TWI607276B - 立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置 - Google Patents

Description

立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置

本發明係有關於一種立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置，尤指一種可將標的物之可見光影像照片及紅外線熱影像照片進行立體化圖像及紅外線熱影像圖資建立與匹配，以獲得標的物外型及與其外型相對位置溫度分佈狀況之影像整合方法及其裝置。

按，電氣或機械設備等時常會因為設備過載、負載不平衡、散熱不良及材質劣化、老化等因素，造成設備故障，該等電氣或機械設備故障雖可由目測觀看設備表面是否有絕緣布焦黑、電容器外殼膨脹或配電盤、開關箱等處有無燻黑痕跡，來判斷設備狀況，或以觸摸方式來感覺是否有不當發熱現象；然，採用目測或觸摸等方式有賴工安人員客觀、細心的巡檢，才可達到維護設備安全要求，另以觸摸方式則有觸電、燙傷等危險，且當設備外觀發生焦黑、膨脹等異常變化時，其內部通常損害已相當嚴重、已須進行設備之更換，另隨著檢測設備數量增加，此種利用目測或觸摸方式在執行上更為困難。

再者，現有醫療上對疾病診斷方式，包括病歷、症狀、問診及體格檢查結果等，醫療人員利用該些資料來判斷患者的生理狀態，但大部分疾病 都非由表面特徵可易見者，通常有許多疾病係無法由觀察人體外表特徵得知人體實際生理狀況，由於人類是常溫動物，因此，體溫係人體重要健康指標，人體的免疫系統等健康狀況會藉由體溫變化來呈現，如果身體某部位發生病變，通常該部位也會因為血液循環加快或抑制等因素，以致產生相應溫度變化，並將此溫度變化傳導至體表，而呈現出與周圍或左右部位不同溫度，因此，若能掌握人體異常溫度變化部位，即可有利於疾病的發現與治療。

緣是，本發明人有鑑於現有於工業或醫療等領域常無法由表面特徵查知設備或人體內部實際狀況，而延誤改善與治療，而造成工安危險或疾病損害等缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，研創出本發明。

本發明係有關於一種立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置，其主要目的係為了提供一種可將標的物之可見光影像照片及紅外線熱影像照片進行立體化圖像及紅外線熱影像圖資建立與匹配，以獲得標的物外型及與其外型相對位置溫度分佈狀況之影像整合方法及其裝置。

為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下立體影像與紅外線熱影像整合裝置，係包含有一機體，並於該機體組設有一旋轉單元，且於該旋轉單元其旋轉座組接有一升降單元，該升降單元係包含有二螺桿，乃使該二螺桿一端與該旋轉座相組接，又使該升降座二側於對應該二螺桿處各組設有一軸筒，並使該二軸筒各成型有一螺孔，以分別與該二螺桿相螺接，另設有一升降動力源，係使該升降動力源組設於該升降座，並於該二軸筒間設有至少一傳動件，且使該升降動力源之傳動部與該傳動件相組接，而使該升降動力源與二軸筒間以該傳動件相連結，且於該二螺桿另端組設有一止擋塊，又於該升降單元 之升降座上組設有相鄰並排設立之影像照相機及紅外線照相機，且使該影像照相機之鏡頭與紅外線照相機其鏡頭呈相對反向設置，另使該影像照相機及紅外線照相機分別於其鏡頭旁側處組設有至少二雷射發射器，並使該影像照相機及紅外線照相機其雷射發射器組設位置相對應，復設有一主控單元，該主控單元係內載有一影像整合處理程式，並使該主控單元與該旋轉單元、升降單元、影像照相機及紅外線照相機以有線或無線訊號連結。

如上所述之立體影像與紅外線熱影像整合裝置，其中，該旋轉單元係包含有一旋轉動力源，並使該旋轉動力源裝設於該機體內，另於該機體外部設置該旋轉座，且使該旋轉動力源之傳動部與該旋轉座相組接。

如上所述之立體影像與紅外線熱影像整合裝置，其中，該主控單元係主要包含有一處理部件、一資料儲存部件及一操作暨顯示部件，並使該資料儲存部件及操作暨顯示部件與其處理部件相耦接，且於該資料儲存部件內儲存有該影像整合處理程式。

