(57)【要約】【課題】撮像部の撮像条件のひとつである温度レンジを好適に設定することができ、ガスを高精度に検出することが可能なガス検出装置を提供する。【解決手段】ガス検出装置１はガスを撮像するための撮像部１０と、ガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを決定するための撮像条件決定部２１と、撮像条件決定部２１が決定した温度レンジで所定期間撮像した動画赤外画像からガスを検出するためのガス検出部２２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを撮像するための撮像部と、
ガスが撮像可能な前記撮像部の温度レンジを決定するための撮像条件決定部と、
前記撮像条件決定部が決定した前記温度レンジで所定期間撮像した動画赤外画像からガスを検出するためのガス検出部と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
前記撮像条件決定部は前記温度レンジを、前記撮像部による動画撮像の前または後に決定することを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記ガス検出部は動体検出処理により動画赤外画像からガスを検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記温度レンジは所定の温度上限値及び温度下限値を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項５】
前記ガス検出部によるガス検出の結果に基づきガスの有無の判定を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項６】
前記ガス検出部によるガス検出の結果に基づきガスの存在領域を推定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項７】
前記撮像条件決定部は前記撮像部が撮像する画像領域の背景が撮像可能な前記温度レンジを決定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項８】
前記撮像部が撮像する画像領域内の一部に監視領域を設定するとともに前記監視領域においてガスが撮像可能な前記撮像部の前記温度レンジを決定することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項９】
前記撮像部が撮像する画像領域内の一部に複数の区分監視領域を設定するとともに複数の異なる前記温度レンジで撮像し、前記区分監視領域毎に異なる前記温度レンジで撮像した動画赤外画像各々からガスを検出することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項１０】
前記撮像部が撮像する画像領域内の一部に監視基準位置に対して上下方向に非対称に延びる前記監視領域または前記区分監視領域を設定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のガス検出装置。
【請求項１１】
前記撮像部が撮像素子としての赤外線センサを有し、前記赤外線センサの各画素に対応する電気信号の積分時間を変更することで、または前記赤外線センサの基準電位を変更することで前記温度レンジを切り替えることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項１２】
前記撮像部が撮像素子としての赤外線センサと赤外線が透過するフィルタとを有し、前記フィルタの使用、不使用を選択することで、または透過する赤外線の波長帯域が異なる複数の種類の前記フィルタを設けてそれらを切り替えることで、または透過する赤外線の波長帯域或いは透過率を可変できる前記フィルタを用いることで前記温度レンジを切り替えることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の領域に存在するガスを検出するためのガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント等の設備の老朽化、例えば配管やタンク等の腐食によるガスの漏えい事故の発生が懸念されている。そこで、漏洩するガスを検出するためにガスが持つ固有の光学吸収特性を利用したガス検出装置が提案され、その一例が特許文献１及び２に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたガス検出装置は２つの赤外線カメラを備える。２つの赤外線カメラのうち一方はガス吸収波長帯域である波長帯Ｗ１の赤外線を検出し、他方は波長帯Ｗ１を含み波長帯Ｗ１よりも広い帯域の波長帯Ｗ２の赤外線を検出する。このガス検出装置はそれら２つの赤外線カメラを利用して撮像した場合の各々の検出データの差及び比を求めることで、ガスを検出することが可能になる。
【０００４】
