JP5650578B2 - Data image recording apparatus, thermal analysis apparatus, data image recording method, image data normalization method, thermophysical quantity calculation method, and recorded image display method - Google Patents

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Description

本発明は、測定対象物の物理的な状態の変化を動画撮影装置により撮影しつつ測定対象物の物性量等の物理量を計測する際に、計測された物理量等のデータをリアルタイムに撮影された画像に書き込むデータ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法に関する。  In the present invention, when measuring a physical quantity such as a physical property quantity of a measurement object while photographing a change in a physical state of the measurement object using a moving image photographing apparatus, data such as the measured physical quantity is photographed in real time. The present invention relates to a data image recording device, a thermal analysis device, a data image recording method, a method for normalizing image data, a method for calculating thermophysical properties, and a method for displaying a recorded image.

従来から、測定対象物の物理的な状態の変化を動画撮影装置により撮影しつつ測定対象物の物性量等の物理量を計測する際に、計測された物理量等のデータをリアルタイムに撮影された画像に書き込むデータ画像記録装置が知られている。  Conventionally, when measuring a physical quantity such as a physical quantity of a measurement target while shooting a change in the physical state of the measurement target with a video shooting device, an image in which data such as the measured physical quantity is taken in real time 2. Description of the Related Art Data image recording devices that write data to a disk are known.

このようなデータ画像記録装置としては、例えば、測定対象物の表面温度を温度センサにより測定するとともに、その測定状況を可視カメラにより撮影し、可視カメラによる撮影画像に測定された表面温度が表示されるように、撮影画像と表面温度を示す画像とを合成した合成画像を生成するものがある(例えば、特許文献1)。  As such a data image recording device, for example, the surface temperature of the measurement object is measured by a temperature sensor, the measurement state is photographed by a visible camera, and the measured surface temperature is displayed in a photographed image by the visible camera. As described above, there is one that generates a composite image obtained by combining a captured image and an image indicating a surface temperature (for example, Patent Document 1).

特開2008−164415号公報JP 2008-164415 A 特開2005−345385号公報JP 2005-345385 A 特開2011−002437号公報JP 2011-002437 A

しかしながら、特許文献1に記載されたものでは、撮影画像の各フレームの撮影のタイミングと計測された物理量のデータを取得するタイミングとが同期しておらず、各フレームの撮影のタイミングより遅れて物理量のデータが記録される。  However, in the technique described in Patent Document 1, the timing of capturing each frame of the captured image is not synchronized with the timing of acquiring the measured physical quantity data, and the physical quantity is delayed after the capturing timing of each frame. Data is recorded.

このため、後で、記録された画像をフレーム毎に解析した際に、画像上で測定対象物の状態変化があっても、画像上で変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができないという問題があった。  For this reason, when the recorded image is analyzed for each frame later, even if there is a change in the state of the measurement object on the image, the accurate physical quantity at the timing when the change occurs on the image must be grasped. There was a problem that could not.

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、画像上で測定対象物の状態変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるデータ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法を提供することを目的としている。  The present invention has been made in view of the above circumstances, and a data image recording apparatus, a thermal analysis apparatus, and a data image recording capable of grasping an accurate physical quantity at a timing when a state change of an object to be measured occurs on an image. It is an object of the present invention to provide a method, a method for normalizing image data, a method for calculating a thermophysical quantity, and a method for displaying a recorded image.

本発明に係るデータ画像記録装置は、撮影画像の1フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各フレームの撮影のタイミングと測定値の取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。  The data image recording apparatus according to the present invention records physical quantity measurement data for each frame of a captured image as image information, so that when the captured image is analyzed later, the capturing timing and measurement value of each frame are acquired. Since the timing corresponds, it is possible to grasp an accurate physical quantity when a change appears on the image.

そこで、請求項1に係る発明は、測定対象物を動画として撮影する撮影手段と、前記測定対象物に関する物理量を測定する測定手段と、前記撮影手段からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段と、前記測定手段により測定された測定データを、前記同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように2値化して、前記映像信号に合成して出力する信号合成手段と、有し、前記信号合成手段が、前記明暗に2値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも1つの走査線上の、前記映像信号を妨げない位置に表示するように出力するデータ画像記録装置を特徴としている。 Therefore, the invention according to claim 1 is an imaging unit that captures a measurement object as a moving image, a measurement unit that measures a physical quantity related to the measurement object, and a synchronization signal that separates a synchronization signal from a video signal from the imaging unit. Separation means and measurement data measured by the measurement means are acquired for each image frame of the moving image based on the synchronization signal, binarized so as to be bright and dark on the image, and synthesized into the video signal a signal synthesizing means for and outputting, wherein the signal combining means, a measurement data binarized in the dark, at least one scan line of the image frame corresponding to the measurement data, the video signal A data image recording apparatus that outputs data so as to be displayed at a position that does not hinder the image quality.

そして、請求項2に係る発明は、前記2値化された測定データが表示される走査線が前記各画像フレームの最上位の走査線である請求項1に記載のデータ画像記録装置を特徴としている。  The invention according to claim 2 is characterized in that the scanning line on which the binarized measurement data is displayed is the uppermost scanning line of each image frame. Yes.

また、請求項3に係る発明は、前記信号合成手段が、前記測定データを、前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段と、前記同期信号に基づいて、前記撮影手段からの映像信号を遮断すると共に、前記信号生成手段により生成された信号を出力するアナログスイッチと、を有する請求項1または請求項2に記載のデータ画像記録装置を特徴としている。  According to a third aspect of the present invention, the signal synthesizing unit converts the measurement data into a signal synchronized with the video signal based on the synchronization signal, and generates the synchronization signal. 3. The data image recording apparatus according to claim 1, further comprising: an analog switch that blocks a video signal from the photographing unit and outputs a signal generated by the signal generation unit. Yes.

さらに、請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のデータ画像記録装置と、該データ画像記録装置により前記測定データが合成された映像信号を画像データに変換して記録可能、かつ、変換された該画像データと該画像データに含まれる前記測定データを演算処理可能とするコンピュータシステムと、を備えた熱分析装置であって、前記コンピュータシステムが、前記動画として記録された画像を表示する画像再生手段と、前記画像データから前記明暗に2値化された測定データを抽出する2値化データ抽出手段と、前記明暗に2値化された測定データを対応する文字列のデータに変換する2値化データ変換手段と、を有する画像再生ソフトウエアを搭載している熱分析装置を特徴としている。  Furthermore, the invention according to claim 4 provides the data image recording device according to any one of claims 1 to 3 and a video signal obtained by combining the measurement data by the data image recording device as image data. A thermal analysis apparatus comprising: the converted image data; and the converted image data and a computer system capable of computing the measurement data included in the image data, wherein the computer system includes the computer Image reproduction means for displaying an image recorded as a moving image, binary data extraction means for extracting the measurement data binarized from light and dark from the image data, and measurement data binarized from light and dark The thermal analysis apparatus is equipped with image reproduction software having binarized data conversion means for converting into corresponding character string data.

そして、請求項5に係る発明は、測定対象物を動画として撮影した映像信号と前記測定対象物に関する物理量の測定データとを取得し、前記測定データを、前記映像信号から分離した同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように2値化し、前記映像信号を妨げない位置に合成して出力する、データ画像記録方法を特徴としている。 And the invention which concerns on Claim 5 acquires the video signal which image | photographed the measuring object as a moving image, and the measurement data of the physical quantity regarding the said measuring object, Based on the synchronizing signal which isolate | separated the said measurement data from the said video signal The data image recording method is characterized in that it is acquired for each image frame of the moving image, binarized so as to be bright and dark on the image, and synthesized and output at a position that does not interfere with the video signal.

また、請求項6に係る発明は、前記撮影手段を、赤外線画像を撮影する赤外線画像撮影手段とし、前記測定手段を、前記測定対象物の温度を測定する温度センサとして、前記赤外線画像の画像データから画像フレーム毎に各画素の赤外線強度データを抽出する赤外線強度抽出手段と、前記画像データから前記測定データとしての前記測定対象物の温度データを抽出する測定データ抽出手段と、前記画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データと該各画像フレームに対応する前記測定対象物の温度データとに基づいて、前記赤外線強度データを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた補正温度データを算出する温度補正手段と、前記補正温度データに基づいて各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データを生成する正規化画像データ生成手段と、を有する画像解析ソフトウエアを搭載している請求項4に記載の熱分析装置を特徴としている。  According to a sixth aspect of the present invention, the imaging unit is an infrared image capturing unit that captures an infrared image, and the measurement unit is a temperature sensor that measures the temperature of the measurement object. Infrared intensity extraction means for extracting infrared intensity data of each pixel for each image frame from, measurement data extraction means for extracting temperature data of the measurement object as the measurement data from the image data, and for each image frame Based on the infrared intensity data of each pixel and the temperature data of the measurement object corresponding to each image frame, the corrected temperature obtained by normalizing the infrared intensity data with respect to the infrared emissivity for each pixel of each image frame Temperature correction means for calculating data, and infrared emissivity for each pixel of each image frame based on the corrected temperature data To is characterized in the thermal analyzer according to claim 4 mounted with the image analysis software with the normalized image data generating means for generating image data obtained by normalizing.

さらに、請求項7に係る発明は、測定対象物の赤外線画像を動画として撮影する赤外線画像撮影手段によって取得された画像データの画像フレーム毎に請求項5に記載のデータ画像記録方法を用いて合成され記録された前記測定対象物の温度データと、少なくとも1つの前記画像フレームの各画素の赤外線強度データと、に基づいて、前記画像フレームの各画素に対応する実効的な赤外線放射率を算出し、前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを前記実効的な赤外線放射率によって割ることにより該実効的な赤外線放射率に関して前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを正規化した補正赤外線強度データを算出し、該補正赤外線強度データに基づいて、前記画像フレームの各画素について正規化した補正温度データを算出する、画像データの正規化方法を特徴としている。  Furthermore, the invention according to claim 7 is synthesized by using the data image recording method according to claim 5 for each image frame of the image data obtained by the infrared image photographing means for photographing the infrared image of the measurement object as a moving image. An effective infrared emissivity corresponding to each pixel of the image frame is calculated based on the temperature data of the measurement object recorded and the infrared intensity data of each pixel of the at least one image frame. The corrected infrared intensity data obtained by normalizing the infrared intensity data of each pixel of the image frame with respect to the effective infrared emissivity by dividing the infrared intensity data of each pixel of the image frame by the effective infrared emissivity. And calculating corrected temperature data normalized for each pixel of the image frame based on the corrected infrared intensity data. It is characterized in normalization method of the image data.

そして、請求項8に係る発明は、前記画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の前記測定データのうち少なくとも1つの測定データの値が略連続となるように該少なくとも1つの測定データのデータ順序を並べ替えて参照する請求項6に記載の熱分析装置を特徴としている。  The invention according to claim 8 is the data order of the at least one measurement data so that the value of at least one measurement data among the plurality of measurement data including the infrared intensity data for each image frame is substantially continuous. The thermal analysis apparatus according to claim 6 is characterized by rearranging and referring to.

また、請求項9に係る発明は、前記測定対象物の裏面側から交流熱を加えつつ前記温度センサによって該測定対象物の裏面側の温度を計測した温度データとしての測定データと、前記赤外線画像撮影手段によって前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度を計測した赤外線放射強度データとしての測定データと、を解析する熱分析装置であって、前記測定対象物の裏面側の温度の温度データと前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度データを正規化して得られた温度データとが、それぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えて重ね合わせることによりデータ補完を行なうデータ補完手段と、該データ補完手段によりデータ補完された2組の正弦波形が示すデータから正弦波形がピークとなるピーク時間を取得するピーク時間取得手段と、該ピーク時間取得手段により取得された前記2組の正弦波形の各ピーク時間から各正弦波形の位相差を取得する位相差取得手段と、該位相差取得手段により取得された前記2組の正弦波形の位相差に基づいて熱拡散率および/または熱伝導率を算出する熱物性量算出手段と、を有する請求項8に記載の熱分析装置を特徴としている。  Moreover, the invention which concerns on Claim 9 is the measurement data as temperature data which measured the temperature of the back surface side of this measuring object with the said temperature sensor, adding AC heat from the back surface side of the said measuring object, and the said infrared image Measurement data as infrared radiation intensity data obtained by measuring the infrared radiation intensity on the surface side of the measurement object by an imaging means, and a thermal analysis device for analyzing the temperature data of the temperature on the back side of the measurement object; Data interpolation is performed by superimposing temperature data obtained by normalizing infrared radiation intensity data on the surface side of the measurement object, and rearranging the data order so that each sine waveform is accurately reproduced. And a peak for obtaining a peak time at which the sine waveform is peaked from the data represented by the two sets of sine waveforms that are complemented by the data complementing means. Inter-phase acquisition means, phase difference acquisition means for acquiring a phase difference of each sine waveform from each peak time of the two sets of sine waveforms acquired by the peak time acquisition means, and the phase difference acquisition means acquired by the phase difference acquisition means The thermal analysis apparatus according to claim 8, further comprising: a thermophysical quantity calculation unit that calculates thermal diffusivity and / or thermal conductivity based on a phase difference between two sets of sinusoidal waveforms.

さらに、請求項10に係る発明は、請求項5に記載のデータ画像記録方法を用いて、複数の前記測定データのうち少なくとも1つの測定データの値が略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示する記録画像の表示方法を特徴としている。  Furthermore, the invention according to claim 10 uses the data image recording method according to claim 5 to display the display order of image frames so that the value of at least one of the plurality of measurement data is substantially continuous. It is characterized by a method for displaying recorded images that are rearranged and displayed.

このように構成された請求項1に係る発明によれば、信号合成手段が、動画の画像フレーム毎に測定データを画像として画像フレームの走査線上に記録させるため、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。  According to the invention according to claim 1 configured as described above, the signal synthesizing unit records the measurement data as an image on the scanning line of the image frame for each image frame of the moving image. The timing at which each frame was photographed coincides with the timing of measurement value acquisition, and an accurate physical quantity at the timing when a change in the image occurs can be grasped.

また、請求項1に係る発明によれば、信号合成手段が、測定データを明暗で2値化した画像として記録させるため、撮影された画像を解析する際にコントラスト等に影響を受けることなく物理量を正確に読み取ることができる。  According to the first aspect of the present invention, since the signal synthesis means records the measurement data as a light and dark binary image, the physical quantity is not affected by the contrast or the like when analyzing the captured image. Can be read accurately.

さらに、請求項2に係る発明によれば、信号合成手段は、各フレームの最上位の走査線上に測定データを記録させるため、撮影された映像の妨げとならずに測定値を画像として記録させることができる。  Further, according to the invention of claim 2, since the signal synthesis means records the measurement data on the highest scanning line of each frame, the measurement value is recorded as an image without interfering with the captured image. be able to.

また、請求項3に係る発明によれば、アナログスイッチが同期信号に基づいて撮影手段からの映像信号を遮断すると共に生成された信号を出力するシンプルな構成により、各フレームを撮影したタイミングにおける測定値を、画像として高速で記録することができる。  According to the invention of claim 3, the measurement at the timing when each frame is photographed with a simple configuration in which the analog switch blocks the video signal from the photographing means based on the synchronization signal and outputs the generated signal. The value can be recorded as an image at high speed.

