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公開番号2025174440
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080826
出願日2024-05-17
発明の名称水素火炎可視化装置
出願人株式会社四国総合研究所
代理人個人,個人,個人
主分類H04N 7/18 20060101AFI20251120BHJP(電気通信技術)
要約【課題】水素火炎までの距離を適切に把握することができる水素火炎可視化装置を提供する。
【解決手段】水素火炎の光を検知する第1可視化カメラ11および第2可視化カメラ21と、1以上の差分用カメラ12,22と、水素火炎の可視画像を生成するとともに、水素火炎までの距離を算出する画像処理部30と、水素火炎の可視画像および水素火炎までの距離を表示する表示装置50と、を有し、第1可視化カメラ11で撮像した画像と差分用カメラ12で撮像した画像から第1差分画像を生成し、当該第1差分画像に基づいて水素火炎の像を検出するとともに、第2可視化カメラ21で撮像した画像と差分用カメラ22で撮像した画像から第2差分画像を生成し、当該第2差分画像に基づいて水素火炎の像を検出し、第1差分画像に基づいて検出した水素火炎の像と、第2差分画像に基づいて検出した水素火炎の像との視差に基づいて、水素火炎までの距離を算出する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が所定値以上となる波長の光を検知する第１可視化カメラおよび第２可視化カメラと、
水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が前記所定値未満となる波長の光を検知する１以上の差分用カメラと、
前記第１可視化カメラ、前記第２可視化カメラおよび前記差分用カメラから受信した画像に基づき水素火炎の可視画像を生成するとともに、水素火炎までの距離を算出する画像処理部と、
前記画像処理部が生成した水素火炎の可視画像および水素火炎までの距離を表示する表示装置と、を有し、
前記画像処理部は、前記第１可視化カメラで撮像した画像と前記差分用カメラで撮像した画像から第１差分画像を生成し、当該第１差分画像に基づいて水素火炎の像を検出するとともに、前記第２可視化カメラで撮像した画像と前記差分用カメラで撮像した画像から第２差分画像を生成し、当該第２差分画像に基づいて水素火炎の像を検出し、前記第１差分画像に基づいて検出した水素火炎の像と、前記第２差分画像に基づいて検出した水素火炎の像との視差に基づいて、前記水素火炎までの距離を算出する、水素火炎可視化装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記差分用カメラは、第１差分用カメラと、第２差分用カメラとを有し、
前記第１可視化カメラと前記第１差分用カメラとを近接させて配置した、第１カメラユニットと、
前記第２可視化カメラと前記第２差分用カメラとを近接させて配置した、第２カメラユニットと、を有し、
前記画像処理部は、前記第１カメラユニットにおいて検出した前記水素火炎の像と、前記第２カメラユニットにおいて検出した前記水素火炎の像との視差に基づいて、前記水素火炎までの距離を算出する、請求項１に記載の水素火炎可視化装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、前記第１可視化カメラで撮像した画像に基づく水素火炎の検出結果と、前記第２可視化カメラで撮像した画像に基づく水素火炎の検出結果とを比較することで、水素火炎の誤検出を判定する、請求項１に記載の水素火炎可視化装置。
【請求項４】
前記差分用カメラは可視領域外の波長の光を検知する、請求項１に記載の水素火炎可視化装置。
【請求項５】
前記水素火炎可視化装置は、前記表示装置として機能する透過レンズを有するウェアラブルタイプの装置であり、
前記透過レンズに、前記画像処理部により検出した水素火炎の像、水素火炎の発生を示す警告情報、および／または、水素火炎までの距離情報を、投影する投影部を、有する、請求項１に記載の水素火炎可視化装置。
【請求項６】
前記水素火炎可視化装置は、ウェアラブルタイプの装置であり、
前記画像処理部を収納するケースと、
前記ケースの下方に配置され、前記表示装置として機能する透過レンズと、
前記ケースの一方の側方に配置された前記第１カメラユニットと、
前記ケースの他方の側方に配置された前記第２カメラユニットと、
前記ケースを装着者の頭部またはヘルメットに取り付ける取付部と、
前記ケースに収納され、前記透過レンズに、前記画像処理部により検出した水素火炎の像、水素火炎の発生を示す警告情報、および／または、水素火炎までの距離情報を、投影する投影部と、を備える、請求項２に記載の水素火炎可視化装置。
【請求項７】
前記投影部は、前記画像処理部により検出した水素火炎の像を前記透過レンズに投影し、