特許文献２に記載されたガス検出装置はガス吸収波長帯域の赤外線のみを検出する赤外線カメラを備える。赤外線カメラは所定時間間隔で赤外線画像を撮像する。このガス検出装置は時系列に並べた複数枚の赤外線画像に基づいて動的なゆらぎを抽出することで、ガスを検出することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３７２１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−０５８０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガスを高精度に検出するためには赤外線カメラ等を擁する撮像部の撮像条件のひとつである温度レンジを好適に設定する必要があり、従来技術ではこの温度レンジについて配慮がなされていない。温度レンジに関して、例えば昼と夜、晴れと曇りなど、撮像状況が少し異なるだけでガスを撮像するための好適な温度レンジが異なる。特に、中赤外線を利用してガスの検出を行う場合、太陽光の反射の影響などで見かけの温度が高くなると温度レンジが広くなって一部の画像領域が飽和し、ガスを検出することが困難になるといった課題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、ガスの検出にあたって撮像部の撮像条件のひとつである温度レンジを好適に設定することができ、ガスを高精度に検出することが可能なガス検出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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明のガス検出装置は、ガスを撮像するための撮像部と、ガスが撮像可能な前記撮像部の温度レンジを決定するための撮像条件決定部と、前記撮像条件決定部が決定した前記温度レンジで所定期間撮像した動画赤外画像からガスを検出するためのガス検出部と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、ガスが撮像可能な撮像部の温度レンジが決定される。これにより、監視の時間帯や天候などといった撮像状況に対応して、撮像部が撮像した画像からガスが検出される。
【００１０】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像条件決定部は前記温度レンジを、前記撮像部による動画撮像の前または後に決定することを特徴としている。
【００１１】
また、上記構成のガス検出装置において、前記ガス検出部は動体検出処理により動画赤外画像からガスを検出することを特徴としている。
【００１２】
また、上記構成のガス検出装置において、前記温度レンジは所定の温度上限値及び温度下限値を有することを特徴としている。
【００１３】
また、上記構成のガス検出装置において、前記ガス検出部によるガス検出の結果に基づきガスの有無の判定を行うことを特徴としている。
【００１４】
また、上記構成のガス検出装置において、前記ガス検出部によるガス検出の結果に基づきガスの存在領域を推定することを特徴としている。
【００１５】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像条件決定部は前記撮像部が撮像する画像領域の背景が撮像可能な前記温度レンジを決定することを特徴としている。
【００１６】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像部が撮像する画像領域内の一部に監視領域を設定するとともに前記監視領域においてガスが撮像可能な前記撮像部の前記温度レンジを決定することを特徴としている。
【００１７】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像部が撮像する画像領域内の一部に複数の区分監視領域を設定するとともに複数の異なる前記温度レンジで撮像し、前記区分監視領域毎に異なる前記温度レンジで撮像した動画赤外画像各々からガスを検出することを特徴としている。
【００１８】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像部が撮像する画像領域内の一部に監視基準位置に対して上下方向に非対称に延びる前記監視領域または前記区分監視領域を設定することを特徴としている。
【００１９】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像部が撮像素子としての赤外線センサを有し、前記赤外線センサの各画素に対応する電気信号の積分時間を変更することで、または前記赤外線センサの基準電位を変更することで前記温度レンジを切り替えることを特徴としている。
【００２０】
