(57)【要約】      （修正有）【課題】運転中のボイラ炉内構造物や付着灰等を可視化して観察することができる燃焼場の観察方法、観察装置を提供する。【解決手段】燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminを抽出して可視化画像を作成するようにした。燃焼場における火炎は、燃焼場を構成する構造物や付着灰などの監視対象物よりも明るくて輝度値が高いので、火炎が弱まった時は火炎の発光が弱くて暗く輝度値が低い時であると仮定でき、低輝度値を抽出して画像として再構成することにより、火炎の情報が弱く相対的に監視対象物の情報が強い画像が作成できる。【選択図】図１
2017187265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、前記複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminが抽出され、前記画素毎の輝度値が前記Ｌminである画像が作成されることを特徴とする燃焼場の観察方法。
【請求項２】
燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、前記複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値（Ｘの値は予め設定される）に該当する輝度値ＬXが抽出され、前記画素毎の輝度値が前記ＬXである画像が作成されることを特徴とする燃焼場の観察方法。
【請求項３】
燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、前記複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセント（Ｙの値は予め設定される）の範囲の輝度値の平均値ＬYavgが算出され、前記画素毎の輝度値が前記ＬYavgである画像が作成されることを特徴とする燃焼場の観察方法。
【請求項４】
燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、前記複数の画像に関して画素毎の輝度値の平均値Ｌavgが算出され若しくは中央値Ｌmdnが特定され、前記画素毎の輝度値が前記Ｌavg若しくは前記Ｌmdnである画像が作成されることを特徴とする燃焼場の観察方法。
【請求項５】
前記画像が、前記燃焼場の撮影において０．９７〜１．１ μｍ の一部若しくは全体，１．２〜１．３ μｍ の一部若しくは全体，１．５〜１．７ μｍ の一部若しくは全体，２〜２．３ μｍ の一部若しくは全体，３．４〜４．２ μｍ の一部若しくは全体，並びに７．５〜１３ μｍ の一部若しくは全体のうちの少なくとも一つの波長のみが検出されて取得された画像であることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一つに記載の燃焼場の観察方法。
【請求項６】
前記画像が、非線形結晶を用いて波長変換した上で、可視光を検出する撮像手段による撮影によって取得された画像であることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一つに記載の燃焼場の観察方法。
【請求項７】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminを抽出する手段と、前記画素毎の輝度値が前記Ｌminである画像を作成する手段とを有することを特徴とする燃焼場の観察装置。
【請求項８】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値（Ｘの値は予め設定される）に該当する輝度値ＬXを抽出する手段と、前記画素毎の輝度値が前記ＬXである画像を作成する手段とを有することを特徴とする燃焼場の観察装置。
【請求項９】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセント（Ｙの値は予め設定される）の範囲の輝度値の平均値ＬYavgを算出する手段と、前記画素毎の輝度値が前記ＬYavgである画像を作成する手段とを有することを特徴とする燃焼場の観察装置。
【請求項１０】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎の輝度値の平均値Ｌavgを算出する若しくは中央値Ｌmdnを特定する手段と、前記画素毎の輝度値が前記Ｌavg若しくは前記Ｌmdnである画像を作成する手段とを有することを特徴とする燃焼場の観察装置。
【請求項１１】
前記画像が、前記燃焼場の撮影において０．９７〜１．１ μｍ の一部若しくは全体，１．２〜１．３ μｍ の一部若しくは全体，１．５〜１．７ μｍ の一部若しくは全体，２〜２．３ μｍ の一部若しくは全体，３．４〜４．２ μｍ の一部若しくは全体，並びに７．５〜１３ μｍ の一部若しくは全体のうちの少なくとも一つの波長のみが検出されて取得された画像であることを特徴とする請求項７から１０のうちのいずれか一つに記載の燃焼場の観察装置。
【請求項１２】
前記画像が、非線形結晶を用いて波長変換した上で、可視光を検出する撮像手段による撮影によって取得された画像であることを特徴とする請求項７から１１のうちのいずれか一つに記載の燃焼場の観察装置。
【請求項１３】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminを抽出する処理と、前記画素毎の輝度値が前記Ｌminである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする燃焼場の観察プログラム。
【請求項１４】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値（Ｘの値は予め設定される）に該当する輝度値ＬXを抽出する処理と、前記画素毎の輝度値が前記ＬXである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする燃焼場の観察プログラム。
【請求項１５】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセント（Ｙの値は予め設定される）の範囲の輝度値の平均値ＬYavgを算出する処理と、前記画素毎の輝度値が前記ＬYavgである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする燃焼場の観察プログラム。
【請求項１６】
燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎の輝度値の平均値Ｌavgを算出する若しくは中央値Ｌmdnを特定する処理と、前記画素毎の輝度値が前記Ｌavg若しくは前記Ｌmdnである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする燃焼場の観察プログラム。
【請求項１７】
前記画像が、前記燃焼場の撮影において０．９７〜１．１ μｍ の一部若しくは全体，１．２〜１．３ μｍ の一部若しくは全体，１．５〜１．７ μｍ の一部若しくは全体，２〜２．３ μｍ の一部若しくは全体，３．４〜４．２ μｍ の一部若しくは全体，並びに７．５〜１３ μｍ の一部若しくは全体のうちの少なくとも一つの波長のみが検出されて取得された画像であることを特徴とする請求項１３から１６のうちのいずれか一つに記載の燃焼場の観察プログラム。
