(57)【要約】【課題】本発明は、高精度な温度計測と、形状計測を両立する計測方法およびその装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、披検物から発生される熱放射光の一部を遮光する絞りと、前記符号化絞りを透過した熱放射光を波長領域に応じて分散させる２次元回折素子と、前記２次元回折素子によって分散された熱放射光を検出する２次元センサとを備える多波長放射温度計を提供する。【選択図】  図１
2015055547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
披検物から発生される熱放射光の一部を遮光する絞りと、
前記符号化絞りを透過した熱放射光を波長領域に応じて分散させる２次元回折素子と、
前記２次元回折素子によって分散された熱放射光を検出する２次元センサとを備える多波長放射温度計。
【請求項２】
前記絞りは、任意の位置で前記熱放射光を遮光し、遮光された位置以外の位置で前記熱放射光を透過する符号化絞りであることを特徴とする請求項１に記載の多波長放射温度計。
【請求項３】
前記２次元センサで検出した局所的な熱放射光の波長範囲について分光放射率の算出を繰り返すことで、温度分布を算出する温度算出部を備える請求項１に記載の多波長放射温度計
【請求項４】
前記２次元センサで検出した２次元画像に復元処理を施し、披検物の奥行情報を取得する奥行算出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の多波長放射温度計
【請求項５】
前記奥行算出部はＤｅｐｔｈ  Ｆｒｏｍ  Ｄｅｆｏｃｕｓにより奥行情報を推定することを特徴とする請求項４に記載の多波長放射温度計
【請求項６】
前記奥行算出部で算出した奥行と許容値とを比較し、正常または異常を判定する判定部を備える請求項４に記載の多波長放射温度計。
【請求項７】
前記温度算出部で算出した温度と許容値とを比較し、正常または異常を判定する判定部を備える請求項３に記載の多波長放射温度計。
【請求項８】
被検物から発せられる熱放射光を絞りにより遮光し、
前記絞りを透過した熱放射光を波長領域に応じて２次元回折素子により分散させ、
前記２次元回折素子によって分散された熱放射光を検出して２次元画像を得ることを特徴とする多波長放射温度計測方法。
【請求項９】
前記絞りは、任意の位置で前記熱放射光を遮光し、遮光された位置以外の位置で前記熱放射光を透過する符号化絞りであることを特徴とする請求項８に記載の多波長放射温度計測方法。
【請求項１０】
前記２次元センサで検出した局所的な熱放射光の波長範囲について分光放射率の算出を繰り返すことで、温度分布を算出することを特徴とする請求項８に記載の多波長放射温度計測方法。
【請求項１１】
前記２次元センサで検出した２次元画像に復元処理を施し、披検物の奥行情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の多波長放射温度計測方法。
【請求項１２】
Ｄｅｐｔｈ  Ｆｒｏｍ  Ｄｅｆｏｃｕｓにより奥行情報を推定することを特徴とする請求項１１に記載の多波長放射温度計測方法。
【請求項１３】
算出した奥行と許容値とを比較し、正常または異常を判定することを特徴とする請求項１１に記載の多波長放射温度計測方法。
【請求項１４】
温度と許容値とを比較し、正常または異常を判定することを特徴とする請求項１０に記載の多は長方者温度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多波長放射温度計および多波長放射温度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、被測定物表面から放射された熱放射光のＮ個（Ｎは３以上の整数）の分光放射輝度Ｌi をもとに前記被測定物表面の温度Ｔを測定する多波長を用いた放射測温方法において前記分光放射輝度Ｌi に対応するＮ個の分光放射率をＭ個（Ｍは（Ｎ−２）以下の整数）の未知数を含んだ被測定物表面の状態に固有の分光波長の関数として予め測定に基づいて近似し、仮定の温度Ｔ′及びＭ個の仮定の未知数を近似した分光波長の関数としての前記分光放射率の式に代入して得られる分光放射輝度Ｌi と、測定して得られる実測分光放射輝度Ｌioとの差が所定の値以下になるまで仮定の温度Ｔ′及びＭ個の仮定の未知数を変えて演算を行い、前記分光放射輝度Ｌi と前記実測分光放射輝度Ｌioとの差が所定の値以下になったときの前記演算により得られた温度を前記被測定物の温度Ｔであるとして前記被測定物の温度Ｔを求めることを特徴とする放射温度計が記載されている。
【０００３】
