JP5398784B2 - A device for measuring changes in human dynamic facial temperature by thermography. - Google Patents

A device for measuring changes in human dynamic facial temperature by thermography. Download PDF

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Description

本発明は、サーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置に関し、より具体的には、ヒトの顔面又は毛髪のない頭部(以下、単に「顔面」ともいう。)の動的温度変化を正確、迅速かつ連続的に測定するための技術に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring changes in human dynamic facial temperature by thermography. More specifically, the present invention relates to a dynamic temperature of a human face or a head without hair (hereinafter also simply referred to as “face”). The present invention relates to a technique for accurately, rapidly and continuously measuring changes.

本発明者は、下記特許文献1に示される如く、サーモグラフィで得られるヒトの顔面温度情報に基づいて、一時的に変化する顔面温度の動きを測定することにより、ヒトの心理的若しくは精神的変化の解析を行ってきた。
近年サーモグラフィは広く普及し、サーモグラフィを使用してヒトの体温等を測定する方法も多く見られるようになってきた。然しながら、サーモグラフィによってヒトの動的な顔面温度変化を迅速かつ正確に捉えるには、技術的に困難な問題があった。即ち、サーモグラフィによって記録される放射熱を温度に換算するためには、被験者の周囲温度の影響を考慮する必要があり、特にヒトの顔面温度のような僅かな温度変化を測定する場合には、放射熱に影響する周辺温度の測定が重要になる。特に、被験者の顔面の温度変化を短い時間間隔で連続的に測定するためには、被験者周辺の温度を同時に測定しながら、随時補正をする必要がある。
然しながら、実際にはカメラから離れた所の被験者の周囲温度を常時考慮しつつ温度に換算することは容易ではない。また、赤外線カメラ自体も固有の温度特性を持っており、温度変化に影響する。また、ヒトの体温は生体機能を維持するために、特定の状態を除くと概ね一定に制御されているが、体表面放射熱に関しては周囲の温度変化に影響され易く、皮膚内血管の状態によっても変化する。
As shown in Patent Document 1 below, the present inventor measures human facial psychological or mental changes by measuring temporally changing facial temperature movements based on human facial temperature information obtained by thermography. Has been analyzed.
In recent years, thermography has become widespread, and many methods for measuring human body temperature and the like using thermography have come to be seen. However, it has been technically difficult to quickly and accurately capture the dynamic changes in human face temperature by thermography. That is, in order to convert the radiant heat recorded by the thermography into a temperature, it is necessary to consider the influence of the ambient temperature of the subject, especially when measuring a slight temperature change such as the human face temperature, It is important to measure the ambient temperature that affects radiant heat. In particular, in order to continuously measure the temperature change of the subject's face at short time intervals, it is necessary to make corrections as needed while simultaneously measuring the temperature around the subject.
However, in reality, it is not easy to convert the temperature into consideration while always taking into account the ambient temperature of the subject away from the camera. The infrared camera itself also has a unique temperature characteristic, which affects temperature changes. In addition, human body temperature is controlled to be almost constant except for a specific state in order to maintain biological functions. However, body surface radiant heat is easily affected by changes in ambient temperature and depends on the state of blood vessels in the skin. Also changes.

また、従来のサーモグラフィによる体温測定においては、赤外線カメラで撮影して得られた熱画像データを温度に換算する過程で、放射熱による温度計測のために、周辺温度としてカメラの内部温度を利用している例がある。然しながら、生体の一時的な微弱な温度変化を測定する場合、時間経過と共にカメラ内の温度は上昇するため、見かけ上、温度変化は小さくなり、周辺温度が正確には反映されないという問題がある。   In addition, in the body temperature measurement by the conventional thermography, the internal temperature of the camera is used as the ambient temperature for the temperature measurement by the radiant heat in the process of converting the thermal image data obtained by the infrared camera to the temperature. There is an example. However, when measuring a temporally weak temperature change of a living body, the temperature in the camera rises with the passage of time, so that there is a problem that the temperature change appears to be small and the ambient temperature is not accurately reflected.

特許第2868192号公報Japanese Patent No. 2868192

本発明の目的は、本発明者が上記特許文献1において開示した技術を更に改良することにあり、より具体的には、サーモグラフィによる温度変化測定時における前記の如き周辺温度の変化による影響を解消し、ヒトの顔面等の微小な温度変化を正確、迅速かつ連続的に測定し得るサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置を提供せんとするにあるThe object of the present invention is to further improve the technique disclosed by the present inventor in the above-mentioned Patent Document 1, and more specifically, to eliminate the influence of the change in ambient temperature as described above when measuring the temperature change by thermography. However, an object of the present invention is to provide a device for measuring a human dynamic facial temperature change by thermography capable of accurately, rapidly and continuously measuring a minute temperature change of the human face or the like.

前記目的を達成するため、本発明に係る被験者の動的顔面温度変化測定のための装置は、被験者であるヒトの顔面又は毛髪のない頭部の温度の変化を測定するサーモグラフィと、前記ヒトに近接して置かれ、当該ヒトの周辺温度を赤外線で放射し、前記サーモグラフィを構成する赤外線カメラで前記ヒトの顔面又は毛髪のない頭部と同時に温度測定することにより、前記ヒトの前記顔面又は毛髪のない頭部の測定温度を前記周辺温度に合わせて較正するための較正器とから成り、前記較正器は、熱伝導率の高い金属板と、この金属板の片面の少なくとも一部領域に温度測定をする領域を定める黒体被覆を施し、さらにこの黒体被覆の周囲を遮光枠で囲うことによって構成し、前記サーモグラフィは前記較正器の黒体被覆が示す周辺温度を参考にして前記ヒトの顔面又は毛髪のない頭部の温度の較正を行うように成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an apparatus for measuring a dynamic facial temperature change of a subject according to the present invention includes a thermography for measuring a temperature change of a human face being a subject or a head without hair; The human face or hair is placed in close proximity, radiating the ambient temperature of the person with infrared rays, and measuring the temperature simultaneously with the human face or hairless head with an infrared camera constituting the thermography. And a calibrator for calibrating the measured temperature of the head without a temperature to the ambient temperature, the calibrator having a high thermal conductivity metal plate and a temperature in at least a partial region of one side of the metal plate. A black body coating is provided to define the area to be measured, and the surroundings of this black body coating are surrounded by a light shielding frame. The thermography refers to the ambient temperature indicated by the black body coating of the calibrator. Characterized in that form to perform calibration of the temperature of the head without facial or hair of the person to.

前記装置はさらに心拍計を備え、当該心拍計は前記サーモグラフィを構成するコンピュータに接続され、前記コンピュータの出力データには前記心拍計の出力データも含まれることを特徴とする。
前記赤外線カメラの連写の時間間隔は、好適には、100分の1秒以上、1秒以下に設定される。
前記撮影間隔を100分の1秒以上、1秒以下とした理由は、計算結果を転送するための時間を必要とするからであり、また、実際的に100分の1秒未満とする必要性は乏しく、更にまた、1秒を超えると、短時間で変化する顔面の温度変化を捉え損なう場合があるためである。
The apparatus further includes a heart rate monitor, which is connected to a computer constituting the thermography, and output data of the heart rate monitor includes output data of the heart rate monitor.
The continuous shooting time interval of the infrared camera is preferably set to 1/100 second or more and 1 second or less.
The reason for setting the shooting interval to 1/100 second or more and 1 second or less is that it takes time to transfer the calculation result, and it is actually necessary to make it less than 1/100 second. This is because if it exceeds 1 second, it may fail to capture the temperature change of the face that changes in a short time.