【請求項１８】
前記画像が、非線形結晶を用いて波長変換した上で、可視光を検出する撮像手段による撮影によって取得された画像であることを特徴とする請求項１３から１７のうちのいずれか一つに記載の燃焼場の観察プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば運転中のボイラの炉内において火炎が存在している燃焼場の状態を可視化して観察する技術に関する。
【０００２】
本発明において、燃焼場とは、火炎（言い換えると、燃焼ガス）が存在している空間のことを広く意味するものとし、あくまで一例として挙げると運転中のボイラの火炉内などにおいて石炭や重油等の燃料が燃焼してバーナ火炎が存在している空間などのことを意味するものとする。
【背景技術】
【０００３】
ボイラを備える従来の機序として、例えば、石炭の粉砕装置と、粉砕した石炭を燃焼させるボイラと、燃焼により発生した燃焼排ガスを煙突へ導く煙道と、煙道中に設けられた石灰石スラリー噴霧装置を有する脱硫部とを備えた微粉炭燃焼システムがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９６８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば火力発電所において用いられる特許文献１の微粉炭燃焼システムに組み込まれるボイラでは長時間安定して連続運転を継続することが求められるところ、灰付着障害が安定運転の妨げとなる場合があるために様々な灰付着障害対策が開発されているものの、燃焼ガス発光による障害に起因して運転中のボイラ炉内（即ち、燃焼場）の可視観察が困難である（言い換えると、燃焼ガスの発光が障害となって付着灰や炉内構造物からの発光が可視観察され難い）ために灰付着状態の把握や灰付着障害対策の効果の評価が十分にできないという問題がある。また、微粉炭燃焼システムに組み込まれるボイラに限らず、種々のボイラにおいても、安定的で効率的な運転の確保や合理的な保全の実施などの観点から、運転中のボイラ炉内（即ち、燃焼場）の状態把握としての可視観察を行うことは非常に重要である。
【０００６】
具体的には例えば微粉炭焚きボイラにおいては、使用する石炭の種類によっては、石炭の燃焼過程で生成される灰の一部が熱交換用の伝熱管表面に付着して伝熱阻害やボイラの運転障害を引き起こす原因になってしまう。また、灰付着障害が発生する箇所は、ボイラ炉底からボイラ出口、更には脱硝装置までと広範囲に亙り、また、障害内容も多岐に亙る。これら灰付着障害の中でも、特に火炉出口吊り下げ過熱器では伝熱管表面に付着した灰が大きな塊の硬質なクリンカとなり、この硬質クリンカが落下することによって炉底部の伝熱管を損傷させてしまうことがある。また、定期検査時には炉内安全確保のための灰除去作業が増えて定期検査日数が増加してしまうなど、微粉炭火力発電所を低コストで安定して運用する上で灰の付着は重要な問題となっている。
【０００７】
このような背景のもと、例えば灰付着状態の把握や灰付着障害対策の効果の評価を的確に行うためには運転中ボイラの伝熱管や炉内壁面等の炉内構造物並びに付着灰を可視観察することが最も有効な手段であるものの、ボイラ炉内の燃焼ガスによって視界が妨げられ、運転中のボイラ炉内の可視観察は困難である。現状では、定期検査時の灰付着状況或いは運転中にボイラ炉底から排出される灰の評価やメタル温度データをはじめとしたプラントデータ解析から灰付着障害対策の効果を推定している例があるものの、実際の現象については十分に把握できていない。
【０００８】
運転中のボイラで炉内構造物や付着灰を可視観察することが可能になれば、運転中ボイラの灰付着状況の詳細調査や灰付着障害対策の効果の評価などが可能になり、灰付着障害の課題解決に対して非常に有用な情報を提供することが可能になる。また、種々のボイラにおいて、運転中のボイラ炉内の状態把握としての可視観察が可能になれば、安定的で効率的な運転の確保や合理的な保全の実施に対して非常に有用な情報を提供することが可能になる。
【０００９】
そこで、本発明は、例えば運転中のボイラ炉内のような燃焼場を可視化して観察することができる燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラム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】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明の燃焼場の観察方法は、燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminが抽出され、画素毎の輝度値がＬminである画像が作成されるようにしている。
【００１１】
また、本発明の燃焼場の観察装置は、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminを抽出する手段と、画素毎の輝度値がＬminである画像を作成する手段とを有するようにしている。
【００１２】
また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminを抽出する処理と、画素毎の輝度値がＬminである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
【００１３】
したがって、これらの燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムによると、複数の画像に関して画素毎に最も小さい輝度値Ｌminが用いられて画像が作成されるようにしているので、燃焼場における火炎（言い換えると、燃焼ガスの発光）は燃焼場を構成する構造物や付着灰などの監視対象物よりも明るくて輝度値が高いので火炎が弱まった時は火炎の発光が弱くて暗く輝度値が低い時であると仮定でき、したがって低輝度値を抽出して画像として再構成することにより、火炎の情報が弱く相対的に監視対象物の情報が強い画像が作成される。
【００１４】
また、本発明の燃焼場の観察方法は、燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値（Ｘの値は予め設定される）に該当する輝度値ＬXが抽出され、画素毎の輝度値がＬXである画像が作成されるようにしている。
【００１５】
また、本発明の燃焼場の観察装置は、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値（Ｘの値は予め設定される）に該当する輝度値ＬXを抽出する手段と、画素毎の輝度値がＬXである画像を作成する手段とを有するようにしている。
【００１６】
また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値（Ｘの値は予め設定される）に該当する輝度値ＬXを抽出する処理と、画素毎の輝度値がＬXである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
【００１７】
したがって、これらの燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムによると、複数の画像に関する画素毎の輝度値のＸパーセンタイル値に該当する輝度値ＬXが用いられて画像が作成されるようにしているので、複数の画像の各画素における変動したり揺らいだりするノイズ成分の影響が低減し、常に一定の発光を示す監視対象物が強調される画像が作成される。
