红外线图像获取装置以及红外线图像获取方法与流程

本发明涉及一种获取被摄体的温度信息的红外线图像获取装置以及红外线图像获取方法。

背景技术：

已知有拍摄被摄体发射的红外线并将拍摄到的红外线图像转换为温度并显示的称作红外热像仪的红外线图像获取装置(例如参照专利文献1)。由于红外线的量依赖于被摄体的温度，因此能够根据红外线图像的像素值获取被摄体的温度信息。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-194073号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

但是，存在除了作为测定对象的被摄体以外的物体的红外像映入于通过红外线图像获取装置获取的红外线图像中的问题。例如，若从正前方拍摄被摄体，则由于被摄体反射红外线图像获取装置自身发射的红外线，导致红外线图像获取装置的红外像映入于红外线图像。

即使为了避免该问题而从倾斜方向拍摄被摄体，也有可能导致除了被摄体以外的热源发射的红外线产生的红外像映入于红外线图像。原理上，若全部去除除了被摄体以外的热源，则不会映入于红外线图像。但是，热源还有很多无法物理移动的热源。因此，从倾斜方向拍摄被摄体无法根本上防止映入问题。

本发明的目的在于提供一种防止映入于被摄体而能够获取适合求出被摄体的温度的红外线图像的红外线图像获取装置以及红外线图像获取方法。

用于解决技术课题的手段

本发明的红外线图像获取装置具备红外线摄像部、对应区域检测部、映入区域检测部以及图像校正部。红外线摄像部获取相对于被摄体的拍摄方向相互不同的第1图像和第2图像。对应区域检测部将第1图像和第2图像中的与被摄体对应的区域作为对应区域进行检测。映入区域检测部在对应区域中比较第1图像与第2图像，将第1图像中的红外线量比第2图像中的红外线量多的区域作为映入区域进行检测。图像校正部根据第2图像中的映入区域校正第1图像中的映入区域。

优选红外线摄像部在摄影曝光条件相同的条件下拍摄第1图像和第2图像。

优选图像校正部通过将第1图像中的映入区域取代为第2图像中的映入区域来校正第1图像。或者，优选图像校正部根据映入区域中的第1图像与第2图像的红外线量的差分计算映入量，从第1图像中的映入区域减去映入量，由此校正第1图像。

优选对应区域检测部根据第1图像以及第2图像的轮廓信息检测对应区域。并且，优选对应区域检测部根据从第1图像以及第2图像共同检测出的特定区域检测对应区域。

优选红外线摄像部能够检测8μm以上且14μm以下的波长频带的红外线。

优选红外线摄像部具备拍摄第1图像的第1红外线摄像器以及拍摄第2图像的第2红外线摄像器。

优选具备显示部，该显示部将通过图像校正部校正的第1图像的像素值转换为温度信息并显示。

本发明的红外线图像获取方法具有第1图像获取步骤、第2图像获取步骤、对应区域检测步骤、映入区域检测步骤以及图像校正步骤。第1图像获取步骤是通过红外线摄像部获取被摄体的第1图像的步骤。第2图像获取步骤是通过红外线摄像部获取相对于被摄体的拍摄方向与第1图像不同的第2图像的步骤。对应区域检测步骤是将第1图像和第2图像中的与被摄体对应的区域作为对应区域进行检测的步骤。映入区域检测步骤是在对应区域中比较第1图像与第2图像，将第1图像中的红外线量比第2图像中的红外线量多的区域作为映入区域进行检测的步骤。图像校正步骤是根据第2图像中的映入区域校正第1图像中的映入区域的步骤。

