特許 7403942 燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】燃焼場の観察方法、観察装置、及び観察プログラム

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/50 20060101AFI20231218BHJP

   F23G 5/00 20060101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

F23G5/50

F23G5/00 A

F23G5/00 109

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018089217

(22)【出願日】2018-05-07

(65)【公開番号】P2019196845

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-02-03

【審判番号】

【審判請求日】2022-11-30

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１７年１１月１３日発行（発送日 ２０１７年１１月１０日）の第５５回燃焼シンポジウム講演論文集の４３２－４３３頁（Ｂ３３１）にて公開

(73)【特許権者】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100087468

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 一美

(72)【発明者】

【氏名】吉田 匡秀

(72)【発明者】

【氏名】若林 信行

【合議体】

【審判長】間中 耕治

【審判官】槙原 進

【審判官】岩▲崎▼ 則昌

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８７２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３７７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６５８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３４９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－５０００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－９４０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３８３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７９５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５２５６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F22B 37/38

F23G 5/50

F23M 11/04

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像の各画素毎のＲＧＢのうちＲ信号とＧ信号の画素値のみを用い、且つ、前記Ｒ信号の画素値の重み係数よりも前記Ｇ信号の画素値の重み係数の方が大きい値に設定されてグレースケール変換され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が生成されることを特徴とする燃焼場の観察方法。

【請求項2】

前記グレースケール変換を行った後に、さらにコントラスト調整して前記画像が生成されることを特徴とする請求項１記載の燃焼場の観察方法。

【請求項3】

前記グレースケール変換の前に前記ＲＧＢ画像をコントラスト調整することを特徴とする請求項１記載の燃焼場の観察方法。

【請求項4】

火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって動画撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像のうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されて単色画像が生成され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られることを特徴とする燃焼場の観察方法。

【請求項5】

火炎越しに燃焼場を、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサで撮影することによって取得された、波長が４４０～６４０ｎｍである光線の画像が生成され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られることを特徴とする燃焼場の観察方法。

【請求項6】

火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって撮影することによって取得されたＲＧＢ画像の各画素毎のＲＧＢのうちＲ信号とＧ信号の画素値のみを用い、且つ、前記Ｒ信号の画素値の重み係数よりも前記Ｇ信号の画素値の重み係数の方が大きい値に設定されてグレースケール変換するグレースケール変換手段を有し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られることを特徴とする燃焼場の観察装置。

【請求項7】

前記グレースケール変換手段でグレースケール変換を施した後に、さらにコントラスト調整を施すコントラスト調整手段を有することを特徴とする請求項６記載の燃焼場の観察装置。

【請求項8】

前記グレースケール変換手段でグレースケール変換をする前の前記ＲＧＢ画像にコントラスト調整する手段を有することを特徴とする請求項６記載の燃焼場の観察装置。

【請求項9】

火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって動画撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像のうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されて単色画像を生成する手段を有し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られることを特徴とする燃焼場の観察装置。

【請求項10】

火炎越しに燃焼場を、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサで撮影することによって取得された、波長が４４０～６４０ｎｍである光線の画像を生成する手段を有し、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られることを特徴とする燃焼場の観察装置。

【請求項11】

火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像の各画素毎のＲＧＢのうちＲ信号とＧ信号の画素値のみを用い、且つ、前記Ｒ信号の画素値の重み係数よりも前記Ｇ信号の画素値の重み係数の方が大きい値に設定されてグレースケール変換し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像を生成する処理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12】

前記グレースケール変換処理を行った後に、さらにコントラスト調整して画像を生成する処理をコンピュータに行わせることを特徴とする請求項１１記載の燃焼場の観察プログラム。

【請求項13】

前記グレースケール変換処理の前に前記ＲＧＢ画像をコントラスト調整する処理をコンピュータに行わせることを特徴とする請求項１１記載の燃焼場の観察プログラム。

【請求項14】

火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって動画撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像のうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されて単色画像が生成され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が生成される処理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】

火炎越しに燃焼場を、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサで撮影することによって取得された、波長が４４０～６４０ｎｍである光線の画像を生成し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が生成される処理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。

【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】

【文献】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】

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、火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像の各画素毎のＲＧＢのうちＲ信号とＧ信号の画素値のみを用い、且つ、前記Ｒ信号の画素値の重み係数よりも前記Ｇ信号の画素値の重み係数の方が大きい値に設定されてグレースケール変換され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が生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、火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって撮影することによって取得されたＲＧＢ画像の各画素毎のＲＧＢのうちＲ信号とＧ信号の画素値のみを用い、且つ、前記Ｒ信号の画素値の重み係数よりも前記Ｇ信号の画素値の重み係数の方が大きい値に設定されてグレースケール変換するグレースケール変換手段を有し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られるようにしている。

【0012】

また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像の各画素毎のＲＧＢのうちＲ信号とＧ信号の画素値のみを用い、且つ、前記Ｒ信号の画素値の重み係数よりも前記Ｇ信号の画素値の重み係数の方が大きい値に設定されてグレースケール変換し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像を生成する処理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，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムによると、燃焼場を撮影した画像をグレースケール変換した画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【0018】

本発明の燃焼場の観察方法は、前記グレースケール変換を行った後に、さらにコントラスト調整して前記画像が生成されるようにしても良い。

【0019】

また、本発明の燃焼場の観察装置は、前記グレースケール変換手段でグレースケール変換を施した後に、さらにコントラスト調整を施すコントラスト調整手段を有するようにしても良い。

