KR102489791B1 - 열 이미지에서 난류 감소 및 가스 감지를 위한 디지털 필터 - Google Patents

열 이미지에서 난류 감소 및 가스 감지를 위한 디지털 필터 Download PDF

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Abstract

고온 장면의 열 이미지에서 난류 가스를 제거하고 가스 누출을 감지하기 위한 다양한 기술이 제공된다. 일 예에서, 본 발명의 방법은 장면을 캡처한 복수의 열 이미지를 수신하는 단계를 포함하며, 여기서 각각의 열 이미지는 각각 연관된 픽셀 값을 갖는 복수의 픽셀을 포함한다. 이 방법은 또한 처리된 열 이미지를 생성하기 위해 열 이미지에 디지털 필터를 적용하는 단계를 포함한다. 처리된 열 이미지의 각 픽셀은 열 이미지들의 대응하는 픽셀들과 연관된 픽셀 값들로부터 결정된 연관된 픽셀 값을 가진다. 추가 방법 및 시스템도 제공된다.

Description

열 이미지에서 난류 감소 및 가스 감지를 위한 디지털 필터 {DIGITAL FILTER FOR TURBULENCE REDUCTION AND GAS DETECTION IN THERMAL IMAGES}
관련 출원에 대한 상호 참조
이 특허 출원은 2020년 2월 26일에 "난류 감소 및 가스 검출을 위한 디지털 필터"라는 명칭으로 출원된 미국 임시 특허출원 제62/982,004호의 우선권과 이익을 주장하며, 여기에 그 전체 내용이 참조로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 개선된 열 이미지에 관한 것으로, 특히 노 튜브(furnace tube)의 모니터링 및 가스 검출에 적용되는 열 이미지에 관한 것이다.
정유로는 일반적으로 섭씨 400도 이상의 온도로 가열되는 튜브를 사용합니다. 원유는 정제공정 동안 노 튜브를 통해 펌핑되고 통과하면서 가열된다. 이러한 구현에서는 노 튜브를 좁은 온도 범위 내에서 유지하는 것이 중요하다. 예를 들어, 노 튜브 표면에서 섭씨 50도의 초과 온도는 튜브의 작동 수명을 25년에서 5년으로 줄일 수 있다. 반대로 표면 온도가 너무 낮으면 정유 공장의 효율성 및 결과적으로 처리량이 감소할 수 있다.
노 튜브의 온도를 모니터링하는 기존의 기술은 일반적으로 제한적이며 때로는 문제가 있다. 예를 들어, 열전대(thermocouple)와 같은 온도 센서는 고도로 국지적이다. 그 결과, 이러한 구현은 노 튜브의 대규모 네트워크에 대한 포괄적인 온도 측정을 제공하지 못할 수 있다. 실제로, 노 튜브의 특정 표면이 온도 센서에 직접 근접하지 않는 한, 정유 공장 운영자는 그 표면이 비정상적으로 고온 또는 저온을 나타내는 지 완전히 알지 못할 수 있다.
열 촬상 시스템이 모니터링에 때때로 사용될 수 있지만, 기존의 열 촬상 시스템은 일반적으로 노 내의 연소 가스의 간섭으로 인해 일관되고 반복 가능한 노 튜브 온도 측정을 제공할 수 없다. 가스는 높은 수준의 난류로 노를 통해 흐르기 때문에 예측할 수없는 방식으로 다양한 튜브 표면을 가릴 수 있다. 이와 관련하여, 기존의 열 이미지는 노 튜브의 예측할 수 없는 부분의 온도만 제공할 수 있으므로 여전히 포괄적인 온도 측정을 제공하지 못한다. 더욱이, 가스는 일반적으로 노 튜브와 다른 온도에 있기 때문에, 어떤 경우에는 무분별한 사용자가 가스의 온도 측정을 튜브의 온도 측정으로 잘못 해석할 수도 있다.
캡처된 열 이미지에 디지털 필터를 적용함으로써 노 튜브의 개선된 모니터링을 제공하는 다양한 기술이 개시된다. 예를 들어, 난류 가스가 노 튜브 근처에서 흐르는 동안 열 이미지들의 세트를 캡처할 수 있다. 이어서 캡처된 열 이미지는 선택적으로 안정화 및/또는 추적될 수 있다. 처리된 열 이미지는 상기 열 이미지들의 세트로부터 각 픽셀에서 측정된 최저 온도에 대응하는 최소 픽셀 값을 사용하여 생성될 수 있다. 결과적으로, 노 튜브의 온도를 드러내기 위해 더 뜨거운 난류 가스가 여과될 수 있다. 여기서 추가로 논의되는 바와 같이 가스 누출을 감지하기 위한 추가 기술이 제공된다.
일 실시 예에서, 본 발명의 방법은 노 튜브와 이 노 튜브보다 더 높은 온도를 나타내는 연소 가스를 포함하는 장면을 캡처한 복수의 열 이미지를 수신하는 단계 - 여기서, 각각의 열 이미지는 각각 연관된 픽셀 값을 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -; 및 상기 열 이미지에 디지털 필터를 적용하여 처리된 열 이미지를 생성하는 단계 - 여기서 처리된 열 이미지의 각 픽셀은 상기 처리된 열 이미지로부터 상기 더 높은 온도 연소 가스를 제거하기 위해 상기 열 이미지들의 대응하는 픽셀들과 연관된 픽셀 값들로부터 결정된 연관된 최소 픽셀 값을 가짐 - 를 포함한다.
다른 실시 예에서, 시스템은 노 튜브 및 이 노 튜브보다 더 높은 온도를 나타내는 연소 가스를 포함하는 장면의 복수의 열 이미지를 캡처하도록 구성된 열 촬상기 - 여기서 각각의 열 이미지는 각각 연관된 픽셀 값을 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -; 및 상기 열 이미지에 디지털 필터를 적용하여 처리된 열 이미지를 생성하도록 구성된 로직 다비이스(logic device) - 여기서, 상기 처리된 열 이미지의 각 픽셀은 상기 처리된 열 이미지로부터 상기 더 높은 온도 연소 가스를 제거하기 위해 상기 열 이미지들의 대응하는 픽셀들로부터 결정된 연관된 최소 픽셀 값을 가짐 - 을 포함한다.
본 발명의 범위는 참조에 의해 이 섹션에 포함되는 청구항들에 의해 정해진다. 본 발명의 실시 예에 대한 보다 완전한 이해와 그 추가 이점의 실현은 하나 이상의 실시 예에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하여 당업자에게 제공될 것이다. 먼저 간략하게 설명되는 첨부된 도면을 참조한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 촬상 시스템을 갖는 노를 예시한다.
도 2a-2e는 본 개시의 실시 예들에 따른 여러 열 이미지를 예시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 촬상 시스템의 블록도를 예시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 촬상기의 블록도를 예시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 처리된 열 이미지를 생성하는 프로세스를 예시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 촬상 시스템을 설정하는 프로세스를 예시한다.
