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JP2011149834A - Infrared temperature measuring device - Google Patents

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JP2011149834A
JP2011149834A JP2010011570A JP2010011570A JP2011149834A JP 2011149834 A JP2011149834 A JP 2011149834A JP 2010011570 A JP2010011570 A JP 2010011570A JP 2010011570 A JP2010011570 A JP 2010011570A JP 2011149834 A JP2011149834 A JP 2011149834A
Authority
JP
Japan
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infrared
visible light
temperature
image
luminance value
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010011570A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Matsuoka
勝己 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010011570A priority Critical patent/JP2011149834A/en
Publication of JP2011149834A publication Critical patent/JP2011149834A/en
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Abstract

【課題】測定対象物の表面形状に起因した反射成分による温度測定誤差を局部的に補正をすることができる赤外線温度測定装置を提供する。
【解決手段】赤外線エネルギと可視光線とから測定対象物Dの温度分布を演算する温度分布演算部30を備えた赤外線温度測定装置10であって、可視光線から可視光画像を生成する画像生成部と、可視光画像の各画素の輝度値の度数分布を演算し度数分布の度数のピークとなる輝度値を基準輝度値として演算する基準輝度値演算部と、基準輝度値よりも輝度値が大きい可視光画像の画素を抽出する画素抽出部と、抽出画素の輝度値に対する基準輝度値の比を輝度比として演算する輝度比演算部と、抽出された画素に輝度比を割り当てその他の画素に輝度比として1を割り当てマスクを作成するマスク生成部と、マスクを用いて赤外線画像の各画素の温度に輝度比を乗じて赤外線画像の各画素の温度を補正する温度補正部とを備える。
【選択図】図1
An infrared temperature measurement device capable of locally correcting a temperature measurement error due to a reflection component caused by a surface shape of a measurement object.
An infrared temperature measurement device 10 includes a temperature distribution calculation unit 30 that calculates a temperature distribution of a measurement object D from infrared energy and visible light, and an image generation unit that generates a visible light image from visible light. A luminance value that is larger than the reference luminance value, and a reference luminance value calculation unit that calculates the luminance value of the luminance value of each pixel of the visible light image and calculates the luminance value that is the peak of the frequency of the frequency distribution as the reference luminance value A pixel extraction unit that extracts pixels of a visible light image, a luminance ratio calculation unit that calculates the ratio of the reference luminance value to the luminance value of the extracted pixel as a luminance ratio, assigns a luminance ratio to the extracted pixels, and luminance to other pixels A mask generation unit that creates a mask by assigning 1 as a ratio, and a temperature correction unit that corrects the temperature of each pixel of the infrared image by multiplying the temperature of each pixel of the infrared image by the luminance ratio using the mask.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、測定対象物から発する赤外線エネルギを検出し、該エネルギを温度に変換して、測定対象物の温度分布を画像として表示する赤外線温度測定装置に係り、特に、測定対象物から発する赤外線の反射エネルギ分を好適に補正することができる赤外線温度測定装置に関する。   The present invention relates to an infrared temperature measurement device that detects infrared energy emitted from a measurement object, converts the energy into temperature, and displays the temperature distribution of the measurement object as an image, and more particularly, infrared radiation emitted from the measurement object. The present invention relates to an infrared temperature measuring apparatus capable of suitably correcting the reflected energy component of the infrared ray.

従来から、工学や医学をはじめ様々な分野において、非接触で測定対象物の表面温度を測定するためにサーモグラフィが用いられる。サーモグラフィは、物体や生体の表面の温度分布を画像として表す方法である。   Conventionally, in various fields including engineering and medicine, thermography is used to measure the surface temperature of a measurement object in a non-contact manner. Thermography is a method of representing the temperature distribution on the surface of an object or a living body as an image.

具体的には、サーモグラフィを利用した赤外線温度測定装置は、一般的には、測定対象物からの赤外線エネルギを検出し、この検出したエネルギ量(エネルギの大きさ)に応じた温度に変換し、変換した温度の分布を表した赤外線画像を生成し、これを表示するものである。   Specifically, an infrared temperature measuring device using thermography generally detects infrared energy from a measurement object, converts it to a temperature corresponding to the detected energy amount (the magnitude of energy), An infrared image representing the distribution of the converted temperature is generated and displayed.

このような赤外線温度測定装置を用いることにより、測定対象物の表面温度を非接触で測定することができるだけでなく、測定対象物表面の所定領域の温度(温度分布)をリアルタイムで測定することもできる。   By using such an infrared temperature measurement device, not only can the surface temperature of the measurement object be measured in a non-contact manner, but also the temperature (temperature distribution) of a predetermined region of the measurement object surface can be measured in real time. it can.

しかしながら、赤外線温度測定装置により測定された温度分布は、測定対象物の移動や、その周囲の温度により大きく変動し、測定精度が劣ってしまう。この点を考慮して、例えば、測定対象物の移動の影響を考慮したものとして、赤外線カメラで撮影した画像のヒストグラムの変化を基に、補正すべき部分を特定した上で、赤外線画像を補正する赤外線温度測定装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   However, the temperature distribution measured by the infrared temperature measuring device largely fluctuates depending on the movement of the measurement object and the surrounding temperature, resulting in poor measurement accuracy. Considering this point, for example, considering the influence of the movement of the measurement object, specify the part to be corrected based on the change in the histogram of the image captured by the infrared camera, and then correct the infrared image An infrared temperature measuring device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

一方、以下の場合にも、赤外線温度測定装置による測定精度が劣ることがある。具体的には、図7(a)に示すように、赤外線ヒータHにより測定対象物Dを加熱した場合、図7(b)に示すように、赤外線ヒータHからの赤外線が測定対象物Dに吸収される。吸収された赤外線(エネルギ)で測定対象物Dは加熱され、測定対象物から赤外線が放射される。一方、赤外線ヒータHからの赤外線(エネルギ)の一部は、測定対象物Dに吸収されることなく、測定対象物Dの表面で反射する。   On the other hand, in the following cases, the measurement accuracy by the infrared temperature measuring device may be inferior. Specifically, as shown in FIG. 7A, when the measurement object D is heated by the infrared heater H, infrared rays from the infrared heater H are applied to the measurement object D as shown in FIG. Absorbed. The measurement object D is heated by the absorbed infrared rays (energy), and infrared rays are emitted from the measurement object. On the other hand, a part of infrared rays (energy) from the infrared heater H is reflected on the surface of the measurement object D without being absorbed by the measurement object D.

そして、赤外線温度測定装置(赤外線カメラ)90は、放射された赤外線のエネルギ(放射成分)と、表面で反射した赤外線のエネルギ(反射成分)とが混在した赤外線エネルギを検出し、この赤外線エネルギの大きさを温度に変換し、変換した温度から、測定対象物Dの温度分布を測定する。   The infrared temperature measuring device (infrared camera) 90 detects infrared energy in which the radiated infrared energy (radiation component) and the infrared energy reflected from the surface (reflection component) are mixed, and the infrared energy The magnitude is converted into temperature, and the temperature distribution of the measuring object D is measured from the converted temperature.

しかしながら、赤外線温度測定装置90が、本来検出すべき赤外線エネルギは、計測対象物の温度情報である放射成分のみであり、外乱である反射成分の紫外線エネルギにより、測定された温度には誤差が生じてしまい、接触式の温度測定装置に比べて測定精度が劣ってしまう。   However, the infrared energy that should be detected by the infrared temperature measuring device 90 is only the radiation component that is the temperature information of the object to be measured, and an error occurs in the measured temperature due to the ultraviolet energy of the reflection component that is a disturbance. As a result, the measurement accuracy is inferior to that of a contact-type temperature measuring device.