前記較正器の金属板又は金属箔の材質としては、最も好適には銅が挙げられるが、それ以外にも、アルミニウム、銀が利用でき、その他各種の熱伝導の良い金属、合金が利用できる。
また、前記較正器の金属板又は金属箔を、中央部に被験者であるヒトの顔面サイズの空洞を設けた額縁状フレームとして形成し、前記黒体被覆を前記フレームの少なくとも一部に設けたものとすることが推奨される。
The material of the metal plate or metal foil of the calibrator is most preferably copper, but other than that, aluminum and silver can be used, and various other metals and alloys having good heat conduction can be used.
The metal plate or the metal foil of the calibrator is formed as a frame-like frame provided with a cavity of the face of a human being who is a subject at the center, and the black body cover is provided on at least a part of the frame It is recommended that

前記較正器は、望ましくは、前記黒体被覆を施した領域の金属板又は金属箔の裏面に温度ゲージを取り付けて成り、当該温度ゲージの出力データに基づき前記較正器自体の較正を行い得るよう構成される。   Preferably, the calibrator is preferably formed by attaching a temperature gauge to the back surface of the metal plate or metal foil in the area covered with the black body so that the calibrator itself can be calibrated based on the output data of the temperature gauge. Composed.

本発明では、被験者の周囲の温度を直接測定する較正器を使用し、そこから得られるデータを使って、サーモグラフィ装置固有の特性を考慮して面積当たりの相対的放射熱量を計算し、室温変化と被験者の顔面等の温度変化を独自に計算することにより、微小でかつ急速に変化するヒトの顔面等の動的温度変化を、周囲温度の影響を排除して、正確かつ即座に測定することが可能となった。その結果、ヒトの顔面温度変化について、汎用パーソナルコンピュータにより概ね実時間で測定可能となった。
また、前記較正器は、その金属板又は金属箔の片面の少なくとも一部領域に熱吸収率の高い黒体被覆を施したことにより、黒体の一定の放射率で赤外線量を較正すると共に、当該黒体被覆領域が迅速に周囲温度と同一温度となり、その温度を、熱伝導率の高い金属板又は金属箔の裏側に設けた温度ゲージにより速やかに測定し、同時に測定された実際の温度値を知ることができるものである。周囲温度変化を予め較正可能なため、以後は同時に温度ゲージ電圧を測定しなくても補正が可能となる。このように、前記赤外線カメラにより撮影された較正器の前記黒体被覆部分の撮影データに基づき、被験者の顔面等の撮影データからその温度を算出する際の較正を行うように構成したものであるから、被験者の顔面等の周辺温度の変化による影響を受けることなく、顔面等の僅かな温度変化を正確、迅速かつ連続的に測定し得るものである。
上記の場合において、心拍計(又は心電計)を併用し、被験者の顔面等の動的温度変化と共に、心拍数のデータ(又は心電データ)を直接若しくは適宜編集を加えて表示することにより、被験者の精神的変化等を一層的確に判断可能となる。
In the present invention, a calibrator that directly measures the temperature around the subject is used, and the data obtained from the calibrator is used to calculate the relative radiant heat per area in consideration of the characteristics unique to the thermography device, By measuring the temperature change of the subject's face, etc. independently, the dynamic temperature change of the human face, etc., which changes minutely and rapidly, can be measured accurately and immediately without the influence of the ambient temperature. Became possible. As a result, changes in human face temperature can be measured in real time with a general-purpose personal computer.
In addition, the calibrator calibrates the amount of infrared rays at a constant emissivity of the black body by applying a black body coating with a high heat absorption rate to at least a partial region of one side of the metal plate or metal foil, The black body covered area quickly becomes the same temperature as the ambient temperature, and the temperature is measured quickly with a temperature gauge provided on the back side of a metal plate or metal foil with high thermal conductivity, and the actual temperature value measured simultaneously. It is something that can know. Since the ambient temperature change can be calibrated in advance, it can be corrected without measuring the temperature gauge voltage at the same time. Thus, based on the photographing data of the black body covering portion of the calibrator photographed by the infrared camera, calibration is performed when calculating the temperature from photographing data such as the face of the subject. Therefore, a slight temperature change of the face or the like can be measured accurately, quickly and continuously without being affected by changes in the ambient temperature of the subject's face or the like.
In the above case, by using a heart rate monitor (or electrocardiograph) in combination, and displaying the heart rate data (or electrocardiogram data) directly or with appropriate editing along with dynamic temperature changes on the subject's face, etc. The mental change of the subject can be determined more accurately.

本発明に係るサーモグラフィによる動的顔面温度変化測定装置の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the dynamic facial temperature change measuring apparatus by the thermography which concerns on this invention. 周囲温度変化に対するサーモグラフィによる黒体炉の温度表示の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the temperature display of the black body furnace by thermography with respect to ambient temperature change. 本発明に係る較正器の第1実施例のものを用いて半田ゴテの温度変化をサーモグラフィにより測定する例(測定例1)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example (measurement example 1) which measures the temperature change of a soldering iron with a thermography using the thing of 1st Example of the calibrator which concerns on this invention. 図3に示した較正器の銅板裏面に貼られた温度ゲージからの電位変化と接触式ディジタル温度計の温度表示の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric potential change from the temperature gauge affixed on the copper plate back surface of the calibrator shown in FIG. 3, and the temperature display of a contact-type digital thermometer. 図3に示した測定例1における温度較正のためのプログラムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the program for the temperature calibration in the measurement example 1 shown in FIG. 図3に示した測定例1における半田ゴテ先端部分の温度を放射熱量に換算したものと較正器赤外画像平均RGB値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between what converted the temperature of the soldering iron front-end | tip part in the measurement example 1 shown in FIG. 3 into the amount of radiant heat, and a calibrator infrared image average RGB value. 補間法により推測された周囲温度における温度較正分布図である。It is a temperature calibration distribution map in the ambient temperature estimated by the interpolation method. 本発明に係る較正器の前記第1実施例のものを用いてヒトの顔面の温度変化をサーモグラフィにより測定した結果(測定例2)を、従来のサーモグラフィによる測定結果と対比して示すグラフである。It is a graph which shows the result (measurement example 2) which measured the temperature change of the human face by the thermography using the thing of the said 1st Example of the calibrator which concerns on this invention with the measurement result by the conventional thermography. . 本発明に係る較正器の第2実施例のものを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the thing of 2nd Example of the calibrator which concerns on this invention. 本発明に係る較正器の前記第1実施例のものと第2実施例のものとを用いてヒトの顔面の温度変化を測定した結果をディスプレイ装置に表示した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which displayed on the display apparatus the result of having measured the temperature change of the human face using the thing of the said 1st Example of the calibrator which concerns on this invention, and the thing of 2nd Example.

以下、本発明に係るサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定するための装置及び測定方法並びにこれに使用する本発明に係る較正器の好ましい実施形態を図面に基いて説明するが、本発明はこれらの実施形態に限らず、本発明の技術的範囲内で、利用状況等に応じてさまざまな設計変更を行うことが可能である。   Hereinafter, preferred embodiments of an apparatus and a measuring method for measuring a dynamic face temperature change of a human by thermography according to the present invention and a calibrator according to the present invention used therefor will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to these embodiments, and various design changes can be made in accordance with the usage situation and the like within the technical scope of the present invention.