优选红外线摄像部具备第1红外线摄像器和第2红外线摄像器，分别利用第1红外线摄像器和第2红外线摄像器同时进行第1图像获取步骤和第2图像获取步骤。

发明效果

根据本发明，由于从不同的拍摄方向对被摄体拍摄2张图像，比较2张图像检测映入区域，并校正图像，因此能够防止映入于被摄体，能够获取适合求出被摄体的温度的红外线图像。

附图说明

图1是表示红外线图像获取装置的结构的框图。

图2是关于拍摄第1图像以及第2图像时的红外线图像获取装置与被摄体的位置关系的说明图。

图3是表示第1图像以及第2图像的图。

图4是表示从被摄体发出的线段CL1上的红外线量的图。

图5是表示因红外线图像获取装置映入于被摄体而产生的线段CL1上的红外线量的图。

图6是表示第1图像的线段CL1上的红外线量的图。

图7是表示第2图像的线段CL1上的红外线量的图。

图8是表示第1图像和第2图像中所含的线段CL1上的红外线量的差的图。

图9是关于第1图像的映入区域的校正的说明图。

图10是表示从被校正的第1图像获得的温度信息图像的图。

图11是用于获取适合求出被摄体的温度的红外线图像的流程图。

图12是用于检测对应区域的流程图。

图13是用于检测映入区域的流程图。

图14是关于拍摄第1图像以及第2图像时的红外线图像获取装置与被摄体的位置关系的另一方式的说明图。

图15是表示另一方式中的第1图像以及第2图像的图。

图16是表示另一方式中的第1图像中所含的红外线量的图。

图17是表示另一方式中的第2图像中所含的红外线量的图。

图18是关于第1图像的映入区域的校正的另一方式的说明图。

图19是表示另一方式中的温度信息图像的图。

图20是用于检测另一方式中的对应区域的流程图。

图21是表示第2实施方式的红外线图像获取装置的结构的框图。

具体实施方式

[第1实施方式]

在图1中，红外线图像获取装置10是具备红外线摄像部12、对应区域检测部13、映入区域检测部14、图像校正部15、温度信息转换部17、显示部18以及存储器19的红外线相机。红外线摄像部12具备聚焦透镜22、光圈23、红外线传感器24以及摄像处理部25。

红外线摄像部12拍摄来自被摄体的红外线来获取红外线图像。聚焦透镜22使来自被摄体的红外线的光学图像在红外线传感器24上对焦。光圈23调整来自被摄体的红外线的光量。红外线传感器24将来自被摄体的红外线进行光电转换，向摄像处理部25输出摄像信号。摄像处理部25根据摄像信号生成红外线图像。

通过未图示的控制部以满足规定的对焦条件以及摄影曝光条件的方式控制聚焦透镜22、光圈23以及红外线传感器24。

红外线传感器24能够检测8μm以上且14μm以下的波长频带的红外线，从而能够控制电子快门速度。红外线传感器24例如使用利用了碲镉汞(HgCdTe)或锗硅(GeSi)的量子型(冷却型)红外线传感器或者利用了氧化钒(VOx)或钇系超导体(YBCO)或非晶硅(a-Si)的热型(非冷却型)红外线传感器。

红外线摄像部12获取2张红外线图像(例如，图3中的第1图像F11、第2图像F12)。具体而言，红外线摄像部12通过从相对于被摄体相互不同的角度在相同条件下进行拍摄，获取第1图像F11和第2图像F12。在此，“相同条件”是指相同摄影曝光条件。并且，“相对于被摄体相互不同的角度”是指朝向被摄体A中的所拍摄的区域AR的中心部分的方向(拍摄方向)在图2中的拍摄第1图像F11的第1位置L11和拍摄第2图像F12的第2位置L12不同。即，第1图像F11和第2图像F12的相对于被摄体A的拍摄方向相互不同。第1位置L11、区域AR的中心部分以及第2位置L12形成的角度优选为5度以上，更优选为10度以上。

利用图2、图3对通过红外线摄像部12拍摄第1图像F11以及第2图像F12的例子进行说明。在图2中，第1位置L11是从正前方拍摄区域AR的位置。第2位置L12是从右斜方向拍摄区域AR的位置。区域AR是被摄体A中的被轮廓AE包围的区域。

在图3中，第1图像F11具有基于轮廓AE的第1轮廓信息FE1、基于区域AR的第1对应区域R11以及基于红外线图像获取装置10映入于区域AR的区域的第1映入区域RX11。在第2图像F12映入有基于轮廓AE的第2轮廓信息FE2和基于区域AR的第2对应区域R12。由于在第2位置L12未在区域AR产生红外线图像获取装置10的映入，因此第2图像F12中不存在映入区域。

