JPH06265412A - 赤外線温度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示温度の高速自動追従ができる赤外線温度
計測装置を提供する。 【構成】 ４では、測定視野内で取得された赤外線画像
データの１画面分（フレームデータＺ）が表示系の同期
信号に従って画素単位に一定の順序で読み出されるが、
時間的に１つ前のＺが５に、１つ後のＺが６に与えられ
る。５はＺの全て又は画面中心付近の所定領域内の画像
データについて最大値及び最小値の検出をする。１１は
検出された最大値及び最小値から表示最大温度及び表示
最小温度を算出し、その表示最小温度を内容とするＸを
出力すると共に、表示最大温度と表示最小温度の温度差
で階調ステップ数を除算して形成したＹを出力する。６
は入力するＺについてその先頭データから順にＸを減算
し、７は６の出力とＹとを乗算しそれを表示データＺ′
として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体から放射される赤
外線エネルギーに基づき当該物体の温度を測定する赤外
線温度計測装置に係り、特に表示温度の自動追従方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、従来の赤外線温度計測装
置では、測定対象物の温度範囲を予め想定して測定レン
ジを設定し、その範囲内で測定対象物の表面温度の分布
を表示するようにしているので、測定対象物の表面温度
が変化し設定した測定レンジの範囲を逸脱したときは、
温度の分布表示がいわゆる飽和状態となり、認識できな
いことになる。

【０００３】このように表示温度が飽和せずに測定レン
ジの範囲内に納まるようにすることを表示温度の追従と
言うが、計測者が画面表示を見ながら手操作で測定レン
ジの再設定を行う手操作追従方式では操作が繁雑で不便
であることから、従来では、当該装置がＣＰＵを主体と
するプログラム制御を採用している点に着目し、追従プ
ログラムを設定して追従の自動化を図っている。

【０００４】即ち、従来の追従プログラムによる自動追
従方式は、表示データとレンジデータとを比較して測定
対象物の表面温度が測定レンジの範囲内か否かを判断
し、測定レンジの範囲内にないときは、当該装置の入力
段の増幅器の利得を調節して現在の設定レンジを２倍に
拡大し、同様に測定対象物の表面温度が測定レンジの範
囲内か否かを判断する動作を測定対象物の表面温度が測
定レンジの範囲内に入るまで繰り返し行い、測定レンジ
の範囲内に測定対象物の表面温度の最小値と最大値が入
ったとき、その最小値と最大値とを用いて測定レンジを
設定する方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の追従プログラムによる自動追従方式では、入力段の利
得調節をしながらレンジ設定を行う方式であるので、最
適な表示温度の追従が行える迄に数秒程度の時間を要し
応答速度が遅いという問題がある。特に、測定対象物の
温度変化が早い場合には忠実な追従が困難で適切な計測
が行えない場合が生ずるので、改善が望まれている。

【０００６】本発明は、このような従来の要請に応える
べくなされたもので、その目的は、高速に表示温度の自
動追従が行える手段を備えた赤外線温度計測装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の赤外線温度計測装置は次の如き構成を有す
る。即ち、本発明の赤外線温度計測装置は、測定視野内
で取得した赤外線画像データを画像メモリに格納し、そ
れに基づき形成した表示データにより表示部に測定対象
の表面温度分布を表示する赤外線温度計測装置におい
て； 前記画像メモリから１画面分の画像データが画素
単位に一定の順序で読み出される度に、その１画面分の
全画像データについて、または、その１画面の中心付近
の所定領域の画像データについて、先頭画素入力データ
の値を最大値及び最小値の初期値として記憶すると共
に、２番目以降に入力する各画素データについて今回値
が前回までに検出した最大値よりも大きいときは今回値
を最大値として更新記憶し、また今回値が前回までに検
出した最小値よりも小さいときは今回値を最小値として
更新記憶することを行い、検出した最大値及び最小値を
出力する最大最小値検出部と； 前記検出した最大値及
び最小値を受けて、冗長度幅を見込んだ表示最大温度及
び表示最小温度を算出し、その表示最小温度を内容とす
る基準データを出力すると共に、表示最大温度と表示最
小温度の温度差で階調ステップ数を除算して形成した階
調データを出力する演算手段と； 前記画像メモリから
画素単位に一定の順序で読み出される１画面分の画像デ
ータについてその先頭データから順に前記基準データを
減算して出力する減算部と； 前記減算部の出力データ
と前記階調データとを乗算しそれを前記表示データとし
て出力する乗算部と； を備えたことを特徴とするもの
である。

【０００８】

【作用】次に、前記の如く構成される本発明の赤外線温
度計測装置の作用を説明する。本発明では、画像メモリ
に格納される１画面分の画像データ（フレームデータ）
が画素単位に一定の順序で読み出される度に、その１画
面分の全ての画像データについて、または、１画面の中
心付近の所定領域の画像データについて、画素単位の比
較に基づく最大値及び最小値の検出を行い、その検出し
た最大値及び最小値から冗長度幅を見込んだ表示最大温
度及び表示最小温度を算出して基準データと階調データ
を形成し、画像メモリから画素単位に一定の順序で読み
出される１画面分の画像データについてその先頭データ
から順に基準データを減算することとそれに階調データ
を乗算することを行い、表示データを形成する。