図1は、本発明に係るヒトの動的顔面温度変化測定するための装置の一実施例を示すブロック図であり、図中、1は温度変化を測定すべき被験者の顔面等を撮影する赤外線カメラ、2はこの赤外線カメラからの熱画像をディジタル変換する変換器、3はこの変換器からのデータによって所定のプログラムにそって被験者の顔面等の温度を算出するコンピュータ、4はコンピュータからの出力データを印刷するプリンタ、5はコンピュータからの出力データを表示するディスプレイ装置、6は心拍計(又は心電計6)、7は後述の如く銅板等の表面の少なくとも一部領域に黒体被覆を施してなる較正器、Tは上記機器1〜5を組み合わせてなるサーモグラフィである。尚、コンピュータ3としては、パーソナルコンピュータのほか、更に大容量、高機能のワークステーションのような業務用のコンピュータを使用しても良いことは勿論である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for measuring a human dynamic facial temperature change according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an infrared ray for photographing a face or the like of a subject whose temperature change is to be measured. Camera 2 is a converter for digitally converting a thermal image from the infrared camera, 3 is a computer for calculating the temperature of the face of the subject in accordance with a predetermined program based on data from the converter, 4 is an output from the computer A printer for printing data, 5 a display device for displaying output data from a computer, 6 a heart rate monitor (or electrocardiograph 6), and 7 a black body coating on at least a part of the surface of a copper plate or the like as will be described later. A calibrator, T, is a thermography that combines the above devices 1-5. Of course, as the computer 3, in addition to a personal computer, a computer for business use such as a workstation having a larger capacity and a higher function may be used.

赤外線カメラ1は、その制御回路(図では省略)により、被験者の顔面等を100分の1秒以上、1秒以下の短時間間隔で多数回連続的に撮影できるようになっている。
前記赤外線カメラの撮影間隔を100分の1秒以上、1秒以下とした理由は、前記の如く、計算結果を転送するための時間を必要とするからであり、また、実際的に100分の1秒未満とする必要性は乏しく、更にまた、1秒を超えると、短時間で変化する顔面の温度変化を捉えきれない場合があるためである。
心拍計6(又は心電計6)は、被験者の心拍数(又は心電データ)を測定し、その出力データはコンピュータ3に入力され、心拍数(又は心電データ)の変化は直接又は適宜編集されて被験者の顔面等の温度変化と共に、ディスプレイ装置4及びプリンタ5により表示されるようになっている。
The infrared camera 1 can continuously photograph the subject's face and the like many times at short time intervals of 1/100 second or more and 1 second or less by a control circuit (not shown).
The reason why the imaging interval of the infrared camera is set to 1/100 second or more and 1 second or less is that, as described above, it takes time to transfer the calculation result. This is because the necessity of setting the time to less than 1 second is scarce, and if it exceeds 1 second, the change in the temperature of the face that changes in a short time may not be captured.
The heart rate meter 6 (or electrocardiograph 6) measures the heart rate (or electrocardiographic data) of the subject, the output data is input to the computer 3, and changes in the heart rate (or electrocardiographic data) are directly or appropriately determined. The information is edited and displayed on the display device 4 and the printer 5 together with the temperature change of the face of the subject.

コンピュータ3は、前記変換器2からのデータに基づき所定のプログラムにそって被験者の顔面又は毛髪のない頭部の温度を算出する機能を有すると共に、本発明においては、前記赤外線カメラ1により撮影された較正器7の前記黒体被覆部分の撮影データに基づいて、被験者の顔面又は毛髪のない頭部の温度を算出する際の較正を行うようにプログラムされている。   The computer 3 has a function of calculating the temperature of the face of the subject or the head without hair according to a predetermined program based on the data from the converter 2, and in the present invention, the computer 3 is photographed by the infrared camera 1. On the basis of the photographing data of the black body covering portion of the calibrator 7, it is programmed to perform calibration when calculating the temperature of the face of the subject or the head without hair.

較正器7は、熱伝導率の高い金属板又は金属箔の片面の少なくとも一部領域に黒体被覆を施すと共に、当該黒体被覆を施した領域の金属板又は金属箔の裏面に温度ゲージを取り付けて成り、前記赤外線カメラにより被験者の顔面又は毛髪のない頭部と共に撮影し得る位置に配置されるようになっている。
前記熱伝導率の高い金属板又は金属箔の材質としては、銅が最も好適に用いられるが、それ以外にも、アルミニウム、銀が利用でき、その他各種の熱伝導率の高い金属、合金も利用できることは前記の通りである。
また、前記金属板又は金属箔は、その中央部がヒトの顔面サイズの空洞となった額縁状フレームとして形成し、その空洞部分から被験者の顔面等を覗かせた状態で赤外線カメラにより連写するようにすることが推奨される。
The calibrator 7 applies a black body coating to at least a partial region of one surface of a metal plate or metal foil having high thermal conductivity, and a temperature gauge on the back surface of the metal plate or metal foil in the region where the black body coating is applied. It is attached, and is arranged at a position where it can be photographed with the subject's face or head without hair by the infrared camera.
As the material of the metal plate or metal foil having high thermal conductivity, copper is most preferably used. In addition, aluminum and silver can be used, and various other metals and alloys having high thermal conductivity are also used. What can be done is as described above.
Further, the metal plate or the metal foil is formed as a frame-like frame whose central part is a cavity of a human face size, and is continuously shot by an infrared camera in a state in which the face of the subject is viewed from the cavity part. It is recommended to do so.

尚、前記赤外線カメラ1から、変換器2、コンピュータ3、プリンタ5、ディスプレイ装置5までを組み合わせたものが、サーモグラフィTとして市場に提供されている。
以下、更に具体的に説明する。
A combination of the infrared camera 1, the converter 2, the computer 3, the printer 5, and the display device 5 is provided on the market as a thermography T.
More specific description will be given below.

〔サーモグラフィの温度較正〕
本発明で用い得る一例としてのサーモグラフィ(NEC三栄株式会社製:製品番号TH5104)の温度表示について、製品に付属の温度解析ソフト等で較正を行ったところ、図2のように、周囲温度に影響された複雑な温度指示値を示すと共に、最も日常的に使用される周囲環境温度付近で、測定誤差が大きいことが明らかになった。また、電源投入後約90分間は温度指示値の誤差が大きく、それ以降も0.5℃程度の変動が持続していた。そのため、結果的に当該サーモグラフィを使用した本発明による生体温度の測定は困難に思われた。しかし、コンピュータの高速化を利用して画像処理などで改善できないか検討することとし、赤外線カメラの出力NTSC信号を利用して温度較正をやり直すことから再開した。
撮影データは、最初、動画として保存し、その動画情報を静止画に変換して開発ソフトで画像処理を行うようにした。
[Thermographic temperature calibration]
The temperature display of an example thermography (manufactured by NEC Sanei Co., Ltd .: product number TH5104) that can be used in the present invention is calibrated with the temperature analysis software attached to the product. As shown in FIG. It was revealed that the measurement error was large near the ambient temperature that is used most routinely. Further, the temperature indication value error was large for about 90 minutes after the power was turned on, and the fluctuation of about 0.5 ° C. continued thereafter. Therefore, as a result, it seems difficult to measure the living body temperature according to the present invention using the thermography. However, it was decided to consider whether image processing could be improved by using computer speedup, and resumed from recalibrating temperature using the output NTSC signal of the infrared camera.
Shooting data was first saved as a moving image, and the moving image information was converted into a still image, and image processing was performed with development software.

