JP5977721B2 - Spatial temperature estimation method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、空間の温度を推定する空間温度推定方法および装置に関する、より詳細には、空間中の煙霧体(aerosol:エアロゾル)にレーザ光線を照射し、煙霧体(煙霧体中の微粒子(煙霧質または気膠質))により反射したレーザ光線の撮像し、当該レーザ光線の像を用いて前記空間における温度を推定する方法および装置に関する。   The present invention relates to a space temperature estimation method and apparatus for estimating the temperature of a space. More specifically, the present invention relates to a smoke body (aerosol: aerosol), which is irradiated with a laser beam, to form a smoke body (fine particles (smoke) The present invention relates to a method and an apparatus for imaging a laser beam reflected by the quality or air quality)) and estimating a temperature in the space using an image of the laser beam.

実空間内の気流の特徴を計測して知ることは、空調機やサーバ等における消費エネルギーを削減していく上で必要かつ重要である。気流の基本特性として温度、速度および圧力があり、それらの3次元空間分布の計測には特殊な計測器を用いることができる(非特許文献1参照)。   Measuring and knowing the characteristics of airflow in real space is necessary and important for reducing energy consumption in air conditioners and servers. There are temperature, velocity, and pressure as the basic characteristics of the airflow, and a special measuring instrument can be used to measure their three-dimensional spatial distribution (see Non-Patent Document 1).

鈴木康利著、車載半導体センサ技術の動向、デンソーテクニカルレビュー、Vol.9、No.2、P10〜18、2004年Suzuki Yasutoshi, Trends in Automotive Semiconductor Sensor Technology, Denso Technical Review, Vol. 9, no. 2, P10-18, 2004

しかしながら、空間温度測定において、空間解像度(或いは分解能)を高めるためには、多くの計測器を配置することが求められ、コストの増大を招くという問題が指摘されてきた。温度分布については床や天井、あるいは筐体表面付近で計測することが広くなされてきているが、空間分布における計測については特殊な実験環境に限られることが多かった。温度センサについては単体当り、廉価なものを入手することができるが、空間内の1軸に沿って10個ずつ配置しようとするだけで、1000個も必要となる。また、センサの電源やIP(インターネットプロトコル)接続の場合は、イーサケーブルが空間内において気流の流れを変えてしまう問題や設置の煩雑さの問題を伴う。また、センサ数の増加による消費電力が増大してしまう問題も生じる。そのため、空間内へのセンサ設置についてはなるべく少なくする場合がある。しかし、空間解像度の低下につながり、気流の細部にわたる動態を知ることが難しくなる。熱流体現象については不均一な温度分布を示すことが多いため、単純な線形補間などによる少数のセンサデータを用いることには精度上、限界があった。   However, in the spatial temperature measurement, in order to increase the spatial resolution (or resolution), it has been pointed out that many measuring instruments are required to be arranged, which causes an increase in cost. The temperature distribution has been widely measured near the floor, ceiling, or casing surface, but the spatial distribution measurement has often been limited to a special experimental environment. A low-priced temperature sensor can be obtained for each unit, but only 10 pieces are required along the one axis in the space. In the case of sensor power supply or IP (Internet protocol) connection, there is a problem that an ether cable changes the flow of airflow in the space and a problem of complicated installation. There also arises a problem that power consumption increases due to an increase in the number of sensors. For this reason, the sensor installation in the space may be reduced as much as possible. However, it leads to a decrease in spatial resolution, making it difficult to know the dynamics of airflow details. The thermal fluid phenomenon often shows a non-uniform temperature distribution, so there is a limit in accuracy in using a small number of sensor data by simple linear interpolation or the like.

以上述べたように、空間温度測定においては、以下の問題があった。
第1の問題点は、3次元の温度を少ないセンサ数で高分解能に計測することができなかった。
第2の問題点は、高精度な計測には、特殊な装置が必要であった。
第3の問題点は、少ない配線数、電力で広範囲に計測することが難しかった。
As described above, the space temperature measurement has the following problems.
The first problem is that the three-dimensional temperature cannot be measured with a small number of sensors with high resolution.
The second problem is that a special device is required for highly accurate measurement.
The third problem is that it is difficult to measure a wide range with a small number of wires and electric power.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、特殊な装置を用いることなく、少ない数のセンサを用い、少ない配線数および電力で、空間中の広範囲の温度を高分解能に推定する方法および装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to use a small number of sensors, a small number of wires, and a small amount of power and power without using a special device. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for estimating temperature with high resolution.

