(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが吸収する所定波長の光を照射する照射部と、
前記所定波長の光を透過するフィルタ部と、
前記フィルタ部を介して背景画像と測定画像とを撮像する撮像部と、
前記背景画像を構成する画素の画素値と前記測定画像を構成する画素の画素値の差分値を画素ごとに算出し、各画素の前記差分値により構成された差分測定画像を生成する差分データ生成部と、
測定の間に得られた前記差分値の和である積分画素値を画素ごとに算出し、各画素の前記積分画素値により構成された積分測定画像を生成する積分データ生成部と、
前記測定画像と前記積分測定画像とを重ね合わせた可視化画像を生成する可視化画像生成部と、
を備えることを特徴とするガス可視化システム。
【請求項２】
前記ガス可視化システムは、測定の間に得られた前記測定画像の画素値の平均値を前記背景画像に設定する背景データ生成部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス可視化システム。
【請求項３】
前記ガス可視化システムは、最新の測定画像よりも所定時間前の測定で得られた測定画像を前記背景画像に設定する背景データ生成部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス可視化システム。
【請求項４】
前記ガス可視化システムは、所定時間前から一定時間の測定で得られた測定画像を構成する各画素の画素値の平均値を算出し、前記背景画像に設定する背景データ生成部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス可視化システム。
【請求項５】
前記可視化画像生成部は、前記積分画素値の大きさに応じて画素ごとに色を付した前記可視化画像を生成する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス可視化システム。
【請求項６】
ガスが吸収する所定波長の光を照射する照射部と、前記所定波長の光を透過するフィルタ部と、前記フィルタ部を介して背景画像と測定画像とを撮像する撮像部とを有したガス可視化システムで行われるガス可視化方法であって、
前記背景画像を構成する画素の画素値と前記測定画像を構成する画素の画素値の差分値を画素ごとに算出し、
各画素の前記差分値により構成された差分測定画像を生成し、
測定の間に得られた前記差分値の和である積分画素値を画素ごとに算出し、
各画素の前記積分画素値により構成された積分測定画像を生成し、
前記測定画像と前記積分測定画像とを重ね合わせた可視化画像を生成する、
ことを特徴とするガス可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス可視化システム、ガス可視化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃性ガス等の気体（以下、単にガスと呼ぶ。）の漏えいが発生した場合、出来るだけ早く漏えい箇所を発見し、修理する必要がある。漏えいガスは常に移動しており、空気の動きがある場合、漏えい元の位置の特定には時間を要する。ガスセンサでは、直接ガスに接することにより、漏えいガスを検知することはできる。しかし、その瞬間のガスの挙動が把握できないため、漏えい元の位置の特定に多くの時間を費やさなければならない。このような問題に対し、特許文献１では、赤外線を利用して漏えいガスを可視化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２８８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、漏えいガスを可視化してガスの流れを把握することにより、漏えい位置を特定している。しかし、広範囲に十分な強度の赤外線を照射することは容易ではなく、また、ガスの漏えい量が少なく低濃度の場合、漏えいガスによる赤外線の吸収効果は非常に小さくなる。このため、漏えいガスが低濃度の場合には、必ずしも漏えいガスを可視化して漏えい位置を特定することができない。したがって、漏えい位置の特定に有効な情報を得ることができる技術が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低濃度の漏えいガスを可視化し、漏えい位置の特定に有効な情報を得ることが可能なガス可視化システム、ガス可視化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】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス可視化システムは、ガスが吸収する所定波長の光を照射する照射部と、前記所定波長の光を透過するフィルタ部と、前記フィルタ部を介して背景画像と測定画像とを撮像する撮像部と、前記背景画像を構成する画素の画素値と前記測定画像を構成する画素の画素値の差分値を画素ごとに算出し、各画素の前記差分値により構成された差分測定画像を生成する差分データ生成部と、測定の間に得られた前記差分値の和である積分画素値を画素ごとに算出し、各画素の前記積分画素値により構成された積分測定画像を生成する積分データ生成部と、前記測定画像と前記積分測定画像とを重ね合わせた可視化画像を生成する可視化画像生成部と、を備えることを特徴とするガス可視化システムとして構成される。
【０００７】