また、温度と形状を一つのシステムで管理する手法として、特許文献２には、炉の排出口から流下する溶融スラグを異なる方向から同時に観測して前記溶融スラグの３次元形状を測定する３次元形状測定手段と、前記溶融スラグの温度を測定する温度測定手段とを備え、前記溶融スラグの３次元形状を少なくとも含む入力情報に基づいて、前記溶融スラグの排出性について「良」または「不良」のいずれかを判定する排出性良否判定手段とを備えることを特徴とする溶融スラグ流の監視装置について記載されている。前記３次元形状測定手段は、前記溶融スラグの周方向に間隔をあけて少なくとも３箇所以上に配置した光学的手段を用いて、前記排出口から流下する前記溶融スラグの筋の軸方向の一定座標点における横断面と前記光学的手段とを結ぶ接線により前記横断面上に形成される合計６点以上の接点の平面座標を検出し、前記平面座標の値から前記６点の接点を全て含む楕円曲線を求め、前記楕円曲線により表されるデータを前記溶融スラグの筋の軸方向に関して階層的に求めることにより、前記溶融スラグの筋ごとの３次元表面形状を求め、これにより前記排出口から流下する前記溶融スラグの全ての筋についての３次元表面形状を求める。また、前記光学的手段は前記溶融スラグの２次元画像を撮影する撮像手段であり、複数の前記２ 次元画像の輝度分布に基づいて前記溶融スラグの３次元形状の表面の輝度分布を求め、輝度と温度との相関に基づいて、前記溶融スラグの３次元の表面温度分布を求める温度測定手段をさらに備え、前記入力情報に前記溶融スラグの温度情報を含むことを特徴とする溶融スラグ流の監視装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３１９４４
【特許文献２】特開２００６−１１８７４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、温度分布の情報を求めることができるものの、奥行きの情報を求めることができない。
【０００６】
特許文献２では、３か所以上に配置した2次元画像を撮影する撮像手段により、温度と形状を同時計測しているが、、輪郭のみを検出しており、円筒の直径やゆがみなどの単純な形状の計測しかできない。
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、高精度な温度計測と、形状計測を両立する多波長放射温度計および多波長放射温度計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、披検物から発生される熱放射光の一部を遮光する絞りと、前記符号化絞りを透過した熱放射光を波長領域に応じて分散させる２次元回折素子と、前記２次元回折素子によって分散された熱放射光を２次元画像として検出する２次元センサとを備える多波長放射温度計を提供する。
【０００９】
また、本発明は、被検物から発せられる熱放射光を絞りにより遮光し、前記絞りを透過した熱放射光を波長ごとに２次元回折素子により分散させ、前記２次元回折素子によって分散された熱放射光を２次元画像として検出することを特徴とする多波長放射温度計測方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記問題点に鑑み、高精度な温度計測と、形状計測を両立する多波長放射温度計および多波長放射温度計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る多波長放射温度計の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る多波長放射温度計による計測手順を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施例１に係る符号化絞りを示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係る２次元回折素子を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係る２次元センサにて撮像される画像の模式図である。
【図６】本発明の実施例１に係る３次元データキューブを示す模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係る多波長温度計の処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例１に係る分光放射率の算出方法を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施例１に係るＧＵＩを示す模式図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る多波長放射温度計の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る多波長放射温度計を複数用いた管理システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る多波長放射温度計を複数用いた管理システムによる計測手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１を図１〜図９を用いて説明する。