对应区域检测部13在第1图像F11中将基于区域AR的对应区域作为第1对应区域R11进行检测。具体而言，对应区域检测部13在第1图像F11中根据第1轮廓信息FE1检测第1对应区域R11。并且，对应区域检测部13在第2图像F12中将基于区域AR的对应区域作为第2对应区域R12进行检测。具体而言，对应区域检测部13在第2图像F12中根据第2轮廓信息FE2检测第2对应区域R12。对应区域检测部13将第1图像F11以及第2图像F12的所有坐标进行对应关联。

第1对应区域R11中包含从区域AR发出的红外线量的信息和通过红外线图像获取装置10的映入而产生的红外线量的信息。从被摄体A的区域AR发出的红外线量的信息例如在图3所示的线段CL1上如图4所示大致均匀地分布于第1对应区域R11。通过红外线图像获取装置10映入于被摄体A而产生的红外线量的信息在线段CL1上如图5所示大致均匀地分布于第1映入区域RX11。因此，如图6所示，在第1对应区域R11的线段CL1上，第1映入区域RX11的红外线量比其周围的红外线量多。

第2对应区域R12中只包含从被摄体A的区域AR发出的红外线量的信息。如图7所示，在第2对应区域R12的线段CL1上，红外线量在第2对应区域R12中大致均匀。

映入区域检测部14比较第1对应区域R11与第2对应区域R12，将第1对应区域R11中的红外线比第2对应区域R12中的红外线量多的区域作为映入区域进行检测。

映入区域检测部14求出第1对应区域R11中的红外线量与第2对应区域R12中的红外线量的差。如图8所示，线段CL1上的红外线量的差在第1图像F11中的映入有红外线图像获取装置10的第1映入区域RX11为阈值以上的值，在其他区域小于阈值，大致为0。映入区域检测部14将第1图像F11中的红外线量的差为阈值以上的区域即第1映入区域RX11作为第1图像F11的映入区域进行检测。映入区域检测部14将第2图像F12中的与第1映入区域RX11对应的区域作为第2映入区域RX12进行检测。

图像校正部15根据第2映入区域RX12校正第1映入区域RX11。在图9中，图像校正部15将第1映入区域RX11取代为第2映入区域RX12，由此获取已校正映入的校正后第1图像G11。在该取代中，将第2映入区域RX12从第2图像F12的坐标系转换为第1图像F11的坐标系的部分被取代为第1映入区域RX11。

由于校正后第1图像G11通过校正防止映入，因此实际上是只包含从被摄体A的区域AR发出的红外线量的信息的图像。因此，校正后第1图像G11是适合求出被摄体A的温度的红外线图像。

温度信息转换部17将校正后第1图像G11的像素值转换为温度信息，获取图10所示的温度分布图像H11。温度分布图像H11中并列显示基于与温度相应的像素值的图像和表示温度与转换后的像素值的关系的测量仪。温度分布图像H11例如为红外线热图像。

显示部18能够分别显示由摄像处理部25获取的第1图像F11或第2图像F12、由图像校正部15获取的校正后第1图像G11、由温度信息转换部17获取的温度分布图像H11。

存储器19能够分别存储由摄像处理部25获取的第1图像F11或第2图像F12、由图像校正部15获取的校正后第1图像G11、由温度信息转换部17获取的温度分布图像H11。

参照图11所示的流程图对利用红外线图像获取装置10获取校正后第1图像G11的方法进行说明。

将红外线图像获取装置10配设在第1位置L11(参照图2)，利用红外线摄像部12向被摄体A的区域AR进行摄像动作，由此获取第1图像F11(参照图3)(第1图像获取步骤S11)。将红外线图像获取装置10配设在第2位置L12(参照图2)，利用红外线摄像部12向被摄体A的区域AR进行摄像动作，由此获取第2图像F12(参照图3)(第2图像获取步骤S12)。

利用图12所示的流程图对对应区域检测步骤S13进行说明。对应区域检测步骤S13具有步骤S21～S24。对应区域检测部13从红外线摄像部12的摄像处理部25接受第1图像F11以及第2图像F12的供给。对应区域检测部13在第1图像F11中检测与区域AR对应的第1轮廓信息FE1(步骤S21)。接着，对应区域检测部13在第2图像F12中检测与区域AR对应的第2轮廓信息FE2(步骤S22)。