また、上記構成のガス検出装置において、前記撮像部が撮像素子としての赤外線センサと赤外線が透過するフィルタとを有し、前記フィルタの使用、不使用を選択することで、または透過する赤外線の波長帯域が異なる複数の種類の前記フィルタを設けてそれらを切り替えることで、または透過する赤外線の波長帯域或いは透過率を可変できる前記フィルタを用いることで前記温度レンジを切り替えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、ガスの検出にあたって撮像部の撮像条件のひとつである温度レンジを好適に設定することができる。これにより、監視の時間帯や天候などといった撮像状況に対応して、ガスを高精度に検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置の撮像部によるガス漏れの検出状況を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理の流れの概略を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理における撮像条件決定処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理における撮像条件決定処理の有効画素確認処理（温度レンジ１０℃〜６０℃）で撮像した画像である。
【図７】図６に示す画像のヒストグラムである。
【図８】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理における撮像条件決定処理の有効画素確認処理（温度レンジ８５℃〜１４０℃）で撮像した画像である。
【図９】図８に示す画像のヒストグラムである。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理の結果をプロセス毎に示した説明図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理の最終結果としてのガス画像である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理の流れの概略を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理における撮像条件決定処理の有効画素確認処理（温度レンジ８５℃〜１４０℃）で撮像した画像である。
【図１５】図１４に示す画像のヒストグラムである。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るガス検出装置によるガス検出処理における撮像条件決定処理の有効画素確認処理（温度レンジ１０℃〜６０℃）で撮像した画像である。
【図１７】図１６に示す画像のヒストグラムである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るガス検出装置による監視領域を示す説明図である。
【図１９】本発明の第４実施形態に係るガス検出装置の撮像部の画像領域を示す説明図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係るガス検出装置による監視領域を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態に係るガス検出装置の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１はガス検出装置の概略構成図である。図２はガス検出装置の撮像部によるガス漏れの検出状況を示す説明図である。
【００２５】
ガス検出装置１は例えば工場等に設置され、後述する配管１０１等からのガス漏れを検出する装置である。ガス検出装置１は、図１に示すように撮像部１０、画像処理部２０及び出力部３０を備える。
【００２６】
撮像部１０は、例えば図２に示すように監視対象である配管１０１に対して、配管１０１及びその周辺領域が撮像可能な遠方に設置される。撮像部１０は、図１に示すレンズ１１、フィルタ１２、撮像素子１３及び信号処理部１４を備える。撮像部１０は撮像素子１３として赤外線センサを備える赤外線カメラであり、配管１０１から漏洩したガスの存在を映像から検出するために設けられる。
【００２７】
無色透明のガスはガスが存在する空間（領域）の温度変化を捉えることで検出することができる。ガスの検出を左右する温度変化はガスの濃度厚み積、及び撮像部１０が撮像する被写体の見かけの温度とガスの温度との差に大きく依存する。したがって、ガスを検出できる可能性がある被写体の温度に対して、撮像部１０の温度レンジ（撮像条件）がずれているとガスを検出できない虞がある。特に、撮像部１０が撮像する画像領域内の被写体の見かけの温度レンジが比較的広い（例えば０℃〜１４０℃）場合、一度の撮像では画像領域内のすべての部分に対してガスの検出ができないことになる。本実施形態のガス検出装置１はこのような課題を解決し、ガスを高精度に検出することを可能にする。
【００２８】
なお、濃度厚み積とは、対象ガスの濃度と、撮像部１０による撮像方向に関する対象ガスの存在空間の厚さ（奥行）との積を意味し、単位が［％・ｍ］或いは［ｐｐｍ・ｍ］で表される。
【００２９】
ガス及びガスが存在する空間（領域）の背景が放射する赤外線がレンズ１１及びフィルタ１２を介して撮像素子１３に入射する。ガスの検出は対象となるガスの赤外線吸収波長を利用する。このため、フィルタ１２には対象ガスの赤外線吸収波長帯を好適に透過するバンドパスフィルタが用いられる。なお、フィルタ１２は被写体とレンズ１１との間に配置しても良い。ガスの赤外線吸収波長帯で赤外線の検出を行うと、ガスが存在する空間（領域）の背景が放射する赤外線量がガスの有無によって変化する。そして、その背景が放射する波長帯の赤外線を検出して差分を求めると、ガスを検出することが可能になる。