【0020】

また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、前記グレースケール変換処理を行った後に、さらにコントラスト調整して画像を生成する処理をコンピュータに行わせるようにしても良い。

【0021】

これらの燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムの場合には、燃焼場を撮影した画像をグレースケール変換してからコントラスト調整した画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【0022】

本発明の燃焼場の観察方法は、前記グレースケール変換の前に前記ＲＧＢ画像をコントラスト調整するようにしても良い。

【0023】

また、本発明の燃焼場の観察装置は、前記グレースケール変換手段でグレースケール変換をする前の前記ＲＧＢ画像にコントラスト調整する手段を有するようにしても良い。

【0024】

また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、前記グレースケール変換処理の前に前記ＲＧＢ画像をコントラスト調整する処理をコンピュータに行わせるようにしても良い。

【0025】

これらの燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムの場合には、燃焼場を撮影した画像をコントラスト調整してからグレースケール変換した画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【0026】

本発明の燃焼場の観察方法は、火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって動画撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像のうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されて単色画像が生成され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られるようにしても良い。

【0027】

また、本発明の燃焼場の観察装置は、火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって動画撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像のうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されて単色画像を生成する手段を有し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られるようにしても良い。

【0028】

また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、 火炎越しに燃焼場をＲＧＢカメラによって動画撮影することによってＲＧＢ画像が取得され、前記ＲＧＢ画像のうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されて単色画像が生成され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が生成される処理をコンピュータに行わせるようにしても良い。

【0029】

これらの燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムの場合には、燃焼場を撮影した画像データのうちＧチャンネルから出力される画素値のみが選択されてＧチャンネル画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【0033】

これらの燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムの場合には、燃焼場を撮影した画像データのうちＲチャンネルから出力される画素値のみが選択されてＲチャンネル画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【0034】

本発明の燃焼場の観察方法は、火炎越しに燃焼場を、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサで撮影することによって取得された、波長が４４０～６４０ｎｍである光線の画像が生成され、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られるようにしても良い。

【0035】

また、本発明の燃焼場の観察装置は、火炎越しに燃焼場を、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサで撮影することによって取得された、波長が４４０～６４０ｎｍである光線の画像を生成する手段を有し、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が得られるようにしても良い。

【0036】

また、本発明の燃焼場の観察プログラムは、火炎越しに燃焼場を、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ｎｍ程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサで撮影することによって取得された、波長が４４０～６４０ｎｍである光線の画像を生成し、前記燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された前記燃焼場の前記火炎の背後の炉内構造並びに付着灰などの監視対象物の画像が生成される処理をコンピュータに行わせるようにしても良い。

【0037】

これらの燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムの場合には、燃焼場を撮影して取得された波長が４４０～６４０ ｎｍ である光線の画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【0041】

これらの燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムの場合には、燃焼場を撮影して取得された波長が５５０～７６０ ｎｍ である光線の画像が生成され、これにより、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響が低減された画像が得られる。

【発明の効果】

【0042】

本発明の燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムによれば、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響を低減させた画像を得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。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】本発明の燃焼場の観察方法の実施形態の一例を説明する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】実施例１における画像の一例を示す図である。

【図5】実施例１においてグレースケール変換されてからコントラスト調整されて生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】

【0044】

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。

【0045】

図１乃至図３に、本発明に係る燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，及び燃焼場の観察プログラムの実施形態の一例を示す。

【0046】

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。

【0047】

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画像が取得され（Ｓ１）、前記画像に所定の変換処理が行われて（Ｓ２）画像が生成される（Ｓ３）ようにしている（図１参照）。

【0048】

上記の燃焼場の観察方法は、本発明に係る燃焼場の観察装置によって実施され得る。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画像に対して所定の変換処理を行う手段(１１ａ)と、前記変換処理の結果を用いて画像を生成する手段(１１ｂ)とを有するようにしている。

【0049】

上記の燃焼場の観察方法や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されたり実現されたりし得る。本実施形態に係る説明では、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取り上げて説明する。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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（即ち、中央演算処理装置）である。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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２０が接続されるようにしても良い。また、コンピュータ１０は、必要に応じ、インターネットなどのネットワークを介してクラウドサーバ（図示していない）にアクセス可能であるようにしても良い。

【0058】

なお、コンピュータ１０と撮像手段（図２には図示していない）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。

【0059】

そして、コンピュータ１０（以下、「燃焼場の観察装置１０」と表記する）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画像に対して所定の変換処理を行う変換処理部１１ａと、前記変換処理の結果を用いて画像を生成する処理を行う画像生成部１１ｂとが構成される。

【0060】

そして、燃焼場の観察方法の実施に係る手順として、まず、燃焼場の撮影が行われる（Ｓ１）。

【0061】

この処理では、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画像（更に言えば、これら画像の画像データ）が取得される。

【0062】

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。

【0063】

本発明では、カラー画像、具体的には例えばカラーチャンネルの数が３であるＲＧＢ画像（即ち、カラーチャンネルがＲ(赤)チャンネル，Ｇ(緑)チャンネル，及びＢ(青)チャンネルの三つであるカラー画像）が用いられる。

【0064】

このため、撮像手段として、可視光を検出し、光学像を画素毎（別言すると、ピクセル毎）にカラーチャンネルのそれぞれに対応する電気信号（具体的には、デジタル信号）に変換して出力する機能を備えているものが用いられる。

