特開 2024-33383 放出量推定装置、放出量推定方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033383

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】放出量推定装置、放出量推定方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/02 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

G01M3/02 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136926

(22)【出願日】2022-08-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】池田 孝

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓太

(72)【発明者】

【氏名】荒川 宜彬

(72)【発明者】

【氏名】神原 信幸

(72)【発明者】

【氏名】乾 正幸

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 秀和

(72)【発明者】

【氏名】石本 芳隆

【テーマコード（参考）】

2G067

【Ｆターム（参考）】

2G067AA11

2G067CC04

2G067DD04

2G067DD06

(57)【要約】

【課題】検査対象からのガスの放出量を精度よく推定することができる放出量推定装置を提供する。
【解決手段】検査対象を撮影した検査画像に基づいて漏洩するガスの噴流を検知する検知部と、前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測する出口径計測部と、前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出する速度算出部と、前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出する体積算出部と、前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定する濃度推定部と、前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定する放出量推定部と、を備える放出量推定装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象から漏洩するガスの放出量を推定する放出量推定装置であって、
前記検査対象を撮影した検査画像に基づいて前記検査対象から漏洩する前記ガスの噴流を検知する検知部と、
前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測する出口径計測部と、
前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出する速度算出部と、
前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出する体積算出部と、
前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定する濃度推定部と、
前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定する放出量推定部と、
を備える放出量推定装置。

【請求項2】

前記速度算出部は、複数の検査画像のうち、第１検査画像の前記噴流出口側における前記噴流の外縁部の特徴点の位置と、前記第１検査画像よりも任意のフレーム数後の検査画像である第２検査画像における前記特徴点の位置との差に基づいて前記噴流の前記ポテンシャルコア領域の流速を算出する、
請求項１に記載の放出量推定装置。

【請求項3】

前記ガス濃度－輝度テーブルは、前記ガスの厚みに応じて異なる複数のテーブルを有し、
前記濃度推定部は、前記出口径に基づいて漏洩する前記ガスの厚みを推定し、推定した前記ガスの厚みに対応する前記テーブルに基づいて、前記漏洩ガス濃度を推定する、
請求項１に記載の放出量推定装置。

【請求項4】

前記濃度推定部は、
前記ポテンシャルコア領域内の所定範囲のピクセルの輝度値の平均値に基づいて、前記漏洩ガス濃度を推定し、
前記噴流の流速に応じて前記所定範囲の大きさを変更する、
請求項１から３の何れか一項に記載の放出量推定装置。

【請求項5】

検査対象から漏洩するガスの放出量を推定する放出量推定方法であって、
前記検査対象を撮影した検査画像に基づいて前記検査対象から漏洩する前記ガスの噴流を検知するステップと、
前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測するステップと、
前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出するステップと、
前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出するステップと、
前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定するステップと、
前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定するステップと、
を有する放出量推定方法。

【請求項6】

検査対象から漏洩するガスの放出量を推定する放出量推定装置に、
前記検査対象を撮影した検査画像に基づいて前記検査対象から漏洩する前記ガスの噴流を検知するステップと、
前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測するステップと、
前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出するステップと、
前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出するステップと、
前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定するステップと、
前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定するステップと、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、放出量推定装置、放出量推定方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスの漏洩を検知する技術として、ガス吸収波長（以下、「特定波長」とも記載する。）を検知できる赤外線カメラやレーザ光吸収分光装置などのガス検知ユニットを無人飛行体に搭載し、上空からガス配管のガス漏れを検査する手法がある（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

ガスが漏洩している場合、その漏洩箇所では特定波長が吸収されるため、例えばガス検知ユニットがカメラである場合、撮影した画像には漏洩ガスを示す黒い影が現れる。ガス濃度によって特定波長の吸収量が変わることから、この黒い影はガス濃度に応じた濃淡が現れる。よって、この黒い影が検出され、濃淡度合いが分析されることで、ガス漏洩の検知およびガス濃度の計測が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７０３７５６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、従来の技術では、特定波長吸収による可視化であるために、特に特定波長吸収が多く画像上で黒く見える場所に対しては、局所的にガス濃度が高いのか、ガスが存在する高さ方向の領域が大きい（厚みがある）のかを区別することが困難であった。このため、ガス配管等のガス漏洩箇所からどのくらいの量のガスが放出されているかを精度よく推定できない可能性があった。

