JP7769241B2 - 乾燥検知装置、乾燥検知方法及び乾燥検知用プログラム - Google Patents

Description

この発明は、乾燥検知装置、乾燥検知方法及び乾燥検知用プログラムに関するものである。

従来、赤外線センサを用いて、気化熱による相対温度差から乾燥を測定する技術が知られている。しかしながら、この手法では、場所や周囲環境による周囲の温度の情報がノイズとなり、乾燥検知対象物の識別方法が曖昧になり、複雑で大量に画像情報を処理する必要があった。

特許文献１には、人検出システムにおける人の検出精度を向上させることを目的とするものが開示されている。この文献に記載の検出装置は、空間の背景熱画像を記憶する記憶装置と、空間における人の有無を検出する処理装置とを備える。処理装置は、空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成し、現在熱画像における現在温度と背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成する。更に、横軸及び縦軸の一方を背景温度、他方を差分温度とし、背景温度と差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成し、散布図に基づき、閾値を決定し、差分温度と閾値とを比較して、人の有無を検出するものである。

特許文献２には、十分な乾燥効率向上の効果が得られず、乾燥時間がかかり、コストが増大する原因となるおそれがあり、また、洗濯物全体に直接風を当てるためには、洗濯物を掛ける位置を工夫する等の必要があり、手間が掛かる問題があった、として新たな構成の扇風機が開示されている。この特許文献２に記載の扇風機は、扇風機本体と、この扇風機本体に設けられた温度検知手段とを備え、上記温度検知手段の温度検知結果に基づいて被乾燥物に向けて送風する構成としたものである。

特許文献３には赤外線カメラで撮像された熱画像データを適切に処理することができる画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムが開示されている。この画像処理装置は、赤外線カメラで撮像された熱画像データを取得する熱画像データ取得部と、シャッタを閉じた状態の赤外線カメラで撮像された第１の熱画像データを、赤外線カメラの使用環境の環境温度及び予め取得された較正データに基づいて補正することで、シャッタレス補正画像データを生成する補正部と、シャッタレス補正画像データに基づいて、経時的に変化するノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出部と、シャッタを開いた状態の赤外線カメラで撮像された第２の熱画像データのノイズ成分を除去するノイズ除去部と、を備えている。

特許文献４には、衣類乾燥機が開示されている。開示の衣類乾燥機は、シリンダと加熱器、モータ、温度センサおよびコントローラを有する。シリンダは、乾燥させる衣類を収容する。加熱器は、空気を加熱するとともに、シリンダ中に送る。モータはシリンダを回転させる。温度センサは、赤外線アレイセンサ、および、信号処理器を有する。赤外線アレイセンサは、衣類が放射する赤外線を検知するとともに、検知信号を出力する。信号処理器は、検知信号を処理して、衣類の温度分布均一度、および、平均温度の少なくとも一つを獲得するとともに、衣類の温度分布均一度、および、平均温度の少なくとも一つに基づいて、制御信号を出力する。コントローラは、制御信号に基づいて、乾燥工程を停止するか否かを決定する。上記の衣類乾燥機は、乾燥工程を自動で停止して、エネルギを節約することができる。

その他、特許文献５～９には、各種の乾燥検知装置が開示されている。

国際公開第２０２２－１７６１５１号 特開２０１９－０８５８８２号公報 特開２０２３－０９１４２８号公報 特開２０１８－０６９０５３号公報 特開平０９－１４５６４７号公報 特開２００２－２７５７８１号公報 特開２００２－２７３３０８号公報 特開２０１４－２０６４０９号公報 特表２０１９－５１２３８６号公報

以上のように従来の乾燥検知の装置、方法等は、様々なものがあるものの、乾燥対象物と環境背景を分離し、使用環境の影響を最小限にしつつ非接触で乾燥状態を知ることができるものはなかった。

本発明は上記のような従来における乾燥検知装置、方法の現状に鑑みなされたもので、その目的は、乾燥対象物と環境背景を分離し、使用環境の影響を最小限にしつつ非接触で乾燥状態を知ることができる乾燥検知装置、乾燥検知方法及び乾燥検知用プログラムを提供することである。