【００１８】
また、本発明の燃焼場の観察方法は、燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセント（Ｙの値は予め設定される）の範囲の輝度値の平均値ＬYavgが算出され、画素毎の輝度値がＬYavgである画像が作成されるようにしている。
【００１９】
また、本発明の燃焼場の観察装置は、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセント（Ｙの値は予め設定される）の範囲の輝度値の平均値ＬYavgを算出する手段と、画素毎の輝度値がＬYavgである画像を作成する手段とを有するようにしている。
【００２０】
また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセント（Ｙの値は予め設定される）の範囲の輝度値の平均値ＬYavgを算出する処理と、画素毎の輝度値がＬYavgである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
【００２１】
したがって、これらの燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムによると、複数の画像に関する画素毎の輝度値の昇順配列におけるＹパーセントの範囲の平均値ＬYavgが用いられて画像が作成されるようにしているので、複数の画像の各画素における変動したり揺らいだりするノイズ成分の影響が低減し、常に一定の発光を示す監視対象物が強調される画像が作成される。
【００２２】
また、本発明の燃焼場の観察方法は、燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され、複数の画像に関して画素毎の輝度値の平均値Ｌavgが算出され若しくは中央値Ｌmdnが特定され、画素毎の輝度値がＬavg若しくはＬmdnである画像が作成されるようにしている。
【００２３】
また、本発明の燃焼場の観察装置は、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎の輝度値の平均値Ｌavgを算出する若しくは中央値Ｌmdnを特定する手段と、画素毎の輝度値がＬavg若しくはＬmdnである画像を作成する手段とを有するようにしている。
【００２４】
また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像に関して画素毎の輝度値の平均値Ｌavgを算出する若しくは中央値Ｌmdnを特定する処理と、画素毎の輝度値がＬavg若しくはＬmdnである画像を作成する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
【００２５】
したがって、これらの燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムによると、複数の画像に関する画素毎の輝度値の平均値Ｌavg若しくは中央値Ｌmdnが用いられて画像が作成されるようにしているので、複数の画像の各画素における平均的な輝度値が合成された画像が作成される。
【００２６】
本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムは、前記画像が燃焼場の撮影において０．９７〜１．１ μｍ の一部若しくは全体，１．２〜１．３ μｍ の一部若しくは全体，１．５〜１．７ μｍ の一部若しくは全体，２〜２．３ μｍ の一部若しくは全体，３．４〜４．２ μｍ の一部若しくは全体，並びに７．５〜１３ μｍ の一部若しくは全体のうちの少なくとも一つの波長のみが検出されて取得された画像であるようにしても良い。この場合には、特にボイラの火炉内の燃焼場の観察において燃焼ガスの発光の影響が低減して付着灰や炉内構造物の可視観察が良好に行われる。
【００２７】
本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムは、前記画像が非線形結晶を用いて波長変換した上で可視光を検出する撮像手段による撮影によって取得された画像であるようにしても良い。この場合には、長波長の光が短波長の光に変換されるために例えば赤外線などの長波長の光が可視光として撮像手段に入射して検出された画像が取得されるので、赤外線などの長波長の光を利用した燃焼場の可視観察が良好に行われる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムによれば、火炎の情報が弱く相対的に監視対象物の情報が強い画像を作成したり、常に一定の発光を示す監視対象物が強調される画像を作成したり、或いは、複数の画像の各画素における平均的な輝度値が合成された画像を作成したりすることができるので、燃焼場における監視対象物を可視観察することが可能になる。
【００２９】
本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムは、０．９７〜１．１，１．２〜１．３，１．５〜１．７，２〜２．３，３．４〜４．２，及び７．５〜１３ μｍ のうちの少なくとも一部の波長のみが検出されて取得された画像が用いられるようにした場合には、特にボイラの火炉内の燃焼場の観察において燃焼ガスの発光の影響を低減させて付着灰や炉内構造物の可視観察を良好に行うことができるので、特にボイラの火炉内の燃焼場における監視対象物を一層良好に可視観察することが可能になる。
【００３０】
本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムは、波長変換した上で可視光を検出する撮像手段によって取得された画像が用いられるようにした場合には、赤外線などの長波長の光を利用した燃焼場の可視観察を、可視光を検出する撮像手段、即ち例えば通常の可視光カメラを用いて良好に行うことができるので、従来の赤外線センサを用いる場合と比べて温度分解能及び画像解像度を向上させることが可能になると共にコスト低減を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の燃焼場の観察方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図２】実施形態の燃焼場の観察方法を燃焼場の観察プログラムを用いて実施する場合の当該プログラムによって実現される燃焼場の観察装置の機能ブロック図である。
【図３】燃焼場の撮影の態様の例を示す模式図である。
【図４】図３に示す撮影の態様に対応するブロック図である。
【図５】和周波発生の概念を説明する図である。
【図６】燃焼場の撮影の態様の他の例を示す模式図である。
【図７】図６に示す撮影の態様に対応するブロック図である。
【図８Ａ】実施例１における複数の画像の一例を示す図である。
【図８Ｂ】実施例１において画素毎輝度値の最小値が用いられて作成された可視化画像を示す図である。
【図９Ａ】実施例２における複数の画像の一例を示す図である。
【図９Ｂ】実施例２において画素毎輝度値の最小値が用いられて作成された可視化画像を示す図である。