【0006】

本開示の目的は、検査対象からのガスの放出量を精度よく推定することができる放出量推定装置、放出量推定方法、およびプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様によれば、検査対象から漏洩するガスの放出量を推定する放出量推定装置は、前記検査対象を撮影した検査画像に基づいて前記検査対象から漏洩する前記ガスの噴流を検知する検知部と、前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測する出口径計測部と、前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出する速度算出部と、前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出する体積算出部と、前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定する濃度推定部と、前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定する放出量推定部と、を備える。

【0008】

本開示の一態様によれば、検査対象から漏洩するガスの放出量を推定する放出量推定方法は、前記検査対象を撮影した検査画像に基づいて前記検査対象から漏洩する前記ガスの噴流を検知するステップと、前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測するステップと、前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出するステップと、前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出するステップと、前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定するステップと、前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定するステップと、を有する。

【0009】

本開示の一態様によれば、プログラムは、検査対象から漏洩するガスの放出量を推定する放出量推定装置に、前記検査対象を撮影した検査画像に基づいて前記検査対象から漏洩する前記ガスの噴流を検知するステップと、前記検査画像に基づいて前記検査対象の噴流出口の大きさを示す出口径を計測するステップと、前記検査画像に基づいて前記噴流のポテンシャルコア領域の流速を算出するステップと、前記出口径および前記噴流の流速に基づいて前記噴流の体積を算出するステップと、前記検査画像における前記ポテンシャルコア領域の輝度値と、前記ガスの濃度および前記ガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルとに基づいて、漏洩する前記ガスの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定するステップと、前記噴流の体積および前記漏洩ガス濃度に基づいて前記ガスの放出量を推定するステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0010】

上記態様によれば、検査対象からのガスの放出量を精度よく推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る監視システムの全体構成を示す概略図である。

【図2】一実施形態に係る放出量推定装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】一実施形態に係る検査画像の一例を示す図である。

【図4】噴流の特性を説明するための第１の図である。

【図5】噴流の特性を説明するための第２の図である。

【図6】一実施形態に係る放出量推定装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】一実施形態に係るガス濃度－輝度テーブルの一例を示す図である。

【図8】一実施形態に係るガス濃度の試験設備の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（放出量推定装置の全体構成）
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
図１は、一実施形態に係る監視システムの全体構成を示す概略図である。
監視システム１は、ガス配管９からのガスＧの漏洩を検知した場合に、漏洩するガスＧの放出量を推定する。ガス配管９は、ガス利用サイトなどに設置され、内部にガスＧを流通させるための配管である。ガス配管９は、本実施形態に係る放出量推定装置１０の検査対象の一例である。他の実施形態では、例えばガスＧの貯蔵タンクなどを検査対象としてもよい。

【0013】

図１に示すように、監視システム１は、放出量推定装置１０と、移動体２０と、カメラ３０とを備える。

【0014】

移動体２０は、例えばドローンなどの無人機であり、予め設定された監視経路に従って、または、操作者の操作指示に従って、ガス配管９の設置エリア内を移動する。

【0015】

カメラ３０は、移動体２０に搭載され、ガス配管９を撮影する。カメラ３０は、例えばガスＧのガス吸収波長（特定波長）を検知可能な赤外線カメラである。また、カメラ３０は、移動体２０およびガス配管９の位置関係に応じて撮影範囲Ｒの向き（撮影方向）を変更することにより、ガス配管９の上面、側面などの各部位を撮影可能である。

【0016】

移動体２０が設置エリア内を移動中に、カメラ３０はガス配管９を常時撮影する。また、移動体２０は、カメラ３０が撮影したガス配管９の画像（以下、検査画像とも記載する。）を放出量推定装置１０に逐次送信する。

【0017】

放出量推定装置１０は、移動体２０と通信可能に接続される。放出量推定装置１０は、移動体２０取得したガス配管９の検査画像に基づいてガス配管９からのガスＧの漏洩を検知した場合に、漏洩するガスＧの放出量を推定する。

【0018】

なお、図１には、放出量推定装置１０がガス配管９の設置エリアから離れた監視拠点に設けられる例が示されているが、これに限られることはない。他の実施形態では、放出量推定装置１０は移動体２０に内蔵されてもよい。