본 발명의 실시 예 및 그 이점은 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해된다. 하나 이상의 도면에 예시된 동일한 요소를 식별하기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 개시 내용의 일 실시 예에 따른 촬상 시스템(150)을 갖는 노(100)를 예시한다. 노(100)는 인클로저(101)를 포함할 수 있으며 그 내부에는 원유(111)가 통과할 경로를 제공하기 위해 네트워크로 배열된 노 튜브(110)가 배치된다. 예를 들어, 원유는 하나 이상의 펌프 또는 다른 적절한 장치(미도시)에 의해 입구 부분(112)으로부터 출구 부분(113)으로 펌핑될 수 있다. 촬상 시스템(150)은 인클로저(101)의 개구(104)(예를 들어, 구멍, 도어 및/또는 다른 접근 위치)를 통해 노 튜브(110)의 열 이미지를 캡처하도록 위치된다.
노(100)는 하나 이상의 버너(120)를 더 포함하며 이것은 노 튜브(110)를 가열하여 내부를 통과하는 원유(111)를 가열한다. 일부 실시 예에서, 버너(120)는 석탄, 가스 등과 같은 다양한 연료의 연소를 수행한다. 이러한 연소는 인클로저(101) 내에서 열, 화염(122) 및 다양한 가스(130)(예를 들어, 연소 가스 및 증기를 포함함)를 생성한다. 일부 실시 예에서, 노 튜브(110)는 노(100)의 정상 작동 중에 대략 섭씨 400도 이상으로 가열될 수 있다. 일부 실시 예에서, 대략 섭씨 450도를 초과하는 온도는 정상 작동을 벗어날 수 있고, 코킹(coking), 스케일링(scaling) 및/또는 노 튜브(110)와 연관된 다른 문제로 인한 온도 이상과 관련될 수 있다.
일부 실시 예에서, 가스(130)(예를 들어, 여러 가스 기둥으로 예시됨)는 버너(120)로부터 배출구(102)를 통해 밖으로 흐를 수 있다. 그러나, 가스(130)는 일반적으로 고도의 예측 불가능한 난류 방식으로 흐를 것이다. 예를 들어, 가스(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 노 튜브(110)의 다양한 표면 앞에 일시적으로 위치하는 가스 기둥으로 존재할 수 있다. 더욱이, 가스(130)는 일반적으로 튜브(110)보다 더 높은 온도를 나타낼 것이다. 그 결과, 노(100)의 내부 부분의 촬상 시스템(150)에 의해 캡처된 열 이미지는 노 튜브(110)의 부분적인 장면만을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 가스(130)의 더 높은 온도가 촬상 시스템(150)에 의해 캡처된 열 이미지에서 노 튜브(110)의 부분의 더 낮은 온도를 불명료하게 할 것이다.
가스(130)가 노(100)를 통해 예측할 수 없이 흐르기 때문에, 촬상 시스템(150)이 추가적인 열 이미지를 캡처할 때 그 위치가 이동할 수 있다. 예를 들어, 연속적으로 캡처된 열 이미지는 가스(130)가 팽창, 수축, 이동 및/또는 달리 움직일 때 튜브(110)의 상이한 부분이 노출되고 가려지게 할 수 있다.
예를 들어, 도 2a-2d는 상이한 시간에 캡처된 노 튜브(110)의 열 이미지(220-223)를 도시한다. 열 이미지(220-223)는 행과 열로 배열된 대응하는 픽셀 위치들에 배치된 복수의 픽셀을 포함하며, 각 픽셀은 촬상된 장면에서 픽셀의 온도에 대응하는 연관된 픽셀 값을 갖는다.
도 2a에서, 노 튜브(110)의 표면(118)은 고온 가스(130)의 존재에 의해 상당히 가려진 반면, 노 튜브(110)의 추가 표면(119)은 현저하게 가려지지 않으므로 열 이미지(220)에서 볼 수 있다. 따라서, 표면(118)과 연관된 열 이미지(220)에서 픽셀들은 표면(118) 자체가 아닌 가스(130)와 주로 연관된 픽셀 값을 나타낼 것이다. 한편, 표면(119)과 연관된 열 이미지(220)의 픽셀은 실제로 표면(119)과 주로 연관된 픽셀 값을 나타낼 것이다. 결과적으로, 표면(119)의 온도는 열 이미지(220)만을 사용하여 결정될 수 있지만, 표면(118)의 온도는 그렇지 않다.
도 2b에서, 표면(118)은 더 이상 가스(130)에 의해 크게 가려지지 않고 따라서 대부분 볼 수 있게 된 반면 표면(119)은 가스(130)에 의해 상당히 가려졌다. 따라서 표면(119)과 연관된 열 이미지(221)의 픽셀은 표면(119) 자체가 아닌 가스(130)와 대부분 연관된 픽셀 값을 나타낼 것이다. 한편, 표면(118)과 연관된 열 이미지(221)의 픽셀은 실제로 표면(118)과 대부분 연관된 픽셀 값을 나타낼 것이다. 결과적으로, 표면(118)의 온도는 열 이미지(221)만을 사용하여 결정될 수 있지만 표면(119)의 온도는 그렇지 않다.
도 2c 및 2d에서, 표면(118, 119)은 둘 다 가스(130)에 의해 적어도 부분적으로 가려진다. 따라서 표면(118, 119)과 연관된 열 이미지(222, 223)의 픽셀은 가스(130) 및 표면(118, 119)의 혼합과 연관된 픽셀 값을 나타낼 것이다.
더욱이, 이미지(220-223)를 실시간으로 또는 빠르게 연속적으로 보는 사용자는 가스(130)의 난류 특성으로 인해 표면(118, 119)의 의미있는 온도 측정을 확인하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 예를 들어, 가스(130)의 예측할 수 없는 움직임은, 사용자가 표면(118, 119)의 실제 온도를 식별할 수 없도록, 캡처된 열 이미지에 의해 제공되는 온도에서 급격한 변동을 초래할 수 있다. 결과적으로, 사용자는 자신이 관심을 갖는 노 튜브(110)의 표면(118, 119) 및/또는 다른 부분을 열 이미지들 중 하나에서 볼 수 있을 것이라 희망하면서 임의의 시간들에서 캡처된 열 이미지을 반복적으로 선택하고 검토해야 할 수도 있다. 이러한 시행 착오 접근법은 매우 비효율적이고 예측할 수 없으며, 중요한 노 시스템의 신뢰할 수 있는 온도 측정에 적합하지 않다.
본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 이러한 문제는 본 개시의 다양한 원리의 적용을 통해 회피될 수 있다. 예를 들어, 도 2e는 디지털 필터를 열 이미지(220-223)의 안정화된 버전에 적용함으로써 생성된 처리된 열 이미지(224)를 도시한다. 특히, 디지털 필터는 열 이미지(220-223)에서 대응하는 픽셀들과 연관된 최소(예를 들어 가장 낮은) 픽셀 값을 갖는 처리된 열 이미지(224)의 픽셀을 할당했다.