図１に形状計測機能を備えた多波長放射温度計の構成を示す。本多波長放射温度計では、２次元分光素子を用いて空間２次元における波長情報を１回の撮像にて取得することで、従来にない高精度な温度計測を実現する。検査対象である被検物１００より放射された熱放射光である被検赤外線１０１の空間２次元と波長１次元の計３次元情報を分光画像撮像部１２０にて取得する。分光画像撮像部１１０は、波長カットフィルタ１１１、対物レンズ１１２、披検物１００から発生される熱放射光の一部を遮光する絞りの１つである符号化絞り１１３、コリメータレンズ１１４、波長領域に応じて熱放射光を分散させる２次元回折素子１１５、分散した熱放射光を結像させる結像レンズ１１６、そして結像した熱放射光を検出する２次元センサ１１７より構成される。なお、分光画像撮像部１１０は、温度変化による光学素子の特性変化や、2次元センサ１１７のノイズ抑制のため、温度状態が一定となるように恒温カバー１２０に収められている。恒温カバー１２０には計測窓１２１が設けてあり、被検物１００から放射される被検赤外線１０１を透過し、分光画像撮像部１１０に被検赤外線１０１を導く構成となっている。以降の処理フローを図２に示す。分光画像撮像部１１０にて画像を取得し（Ｓ１００）、Ｓ１００にて取得した画像は処理部１３０にて画像処理が施され、空間2次元における奥行分布と温度分布が算出される（Ｓ１０１）。Ｓ１０１にて算出された奥行分布と温度分布は保存部１４０にて保存される（Ｓ１０２）とともに、判定部１５０において奥行と温度が正常か否かを判定され（Ｓ１０３）、温度と奥行情報およびＳ１０３による判定結果を表示部１６０に表示する（Ｓ１０４）。
【００１３】
各部位の役割を詳細に説明する。被検赤外線１０１は、波長カットフィルタ１１１にて所望の波長範囲のみを透過した後、対物レンズ１１２に入射し、その後方の瞳面に載置された符号化絞り１１３に入射する。符号化絞り１１３の模式図を図３に示す。本実施例で用いられる符号化絞り１１３は任意の位置で熱放射光を遮光し、遮光された位置以外の位置で熱放射光を透過するものである。通常の絞りは円形状をしているのに対し、符号化絞りは遮光する位置を空間上に任意に配置している。絞りは符号か絞り１１３に限らず、熱放射光を遮断するものであれば任意のものを用いてよい。ただし、本実施例のように符号化絞り１１３を用いて、明暗の位置を適切に設計することで、取得した画像のぼけ具合と奥行に強い相関を持たせることができ、ぼけ具合から奥行情報を推定することが可能となる。この手法は、Ｄｅｐｔｈ  Ｆｒｏｍ  Ｄｅｆｏｃｕｓ（ＤＦＤ）と呼ばれている。特にＬｅｖｉｎの符号化絞りを用いることで１枚の画像から奥行の情報を容易に推定することができる。ＤＦＤは、マシンビジョンの分野などで主に可視域を対象に応用されているが、本実施例のように赤外線にて用いる場合、奥行情報の推定精度を確保するためには、遮光部に赤外線を透過しない媒質を選択すること、赤外線を吸収することによる符号化絞り１１３そのものの膨張を抑制することなどが必要となる。
【００１４】
ここで、温度による符号化絞りの膨張は、恒温カバー１２０にて抑制する。符号化絞り１１３を透過した被検赤外線１０１を、コリメータレンズ１１４によりコリメートし、被検物１００の１次結像を得る。この１次結像位置に２次元回折素子１１５を置き、波長領域に応じて分散させ、結像レンズ１１６により、２次元センサ１１７上に結像する。２次元回折素子１１５の模式図を図４に示す。被検赤外線１０１を透過する材質で作られており、位置ごとに高さが異なる。
【００１５】
この構造により、回折光の回折方向を制御することで２次元センサ１１７上では、図５に示すような画像が得られる。中心部分に０次回折光が得られる（通常の結像結果）。また、その周辺に１，２次回折光が複数の方向に、分散がかけられた状態で得られる。これらの１，２次回折光は、図６に示す空間２次元（ｘ、ｙ）、波長１次元（λ）の３次元データキューブを、様々な方向から射影したものとみなすことができる。したがって、複数の１，２次回折光から医療分野にて広く用いられているＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）技術を用いて図６の３次元キューブを再構築することが可能となる。この手法はＣＴＩＳ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）と呼ばれる。このとき、波長カットフィルタ１１１の透過波長範囲を適切に決めておくことで、各回折光が重なり合うことなく、所望の３次元データキューブを高精度の算出することが可能となる。
【００１６】