このような点を鑑みて、例えば、赤外線温度測定装置の撮影範囲内に、可視光線の反射率が既知の標準サンプルを設置し、測定対象物と、標準サンプルとの赤外線信号を基に、赤外線の反射レベルを補正する赤外線温度測定装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In view of such points, for example, a standard sample with a known reflectance of visible light is placed in the imaging range of the infrared temperature measuring device, and infrared light is measured based on infrared signals from the measurement object and the standard sample. An infrared temperature measuring device that corrects the reflection level of light is proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2001−154646号公報JP 2001-154646 A 特公平7−72702号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-72702

しかしながら、特許文献1に示す赤外線温度測定装置は、検出精度を向上させるために、ヒストグラムを用いて、赤外線画像に対して重み付けて補正をしているが、このヒストグラムは、測定対象物の表面における赤外線の反射の影響を考慮して、これを取り除いたものではないので、特に測定対象物の反射成分が大きい場合、温度測定精度が劣ってしまう。   However, the infrared temperature measuring device shown in Patent Document 1 uses a histogram to weight and correct an infrared image in order to improve detection accuracy, but this histogram is measured on the surface of the measurement object. Since the influence of infrared reflection is not taken into consideration, this is not removed, and therefore the temperature measurement accuracy is inferior particularly when the reflection component of the measurement object is large.

また、特許文献2に示す赤外線温度測定装置は、補正の対象となる測定対象物と、補正の基準となる標準サンプルとを別体としているため、測定精度を上げようとした場合には、補正可能な測定対象物の形状が限定される。   In addition, since the infrared temperature measuring device shown in Patent Document 2 has a measurement object to be corrected and a standard sample to be a correction reference as separate bodies, the correction is performed when the measurement accuracy is to be increased. The shapes of possible measurement objects are limited.

すなわち、放射線の反射率は、測定対象物の表面形状によって変化するものであり、測定精度を向上させるためには、測定対象物の形状を模した標準サンプルを製作する必要がある。特に、測定対象物の形状が複雑な場合、測定対象物を模した標準サンプルの反射率を一義的に定義できなくなる。そして、このような測定対象物に対して、仮に、温度補正を行ったとしても、オールオーバの温度補正となってしまい、正しく計測された値から逆に外れる方向に補正されてしまうことがある。   That is, the reflectance of radiation changes depending on the surface shape of the measurement object, and in order to improve the measurement accuracy, it is necessary to manufacture a standard sample that imitates the shape of the measurement object. In particular, when the shape of the measurement object is complicated, the reflectance of the standard sample that imitates the measurement object cannot be uniquely defined. And even if temperature correction is performed on such an object to be measured, it becomes an all-over temperature correction and may be corrected in a direction deviating from the correctly measured value. .

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、測定対象物の表面形状に起因した反射成分による、局部的な温度測定誤差を補正することができる赤外線温度測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an infrared ray capable of correcting a local temperature measurement error due to a reflection component caused by the surface shape of a measurement object. The object is to provide a temperature measuring device.

発明者は、前記課題を鑑みて鋭意検討を重ねた結果、可視光画像の画素のうち、輝度値のヒストグラムの度数のピーク値(最大値)を超えた部分は、その輝度値と、赤外線エネルギの反射成分の量とがほぼ比例関係にあり、ヒストグラムのピーク値の輝度値を用いて測定した温度を補正すれば、赤外線エネルギの反射成分による局部的に発生する測定誤差を低減することができるとの新たな知見を得た。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the inventor has found that the portion of the pixel of the visible light image that exceeds the peak value (maximum value) of the histogram of the luminance value is the luminance value and the infrared energy. If the temperature measured using the luminance value of the peak value of the histogram is corrected, the measurement error that occurs locally due to the reflected component of infrared energy can be reduced. And gained new knowledge.

本発明は、発明者のこの新たな知見に基づくものであり、本発明に係る赤外線温度測定装置は、測定対象物からの赤外線エネルギを検出する赤外線検出器と、前記測定対象物からの可視光線を検出する可視光線検出器と、検出された赤外線エネルギと可視光線とから前記測定対象物の温度分布を演算する温度分布演算部を備えた赤外線温度測定装置であって、該温度分布演算部は、前記赤外線エネルギを、該赤外線エネルギに応じた温度に変換して、前記測定対象物の温度の分布を表した赤外線画像を生成するとともに、前記可視光線から前記赤外線画像と同じ解像度の可視光画像を生成する画像生成部と、前記可視光画像の各画素の輝度値の度数分布を演算し、該度数分布の度数のピークとなる輝度値を基準輝度値として演算する基準輝度値演算部と、前記基準輝度値よりも輝度値が大きい可視光画像の画素を抽出する画素抽出部と、前記抽出された画素の輝度値に対する前記基準輝度値の比を輝度比として演算する輝度比演算部と、前記抽出された画素に前記輝度比を割り当て、その他の画素に輝度比として1を割り当てて、輝度比のマスクを生成するマスク生成部と、該マスクを用いて、前記赤外線画像の各画素の温度を、該画素に対応した前記輝度比を乗じることにより、前記赤外線画像の各画素の温度を補正する温度補正部と、を備えることを特徴とする。   The present invention is based on the inventor's new knowledge, and an infrared temperature measurement device according to the present invention includes an infrared detector that detects infrared energy from a measurement object, and visible light from the measurement object. An infrared temperature measurement device comprising a visible light detector for detecting a temperature distribution and a temperature distribution calculation unit for calculating a temperature distribution of the measurement object from detected infrared energy and visible light, the temperature distribution calculation unit comprising: The infrared energy is converted into a temperature corresponding to the infrared energy to generate an infrared image representing the temperature distribution of the measurement object, and a visible light image having the same resolution as the infrared image is generated from the visible light. A reference luminance for calculating a frequency distribution of luminance values of each pixel of the visible light image, and calculating a luminance value at the peak of the frequency distribution as a reference luminance value A calculation unit; a pixel extraction unit that extracts pixels of a visible light image having a luminance value greater than the reference luminance value; and a luminance ratio that calculates a ratio of the reference luminance value to the luminance value of the extracted pixel as a luminance ratio An arithmetic unit, a mask generation unit that assigns the luminance ratio to the extracted pixels, assigns 1 as the luminance ratio to the other pixels, and generates a mask of the luminance ratio, and uses the mask, A temperature correction unit that corrects the temperature of each pixel of the infrared image by multiplying the temperature of each pixel by the luminance ratio corresponding to the pixel;

本発明によれば、まず、画像生成部により、検出した可視光線から可視光画像を生成する。次に、基準輝度値演算部により、可視光画像の各画素の輝度値を用いて、度数分布(ヒストグラム)を演算し、この度数が最大となる輝度値を基準輝度値に設定する。そして、この基準輝度値を基準として、画素抽出部により、基準輝度値よりも大きい輝度値の可視光画像の画素(座標)を抽出する。この抽出された画素が、補正を要する反射成分を多く検出した部分を表した画素となる。   According to the present invention, first, a visible light image is generated from the detected visible light by the image generation unit. Next, the reference luminance value calculation unit calculates the frequency distribution (histogram) using the luminance value of each pixel of the visible light image, and sets the luminance value that maximizes the frequency as the reference luminance value. Then, using this reference luminance value as a reference, the pixel extraction unit extracts pixels (coordinates) of the visible light image having a luminance value larger than the reference luminance value. This extracted pixel is a pixel representing a portion where a large number of reflection components requiring correction are detected.