예를 들어, 열 이미지(224)에서, 표면(118)에 대응하는 픽셀은, 표면(118)이 가장 잘 보이고 더 낮은 픽셀 값(예를 들어, 더 낮은 온도 값에 대응하는)을 나타내는 열 이미지(220-223)의 대응하는 픽셀로부터의 픽셀 값이 할당되었다. 또한 열 이미지(224)에서, 표면(119)에 대응하는 픽셀은, 표면(119)이 유사하게 볼 수 있고 더 낮은 픽셀 값을 나타내는 열 이미지(220-223)의 대응하는 픽셀로부터의 픽셀 값이 할당되었다. 그 결과, 원본 열 이미지(220-223)에서 고도의 난류 가스(130)가 존재함에도 불구하고, 두 표면(118, 119)의 온도는 처리된 열 이미지(224)에서 사용자가 볼 수 있다.
노 튜브(110)의 실제 온도의 결정은 노 튜브(110)의 국부적인 과열로 인한 조기 고장(예를 들어, 균열, 파열 및/또는 다른 유형의 고장으로 인한)의 위험을 줄이기 위해 특히 중요하다. 경우에 따라, 과열은 축적 영역을 통한 오일(111)의 흐름을 느리게 하거나 방해하는 노 튜브(110)의 내부 표면에 탄소 축적으로 인한 코킹에 의해 발생할 수 있다. 이것은 오일(111)의 정상적인 흐름에 의해 노 튜브(110)로부터 일반적으로 빠져 나가는 열의 양을 감소시킨다. 결과적으로, 노 튜브(110)는 노 튜브 표면 온도를 정상 수준 이상으로 상승시킬 수 있는 축적 영역에서 과도하게 가열될 수 있다.
예를 들어, 도 1은 코킹과 연관될 수 있지만 또한 고온 가스(130)에 의해 가려지는 노 튜브(110) 내의 영역(114)을 도시한다. 결과적으로, 종래의 열 촬상 기술은 있을 수 있는 코킹을 신뢰성 있게 검출할 수 없을 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 다양한 실시 예에 따른 디지털 필터를 적용함으로써, 영역(114)의 실제 노 튜브 표면 온도가 결정될 수 있고 온도 측정에 대한 가스(130)의 가림 효과가 감소될 수 있다.
다른 경우에는, 노 튜브(110) 내로의 열 전달을 제한하는 노 튜브(110)의 외부 표면 상의 산화층의 형성에 따른 스케일링에 의해 과소 가열이 발생할 수 있다. 그러나, 외부 산화층 자체는 스케일링된 증착물의 가열을 통해 지나치게 높은 온도를 나타낼 수 있지만, 스케일링된 증착물은 동시에 노 튜브(110)를 절연시켜, 노 튜브(110) 내의 오일(111)에 대해 낮은 내부 온도를 초래한다. 예를 들어, 도 1은 스케일링과 관련될 수 있는 영역(116)을 추가로 예시한다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 영역(116)과 연관된 고온이 스케일링 또는 코킹과 연관되는지를 결정하기 위해 캡처된 영역(116)의 열 이미지와 가시광 이미지를 비교하기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시 내용의 실시 예에 따른 촬상 시스템(150)의 블록도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 촬상 시스템(150)은 하우징(151)(예를 들어, 카메라 본체), 열 차폐부(152), 보호창(154), 구멍(158)을 갖는 플레이트(156), 하나 이상의 필터(160), 하나 이상의 광학 소자(162), 촬상기(164), 촬상기 인터페이스(166), 로직 디바이스(168), 사용자 제어(170), 메모리(172), 통신 인터페이스(174), 기계 판독 가능 매체(176), 디스플레이(178), 기타 센서(180) 및 기타 소자들(182)을 포함한다.
다양한 실시 예에서, 촬상 시스템(150)은 예를 들어 휴대용 소형 카메라 시스템과 같은 카메라 시스템, 다른 장치의 일부로 구현된 소형 폼 팩터 카메라 시스템, 고정 카메라 시스템 및/또는 다른 적절한 구현으로 구현될 수 있다. 촬상 시스템(150)은 장면(190)(예를 들어, 촬상 시스템(150)의 시계(FOV))으로부터 적외선(194)을 수신하도록 위치될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 장면(190)은 (예를 들어,도 1에 도시된 바와 같이) 튜브(110)를 포함하는 노(101)의 내부 부분 및/또는 (예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이) 장면(190)의 배경 부분(193) 앞에 있을 수 있는 가스 누출(192)이 있는 검사 영역을 포함 할 수있다.
열 차폐부(152)는 노(100)에 근접하게 위치할 때 촬상 시스템(150)을 보호하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시 예에서, 보호 창(154)은 열 차폐부(152)에 의해 노출될 수 있는 촬상 시스템(150)의 부분을 보호하기 위해 열 차폐부(152)에 근접하여 제공될 수 있다. 일부 실시 예에서, 보호 창(154)는 원하지 않는 파장을 걸러 내기 위해 적절한 재료로 구현될 수 있다.
플레이트(156)는 촬상기(164)까지 통과되는 적외선(194)의 양을 감소시키기 위해 구멍(158)이 제공될 수 있고 따라서 중립 밀도 필터로서 효과적으로 작동할 수있다. 또한, 일부 실시 예에서, 플레이트(156)는 촬상기(164)에 의해 수신될 수 있는 적외선(194)의 미광을 감소시키기 위해 적외선(194)을 흡수하는 코팅(예를 들어, IR 블랙)을 그 전면(157) 및/또는 후면(159) 상에 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 촬상기(164)에 의해 캡처될 이미지에 대한 관심있는 특정 열 파장을 선택적으로 필터링하기 위해 하나 이상의 추가 필터(160)가 제공될 수 있다.
광학 소자(162)(예를 들어, 하나 이상의 렌즈, 추가 필터, 투과 창 및/또는 다른 광학 소자를 포함하는 광학 어셈블리)는 촬상기(164)에 의한 캡처를 위해 필터링된 적외선(194)을 통과시킨다.
이와 같이, 보호 창(154), 플레이트(156), 구멍(158), 필터(160) 및/또는 광학 소자(162)는 함께 작동하여 적외선(194)의 일부를 선택적으로 필터링함으로써, 원하는 파장 및/또는 원하는 열 복사 강도만이 궁극적으로 촬상기(164)에 의해 수신되는 것을 알 수 있다. 다양한 실시 예에서, 그러한 소자들의 임의의 원하는 조합이 제공될 수 있다(예를 들어, 다양한 구현에 적절하게 다양한 소자들이 포함 및/또는 생략될 수 있다).
