JPH0949767A - 赤外線熱画像装置 - Google Patents

赤外線熱画像装置

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JPH0949767A
JPH0949767A JP7224670A JP22467095A JPH0949767A JP H0949767 A JPH0949767 A JP H0949767A JP 7224670 A JP7224670 A JP 7224670A JP 22467095 A JP22467095 A JP 22467095A JP H0949767 A JPH0949767 A JP H0949767A
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Akira Sema
章 瀬間
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線熱画像装置の放射率部分補正処理のリ
アルタイムかつ迅速化。 【解決手段】 放射率部分補正の対象部分はキーボード
15で設定されCPUバス11、グラフィックコントローラ
10、D/Aコンバータ5によりCPU12の制御の下にモ
ニタTV6に表示される。またこの対象部分に対する放
射率εもキーボード15から設定される。CPU12は最高
表示温度及び最低表示温度並びに環境温度センサ13で取
得しかつ逆温度変換テーブル14で変換した対応赤外線エ
ネルギーに基づいて赤外線カメラ1で取得し温度変換テ
ーブル2で変換した入力温度データの表示に必要な減算
データ及び乗算データを求めこれらを画素単位で減算デ
ータ用メモリ8、乗算データ用メモリ9に格納する。こ
れにより入力温度データは減算器3、乗算器4でリアル
タイムかつ画素ごとの迅速な補正処理を受けて表示され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は赤外線熱画像装置に
関し、特にリアルタイムで部分的な放射率の補正を行う
ことを可能とした赤外線熱画像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】測定対象物の発する赤外線エネルギーに
基づいて測定した温度分布を熱画像として表示する赤外
線熱画像装置は、研究開発、設備の保守診断・監視、火
山監視など多くの応用分野で利用されている。赤外線エ
ネルギーを利用して温度を計測する場合には、測定対象
物の温度相当の黒体放射エネルギーW0 を求めることに
より行われる。
【0003】赤外線エネルギーを取得する赤外線センサ
の表面温度が環境温度Ta で飽和しているとし、また測
定対象物の表面温度がT0 であるとすると、黒体放射エ
ネルギーW0 は次の式で表すことができる。 W0 =(1/ε){W−(1−ε)Wa } Wは赤外線センサで取得する赤外線エネルギーであり、
a は環境温度データからほぼ正確に推定可能であり、
放射率εを指定することによって黒体放射エネルギー従
って測定対象物の赤外線エネルギーを知ることができ
る。
【0004】図2は、赤外線熱画像装置による温度計測
の説明図である。測定対象物102は表面温度T0 かつ
放射率εであるとする。この測定対象物102自体が表
面温度T0 により放出する放射赤外線エネルギー203
は、表面温度T0 に相当する黒体放射量をW0 とすると
εW0 となる。
【0005】一方、環境温度(Ta)による放射赤外線エ
ネルギー201をWa とすると、測定対象物102によ
って反射される環境温度による反射赤外線エネルギー2
02はWa −εWa 、即ち{(1−ε)Wa }となる。
従って、赤外線カメラ101に入射する入射赤外線エネ
ルギー204は、次の数式1で示される。
【0006】
【数1】W=εW0 +{(1−ε)Wa
【0007】これから求めたW0 が前述したもので、放
射率εを指定することによって測定対象物の赤外線エネ
ルギーを知り、これに基づいて表面温度を知ることがで
きる。この放射率εを設定して赤外線エネルギー従って
表面温度を把握する処理が放射率補正である。なお、上
述した放射率εは波長によって異なる値をとり、従って
W、W0 およびWa はいずれも波長によって異なるもの
となる。黒体条件としてはε=1である。
【0008】従来の赤外線熱画像装置では、放射率ごと
のエネルギー温度変換テーブルを備え、外部から放射率
を指定入力することにより、入射赤外線エネルギーを温
度変換テーブルで放射率補正を施した温度データに変換
してメモリに格納し、所定温度範囲の温度分布として表
示するとともに、黒体放射量W0 を温度データに変換し
文字表示している。
【0009】このような温度変換テーブルは、測定対象
物の表面温度T0 と、T0 および観測温度の最低温度T
min における赤外線センサの電圧表示による出力電圧差
との関係をROM等の記憶媒体に書き込んだものが一般
的に利用され、環境温度とこの記憶内容との関係からT
0 が求められる。
【0010】従来の赤外線熱画像装置での放射率補正方
式は、リアルタイムでフレームの全画面を対象として放
射率補正を行うか、一旦静止画としたものを対象として
部分的な放射率補正を行うかのいずれかによって行って
いた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の赤外線
熱画像装置による放射率補正は、比較的一様な温度分布
を有する測定対象物の場合には大きな問題を生じない
が、温度分布が部分的に著しく異なる測定対象物の場
合、例えば部品実装プリント基板の如く異なる放射率の