本発明は、このような目的を達成するために、カメラ等の撮像装置により得られる撮像データを画像処理を介して広い空間内の温度計測(推定)する方法において、温度と煙霧体(本明細書中、単に煙ともいう。)の見かけの密度との関係から温度を推定する。より具体的には、広範囲を効率よく計測するために光学モデルを適用すること、温度と煙の関係性を利用すること、非線形にデータ補間をすること、および/または撮像データを介して画像処理を施すことを含む。   In order to achieve such an object, the present invention provides a method for measuring (estimating) the temperature of an imaging data obtained by an imaging device such as a camera in a wide space through image processing. The temperature is estimated from the relationship with the apparent density in the book. More specifically, applying an optical model to efficiently measure a wide range, utilizing the relationship between temperature and smoke, performing nonlinear data interpolation, and / or image processing via imaging data Including.

本発明の一態様である空間内の3次元温度分布を推定する装置は、予め計測された温度と煙霧体の密度との関係を記憶した記憶手段と、煙霧体を発生する煙霧体発生手段と、煙霧体にレーザ光線照射するレーザ光線照射手段と、煙霧体により反射されたレーザ光線を撮像し、撮像データを出力する撮像手段と、撮像データから前記反射されたレーザ光線の強度を推定する手段と、前記推定されたレーザ光の強度から当該レーザ光を反射した前記空間における煙霧体の密度を推定する手段と、前記推定された煙霧体の密度と、前記記憶手段に記憶された予め計測された温度と煙霧体の密度との関係とに基づいて、前記空間の温度分布を推定する手段とを備える。   An apparatus for estimating a three-dimensional temperature distribution in a space, which is an aspect of the present invention, includes a storage unit that stores a relationship between a temperature measured in advance and a density of a smoke body, and a smoke body generation unit that generates a smoke body. A laser beam irradiating means for irradiating the smoke body with a laser beam, an imaging means for imaging the laser beam reflected by the smoke body and outputting imaging data, and a means for estimating the intensity of the reflected laser beam from the imaging data And means for estimating the density of the smoke body in the space reflecting the laser light from the estimated intensity of the laser light, the estimated density of the smoke body, and the pre-measured stored in the storage means Means for estimating the temperature distribution of the space based on the relationship between the temperature and the density of the smoke body.

一実施形態では、前記レーザ光線照射手段は、マトリック状に配置された複数のレーザ光源とすることができる。また、前記撮像データに対して非線形関数を用いた非線形補間法処理を行う補間処理手段を備える。   In one embodiment, the laser beam irradiation means may be a plurality of laser light sources arranged in a matrix. The image processing apparatus further includes an interpolation processing unit that performs nonlinear interpolation processing using a nonlinear function on the imaging data.

本発明の他の態様である空間内の3次元温度分布を推定する方法は、予め計測された温度と煙霧体の密度との関係を記憶した記憶手段と、煙霧体を発生する煙霧体発生手段、前記煙霧体にレーザ光線照射するレーザ光線照射手段と、撮像手段と、処理手段を備えた装置において、空間内の3次元温度分布を推定する方法である。該方法は、前記撮像手段が、前記煙霧体により反射されたレーザ光線を撮像し、撮像データを出力することと、前記処理手段が、前記撮像データから前記反射されたレーザ光線の強度を推定するステップと、前記処理手段が、前記推定されたレーザ光の強度から当該レーザ光を反射した前記空間における煙霧体の密度を推定するステップと、前記処理手段が、前記推定された煙霧体の密度と、前記記憶手段に記憶された予め計測された温度と煙霧体の密度との関係とに基づいて、前記空間の温度分布を推定するステップとを含む。一実施形態では、前記撮像データに対して非線形関数を用いた非線形補間法処理を行うステップをさらに備える。   According to another aspect of the present invention, a method for estimating a three-dimensional temperature distribution in a space includes a storage unit that stores a relationship between a temperature measured in advance and a density of a smoke body, and a smoke body generation unit that generates a smoke body. This is a method for estimating a three-dimensional temperature distribution in a space in an apparatus including a laser beam irradiation unit that irradiates the smoke body with a laser beam, an imaging unit, and a processing unit. In the method, the imaging unit images the laser beam reflected by the smoke body and outputs imaging data, and the processing unit estimates the intensity of the reflected laser beam from the imaging data. A step of estimating the density of the smoke body in the space where the laser light is reflected from the estimated intensity of the laser light, and the processing means comprising the estimated density of the smoke body And estimating the temperature distribution of the space based on the relationship between the pre-measured temperature stored in the storage means and the density of the smoke body. In one embodiment, the method further includes a step of performing a nonlinear interpolation process using a nonlinear function on the imaging data.