前記画像処理部は、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラで所定のキャリブレーション距離にあるチェッカーボードを撮像し、前記チェッカーボードが有する各マスの実空間での大きさと撮像画像での大きさとの関係から、前記キャリブレーション距離における画像座標系と実空間座標系との関係を求めるキャリブレーションを予め行い、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラで水素火炎を撮像した場合に、前記関係に基づいて、撮像した画像座標系の水素火炎の像の位置から、当該水素火炎が前記キャリブレーション距離にある場合の実空間座標系の位置を求め、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラの実空間座標系での位置、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラからそれぞれ見た水素火炎の前記キャリブレーション距離にある場合の実空間座標系での位置とに基づいて、水素火炎の実空間座標系の位置を求める、請求項５に記載の水素火炎可視化装置。
【請求項８】
水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が所定値以上となる波長の光を検知する２以上の可視化カメラで撮像した第１画像と、水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が前記所定値未満となる波長の光を検知する１以上の差分用カメラで撮像した第２画像と、を用いて、水素火炎を検出する、水素火炎の検出方法であって、
前記可視化カメラで撮像した画像と、前記差分用カメラで撮像した画像の差分画像を生成し、前記差分画像に基づいて水素火炎の像を検出し、
前記２以上の可視化カメラでそれぞれ撮像した画像に基づく前記差分画像に基づいて検出した各水素火炎の像の視差に基づいて、水素火炎までの距離を算出する、水素火炎の検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素の燃焼により生じる無色の水素火炎を可視化する水素火炎可視化装置に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池自動車や、燃料電池自動車に水素ガスを供給する水素ステーションなど、水素を利用する機会が増加している。一方で、水素が燃焼して発生する水素火炎は無色透明であり、水素ガスの漏れなどにより水素火炎が発生している場合に、どこに水素火炎が発生しているかを、人間が目で見て把握することができないという問題があった。
このような問題に対し、出願人は、太陽光が多い環境下でも発光強度が少ない小さな水素火炎を高精度で検知して可視化できる水素火炎監視装置として、太陽光にわずかしか含まれない１３４０～１５００ｎｍの波長領域の近赤外線を使って火炎画像を作成することで、発光強度が低い小さな水素火炎であっても可視化可能な水素火炎監視装置を提案している（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－２０５１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る発明では、水素火炎を可視化することはできても、水素火炎までの距離を適切に把握することができないという問題があった。水素火炎を安全に処理するため、水素火炎までの距離を適切に把握することができる水素火炎可視化装置が希求されていた。
【０００５】
本発明は、水素火炎までの距離を適切に把握することができる水素火炎可視化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】
【０００６】
本発明に係る水素火炎可視化装置は、水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が所定値以上となる波長の光を検知する第１可視化カメラおよび第２可視化カメラと、水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が前記所定値未満となる波長の光を検知する１以上の差分用カメラと、前記第１可視化カメラ、前記第２可視化カメラおよび前記差分用カメラから受信した画像に基づき水素火炎の可視画像を生成するとともに、水素火炎までの距離を算出する画像処理部と、前記画像処理部が生成した水素火炎の可視画像および水素火炎までの距離を表示する表示装置と、を有し、前記画像処理部は、前記第１可視化カメラで撮像した画像と前記差分用カメラで撮像した画像から第１差分画像を生成し、当該第１差分画像に基づいて水素火炎の像を検出するとともに、前記第２可視化カメラで撮像した画像と前記差分用カメラで撮像した画像から第２差分画像を生成し、当該第２差分画像に基づいて水素火炎の像を検出し、前記第１差分画像に基づいて検出した水素火炎の像と、前記第２差分画像に基づいて検出した水素火炎の像との視差に基づいて、前記水素火炎までの距離を算出する。
上記水素火炎可視化装置において、前記差分用カメラは、第１差分用カメラと、第２差分用カメラとを有し、前記第１可視化カメラと前記第１差分用カメラとを近接させて配置した、第１カメラユニットと、前記第２可視化カメラと前記第２差分用カメラとを近接させて配置した、第２カメラユニットと、を有し、前記画像処理部は、前記第１カメラユニットにおいて検出した前記水素火炎の像と、前記第２カメラユニットにおいて検出した前記水素火炎の像との視差に基づいて、前記水素火炎までの距離を算出する構成とすることができる。
上記水素火炎可視化装置において、前記画像処理部は、前記第１可視化カメラで撮像した画像に基づく水素火炎の検出結果と、前記第２可視化カメラで撮像した画像に基づく水素火炎の検出結果とを比較することで、水素火炎の誤検出を判定する構成とすることができる。