次に、輝度比演算部により、抽出された画素の輝度値に対する基準輝度値の比(0<基準輝度比/抽出された画素の輝度比<1)を、輝度比として、抽出された画素ごとに演算する。そして、マスク生成部において、基準輝度値よりも大きい輝度値の可視光画像の画素(抽出された画素)に対して演算された輝度比を割り当て、それ以外の抽出されていない画素(すなわち、基準輝度値以下の輝度値の可視光画像の画素)に対しては、輝度比として1の輝度比を割り当て、この輝度比が割り当てられた輝度比の画像をマスクとする。これにより、輝度比が1の部分は、赤外線エネルギの反射成分はないと推定し補正は行わず(温度補正量=0)、輝度比が1から小さくなるに従って、その部分の赤外線エネルギの反射成分が大きいと推定し、温度補正量を大きくするような、反射の重みを付けたマスクを得ることができる。   Next, the ratio of the reference brightness value to the brightness value of the extracted pixel (0 <reference brightness ratio / the brightness ratio of the extracted pixel <1) is extracted for each extracted pixel by the brightness ratio calculation unit. Calculate to Then, in the mask generation unit, the calculated luminance ratio is assigned to the pixel (extracted pixel) of the visible light image having a luminance value larger than the reference luminance value, and other unextracted pixels (that is, the reference pixel) For a pixel of a visible light image having a luminance value equal to or lower than the luminance value, a luminance ratio of 1 is assigned as a luminance ratio, and an image of the luminance ratio to which this luminance ratio is assigned is used as a mask. As a result, the portion having the luminance ratio of 1 is estimated to have no infrared energy reflection component and is not corrected (temperature correction amount = 0). As the luminance ratio decreases from 1, the infrared energy reflection component of that portion is reduced. Therefore, it is possible to obtain a mask with a reflection weight that estimates that is large and increases the temperature correction amount.

一方、画像生成部により、赤外線エネルギを、赤外線エネルギに応じた温度に変換して、測定対象物の温度の分布を表した赤外線画像を生成する。この赤外線画像は、上述した可視光画像(マスク)と同じ解像度である。   On the other hand, the image generation unit converts the infrared energy into a temperature corresponding to the infrared energy, and generates an infrared image representing the temperature distribution of the measurement object. This infrared image has the same resolution as the visible light image (mask) described above.

そして、温度補正部により、マスクを用いて、この赤外線画像の各座標の画素の温度に、これに対応する画素(同じ座標の画素)の輝度比を乗算することで、赤外線画像の温度を補正する。このようして、測定対象物がたとえ複雑な表面形状であっても、測定対象物の表面形状に起因した反射成分による局部的に温度測定誤差を、補正をすることができる。   Then, the temperature correction unit uses the mask to correct the temperature of the infrared image by multiplying the temperature of the pixel at each coordinate of the infrared image by the luminance ratio of the corresponding pixel (the pixel at the same coordinate). To do. In this way, even if the measurement object has a complicated surface shape, the temperature measurement error due to the reflection component caused by the surface shape of the measurement object can be locally corrected.

また、本発明に係る赤外線温度測定装置は、測定対象物からの可視光線を検出する際に、測定対象物に可視光線を照射するための光源を備えることがより好ましい。本発明によれば、この光源を用いることにより、可視光線の反射の影響が大きい部分を強調した可視光線画像を得ることができ、測定対象物の表面形状に起因した赤外線エネルギの反射成分をより精度良く検出することができ、これにより、さらに精度のよい温度補正を行うことができる。   The infrared temperature measuring device according to the present invention more preferably includes a light source for irradiating the measurement object with visible light when detecting visible light from the measurement object. According to the present invention, by using this light source, it is possible to obtain a visible light image in which a portion where the influence of the reflection of visible light is large is emphasized, and the reflection component of infrared energy caused by the surface shape of the measurement object is further increased. It is possible to detect with high accuracy, and thereby it is possible to perform more accurate temperature correction.

また、本発明に係る赤外線温度測定装置は、前記温度補正部が、前記可視光画像と、前記赤外線画像とをマッチング処理するマッチング処理演算部を備えることがより好ましい。本発明によれば、このマッチング処理によって、可視光画像における測定対象物の形状と、赤外線画像における測定対象物の形状とが、合致するように、2つの画像のマッチング処理を行うので、撮影によるずれ等を修正し、より精度のよい補正を行うことができる。また、このマッチング処理は、パターンマッチング処理、テンプレートマッチング処理、ブロックマッチング処理など、一般的に知られたマッチング処理などであり、このマッチング処理は、可視光画像から得られるマスクに対して行ってもよく、可視光画像における測定対象物の形状と、赤外線画像における測定対象物の形状とが、より精度良く合致することができるものであれば特に、その処理方法は限定されない。   In the infrared temperature measurement device according to the present invention, it is more preferable that the temperature correction unit includes a matching processing calculation unit that performs a matching process on the visible light image and the infrared image. According to the present invention, the matching processing of the two images is performed so that the shape of the measurement object in the visible light image matches the shape of the measurement object in the infrared image by this matching processing. It is possible to correct deviations and perform more accurate correction. This matching process is a generally known matching process such as a pattern matching process, a template matching process, or a block matching process. This matching process may be performed on a mask obtained from a visible light image. The processing method is not particularly limited as long as the shape of the measurement object in the visible light image and the shape of the measurement object in the infrared image can be more accurately matched.

さらに、本発明に係る前記赤外線温度測定装置は、前記赤外線検出器と前記可視光線検出器とを入れ替え可能に収納する収納部を備えていることが好ましい。本発明によれば、この収納部において、これらを入れ換えて、それぞれの画像を生成するので、同じ画角の(すなわち、同じアングルで撮影した)赤外線画像と、可視光画像とを生成することができる。このような可視光画像により得られたマスクを用いれば、適正な位置(座標)の画素において、この位置に対応した赤外線画像の温度を補正することができる。   Furthermore, it is preferable that the infrared temperature measuring device according to the present invention includes a storage unit that stores the infrared detector and the visible light detector in a replaceable manner. According to the present invention, in the storage unit, these are replaced to generate the respective images, so that an infrared image having the same angle of view (that is, taken at the same angle) and a visible light image can be generated. it can. If a mask obtained from such a visible light image is used, the temperature of the infrared image corresponding to this position can be corrected at a pixel at an appropriate position (coordinates).

本発明によれば、測定対象物からの赤外線エネルギにより得られた温度分布を表した画像に対して、測定対象物の表面形状に起因した反射成分による局所的な温度測定誤差を補正することができる。   According to the present invention, it is possible to correct a local temperature measurement error due to a reflection component caused by a surface shape of a measurement target with respect to an image representing a temperature distribution obtained by infrared energy from the measurement target. it can.