【0019】

（放出量推定装置の機能構成）
図２は、一実施形態に係る放出量推定装置の機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、放出量推定装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信インタフェース１４とを備える。

【0020】

プロセッサ１１は、所定のプログラムに従って動作することにより、検知部１１０、出口径計測部１１１、速度算出部１１２、体積算出部１１３、濃度推定部１１４、放出量推定部１１５としての機能を発揮する。

【0021】

検知部１１０は、カメラ３０がガス配管９を撮影した検査画像を移動体２０を通じて取得する。検知部１１０は、取得した検査画像に基づいて、ガス配管９から漏洩するガスＧの噴流Ｆを検知する。

【0022】

出口径計測部１１１は、検査画像に基づいてガス配管９の噴流出口９１の大きさを示す出口径を計測する。

【0023】

速度算出部１１２は、検査画像に基づいて噴流Ｆの流速を算出する。

【0024】

体積算出部１１３は、噴流出口９１の出口径および噴流の流速に基づいて噴流Ｆの体積を算出する。

【0025】

濃度推定部１１４は、検査画像に基づいてガス配管９から漏洩するガスＧの濃度（漏洩ガス濃度）を推定する。具体的には、濃度推定部１１４は、噴流Ｆの流速から検査画像における噴流Ｆのポテンシャルコア領域におけるガスＧの濃度を推定する。また、濃度推定部１１４は、ガスＧの濃度およびガスＧを撮影した画像の輝度値の関係を定めたテーブルと、検査画像のポテンシャルコア領域の輝度値とに基づいて、漏洩ガス濃度を推定する。

【0026】

放出量推定部１１５は、噴流Ｆの体積および濃度推定部１１４で推定された漏洩ガス濃度に基づいてガスＧの放出量を推定する。

【0027】

メモリ１２は、プロセッサ１１の動作に必要なメモリ領域を有する。

【0028】

ストレージ１３は、いわゆる補助記憶装置であって、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等である。

【0029】

通信インタフェース１４は、外部装置（移動体２０）との間で各種情報の送受信を行うためのインタフェースである。

【0030】

なお、放出量推定装置１０のプロセッサ１１が実行する所定のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶される。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。さらに、このプログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0031】

（噴流の特性について）
図３は、一実施形態に係る検査画像の一例を示す図である。
例えば、図１に示すように、ガス配管９の側面からガスＧが漏洩したとする。図３に示す検査画像は、ガスＧの漏洩箇所（噴流出口９１）および噴流Ｆを上方から（実線で示す移動体２０の位置から）撮影したものである。

【0032】

本実施形態では、カメラ３０はガスＧの特定波長を検知可能な赤外線カメラであり、ガスＧの漏洩箇所を含むガス配管９を撮影すると、図３に示すように、ガスＧの噴流Ｆが黒い影として映った検査画像を得る。背景が同じ輻射条件であれば、ガスＧの濃度が高いほど、または、ガスＧの厚みが大きいほど、検査画像の黒い影が濃くなる。しかしながら、上記したように、単に黒い影の濃淡度合いを分析したのみでは、ガスＧの濃度が高いのか、ガスＧの厚みが大きいのかを区別することが困難であり、ガスＧの放出量を精度よく推定することができない可能性があった。このため、本実施形態に係る放出量推定装置１０は、以下に説明する噴流Ｆの特性を利用して、ガスＧの放出量を推定する。

【0033】

図４は、噴流の特性を説明するための第１の図である。
図５は、噴流の特性を説明するための第２の図である。
図４に示すように、ある任意の流速以上の噴流Ｆは、ポテンシャルコアＰ１という運動量を保持する三角形状の領域を持つ。噴流ＦのポテンシャルコアＰ１を含む領域（以下、ポテンシャルコア領域Ｐ２とも記載する。）では、外乱の影響を受けにくいとされる。また、外乱のないポテンシャルコア領域Ｐ２およびその外部の流れの広がり特性は定式化されている。