本発明の実施形態に係る乾燥検知装置は、乾燥対象物が配置される空間を撮像するセンサと、前記センサによって得られる画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換する熱画像データ変換手段と、乾燥対象物がないときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換手段により得られた背景熱画像データを保持する背景熱画像保持手段と、乾燥対象物が配置されているときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換手段により得られた対象物存在時熱画像データと、前記背景熱画像保持手段により保持されている背景熱画像データとの差分を求める差分熱画像データ取得手段と、この差分熱画像データ取得手段により求められる差分熱画像データの経時的変化に基づき乾燥対象物の乾燥判断を行う乾燥判断手段と、を具備する乾燥検知装置であって、
前記乾燥判断手段は、前記乾燥対象物において気化熱が影響しなくなり、一定の温度となったときに当該乾燥対象物の乾燥時における熱画像データを予め求めておき、前記差分熱画像データ取得手段により求められた差分熱画像データを構成する画素ごとに差分値が前記乾燥時における熱画像データ以上の値を有する画素を検出すると共にこの熱画像データ以上の値を有する画素の数を乾燥状態の画素数として求め、この乾燥状態の画素が所定数以上であるときに、乾燥完了を判断することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る乾燥検知装置では、前記空間における前記乾燥対象物のエリアを指示入力する乾燥対象物エリア指示部を備え、前記差分熱画像データ取得手段は、前記差分を求めるときに、前記乾燥対象物エリア指示部から指示入力されたエリアについての差分を求めることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る乾燥検知装置では、前記背景熱画像保持手段は、前記乾燥判断手段により判断が開始されてから所定時間毎に保持している背景熱画像データを更新することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る乾燥検知装置では、前記熱画像データ変換手段により行われる変換に用いる所要階調に変更を与える階調指示入力部を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る乾燥検知装置の構成図。 図１の乾燥検知装置をコンピュータにより構成した場合の構成図。 本発明の実施形態に係る乾燥検知装置を実現するプログラムの各手段を示す図。 本発明の実施形態に係る乾燥検知装置に用いられている赤外線アレイセンサにより得られた信号の熱画像データ変換のイメージを示す図。 本発明の実施形態に係る乾燥検知装置の動作を示すフローチャート。 乾燥対象物なしの空間を撮像し、熱画像データを取得した画像のイメージを示す図。 乾燥対象物の配置状態において、空間を撮像し、熱画像データを取得した画像のイメージを示す図。 図６の熱画像データと図７の熱画像データとの差分結果のイメージを示す図。 本発明の実施形態に係る乾燥検知装置の変形例の動作を示すフローチャート。 空間における上記乾燥対象物のエリアを指示入力した結果を説明する図。

以下添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る乾燥検知装置、乾燥検知方法及び乾燥検知用プログラムを説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、本発明の実施形態に係る乾燥検知装置の構成図を示す。本発明の実施形態に係る乾燥検知装置は、コントローラ１に、赤外線アレイセンサ２と、表示装置３と、入力装置４とが接続された構成を有している。赤外線アレイセンサ２は、乾燥対象物が配置される空間を撮像するものである。本実施形態では、赤外線アレイセンサ２として説明するが、この赤外線アレイセンサは、乾燥対象物が配置される空間を撮像するセンサであって、このセンサによって得られる画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換することができるセンサであれは、すべて含まれるものである。

本実施形態では、コントローラ１がマイクロコンピュータ等のコンピュータにより構成され、その構成は図２に示す通りである。即ち、ＣＰＵ１０が主メモリ１１内のプログラムやデータを用いて動作する乾燥検知装置を構成するものである。ＣＰＵ１０には、バス１２を介して外部記憶インタフェース１３、入力インタフェース１４、表示インタフェース１５、データ入力インタフェース１６が接続されている。

外部記憶インタフェース１３には、外部記憶装置２３が接続されている。外部記憶装置２３には、このシステムが動作を行うためのプログラムやデータが記憶されており、これらはＣＰＵ１０が主メモリ１１に適宜読み出して使用することができる。このため、外部記憶装置２３には、図３に示すように、熱画像データ変換手段２４と背景熱画像保持手段２５、差分熱画像データ取得手段２６及び乾燥判断手段２７を実現するプログラムが記憶されているものである。入力インタフェース１４には、キーボードやタッチパネル等の入力装置４とマウス等のポインティングデバイス２２が接続されている。表示インタフェース１５には、ＬＣＤ等の画面を有する表示装置３が接続されている。データ入力インタフェース１６には、赤外線アレイセンサ２が接続されている。

図３に示す熱画像データ変換手段２４は、上記赤外線アレイセンサ２によって得られる画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換するものである。赤外線アレイセンサ２が、例えば、Ｍ（正の整数）行Ｎ（正の整数）列の赤外線の光電変換素子（画素）を有し、その出力として図４に示す如くＭ行Ｎ列の画素に対応した温度を反映した信号（例えば、電圧）が出力されるものとする。これに対応して、熱画像データ変換手段２４は、上記電圧を所要階調の温度の熱画像データに変換する。ここで、熱画像データを青色から赤色までの波長に対応させてＬ（正の整数）階調で表現するものとし、Ｌ階調をｋビットで表すようにすることができる。