以上説明したように、本発明によれば、特殊な装置を用いることなく、少ない数のセンサを用い、少ない配線数および電力で、空間中の広範囲の温度を高分解能に推定する方法および装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, there is provided a method and apparatus for estimating a wide range of temperatures in a space with high resolution by using a small number of sensors, a small number of wires and power without using a special apparatus. It becomes possible to provide.

本発明の一実施形態にかかる空間温度推定方法に用いるための、煙霧体の空間密度を温度との関係を事前に求める方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method of calculating | requiring in advance the relationship with the temperature for the spatial density of a smoke body for using for the spatial temperature estimation method concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかるに空間温度推定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the space temperature estimation method concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる空間温度推定方法および装置を説明するための図であり、(a)は測定環境に配置された空間温度推定装置の概略構成を示す図、(b)はレーザ光線照射装置の概略構成を示す図、(c)は撮像装置により撮像されたレーザ光線の像を示す図である。It is a figure for demonstrating the space temperature estimation method and apparatus concerning one Embodiment of this invention, (a) is a figure which shows schematic structure of the space temperature estimation apparatus arrange | positioned in a measurement environment, (b) is a laser beam. The figure which shows schematic structure of an irradiation apparatus, (c) is a figure which shows the image of the laser beam imaged by the imaging device. 煙霧体の密度を温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the density of a smoke body and the relationship of temperature. 本発明の一実施形態にかかる空間温度推定方法および装置により推定された温度を表示するユーザインタフェースを例示する図である。It is a figure which illustrates the user interface which displays the temperature estimated by the space temperature estimation method and apparatus concerning one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図3(a)は、一実施形態にかかる空間温度推定装置の概略構成を示す図である。本実施形態の空間温度推定装置は、暗室300内に設置された、レーザ光線304を発射するレーザ光線照射装置302と、煙霧体310を発生する煙霧体発生装置308と、前記煙霧体中の煙霧質により反射されたレーザ光線を撮像し撮像データを出力する撮像装置306とを含む。図3(a)において、レーザ光線照射装置302がレーザ光線を発射する方向をx軸とし、x軸を含む水平面のx軸に直交する方向をy軸とし、水平面(x−y面)に垂直な方向をz軸としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3A is a diagram illustrating a schematic configuration of the space temperature estimation device according to the embodiment. The space temperature estimation device according to the present embodiment includes a laser beam irradiation device 302 that emits a laser beam 304, a smoke body generator 308 that generates a smoke body 310, and smoke in the smoke body, which are installed in a dark room 300. An imaging device 306 that images the laser beam reflected by the quality and outputs imaging data. In FIG. 3A, the direction in which the laser beam irradiation device 302 emits a laser beam is the x axis, the direction orthogonal to the x axis of the horizontal plane including the x axis is the y axis, and is perpendicular to the horizontal plane (xy plane). This direction is the z-axis.