部品が混在して配置されたようなものを対象とする場合
には、従来のように全画面補正を行えば、フレームの全
画面を対象として設定する補正値に合致する放射率の部
分以外の測定対象物の部分に対しては、その真温度を計
測することができないことになる。
【0012】従って、このような補正値に合致しない部
分に対しては、部分数に等しい回数分だけ同様な計測を
繰り返し行うか、一旦静止画としたうえで部分放射率補
正を行うため、前者は計測回数の増大を招き、また後者
は、経時変化の伴う発熱・吸熱現象を含む補正に対して
は、その都度静止画を生成して対応せねばならず、いず
れにしても膨大な処理時間を要するという問題点があっ
た。
【0013】本発明の目的は上述した問題点を解決し、
放射率の部分補正をリアルタイムで実行することを可能
とし、放射率の補正に要する処理時間を著しく圧縮した
赤外線熱画像装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は次の手段構成を有する。即ち、本発明
の赤外線熱画像装置の第1の構成は、赤外線2次元セン
サで取得した赤外線エネルギーに基づき測定対象物の熱
画像を生成する赤外線熱画像装置であって、熱画像を生
成する場合に必要な放射率補正を部分的に行う測定対象
物の補正部分をテレビジョン画像として描画する補正部
分描画手段と、前記補正部分の熱画像の生成に必要な放
射率補正における所定の温度上限値および温度下限値と
環境温度データに対応する赤外線エネルギーとに基づい
て放射率補正に必要な補正係数を求めこれを画素対応で
記憶する補正係数演算手段と、前記画素対応で記憶した
補正係数によりリアルタイムかつ画素ごとに放射率の補
正を前記補正部分に対して行う部分放射率補正手段とを
備えた構成を有する。
【0015】また、本発明の赤外線熱画像装置の第2の
構成は、前記第1の構成において、測定対象物の1フレ
ームごとの部分補正と全体補正とのいずれも実行可能と
した構成を有する。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、前記の如く構成される本発
明について説明する。本発明の赤外線熱画像装置は、従
来の赤外線熱画像では1フレーム単位で放射率補正に必
要な補正係数を補正演算に供していたのに対し、専用の
記憶媒体に画素単位で補正部分を対象とする熱画像生成
に必要な補正係数を含む補正係数の登録を画素単位で行
い、これにより画素単位での放射率補正を可能とする。
この結果、リアルタイムで放射率の異なる部分補正を可
能とし、著しい処理工数の圧縮を確保している。
【0017】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。図1に示す実施例は、測定対象物の2次元熱画
像データを取得する赤外線2次元センサとしての赤外線
カメラ1と、赤外線カメラ1で取得した赤外線エネルギ
ーに基づき測定対象物の熱画像を生成、表示するプロセ
ッサ20とを備える。
【0018】また、プロセッサ20は、全体画像のほか
補正部分もテレビジョン画像として描画可能な補正部分
描画手段を構成するD/Aコンバータ5、モニタTV6
およびグラフィックコントローラ10、放射率補正に必
要な補正係数を画素単位で記憶する補正係数演算手段を
構成するタイミングジェネレータ7、減算データ用メモ
リ8および乗算データ用メモリ9と、部分放射率補正手
段を構成する温度変換テーブル2、減算器3、乗算器
4、環境温度センサ13および環境温度センサ13で検
知した環境温度(Ta)を対応する放射赤外線エネルギー
(Wa)に変換するデータの他キーボード15から入力さ
れる温度を放射赤外線エネルギーに変換するデータを含
むテーブルを格納する逆温度変換テーブル14と、熱画
像処理プログラムを内蔵し前述した各手段構成に共通的
に含まれるCPU12および前述した各手段構成の動作
および放射率補正に必要な条件を設定するキーボード1
5とを備え、図1にはなお、CPUバス11を併記して
示す。
【0019】次に、本実施例の動作について、先ず測定
対象物の部分放射率補正を行う場合の動作について説明
する。赤外線カメラ1は、赤外線受光素子の2次元配列
もしくは光学的操作による受光光線の2次元変化により
測定対象物の所定範囲にわたる入射赤外線エネルギーW
を検知し、これディジタルデータに変換してプロセッサ
20の温度変換テーブル2に供給する。
【0020】温度変換テーブル2は、赤外線エネルギー
を対応する温度に変換するデータを登録したもので、こ
れによりCPU12の制御の下に赤外線カメラ1の出力
から測定対象物102の表面温度T0 が求まる。温度変
換テーブル2で温度に変換されたデータは、次に、表示
温度範囲に対応して減算器3、および乗算器4で加工さ
れ、グラフィックコントローラ10で画像データに変換
されたのちD/Aコンバータ5からモニタTV6に出力
されて表示される。
【0021】減算器3での減算加工に必要な減算データ
は減算データ用メモリ8から、また乗算器4の乗算加工
に必要な乗算データは乗算データ用メモリ9からそれぞ
れCPU12によって読み出されて提供される。これら
減算データおよび乗算データは放射率εごとに登録さ
れ、放射率=1、即ち黒体の場合には温度の表示下限値
を減算データとし、表示上限値が最大となるように乗算
データを計算し、放射率が1未満の場合は計算により減
算データおよび乗算データを求める。この計算は、前述
の数式1を利用して行う。
【0022】数式1においてε=1のときは入射赤外線
エネルギー204(W)は、測定対象物102の黒体放
射量W0 に等しくなり、表示温度範囲通りとなる減算デ