次に、背景熱画像保持手段２５、差分熱画像データ取得手段２６及び乾燥判断手段２７の機能を説明する。背景熱画像保持手段２５は、乾燥対象物がないときに上記空間を撮像し、上記熱画像データ変換手段２４により得られた背景熱画像データを保持する。差分熱画像データ取得手段２６は、乾燥対象物が配置されているときに上記空間を撮像し、上記熱画像データ変換手段２４により得られた対象物存在時熱画像データと、上記背景熱画像保持手段２５により保持されている背景熱画像データとの差分を求める。乾燥判断手段２７は、差分熱画像データ取得手段２６により求められる差分熱画像データの経時的変化に基づき乾燥対象物の乾燥判断を行う。

以上の通りに構成された乾燥検知装置は、図５に示されるフローチャートに対応するプログラムに従って動作する。以下、このフローチャートを参照して動作説明を行う。処理の開始となり、赤外線アレイセンサ２によって、乾燥対象物なしの空間を撮像し、熱画像データを取得して、これを保持する（Ｓ１１）。これによって背景熱画像データが保持される。図６に、保持された背景熱画像データに基づいて表示される画像の例を示す。次に、乾燥対象物の配置状態において、該空間を撮像し対象物存在時熱画像データを取得する（Ｓ１２）。このステップＳ１２において取得された対象物存在時熱画像データ基づいて表示される画像の例を、図７に示す。

次に、ステップＳ１２において取得した対象物存在時熱画像データと、ステップＳ１１において保持した背景熱画像データとの差分を求める（Ｓ１３）。図８に、差分データ基づいて表示される画像の例を示す。この結果、基本的には、図８に示す通りに乾燥対象物の部分の差分の熱画像データのみが残る。

このステップＳ１３に続き、気化熱判定用の温度パラメータによって、差分結果の熱画像データにフィルタリングを施し、乾燥状態の画素を表出させる（Ｓ１４）。例えば、乾燥対象物において気化熱が影響しなくなり、一定の温度となったときに対応する乾燥時の熱画像データを予め求めておく。そして、乾燥時に気化熱で温度低下する乾燥対象物（普通の洗濯物等）であれば、この温度以上の階調を有する差分値を有する画素の数（乾燥状態の画素数）を求める。また、乾燥時に気化熱で温度上昇する乾燥対象物（コンクリート等）であれば、この温度以下の階調を有する差分値を有する画素の数（乾燥状態の画素数）を求める。

上記ステップＳ１４に続いて乾燥状態の画素が所定数以上であるかを調べる（Ｓ１５）。ここでＮＯとなると、ステップＳ１２へ戻って、このステップＳ１２～Ｓ１５のループに係る処理が継続される。また、ステップＳ１５においてＹＥＳとなると、表示装置３において乾燥対象物の乾燥完了を表示するなどして報知を実行し（Ｓ１６）、終了となる。

上記において乾燥判断手段２７は、気化熱判定用の温度パラメータによって、差分結果の熱画像データにフィルタリングを施し、乾燥状態の画素を表出させ、乾燥状態の画素が所定数以上であるときに、乾燥完了を判断するものを示した。乾燥判断手段２７は、上記差分熱画像データ取得手段２６により得られる時系列の差分熱画像データに変化がなくなったときに、乾燥完了を判断するようにしてもよい。また、上記乾燥判断手段２７は、上記差分熱画像データ取得手段２６により得られる差分がゼロになったときに、即ち、背景の温度と変わらなくなったとき、乾燥完了を判断するようにしてもよい。

また、上記背景熱画像保持手段２５は、上記乾燥判断手段２７により判断が開始されてから所定時間毎に保持している背景熱画像データを更新するようにしてもよい。即ち、図９のフローチャートのように、図５のフローチャートのステップＳ１１とステップＳ１２の間に、保持した背景熱画像データを更新する時の到来を監視するステップＳ２１を設け、更新時が到来したときにはステップＳ１１へ戻って、赤外線アレイセンサ２によって、乾燥対象物なしの空間を撮像し、熱画像データを取得して、これを保持する（Ｓ１１）ように構成することができる。