図3(b)は、レーザ光線照射装置302の概略構成を示す図である。レーザ光線照射装置302にはy−z面内に格子状に配列された5×5個のレーザ光源が配設されている。レーザ光線照射装置302および煙霧体発生装置308は、レーザ光線照射装置が発射したレーザ光線が、煙霧体発生装置が発生する煙霧体310に照射されるように、位置を調整して配置される。レーザ光線照射装置302に配設されるレーザ光源の数は5×5個に限られず、また、配列方法は格子状に限られない。煙霧体発生装置308は、z軸方向に煙霧体は発生する。煙霧体発生装置308は、板状(あるいは帯状または棒状)の煙霧体を発生する。煙霧体発生装置308は、反射されたレーザ光線の像が撮像装置306により撮像される程度の幅(空間における密度(濃度))を有する煙霧体を発生するのが望ましい。   FIG. 3B is a diagram illustrating a schematic configuration of the laser beam irradiation apparatus 302. The laser beam irradiation device 302 is provided with 5 × 5 laser light sources arranged in a lattice pattern in the yz plane. The laser beam irradiation device 302 and the smoke body generation device 308 are arranged with their positions adjusted so that the laser beam emitted by the laser beam irradiation device is irradiated onto the smoke body 310 generated by the smoke body generation device. The number of laser light sources arranged in the laser beam irradiation apparatus 302 is not limited to 5 × 5, and the arrangement method is not limited to a lattice shape. The smoke generator 308 generates a smoke in the z-axis direction. The smoke generator 308 generates a plate-like (or belt-like or rod-like) smoke body. Desirably, the smoke generator 308 generates a smoke having a width (density (concentration) in space) such that the image of the reflected laser beam is captured by the imaging device 306.

撮像装置306は、煙霧体310に照射され、煙霧体の煙霧質により反射されたレーザ光線を撮像し、撮像データを出力する。図3(a)においては、撮像装置306が、レーザ光線の発射する方向に直交する方向における煙霧体発生装置308に隣接する位置に配置される例を示しているが、これに限られるものではない。撮像装置306は、5×5本のレーザ光線の像が重ならない位置およびアングルで、煙霧体の煙霧質により反射されたレーザ光線を撮像できる位置に配置すればよい。撮像装置306には、データベースおよび処理装置(プロセッサー)を備えたコンピュータ(図示しない)が接続されている。撮像装置は、時間的に連続してあるいは所定間隔で、煙霧体の煙霧質により反射されたレーザ光線を撮像して、撮像データを該コンピュータへ出力する。   The imaging device 306 images the laser beam irradiated to the smoke body 310 and reflected by the smoke quality of the smoke body, and outputs imaging data. FIG. 3A shows an example in which the imaging device 306 is disposed at a position adjacent to the smoke generator 308 in a direction orthogonal to the direction in which the laser beam is emitted. However, the present invention is not limited to this. Absent. The imaging device 306 may be arranged at a position and an angle at which the images of 5 × 5 laser beams do not overlap and at a position where the laser beam reflected by the smoke quality of the smoke body can be imaged. A computer (not shown) having a database and a processing device (processor) is connected to the imaging device 306. The imaging device images the laser beam reflected by the smoke quality of the smoke body continuously in time or at predetermined intervals, and outputs the imaging data to the computer.

図3(c)は、撮像装置306から出力された撮像データにより表された、煙霧体の煙霧質により反射されたレーザ光線の像の一例を示す。図3(c)に示すように、空間に分布する煙霧質により反射したレーザ光線の像は、x軸方向に延びる直線状に撮像される。空間に分布する煙霧質の密度(濃度)が十分に低い場合には、本実施形態では、最大で5×5本の線状の像を観測することができる。他方、レーザ光線が反射した位置と撮像装置との間に分布する煙霧質の量が多い場合(高密度の煙霧質が局所的に存在する場合や、反射したレーザ光の光路上の広範囲に渡って低密度の煙霧質が存在する場合)には、反射したレーザ光は吸収、反射(分散)により減衰し、撮像装置により撮像される前に消光する。図3(c)において、x軸方向に延びる線状の撮像の一部が途中で切れて見えるのは、このためである。   FIG. 3C shows an example of an image of the laser beam reflected by the smoke quality of the smoke body represented by the imaging data output from the imaging device 306. As shown in FIG. 3C, the image of the laser beam reflected by the fumes distributed in the space is captured in a straight line extending in the x-axis direction. When the density (concentration) of fumes distributed in space is sufficiently low, a maximum of 5 × 5 linear images can be observed in this embodiment. On the other hand, when there is a large amount of fumes distributed between the position where the laser beam is reflected and the imaging device (when high-density fumes are present locally, or over a wide area in the optical path of the reflected laser beam). In the case of low-density smoke), the reflected laser light is attenuated by absorption and reflection (dispersion), and is extinguished before being imaged by the imaging device. This is why a part of the linear imaging extending in the x-axis direction appears to be cut off in the middle in FIG.