〔測定例1〕
〈温度較正〉
狭い部屋に数人の成人が居れば、数分後には周囲温度が上昇するが、カメラ筐体内部にある周囲温度測定用センサーはこれらの変化を測定できない。そこで、本発明においては、別途作成した較正器により周囲温度を検出するようにした。
[Measurement Example 1]
<Temperature calibration>
If there are several adults in a small room, the ambient temperature rises after a few minutes, but the ambient temperature measurement sensor inside the camera housing cannot measure these changes. Therefore, in the present invention, the ambient temperature is detected by a separately prepared calibrator.

〈較正器(周囲温度測定用較正器)の第1実施例〉
本発明に係る較正器の第1実施例のものを、例えば、図3に示す較正器7として作製した。
即ち、図示した較正器7は、熱伝導率の高い金属板(又は金属箔。以下、単に金属板という。)71の片面の少なくとも一部領域に黒体被覆72を施すと共に、前記黒体被覆72を施した領域の金属板の裏面に温度ゲージ73を取り付けたものである。黒体被覆72の領域をサーモグラフィで撮影する際に、金属板71から周囲の反射光が入らないようにするために、黒体被覆72の周囲を囲うように紙製等の遮光枠74を取り付けておくことが望ましい。また、金属板71の裏面には接触式ディジタル温度計75も取り付けた。
前記金属板(又は金属箔)71の材質としては、銅、アルミニウム、銀等の熱伝導率の高いものを用いるようにする。本明細書では銅板を用いる例について説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
より具体的には、図示した例の較正器7は、銅板71の前面の一部に黒体塗料(黒艶消しの耐熱塗料、主成分シリコン樹脂:株式会社アサヒペン製)を塗布して黒体被覆72を形成し、その黒体被覆72の部分の銅板71の裏面に温度ゲージ73(株式会社共和電業製:TA−12UA)を貼り付け、ひずみ増幅器(図では省略)を介して銅板71の温度変化を測定するようにしたものである。温度ゲージ73は、較正器7自体の較正のために用いるものであり、ヒトの顔面等の撮影データの取得時には用いる必要はないものである。
尚、図3に図示した較正器7において、銅板71の横幅a=200mm、黒体被覆72の縦及び横の長さb=110mm、遮光枠74の縦及び横の長さc=150mmであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
この較正器7から200mm離れた位置から温風を当て、較正器7の銅板71全体を暖め、黒体被覆72全体に一様の温度分布を生じさせた。温風と較正器7の距離や暖める時間を変えて温度変化を起こさせた。
温度は、(1)前記温度ゲージ73から得られる電位変化をA/D変換器を介して図1に示すコンピュータ3(ソニー社製、パーソナルコンピュータVAIO−RZ)にサンプリング周波数500Hzで取り込み、(2)接触式ディジタル温度計75(IWATSU−ELECTRIC社製、TD−70)を使用して10秒間隔で銅板71の裏面の温度変化(直読とアナログ電位出力可能)を取り込み、(3)前記赤外線カメラ1によっても同時に銅板71上の黒体被覆72部分を撮影、記録した。温度ゲージ73の出力データに基づき較正器7自体の較正後、この較正器7を、被験者の近傍に置いて周囲温度モニター装置として使用することとした。
図4に、較正器7の銅板71の裏面に貼られた温度ゲージ73からの電位変化と接触式ディジタル温度計75の温度表示の関係を示す。図のように温度と出力電位が一定の関係を示している。図中の直線は回帰直線を示すが、この直線を放射熱換算に利用した。
<First embodiment of calibrator (calibrator for ambient temperature measurement)>
The thing of the 1st Example of the calibrator based on this invention was produced as the calibrator 7 shown in FIG. 3, for example.
That is, the illustrated calibrator 7 applies a black body coating 72 to at least a partial region of one surface of a metal plate (or metal foil; hereinafter simply referred to as a metal plate) 71 having a high thermal conductivity, and the black body coating. The temperature gauge 73 is attached to the back surface of the metal plate in the region 72. When photographing the area of the black body cover 72 by thermography, a light shielding frame 74 made of paper or the like is attached so as to surround the periphery of the black body cover 72 so that ambient reflected light does not enter from the metal plate 71. It is desirable to keep it. A contact-type digital thermometer 75 was also attached to the back surface of the metal plate 71.
As the material of the metal plate (or metal foil) 71, a material having high thermal conductivity such as copper, aluminum, silver or the like is used. In this specification, an example using a copper plate will be described, but the present invention is not necessarily limited thereto.
More specifically, the calibrator 7 of the illustrated example applies a black body paint (black matte heat-resistant paint, main component silicon resin: manufactured by Asahi Pen Co., Ltd.) to a part of the front surface of the copper plate 71 to form a black body. A coating 72 is formed, a temperature gauge 73 (manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd .: TA-12UA) is attached to the back surface of the copper plate 71 of the black body coating 72, and the copper plate 71 is passed through a strain amplifier (not shown). The temperature change is measured. The temperature gauge 73 is used for calibrating the calibrator 7 itself, and is not required to be used when acquiring photographing data such as a human face.
In the calibrator 7 shown in FIG. 3, the horizontal width a of the copper plate 71 is 200 mm, the vertical and horizontal lengths b of the black body coating 72 are 110 mm, and the vertical and horizontal lengths c of the light shielding frame 74 are 150 mm. However, it is not necessarily limited to this.
Warm air was applied from a position 200 mm away from the calibrator 7 to warm the entire copper plate 71 of the calibrator 7, and a uniform temperature distribution was generated on the entire blackbody coating 72. The temperature change was caused by changing the distance and warming time between the hot air and the calibrator 7.
As for the temperature, (1) the potential change obtained from the temperature gauge 73 is taken into the computer 3 (Sony Corporation, personal computer VAIO-RZ) shown in FIG. 1 via the A / D converter at a sampling frequency of 500 Hz. ) Using a contact-type digital thermometer 75 (TD-70, manufactured by IWASU-ELECTRIC), the temperature change of the back surface of the copper plate 71 (capable of direct reading and analog potential output) is captured at intervals of 10 seconds, and (3) the infrared camera 1 also photographed and recorded the black body covering 72 portion on the copper plate 71 at the same time. After calibrating the calibrator 7 itself based on the output data of the temperature gauge 73, the calibrator 7 is placed near the subject and used as an ambient temperature monitoring device.
FIG. 4 shows the relationship between the potential change from the temperature gauge 73 attached to the back surface of the copper plate 71 of the calibrator 7 and the temperature display of the contact type digital thermometer 75. As shown in the figure, the relationship between temperature and output potential is constant. The straight line in the figure shows a regression line, and this straight line was used for radiant heat conversion.