【００３０】
このように、ガス検出（動体検出）には既知の背景差分法を用いることができ、例えば「 Chris Stauffer and W.E.L Grimson, “Adaptive background mixture models for real-time tracking”, The Artificial Intelligence Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, IEEE  DOI:10.1109/CVPR.1999.784637 」に記載の方法を用いることができる。なお、ガス検出には他の背景差分法を用いても良い。また、時間差を設けて撮像した複数の画像の時間的差異を比較し、その差分からガス（動体）を検出する時間差分法などといった別の手法を用いても良い。
【００３１】
信号処理部１４は撮像素子１３が出力する検出信号に対して、ガスを識別するための信号処理を実行する。信号処理部１４が処理を行った信号は画像処理部２０に送信される。
【００３２】
画像処理部２０は撮像部１０からの出力信号を得るとともに漏洩したガスの検出を行うための撮像条件の決定や画像処理などを実行する。画像処理部２０は撮像条件決定部２１、ガス検出部２２及びガス有無判定部２３を備える。
【００３３】
撮像条件決定部２１はガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジ（撮像条件）を決定するために設けられる。撮像条件決定部２１は予め定められた任意の複数の温度レンジのうち、どの温度レンジにおいて動体検出処理を実行するかを決定する。
【００３４】
ガス検出部２２は撮像条件決定部２１が決定した温度レンジで撮像部１０が撮像し、出力した信号の画像処理を行ってガス（動体）を検出する。ガス検出部２２は動体検出処理において前述の背景差分法などを用いた動体検出に係る画像処理を行う。
【００３５】
ガス有無判定部２３はガス検出部２２が行った動体検出処理の結果に基づき、最終的なガスの有無の判定を行う。ガス有無判定部２３は所定画素数の動体が検出されたことに基づき、撮像部１０が撮像した画像領域内にガスが存在するものと判定する。ガス有無判定処理の結果としては、ガス検出部２２が画像処理を行った後の画像情報や画像に代わるガスの有無に係る数値情報等が出力部３０に送信される。
【００３６】
出力部３０は画像処理部２０が画像処理を行った後に出力する情報を受信する。出力部３０は例えば不図示の表示部を備え、検出されたガス漏れ状況をその表示部に表示する。また、出力部３０が不図示のスピーカを備え、音声によってガス漏れを報知することにしても良い。
【００３７】
また、ガス検出装置１は演算部や記憶部、その他の電子部品で構成された不図示の制御部を備える。制御部は記憶部等に予め記憶、入力されたプログラム、データに基づき、撮像部１０、画像処理部２０及び出力部３０に対するガスの検出、表示等に係る一連の動作を制御する。
【００３８】
続いて、ガス検出装置１によるガス検出処理について、図３〜図１１を用いて説明する。図３はガス検出処理の流れの概略を示す説明図である。図４及び図５はガス検出処理を示すフローチャート及びガス検出処理における撮像条件決定処理を示すフローチャートである。図６及び図７は撮像条件決定処理の有効画素確認処理の温度レンジ１０℃〜６０℃で撮像した画像及びその画像のヒストグラムである。図８及び図９は撮像条件決定処理の有効画素確認処理の温度８５℃〜１４０℃で撮像した画像及びその画像のヒストグラムである。図１０及び図１１はガス検出処理の結果をプロセス毎に示した説明図及びガス検出処理の最終結果としてのガス画像である。
【００３９】
本実施形態のガス検出装置１は、図３に示すように最初に撮像条件決定部２１が予め定められた複数の温度レンジのうち、ガス検出処理を実行するための温度レンジを少なくともひとつ決定する撮像条件決定処理を実行する。複数の温度レンジとしては、例えば−１０℃〜２５℃、１０℃〜６０℃、５０℃〜１００℃及び８５℃〜１４０℃の４つの温度レンジが予め設定される。なお、各々温度レンジは所定の温度上限値及び温度下限値を有する。
【００４０】
撮像部１０である赤外線カメラが撮像する画像については一般的な変換式により、各画素の輝度、明るさと温度とが一意に対応している。すなわち、画像の各画素の輝度、明るさから被写体の温度を得ることができる。
【００４１】
赤外線カメラの温度レンジの切り替え手法としては、例えば赤外線センサの各画素に対応する電気信号の積分時間を変更することで、または赤外線センサの基準電位を変更することで出力信号レベルが変化し、画像の各画素に反映させることによって温度レンジを切り替えることができる。また、例えば予め透過する赤外線の波長帯域が異なる複数の種類のフィルタ１２を用意し、これらをハード的に切り替えることによって温度レンジを切り替えることもできる。なお、フィルタ１２を利用した温度レンジの切り替えについては、フィルタ１２の使用、不使用を選択することで切り替えても良いし、透過する赤外線の波長帯域或いは透過率を可変できるフィルタ１２を用いて切り替えても良い。また、他の既知の赤外線カメラの温度レンジの切り替え手法を用いることもできる。