そして、請求項4に係る発明によれば、撮影画像の画像フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各画像フレームの撮影のタイミングと測定データの取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。  According to the fourth aspect of the invention, by recording physical quantity measurement data as image information for each image frame of the captured image, when analyzing the captured image later, the capturing timing and measurement of each image frame Since the data acquisition timing corresponds, it is possible to grasp an accurate physical quantity when a change appears on the image.

また、請求項5に係る発明によれば、コンピュータシステムに搭載されたソフトウエアが、画像にラインデータとして記録された測定データを、画像を再生しつつ抽出し、解析することにより、赤外線カメラにより撮影された画像の各画素に対して放射率補正を行なった温度画像が生成されるため、相転移等の物性変化をモニタ上で明確に目視することができるとともに、物性変化が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができる。  According to the invention of claim 5, the software installed in the computer system extracts and analyzes the measurement data recorded as line data in the image while reproducing the image. Since a temperature image with emissivity correction applied to each pixel of the captured image is generated, changes in physical properties such as phase transitions can be clearly seen on the monitor, and at the timing when the physical property changes occur. Can get accurate temperature.

さらに、請求項6に係る発明によれば、各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致しているので、撮影された画像を解析する際に、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるという上記と同様の効果を得ることができる。  Further, according to the invention according to claim 6, since the timing at which each frame is photographed coincides with the timing at which the measured value is acquired, a change in the image occurs when analyzing the photographed image. The same effect as described above that an accurate physical quantity at the timing can be grasped can be obtained.

そして、請求項7に係る発明によれば、相転移等の物性変化をモニタ上で明確に目視することができるとともに、物性変化が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができるという上記と同様の効果を得ることができる。  And according to the invention which concerns on Claim 7, while changing a physical property, such as a phase transition, can be clearly visually observed on a monitor, the said exact temperature at the timing when a physical property change can be acquired can be acquired. The same effect can be obtained.

また、請求項8に係る発明によれば、特定の測定データの値が略連続となるように、この測定データのデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得することができる。  Further, according to the invention according to claim 8, by arranging and referring to the data order of the measurement data so that the value of the specific measurement data is substantially continuous, the plurality of measurement data thus rearranged are referred to. Thus, it is possible to obtain information required for calculating the target thermophysical quantity.

さらに、請求項9に係る発明によれば、データ補完手段により正弦波形を正確に再現するので、ピーク時間取得手段により正確なピーク時間を取得でき、位相差取得手段により各正弦波形の正確な位相差を取得できるので、熱物性量算出手段により、この正確な位相差に基づいて測定対象物の正確な熱拡散率および/または熱伝導率を算出することができる。  Further, according to the invention of claim 9, since the sine waveform is accurately reproduced by the data complementing means, the accurate peak time can be acquired by the peak time acquiring means, and the accurate position of each sine waveform can be acquired by the phase difference acquiring means. Since the phase difference can be obtained, the thermophysical quantity calculation means can calculate the accurate thermal diffusivity and / or thermal conductivity of the measurement object based on this accurate phase difference.

これにより、例えば、交流熱の数周期から数十周期分のデータの重ね合わせることによってデータを補完することができるので、フレームレートがさほど大きくない一般的な赤外線画像撮影手段であっても、正確な熱拡散率および/または熱伝導率を算出することができる。  Thus, for example, data can be complemented by superimposing data for several cycles to several tens of cycles of AC heat. Thermal diffusivity and / or thermal conductivity can be calculated.

そして、請求項10に係る発明によれば、撮影された画像の画像フレームの取得のタイミングと、計測されてラインデータとして画像データに記録された物理量の取得のタイミングとが同期しているので、計測されたある測定データが略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することにより、計測された物理用のうち、少なくとも1つの物理量に注目して、この物理量の変化に対して撮影された画像がどのように変化するかが分析可能になる。  And according to the invention concerning Claim 10, since the timing of acquisition of the image frame of the photographed image is synchronized with the timing of acquisition of the physical quantity measured and recorded in the image data as line data, By reordering the display order of the image frames so that certain measured data is substantially continuous, pay attention to at least one physical quantity in the measured physics and respond to this change in physical quantity. It is possible to analyze how the captured image changes.

データ画像記録装置を含むインポーズシステムXの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the impose system X containing a data image recording device. 図1のデータ画像記録装置本体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 data image recording device main body of FIG. 図1の赤外線カメラからの映像信号(NTSC信号)の垂直同期信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the vertical synchronizing signal of the video signal (NTSC signal) from the infrared camera of FIG. 図1の赤外線カメラからの映像信号(NTSC信号)の水平同期信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the horizontal synchronizing signal of the video signal (NTSC signal) from the infrared camera of FIG. 図4の水平同期信号の部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of the horizontal synchronization signal of FIG. 4. 測定データを映像信号に同期させた信号に変換する処理を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the process which converts measurement data into the signal synchronized with the video signal. 図2のアナログスイッチのオン・オフが切り替えられて映像信号出力端子に伝送される画像信号を示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing an image signal transmitted to a video signal output terminal when the analog switch of FIG. 2 is switched on and off. FIG. 図1の赤外線カメラからの映像信号(LDVS信号)に測定データを同期させる処理を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the process which synchronizes measurement data with the video signal (LDVS signal) from the infrared camera of FIG. 図1の赤外線カメラからの映像信号(LDVS信号)へのインポーズ領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the impose area | region to the video signal (LDVS signal) from the infrared camera of FIG. (a)は、測定対象物の温度がT1である場合にパソコンに表示される画像を示す図であり、(b)は、測定対象物が凍り始めた瞬間(測定対象物の温度がT2(T1>T2))にパソコンに表示される画像を示す図である。(A) is a figure which shows the image displayed on a personal computer when the temperature of a measuring object is T1, (b) is the moment (the temperature of a measuring object is T2 ( It is a figure which shows the image displayed on a personal computer to T1> T2)). 実施形態2に係る熱分析システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thermal analysis system which concerns on Embodiment 2. FIG. パソコン本体のハードディスクに搭載されたソフトウエアの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the software mounted in the hard disk of a personal computer body. 温度補正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the detailed flow of a temperature correction process. 実施形態3のパソコン本体のハードディスクに搭載されたソフトウエアの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of software installed in a hard disk of a personal computer main body according to a third embodiment. 測定対象物に加えられる正の勾配を有する交流熱流束の正弦波を示す図である。It is a figure which shows the sine wave of the alternating current heat flux which has a positive gradient added to a measurement object. 熱物性量算出処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of a thermophysical quantity calculation process. (a)は、温度データと時間との関係を示すグラフであり、(b)は、(a)に示すグラフに対してオフセット処理して得られた正弦波のグラフを示す図である。(A) is a graph which shows the relationship between temperature data and time, (b) is a figure which shows the graph of the sine wave obtained by carrying out an offset process with respect to the graph shown to (a). (a)は、オフセット処理後のセンサ側温度データの正弦波形であり、(b)は、オフセット処理後の表面側温度データの正弦波形である。(A) is a sine waveform of the sensor side temperature data after the offset process, and (b) is a sine waveform of the surface side temperature data after the offset process. (a)は、図17(b)に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期(1)について抽出した図であり、(b)は、図17(b)に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期(2)について抽出した図であり、(c)は、(a)に示す温度データおよび(b)に示す温度データを重ね合わせた図である。(A) is the figure extracted about sampling period (1) from the sine wave after the offset process shown in FIG.17 (b), (b) is the sine wave after the offset process shown in FIG.17 (b). (C) is the figure which superposed | superposed the temperature data shown to (a), and the temperature data shown to (b). 画像フレームの取得周期が交流熱流束の周期よりも大きい場合の、オフセット処理後の温度データと時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature data after an offset process, and time when the acquisition period of an image frame is larger than the period of alternating current heat flux.

以下、本発明のデータ画像記録装置の実施の形態を、図1から図10に示す実施形態1に基づいて説明し、このデータ画像記録装置を備えた熱分析装置の実施の形態を、図11から図13に示す実施形態2に基づいて説明する。  Hereinafter, an embodiment of a data image recording apparatus of the present invention will be described based on Embodiment 1 shown in FIGS. 1 to 10, and an embodiment of a thermal analysis apparatus provided with this data image recording apparatus will be described with reference to FIG. Will be described based on Embodiment 2 shown in FIG.

[実施形態1]
(データ画像記録装置を含むインポーズシステムの全体構成)
図1は、データ画像記録装置を含むインポーズシステムXの全体構成を示すブロック図である。
[Embodiment 1]
(Overall configuration of impose system including data image recording device)
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an impose system X including a data image recording apparatus.

インポーズシステムXは、図1に示すように、データ画像記録装置100と、このデータ画像記録装置100により生成された画像信号をパソコンで表示可能とするために信号の変換を行うキャプチャボード110と、キャプチャボード110により変換された信号に基づいて画像をモニタに表示するパソコンPCと、データ画像記録装置100により生成された画像を解析する解析装置120と、を有している。  As shown in FIG. 1, the impose system X includes a data image recording apparatus 100, and a capture board 110 that converts signals so that an image signal generated by the data image recording apparatus 100 can be displayed on a personal computer. And a personal computer PC that displays an image on a monitor based on the signal converted by the capture board 110, and an analysis device 120 that analyzes the image generated by the data image recording device 100.

また、データ画像記録装置100は、測定対象物Aを撮影する赤外線カメラ1(撮影手段)と、測定対象物Aに関する物理量を測定する測定センサ2(測定手段)と、赤外線カメラ1からの映像信号および測定センサ2からの測定データが入力され、映像信号に測定データを画像情報として記録させた画像信号を生成するデータ画像記録装置本体3と、を有している。  Further, the data image recording apparatus 100 includes an infrared camera 1 (imaging unit) that images the measurement object A, a measurement sensor 2 (measurement unit) that measures a physical quantity related to the measurement object A, and a video signal from the infrared camera 1. And a data image recording apparatus main body 3 which receives measurement data from the measurement sensor 2 and generates an image signal in which the measurement data is recorded as image information in a video signal.

赤外線カメラ1は、撮影した測定対象物Aの映像信号をNTSC信号(National Television System Committee)またはLVDS信号(Low Voltage Differential Signaling)としてデータ画像記録装置本体3に出力する。  The infrared camera 1 outputs the captured video signal of the measuring object A as an NTSC signal (National Television System Committee) or an LVDS signal (Low Voltage Differential Signaling) to the data image recording apparatus main body 3.

なお、赤外線カメラ1に限定されず、可視カメラであってもよく、また、赤外線カメラと可視カメラとの双方が設けられている構成などであってもよい。  In addition, it is not limited to the infrared camera 1, A visible camera may be sufficient, and the structure etc. with which both the infrared camera and the visible camera were provided may be sufficient.

ここで、解析装置120には温度制御プログラム等が記憶されており、測定対象物Aが載置される台Bの微妙な温度調整を行う。  Here, the analysis device 120 stores a temperature control program and the like, and performs delicate temperature adjustment of the table B on which the measurement object A is placed.

そして、測定センサ2は、台Bの温度を測定することにより、室温などの周囲環境の温度に左右されることなく測定対象物Aのうち台Bとの接触部分の正確な温度を取得することができる。  And the measurement sensor 2 acquires the exact temperature of the contact part with the stand B among measurement objects A by measuring the temperature of the stand B, without being influenced by the temperature of ambient environment, such as room temperature. Can do.

また、この測定センサ2は、取得した温度に関する測定データをアナログ信号またはデジタル信号によりデータ画像記録装置本体3に出力する。  Further, the measurement sensor 2 outputs measurement data relating to the acquired temperature to the data image recording apparatus main body 3 as an analog signal or a digital signal.

なお、この測定データは複数であってもよく、アナログ信号およびデジタル信号の双方の形式でデータ画像記録装置本体3に出力される構成であってもよい。  The measurement data may be plural, or may be output to the data image recording apparatus main body 3 in both analog signal and digital signal formats.

(データ画像記録装置本体の構成)
図2は、図1のデータ画像記録装置本体3の構成を示すブロック図である。
(Configuration of data image recording device body)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the data image recording apparatus main body 3 of FIG.

データ画像記録装置本体3は、図2に示すように、映像信号(NTSC信号)から同期信号を分離する同期信号分離手段31と、測定センサ2により測定された測定データを、同期信号に基づいて動画の画像フレーム毎に取得し、画像上の明暗となるように2値化して、映像信号に合成して出力する信号合成手段32と、クロック信号を発生するクロック信号発生部33と、映像信号入力端子36と、映像信号出力端子37と、を有している。  As shown in FIG. 2, the data image recording apparatus main body 3 uses the synchronization signal separation means 31 that separates the synchronization signal from the video signal (NTSC signal) and the measurement data measured by the measurement sensor 2 based on the synchronization signal. A signal synthesizing unit 32 which is obtained for each image frame of a moving image, binarized so as to be bright and dark on the image, synthesized into a video signal and output, a clock signal generating unit 33 for generating a clock signal, and a video signal An input terminal 36 and a video signal output terminal 37 are provided.

信号合成手段32は、明暗に2値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも1つの走査線(デジタル信号の場合には画素列を意味する)上に表示するように出力する。  The signal synthesizing unit 32 displays the measurement data binarized brightly and darkly on at least one scanning line (meaning a pixel column in the case of a digital signal) of an image frame corresponding to the measurement data. Output.

また、この信号合成手段32は、測定データを、同期信号に基づいて映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段34と、同期信号に基づいて、赤外線カメラ1からの映像信号を遮断すると共に、信号生成手段34により生成された信号を出力するアナログスイッチ35と、を有している。  The signal synthesis unit 32 converts the measurement data into a signal synchronized with the video signal based on the synchronization signal and generates the video signal from the infrared camera 1 based on the synchronization signal. And an analog switch 35 that outputs a signal generated by the signal generation means 34.

さらに、信号生成手段34は、測定データを時系列に並べる(シリアル化処理する)シリアル化手段341と、シリアル化処理された測定データを、映像信号に同期させた信号に変換するようにタイミング調整を行うタイミング調整手段342と、有している。  Further, the signal generation unit 34 arranges the measurement data in time series (serialization processing), and adjusts the timing so as to convert the serialized measurement data into a signal synchronized with the video signal. And timing adjustment means 342 for performing the above.

また、データ画像記録装置本体3は、測定データ入力端子38a(アナログ用)、38b(デジタル用)と、測定データ出力端子39a(アナログ用)、39b(デジタル用)と、測定データ入力端子38aと信号合成手段32とに接続されたADC(アナログ・デジタルコンバータ)40と、信号合成手段32と測定データ出力端子39aとに接続されたDAC(デジタル・アナログコンバータ)41と、を有している。  The data image recording apparatus main body 3 includes measurement data input terminals 38a (for analog) and 38b (for digital), measurement data output terminals 39a (for analog) and 39b (for digital), and a measurement data input terminal 38a. An ADC (analog / digital converter) 40 connected to the signal synthesis means 32 and a DAC (digital / analog converter) 41 connected to the signal synthesis means 32 and the measurement data output terminal 39a are provided.

さらに、データ画像記録装置本体3は、インターフェースとしてのCPU42と、パソコンPCに接続するためのUSBポート43と、解析装置120に接続するためのRS232Cポート44と、を有している。  Further, the data image recording apparatus main body 3 has a CPU 42 as an interface, a USB port 43 for connection to a personal computer PC, and an RS232C port 44 for connection to the analysis apparatus 120.