【0065】

すなわち、撮像手段としては複数のカラーチャンネルを備える多色カメラが用いられ、多色カメラとして具体的に例えばＲＧＢカメラが用いられる場合にはＲチャンネルのデータ（具体的には、画素毎のＲチャンネルから出力される画素値），Ｇチャンネルのデータ（具体的には、画素毎のＧチャンネルから出力される画素値），及びＢチャンネルのデータ（具体的には、画素毎のＢチャンネルから出力される画素値）が出力される。

【0066】

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、所定の領域を撮影して光学像を画像における画素毎（ピクセル毎）にカラーチャンネルのそれぞれに対応する電気信号（デジタル信号）に変換して出力し得る構成・機能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。

【0067】

カラー画像としては、具体的には例えば、撮像手段として例えばデジタルカラースチルカメラが用いられて静止画として撮影されて取得された個々の静止画像や、撮像手段として例えばデジタルカラービデオカメラが用いられて動画として撮影されて得られた動画像に対してフレーム切り出しが行われて取得された個々のフレーム画像などが用いられ得る。

【0068】

本発明では、上述の通りカラーカメラ（特に、波長が３８０～７８０ ｎｍ 程度の範囲の可視光線領域を対象とするカラーカメラ）が用いられ得る。カラーカメラは、通常、赤外線カメラと比べて解像度や感度が高く、また、安価である。したがって、本発明によれば、赤外線カメラが用いられる手法と比べ、解像度や感度が高い画像によって燃焼場延いては監視対象部位の状態を観察することができ、しかも、そのような観察の仕組みを安価に構築することができる。

【0069】

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)フィルタなどの光学フィルタ類が配設されるようにしても良い。

【0070】

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カラーチャンネル毎の出力値（即ち、画素値）との組み合わせデータとして整備される。

【0071】

ここでの説明では、撮像手段としての多色カメラとしてＲＧＢカメラが用いられると共に、撮影される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Ｒチャンネルの画素値をＩ(Ｒ)，Ｇチャンネルの画素値をＩ(Ｇ)，及びＢチャンネルの画素値をＩ(Ｂ)でそれぞれ表すとする。すなわち、ここでの説明では、画像データが、画像中の画素位置ｘ及びｙ，並びにＲ，Ｇ，及びＢの３チャンネルそれぞれの画素値Ｉ(Ｒ)，Ｉ(Ｇ)，及びＩ(Ｂ)の組み合わせデータとして｛ｘ，ｙ，Ｉ(Ｒ)，Ｉ(Ｇ)，Ｉ(Ｂ)｝のように表されるとする。

【0072】

Ｒ(赤)，Ｇ(緑)，及びＢ(青)の三色の区別は、言い換えると、Ｒ，Ｇ，及びＢの三つのカラーチャンネルそれぞれの分光感度特性は、例えば、「ＣＩＥ(国際照明委員会) １９３１」や「ＣＩＥ １９６４」，「ＪＩＳ(日本工業規格) Ｚ ８７８１」，「ＩＳＯ(国際標準化機構) １１６６４」に基づいて設定されることが考えられる。

【0073】

なお、「ＣＩＥ １９３１」では、中心波長について、Ｒ：７００ ｎｍ，Ｇ：５４６．１ ｎｍ，Ｂ：４３５．８ ｎｍ である。また、「ＣＩＥ １９６４」では、中心波長について、Ｒ：６４５．２ ｎｍ，Ｇ：５２６．３ ｎｍ，Ｂ：４４４．４ ｎｍ である。

【0074】

そして、例えばデジタルカメラにおけるＲ，Ｇ，及びＢの三つのカラーチャンネルそれぞれに対応するセンサの分光感度特性として、あくまで例として挙げると、最大感度波長がＲチャンネルのセンサ：５８０～７００ ｎｍ 程度，Ｇチャンネルのセンサ：５００～５８０ ｎｍ 程度，Ｂチャンネルのセンサ：４２０～５００ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの値に設定されると共に、感度波長範囲がＲチャンネルのセンサ：５５０～７６０ ｎｍ 程度，Ｇチャンネルのセンサ：４４０～６４０ ｎｍ 程度，Ｂチャンネルのセンサ：３６０～５８０ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの範囲に設定されることが考えられる。

【0075】

撮像手段の受光素子としてのセンサは、複数のカラーチャンネルのそれぞれに対応する出力を一つのセンサとして行う複数チャンネルを備える一体型のセンサでも良く、或いは、特定のカラーチャンネルに対応する出力を行う単数チャンネルを備えるチャンネル個別のセンサでも良い。

【0076】

燃焼場の撮影の結果として得られる画像データは、当該画像データ（具体的には、画素毎の｛ｘ，ｙ，Ｉ(Ｒ)，Ｉ(Ｇ)，Ｉ(Ｂ)｝の組み合わせデータ）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２０などに保存される。

【0077】

次に、Ｓ１の処理によって撮影されて取得された画像データが用いられて画素毎の輝度や画素値の変換が行われる（Ｓ２）。

【0078】

具体的には、制御部１１の変換処理部１１ａにより、記憶部１２やデータサーバ２０などにデータファイルとして保存されている画像データ（具体的には、画素毎の｛ｘ，ｙ，Ｉ(Ｒ)，Ｉ(Ｇ)，Ｉ(Ｂ)｝の組み合わせデータ）が読み込まれる。

