが２５５のときは赤色、緑色の配列(GREEN)のみが２５５のときは緑色、青色の配列(BLUE)のみが２５５のときは緑色をそれぞれ表している。
【００４０】
次に、データ処理装置11は、トリミングサブルーチンＳ２を実行する。かかるトリミングサブルーチンＳ２では、データ読込みサブルーチンＳ１で読込んだ全ての強度分布７のうちから不必要な部分のデータを取り除き、必要な部分のデータのみを配列データに格納している。これは、例えば人体の背中の温度分布を計測するために人体の背中を強度分布取得装置２（デジタルカメラ）で撮影した場合には、画面の中央部に人体の背中が撮影され、画面の左右側部には背景のみが撮影されることになり、この画面の左右側部に撮影された背景のデータは温度分布を計測する際には全く不必要なデータとなるので、画面の左右側部のデータを取り除き、温度分布を計測する際に必要となる画面の中央部のデータのみを取出し、その後の処理で使用するデータ数を削減して、データ処理の高速化を図るためである。具体的には、横方向の６４０ピクセルのデータのうちの中央の３６０ピクセル分のデータだけを配列データに読込むこととし、赤色の強度分布８のうち中央の強度分布をR(i,j)、緑色の強度分布８のうち中央の強度分布をG(i ,j)、青色の強度分布８のうち中央の強度分布をB(i,j)にそれぞれ格納する（図７参照）。ここで、iは横方向のピクセル数を表し（０≦ｉ＜３６０）、jは縦方向のピクセル数を表し（０≦j＜４８０）、画面の左上を原点としている（図５参照）。
【００４１】
次に、データ処理装置11は、フィルターサブルーチンＳ３を実行する。かかるフィルターサブルーチンＳ３では、所定条件を満足しない画素のデータを強制的に所定のデータに書き換えている。これは、最終的に温度分布を表示した際に有効なデータの近傍に無効なデータが表示されることによって生じる温度分布の見苦しさを除去するためである。具体的には、しきい値をＳとし、
Ｒ（ｉ、ｊ）−｛Ｇ（ｉ、ｊ）＋Ｂ（ｉ、ｊ）｝／２≦Ｓ
（０≦ｉ＜３６０、０≦j＜４８０）
となる画素には黒色のデータ、すなわちR(i,j)＝２５５、G(i,j)＝２５５、B(i,j)＝２５５に変換している（図８参照）。ここで、しきい値Ｓは、データ処理中に任意の数字をキーボードから入力できるようにして、適宜調整できるようにしている。
【００４２】
次に、データ処理装置11は、温度補正サブルーチンＳ４を実行する。かかる温度補正サーブルーチンＳ４では、物体４の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体４の表面の温度にかかわらず物体４の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体４の表面の温度に応じて物体４の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から差分強度分布を求めている。
【００４３】
具体的には、人体の背中の場合には、温度（体温）の増減に応じて人体表面で反射される赤色の強度が増減するのに対し、温度（体温）の増減にかかわらず人体の表面で反射される緑色の強度はほとんど変化しないといった性質を見出し、物体４の表面で反射された二色の可視光の強度分布として赤色の強度分布８と緑色の強度分布９とを用い、物体４の表面の温度にかかわらず物体４の表面で反射される光の強度が略一定である緑色の可視光を基準光とするとともに、物体４の表面の温度に応じて物体４の表面で反射される光の強度が増減する赤色の可視光を対象光として、差分強度分布を求めている。
【００４４】
すなわち、差分強度分布のデータを格納する配列をＳＡＢＵＮ（ｉ、ｊ）とし、
ＳＡＢＵＮ（ｉ、ｊ）＝Ｒ（ｉ、ｊ）−Ｇ（ｉ、ｊ）
（０≦ｉ＜３６０、０≦j＜４８０）
としている（図９参照）。
【００４５】
次に、データ処理装置11は、温度分布サブルーチンＳ５を実行する。かかる温度分布サブルーチンＳ５は、温度補正サブルーチンＳ４で得られた差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって温度分布にするものである。具体的には、差分強度分布（配列ＳＡＢＵＮ（ｉ、ｊ）、０≦ｉ＜３６０、０≦j＜４８０）を１６段階に区分けし、各段階毎に異なる色のデータに各画素を変換することによって温度分布（配列ＢＵＮＰＵ（ｉ、ｊ）、０≦ｉ＜３６０、０≦j＜４８０）としている（図１０参照）。その際に、感度定数をＫとして、差分強度分布のデータが感度定数Ｋ以上の画素を最も高温を示す赤色とし、差分強度分布のデータが感度定数Ｋから小さくなるにつれて赤色から黄色、さらには青色へと徐々に変化するようにしている。また、感度定数Ｋは、データ処理中に任意の数字をキーボードから入力できるようにして、適宜調整できるようにしている。
【００４６】
最後に、データ処理装置11は、表示サブルーチンＳ６を実行して、温度分布サブルーチンＳ５で得られた温度分布（配列ＢＵＮＰＵ（ｉ、ｊ）、０≦ｉ＜３６０、０≦j＜４８０）を表示装置12に表示する。
【００４７】
以上の方法によって、図11(a)に示すデジタルカメラで撮影した通常の画像から図12(b)に示す熱画像（温度分布）を得ることができる。
【００４８】
上記実施例では、データ処理装置11で行うデータ処理の途中で温度補正サブルーチンＳ４を実行して、温度補正を行っているが、かかる温度補正サブルーチンＳ４を実行せずに赤色の強度分布（配列Ｒ（ｉ、ｊ）、０≦ｉ＜３６０、０≦j＜４８０）を温度分布サブルーチンＳ５で複数段階に区分けすることによって、赤色の強度分布から直接的に温度分布を取得するようにしてもよい。
【００４９】
以上に説明した方法によれば、物体４の表面で反射された所定の色の可視光の強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体４の表面の温度分布を計測することができる。
【００５０】
この方法では、可視光を用いているために、従来のような赤外光の強度分布を取得するための特殊な装置が必要なく、安価で簡単な装置で物体表面の温度分布を計測することができる。
【００５１】
特に、物体４の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体４の表面の温度にかかわらず物体４の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体４の表面の温度に応じて物体４の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体４の表面の温度分布を計測した場合には、物体４の表面の凹凸や光の反射率の相違による温度分布の誤差をなくすことができ、温度分布の精度を向上させることができる。
【００５２】
すなわち、物体４の表面に凹凸がある場合や、物体４の表面が部分的に光の反射率が異なる場合も有り得るが、その場合には、対象光の強度分布だけでなく基準光の強度分布も影響を受け、両方の強度分布が同様に変化することになるため、それらの差を求めることによって、それぞれの強度分布が受ける影響を相殺することになるからである。
【００５３】
また、物体４の表面で反射された可視光として、物体４の表面に向けて放射した所定の可視光（例えば、ストロボ光）を反射したものを用いた場合には、太陽光や蛍光灯の光といった外部光の影響をストロボ光等の所定の可視光で打ち消すことができ、従来のように特別の計測ルームで計測せずに、普通の室内や屋外で通常通りに撮影するだけでよく、大掛かりな設備投資の必要がなくなり、安価で簡便なものとすることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５５】
