(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知領域の内部における流体の広がりを検知する流体検知装置であって、
前記流体の吸収波長を含む波長域の光で形成される像を取得する撮像部と、
前記撮像部の撮像範囲を移動させる範囲移動部と、
前記範囲移動部の動作を制御する処理部とを有し、
前記処理部は、前記撮像範囲が前記被検知領域の全体を走査するように設定された標準経路をたどるように前記範囲移動部を制御し、前記撮像部が前記流体の像を取得したときに前記流体の像を取得した撮像範囲及びその周辺の範囲を走査して前記流体の全体像をとらえる像取得経路に切り替えて前記範囲移動部を制御する流体検知装置。
【請求項２】
前記標準経路は、前記撮像範囲と同じ大きさで前記被検知領域内に隙間なく配列した複数個の分割領域を設定し、前記撮像範囲が複数個の前記分割領域と順次重なるように前記撮像範囲を移動させる経路であり、
前記像取得経路は、前記撮像範囲が前記漏れ流体の像を取得した分割領域の周囲の分割領域に順次重なるように前記撮像範囲を移動させる経路である請求項１に記載の流体検知装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記流体の像の全体が最小数の前記分割領域内に収まるように前記分割領域の位置を修正して前記範囲移動部を制御する請求項２に記載の流体検知装置。
【請求項４】
前記範囲移動部は、前記撮像部を保持するとともに前記撮像部を少なくとも１軸周りに回動させる請求項１から請求項３のいずれかに記載の流体検知装置。
【請求項５】
前記流体がガス状の物質である請求項１から請求項４のいずれかに記載の流体検知装置。
【請求項６】
前記撮像部が赤外光を受光できる撮像素子を備えている請求項１から請求項５のいずれかに記載の流体検知装置。
【請求項７】
前記範囲移動部は、前記像取得経路に沿って前記撮像範囲を移動するときの単位領域あたりの撮像時間が、前記標準経路で移動させるときよりも長くなるように前記撮像範囲を移動させる請求項１から請求項６のいずれかに記載の流体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検知領域内に含まれる特定種の流体を検知する流体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場、発電所等では、化学材料又は燃料として多量のガスが用いられている。前記化学材料又は燃料として用いられるガスは、可燃性を有していたり、有毒性を有していたりして、外部に漏れると、大気汚染の原因になったり、火災や爆発事故の原因になったりする。また、毒性が低いとしても、濃度が高くなると、酸素濃度が低下し窒息等の事故につながる場合もある。
【０００３】
そこで、前記ガスを使用する設備では、ガスが流動する配管や装置を作業者が定期的に設備内を巡回してガス漏れを監視している。また、配管に複数個の検知装置を取り付け、全ての検知装置を同期させるともに、検知装置が漏れを検知した時刻に基づいて配管上の漏れ位置を特定している（例えば、特開２０００−２６６６２６号公報）。
【０００４】
さらに、ガスの熱を利用した光学式のガス漏れ検知システムが提案されている（例えば、特開２００９−１９２４６９号公報）。光学式のガス漏れ検知システムでは、赤外線カメラでガス漏れが発生しやすい部分であるフランジに熱受容体を含むアタッチメントを取り付ける。そして、ガス漏れによって熱受容体が加熱されると熱受容体から赤外線が放出される。この熱受容体が放出する赤外線を赤外線カメラで撮像することでガス漏れを検知する。
【０００５】
また、ガス固有の光学吸収特性を利用した光学式のガス検知装置も提案されている（例えば、特表２０１０−５２２３１７号公報）。光学式ガス検知装置では、イメージセンサでガス漏れを検知する空間を撮像し、風景を構成する物体が発生する黒体放射のガスの影響による増減を検知し、ガス漏れの有無を判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６６６２６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９２４６９号公報
【特許文献３】特表２０１０−５２２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２０００−２６６６２６号公報の測定装置では、配管に検知装置を取り付けており、配管からの漏れを検知することができる。しかしながら、配管以外の部分からの漏れを検知するのが難しい。また、漏れ位置の特定の精度を上げるためには検知装置の設置数を多くする必要があり、装置の構成が複雑になるとともに設置コストが増大する。また、全ての検知装置を同期させる必要があり、検知装置の数が多くなると同期制御が難しくなる。
【０００８】
また、特開２００９−１９２４６９号公報に記載のガス漏れ検知システムでは、また、フランジから漏れていることを確認することは可能であるが、フランジ以外の部分からのガス漏れを検知することは困難であるし、ガス漏れの詳細位置を特定することは困難である。さらに、漏れたガスで加熱された熱受容体から放出される赤外線を撮像する構成であるため、ガスの温度が高くなくてはならず、低温のガスを検知することができない。
【０００９】
また、特表２０１０−５２２３１７号公報に記載の光学式のガス検知装置では、ガス漏れを検知する空間全体が入るような画角で撮像しており、ガスの像から漏れの正確な位置を割り出すことは困難である。また、画角を狭くすることで、ガスの像から漏れの正確な位置を割り出すことが可能になるが、ガス漏れの監視領域が狭くなる。
【００１０】