なお、２次元センサ１１７には、各種ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。特に、被検物１００の温度が１０００℃とすると、被検赤外線は近赤外領域となるため、０．９〜１．５μｍ程度が検出可能なＩｎＧａＡｓを用いたＣＣＤセンサを用いる。温度計測においては、０．９〜１．５μｍの波長帯域において、１０００℃±３００℃程度を計測するには約５０dBのダイナミックレンジが求められる。高ダイナミックレンジのセンサが手に入らない場合は、異なる感度での複数回計測が必要となる。
【００１７】
本実施例では、このようにして取得した２次元、かつ多波長の画像を用いて、画像の各画素における温度を高精度に算出することを可能とする。また、光学系に符号化絞り１１３を導入することで各画素の奥行情報を得ることができる。
【００１８】
次に取得したデータの処理部１３０に関して説明する。処理部の詳細を図７に示す。分光画像撮像部１１０の２次元センサ１１７にて取得した画像を処理部１３０に入力する。処理部１３０は、奥行算出部１３１、および温度算出部１３２からなる。
【００１９】
奥行算出部の処理内容を説明する。符号化絞り１１３を透過して得られた画像は、そのままでは、大きくぼけた画像となる。符号化絞り１１３の形状に応じたＰＳＦ（Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）による復元処理を施し、鮮明な画像および奥行情報を取得する（詳細はA. Levin, ACM Transactions on Graphics, 3, 2007.に記載）。２次元センサ１１７にて得られた画像は、図５に示す中心部分の０次光部分が通常の光学系にて取得した画像に対応している。この、０次光部分の奥行分布を奥行分布画像と呼ぶ。
【００２０】
次に、温度算出部１３２について説明する。はじめに、図５に示す複数の回折光を含んだ画像より、図６に示す３次元データキューブを再構築する。ＣＴＩＳでは、線形モデルを用いた再構築方法を用いることができる。３次元データキューブが表す各波長ごとの出力画像ｇは、システム行列Ｈと入力画像ｆ（図５に示す画像）の積で、
（数１）
2015055547.tif 000003
【００２１】
と表すことができる。この式より、ｆ（ｘ、ｙ、λ）を求める。このとき、Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＥＭ）  Ｍｅｔｈｏｄ、およびＭｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｖｅ  Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（ＭＡＲＴ）などを用いることができる。ここで、システム行列Ｈは、事前に２次元形状および波長が既知の光を用いた較正により、事前に求めておく。この事前較正により、計測窓１２１、波長カットフィルタ１１１、その他光学素子の透過率、２次元回折格子１１５の回折効率、２次元センサ１１７の検出効率も較正する。
【００２２】
引き続き、ｆ（ｘ、ｙ、λ）から分光放射率を求める。以降、簡単のため、画像ｆ（ｘ、ｙ、λ）の１画素において温度を算出することを考える。ここで、ｆ（ｘi、ｙi、λ1）=I1、ｆ（ｘi、ｙi、λ2）=I2、…、ｆ（ｘi、ｙi、λN）=INとする。図８(a)に縦軸に輝度、横軸に波長とした場合のI1 、I2、…、INのプロット結果を示す。被検物１００が光を１００％吸収する黒体の場合、実線で示したスペクトル（黒体輻射）が得られるが、材質や表面状態によって放射光量が減少する。黒体の放射光量を１とした場合の、Iの減衰率を放射率と呼び、波長ごとの放射率を分光放射率と呼ぶ。黒体輻射のスペクトルＰjはプランクの式にしたがい、
（数２）
2015055547.tif 000004
【００２３】
と書くことができる。ここでhはプランク定数、ｃは光速、ｋはボルツマン定数、Ｔは被検物の温度を示す。
【００２４】
実際に得られるスペクトルＩjは、黒体輻射のスペクトルＰjの各波長に分光放射率εjをかけることにより、
（数３）
2015055547.tif 000005
【００２５】
と表される。
【００２６】
市販の放射温度計においては、単波長計測にてεjを外部パラメータとして与え温度Ｔを求める方法や、２波長にてεj、εj+1が等しいと仮定しIj/Ij+1より温度Ｔを求める方法が広く利用されている。
【００２７】
また、特開平５−２３１９４４（特許文献１）に記載の方法では、分光波長の関数として近似した分光放射率の式を用いるが、被測定物の分光放射率の特性は相変態、合金化、酸化、表面粗さ等の変化により常に変動しているため、想定した関数を逸脱する場合も多く、温度測定の精度を確保できないという課題があった。
【００２８】