次に、データ画像記録装置100による画像生成処理について映像信号がNTSC信号である場合とLVDS信号である場合とに分けて説明する。  Next, image generation processing by the data image recording apparatus 100 will be described separately for the case where the video signal is an NTSC signal and the case where it is an LVDS signal.

[NTSC信号の場合]
(映像信号の入力)
図3は、図1の赤外線カメラ1からの映像信号(NTSC信号)の垂直同期信号(VSTNC)を示すタイミングチャートであり、図4は、図1の赤外線カメラ1からの映像信号(NTSC信号)の水平同期信号(HSYNC)を示すタイミングチャートであり、図5は、図4の水平同期信号(HSYNC)の部分拡大図である。
[In case of NTSC signal]
(Video signal input)
3 is a timing chart showing a vertical synchronization signal (VSTNC) of a video signal (NTSC signal) from the infrared camera 1 of FIG. 1, and FIG. 4 is a video signal (NTSC signal) from the infrared camera 1 of FIG. FIG. 5 is a partially enlarged view of the horizontal synchronization signal (HSYNC) in FIG. 4.

赤外線カメラ1から伝送された映像信号は、NTSC信号によりデータ画像記録装置本体3の映像信号入力端子36に入力され、同期信号分離手段31およびアナログスイッチ35に出力される。  The video signal transmitted from the infrared camera 1 is input to the video signal input terminal 36 of the data image recording apparatus body 3 by the NTSC signal, and is output to the synchronization signal separating means 31 and the analog switch 35.

この映像信号の垂直同期信号(VSYNC)は、図3に示すようなタイミングチャートであって垂直同期信号の周期が1Vである。  The vertical synchronizing signal (VSYNC) of this video signal is a timing chart as shown in FIG. 3, and the period of the vertical synchronizing signal is 1V.

また、映像信号の水平同期信号(HSYNC)は、図4および図5に示すようなタイミングチャートであって水平同期信号の周期が1Hである。  The horizontal synchronization signal (HSYNC) of the video signal is a timing chart as shown in FIGS. 4 and 5, and the period of the horizontal synchronization signal is 1H.

(映像信号に同期させた測定データの生成)
また、図6は、測定データを映像信号に同期させた信号に変換する処理を説明するためのタイミングチャートであり、図7は、図2のアナログスイッチ35のオン・オフが切り替えられて映像信号出力端子37に伝送される画像信号を示すタイミングチャートである。
(Generation of measurement data synchronized with the video signal)
6 is a timing chart for explaining processing for converting measurement data into a signal synchronized with a video signal. FIG. 7 shows a video signal when the analog switch 35 in FIG. 2 is switched on and off. 4 is a timing chart showing an image signal transmitted to an output terminal 37.

測定データが信号生成手段34に入力されると、シリアル化手段341により測定データが時系列化される。  When the measurement data is input to the signal generation means 34, the measurement data is time-series by the serialization means 341.

さらに、図6に示すように、測定データは、タイミング調整手段342によりタイミング調整が行われ、測定データのビット値「1」部分では電圧Vmax、ビット値「0」部分では電圧Vminの電圧が出力されることにより2値化された信号に変換される。  Further, as shown in FIG. 6, the timing of the measurement data is adjusted by the timing adjustment unit 342, and the voltage Vmax is output at the bit value “1” portion and the voltage Vmin is output at the bit value “0” portion of the measurement data. As a result, the signal is converted into a binarized signal.

なお、図6の「t1」は、映像信号の水平同期信号の発生が開始されたときからインポーズが開始されるまでの時間を示し、「t2」は、映像信号の水平同期信号の発生が開始されたときからインポーズが終了するまでの時間を示し、「t3」は、インポーズされる測定データの1ビット分の時間を示し、「t4」は、待ち時間を含んだ測定データの1文字(スタートビット+8ビット)分の時間を示し、「t5」は、映像信号の水平同期信号(HSYNC)の水平同期信号の1周期(=1H)を示す。  Note that “t1” in FIG. 6 indicates the time from the start of the generation of the horizontal synchronization signal of the video signal to the start of the impose, and “t2” indicates the generation of the horizontal synchronization signal of the video signal. The time from the start to the end of the impose is indicated, “t3” indicates the time of one bit of the measurement data to be imposed, and “t4” is 1 of the measurement data including the waiting time. The time for characters (start bit + 8 bits) is indicated, and “t5” indicates one period (= 1H) of the horizontal synchronizing signal of the horizontal synchronizing signal (HSYNC) of the video signal.

また、「Vp」は、NTSC信号のペデスタルレベル(映像信号において輝度の基準となるレベル)を示す。  “Vp” indicates a pedestal level of the NTSC signal (a level serving as a reference for luminance in the video signal).

(アナログスイッチの切替え)
そして、アナログスイッチ35は、各フレームの最上位の走査線(図7に示すN番目の水平同期信号)およびフレームの上から2段目の走査線(図7に示す(N+1)番目の水平同期信号)については、図6に示す変換された測定データが映像信号出力端子37に伝送され、これらの走査線以外の走査線については映像信号がそのまま映像信号出力端子37に伝送されるように、オン・オフの切り替えを行う。
(Analog switch switching)
The analog switch 35 then scans the uppermost scanning line of each frame (Nth horizontal synchronization signal shown in FIG. 7) and the second scanning line from the top of the frame ((N + 1) th horizontal synchronization signal shown in FIG. 7). 6), the converted measurement data shown in FIG. 6 is transmitted to the video signal output terminal 37, and the video signal is transmitted to the video signal output terminal 37 as it is for the scanning lines other than these scanning lines. Switch on / off.

このようにして、映像信号出力端子37へ伝送された信号はキャプチャボード110を介してパソコンPCに出力され、パソコンPCのモニタ上に画像が表示される(図10(a)および(b)参照)。  In this way, the signal transmitted to the video signal output terminal 37 is output to the personal computer PC via the capture board 110, and an image is displayed on the monitor of the personal computer PC (see FIGS. 10A and 10B). ).

[LVDS信号の場合]
図8は、図1の赤外線カメラ1からの映像信号(LVDS信号)に測定データを同期させる処理を説明するためのタイミングチャートであり、図9は、図1の赤外線カメラ1からの映像信号(LVDS信号)へのインポーズ領域を説明するための図である。
[LVDS signal]
FIG. 8 is a timing chart for explaining a process of synchronizing the measurement data with the video signal (LVDS signal) from the infrared camera 1 in FIG. 1, and FIG. 9 is a video signal (from the infrared camera 1 in FIG. It is a figure for demonstrating the imposition area | region to (LVDS signal).

赤外線カメラ1が撮影した測定対象物Aの映像信号がLVDS信号である場合は、図2に示すように、映像信号(Data Input)、クロック信号(Data Clock)および同期信号(Data Sync)が信号生成手段34に入力される。  When the video signal of the measuring object A photographed by the infrared camera 1 is an LVDS signal, as shown in FIG. 2, a video signal (Data Input), a clock signal (Data Clock), and a synchronization signal (Data Sync) are signals. Input to the generation means 34.

そして、測定データが信号生成手段34に入力されると、上記と同様にシリアル化手段341により測定データが時系列化され、タイミング調整手段342によりシリアル化処理された測定データが映像信号に同期させた信号に変換される。  When the measurement data is input to the signal generation means 34, the measurement data is time-series by the serialization means 341 as described above, and the measurement data serialized by the timing adjustment means 342 is synchronized with the video signal. Is converted to a signal.

このように生成された測定データは、例えば図9に示すように、各フレームの構成が324×256画素である場合、各フレームの最上位の画素列(0番目から323番目)およびフレームの上から2段目の画素列(324番目から647番目)については、2値化された画像として変換された測定データが記録され、これらの画素列以外については映像信号のままである画像信号がキャプチャボード110を介してパソコンPCに出力されパソコンPCのモニタ上に画像が表示される(図10(a)および(b)参照)。  For example, as shown in FIG. 9, when the configuration of each frame is 324 × 256 pixels, the measurement data generated in this way is the uppermost pixel row (0th to 323rd) of each frame and the top of the frame. Measurement data converted as a binarized image is recorded for the second row of pixel columns (from 324th to 647th), and an image signal that is still a video signal is captured except for these pixel columns. The image is output to the personal computer PC via the board 110 and displayed on the monitor of the personal computer PC (see FIGS. 10A and 10B).

[解析処理]
図10(a)は、測定対象物Aの温度がT1である場合のパソコンPCに表示される画像を示す図であり、図10(b)は、測定対象物Aが凍り始めた瞬間(測定対象物Aの温度がT2(T1>T2))にパソコンPCに表示される画像を示す図である。
[Analysis processing]
FIG. 10A is a diagram showing an image displayed on the personal computer PC when the temperature of the measuring object A is T1, and FIG. 10B shows the moment when the measuring object A starts to freeze (measurement). It is a figure which shows the image displayed on personal computer PC at the temperature of the target object T2 (T1> T2).

実験状況を赤外線カメラ1により撮影し、データ画像記録装置100により生成された画像を解析装置120が解析することにより各フレームが撮影されたタイミングにおける測定対象物Aの物理量(温度)を取得することができる。  The physical condition (temperature) of the measuring object A at the timing when each frame is photographed is acquired by photographing the experimental situation with the infrared camera 1 and analyzing the image generated by the data image recording device 100 with the analyzing device 120. Can do.

例えば、図10(a)に示す状況のように、測定対象物Aである植物が載置された台Bの温度を徐々に下げていくと、ある瞬間から測定対象物Aが凍り始める。  For example, as shown in FIG. 10A, when the temperature of the table B on which the plant that is the measurement target A is placed is gradually lowered, the measurement target A starts to freeze from a certain moment.

そして、この凍り始める瞬間に発熱が起こり、測定センサ2が検知する温度はわずかに上昇する。  And the heat | fever generate | occur | produces in the moment which begins to freeze, and the temperature which the measurement sensor 2 detects rises slightly.

このため、解析装置120が各フレームに画像として記録された温度を解析し、徐々に下がってきた温度がわずかに上昇したタイミングが、測定対象物Aが凍ったタイミングであるとして画像上の変化を認識できる。  For this reason, the analysis device 120 analyzes the temperature recorded as an image in each frame, and the timing at which the temperature that has gradually decreased slightly rises is the timing at which the measurement object A is frozen, and changes in the image are detected. Can be recognized.

このように、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することにより、例えば、測定対象物Aの位置情報を逐次取得し、各位置における温度の差異を解析することにより、測定対象物Aの弾性変形や塑性変形に関する解析を行うことができる。  In this way, by grasping the accurate physical quantity at the timing when the change on the image occurs, for example, the position information of the measurement object A is sequentially acquired, and the temperature difference at each position is analyzed to measure Analysis regarding the elastic deformation and plastic deformation of the object A can be performed.

さらに、熱に対する刺激関数を予め記憶させておくことにより、これらの解析結果から物性値への換算をすることができる。  Furthermore, by storing a stimulation function for heat in advance, it is possible to convert these analysis results into physical property values.

また、例えば、交流熱流束を測定対象物Aの一部に加えて、その拡散を赤外線カメラ1により撮影する際、刺激変動(周波数や振幅など)が各フレームに画像として記録された測定値とともに取り込まれることにより、正確な可視化熱分析を行うことができる。  Further, for example, when an AC heat flux is added to a part of the measurement object A and the diffusion is photographed by the infrared camera 1, stimulus fluctuations (frequency, amplitude, etc.) are measured together with the measurement values recorded as images in each frame. By being incorporated, accurate visualization thermal analysis can be performed.

さらに、映像信号を時間軸において入れ替えることで、繰り返し行われる現象では、熱による刺激と応答の基準点からの位相遅れの順に信号を並び替えることができ、複数の映像信号を組み合わせることで疑似高速化が可能となる。  Furthermore, by switching the video signal on the time axis, in a phenomenon that is repeated, the signals can be rearranged in the order of thermal stimulation and phase delay from the reference point of response, and by combining multiple video signals, pseudo-high speed Can be realized.

このように構成された実施形態1に係るデータ画像記録装置100によれば、信号合成手段32(信号生成手段34およびアナログスイッチ35)が、動画の画像フレーム毎に測定データを画像として画像フレームの走査線上に記録させるため、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。  According to the data image recording apparatus 100 according to the first embodiment configured as described above, the signal synthesis unit 32 (the signal generation unit 34 and the analog switch 35) uses the measurement data as an image for each image frame of the moving image. Because it is recorded on the scanning line, when analyzing the captured image, the timing at which each frame was captured coincides with the timing of measurement value acquisition, and the accurate physical quantity at the timing when the change on the image occurs is grasped be able to.

また、信号合成手段32が、測定データを明暗で2値化した画像として記録させるため、撮影された画像を解析する際にコントラスト等に影響を受けることなく物理量を正確に読み取ることができる。  Further, since the signal synthesis means 32 records the measurement data as a light and dark binary image, the physical quantity can be accurately read without being influenced by contrast or the like when analyzing the photographed image.

さらに、信号合成手段32は、各フレームの最上位の走査線上(N番目の水平同期信号)に測定データを記録させるため、撮影された映像の妨げとならずに測定値を画像として記録させることができる。  Further, since the signal synthesis unit 32 records the measurement data on the uppermost scanning line (Nth horizontal synchronization signal) of each frame, the signal synthesis unit 32 records the measurement value as an image without hindering the captured image. Can do.

なお、各フレームの最上位の走査線だけでなく、複数段の走査線(最上位および上から2段目の走査線など)についても測定データを記録させるように構成することが可能である。  Note that it is possible to record the measurement data not only on the uppermost scanning line of each frame but also on a plurality of scanning lines (such as the uppermost scanning line and the second scanning line from the top).

このような構成によれば、パソコンPCのモニタに画像が表示される際に複数段のうちいずれかの段の走査線が切れてしまうことがあっても、他の段の走査線上に記録された測定データを解析することにより物理量を読み取ることができる。  According to such a configuration, when an image is displayed on a monitor of a personal computer PC, even if a scanning line of any one of a plurality of stages is cut off, it is recorded on the scanning line of the other stage. The physical quantity can be read by analyzing the measured data.

また、アナログスイッチ35が同期信号に基づいて赤外線カメラ1からの映像信号を遮断すると共に生成された信号を出力するシンプルな構成により、各フレームを撮影したタイミングにおける測定値を、画像として高速で記録することができる。  In addition, the analog switch 35 cuts off the video signal from the infrared camera 1 based on the synchronization signal and outputs the generated signal, so that the measurement value at the timing when each frame is photographed is recorded as an image at high speed. can do.

そして、このようなデータ画像記録方法によれば、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるという上記と同様の効果を得ることができる。  According to such a data image recording method, when the captured image is analyzed, the timing at which each frame is captured matches the timing at which the measurement value is acquired, and the timing at which the change on the image occurs The same effect as described above that an accurate physical quantity can be grasped can be obtained.

なお、上述した実施形態では、映像信号はNTSC信号またはLVDS信号として伝送される場合について説明したが、本発明に係るデータ画像記録装置においては、例えばPAL信号(Phase Alternating Line)など、どのような形式であってもよい。  In the above-described embodiment, the case where the video signal is transmitted as the NTSC signal or the LVDS signal has been described. However, in the data image recording apparatus according to the present invention, for example, any PAL signal (Phase Alternating Line) is used. It may be in the form.

