▶ ヨンデテック センサーズ アーベー パブリークの特許一覧
(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】2024-10-29
(45)【発行日】2024-11-07
(54)【発明の名称】熱画像を生成する方法
(51)【国際特許分類】
G01J 5/48 20220101AFI20241030BHJP
【ＦＩ】
G01J5/48 A
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021577248
(86)(22)【出願日】2020-07-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-05
(86)【国際出願番号】 EP2020068461
(87)【国際公開番号】W WO2021004844
(87)【国際公開日】2021-01-14
【審査請求日】2023-06-30
(31)【優先権主張番号】1950850-6
(32)【優先日】2019-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(73)【特許権者】
【識別番号】521362564
【氏名又は名称】ヨンデテック センサーズ アーベー パブリーク
【氏名又は名称原語表記】ＪＯＮＤＥＴＥＣＨ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＢ（ＰＵＢＬ）
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】クヴィスト，ニクラス
【審査官】小澤 瞬
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０７９６８８４５（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２００１－０６５８７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１５２７７２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０８－１４５３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０１５０３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２２２６０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２４Ｃ ７／０２
Ｇ０１Ｊ １／００ － Ｇ０１Ｊ １／６０
Ｇ０１Ｊ ５／００ － Ｇ０１Ｊ ５／９０
Ｇ０１Ｊ １１／００
Ｇ０１Ｖ １／００ － Ｇ０１Ｖ ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
視野内で周囲からのＩＲ放射を受信するように構成されたＩＲセンサと、前記ＩＲセンサの位置および向きを決定することができる位置決定手段とを含む装置を用いて熱画像データを提供するための方法であって、前記方法は、ａ）前記ＩＲセンサが、少なくとも所定の周波数で、温度に対応するＩＲセンサ値を決定することと、
ｂ）関心領域を含む領域上の視野を掃引することと、
ｃ）前記視野が掃引されている間に、ステップａ）における各々の決定に対して、前記位置決定手段が、前記装置のそれぞれの現在の相対的な位置および方向を決定することと、
ｄ）前記決定されたＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記関心領域を含む領域の熱画像データを決定すること、を含み、
前記関心領域を含む領域に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、前記２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定され、非共通視野に対する温度値は、前記２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、前記視野の領域に対する前記非共通視野の領域の比率とを用いることによって決定される、方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差全体は、前記非共通視野のうちの一方または両方によって生じると仮定される、方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の方法であって、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差全体が、前記非共通視野のうちの１つによって生じると仮定される、方法。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、前記視野は、少なくとも２つの異なる掃引方向において前記関心領域を含む領域にわたって掃引され、その結果、第１の掃引方向からの非共通視野に対する第１の温度値と、第２の掃引方向からの非共通視野に対する第２の温度値とが得られ、前記第１の温度値および前記第２の温度値は、前記２つの非共通視野の両方によって共有される領域に対する温度を決定するために使用される、方法。