〈半田ゴテを使用した温度較正〉
図3に示す如く、半田ゴテ8(HOZAN社製、H−110)の先端部81付近(d=45mm)に前述の黒体塗料を塗布し放射率を一定とした。これを被験者とみなして温度較正を行うために、電圧調整器で電圧を変えて先端部81の黒体塗料部位の温度を24℃〜40℃の範囲で変化させ、同時に先端部を前述の接触型ディジタル温度計とサーモグラフィで記録し、温度較正を行った。
周囲温度が半田ゴテ測定時にどの程度影響を及ぼすのかを調べるため、エアコン付きの小部屋(44m2)にて、周囲温度を20℃、24℃、28℃の室温に調節し、図3に示すように、架台9により半田ゴテ8との距離e=200mmに設置した較正器7で周囲温度を測定した。このときの半田ゴテ先端部81の温度と平均RGB値の関係を図6のグラフに示す。
<Temperature calibration using soldering iron>
As shown in FIG. 3, the black body paint was applied to the vicinity of the tip 81 (d = 45 mm) of the soldering iron 8 (H-110, manufactured by HOZAN) to make the emissivity constant. In order to perform temperature calibration by regarding this as a subject, the voltage is changed by a voltage regulator to change the temperature of the black body paint portion of the tip 81 within a range of 24 ° C. to 40 ° C., and at the same time the tip is contacted as described above The temperature was calibrated by recording with a digital thermometer and thermography.
In order to investigate how much the ambient temperature affects the soldering iron measurement, the ambient temperature was adjusted to 20 ° C., 24 ° C., and 28 ° C. in a small room with an air conditioner (44 m 2 ), as shown in FIG. As described above, the ambient temperature was measured by the calibrator 7 installed at a distance e = 200 mm from the soldering iron 8 by the gantry 9. The relationship between the temperature of the soldering iron tip 81 and the average RGB value at this time is shown in the graph of FIG.

〈プログラムの構成〉
上記温度較正のために、図5に示すように、サーモグラフィの赤外線カメラ1で前記半田ゴテ8の先端部81の黒体塗料部と較正器7の銅板71の黒体被覆72の部分とを同時に撮影し、その出力NTSC信号(白黒画像)を、前記パーソナルコンピュータ3にインストールした録画ソフト(例えば、ソニー社「GigaPocket(商品名)」)でMPEG2形式にして保存した後、静止画像に変換し、「Visual C++」による開発ソフトで画素毎の数値に分解し、サーモグラフィが独自に、その筐体内のセンサーでの温度較正を行ったグレイスケールバーによる濃淡情報を参照して放射熱量に換算した。この時、R値(またはG値、B値)のみによる換算により、それらR、G、B3色の平均値を使用することによって、色成分の特性が良い線形が得られたため、「画素毎の平均RGB値」とした。
サーモグラフィの性能は、焦点距離30cmから無限大まで、走査角縦21.5°、横21.5°、温度は256階調、温度分解能は0.3〜2℃、毎秒22フレームで撮影となっている。
尚、上記換算等の処理を行うためのコンピュータプログラムとしては、市販のプログラム(例えば、デジモ社:Hyper Image II)を利用することも可能である。
本例において、被験者の顔面温度変化を測定する場合は、被験者の顔面が赤外線カメラの画面にできるだけ大きく撮影されるように、赤外線カメラ1から被験者までの距離は1mとし、被験者の測定顔面温度範囲を24℃〜40℃とし、被験者の姿勢は安静座位状態で、若干動揺が生じるが、測定対象画面外にならないよう配慮する。サーモグラフィの外部出力はNTSC信号なので、毎秒30フレームで画像処理をすることを目標とした。
<Program structure>
For the temperature calibration, as shown in FIG. 5, the thermographic infrared camera 1 is used to simultaneously apply the black body paint portion at the tip 81 of the soldering iron 8 and the black body coating 72 portion of the copper plate 71 of the calibrator 7. After shooting and saving the output NTSC signal (black and white image) in MPEG2 format with recording software installed on the personal computer 3 (for example, “GigaPacket (trade name)” from Sony), it is converted into a still image, The software developed by “Visual C ++” was decomposed into numerical values for each pixel, and the thermography was converted into radiant heat by referring to the density information by the gray scale bar that was calibrated by the sensor in the housing. At this time, by using only the average value of the R, G, and B3 colors by conversion based only on the R value (or G value, B value), a good linearity of the color component characteristics was obtained. Average RGB value ”.
The performance of the thermography was taken at a focal length of 30 cm to infinity, a scanning angle length of 21.5 °, width of 21.5 °, temperature of 256 gradations, temperature resolution of 0.3-2 ° C, and 22 frames per second. ing.
A commercially available program (for example, Digital Imager: Hyper Image II) can be used as a computer program for performing the above-described conversion and the like.
In this example, when measuring the change in the facial temperature of the subject, the distance from the infrared camera 1 to the subject is 1 m so that the subject's face is photographed as large as possible on the screen of the infrared camera, and the measured facial temperature range of the subject 24 ° C. to 40 ° C., and the subject's posture is in a resting position, and a slight fluctuation occurs, but care should be taken not to go outside the measurement target screen. Since the external output of the thermography is an NTSC signal, the goal was to perform image processing at 30 frames per second.

〈放射熱量の計算〉
前記較正器7から1m離れた所に置かれたサーモグラフィで、較正器7の黒体被覆72の部位の温度変化を記録し、指示値(℃)を物体温度変化としてステファン・ボルツマンの式に代入し、一方での単位面積当たりの物体の温度とで、単位面積当たりの放射熱量との関係を求めた。
<Calculation of radiant heat>
Record the temperature change of the part of the black body covering 72 of the calibrator 7 by thermography placed 1m away from the calibrator 7, and substitute the indicated value (° C) into the Stefan-Boltzmann equation as the object temperature change. On the other hand, the relationship between the temperature of the object per unit area and the amount of radiant heat per unit area was obtained.

(1)放射熱量
=σ(T0 4−T 4
:単位面積(m)からの放射熱量(W/m
σ:ステファン・ボルツマンの定数
5.67×10−8(W/m・K
:物体表面の絶対温度(K)
:物体から離れた大気温度(℃)
(2)自然対流伝達熱量
=H(t−t
:単位面積(m)から放出される熱量(W/m
(3)平均自然対流熱伝達率
=1.173×(t−t−1/3
:平均自然対流熱伝達率(W/m・℃)
:物体表面の温度(℃)
:物体から離れた大気温度(℃)
(4)全体の放射熱量
Q=Q+Q
Q:全体の放射熱量(W/m
(1) Radiation heat quantity Q 1 = σ (T 0 4 −T a 4 )
Q 1 : Radiant heat from unit area (m 2 ) (W / m 2 )
σ: Stefan Boltzmann's constant
5.67 × 10 −8 (W / m 2 · K 4 )
T 1 : Absolute temperature of the object surface (K)
T a : Air temperature (° C.) away from the object
(2) natural convective heat Q 2 = H m (t 0 -t a)
Q 2 : amount of heat released from the unit area (m 2 ) (W / m 2 )
(3) Average natural convection heat transfer coefficient H m = 1.173 × (t 0 -t a) -1/3
H m : Average natural convection heat transfer coefficient (W / m 2 · ° C)
t 0 : temperature of the object surface (° C.)
t a : Air temperature away from the object (° C.)
(4) Total amount of radiant heat Q = Q 1 + Q 2
Q: Total radiant heat (W / m 2 )

以上の式を用いて、対象物体から生じる全体の放射熱量を算出した。
被験者(顔面の温度変化測定を行う者)の温度較正のため、初め、恒温槽内の水と流動パラフィンで試行した。温度較正は大変良い線形特性が得られたが、温度制御が困難であること、水蒸気が発生して赤外線カメラへの悪影響があり得ること、などの問題が生じ、測定対象を半田ゴテに変更した。
The total amount of radiant heat generated from the target object was calculated using the above formula.
In order to calibrate the temperature of the subject (the person who measures the change in the temperature of the face), an experiment was first performed with water and liquid paraffin in a thermostatic bath. The temperature calibration gave very good linear characteristics, but problems such as difficulty in temperature control and the possibility of water vapor being generated and adverse effects on the infrared camera occurred, and the measurement target was changed to a soldering iron. .