【0034】

ポテンシャルコア領域Ｐ２よりも下流側の完全発達領域Ｐ３では、噴流Ｆの最大流速ｕｍは一様に低下するものの、最大流速ｕｍの低下幅は出口条件（出口流速Ｕ０、到達距離ｘ、出口径ｂ０）の関数であり、その周辺の流速ｕの減少（速度分布）は、図５に示すようなガウス分布で表現される。図５の縦軸は流速ｕを最大流速ｕｍで正規化した値、横軸はλ＝ｙ／ｘを表す。したがって、ポテンシャルコア領域Ｐ２および完全発達領域Ｐ３の噴流Ｆの幅方向Ｄｗへの広がり（速度分布の裾の広がり）も、理想的な条件であれば出口条件で一意に定めることができる。

【0035】

見かけ上、噴流Ｆは外乱によって揺らぎ、形が非定常的に変動する。揺らいでいる部分がポテンシャルコア領域Ｐ２の外側で外部と積極的に運動量を交換している領域とみなすならば、噴流Ｆの出口条件は外乱の影響が少ないと考えられる。このため、出口条件から求めたガスＧの体積流量および濃度を用いることで、従来技術と比較して高い精度でガスの漏洩流量を算出することが可能となる。したがって、本実施形態に係る放出量推定装置１０は、検査画像から噴流Ｆの出口条件を求め、この出口条件に基づいて、漏洩するガスＧの濃度および放出量を推定する。

【0036】

（放出量推定装置の処理フロー）
図６は、一実施形態に係る放出量推定装置の処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図６を参照しながら、放出量推定装置１０が漏洩するガスＧの濃度および放出量を推定する処理の流れについて説明する。

【0037】

まず、検知部１１０は、移動体２０から取得した検査画像（図３）に基づいて、ガス配管９から漏洩するガスＧの噴流Ｆを検知する（ステップＳ１）。検査画像からガスＧの漏洩（噴流Ｆ）を検知する技術は既知であるため、詳細な説明を省略する。

【0038】

次に、出口径計測部１１１は、検査画像に基づいて、出口条件の１つである噴流出口９１の出口径を計測する（ステップＳ２）。本実施形態では、図４に示すように、噴流出口９１の形状を円形と仮定し、出口径を噴流出口９１の半径ｂ０とする。

【0039】

次に、速度算出部１１２は、出口条件の１つである噴流Ｆの流速（出口流速）を算出する（ステップＳ３）。噴流出口９１におけるガスＧの流速は、ポテンシャルコアＰ１内の流速と一致する。また、ポテンシャルコア領域Ｐ２の噴流Ｆ外縁部において、ガスＧの流速は理想的には図５に例示すしたようなガウス分布となる。ポテンシャルコア領域Ｐ２よりもさらに後流となると、外縁部はガスＧの運動交換で乱れが大きいが、噴流出口９１付近であれば、外縁部のガスＧの流速はガウス分布に近いはずである。このため、速度算出部１１２は、検査画像の噴流出口９１付近の外縁部の流速からポテンシャルコア内の流速を推定し、噴流出口９１付近の流速を推定する。なお、噴流Ｆの外縁部の流速を求める理由は、噴流Ｆの中央部と比較して、周囲の流体との濃度差によって噴流Ｆの形状および輝度の特徴をとらえやすく、比較的正確に速度を求められるためである。

【0040】

速度算出部１１２は、オプティカルフローなどの流速計測技術を利用して、噴流出口９１付近における噴流Ｆの外縁部の流速を算出する。例えば、速度算出部１１２は、任意の検査画像（第１検査画像）から、噴流出口９１側（噴出方向Ｄｆの上流側）における噴流Ｆの外縁部の特徴点ｐ（ピクセル）を抽出する。例えば、特徴点ｐは、任意のピクセル領域を設けた際に、領域中心と、ピクセル領域内の輝度の差分量の積算値が閾値以上の点（いわゆるコーナー）である。ポテンシャルコア領域Ｐ２では外乱の影響を受けにくく、その外縁部（幅方向Ｄｗの端部）における拡散量は小さい。したがって、噴流出口９１付近から抽出した特徴点ｐは、ｎフレーム後（ｎは任意の値）に特徴点ｐ’の位置に移動したときも、形状および輝度は保たれていると想定される。このような想定のもと、速度算出部１１２は、ｎフレーム後の検査画像（第２検査画像）から特徴点ｐと同じ輝度値を有するピクセルを、特徴点ｐの移動先（特徴点ｐ’）として抽出する。速度算出部１１２は、時系列に連続する２つの検査画像における特徴点ｐ，ｐ’のピクセル座標の差から、噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の外縁部の流速ｕを算出する。なお、特徴点ｐ，ｐ’は噴流Ｆの外縁部の特徴的な形状を示す、複数のピクセルからなる領域であってもよい。