촬상기(164)는 적외선(194)에 응답하여 장면(190)의 열 이미지를 캡처하기 위해 열 촬상기로서 구현될 수 있다. 촬상기(164)는 장면(190)의 열 이미지(예를 들어, 열 이미지 프레임)를 캡처하기 위한 센서들의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 촬상기(164)는 또한 센서에 의해 캡처된 아날로그 신호를 디지털 데이터(예를 들어, 픽셀 값)로 변환하여 캡처된 이미지를 제공하기 위한 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다. 촬상기 인터페이스(166)는 로직 디바이스(168)에 캡처된 이미지를 제공하며, 로직 디바이스는 이미지를 처리하고, 메모리(172)에 원본 및/또는 처리된 이미지를 저장하고, 및/또는 메모리(172)로부터 저장된 이미지를 검색하는 데 사용될 수 있다. 촬상기(164)의 일 실시 예의 추가 구현 상세는 도 4와 관련하여 여기에서 더 논의된다.
로직 디바이스(168)는 예를 들어 마이크로프로세서, 싱글-코어 프로세서, 멀티-코어 프로세서, 마이크로컨트롤러, 처리 작업을 수행하도록 구성된 프로그램 가능 로직 디바이스, 디지털 신호 처리(DSP) 장치, 실행 가능한 명령어(예를 들어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 기타 명령어)를 저장하는 하나 이상의 메모리 및/또는 여기에 설명된 다양한 동작 중 임의의 것을 수행하기 위한 장치 및/또는 메모리의 임의의 다른 적절한 조합을 포함할 수 있다. 로직 디바이스(168)는 여기에 설명된 다양한 방법 및 처리 단계를 수행하기 위해 촬상 시스템(150)의 다양한 소자와 인터페이스하고 통신하도록 구성된다. 다양한 실시 예에서, 처리 명령은 로직 디바이스(168)의 일부로서 소프트웨어 및/또는 하드웨어에, 또는 메모리(172) 및/또는 기계 판독 가능 매체(176)에 저장될 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어 및/또는 설정 데이터)에 통합될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 메모리(172) 및/또는 기계 판독 가능 매체(176)에 저장된 명령어는 로직 디바이스(168)가 본 명세서에서 논의된 다양한 동작을 수행하고 및/또는 그러한 동작을 위해 시스템(150)의 다양한 구성 요소를 제어할 수 있게 한다.
메모리(172)는 데이터 및 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 장치(예를 들어, 하나 이상의 메모리)를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 메모리 장치는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory), EEPROM(Electrically-Erasable Read-Only Memory), 플래시 메모리, 고정 메모리, 이동식 메모리 및/또는 기타 유형의 메모리와 같은 휘발성 및 비 휘발성 메모리 장치를 포함한 다양한 유형의 메모리를 포함할 수 있다.
기계 판독 가능 매체(176)(예를 들어, 메모리, 하드 드라이브, 콤팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크 또는 플래시 메모리)는 로직 디바이스(168)에 의한 실행을 위한 명령을 저장하는 비 일시적 기계 판독 가능 매체일 수 있다. 다양한 실시 예에서, 기계 판독 가능 매체(176)는 촬상 시스템(150)의 일부로서 및/또는 촬상 시스템(150)과 별개로 포함될 수 있으며, 저장된 명령은, 기계 판독 가능 매체(176)를 촬상 시스템(150)에 결합함으로써 및/또는 촬상 시스템(150)이 (예를 들어, 비 일시적 정보를 포함하는) 기계 판독 가능 매체로부터 명령을 (예를 들어, 유선 또는 무선 링크를 통해) 다운로드함으로써 (예를 들어, 유선 또는 무선 링크를 통해) 촬상 시스템(150)에 제공된다.
로직 디바이스(168)는 캡쳐된 이미지를 처리하고 그것들을 사용자에게 제시하고 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이(178)에 제공하도록 구성될 수 있다. 디스플레이(178)는 액정디스플레이(LCD), 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이, 및/또는 시스템(150)의 사용자에게 이미지 및/또는 정보를 디스플레이하기에 적절한 다른 유형의 디스플레이와 같은 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 로직 디바이스(168)는 디스플레이(178) 상에 이미지 및 정보를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로직 디바이스(168)는 메모리(172)로부터 이미지 및 정보를 검색하고 시스템(150)의 사용자에게 제시하기 위해 디스플레이(178)에 이미지 및 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 디스플레이(178)는 이러한 이미지 및 정보를 디스플레이하기 위해 로직 디바이스(168)에 의해 이용될 수 있는 디스플레이 전자 장치를 포함할 수 있다.
사용자 제어부(170)는 하나 이상의 사용자 작동 소자, 예를 들면 하나 이상의 버튼, 슬라이드 바, 노브, 키보드, 조이스틱 및/또는 하나 이상의 사용자 작동 입력 제어 신호를 생성하도록 구성된 다른 유형의 제어부를 갖는 임의의 원하는 유형의 사용자 입력 및/또는 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 사용자 제어부(170)는 사용자 제어부(170) 및 디스플레이(178) 모두로서 동작하기 위해 터치스크린으로서 디스플레이(178)와 통합될 수 있다. 로직 디바이스(168)는 사용자 제어부(170)로부터의 제어 입력 신호를 감지하고 수신된 감지된 제어 입력 신호에 응답하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 디스플레이(178) 및/또는 사용자 제어부(170)의 일부는 태블릿, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터 및/또는 다른 유형의 장치의 적절한 부분에 의해 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 사용자 제어부(170)는 촬상 시스템(150)의 다양한 다른 동작들, 예를 들면 자동 초점, 메뉴 활성화 및 선택, 시계(FoV), 밝기, 콘트라스트, 이득, 오프셋, 공간적, 시간적 및/또는 다양한 다른 특징 및/또는 파라미터를 제공하기 위해 하나 이상의 다른 사용자-활성화 메커니즘을 포함하도록 구성될 수 있다.
촬상 시스템(150)은 예를 들어 모션 센서(예를 들어, 가속도계, 진동 센서, 자이로스코프 및/또는 기타), 마이크로폰, 내비게이션 센서(예를 들어, GPS(Global Positioning System) 센서), 온도 센서, 및/또는 기타 적절한 센서를 포함하는 다양한 유형의 다른 센서(180)를 포함할 수 있다.