空間に分布する煙霧体中を進行する光の吸収、反射、減衰は、光学モデルを用いて表現できることが知られている。したがって、この光学モデルを用いることで撮像装置により撮像されたレーザ光線の像からレーザ光線の強度や煙霧体の密度を推定することができる。   It is known that the absorption, reflection, and attenuation of light traveling in a smoke body distributed in space can be expressed using an optical model. Therefore, by using this optical model, the intensity of the laser beam and the density of the smoke body can be estimated from the image of the laser beam captured by the imaging device.

本願発明の実施形態においては、実測した煙霧質で反射したレーザ光の像から、光学モデルを用いて煙霧体の密度を推定する。他方、温度をパラメータとして、煙霧体の密度と温度との関係を予め測定し、データベースに格納しておく。実測において得たレーザ光の像から推定された煙霧体の密度とマッチするデータベースに格納された煙霧体の密度を決定し、決定した煙霧体の密度に対応付けられている温度を、実測した空間の温度の推定値とする。   In the embodiment of the present invention, the density of the smoke body is estimated from the image of the laser light reflected by the actually measured smoke quality using an optical model. On the other hand, using the temperature as a parameter, the relationship between the density of the smoke body and the temperature is measured in advance and stored in a database. Determine the density of the smoke body stored in the database that matches the density of the smoke body estimated from the image of the laser light obtained in the actual measurement, and measure the temperature associated with the determined density of the smoke body Estimated temperature of

図1は、煙霧体の密度と温度とを予め測定しこれらの関係をデータベースに格納するための方法を説明するための図である。この方法は、図3を参照して説明した空間温度推定装置を用いて実施することができる。   FIG. 1 is a diagram for explaining a method for measuring the density and temperature of a smoke body in advance and storing these relationships in a database. This method can be implemented using the space temperature estimation apparatus described with reference to FIG.

ステップ102において、煙霧体発生装置308により発生された煙霧体310へレーザ光線照射装置302からのレーザ光線を照射し、撮像装置306により煙霧体中の煙霧質により反射されたレーザ光線を撮像し撮像データをコンピュータへ出力してデータベースへ格納して記憶する。このとき、煙霧体の温度の分布を温度計により測定し、データベースへ格納して記憶する。煙霧体の温度の分布は、煙霧体の周囲を含めて測定するのが望ましい。   In step 102, the laser beam from the laser beam irradiation device 302 is irradiated onto the smoke body 310 generated by the smoke body generation device 308, and the imaging device 306 images the laser beam reflected by the smoke quality in the smoke body. Data is output to a computer, stored in a database, and stored. At this time, the temperature distribution of the smoke body is measured by a thermometer, stored in a database, and stored. It is desirable to measure the temperature distribution of the smoke body including the surroundings of the smoke body.

ステップ104において、撮像データから反射されたレーザ光線(光強度)を推定する。   In step 104, the laser beam (light intensity) reflected from the imaging data is estimated.

ステップ106において、推定されたレーザ光線(光強度)に光学モデルを適用して、空間における煙霧体の密度を推定する。   In step 106, an optical model is applied to the estimated laser beam (light intensity) to estimate the density of the smoke body in space.

ステップ108において、推定した煙霧体の密度と測定した温度とを関連付けてデータベースに記憶する。   In step 108, the estimated density of the smoke body and the measured temperature are associated and stored in the database.

ステップ102から108を複数回繰り返した後、推定されたレーザ光線(光強度)と測定した温度との関係を統計処理することが望ましい。また、必要に応じて,補間関数により撮像データを平滑化、補間、外挿してもよい。種々の温度に対して、煙霧体の密度と温度との関係を求めデータベースへ格納し記憶しておくことが望ましい。   After repeating steps 102 to 108 a plurality of times, it is desirable to statistically process the relationship between the estimated laser beam (light intensity) and the measured temperature. Further, if necessary, the imaging data may be smoothed, interpolated, or extrapolated by an interpolation function. For various temperatures, it is desirable to obtain the relationship between the density of the smoke body and the temperature and store it in a database.

