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三次元化装置

国内特許コード P120006801
整理番号 E-061
掲載日 2012年3月6日
出願番号 特願2010-100846
公開番号 特開2010-281811
登録番号 特許第5522630号
出願日 平成22年4月26日(2010.4.26)
公開日 平成22年12月16日(2010.12.16)
登録日 平成26年4月18日(2014.4.18)
優先権データ
  • 特願2009-113537 (2009.5.8) JP
発明者
  • 川末 紀功仁
出願人
  • 国立大学法人 宮崎大学
発明の名称 三次元化装置
発明の概要 【課題】コンピュータ上で深さ方向の温度分布を対象物体を回転しながら確認することができる温度画像の三次元化装置を提供する。
【解決手段】既知の座標を有する複数の豆電球22を基準点とする基準物21と、対象物1及び基準物21からの発熱に基づいて対象物1の三次元情報を取得する三次元情報取得手段27と、実座標と温度画像座標とのキャリブレーションを行なう座標キャリブレーション手段31と、実座標から温度画像情報の温度画像座標への変換式を決定する変換式決定手段32と、決定された変換式に基づいて対象物1の三次元情報に係る全ての実座標を温度画像座標に変換する座標変換手段33と、変換された三次元情報の温度画像座標に基づいて三次元情報の温度情報を抽出する温度情報抽出手段34と、温度画像情報中の特定の温度画像座標と三次元情報中の特定の実座標とを対応付ける座標対応付手段35と、を備えて構成されている。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



赤外線は、温度をもつ物体すべてからその温度に応じた波長を放射するという性質をもっている。その温度に応じた波長分布を色画像として表し分析する装置をサーモグラフィと言う。サーモグラフィは、一度に広い面積を捉えることができるので温度の相対比較を簡単に分析できる。また、人体の体温変化の実験や機器の温度上昇異変などを一度に計測及び分析することが可能であり、対象物から離れて温度測定ができるので、動いている物体や、危険であるために近づけないものであっても離間した位置から簡単に温度計測及び分析することが可能である。また、非接触による計測であるため、食品、薬品、化学製品などでも衛生的に温度計測及び分析ができる。さらに、温度変化の激しい物体や微小な物体でも温度を乱すことなく温度計測及び分析することが可能である。しかし、サーモグラフィで撮影された画像は、一般的に温度情報をもった二次元の画像であるため、深さ方向の温度分布をコンピュータ上で物体を回転しながら確認することができないといった課題がある。

また、特許文献1には、三次元のサーモグラフィ画像を得るために、物体の立体画像を求めておき、物体の周りに沿って移動しながらサーモグラフィを測定し、得られた複数のサーモグラフィ画像を立体画像の対応部分に貼り付けるサーモグラフィ画像の処理方法について開示されている。

また、特許文献2には、テレビカメラとレーザ投光器に三次元位置と方向を検出できる三次元磁気センサを取り付け、テレビカメラとレーザ投光器をそれぞれ独立して動作させながら被測定対象物全体を計測することにより、死角を減少させると共に、流体の流動現象を計測することが可能な三次元計測装置について開示されている。

産業上の利用分野



本発明は、温度画像の三次元化装置に関し、さらに詳しくは、サーモグラフィで撮影された物体の二次元温度画像を立体的な三次元画像に変換する温度画像の三次元化装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
物体の形状に関する三次元情報及び物体表面の温度画像情報に基づいて該物体の三次元化した温度画像を得る三次元化装置であって、
既知の座標を有する複数の発熱源を基準点として生成する基準点生成手段と、前記物体及び前記基準点生成手段からの発熱に基づいて温度画像情報を取得する温度画像情報取得手段と、前記物体の形状に関する三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、前記各基準点に係る実座標と前記温度画像情報取得手段により得られた温度画像座標とのキャリブレーションを行なう座標キャリブレーション手段と、前記座標キャリブレーション手段によりキャリブレーションされた前記各基準点の実座標に基づいて実座標から前記温度画像座標への変換式を決定する変換式決定手段と、該変換式決定手段により決定された変換式に基づいて前記物体の三次元情報に係る全ての実座標を前記温度画像座標に変換する座標変換手段と、該座標変換手段により変換された前記三次元情報の温度画像座標に基づいて該三次元情報の温度情報を抽出する温度情報抽出手段と、を備え、
前記三次元情報取得手段は、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタと、前記物体に光を照射する投光手段と、該投光手段により前記物体表面に照射された光を撮像する撮像手段と、該三次元化装置の三次元位置と姿勢を検出する三次元磁気センサと、を備え、
前記三次元情報取得手段による前記物体の三次元計測と前記温度画像情報取得手段による温度画像情報の取得を同時に行い、前記物体の三次元情報に係る全ての実座標と前記温度情報抽出手段により抽出された温度情報に基づいて前記物体の温度画像を三次元化することを特徴とする三次元化装置。