로직 디바이스(168)는 촬상기 인터페이스(166)로부터의 이미지, 센서(180)로부터의 추가 데이터, 및 사용자 제어부(170)로부터의 제어 신호 정보를 수신하고 통신 인터페이스(174)를 통해(예를 들어, 유선 및/또는 무선 통신을 통해) 하나 이상의 외부 장치로 전달하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 통신 인터페이스(174)는 케이블을 통한 유선 통신 및/또는 안테나를 통한 무선 통신을 제공하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(174)는 하나 이상의 유선 또는 무선 통신 구성 요소, 예를 들면 이더넷 연결, IEEE 802.11 표준에 기반한 무선 근거리 통신망(WLAN) 구성 요소, 무선 광대역 구성 요소, 모바일 셀룰러 구성 요소, 무선 위성 구성 요소, 또는 네트워크와의 통신을 위해 구성된 무선 주파수(RF), 마이크로파 주파수(MWF) 및/또는 적외선 주파수(IRF) 구성 요소를 포함한 다양한 다른 유형의 무선 통신 구성 요소를 포함할 수 있다. 이와 같이, 통신 인터페이스(174)는 무선 통신 목적을 위해 그에 결합된 안테나를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 통신 인터페이스(174)는 예를 들어 DSL(Digital Subscriber Line) 모뎀, PSTN(Public Switched Telephone Network) 모뎀, 이더넷 장치 및/또는 네트워크와의 통신을 위해 구성된 다양한 다른 유형의 유선 및/또는 무선 네트워크 통신 장치와 인터페이스하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 네트워크는 단일 네트워크 또는 다수 네트워크들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예에서, 네트워크는 인터넷 및/또는 하나 이상의 인트라넷, 유선 네트워크, 무선 네트워크 및/또는 다른 적절한 유형의 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 네트워크는 인터넷과 같은 다른 통신 네트워크와 통신하도록 구성된 무선 통신 네트워크(예를 들어, 셀룰러 전화 네트워크)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 다양한 실시 예에서, 촬상 시스템(150) 및/또는 그것의 개별 관련 구성 요소는 예를 들어 URL(Uniform Resource Locator), IP(인터넷 프로토콜) 주소, 및/또는 모바일 전화 번호와 같은 특정 네트워크 링크와 연관될 수 있다.
촬상 시스템(150)은 스피커, 디스플레이, 시각적 표시기(예를 들어, 기록 표시기), 진동 액추에이터, 배터리 또는 기타 전원(예를 들어, 충전식 또는 기타), 및/또는 특정 구현을 위해 적절한 추가 구성 요소와 같은 다양한 다른 구성 요소(182)를 포함할 수 있다.
촬상 시스템(150)의 다양한 특징이 도 3에 함께 예시되어 있지만, 다양한 예시된 구성 요소 및 하위 구성요소 중 어느 것이나 분산 방식으로 구현될 수 있고 적절하게 서로 원격으로 사용될 수도 있다.
촬상 시스템(150)이 열 촬상 시스템의 맥락에서 설명되었지만, 다른 실시 예도 고려된다. 일부 실시 예에서, 보호 창(154), 구멍(158), 필터(160), 광학 소자(162), 및/또는 촬상기(164)는 열 파장에 추가하거나 대신하여 가시광 파장과 같은 다른 파장을 통과 및 캡처하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 촬상 시스템(150)은 스케일링 또는 다른 현상을 검출하기 위해 장면(190)의 열 이미지 및 가시광 이미지 모두를 캡처하여 서로 비교하도록 구현될 수 있다. 다른 예로서, 상이한 파장에 대해 구현된 상이한 촬상 시스템(150)은 장면(190)의 열 이미지 및 가시광 이미지를 캡처하는데 사용될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 촬상기(164)의 블록도를 예시한다. 이 예시된 실시 예에서, 촬상기(164)는 적외선 센서(232)(예를 들어, 단위 셀로서 구현 됨)의 센서 어레이(230) 및 판독 집적 회로(ROIC)(202)를 포함하는 초점 평면 어레이(FPA: focal plane array)이다. 8x8의 적외선 센서(232)가 도시되어 있으며(예를 들어, 연관된 픽셀들에서 픽셀들의 행 및 열에 대응함), 이것은 단지 예시의 목적 및 설명의 용이성을 위한 것이다. 임의의 원하는 센서 어레이 크기가 원하는대로 사용될 수 있다.
각각의 적외선 센서(232)는 캡쳐된 열 이미지의 픽셀에 대한 이미지 데이터(예를 들어, 캡쳐된 전압과 연관된 데이터 값)를 제공하기 위해 예를 들어 마이크로볼로미터 및 연관된 회로와 같은 적외선 검출기에 의해 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 시간 다중화된 전기 신호는 적외선 센서(232)에 의해 ROIC(202)에 제공될 수 있다.
ROIC(202)는 바이어스 생성 및 타이밍 제어 회로(204), 열 증폭기(205), 열 다중화기(206), 행 다중화기(208) 및 출력 증폭기(210)를 포함한다. 적외선 센서(232)에 의해 캡처된 이미지는 출력 증폭기(210)에 의해 로직 디바이스(168) 및/또는 여기에 설명된 다양한 처리 기술을 수행하기 위한 다른 적절한 구성 요소에 제공될 수 있다. ROIC 및 적외선 센서(예를 들어, 마이크로볼로미터 회로)에 대한 추가 설명은 2000년 2월 22일에 발행된 미국 특허 제6,028,309호에서 찾을 수 있으며, 이는 그 전체가 여기에 참조로 포함된다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 처리된 열 이미지를 생성하는 프로세스를 예시한다. 특히, 촬상 시스템(150)은 노 튜브(110)에 대한 개선된 온도 감지, 가스 누출(192)의 개선된 감지, 및/또는 다른 유형의 감지를 제공하기 위해 도 5의 다양한 동작에 따라 구현될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 도 5의 동작은 촬상기(164), 로직 디바이스(168), 촬상 시스템(150)의 다양한 구성 요소들 중 임의의 것, 및/또는 사용자(예를 들어, 촬상 시스템(150), 노(100) 및/또는 기타 장비의 운영자)에 의해 수행될 수 있다.
블록 500에서, 촬상 시스템(150)이 작동하도록 설정된다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 이러한 설정은 사용자에 의한 사용자 제어부(170)의 적절한 조작을 통한 촬상 시스템(150)의 다양한 파라미터 또는 설정의 선택과, 로직 디바이스(168)에 의한, 다양한 이미지 및/또는 촬상 시스템(150)의 다양한 구성 요소들 중 임의의 것으로부터 수신된 데이터의 처리와, 및/또는 사용자 선택 및 로직 디바이스(168) 처리의 조합으로 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따라도 5의 블록(500)에서 수행될 수 있는 촬상 시스템을 설정하는 프로세스를 예시한다.
이제 도 6을 참조하면, 블록 600에서, 촬상 시스템(150)이 조정된다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 블록(600)은 촬상기(164)의 적외선 센서(232)를 조정하기 위해 하나 이상의 불균일성 조정 프로세스를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 블록(602)에서, 촬상기(164)에 의해 캡처될 열 이미지의 수준 및 범위가 선택된다.
블록 604에서, 수행될 열 이미지 처리 유형이 선택된다. 일부 실시 예에서, 캡쳐된 열 이미지들의 세트로부터 대응하는 픽셀에 대해 측정된 최저 온도에 대응하는 최소 픽셀 값을 사용하여 최소값 처리된 열 이미지가 생성될 수 있다. 이러한 최소값 처리된 열 이미지는 촬상 시스템(150)이 노 모니터링 또는 일부 가스 누출 검출 구현을 위해 사용될 때 고온 가스(130)를 필터링하여 노 튜브(130)의 온도를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시 예에서, 최대값 처리된 열 이미지 및/또는 평균값 처리된 열 이미지는 열 이미지들의 세트로부터 대응하는 픽셀에 대해 측정된 최고 및/또는 평균 온도에 대응하는 최대 및/또는 평균 픽셀 값을 사용하여 적절하게 생성될 수 있다. 이러한 최대값 또는 평균값 처리 열 이미지는 일부 가스 누출 감지 구현에 사용될 수 있다.