また、本発明は、上記ガス可視化システムで用いられるガス可視化方法としても把握される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低濃度の漏えいガスを可視化し、漏えい位置の特定に有効な情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態におけるガス可視化システムの構成例を示す図である。
【図２】記憶部が記憶する情報の例を示す図である。
【図３】測定データの例を示す図である。
【図４】差分データの例を示す図である。
【図５】積分データの例を示す図である。
【図６】背景データの例を示す図である。
【図７】可視化画像データの例を示す図である。
【図８】制御部の機能的な構成を示すブロック図である。
【図９】漏えいガス可視化処理の処理手順を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるガス可視化システム、ガス可視化方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態におけるガス可視化システム１０００の構成例を示す図である。図１に示すように、ガス可視化システム１０００は、照射部１００と、フィルタ部２００と、撮像部３００と、コンピュータ４００とを有して構成されている。照射部１００と撮像部３００とコンピュータ４００とは、互いにバス等の接続線により電気的に接続される。
【００１２】
照射部１００は、例えば、赤外線を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を備えた赤外線光源である。フィルタ部２００は、例えば、可視化対象ガスの吸収波長付近の赤外光だけを透過するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）である。撮像部３００は、例えば、背面Ｂから放射されまたは照射部１００から照射された赤外光が背面Ｂによって反射された反射光を検出し、検出した反射光を含む画像を、フィルタ部２００を介して撮像する赤外線カメラである。コンピュータ４００は、例えば、撮像部３００から出力された情報を用いて漏えいガスＧを可視化するＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置である。図１に示すように、コンピュータ４００は、表示部４０１と、入力部４０２と、記憶部４０３と、制御部４０４とを有して構成されている。
【００１３】
表示部４０１は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置から構成され、漏えいガスを可視化した可視化画像を含む各種情報を表示する。入力部４０２は、例えば、キーボード等の入力装置から構成され、漏えいガスの測定指示を含む各種情報の入力を受け付ける。記憶部４０３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置や記憶媒体から構成され、本システムに関する各種情報を記憶する。制御部４０４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置から構成され、本システムに関する各種処理を実行する。記憶部４０３が記憶する情報や制御部４０４が実行する処理については後述する。
【００１４】
図２は、記憶部４０３が記憶する情報の例を示す図である。図２に示すように、記憶部４０３は、測定データ４０３１と、差分データ４０３２と、積分データ４０３３と、背景データ４０３４と、可視化画像データ４０３５を記憶する。
【００１５】
測定データ４０３１は、撮像部３００が撮像した背面Ｂや漏えいガスＧを含む画像データである。図３は、測定データ４０３１の例を示す図である。図３に示すように、測定データ４０３１は、漏えいガスの測定を開始してから終了するまでの間、連続して蓄積される個々の測定画像の集合である。図３では、測定を開始して最初に撮像された測定画像ｆ１から順に蓄積され、漏えいガスの測定が終了するまでにｌ枚の測定画像が得られたことを示している。また、測定画像ｆ１では、背面Ｂの手前側の中央部に漏えいガスＧが検出される一方、測定画像ｆ２では、背面Ｂの手前側の中央部から右部分に移動した漏えいガスＧ’が検出されていることがわかる。このように、測定データ４０３１には、漏えいガスの測定開始から終了までの間に連続して撮像された測定画像が記憶されている。
【００１６】
差分データ４０３２は、測定データ４０３１を構成するそれぞれの測定画像について、画素ごとに、背景データ４０３４との差分を算出したデータである。図４は、差分データ４０３２の例を示す図である。図４に示すように、差分データ４０３２は、ｌ枚の測定画像のそれぞれを構成する画素ごとに、背景データ４０３４との差分を記憶した差分測定画像の集合である。図４では、例えば、差分測定画像ｆ’１が、画素（１，１）から画素（ｍ，ｎ）までのｍｎ個の画素から構成され、測定画像に含まれる画素（２，２）の画素値と、背景データ４０３４に含まれる画素（２，２）の画素値との差分がｄ１であり、その値を差分測定画像の画素（２，２）に対応する差分値として記憶していることを示している。同様に、測定画像ｆ’２に含まれる画素（２，２）の画素値と、背景データ４０３４に含まれる画素（２，２）の画素値との差分を、差分測定画像の画素（２，２）の差分値ｄ２として記憶していることがわかる。このように、それぞれの測定画像について、画素ごとに背景データ４０３４との画素値の差分が算出されるので、各画素を時系列に見て差分の変化を把握することができる。
【００１７】