【請求項5】
請求項４に記載の方法であって、前記共有される領域に対する温度は、前記共有される領域の温度を平均することによって決定される、方法。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法であって、前記ＩＲセンサは、携帯装置に含まれる、方法。
【請求項7】
請求項６に記載の方法であって、前記ＩＲセンサの前記視野の検出方向ではない少なくとも２つの異なる方向に前記装置を掃引するための指示がユーザに提供される、方法。
【請求項8】
請求項７に記載の方法であって、前記ユーザへの前記指示は、前記装置を所定の方向に移動させる指示を含み、前記指示は、前記位置および方向の決定手段からのデータに応じて更新される、方法。
【請求項9】
請求項７から８のいずれか１項に記載の方法であって、前記装置は、ディスプレイを有し、前記ディスプレイは、前記ユーザに掃引を促す指示を表示するために使用され、前記熱画像データを用いて生成された熱画像を表示するために使用される、方法。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法であって、前記装置は、ディスプレイを有し、前記ディスプレイは、前記熱画像データを用いて熱画像が形成されるときに、当該熱画像をリアルタイムで表示するために使用される、方法。
【請求項11】
視野内で周囲からＩＲ放射を受信するように構成されたＩＲセンサと、前記ＩＲセンサの位置および向きを決定することができる位置決定手段とを備えるシステムであって、前記システムは、前記ＩＲセンサに、少なくとも所定の周波数で、温度に対応するＩＲセンサ値を決定させるように構成され、さらに、前記ＩＲセンサ値が決定される時点の前記ＩＲセンサの現在の相対的な位置および向きを決定するように構成され、さらに、前記決定されたＩＲセンサ値を、それらのそれぞれの検出された位置および向きと共に用いて、熱画像のためのデータを決定するように構成され、前記熱画像内の温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、前記２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定され、非共通視野に対する温度値は、前記２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、前記視野の領域に対する前記非共通視野の領域の比率とを用いることによって決定される、システム。
【請求項12】
ＩＲセンサからＩＲセンサ値を繰り返し取得するように構成され、さらに、前記ＩＲセンサの位置および方向を、位置決定手段から繰り返し取得するように構成されたソフトウェアであって、前記ソフトウェアはさらに、前記ＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、所定の領域の熱画像を決定するように構成され、前記熱画像内の温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、前記２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定され、非共通視野に対する温度値は、前記２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、前記視野の領域に対する前記非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定され、このようにして決定された温度値を用いて、前記熱画像内の温度が決定される、ソフトウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＩＲセンサ（赤外線センサ）から情報を収集し処理して熱画像を生成するシステムおよび方法、ならびに熱画像データを生成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
サーモグラフィカメラ（Thermographic cameras）が知られている。ほとんどのサーモグラフィカメラは、複数のセンサを搭載したチップにＩＲ放射の焦点を合わせるためにレンズを使用している。このようなセンサは高価であり、かさばる。シンプルで低コストのサーモグラフィックカメラが必要とされている。
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様では、視野内で周囲からＩＲ放射を受信するように構成されたＩＲセンサと、前記ＩＲセンサの位置および向きを決定することができる位置決定手段とを備える装置を用いて熱画像データ（thermal image data）を提供する方法が提供され、前記方法は以下のステップ、