そこで本発明は、被検知領域の流体の漏れ状態を把握するために、流体の広がりを正確に検知することができる流体検知装置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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、被検知領域の内部における流体の広がりを検知する流体検知装置であって、前記流体の吸収波長を含む波長域の光で形成される像を取得する撮像部と、前記撮像部の撮像範囲を移動させる範囲移動部と、前記範囲移動部の動作を制御する処理部とを有し、前記処理部は、前記撮像範囲が前記被検知領域の全体を走査するように設定された標準経路をたどるように前記範囲移動部を制御し、前記撮像部が前記流体の像を取得したときに前記流体の像を取得した撮像範囲及びその近隣の範囲を走査して前記流体の全体像をとらえる像取得経路に切り替えて前記範囲移動部を制御する。
【００１２】
この構成によると、流体の広がりを検知するための被検知領域に比べて面積が小さい撮像範囲で撮像を行うため、被検知領域の全体を精細な撮像データで撮像することができる。これにより、流体の広がりの像を正確に撮像することができる。また、撮像範囲を狭く抑えることができるので、撮像部のコストアップを抑えることができる。
【００１３】
上記構成において、前記標準経路は、前記撮像範囲と同じ大きさで前記被検知領域内に隙間なく配列した複数個の分割領域を設定し、前記撮像範囲が複数個の前記分割領域と順次重なるように前記撮像範囲を移動させる経路であり、前記像取得経路は、前記撮像範囲が前記漏れ流体の像を取得した分割領域の周囲の分割領域に順次重なるように前記撮像範囲を移動させる経路である。このように構成することで、標準経路で操作するときは、被検知領域全体を定期的に監視することができる。そして、流体を検知するとその周囲を重点的に監視するため、リアルタイムの流体の広がりを把握することが可能である。これにより、作業者が安全かつ迅速に流体に対する対策を行うことが可能である。
【００１４】
上記構成において、前記処理部は、前記流体の全体像をとらえたのち、前記流体の全体像が最小数の前記分割領域内に収まるように前記分割領域の位置を修正して前記範囲移動部を制御する。このように、流体の全体像を最小の分割領域に収まるようにすることで、組み合わせる流体の像の数を抑えることができ、流体の像の精度の低下を抑えることができる。また、組み合わせるときの処理時間を減らすことができる。
【００１５】
上記構成において、前記範囲移動部は、前記撮像部を保持するとともに前記撮像部を少なくとも１軸周りに回動させるものであってもよい。
【００１６】
上記構成において、前記流体がガス状の物質を挙げることができる。
【００１７】
上記構成において、前記撮像部が赤外光を受光できる撮像素子を備えていてもよい。
【００１８】
上記構成において、前記範囲移動部は、前記像取得経路に沿って前記撮像範囲を移動するときの単位領域あたりの撮像時間が、前記標準経路で移動させるときよりも長くなるように前記撮像範囲を移動させてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、被検知領域の流体の漏れ状態を把握するため、流体の広がりを正確に検知することができる流体検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる流体検知装置の概略図である。
【図２】図１に示す流体検知装置で被検知領域の流体の漏れを検知している状態を示す概略図である。
【図３】範囲移動部の一例の斜視図である。
【図４】撮像範囲の走査を示す平面図である。
【図５】被検知領域にガスが発生しているときの撮像範囲の操作経路を示す図である。
【図６】メタンガスを検知する手順を示すフローチャートである。
【図７】メタンガスを検出した状態の被検知領域を示す平面図である。
【図８】メタンガスの像が映っている撮像データの概略拡大図である。
【図９】分割領域を移動させた状態を示す被検知領域の平面図である。
【図１０】分割領域を移動させた状態を示す被検知領域の平面図である。
【図１１】分割領域を移動させた状態を示す被検知領域の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明にかかる流体検知装置のブロック図であり、図２は図１に示す流体検知装置で被検知領域の流体の広がりを検知している状態を示す概略図である。本発明にかかる流体検知装置Ａは、流体の広がりを検知することで、被検知領域内の配管や機械からの流体の漏れを把握することができる。なお、図１において、実線は信号の流れを示しており、破線は回動支持状態を示している。
【００２３】
本発明にかかる流体検知装置Ａで検知する流体は、気体状の化学物質又は微粒子が浮遊している気体（これらを纏めてガス状物質と称する）であり、具体的にはメタンガスである。すなわち、被検知領域Ｒｅ（都市ガスプラントの一部）で大気中に広がるメタンガスを検知し、メタンガスの漏れを把握するものである。
【００２４】
図１に示すように、流体検知装置Ａは、被検知領域Ｒｅを撮像する撮像部１００と、撮像部１００の撮像範囲を被検知領域Ｒｅ内で移動させる範囲移動部２００と、処理部３００を備えている。
【００２５】
撮像部１００は、撮像光学系１１０、撮像センサ１２０、フィルタ１３０、画像生成部１４０及び接続インターフェース１５０を備えている。そして、撮像部１００は外装を構成する筐体１６０を備えており、撮像光学系１１０、撮像センサ１２０、フィルタ１３０、画像生成部１４０及び接続インターフェース１５０は筐体１６０の内部に配置される。撮像部１００は、被検知領域Ｒｅを撮像する、いわゆるデジタルカメラである。
【００２６】
撮像光学系１１０は、撮像センサ１２０の受光面に被検知領域Ｒｅの像を結像するための光学系であり、１枚又は複数枚のレンズ等を備えている。撮像光学系１１０は、ここでは、固定焦点、固定絞りのものを採用している。しかしながら、これに限定されるものではなく、撮像範囲Ｐｒの画角を変更したり、焦点合わせを行ったりすることができるものであってもよい。
【００２７】