本発明の実施形態に係る赤外線温度測定装置の全体構成図。1 is an overall configuration diagram of an infrared temperature measurement device according to an embodiment of the present invention. 図1に示す演算装置の演算ブロック図。FIG. 2 is an arithmetic block diagram of the arithmetic device shown in FIG. 1. 図2の演算ブロックの各部分の演算処理を説明するための概念図であり、(a)は、可視光画像データ記憶部に記憶された可視光画像の各画素の輝度値の概念図であり、(b)は、基準輝度値演算部が行う輝度値のヒストグラムを示した概念図、(c)は、画素抽出部の抽出を説明するための概念図、(d)は、マスク生成部が生成したマスクの概念図、(e)は、赤外線画像の各画素の温度を表した赤外線画像の概念図、(f)は、(d)に示すマスクを用いて(e)に示す各画素の測定温度を補正したときの補正後の赤外線画像の概念図。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation process of each part of the calculation block of FIG. 2, (a) is a conceptual diagram of the luminance value of each pixel of the visible light image memorize | stored in the visible light image data memory | storage part. , (B) is a conceptual diagram showing a histogram of luminance values performed by the reference luminance value calculation unit, (c) is a conceptual diagram for explaining extraction of the pixel extraction unit, and (d) is a diagram of the mask generation unit (E) is a conceptual diagram of an infrared image representing the temperature of each pixel of the infrared image, (f) is a conceptual diagram of the pixel shown in (e) using the mask shown in (d). The conceptual diagram of the infrared image after correction | amendment when correct | amending measurement temperature. 図2に示す赤外線温度測定装置の反射部分マスク生成部の演算方法を説明するための演算フロー図。The calculation flow figure for demonstrating the calculation method of the reflective partial mask production | generation part of the infrared temperature measuring apparatus shown in FIG. 図2に示す赤外線温度測定装置の温度分布補正部の演算方法を説明するための演算フロー図。The calculation flow figure for demonstrating the calculation method of the temperature distribution correction | amendment part of the infrared temperature measuring apparatus shown in FIG. (a)は、可視光線検出器での測定対象物の撮影状態を説明するための図、(b)は、(a)により撮影された可視光画像図、(c)は、可視光画像の各画素の度数分布を示した図、(d)は、可視光画像から算出した輝度比のマスクを示した図、(e)は、赤外線検出器での測定対象の撮影状態を説明するための図、(f)は、(e)により撮影された赤外線画像図、(h)は、(e)の赤外線画像を、(d)のマスクで補正した赤外線画像図、(h)は、重みを付けない補正を行った場合の赤外線画像図。(A) is a figure for demonstrating the imaging | photography state of the measurement object in a visible light detector, (b) is the visible light image figure image | photographed by (a), (c) is a visible light image. The figure which showed frequency distribution of each pixel, (d) is the figure which showed the mask of the luminance ratio computed from the visible light image, (e) is for demonstrating the imaging | photography state of the measuring object in an infrared detector (F) is an infrared image taken by (e), (h) is an infrared image obtained by correcting the infrared image of (e) with the mask of (d), and (h) is a weight. The infrared image figure when the correction | amendment which does not attach is performed. これまでの赤外線温度測定装置を用いた温度の測定方法を説明するための図であり、(a)は、測定状態を説明するための図、(b)は、温度測定の詳細を説明するための図。It is a figure for demonstrating the measuring method of the temperature using the infrared temperature measuring apparatus until now, (a) is a figure for demonstrating a measurement state, (b) is for demonstrating the detail of a temperature measurement. Illustration.

以下に本発明に係る赤外線温度測定装置の実施形態を、以下の図面を参照してその詳細を説明する。   Hereinafter, embodiments of an infrared temperature measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the following drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る赤外線温度測定装置の全体構成図である。図1に示すように、本発明に係る赤外線温度測定装置10は、測定対象物Dから発する赤外線エネルギを検出し、この赤外線エネルギを、該エネルギに応じた温度に変換して、測定対象物Dの温度の分布を赤外線画像として表示するものである。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an infrared temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an infrared temperature measuring apparatus 10 according to the present invention detects infrared energy emitted from a measurement object D, converts the infrared energy into a temperature corresponding to the energy, and measures the measurement object D. The temperature distribution is displayed as an infrared image.

赤外線温度測定装置10は、測定対象物Dを撮像するカメラ本体20と、撮像された情報に基づいて、測定対象物Dの温度分布を演算する演算装置(温度分布演算部)30と、演算された測定対象の温度分布を画像として表示する表示装置70と、を備えている。   The infrared temperature measuring device 10 is calculated by a camera body 20 that images the measurement object D, and a calculation device (temperature distribution calculation unit) 30 that calculates the temperature distribution of the measurement object D based on the captured information. And a display device 70 that displays the temperature distribution of the measurement object as an image.

カメラ本体20は、赤外線検出器23と可視光線検出器24を備えている。赤外線検出器23は、測定対象物Dからの赤外線エネルギを検出する装置であり、例えばサーモグラフィの赤外線エネルギ検出部分に相当する。この赤外線検出器23は、例えばCCDなどの半導体素子を備えており、赤外線は、レンズを介してこの半導体素子で検出される。   The camera body 20 includes an infrared detector 23 and a visible light detector 24. The infrared detector 23 is a device that detects infrared energy from the measurement object D, and corresponds to, for example, an infrared energy detection portion of thermography. The infrared detector 23 includes a semiconductor element such as a CCD, and infrared rays are detected by the semiconductor element via a lens.

また、可視光線検出器24は、測定対象物からの可視光線を検出するものであり、例えばCCDなどの半導体素子を備えており、可視光線は、レンズを介してこの半導体素子で検出される。なお、この可視光線検出器24は、いわゆる可視光カメラなどの検出部分に相当する。   The visible light detector 24 detects visible light from the measurement object, and includes a semiconductor element such as a CCD. The visible light is detected by the semiconductor element via a lens. The visible light detector 24 corresponds to a detection part such as a so-called visible light camera.

このような赤外線検出器23と可視光線検出器24とが入れ替え可能なように収納部21に収納されている。具体的には、収納部21は、赤外線検出器23から得られる赤外線画像と、可視光線検出器24から得られる可視光画像とが、同じ画角となるように(同じアングルで撮影(検出)できるように)、赤外線検出器23と可視光線検出器24とを入れ替え可能な構造となっている。   Such an infrared detector 23 and visible light detector 24 are accommodated in the accommodating portion 21 so as to be interchangeable. Specifically, the storage unit 21 captures (detects) the infrared image obtained from the infrared detector 23 and the visible light image obtained from the visible light detector 24 at the same angle of view (at the same angle). The infrared detector 23 and the visible light detector 24 can be interchanged.

さらに、収納部21は、架台26に支持されており、収納部21の先端側(撮影方向側)には、可視光線検出器24を収納部21内にセットしたときに、測定対象物Dを照射するための光源28が取り付けられている。また、カメラ本体20には、測定対象物Dとのピントを合わせたり、露光を調整したりするための撮影条件調整部29も設けられている。   Further, the storage unit 21 is supported by the gantry 26, and when the visible light detector 24 is set in the storage unit 21 on the distal end side (imaging direction side) of the storage unit 21, the measurement object D is placed. A light source 28 for irradiating is attached. The camera body 20 is also provided with an imaging condition adjustment unit 29 for adjusting the focus with the measurement object D and adjusting the exposure.