다른 유형의 열 이미지 처리도 고려된다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 특정 값보다 높거나 낮은 픽셀 값은 가스 및/또는 입자와 연관된 방사선 방출을 지배하기 위해 선택될 수도 있다.
블록(606)에서, 처리된 열 이미지을 생성하는데 사용될 열 이미지 세트의 크기가 선택된다. 일부 실시 예에서, 세트에 대해 특정 수의 열 이미지(예를 들어, 150개 이미지)가 식별될 수 있다. 이 경우, 도 5의 프로세스에서 생성된 처리된 열 이미지는 150개의 열 이미지 중에서 선택된 해당 픽셀에서 최소, 최대 및/또는 평균 픽셀 값을 선택할 수 있다. 일부 실시 예에서, 특정 이미지 캡처 기간(예를 들어, 시간 길이)이 선택될 수 있다. 열 이미지가 초당 30개 이미지(예컨대, 30Hz)의 속도로 캡처되는 경우, 이미지 캡처 기간을 5 초로 선택하면 150개의 열 이미지 이미지에 해당한다. 일부 실시 예에서, 열 이미지 세트의 크기는 장면(190)에서 노 튜브(110)의 전체 또는 적어도 원하는 부분의 온도 값을 제공하는 적절한 세트 크기를 결정하기 위해 기존의 열 이미지 세트를 처리함으로써 로직 디바이스(168)에 의해 선택될 수 있다. 일부 실시 예에서, 열 이미지 세트의 크기는 디스플레이(178) 상에 제시된 처리된 열 이미지의 검토에 기초하여 사용자에 의해 선택될 수 있다.
블록 608에서, 온도 범위 및/또는 통합 시간이 촬상기(164)에 대해 선택된다. 예를 들어, 노(100)와 같은 매우 뜨거운 장면이 촬상될 때, 각각의 열 이미지를 캡처할 때 비교적 짧은 통합 시간이 필요할 수 있다. 반대로 장면(190)이 제공하는 외부 환경과 같은 차가운 장면을 촬영하는 경우 각각의 열 이미지을 캡처할 때 상대적으로 긴 통합 시간이 필요할 수 있다. 블록 610에서, 촬상 시스템(150)에 대한 임의의 추가 구성 옵션이 적절하게 선택될 수 있다.
도 5로 돌아가면, 촬상 시스템(150)이 동작을 위해 설정된 후, 촬상 시스템(150)은 열 이미지를 캡처하기 위해 블록(502)에 위치된다. 예를 들어, 촬상 시스템(150)은 노(100)의 열 이미지를 캡처하기 위해 인클로저(101)의 개구(104)에 근접하게 위치될 수 있다. 다른 예로서, 촬상 시스템(150)은 의심되는 가스 누출(192)에 대응하는 영역에 근접하게 위치될 수 있다.
블록 504에서, 촬상 시스템(150)은 도 6의 블록(606)에서 제공된 설정에 따라 한 세트의 열 이미지들을 캡처한다. 이와 관련하여, 촬상기(164)는 다양한 시간 간격으로 일련의 열 이미지들을 캡처할 수 있다. 열 이미지가 순차적으로 캡처되고 시간에 의해 분리되기 때문에, 난류 가스(130) 또는 가스 누출(192)은 도 2a 내지 2d의 열 이미지(220-223)와 관련하여 유사하게 논의된 바와 같이 이미지 사이의 움직임(예를 들어, 프레임 간 움직임)을 나타낼 것이다. 캡처된 열 이미지는 추가 처리를 위해 로직 디바이스(168), 메모리(172) 및/또는 기계 판독 가능 매체(176)에 의해 저장될 수 있다.
블록 506에서, 로직 디바이스(168)는 캡처된 열 이미지 세트를 수신하고 캡처된 열 이미지 세트에 대해 이미지 안정화 프로세스를 수행하여 캡처된 열 이미지에 존재할 수 있는 촬상 시스템(150)의 의도하지 않은 움직임 또는 블러(blur)의 있을 수 있는 효과를 제거한다. 예를 들어, 촬상 시스템(150)은 노(100)의 휘발성 환경에 근접하게 위치될 때 상당한 진동 또는 다른 바람직하지 않은 움직임을 경험할 수 있다. 블록 506에서 수행된 이미지 안정화 프로세스의 결과로, 열 이미지 세트의 픽셀들은 노(100) 또는 장면(190)에서 촬상된 동일한 물리적 위치에 일관되게 대응할 것이다. 일부 실시 예에서, 블록(506)은 예를 들어, 상이한 열 이미지들이 상이한 좌표계를 사용하여 촬상되는 경우(예를 들어, 상이한 시점으로부터 열 이미지를 캡처하기 위해 다수의 촬상 시스템(150)이 사용되는 경우), 열 이미지 세트를 정렬하기 위해 이미지 등록 프로세스를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
이미지 안정화가 블록(506)에서 설명되지만, 다른 기술도 고려된다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 열 이미지는 블록 504에서 고속 프레임 속도(예를 들어, 100Hz보다 크고 대략 가장 최근 10개의 열 이미지의 작은 세트를 사용하여) 및/또는 사용자가 촬상기(164)를 포함하는 열 이미지 카메라를 안정적으로 유지하면서 캡처될 수 있다. 이러한 경우, 캡처된 열 이미지는 프레임 간 큰 변환을 나타내지 않을 수 있으므로 블록(506)에서 이미지 안정화 처리를 요구하지 않고 서로 정확하게 비교될 수 있다.
일부 실시 예에서, 로직 디바이스(168)는 이미지 안정화를 수행하는 대신 블록(506)에서 프레임 간 이미지 이동을 추적할 수 있다. 이와 관련하여, 로직 디바이스(168)는 캡처된 열 이미지의 어느 픽셀이 장면(190)의 다양한 부분에 대응하는 지를 추적할 수 있다. 이 경우, 디지털 필터(여기에서 더 논의됨)는 추적된 픽셀에 기초하여 동적으로 블록(508)에서 적용될 수있다.