【請求項2】
物体の形状に関する三次元情報及び物体表面の温度画像情報に基づいて該物体の三次元化した温度画像を得る三次元化装置であって、
既知の座標を有する複数の発熱源を基準点として生成する基準点生成手段と、前記物体及び前記基準点生成手段からの発熱に基づいて温度画像情報を取得する温度画像情報取得手段と、前記物体の形状に関する三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、前記各基準点に係る実座標と前記温度画像情報取得手段により得られた温度画像座標とのキャリブレーションを行なう座標キャリブレーション手段と、前記座標キャリブレーション手段によりキャリブレーションされた前記各基準点の実座標に基づいて実座標から前記温度画像座標への変換式を決定する変換式決定手段と、該変換式決定手段により決定された変換式に基づいて前記物体の三次元情報に係る全ての実座標を前記温度画像座標に変換する座標変換手段と、該座標変換手段により変換された前記三次元情報の温度画像座標に基づいて該三次元情報の温度情報を抽出する温度情報抽出手段と、を備え、
前記三次元情報取得手段は、前記物体に光を照射する投光手段と、前記投光手段により投光された光を前記物体に所定間隔で照射する光照射手段と、該光照射手段により前記物体表面に照射された光を撮像する撮像手段と、を備え、
前記三次元情報取得手段による前記物体の三次元計測と前記温度画像情報取得手段による温度画像情報の取得を同時に行い、前記物体の三次元情報に係る全ての実座標と前記温度情報抽出手段により抽出された温度情報に基づいて前記物体の温度画像を三次元化することを特徴とする三次元化装置。

【請求項3】
前記基準点生成手段は、前記発熱源を少なくとも三次元位置に夫々配置するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の三次元化装置。

【請求項4】
前記温度画像情報取得手段は、前記物体からの発熱に基づいて得られる温度画像情報を複数に分割して取得し、前記座標キャリブレーション手段により、前記取得した複数の温度画像情報に基づいてキャリブレーションパラメータを算出して前記複数の温度画像情報を繋ぎ合わせて前記物体から発熱する温度画像情報とすることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の三次元化装置。

【請求項5】
物体の形状に関する三次元情報及び物体表面の温度画像情報に基づいて該物体の三次元化した温度画像を得る三次元化装置であって、
前記物体から発熱する温度画像情報を取得する温度画像情報取得手段と、前記物体の形状に関する三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、前記温度画像情報取得手段により得られた温度画像情報中の特定の温度画像座標と前記三次元情報取得手段により得られた三次元情報中の特定の実座標とを対応付ける座標対応付手段と、前記座標対応付手段により対応付けられた前記実座標に基づいて実座標から前記温度画像座標への変換式を決定する変換式決定手段と、該変換式決定手段により決定された変換式に基づいて全ての前記実座標を前記温度画像座標に変換する座標変換手段と、を備え、
前記三次元情報取得手段は、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタと、前記物体に光を照射する投光手段と、該投光手段により前記物体表面に照射された光を撮像する撮像手段と、該三次元化装置の三次元位置と姿勢を検出する三次元磁気センサと、を備え、
前記三次元情報取得手段による前記物体の三次元計測と前記温度画像情報取得手段による温度画像情報の取得を同時に行い、前記座標変換手段により変換された前記温度画像座標に基づいて前記三次元情報に前記温度画像情報から得られた温度情報を当てはめて前記物体の温度画像を三次元化することを特徴とする三次元化装置。

【請求項6】
物体の形状に関する三次元情報及び物体表面の温度画像情報に基づいて該物体の三次元化した温度画像を得る三次元化装置であって、
前記物体から発熱する温度画像情報を取得する温度画像情報取得手段と、前記物体の形状に関する三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、前記温度画像情報取得手段により得られた温度画像情報中の特定の温度画像座標と前記三次元情報取得手段により得られた三次元情報中の特定の実座標とを対応付ける座標対応付手段と、前記座標対応付手段により対応付けられた前記実座標に基づいて実座標から前記温度画像座標への変換式を決定する変換式決定手段と、該変換式決定手段により決定された変換式に基づいて全ての前記実座標を前記温度画像座標に変換する座標変換手段と、を備え、
前記三次元情報取得手段は、前記物体に光を照射する投光手段と、前記投光手段により投光された光を前記物体に所定間隔で照射する光照射手段と、該光照射手段により前記物体表面に照射された光を撮像する撮像手段と、を備え、
前記三次元情報取得手段による前記物体の三次元計測と前記温度画像情報取得手段による温度画像情報の取得を同時に行い、前記座標変換手段により変換された前記温度画像座標に基づいて前記三次元情報に前記温度画像情報から得られた温度情報を当てはめて前記物体の温度画像を三次元化することを特徴とする三次元化装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010100846thum.jpg
出願権利状態 登録


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