【0041】

なお、他の実施形態では、例えば、移動体２０にさらにレーザ照射装置を搭載し、ＰＩＶ（Particle Image Velocimetry）の技術を利用して、噴流Ｆの流速を算出するようにしてもよい。

【0042】

次に、体積算出部１１３は、半径ｂ０に基づく噴流出口９１の面積Ａ、および噴流Ｆの流速から噴流Ｆの体積Ｖを算出する（ステップＳ４）。例えば、噴流Ｆの体積Ｖは、噴流Ｆの到達位置ｘにおける最大流速ｕｍの予測式（１）、および最大流速ｕｍに対する幅方向Ｄｗの流速ｕの予測式（２）に基づいて、式（３）により求められる。

【0043】

【数1】

【0044】

【数2】

【0045】

【数3】

【0046】

次に、濃度推定部１１４は、ガスＧの濃度と輝度値との関係を表すガス濃度－輝度テーブルＴ（図７）を用いて、検査画像から漏洩ガス濃度（密度）を推定する（ステップＳ５）。

【0047】

図７は、一実施形態に係るガス濃度－輝度テーブルの一例を示す図である。
図７の縦軸はガス濃度（体積モル濃度、質量モル濃度、または質量％濃度）、横軸は輝度値を表す。また、ガス濃度－輝度テーブルＴは、ガスの厚み毎に異なるテーブルＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…を有する。

【0048】

図８は、一実施形態に係るガス濃度の試験設備の一例を示す図である。
ガス濃度－輝度テーブルＴは、事前に図８に示す試験設備８を用いて作成されたものである。試験設備８は、試験管８０と、黒体炉８１と、濃度計８２と、カメラ８３とを備える。カメラ８３は、カメラ３０と同じカメラであり、本実施形態ではガスＧの特定波長を検知可能な赤外線カメラである。

【0049】

試験管８０は透明な試験管であり、内部に予混合状態におけるガス濃度を変更したガスＧが入れられる。試験管８０にはガスＧの吸気口および排気口が設けられており、濃度計８２を確認しながらガスＧの吸気および排気を行い、試験管８０内のガス濃度を変更可能となっている。カメラ８３は、ガス濃度を変更する度に試験管８０内のガスＧおよび黒体炉８１を撮影した画像を放出量推定装置１０に出力する。

【0050】

放出量推定装置１０の濃度推定部１１４は、カメラ８３がガス濃度毎に撮影した画像から、黒体炉８１が映っている領域の輝度値を測定する。この輝度値が、ガスＧのガス濃度に対応する輝度値である。濃度推定部１１４は、ガス濃度および画像から測定した輝度値を関連付けて、ガス濃度－輝度テーブルＴを作成し、ストレージ１３に記録する。

【0051】

また、濃度推定部１１４は、試験管８０の長さＬ（すなわち、ガスＧの厚み）を変更して撮影した画像から、ガスの厚み別にガス濃度－輝度テーブルＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…（図７）を作成する。これにより、噴流出口９１の半径ｂ０に応じたガスＧの厚みに応じたガス濃度を推定することが可能となる。

【0052】

ガスＧは噴流Ｆとなる前は予混合状態であると仮定し、ポテンシャルコアＰ１ではこの予混合状態が維持されていると考える。このため、濃度推定部１１４は、ステップＳ５において、まず、検査画像における噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値を測定する。このとき、濃度推定部１１４は、ポテンシャルコア領域Ｐ２の幅方向Ｄｗの中心部、且つ噴流出口９１に近い側における所定範囲のピクセルの輝度値の平均値を、検査画像におけるポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値として算出する。また、所定範囲の大きさは、ステップＳ３で算出した噴流Ｆの流速に応じて変更してもよい。