ａ）前記ＩＲセンサが、少なくとも所定の周波数で、温度に対応するＩＲセンサ値を決定すること
ｂ）前記熱画像データが生成される（生成されるべき）関心領域上の視野を掃引すること
ｃ）視野が掃引されている間に、ステップａ）における各々の決定に対して、前記位置決定手段が、前記装置のそれぞれの現在の相対的な位置および向きを決定すること
ｄ）決定されたＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記関心領域の熱画像データを決定すること、を含む。
ここで、前記画像内の領域に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定される。また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定される。
ａ）前記ＩＲセンサが、少なくとも所定の周波数で、温度に対応するＩＲセンサ値を決定すること
ｂ）前記熱画像データが生成される（生成されるべき）関心領域上の視野を掃引すること
ｃ）視野が掃引されている間に、ステップａ）における各々の決定に対して、前記位置決定手段が、前記装置のそれぞれの現在の相対的な位置および向きを決定すること
ｄ）決定されたＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記関心領域の熱画像データを決定すること、を含む。
ここで、前記画像内の領域に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定される。また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定される。
【0004】
特に、視野内で周囲からＩＲ放射を受信するように構成されたＩＲセンサと、前記ＩＲセンサの位置および向きを決定することができる位置決定手段とを備える装置を用いて熱画像データを提供する方法であって、前記熱画像データがドットマトリクスまたはビットマップにおける複数の画素（ピクセル）を表す方法が提供され、前記方法は以下のステップ、
ａ）前記ＩＲセンサが、少なくとも所定の周波数で、温度に対応するＩＲセンサ値を決定すること
ｂ）前記熱画像データが生成される関心領域上の視野を掃引すること
ｃ）視野が掃引されている間に、ステップａ）における各々の決定に対して、前記位置決定手段が、前記装置のそれぞれの現在の相対的な位置および向きを決定すること
ｄ）決定されたＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記領域の熱画像を決定すること、を含む。
ここで、画像における画素に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定される。また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定される。また、このようにして決定された温度値を用いて、熱画像データ内の画素に対する温度が決定される。
１つのセンサを有する設計は、例えば携帯電話のような単一のＩＲセンサを有する低コストの装置内に熱画像形成を提供するコスト効率の良い方法を提供する。
ａ）前記ＩＲセンサが、少なくとも所定の周波数で、温度に対応するＩＲセンサ値を決定すること
ｂ）前記熱画像データが生成される関心領域上の視野を掃引すること
ｃ）視野が掃引されている間に、ステップａ）における各々の決定に対して、前記位置決定手段が、前記装置のそれぞれの現在の相対的な位置および向きを決定すること
ｄ）決定されたＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記領域の熱画像を決定すること、を含む。
ここで、画像における画素に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定される。また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定される。また、このようにして決定された温度値を用いて、熱画像データ内の画素に対する温度が決定される。
１つのセンサを有する設計は、例えば携帯電話のような単一のＩＲセンサを有する低コストの装置内に熱画像形成を提供するコスト効率の良い方法を提供する。
【0005】
一実施形態では、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差全体は、非共通視野のうちの一方または両方によって生じると仮定される。一実施形態では、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差全体は、非共通視野のうちの１つによって生じると仮定される。