【００４２】
撮像条件決定部２１が例えば２つの温度レンジを決定した場合、続いてそれら２つの温度レンジにおいて各々、撮像部１０による撮像と、撮像した画像に対するガス検出部２２による動体検出処理とが実行される。その後、動体検出処理の結果に基づき、ガス有無判定部２３が最終的なガスの有無の判定を実行する。
【００４３】
続いて、ガス検出装置１によるガス検出処理について、図４及び図５に示すフローに沿ってさらに詳細に説明する。
【００４４】
例えば、予め定められたガス監視スケジュール等に基づいて、ガス検出装置１によるガス検出処理が開始される（図４のスタート）。
【００４５】
ステップ＃１０１では撮像条件決定部２１によるガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジ（撮像条件）の決定処理が行われる。撮像条件決定処理については図５に示すフローに移行する。
【００４６】
撮像条件決定処理が開始されると（図５のスタート）、ステップ＃２０１で前述の４つの温度レンジ（−１０℃〜２５℃、１０℃〜６０℃、５０℃〜１００℃及び８５℃〜１４０℃）において、各々静止画が撮像される。例えば、１０℃〜６０℃の温度レンジで撮像した画像を図６に示し、８５℃〜１４０℃の温度レンジで撮像した画像を図８に示す。各々の画像には監視すべき場所の風景（背景）が撮像されており、ガス漏れを検出するための複数の配管１０２を見ることができる。
【００４７】
ステップ＃２０２では４つの温度レンジで撮像した各画像について有効画素の確認が実行される。有効画素の確認には静止画像内の画素分布を温度（輝度、明るさ）別にグラフ化したヒストグラムを利用して行われる。例えば、１０℃〜６０℃の温度レンジで撮像した画像のヒストグラムを図７に示し、８５℃〜１４０℃の温度レンジで撮像した画像のヒストグラムを図９に示す。
【００４８】
有効画素の確認では各ヒストグラムにおける所定の温度範囲にある画素の割合が、例えば３０％以上であれば有効とし、３０％未満であれば無効とする。例えば、図７に示した１０℃〜６０℃の温度レンジはヒストグラムから１０℃〜６０℃の温度範囲の画素数が３０％以上であるので有効であると確認される。図９に示した８５℃〜１４０℃の温度レンジはヒストグラムから８５℃〜１４０℃の温度範囲の画素数が３０％未満であるので無効であると確認される。
【００４９】
なお、有効画素は、図７及び図９を用いた一例ではガスの検出精度が保証できる温度（ＳＮ比（signal-to-noise ratio）が許容できる温度）に限定して確認しているが、画像の画素値が飽和しているか否かを判定して確認しても良い。
【００５０】
ステップ＃２０３ではステップ＃２０２において有効であると確認された温度レンジが撮像条件として決定される。例えばここでは、１０℃〜６０℃及び５０℃〜１００℃の２つの温度レンジが撮像条件として決定されたこととする。
【００５１】
撮像条件が決定されると撮像条件決定処理が終了し（図５のエンド）、図４に示すフローに戻ってステップ＃１０２に移行する。
【００５２】
ステップ＃１０２では撮像部１０による撮像が実行される。撮像は撮像条件として決定された１０℃〜６０℃の温度レンジで、例えば１０秒間の動画撮像が行われる。なお、この１０秒という撮像時間は一例であって任意に変更することができる。
【００５３】
ステップ＃１０３ではガス検出部２２によるステップ＃１０２で撮像された赤外画像に対するガス（動体）の検出処理が実行される。ガス検出部２２は動体検出処理において前述の背景差分法などを用いた動体検出に係る画像処理を行う。
【００５４】
ステップ＃１０４では撮像条件決定部２１が決定したすべての温度レンジにおける動体検出処理が終了したか否かが判別される。他の温度レンジ（５０℃〜１００℃）における動体検出処理が未だ残っている場合はステップ＃１０２に戻って撮像、動体検出処理が行われる。すべての温度レンジにおける動体検出処理が終了した場合はステップ＃１０５に移行する。
【００５５】
ステップ＃１０５ではガス有無判定部２３によって、ガス検出部２２が行った動体検出処理の結果に基づいた最終的なガスの有無の判定が実行される。そして、ガス検出装置１によるガス検出処理が終了される（図４のエンド）。
【００５６】
図１０は上記のとおり実行されたガス検出処理の結果をプロセス毎に示している。−１０℃〜２５℃及び８５℃〜１４０℃の２つの温度レンジでは撮像条件決定処理において静止画像内に所定数の有効画素が確認できず、動体検出処理が実行されていない。一方、１０℃〜６０℃及び５０℃〜１００℃の２つの温度レンジでは撮像条件決定処理において静止画像内に所定数の有効画素が確認され、動体検出処理が実行されている。
【００５７】