【0053】

また、濃度推定部１１４は、ステップＳ２で計測された噴流出口９１の半径ｂ０に基づいてガスＧの厚みを推定し、推定したガスＧの厚みに対応するガス濃度－輝度テーブルＴを読み出す。そして、濃度推定部１１４は、検査画像から測定したポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値と、ガス濃度－輝度テーブルＴとに基づいて、ガスＧの濃度を推定する。

【0054】

次に、放出量推定部１１５は、ステップＳ４で算出した噴流Ｆの体積Ｖに、ステップＳ５で推定したガスＧの濃度を乗じて、ガスＧの放出量（質量流量）を推定する（ステップＳ６）。

【0055】

（作用効果）
以上のように、本実施形態に係る放出量推定装置１０は、ガス配管９を撮影した検査画像に基づいて噴流出口９１の出口径（半径ｂ０）を計測する出口径計測部１１１と、検査画像に基づいて噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出する速度算出部１１２と、半径ｂ０および噴流Ｆの流速に基づいて噴流Ｆの体積Ｖを算出する体積算出部１１３と、検査画像における噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値と、ガス濃度－輝度テーブルＴとに基づいて漏洩ガス濃度を推定する濃度推定部１１４と、噴流Ｆの体積Ｖおよび漏洩ガス濃度に基づいてガスＧの放出量を推定する放出量推定部１１５と、を備える。

【0056】

このようにすることで、放出量推定装置１０は、噴流Ｆの特性を利用して、精度よくガスＧの放出量を推定することができる。

【0057】

例えば、試験により得られるガス濃度－輝度テーブルＴは、ガスＧの予混合状態におけるガス濃度と輝度値の関係を表したものである。このため、検査画像に映るガスＧの黒い影のうち、拡散量が大きい領域（例えば、完全発達領域Ｐ３）の輝度を測定した場合、正確な漏洩ガス濃度を計測することができない。しかしながら、本実施形態では、濃度推定部１１４は、予混合状態を維持しているとポテンシャルコアＰ１を含むポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度測定し、ガス濃度－輝度テーブルＴと照らし合わせるので、漏洩ガス濃度を精度よく推定することができる。また、体積は温度によって変化する可能性があるため、体積および漏洩ガス濃度から、ガスＧの放出量（質量流量）を求めることにより、正確なガスＧの漏洩量を計測することができる。

【0058】

さらに、速度算出部１１２は、下流側（完全発達領域Ｐ３）よりも比較的拡散量が小さいポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出することにより、噴流Ｆの流速を精度よく算出することができる。

【0059】

また、速度算出部１１２は、任意の検査画像における噴流出口９１側における噴流Ｆの外縁部の特徴点ｐの位置と、任意のフレーム数後の検査画像における特徴点ｐ’の位置との差に基づいて、噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出する。

【0060】

速度算出部１１２は、このように噴流出口９１側の特徴点ｐ，ｐ’から流速を算出することにより、より確実にポテンシャルコア領域Ｐ２の範囲内の流速を求めることができる。また、噴流Ｆの外縁部の流速ｕから、速度分布に基づいて噴流Ｆの最大流速ｕｍを算出することが可能である。

【0061】

また、ガス濃度－輝度テーブルＴは、ガスＧの厚みに応じて異なる複数のテーブルＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…を有し、濃度推定部１１４は、噴流出口９１の半径ｂ０に基づいて漏洩するガスＧの厚みを推定し、推定したガスＧの厚みに対応するテーブルに基づいて、漏洩ガス濃度を推定する。

【0062】

上記したように、従来の技術では、画像の輝度値からガスの濃度が濃いのかガスの厚みが大きいのかを区別することは困難であり、ガス濃度を正確に推定できない可能性があった。これに対し、本実施形態では、濃度推定部１１４は、噴流出口９１の半径ｂ０からガスＧの厚みを推定し、ガスＧの厚みに応じたガス濃度－輝度テーブルを利用することにより、漏洩ガス濃度を精度よく推定することができる。

【0063】

また、濃度推定部１１４は、ポテンシャルコア領域Ｐ２内の所定範囲のピクセルの輝度値の平均値に基づいて漏洩ガス濃度を推定する。また、濃度推定部１１４は、噴流Ｆの流速に応じて所定範囲の大きさを変更する。