[実施形態2]
一般に、物質はその種類や状態等によって赤外線の放射率が異なるため、測定対象物の温度が一様であっても、測定対象物を構成する物質の種類や状態等が異なる部分からは異なる強度の赤外線が放射される。
[Embodiment 2]
In general, since the emissivity of infrared rays varies depending on the type and state of the substance, even if the temperature of the measurement object is uniform, the intensity differs from the part where the type and state of the substance constituting the measurement object are different. Infrared rays are emitted.

従来の赤外線カメラでは、測定対象物のうち画像上の各ピクセル部分に対応する微小領域の「温度」を計測しているのではなく、これら微小領域から放射される「赤外線強度データ」を計測している。  A conventional infrared camera does not measure the "temperature" of the minute area corresponding to each pixel part of the measurement object, but measures the "infrared intensity data" emitted from these minute areas. ing.

すなわち、物質の種類や状態等が異なる部分から成る測定対象物を撮影すると、この測定対象物の温度が一様であっても赤外線強度データが異なることにより、物質の種類や状態などが異なる部分はそれぞれ異なる温度であるように表示されてしまう。  In other words, when a measurement object consisting of parts with different types and states of substances is photographed, even if the temperature of the measurement object is uniform, the infrared intensity data is different, resulting in parts with different types and states of substances. Will be displayed as different temperatures.

また、従来、「赤外線強度データ」の測定から測定対象物の「温度」を計測するために、予め物質の種類や状態ごとに赤外線の放射率を調べておき、放射率の違いによる赤外線放射強度の違いを補正していた。  Conventionally, in order to measure the "temperature" of the measurement object from the measurement of "infrared intensity data", the infrared emissivity is examined in advance for each type and state of the substance, and the infrared radiation intensity due to the difference in emissivity The difference was corrected.

しかしながら、このような従来の方法は、予め調べておいた平均的な放射率によって補正を行なうもので、実測値によるリアルタイム(動画のフレーム毎)の補正を行なうものではなく、しかも、画像の各画素に対して補正がなされるものではなかった。  However, such a conventional method performs correction based on an average emissivity examined in advance, and does not perform real-time correction (every frame of a moving image) based on actually measured values. No correction was made to the pixels.

そこで、実施形態2として、実施形態1のデータ画像記録装置100を用いた熱分析システム200によって、赤外線カメラ56により撮影された画像のフレーム毎に各画素に対して放射率補正を行なった温度画像を生成する方法、および、このような温度画像を生成する熱分析システムについて説明する。  Therefore, as a second embodiment, a temperature image obtained by performing emissivity correction on each pixel for each frame of an image captured by the infrared camera 56 by the thermal analysis system 200 using the data image recording apparatus 100 of the first embodiment. And a thermal analysis system for generating such a temperature image will be described.

[熱分析システムの全体構成]
図11は、実施形態2に係る熱分析システム200(熱分析装置)の全体構成を示す図である。
[Overall configuration of thermal analysis system]
FIG. 11 is a diagram illustrating an overall configuration of a thermal analysis system 200 (thermal analysis apparatus) according to the second embodiment.

図11に示すように、実施形態2に係る熱分析システム200は、本発明のデータ画像記録装置本体51と、温調用テーブル50に固定され測定対象物を動画として撮影する赤外線カメラ56(赤外線画像撮影手段)と、測定対象物の温度を調節する温度調節装置53と、コンピュータシステム(以下、パソコン)PCとによって構成されている。  As shown in FIG. 11, the thermal analysis system 200 according to the second embodiment includes a data image recording apparatus main body 51 of the present invention and an infrared camera 56 (infrared image) that is fixed to the temperature adjustment table 50 and shoots a measurement object as a moving image. Imaging means), a temperature adjusting device 53 for adjusting the temperature of the measurement object, and a computer system (hereinafter, personal computer) PC.

[温度調節装置]
温度調節装置53は、測定対象物Cの温度を調整する温調ユニット55と、温調ユニット55を制御する温調コントローラ52と、によって構成されている。
[Temperature control device]
The temperature adjustment device 53 includes a temperature adjustment unit 55 that adjusts the temperature of the measurement object C, and a temperature adjustment controller 52 that controls the temperature adjustment unit 55.

温調ユニット55は、温調ユニット本体部80の上部に測定対象物Cが載置される載置部81を有しており、載置部81の上部にはサーモパイル等の温度センサ83が設けられている。  The temperature control unit 55 has a mounting unit 81 on which the measurement object C is mounted on the upper part of the temperature control unit main body 80, and a temperature sensor 83 such as a thermopile is provided on the mounting unit 81. It has been.

薄くサンプリングされた測定対象物Cを載置部81に載置すると測定対象物Cは温度センサ83に直接接触するので、温度センサ83によって測定対象物Cの温度を正確に測定することができる。  When the thinly sampled measurement object C is placed on the placement unit 81, the measurement object C comes into direct contact with the temperature sensor 83, so that the temperature sensor 83 can accurately measure the temperature of the measurement object C.

また、温調ユニット本体部80には、ヒーターやペルチェ素子等の温調素子82が内蔵されている。  The temperature control unit main body 80 includes a temperature control element 82 such as a heater or a Peltier element.

そして、温調コントローラ52は、パソコン本体57からの制御信号により、温調素子82から放出または吸収される熱量をコントロールして、測定対象物Cの温度を精密に制御することができる。  The temperature controller 52 can precisely control the temperature of the measurement object C by controlling the amount of heat released or absorbed from the temperature control element 82 by a control signal from the personal computer main body 57.

[コンピュータシステム(パソコン)の構成]
パソコンPCは、パソコン本体57と、マウス58と、キーボード59と、モニタ60と、を有している。
[Computer system (computer) configuration]
The personal computer PC has a personal computer main body 57, a mouse 58, a keyboard 59, and a monitor 60.

また、パソコン本体57は、CPUやRAMなどが搭載されたマザーボード(図示省略)と、ビデオキャプチャボード84と、ハードディスク85(大容量記憶媒体)と、を有している。  The personal computer main body 57 includes a motherboard (not shown) on which a CPU, a RAM, and the like are mounted, a video capture board 84, and a hard disk 85 (mass storage medium).

[熱分析システムの接続]
赤外線カメラ56は、データ画像記録装置本体51のビデオ入力端子(図示省略)に接続され、データ画像記録装置本体51のビデオ出力端子(図示省略)は、パソコンPCに内蔵されたビデオキャプチャボード84のビデオ入力端子(図示省略)に接続される。
[Connection of thermal analysis system]
The infrared camera 56 is connected to a video input terminal (not shown) of the data image recording apparatus main body 51, and a video output terminal (not shown) of the data image recording apparatus main body 51 is connected to a video capture board 84 built in the personal computer PC. Connected to a video input terminal (not shown).

また、温調ユニット55の温度センサ83の出力端子(図示省略)は、データ画像記録装置本体51のデータ入力端子(図示省略)に接続され、データ画像記録装置本体51とパソコンPCとはUSBポートを介して接続される。  An output terminal (not shown) of the temperature sensor 83 of the temperature control unit 55 is connected to a data input terminal (not shown) of the data image recording apparatus main body 51, and the data image recording apparatus main body 51 and the personal computer PC are connected to a USB port. Connected through.

そして、温調ユニット55と温調コントローラ52とが接続され、温調コントローラ52とパソコンPCとはRS232Cポートを介して接続される。  And the temperature control unit 55 and the temperature control controller 52 are connected, and the temperature control controller 52 and personal computer PC are connected via RS232C port.

[データ画像記録装置本体の構成]
データ画像記録装置本体51の具体的な構成は、図2に示す実施形態1のデータ画像記録装置本体3と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
[Data image recording device configuration]
Since the specific configuration of the data image recording apparatus main body 51 is the same as that of the data image recording apparatus main body 3 of the first embodiment shown in FIG. 2, detailed description thereof is omitted here.

なお、本実施の形態に係るデータ画像記録装置本体51は、赤外線カメラ56から出力される動画の画像データの各画像フレームの記録開始時点に測定された、温度センサ83によって測定された温度データT(n)を含む測定データを、明暗の画像として2値化して画面最上部の走査線に対応する複数のピクセルに上書きする。以下、この記録された測定データを「ラインデータ」という。The data image recording apparatus main body 51 according to the present embodiment has temperature data T measured by the temperature sensor 83 measured at the recording start time of each image frame of moving image data output from the infrared camera 56. The measurement data including (n) is binarized as a bright and dark image and overwritten on a plurality of pixels corresponding to the scanning line at the top of the screen. Hereinafter, the recorded measurement data is referred to as “line data”.

そして、この測定データが上書きされた動画の画像を動画ファイルとしてパソコンPCのハードディスク85(大容量記憶媒体)に記録する。  The moving image overwritten with the measurement data is recorded as a moving image file on the hard disk 85 (mass storage medium) of the personal computer PC.

なお、動画ファイルがパソコンPCから読み込み可能になっていれば、測定データを上書きした動画ファイルを記録する大容量記憶媒体は、必ずしもハードディスクである必要はなく、例えば、ブルーレイディスクなどであってもよい。  If the moving image file can be read from the personal computer PC, the large-capacity storage medium for recording the moving image file overwritten with the measurement data is not necessarily a hard disk, and may be a Blu-ray disc, for example. .

[パソコンに搭載されるソフトウエアの構成]
図12は、実施形態2のパソコン本体57のハードディスク85に搭載されたソフトウエアの構成を示す図であり、図12に示す矢印はデータの流れを示している。
[Software configuration on the PC]
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of software installed in the hard disk 85 of the personal computer main body 57 of the second embodiment, and the arrows shown in FIG. 12 indicate the flow of data.

図12に示すように、ハードディスク85には、温調コントローラ52を制御する温調コントローラ制御用ソフトウエア61と、ビデオキャプチャボード84からパソコンPCに取り込んだ画像信号をTIFFなどの圧縮されないファイル形式の動画ファイルとしてハードディスク85に記録する録画再生ソフトウエア62と、画像解析を行なう画像解析ソフトウエア63とが予めインストールされている。  As shown in FIG. 12, the hard disk 85 has a temperature controller control software 61 for controlling the temperature controller 52, and an image signal taken into the personal computer PC from the video capture board 84 in an uncompressed file format such as TIFF. Recording / playback software 62 for recording a moving image file on the hard disk 85 and image analysis software 63 for performing image analysis are installed in advance.

これらのソフトウエアは、ハードディスク85に搭載されたOSプログラムを介して、RAM上のメモリー領域を作業領域としてCPUにより演算処理されて実行される。  These software programs are executed by the CPU through the OS program mounted on the hard disk 85 with the memory area on the RAM as the work area.

画像解析ソフトウエア63は、動画ファイルとして記録された画像データの画像フレーム毎に記録されたラインデータを対応する文字列に変換すると共に、パソコンPCのモニタ60に(画像フレーム毎に、または連続して)表示する画像再生プログラム64(画像再生ソフトウエア)と、動画ファイルとして記録された画像に対して放射率補正を行い、放射率の違いによる赤外線強度データの違いを補正する放射率補正プログラム65(画像解析ソフトウエア)とを有している。  The image analysis software 63 converts the line data recorded for each image frame of the image data recorded as a moving image file into a corresponding character string, and outputs it to the monitor 60 of the personal computer PC (for each image frame or continuously). And emissivity correction program 65 for performing emissivity correction on an image reproduction program 64 (image reproduction software) to be displayed and an image recorded as a moving image file and correcting a difference in infrared intensity data due to a difference in emissivity. (Image analysis software).

画像再生プログラム64は、動画ファイルとして記録された画像をパソコンPCのモニタ60に表示されたウインドウ上に表示する画像再生ルーチン66と、データ画像記録装置本体3により画像フレーム毎に明暗の画像として記録されたラインデータを画像データから抽出するラインデータ抽出ルーチン67と、ラインデータ抽出ルーチン67によって抽出されたラインデータを対応する文字列に変換するラインデータ変換ルーチン68と、ラインデータ変換ルーチン68により文字列に変換されたデータを上記のウインドウ上に表示するラインデータ表示ルーチン69と、を有している。  The image reproduction program 64 records an image recorded as a moving image file on a window displayed on the monitor 60 of the personal computer PC, and records as a dark and light image for each image frame by the data image recording apparatus body 3. A line data extraction routine 67 for extracting the line data extracted from the image data, a line data conversion routine 68 for converting the line data extracted by the line data extraction routine 67 into a corresponding character string, and a character by the line data conversion routine 68. A line data display routine 69 for displaying the data converted into columns on the window.

放射率補正プログラム65は、赤外線強度抽出ルーチン70(赤外線強度抽出手段)と、温度データ抽出ルーチン71(温度データ抽出手段)と、温度補正ルーチン72(温度補正手段)と、正規化画像データ生成ルーチン73(正規化画像データ生成手段)と、補正動画ファイル記録ルーチン74と、を有している。  The emissivity correction program 65 includes an infrared intensity extraction routine 70 (infrared intensity extraction means), a temperature data extraction routine 71 (temperature data extraction means), a temperature correction routine 72 (temperature correction means), and a normalized image data generation routine. 73 (normalized image data generating means) and a corrected moving image file recording routine 74.

赤外線強度抽出ルーチン70は、ハードディスク85に記録された動画ファイルに含まれる画像データから画像フレーム毎の各ピクセルの赤外線強度データI(n) i,jを抽出する(ただし、(n)は、フレーム番号であり、(i,j)は、画像上のピクセルの位置を示すインデックスである)。The infrared intensity extraction routine 70 extracts infrared intensity data I (n) i, j of each pixel for each image frame from image data included in a moving image file recorded on the hard disk 85 (where (n) is a frame (I, j) is an index indicating the position of the pixel on the image).

温度データ抽出ルーチン71は、上述のラインデータ変換ルーチン68によって対応する文字列に変換されたデータから各画像フレームに対応する温度データT(n)を抽出する。The temperature data extraction routine 71 extracts temperature data T (n) corresponding to each image frame from the data converted into the corresponding character string by the line data conversion routine 68 described above.

温度補正ルーチン72は、画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データI(n) i,jと、これらの各画像フレームに対応する測定対象物の温度データT(n)とに基づいて、赤外線強度データI(n) i,jを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた
The temperature correction routine 72 is based on the infrared intensity data I (n) i, j of each pixel for each image frame and the temperature data T (n) of the measurement object corresponding to each of these image frames. Data I (n) i, j was obtained by normalizing with respect to infrared emissivity for each pixel of each image frame

各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データD(n) i,j(温度画像データ)を生成する。 Image data D (n) i, j (temperature image data) obtained by normalizing the infrared emissivity for each pixel of each image frame is generated.

また、補正動画ファイル記録ルーチン74は、温度補正ルーチン72により各画像フレームの各ピクセルに正規化された画像データD(n) i,jに基づいて補正動画ファイルを生成し、ハードディスク85に記録する。The corrected moving image file recording routine 74 generates a corrected moving image file based on the image data D (n) i, j normalized to each pixel of each image frame by the temperature correction routine 72 and records it on the hard disk 85. .