【図９Ｃ】実施例２において画素毎輝度値の平均値が用いられて作成された可視化画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図１乃至図７に、本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムの実施形態の一例を示す。
【００３４】
本実施形態では、運転中の微粉炭焚きボイラの火炉内を燃焼場として取り上げ、当該燃焼場としてのボイラ火炉内を観察する場合を例に挙げて説明する。また、例えば灰付着障害に纏わる分析や検討を行うために状態の把握が必要とされる炉内構造物や灰が特に付着し易い箇所を「監視対象部位」と呼ぶ。
【００３５】
本実施形態の燃焼場の観察方法は、燃焼場を撮影することによって複数の画像が取得され（Ｓ１）、複数の画像が用いられて画素毎の輝度値Ｌansが設定され（Ｓ２）、画素毎の輝度値がＬansである画像が作成される（Ｓ３）ようにしている（図１参照）。
【００３６】
本実施形態の燃焼場の観察装置は、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像を用いて画素毎の輝度値Ｌansを設定する手段(１１ａ)と、画素毎の輝度値がＬansである画像を作成する手段(１１ｂ)とを有するようにしている。
【００３７】
上記燃焼場の観察方法及び燃焼場の観察装置は、燃焼場の観察プログラムがコンピュータ上で実行されることによっても実施・実現され得る、ここでは、燃焼場の観察プログラムがコンピュータ上で実行されることによって燃焼場の観察方法が実施されると共に燃焼場の観察装置が実現される場合を説明する。
【００３８】
本実施形態の燃焼場の観察プログラム１７を実行するためのコンピュータ１０（本実施形態では、燃焼場の観察装置１０でもある）の全体構成を図２に示す。
【００３９】
このコンピュータ１０（燃焼場の観察装置１０）は制御部１１，記憶部１２，入力部１３，表示部１４，及びメモリ１５を備え、これらが相互にバス等の信号回線によって接続されている。
【００４０】
制御部１１は、記憶部１２に記憶されている燃焼場の観察プログラム１７に従ってコンピュータ１０全体の制御並びに燃焼場の観察に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。
【００４１】
記憶部１２は、少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
【００４２】
入力部１３は、少なくとも作業者の命令や種々の情報を制御部１１に与えるためのインターフェイス（即ち、情報入力の仕組み）であり、例えばキーボードやマウスである。なお、例えばキーボードとマウスとの両方のように複数種類のインターフェイスを入力部１３として有するようにしても良い。
【００４３】
表示部１４は、制御部１１の制御によって文字や図形或いは画像等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
【００４４】
メモリ１５は、制御部１１が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばＲＡＭ(Ｒandom Ａccess Ｍemory の略)である。
【００４５】
また、コンピュータ１０に、必要に応じ、当該コンピュータ１０との間でデータや制御指令等の信号の送受信（即ち、出入力）が可能であるように、バスや広域ネットワーク回線等の信号回線により、データサーバ１８が接続されるようにしても良い。
【００４６】
なお、コンピュータ１０と撮像手段（図示していない）とが接続され、撮像手段からの出力がコンピュータ１０に直接入力されるようにしても良い。
【００４７】
そして、コンピュータ１０（以下、「燃焼場の観察装置１０」と呼ぶ）の制御部１１には、燃焼場の観察プログラム１７が実行されることにより、燃焼場を撮影することによって取得された複数の画像を用いて画素毎の輝度値Ｌansを設定する処理を行う輝度値設定部１１ａと、画素毎の輝度値がＬansである画像を作成する処理を行う画像作成部１１ｂとが構成される。
【００４８】
そして、燃焼場の観察方法の実施の手順として、まず、燃焼場の撮影が行われる（Ｓ１）。
【００４９】
このＳ１の処理としての燃焼場の撮影は、燃焼場における監視対象物の監視対象部位を含む領域に関する時系列の画像（更に言えば、これら画像の画像データ）を取得するために行われる。
【００５０】
本実施形態では、ボイラの火炉に設けられている監視窓から、監視対象部位を含む領域が撮影される。なお、ボイラの火炉には炉内の状況を確認することができるように様々な場所（具体的には例えば、炉壁）に監視窓が通常は設置されているので（但し、具体的な場所はボイラによって異なる）、監視対象部位を含む領域を撮影するのに適当な監視窓が適宜選択されて当該監視窓を介して撮影が行われる。この撮影は、監視対象物の監視対象部位が燃焼場越しに撮影されるとも言い得る。
【００５１】
本発明では、時間的に連続して撮影された複数の画像（個々の画像としては静止画像）が用いられる。このため、撮像手段として、少なくとも、特定の領域を時間的に連続して撮影すると共に光学像を電気信号（具体的には、ディジタル信号）に変換して出力する機能を備えているものが用いられ得る。
【００５２】
本発明における撮像手段（更に言えば、撮像手段の種類を含む撮影の態様）は、特定の領域を時間的に連続して撮影すると共に光学像を電気信号（ディジタル信号）に変換して出力し得る構成を備えるものであれば、特定の種類や態様に限定されるものではなく、適当なものが適宜選定される。
【００５３】
具体的には例えば、可視光を検出する撮像手段が用いられても良く、或いは、赤外線を検出する撮像手段が用いられても良い。
【００５４】
可視光を検出する撮像手段が用いられる場合には（図３乃至図５参照）、撮像手段に波長変換機構が備えられ、当該波長変換機構を介して、燃焼場における火炎の発光及び監視対象部位からの光、即ち監視対象部位を含む領域からの光が撮影される。
【００５５】
波長変換機構は、和周波発生（ＳＦＧ：Ｓum-Ｆrequency Ｇeneration の略）を利用して長波長の光（例えば赤外線）を短波長の光（例えば可視光）に変換するものであり、非線形結晶（非線形光学結晶とも言い得る）とポンプ光源とを有する。なお、和周波発生の原理自体は周知であるのでここでは詳細については省略する。
【００５６】
本発明では、非線形結晶を用い、和周波発生を利用して、長波長で低エネルギーである信号光にポンプ光を用いてエネルギーを与えることによって目的とする短波長で高エネルギーであるＳＦＧ光を得る波長変換が行われる。
【００５７】
波長変換機構では、非線形結晶に、燃焼場における火炎の発光及び監視対象部位からの光が光学フィルタ類（具体的には例えば、赤外線透過フィルタ）を通過した後に信号光（具体的には例えば、中赤外線）として入射されると共にポンプ光源から出射されたポンプ光が入射され、和周波発生によってＳＦＧ光としての例えば可視光が出射される。
【００５８】
波長変換機構で用いられる波長変換素子としての非線形結晶は、特定のものに限定されるものではないものの、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、ＰＰＬＮ（Ｐeriodically Ｐoled Ｌithium Ｎiobate の略：周期的分極反転ニオブ酸リチウム）結晶が用いられ得る。
【００５９】