【0064】

このようにすることで、濃度推定部１１４は、流速に応じて、ポテンシャルコアＰ１が存在すると推測される領域の輝度を適切に測定することができる。上記したように、ポテンシャルコアＰ１では予混合状態が維持されているので、ポテンシャルコアＰ１の輝度およびガス濃度－輝度テーブルＴから、より精度よく漏洩ガス濃度を推定することができる。

【0065】

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。

【0066】

上述した実施形態に係る放出量推定装置１０は、単独のコンピュータによって構成されるものであってもよいし、放出量推定装置１０の構成を複数のコンピュータに分けて配置し、複数のコンピュータが互いに協働することで放出量推定装置１０として機能するものであってもよい。このとき、放出量推定装置１０を構成する一部のコンピュータが移動体２０の内部に搭載され、他のコンピュータが移動体２０の外部に設けられてもよい。

【0067】

また、上述した実施形態では、カメラ３０が移動体２０に搭載される例について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、カメラ３０はガス配管９の設置エリア内に所定間隔毎に設置された固定カメラであってもよい。

【0068】

さらに、上述した実施形態では、放出量推定装置１０の濃度推定部１１４がガス濃度－輝度テーブルＴを作成する例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、ガス濃度－輝度テーブルＴは放出量推定装置１０以外の他のコンピュータで作成されてもよい。

【0069】

また、上述した実施形態では、ガスＧの厚み毎に複数のガス濃度－輝度テーブルＴを作成する例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、例えば試験設備８の試験管８０とカメラ８３との離間距離を変えて、離間距離毎のガス濃度－輝度テーブルＴをさらに作成してもよい。この場合、濃度推定部１１４は、カメラ３０とガス配管９との離間距離に応じてテーブルを切り替えて用いることにより、より精度よくガス濃度を推定することが可能となる。

【0070】

＜付記＞
上述の実施形態に記載の放出量推定装置、放出量推定方法、およびプログラムは、例えば以下のように把握される。

【0071】

（１）第１の態様によれば、検査対象９から漏洩するガスＧの放出量を推定する放出量推定装置１０は、検査対象９を撮影した検査画像に基づいて検査対象９から漏洩するガスＧの噴流Ｆを検知する検知部１１０と、検査画像に基づいて検査対象９の噴流出口９１の大きさを示す出口径を計測する出口径計測部１１１と、検査画像に基づいて噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出する速度算出部１１２と、出口径および噴流Ｆの流速に基づいて噴流Ｆの体積を算出する体積算出部１１３と、検査画像におけるポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値と、ガスＧの濃度およびガスを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルＴとに基づいて、漏洩するガスＧの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定する濃度推定部１１４と、噴流Ｆの体積および漏洩ガス濃度に基づいてガスＧの放出量を推定する放出量推定部１１５と、を備える。

【0072】

このようにすることで、放出量推定装置１０は、噴流Ｆの特性を利用して、精度よくガスＧの放出量を推定することができる。

【0073】

例えば、試験により得られるガス濃度－輝度テーブルＴは、ガスＧの予混合状態におけるガス濃度と輝度値の関係を表したものである。このため、検査画像に映るガスＧの黒い影のうち、拡散量が大きい領域（例えば、完全発達領域Ｐ３）の輝度を測定した場合、正確な漏洩ガス濃度を計測することができない。しかしながら、本実施形態では、濃度推定部１１４は、予混合状態を維持しているとポテンシャルコアＰ１を含むポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度を測定し、ガス濃度－輝度テーブルＴと照らし合わせるので、漏洩ガス濃度を精度よく推定することができる。また、体積は温度によって変化する可能性があるため、体積および漏洩ガス濃度から、ガスＧの放出量（質量流量）を求めることにより、正確なガスＧの漏洩量を計測することができる。

【0074】

さらに、速度算出部１１２は、下流側（完全発達領域Ｐ３）よりも比較的拡散量が小さいポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出することにより、噴流Ｆの流速を精度よく算出することができる。

【0075】

（２）第２の態様によれば、第１の態様に係る放出量推定装置１０において、速度算出部１１２は、複数の検査画像のうち、第１検査画像の噴流出口９１側における噴流Ｆの外縁部の特徴点ｐの位置と、第１検査画像よりも任意のフレーム数後の検査画像である第２検査画像における特徴点ｐ’の位置との差に基づいて噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出する。