すなわち、請求項１に係る本発明では、人体表面で反射された可視光を三原色に分光し、各色の光のエネルギーを電気信号として蓄積した後、画像処理を施すことによって前記三原色の強度分布を取得する強度分布取得装置と、同強度分布取得装置で取得した前記三原色の強度分布を各画素毎の配列データとして読込んだ後、この配列データを、前記三原色の強度分布のうち画面の中央部となるデータのみを格納した配列データとして、この配列データから緑色の可視光の強度と画素との前記関係を示す分布と赤色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布との差を求めて差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって人体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置とを具備することを特徴とする温度分布計測システムを構成することによって、安価で簡便なシステム構成でありながら、高精度の温度分布を計測できるシステムを構築することができる。
【００５６】
また、請求項２に係る本発明では、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を取得する強度分布取得装置と、同強度分布取得手段で取得した対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測する温度分布計測装置とから温度分布計測システムを構成することによって、安価で簡便なシステム構成でありながら、高精度の温度分布を計測できるシステムを構築することができる。
【００５７】
また、請求項３に係る本発明では、物体の表面で反射された可視光として、物体の表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものを用いているため、特殊な計測ルームといった大掛かりな設備を設ける必要がなくなり、これによっても、安価で簡便なシステム構成でありながら、高精度の温度分布を計測できるシステムを構築することができる。
【００５８】
また、請求項４に係る本発明では、人体表面で反射された可視光の三原色の強度分布を各画素毎の配列データとして読込んだ後、この配列データを、前記三原色の強度分布のうち画面の中央部となるデータのみを格納した配列データとして、この配列データから緑色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布と赤色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布との差を求めて差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって人体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置であるため、温度分布を高精度に計測できる温度分布計測装置とすることができる。
【００５９】
また、請求項５に係る本発明では、物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測できる温度分布計測装置であるため、温度分布を高精度に計測できる温度分布計測装置とすることができる。
【００６０】
また、請求項６に係る本発明では、物体の表面で反射された可視光として、物体の表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものを用いているため、特殊な計測ルームといった大掛かりな設備を設ける必要がなくなり、これによっても、安価で簡便な装置でありながら、高精度の温度分布を計測できる温度分布計測装置とすることができる。
【００６１】
また、請求項７に係る本発明では、物体の表面で反射された所定の色の可視光の強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体表面の温度分布を計測しているため、従来のような赤外光の強度分布を取得するための特殊な装置が必要なく、可視光をの強度分布を取得する安価で簡単な装置で物体表面の温度分布を計測することができる。
【００６２】
また、請求項８に係る本発明では、物体の表面で反射された二色の可視光の強度分布を用い、物体の表面の温度にかかわらず物体の表面で反射される光の強度が略一定である色の可視光を基準光とするとともに、物体の表面の温度に応じて物体の表面で反射される光の強度が増減する色の可視光を対象光とし、対象光の強度分布と基準光の強度分布との差から求めた強度分布を差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって物体の表面の温度分布を計測しているため、物体の表面の凹凸や光の反射率の相違による温度分布の誤差をなくすことができ、温度分布の精度を向上させることができる。
【００６３】
また、請求項９に係る本発明では、物体の表面で反射された可視光として、物体の表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものを用いているため、太陽光や蛍光灯の光といった外部光の影響をストロボ光等の所定の可視光で打ち消すことができ、従来のように特別の計測ルームで計測せずに、普通の室内や屋外で通常通りに撮影するだけでよく、大掛かりな設備投資の必要がなくなり、安価で簡便なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度分布計測システムを示す説明図。
【図２】同ブロック図。
【図３】強度分布の説明図。
【図４】温度分布計測装置で行う処理のフローチャート。
【図５】温度分布計測装置で用いる配列の説明図。
【図６】データ読込みサブルーチンのフローチャート。
【図７】トリミングサブルーチンのフローチャート。
【図８】フィルターサブルーチンのフローチャート。
【図９】温度補正サブルーチンのフローチャート。
【図１０】温度分布サブルーチンのフローチャート。
【図１１】通常の画像と熱画像との比較。
【符号の説明】
１ 温度分布計測システム
２ 強度分布取得装置
３ 温度分布計測装置
４物体
５ 撮影装置
６ 照明装置
7,8,9,10 強度分布
11 データ処理装置
12 表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature distribution measurement system, a temperature distribution measurement device, and a method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an apparatus for measuring the temperature distribution on the surface of an object, the intensity distribution of infrared rays emitted from the surface of the object using an infrared sensor in which a plurality of infrared detection elements such as InSb (indium antimony) are two-dimensionally arranged. An infrared thermal imaging apparatus (thermographic apparatus) that measures (energy distribution) and generates a thermal image by relatively dividing the infrared intensity distribution into a plurality of stages is generally widely used.