また、波長変換機構で用いられるポンプ光源は、特定のものに限定されるものではないものの、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、ＹＡＧレーザ装置が用いられ得る。
【００６０】
ここで、和周波発生については、光のエネルギー保存則に基づき、以下の数式１によって挙動を推測すること、言い換えると、出射されるＳＦＧ光の波長を制御することができる。
［数１］  ω3 ＝ ω1＋ω2
ここに、  ω1：信号光の角速度，
ω2：ポンプ光の角速度，
ω3：ＳＦＧ光の角速度  をそれぞれ表す。
なお、角速度ωnについて、波長をλnとすると、ωn＝１／λn である（但し、ｎ＝１，２，３）。
【００６１】
このため、非線形結晶の設計（言い換えると、結晶の波長変換に関する仕様，規格；具体的には例えば、結晶に形成される溝のピッチなど）とポンプ光の波長λ2との調和を調整することにより、監視対象部位を含む燃焼場に係る長波長の信号光（具体的には例えば、中赤外線）の波長λ1が変換されて短波長のＳＦＧ光（波長λ3：例えば、可視光）として観測することができるようになる。なお、実際には、波長λ1や波長λ3は或る程度の幅を有する波長帯域である。
【００６２】
また、非線形結晶の温度を制御することにより、当該非線形結晶の設計及びポンプ光の波長λ2並びに信号光の波長λ1の組み合わせの条件の下での出力光としてのＳＦＧ光の波長λ3をコントロールすることができる。
【００６３】
そして、光学フィルタ類による操作によって赤外線が信号光として波長変換機構に入射されて可視光として出射される場合には、可視光のみを検出可能な撮像手段によって燃焼場における監視対象部位を含む領域の撮影を行うことが可能になる。
【００６４】
したがって、非線形結晶を用いた波長変換が組み合わされることにより、Ｓｉ(シリコン)素子を用いた通常の可視光カメラにより、燃焼場における監視対象部位を含む領域の撮影を行うことが可能になる。
【００６５】
ここで、例えばＩｎＳｂ(アンチモン化インジウム)素子を用いる冷却型（量子型とも呼ばれる）の赤外線センサは高価であるという問題があり、また、非冷却型（熱型とも呼ばれる）の赤外線センサはノイズ等が増えて温度分解能が低いという問題がある。さらに、冷却型の赤外線センサと非冷却型の赤外線センサとのどちらも、画像解像度が、一般的には６４０×４８０程度であり、一部の特殊用途や超解像度技術を併用することで最大でも１２００×６００程度しかないという問題がある。
【００６６】
これに対し、非線形結晶を用いた波長変換と組み合わせて可視光を検出する撮像手段を用いる場合には、Ｓｉ素子を用いた通常の可視光カメラを用いることができるために冷却型の赤外線センサと比べて廉価且つ高画像解像度を実現することが可能であり、また、Ｓｉ素子は低ノイズであるので非冷却型の赤外線センサと比べて温度分解能及び画像解像度を向上させることが可能である。具体的には例えば、フルＨＤ（即ち、１９２０×１０８０ピクセル）や４Ｋ（即ち、３８４０×２１６０ピクセル）の超高解像度の詳細な赤外線画像を得ることができるようになる。
【００６７】
なお、非線形結晶を用いた波長変換は、入射される光が位相が揃っている光（即ち、コヒーレント光）でない場合には変換効率が著しく低下してしまうという問題がある。しかしながら、燃焼場における火炎透過撮影の場合は、高発光強度の対象を撮影するために基本となる発光強度が強く、また、撮影対象物（即ち、監視対象物）が動かないのでシャッタースピードの制限を受けることがないために発光強度を一層強く捉えることができる。つまり、非線形結晶を用いた波長変換を含む仕組みを燃焼場の撮影に適用することにより、位相が揃っていない光（即ち、非コヒーレント光）に対して非線形結晶を用いた波長変換を行う場合の欠点が解消され、良好な撮影を行うことが可能になる。
【００６８】
なお、上述の説明では、波長変換機構が撮像手段に備え付けられるようにしているが、両者の態様は相互に組み付けられて一体であることに限定されるものではなく、波長変換機構と撮像手段とは各々別体として構成されるようにしても良い。
【００６９】
一方、赤外線を検出する撮像手段が用いられる場合には（図６及び図７参照）、燃焼場における火炎の発光及び監視対象部位からの赤外線、即ち監視対象部位を含む領域からの赤外線が撮影される。
【００７０】
そして、光学フィルタ類による操作によって赤外線が撮像手段に入射される場合には、赤外線のみを検出可能な撮像手段によって燃焼場における監視対象部位を含む領域の撮影が行われる。
【００７１】
可視光を検出する（更に言えば、可視光のみを検出可能な）撮像手段が用いられる場合と赤外線を検出する（更に言えば、赤外線のみを検出可能な）撮像手段が用いられる場合とのどちらの場合も、必要に応じ、撮像手段と燃焼場との間に（本実施形態では具体的には、撮像手段と監視窓との間に）、ＮＤ(Ｎeutral Ｄensity の略)フィルタやバンドパスフィルタ（具体的には例えば、赤外線透過フィルタ）等の光学フィルタ類が配設される。
【００７２】
また、Ｓ１の処理としての燃焼場の撮影は、一連の処理として一括して用いられる複数の画像（個々の画像としては静止画像）が撮影される間中、撮像手段の位置及び姿勢が固定された状態で行われる。ただし、複数の画像間における位置ずれが補正される（言い換えると、位置ずれが補正され得る範囲である）場合には、撮像手段の位置及び姿勢が固定されることは必須の条件ではない。
【００７３】
複数の画像としては、具体的には例えば、撮像手段として例えばデジタルビデオカメラが用いられて動画撮影によって取得された動画像からフレーム切り出しが行われた結果としての個々のフレーム画像や、撮像手段として例えばデジタルスチルカメラが用いられて複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影によって取得された個々の静止画像などが用いられ得る。
【００７４】
なお、本発明では、画像における画素（ピクセル）毎の少なくとも輝度値が用いられるので、カラー画像（言い換えると、ＲＧＢ(レッド，グリーン，ブルー)画像）が用いられるようにしても良く、或いは、モノクロ画像（言い換えると、グレースケール画像）が用いられるようにしても良い。
【００７５】
ここで、本発明（言い換えると、本発明の説明）における「輝度」には、「明度」が含まれるものとし、さらに言えば、明暗の程度を階調として表す種々のものが含まれるものとする。
【００７６】
なお、撮像手段から出力される画像データに画素毎の輝度値の情報が含められていない場合には、例えばＲＧＢ画像のモノクロ画像（或いは、グレースケール画像）への変換の手法などが用いられて画素毎の輝度値が計算されて整備される。
【００７７】
画像データは、個々の画像における画素の位置と当該画素の輝度値との組み合わせデータとして整備される。また、個々の画像データには、必要に応じ、時系列における順序を識別するための時刻識別子（タイムスタンプ）に相当する情報が付与される。
【００７８】
ここでの説明では、画像における各画素の位置が相互に直交する縦Ｘ軸と横Ｙ軸とによって規定される二次元座標（ｘ，ｙ）で表されるとし、各画素の輝度値をＬで表すと共に時刻識別子をｔとする。すなわち、ここでの説明では、時刻ｔに撮影された画像データが、時刻ｔ，画像中の画素位置ｘ及びｙ，並びに輝度値Ｌの組み合わせデータとして｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝のように表されるとする。
【００７９】