装置使用時には、可視光線検出器24を収納部21にセットし、撮影条件調整部29で撮影条件を調整し、可視光線検出器24で可視光線を検出し、その検出信号を演算装置30に出力する。出力後、可視光線検出器24を収納部21から取り外し、赤外線検出器23を収納部21にセットし、赤外線検出器23で赤外線エネルギを検出し、演算装置30にその信号を出力する。これにより、同じアングルで測定対象物Dの赤外線エネルギ及び可視光線を検出することができる。   When the apparatus is used, the visible light detector 24 is set in the storage unit 21, the photographing condition adjustment unit 29 adjusts the photographing condition, the visible light detector 24 detects visible light, and the detection signal is output to the arithmetic unit 30. To do. After the output, the visible light detector 24 is removed from the storage unit 21, the infrared detector 23 is set in the storage unit 21, the infrared energy is detected by the infrared detector 23, and the signal is output to the arithmetic device 30. Thereby, the infrared energy and visible light of the measuring object D can be detected at the same angle.

演算装置30は、可視光線検出器24から出力された可視光線の検出信号と、赤外線検出器23で検出された検出信号とに基づいて、測定対象物Dの温度分布を演算するものであり、検出信号に基づくデータを記憶するROM,RAMなどのメモリと、記憶装置に記憶されたデータから測定対象物Dの温度分布を演算するCPUを備えている。   The computing device 30 computes the temperature distribution of the measuring object D based on the visible light detection signal output from the visible light detector 24 and the detection signal detected by the infrared detector 23. A memory such as a ROM and a RAM for storing data based on the detection signal and a CPU for calculating the temperature distribution of the measurement object D from the data stored in the storage device are provided.

演算装置30で演算された測定対象物Dの温度分布は、出力信号として、表示装置70に出力される。表示装置70は、温度に応じた色彩が各画素から出力されるようし、この結果、その測定対象物Dの温度分布の画像を表示するものである。   The temperature distribution of the measurement object D calculated by the calculation device 30 is output to the display device 70 as an output signal. The display device 70 outputs a color corresponding to the temperature from each pixel, and as a result, displays an image of the temperature distribution of the measurement object D.

図2は、演算装置30の演算ブロック図を示しており、図3は、図2の演算ブロックの各部分の演算処理を説明するための概念図であり、(a)は、可視光画像データ記憶部に記憶された可視光画像の各画素の輝度値の概念図であり、(b)は、基準輝度値演算部が行う輝度値のヒストグラムを示した概念図、(c)は、画素抽出部の抽出を説明するための概念図、(d)は、マスク生成部が生成したマスクの概念図、(e)は、赤外線画像の各画素の温度を表した赤外線画像の概念図、(f)は、(d)に示すマスクを用いて(e)に示す各画素の測定温度を補正したときの補正後の赤外線画像の概念図である。   FIG. 2 shows a calculation block diagram of the calculation device 30, FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining calculation processing of each part of the calculation block of FIG. 2, and (a) shows visible light image data. It is a conceptual diagram of the luminance value of each pixel of the visible light image memorize | stored in the memory | storage part, (b) is a conceptual diagram which showed the histogram of the luminance value which a reference | standard luminance value calculating part performs, (c) is pixel extraction. (D) is a conceptual diagram of a mask generated by the mask generating unit, (e) is a conceptual diagram of an infrared image representing the temperature of each pixel of the infrared image, (f) () Is a conceptual diagram of an infrared image after correction when the measurement temperature of each pixel shown in (e) is corrected using the mask shown in (d).

図2に示すように、上述したハードウエアで構成される演算装置(温度分布演算部)30は、ソフトウエアとして、画像生成伝送部40と、反射部分マスク生成部50と、温度分布補正部60とを少なくとも備えている。   As shown in FIG. 2, the arithmetic device (temperature distribution calculation unit) 30 configured by the hardware described above includes, as software, an image generation / transmission unit 40, a reflection partial mask generation unit 50, and a temperature distribution correction unit 60. And at least.

画像生成伝送部40は、画像生成部41と、画像データ伝送部42とからなり、画像生成部41は、赤外線検出器23で検出された赤外線エネルギを温度に変換して、測定対象物Dの温度の分布を表した赤外線画像を生成するとともに、可視光線検出器24で検出された可視光線から赤外線画像と同じ解像度(画素数)の可視光画像を生成する。   The image generation / transmission unit 40 includes an image generation unit 41 and an image data transmission unit 42, and the image generation unit 41 converts the infrared energy detected by the infrared detector 23 into temperature, and An infrared image representing the temperature distribution is generated, and a visible light image having the same resolution (number of pixels) as the infrared image is generated from the visible light detected by the visible light detector 24.

これらの得られた赤外線画像と可視光画像とは、画像データ伝送部42に出力される。画像データ伝送部42は、入力した赤外線画像を温度分布補正部60に伝送すると共に、可視光画像を反射部分マスク生成部50に伝送する。ここでは、収納部21に対して、赤外線検出器23と可視光線検出器24とが入れ換え可能となっているので、それぞれの検出器がセットされてから、そのセットされた検出器に応じて、画像データ伝送部42が、その画像を選択的に後述する各記憶部51,61に伝送する。   The obtained infrared image and visible light image are output to the image data transmission unit 42. The image data transmission unit 42 transmits the input infrared image to the temperature distribution correction unit 60 and transmits the visible light image to the reflection partial mask generation unit 50. Here, since the infrared detector 23 and the visible light detector 24 can be interchanged with respect to the storage unit 21, after each detector is set, according to the set detector, The image data transmission unit 42 selectively transmits the image to storage units 51 and 61 described later.

反射部分マスク生成部50は、可視光画像によって得られる各画素の輝度値が、そのヒストグラムのピークを越えた輝度値となったときに、その輝度値と、赤外線エネルギの反射成分の量と、がほぼ比例関係にあることを利用して、ヒストグラムのピーク値以上の輝度値に応じた温度補正率(温度補正量)で、赤外線画像にマスキング処理(補正)を行うための手段である。   When the luminance value of each pixel obtained by the visible light image becomes a luminance value exceeding the peak of the histogram, the reflection partial mask generation unit 50, the luminance value, the amount of the reflection component of infrared energy, Is a means for performing masking processing (correction) on an infrared image at a temperature correction rate (temperature correction amount) corresponding to a luminance value equal to or higher than the peak value of the histogram.

具体的には、反射部分マスク生成部50は、可視光画像データ記憶部51と、基準輝度値演算部52と、画素抽出部53と、輝度比演算部54と、マスク生成部55と、を少なくとも、備えている。   Specifically, the reflective partial mask generation unit 50 includes a visible light image data storage unit 51, a reference luminance value calculation unit 52, a pixel extraction unit 53, a luminance ratio calculation unit 54, and a mask generation unit 55. At least.

可視光画像データ記憶部51は、マスキング処理を行うためのマスクを生成するために、画像データ伝送部42から伝送された可視光画像を記憶する。記憶された可視光線画像の各座標の画素は、図3(a)に示すように、輝度値の情報を有している。   The visible light image data storage unit 51 stores the visible light image transmitted from the image data transmission unit 42 in order to generate a mask for performing the masking process. As shown in FIG. 3A, the pixel at each coordinate of the stored visible light image has luminance value information.

次に、基準輝度値演算部52は、記憶された可視光画像の各画素の輝度値を用いて、図3(b)に示すように、可視光画像の輝度値の度数分布(ヒストグラム)を演算し、度数分布の度数のピーク(最大値)となる輝度値を基準輝度値として演算する。例えば、図3(b)に示すように、演算されたヒストグラムの場合には、ピークは、輝度が200であるので、基準輝度値は200となる。   Next, the reference luminance value calculation unit 52 uses the stored luminance value of each pixel of the visible light image to generate a frequency distribution (histogram) of the luminance value of the visible light image, as shown in FIG. The luminance value that is the frequency peak (maximum value) of the frequency distribution is calculated as the reference luminance value. For example, as shown in FIG. 3B, in the case of the calculated histogram, the peak has a luminance of 200, so the reference luminance value is 200.