如上所述之立體影像與紅外線熱影像整合裝置，其中，該影像整合處理程式主控單元係包含有3D點雲模組與影像圖資匹配模組。

如上所述之立體影像與紅外線熱影像整合裝置，係進一步提供一種立體影像與紅外線熱影像整合方法，係主要以數個影像照相機對一標的物進行可見光影像拍攝，另使數個紅外線照相機對該標的物進行紅外線熱影像拍攝，又使該影像照相機及紅外線照相機分別於其鏡頭旁側處組設有至少二雷射發射器，並使該影像照相機及紅外線照相機其雷射發射器組設位置相對應，以於該影像照相機及紅外線照相機拍攝時，使其雷射發射器發射出雷射光束，並投射於該標的物上，以於標的物上產生校準光點，而與標的物一併拍攝，續將該影像照相機及紅外線照相機拍攝後之可見光影像照片及紅外線熱影像照片傳送至一主控單元，以由該主控單元內載之影像整合處理程式將可見光影像照片 及紅外線熱影像照片提供之二維數位影像經序列組合及立體成像程序導出結構深度，並建立三維點雲資料，以產生立體化圖像及紅外線熱影像圖資，再以該可見光影像照片及紅外線熱影像照片中拍攝到之校準光點作為其立體化圖像及紅外線熱影像圖資相對位置校準，以進行立體化圖像及紅外線熱影像圖資對應重疊匹配，而獲得該標的物外型及與其外型相對應之溫度分佈狀況。

藉此，利用本發明之立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置即可由立體影像形式顯示出該標的物完整外觀形狀，另以紅外線熱影像形式顯示出該標的物熱輻射能量分佈狀況，而通過將紅外線熱影像與可見光立體影像整合在一起後，係可同時觀察紅外線熱資訊與可見光資訊，以便利進行標的物內部異常損壞處及其外觀上對應該異常損壞處之相對位置辨識，據此，以應用於軍事、醫藥及工程等領域，俾便利提供設備與人體等檢驗、分析者。