[0003]
This infrared thermal imaging apparatus pays attention to the fact that the infrared energy emitted from the surface of the object has a certain relationship with the surface temperature of the object, and the infrared energy distribution emitted from the surface of the object is It converts the temperature distribution of the object surface, and obtains the infrared energy distribution emitted from the surface of the object, and the infrared energy distribution obtained by the infrared imaging unit into the temperature distribution of the object surface. And a thermal image generation unit for conversion.
[0004]
The infrared imaging unit is a device having a special configuration mainly including an infrared bandpass filter that transmits only infrared light, an optical lens, and an infrared sensor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional infrared thermal imaging apparatus measures the energy distribution of infrared rays emitted from the surface of the object, the object to be measured and the infrared imaging unit of the infrared thermal imaging apparatus are installed. Depending on the environment, the measurement is performed under the specified environment because it is directly affected by the surrounding walls, devices, and the infrared rays emitted from the casing and lenses that make up the infrared imaging unit itself. Otherwise, the temperature distribution on the surface of the object could not be measured accurately, requiring a large capital investment such as a measurement room capable of maintaining a predetermined environment, and requiring skill in handling the infrared thermal imaging apparatus.
[0006]
Even if the environment in which the object to be measured and the infrared imaging unit of the infrared thermal imaging apparatus are placed is suitable, the influence of infrared rays emitted from the casing and lens constituting the infrared imaging unit itself is directly affected. Therefore, it is necessary to perform processing for removing the influence of infrared rays emitted from these, and the structure of the thermal image generation unit of the infrared thermal imaging apparatus becomes complicated, and the cost of the infrared thermal imaging apparatus is increased. It was increasing.
[0007]
Furthermore, since the infrared imaging unit of the infrared thermal imaging device is a special device having no versatility, this also increases the cost of the infrared thermal imaging device.
[0008]
Therefore, in the present invention, the temperature distribution on the surface of the object can be measured with an inexpensive and simple apparatus by using normal visible light instead of using special infrared light.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the present invention, the visible light reflected from the human body surface is divided into three primary colors, the energy of each color light is accumulated as an electrical signal, and then the intensity distribution of the three primary colors is acquired by performing image processing. Obtain the same intensity distribution as the device apparatus After reading the intensity distribution of the three primary colors acquired as the array data for each pixel, this array data is used as array data storing only the data at the center of the screen among the intensity distributions of the three primary colors. Green from data Shows the relationship between visible light intensity and the pixel Distribution and red Shows the relationship between visible light intensity and the pixel A temperature distribution characterized by comprising a temperature distribution measuring device for obtaining a difference intensity distribution by obtaining a difference from the distribution and measuring the temperature distribution on the surface of the human body by relatively dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages. A measurement system is provided.
[0010]
In addition, visible light of a color whose light intensity reflected by the object surface is substantially constant regardless of the temperature of the object surface is used as the reference light, and is reflected by the object surface according to the temperature of the object surface. The target light acquired by the intensity distribution acquisition device and the intensity distribution acquisition means for acquiring the intensity distribution of the two colors of visible light reflected by the surface of the object, using the visible light of the color whose intensity of light increases or decreases as the target light Temperature distribution measurement that measures the temperature distribution of the surface of an object by dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages relatively as the intensity distribution obtained from the difference between the intensity distribution of the light and the intensity distribution of the reference light And a temperature distribution measuring system characterized by comprising an apparatus.
[0011]
Further, the present invention provides a temperature distribution measuring system characterized in that the visible light reflected on the surface of the object is a reflection of predetermined visible light emitted toward the surface of the object.
[0012]
In addition, after reading the intensity distribution of the three primary colors of visible light reflected on the human body surface as array data for each pixel, this array data is stored only in the central portion of the screen of the intensity distribution of the three primary colors. As sequence data, green color is obtained from this sequence data. Shows the relationship between visible light intensity and the pixel Distribution and red Shows the relationship between visible light intensity and the pixel A temperature distribution measuring device for measuring a temperature distribution on a human body surface by obtaining a difference intensity distribution by obtaining a difference from the distribution and dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages relatively.