次に、画素抽出部53は、記憶された可視光画像に基づいて、基準輝度値よりも輝度値が大きい可視光画像の画素(座標)を抽出する。つまり、この画素抽出部53により、可視光線の輝度に比例する赤外線エネルギの反射の影響が大きい画素(座標)を推定して抽出することになる。たとえば、図3(b)のように基準輝度値が200の場合には、図3(c)に示す●を印した画素が、抽出される画素となる。   Next, the pixel extraction unit 53 extracts pixels (coordinates) of the visible light image having a luminance value larger than the reference luminance value based on the stored visible light image. That is, the pixel extraction unit 53 estimates and extracts pixels (coordinates) that are greatly affected by the reflection of infrared energy proportional to the luminance of visible light. For example, when the reference luminance value is 200 as shown in FIG. 3B, the pixels marked with ● shown in FIG. 3C are extracted pixels.

そして、輝度比演算部54は、画素抽出部53により抽出された各座標の画素の輝度値に対する基準輝度値の比を輝度比(基準輝度比/抽出された画素の輝度比)として演算する。演算された輝度比は、0<輝度比<1の範囲となる。   The luminance ratio calculation unit 54 calculates the ratio of the reference luminance value to the luminance value of the pixel at each coordinate extracted by the pixel extraction unit 53 as a luminance ratio (reference luminance ratio / extracted pixel luminance ratio). The calculated luminance ratio is in the range of 0 <luminance ratio <1.

マスク生成部55は、抽出された画素に対応するように演算した輝度比を割り当て、その他の画素に輝度比として1を割り当て、輝度比のマスクを作成する。例えば、図3(d)に示すように、基準輝度値が200であり、抽出された画素の輝度値が240である場合、輝度比0.8となり、抽出された画素の輝度比が230である場合、輝度比0.9となる。ここでは、少数点第1桁までの演算を行っているが、それ以下の桁数まで演算してもよい。   The mask generation unit 55 assigns the brightness ratio calculated so as to correspond to the extracted pixel, assigns 1 as the brightness ratio to the other pixels, and creates a mask for the brightness ratio. For example, as shown in FIG. 3D, when the reference luminance value is 200 and the extracted pixel has a luminance value of 240, the luminance ratio is 0.8, and the extracted pixel has a luminance ratio of 230. In some cases, the luminance ratio is 0.9. Here, the calculation is performed up to the first digit of the decimal point, but the calculation may be performed up to the number of digits less than that.

このようにして、温度補正を行うマスクには重みが付けられる(各座標の画素に補正量が設定される)ことになる。すなわち、このマスクよれば、輝度比が1の場合、赤外線エネルギの反射成分はないと推定し補正は行わず(温度補正量=0)、輝度比が1から小さくなるに従って、赤外線エネルギの反射成分が大きいと推定し、その温度補正量を大きくすることができる。   In this way, the mask for temperature correction is weighted (a correction amount is set for each coordinate pixel). That is, according to this mask, when the luminance ratio is 1, there is no infrared energy reflection component and no correction is performed (temperature correction amount = 0), and the infrared energy reflection component decreases as the luminance ratio decreases from 1. Can be estimated and the temperature correction amount can be increased.

作成されたマスクを用いて、温度分布補正部60は、温度補正を行う。具体的には、温度分布補正部60は、赤外線画像データ記憶部61と、相互相関関数演算部62と、温度補正部63とからなる。   The temperature distribution correction unit 60 performs temperature correction using the created mask. Specifically, the temperature distribution correction unit 60 includes an infrared image data storage unit 61, a cross-correlation function calculation unit 62, and a temperature correction unit 63.

赤外線画像データ記憶部61は、画像データ伝送部42から伝送された赤外線画像を記憶する。この赤外線画像とは、図3(e)に示すように、赤外線エネルギをこのエネルギに応じた温度に変換して、撮影した位置に応じた各画素に温度データを含む画像、すなわち温度分布を表した熱画像である。そして、相互相関関数演算部(マッチング処理演算部)62は、可視光画像(又は製作されたマスク)と赤外線画像とを相互相関関数を演算することにより、赤外線画像と、マスクとの、測定対象物の形状のパターンマッチングを行う。これにより、赤外線画像の適正な位置の画素に対して、マスキング処理(補正)を行うことができる。   The infrared image data storage unit 61 stores the infrared image transmitted from the image data transmission unit 42. As shown in FIG. 3 (e), the infrared image is an image including temperature data in each pixel corresponding to a photographed position by converting infrared energy into a temperature corresponding to the energy, that is, a temperature distribution. This is a thermal image. Then, the cross-correlation function calculation unit (matching processing calculation unit) 62 calculates a cross-correlation function between the visible light image (or the produced mask) and the infrared image, thereby measuring the measurement target of the infrared image and the mask. Perform pattern matching of object shape. Thereby, a masking process (correction) can be performed on a pixel at an appropriate position of the infrared image.

なお、マスクの測定対象物に対して、赤外線画像の測定対象物が、一致するように、赤外線画像を変換してもよく、または、赤外線画像の測定対象物に対して、マスクの測定対象物が、一致するように、赤外線画像を変換してもよい。また、別の態様としては、可視光画像と、赤外線画像との測定対象物の形状のパターンマッチングを行うように、相互相関関数の演算を、画像データ伝送部42において行うようにしてもよい。また、後述の演算フローに示すように、相互相関関数演算部(マッチング処理演算部)で相互相関関数のみを演算し、この相互相関関数を用いて、マスクと赤外線画像が最も一致する位置で、温度補正をおこなってもよい。   Note that the infrared image may be converted so that the measurement object of the infrared image matches the measurement object of the mask, or the measurement object of the mask with respect to the measurement object of the infrared image. However, you may convert an infrared image so that it may correspond. As another aspect, the cross-correlation function may be calculated in the image data transmission unit 42 so as to perform pattern matching of the shape of the measurement object between the visible light image and the infrared image. In addition, as shown in the calculation flow described later, only the cross-correlation function is calculated in the cross-correlation function calculation unit (matching processing calculation unit), and using this cross-correlation function, the position where the mask and the infrared image most closely match Temperature correction may be performed.

そして、マッチング処理後に、温度補正部63は、マスクを用いて、赤外線画像の各画素の温度に、この画素に対応した(同じ座標のマスクの)輝度比を乗じることにより、前記赤外線画像の各画素の温度を補正する。具体的には、図3(e)に示す赤外線画像の各画素の温度に対して、図3(d)に示すマスクの輝度比を乗算し、図3(f)に示す温度分布の画像を得ることができる。そして、図3(f)は、表示装置70において、温度の数値そのものではなく、この温度に応じた色彩が割り当てられた画像で表示される。   After the matching process, the temperature correcting unit 63 uses the mask to multiply the temperature of each pixel of the infrared image by the brightness ratio corresponding to this pixel (of the mask having the same coordinates), thereby Correct the pixel temperature. Specifically, the temperature of each pixel of the infrared image shown in FIG. 3E is multiplied by the brightness ratio of the mask shown in FIG. 3D, and the image of the temperature distribution shown in FIG. Obtainable. 3F is displayed on the display device 70 as an image to which a color corresponding to the temperature is assigned instead of the temperature value itself.