〈半田ゴテの周囲温度による較正〉
図6に「サーモグラフィの温度情報を平均RGB値に分解したもの」と接触型ディジタル温度計により測定された「半田ゴテ先端部分の放射熱量」との関係を示す。図6(a)は室内温度20℃一定時、(b)24℃一定時、(c)28℃一定時の各分布図に対し、回帰曲線は、(a)相関係数0.977、精度±7.446(W/m2)、
(b)相関係数0.9819、精度±7.446(W/m2)、
(c)相関係数0.971、精度±5.007(W/m2)だった。
<Calibration by soldering iron ambient temperature>
FIG. 6 shows the relationship between “thermographic temperature information decomposed into average RGB values” and “radiant heat at the soldering iron tip” measured by a contact type digital thermometer. 6A shows a distribution curve when the room temperature is constant at 20 ° C., (b) constant at 24 ° C., and (c) constant at 28 ° C., the regression curve shows (a) correlation coefficient 0.977, accuracy. ± 7.446 (W / m 2 ),
(B) Correlation coefficient 0.9819, accuracy ± 7.446 (W / m 2 ),
(C) The correlation coefficient was 0.971, and the accuracy was ± 5.007 (W / m 2 ).

〈補間法による非測定部位の較正〉
周囲温度の変化は一様ではなく、環境によって複雑な温度変化をすることがあるが、周囲温度変化によって対象物体から得られる温度情報にも変化が生じてしまう。しかし、実際に全ての温度変化に対する較正は極めて効率が悪いので、図6の結果から、周囲温度20℃、24℃、28℃の各放射熱量はそれぞれの回帰直線の勾配が平行に近い傾きを示しているので、20〜28℃の範囲内で、任意の周囲温度の補正を可能にするために、補間法により全ての周囲温度で温度較正をすることを試みた。
<Calibration of non-measurement parts by interpolation method>
The change in the ambient temperature is not uniform, and a complicated temperature change may occur depending on the environment, but the temperature information obtained from the target object also changes due to the change in the ambient temperature. However, since the calibration for all temperature changes is actually very inefficient, the results of FIG. 6 indicate that the radiant heat amounts at ambient temperatures of 20 ° C., 24 ° C., and 28 ° C. show that the slopes of the respective regression lines are nearly parallel. As shown, an attempt was made to calibrate the temperature at all ambient temperatures by interpolation to allow correction of any ambient temperature within the range of 20-28 ° C.

図7に、補間法によって較正した結果を示す。
図7において、(a)周囲温度20℃、(b)周囲温度24℃、(c)周囲温度28℃
の周囲温度を基に、(a)と(b)の間に周囲温度22℃、(b)と(c)の間に周囲温度26℃の温度較正図を推測した結果を示している。
この補間法によって推測された較正図の精度を確認するため、実際の周囲温度から測定された分布図と推測された分布図を比較した。その結果、周囲温度22℃では±4.965(W/m2)、周囲温度26℃では±6.236(W/m2)の許容誤差であった。
この結果から補間法を用いることにより周囲温度が20℃〜28℃の間であれば、その間で生じる任意の温度を推測することが可能となる。
FIG. 7 shows the result of calibration by the interpolation method.
In FIG. 7, (a) ambient temperature 20 ° C., (b) ambient temperature 24 ° C., (c) ambient temperature 28 ° C.
The results of estimating a temperature calibration diagram with an ambient temperature of 22 ° C. between (a) and (b) and an ambient temperature of 26 ° C. between (b) and (c) are shown.
In order to confirm the accuracy of the calibration map estimated by this interpolation method, the distribution map measured from the actual ambient temperature was compared with the estimated distribution map. As a result, the tolerance was ± 4.965 (W / m 2 ) at an ambient temperature of 22 ° C. and ± 6.236 (W / m 2 ) at an ambient temperature of 26 ° C.
From this result, if the ambient temperature is between 20 ° C. and 28 ° C. by using the interpolation method, it is possible to estimate an arbitrary temperature generated therebetween.

〔測定例2〕
〈ヒトの顔面温度測定〉
本測定システムを使用し、ヒトの顔面温度を測定した。
被験者の同意を得た上で、被験者が安静座位の状態で姿勢を正している60秒間についてサーモグラフィで記録し、その後一度深呼吸して随意的に30秒間呼吸を停止するよう指示した。その後の回復過程を含めて300秒間測定した。時間経過は予め伝えておいたが、被験者の意欲を引き起こすために10秒前からカウントダウンを読み、事前に呼吸を停止する準備をしてもらった。これらの顔面温度を測定するため、被験者顔面の高さに赤外線カメラを合わせ、顔面の額(ひたい)部から直線距離で1mの位置に赤外線カメラを固定した。顔面撮影のため、被験者には頭髪が額部分にかからないようにした。周囲温度測定のための前記較正器7は被験者から0.5mの位置に配置し、リアルタイムで周囲温度の変化をパーソナルコンピュータに取り込んだ。
本例で作成した赤外線測定システムと、NEC三栄株式会社が開発したTH5107リモートプログラム(サーモグラフィ付属品)とで比較を行った。
尚、心拍計(又は心電計)6による被験者の心拍数(又は心電データ)の測定データも同時に採用する場合には、当該測定データをコンピュータ3に入力し、被験者の顔面等の温度変化と共に、ディスプレイ装置4及びプリンタ5により出力、表示するようにする。
[Measurement Example 2]
<Human facial temperature measurement>
Using this measurement system, the human face temperature was measured.
After obtaining the consent of the test subject, the thermography was recorded for 60 seconds when the test subject was in the correct sitting position, and then the patient was instructed to take a deep breath once and optionally stop breathing for 30 seconds. It was measured for 300 seconds including the subsequent recovery process. The time elapsed was reported in advance, but the countdown was read 10 seconds in advance to get the subject's motivation and prepared to stop breathing in advance. In order to measure these face temperatures, an infrared camera was matched with the height of the subject's face, and the infrared camera was fixed at a position 1 m in a straight line distance from the forehead portion of the face. For facial photography, subjects were not allowed to have their hair on their forehead. The calibrator 7 for measuring the ambient temperature was placed at a position of 0.5 m from the subject, and the ambient temperature change was captured in a personal computer in real time.
A comparison was made between the infrared measurement system created in this example and the TH5107 remote program (thermographic accessory) developed by NEC Sanei Co., Ltd.
When the measurement data of the heart rate (or electrocardiogram data) of the subject by the heart rate monitor (or electrocardiograph) 6 is also adopted at the same time, the measurement data is input to the computer 3 to change the temperature of the subject's face or the like. At the same time, the data is output and displayed by the display device 4 and the printer 5.