【０００９】その結果、表示画面では、各フレーム毎に
最大値と最小値とが明確に捕捉されそれが測定レンジと
して作用するので、表示温度の変化に高速に自動追従し
て最適な温度表示がなされる。従って、測定対象物の温
度変化が早い場合でもその変化に迅速に追従でき、計測
できない空白部分の発生を防止でき、常に適切な計測が
できることになる。

【００１０】なお、最大値と最小値の検出では、常に全
画像データを対象にすると、測定視野の周辺に蛍光灯な
どの熱源がある場合、それを誤って最大値とする危険性
があるので、本発明では、そのような場合に備えて影響
の比較的少ない画面の中心付近の所定領域において検出
動作を行えるようにしてある。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る赤外線温度計測
装置を示す。この赤外線温度計測装置は、基本的に赤外
線検知部１と、増幅器２と、アナログ・ディジタル変換
器（ＡＤＣ）３と、画像メモリ４と、最大最小値検出部
５と、減算部６と、乗算部７と、ディジタル・アナログ
変換器（ＤＡＣ）８と、表示部９と、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）１１とを備える。なお、図１では、本発明に係る
部分を特記する趣旨から減算部６と乗算部７とがＣＰＵ
バス１０を介してＣＰＵ１１に接続されるとしてある。

【００１２】赤外線検知部１は、赤外線受光素子をマト
リクス配置し、あるいは、当該素子への入射光線の角度
を２次元的に変化させ、測定対象物の所定範囲表面から
放射される赤外線エネルギーを検知しそれを対応する温
度の電気信号へ変換する。この温度検出信号は、増幅器
２で所定レベルまで増幅される。

【００１３】ここに、従来のプログラムによる自動追従
方式では、増幅器２の利得をＣＰＵ１１が制御できるよ
うになっていたが、本発明では、増幅器２は固定の一定
利得で動作するようになっている。

【００１４】所定レベルまで増幅された温度信号は、Ａ
ＤＣ３にて所定ビット幅（例えば１２ビット）のディジ
タル信号へ変換され、画像メモリ４に撮像系の同期信号
に従ってラスタスキャン方式に則った一定の順序で画素
単位に書き込まれる。このようにして画像メモリ４に
は、測定視野内で取得された赤外線画像データの１画面
分が更新記憶される。

【００１５】次いで、画像メモリ４からは、１画面分の
画像データ（フレームデータ）が表示系の同期信号に従
って画素単位にラスタスキャン方式に則った一定の順序
で読み出されるが、時間的に１つ前のフレームデータが
最大最小値検出部５に与えられ、１つ後のフレームデー
タが減算部６に与えられるようになっている。

【００１６】まず、最大最小値検出部５では、画像メモ
リ４からフレームデータが画素単位に一定の順序で読み
出される度に、その１画面分の全画像データについて、
または、その１画面の中心付近の所定領域の画像データ
について、先頭入力データを最大値及び最小値の初期値
として記憶すると共に、２番目に入力した画像データに
ついて初期値との大小関係を比較し、初期最大値よりも
大きいときは今回値を最大値として更新しそうでなけれ
ば初期最大値（前回値）をそのまま最大値として保持
し、また初期最小値よりも小さければ今回値を最小値と
して更新しそうでなければ初期最小値（前回値）をその
まま最小値として保持するというように、２番目以降に
入力する各画像データについて今回値が前回までに検出
した最大値よりも大きいときは今回値を最大値として更
新記憶し、また今回値が前回までに検出した最小値より
も小さいときは今回値を最小値として更新記憶すること
を行い、検出した最大値及び最小値をＣＰＵバス１０に
出力する。

【００１７】ここに、検出動作を、１画面分の全画像デ
ータについて行うか、または、その１画面の中心付近の
所定領域の画像データについて行うかは、計測者が指定
するようになっている。

【００１８】これは、測定視野の周辺には蛍光灯など熱
源があることが多く、常に全画像データを対象にすると
した場合、それを誤って最大値とする危険性があるの
で、そのような場合の対策として比較的影響の少ない画
面の中心付近の所定領域において検出動作を行うように
したものである。一般的には、画面の中心付近の所定領
域において検出動作を行い、全画像データについては副
次的機能と考えるのが妥当と思われる。

【００１９】従って、最大最小値検出部５は、比較器と
一時記憶器と検出領域指定回路と検出領域指定スイッチ
とを備えることになる。なお、画面の中心付近の所定領
域の指定は、水平同期信号の個数と垂直同期信号の個数
とを計数して行うのが簡便である。これによれば、中心
付近に全体の例えば１／９の面積を指定できる。この指
定領域の面積は固定でも良く、また可変でも良い。