動体検出処理については、１０℃〜６０℃の温度レンジでガスが検出され、５０℃〜１００℃の温度レンジでガスは検出されなかった。そして、最終的なガス有無判定処理によってガスありと判定され、その結果として、例えば図１１に示す画像が出力部３０の表示部等に表示される。図１１には配管１０２から漏洩したと考えらえるガスの存在が視覚的に識別できるように描画されている。すなわち、ガス検出部２２によるガス検出の結果に基づきガスの存在領域も推定することができる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るガス検出装置について、図１２〜図１７を用いて説明する。図１２及び図１３はガス検出装置によるガス検出処理の流れの概略を示す説明図及びガス検出処理を示すフローチャートである。図１４及び図１５は撮像条件決定処理の有効画素確認処理の温度レンジ８５℃〜１４０℃で撮像した画像及びその画像のヒストグラムである。図１６及び図１７は撮像条件決定処理の有効画素確認処理の温度レンジ１０℃〜６０℃で撮像した画像及びその画像のヒストグラムである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００５９】
第２実施形態のガス検出装置１は、図１２に示すように最初に撮像部１０によって予め定められた温度レンジ（例えば８５℃〜１４０℃）で動画撮像が実行され、撮像した赤外画像に対するガス検出部２２による動体検出処理が実行される。その後、動体検出処理の結果に基づき、撮像条件決定部２１が動体検出処理を実行すべき別の温度レンジ（撮像条件）の決定処理を実行する。
【００６０】
引き続き、撮像部１０によって別の温度レンジで動画撮像が実行され、撮像した画像に対するガス検出部２２による動体検出処理が実行される。その後、動体検出処理の結果に基づき、撮像条件決定部２１が動体検出処理を実行すべきさらなる別の温度レンジの決定処理を実行する。動体検出処理を実行すべき別の温度レンジがない場合、ガス有無判定部２３が最終的なガスの有無の判定を実行する。
【００６１】
なお、図１２は撮像、動体検出処理、撮像条件決定処理という一連の処理の流れを２つの温度レンジについて繰り返す例を示している。
【００６２】
図１３に示すガス検出装置１によるガス検出処理のフローに関して、ステップ＃３０１において撮像部１０による撮像が実行される。撮像は撮像条件として予め定められた８５℃〜１４０℃の温度レンジで、例えば１０秒間の動画撮像が行われる。この画像に関して、ステップ＃３０２でガス検出部２２によるガス（動体）の検出処理が実行される。８５℃〜１４０℃の温度レンジで撮像した画像（動画の所定時期における静止画）を図１４に示す。
【００６３】
ステップ＃３０３では撮像条件決定部２１によるガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジの決定処理が行われる。撮像条件決定部２１は８５℃〜１４０℃の温度レンジで撮像した画像のヒストグラム（図１５参照）を利用し、低温側の８５℃未満の温度範囲と高温側の１４０℃以上の温度範囲とにある画素の割合を確認する。そして、いずれかの温度範囲にある画素の割合が、例えば２０％以上であれば別の温度レンジで撮像及び動体検出処理を実行することが決定される。図１５に示した８５℃〜１４０℃の温度レンジのヒストグラムでは８５℃未満の温度範囲の画素数が２０％以上であるので、次に５０℃〜１００℃の温度レンジが撮像条件として決定される。
【００６４】
ステップ＃３０４では撮像条件決定部２１が決定した温度レンジにおける動体検出処理が終了したか否かが判別される。他の温度レンジにおける動体検出処理が未だ残っている場合はステップ＃３０１に戻って撮像、動体検出処理、撮像条件決定処理が行われる。
【００６５】
以下、５０℃〜１００℃の温度レンジ、１０℃〜６０℃の温度レンジの順に撮像、動体検出処理、撮像条件決定処理を行う。そして、例えば図１６及び図１７に示すように１０℃〜６０℃の温度レンジにおいて低温側の１０℃未満の温度範囲と高温側の６０℃以上の温度範囲とにある画素の割合が各々２０％未満である場合、別の温度レンジで撮像及び動体検出処理を実行しないことが決定される。
【００６６】
変更する可能性がある温度レンジを−１０℃〜２５℃、１０℃〜６０℃、５０℃〜１００℃及び８５℃〜１４０℃の４つに予め設定すると、図１３におけるステップ＃３０１〜＃３０３の処理の回数に上限を設けることができる。また、８５℃〜１４０℃の温度レンジにおいて低温側でガスを検出できる可能性がある（画素の割合が高い）と判断された場合、温度レンジを−１０℃〜２５℃や１０℃〜６０℃まで下げて処理を継続するようにしても良い。
【００６７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るガス検出装置について、図１８を用いて説明する。図１８はガス検出装置による監視領域を示す説明図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１及び第２実施形態と同じであるので、それら実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００６８】