撮像光学系１１０に用いられるレンズは、検知対象の流体の吸収波長を透過するように材料を選択している。例えば、可視光域から近赤外光域までの波長域に吸収波長がある場合、光学ガラス類を利用する。また、中赤外域から遠赤外域でまでの波長域に吸収波長がある場合、Ｇｅ、Ｓｉ、カルコゲナイドガラス等の赤外光透過材料が用いられる。また、所定の波長帯の透過率を向上させるために、表面にコーティングが施されていてもよい。本実施形態の流体検知装置Ａは、メタンガスを検知するものであり、メタンガスの光吸収波長が約３．３μｍ（赤外領域の光：以下、赤外光と称する）であることから、撮像光学系１１０を構成するレンズは赤外光透過材料で形成されたものが採用される。
【００２８】
撮像範囲内にメタンガスが存在する場合、メタンガスに光が吸収される。この吸収されている部分が影（像）として撮像される。このような、メタンガスの光吸収による像を撮像するため、撮像部１００ではメタンガスの吸収波長の受光率が高い撮像センサが用いられる。撮像センサ１２０は、メタンガスの光吸収波長が約３．３μｍであることから、この波長域の光すなわち、赤外光の像を撮像できるセンサである。撮像センサ１２０は、受光面に赤外光を電気信号に変換する光電素子を二次元配列した構成を有している。そして、撮像センサ１２０は、被検知領域Ｒｅからの赤外光を各光電素子で受光し光電変換することで被検知領域Ｒｅからの赤外光（黒体放射光）による像を取得する。光電素子の材料としては、波長３．３μｍ周辺の赤外光の受光感度が高いインジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）を挙げることができる。
【００２９】
また、撮像部１００では、撮像光学系１１０と撮像センサ１２０との間にフィルタ１３０が配置されている。フィルタ１３０は撮像光学系１１０に入射する光（赤外光）のうち、メタンガスの像の取得に適した波長の光を透過させる、換言すると、メタンガスの像の取得に不要な波長の光をカットする。フィルタ１３０は、例えば、波長約３．２μｍ〜約３．４μｍの光を透過させるバンドパスフィルタである。
【００３０】
撮像センサ１２０は、フィルタ１３０を通過した波長約３．２μｍ〜約３．４μｍの赤外光を受光し、受光した赤外光を光電変換した電気信号を、画像生成部１４０に送る。画像生成部１４０は、撮像センサ１２０から送られてきた電気信号を撮像データに変換する処理を行う。本実施例において画像生成部１４０は、３０ｆｐｓの動画の撮像データを生成する処理を行っている。撮像センサ１２０から出力される電気信号は、光の輝度を階調で示したものであり、画像生成部１４０で生成された撮像データは白から黒までの階調を示す撮像データ（モノクロ画像のデータ）である。しかしながら、これに限定されるものではなく、カラー画像のデータであってもよい。
【００３１】
なお、画像生成部１４０は、撮像センサ１２０からの電気信号に基づいて動画の撮像データを出力するようになっているが、これに限定されるものではなく、一定時間ごとに、静止画の撮像データを出力するものであってもよい。また、画像生成部１４０が、生成した撮像データに対して、メタンガスの像を取得するための前処理（例えば、ガンマ補正や輝度補正）を行ってもよいし、メタンガスの像を検出する処理を行ってもよい。本実施形態の画像生成部１４０では、撮像データを生成し、接続インターフェース１５０を介して外部の処理部３００に送信する構成となっている。
【００３２】
接続インターフェース１５０は、光学検知装置Ａを外部の機器に接続するためのインターフェースである。本実施形態では、処理部３００と接続している。接続インターフェース１５０としては、ＵＳＢや光ケーブル等の有線接続用の端子を挙げることが可能である。また、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信を行うためのインターフェース（アンテナ）であってもよい。
【００３３】
そして、撮像光学系１１０、撮像センサ１２０、フィルタ１３０、画像生成部１４０及び接続インターフェース１５０は、筐体１６０の内部に配置されている。なお、撮像光学系１１０は被検知領域Ｒｅからの赤外線を撮像センサ１２０に入射させるため、一部が筐体の外部に露出している。また、接続インターフェース１５０も、ケーブルを接続するために一部が筐体の外部に露出している。そして、これらの部材は、水分や埃、塵等の異物を嫌う部材であるため、筐体１６０は水分、埃、塵等の異物が混入しないように密閉された構成を有している。また、外部からの衝撃や振動にも耐えるような強度を有する構成となっている。
【００３４】
撮像部１００では、被検知領域Ｒｅからの黒体放射光（赤外光）が撮像光学系１１０から入射する。入射した黒体放射光はフィルタ１３０を通過するときに、波長約３．２μｍ〜約３．４μｍ以外の波長成分がカットされる。これにより波長約３．２μｍ〜約３．４μｍの赤外光が撮像センサ１２０に入射し、撮像センサ１２０からの電気信号に基づいて画像生成部１４０で撮像データが生成される。これにより、撮像部１００で被検知領域Ｒｅの赤外光による撮像データを取得する。被検知領域Ｒｅにメタンガスが存在する（漏れている）場合、そのメタンガスによって波長約３．３μｍの光が吸収される。そのため、撮像データにおいてメタンガスが存在する部分は他の部分に比べて暗く（階調が低く）なる。この他の部分よりも暗い部分が、メタンガスの像となる。
【００３５】
撮像部１００は範囲移動部２００に取り付けられており、撮像部１００の撮像範囲は、範囲移動部２００によって移動されるようになっている。ここで、範囲移動部２００について図面を参照して説明する。図３は範囲移動部の一例の斜視図である。図３に示すように、範囲移動部２００は、基礎部２１０と、基礎部２１０上に回転可能に設けられた回転台座２２０と、回転台座２２０上に配置された回転支持部２３０とを備えている。回転台座２２０は鉛直方向に延びる鉛直軸ｄ１を中心として回転するように基礎部２１０に回転可能に支持されている。また、回転支持部２３０は、鉛直軸ｄ１と直交する水平軸ｄ２周りに撮像部１００を回転するようになっている。