【0006】
視野は、少なくとも２つの異なる掃引方向に掃引されてもよく、その結果、第１の掃引方向からの非共通視野に対する第１の温度値と、第２の掃引方向からの非共通視野に対する第２の温度値とが得られ、第１および第２の温度値は、２つの非共通視野の両方によって共有される領域を表す画像または画素内の領域に対する温度を決定するために使用される。複数の掃引方向を使用すると、画像の解像度が向上する。さらに多くの掃引方向を追加すると、解像度が向上する。
【0007】
様々な掃引方向からのデータは、共有領域（共有される領域）の温度を決定するために任意の適切な方法で使用することができる。一実施形態では、画像内の領域または画素に対する温度は、共有領域の温度を平均化することによって決定される。
【0008】
ＩＲセンサは、携帯装置（handheld device）、例えば、携帯電話のようなモバイルデバイス内に提供されてもよい。ユーザには、ＩＲセンサの視野の検出方向ではない少なくとも２つの異なる方向に装置を掃引するための指示を提供してもよい。ユーザへの指示は、携帯装置を所定の方向に移動させる指示を含むことができ、当該ある方向は、位置および向き決定手段からのデータに応じて更新される。装置がディスプレイを有する場合、ディスプレイは、ユーザに掃引（スイープ）するように促す指示を表示するために使用されてもよく、また、熱画像データを用いて生成された熱画像を表示するために使用されてもよい。ディスプレイは、画像が形成されるときに、画像をリアルタイムで表示するために使用されてもよい。これは、ユーザがどのように画像を改善していくかをリアルタイムにフィードバックできるという利点を有する。
【0009】
本発明の第２の態様では、視野内で周囲からＩＲ放射を受信するように構成されたＩＲセンサと、前記ＩＲセンサの位置および向きを決定することができる位置決定手段とを備えるシステムが提供され、前記システムは熱画像データを提供するように構成され、前記システムは、ＩＲセンサに、少なくとも所定の周波数で温度に対応するＩＲセンサ値を決定させるように構成され、さらに、前記ＩＲセンサ値が決定される時点の前記ＩＲセンサの現在の相対的な位置および向きを決定するように構成され、さらに、決定されたＩＲセンサ値を、それらの（当該ＩＲセンサ値の）それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、熱画像のためのデータを決定するように構成され、ここで、画像内の領域に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定され、また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定される。
【0010】
特に、視野内で周囲からＩＲ放射を受信するように構成されたＩＲセンサと、前記ＩＲセンサの位置および向きを決定することができる位置決定手段とを備えるシステムが提供され、前記システムは、ドットマトリクスまたはビットマップにおける複数の画素を表す熱画像データを提供するように構成され、前記システムは前記ＩＲセンサに、少なくとも所定の周波数で温度に対応するＩＲセンサ値を決定させるように構成され、さらに、ＩＲセンサ値が決定される時点のＩＲセンサのそれぞれの現在の相対的な位置および向きを決定するように構成され、さらに、決定されたＩＲセンサ値を、それらのそれぞれの検出された位置および向きと共に用いて、熱画像のデータを決定するように構成され、ここで、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって、画像における画素に対する温度が決定され、また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定され、また、点が属する非共通視野についてこのようにして決定された温度値を用いて、画像内の前記点に対する温度が決定される。
【0011】
本発明の第３の態様では、ＩＲセンサからＩＲセンサ値を繰り返し取得するように構成され、さらに、前記ＩＲセンサの位置および向きを、位置決定手段から繰り返し取得するように構成されたソフトウェアが提供され、前記ソフトウェアはさらに、前記ＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記領域の熱画像を決定するように構成され、ここで、画像内の領域に対する温度は、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって決定され、また、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定され、また、このようにして決定された温度値を用いて、熱画像データ内の領域に対する温度が決定される。
【0012】