[0013]
In addition, using the intensity distribution of visible light of two colors reflected on the surface of the object, the reference light is used for the visible light of the color whose light intensity reflected on the surface of the object is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object. In addition, the visible light of a color whose intensity of light reflected from the object surface increases or decreases depending on the temperature of the object surface is used as the target light, and is obtained from the difference between the target light intensity distribution and the reference light intensity distribution. The present invention provides a temperature distribution measuring apparatus characterized in that a difference intensity distribution is used as a difference intensity distribution, and the temperature distribution on the surface of an object is measured by relatively dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages.
[0014]
Further, the present invention provides a temperature distribution measuring device characterized in that the visible light reflected by the surface of the object is a reflection of predetermined visible light emitted toward the surface of the object.
[0015]
Also provided is a temperature distribution measuring method for measuring the temperature distribution of an object surface by relatively dividing the intensity distribution of visible light of a predetermined color reflected on the surface of the object into a plurality of stages. It is.
[0016]
In addition, using the intensity distribution of visible light of two colors reflected on the surface of the object, the reference light is used for the visible light of the color whose light intensity reflected on the surface of the object is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object. In addition, the visible light of a color whose intensity of light reflected from the object surface increases or decreases depending on the temperature of the object surface is used as the target light, and is obtained from the difference between the target light intensity distribution and the reference light intensity distribution. The present invention provides a temperature distribution measuring method characterized in that a temperature distribution on the surface of an object is measured by dividing the intensity distribution as a difference intensity distribution and relatively dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages.
[0017]
Further, the present invention provides a temperature distribution measuring method characterized in that the visible light reflected by the surface of the object reflects predetermined visible light emitted toward the surface of the object.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The temperature distribution measurement system according to the present invention includes an intensity distribution acquisition device that acquires an intensity distribution of visible light of a predetermined color (for example, three primary colors of red, green, and blue) reflected on the surface of an object, and the same intensity distribution acquisition The temperature distribution measuring device that measures the temperature distribution on the surface of the object by relatively dividing the intensity distribution of the visible light of the predetermined color obtained by the means into a plurality of stages.
[0019]
A commercially available digital camera with versatility can be used as the intensity distribution acquisition device, and a commercially available personal computer with versatility can be used as the temperature distribution measuring device.
[0020]
Then, the temperature distribution of the surface of the object is obtained by classifying the intensity distribution of the visible light of a predetermined color reflected by the surface of the object acquired by the intensity distribution acquisition device into a plurality of stages relatively by the temperature distribution measurement device. It can be measured.
[0021]
This temperature distribution measurement system is characterized by the fact that it uses normal visible light reflected from the object surface instead of using special infrared light emitted from the object surface. Thus, there is no need for a special device for acquiring the infrared light intensity distribution, and the temperature distribution on the object surface can be measured with an inexpensive and simple device.
[0022]
In particular, using the intensity distribution of visible light of two colors reflected from the surface of the object from the intensity distribution obtained by the intensity distribution acquisition device, the light reflected from the surface of the object regardless of the temperature of the surface of the object. The visible light of a color with a substantially constant intensity is used as the reference light, and the visible light of a color whose intensity reflected by the surface of the object increases or decreases according to the temperature of the object surface is used as the target light. If the intensity distribution obtained from the difference between the intensity distribution and the intensity distribution of the reference light is a difference intensity distribution, and the temperature distribution on the surface of the object is measured by relatively dividing the difference intensity distribution into multiple stages, An error in temperature distribution due to unevenness of the surface of the object or a difference in light reflectance can be eliminated, and the accuracy of the temperature distribution can be improved.
[0023]
In other words, the surface of the object may be uneven, or the surface of the object may have partially different light reflectivities, but in that case, not only the intensity distribution of the target light but also the intensity distribution of the reference light will have an effect. This is because both intensity distributions change in the same manner, and by obtaining the difference between them, the influence of each intensity distribution is offset.
[0024]
In addition, when using visible light reflected from the surface of the object that reflects predetermined visible light (eg, strobe light) emitted toward the surface of the object, the light such as sunlight or fluorescent light is used. The effect of external light can be canceled with a predetermined visible light such as strobe light, and it is not necessary to measure in a special measurement room as in the past. There is no need for capital investment, and it can be made cheap and simple.
[0025]
【Example】
Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 2, a temperature distribution measurement system 1 according to the present invention includes an intensity distribution acquisition device 2 composed of a digital camera and a temperature distribution measurement device 3 composed of a personal computer. The intensity distribution acquisition device 2 and the temperature distribution measurement device 3 are connected so as to be able to transmit and receive data. The connection method may be a case where connection is made via a connection cord of a predetermined standard such as USB or iLINK, or a memory. There are cases where the connection is made via a storage medium of a predetermined standard such as a card or a disk.
[0027]
In this embodiment, as an example of use of the temperature distribution measurement system 1 in the medical field, this temperature distribution measurement is used for measuring the temperature distribution of the back used for identifying the stiff shoulders of the human body and the affected part of muscle pain. Although the case where the system 1 is used will be described, the present invention is not limited to the measurement of the temperature distribution of the back of the human body, and can measure the temperature distribution of the surface of various objects.