【００３６】
範囲移動部２００は、撮像部１００を直交する２軸（鉛直軸ｄ１と水平軸ｄ２）周りに回動する、いわゆる、パンチルト雲台である。範囲移動部２００は、撮像部１００を水平軸ｄ２周りに回転する（チルト動作する）とともに、回転支持部２３０及び撮像部１００を保持する回転台座２２０を鉛直軸ｄ１周りに回転する（パン動作する）。範囲移動部２００は、回転台座２２０の鉛直軸ｄ１周りの回動及び撮像部の水平軸ｄ２周りの回動を行うための駆動部２４０（図１参照）を備えている。駆動部２４０は撮像部１００の水平軸ｄ２周りの回転と、回転台座２２０の鉛直軸ｄ１周りの回転を個別に行うことができる構成を有している、なお、駆動部２４０の構成としては、２個の独立したアクチュエータで駆動するようにしてもよいし、１個のアクチュエータと歯車等の動力伝達機構を組み合わせた構成であってもよい。駆動部２４０は処理部３００の後述する駆動制御部３２０によって制御されている。
【００３７】
範囲移動部２００は、鉛直軸ｄ１及び水平軸ｄ２周りに回転することで、撮像部１００の撮像範囲を、被検知領域Ｒｅ内で、直交する２方向に移動させることができる。そして、範囲移動部２００を動作させることで、撮像範囲は被検知領域Ｒｅを隙間なく埋めるように移動する。なお、撮像範囲の移動の詳細については後述するが、被検知領域Ｒｅの全体内を順次監視するように移動するため、以下の説明では撮像範囲の移動を走査と称する場合がある。範囲移動部２００は上述のように、鉛直軸ｄ１周りに回転台座２２０を、水平軸ｄ２周りに筐体１６０を回転しており、範囲移動部２００は、撮像部１００の撮像範囲を被検知領域Ｒｅ内を直交する２軸方向に移動させることが可能である。
【００３８】
処理部３００は、撮像部１００及び範囲移動部２００と接続しており、範囲移動部２００の動作を制御しつつ撮像部１００からの撮像データを受信する。そして、処理部３００は受信した撮像データに基づいて、メタンガスの広がり状態を検知する。
【００３９】
処理部３００は、データ処理部３１０と、駆動制御部３２０と、記憶部３３０と、表示部３４０と、接続インターフェース３５０とを備えている。接続インターフェース３５０は、上述した撮像部１００や範囲移動部２００と接続するためのインターフェースである。接続インターフェース３５０は有線又は無線によって撮像部１００や範囲移動部２００と接続している。なお、本発明にかかる流体検知装置Ａでは、撮像部１００からは大容量の撮像データが送信されることが多いため有線接続としている。しかしながら、これに限定されるものではない。
【００４０】
処理部３００では、接続インターフェース３５０を介して、撮像部１００から撮像データを受信する。なお、本発明にかかる流体検知装置Ａは、流体の広がり（漏れ）を検知する検知装置であるとともに、被検知領域Ｒｅの監視装置としての役割も果たす。そのため、撮像部１００からの撮像データは、メタンガスの漏れの有無にかかわらず、全て記憶部３３０に格納される。また、流体検知装置Ａを常時或いは一定の間隔で作業者が確認する場合もある。このような場合に備えて、処理部３００では、送られてきた撮像データをそのまま（画像処理せずに）表示部３４０で表示するようになっていてもよい。なお、表示部３４０としては、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の表示装置を挙げることができるが、これに限定されない。
【００４１】
記憶部３３０は、処理部３００に送られたデータ、処理部３００（データ処理部３１０）で処理したデータ等を記憶するためのメモリである。記憶部３３０は、読み出し専用のＲＯＭ、読書きが可能なＲＡＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク等の記録媒体を備えている。また、処理部３００がプログラムを起動して各種処理を行う構成の場合、各処理を行うためのプログラムも記憶部３３０に記憶される。なお、本実施形態において記憶部３３０は、撮像部１００から送られた撮像データ、範囲移動部２００の移動を制御するときに用いられる座標の情報等を記憶する。また、後述する座標系の補正を行うときの補正テーブルも備える。これら以外にも、各種データを記憶できるようになっている。
【００４２】
データ処理部３１０は、撮像データ内のメタンガスの像が鮮明に現れるような画像処理を行い、画像処理後の撮像データからメタンガスの像の有無及びメタンガスの像がある場合その像を検知する処理を行う。画像処理としては、二値化処理、エッジング処理、平滑化処理等を挙げることができる。なお、画像処理後の撮像データからメタンガスの像を検知する方法は公知の処理で行う物であり詳細は省略する。また、撮像データからメタンガスが漏れている位置を推定するようにしてもよい。
【００４３】
被検知領域Ｒｅは、上述したように、都市ガスプラントの一部であり、緊急時に備えて、音及び（又は）光で作業者等の人間に警報を行う警報装置Ｃｒを備えている。流体検知装置Ａでは、処理部３００が接続インターフェース３５０を介して警報装置Ｃｒに接続されている。データ処理部３１０が被検知領域Ｒｅ内でメタンガスの広がりを検知し、メタンガスが漏れていると判断すると、処理部３００は、警報装置Ｃｒに対して、警報を行う指示を送る。
【００４４】
流体検知装置Ａでは撮像部１００の撮像範囲を順次切り替えて（走査して）、被検知領域Ｒｅの全体を順次撮像するようになっている。範囲移動部２００を駆動することで、撮像部１００の撮像範囲で被検知領域Ｒｅ内を走査する。移動した後に撮像した撮像データのひずみを抑制するとともに、被検知領域Ｒｅ全体を撮像範囲で走査できるように、撮像部１００は被検知領域Ｒｅに対して垂直方向に延びるポールＰｏに取り付けられている（図２参照）。なお、本実施形態では、撮像部１００を取り付けるためのポールＰｏを挙げているが、これに限定されるものではなく、プラントの建屋、装置等の非検知領域Ｒｅを見渡すことができる、すなわち、撮像範囲で被検知領域Ｒｅを走査できる場所を挙げることができる。