温度算出部１３２では、上記課題を解決するため多波長スペクトルを活用し、高精度に分光放射率を算出する。図８（ｂ）を参照しながら説明する。波長λ2における放射率ε2 の導出を考える。分光放射率εjが局所領域においては、単純な関数で記述できる。ここでは、線形とし以下のように仮定する。
（数４）
2015055547.tif 000006
【００２９】
分光放射率を（数４）のように仮定すると、（数３）は係数a, b, 温度Tの３つの変数にて記述される。したがって、（数４）の仮定が成立する範囲内の最低３波長における輝度より、係数a, bを算出することができる。図８（ｂ）では、λ2と左右のλ1、λ3における強度I1 、I2、I3を用いた場合を示している。波長λj（j=2〜N-1）に対して逐次的に計算を繰り返すことで分光放射率εj（j=2〜N-1）を求めることができる。さらに、すべての画素に対して同様に演算を繰り返すことで、各画素ごとに分光放射率を高精度に算出できる。なお、分光放射率を求める際に、空気の吸収スペクトルのある波長付近のデータは、誤差要因となるためあらかじめ除外しておく。
【００３０】
以上のように求めた分光放射率εjの結果を用いて、ｆ（ｘ、ｙ、λ）の画素ごとの温度を算出する。前述の方法では、局所的な範囲において放射率の計算を繰り返し、分光放射率εjを得た。この分光放射率εjすべてを用いて温度Ｔを求めることで、計測のバラつきを低減し、精度向上を図る。ここで、評価関数Ｅを以下のように定義する。
（数５）
2015055547.tif 000007
【００３１】
この評価関数Ｅを最小とするようなＴを最適化計算により導出し、導出されたＴをその画素における温度とする。
【００３２】
同様の計算を全ての画素について行いｆ（ｘ、ｙ、λ）の画素ごとの温度を得る。以上より、既存手法のように事前に放射率を与えることなく、かつ高精度に温度の２次元の温度分布画像を算出することができる。
【００３３】
処理部１３０にて算出した奥行と温度は、保存部１４０に保存される。ただし、ユーザが保存の必要性を判断し、ＯＮ/ＯＦＦを選択することができる。
【００３４】
判定部１５０では、処理部１３０にて算出した奥行と温度より、計測対象の正常/異常を判定する。事前に奥行分布画像の画素もしくは複数画素からなる領域、および奥行の許容範囲を設定しておく。設定した画素もしくは複数画素からなる領域内において、計測値が許容範囲内に入っていない場合は異常と判定する。なお、領域の平均値と計測値との比較を行ってもよい。温度に関しても同様に、温度分布画像に対して、画素もしくは複数画素からなる領域、温度の許容範囲を設定し、計測値との比較を行うことで正常/異常を判定する。この正常/異常の判定結果は、奥行および温度計測結果とともに表示部１６０に表示する。
【００３５】
表示部１６０のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１７０を図９に示す。測定を開始する開始ボタン１７１および測定を停止する停止ボタン１７２がある。開始ボタン１７１を押すと計測が連続で行われる。計測結果表示ウインドウ１７３に計測結果が表示される。例えば奥行を色相にて表現し、温度を明るさで表現することで１枚の画像にて奥行と温度を同時に表現する。ここで、温度をＲＧＢ，奥行を明るさで表現しても構わない。表示している色、明るさと奥行、温度の関係はカラーバー１７４に示す。また、計測時刻を時刻表示ウィンドウ１７５に表示する。保存チェックボックス１７６にチェックがある場合は、連続して計測される結果が全て保存される。また、条件設定を事前に行っておくことで、正常/異常の判定が可能となる。判定に用いる領域１７７を設定し、許容値となる奥行もしくは温度を設定する（図示せず）。判定ボックス１７８には、許容値以内の場合は正常、許容値外のときは異常と表示される。
【００３６】
実施例１の変形例を示す。温度算出部１３２において、温度Tを求めるために設けたλの変化に対するεの変化に関するモデル化にはいくつかのバリエーションが考えられる。本変形例は、近接する波長での分光放射率は近い値となるという仮定のみを用いる方法である。すなわち、分光放射率の波長分布に関数を当てはめるなどの制約を設けないことで、材質や表面状態による分光放射率の変換により柔軟に対応可能となるという効果がある。（数３）を満たす分光放射率εj  を以下のように導出する。
（数６）
2015055547.tif 000008
【００３７】
ただし、‖  ‖n  はLnノルムを表す。ここで、係数β、m1, n1, m2, n2は測定対象の分光放射率の波長依存性によって適切な条件が異なるため、計測前に事前準備として適切な係数を選択しておく。（数６）により求めた分光放射率を（数３）に代入し、温度Tを以下のように得る。
（数７）
2015055547.tif 000009
【００３８】
この（数６）（数７）の計算を各画素に対して実施し、温度分布画像を得る。
【００３９】