对应区域检测部13将第1图像F11中的第1轮廓信息FE1内的区域与第2图像F12中的第2轮廓信息FE2内的区域进行对应关联(步骤S23)。将在各图像之间对应关联的各区域分别作为第1对应区域R11、第2对应区域R12进行检测(步骤S24)。

利用图13所示的流程图对映入区域检测步骤S14进行说明。映入区域检测步骤S14具有步骤S31～S34。映入区域检测部14检测第1图像F11中的第1对应区域R11内的红外线量(步骤S31)。接着，映入区域检测部14检测第2图像F12中的第2对应区域R12内的红外线量(步骤S32)。

映入区域检测部14计算第1对应区域R11与第2对应区域R12之间的红外线量的差(步骤S33)。然后，映入区域检测部14将红外线量的差为阈值以上的区域作为映入区域进行检测(步骤S34)。具体而言，映入区域检测部14将第1图像F11中的红外线量的差为阈值以上的区域作为第1映入区域RX11进行检测。并且，映入区域检测部14将第2图像F12中的与第1映入区域RX11对应的区域作为第2映入区域RX12进行检测。

图像校正部15将第1映入区域RX11取代为第2映入区域RX12，由此校正映入(图像校正步骤S15)。由此，图像校正部15获取校正后第1图像G11。

如上所述，红外线图像获取装置10利用从相对于被摄体A的区域AR不同的角度在相同条件下拍摄的图像校正映入，因此能够获取适合求出被摄体A的温度的红外线图像，即校正后第1图像G11。通过温度信息转换部17根据校正后第1图像G11获得温度分布图像H11。

另外，在本例中，可以通过操作人员将红外线图像获取装置10配置于第1位置L11以及第2位置L12，也可以通过在红外线图像获取装置10设置移动部(未图示)来进行。

并且，在本例中，均由红外线图像获取装置10进行拍摄第1图像F11以及第2图像F12的步骤S11、S12和校正已获取的第1图像F11的映入的步骤S13～S15，但是也可以通过其他装置进行步骤S11、S12和步骤S13～S15。即，可以从进行了步骤S11、S12的装置输出第1图像F11以及第2图像F12，并将该第1图像F11以及第2图像F12输入到其他装置来进行步骤S13～S15。

并且，在本例中，并不限定于上述红外线传感器24，也能够使用任何周知的红外线传感器。

对利用红外线图像获取装置10获取校正后第1图像G21的方法的另一例子进行说明。例如，参照图14～图20对在工厂等获取装置的局部温度信息的情况下利用红外线图像获取装置10获取校正后第1图像G21的方法进行说明。对与第1实施方式的上述例子相同的结构标注相同的符号，省略其详细说明。

通过红外线摄像部12从相对于被摄体相互不同的角度在相同条件下从相同的一侧拍摄第1图像F21以及第2图像F22(参照图15)。在图14中，第1位置L21是从左斜方向拍摄被摄体B中的被特定区域M1～M6指定的摄像侧的区域BR的位置。第2位置L22是从右斜方向拍摄区域BR的位置。特定区域M1在从摄像侧观察时位于区域BR的左上端。特定区域M2在从摄像侧观察时位于区域BR的左下端。特定区域M3在从摄像侧观察时位于区域BR的中央上端。特定区域M4在从摄像侧观察时位于区域BR的中央下端。特定区域M5在从摄像侧观察时位于区域BR的右上端。特定区域M6在从摄像侧观察时位于区域BR的右下端。

例如，假设在相对于被摄体B与摄像侧相反的一侧存在能够改变被摄体B的温度的冷却器C以及加热器D。冷却器C以及加热器D无法从摄像侧辨认。冷却器C在从摄像侧观察时配置在比特定区域M3、M4更靠左侧的位置。加热器D在从摄像侧观察时配置在比特定区域M3、M4更靠右侧的位置。被摄体B中的区域BR的某一部分被冷却器C冷却，其他部分被加热器D加热。

并且，例如假设在相对于被摄体B比摄像侧的特定区域M1、M2更靠左侧的空间存在除了被摄体以外的热源即高温柱P，在相对于被摄体B比摄像侧的特定区域M5、M6更靠右侧的空间存在除了被摄体以外的热源即低温柱Q。另外，柱P以及柱Q是固定的，无法物理移动。因此，无法通过改变被摄体B的摄影方向来防止柱P以及柱Q的红外像映入于红外线图像。