本発明では、上述のように一連の処理として一括して用いられる複数の画像が撮影される間中撮像手段の位置及び姿勢が固定されるので、複数の画像のそれぞれにおいて画素位置が同じである画素は、監視対象部位を含む領域に関する同一の直線空間における光を受光している。あるいは、複数の画像間における位置ずれが補正される場合には、当該補正により、監視対象部位を含む領域に関する同一の直線空間における光を受光している画素同士が対応するものとして特定される。
【００８０】
一連の処理として一括して用いられる画像データの個数（言い換えると、画像の枚数）や、一連の処理として一括して用いられる複数の画像データの取得にかけられる撮影時間の長さは、特定の数や時間長さに限定されるものではなく、Ｓ２以降の処理内容に鑑みて適当と考えられるデータ数や時間長さに適宜設定される。
【００８１】
一連の処理として一括して用いられる複数の画像データとして、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、１秒当たりのフレーム数（言い換えると、コマ数）が３０であるとき、撮影時間が１０分間に設定され、１０×６０×３０＝１８，０００個の画像データが整備されることが考えられる。
【００８２】
燃焼場の撮影の結果としての画像データは、例えば、一連の処理として一括して用いられる複数の画像データであって時間的に連続して撮影された複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝が記録されたデータファイルとして、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存される。
【００８３】
ここで、一連の処理として一括して用いられる画像データの集合における時刻識別子ｔについて、一番最初のもの（言い換えると、最も早い時刻のもの）をｔstartとし、一番最後のもの（言い換えると、最も遅い時刻のもの）をｔendとする。
【００８４】
次に、Ｓ１の処理によって撮影されて取得された複数の画像データが用いられて画素毎の輝度値の設定が行われる（Ｓ２）。
【００８５】
具体的には、制御部１１の輝度値設定部１１ａにより、記憶部１２やデータサーバ１８等にデータファイルとして保存されている複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝（但し、ｔはｔstartからｔendまで）が読み込まれる。
【００８６】
そして、輝度値設定部１１ａにより、画素毎に、複数の画像データにおいて当該画素の輝度値の中で低い輝度値、若しくは、複数の画像データにおける当該画素の輝度値について平均的な若しくは中間的な輝度値が特定される。
【００８７】
低い輝度値の特定の方法としては、以下の方法Ｉ乃至方法IIIのような方法が考えられる。
【００８８】
〈方法Ｉ〉時間方向において最も低い輝度値が抽出される。
この場合には、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関し、画素位置（ｘ，ｙ）別に、時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌのうちで値が最も小さい輝度値Ｌminが抽出される。
【００８９】
〈方法II〉時間方向におけるＸパーセンタイル値が抽出される。
この場合には、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関し、画素位置（ｘ，ｙ）別に、時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌが小さい順（即ち、昇順）に並べられて小さい方からＸパーセントに該当する輝度値ＬXが抽出される。この場合に抽出される輝度値ＬXは、つまり、画素位置（ｘ，ｙ）別の、「その値以下になる輝度値の個数が、昇順に並べられた輝度値の総数に対してＸ％になる値」であり、時刻識別子ｔstartからｔendまでの輝度値の総数をｎ個とすると昇順配列における「ｎ×Ｘ／１００」番目の輝度値Ｌである。なお、「ｎ×Ｘ／１００」の値が整数にならない場合は、「ｎ×Ｘ／１００」の値の少数部分が、切り上げられたり、切り捨てられたり、或いは四捨五入されたりする。
【００９０】
なお、この方法IIによれば、上述の方法Ｉのように画素別の最小輝度値Ｌminが抽出される場合には例えば微粉炭や灰粒子などのボイラの火炉内を流動する塵芥の類いが撮影領域を通過して映り込むことによって本来は火炎（言い換えると、燃焼ガスの発光）の映り込みが主であって輝度値が高い画素であるにも拘わらず当該画素における輝度値が低くなってしまうことがあり得るところ、ノイズ成分である可能性が高いと考えられる小さい（即ち、暗い）方からＸパーセント未満の輝度値は考慮されなくなるので、撮影領域を通過した塵芥の類いの映り込みの影響が排除される。
【００９１】
上述の方法IIにおける、低い輝度値として抽出されるパーセンタイル値を定義づけるＸの値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば事前の分析結果などが考慮された上で適当な値に適宜設定される。Ｘの値は、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、１〜１０の範囲で適当な値に適宜設定され得る。
【００９２】
〈方法III〉時間方向における小さい方からＹパーセントの範囲の輝度値の平均値が算出される。
この場合には、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関し、画素位置（ｘ，ｙ）別に、時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌが小さい順（即ち、昇順）に並べられて小さい方からＹパーセントの範囲に含まれる輝度値Ｌの平均値ＬYavgが算出される。
【００９３】
なお、この方法IIIによれば、上述の方法Ｉのように画素別の最小輝度値Ｌminが抽出される場合には例えば微粉炭や灰粒子などのボイラの火炉内を流動する塵芥の類いが撮影領域を通過して映り込むことによって本来は火炎（言い換えると、燃焼ガスの発光）の映り込みが主であって輝度値が高い画素であるにも拘わらず当該画素における輝度値が低くなってしまうことがあり得るところ、小さい（即ち、暗い）方からＹパーセントの範囲における特異な輝度値（言い換えると、ノイズ成分）の影響が低減されるので、撮影領域を通過した塵芥の類いの映り込みの影響が緩和される。
【００９４】
上述の方法IIIにおける、低い輝度値の範囲を特定する割合を定義づけるＹの値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば事前の分析結果などが考慮された上で適当な値に適宜設定される。Ｙの値は、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、１〜１０の範囲で適当な値に適宜設定され得る。
【００９５】
また、平均的な若しくは中間的な輝度値の特定の方法としては、以下の方法IV及び方法Ｖのような方法が考えられる。
【００９６】
〈方法IV〉時間方向における輝度値の平均値が算出される。
この場合には、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関し、画素位置（ｘ，ｙ）別に、時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌの平均値Ｌavgが算出される。