また、上記空間における上記乾燥対象物のエリアを指示入力する乾燥対象物エリア指示部を備え、上記差分熱画像データ取得手段２６は、上記差分を求めるときに、上記乾燥対象物エリア指示部から指示入力されたエリアについての差分を行うようにいてもよい。例えば、入力装置４をタッチパネルとして、乾燥対象物のエリアを指示入力する旨のコマンドをタッチ入力すると共に、このエリアを図１０に示す如くタッチ入力して指示することができる。この場合には、通常の差分によって図１０に示すパターン絵柄のエリアが得られるとすると、より広い（或いは、狭い）エリアが実際の乾燥対象物である場合などに的確なる乾燥判定を行うことができる。

更に、上記熱画像データ変換手段２４により行われる変換に用いる所要階調に変更を与える階調指示入力部を備えるようにしてもよい。先の実施形態では、熱画像データを青色から赤色までの波長に対応させてＬ（正の整数）階調で表現するものとし、Ｌ階調をｋビットで表すようにすることができる、と述べた。この場合のＬの値は、予め熱画像データ変換手段２４が持っていることができる。これに代えて、例えば、入力装置４をキーボードとして、階調に変更を与える階調指示入力部とし、階調に変更を与える旨のコマンドとＬの値を入力することができる。例えばＬの値をデフォルトの値より大きくして、より詳細に乾燥の度合いを感知して正確な乾燥検知を行うことが可能である。

なお、上記実施形態では、背景熱画像保持手段２５が、乾燥対象物がないときに空間を撮像し、得られた背景熱画像データを保持し、これを用いて乾燥対象物の乾燥判断を行うようにするものとしたが、これに限定されない。即ち、乾燥対象物がないときに空間を撮像し、熱画像データ変換手段２４により得られた背景熱画像データについて各ピクセルの値を平均化（フラット化）して、これを背景熱画像データとして保持する。その後洗濯物などの乾燥対象物が配置されているときに前記空間を撮像し、上記熱画像データ変換手段２４により得られた対象物存在時熱画像データと、上記背景熱画像保持手段２５により保持されている背景熱画像データとの差分を求め、求められる差分熱画像データの経時的変化に基づき乾燥対象物の乾燥判断を行うようにしてもよい。即ち、乾燥終了するとフラット化した背景熱画像データと乾燥対象物が配置されているときに前記空間を撮像して得た対象物存在時熱画像データとが同じになり見えなくなる（差分がなくなる）ことにより、乾燥検出を行うことができる。

１ コントローラ
２ 赤外線アレイセンサ
３ 表示装置
４ 入力装置
１０ ＣＰＵ
１１ 主メモリ
１２ バス
１３ 外部記憶インタフェース
１４ 入力インタフェース
１５ 表示インタフェース
１６ データ入力インタフェース
２２ ポインティングデバイス
２３ 外部記憶装置
２４ 熱画像データ変換手段
２５ 背景熱画像保持手段
２６ 差分熱画像データ取得手段
２７ 乾燥判断手段

Claims (12)