【0079】

そして、変換処理部１１ａにより、下記の〈方法Ｉ〉乃至〈方法VI〉のうちのいずれかの方法によって画像の（言い換えると、各画素値の）変換処理が行われる。

【0080】

〈方法Ｉ〉カラー画像がグレースケール変換される。
この方法では、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像がグレースケール画像へと変換される。つまり、カラー画像（本実施形態では具体的には、ＲＧＢ画像）に基づいてグレースケール画像が生成される。

【0081】

具体的には例えば、カラー画像の一般的な保存形式である赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，及び青(Ｂ)の三色を配合して色を表現するＲＧＢに関する、ＲＧＢ色空間及びグレースケール変換式（例えば、ＲＧＢ色空間からＹＣｒＣｂ色空間の明度Ｙを得る変換式）が用いられて、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像がグレースケール画像へと変換される。

【0082】

カラー画像のグレースケール画像への変換方法は、特定の仕法や変換式に限定されるものではなく、既存の若しくは新規の変換の仕方が適宜選択される。

【0083】

カラー画像のグレースケール画像への変換式としては、具体的には例えば以下の数式１が用いられ得る。

【0084】

［数１］ Ｙ ＝ Ｋ_R×Ｉ(Ｒ)＋Ｋ_G×Ｉ(Ｇ)＋Ｋ_B×Ｉ(Ｂ)
ここに、 Ｙ：輝度（画素値），
Ｉ(Ｒ)：Ｒチャンネルの画素値，
Ｉ(Ｇ)：Ｇチャンネルの画素値，
Ｉ(Ｂ)：Ｂチャンネルの画素値，
Ｋ_R：Ｒチャンネルの画素値の重み係数，
Ｋ_G：Ｇチャンネルの画素値の重み係数，
Ｋ_B：Ｂチャンネルの画素値の重み係数 をそれぞれ表す。
ただし、 Ｋ_R＋Ｋ_G＋Ｋ_B ＝ １ である。

【0085】

ここで、本発明の説明における「輝度」には、「明度」の定義に相当するものが含まれ得るものとし、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得るものとする。

【0086】

変換対象のカラー画像の画素毎（別言すると、ピクセル毎）に数式１が適用されて計算が行われ、画素毎に変換処理後の輝度Ｙの値が算出される。

【0087】

各チャンネルの画素値の重み係数Ｋ_R，Ｋ_G，及びＫ_Bは、特定の値に限定されるものではないものの、Ｇチャンネル（即ち、緑チャンネル）の画素値の重み係数ＫGを他のチャンネルの画素値の重み係数ＫR，ＫBよりも大きくすることが好ましい。

【0088】

Ｒチャンネル（即ち、赤チャンネル）の画素値Ｉ(Ｒ)の重み係数Ｋ_Rは、具体的には例えば、０．０５～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが考えられ、０．１０～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが好ましく、０．１５～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが更に好ましく、０．２０～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが最も好ましい。

【0089】

Ｇチャンネル（即ち、緑チャンネル）の画素値Ｉ(Ｇ)の重み係数Ｋ_Gは、具体的には例えば、０．７０～０．９５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが考えられ、０．７０～０．８５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが好ましく、０．７０～０．８０程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが更に好ましく、０．７０～０．７５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが最も好ましい。

【0090】

Ｂチャンネル（即ち、青チャンネル）の画素値Ｉ(Ｂ)の重み係数Ｋ_Bは、具体的には例えば、０．００～０．１０程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが考えられ、０．００～０．０５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが好ましく、０．００に設定されることが最も好ましい。

【0091】

上述のことからも分かるように、本発明においてカラー画像がグレースケール化される際には、Ｂチャンネルの画素値は使われず、且つ、Ｒチャンネルの画素値の重み係数ＫRよりもＧチャンネルの画素値の重み係数ＫGの方が大きい値に設定されることが好ましい。

【0092】

〈方法II〉カラー画像がコントラスト調整される。
この方法では、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像に対してコントラスト調整が施される。つまり、カラー画像（本実施形態では具体的には、ＲＧＢ画像）に対してコントラスト調整が施された画像が生成される。

【0093】

カラー画像に対するコントラスト調整は、具体的には例えば以下の数式２ａ乃至数式２ｃが用いられて行われる。

【0094】

［数２ａ］ Ｉ(Ｒ)' ＝ (Ｉ(Ｒ)－Ｉ_min(Ｂ))×Ｄ／(Ｉ_MAX(Ｒ)－Ｉ_min(Ｂ))
［数２ｂ］ Ｉ(Ｇ)' ＝ (Ｉ(Ｇ)－Ｉ_min(Ｂ))×Ｄ／(Ｉ_MAX(Ｒ)－Ｉ_min(Ｂ))
［数２ｃ］ Ｉ(Ｂ)' ＝ (Ｉ(Ｂ)－Ｉ_min(Ｂ))×Ｄ／(Ｉ_MAX(Ｒ)－Ｉ_min(Ｂ))
ここに、
Ｉ(Ｒ)'：コントラスト調整後のＲチャンネルの画素値（但し、Ｉ(Ｒ)'≧０），
Ｉ(Ｇ)'：コントラスト調整後のＧチャンネルの画素値（但し、Ｉ(Ｇ)'≧０），
Ｉ(Ｂ)'：コントラスト調整後のＢチャンネルの画素値（但し、Ｉ(Ｂ)'≧０），
Ｉ(Ｒ)：コントラスト調整前の（即ち、元の画像での）Ｒチャンネルの画素値，
Ｉ(Ｇ)：コントラスト調整前の（即ち、元の画像での）Ｇチャンネルの画素値，
Ｉ(Ｂ)：コントラスト調整前の（即ち、元の画像での）Ｂチャンネルの画素値，
Ｉ_min(Ｂ)：元の画像における画素毎のＢチャンネルの画素値のうちの最小値，
Ｉ_MAX(Ｒ)：元の画像における画素毎のＲチャンネルの画素値のうちの最大値，
Ｄ：元の画像データにおける画素値の階調の値の最大値
をそれぞれ表す。