以上より、本実施例によれば、符号化絞り１１３を用いることで被検物１００の温度情報だけでなく、奥行情報も高精度に得ることができる。また、局所的な波長範囲について分光放射率の算出を繰り返すことにより高精度に温度情報を得ることができる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２の構成図を図１０に示す。実施例１の構成図である図１との違いは、符号化絞り１１３を通常の円形絞り１１８にしたことである。高速な温度計測が必要とされる場合においては、符号化絞り１１３が入ることにより必要となる画像復元処理が課題となる。そこで、符号化絞り１１３に変わり通常の円形絞り１１８を用いることで、画像復元処理を省き、処理の高速化を可能とする。奥行計測には、円形絞り１１８に適用可能なＺｈｕｏらの開発したＤＦＤを適用する。絞り形状の違いに伴って、奥行算出部１３１が実施例１と異なる。
【００４１】
本実施例における奥行算出部１３１の処理内容は以下の通りである。図５で得られた複数回折次数を含む画像の０次項を抽出し、ＤＦＤの処理を施す。０次項画像と、０次項画像をレンズ特性を模したＰＳＦにて平滑化して得た平滑化画像のそれぞれからエッジを抽出し、それぞれのエッジ画像の比を導出し、ノイズ除去、および補完処理を施すことで奥行画像を得る。Ｚｈｕｏらは、画像のぼけを薄肉レンズモデルを想定しガウス関数としたが、実際のレンズのＰＳＦを適用することで、より高精度な奥行画像の算出が可能となる。
【００４２】
本実施例によれば、符号化絞り１１３に代えて円形絞り１１８を用いて、ＰＳＦを適用して復元処理を行うこととで実施例１に比較してより高精度ナ奥行画像を得ることができる。
【実施例３】
【００４３】
実施例１，２では、単一の多波長放射温度計を用いた被検物１００の計測方法を示した。単一のセンサを用いた場合、形状に関する情報は観察方向に対する奥行のみである。しかし、熱間鍛造や熱間圧延に用いるには、さまざまな観察方向からの３次元形状の管理が必要となることも多い。そのような場合を想定し、図１１に示すように複数の奥行算出機能を備えた多波長放射温度計２０１、２０２、２０３を用いたシステムを提案する。各多波長放射温度計２０１，２０２，２０３の動作、処理部１３０での処理方法は実施例１と同様である。処理部１３０にて算出された多波長放射温度計２０１，２０２，２０３のそれぞれ個別に処理された奥行情報を統合する統合部２１０を加えた。
【００４４】
計測フローを図１２に示す。３つの多波長放射温度計の分光画像撮像部１１０よりそれぞれ画像を取得し（Ｓ２００）、Ｓ２００にて取得した３枚の画像は処理部１３０にて画像処理が施され、空間2次元における奥行分布と温度分布が算出される（Ｓ２０１）。Ｓ２０１にて３つの多波長放射温度計からそれぞれ算出された奥行情報を統合し（Ｓ２０２）する。Ｓ２０１にて算出された温度分布、Ｓ２０２にて統合された奥行情報は保存部１４０にて保存される（Ｓ２０３）。判定部１５０において奥行と温度が正常か否かを判定され（Ｓ２０４）、温度と奥行情報およびＳ２０４による判定結果を表示部１６０に表示する（Ｓ２０５）。３つの奥行画像の統合は、画像の縦横をｘｙ、奥行をｚとした３次元座標系において、事前に求めておいた各多波長放射温度計の座標値を基準として統合してもよいし、奥行画像から求めた３次元点群同士をICP(Iterative Closest Point)法などを用いて統合してもよい。
【００４５】
本実施例によれば、複数の多波長放射温度計２０１、２０２、２０３を用いることで、複数の多波長放射温度計からそれぞれ算出された奥行情報を統合し、複数の観察方向からの奥行情報・温度情報の管理が可能となる。
【００４６】
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００・・・被検物
１０１・・・被検赤外線
１１０・・・分光画像撮像部
１１１・・・波長カットフィルタ
１１２・・・対物レンズ
１１３・・・符号化絞り
１１４・・・コリメータレンズ
１１５・・・２次元回折素子
１１６・・・結像レンズ
１１７・・・２次元センサ
１１８・・・円形絞り
１２０・・・恒温カバー
１２１・・・計測窓
１３０・・・処理部
１３１・・・奥行算出部
１３２・・・温度算出部
１４０・・・保存部
１５０・・・判定部
１６０・・・表示部
１７０・・・ＧＵＩ
１７１・・・開始ボタン
１７２・・・停止ボタン
１７３・・・計測結果表示ウインドウ
１７４・・・カラーバー
１７５・・・時刻表示ウインドウ
１７６・・・保存チェックボックス
１７７・・・領域
１７８・・・判定ボックス
２０１，２０２，２０３・・・多波長温度計
２１０・・・統合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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