次に、上述した赤外線温度測定装置10を用いた、温度測定方法に関して、以下の図4〜6を用いて説明する。図4は、図2に示す赤外線温度測定装置の反射部分マスク生成部の演算方法を説明するための演算フロー図であり、図5は、図2に示す赤外線温度測定装置の温度分布補正部の演算方法を説明するための演算フロー図である。   Next, a temperature measurement method using the above-described infrared temperature measurement device 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a calculation flow diagram for explaining a calculation method of the reflection partial mask generation unit of the infrared temperature measurement apparatus shown in FIG. 2, and FIG. 5 shows a temperature distribution correction unit of the infrared temperature measurement apparatus shown in FIG. It is a calculation flow figure for demonstrating the calculation method.

また、図6は、図3及び図4に示す演算フローにおけるフローの一部を説明するための図であり、(a)は、可視光線検出器での測定対象物の撮影状態を説明するための図、(b)は、(a)により撮影された可視光画像図、(c)は、可視光画像の各画素の度数分布を示した図、(d)は、可視光画像から算出した輝度比のマスクを示した図、(e)は、赤外線検出器での測定対象の撮影状態を説明するための図、(f)は、(e)により撮影された赤外線画像図、(g)は、(e)の赤外線画像を、(d)のマスクで補正した赤外線画像図、(h)は、重みを付けない補正を行った場合の赤外線画像図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining a part of the flow in the calculation flow shown in FIG. 3 and FIG. 4, and (a) is for explaining the imaging state of the measurement object with the visible light detector. The figure of (b) is the visible light image figure image | photographed by (a), (c) is the figure which showed the frequency distribution of each pixel of a visible light image, (d) was computed from the visible light image The figure which showed the mask of a luminance ratio, (e) is a figure for demonstrating the imaging | photography state of the measuring object in an infrared detector, (f) is the infrared image figure image | photographed by (e), (g) (A) is an infrared image diagram obtained by correcting the infrared image of (e) with the mask of (d), and (h) is an infrared image diagram when correction without weighting is performed.

まず、ステップS301で、カメラ本体20の収納部21に可視光線検出器24をセットする。次に、ステップS302に進み、撮影条件調整部29により、撮影条件を設定し、ステップS303に進む。ステップS303では、光源28を点灯(ON)し、測定対象物Dを照射する。   First, in step S301, the visible light detector 24 is set in the storage unit 21 of the camera body 20. Next, proceeding to step S302, the photographing condition adjusting unit 29 sets photographing conditions, and the process proceeds to step S303. In step S303, the light source 28 is turned on (ON) and the measurement object D is irradiated.

次に、ステップS304で、図6(a)に示すように、可視光線検出器24を用いて、測定対象物Dからの可視光線を検出し、これにより測定対象物Dを撮影する。ここで、光源28を用いて、照射された測定対象物Dの表面で、光源28からの光を反射させることにより、赤外線の反射成分の影響が大きい補正すべき部分をより正確に検出することができる。   Next, in step S304, as shown in FIG. 6A, the visible light from the measurement object D is detected using the visible light detector 24, and the measurement object D is photographed. Here, by using the light source 28 to reflect the light from the light source 28 on the surface of the irradiated measurement object D, it is possible to more accurately detect a portion to be corrected that is greatly influenced by the reflected component of infrared rays. Can do.

ステップS305に進み、画像生成部41により、可視光線検出器24からの信号に基づいて、図6(b)に可視光画像を生成する。この可視光画像は、後述する赤外線画像と同じ解像度(縦横の画素数が同じ)の画像に生成される。ステップS306では、画像データ伝送部42により、この生成された可視光画像を反射部分マスク生成部50に伝送する。そして、ステップS307に進み、可視光画像データ記憶部51が、画像データ伝送部42から伝送された可視光画像をメモリに記憶(保存)する。   In step S305, the image generation unit 41 generates a visible light image in FIG. 6B based on the signal from the visible light detector 24. This visible light image is generated as an image having the same resolution (the same number of vertical and horizontal pixels) as an infrared image described later. In step S <b> 306, the generated visible light image is transmitted to the reflection partial mask generation unit 50 by the image data transmission unit 42. In step S307, the visible light image data storage unit 51 stores (saves) the visible light image transmitted from the image data transmission unit 42 in the memory.

ステップS308において、基準輝度値演算部52により、記憶された可視光画像に基づいて、画像の各座標に位置する画素の輝度値を演算し、図6(c)に示すように、可視光画像の各画素の輝度値の度数分布(ヒストグラム)を演算(作成)する。さらに、ステップS309において、図6(c)に示すように、度数分布の度数のピーク値(ヒストグラムの中央値(メジアン))となる輝度値(基準輝度値)を演算する。   In step S308, the reference luminance value calculation unit 52 calculates the luminance value of the pixel located at each coordinate of the image based on the stored visible light image, and as shown in FIG. The frequency distribution (histogram) of the luminance value of each pixel is calculated (created). Further, in step S309, as shown in FIG. 6C, a luminance value (reference luminance value) that becomes the frequency peak value (histogram median (median)) of the frequency distribution is calculated.

ステップS310において、画素抽出部53により、記憶された可視光画像に基づいて、基準輝度値よりも輝度値が大きい可視光画像の画素(座標)を抽出する(特定座標を検出する)。次にステップS311に進み、輝度比演算部54により、画素抽出部53により抽出された各画素(座標)の輝度値に対する基準輝度値の比を輝度比として演算する。   In step S310, the pixel extraction unit 53 extracts pixels (coordinates) of the visible light image having a luminance value larger than the reference luminance value based on the stored visible light image (detects specific coordinates). In step S311, the luminance ratio calculation unit 54 calculates the ratio of the reference luminance value to the luminance value of each pixel (coordinate) extracted by the pixel extraction unit 53 as the luminance ratio.

次にステップS312に進み、マスク生成部55により、図6(d)に示すように、抽出された画素に対応する輝度比を割り当て、その他の画素に輝度比として1を割り当て、輝度比のマスクを作成する。これにより、反射レベルの重み付けマスクが生成される。   In step S312, the mask generation unit 55 assigns a luminance ratio corresponding to the extracted pixel and assigns 1 as the luminance ratio to the other pixels as shown in FIG. Create As a result, a reflection level weighting mask is generated.

次に、図5に示す温度分布補正の演算フローを以下に示す。まず、ステップS401で、カメラ本体20の収納部21に赤外線検出器23をセットする。次に、ステップS402に進み、撮影条件調整部29により、撮影条件を設定し、ステップS403に進む。次に、ステップS403で、図6(e)に示すように、赤外線検出器23を用いて、測定対象物Dからの赤外線エネルギを検出する(測定対象物Dを撮影する)。   Next, the calculation flow of the temperature distribution correction shown in FIG. 5 is shown below. First, in step S401, the infrared detector 23 is set in the storage unit 21 of the camera body 20. Next, proceeding to step S402, the photographing condition adjusting unit 29 sets the photographing condition, and the process proceeds to step S403. Next, in step S403, as shown in FIG. 6E, infrared energy from the measurement object D is detected using the infrared detector 23 (the measurement object D is photographed).