【0095】

Ｉ_min(Ｂ)やＩ_MAX(Ｒ)の値は、元の画像における画素毎の画素値のうちの最小値や最大値として機械的に決定されるようにしても良く、或いは、元の画像における画素毎の画素値の出現度合い／分布状況などに基づいて作業者によって手動で決定されるようにしても良く、また或いは、元の画像のうちの特定の範囲（「関心領域（ＲＯＩ）」とも呼ばれる）における画素毎の画素値のうちの最小値や最大値として機械的に若しくは手動で決定されるようにしても良い。

【0096】

変換対象のカラー画像の画素毎（ピクセル毎）に数式２ａ乃至数式２ｃが適用されて計算が行われ、画素毎に変換処理後の画素値Ｉ(Ｒ)'，Ｉ(Ｇ)'，及びＩ(Ｂ)'の値が算出される。

【0097】

元の画像データにおける画素値の階調の値の最大値Ｄの値は、具体的には例えば、元の画像データにおける画素値の階調が２５６階調であって０から２５５までの範囲として設定されている場合には２５５に設定される。

【0098】

〈方法III〉カラー画像がグレースケール変換されてからコントラスト調整される。
この方法では、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像がグレースケール画像へと変換された上でコントラスト調整が施される。つまり、カラー画像（本実施形態では具体的には、ＲＧＢ画像）に基づいてグレースケール画像が生成された上で当該グレースケール画像に対してコントラスト調整が施された画像が生成される。

【0099】

カラー画像のグレースケール画像への変換方法は、特定の仕法や変換式に限定されるものではなく、既存の若しくは新規の変換の仕方が適宜選択される。

【0100】

カラー画像のグレースケール画像への変換式としては、具体的には例えば上記の〈方法Ｉ〉における数式１が用いられ得る。

【0101】

また、グレースケール画像に対するコントラスト調整は、具体的には例えば以下の数式３が用いられて行われる。

【0102】

［数３］ Ｙ' ＝ (Ｙ－Ｙ_min)×Ｄg／(Ｙ_MAX－Ｙ_min)
ここに、
Ｙ'：コントラスト調整後の輝度（画素値），
Ｙ：コントラスト調整前の(即ち、グレースケール変換後の画像での)輝度，
Ｙ_min：グレースケール変換後の画像における画素毎の輝度のうちの最小値，
Ｙ_MAX：グレースケール変換後の画像における画素毎の輝度のうちの最大値，
Ｄg：グレースケール変換後の画像における輝度(画素値)の階調の値の最大値
をそれぞれ表す。

【0103】

変換対象のカラー画像の画素毎（ピクセル毎）に数式１及び数式３が適用されて計算が行われ、画素毎に変換処理後の輝度Ｙ'の値が算出される。

【0104】

グレースケール変換後の画像における輝度（画素値）の階調の値の最大値Ｄgの値は、具体的には例えば、グレースケール変換後の画像における輝度（画素値）の階調が２５６階調であって０から２５５までの範囲として設定されている場合には２５５に設定される。

【0105】

〈方法IV〉カラー画像がコントラスト調整されてからグレースケール変換される。
この方法では、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像に対してコントラスト調整が施された上でグレースケール画像へと変換される。つまり、カラー画像（本実施形態では具体的には、ＲＧＢ画像）に対してコントラスト調整が施された画像が生成された上で当該調整後画像に基づいてグレースケール画像が生成される。

【0106】

カラー画像に対するコントラスト調整は、具体的には例えば上記の〈方法II〉における数式２ａ乃至数式２ｃが用いられて行われる。

【0107】

コントラスト調整後の画像のグレースケール画像への変換式としては、具体的には例えば以下の数式４が用いられ得る。

【0108】

［数４］ Ｙc ＝ Ｋc_R×Ｉ(Ｒ)'＋Ｋc_G×Ｉ(Ｇ)'＋Ｋc_B×Ｉ(Ｂ)'
ここに、
Ｙc：輝度（画素値），
Ｉ(Ｒ)'：コントラスト調整後のＲチャンネルの画素値，
Ｉ(Ｇ)'：コントラスト調整後のＧチャンネルの画素値，
Ｉ(Ｂ)'：コントラスト調整後のＢチャンネルの画素値，
Ｋc_R：コントラスト調整後のＲチャンネルの画素値の重み係数，
Ｋc_G：コントラスト調整後のＧチャンネルの画素値の重み係数，
Ｋc_B：コントラスト調整後のＢチャンネルの画素値の重み係数
をそれぞれ表す。
ただし、 Ｋc_R＋Ｋc_G＋Ｋc_B ＝ １ である。