特に、ＩＲセンサからＩＲセンサ値を繰り返し取得するように構成され、さらに、前記ＩＲセンサの位置および向きを、位置決定手段から繰り返し取得するように構成されたソフトウェアが提供され、前記ソフトウェアはさらに、前記ＩＲセンサ値を、それぞれの検出された位置および向きと共に用いて、前記領域の熱画像を決定するように構成され、ここで、熱画像データは、ドットマトリクスまたはビットマップにおける複数の画素を表し、また、２つの視野間の重なりが、２つの部分的に重なり合う視野に対して共通しない視野（非共通視野）と関連付けられるように、２つの部分的に重なり合う視野に対する温度を決定することによって、前記画像内の画素に対する温度が決定され、非共通視野に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野間の温度差と、視野の領域に対する非共通視野の領域の比率とを使用することによって決定され、また、このようにして決定された温度値を用いて、熱画像データ内の画素に対する温度が決定される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
図１～図６を参照すると、システム１は、視野４においてＩＲ放射を受信するように構成（配置）されたＩＲセンサ２を備える。視野４は、検出方向５を有する。ＩＲセンサ２は、任意の有用なタイプのＩＲセンサ、例えば、サーモパイル（thermopile）またはボロメータ（bolometer）とすることができ、この場合、応答時間が短いため、サーモパイルが好ましい。ＩＲセンサは、サーモパイルのような絶対温度値を提供するタイプのものであることが好ましい。視野４の角度αは、５°～１２０°であってもよく、６°～４５°がより好ましく、７°～１５°がさらに好ましい。視野４は、任意の適切な形状を有し得るが、好ましくは図３、図５～図７、図９～図１１に示されるように円形である。
【0015】
ＩＲセンサ２は、好ましくは１つの所与の瞬間（moment）に１つの値、および１つの値のみを感知するタイプのものである。熱画像データは、ＩＲセンサ２の視野４を、関心領域（area of interest）３にわたって走査し、走査中にＩＲ情報を繰り返し収集し、次いで、収集した情報をＩＲセンサ２の位置および／または向きを用いて編集（compile）および処理して画像データを生成することによって生成される。
【0016】
システム１はまた、メモリ８と、プロセッサ９と、通信バス１０とを備える。好ましい実施形態では、システム１は、デジタル画像を表示するためのデジタルディスプレイ１１を備える。デジタルディスプレイ１１は、例えばＬＣＤディスプレイであってもよい。システム１は、ソフトウェアとハードウェアとの任意の適切な組み合わせを含むことができる。システム１は例えば、オペレーティングシステムと、タッチディスプレイのような入力を行う装置とを備えることができる。
【0017】
メモリ８は、例えば、本方法を実行するソフトウェアのほか、ＩＲセンサの値、位置、向き、時点、タイムスタンプ、重なり合う視野とその位置、画像データなどの必要なデータを格納するために使用される。
【0018】
装置１はまた、ＩＲセンサ２の位置および／または向きを決定することができる、ここでは「位置決定手段６」と呼ばれる位置および／または向き決定手段６を含む。ＩＲセンサ２の向きは、検知方向５の向きを意味する。好ましくは、位置および向きの両方は、位置決定手段６によって決定されるが、特定の実施形態では、位置または向きのみが決定される。位置および向きは、好ましくは数ミリメートル（平行移動の場合）または度（向きの場合）の移動を検出することができるように、精密な解像度で決定される。
【0019】
位置および向きは、当技術分野で公知の方法で決定される。したがって、位置決定手段６は、追跡カメラ、マーカベースまたはマーカレス追跡、慣性追跡、デジタルモデルビルディング、ジャイロスコープ、および加速度計を含む任意の適切なテクノロジを備えることができ、これらのテクノロジは、任意の適切な方法で組み合わせることができる。ｉＰｈｏｎｅ ＸやＡｎｄｒｏｉｄなどの携帯電話の現在のモデルは、高解像度で位置および向きを決定することができる。Ａｐｐｌｅ ｉＯＳは位置および方向データを提供するためのＣｏｒｅ Ｍｏｔｉｏｎと呼ばれるＡＰＩを提供し、Ａｎｄｒｏｉｄは、同様のＡＰＩを提供する。
【0020】
好ましくは、ＩＲセンサ２および位置決定手段６は、好ましくは手持ち式であり得る装置である装置７に含まれる。装置７は、ｉＰｈｏｎｅまたはＡｎｄｒｏｉｄ電話などの携帯電話であってもよい。それにもかかわらず、システム１の部分は、サーバ上など、装置７の外部に配置されてもよい。特に、メモリ８およびプロセッサ９、またはメモリ８およびプロセッサ９の一部分は、装置７とのデジタル通信、例えば無線通信にあるサーバ上に配置されてもよい。
【0021】