[0028]
The intensity distribution acquisition device 2 acquires an intensity distribution of visible light of a predetermined color reflected by the surface of the object 4 to be measured. In this embodiment, as shown in FIG. 4 includes an imaging device 5 that captures the surface of 4 and an illumination device 6 that emits light toward the object 4.
[0029]
As a representative example, the photographing device 5 can use a commercially available digital camera body having versatility, and the illumination device 6 can use a flash built in or externally attached to the digital camera.
[0030]
That is, in the digital camera, the visible light of all colors reflected by the surface of the subject corresponding to the object to be measured is split into the three primary colors, the intensity of each color is stored in the CCD, and the intensity of the three primary colors is processed by image processing. Since the distribution is electronic data in a two-dimensional matrix, and the electronic data is converted into an electronic file of a predetermined standard such as JPEG and stored in an internal memory or an external storage medium, the electronic file is converted into a two-dimensional matrix. By restoring the electronic data, the intensity distribution of the three primary colors can be obtained, and the intensity distribution of any color can be calculated from the intensity distribution of the three primary colors.
[0031]
The intensity distribution acquisition device 2 is not limited to a commercially available digital camera, but stores an optical system (lens) for photographing the object 4 and energy of light imaged by the optical system as an electrical signal for each pixel. As long as it has an image pickup device such as a CCD, a processing circuit that performs image processing from an electrical signal stored in the image pickup device, and an internal / external storage device that stores image data processed by the processing circuit Good.
[0032]
As the intensity distribution 7 acquired by the intensity distribution acquisition device 2, red, green, and blue (the three primary colors of visible light) of a total of 307200 pixels of 640 pixels wide and 480 pixels high, as schematically shown in FIG. ) Intensity distributions 8, 9, and 10.
[0033]
At this time, when the illumination device 6 of the intensity distribution acquisition device 2 is used, visible light reflected by the surface of the object 4 out of the light emitted from the illumination device 6 is the imaging device 5 of the intensity distribution acquisition device 2. As the intensity distribution 7 of the visible light reflected on the surface of the object 4, the visible light reflected on the surface of the object 4 out of the light emitted from the illumination device 6 toward the surface of the object 4 is used. On the other hand, when the illumination device 6 of the intensity distribution acquisition device 2 is not used, the intensity distribution 7 of the visible light reflected from the surface of the object 4 is mainly the outdoors 4 of the object 4. It is the intensity distribution of sunlight reflected on the surface, and the intensity distribution of the light of the fluorescent lamp reflected mainly on the surface of the object 4 in the room.
[0034]
That is, when the illumination device 6 is not used, the type of light that illuminates the surface of the object 4 is different, and the intensity distribution 7 obtained by the intensity distribution acquisition device 2 is affected by the type of light. By using the illumination device 6, the light that illuminates the surface of the object 4 can be made the same, and the intensity distribution 7 obtained by the intensity distribution acquisition device 2 can be obtained by external light such as sunlight or light from a fluorescent lamp. You can eliminate the influence.
[0035]
In this way, the intensity distribution 7 obtained by the intensity distribution acquisition device 2 can be converted into a temperature distribution on the surface of the object 4 by the temperature distribution measuring device 3 as described below.
[0036]
The temperature distribution measuring device 3 measures the temperature distribution on the surface of the object by relatively dividing the intensity distribution 7 of visible light of a predetermined color acquired by the intensity distribution acquiring device 3 into a plurality of stages. In the example, as shown in FIG. 2, the data processing device 11 that performs data calculation processing and the display device 12 that displays data processed by the data processing device 11 as a thermal image are configured.
[0037]
As a typical example, a commercially available microcomputer main body having general versatility can be used as the data processing device 11, and a monitor connected to the microcomputer main body can be used as the display device 12. it can.
[0038]
The data processing apparatus 11 performs data processing according to the flowchart shown in FIG. 4 and converts the intensity distribution into a temperature distribution.
[0039]
First, the data processing device 11 executes a data reading subroutine S1. In the data reading subroutine S1, intensity distributions 8, 9, and 10 for each pixel, which are all intensity distributions 7 obtained by the intensity distribution acquisition device 2, are read as array data. Specifically, the red intensity distribution 8 is stored in RED (x, y), the green intensity distribution 8 is stored in GREEN (x, y), and the blue intensity distribution 8 is stored in BLUE (x, y) (FIG. 6). reference). Here, x represents the number of pixels in the horizontal direction (0 ≦ x <640), y represents the number of pixels in the vertical direction (0 ≦ y <480), and the upper left corner of the screen is the origin (see FIG. 5). Each data is a numerical value in 256 steps from 0 to 255. For example, when all the arrays are 0, it represents white, when all the arrays are 255, it represents black, and the red array (RED ) Only 255 represents red, green array (GREEN) only 255 represents green, and only blue array (BLUE) 255 represents green.