図4は、図1を参照して説明した方法により得られた煙霧体の密度と温度との関係を示す図である。煙霧体の空間密度と温度との関係は不均一な関係である。図4には、非線形関数を非線形最小二乗法でプロットされた点に当てはめを行った例を示している。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the density of the smoke body obtained by the method described with reference to FIG. 1 and the temperature. The relationship between the spatial density of the smoke body and the temperature is non-uniform. FIG. 4 shows an example in which a nonlinear function is applied to points plotted by the nonlinear least square method.

次に図2を参照して、本実施形態の空間温度推定方法を説明する。図3を参照して説明した空間温度推定装置を用いて実施することができる。   Next, with reference to FIG. 2, the space temperature estimation method of this embodiment will be described. It can be implemented using the space temperature estimation apparatus described with reference to FIG.

ステップ202において、ステップ102と同様に、煙霧体発生装置308により発生された煙霧体310へレーザ光線照射装置302からのレーザ光線を照射し、撮像装置306により煙霧体中の煙霧質により反射されたレーザ光線を撮像し撮像データをコンピュータへ出力してデータベースへ格納して記憶する。このとき、温度計による温度の実測は行わない。   In step 202, similarly to step 102, the laser beam from the laser beam irradiation device 302 is applied to the smoke body 310 generated by the smoke body generation device 308, and is reflected by the smoke quality in the smoke body by the imaging device 306. The laser beam is imaged, and the imaging data is output to a computer, stored in a database, and stored. At this time, the temperature is not actually measured with a thermometer.

ステップ204において、ステップ104と同様に、撮像データから反射されたレーザ光線(光強度)を推定する。撮像データにおいて、見かけの空間解像度を上げるために,非線形関数を用いた非線形補間法を適用してもよい。   In step 204, as in step 104, the laser beam (light intensity) reflected from the imaging data is estimated. In order to increase the apparent spatial resolution in the imaging data, a nonlinear interpolation method using a nonlinear function may be applied.

ステップ206において、ステップ106と同様に、推定されたレーザ光線(光強度)に光学モデルを適用して、空間における煙霧体の密度を推定する。   In step 206, as in step 106, an optical model is applied to the estimated laser beam (light intensity) to estimate the density of the smoke body in the space.

ステップ208において、ステップ206で推定した空間における煙霧体の密度と、ステップ108においてデータベースに記憶した煙霧体の密度とのマッチング処理を行う。   In step 208, matching processing between the density of the smoke body in the space estimated in step 206 and the density of the smoke body stored in the database in step 108 is performed.

ステップ210において、ステップ206で推定した空間における煙霧体の密度とマッチしたデータベースに記憶した煙霧体の密度に関連付けられた温度を、ステップ204において推定されたレーザ光線が煙霧質で反射された位置における温度として決定する。   In step 210, the temperature associated with the density of the smoke body stored in the database matched with the density of the smoke body in the space estimated in step 206 is the position at which the laser beam estimated in step 204 is reflected by the smoke quality. Determine as temperature.

ステップ202において出力された撮像データの各ピクセルについて、ステップ204乃至210を実行することで、空間内の温度の分布を決定することができる。   By executing steps 204 to 210 for each pixel of the imaging data output in step 202, the temperature distribution in the space can be determined.

また、撮像装置306から時間的に連続してあるいは所定間隔で出力される撮像データについて、ステップ204乃至210を実施することにより、空間内における温度分布の時間変化を推定することもできる。   In addition, by performing steps 204 to 210 for imaging data output from the imaging device 306 continuously in time or at predetermined intervals, it is possible to estimate a temporal change in temperature distribution in the space.

図5は、本実施形態の空間温度推定方法および装置により推定された温度を表示するユーザインタフェース(GUI)の一例を示す。空間中の任意の点における推定された温度を選択的に、及び/又は時系列的に表示することができる。図5の例は、GUIは、5×5のレーザ光線の内の選択された4つについて、それぞれ任意に選択したx座標における点(T1,T2,T3,T4)の推定温度を表示している。しかし、温度を推定する位置や位置の数は、これに限られず、任意の点について推定することができる。   FIG. 5 shows an example of a user interface (GUI) that displays the temperature estimated by the space temperature estimation method and apparatus of the present embodiment. The estimated temperature at any point in space can be displayed selectively and / or in time series. In the example of FIG. 5, the GUI displays estimated temperatures of points (T1, T2, T3, T4) at arbitrarily selected x coordinates for four selected 4 × 5 laser beams. Yes. However, the position and the number of positions for estimating the temperature are not limited to this, and can be estimated for an arbitrary point.