1. 乾燥対象物が配置される空間を撮像するセンサと、
   前記センサによって得られる画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換する熱画像データ変換手段と、
   乾燥対象物がないときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換手段により得られた背景熱画像データを保持する背景熱画像保持手段と、
   乾燥対象物が配置されているときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換手段により得られた対象物存在時熱画像データと、前記背景熱画像保持手段により保持されている背景熱画像データとの差分を求める差分熱画像データ取得手段と、
   この差分熱画像データ取得手段により求められる差分熱画像データの経時的変化に基づき乾燥対象物の乾燥判断を行う乾燥判断手段と、
   を具備する乾燥検知装置であって、
   前記乾燥判断手段は、前記乾燥対象物において気化熱が影響しなくなり、一定の温度となったときに当該乾燥対象物の乾燥時における熱画像データを予め求めておき、前記差分熱画像データ取得手段により求められた差分熱画像データを構成する画素ごとに差分値が前記乾燥時における熱画像データ以上の値を有する画素を検出すると共にこの熱画像データ以上の値を有する画素の数を乾燥状態の画素数として求め、この乾燥状態の画素が所定数以上であるときに、乾燥完了を判断することを特徴とする乾燥検知装置。
2. 前記空間における前記乾燥対象物のエリアを指示入力する乾燥対象物エリア指示部を備え、
   前記差分熱画像データ取得手段は、前記差分を求めるときに、前記乾燥対象物エリア指示部から指示入力されたエリアについての差分を求めることを特徴とする請求項１に記載の乾燥検知装置。
3. 前記背景熱画像保持手段は、前記乾燥判断手段により判断が開始されてから所定時間毎に保持している背景熱画像データを更新することを特徴とする請求項１に記載の乾燥検知装置。
4. 前記熱画像データ変換手段により行われる変換に用いる所要階調に変更を与える階調指示入力部を備えることを特徴とする請求項１に記載の乾燥検知装置。
5. 乾燥対象物が配置される空間を撮像するセンサによって得て、画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換する熱画像データ変換ステップと、
   乾燥対象物がないときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換ステップにより得られた背景熱画像データを保持する背景熱画像保持ステップと、
   乾燥対象物が配置されているときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換ステップにより得られた対象物存在時熱画像データと、前記背景熱画像保持ステップにより保持されている背景熱画像データとの差分を求める差分熱画像データ取得ステップと、
   この差分熱画像データ取得ステップにより求められる差分熱画像データの経時的変化に基づき乾燥対象物の乾燥判断を行う乾燥判断ステップと、
   を具備する乾燥検知方法であって、
   前記乾燥判断ステップは、前記乾燥対象物において気化熱が影響しなくなり、一定の温度となったときに当該乾燥対象物の乾燥時における熱画像データを予め求めておき、前記差分熱画像データ取得ステップにより求められた差分熱画像データを構成する画素ごとに差分値が前記乾燥時における熱画像データ以上の値を有する画素を検出すると共にこの熱画像データ以上の値を有する画素の数を乾燥状態の画素数として求め、この乾燥状態の画素が所定数以上であるときに、乾燥完了を判断することを特徴とする乾燥検知方法。
6. 前記差分熱画像データ取得ステップは、前記差分を求めるときに、前記空間における前記乾燥対象物のエリアを指示入力する乾燥対象物エリア指示部から指示入力されたエリアについての差分を求めることを特徴とする請求項５に記載の乾燥検知方法。
7. 前記背景熱画像保持ステップでは、前記乾燥判断ステップにより判断が開始されてから所定時間毎に保持している背景熱画像データを更新することを特徴とする請求項５に記載の乾燥検知方法。
8. 階調指示入力部によって指示入力があると、前記熱画像データ変換ステップにより行われる変換に用いる所要階調に変更を与えることを特徴とする請求項５に記載の乾燥検知方法。
9. コンピュータを、
   乾燥対象物が配置される空間を撮像するセンサによって得られる画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換する熱画像データ変換手段、
   乾燥対象物がないときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換手段により得られた背景熱画像データを保持する背景熱画像保持手段、
   乾燥対象物が配置されているときに前記空間を撮像し、前記熱画像データ変換手段により得られた対象物存在時熱画像データと、前記背景熱画像保持手段により保持されている背景熱画像データとの差分を求める差分熱画像データ取得手段、
   この差分熱画像データ取得手段により求められる差分熱画像データの経時的変化に基づき乾燥対象物の乾燥判断を行う乾燥判断手段、
   として機能させる乾燥検知用プログラムであって、
   前記コンピュータを、前記乾燥判断手段として、前記乾燥対象物において気化熱が影響しなくなり、一定の温度となったときに当該乾燥対象物の乾燥時における熱画像データを予め求めておき、前記差分熱画像データ取得手段により求められた差分熱画像データを構成する画素ごとに差分値が前記乾燥時における熱画像データ以上の値を有する画素を検出すると共にこの熱画像データ以上の値を有する画素の数を乾燥状態の画素数として求め、この乾燥状態の画素が所定数以上であるときに、乾燥完了を判断するように機能させることを特徴とする乾燥検知用プログラム。
10. 前記コンピュータを、前記差分熱画像データ取得手段として、前記差分を求めるときに、前記空間における前記乾燥対象物のエリアを指示入力する乾燥対象物エリア指示部から指示入力されたエリアについての差分を求めるように機能させることを特徴とする請求項９に記載の乾燥検知用プログラム。
11. 前記コンピュータを、前記背景熱画像保持手段として、前記乾燥判断手段として機能する前記コンピュータにより判断が開始されてから所定時間毎に保持している背景熱画像データを更新するように機能させることを特徴とする請求項９に記載の乾燥検知用プログラム。
12. 前記所要階調に変更を与える階調指示入力部から入力があると、前記コンピュータを、前記熱画像データ変換手段として、入力された階調を用いて、乾燥対象物が配置される空間を撮像するセンサによって得られる画素毎の信号を所要階調の温度の熱画像データに変換するように機能させることを特徴とする請求項９に記載の乾燥検知用プログラム。