積分データ４０３３は、差分データ４０３２を構成する各差分測定画像の各画素について、画素値の和を算出したデータである。図５は、積分データ４０３３の例を示す図である。図５に示すように、積分データ４０３３は、ｌ枚の差分測定画像を構成するそれぞれの画素の画素値の和である積分画素値が算出された積分測定画像により構成されている。図５では、例えば、積分測定画像ｆ”１に含まれる画素（２，２）の積分画素値はＤ１であることがわかる。このように、積分測定画像の画素ごとに積分画素値を算出しているので、背景データ４０３４を基準として、各画素が背景データ４０３４に対してどの程度差が生じているのかを把握することができる。
【００１８】
背景データ４０３４は、差分データ４０３２を算出するための基準となるデータである。図６は、背景データ４０３４の例を示す図である。図６に示すように、背景データ４０３４は、差分データ４０３２や積分データ４０３３と同様、ｍｎ個の画素で構成され、また、差分データ４０３２と同様に、ｌ枚の背景画像の集合である。図６では、例えば、背景画像ｆ０が、画素（１，１）から画素（ｍ，ｎ）までのｍｎ個の画素から構成され、背景画像に含まれる画素（２，２）の画素値がｒ１であることを示している。背景データ４０３４の生成方法については後述する。
【００１９】
可視化画像データ４０３５は、最終的に漏えいガスをコンピュータ４００に表示するためのデータであり、測定データ４０３１を構成するそれぞれの測定画像と、積分データ４０３３を構成する積分測定画像とを合成したデータである。図７は、可視化画像データ４０３５の例を示す図である。図７に示すように、可視化画像データ４０３５は、積分測定画像を構成する画素の積分画素値の大きさに応じて分類された色つき画素（例えば、積分画素値の大きさに対応して赤の濃淡を変化させる）と、測定画像とを重ね合わせて合成される。図７では、可視化画像Ｆ１に含まれる画素（２，２）にはある色（例えば、最も濃い赤）が付され、画素（２，３）にはある色（例えば、最大の半分の赤）が付されていることを示している。このように、それぞれの可視化画像について、画素ごとに漏えいガスの総量となる積分画素値の大きさに応じて色が付されているので、操作者は一見してどの位置に漏えいガスがあるのかを把握することができる。すなわち、色が最も濃い位置がガスの濃度が最も高いと考えられるため、ガスの漏えい元の特定作業に有効な情報を得ることができる。
【００２０】
続いて、制御部４０４について説明する。制御部４０４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置から構成され、本システムに必要な各処理を実行する。図８は、制御部４０４の機能的な構成を示すブロック図である。図８に示すように、制御部４０４は、測定実行部４０４１と、差分データ生成部４０４２と、積分データ生成部４０４３と、背景データ生成部４０４４と、可視化画像生成部４０４５とを有して構成されている。
【００２１】
測定実行部４０４１は、入力部４０２を介して受け付けられた操作者からの指示に従って、漏えいガスの可視化処理を実行する。具体的には、図３に示した測定データ４０３１を出力し、記憶部４０３に記憶する。差分データ生成部４０４２は、測定データ４０３１と背景データ４０３４から、図４に示した差分データ４０３２を生成する。積分データ生成部４０４３は、差分データ４０３２を構成する差分測定画像の画素値の和を算出し、図５に示した積分データ４０４４を生成する。可視化画像生成部４０４５は、測定画像のそれぞれと積分測定画像とを重ね合わせて合成し、可視化画像を生成する。
【００２２】
続いて、本システムで行われる漏えいガス可視化処理について説明する。図９は、漏えいガス可視化処理の処理手順を示すシーケンス図である。図９に示すように、まず、本システムでは、操作者から、コンピュータ４００の入力部４０２が、漏えいガス可視化処理の実行指示を受け付けると（ステップＳ９０１）、測定実行部４０４１は、照射部１００に対して赤外線の照射指示を出力し（ステップＳ９０２）、撮像部３００に対してカメラでの撮像指示を出力する（ステップＳ９０３）。
【００２３】
照射部１００は、照射指示に従って赤外線の照射を開始し（ステップＳ９０４）、撮像部３００は、撮像指示に従ってカメラの撮像を開始する（ステップＳ９０５）。以降、赤外線の照射およびカメラの撮像は、本処理が終了するまで継続して実行される。
【００２４】
撮像部３００は、上記撮像指示に従って撮像を開始すると、測定画像をコンピュータ４００に出力する（ステップＳ９０６）。以降、測定画像の出力は、本処理が終了するまで継続して実行される。
【００２５】
測定実行部４０４１は、撮像部３００から出力された測定画像を受け取り、記憶部４０３に測定データ４０３１として順次記憶する（ステップＳ９０７）。背景データ生成部４０４４は、背景データ４０３４を生成する（ステップＳ９０８）。ここで、背景データ４０３４の生成方法について説明する。
【００２６】
背景データ４０３４は、本来、漏えいガスの影響を受けていないときの背景画像を用いることが望ましい。しかし、ガス漏れ通報があり現場に到着した時点では既にガス漏れが生じている場合、上記背景画像を用いることは困難である。
【００２７】
そこで、例えば、測定画像の平均値を背景画像とする。上記のとおり、漏えいガスは時間と共にその位置が変化する。したがって、背景データ生成部４０４４は、測定開始から終了までに得られたそれぞれの測定画像について、測定画素の画素値を算出し、算出したそれぞれの測定画像の画素値を平均した画素値により構成される画像を背景画像に設定する。このように、背景画像を測定画像から得られた画素値の平均値として設定するとともに、その値と測定画像の画素値との差分を絶対値として扱い、その差分の和を算出することにより、一時的にガスの影響が小さい（すなわち、低濃度となる）場合でも、漏えいガスを可視化することができる。