블록(508)에서, 로직 디바이스(168)는 열 이미지 세트에 디지털 필터를 적용한다. 디지털 필터는 논의된 바와 같이 블록(604)에서 선택된 열 이미지 처리의 유형에 따라 열 이미지 세트의 픽셀 값을 사용하여 각 픽셀에 대한 값을 결정한다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 촬상 시스템(150)이 노(100)의 튜브(110) 또는 적절한 가스 누출(192)을 모니터링하기 위해 사용되는 경우, 최소 픽셀 값이 선택될 수 있다. 이 경우, 로직 디바이스(168)는 열 이미지 세트 내의 특정 픽셀에 대응하는 픽셀 값을 검토하고 그 픽셀에 대한 최소(예를 들어, 가장 낮은) 픽셀 값을 선택(예를 들어, 식별)할 수 있다. 이는 각 픽셀에 대해 최소 픽셀 값이 선택될 때까지 모든 픽셀에 대해 반복될 수 있다. 그 결과, 난류 가스(130)는 처리된 열 이미지으로부터 효과적으로 필터링(예를 들어, 제거)되어 노 튜브(110)의 온도를 나타낼 수 있다. 다른 유형의 열 이미지 처리의 경우, 최대 픽셀 값 및/또는 평균 픽셀 값은 각 픽셀에 대해 선택될 수 있다. 일부 실시 예에서, 특정 값보다 높거나 낮은 픽셀 값이 논의된 바와 같이 선택될 수 있다.
블록 510에서, 로직 디바이스(168)는 블록(508)에서 결정된 픽셀 값을 사용하여, 처리된 열 이미지를 생성한다. 예를 들어, 도 2e의 열 이미지(224)는 4개의 캡처된 열 이미지(220-223) 세트의 픽셀 값으로부터 생성된 최소값 처리 열 이미지이다.
블록 512에서, 촬상 시스템(150)은, 예를 들어 디스플레이(178) 상에 처리된 열 이미지를 제공함으로써, 처리된 열 이미지를 사용자에게 미리 설정한다. 결과적으로, 노 튜브(110)의 최소값 처리된 열 이미지인 경우, 사용자는 논의된 바와 같이 가스(130)에 의해 도입된 온도 이상 없이 노 튜브(110)의 실제 온도를 쉽게 식별할 수 있다. 유사하게, 가스 누출(192)의 최소, 최대 또는 평균 값 처리된 열 이미지인 경우, 사용자는 배경(193)의 다른 특징에 의해 도입된 온도수차 없이 가스 누출(192)의 위치 및/또는 윤곽을 보다 정확하게 식별할 수 있다(예를 들어, 처리된 열 이미지를 가스 누출(192)과 연관된 온도 범위로 제한하고 다른 특징과 연관된 범위 밖의 온도를 제거함으로써).
블록(514)에서, 로직 디바이스(168)는 잠재적인 문제와 연관될 수 있는 온도 편차를 식별하기 위해 상기 처리된 열 이미지에 대한 추가 분석을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 로직 디바이스(168)는 과도한 온도를 나타내는 처리된 열 이미지의 부분을 식별하기 위해 이미지 처리 및/또는 다른 적절한 동작을 수행할 수 있다. 휘발성 고온 가스(130)의 효과가 처리된 열 이미지으로부터 효과적으로 제거되었기 때문에, 과도한 온도의 나머지 영역은 노 튜브(110)와 연관된 잠재적 코킹 또는 스케일링(예를 들어, 영역(114 또는 116))에 대응할 수 있다.
일부 실시 예에서, 장면(190)의 가시광 이미지는 논의된 바와 같이 하나 이상의 가시광 이미지를 캡처하도록 구성된 촬상 시스템의 구현에 의해 도 5의 프로세스 이전에 또는 프로세스 중에 캡처될 수 있다. 로직 디바이스(168)는 있을 수 있는 스케일링 영역(예를 들어, 영역(116))을 식별하기 위해 가시광 이미지를 처리할 수 있다. 예를 들어, 블록(514)의 일부 실시 예에서, 로직 디바이스(168)는 처리된 열 이미지을 하나 이상의 가시광 이미지와 비교하여 처리된 열 이미지에서 과도한 온도의 영역이 코킹(예를 들어, 가시광 이미지에서 대응하는 특징을 갖지 않는 영역(114)) 또는 스케일링(예를 들어, 처리된 열 이미지에서 과도한 온도의 동일한 영역(116)에 대응하는 가시광 이미지에서 가시적 스케일링 특징을 갖는 영역(116))과 연관되는지 여부를 결정할 수 있다. 결과적으로, 도 5의 프로세스는 온도 편차 영역을 식별하고 이러한 온도 편차의 가능한 원인(예컨대, 코킹 또는 스케일링)을 식별하는 포괄적 인 접근 방식을 제공할 수 있다.
블록 516에서, 촬상 시스템(150)은 예를 들어, 온도 데이터, 온도 경고(예를 들어, 사용자에게 과열된 영역을 통지)의 형태로, 및/또는 다른 형식으로 디스플레이(178)에 정보를 제공함으로써 분석 결과를 사용자에게 제공한다.
도 5의 프로세스는 단일의 처리된 열 이미지를 생성하는 것과 관련하여 논의되었지만, 추가의 처리된 열 이미지가 적절하게 생성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 블록(504 내지 516)은 예를 들어 사용자가 실시간으로 볼 수 있도록 동적으로 추가의 처리된 열 이미지(예를 들어, 처리된 열 이미지의 갱신)를 생성하고 분석하기 위해 반복될 수있다. 일부 실시 예에서, 각각의 처리된 열 이미지는 캡처된 열 이미지들의 새로운 세트에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 각각의 처리된 열 이미지는 캡처된 열 이미지의 슬라이딩 윈도우를 사용하여 생성될 수 있다(예를 들어, 새로운 추가 열 이미지가 캡처될 때 기존 열 이미지 세트에 추가되고 가장 오래된 열 이미지는 폐기되므로, 가장 최근에 캡처한 열 이미지을 사용하여 새로 처리된 열 이미지를 생성할 수 있다.)
일부 실시 예에서, 도 5의 프로세스의 일부는 원격 서비스로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 로직 디바이스(168)는 촬상기(164) 및/또는 디스플레이(178)로부터 원격에 위치될 수 있고, 예를 들어 네트워크를 통해 및/또는 나중에 캡처된 열 이미지를 처리를 위해 수신할 수 있다. 따라서, 로직 디바이스(168)는 열 이미지 세트를 처리하고 처리된 열 이미지 및/또는 분석 결과를 네트워크를 통해 및/또는 열 이미지가 캡처된 후 나중에 사용자(예를 들어, 디스플레이(178))에게 제공할 수 있다.
본 개시를 고려하여, 고온 노의 내부 부분과 같이 난류 가스가 존재하는 혼란스러운 환경에서도 정확한 온도 측정이 결정될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 여기에 제공된 다양한 기술은 또한 다른 환경 요인에 의해 야기되는 온도의 외부 변화의 영향을 감소시킴으로써 잠재적인 가스 누출 및/또는 기타 관심 현상을보다 정확하고 동적으로 시각화하는 데 사용될 수 있다.