[0040]
Next, the data processing device 11 executes a trimming subroutine S2. In the trimming subroutine S2, unnecessary data is removed from all intensity distributions 7 read in the data reading subroutine S1, and only necessary data is stored in the array data. For example, when the human back is photographed by the intensity distribution acquisition device 2 (digital camera) in order to measure the temperature distribution of the human back, the back of the human body is photographed at the center of the screen, Only the background will be photographed on the side, and the background data photographed on the left and right sides of this screen will be completely unnecessary data when measuring the temperature distribution. This is because only the data in the central portion of the screen necessary for measuring the temperature distribution is taken out, and the number of data used in the subsequent processing is reduced to speed up the data processing. Specifically, only the central 360 pixels of the 640-pixel data in the horizontal direction are read into the array data, and the central intensity distribution of the red intensity distribution 8 is R (i, j). The central intensity distribution of the green intensity distribution 8 is stored in G (i, j), and the central intensity distribution of the blue intensity distribution 8 is stored in B (i, j) (see FIG. 7). Here, i represents the number of pixels in the horizontal direction (0 ≦ i <360), j represents the number of pixels in the vertical direction (0 ≦ j <480), and the upper left corner of the screen is the origin (see FIG. 5).
[0041]
Next, the data processing apparatus 11 executes a filter subroutine S3. In the filter subroutine S3, pixel data that does not satisfy the predetermined condition is forcibly rewritten to predetermined data. This is to remove the unsightly temperature distribution caused by invalid data being displayed in the vicinity of valid data when the temperature distribution is finally displayed. Specifically, the threshold value is S,
R (i, j) − {G (i, j) + B (i, j)} / 2 ≦ S
(0 ≦ i <360, 0 ≦ j <480)
The pixel is converted to black data, that is, R (i, j) = 255, G (i, j) = 255, and B (i, j) = 255 (see FIG. 8). Here, the threshold value S can be appropriately adjusted so that an arbitrary number can be input from the keyboard during data processing.
[0042]
Next, the data processing device 11 executes a temperature correction subroutine S4. In this temperature correction serve routine S4, the intensity distribution of visible light of two colors reflected on the surface of the object 4 is used, and the intensity of light reflected on the surface of the object 4 is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object 4. The intensity distribution of the target light is set as the reference light, and the visible light of the color in which the intensity of the light reflected from the surface of the object 4 increases or decreases according to the temperature of the surface of the object 4 is used as the target light. The difference intensity distribution is obtained from the difference between the intensity distribution of the reference light and the reference light.
[0043]
Specifically, in the case of the back of the human body, the intensity of red reflected on the human body surface increases and decreases as the temperature (body temperature) increases and decreases, whereas the surface of the human body regardless of the increase and decrease in temperature (body temperature) The intensity of green reflected by the object 4 is found to hardly change, and the intensity distribution of two colors of visible light reflected by the surface of the object 4 is used as the intensity distribution 8 of red and the intensity distribution 9 of green. The green visible light whose intensity of light reflected on the surface of the object 4 is substantially constant regardless of the surface temperature of the object 4 is used as the reference light, and is reflected on the surface of the object 4 according to the temperature of the surface of the object 4. The difference intensity distribution is obtained by using red visible light whose intensity of light increases or decreases as target light.
[0044]
That is, the array for storing the difference intensity distribution data is SABUN (i, j),
SABUN (i, j) = R (i, j) -G (i, j)
(0 ≦ i <360, 0 ≦ j <480)
(See FIG. 9).
[0045]
Next, the data processing device 11 executes a temperature distribution subroutine S5. The temperature distribution subroutine S5 is a temperature distribution by relatively dividing the difference intensity distribution obtained in the temperature correction subroutine S4 into a plurality of stages. Specifically, the difference intensity distribution (array SABUN (i, j), 0 ≦ i <360, 0 ≦ j <480) is divided into 16 stages, and each pixel is converted into data of a different color at each stage. Thus, the temperature distribution (array BUNPU (i, j), 0 ≦ i <360, 0 ≦ j <480) is obtained (see FIG. 10). At that time, the sensitivity constant is set to K, the pixel whose difference intensity distribution data is equal to or higher than the sensitivity constant K is set to red indicating the highest temperature, and red to yellow or further blue as the difference intensity distribution data decreases from the sensitivity constant K. To gradually change. Further, the sensitivity constant K can be appropriately adjusted by inputting an arbitrary number from the keyboard during data processing.
[0046]
Finally, the data processing apparatus 11 executes the display subroutine S6 to display the temperature distribution (array BUNPU (i, j), 0 ≦ i <360, 0 ≦ j <480) obtained in the temperature distribution subroutine S5. Display on device 12.
[0047]
By the above method, the thermal image (temperature distribution) shown in FIG. 12 (b) can be obtained from the normal image taken by the digital camera shown in FIG. 11 (a).
[0048]
In the above embodiment, the temperature correction subroutine S4 is executed in the middle of the data processing performed by the data processing apparatus 11 to perform temperature correction. However, the red intensity distribution (array R) is not executed without executing the temperature correction subroutine S4. (I, j), 0 ≦ i <360, 0 ≦ j <480) may be divided into a plurality of stages by the temperature distribution subroutine S5, whereby the temperature distribution may be acquired directly from the red intensity distribution. .
[0049]
According to the method described above, the temperature distribution on the surface of the object 4 can be measured by relatively dividing the intensity distribution of visible light of a predetermined color reflected on the surface of the object 4 into a plurality of stages. .
[0050]
Since this method uses visible light, there is no need for a special device to acquire the infrared light intensity distribution as in the past, and the temperature distribution on the object surface is measured with a simple and inexpensive device. Can do.