【００４５】
本発明にかかる流体検知装置Ａでは、範囲移動部２００で撮像部１００を走査させて、被検知領域Ｒｅ全体を撮像する。撮像部１００の撮像範囲の走査について図面を参照して説明する。図４は撮像範囲の走査を示す平面図である。本発明にかかる処理部３００は、横８列及び縦５段となるように被検知領域Ｒｅを等分割し、被検知領域Ｒｅに分割領域Ｒを想定する。分割領域Ｒはここでは長方形であるがこれに限定されない。しかしながら、範囲移動部２００によって、撮像範囲Ｐｒの移動が決められるものであり、２軸以下（１軸も含む）場合、長方形であることが好ましい。
【００４６】
そして、分割されたそれぞれの分割領域Ｒは撮像部１００の撮像範囲Ｐｒと重なる、すなわち、同じ形状及び大きさとなっている。換言すると、撮像部１００の撮像光学系１１０の構成が、撮像範囲Ｐｒを分割領域Ｒと重なるように調整されている。なお、図２及び図４では、便宜上、撮像範囲Ｐｒを分割領域Ｒよりも小さく表示しているが、実際には分割領域Ｒは撮像範囲Ｐｒに基づいて決定されるものであり、撮像範囲Ｐｒは分割領域Ｒと同じ大きさである。
【００４７】
以下の説明において、動作の説明を行う便宜上、分割領域Ｒについては、横方向左端からのｉ列目（ｉ＝１〜８）、上からｊ段目（ｊ＝１〜５）の分割領域を分割領域Ｒｉｊと表示する。例えば、左から４列目、上から３段目の分割領域を分割領域Ｒ４３と表示する。駆動制御部３２０は、図４に示すような経路で撮像範囲Ｐｒを走査する。すなわち、駆動制御部３２０は範囲移動部２００を作動させ、撮像範囲Ｐｒを左上の分割領域Ｒ１１に重ね合せる。そして、撮像範囲Ｐｒを分割領域Ｒ１１に合せた状態で所定時間停止する。
【００４８】
撮像部１００では撮像範囲Ｐｒが停止してから範囲移動部２００の加速度の変化や停止によって撮像部１００が揺れる場合があり、揺れが収束するまでの時間経過後、撮像部１００は分割領域Ｒ１１を撮像する。画像生成部１４０で生成された撮像データは撮像部１００から処理部３００に送信される。
【００４９】
そして、所定時間経過後、駆動制御部３２０は、回転台座２２０を鉛直軸ｄ１周りに回動（パン動作）する指示を送る。これにより、撮像範囲Ｐｒは横方向に向かって移動し、駆動制御部３２０は、撮像範囲Ｐｒが分割領域Ｒ２１に移動する停止する。撮像部１００は、上述の手順に則って、停止中に分割領域Ｒ２１を撮像して撮像データを処理部３００に送信する。
【００５０】
このようにして、駆動制御部３２０は範囲移動部２００を１段目の右端の領域Ｒ８１まで移動する。領域Ｒ８１の撮像動作を終了した後、駆動制御部３２０は、回転支持部２３０を駆動して、撮像部１００を水平軸ｄ２周りに回転させ、撮像範囲Ｐｒを２段目の領域に移動させる。すなわち、領域Ｒ８１の次は、領域Ｒ８２に移動する。その後、領域Ｒ８２から撮像が終了するごとに、左方向に隣合う領域に撮像範囲Ｐｒが重なるように回転台座２２０を駆動させる。そして、２段目の一番左の領域Ｒ１２の撮像が終わると、３段目の領域（Ｒ１３）に移動する。
【００５１】
駆動制御部３２０は撮像範囲Ｐｒが左右に移動するとともにその両端で下方に移動する、換言すると、ジグザグに移動する経路（標準経路）を予め設定しており、その経路に沿って撮像範囲Ｐｒを移動させる。そして、撮像範囲Ｐｒが５段目右端の分割領域Ｒ８５まで移動すると、１段目左端の分割領域Ｒ１１から同じ動作を繰り返す。このように、撮像範囲Ｐｒを移動させて撮像を行うことで、被検知領域Ｒｅが広い場合でも、メタンガスの像を正確に検知が可能な精度の撮像データを得ることが可能である。
【００５２】
次に、撮像範囲Ｐｒを被検知領域Ｒｅの内部を走査しているときにメタンガスの像を検知したときの流体検知装置Ａの動作について図面を参照して説明する。図５は被検知領域にガスが発生しているときの撮像範囲の操作経路を示す図であり、図６はメタンガスを検知する手順を示すフローチャートである。図５に示すように被検知領域の中央部分の分割領域Ｒ４３でメタンガスの漏れが発生しているものとする。
【００５３】
図６に示すように、駆動制御部３２０は撮像範囲Ｐｒが上述の標準経路に沿って移動するように範囲移動部２００を駆動する（ステップＳ１０１）。撮像部１００は撮像範囲Ｐｒの移動完了後、停止した分割領域を撮像し撮像データを処理部３００に送信する（ステップＳ１０２）。流体検知装置Ａにおいて、駆動制御部３２０は撮像部１００の撮像範囲Ｐｒが被検知領域Ｒｅ内を標準経路に沿って操作するように範囲移動部２００を制御する。処理部３００はデータ処理部３１０で送信された撮像データに画像処理を施す（ステップＳ１０３）。データ処理部３１０は画像処理を行った撮像データを解析してメタンガスの像が映っているか否か確認する（ステップＳ１０４）。
【００５４】
撮像データにメタンガスの像が映っていないとき（ステップＳ１０４でＮｏのとき）、ステップＳ１０１に戻り、標準経路に沿って撮像範囲Ｐｒの移動及び撮像を行う。図５に示すように、撮像範囲Ｐｒが分割領域Ｒ４３に移動すると撮像データにメタンガスの像Ｇ１が映る。データ処理部３１０がメタンガスの像が映っていることを確認したとき（ステップＳ１０４でＹｅｓのとき）、駆動制御部３２０は、標準経路からメタンガスの像Ｇ１の全体像を調べるための像取得経路に変更する（ステップＳ１０５）。
【００５５】
ここで、像取得経路について説明する。標準経路で撮像範囲Ｐｒを移動させるとき分割領域Ｒ３３の次に分割領域Ｒ４３に到達する。分割領域Ｒ４３で撮像した撮像データにメタンガスの像Ｇ１が検知されると、処理部３００は分割領域Ｒ４３の周囲にもメタンガスが拡散している可能性があると判断する。像取得経路は、分割領域Ｒ４３を起点として、分割領域Ｒ４３に近接する領域、図５では、分割領域Ｒ５３、Ｒ５４、Ｒ４４、Ｒ３４、Ｒ３３、Ｒ３２、Ｒ４２、Ｒ５２に撮像範囲Ｐｒを順次移動し、再度分割領域Ｒ４３に戻る経路である。