적용 가능한 경우, 본 개시에 의해 제공되는 다양한 실시 예는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 또한 적용 가능한 경우, 여기에 설명된 다양한 하드웨어 구성 요소 및/또는 소프트웨어 구성 요소는 본 개시의 사상에서 벗어나지 않고 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 둘 다를 포함하는 복합 구성 요소로 결합될 수 있다. 적용 가능한 경우, 여기에 설명된 다양한 하드웨어 구성 요소 및/또는 소프트웨어 구성 요소는 본 개시의 사상에서 벗어나지 않고 소프트웨어, 하드웨어 또는 둘 다를 포함하는 하위 구성 요소로 분리될 수 있다. 또한 적용 가능한 경우, 소프트웨어 구성 요소는 하드웨어 구성 요소로 구현 될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
프로그램 코드 및/또는 데이터와 같은 본 개시에 따른 소프트웨어는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 본 명세서에서 확인된 소프트웨어는 하나 이상의 범용 또는 특정 목적 컴퓨터 및/또는 컴퓨터 시스템, 네트워크 및/또는 기타를 사용하여 구현될 수 있음이 또한 고려된다. 적용 가능한 경우, 여기에 설명된 다양한 단계의 순서는 여기에 설명된 특징을 제공하기 위해 변경, 복합 단계로 결합 및/또는 하위 단계로 분리될 수 있다.
전술한 실시 예는 본 발명을 예시하지만 제한하지 않는다. 또한 본 발명의 원리에 따라 다양한 수정 및 변경이 가능함을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구 범위에 의해서만 한정된다.
100 노(furnace) 101 인클로저(enclosure)
102 배출구 104 개구
110 노 튜브 111 원유
112 입구 부분 113 출구 부분
114 코킹 영역 116 스케일링 영역
118, 119 노 튜브의 표면 120 버너
122 화염 130 가스
150 촬상 시스템 190 장면(scene)
220-224 열 이미지(thermal image)

Claims (20)

  1. 노 튜브와 이 노 튜브보다 더 높은 온도를 나타내는 연소 가스를 포함하는 장면의 캡처된 복수의 열 이미지를 수신하는 단계로서, 각각의 열 이미지는 각각 연관된 픽셀 값을 갖는 복수의 픽셀을 포함하는, 단계와,
    처리된 열 이미지를 생성하기 위해 상기 열 이미지들에 디지털 필터를 적용하는 단계로서, 상기 처리된 열 이미지의 각 픽셀은 상기 처리된 열 이미지로부터 상기 더 높은 온도 연소 가스를 제거하기 위해 상기 열 이미지들의 대응하는 픽셀들로부터 결정된 연관된 최소 픽셀 값을 갖는, 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 가스는 변화하는 위치를 나타내고 상기 열 이미지에서 상기 노 튜브의 부분들을 가리는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    코킹과 연관된 상기 노 튜브의 영역을 검출하기 위해 상기 처리된 열 이미지를 분석하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    스케일링과 연관된 상기 노 튜브의 영역을 검출하기 위해 상기 처리된 열 이미지를 상기 장면의 가시광 이미지와 비교하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 필터를 적용하기 전에 상기 캡처된 열 이미지에 대해 이미지 안정화 프로세스 및 이미지 추적 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 장면은 가스 누출과 연관된 검사 영역을 포함하며, 상기 적용하는 단계는:
    상기 처리된 열 이미지의 각 픽셀에 대해, 상기 열 이미지의 대응 픽셀과 연관된 최소 픽셀 값, 최대 픽셀 값, 및 평균 픽셀 값 중 적어도 하나를 선택하는 과정과,
    가스 누출과 연관된 온도 범위 밖의 온도를 제거하여 가스 누출의 시각화 및 추적 중 적어도 하나를 수행하기 위해 상기 선택된 픽셀 값을 사용하여 상기 처리된 열 이미지을 생성하는 과정을 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    처리된 열 이미지의 갱신을 추가의 추가의 캡처된 열 이미지를 사용하여 생성하는 단계와,
    실시간으로 볼 수 있도록 상기 처리된 열 이미지의 갱신을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 이미지는 한 세트의 열 이미지들을 포함하고,
    상기 방법은 상기 처리된 열 이미지을 생성하는데 사용될 상기 열 이미지 세트의 크기를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 열 촬상 카메라에 의해 수행되는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 열 이미지를 캡처하도록 구성된 열 촬상기에 대해 떨어져 네트워크 연결된 로직 디바이스에 의해 수행되는, 방법.
  11. 노 튜브와 이 노 튜브보다 더 높은 온도를 나타내는 연소 가스를 포함하는 장면의 복수의 열 이미지를 캡처하도록 구성된 열 촬상기로서, 각각의 열 이미지는 각각 연관된 픽셀 값을 갖는 복수의 픽셀을 포함하는, 열 촬상기와,
    처리된 열 이미지를 생성하기 위해 상기 열 이미지에 디지털 필터를 적용하도록 구성된 로직 디바이스로서, 상기 처리된 열 이미지의 각 픽셀은 상기 처리된 열 이미지로부터 상기 더 높은 온도 연소 가스를 제거하기 위해 상기 열 이미지들의 대응하는 픽셀로부터 결정된 연관된 최소 픽셀 값을 갖는, 로직 디바이스를 포함하는, 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연소 가스는 변화하는 위치를 나타내고 상기 열 이미지에서 상기 노 튜브의 상이한 부분들을 가리는, 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 로직 디바이스는 코킹과 연관된 상기 노 튜브의 영역을 검출하기 위해 상기 처리된 열 이미지를 분석하도록 구성되는, 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 로직 디바이스는 스케일링과 연관된 노 튜브의 영역을 검출하기 위해 상기 처리된 열 이미지를 상기 장면의 가시광 이미지와 비교하도록 구성되는, 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 로직 디바이스는 상기 디지털 필터를 적용하기 전에 상기 캡처된 열 이미지에 대해 이미지 안정화 프로세스 및 이미지 추적 프로세스 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는, 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 장면은 가스 누출과 연관된 검사 영역을 포함하며, 상기 로직 디바이스는 상기 디지털 필터를 적용하기 위해,
    상기 처리된 열 이미지의 각 픽셀에 대해, 상기 열 이미지들의 대응하는 픽셀들과 연관된 최소 픽셀 값, 최대 픽셀 값 및 평균 픽셀 값 중 적어도 하나를 선택하는 것과,
    가스 누출과 연관된 온도 범위 밖의 온도를 제거하여 가스 누출의 시각화 및 추적 중 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 선택된 픽셀 값들을 사용하여 상기 처리된 열 이미지를 생성하는 것을,
    수행하도록 구성되는, 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 로직 디바이스는,
    처리된 열 이미지의 갱신을 추가의 캡처된 열 이미지를 사용하여 생성하고, 또한 실시간으로 볼 수 있도록 상기 처리된 열 이미지의 갱신을 사용자에게 제공하는, 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 열 이미지는 한 세트의 열 이미지들을 포함하고,
    상기 로직 디바이스는 상기 처리된 열 이미지를 생성하는데 사용될 상기 열 이미지 세트의 크기를 선택하도록 구성되는, 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템은 열 촬상 카메라인, 시스템.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 로직 디바이스는 상기 열 촬상기에 대해 떨어져 네트워크 연결된 로직 디바이스인, 시스템.
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