上記水素火炎可視化装置において、前記差分用カメラは可視領域外の波長の光を検知する構成とすることができる。
上記水素火炎可視化装置は、透過レンズを有するウェアラブルタイプの装置であり、前記透過レンズに、前記画像処理部により検出した水素火炎の像、水素火炎の発生を示す警告情報、および／または、水素火炎までの距離情報を、投影する投影部を、有する構成とすることができる。
上記水素火炎可視化装置は、ウェアラブルタイプの装置であり、前記画像処理部を収納するケースと、前記ケースの下方に配置され、前記表示装置として機能する透過レンズと、前記ケースの一方の側方に配置された前記第１カメラユニットと、前記ケースの他方の側方に配置された前記第２カメラユニットと、前記ケースを装着者の頭部またはヘルメットに取り付ける取付部と、前記ケースに収納され、前記透過レンズに、前記画像処理部により検出した水素火炎の像、水素火炎の発生を示す警告情報、および／または、水素火炎までの距離情報を、投影する投影部と、を備える構成とすることができる。
上記水素火炎可視化装置において、前記投影部は、前記画像処理部により検出した水素火炎の像を前記透過レンズに投影し、前記画像処理部は、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラで所定のキャリブレーション距離にあるチェッカーボードを撮像し、前記チェッカーボードが有する各マスの実空間での大きさと撮像画像での大きさとの関係から、前記キャリブレーション距離における画像座標系と実空間座標系との関係を求めるキャリブレーションを予め行い、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラで水素火炎を撮像した場合に、前記関係に基づいて、撮像した画像座標系の水素火炎の像の位置から、当該水素火炎が前記キャリブレーション距離にある場合の実空間座標系の位置を求め、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラの実空間座標系での位置、前記第１可視化カメラおよび前記第２可視化カメラからそれぞれ見た水素火炎の前記キャリブレーション距離にある場合の実空間座標系での位置とに基づいて、水素火炎の実空間座標系の位置を求める。
本発明に係る水素火炎の検出方法は、水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が所定値以上となる波長の光を検知する２以上の可視化カメラで撮像した第１画像と、水素火炎の発光スペクトルにおいて発光強度が前記所定値未満となる波長の光を検知する１以上の差分用カメラで撮像した第２画像と、を用いて、水素火炎を検出する、水素火炎の検出方法であって、前記可視化カメラで撮像した画像と、前記差分用カメラで撮像した画像の差分画像を生成し、前記差分画像に基づいて水素火炎の像を検出し、前記２以上の可視化カメラでそれぞれ撮像した画像に基づく前記差分画像に基づいて検出した各水素火炎の像の視差に基づいて、水素火炎までの距離を算出する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、水素火炎までの距離を適切に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る水素火炎可視化装置を示す正面図である。
（Ａ）は可視化カメラで撮像した画像の一例であり、（Ｂ）は差分用カメラで撮像した画像の一例である。
水素火炎の可視化の仕組みを説明するための図である。
（Ａ）はチェッカーボードの図であり、（Ｂ）はキャリブレーションの仕組みを説明するための図である。
（Ａ）は水素火炎が視野に存在しない場合の画面例であり、（Ｂ）は水素火炎が視野に存在する場合の画面例である。
他の実施形態に係る水素火炎可視化装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図に基づいて、本発明に係る水素火炎可視化装置の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る水素火炎可視化装置を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態に係る水素火炎可視化装置１は、頭部に装着するウェアラブルタイプの装置となっている。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態に係る水素火炎可視化装置１は、第１カメラユニット１０、第２カメラユニット２０、画像処理部３０、投影部４０、透過レンズ５０および取付部６０を有する。なお、ヘルメット１００は、特に限定されず、市販のヘルメットに伸縮バンドを有する取付部６０を介して装着することができる。また、図示しないバッテリは、取付部６０の後頭部側に配置され、第１カメラユニット１０、第２カメラユニット２０、ケース内に収納された画像処理部３０および投影部４０に電力を供給する。後頭部側にバッテリを配置することにより、装置の前後の重量バランスは良好である。なお、取付部６０をヘルメットではなく装着者の頭部に直接取り付けられるように構成してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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