《温度補正処理の例1》
赤外線強度抽出ルーチン70によって抽出された複数の画像フレームに対応する赤外線強度データのうち、n番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをI(n) i,j、n+1番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをI(n+1) i,j(ただし、(n),(n+1)は、フレーム番号;i,jは、画像上の画素の位置を示す指標)とし、温度データ抽出ルーチン71によって抽出された複数の画像フレームに対応する測定対象物の温度データのうち、n番目の画像フレームに対応する温度データをT(n)とし、n+1番目の画像フレームに対応する赤外線強度データI(n+1) i,jを各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られ
<< Example 1 of temperature correction processing >>
Among the infrared intensity data corresponding to the plurality of image frames extracted by the infrared intensity extraction routine 70, the infrared intensity data corresponding to the nth image frame corresponds to I (n) i, j , n + 1th image frame. Infrared intensity data is I (n + 1) i, j (where (n), (n + 1) are frame numbers; i, j are indices indicating pixel positions on the image) and extracted by the temperature data extraction routine 71 Among the temperature data of the measurement object corresponding to the plurality of image frames, T (n) is the temperature data corresponding to the nth image frame, and infrared intensity data I (n + 1) corresponding to the (n + 1) th image frame obtained by normalizing i and j with respect to infrared emissivity for each pixel

〈式(A)の説明〉
赤外線強度データI(n) i,jと温度データT(n)との間には、シュテファン・ボルツマンの法則により、次式(A1)の関係が成り立つ。
(n) i,j=ρi,jσ(T(n)=ki,j(T(n) ・・・(A1)
(ただし、T(n)は、ケルビン温度:単位[K];σは、シュテファン・ボルツマン定数;ρi,jは、赤外線放射率)
<Description of Formula (A)>
The relationship of the following equation (A1) is established between the infrared intensity data I (n) i, j and the temperature data T (n) according to the Stefan-Boltzmann law.
I (n) i, j = ρ i, j σ (T (n) ) 4 = ki , j (T (n) ) 4 ... (A1)
(Where T (n) is the Kelvin temperature: unit [K]; σ is the Stefan-Boltzmann constant; ρ i, j is the infrared emissivity)

なお、式(A1)におけるki,jを、各ピクセルの実効放射率ki,jとする。Incidentally, k i in equation (A1), a j, effective emissivity k i for each pixel, and j.

第nフレームの赤外線強度データI(n) i,jを第nフレームの温度データT(n)で割ることによって、各ピクセルの実効放射率ki,jを算出する。
The effective emissivity k i, j of each pixel is calculated by dividing the infrared intensity data I (n) i, j of the nth frame by the temperature data T (n) of the nth frame.

この実効放射率ki,jによって第n+1フレームの赤外線強度データI(n+1) i,jを割ること
Divide the infrared intensity data I (n + 1) i, j of the (n + 1) th frame by this effective emissivity k i, j .

る。
The

これらの一連の計算より
From a series of these calculations

すなわち、式(A)を得ることができる。  That is, formula (A) can be obtained.

したがって、式(A)には、実効放射率ki,jによって第n+1フレームの赤外線強度データI(n+1) i,jを割る計算が含まれており、式(A)によって算出された補正温度データ
Therefore, the formula (A) includes a calculation of dividing the infrared intensity data I (n + 1) i, j of the (n + 1) th frame by the effective emissivity k i, j , and the corrected temperature calculated by the formula (A) data

《温度補正処理の例2》
赤外線強度抽出ルーチン70によって抽出された複数の画像フレームに対応する赤外線強度データのうち、n番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをI(n) i,j、n+1番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをI(n+1) i,j、n+2番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをI(n+2) i,j(ただし、(n),(n+1),(n+2)は、フレーム番号;i,jは、画像上の画素の位置を示す指標)とし、温度データ抽出ルーチン71によって抽出された複数の画像フレームに対応する測定対象物Cの温度データのうち、n番目の画像フレームに対応する温度データをt(n)、n+1番目の画像フレームに対応する温度データをt(n+1)とし、n+2番目の画像フレームに対応する赤外線強度データI(n+2) i,jを各画素に
<< Example 2 of temperature correction processing >>
Among the infrared intensity data corresponding to the plurality of image frames extracted by the infrared intensity extraction routine 70, the infrared intensity data corresponding to the nth image frame corresponds to I (n) i, j , n + 1th image frame. The infrared intensity data is I (n + 1) i, j , and the infrared intensity data corresponding to the (n + 2) th image frame is I (n + 2) i, j (where (n), (n + 1), (n + 2) are frame numbers; i, j are indices indicating pixel positions on the image), and correspond to the nth image frame among the temperature data of the measuring object C corresponding to the plurality of image frames extracted by the temperature data extraction routine 71. t (n) the temperature data, the temperature data corresponding to the (n + 1) th image frame and t (n + 1), to respond to the (n + 2) -th image frame Infrared intensity data I (n + 2) i, each pixel j

によって算出する。 Calculated by

〈式(B)の説明〉
赤外線強度データI(n) i,jと温度データT(n)との間には、シュテファン・ボルツマンの法則により、次式(A1)の関係が成り立つ。
(n) i,j=ρi,jσ(T(n)=ki,j(T(n) ・・・(B1)
(ただし、T(n)は、ケルビン温度:単位[K];σは、シュテファン・ボルツマン定数;ρi,jは、赤外線放射率)
<Description of Formula (B)>
The relationship of the following equation (A1) is established between the infrared intensity data I (n) i, j and the temperature data T (n) according to the Stefan-Boltzmann law.
I (n) i, j = ρ i, j σ (T (n) ) 4 = ki , j (T (n) ) 4 ... (B1)
(Where T (n) is the Kelvin temperature: unit [K]; σ is the Stefan-Boltzmann constant; ρ i, j is the infrared emissivity)

なお、式(B1)におけるki,jを、各ピクセルの実効放射率ki,jとする。Incidentally, k i in equation (B1), a j, effective emissivity k i for each pixel, and j.

式(B1)を、ある温度tの近傍で展開して1次近似して、第nフレームの赤外線強度データI(n) i,jと第n+1フレームの赤外線強度データI(n+1) i,jとの差分を取ると、次式(B2)が得られる。
(n+1) i,j−I(n) i,j=τ・ki,j(t(n+1)−t(n) ・・・(B2)
(ただし、T(n)=t+t(n),τ=4×t
The expression (B1) is expanded in the vicinity of a certain temperature t 0 and is subjected to a first-order approximation, and the infrared intensity data I (n) i, j of the nth frame and the infrared intensity data I (n + 1) i, n of the (n + 1) th frame . Taking the difference from j , the following equation (B2) is obtained.
I (n + 1) i, j −I (n) i, j = τ · k i, j (t (n + 1) −t (n) (B2)
(However, T (n) = t 0 + t (n) , τ = 4 × t 0 3 )

各ピクセルの実効放射率ki,jを、式(B2)から得た次式(B3)によって算出する。
この実効放射率ki,jによって第n,n+2フレームの赤外線強度データI(n) i,j,I(n+2) i,j
The effective emissivity k i, j of each pixel is calculated by the following equation (B3) obtained from the equation (B2).
By this effective emissivity k i, j , infrared intensity data I (n) i, j , I (n + 2) i, j of the nth and n + 2 frames.

することによって、第n+2フレームの放射率補正された温度値である補正温度データ
Correction temperature data which is a temperature value corrected for emissivity in the (n + 2) th frame

すなわち、式(B)を得ることができる。  That is, formula (B) can be obtained.

したがって、式(B)には、実効放射率ki,jによって第n,n+2フレームの赤外線強度データI(n) i,j,I(n+2) i,jを割る計算が含まれており、式(B)によって算出された補正温
Therefore, equation (B) includes a calculation that divides the infrared intensity data I (n) i, j , I (n + 2) i, j of the n, n + 2 frame by the effective emissivity k i, j , Correction temperature calculated by equation (B)

[熱分析の手順]
次に、熱分析システム200による測定対象物Cの温度変化に対する物性特性の変化に関する熱分析の手順について説明する。
[Thermal analysis procedure]
Next, a thermal analysis procedure related to a change in physical property with respect to a temperature change of the measurement object C by the thermal analysis system 200 will be described.

〔測定〕
まず、データ画像記録装置本体51、温調コントローラ52、赤外線カメラ56、および、パソコンPCを起動して熱分析処理を開始する。
[Measurement]
First, the data image recording apparatus main body 51, the temperature controller 52, the infrared camera 56, and the personal computer PC are activated to start the thermal analysis process.

次に、パソコンPC上で温調コントローラ制御用ソフトウエア61を起動して、この温調コントローラ制御用ソフトウエア61のウインドウ上で、例えば、時間に対して測定対象物Cの温度がリニアに上昇するように温調ユニット55の制御を設定する。  Next, the temperature controller control software 61 is started on the personal computer PC, and, for example, the temperature of the measuring object C increases linearly with respect to time on the window of the temperature controller controller software 61. The control of the temperature control unit 55 is set so as to.

そして、パソコンPC上で録画再生ソフトウエア62を起動すると、データ画像記録装置本体51のビデオ出力端子から出力される画像信号(図2に示す信号合成手段32により合成された信号)がビデオキャプチャボード84を介してパソコンPCに取り込まれ、赤外線カメラ56によって撮影された画像が録画再生ソフトウエア62のウインドウに映し出される。  When the recording / playback software 62 is started on the personal computer PC, an image signal output from the video output terminal of the data image recording apparatus main body 51 (a signal synthesized by the signal synthesis means 32 shown in FIG. 2) is converted into a video capture board. An image taken in by the personal computer PC via 84 and photographed by the infrared camera 56 is displayed on the window of the recording / reproducing software 62.

なお、赤外線カメラ56から出力されるビデオ出力信号はLVDSなどのデジタル信号であるのが望ましいが、赤外線カメラ56から出力されるビデオ出力信号がNTSCなどのアナログ信号の場合でも、最終的にはビデオキャプチャボード84によって量子化されたデジタルデータ(画像データ)に変換されるので、赤外線カメラ56から出力されるビデオ出力信号はNTSCなどのアナログ信号であってもよい。  Note that the video output signal output from the infrared camera 56 is preferably a digital signal such as LVDS. However, even if the video output signal output from the infrared camera 56 is an analog signal such as NTSC, the video output signal is ultimately video. Since it is converted into digital data (image data) quantized by the capture board 84, the video output signal output from the infrared camera 56 may be an analog signal such as NTSC.

また、この画像データには、各画像フレームの記録開始時点に計測された温度データT(n)を含む測定データがラインデータとして記録されている。Further, in this image data, measurement data including temperature data T (n) measured at the recording start time of each image frame is recorded as line data.

そして、この画像を、温調コントローラ制御用ソフトウエア61による温調ユニット55の一連の制御が終了するまで、録画再生ソフトウエア62によってハードディスク85に動画ファイルとして録画(記録)する。  The image is recorded (recorded) as a moving image file on the hard disk 85 by the recording / playback software 62 until the series of control of the temperature control unit 55 by the temperature control controller control software 61 is completed.

なお、温調コントローラ制御用ソフトウエア61による温調ユニット55の制御の開始および終了と、録画再生ソフトウエア62による録画の開始および終了とを連動させてもよい。  Note that the start and end of control of the temperature control unit 55 by the temperature control controller control software 61 and the start and end of recording by the recording / playback software 62 may be linked.

〔データ解析〕
次に、パソコンPC上で画像解析ソフトウエア63を起動して、ハードディスク85に記録された動画ファイルについて記録データの解析を行う。
[Data analysis]
Next, the image analysis software 63 is activated on the personal computer PC, and the recorded data is analyzed for the moving image file recorded on the hard disk 85.

具体的には、画像再生プログラム64により、動画ファイルとして記録された画像が再生され、この画像から各画像フレームに記録されたラインデータが抽出され、抽出されたラインデータが対応する文字列に変換され、この変換された文字列などがモニタ60のウインドウに表示される。  Specifically, the image reproduction program 64 reproduces an image recorded as a moving image file, extracts line data recorded in each image frame from this image, and converts the extracted line data into a corresponding character string. Then, the converted character string or the like is displayed on the window of the monitor 60.

実施形態2に係る熱分析システム200では、放射率補正プログラム65により、次のような温度補正処理が行われる。
(温度補正処理)
In the thermal analysis system 200 according to the second embodiment, the following temperature correction process is performed by the emissivity correction program 65.
(Temperature correction processing)

図13は、温度補正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。  FIG. 13 is a flowchart illustrating a detailed flow of the temperature correction process.

図13に示すように、赤外線強度抽出ルーチン70が、ハードディスク85に記録された動画ファイルに含まれる画像データから各ピクセルの赤外線強度データI(n) i,jを抽出する(赤外線強度抽出処理(ステップS1))。As shown in FIG. 13, the infrared intensity extraction routine 70 extracts infrared intensity data I (n) i, j of each pixel from image data included in a moving image file recorded on the hard disk 85 (infrared intensity extraction process ( Step S1)).

そして、温度データ抽出ルーチン71が、ラインデータ変換ルーチン68が変換した画像フレーム毎に対応する温度データT(n)を抽出する(温度データ抽出処理(ステップS2))。Then, the temperature data extraction routine 71 extracts temperature data T (n) corresponding to each image frame converted by the line data conversion routine 68 (temperature data extraction process (step S2)).

次に、温度補正ルーチン72が、画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データ(I(n) i,j)と、これらの各画像フレームに対応する測定対象物の温度データ(T(n))とに基づいて、赤外線強度データ(I(n) i,j)を各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正
を用いて算出する(温度補正処理(ステップS3))。
Next, the temperature correction routine 72 performs infrared intensity data (I (n) i, j ) of each pixel for each image frame and temperature data (T (n) ) of the measurement object corresponding to each of these image frames. The infrared intensity data (I (n) i, j ) is positive for the infrared emissivity for each pixel of each image frame.
(Temperature correction process (step S3)).

規化画像データ生成処理(ステップS4))。 Normalized image data generation process (step S4)).

また、補正動画ファイル記録ルーチン74が、正規化画像データ生成処理により各ピクセルに赤外線放射率に関して正規化された画像データD(n) i,jに基づいて補正動画ファイルを生成し、ハードディスク85に記録する(補正動画ファイル記録処理(ステップS5))。Further, the corrected moving image file recording routine 74 generates a corrected moving image file based on the image data D (n) i, j normalized with respect to the infrared emissivity for each pixel by the normalized image data generation processing, and stores it in the hard disk 85. Recording (corrected moving image file recording process (step S5)).

〈本実施例の作用効果〉
このようにして記録された補正動画ファイルを再生すると、赤外線放射率に関して正規化され、赤外線放射率に影響されない温度のみの情報である温度画像としてモニタ60に表示することができる。
<Operational effects of this embodiment>
When the corrected moving image file recorded in this way is reproduced, it can be displayed on the monitor 60 as a temperature image that is normalized with respect to the infrared emissivity and is only information of the temperature that is not affected by the infrared emissivity.

例えば、温調コントローラ制御用ソフトウエア61を制御して温度センサ83の温度を徐々に下げていくと、載置部81に載置された測定対象物Cはある瞬間から凍り始め、この凍り始める瞬間にわずかに発熱が起こる。  For example, when the temperature controller 83 is controlled to gradually decrease the temperature of the temperature sensor 83 by controlling the temperature controller control software 61, the measurement object C placed on the placement portion 81 begins to freeze at a certain moment and starts to freeze. A slight fever occurs at the moment.

そして、このような温度制御を行った場合、温度画像がモニタ60に表示されるため、わずかな発熱が例えば明るさや色の違いなどによって画像に表されるため、相転移等の物性変化をモニタ60上で明確に目視することができるとともに、物性変化(画像上の変化)が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができる。  When such temperature control is performed, since a temperature image is displayed on the monitor 60, slight heat generation is displayed on the image due to, for example, a difference in brightness or color, so that changes in physical properties such as phase transition are monitored. In addition to being clearly visible on the screen 60, it is possible to obtain an accurate temperature at the timing when a change in physical properties (a change on an image) occurs.