例えば、図１８に示す撮像部１０が撮像する画像領域１０ａ内には配管１０３や建物２０１、２０２などの風景（背景）が被写体として存在し、画像に映っている。これに対して、第３実施形態のガス検出装置１は画像領域１０ａ内の一部に監視領域５０を設定する。監視領域５０には監視対象である配管１０３を中心として限定されたその周辺領域が設定される。
【００６９】
そして、ガス検出装置１は監視領域５０においてガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを決定し、撮像及び動体検出処理を実行する。これにより、ガス検出処理に係る負荷が軽減する。
【００７０】
なお、監視するガスの種類を考慮して配管１０３（監視基準位置）に対して上側と下側とに非対称に延びる監視領域５０を設定しても良い。例えば、メタンなどガスは比重が空気より軽いために配管１０３から漏洩すると上昇するので、配管１０３の上側が下側よりも広い監視領域を設定することが好ましい。
【００７１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るガス検出装置について、図１９及び図２０を用いて説明する。図１９はガス検出装置の撮像部の画像領域を示す説明図であり、図２０はガス検出装置による監視領域を示す説明図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１及び第２実施形態と同じであるので、それら実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００７２】
例えば、図１９に示す撮像部１０が撮像する画像領域１０ａ内には配管１０３や建物２０１、２０２などの風景（背景）が被写体として存在し、画像に映っている。この画像領域１０ａ内において、日なた４１、日陰４２、地面４３、配管１０３の部分は各々温度が異なる。これらの部分に対して、ひとつの温度レンジでガス検出を行うことは困難である。
【００７３】
そこで、第４実施形態のガス検出装置１は、図２０に示すように画像領域１０ａ内の一部に日なた４１、日陰４２、地面４３、配管１０３の各々に対応する区分監視領域５１、５２、５３、５４を設定する。なお、画像領域１０ａ内における配管１０３の箇所は日なたになっているが、日なたの他の領域である日なた４１とは異なる領域として区分する。すなわち、配管１０３に対応する区分監視領域５４は日なた４１、日陰４２、地面４３に対応する区分監視領域５１、５２、５３とは別個の領域である。
【００７４】
そして、ガス検出装置１は区分監視領域５１、５２、５３、５４においてガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを個別に決定し、撮像及び動体検出処理を実行する。これにより、ガス検出処理に係る負荷がより一層軽減する。
【００７５】
上記第１〜第４の実施形態のように、ガス検出装置１はガスを撮像するための撮像部１０と、ガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを決定するための撮像条件決定部２１と、撮像条件決定部２１が決定した温度レンジで所定期間撮像した動画赤外画像からガスを検出するためのガス検出部２２と、を備える。
【００７６】
この構成によると、ガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを好適に設定することができる。これにより、監視の時間帯や天候などといった撮像状況に対応して、ガスを高精度に検出することが可能になる。
【００７７】
そして、第１実施形態のガス検出装置１は撮像条件決定部２１が温度レンジを撮像部１０による動画撮像の前に決定する。また、第２実施形態のガス検出装置１は撮像条件決定部２１が温度レンジを撮像部１０による動画撮像の後に決定する。
【００７８】
これらの構成によると、比較的広い範囲にわたる温度レンジを複数の比較的狭い範囲の温度レンジに区分した場合に、区分したすべての温度レンジでガス検出を実行する必要がなくなる可能性が高まる。したがって、効率的にガス検出を実行することが可能になる。
【００７９】
また、ガス検出部２２は動体検出処理により動画赤外画像からガスを検出する。
【００８０】
この構成によると、高精度且つ効率的にガスを検出することが可能になる。
【００８１】
また、温度レンジは所定の温度上限値及び温度下限値を有する。
【００８２】
この構成によると、比較的広い範囲にわたる温度レンジを複数の比較的狭い範囲の温度レンジに区分することができる。したがって、ガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを好適に設定することができ、ガスを高精度に検出することが可能になる。
【００８３】
また、ガス検出装置１はガス有無判定部２３がガス検出部２２によるガス検出の結果に基づきガスの有無の判定を行う。
【００８４】
この構成によると、ガス検出装置１のユーザは撮像部１０が撮像する画像領域内のガスの有無を容易に把握することができる。
【００８５】
また、ガス検出装置１はガス有無判定部２３がガス検出部２２によるガス検出の結果に基づきガスの存在領域を推定する。
【００８６】
この構成によると、ガス検出装置１のユーザは撮像部１０が撮像する画像領域内においてガスが存在する可能性が高い領域を容易に把握することができる。