【0109】

変換対象のカラー画像の画素毎（ピクセル毎）に数式２ａ乃至２ｃ並びに数式４が適用されて計算が行われ、画素毎に変換処理後の輝度Ｙcの値が算出される。

【0110】

コントラスト調整後の各チャンネルの画素値の重み係数Ｋc_R，Ｋc_G，及びＫc_Bは、特定の値に限定されるものではないものの、コントラスト調整後のＧチャンネル（即ち、緑チャンネル）の画素値の重み係数Ｋc_Gをコントラスト調整後の他のチャンネルの画素値の重み係数Ｋc_R，Ｋc_Bよりも大きくすることが好ましい。

【0111】

コントラスト調整後のＲチャンネル（即ち、赤チャンネル）の画素値Ｉ(Ｒ)'の重み係数Ｋc_Rは、具体的には例えば、０．０５～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが考えられ、０．１０～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが好ましく、０．１５～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが更に好ましく、０．２０～０．２５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが最も好ましい。

【0112】

コントラスト調整後のＧチャンネル（即ち、緑チャンネル）の画素値Ｉ(Ｇ)'の重み係数Ｋc_Gは、具体的には例えば、０．７０～０．９５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが考えられ、０．７０～０．８５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが好ましく、０．７０～０．８０程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが更に好ましく、０．７０～０．７５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが最も好ましい。

【0113】

コントラスト調整後のＢチャンネル（即ち、青チャンネル）の画素値Ｉ(Ｂ)'の重み係数Ｋc_Bは、具体的には例えば、０．００～０．１０程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが考えられ、０．００～０．０５程度の範囲のうちの何れかの値に設定されることが好ましく、０．００に設定されることが最も好ましい。

【0114】

上述のことからも分かるように、本発明においてカラー画像がコントラスト調整されてからグレースケール化される際には、コントラスト調整後のＢチャンネルの画素値は使われず、且つ、コントラスト調整後のＲチャンネルの画素値の重み係数Ｋc_Rよりもコントラスト調整後のＧチャンネルの画素値の重み係数Ｋc_Gの方が大きい値に設定されることが好ましい。

【0115】

〈方法Ｖ〉緑色の単色画像が選択される。
この方法では、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像のうちのＧチャンネルから出力される画素値のみが用いられる。つまり、カラー画像（本実施形態では具体的には、ＲＧＢ画像）からＧチャンネルの画素値のみが選択されてＧチャンネルの単色画像が生成される。

【0116】

本発明におけるカラーチャンネルの一つとしてのＧチャンネルから出力される画素値とは、具体的には例えば、分光感度特性としての最大感度波長が５００～５８０ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が４４０～６４０ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサから出力される電気信号のことである。なお、本発明におけるＧチャンネルに対応する画素値を出力するセンサとしては、最大感度波長が５２０～５４０ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの値であるセンサが用いられることが好ましく、最大感度波長が５３０ ｎｍ 程度であるセンサが用いられることが最も好ましい。

【0117】

なお、「Ｇチャンネル」との表記はあくまでも本実施形態を説明する上での表記であり、「Ｇチャンネルから出力される画素値」は、一般化すると、最大感度波長や感度波長範囲が上記のように設定されたセンサから出力される画素値のことである。

【0118】

〈方法Ｖ〉としては、Ｇチャンネルから出力された画素値Ｉ(Ｇ)がそのまま処理後の画素値とされるようにしても良く（即ち、画素値の変換処理の代わりに画素値の選択処理のみが行われる）、或いは、Ｇチャンネルから出力された画素値Ｉ(Ｇ)からなるＧチャンネルの画像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（即ち、画素値の選択処理と変換処理とが行われる）。

【0119】

Ｇチャンネルの画像に対するコントラスト調整は、具体的には例えば以下の数式５が用いられて行われる。

【0120】

［数５］ Ｉ(Ｇ)' ＝ (Ｉ(Ｇ)－Ｉ_min(Ｇ))×Ｄ／(Ｉ_MAX(Ｇ)－Ｉ_min(Ｇ))
ここに、
Ｉ(Ｇ)'：コントラスト調整後のＧチャンネルの画素値（但し、Ｉ(Ｇ)'≧０），
Ｉ(Ｇ)：コントラスト調整前の（即ち、元の画像での）Ｇチャンネルの画素値，
Ｉ_min(Ｇ)：元の画像における画素毎のＧチャンネルの画素値のうちの最小値，
Ｉ_MAX(Ｇ)：元の画像における画素毎のＧチャンネルの画素値のうちの最大値，
Ｄ：元の画像データにおける画素値の階調の値の最大値
をそれぞれ表す。

【0121】

Ｉ_min(Ｇ)やＩ_MAX(Ｇ)の値は、元の画像における画素毎の画素値のうちの最小値や最大値として機械的に決定されるようにしても良く、或いは、元の画像における画素毎の画素値の出現度合い／分布状況などに基づいて作業者によって手動で決定されるようにしても良く、また或いは、元の画像のうちの特定の範囲（関心領域（ＲＯＩ））における画素毎の画素値のうちの最小値や最大値として機械的に若しくは手動で決定されるようにしても良い。

【0122】

変換対象のＧチャンネルの画像の画素毎（ピクセル毎）に数式５が適用されて計算が行われ、画素毎に変換処理後の画素値Ｉ(Ｇ)'の値が算出される。

【0123】

元の画像データにおける画素値の階調の値の最大値Ｄの値は、具体的には例えば、元の画像データにおける画素値の階調が２５６階調であって０から２５５までの範囲として設定されている場合には２５５に設定される。