(1)‧‧‧機體

(11)‧‧‧基台

(12)‧‧‧轉盤

(13)‧‧‧組立座

(2)‧‧‧旋轉單元

(21)‧‧‧旋轉座

(3)‧‧‧升降單元

(31)‧‧‧螺桿

(32)‧‧‧升降座

(321)‧‧‧軸筒

(33)‧‧‧止擋塊

(4)‧‧‧影像照相機

(41)‧‧‧鏡頭

(42)‧‧‧雷射發射器

(5)‧‧‧紅外線照相機

(51)‧‧‧鏡頭

(52)‧‧‧雷射發射器

(6)‧‧‧主控單元

(61)‧‧‧操作暨顯示部件

(7)‧‧‧可見光影像照片

(71)‧‧‧校準光點

(8)‧‧‧紅外線熱影像照片

(81)‧‧‧校準光點

(A)‧‧‧立體影像與紅外線熱影像整合裝置

(B)‧‧‧標的物

第一圖：本發明之立體圖

第二圖：本發明之流程圖

第三圖：本發明之使用狀態圖

第四圖：本發明之可見光影像照片拍攝狀態圖

第五圖：本發明之另一使用狀態圖

第六圖：本發明之紅外線熱影像照片拍攝狀態圖

第七圖：本發明之可見光影像照片與紅外線熱影像照片匹配狀態圖

而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號： 首先，請參閱第一圖所示，為本發明之立體影像與紅外線熱影像整合裝置，係包含：一機體(1)，係設有一基台(11)，並於該基台(11)內設有一旋轉動力源，且使該旋轉動力源之傳動部與一位於該基台(11)外部之轉盤(12)相組接，又於該轉盤(12)上垂直連結有一呈中空之組立座(13)；一旋轉單元(2)，係包含有一該旋轉動力源，並使該旋轉動力源裝設於該機體(1)之組立座(13)內，且使該旋轉動力源其傳動部與一位於該機體(1)其組立座(13)外部之旋轉座(21)相組接；一升降單元(3)，係包含有二螺桿(31)，乃使該二螺桿(31)一端與該旋轉座(21)相組接，又設有一升降座(32)，係使該升降座(32)二側於對應該二螺桿(31)處各組設有一軸筒(321)，並使該軸筒(321)成型有螺孔，以分別與該二螺桿(31)相螺接，另設有一升降動力源，乃使該升降動力源組設於升降座(32)後端面，並位於二軸筒(321)間，該升降動力源可為正、反向轉動之伺服馬達，又於該二軸筒(321)間設有至少一傳動件，且使該升降動力源之傳動部與該傳動件相組接，而使該升降動力源與二軸筒(321)間以該傳動件相連結，復於該二螺桿(31)另端組設有一止擋塊(33)；一影像照相機(4)，係使該影像照相機(4)組設於該升降座(32)前端面，並使該影像照相機(4)位於其鏡頭(41)旁側處組設有至少二雷射發射器(42)，本發明係使該影像照相機(4)位於其鏡頭(41)相對二側處各組設有一雷射發射器(42)；一紅外線照相機(5)，乃使該紅外線照相機(5)組設於該升降座(32)前端面，並與該影像照相機(4)相鄰並排設立，又使該影像照 相機(4)之鏡頭(41)與紅外線照相機(5)其鏡頭(51)呈相對反向設置，另使該紅外線照相機(5)位於其鏡頭(51)旁側處組設有至少二雷射發射器(52)〔如第六圖所示〕，本發明係使該紅外線照相機(5)位於其鏡頭(51)相對二側處各組設有一雷射發射器(52)，而使該影像照相機(4)及紅外線照相機(5)其雷射發射器(42)、(52)組設位置相對應；一主控單元(6)，該主控裝置(6)係可為桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機等，乃包含有一處理部件、一資料儲存部件及一操作暨顯示部件(61)，並使該資料儲存部件及操作暨顯示部件(61)與其處理部件相耦接，該處理部件係為微處理器、該資料儲存部件係為硬碟或記憶體等，另該操作暨顯示部(61)係為觸控螢幕或鍵盤、滑鼠與螢幕之組合，且於該資料儲存部件內儲存有影像整合處理程式，該影像整合處理程式係包含有3D點雲模組與影像圖資匹配模組等程式模組，又使該主控單元(6)與該機體(1)之旋轉動力源、旋轉單元(2)之旋轉動力源、升降單元(3)之升降動力源、影像照相機(4)及紅外線照相機(5)以有線或無線訊號連結，以由該主控單元(6)控制該機體(1)之旋轉動力源、旋轉單元(2)之旋轉動力源、升降單元(3)之升降動力源、影像照相機(4)及紅外線照相機(5)作動，並接收該影像照相機(4)及紅外線照相機(5)拍攝之照片。

據此，請一併參閱第二圖所示，當本發明進行立體影像與紅外線熱影像整合時，其實施步驟係包含：A.立體影像拍攝：請一併參閱第三、四圖所示，係將本發明之四個立體影像與紅外線熱影像整合裝置(A)分別架設於一標的物(B)其左、右兩側之上、下方處，再由主控單元(6)驅動該升降單元(3)之升降動力 源作動，以經由傳動件帶動升降座(32)內之軸筒(321)轉動，而使升降座(32)藉由軸筒(321)之螺孔與螺桿(31)螺接組設，而沿著螺桿(31)升降作動，以於升降座(32)的升降範圍中，使影像照相機(4)朝向標的物(B)之鏡頭(41)對標的物(B)外型進行拍攝，另可依拍攝視角所需，由主控單元(6)驅使機體(1)之旋轉動力源經由轉盤(12)帶動組立座(13)轉動一角度，或驅使旋轉單元(2)之旋轉動力源帶動旋轉座(21)轉動一角度等，以使透過旋轉單元(2)及升降單元(3)裝載於組立座(13)上之影像照相機(4)及紅外線照相機(5)旋轉適度角度後進行拍攝，而於拍攝同時，設置於影像照相機(4)二側之雷射發射器(42)會發出雷射光束投射於標的物(B)上，以於該標的物(B)上產生校準光點，而與標的物(B)一併進行拍攝，使該影像照相機(4)拍攝後之可見光影像照片(7)即包含有該標的物(B)外型及投射其上之校準光點(71)；B.紅外線熱影像拍攝：當完成標的物(B)其可見光影像拍攝後，請一併參閱第五、六圖所示，該主控單元(6)係接續驅使旋轉動力源帶動旋轉座(21)旋轉180度，以使經由升降單元(3)間接組設於旋轉座(21)之影像照相機(4)及紅外線照相機(5)變換其位置，而使紅外線照相機(5)之鏡頭(51)朝向標的物(B)，續主控單元(6)係再驅使升降單元(3)其升降座(32)升降作動，以進行該標的物(B)之紅外線熱影像拍攝，而於拍攝同時，位設於紅外線照相機(5)二側之雷射發射器(52)係會發出雷射光束，以投射於標的物(B)上，而於標的物(B)上產生校準光點，以與標的物(B)一併進行拍攝，而使該紅外線照相機(5)拍攝後之紅外線熱影像照片(8)包含有該標的物(B)之溫度分布狀態及投射其上之校準光點(81)； C.立體影像與紅外線熱影像整合：續該影像照相機(4)及紅外線照相機(5)係會將其拍攝後之可見光影像照片(7)及紅外線熱影像照片(8)傳送至主控單元(6)，再由該主控單元(6)內載之影像整合處理程式藉其3D點雲模組，將該影像照相機(4)及紅外線照相機(5)拍攝之可見光影像照片(7)及紅外線熱影像照片(8)等二維數位影像經序列組合及立體成像程序導出結構深度，並建立三維點雲資料，以產生立體化圖像及紅外線熱影像圖資，請一併參閱第七圖所示，繼該影像整合處理程式之影像圖資匹配模組再以該可見光影像照片(7)及紅外線熱影像照片(8)中拍攝到之校準光點(71)、(81)作為其立體化圖像及紅外線熱影像圖資相對位置校準，以進行立體化圖像及紅外線熱影像圖資對應重疊匹配，依此，以獲得該標的物(B)外型及與其外型相對應位置處之溫度分佈狀況。