【００９７】
〈方法Ｖ〉時間方向における輝度値の中央値が特定される。
この場合には、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関し、画素位置（ｘ，ｙ）別に、時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌの中央値Ｌmdnが特定されたり算定されたりする。
【００９８】
そして、輝度値設定部１１ａにより、画素位置（ｘ，ｙ）別に、
Ｉ）最も低い輝度値として抽出された輝度値Ｌminの値
II）Ｘパーセンタイル値として抽出された輝度値ＬXの値
III)小さい方からＹパーセントの範囲の輝度値の平均値として算出された輝度値ＬYavgの値
IV）全ての輝度値の平均値として算出された輝度値Ｌavgの値
Ｖ）全ての輝度値の中央値として特定・算定された輝度値Ｌmdnの値
のうちの何れかが、画素位置（ｘ，ｙ）と対応づけられて輝度値Ｌansとしてメモリ１５に記憶させられる。
【００９９】
次に、Ｓ２の処理によって設定された画素毎の輝度値が用いられて可視化画像の作成が行われる（Ｓ３）。
【０１００】
具体的には、制御部１１の画像作成部１１ｂにより、Ｓ２の処理においてメモリ１５に記憶された画素位置（ｘ，ｙ）別の輝度値Ｌans（具体的には、Ｌmin，ＬX，ＬYavg，Ｌavg，或いはＬmdnのうちのいずれか）の値が読み込まれる。
【０１０１】
そして、画像作成部１１ｂにより、画素毎の輝度値が画素位置（ｘ，ｙ）別の輝度値Ｌansである一枚の画像（「可視化画像」と呼ぶ）が作成（言い換えると、再構成）される。
【０１０２】
なお、Ｓ１の処理において撮影されて取得された複数の画像の縦画素数及び横画素数と可視化画像の縦画素数及び横画素数とはそれぞれ同じである。ただし、複数の画像間における位置ずれが補正される場合には、撮影された画像と可視化画像との画素数が異なる場合もあり得る。
【０１０３】
さらに、画像作成部１１ｂにより、作成された可視化画像が表示部１４に表示されたり、画素位置（ｘ，ｙ）と当該画素の輝度値Ｌansとの組み合わせデータがデータファイルとして記憶部１２等に保存されたりする。
【０１０４】
そして、制御部１１は、Ｓ２の処理において読み込まれた画像データ（時刻識別子ｔstartからｔendまで）に関する処理を終了する。
【０１０５】
以上のように構成された燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムによれば、火炎の情報が弱く相対的に監視対象物の情報が強い画像を作成したり、常に一定の発光を示す監視対象物が強調される画像を作成したり、或いは、複数の画像の各画素における平均的な輝度値が合成された画像を作成したりすることができるので、燃焼場における監視対象物を可視観察することが可能になる。
【０１０６】
なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。
【０１０７】
例えば、上述の実施形態では燃焼場の撮影（Ｓ１）において撮影によって検出される光の波長が限定・特定されるようにしていないが（言い換えると、可視光並びに例えば近赤外線，中赤外線，及び遠赤外線のうちの何れの波長であっても良いとされているが）、燃焼場の撮影において検出される光の波長が限定・特定されるようにしても良い。具体的には、
ｉ）大凡１ μｍ を中心とする波長帯（近赤外線）
具体的には例えば、概ね０．９７〜１．１ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
ii）大凡１．２ μｍ を中心とする波長帯（近赤外線）
具体的には例えば、概ね１．２〜１．３ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
iii)大凡１．６ μｍ を中心とする波長帯（近赤外線）
具体的には例えば、概ね１．５〜１．７ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
iv）大凡２．１ μｍ を中心とする波長帯（近赤外線）
具体的には例えば、概ね２〜２．３ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
ｖ）大凡３．８ μｍ を中心とする波長帯（中赤外線）
具体的には例えば、概ね３．４〜４．２ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
若しくは、概ね３．４〜３．８ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
vi）大凡１０．２ μｍ を中心とする波長帯（遠赤外線）
具体的には例えば、概ね７．５〜１３ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部
のうちの少なくとも一つ（一部）の波長のみが検出されて取得された画像が用いられるようにしても良い。この場合、前記のそれぞれの波長が検出可能である撮像手段が選定されて用いられたり、必要に応じて撮像手段と燃焼場との間にバンドパスフィルタ等の光学フィルタ類が配設されたりして、燃焼場の撮影が行われる。ただし、監視対象部位を含む領域からの光に対して非線形結晶を用いた波長変換が行われる場合には、波長変換後の光（上述の実施形態におけるＳＦＧ光としての可視光）が検出可能である撮像手段が選定されて用いられる。本発明者の検討によると、ボイラの火炉内の燃焼場の観察には、上記のうちの中赤外線に該当する概ね３．４〜４．２ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部若しくは概ね３．４〜３．８ μｍ 程度の範囲のうちの少なくとも一部の波長を赤外線を検出する撮像手段を用いて検出する撮影、或いは、前記波長の光に対して非線形結晶を用いて波長変換した上で可視光を検出する撮像手段を用いて行う撮影が特に好ましい。
【０１０８】
また、上述の実施形態では画素毎の輝度値の設定（Ｓ２）においてＳ１の処理によって撮影されて取得された複数の画像データがそのまま用いられるようにしているが、必要に応じ、Ｓ１の処理によって取得された画像データに対して前処理が施されるようにしても良い。
【０１０９】
具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、複数の画像データのそれぞれに対してコントラスト調整が施されるようにしても良い。コントラスト調整は、元の画像データにおいて出現する輝度値の値の範囲を少なくとも含む指定範囲を輝度値の階調の値の範囲の全体に引き伸ばす処理であり、具体的には例えば下記の数式２を用いて画素毎の輝度値の値を変換する処理である。
［数２］  Ｌ’＝ (Ｌ−ｍｉｎ)／(ＭＡＸ−ｍｉｎ)×Ｇ
ここに、  Ｌ’：コントラスト調整後の画素毎の輝度値，
Ｌ：コントラスト調整前の（言い換えると、元の）画素毎の輝度値，
ＭＡＸ：指定範囲の輝度値の最大値，
ｍｉｎ：指定範囲の輝度値の最小値，
Ｇ：輝度値の階調の値の最大値（なお、最小値は０(ゼロ)とする）
をそれぞれ表す。
【０１１０】