【0124】

本発明者らの知見によると、赤色は発光量が高くＳ／Ｎ比も大きいものの燃焼ガスの影響で見えない時間が多く、一方、緑色は発光量が低くＳ／Ｎ比も低いものの燃焼ガスで見えない時間が短い。このため、Ｓ１の処理において取得された画像が動画として撮影されて得られた動画像である場合は緑色の（即ち、Ｇチャンネルの）単色画像が用いられることによって鮮明な映像・画像が得られる。

【0125】

〈方法VI〉赤色の単色画像が選択される。
この方法では、Ｓ１の処理によって取得されたカラー画像のうちのＲチャンネルから出力される画素値のみが用いられる。つまり、カラー画像（本実施形態では具体的には、ＲＧＢ画像）からＲチャンネルの画素値のみが選択されてＲチャンネルの単色画像が生成される。

【0126】

本発明におけるカラーチャンネルの一つとしてのＲチャンネルから出力される画素値とは、具体的には例えば、分光感度特性としての最大感度波長が５８０～７００ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの値であると共に感度波長範囲が５５０～７６０ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの範囲であるセンサから出力される電気信号のことである。なお、本発明におけるＲチャンネルに対応する画素値を出力するセンサとしては、最大感度波長が６４０～６６０ ｎｍ 程度の範囲のうちの何れかの値であるセンサが用いられることが好ましく、最大感度波長が６５０ ｎｍ 程度であるセンサが用いられることが最も好ましい。

【0127】

なお、「Ｒチャンネル」との表記はあくまでも本実施形態を説明する上での表記であり、「Ｒチャンネルから出力される画素値」は、一般化すると、最大感度波長や感度波長範囲が上記のように設定されたセンサから出力される画素値のことである。

【0128】

〈方法VI〉としては、Ｒチャンネルから出力された画素値Ｉ(Ｒ)がそのまま処理後の画素値とされるようにしても良く（即ち、画素値の変換処理の代わりに画素値の選択処理のみが行われる）、或いは、Ｒチャンネルから出力された画素値Ｉ(Ｒ)からなるＲチャンネルの画像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（即ち、画素値の選択処理と変換処理とが行われる）。

【0129】

Ｒチャンネルの画像に対するコントラスト調整は、具体的には例えば以下の数式６が用いられて行われる。

【0130】

［数６］ Ｉ(Ｒ)' ＝ (Ｉ(Ｒ)－Ｉ_min(Ｒ))×Ｄ／(Ｉ_MAX(Ｒ)－Ｉ_min(Ｒ))
ここに、
Ｉ(Ｒ)'：コントラスト調整後のＲチャンネルの画素値（但し、Ｉ(Ｒ)'≧０），
Ｉ(Ｒ)：コントラスト調整前の（即ち、元の画像での）Ｒチャンネルの画素値，
Ｉ_min(Ｒ)：元の画像における画素毎のＲチャンネルの画素値のうちの最小値，
Ｉ_MAX(Ｒ)：元の画像における画素毎のＲチャンネルの画素値のうちの最大値，
Ｄ：元の画像データにおける画素値の階調の値の最大値
をそれぞれ表す。

【0131】

Ｉ_min(Ｒ)やＩ_MAX(Ｒ)の値は、元の画像における画素毎の画素値のうちの最小値や最大値として機械的に決定されるようにしても良く、或いは、元の画像における画素毎の画素値の出現度合い／分布状況などに基づいて作業者によって手動で決定されるようにしても良く、また或いは、元の画像のうちの特定の範囲（関心領域（ＲＯＩ））における画素毎の画素値のうちの最小値や最大値として機械的に若しくは手動で決定されるようにしても良い。

【0132】

変換対象のＲチャンネルの画像の画素毎（ピクセル毎）に数式６が適用されて計算が行われ、画素毎に変換処理後の画素値Ｉ(Ｒ)'の値が算出される。

【0133】

元の画像データにおける画素値の階調の値の最大値Ｄの値は、具体的には例えば、元の画像データにおける画素値の階調が２５６階調であって０から２５５までの範囲として設定されている場合には２５５に設定される。

【0134】

本発明者らの知見によると、赤色は発光量が高くＳ／Ｎ比も大きいものの燃焼ガスの影響で見えない時間が多く、一方、緑色は発光量が低くＳ／Ｎ比も低いものの燃焼ガスで見えない時間が短い。このため、Ｓ１の処理において取得された画像が静止画として撮影されて得られた静止画像である場合は赤色の（即ち、Ｒチャンネルの）単色画像が用いられることによって鮮明な画像が得られる。

【0135】

上記の〈方法Ｉ〉乃至〈方法VI〉のうちのいずれかの方法によって画像の（言い換えると、各画素値の）変換処理が行われる。

【0136】

そして、変換処理部１１ａにより、上記の〈方法Ｉ〉乃至〈方法VI〉のうちのいずれかの方法によって画像の（言い換えると、各画素値の）変換処理が行われた後、画素位置（ｘ，ｙ）別に、
Ｉ）グレースケール変換された結果としての輝度Ｙの値
II）コントラスト調整された結果としての画素値Ｉ(Ｒ)'，Ｉ(Ｇ)'，及びＩ(Ｂ)'の値
III)グレースケール変換及びコントラスト調整された結果としての輝度Ｙ'の値
IV）コントラスト調整及びグレースケール変換された結果としての輝度Ｙcの値
Ｖ）Ｇチャンネルの画素値のみが選択された結果としての画素値Ｉ(Ｇ)の値
又は
Ｇチャンネルの画素値がコントラスト調整された結果としての画素値Ｉ(Ｇ)'の値
VI）Ｒチャンネルの画素値のみが選択された結果としての画素値Ｉ(Ｒ)の値
又は
Ｒチャンネルの画素値がコントラスト調整された結果としての画素値Ｉ(Ｒ)'の値
のうちの少なくとも一つが、画素位置（ｘ，ｙ）と対応づけられて、変換処理後の画素値としてメモリ１５に記憶させられる。