藉此，利用本發明將立體影像與紅外線熱影像整合技術，係可由立體影像形式顯示出該標的物(B)完整外觀形狀，另以紅外線熱影像形式顯示出該標的物(B)熱輻射能量分佈狀況，而通過將紅外線熱影像與可見光立體影像整合在一起後，即可同時觀察紅外線熱資訊與可見光資訊，以便利進行標的物(B)內部異常損壞處及其外觀上對應該異常損壞處之相對位置辨識，藉由本發明之立體影像與紅外線熱影像整合技術，不僅可應用於機器、電氣等設備之工安檢測，也可應用於人體醫療檢測等，另工安人員或醫療人員係可由主控單元(6)之操作暨顯示部(61)操控旋轉所建構之三維影像，以從各種不同角度來觀察設備或人體表面特徵與內部溫度狀況，並藉由數位影像放大或縮小的功能，以簡便地觀看到整體性溫度分佈與局部溫度分佈狀態，據此，俾利於應用在軍事、醫藥及工程等領域，以提供工安人員或醫療人員為設備或人體進行分析、檢驗等便利性者。

前述之實施例或圖式並非限定本發明之立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置實施態樣，本發明之立體影像與紅外線熱影像整合裝置(A)不僅限於分別架設於標的物(B)其左、右兩側之上、下方處，該立體影像與紅外線熱影像整合裝置(A)設置位置及數量係可依據標的物(B)形狀、曲面複雜度及檢測視角限制等進行調節，凡所屬技術領域中具有通常知識者所為之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之立體影像與紅外線熱影像整合方法及其裝置專利範疇。

綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

(1)‧‧‧機體

(11)‧‧‧基台

(12)‧‧‧轉盤

(13)‧‧‧組立座

(2)‧‧‧旋轉單元

(21)‧‧‧旋轉座

(3)‧‧‧升降單元

(31)‧‧‧螺桿

(32)‧‧‧升降座

(321)‧‧‧軸筒

(33)‧‧‧止擋塊

(4)‧‧‧影像照相機

(41)‧‧‧鏡頭

(42)‧‧‧雷射發射器

(5)‧‧‧紅外線照相機

(51)‧‧‧鏡頭

(6)‧‧‧主控單元

(61)‧‧‧操作暨顯示部件

Claims (9)