TH5107リモートプログラムでは、サーモグラフィ内部のリアルタイムメモリ(最大で64枚の熱画像を保存することが可能)にて秒単位で画像処理のスピードを設定することができる。本実験300秒を全てに処理をおこなうため5秒に1枚のスピードで処理時間を設定した。測定対象範囲は額部分のみとし、額部分から生じる放射熱量の平均値を算出した。
この温度較正グラフを使用して、室内温度が19℃〜37℃の範囲で変化した場合、精度(偏差の最大値)±0.580℃で温度ゲージから得られる電圧を周囲温度に換算することができた。(但し、この較正器7を使用して周囲温度を測定する時は、実験開始前に周囲温度に15分間以上馴染ませる必要があった。)
In the TH5107 remote program, the image processing speed can be set in units of seconds in a real-time memory (which can store up to 64 thermal images) inside the thermography. In order to process all 300 seconds in this experiment, the processing time was set at a speed of 1 sheet per 5 seconds. The measurement target range was only the forehead part, and the average value of the amount of radiant heat generated from the forehead part was calculated.
Using this temperature calibration graph, convert the voltage obtained from the temperature gauge to the ambient temperature with accuracy (maximum deviation) ± 0.580 ° C when the room temperature changes in the range of 19 ° C to 37 ° C. I was able to. (However, when using the calibrator 7 to measure the ambient temperature, it was necessary to acclimate to the ambient temperature for 15 minutes or more before starting the experiment.)

得られた結果を図8に示す。下段の実線グラフが本測定システムにより算出された放射熱量を温度情報に換算したもので、上段の点線グラフがTH5107(NEC三栄)リモートプログラムにて得られた温度情報である。測定結果は呼吸停止直前10秒前の準備状態で温度が若干上昇傾向を示し、呼吸停止中はそれほど温度情報に変化は生じていないが、呼吸停止後の回復過程で、額部分の温度が低下していることが推測される。点線グラフ(TH5107)では温度変化に対する傾向を推測することは困難である。   The obtained result is shown in FIG. The lower solid line graph is obtained by converting the amount of radiant heat calculated by the measurement system into temperature information, and the upper dotted line graph is temperature information obtained by the TH5107 (NEC Sanei) remote program. The measurement result shows that the temperature tends to rise slightly in the preparation state 10 seconds before breathing stop, and the temperature information does not change so much during breathing stop, but the temperature of the forehead part decreases in the recovery process after breathing stop I guess it is. In the dotted line graph (TH5107), it is difficult to estimate the tendency with respect to the temperature change.

この結果から、呼吸を停止することによる生理的機能変化が顔面部分に生じているのではないかと推測できる。呼吸を止めることにより、心拍数は低下し血圧は上昇する。この影響で一時的に上昇した血圧により顔面温度が上昇するが、呼吸開始と共に血圧が低下するため血流量が減り、その影響から顔面温度の低下が見られていると考えられる。
図8は、周囲温度測定システムにより、一例として、10秒毎に加算平均をした温度ゲージからの電気信号を使って温度情報に換算した値であるが、5分程度の短時間の実験であるため、周囲温度の変化は全く見られない。
From this result, it can be inferred that a physiological function change caused by stopping breathing occurs in the face portion. By stopping breathing, the heart rate decreases and blood pressure increases. Although the facial temperature rises due to the blood pressure temporarily increased due to this influence, the blood pressure decreases with the start of breathing, and thus the blood flow volume is reduced, and it is considered that the facial temperature is lowered due to the influence.
FIG. 8 shows a value converted into temperature information using an electrical signal from a temperature gauge obtained by averaging every 10 seconds by an ambient temperature measurement system, for example, but is a short experiment of about 5 minutes. Therefore, no change in the ambient temperature is seen.

〈較正器の第2実施例〉
図9に、本発明に係る較正器の第2実施例を示す。図9では、較正器10の正面図が中央に描かれ、その下部にA−A線に沿った断面図、左側にB−B線に沿った断面図が描かれている。
この較正器10は、図3に示す前記較正器7と同様に、熱伝導率の高い銅板等の金属板(又は金属箔)101の片面の少なくとも一部領域に黒体被覆102を施すと共に、当該黒体被覆102を施した領域の金属板の裏面に温度ゲージ103を取り付けたものである。
前記較正器7との主な相違点は、前記金属板101の中央部をヒトの顔面サイズの空洞104とし、金属板101全体を額縁状フレームに形成したことである。この中央の空洞104の部分に被験者の顔面(又は毛髪のない頭部)が入るように構成されている。図示した例では、空洞104の下辺部分の金属板101の表面に黒体被覆102が形成されているが、黒体被覆102の配置や面積は、図示した例に限定されるものではない。
この較正器10は机上据置型であり、椅子に腰掛けた被験者がその顔面又は頭部を較正器10の中央の空洞部分から赤外線カメラへ向けて覗かせることにより、撮影と周囲温度変化の測定を正確、迅速かつ容易に行い得るようにしたものである。
この較正器10の各部分の寸法は、例えば、f=300mm、g=240mm、h=400mm、i=300mmとされるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
尚、前記金属板(又は金属箔)101の材質としては、前記第1実施例と同様に、銅、アルミニウム、銀等の熱伝導率の高いものを用いるようにし、黒体被覆102も、例えば黒体塗料(黒艶消しの耐熱塗料、主成分シリコン樹脂:株式会社アサヒペン製)を塗布して形成でき、裏面の温度ゲージ103としても第1実施例と同様のものを用い得るが、必ずしもそれらに限定されるものではない。この較正器10を用いて行う較正の方法は、前記較正器7の場合と同様である。
<Second embodiment of calibrator>
FIG. 9 shows a second embodiment of the calibrator according to the present invention. In FIG. 9, a front view of the calibrator 10 is drawn at the center, a cross-sectional view along the line AA is drawn at the bottom, and a cross-sectional view along the line BB is drawn at the left side.
Similar to the calibrator 7 shown in FIG. 3, the calibrator 10 applies a black body coating 102 to at least a partial region of one surface of a metal plate (or metal foil) 101 such as a copper plate having high thermal conductivity, A temperature gauge 103 is attached to the back surface of the metal plate in the region to which the black body coating 102 is applied.
The main difference from the calibrator 7 is that the central portion of the metal plate 101 is a human face-sized cavity 104 and the entire metal plate 101 is formed in a frame frame. The face of the subject (or head without hair) is configured to enter the central cavity 104. In the illustrated example, the black body coating 102 is formed on the surface of the metal plate 101 at the lower side portion of the cavity 104, but the arrangement and area of the black body coating 102 are not limited to the illustrated example.
This calibrator 10 is a table-top type, and a subject sitting on a chair allows his / her face or head to look into the infrared camera from the central cavity of the calibrator 10 so that photographing and measurement of ambient temperature change can be performed. It is designed to be accurate, quick and easy.
The dimensions of each part of the calibrator 10 are, for example, f = 300 mm, g = 240 mm, h = 400 mm, and i = 300 mm, but are not necessarily limited thereto.
As the material of the metal plate (or metal foil) 101, as in the first embodiment, a material having high thermal conductivity such as copper, aluminum, silver or the like is used. Black body paint (black matte heat-resistant paint, main component silicone resin: manufactured by Asahi Pen Co., Ltd.) can be applied and the back surface temperature gauge 103 can be the same as in the first embodiment, but they are not necessarily It is not limited to. The calibration method performed using the calibrator 10 is the same as that of the calibrator 7.