[0051]
In particular, using visible light intensity distribution of two colors reflected from the surface of the object 4, visible light having a color in which the intensity of light reflected from the surface of the object 4 is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object 4. Is the reference light, and the visible light of the color in which the intensity of the light reflected by the surface of the object 4 increases or decreases according to the temperature of the surface of the object 4 is the target light. If the temperature distribution on the surface of the object 4 is measured by dividing the intensity distribution obtained from the difference between the difference intensity distribution and relatively dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages, An error in temperature distribution due to a difference in light reflectance can be eliminated, and the accuracy of temperature distribution can be improved.
[0052]
That is, the surface of the object 4 may be uneven or the surface of the object 4 may have partially different light reflectivities. In this case, not only the intensity distribution of the target light but also the intensity distribution of the reference light This is because both intensity distributions change in the same manner, and the difference between the two intensity distributions cancels out the influence of each intensity distribution.
[0053]
Further, when visible light reflected from the surface of the object 4 is reflected from predetermined visible light (eg, strobe light) radiated toward the surface of the object 4, sunlight or fluorescent light is used. The influence of external light such as light can be canceled with a predetermined visible light such as strobe light, and it is only necessary to shoot in a normal room or outdoors as usual, without measuring in a special measurement room as in the past, There is no need for large-scale capital investment, and it can be made cheap and simple.
[0054]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0055]
That is, in the present invention according to claim 1, the visible light reflected on the human body surface is divided into three primary colors, the energy of light of each color is accumulated as an electrical signal, and then image processing is performed to obtain the intensity distribution of the three primary colors. The intensity distribution acquisition device to acquire, and the same intensity distribution acquisition apparatus After reading the intensity distribution of the three primary colors acquired as the array data for each pixel, this array data is used as array data storing only the data at the center of the screen among the intensity distributions of the three primary colors. Green from data Show the relationship between visible light intensity and pixels Distribution and red Shows the relationship between visible light intensity and the pixel A temperature distribution characterized by comprising a temperature distribution measuring device for obtaining a difference intensity distribution by obtaining a difference from the distribution and measuring the temperature distribution on the surface of the human body by relatively dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages. By configuring the measurement system, it is possible to construct a system capable of measuring a temperature distribution with high accuracy while having an inexpensive and simple system configuration.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, visible light having a color whose intensity of light reflected by the surface of the object is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object is used as the reference light, and the temperature of the surface of the object is determined. The intensity distribution acquisition device acquires the intensity distribution of the visible light of two colors reflected on the surface of the object, using the visible light of the color whose intensity of the light reflected on the surface of the object increases or decreases according to The intensity distribution obtained from the difference between the intensity distribution of the target light acquired by the intensity distribution acquisition means and the intensity distribution of the reference light is set as a differential intensity distribution, and the surface of the object is divided into a plurality of stages relatively. By constructing a temperature distribution measurement system from a temperature distribution measurement device that measures the temperature distribution of the above, it is possible to construct a system capable of measuring a temperature distribution with high accuracy while having an inexpensive and simple system configuration.
[0057]
Further, in the present invention according to claim 3, since the visible light reflected from the surface of the object is reflected from the predetermined visible light emitted toward the surface of the object, a large measurement room such as a special measurement room is used. Therefore, it is possible to construct a system capable of measuring a temperature distribution with high accuracy while having an inexpensive and simple system configuration.
[0058]
Further, in the present invention according to claim 4, after reading the intensity distribution of the three primary colors of visible light reflected from the human body surface as the array data for each pixel, the array data is displayed on the screen of the intensity distribution of the three primary colors. As the array data that stores only the data at the center of the Shows the relationship between visible light intensity and the pixel Distribution and red Shows the relationship between visible light intensity and the pixel This is a temperature distribution measurement device that measures the temperature distribution on the surface of the human body by determining the difference from the distribution to obtain the difference intensity distribution, and dividing the difference intensity distribution into multiple stages relatively, so the temperature distribution is measured with high accuracy. The temperature distribution measuring device can be made.
[0059]
In the present invention according to claim 5, the intensity distribution of the visible light of two colors reflected from the surface of the object is used, and the intensity of the light reflected from the surface of the object is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object. The reference light is the visible light of the color, and the target light is the visible light of the color whose intensity of light reflected from the surface of the object increases or decreases according to the temperature of the object surface. Because it is a temperature distribution measuring device that can measure the temperature distribution of the surface of the object by dividing the intensity distribution obtained from the difference with the light intensity distribution as a differential intensity distribution and relatively dividing the differential intensity distribution into multiple stages, It can be set as the temperature distribution measuring apparatus which can measure temperature distribution with high precision.
[0060]
In the present invention according to claim 6, since the visible light reflected from the surface of the object is reflected from the predetermined visible light emitted toward the surface of the object, a large measurement room such as a special measurement room is used. Therefore, it is possible to provide a temperature distribution measuring apparatus capable of measuring a temperature distribution with high accuracy while being an inexpensive and simple apparatus.
[0061]
Further, in the present invention according to claim 7, because the temperature distribution of the object surface is measured by relatively dividing the intensity distribution of visible light of a predetermined color reflected on the surface of the object into a plurality of stages, There is no need for a special device for acquiring the intensity distribution of infrared light as in the prior art, and the temperature distribution on the object surface can be measured with an inexpensive and simple device for acquiring the intensity distribution of visible light.