視野４の検出方向５は、好ましくは装置７に対して固定される。位置決定手段６は、視野４の検出方向５および赤外線センサ２の位置を決定することができる。位置および方向５は、関心領域３内の物体のような、周囲の物体に関して決定されることが好ましい。位置および方向は、好ましくは静止物体に対して決定されてもよい。検出方向５は、装置7のディスプレイ１１の表面に向かって垂直な観察線と同じであってもよい（図５および図６参照）。次に、ディスプレイ１１を有する装置７を手に持って保持するユーザは、ＩＲセンサ２の検知方向５と同じ方向にディスプレイ１１を観察することになり、熱画像のリアルタイム表示時に有利となる（以下参照）。
【0022】
システム１は例えば、増幅器、フィルタ、Ａ／Ｄコンバータ等のような、当技術分野で公知のＩＲセンサ２からの信号を処理するための適切な構成要素も含み得る。システム１は、例えばバッテリのような適当な電源によって給電される。ＩＲ信号は、ＩＲセンサ２からシステム１に供給される。システム１は、ソフトウェアとハードウェアの任意の適切な組み合わせを使用して、信号を処理し、信号を表すデータを保存し、このデータを使用して計算を実行することができる。
【0023】
システム１は、熱画像を表すドットマトリクス１２の形態での熱画像データの作成に使用され、その一例が図３に示されている。ドットマトリクス１２は、画像を構成する画素（ピクセル）１３を含む。ドットマトリクス画像は、ビットマップ画像であってもよい。画像データは、ディスプレイ、例えばシステム１のディスプレイ１１上に、熱画像１２をレンダリングするのに適している。画像データは、各画素１３に温度値が格納されたドットマトリクス１２として配置されていてもよい。 熱画像１２の画素数は、例えば、１万～数百万であってもよい。
【0024】
ドットマトリクス１２における各画素１３は、少なくとも２つの異なる色（例えば、白黒）をとることができるが、より多くの色を示すことができることが好ましい。各色は、温度値または温度値の範囲を表す。カラースキームは、用途に応じて選択される。通常、熱画像ではカラースケール（黒青緑黄赤）が使用される。黒は最低温度を、赤は最高温度を示す。各色は、特定の温度範囲を示す。色は疑似色であり、任意の有用なカラースキームを使用することができる。各色の温度範囲は、意図された用途に基づいて選択される。装置７のディスプレイ１１は、ドットマトリクス１２に基づいて熱画像をレンダリングするために使用されてもよい。したがって、画素１３は、温度値を表す色を表示することができる。
【0025】
画像データを生成するために、視野４は、関心領域３、すなわち、熱画像１２が生成されるべき領域にわたって掃引（sweep（スイープ））される。掃引の方向は、図中矢印１５で示されている。装置７が手持ち式である場合、手を動かすことによって手動で掃引が行われる。しかしながら、いくつかの実施形態では、例えば、コンピュータによって制御されるモータが視野４を移動させる、動力駆動および／または自動的に制御される掃引を使用することができる。したがって、本明細書で説明するシステム１および方法は、マルチピクセルサーマルイメージング（熱画像化）チップセットの代替として使用することができる。
【0026】
ＩＲセンサ２は、少なくとも所定の周波数で、視野４内のＩＲ値を決定する。携帯装置の場合、適切な周波数は１Ｈｚ～１００Ｈｚとすることができ、ここで、２Ｈｚ～２０Ｈｚがより好ましい。
【0027】
位置決定手段６は、ＩＲセンサ２の位置および／または向きを、適切な時間間隔で繰り返し決定する。この時間間隔は、ＩＲデータの取り込みと同時または同じ頻度であってもよい。ただし、異なるサンプリング周波数を使用してもよい。位置および／または向きに対するサンプリング周波数は、ＩＲデータをサンプリングするための周波数であってもよい。時間ペアリングアルゴリズムを使用して、正しいＩＲデータを、位置および／または向きについての正しいデータとペアリングすることができる。例えば、タイムスタンプを用いてもよい。したがって、位置決定手段６は、視野４が掃引されている間、それぞれのＩＲ値について、ＩＲセンサ２のそれぞれの現在の相対的な位置および／または向きを検出する。
【0028】
視野４の方向を掃引することは、例えば、視野４が関心領域３を横切って移動するように装置７を並進（平行移動）させる（図５において、並進方向を矢印Ｔで示す）ことで行ってもよいし、例えば、図６に示すように装置７を回転させる（すなわち、検出方向５に対応しない軸の周りで装置７を回転させる、回転方向を矢印Ｒで示す）ことで検出方向５を変更することで行ってもよいし、これらの組み合わせで行ってもよい。好ましい実施形態では、並進と方向の変更の両方が用いられる。
【0029】
したがって、走査中に検出された各ＩＲ値は、位置および／または向きを表すデータに関連付けられる。ＩＲ画像データは、温度値を使用し、それらを位置および／または方向データの使用と共にドットマトリクス１２に配置することによって編集されてもよい。位置決定手段６によって得られた位置および／または向きは、３次元空間内の様々な捕捉（取得）された視野を位置決めするために使用されてもよい。図３に示すように、視野４（または視野の一部、以下参照）は、複数の画素１３に温度値を割り当てることができる。したがって、画像１２内の画素１３は、典型的には視野４よりも小さい領域に対応する。２つ以上の画素１３を用いて、温度値が決定された領域を表してもよく、１つの画素を用いて、温度が決定された２つ以上の領域を表してもよい。