【００５６】
そして、これらの分割領域での撮像データを撮像した後、再度、分割領域Ｒ４３に撮像範囲Ｐｒを移動し撮像を行う。なお、像取得経路は、分割領域Ｒ５３、Ｒ５４、Ｒ４４、Ｒ３４、Ｒ３３、Ｒ３２、Ｒ４２、Ｒ５２を時計回りに移動するような経路であるがこれに限定されない。反時計回りでもよいし、段ごとに左右に移動する（走査する）ような経路であってもよい。
【００５７】
駆動制御部３２０は、撮像範囲Ｐｒが上述の像取得経路に沿って移動するように範囲移動部２００を駆動する（ステップＳ１０６）。撮像部１００は撮像範囲Ｐｒの移動完了後、停止した分割領域を撮像し撮像データを処理部３００に送信する（ステップＳ１０７）。なお、像取得経路において、各分割領域で撮像範囲Ｐｒを停止する時間は、標準経路において、各分割領域で撮像範囲Ｐｒを停止する時間よりも長く設定されている。これにより、メタンガスの像を正確に取得することが可能となる。そして、データ処理部３１０は、撮像範囲Ｐｒが像取得経路の移動を終了したか確認する（ステップＳ１０８）。像取得経路の移動が終了していないとき（ステップＳ１０８でＮｏのとき）、ステップＳ１０６に戻り、駆動制御部３２０は撮像範囲Ｐｒを次の分割領域に移動させる。
【００５８】
像取得経路の移動が終了したとき（ステップＳ１０８でＹｅｓのとき）、データ処理部３１０は、像取得経路に設定されている分割領域からの撮像データを繋ぎ合わせてメタンガスの全体像の画像データを作成する処理を行う（ステップＳ１０８）。これにより、メタンガスの像Ｇ１の周囲を含む像（例えば、メタンガスの全体像）を取得することができる。
【００５９】
駆動制御部３２０は、像取得経路に沿った撮像範囲Ｐｒを移動させ、もとの分割領域Ｒ４３に戻った後、標準経路に沿った撮像範囲Ｐｒの移動に戻る（ステップＳ１０１に戻る）。以上のようにして、流体検知装置Ａでは、被検知領域Ｒｅを撮像範囲Ｐｒで走査しつつ、被検知領域Ｒｅを撮像するともに、撮像データからメタンガス全体像を取得する。なお、本実施形態では、像取得経路に設定されている各分割領域を撮像範囲Ｐｒが１回ずつ移動し、撮像を行うものとしているが、これに限定されるものではなく、各分割領域を撮像範囲が複数回ずつ移動するようにしてもよい。
【００６０】
撮像範囲Ｐｒで被検知領域Ｒｅを走査することで、撮像範囲Ｐｒをメタンガスの像を正確に撮像できる大きさにすることができる。また、走査していることで撮像範囲Ｐｒに対して大きな面積を有する被検知領域Ｒｅ内のメタンガスの広がり（漏れ）を正確に検知することが可能である。
【００６１】
（第２実施形態）
本発明にかかる流体検知装置のさらに他の例について図面を参照して説明する。第１実施形態では、メタンガスの広がりの像（漏れの像）を検知するとその像が映っている撮像データを撮像した分割領域の隣接した分割領域を移動するように撮像範囲Ｐｒを移動させている。すなわち、第１実施形態では像取得経路が予め決められたものであった。
【００６２】
メタンガスはひとつの場所に留まることはほとんどなく、分割領域を跨いでメタンガスの像が検知されることが多い。そこで、本実施形態にかかる流体検知装置では、像取得経路をメタンガスの像に応じて変更するように決定するものとしている。なお、本実施形態の流体検知装置は像取得経路の設定方法が異なる以外、流体検知装置Ａと同じ構成を有するとともに同じ動作を行うものである。そのため、符号は、流体検知装置Ａと同じものを用いて説明する。
【００６３】
図７はメタンガスを検出した状態の被検知領域を示す平面図であり、図８はメタンガスの像が映っている撮像データの概略拡大図である。図７では、分割領域Ｒ４３、Ｒ５３、Ｒ５４、Ｒ４４にまたがるようにメタンガスの像Ｇ２が検出されている。また、図８は分割領域Ｒ４３、Ｒ５３、Ｒ５４、Ｒ４４のそれぞれに撮像範囲Ｐｒを重ねて撮像したときのメタンガスの像を示している。
【００６４】
図７の例では、駆動制御部３２０は撮像範囲Ｐｒが標準経路をたどるように範囲移動部２００を駆動制御している。そして、データ処理部３１０は分割領域Ｒ４３に撮像範囲Ｐｒが重なったときに撮像した撮像データ（分割領域Ｒ４３の撮像データと称する）の画像処理後の画像データからメタンガスの像Ｇ２を検知する。分割領域Ｒ４３の撮像データでメタンガスの像Ｇ２を検知すると、データ処理部３１０はメタンガスの像Ｇ２の境界Ｂｄ１を特定する。境界Ｂｄの特定については、公知の画像処理方法を利用する。
【００６５】
データ処理部３１０は、メタンガスの像Ｇ２の境界Ｂｄ１を特定すると、境界Ｂｄ１が分割領域Ｒ４３のどの辺に繋がっているか確認する。例えば、図８に示す分割領域Ｒ４３では、境界Ｂｄ１は、分割領域Ｒ４３の右側の辺及び下側の辺に接続している。このことは、分割領域Ｒ４３のメタンガスの像Ｇ２は、右横の分割領域Ｒ５３又は下横の分割領域Ｒ４４に延びているものと推定できる。このことを利用して、データ処理部３１０は次の分割領域Ｒ５３又は分割領域Ｒ４４のいずれかを選択する。ここでは、像取得経路を時計回りと設定して、次に移動する分割領域として分割領域Ｒ５３を選択し、その情報を駆動制御部３２０に送る。その後、駆動制御部３２０は範囲移動部２００を駆動して撮像範囲Ｐｒを分割領域Ｒ５３に移動する。
【００６６】
そして、データ処理部３１０は分割領域Ｒ５３の撮像データにも同様の画像処理を行い、メタンガスの像Ｇ２を検知するとともに境界Ｂｄ１を特定する。分割領域Ｒ５３では、境界Ｂｄ１が移動元の分割領域Ｒ４３が隣接する辺（ここでは、左側の辺）から下の辺に延びている。そこで、データ処理部３１０は、境界Ｂｄ１の端部が接する辺のうち、移動元の分割領域Ｒ４３が隣接する辺とは異なる辺と隣接する分割領域Ｒ５４を次の移動先として選択し、駆動制御部３２０に送る。
【００６７】