【００８７】
また、撮像条件決定部２１は撮像部１０が撮像する画像領域の背景が撮像可能な温度レンジを決定する。
【００８８】
この構成によると、ガスとガスが存在する空間（領域）の背景との差分が識別し易くなる。これにより、ガスを高精度に検出することが可能になる。
【００８９】
そして、第３、第４実施形態のガス検出装置１は撮像部１０が撮像する画像領域１０ａ内の一部に監視領域５０または区分監視領域５１、５２、５３、５４を設定するとともに監視領域５０または区分監視領域５１、５２、５３、５４においてガスが撮像可能な撮像部１０の温度レンジを決定する。
【００９０】
この構成によると、画像領域１０ａ内において、画像領域１０ａよりも小さい領域である監視領域５０または区分監視領域５１、５２、５３、５４が設定される。そして、それら監視領域５０または区分監視領域５１、５２、５３、５４において温度レンジが決定されて撮像及び動体検出処理が実行されると、ガス検出処理に係る負荷を軽減させることが可能になる。
【００９１】
また、第４実施形態のガス検出装置１は撮像部１０が撮像する画像領域１０ａ内の一部に複数の区分監視領域５１、５２、５３、５４を設定するとともに複数の異なる温度レンジで撮像し、区分監視領域５１、５２、５３、５４毎に異なる温度レンジで撮像した動画赤外画像各々からガスを検出する。
【００９２】
この構成によると、例えば日なた４１、日陰４２、地面４３、配管１０３（図１９参照）の各々に対応する区分監視領域５１、５２、５３、５４（図２０参照）を設定することができる。そして、それら区分監視領域５１、５２、５３、５４において個別に温度レンジが決定されて撮像及び動体検出処理が実行されると、ガス検出処理に係る負荷をより一層軽減させることが可能になる。
【００９３】
また、第３、第４実施形態のガス検出装置１は撮像部１０が撮像する画像領域１０ａ内の一部に監視基準位置（配管等）に対して上下方向に非対称に延びる監視領域５０または区分監視領域５１、５２、５３を設定する。
【００９４】
この構成によると、比重が空気より軽いガス或いは重いガスに対応した形状、サイズの監視領域を設定することができる。これにより、異なる特性を有する多くの種類のガスに対応して、ガスを高精度に検出することが可能になる。
【００９５】
また、ガス検出装置１は撮像部１０が撮像素子１３としての赤外線センサを有し、赤外線センサの各画素に対応する電気信号の積分時間を変更することで、または赤外線センサの基準電位を変更することで温度レンジを切り替える。
【００９６】
この構成によると、ソフト的な制御によって撮像部１０の温度レンジを容易に変更することが可能になる。
【００９７】
また、ガス検出装置１は撮像部１０が撮像素子としての赤外線センサと赤外線が透過するフィルタ１２とを有し、フィルタ１２の使用、不使用を選択することで、または透過する赤外線の波長帯域が異なる複数の種類のフィルタ１２を設けてそれらを切り替えることで、または透過する赤外線の波長帯域或いは透過率を可変できるフィルタ１２を用いることで前記温度レンジを切り替える。
【００９８】
この構成によると、ハード的な制御によって撮像部１０の温度レンジを容易に変更することが可能になる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【０１００】
例えば、上記実施形態では−１０℃〜２５℃、１０℃〜６０℃、５０℃〜１００℃及び８５℃〜１４０℃の４つの温度レンジを用いることとしたが、温度レンジがこれらに限定されるわけではない。温度レンジは他の温度範囲に設定しても良いし、また４つ未満或いは４つを超える温度レンジを用いても良い。
【０１０１】
また、撮影条件決定処理における有効画素数の条件（第１実施例では例えば３０％）や、別の温度レンジへの移行のための画素数の条件（第２実施例では例えば２０％）といった条件に設定される数値には他の数値を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、所定の領域に存在するガスを検出するためのガス検出装置において利用可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１    ガス検出装置
１０    撮像部
１１    レンズ
１２    フィルタ
１３    撮像素子（赤外線センサ）
１４    信号処理部
２０    画像処理部
２１    撮像条件決定部
２２    ガス検出部
２３    ガス有無判定部
３０    出力部
５０    監視領域
５１、５２、５３    区分監視領域
【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１２】
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【図１３】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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