図10は、図9に示すような本発明に係る第2実施例の較正器10の中央の空洞104から被験者が顔を覗かせ、被験者の顔面のみを撮影したサーモグラフィの画像である。この場合、顔面のすぐ下に前記黒体被覆102が存在し、顔面近傍の周囲温度をより正確に測定できて、かつ、画像処理のための顔面範囲設定も容易となり、一層正確、迅速に顔面の温度変化を測定することができる。本発明に係る較正器を用いて周囲温度を較正、演算した結果を図8のようにグラフで表示する。   FIG. 10 is a thermographic image in which the subject looks into the face from the central cavity 104 of the calibrator 10 according to the second embodiment of the present invention as shown in FIG. 9 and only the face of the subject is photographed. In this case, the black body covering 102 is present immediately below the face, the ambient temperature in the vicinity of the face can be measured more accurately, and the face range for image processing can be easily set, making the face more accurate and quick. Temperature change can be measured. The result of calibrating and calculating the ambient temperature using the calibrator according to the present invention is displayed in a graph as shown in FIG.

尚、本発明は上記の実施例に限定されず、例えば較正器の金属板若しくは金属箔のサイズや形状、黒体被覆の配置、大きさ、形成手段、等々は本発明の目的の範囲内で適宜設計変更し得るものであり、従って、本発明は、特許請求の範囲に記載した範囲内におけるすべての変更実施例を包摂するものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the size and shape of the metal plate or metal foil of the calibrator, the arrangement, size, forming means, etc. of the blackbody coating are within the scope of the object of the present invention. The design can be modified as appropriate, and therefore the present invention encompasses all modified embodiments within the scope of the claims.

本発明によるときは、被験者の周囲の温度を直接測定する独自の較正器を使用し、そこから得られるデータを使って、サーモグラフィ装置固有の特性を考慮して面積当たりの相対的放射熱量を計算し、室温変化と被験者の温度変化を独自に計算することにより、微小でかつ急速に変化する被験者の温度変化を即座に測定することが可能となった。その結果、ヒトの顔面温度のように僅かな温度変化についても、汎用パーソナルコンピュータにより概ね実時間で正確に測定可能となった。   In accordance with the present invention, a unique calibrator that directly measures the ambient temperature of the subject is used, and the data obtained therefrom is used to calculate the relative radiant heat per area taking into account the unique characteristics of the thermographic device. In addition, by independently calculating the change in room temperature and the change in temperature of the subject, it was possible to immediately measure the change in temperature of the subject that was minute and rapidly changing. As a result, even a slight temperature change such as the human face temperature can be accurately measured in real time by a general-purpose personal computer.

1 赤外線カメラ
2 変換器
3 コンピュータ
4 ディスプレイ装置
5 プリンタ
6 心拍計(又は心電計)
7 較正器
71 金属板
72 黒体被覆
73 温度ゲージ
74 遮光枠
75 接触式ディジタル温度計
8 半田ゴテ
9 架台
10 較正器
101 金属板
102 黒体被覆
103 温度ゲージ
104 空洞
T サーモグラフィ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared camera 2 Converter 3 Computer 4 Display apparatus 5 Printer 6 Heart rate monitor (or electrocardiograph)
7 Calibrator 71 Metal Plate 72 Black Body Cover 73 Temperature Gauge 74 Shading Frame 75 Contact Digital Thermometer 8 Soldering Iron 9 Mounting Base 10 Calibrator 101 Metal Plate 102 Black Body Cover 103 Temperature Gauge 104 Cavity T Thermography

Claims (6)

被験者であるヒトの顔面又は毛髪のない頭部の温度の変化を測定するサーモグラフィと、前記ヒトに近接して置かれ、当該ヒトの周辺温度を赤外線で放射し、前記サーモグラフィを構成する赤外線カメラで前記ヒトの顔面又は毛髪のない頭部と同時に温度測定することにより、前記ヒトの前記顔面又は毛髪のない頭部の測定温度を前記周辺温度に合わせて較正するための較正器とから成り、
前記較正器は、熱伝導率の高い金属板と、この金属板の片面の少なくとも一部領域に温度測定をする領域を定める黒体被覆を施し、さらにこの黒体被覆の周囲を遮光枠で囲うことによって構成し、前記サーモグラフィは前記較正器の黒体被覆が示す周辺温度を参考にして前記ヒトの顔面又は毛髪のない頭部の温度の較正を行うように成したことを特徴とする、サーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置。
A thermography for measuring a change in temperature of the face of a human being who is a subject or a head without hair, and an infrared camera that is placed in the vicinity of the human and radiates the ambient temperature of the human by infrared rays and constitutes the thermography Comprising a calibrator for calibrating the measurement temperature of the human face or head without hair by adjusting the temperature simultaneously with the ambient temperature by measuring temperature simultaneously with the human face or head without hair;
The calibrator provides a metal plate having a high thermal conductivity and a black body coating that defines a region for measuring temperature on at least a partial region of one surface of the metal plate, and further surrounds the black body coating with a light shielding frame. The thermography is configured to calibrate the temperature of the human face or the head without hair with reference to the ambient temperature indicated by the black body cover of the calibrator. A device for measuring dynamic facial temperature changes in humans.
前記装置はさらに心拍計を備え、当該心拍計は前記サーモグラフィを構成するコンピュータに接続され、前記コンピュータの出力データには前記心拍計の出力データも含まれることを特徴とする、請求項1に記載のサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置。 The said apparatus is further equipped with a heart rate monitor , The said heart rate monitor is connected to the computer which comprises the said thermography, The output data of the said heart rate monitor are also contained in the output data of the said computer. For the measurement of human dynamic facial temperature changes by thermography. 前記赤外線カメラの連写の時間間隔が100分の1秒以上、1秒以下である、請求項1又は2に記載のサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置。   The apparatus for measuring a human dynamic facial temperature change by thermography according to claim 1, wherein a time interval of continuous shooting of the infrared camera is 1/100 second or more and 1 second or less. 前記較正器の金属板又は金属箔の材質が、銅、アルミニウム又は銀のいずれかである、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置。   The material for the metal plate or the metal foil of the calibrator is any one of copper, aluminum, and silver, for measuring a human dynamic facial temperature change by thermography according to any one of claims 1 to 3. apparatus. 前記較正器の金属板又は金属箔を、中央部に被験者であるヒトの顔面サイズの空洞を設けた額縁状フレームとして形成し、前記黒体被覆を前記フレームの少なくとも一部に設けたことを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置。 The metal plate or the metal foil of the calibrator is formed as a frame-like frame provided with a cavity of the face size of a human being who is a subject at the center, and the black body cover is provided on at least a part of the frame. An apparatus for measuring a human dynamic facial temperature change by thermography according to any one of claims 1 to 4. 前記較正器が、前記黒体被覆を施した領域の金属板又は金属箔の裏面に温度ゲージを取り付けて成り、当該温度ゲージの出力データに基づき前記較正器自体の較正を行い得るよう構成されたことを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のサーモグラフィによるヒトの動的顔面温度変化測定のための装置。   The calibrator is configured by attaching a temperature gauge to the back surface of the metal plate or metal foil in the region covered with the black body, and configured to calibrate the calibrator itself based on output data of the temperature gauge. An apparatus for measuring a dynamic facial temperature change of a human by thermography according to any one of claims 1 to 5.
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