サンプリングは、温度が決定された種々の領域を、画像１２の画素１３にマッピングするために使用されうる。例えば、画像１２内の１つ以上の画素１３は、共有領域２１を描写するために使用されてもよい（下記参照）。ＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ、ＧＩＦなど、適切なビットマップ・デジタルイメージ・ファイル形式を使用することができる。ベクターグラフィックスも使用できるが、ビットマップ／ドットマトリクスファイル形式を使用するのがより簡単だと思われる。
サンプリングは、温度が決定された種々の領域を、画像１２の画素１３にマッピングするために使用されうる。例えば、画像１２内の１つ以上の画素１３は、共有領域２１を描写するために使用されてもよい（下記参照）。ＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ、ＧＩＦなど、適切なビットマップ・デジタルイメージ・ファイル形式を使用することができる。ベクターグラフィックスも使用できるが、ビットマップ／ドットマトリクスファイル形式を使用するのがより簡単だと思われる。
【0030】
好ましい実施形態を、図７～９に示す。ここでは、サンプリング速度と掃引速度は、視野４ａ、４ｂの間に部分的な重なりがあるようになっている。また、２つの視野４ａ、４ｂには、重なっている２つの視野４ａ、４ｂに共通しない２つの視野１０２、１０３が関連付けられている。
【0031】
図７では、掃引の方向が再び矢印１５で示されている。「古い」非共通視野１０２は、視野４ｂの前に捕捉された視野４ａの一部である。「新しい」非共通視野１０３は、視野４ａの後に捕捉された視野４ｂの一部である。様々な実施形態では、領域４ａと領域４ｂとの間の温度における検出された変化に何が影響するかに関して、異なる仮定がなされる。古い視野４ａと新しい視野４ｂとの間の温度差は、古い非共通領域１０２または新しい非共通領域１０３、あるいはその両方に起因し得る。少なくとも１つの非共通視野１０２ １０３に対する温度値は、２つの部分的に重なり合う視野４ａ ４ｂの間の温度差と、視野４ａ ４ｂの領域（面積）に対する非共通視野１０２ １０３の領域（面積）の比率とを使用することによって決定される。画像１２内の画素１３に対する温度は、画素１３が属する少なくとも１つの非共通視野１０２ １０３に対して、このようにして決定された温度値を使用することによって決定される。
【0032】
視野４ａ４ｂに対する非共通部分１０２ １０３の領域の比率は、サンプリング周波数および掃引が行われる速度に依存する。掃引速度は、特に、携帯装置７が使用されるとき、変化しうる。視野４の領域に対する非共通視野１０２ １０３の領域の比率は、領域比率決定手段によって決定することができる。領域比率決定手段は、位置決定手段６によって決定された現在の掃引速度を使用することができる。領域比率決定手段は、システム１の一部であり、好ましくは、位置決定手段６からの情報およびサンプリング時点を使用するソフトウェアとして実装される。したがって、領域比率決定手段は、位置決定手段６からの情報を使用して、視野４が関心領域３上を移動する速度を決定し、その情報を使用して、視野４ａ、４ｂに対する非共通視野１０２、１０３の領域間の比率を決定することができる。掃引速度が速いと非共通領域１０２ １０３が大きくなり、掃引速度が遅いと非共通領域が小さくなる。掃引速度が低いと、熱情報の解像度が向上する。全視野４に対する非共通視野の適切な比率は、１～２０％とすることができる。
【0033】
一実施形態では、掃引速度が速くなると、ＩＲセンサと位置判定手段６のサンプリング周波数が自動的に増加する。
【0034】
視野４ａと４ｂの間の温度の変化を領域比率で割り、得られた比率を用いて、古いおよび／または新しい非共通視野１０２ １０３の温度を算出する。一実施形態では、重なり合う視野４ａ、４ｂの間の温度差全体は、新しい非共通視野１０３によるものと仮定される。一実施形態では、温度差全体は、古い非共通視野１０２によるものと仮定される。さらなる実施形態では、温度差は、新しい非共通視野１０３および古い非共通視野１０２の両方に起因し、例えば一定の比率で、例えば、５０％が新しい非共通視野１０２に起因し、５０％が古い非共通視野１０３に起因すると仮定される。
【0035】
以下では、視野４ａから視野４ｂへの温度の変化全体が、新しい非共通視野１０３によるものであると仮定する例である。例えば、視野温度４ａが２３℃であり、領域４ｂの温度が２１℃であるとする。温度差（－２℃）は、非共通視野１０２ １０３に起因する。