在图15中，在第1图像F21中映入有特定区域M1～M6、第1对应区域R21、区域RC1、区域RD1以及区域RQ1。第1对应区域R21是被特定区域M1～M6包围的区域。区域RC1是被冷却器C冷却的区域。区域RD1是被加热器D加热的区域。区域RQ1是柱Q映入于区域BR的区域。由于在从第1位置L21观察时，柱P未映入于区域BR，因此柱P未映入于第1图像F21。

在第2图像F22中映入有特定区域M1～M6、第2对应区域R22、区域RC2、区域RD2以及区域RP2。第2对应区域R22是被特定区域M1～M6包围的区域。区域RC2是被冷却器C冷却的区域。区域RD2是被加热器D加热的区域。区域RP2是柱P映入于区域BR的区域。由于在从第2位置L22观察时，柱Q未映入于区域BR，因此柱Q未映入于第2图像F22。

对应区域检测部13将第1对应区域R21作为第1图像F21中的对应区域进行检测。并且，对应区域检测部13将第2对应区域R22作为第2图像F22中的对应区域进行检测。如上所述，第1对应区域R21以及第2对应区域R22是被从第1图像F21以及第2图像F22共同检测的特定区域M1～M6包围的区域。另外，与第1实施方式的上述例子相同，对应区域检测部13将第1图像F21以及第2图像F22的所有坐标进行对应关联。

第1对应区域R21中包含从区域BR发出的红外线量的信息和通过柱Q的映入而产生的红外线量的信息。区域BR由于冷却器C以及加热器D而具有温度分布，因此从区域BR发出的红外线量也具有分布。如图16所示，在图15所示的第1对应区域R21的线段CL2上，区域RC1的红外线量比周围少，区域RD1的红外线量比周围多，区域RQ1的红外线量比周围多T1。在此，T1是柱Q在区域RQ1中的映入量。

第2对应区域R22中包含从区域BR发出的红外线量的信息和通过柱P的映入而产生的红外线量的信息。如图17所示，在图15所示的第2对应区域R22的线段CL2上，区域RC2的红外线量比周围少，区域RD2的红外线量比周围多，区域RP2的红外线量比周围多T2。在此，T2是柱P在区域RP2中的映入量。

映入区域检测部14与第1实施方式的上述例子相同地检测映入区域。在该例子中，映入区域检测部14将第1对应区域R21与区域RQ1重叠的区域作为第1图像F21中的第1映入区域RX21进行检测。并且，映入区域检测部14将第2图像F22中的与第1映入区域RX21对应的区域作为第2映入区域RX22进行检测。

图像校正部15除了进行第1实施方式的上述例子的校正之外，还如下校正第1图像F21的映入。图像校正部15根据第1映入区域RX21的红外线量与第2映入区域RX22的红外线量的差分计算映入量T1。在图18中，图像校正部15关于第1映入区域RX21中的红外线量减去映入量T1。图像校正部15通过使该减法处理反映于第1图像F21的第1对应区域R21，获取已校正映入的校正后第1图像G21。

由于校正后第1图像G21通过校正防止映入，因此实际上是只包含从被摄体B的区域BR发出的红外线量的信息的图像。因此，校正后第1图像G21是适合求出被摄体B的温度的红外线图像。

与第1实施方式的上述例子相同，温度信息转换部17将校正后第1图像G21的像素值转换为温度信息，获取图19所示的温度分布图像H21。与上述的温度分布图像H11相同，温度分布图像H21中并列显示基于与温度相应的像素值的图像和表示温度与转换后的像素值的关系的测量仪。能够根据温度分布图像H21检测出在相对于被摄体B与摄像侧相反的一侧配置有冷却器C以及加热器D及其配置位置。

关于利用红外线图像获取装置10获取校正后第1图像G21的方法，对与第1实施方式的上述例子不同的部分进行说明。

利用图20所示的流程图对与上述例子不同的对应区域检测步骤S13进行说明。对应区域检测步骤S13具有步骤S41～S44。对应区域检测部13从红外线摄像部12的摄像处理部25接受第1图像F21以及第2图像F22的供给。对应区域检测部13在第1图像F21中检测特定区域M1～M6(步骤S41)。接着，对应区域检测部13在第2图像F22中检测特定区域M1～M6(步骤S42)。