【0076】

速度算出部１１２は、このように噴流出口９１側の特徴点ｐ，ｐ’から流速を算出することにより、より確実にポテンシャルコア領域Ｐ２の範囲内の流速を求めることができる。また、噴流Ｆの外縁部の流速ｕから、速度分布に基づいて噴流Ｆの最大流速ｕｍを算出することが可能である。

【0077】

（３）第３の態様によれば、第１または第２の態様に係る放出量推定装置１０において、ガス濃度－輝度テーブルＴは、ガスＧの厚みに応じて異なる複数のテーブルを有し、濃度推定部１１４は、出口径に基づいて漏洩するガスＧの厚みを推定し、推定したガスＧの厚みに対応するテーブルに基づいて、漏洩ガス濃度を推定する。

【0078】

このようにすることで、濃度推定部１１４は、噴流出口９１の半径ｂ０からガスＧの厚みを推定し、ガスＧの厚みに応じたガス濃度－輝度テーブルを利用することにより、漏洩ガス濃度を精度よく推定することができる。

【0079】

（４）第４の態様によれば、第１から第３の何れか一の態様に係る放出量推定装置１０において、濃度推定部１１４は、ポテンシャルコア領域Ｐ２内の所定範囲のピクセルの輝度値の平均値に基づいて、漏洩ガス濃度を推定し、噴流Ｆの流速に応じて所定範囲の大きさを変更する。

【0080】

このようにすることで、濃度推定部１１４は、流速に応じて、ポテンシャルコアＰ１が存在すると推測される領域の輝度を適切に測定することができる。ポテンシャルコアＰ１では予混合状態が維持されているので、ポテンシャルコアＰ１の輝度およびガス濃度－輝度テーブルＴから、より精度よく漏洩ガス濃度を推定することができる。

【0081】

（５）第５の態様によれば、検査対象９から漏洩するガスＧの放出量を推定する放出量推定方法であって、検査対象９を撮影した検査画像に基づいて検査対象から漏洩するガスＧの噴流Ｆを検知するステップと、検査画像に基づいて検査対象の噴流出口９１の大きさを示す出口径を計測するステップと、検査画像に基づいて噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出するステップと、出口径および噴流Ｆの流速に基づいて噴流Ｆの体積を算出するステップと、検査画像におけるポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値と、ガスＧの濃度およびガスＧを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルＴとに基づいて、漏洩するガスＧの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定するステップと、噴流Ｆの体積および漏洩ガス濃度に基づいてガスＧの放出量を推定するステップと、を有する。

【0082】

（６）第６の態様によれば、プログラムは、検査対象９から漏洩するガスＧの放出量を推定する放出量推定装置１０に、検査対象９から漏洩するガスＧの放出量を推定する放出量推定方法であって、検査対象９を撮影した検査画像に基づいて検査対象から漏洩するガスＧの噴流Ｆを検知するステップと、検査画像に基づいて検査対象の噴流出口９１の大きさを示す出口径を計測するステップと、検査画像に基づいて噴流Ｆのポテンシャルコア領域Ｐ２の流速を算出するステップと、出口径および噴流Ｆの流速に基づいて噴流Ｆの体積を算出するステップと、検査画像におけるポテンシャルコア領域Ｐ２の輝度値と、ガスＧの濃度およびガスＧを撮影した画像の輝度値の関係を定めたガス濃度－輝度テーブルＴとに基づいて、漏洩するガスＧの濃度を示す漏洩ガス濃度を推定するステップと、噴流Ｆの体積および漏洩ガス濃度に基づいてガスＧの放出量を推定するステップと、を実行させる。

【符号の説明】

【0083】

１ 監視システム
９ ガス配管（検査対象）
９１ 噴流出口
１０ 放出量推定装置
１１ プロセッサ
１１０ 検知部
１１１ 出口径計測部
１１２ 速度算出部
１１３ 体積算出部
１１４ 濃度推定部
１１５ 放出量推定部
１２ メモリ
１３ ストレージ
１４ 通信インタフェース
２０ 移動体
３０ カメラ
８ 試験設備
８０ 試験管
８１ 黒体炉
８２ 濃度計
８３ カメラ
Ｐ１ ポテンシャルコア
Ｐ２ ポテンシャルコア領域
Ｐ３ 完全発達領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】