また、例えば測定対象物Cに熱を与えていった場合、この測定対象物Cのうち各ピクセルに対応する微小領域毎の温度の違いをモニタ60上で目視できるため、ピクセル単位での熱の流れを把握することができる。  In addition, for example, when heat is applied to the measurement object C, the difference in temperature for each minute region corresponding to each pixel in the measurement object C can be visually observed on the monitor 60. The flow can be grasped.

さらに、赤外線カメラ56により撮影した後に測定対象物Cが凍り始めたタイミングでの温度のみを取得するなど、後から各画像フレームの一部を任意に抽出して熱分析を行うことができる。  Furthermore, it is possible to perform thermal analysis by arbitrarily extracting a part of each image frame later, such as acquiring only the temperature at the timing when the measurement object C starts to freeze after being photographed by the infrared camera 56.

上述したように、本発明に係るデータ画像記録装置100は、撮影画像の画像フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各画像フレームの撮影のタイミングと測定データの取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。  As described above, the data image recording apparatus 100 according to the present invention records the physical quantity measurement data as image information for each image frame of the captured image, so that when the captured image is analyzed later, the captured image of each image frame is captured. Since the timing of acquisition corresponds to the timing of acquisition of measurement data, it is possible to grasp an accurate physical quantity when a change appears on the image.

そして、本実施例では、パソコンPCに搭載された放射率補正プログラム65が、画像にラインデータとして記録された測定データを、画像を再生しつつ抽出し、解析することにより、赤外線カメラ56により撮影された画像の各画素に対して放射率補正を行なった温度画像を生成することが可能になる。  In this embodiment, the emissivity correction program 65 installed in the personal computer PC extracts and analyzes the measurement data recorded as line data in the image while reproducing the image. It is possible to generate a temperature image in which the emissivity correction is performed on each pixel of the obtained image.

このように、本発明に係る熱分析システム200によれば、物理量の測定データを撮影画像の1つの画像フレーム毎に画像情報として記録できるので、記録された画像に書き込まれた測定データを、後から、しかも、撮影時の画像フレーム毎に正確に解析することができる。  As described above, according to the thermal analysis system 200 according to the present invention, the physical quantity measurement data can be recorded as image information for each image frame of the captured image, and therefore the measurement data written in the recorded image can be stored later. In addition, accurate analysis can be performed for each image frame at the time of shooting.

[実施形態3]
従来から、交流熱流束を利用して測定対象物の熱拡散率や熱伝導率を測定する方法が知られている(特許文献2、特許文献3等参照)。
[Embodiment 3]
Conventionally, methods for measuring the thermal diffusivity and thermal conductivity of an object to be measured using AC heat flux have been known (see Patent Document 2, Patent Document 3, etc.).

特許文献2に記載の発明では、ヒーター等により測定対象物の裏面側から表面側に交流熱流束を生じさせた状態で測定対象物の裏面側の温度と表面側の温度とを計測して、計測された測定対象物の裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθを取得して、次式に基づいて測定対象物の熱拡散率αを導出している。
In the invention described in Patent Document 2, the temperature on the back side and the surface side of the measurement object are measured in a state where an AC heat flux is generated from the back side to the front side of the measurement object by a heater or the like, The phase difference Δθ between the AC temperature change on the back side of the measured object and the AC temperature change on the surface side is acquired, and the thermal diffusivity α of the measurement object is derived based on the following equation: .

ただし、πは円周率、fはヒーター等により加えられる交流熱の周波数、dは測定対象物の厚さである。  However, (pi) is a circumference, f is the frequency of the alternating-current heat applied with a heater etc., d is the thickness of a measuring object.

また、熱伝導率λは、測定対象物の熱拡散率α、密度ρ、比熱容量cから、次式
λ=ρ・c・α
によって導出される。
Further, the thermal conductivity λ is expressed by the following equation from the thermal diffusivity α, density ρ, and specific heat capacity c of the measurement object.
λ = ρ ・ c ・ α
Is derived by

ところで、本発明の実施形態2に係る熱分析システム200でも、温調ユニット55を制御することにより測定対象物Cの裏面側(温度センサ83側)から交流熱を加えつつ、温度センサ83によって測定対象物Cの裏面側の温度を計測し、赤外線カメラ56によって測定対象物Cの表面側の赤外線放射強度を計測してデータとして記録し、これらの記録されたデータから測定対象物Cの裏面側の温度変化と表面側の温度変化とを解析することは可能である。  By the way, also in the thermal analysis system 200 according to the second embodiment of the present invention, measurement is performed by the temperature sensor 83 while AC heat is applied from the back side (temperature sensor 83 side) of the measurement object C by controlling the temperature adjustment unit 55. The temperature on the back side of the object C is measured, the infrared radiation intensity on the surface side of the measurement object C is measured by the infrared camera 56 and recorded as data, and the back side of the measurement object C is recorded from these recorded data. It is possible to analyze the temperature change and the temperature change on the surface side.

一般に、交流熱流束を利用した測定対象物の熱拡散率や熱伝導率の測定では、測定対象物の材質や厚さなどによって加える交流熱の周波数を変えるが、通常は加える交流熱の周波数が数[Hz]〜数百[Hz]程度であるのに対して、一般的な赤外線カメラのフレームレートは毎秒30フレームである。  In general, in the measurement of the thermal diffusivity and thermal conductivity of an object to be measured using AC heat flux, the frequency of the AC heat applied varies depending on the material and thickness of the object to be measured. The frame rate of a general infrared camera is 30 frames per second while it is about several [Hz] to several hundred [Hz].

このため、実施形態2に係る熱分析システム200では、測定対象物Cの交流的温度変化1周期当たりの温度データのデータ数が0〜30個程度になるので、1周期分の温度データだけでは、交流的温度変化の正弦波形を正確に再現するには温度データのデータ数が不十分である。  For this reason, in the thermal analysis system 200 according to the second embodiment, the number of pieces of temperature data per cycle of the AC temperature change of the measurement target C is about 0 to 30, so only the temperature data for one cycle is used. In order to accurately reproduce the sinusoidal waveform of the AC temperature change, the number of temperature data is insufficient.

測定対象物Cの裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθを正確に得るには、交流的温度変化がピークとなる時間(ピーク時間)を正確に得る必要があるので、実施形態2に係る熱分析システム200では、正確な熱拡散率αや熱伝導率λを算出することができない。  In order to accurately obtain the phase difference Δθ between the AC temperature change on the back side of the measurement object C and the AC temperature change on the surface side, it is necessary to accurately obtain the time (peak time) at which the AC temperature change peaks. Therefore, the thermal analysis system 200 according to the second embodiment cannot accurately calculate the thermal diffusivity α and the thermal conductivity λ.

そこで、実施形態3では、画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の測定データのうち少なくとも1つの測定データの値が略連続となるように、この測定データのデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得する。  Therefore, in the third embodiment, the data order of the measurement data is rearranged and referred to so that the value of at least one measurement data among the plurality of measurement data including the infrared intensity data for each image frame is substantially continuous. Thus, information required for calculating the target thermophysical quantity is obtained from the plurality of rearranged measurement data.

具体的には、温度センサ83によって計測された測定対象物Cの裏面側の温度の温度データと、赤外線カメラ56によって計測された測定対象物Cの表面側の赤外線放射強度を正規化して得られた温度データとがそれぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えることにより、これらの交流的温度変化の位相差Δθを取得し、これに基づいて熱拡散率や熱伝導率を導出する。  Specifically, it is obtained by normalizing the temperature data of the temperature on the back surface side of the measuring object C measured by the temperature sensor 83 and the infrared radiation intensity on the front surface side of the measuring object C measured by the infrared camera 56. By rearranging the data order so that each temperature data accurately reproduces a sinusoidal waveform, the phase difference Δθ of these AC temperature changes is obtained, and based on this, the thermal diffusivity and thermal conductivity are derived. To do.

[熱分析システムの全体構成]
図11に、実施形態3に係る熱分析システム300(熱分析装置)の全体構成が示されている。
[Overall configuration of thermal analysis system]
FIG. 11 shows an overall configuration of a thermal analysis system 300 (thermal analysis apparatus) according to the third embodiment.

熱分析システム300の[熱分析システムの全体構成]、[温度調節装置]、[コンピュータシステム(パソコン)の構成]、[熱分析システムの接続]、[データ画像記録装置本体の構成]については、実施形態2に係る熱分析システム200と同様なので、ここでは説明を省略する。  Regarding [the overall configuration of the thermal analysis system], [temperature controller], [configuration of the computer system (personal computer)], [connection of the thermal analysis system], and [configuration of the data image recording apparatus main body] of the thermal analysis system 300, Since it is the same as that of the thermal analysis system 200 according to the second embodiment, the description thereof is omitted here.

[パソコンに搭載されるソフトウエアの構成]
図14は、実施形態3に係るパソコン本体57のハードディスク85に搭載されたソフトウエアの構成を示す図であり、図14に示す矢印はデータの流れを示している。
[Software configuration on the PC]
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of software installed in the hard disk 85 of the personal computer main body 57 according to the third embodiment, and the arrows shown in FIG. 14 indicate the flow of data.

図14に示すように、ハードディスク85には、温調コントローラ制御用ソフトウエア61と、録画再生ソフトウエア62と、画像解析ソフトウエア63とが予めインストールされており、これらのうち、温調コントローラ制御用ソフトウエア61と録画再生ソフトウエア62とは実施形態2のそれらと同一の構成となっている。  As shown in FIG. 14, temperature control controller control software 61, recording / playback software 62, and image analysis software 63 are preinstalled in the hard disk 85. Software 61 and recording / reproducing software 62 have the same configuration as that of the second embodiment.

また、画像解析ソフトウエア63は、画像再生プログラム64と、放射率補正プログラム65と、熱物性量算出プログラム90(熱物性量算出プログラム)とを有しており、これらのうち、画像再生プログラム64と放射率補正プログラム65とは実施形態2のそれと同一の構成となっている。  The image analysis software 63 includes an image reproduction program 64, an emissivity correction program 65, and a thermophysical quantity calculation program 90 (thermophysical quantity calculation program). The emissivity correction program 65 has the same configuration as that of the second embodiment.

熱物性量算出プログラム90は、温度センサ83によって測定された測定対象物Cの裏面側の温度の温度データT(n)(以下、これを「センサ側温度データT(n)」とする。)と、赤外線カメラ56により得られた赤外線強度データI(n) i,jに基づいて算出される測定対象
The thermophysical quantity calculation program 90 is temperature data T (n) of the temperature on the back surface side of the measuring object C measured by the temperature sensor 83 (hereinafter referred to as “sensor side temperature data T (n) ”). And a measurement object calculated based on the infrared intensity data I (n) i, j obtained by the infrared camera 56

熱物性量算出プログラム90は、オフセットルーチン91(オフセット手段)と、データ補完ルーチン92(データ補完手段)と、ピーク時間取得ルーチン93(ピーク時間取得手段)と、位相差取得ルーチン94(位相差取得手段)と、熱物性量算出ルーチン95(熱物性量算出手段)とを有している。  The thermophysical quantity calculation program 90 includes an offset routine 91 (offset means), a data complement routine 92 (data complement means), a peak time acquisition routine 93 (peak time acquisition means), and a phase difference acquisition routine 94 (phase difference acquisition). Means) and a thermophysical quantity calculation routine 95 (thermophysical quantity calculation means).

オフセットルーチン91は、上記のセンサ側温度データT(n)と上記の表面側温度データ
処理を行う。
The offset routine 91 includes the sensor side temperature data T (n) and the surface side temperature data.
Process.

データ補完ルーチン92は、オフセットルーチン91によりオフセット処理されたセン
期に等しいサンプリング周期で分割し、それらの複数のサンプリング周期の各周期に含まれる温度データを抽出し、抽出した温度データを並び替えて重ね合わせて、少なくともサンプリング周期の1周期分の温度データを補完することにより、センサ側温度データT(n)
の補完データを生成する。
The data complement routine 92 is a sensor that has been offset processed by the offset routine 91.
The temperature data included in each of the plurality of sampling periods is extracted, and the extracted temperature data is rearranged and overlapped, and temperature data for at least one sampling period is obtained. By complementing, sensor side temperature data T (n)
Generate complementary data for.

そして、ピーク時間取得ルーチン93は、データ補完ルーチン92により生成された2組の補完データについて、それらの交流的温度変化がピークとなる時間(ピーク時間)をそれぞれ取得する。  Then, the peak time acquisition routine 93 acquires, for the two sets of complementary data generated by the data supplementation routine 92, the time (peak time) when the AC temperature change peaks.

また、位相差取得ルーチン94は、ピーク時間取得ルーチン93により取得された2組の補完データの各ピーク時間に基づいて、これら2つの正弦波形の位相差を算出する。  The phase difference acquisition routine 94 calculates the phase difference between these two sine waveforms based on the peak times of the two sets of complementary data acquired by the peak time acquisition routine 93.

さらに、熱物性量算出ルーチン95は、位相差取得ルーチン94により取得された2つの正弦波形の位相差と、温調コントローラ制御用ソフトウエア61等により設定された交流熱の周波数と、予め測定され、予め熱物性量算出プログラム90を操作して入力された測定対象物Cの厚さ、密度、比熱容量とに基づいて測定対象物Cの熱拡散率や熱伝導率を算出する。  Further, the thermophysical quantity calculation routine 95 is preliminarily measured with the phase difference between the two sine waveforms acquired by the phase difference acquisition routine 94 and the AC heat frequency set by the temperature controller controller control software 61 or the like. The thermal diffusivity and thermal conductivity of the measurement object C are calculated based on the thickness, density, and specific heat capacity of the measurement object C input in advance by operating the thermophysical quantity calculation program 90.

[熱分析の手順]
次に、熱分析システム300による測定対象物Cの温度上昇に対する熱拡散率や熱伝導率の変化に関する熱分析の手順について説明する。
[Thermal analysis procedure]
Next, a thermal analysis procedure related to a change in thermal diffusivity and thermal conductivity with respect to a temperature rise of the measurement object C by the thermal analysis system 300 will be described.

さらに具体的には、この熱分析では、熱分析システム300により、図15に示すような全体として正の勾配を有する交流熱流束を測定対象物Cに加えつつ計測された、測定対象物Cの裏面側の温度と赤外線カメラ56によって取得された赤外線強度に基づいて算出される測定対象物Cの表面側の温度とから、測定対象物Cの融解前後における熱拡散率や熱伝導率の変化を計測する。  More specifically, in this thermal analysis, the measurement object C measured by the thermal analysis system 300 while adding an AC heat flux having a positive gradient as a whole to the measurement object C as shown in FIG. Changes in thermal diffusivity and thermal conductivity before and after melting of the measuring object C are calculated from the temperature on the back surface side and the temperature on the surface side of the measuring object C calculated based on the infrared intensity acquired by the infrared camera 56. measure.

〔測定〕
まず、データ画像記録装置本体51、温調コントローラ52、赤外線カメラ56、および、パソコンPCを起動して熱分析処理を開始する。
[Measurement]
First, the data image recording apparatus main body 51, the temperature controller 52, the infrared camera 56, and the personal computer PC are activated to start the thermal analysis process.