ータおよび乗算データがそれぞれ登録される。
【0023】次に、放射率εが1未満の場合は数式1に
基づいて次に示す計算を行って得られる減算データおよ
び乗算データをそれぞれ登録される。温度の表示下限値
がキーボード15の設定でTmin の時、逆温度変換テー
ブル13で対応する放射赤外線エネルギーWmin を求め
る。また、環境温度センサ13で取得した環境温度Ta
に対応する放射赤外線エネルギーWTaを逆温度変換テー
ブル14により求める。
【0024】放射率εが1未満の場合、これら放射赤外
線エネルギーを利用して、W0 =Wmin ,Wa =WTa
数式1に代入すると、温度下限値Tmin に対応して赤外
線カメラ1に入力すべき赤外線エネルギーW1 は次の数
式2で示される。
【0025】
【数2】W1 =εWmin +(1−ε)WTa
【0026】同様にして温度の表示上限値Tmax に対応
して赤外線カメラ1に入力すべき赤外線エネルギーW2
を求めると次の数式3で示される。
【0027】
【数3】W2 =εWmax +(1−ε)WTa
【0028】また、放射率εについては、オペレータが
キーボード15で設定した描画対象エリアがCPUバス
11、グラフィックコントローラ10で描画データとさ
れ、さらにD/Aコンバータ5を通してモニタTV6上
に描画されるごとに設定される。この放射率εは、あら
かじめCPU12がその値を認識しており、これにより
数式2、数式3からそれぞれの描画対象エリアでのW
1 、W2 が求まる。
【0029】このようにして求められたW1 およびW2
を再度温度変換テーブル2で温度に変換し、補正のため
の下限温度T1 および上限温度T2 を得る。これらデー
タのうち下限温度T1 は、減算データとして減算データ
用メモリ8に格納する。これを数式4で示す。また、乗
算データは数式5により求められる。
【0030】
【数4】減算データ=下限温度(T1
【0031】
【数5】乗算データ=255/〔上限温度(T2 )−下
限温度(T1 )〕
【0032】但し、数式5は、入力データが16ビット
構成であり、表示データが8ビット構成とした場合であ
る。このようにして、各描画エリアごとに設定される放
射率の下で、その描画エリアに属する変換温度に対して
施すべき表示のための補正係数が決定できる。つまり、
数式4、数式5の意味するところは、放射率補正を施さ
れるべき入力温度データが下限温度T1 をどれ程超える
かを数式4で判定し、次に数式5で表示8ビットに対し
て、当該温度データがどれだけの量子化ステップが割り
当てられるかを決定するものである。
【0033】減算データ用メモリ8および乗算データ用
メモリ9には、こうして得られる補正係数としての減算
用データおよび乗算用データが画素対応のアドレス上に
格納される。実測時には、タイミングジェネレータ7が
生成するタイミング信号が減算データ用メモリ8および
乗算データ用メモリ9に与えられ、これら両メモリには
アドレスごと即ち画素ごとの補正係数としての減算用デ
ータおよび乗算用データが与えられ、両メモリはこれら
減算用データは減算器3に、また乗算用データは乗算器
4にそれぞれ供給し、かくしてリアルタイムで画素ごと
の放射率補正が描画対象エリアごとに実施することがで
きる。
【0034】なお、上述した実施例では、部分補正を行
う場合を例として述べたが、この放射率補正を1フレー
ムの全熱画像を対象として均一な放射率に基づいて補正
することも容易に実施しうることは明らかである。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明の赤外線熱画
像装置によれば、放射率の部分補正をリアルタイムかつ
画素ごとに行うことにより、部分放射率補正に要する工
数を著しく削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】赤外線熱画像装置による温度計測の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 赤外線カメラ 2 温度変換テーブル 3 減算器 4 乗算器 5 D/Aコンバータ 6 モニタTV 7 タイミングジェネレータ 8 減算データ用メモリ 9 乗算データ用メモリ 10 グラフィックコントローラ 11 CPUバス 12 CPU 13 環境温度センサ 14 逆温度変換テーブル 15 キーボード 20 プロセッサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線2次元センサで取得した赤外線エ
    ネルギーに基づき測定対象物の熱画像を生成する赤外線
    熱画像装置であって、熱画像を生成する場合に必要な放
    射率補正を部分的に行う測定対象物の補正部分をテレビ
    ジョン画像として描画する補正部分描画手段と、前記補
    正部分の熱画像の生成に必要な放射率補正における所定
    の温度上限値および温度下限値と環境温度データに対応
    する赤外線エネルギーとに基づいて放射率補正に必要な
    補正係数を求めこれを画素対応で記憶する補正係数演算
    手段と、前記画素対応で記憶した補正係数によりリアル
    タイムかつ画素ごとに放射率の補正を前記補正部分に対
    して行う部分放射率補正手段とを備えることを特徴とす
    る赤外線熱画像装置。
  2. 【請求項2】 測定対象物の1フレームごとの部分補正
    と全体補正とのいずれも実行可能としたことを特徴とす
    る請求項1記載の赤外線熱画像装置。
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