1. 一種立體影像與紅外線熱影像整合裝置，係包含有一機體，並於該機體組設有一旋轉單元，且於該旋轉單元其旋轉座組接有一升降單元，該升降單元係包含有二螺桿，乃使該二螺桿一端與該旋轉座相組接，又使該升降座二側於對應該二螺桿處各組設有一軸筒，並使該二軸筒各成型有一螺孔，以分別與該二螺桿相螺接，另設有一升降動力源，係使該升降動力源組設於該升降座，並於該二軸筒間設有至少一傳動件，且使該升降動力源之傳動部與該傳動件相組接，而使該升降動力源與二軸筒間以該傳動件相連結，且於該二螺桿另端組設有一止擋塊，又於該升降單元之升降座上組設有相鄰並排設立之影像照相機及紅外線照相機，且使該影像照相機之鏡頭與紅外線照相機其鏡頭呈相對反向設置，另使該影像照相機及紅外線照相機分別於其鏡頭旁側處組設有至少二雷射發射器，並使該影像照相機及紅外線照相機其雷射發射器組設位置相對應，復設有一主控單元，該主控單元係內載有一影像整合處理程式，並使該主控單元與該旋轉單元、升降單元、影像照相機及紅外線照相機以有線或無線訊號連結。
2. 如申請專利範圍第1項所述立體影像與紅外線熱影像整合裝置，其中，該旋轉單元係包含有一旋轉動力源，並使該旋轉動力源裝設於該機體內，另於該機體外部設置該旋轉座，且使該旋轉動力源之傳動部與該旋轉座相組接。
3. 如申請專利範圍第1項所述立體影像與紅外線熱影像整合裝置，其中，該主控單元係主要包含有一處理部件、一資料儲存部件及一操作暨 顯示部件，並使該資料儲存部件及操作暨顯示部件與其處理部件相耦接，且於該資料儲存部件內儲存有該影像整合處理程式。
4. 如申請專利範圍第1項所述立體影像與紅外線熱影像整合裝置，其中，該影像整合處理程式主控單元係包含有3D點雲模組與影像圖資匹配模組。
5. 一種立體影像與紅外線熱影像整合方法，係主要以數個影像照相機對一標的物進行可見光影像拍攝，另使數個紅外線照相機對該標的物進行紅外線熱影像拍攝，又使該影像照相機及紅外線照相機分別於其鏡頭旁側處組設有至少二雷射發射器，並使該影像照相機及紅外線照相機其雷射發射器組設位置相對應，以於該影像照相機及紅外線照相機拍攝時，使其雷射發射器發射出雷射光束，並投射於該標的物上，以於標的物上產生校準光點，而與標的物一併拍攝，續將該影像照相機及紅外線照相機拍攝後之可見光影像照片及紅外線熱影像照片傳送至一主控單元，以由該主控單元內載之影像整合處理程式將可見光影像照片及紅外線熱影像照片提供之二維數位影像經序列組合及立體成像程序導出結構深度，並建立三維點雲資料，以產生立體化圖像及紅外線熱影像圖資，再以該可見光影像照片及紅外線熱影像照片中拍攝到之校準光點作為其立體化圖像及紅外線熱影像圖資相對位置校準，以進行立體化圖像及紅外線熱影像圖資對應重疊匹配，而獲得該標的物外型及與其外型相對應之溫度分佈狀況。
6. 如申請專利範圍第5項所述立體影像與紅外線熱影像整合方法，其中，該立體影像與紅外線熱影像整合方法係利用一立體影像與紅外線熱影像整合裝置進行實施，該立體影像與紅外線熱影像整合裝置係包含有一機體，並於該機體組設有一旋轉單元，且於該旋轉單元其旋轉座組接 有一升降單元，又於該升降單元之升降座上組設有相鄰並排設立之該影像照相機及該紅外線照相機，另設有一主控單元，並使該主控單元與該旋轉單元、升降單元、影像照相機及紅外線照相機以有線或無線訊號連結，乃使四個立體影像與紅外線熱影像整合裝置分別架設於該標的物其左、右兩側之上、下方處，再由主控單元驅動該升降單元之升降座升降作動，以使組設於該升降座之影像照相機對標的物進行可見光影像拍攝，並將拍攝後之可見光影像照片傳送至主控單元，續由主控單元驅使旋轉動力源帶動旋轉座轉動，以使組設於該升降單元其升降座之影像照相機及紅外線照相機變換位置，而使紅外線照相機其鏡頭朝向標的物，繼使主控單元驅使升降單元其升降座升降作動，以進行標的物之紅外線熱影像拍攝，並將拍攝後之紅外線熱影像照片傳送至主控單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述立體影像與紅外線熱影像整合方法，其中，該立體影像與紅外線熱影像整合裝置之旋轉單元係包含有一旋轉動力源，並使該旋轉動力源裝設於該機體內，另於該機體外部設置該旋轉座，且使該旋轉動力源之傳動部與該旋轉座相組接。
8. 如申請專利範圍第6項所述立體影像與紅外線熱影像整合方法，其中，該立體影像與紅外線熱影像整合裝置之升降單元係包含有二螺桿，乃使該二螺桿一端與該旋轉座相組接，又使該升降座二側於對應該二螺桿處各組設有一軸筒，並使該二軸筒各成型有一螺孔，以分別與該二螺桿相螺接，另設有一升降動力源，係使該升降動力源組設於該升降座，並於該二軸筒間設有至少一傳動件，且使該升降動力源之傳動部與該傳動件相組接，而使該升降動力源與二軸筒間以該傳動件相連結，復於該二螺桿另端組設有一止擋塊。
9. 如申請專利範圍第6項所述立體影像與紅外線熱影像整合方法，其中，該立體影像與紅外線熱影像整合裝置之該主控單元係主要包含有一處理部件、一資料儲存部件及一操作暨顯示部件，並使該資料儲存部件及操作暨顯示部件與其處理部件相耦接，且於該資料儲存部件內儲存有該影像整合處理程式。