次に、パソコンPC上で温調コントローラ制御用ソフトウエア61を起動して温調コントローラ制御用ソフトウエア61のウインドウ上で温調ユニット55の制御を設定する。  Next, the temperature control controller control software 61 is started on the personal computer PC, and the control of the temperature control unit 55 is set on the window of the temperature control controller control software 61.

本実施の形態では、温調素子(ここではペルチェ素子)82によって、測定対象物Cに、図15に示すような正の勾配を有する交流熱流束(周期:Tth)が加わるように温調ユニット55を制御する。In the present embodiment, the temperature adjustment element (here, Peltier element) 82 adjusts the temperature so that an AC heat flux (period: T th ) having a positive gradient as shown in FIG. The unit 55 is controlled.

そして、パソコンPC上で録画再生ソフトウエア62を起動すると、赤外線カメラ56によって撮影された画像が録画再生ソフトウエア62のウインドウに映し出される。  When the recording / reproducing software 62 is activated on the personal computer PC, an image photographed by the infrared camera 56 is displayed on the window of the recording / reproducing software 62.

この画像の画像データには、各画像フレームの記録開始時点に計測されたセンサ側温度データT(n)を含む測定データがラインデータとして記録されている。In the image data of this image, measurement data including sensor side temperature data T (n) measured at the recording start time of each image frame is recorded as line data.

そして、この画像を録画再生ソフトウエア62によってハードディスク85に動画ファイルとして録画(記録)する。  Then, this image is recorded (recorded) as a moving image file on the hard disk 85 by the recording / reproducing software 62.

〔データ解析〕
次に、パソコンPC上で画像解析ソフトウエア63を起動して、ハードディスク85に記録された動画ファイルについて記録データの解析を行う。
[Data analysis]
Next, the image analysis software 63 is activated on the personal computer PC, and the recorded data is analyzed for the moving image file recorded on the hard disk 85.

まず、放射率補正プログラム65によりハードディスク85に記録された動画ファイルに対して温度補正処理を行なう。  First, temperature correction processing is performed on the moving image file recorded on the hard disk 85 by the emissivity correction program 65.

放射率補正プログラム65は、赤外線強度データ(I(n) i,j)に基づいて赤外線放射率に
(n) i,jに基づいて補正動画ファイルを生成し、生成された補正動画ファイルをハードディスク85に記録する。
The emissivity correction program 65 calculates the infrared emissivity based on the infrared intensity data (I (n) i, j ).
D (n) A corrected moving image file is generated based on i, j , and the generated corrected moving image file is recorded on the hard disk 85.

するが、例えば、これらの複数の画素のうち特定の画素から抽出した画素データを使用してもよいし、これらの複数の画素の画素データに対して適宜の平均処理を施してから使用してもよい。 However, for example, pixel data extracted from a specific pixel among the plurality of pixels may be used, or the pixel data of the plurality of pixels may be used after performing an appropriate averaging process. Also good.

〔熱物性量算出処理〕
図16は、熱物性量算出プログラムによる熱物性量算出処理の流れを説明するフローチ
と時間tとの関係を示すグラフ、図17(b)は、図17(a)に示すグラフに対してオフセット処理して得られた正弦波のグラフを示している。
[Thermophysical amount calculation processing]
FIG. 16 is a flowchart for explaining the flow of thermophysical quantity calculation processing by the thermophysical quantity calculation program.
FIG. 17B shows a graph of a sine wave obtained by performing offset processing on the graph shown in FIG. 17A.

上述のように、測定対象物Cには、図15に示すような全体として正の勾配を有する交流熱流束が加えられるので、センサ側温度データT(n)と時間tとの関係を示すグラフも、表
して正の勾配を有する正弦波形となる。
As described above, since the AC heat flux having a positive gradient as a whole as shown in FIG. 15 is applied to the measurement object C, the graph showing the relationship between the sensor side temperature data T (n) and the time t. Even the table
Thus, a sine waveform having a positive slope is obtained.

(オフセット処理)
のそれぞれについて、位相差の抽出に不要な成分である温度上昇成分をオフセットして、図17(b)に示すような正弦波形の温度データを得る(ステップS11)。
(Offset processing)
For each of these, a temperature rise component which is an unnecessary component for phase difference extraction is offset to obtain sinusoidal temperature data as shown in FIG. 17B (step S11).

なお、図18(a)は、オフセット処理後のセンサ側温度データT(n)の正弦波形であり、
FIG. 18A shows a sine waveform of the sensor side temperature data T (n) after the offset processing.

(データ補完処理)
次に、データ補完ルーチン92は、オフセットルーチン91によりオフセット処理され
補完処理を行う(ステップS12)。
(Data supplement processing)
Next, the data complementing routine 92 is offset processed by the offset routine 91.
Complement processing is performed (step S12).

このデータ補完処理を、図17(b)に示すようなTth≧Tfrの場合について、データ補完処理の方法を示した図19(a)〜(c)を参照しつつ説明する。This data complementing process will be described with reference to FIGS. 19A to 19C showing the method of the data complementing process in the case of T th ≧ T fr as shown in FIG.

まず、データ補完ルーチン92は、オフセットルーチン91によりオフセット処理され
束の周期Tthに等しいサンプリング周期Tで分割する(図17(b)参照)。
First, the data complement routine 92 is offset processed by the offset routine 91.
The sample is divided at a sampling period T s equal to the bundle period T th (see FIG. 17B).

このようにして分割された各周期をそれぞれ、サンプリング周期(1),サンプリング周期(2),…とすると、例えば、図17(b)に示すように、サンプリング周期(1)には、温度データT11,T12,T13,…が含まれ、サンプリング周期(2)には、温度データT21,T22,T23,…が含まれる。Assuming that the periods divided in this way are a sampling period (1), a sampling period (2),..., For example, as shown in FIG. T 11 , T 12 , T 13 ,... Are included, and the sampling period (2) includes temperature data T 21 , T 22 , T 23 ,.

次に、データ補完ルーチン92は、各サンプリング周期(1),(2),…のサンプリング開始時間と、各サンプリング周期(1),(2),…の最初の温度データT11,T21,…の取得時間との間の各時間偏差(タイムシフト量)t,t,…を、交流熱流束の周期Tthと画像フレームの取得周期Tfrとに基づいて算出する。Next, the data complementing routine 92 performs the sampling start time of each sampling period (1), (2),... And the first temperature data T 11 , T 21,. The time deviations (time shift amounts) t 1 , t 2 ,... Between the acquisition times of... Are calculated based on the AC heat flux period T th and the image frame acquisition period T fr .

そして、データ補完ルーチン92は、図19(a)〜(c)に示すように、分割されたサンプリング周期(1)に含まれる温度データT11,T12,T13,…(図19(a)参照)と、サンプリング周期(2)に含まれる温度データT21,T22,T23,…(図19(b)参照)と、をそれぞれ基準時間からタイムシフト量t,t,…だけ時間的にシフトさせて重ね合わせる(図19(c)参照)。Then, as shown in FIGS. 19A to 19C, the data complementing routine 92 performs temperature data T 11 , T 12 , T 13 ,... Included in the divided sampling period (1) (FIG. 19 (a)). )) And the temperature data T 21 , T 22 , T 23 ,... (See FIG. 19B) included in the sampling period (2), respectively, from the reference time, the time shift amounts t 1 , t 2 ,. Are overlapped with each other shifted in time (see FIG. 19C).

なお、図19(a)は、図17(b)に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期(1)について抽出した温度データの図であり、図19(b)は、図17(b)に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期(2)について抽出した温度データの図であり、図19(c)は、図19(a)に示す温度データおよび図19(b)に示す温度データを重ね合わせた図である。  FIG. 19A is a diagram of temperature data extracted for the sampling period (1) in the sine wave after the offset processing shown in FIG. 17B, and FIG. 19B is a diagram of FIG. FIG. 19C shows the temperature data extracted for the sampling period (2) in the sine wave after the offset processing shown in FIG. 19C. FIG. 19C shows the temperature data shown in FIG. 19A and FIG. It is the figure which superimposed the temperature data.

図19(c)に示すように、上述のデータ補完処理により、交流熱流束の1周期分に含まれる温度データをおよそ2倍に増やすことができる。  As shown in FIG. 19 (c), the temperature data included in one cycle of the AC heat flux can be increased approximately twice by the above-described data interpolation processing.

本実施の形態では、このようなデータの重ね合わせを、例えば、数周期から数十周期分について行なうことによって、緻密な正弦波形を再現する。  In the present embodiment, such a superposition of data is performed for several cycles to several tens of cycles, for example, to reproduce a dense sine waveform.

《時間偏差の算出例》
図17(b)に示すように、交流熱流束の周期Tthと画像フレームの取得周期Tfrとの大小関係がTth≧Tfrである場合には、サンプリング周期(n)のタイムシフト量tは、次式(C1)により求められる。
また、図20に示すように、交流熱流束の周期Tthと画像フレームの取得周期Tfrとの大
(C2)により求められる。
ただし、[ ]はガウス記号であり、[x]は、実数xを超えない最大の整数を表す。
《Example of calculating time deviation》
As shown in FIG. 17B, when the magnitude relationship between the AC heat flux period T th and the image frame acquisition period T fr is T th ≧ T fr , the time shift amount of the sampling period (n) t n is obtained by the following equation (C1).
In addition, as shown in FIG. 20, there is a large difference between the AC heat flux period T th and the image frame acquisition period T fr.
It is calculated | required by (C2).
However, [] is a Gaussian symbol, and [x] represents the maximum integer not exceeding the real number x.

なお、図20に示すTth≦Tfrの場合には、各サンプリング周期内に含まれている温度デ
最初の温度データのデータ取得時間になっている。
When T th ≦ T fr shown in FIG. 20, the temperature data included in each sampling period is
It is the data acquisition time of the first temperature data.

ところで、本実施の形態の熱分析システム300では、温度センサ83側から交流熱を加えており、この交流熱が測定対象物Cの温度センサ83側から表面側まで伝達するのに
波形に対して、図18(a),(b)に示すような時間的遅れが生じる。
By the way, in the thermal analysis system 300 of the present embodiment, AC heat is applied from the temperature sensor 83 side, and this AC heat is transmitted from the temperature sensor 83 side to the surface side of the measurement object C.
A time delay as shown in FIGS. 18A and 18B occurs with respect to the waveform.

また、測定対象物Cの表面側の温度の振幅は、温度の減衰により、実際には測定対象物Cのセンサ側の温度の振幅より小さくなっているが、図18(a),(b)に示されたグラフは、それぞれの振幅が一致するように規格化している。  Further, the amplitude of the temperature on the surface side of the measuring object C is actually smaller than the amplitude of the temperature on the sensor side of the measuring object C due to the attenuation of the temperature, but FIGS. 18A and 18B. The graph shown in Fig. 6 is normalized so that the respective amplitudes coincide with each other.

これらの正弦波形がピークとなる時間(ピーク時間)をそれぞれ抽出することにより、これらの正弦波形の位相差Δθ[rad]を算出することができる。  By extracting the time (peak time) at which these sine waveforms are peaked, the phase difference Δθ [rad] of these sine waveforms can be calculated.

(ピーク時間取得処理)
ピーク時間取得ルーチン93は、データ補完ルーチン92により生成された2組の補完
波形がピークとなる時間(ピーク時間)をそれぞれ取得する(ステップS13)。
(Peak time acquisition processing)
The peak time acquisition routine 93 includes two sets of complements generated by the data complement routine 92.
Each time (peak time) when the waveform reaches a peak is acquired (step S13).

補完ルーチン92により緻密な正弦波形になっているので、ピーク時間取得ルーチン93によって正確なピーク時間を取得することができる。 Since a precise sine waveform is obtained by the complement routine 92, an accurate peak time can be acquired by the peak time acquisition routine 93.

(位相差取得処理)
位相差取得ルーチン94は、ピーク時間取得ルーチン93により取得された2組の補完
て、これら2つの正弦波形の位相差Δθ[rad]を算出する(ステップS14)。
(Phase difference acquisition process)
The phase difference acquisition routine 94 includes two sets of complements acquired by the peak time acquisition routine 93.
Then, the phase difference Δθ [rad] between these two sine waveforms is calculated (step S14).

(熱物性量算出処理)
熱物性量算出ルーチン95は、位相差取得ルーチン94により取得された2つの正弦波形の位相差Δθと、温調コントローラ制御用ソフトウエア61等により設定された交流熱の周波数fと、予め測定され、予め熱物性量算出プログラム90を操作して入力された測定対象物Cの厚さd、密度ρ、比熱容量cとから、次の2式に基づいて測定対象物Cの熱拡散率αや熱伝導率λを算出する(ステップS15)。
実施形態3に係る熱分析システム300では、各画素について赤外線強度データI(n) i,j
毎の各画素について熱拡散率や熱伝導率を算出することが可能である。
(Thermophysical amount calculation processing)
The thermophysical quantity calculation routine 95 is measured in advance with the phase difference Δθ between the two sine waveforms acquired by the phase difference acquisition routine 94 and the AC heat frequency f set by the temperature controller control software 61 or the like. From the thickness d, density ρ, and specific heat capacity c of the measurement object C input by operating the thermophysical quantity calculation program 90 in advance, the thermal diffusivity α of the measurement object C and The thermal conductivity λ is calculated (step S15).
In the thermal analysis system 300 according to the third embodiment, infrared intensity data I (n) i, j for each pixel.
It is possible to calculate the thermal diffusivity and the thermal conductivity for each pixel.

そして、このように算出された各画素の熱拡散率や熱伝導率のデータは、時系列毎(すなわち、画像フレーム毎)に数表として出力してもよいが、データ数が膨大であるため、本実施の形態の熱分析システム200では、各画素の熱拡散率や熱伝導率の大小を表示画像のピクセル色に対応させて表示することにより、熱拡散率や熱伝導率の分布をカラー画像として表示するように構成されている。  The data of thermal diffusivity and thermal conductivity of each pixel calculated in this way may be output as a numerical table for each time series (that is, for each image frame), but the number of data is enormous. In the thermal analysis system 200 of the present embodiment, the thermal diffusivity and thermal conductivity of each pixel are displayed in correspondence with the pixel color of the display image, so that the thermal diffusivity and the thermal conductivity distribution are displayed in color. It is configured to display as an image.

〈本実施例の作用効果〉
このような構成により、熱拡散率や熱伝導率の分布が視覚化され、熱拡散率や熱伝導率の分布を直感的に把握することができる。
<Operational effects of this embodiment>
With such a configuration, the thermal diffusivity and the thermal conductivity distribution are visualized, and the thermal diffusivity and the thermal conductivity distribution can be intuitively grasped.

また、特定の画素あるいは画像領域について、熱拡散率や熱伝導率のデータを時系列毎(すなわち、画像フレーム毎)にグラフにプロットすることにより、熱入力に対する被測定物の熱拡散率や熱伝導率の変化を調べることもできる。  In addition, by plotting thermal diffusivity and thermal conductivity data for a specific pixel or image area on a graph for each time series (that is, for each image frame), the thermal diffusivity and heat The change in conductivity can also be examined.

本実施の形態に係る測定では、測定対象物Cに全体として正の勾配を有する交流熱流束を加えるので、測定対象物Cに入力される熱流束の成分のうち、正勾配の線形成分により測定対象物Cの温度は徐々に上昇し、あるとき測定対象物Cの融解が始まる。  In the measurement according to the present embodiment, since an AC heat flux having a positive gradient as a whole is added to the measurement target C, measurement is performed using a linear component having a positive gradient among the components of the heat flux input to the measurement target C. The temperature of the object C gradually rises, and the melting of the object C to be measured starts at a certain time.