【００２０】ＣＰＵ１１は、最大最小値検出部５がＣＰ
Ｕバス１０に送出した最大値及び最小値を取り込み、冗
長度幅を見込んだ表示最大温度及び表示最小温度を算出
し、その表示最小温度を内容とする基準データＸを形成
すると共に、表示最大温度と表示最小温度の温度差で階
調ステップ数を除算して階調データＹを形成し、基準デ
ータＸと階調データＹとをＣＰＵバス１０に出力する。

【００２１】具体的には、検出した最小温度をＡ、最大
温度をＢとすると、温度幅はＢ−Ａであるが、表示の設
定レンジをＡからＢの範囲とした場合、最小温度付近ま
たは最大温度付近のデータは人間の目では階調差を捕ら
えにくい。そこで、例えば５％の余裕値（冗長度幅）を
設定し、数式１に従い表示最小温度Ａ′と表示最大温度
Ｂ′を算出し、表示最小温度Ａ′を基準データＸとする
のである。

【００２２】

【数１】Ａ′＝Ａ−（Ｂ−Ａ）×０．０５ Ｂ′＝Ｂ＋（Ｂ−Ａ）×０．０５

【００２３】また、階調データＹは、ＡＤＣ３が１２ビ
ット幅である場合は、階調ステップは２５６であるので
数式２に従って演算する。

【００２４】

【数２】Ｙ＝２５６／（Ｂ′−Ａ′） ＝２５６／｛Ｂ−Ａ＋（Ｂ−Ａ）×０．１｝ ＝２５６／｛（Ｂ−Ａ）×１．１｝

【００２５】減算部６では、表示系のフレーム同期信号
のタイミングでＣＰＵバス１０から基準データＸを取り
込み、画像メモリ４から画素単位に一定の順序で読み出
される１画面分の画像データＺについてその先頭データ
から順に基準データＸを減算し、乗算部７に与える。ま
た、乗算部７では、表示系のフレーム同期信号のタイミ
ングでＣＰＵバス１０から階調データＹを取り込み、そ
れと減算部６の出力データとを乗算し、画素単位の表示
データＺ′（但し、Ｚ′＝（Ｚ−Ｘ）×Ｙ）を出力す
る。

【００２６】この表示データＺ′は、ＤＡＣ８にて表示
温度信号となり表示部９に与えられ、その表示画面に、
各フレーム毎に変更等して設定される表示最小温度と表
示最大温度との範囲を設定レンジとした温度分布が前述
の例で言えば、０から２５５の階調ステップで表示され
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の赤外線温
度計測装置では、入力段の増幅器の利得を制御するので
はなく、取得した１画面分の画像データ（フレームデー
タ）を単位として各フレーム毎に最大値及び最小値を検
出し、それに基づき当該装置の階調ステップ数との整合
を取った表示データを形成するようにしたので、表示画
面では、各フレーム毎に最大値と最小値とが明確に捕捉
されそれが測定レンジとして作用し、表示温度の変化に
高速に自動追従して最適な温度表示がなされる。従っ
て、測定対象物の温度変化が早い場合でもその変化に迅
速に追従でき、計測できない空白部分の発生を防止で
き、常に適切な計測ができる効果がある。なお最大値及
び最小値の検出を画面の中心付近の所定領域の画像デー
タに限定すれば誤検出の可能性を低減でき正確な追従を
なし得る効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る赤外線温度計測装置の
構成ブロック図である。

【符号の説明】

１ 赤外線検知部 ２ 増幅器 ３ アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ） ４ 画像メモリ ５ 最大最小値検出部 ６ 減算部 ７ 乗算部 ８ ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ） ９ 表示部 １０ ＣＰＵバス １１ 中央処理装置（ＣＰＵ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定視野内で取得した赤外線画像データ
   を画像メモリに格納し、それに基づき形成した表示デー
   タにより表示部に測定対象の表面温度分布を表示する赤
   外線温度計測装置において； 前記画像メモリから１画
   面分の画像データが画素単位に一定の順序で読み出され
   る度に、その１画面分の全画像データについて、また
   は、その１画面の中心付近の所定領域の画像データにつ
   いて、先頭画素入力データの値を最大値及び最小値の初
   期値として記憶すると共に、２番目以降に入力する各画
   素データについて今回値が前回までに検出した最大値よ
   りも大きいときは今回値を最大値として更新記憶し、ま
   た今回値が前回までに検出した最小値よりも小さいとき
   は今回値を最小値として更新記憶することを行い、検出
   した最大値及び最小値を出力する最大最小値検出部と；
   前記検出した最大値及び最小値を受けて、冗長度幅を
   見込んだ表示最大温度及び表示最小温度を算出し、その
   表示最小温度を内容とする基準データを出力すると共
   に、表示最大温度と表示最小温度の温度差で階調ステッ
   プ数を除算して形成した階調データを出力する演算手段
   と； 前記画像メモリから画素単位に一定の順序で読み
   出される１画面分の画像データについてその先頭データ
   から順に前記基準データを減算して出力する減算部と；
   前記減算部の出力データと前記階調データとを乗算し
   それを前記表示データとして出力する乗算部と； を備
   えたことを特徴とする赤外線温度計測装置。