ステップS404に進み、画像生成部41は、赤外線検出器23からの信号に基づいて、図6(f)に示すように、赤外線画像を生成する。なお、赤外線画像を、前述した可視光画像と同じ画素数(縦横の画素数が同じ)に生成する。ステップS405では、画像データ伝送部42により、この生成された赤外線画像を温度分布補正部60の赤外線画像データ記憶部61に伝送する。   In step S404, the image generation unit 41 generates an infrared image based on the signal from the infrared detector 23 as shown in FIG. The infrared image is generated with the same number of pixels (the same number of vertical and horizontal pixels) as the visible light image described above. In step S <b> 405, the generated infrared image is transmitted to the infrared image data storage unit 61 of the temperature distribution correction unit 60 by the image data transmission unit 42.

次に、ステップS406に進み、赤外線画像データ記憶部61により、伝送された赤外線画像をメモリに記憶する(保存する)。さらに、ステップS407に進み、相互相関関数演算部62により、保存された赤外線画像と、可視光画像により生成されたマスクと赤外線画像とを相互相関関数を演算する。   In step S406, the infrared image data storage unit 61 stores (saves) the transmitted infrared image in a memory. In step S407, the cross-correlation function calculator 62 calculates a cross-correlation function between the stored infrared image, the mask generated from the visible light image, and the infrared image.

ステップS408では、温度補正部63により、算出された相互相関関数を用いて、マスクの画像と、赤外線画像が最も一致する位置において、図6(f)に示すような赤外線画像の各画素の温度を、図6(d)で示すような該画素に対応した輝度比の反射重み付けのマスクを乗じることにより、図6(g)に示すように赤外線画像の各画素の温度を補正する。   In step S408, using the cross-correlation function calculated by the temperature correction unit 63, the temperature of each pixel of the infrared image as shown in FIG. Is multiplied by a reflection weight mask of luminance ratio corresponding to the pixel as shown in FIG. 6D, thereby correcting the temperature of each pixel of the infrared image as shown in FIG.

これにより、2つの画像の測定対象物の形状が最も一致する位置において、補正を行うことができる。この結果、図6(h)の如く、重みを付けていない補正を行った赤外線画像とは異なり、図6(g)に示すように、赤外線画像において、測定対象物からの反射が強いと想定される部位のみを局部的に補正することができる。   Thereby, it can correct | amend in the position where the shape of the measuring object of two images most agrees. As a result, unlike the infrared image that has been corrected without weighting as shown in FIG. 6 (h), it is assumed that the reflection from the measurement object is strong in the infrared image as shown in FIG. 6 (g). Only the part to be applied can be corrected locally.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、本実施形態では、赤外線検出器と可視光線検出器とを入れ換え可能な構成としたが、マッチング処理の精度を挙げることができれば、これらを共にカメラ本体に備えてもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, in the present embodiment, the infrared detector and the visible light detector can be interchanged. However, as long as the accuracy of the matching process can be increased, both of them may be provided in the camera body.

10:赤外線温度測定装置,20:カメラ本体,21:収納部,23:赤外線検出器,24:可視光線検出器,26:架台,28:光源,29:撮影条件調整部,30:演算装置,40:画像生成伝送部,41:画像生成部,42:画像データ伝送部,50:反射部分マスク生成部,51:可視光画像データ記憶部,52:基準輝度値演算部,53:画素抽出部,54:輝度比演算部,55:マスク生成部,60:温度分布補正部,61:赤外線画像データ記憶部,62:相互相関関数演算部,63:温度補正部,70:表示装置,D:測定対象物 10: Infrared temperature measuring device, 20: Camera body, 21: Storage unit, 23: Infrared detector, 24: Visible light detector, 26: Mount, 28: Light source, 29: Imaging condition adjusting unit, 30: Arithmetic unit, 40: Image generation / transmission unit, 41: Image generation unit, 42: Image data transmission unit, 50: Reflection partial mask generation unit, 51: Visible light image data storage unit, 52: Reference luminance value calculation unit, 53: Pixel extraction unit , 54: luminance ratio calculation unit, 55: mask generation unit, 60: temperature distribution correction unit, 61: infrared image data storage unit, 62: cross-correlation function calculation unit, 63: temperature correction unit, 70: display device, D: Measurement object

Claims (4)

測定対象物からの赤外線エネルギを検出する赤外線検出器と、前記測定対象物からの可視光線を検出する可視光線検出器と、検出された赤外線エネルギと可視光線とから前記測定対象物の温度分布を演算する温度分布演算部を備えた赤外線温度測定装置であって、
該温度分布演算部は、前記赤外線エネルギを、該赤外線エネルギに応じた温度に変換して、前記測定対象物の温度の分布を表した赤外線画像を生成するとともに、前記可視光線から前記赤外線画像と同じ解像度の可視光画像を生成する画像生成部と、
前記可視光画像の各画素の輝度値の度数分布を演算し、該度数分布の度数のピークとなる輝度値を基準輝度値として演算する基準輝度値演算部と、
前記基準輝度値よりも輝度値が大きい可視光画像の画素を抽出する画素抽出部と、
前記抽出された画素の輝度値に対する前記基準輝度値の比を輝度比として演算する輝度比演算部と、
前記抽出された画素に前記輝度比を割り当て、その他の画素に輝度比として1を割り当てて、輝度比のマスクを生成するマスク生成部と、
該マスクを用いて、前記赤外線画像の各画素の温度に、該画素に対応した前記輝度比を乗じることにより、前記赤外線画像の各画素の温度を補正する温度補正部と、
を備えることを特徴とする赤外線温度測定装置。
An infrared detector for detecting infrared energy from the measurement object, a visible light detector for detecting visible light from the measurement object, and a temperature distribution of the measurement object from the detected infrared energy and visible light. An infrared temperature measurement device having a temperature distribution calculation unit for calculating,
The temperature distribution calculation unit converts the infrared energy into a temperature corresponding to the infrared energy to generate an infrared image representing a temperature distribution of the measurement object, and from the visible light to the infrared image and An image generator that generates a visible light image of the same resolution;
A reference luminance value calculation unit that calculates a frequency distribution of luminance values of each pixel of the visible light image and calculates a luminance value that is a peak of the frequency of the frequency distribution as a reference luminance value;
A pixel extraction unit that extracts pixels of a visible light image having a luminance value larger than the reference luminance value;
A luminance ratio calculation unit that calculates a ratio of the reference luminance value to the luminance value of the extracted pixel as a luminance ratio;
A mask generation unit that assigns the brightness ratio to the extracted pixels and assigns 1 to the other pixels as a brightness ratio, and generates a mask of the brightness ratio;
Using the mask, a temperature correction unit that corrects the temperature of each pixel of the infrared image by multiplying the temperature of each pixel of the infrared image by the luminance ratio corresponding to the pixel;
An infrared temperature measuring device comprising:
前記赤外線温度装置は、前記測定対象物に可視光線を照射するための光源をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の赤外線温度測定装置。   The infrared temperature measuring apparatus according to claim 1, further comprising a light source for irradiating the measurement object with visible light. 前記温度補正部は、前記可視光画像と、前記赤外線画像とをマッチング処理するマッチング処理演算部を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の赤外線温度測定装置。   The infrared temperature measurement apparatus according to claim 1, wherein the temperature correction unit includes a matching processing calculation unit that performs a matching process on the visible light image and the infrared image. 前記赤外線温度測定装置は、前記赤外線検出器と前記可視光線検出器とを入れ替え可能に収納する収納部を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の赤外線温度測定装置。   The infrared temperature measurement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the infrared temperature measurement device includes a storage unit that stores the infrared detector and the visible light detector in a replaceable manner. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179973A (en) * 2017-04-14 2018-11-15 Jfeスチール株式会社 Radiation temperature measuring device and radiation temperature measuring method

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