例えば、赤外線放射率に関して正規化された補正動画ファイルの画像と、上述のカラー画像化された熱拡散率や熱伝導率の分布画像とを同時に参照することにより、測定対象物Cが融解する様子を温度画像で目視しつつ、融解前後での熱拡散率や熱伝導率の変化を確認することできる。  For example, the measurement object C is melted by simultaneously referring to the image of the corrected moving image file normalized with respect to the infrared emissivity and the above-described color diffusivity and thermal conductivity distribution image. It is possible to confirm changes in thermal diffusivity and thermal conductivity before and after melting while visually checking the temperature.

このように、実施形態3に係る熱分析システム300では、相転移などの物性状態の変化に伴う熱拡散率や熱伝導率の変化を測定することができ、熱拡散率や熱伝導率の相状態に関する依存性を調べることができる。  As described above, in the thermal analysis system 300 according to the third embodiment, it is possible to measure changes in thermal diffusivity and thermal conductivity associated with changes in physical properties such as phase transition, and the phase of thermal diffusivity and thermal conductivity can be measured. You can examine dependencies on the state.

しかも、データ補完ルーチン92により正弦波形を正確に再現するので、ピーク時間取得ルーチン93により正確なピーク時間を取得でき、位相差取得ルーチン94により各正弦波形の正確な位相差を取得できるので、熱物性量算出ルーチン95により、この正確な位相差に基づいて測定対象物の正確な熱拡散率および/または熱伝導率を算出することができる。  In addition, since the sine waveform is accurately reproduced by the data complementing routine 92, an accurate peak time can be acquired by the peak time acquisition routine 93, and an accurate phase difference of each sine waveform can be acquired by the phase difference acquisition routine 94. The physical quantity calculation routine 95 can calculate the accurate thermal diffusivity and / or thermal conductivity of the measurement object based on this accurate phase difference.

これにより、例えば、交流熱の数周期から数十周期分のデータの重ね合わせることによってデータを補完することができるので、フレームレートがさほど大きくない一般的な赤外線カメラであっても、正確な熱拡散率および/または熱伝導率を算出することができる。  As a result, for example, the data can be complemented by superimposing data of several cycles to several tens of cycles of AC heat. Therefore, even with a general infrared camera whose frame rate is not so large, accurate heat The diffusivity and / or thermal conductivity can be calculated.

なお、実施形態3の熱分析システム300では、放射率補正プログラム65によって、赤外線カメラ56により撮影された測定対象物Cの表面側の赤外線画像データから測定対象物Cの表面側の温度を正確に測定することができることにより、測定対象物Cの正確な熱拡散率や熱伝導率の算出が可能になっている。  In the thermal analysis system 300 of the third embodiment, the temperature on the surface side of the measurement object C is accurately determined from the infrared image data on the surface side of the measurement object C photographed by the infrared camera 56 by the emissivity correction program 65. By being able to measure, calculation of the exact thermal diffusivity and thermal conductivity of the measuring object C is possible.

本実施の形態で示されたように、本発明の熱分析装置では、画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の測定データのうち少なくとも1つの測定データの値が略連続となるようにデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得することができる。  As shown in the present embodiment, in the thermal analysis device of the present invention, the data order is set so that the value of at least one measurement data among a plurality of measurement data including infrared intensity data for each image frame is substantially continuous. By rearranging and referring to the information, it is possible to obtain information necessary for calculating the target thermophysical property amount from the plurality of rearranged measurement data.

具体的には、本実施の形態において、上記の「測定データの値が略連続となるようなデータ順序の並べ替え」は「温度データの並べ替え」であり、上記の「必要とされる情報」は「測定対象物Cの裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθ」であり、「目的とする熱物性量」は「熱拡散率や熱伝導率」であるが、本発明の熱分析装置では、データ順序を並べ替える物理量は、必ずしも温度である必要はなく、また、その物理量が時間に対して周期性を有する必要もない。  Specifically, in the present embodiment, the “order of data order so that the measurement data values are substantially continuous” is “temperature data rearrangement” and the above “required information” "Is the phase difference Δθ between the AC temperature change on the back side and the AC temperature change on the surface side of the object C to be measured, and the" target thermophysical quantity "is" thermal diffusivity and thermal conductivity ". However, in the thermal analysis apparatus of the present invention, the physical quantity for rearranging the data order does not necessarily need to be temperature, and the physical quantity need not have periodicity with respect to time.

例えば、ある測定データの値が単調に増大または減少する順に、画像フレームの表示順序を並び替えることにより、上記の測定データの増大または減少に伴い測定対象物Cに生じる画像上の変化をモニタ60によって確認することもできる。  For example, by rearranging the display order of the image frames in the order in which the value of certain measurement data increases or decreases monotonously, the change in the image generated in the measurement object C due to the increase or decrease in the measurement data is monitored 60. Can also be confirmed.

このように、本発明の熱分析装置では、撮影された画像の画像フレームの取得のタイミングと、計測されてラインデータとして画像データに記録された物理量の取得のタイミングとが同期しているので、計測されたある測定データが略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することにより、計測された物理用のうち、少なくとも1つの物理量に注目して、この物理量の変化に対して撮影された画像がどのように変化するかが分析可能になる。  As described above, in the thermal analysis device of the present invention, the acquisition timing of the image frame of the captured image is synchronized with the acquisition timing of the physical quantity measured and recorded in the image data as line data. By reordering the display order of the image frames so that certain measured data is substantially continuous, pay attention to at least one physical quantity in the measured physics and respond to this change in physical quantity. It is possible to analyze how the captured image changes.

1 赤外線カメラ(撮影手段)
2 測定センサ(測定手段)
3 データ画像記録装置本体
31 同期信号分離手段
32 信号合成手段
33 クロック信号発生部
34 信号生成手段
35 アナログスイッチ
100 データ画像記録装置
A 測定対象物
1 Infrared camera (photographing means)
2 Measuring sensor (measuring means)
3 Data Image Recording Device Body 31 Synchronization Signal Separation Unit 32 Signal Synthesis Unit 33 Clock Signal Generation Unit 34 Signal Generation Unit 35 Analog Switch 100 Data Image Recording Device A Measurement Object

Claims (10)

測定対象物を動画として撮影する撮影手段と、
前記測定対象物に関する物理量を測定する測定手段と、
前記撮影手段からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段と、
前記測定手段により測定された測定データを、前記同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように2値化して、前記映像信号に合成して出力する信号合成手段と、有し、
前記信号合成手段が、前記明暗に2値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも1つの走査線上の、前記映像信号を妨げない位置に表示するように出力することを特徴とするデータ画像記録装置。
Photographing means for photographing the measurement object as a movie;
Measuring means for measuring a physical quantity related to the measurement object;
Synchronization signal separation means for separating the synchronization signal from the video signal from the photographing means;
The measurement data measured by the measuring means is acquired for each image frame of the moving image based on the synchronization signal, binarized so as to be bright and dark on the image, synthesized with the video signal, and output. a signal combining means, and
The signal synthesizing means outputs the measurement data binarized into light and dark so as to be displayed at a position on the at least one scanning line of the image frame corresponding to the measurement data so as not to interfere with the video signal. A characteristic data image recording apparatus.
前記2値化された測定データが表示される走査線が前記各画像フレームの最上位の走査線であることを特徴とする請求項1に記載のデータ画像記録装置。 2. The data image recording apparatus according to claim 1, wherein a scanning line on which the binarized measurement data is displayed is a top scanning line of each image frame. 前記信号合成手段が、前記測定データを、前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段と、前記同期信号に基づいて、前記撮影手段からの映像信号を遮断すると共に、前記信号生成手段により生成された信号を出力するアナログスイッチと、を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のデータ画像記録装置。 The signal synthesizing unit converts the measurement data into a signal synchronized with the video signal based on the synchronization signal and generates the video signal from the photographing unit based on the synchronization signal. The data image recording apparatus according to claim 1, further comprising: an analog switch that cuts off a signal and outputs a signal generated by the signal generation unit. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のデータ画像記録装置と、
該データ画像記録装置により前記測定データが合成された映像信号を画像データに変換して記録可能、かつ、変換された該画像データと該画像データに含まれる前記測定データを演算処理可能とするコンピュータシステムと、を備えた熱分析装置であって、
前記コンピュータシステムが、前記動画として記録された画像を表示する画像再生手段と、前記画像データから前記明暗に2値化された測定データを抽出する2値化データ抽出手段と、
前記明暗に2値化された測定データを対応する文字列のデータに変換する2値化データ変換手段と、を有する画像再生ソフトウエアを搭載していることを特徴とする熱分析装置。
A data image recording apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A computer capable of converting and recording a video signal in which the measurement data is combined by the data image recording apparatus into image data and capable of performing arithmetic processing on the converted image data and the measurement data included in the image data. A thermal analysis device comprising a system,
An image reproducing means for displaying an image recorded as the moving image; and a binarized data extracting means for extracting the measurement data binarized brightly and darkly from the image data;
A thermal analysis apparatus comprising image reproduction software having binary data conversion means for converting the measurement data binarized into light and dark into corresponding character string data.
測定対象物を動画として撮影した映像信号と前記測定対象物に関する物理量の測定データとを取得し、
前記測定データを、前記映像信号から分離した同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、
前記画像上の明暗となるように2値化し、
前記映像信号を妨げない位置に合成して出力する、ことを特徴とするデータ画像記録方法。
Obtain a video signal obtained by shooting the measurement object as a movie and physical quantity measurement data related to the measurement object,
The measurement data is acquired for each image frame of the moving image based on a synchronization signal separated from the video signal,
Binarize so that it is light and dark on the image,
A data image recording method comprising: synthesizing and outputting the video signal at a position that does not interfere with the video signal.
前記撮影手段を、赤外線画像を撮影する赤外線画像撮影手段とし、
前記測定手段を、前記測定対象物の温度を測定する温度センサとして、
前記赤外線画像の画像データから画像フレーム毎に各画素の赤外線強度データを抽出する赤外線強度抽出手段と、
前記画像データから前記測定データとしての前記測定対象物の温度データを抽出する測定データ抽出手段と、
前記画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データと該各画像フレームに対応する前記測定対象物の温度データとに基づいて、前記赤外線強度データを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた補正温度データを算出する温度補正手段と、
前記補正温度データに基づいて各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データを生成する正規化画像データ生成手段と、を有する画像解析ソフトウエアを搭載していることを特徴とする請求項4に記載の熱分析装置。
The photographing means is an infrared image photographing means for photographing an infrared image,
The measuring means as a temperature sensor for measuring the temperature of the measurement object,
Infrared intensity extraction means for extracting infrared intensity data of each pixel for each image frame from the image data of the infrared image;
Measurement data extraction means for extracting temperature data of the measurement object as the measurement data from the image data;
Based on the infrared intensity data of each pixel for each image frame and the temperature data of the measurement object corresponding to each image frame, the infrared intensity data is normalized with respect to the infrared emissivity for each pixel of each image frame. Temperature correction means for calculating the obtained corrected temperature data;
The image analysis software having normalized image data generation means for generating image data obtained by normalizing the infrared emissivity for each pixel of each image frame based on the corrected temperature data is mounted. The thermal analyzer according to claim 4, wherein
測定対象物の赤外線画像を動画として撮影する赤外線画像撮影手段によって取得された画像データの画像フレーム毎に請求項5に記載のデータ画像記録方法を用いて合成され記録された前記測定対象物の温度データと、少なくとも1つの前記画像フレームの各画素の赤外線強度データと、に基づいて、前記画像フレームの各画素に対応する実効的な赤外線放射率を算出し、
前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを前記実効的な赤外線放射率によって割ることにより該実効的な赤外線放射率に関して前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを正規化した補正赤外線強度データを算出し、
該補正赤外線強度データに基づいて、前記画像フレームの各画素について正規化した補正温度データを算出する、ことを特徴とする画像データの正規化方法。
The temperature of the measurement object synthesized and recorded using the data image recording method according to claim 5 for each image frame of image data acquired by infrared image photographing means for photographing an infrared image of the measurement object as a moving image. Based on the data and infrared intensity data of each pixel of the at least one image frame, an effective infrared emissivity corresponding to each pixel of the image frame is calculated,
Dividing the infrared intensity data of each pixel of the image frame by the effective infrared emissivity to calculate corrected infrared intensity data obtained by normalizing the infrared intensity data of each pixel of the image frame with respect to the effective infrared emissivity And
A method for normalizing image data, comprising: calculating corrected temperature data normalized for each pixel of the image frame based on the corrected infrared intensity data.
前記画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の前記測定データのうち少なくとも1つの測定データの値が略連続となるように該少なくとも1つの測定データのデータ順序を並べ替えて参照することを特徴とする請求項6に記載の熱分析装置。 The data order of the at least one measurement data is rearranged and referred to so that the value of at least one measurement data of the plurality of measurement data including the infrared intensity data for each image frame is substantially continuous. The thermal analyzer according to claim 6. 前記測定対象物の裏面側から交流熱を加えつつ前記温度センサによって該測定対象物の裏面側の温度を計測した温度データとしての測定データと、前記赤外線画像撮影手段によって前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度を計測した赤外線放射強度データとしての測定データと、を解析する熱分析装置であって、
前記測定対象物の裏面側の温度の温度データと前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度データを正規化して得られた温度データとが、それぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えて重ね合わせることによりデータ補完を行なうデータ補完手段と、
該データ補完手段によりデータ補完された2組の正弦波形が示すデータから正弦波形がピークとなるピーク時間を取得するピーク時間取得手段と、
該ピーク時間取得手段により取得された前記2組の正弦波形の各ピーク時間から各正弦波形の位相差を取得する位相差取得手段と、
該位相差取得手段により取得された前記2組の正弦波形の位相差に基づいて熱拡散率および/または熱伝導率を算出する熱物性量算出手段と、
を有することを特徴とする請求項8に記載の熱分析装置。
Measurement data as temperature data obtained by measuring the temperature of the back side of the measurement object by the temperature sensor while applying AC heat from the back side of the measurement object, and the surface side of the measurement object by the infrared image photographing means A thermal analysis device for analyzing measurement data as infrared radiation intensity data obtained by measuring the infrared radiation intensity of
The data order is set so that the temperature data of the temperature on the back side of the measurement object and the temperature data obtained by normalizing the infrared radiation intensity data on the surface side of the measurement object accurately reproduce a sine waveform, respectively. Data complementing means for data complementing by rearranging and superposing,
Peak time acquisition means for acquiring a peak time at which the sine waveform peaks from data indicated by the two sets of sine waveforms that have been data-complemented by the data complementing means;
Phase difference acquisition means for acquiring a phase difference of each sine waveform from each peak time of the two sets of sine waveforms acquired by the peak time acquisition means;
Thermophysical quantity calculation means for calculating thermal diffusivity and / or thermal conductivity based on the phase difference between the two sets of sinusoidal waveforms acquired by the phase difference acquisition means;
The thermal analysis apparatus according to claim 8, comprising:
請求項5に記載のデータ画像記録方法を用いて、
複数の前記測定データのうち少なくとも1つの測定データの値が略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することを特徴とする記録画像の表示方法。
Using the data image recording method according to claim 5,
A method for displaying a recorded image, wherein the display order of image frames is rearranged and displayed so that a value of at least one of the plurality of measurement data is substantially continuous.
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