以上の手順で、データ処理部３１０は、検知したメタンガスの像Ｇ２とその境界Ｂｄ１に基づいて、次に移動する分割領域を決定する。そして、図８の分割領域Ｒ４４のメタンガスの像Ｇ２では境界Ｂｄ１は分割領域Ｒ５４と隣接する左側の辺と分割領域Ｒ４４と隣接する上側の辺に繋がっている。移動元は分割領域Ｒ５４であるため、上述のルールに従うと、次の移動先は分割領域Ｒ４３となる。
【００６８】
本実施形態においても第１実施形態と同様、像取得経路は少なくとも最初にメタンガスの像を検知した分割領域の周囲の分割領域を検知させることとしている。そして、分割領域Ｒ４３は、最初にメタンガスの像Ｇ２を検知した分割領域であり、分割領域Ｒ４４の次に分割領域Ｒ４３に移動すると、分割領域Ｒ４３の全ての周囲の分割領域の検知を行うことができなくなる。
【００６９】
そのため、撮像範囲Ｐｒが最初にメタンガスの像Ｇ２を検知した分割領域（Ｒ４３）の周囲を１周する前に、次の移動先が像取得経路としてすでに撮像した分割領域になる場合、像取得経路は、前の分割領域からの移動方向と同じ方向となるように分割領域Ｒ３４に移動する。ここでは、分割領域Ｒ５４から分割領域Ｒ４４に左に移動しているため、そのまま左の分割領域Ｒ３４に移動する。
【００７０】
また、分割領域にメタンガスの像が検知されない場合もある。像取得経路は最初にメタンガスの像を検知した分割領域Ｒ４３の周囲の分割領域のメタンガスの状態を撮像するように撮像範囲Ｐｒを移動させる経路であるため、移動元の分割領域からの移動方向に対して右回りになるように移動方向を決定する。また、移動した分割領域でメタンガスの像が検知されなかった場合でも、右回りに分割領域を移動したときに、既に撮像した分割領域となる場合、移動元の分割領域からの移動方向と同じ方向となるように移動先の分割領域を決定する。
【００７１】
このように、メタンガスの像Ｇ２の境界の接続方向（接続する分割領域）に合わせて、次に移動する分割領域を決定することで、複数の分割領域にまたがるメタンガスの像Ｇ２の全体像を取得することができる。
【００７２】
例えば、分割領域の全体にメタンガスが充満しているような場合、境界を特定することが困難である。このような場合、現在の分割領域に移動してきた方向と同じ方向に隣合う分割領域を次の分割領域として選択することを挙げることができる。また、メタンガスの像の境界に基づいて撮像範囲が移動する次の分割領域を決定しているが、これ以外にも、例えば、メタンガスの像の濃度を利用して次の分割領域を決定する等の方法で、メタンガスの像の全体像を取得できるように、像取得経路を決定するようにしてもよい。
【００７３】
（第３実施形態）
図７に示すように、メタンガスが複数の分割領域にまたがるように漏れている場合、図８に示すように複数の分割領域の撮像データをそれぞれ取得し、それらを組み合わせることで、メタンガスの像の全体像を得ることができる。このように、複数の撮像データを組み合わせる場合、データ処理部３１０では撮像データの接続部分での整合性を取るのが難しく、メタンガスの像の精度が低下する恐れがある。そこで、本実施形態では、複数の分割領域にまたがるメタンガスの存在がある場合、分割領域を移動する補正を行う。以下に、分割領域の移動の補正について図面を参照して説明する。図９は分割領域を移動させた状態を示す被検知領域の平面図である。
【００７４】
以下に分割領域をシフトする方法について説明する。駆動制御部３２０は、分割領域を設定するとき、任意の点を原点として、被検知領域Ｒｅの横方向をＸ座標系、縦方向をＹ座標系として、分割領域の位置を（Ｘ、Ｙ）座標系で決定している。そして、各分割領域の（Ｘ、Ｙ）座標を用いて分割領域を特定し、その（Ｘ、Ｙ）座標の情報を範囲移動部２００に渡している。そして、範囲移動部２００は、（Ｘ、Ｙ）座標系と、鉛直軸ｄ１周りの回転角度及び水平軸ｄ１周りの回転角度を対照させるテーブルを備えており、（Ｘ、Ｙ）座標の情報に基づいて、撮像部１００を移動させている。
【００７５】
図７に示すように、分割領域Ｒ４３、Ｒ５３、Ｒ５４、Ｒ４４にまたがるようにメタンガスの像Ｇ２が検出されている場合において、データ処理部３１０は、各分割領域におけるメタンガスの像Ｇ２の縦方向の伸び方向及び横方向の伸び方向を取得する。例えば、図８に示すように、分割領域Ｒ４３に映っているメタンガスの像は、分割領域の右端から左方向に且つ上方向に延びる形状を有している。同様に、分割領域Ｒ５３は左端から右方向に且つ上方向に、分割領域Ｒ４４は右端から左方向に且つ下方向に、分割領域Ｒ５４は左端から右方向に且つ下方向にそれぞれ伸びている。
【００７６】
データ処理部３１０は、分割領域Ｒ４３、Ｒ５３、Ｒ５４、Ｒ４４にまたがるメタンガスが１つの分割領域Ｒ４３に入るように、分割領域全体をシフトする。例えば、図７に示すようなメタンガスの像Ｇ２が形成されている場合、分割領域を右下にシフトすることでメタンガスの像Ｇ２を分割領域内に収めることができる。そのため、駆動制御部３２０は、撮像範囲Ｐｒの位置を指定する座標系を、（Ｘ、Ｙ）座標系から（Ｘ＋ａ、Ｙ＋ｂ）座標系に補正する。すなわち、分割領域の全てをＸ方向（横方向）にａ、Ｙ方向の（縦方向）にｂずらす。
【００７７】
このように、分割領域の位置を指定する座標系を変更することで、図９に示すようにメタンガスの像が１つの分割領域に入るようになる。これにより、撮像データを組み合わせる必要がなく、メタンガスの像の劣化を抑制することが可能である。また、画像データを組み合わせるための処理が不要になるため、画像処理を簡略化することができ、メタンガスの状態を迅速判断することが可能である。
【００７８】
なお、メタンガスの像を１つの分割領域にいれるための補正値、ここでは、（ａ、ｂ）の決定方法としては、メタンガスの横方向及び縦方向の長さを計測し、（ａ、ｂ）が最小となるように決定されるものを挙げることができるが、これに限定されるものではない。また、図９に示すように、座標系を変換したままにしておくと、標準経路で撮像範囲Ｐｒを走査するときに、被検知領域Ｒｅの辺縁部で撮像されない部分が発生する場合がある。このような場合に備えて、撮像されない部分を別途撮像するようにしてもよい。また、座標系の補正は、メタンガスの像をなるべく少ない分割領域で検知されるようにするためのものである。そのため、標準経路のときは、もとの（Ｘ、Ｙ）座標系を使用し、像取得経路に切り替わったときに補正された（Ｘ＋ａ、Ｙ＋ｂ）座標系を使用するようにしてもよい。以下、座標系を補正する場合も同様に、経路の切り替えとともに座標系を切り替えるようにしてもよい。