【００２８】
また、壁などの物質から構成される背景は、通常、温度に比例して赤外線を放射している。このため、その物質に温度変化が生じた場合には、背景画像の画素値も変化する。例えば、背景の温度が低くなった場合、放射される赤外線が弱くなる。そのため、このような赤外線の変化が、温度に起因しているものであるか、または漏えいガスの吸収によるものなのかを正しく判別できない場合がある。低濃度の漏えいガスによる画素値の変化は小さいため、実際の現場では、背景の温度変化による影響を無視することができない。上記測定画像の平均を背景画像とした場合、温度変化により得られた画素値も積分されることとなるため、判別が一層難しくなる。実際には、漏えいガスの濃度の変化は短時間に発生し、背景の温度変化は短時間の間では小さい。
【００２９】
そこで、例えば、最新の測定画像よりも所定時間前（例えば、１秒前）の測定画像を背景画像とし、両者の差分の絶対値を差分測定画像として算出し、その和を積分測定画像とする。このように背景画像を生成することにより、背景の温度変化の影響を排除することができる。例えば、図３に示した測定画像ｆ２を背景画像とし、測定画像ｆ２を構成する各画素の画素値と、最新の測定画像ｆ１を構成する各画素の画素値との差分の絶対値を算出し、図４に示した差分測定画像とすればよい。
【００３０】
さらに、実際の赤外線のカメラの画像はノイズが含まれているため、差分測定画像を構成する各画素を単純に積分した場合、ノイズも一緒に積分されてしまう。
【００３１】
そこで、ある所定時間前からの一定時間（例えば、２秒前から１秒前までの１秒間）に得られた測定画像を構成する各画素の画素値の平均値を算出し、背景画像としてもよい。このように背景画像を生成することにより、ノイズの影響を排除することができる。例えば、図３に示した測定画像ｆｎからｆｎ＋ｍまでに得られた測定画像を構成する各画素の画素値の平均値を算出した画像を背景画像とし、測定画像ｆｎ−１を構成する各画素の画素値と、算出された背景画像を構成する各画素の画素値との差分の絶対値を算出し、図４に示した差分測定画像とすればよい。
【００３２】
差分データ生成部４０４２は、記憶部４０３に記憶された測定画像と背景画像とを比較し、画素ごとの差分値を算出した差分測定画像を順次生成し、記憶部４０３に記憶する（ステップＳ９０９）。
【００３３】
積分データ生成部４０４３は、差分測定画像に対応する画素の画素値の和を算出した積分測定画像を生成する（ステップＳ９１０）。
【００３４】
可視化画像生成部４０４５は、上記測定画像と積分測定画像とを合成した可視化画像を順次生成し、表示部４０１に表示する（ステップＳ９１１）。
【００３５】
測定実行部４０４１は、操作者から、コンピュータ４００の入力部４０２が、漏えいガス可視化処理の実行終了指示を受け付けたか否かを判定し（ステップＳ９１２）、上記実行終了指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ９１２；Ｙｅｓ）、測定実行部４０４１は、照射部１００に対してレーザの照射終了指示を出力し（ステップＳ９１３）、撮像部３００に対してカメラでの撮像終了指示を出力する（ステップＳ９１４）。一方、測定実行部４０４１が上記実行終了指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ９１２；Ｎｏ）、ステップＳ９０６以降の処理が繰り返し実行される。
【００３６】
照射部１００および撮像部２００は、コンピュータ４００からの指示に従って、それぞれ動作を終了させ（ステップＳ９１５、Ｓ９１６）、測定実行部４０４１は、表示部４０１に可視化処理が終了した旨を表示する（ステップＳ９１７）。
【００３７】
このように、本システムでは、上記処理を実行するので、低濃度の漏えいガスを可視化し、漏えい位置の特定に有効な情報を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０００              ガス可視化システム
１００                照射部
２００                フィルタ部
３００                撮像部
４００                コンピュータ
４０１                表示部
４０２                入力部
４０３                記憶部
４０３１              測定データ
４０３２              差分データ
４０３３              積分データ
４０３４              背景データ
４０３５              可視化画像データ
４０４                制御部
４０４１              測定実行部
４０４２              差分データ生成部
４０４３              積分データ生成部
４０４４              背景データ生成部
４０４５              可視化画像生成部。
【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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