【0137】

次に、Ｓ２の処理によって変換された画素毎の輝度や画素値が用いられて可視化画像の生成が行われる（Ｓ３）。

【0138】

具体的には、制御部１１の画像生成部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）別の輝度や画素値の値が読み込まれる。

【0139】

そして、画像生成部１１ｂにより、各画素の画素値が画素位置（ｘ、ｙ）別の輝度や画素値である画像が生成され、当該生成された可視化画像が表示部１４に表示される。

【0140】

メモリ１５に記憶された画素位置（ｘ，ｙ）と対応づけられた輝度や画素値の集合によれば燃焼場（特に、監視対象部位）の画像が生成され、当該生成された画像によって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の観察が行われる。

【0141】

以上のように構成された燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，燃焼場の観察プログラムによれば、燃焼場における燃焼ガスの発光の影響を低減させた画像を得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。

【0142】

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。

【0143】

例えば、上述の実施形態では撮像手段として複数のカラーチャンネルを備える多色カメラ（具体的に例えばＲＧＢカメラ）が用いられて取得されたカラー画像からＧチャンネル画像やＲチャンネル画像が抽出されるようにしているが、特定の色画像（言い換えると、波長が特定の範囲である光線に基づく画像）の取得の仕方は上述の実施形態における方法に限定されるものではなく、撮像手段と燃焼場との間に（上述の実施形態では具体的には、撮像手段と監視窓との間に）カラーフィルタやバンドパスフィルタなどの撮像手段へと入射する光線を操作する手段や機序が用いられるようにしても良い。この場合は、撮像手段へと入射される光線の波長が限定されるため、上述の実施形態における〈方法Ｖ〉や〈方法VI〉における特定のカラーチャンネルの画素値の選択処理が行われることなく、そのまま画像が生成されたり、コントラスト調整が施された上で画像が生成されたりするようにしても良い。

【0144】

上記の場合、特に、上述の実施形態におけるＧチャンネルに対応する波長の光線を撮像手段へと入射させるように波長が４４０～６４０ ｎｍ 程度の範囲の、好ましくは４８０～６００ ｎｍ 程度の範囲の光線を選択・抽出したり強調したりする操作を行う手段や機序が用いられたり、或いは、上述の実施形態におけるＲチャンネルに対応する波長の光線を撮像手段へと入射させるように波長が５５０～７６０ ｎｍ 程度の範囲の、好ましくは５９０～７２０ ｎｍ 程度の範囲の光線を選択・抽出したり強調したりする操作を行う手段や機序が用いられたり、さらに或いは、上述の実施形態におけるＧチャンネル及びＲチャンネルの最大感度波長を含む光線を撮像手段へと入射させるように波長が４８０～７２０ ｎｍ 程度の範囲の光線を選択・抽出したり強調したりする操作を行う手段や機序が用いられたりする。上記の場合は、また、撮像手段としてモノクロカメラが用いられるようにしても良い。

【0145】

また、上述の実施形態では撮像手段として複数のカラーチャンネルを備える多色カメラ（具体的に例えばＲＧＢカメラ）が用いられるようにしているが、本発明における撮像手段は多色カメラ（ＲＧＢカメラ）に限られるものではなく、所定の光学的特性／分光感度特性を備える単色カメラが用いられるようにしても良い。

【0146】

また、上述の実施形態では燃焼場の観察プログラム１７がコンピュータ１０に予めインストールされているようにしているが、燃焼場の観察プログラム１７がコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されるようにしても良い。

【実施例1】

【0147】

本発明に係る燃焼場の観察方法の妥当性を検証した実施例を図４及び図５を用いて説明する。

【0148】

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。

【0149】

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カラー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画像データ｛ｘ，ｙ，Ｉ(Ｒ)，Ｉ(Ｇ)，Ｉ(Ｂ)｝として用いられた。

【0150】

動画像からのフレーム切り出しによって得られた画像データの一例（具体的には、画像として構成したもの）として図４に示す画像が得られた。

【0151】

図４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）を挟んだ炉内の火炉出口吊り下げ過熱器の可視観察は不可能であることが確認された。

【0152】

次に、カラー画像がグレースケール画像へと変換された上でコントラスト調整が施され（即ち、上述の実施形態における〈方法III〉）、そして、各画素の画素値が画素位置（ｘ，ｙ）別のグレースケール変換及びコントラスト調整された結果としての輝度Ｙ'の値である画像（即ち、可視化画像）が生成され、図５に示す可視化画像が得られた。

【0153】

図５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）を挟んだ過熱器の輪郭（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。

【0154】

以上の結果から、本発明によれば、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炉内構造物等の状態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】

【0155】

本発明に係る燃焼場の観察方法，燃焼場の観察装置，及び燃焼場の観察プログラムは、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】

【0156】

１０ コンピュータ／燃焼場の観察装置
１１ 制御部
１１ａ 変換処理部
１１ｂ 画像生成部
１２ 記憶部
１３ 入力部
１４ 表示部
１５ メモリ
１７ 燃焼場の観察プログラム
２０ データサーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】