对应区域检测部13将第1图像F21中的特定区域M1～M6内的区域与第2图像F22中的特定区域M1～M6内的区域进行对应关联(步骤S43)。将在各图像之间对应关联的各区域分别作为第1对应区域R21、第2对应区域R22进行检测(步骤S44)。

并且，以下对与上述例子不同的图像校正步骤S15进行说明。图像校正部15求出第1图像F21中的第1映入区域RX21的红外线量与第2图像F22中的第2映入区域RX22的红外线量的差分。图像校正部15根据所求出的差分计算映入量T1。图像校正部15关于第1映入区域RX21中的红外线量减去映入量T1。图像校正部15通过使该减法处理反映于第1图像F21的第1对应区域R21而校正映入。由此，图像校正部15获取校正后第1图像G21。

如上所述，由于红外线图像获取装置10利用从相对于被摄体B的区域BR不同的角度在相同条件下拍摄的图像校正映入，因此能够获取适合求出被摄体B的温度的红外线图像，即校正后第1图像G21。通过温度信息转换部17根据校正后第1图像G21获得温度分布图像H21。

另外，在本例中，也可以替换第1图像F21和第2图像F22进行基于相同的步骤的处理。在该情况下，可以校正第2图像F22。

并且，红外线图像获取装置10能够根据映入于第1图像F21的柱Q的映入量T1和被摄体B的红外线反射率获取柱Q的温度信息。并且，能够根据映入于第2图像F22的柱P的映入量T2和被摄体B的红外线反射率获取柱P的温度信息。

在上述第1实施方式中，如最初的例子根据轮廓信息检测对应区域，或者如另一例子根据特定区域检测对应区域，但是也可以利用块匹配或图案匹配等方法检测对应区域。块匹配方法将第1图像以及第2图像中的一个图像分割为固定大小的小区域(块)，查找一个图像的各个小区域与另一个图像的哪个为位置对应。在一个图像的各个小区域与另一个图像的各个小区域之间的亮度差的总和或亮度差的平方和为最小值的情况下，检索归一化互相关赋予最大值的情况，进行各个小区域的对应关联。图案匹配方法通过查找与预先准备的图像相同的图案的区域，进行一个图像与另一个图像的对应关联。

[第2实施方式]

在上述第1实施方式中，利用具有1个红外线传感器的红外线摄像部12拍摄第1图像和第2图像，但是也可以利用具有2个红外线传感器的红外线摄像部通过各个红外线传感器拍摄第1图像和第2图像。

第2实施方式的红外线图像获取装置30具备红外线摄像部32来代替上述第1实施方式的红外线摄像部12。红外线摄像部32具备第1红外线摄像器33、第2红外线摄像器34以及摄像处理部35。

第1红外线摄像器33具备与上述第1实施方式相同的聚焦透镜22、光圈23以及红外线传感器24，拍摄第1图像。第2红外线摄像器34的结构与第1红外线摄像器33的结构相同，具备聚焦透镜42、光圈43以及红外线传感器44，拍摄第2图像。摄像处理部25除了利用来自红外线传感器24的摄像信号生成红外线图像，还利用来自红外线传感器44的摄像信号生成红外线图像。第2实施方式的其他结构与上述第1实施方式相同，因此省略其详细说明。

在第2实施方式中，优选分别利用第1红外线摄像器33和第2红外线摄像器34同时进行第1图像获取步骤S11和第2图像获取步骤S12。在该情况下，红外线量在第1图像与第2图像之间不会随着时间的推移而发生变化。

在上述实施方式中，以红外线相机为例进行了说明，但是本发明还能够应用于智能手机等。

符号说明

10、30-红外线图像获取装置，12、32-红外线摄像部，13-对应区域检测部，14-映入区域检测部，15-图像校正部，17-温度信息转换部，18-显示部，19-存储器，F11、F21-第1图像，F12、F22-第2图像，R11、R21-第1对应区域，R12、R22-第2对应区域，RX11、RX21-第1映入区域，RX12、RX22-第2映入区域，G11、G21-校正后第1图像，H11、H21-温度分布图像。