なお、数式２における、ＭＡＸの値は元の画像データにおいて出現する輝度値の最大値でも良く、また、ｍｉｎの値は元の画像データにおいて出現する輝度値の最小値でも良い。また、輝度値の階調は例えば０から２５５までの範囲として設定される（即ち、２５６階調）ことが考えられ、この場合にはＧの値は２５５に設定される。
【０１１１】
コントラスト調整が施されることにより、元の画像データにおいて出現する輝度値の値の範囲であって真に必要な値の範囲のみに着目することが可能になり、輝度値の分解能が高まり、結果として画像の視認性が高められ得る。
【実施例１】
【０１１２】
本発明の燃焼場の観察方法の妥当性を検証した実施例を図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。
【０１１３】
本実施例では、微粉炭焚きボイラの火炉（具体的には、炉壁）に設けられている監視窓からみてバーナ火炎（言い換えると、燃焼ガス）を挟んだ対面の炉内壁面及び計測用ポートを観察目標（即ち、監視対象部位）とし、前記監視窓から、運転中のボイラの火炉内における燃焼場の撮影が行われた。なお、計測用ポートは、火炉内に連通する孔であり、監視窓から見ると炉内壁面における開口として認識される。
【０１１４】
本実施例では、また、可視光（言い換えると、概ね可視光の範囲の光の波長）が検出可能であるデジタルビデオカメラが撮像手段として用いられ、動画撮影によって取得された動画像からフレーム切り出しが行われた結果としての個々のフレーム画像のデータが複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝（但し、時刻識別子ｔはｔstartからｔendまで）として用いられた。
【０１１５】
動画像からのフレーム切り出しによって得られた複数の画像データの一例（具体的には、画像として構成したもの）として図８Ａに示す画像が得られた。
【０１１６】
図８Ａに示す画像から、当該画像では、バーナ火炎（燃焼ガス）の発光が障害となり、バーナ火炎（燃焼ガス）を挟んだ対面の炉内壁面及び計測用ポートの可視観察は不可能であることが確認された。
【０１１７】
次に、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関して画素位置（ｘ，ｙ）別に時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌのうちで値が最も小さい輝度値Ｌminが抽出され（即ち、上述の実施形態における方法Ｉ）、そして、画素毎の輝度値が画素位置（ｘ，ｙ）別の輝度値Ｌminである一枚の画像（即ち、可視化画像）が作成（言い換えると、再構成）され、図８Ｂに示す可視化画像が得られた。
【０１１８】
図８Ｂに示す可視化画像から、当該画像では、バーナ火炎（燃焼ガス）の発光の影響が低減され、バーナ火炎（燃焼ガス）を挟んだ対面の炉内壁面及び計測用ポートの可視観察が可能であることが確認された。
【０１１９】
以上の結果から、本発明によれば、画像処理を施すことにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響を低減して燃焼ガスを挟んだ対面の炉内構造物等の状況の観察が可能であることが確認された。
【実施例２】
【０１２０】
本発明の燃焼場の観察方法の妥当性を検証した他の実施例を図９Ａ乃至図９Ｃを用いて説明する。
【０１２１】
本実施例では、微粉炭焚きボイラの火炉内の火炉出口吊り下げ過熱器を観察目標（即ち、監視対象部位）とし、前記火炉（具体的には、炉壁）に設けられている監視窓から、運転中のボイラの火炉内における燃焼場の撮影が行われた。
【０１２２】
本実施例では、また、３．９ μｍ 近傍の波長帯（中赤外線）の範囲の光の波長が検出可能であるデジタルビデオカメラ（中赤外線カメラ）が撮像手段として用いられ、動画撮影によって取得された動画像からフレーム切り出しが行われた結果としての個々のフレーム画像のデータが複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝（但し、時刻識別子ｔはｔstartからｔendまで）として用いられた。
【０１２３】
動画像からのフレーム切り出しによって得られた複数の画像データの一例（具体的には、画像として構成したもの）として図９Ａに示す画像が得られた。
【０１２４】
図９Ａに示す画像から、当該画像では、バーナ火炎（言い換えると、燃焼ガス）の発光の影響が低減され、火炉出口吊り下げ過熱器（図中の白矢印で指し示す構造）のあらましを可視観察可能であることが確認された。
【０１２５】
次に、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関して画素位置（ｘ，ｙ）別に時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌのうちで値が最も小さい輝度値Ｌminが抽出され（即ち、上述の実施形態における方法Ｉ）、そして、画素毎の輝度値が画素位置（ｘ，ｙ）別の輝度値Ｌminである一枚の画像（即ち、可視化画像）が作成（言い換えると、再構成）され、図９Ｂに示す可視化画像が得られた。
【０１２６】
図９Ｂに示す可視化画像から、当該画像では、バーナ火炎（燃焼ガス）の発光の影響が図９Ａよりも一層低減され、過熱器の奥や下まで（図中の白矢印で指し示す部位など）確認することができる程度まで可視化の程度が向上することが確認された。
【０１２７】
また、複数の画像データ｛ｘ，ｙ，ｔ，Ｌ｝に関して画素位置（ｘ，ｙ）別に時刻識別子ｔstartからｔendまでの全ての輝度値Ｌの平均値Ｌavgが算出され（即ち、上述の実施形態における方法IV）、そして、画素毎の輝度値が画素位置（ｘ，ｙ）別の輝度値Ｌavgである一枚の画像（即ち、可視化画像）が作成（言い換えると、再構成）され、図９Ｃに示す可視化画像が得られた。
【０１２８】
図９Ｃに示す可視化画像から、当該画像では、バーナ火炎（燃焼ガス）の発光の影響が図９Ａよりも一層低減され、過熱器の輪郭（図中の白矢印で指し示す部位など）が一層鮮明になる程度まで可視化の程度が向上することが確認された。
【０１２９】
以上の結果から、本発明によれば、撮影において検出する光の波長を限定・特定する（本実施例では、３．９ μｍ 近傍の波長帯）と共に画像処理を施すことにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響を低減して燃焼場の炉内構造物等の状況の観察が可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明の燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラムは、燃焼場における火炎（燃焼ガス）の光学像を除去して火炎の存在に影響されること無く燃焼場の状況を可視化することができるので、あくまで一例として挙げると、燃焼場の状況把握が非常に重要であるボイラが組み込まれた微粉炭燃焼システムを運用する火力発電などの分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【０１３１】
Ｓ１  燃焼場の撮影
Ｓ２  画素毎の輝度値の設定
Ｓ３  可視化画像の作成
１０  燃焼場の観察装置
１７  燃焼場の観察プログラム
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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