[0062]
In the present invention according to claim 8, the intensity distribution of the visible light of two colors reflected from the surface of the object is used, and the intensity of the light reflected from the surface of the object is substantially constant regardless of the temperature of the surface of the object. The reference light is the visible light of the color, and the target light is the visible light of the color whose intensity of light reflected from the surface of the object increases or decreases according to the temperature of the object surface. The intensity distribution obtained from the difference from the light intensity distribution is used as the difference intensity distribution, and the temperature distribution on the surface of the object is measured by relatively dividing the difference intensity distribution into multiple stages. The temperature distribution error due to the unevenness and the difference in light reflectance can be eliminated, and the accuracy of the temperature distribution can be improved.
[0063]
Further, in the present invention according to claim 9, since visible light reflected from the surface of the object is reflected from predetermined visible light radiated toward the surface of the object, the sunlight or fluorescent lamp is used. The influence of external light such as light can be canceled with a predetermined visible light such as strobe light, and it is only necessary to shoot in a normal room or outdoors as usual, without measuring in a special measurement room as in the past, There is no need for large-scale capital investment, and it can be made cheap and simple.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a temperature distribution measurement system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the same.
FIG. 3 is an explanatory diagram of intensity distribution.
FIG. 4 is a flowchart of processing performed by a temperature distribution measuring device.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an array used in a temperature distribution measuring device.
FIG. 6 is a flowchart of a data reading subroutine.
FIG. 7 is a flowchart of a trimming subroutine.
FIG. 8 is a flowchart of a filter subroutine.
FIG. 9 is a flowchart of a temperature correction subroutine.
FIG. 10 is a flowchart of a temperature distribution subroutine.
FIG. 11 shows a comparison between a normal image and a thermal image.
[Explanation of symbols]
1 Temperature distribution measurement system
2 Strength distribution acquisition device
3 Temperature distribution measuring device
4 objects
5 Shooting device
6 Lighting equipment
7,8,9,10 Intensity distribution
11 Data processing equipment
12 Display device

Claims (6)

人体表面で反射された可視光を三原色に分光し、各色の光のエネルギーを電気信号として蓄積した後、画像処理を施すことによって前記三原色の強度分布を取得する強度分布取得装置と、同強度分布取得装置で取得した前記三原色の強度分布を各画素毎の配列データとして読込んだ後、この配列データを、前記三原色の強度分布のうち画面の中央部となるデータのみを格納した配列データとして、この配列データから緑色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布と赤色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布との差を求めて差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって人体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置とを具備することを特徴とする温度分布計測システム。Intensity distribution acquisition device that splits visible light reflected on the human body surface into three primary colors, accumulates the energy of light of each color as an electrical signal, and then obtains the intensity distribution of the three primary colors by performing image processing, and the same intensity distribution After reading the intensity distribution of the three primary colors acquired by the acquisition device as array data for each pixel, the array data is array data that stores only the data that is the central portion of the screen among the intensity distributions of the three primary colors. From this array data, a difference between the distribution showing the relationship between the intensity of green visible light and the pixel and the distribution showing the relationship between the intensity of red visible light and the pixel is obtained as a difference intensity distribution. A temperature distribution measuring system comprising: a temperature distribution measuring device that measures the temperature distribution on the surface of the human body by relatively dividing the temperature into a plurality of stages. 前記温度分布計測装置は、前記配列データのうち、所定条件を満足しない画素のデータを所定のデータに書き換えることを特徴とする請求項１に記載の温度分布計測システム。  The temperature distribution measuring system according to claim 1, wherein the temperature distribution measuring device rewrites data of pixels that do not satisfy a predetermined condition in the array data to predetermined data. 人体表面で反射された可視光は、人体表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の温度分布計測システム。  The temperature distribution measuring system according to claim 1 or 2, wherein the visible light reflected on the human body surface is a reflection of predetermined visible light emitted toward the human body surface. 人体表面で反射された可視光の三原色の強度分布を各画素毎の配列データとして読込んだ後、この配列データを、前記三原色の強度分布のうち画面の中央部となるデータのみを格納した配列データとして、この配列データから緑色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布と赤色の可視光の強度と前記画素との関係を示す分布との差を求めて差分強度分布とし、同差分強度分布を相対的に複数段階に区分けすることによって人体表面の温度分布を計測する温度分布計測装置。After reading the intensity distribution of the three primary colors of visible light reflected from the human body surface as array data for each pixel, this array data is an array that stores only the data that is the central part of the screen among the intensity distributions of the three primary colors As the data, a difference between the distribution indicating the relationship between the intensity of green visible light and the pixel and the distribution indicating the relationship between the intensity of red visible light and the pixel is obtained as a difference intensity distribution. A temperature distribution measuring device that measures the temperature distribution on the surface of a human body by relatively dividing the difference intensity distribution into a plurality of stages. 前記配列データのうち、所定条件を満足しない画素のデータを所定のデータに書き換えることを特徴とする請求項４に記載の温度分布計測装置。  5. The temperature distribution measuring apparatus according to claim 4, wherein, in the array data, pixel data that does not satisfy a predetermined condition is rewritten to predetermined data. 人体表面で反射された可視光は、人体表面に向けて放射した所定の可視光を反射したものであることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の温度分布計測装置。  6. The temperature distribution measuring apparatus according to claim 4, wherein the visible light reflected on the surface of the human body is a reflection of predetermined visible light emitted toward the surface of the human body.
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