300 暗室
302 レーザ光線照射装置
304 レーザ光線
306 撮像装置
308 煙霧体発生装置
310 煙霧体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 300 Dark room 302 Laser beam irradiation apparatus 304 Laser beam 306 Imaging apparatus 308 Smoke body generator 310 Smoke body

Claims (5)

空間内の3次元温度分布を推定する装置であって、
予め計測された温度と煙霧体の密度との関係を記憶した記憶手段と、
煙霧体を発生する煙霧体発生手段と、
煙霧体にレーザ光線照射するレーザ光線照射手段と、
煙霧体により反射されたレーザ光線を撮像し、撮像データを出力する撮像手段と、
撮像データから前記反射されたレーザ光線の強度を推定する手段と、
前記推定されたレーザ光の強度から当該レーザ光を反射した前記空間における煙霧体の密度を推定する手段と、
前記推定された煙霧体の密度と、前記記憶手段に記憶された予め計測された温度と煙霧体の密度との関係とに基づいて、前記空間の温度分布を推定する手段と
を備えたことを特徴とする装置。
An apparatus for estimating a three-dimensional temperature distribution in space,
Storage means for storing the relationship between the temperature measured in advance and the density of the smoke body,
A smoke generating means for generating a smoke,
A laser beam irradiation means for irradiating the smoke body with a laser beam;
Imaging means for imaging the laser beam reflected by the smoke body and outputting imaging data;
Means for estimating the intensity of the reflected laser beam from imaging data;
Means for estimating the density of the smoke bodies in the space reflecting the laser light from the estimated intensity of the laser light;
Means for estimating the temperature distribution of the space based on the estimated density of the smoke body and the relationship between the pre-measured temperature stored in the storage means and the density of the smoke body. Features device.
前記レーザ光線照射手段は、マトリック状に配置された複数のレーザ光源であることを特徴とする請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the laser beam irradiation means is a plurality of laser light sources arranged in a matrix. 前記撮像データに対して非線形関数を用いた非線形補間法処理を行う補間処理手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, further comprising an interpolation processing unit configured to perform nonlinear interpolation processing using a nonlinear function on the imaging data. 予め計測された温度と煙霧体の密度との関係を記憶した記憶手段と、煙霧体を発生する煙霧体発生手段、前記煙霧体にレーザ光線照射するレーザ光線照射手段と、撮像手段と、処理手段を備えた装置において、空間内の3次元温度分布を推定する方法であって、
前記撮像手段が、前記煙霧体により反射されたレーザ光線を撮像し、撮像データを出力することと、
前記処理手段が、前記撮像データから前記反射されたレーザ光線の強度を推定するステップと、
前記処理手段が、前記推定されたレーザ光の強度から当該レーザ光を反射した前記空間における煙霧体の密度を推定するステップと、
前記処理手段が、前記推定された煙霧体の密度と、前記記憶手段に記憶された予め計測された温度と煙霧体の密度との関係とに基づいて、前記空間の温度分布を推定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
Storage means for storing the relationship between the temperature measured in advance and the density of the smoke body, a smoke body generating means for generating the smoke body, a laser beam irradiation means for irradiating the smoke body with a laser beam, an imaging means, and a processing means A method for estimating a three-dimensional temperature distribution in a space in an apparatus comprising:
The imaging means images the laser beam reflected by the smoke body, and outputs imaging data;
The processing means estimating an intensity of the reflected laser beam from the imaging data;
Estimating the density of the smoke body in the space where the processing means has reflected the laser light from the estimated intensity of the laser light;
The processing means estimating the temperature distribution of the space based on the estimated density of the smoke body and the relationship between the pre-measured temperature stored in the storage means and the density of the smoke body; A method comprising the steps of:
前記撮像データに対して非線形関数を用いた非線形補間法処理を行うステップを備えたことを特徴とする請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, further comprising a step of performing nonlinear interpolation processing using a nonlinear function on the imaging data.
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