【００７９】
（第４実施形態）
図１０は分割領域を移動させた状態を示す被検知領域の平面図である。図１０に示すようにメタンガスの像Ｇ３の大きさによっては、１つの分割領域に入りきれない場合もある。たとえば、図１０に示すように元の分割領域では６個の分割領域にまたがるように検知されたメタンガスの像Ｇ３がある場合、６個の分割領域の撮像データを組み合わせると、撮像データの劣化が発生しやすい。そのため、図１０に示すように、駆動制御部３２０は、撮像範囲Ｐｒの位置を指定する座標系を、（Ｘ、Ｙ）座標系から（Ｘ＋ｃ、Ｙ＋ｄ）座標系に補正する。このように座標系を補正することで、メタンガスの像Ｇ３を２つの分割領域でとらえることが可能となる。このことから、組み合わせる撮像データは補正前の６個から２個に減らすことができ、画像の劣化を抑えることができる。また、組み合わせる画像データの数を減らすため処理を減らすことが可能である。
【００８０】
（第５実施形態）
図１１は分割領域を移動させた状態を示す被検知領域の平面図である。図１１に示すように、メタンガスの像Ｇ４の縦横の長さのそれぞれが分割領域の縦横の長さよりも長い場合がある。このような場合、上述のような座標の変換で分割領域をシフトしても、メタンガスの像Ｇ４は、縦方向に少なくとも２個、横方向に少なくとも２個の方向が必要になる。そこで、本実施形態では、図１１に示すように、上下に５段並べられている分割領域の内、上の２段と下の３段に分け、それぞれ異なる座標系で各分割領域をシフトしている。具体的には、上の２段は（Ｘ、Ｙ）座標系を（Ｘ＋ｅ、Ｙ＋ｆ）座標系に、下の３段は（Ｘ＋ｇ、Ｙ＋ｆ）座標系にそれぞれ変換している。これにより、上の２段の分割領域は右下にシフトし、下の３段の分割領域は左下にシフトする。このように、シフトさせることで、長く伸びて検知されたメタンガスの像も２つの分割領域の画像データに収めることができ、画像の劣化を抑制するともに、画像の組み合わせに要する処理を減らすことが可能である。
【００８１】
なお、本実施形態では、上下に分割するものを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、メタンガスの像の延びる方向によっては、左右に分割するようにしてもよい。また、分割してシフトするときに、分割領域の間に隙間ができると、メタンガスの像を正確に検知することが困難になる。また、分割領域が重なると経路を決定するときに制御が複雑になる。そのため、上下に分割する場合は上下方向、左右に分割する場合は左右方向のシフト量は同じであることが好ましい。
【００８２】
上述のように、被検知領域に想定した分割領域を想定し、その分割領域に撮像範囲を重ね合せたのち一定時間撮像を行うものとしているが、これに限定されるものではなく、撮像部で撮像を行いつつ撮像範囲を被検知領域内で停止しないように操作するようにしてもよい。このような操作を行う場合、メタンガスの像を検知したときの撮像範囲の周囲を回るような像取得経路に変更するものを挙げることができる。このとき、処理部は、メタンガスの像を検知したときの撮像範囲を基準として分割領域を設定し、その分割領域に沿って像取得経路を決定するようにしてもよい。
【００８３】
上述の各実施形態において、範囲移動部は鉛直軸ｄ１及び水平軸ｄ２の直交する２軸周り、換言すると、撮像範囲を二次元走査するようなものとしているがこれに限定されるものではなく、鉛直軸ｄ１又は水平軸ｄ２の一方向にのみ操作するようなものであってもよい。この場合、標準経路は直線的に往復走査する経路であり、像取得経路は、メタンガスの像を検知した分割領域の両隣を往復するように走査する経路を挙げることができる。
【００８４】
上述の各実施形態において、流体検知装置は、検知対象の流体がメタンガスであるものとして説明しているが、それに限定されるものではなく、メタンガス以外の気体或いは空気の中に粒子状の物質が拡散しているガス状物質等を検知するのにも用いることができる。また、流体はガス状物質に限定されるものではなく、液体或いは微粒子が混入している液体を挙げることができる。そして、本発明にかかる流体検知装置は、例えば、水中に存在する水とは別の液体状の化学物質の検知にも適用可能である。なお、検知対象である流体の状態（ガス状又は液状）や流体の種類（例えば、メタンガス、ＣＯ２等）によって、吸収波長が変化するため、撮像部、すなわち、撮像光学系、撮像センサ及びフィルタは検知対象に合せたものが用いられる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
Ａ  流体検知装置
１００  撮像部
１１０  撮像光学系
１２０  撮像センサ
１３０  フィルタ
１４０  画像生成部
１５０  接続インターフェース
１６０  筐体
２００  範囲移動部
２１０  基礎部
２２０  回転台座
２３０  回転支持部
２４０  駆動部
３００  処理部
３１０  データ処理部
３２０  駆動制御部
３３０  記憶部
３４０  表示部
３５０  接続インターフェース
【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】
0006384362.tif 000008
【図８】
0006384362.tif 000009
【図９】
0006384362.tif 000010
【図１０】
0006384362.tif 000011
【図１１】
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