非共通視野１０３が視野４ｂの１５％のサイズを有すると仮定すると、－２℃／０.１５＝－１３.３℃の変化があり、すなわち、新しい非共通視野１０３の温度値は、２３－１３.３＝ ９.７℃になる。以下に説明するように、より多くの掃引方向からのデータを使用すると、精度が向上する。
非共通視野１０３が視野４ｂの１５％のサイズを有すると仮定すると、－２℃／０.１５＝－１３.３℃の変化があり、すなわち、新しい非共通視野１０３の温度値は、２３－１３.３＝ ９.７℃になる。以下に説明するように、より多くの掃引方向からのデータを使用すると、精度が向上する。
【0036】
方法を図８に示す。ステップ２００では、同じ掃引方向からの２つの重なり合う視野４ａ ４ｂからのＩＲセンサデータが収集される。ステップ２０１において、視野４ａ ４ｂの領域に対する非共通視野１０２および１０３の領域の比率が領域比率決定手段によって決定される。非共通領域１０２と視野４ａとの間の比率は、視野４ｂに対する非共通領域１０３の比率と同じであることに留意されたい。ステップ２００および２０１は、任意の順序で実行することができる。ステップ２０２において、非共通視野１０２または１０３、あるいはその両方の温度が決定される。
【0037】
当該方法は、好ましくは、方法は、図９に示すように、４ａと４ｂの間の重なりを利用し、４ｂと４ｃの間の重なりを利用し、４ｃと４ｄの間の重なりを利用するような、一連の重なり合う視野４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・に適用される。このようにして、関心領域３の実質的な部分は、非共通視野によってカバーされてもよい。開始点１４は、異なる視野４ａ、ｂおよびそれらの非共通視野１０２、１０３の位置および向きを互いに関連付けるために使用されてもよい。開始点１４は、好ましくは第１のサンプリングされた視野４ａに割り当てられる。位置決定手段６は、視野４がどのように移動するかのモデルを構築し、開始点１４に対してＩＲセンサ値をマッピングして熱画像１２を生成することができる。開始点１４は、好ましくは周囲または関心領域３に対して画定された空間内の点である。開始点１４は、好ましくは観察の初期方向５に関連付けられる。
【0038】
関心領域３を複数回にわたって掃引し、その都度、適切なオフセットを設けることで、より広い関心領域３をカバーすることができる（図１０）。オフセットは、好ましくは最大でも視野４の直径であるべきである。
【0039】
図１１～１２を参照すると、視野４は、関心領域３を少なくとも２つの異なる方向１５ａ、ｂに掃引することが好ましい。例えば、点２０は、第１の方向１５ａからの新しい非共通視野１０３ａと、第２の方向１５ｂからの新しい非共通視野１０３ｂとによってカバーされる。点２０または領域２１の温度は、上述のように第１および新たな第２の非共通視野１０３ａ、ｂの温度値を用いて決定され、次いで、少なくとも２つの掃引方向１５ａ、１５ｂからの点２０または領域２１の温度値を用いて、サーモグラフィ画像１２内の画素１３または多数の画素のような、サーモグラフィ画像１２内の領域に対する温度値を決定する。
【0040】
ステップ３００において、視野は、第１の方向１５ａに関心領域３にわたって掃引され、その結果、第１の新しい非共通視野１０３ａに対する第１の温度値が得られる。これは、図７～１０を参照して上述した方法を用いて行われる。ステップ３０１において、視野４は第２の方向１５ｂに関心領域３上を掃引され、同様に、第２の新しい古い非共通視野１０３ｂに対する第２の温度をもたらす。ステップ３０３において、第１および第２の古い重なり合わない視野１０３ａ、ｂが、共有領域２１として示される、ある程度同じ領域をカバーしていると判断される。第１および第２の温度値は、共有領域２１に対する温度を決定するために使用され、画像１２の共有領域２１内の画素１３に対する温度値を決定するために使用され得る。共有領域２１（破線）は、同じ温度値を有する。
【0041】
共有領域２１は、非共通領域１０３ａ、１０３ｂ毎に記憶された位置情報を用いて決定される。例えば、開始位置１４を使用することができ、全ての温度値を空間的に開始位置１４に関連付けることができる。
【0042】
上記では新しい非共通領域１０３ａ、ｂがどのように使用されるかを説明したが、古い非共通領域１０２ａ、ｂを代わりに使用することもできる。また、上記のように新旧両方の非共通領域を使用してもよく、ここでは、例えば、あらゆる温度変化を新旧の領域で、例えば５０／５０のように所定の方法で分割する。
【0043】
好ましい実施形態では、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、またはそれ以上の掃引方向１５からの値が使用される。したがって、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、またはそれ以上の非重複領域１０２、１０３の温度値を使用することができる。（２つ以上といった）複数の掃引方向からの温度データを使用することは、熱画像１２の解像度を増加させる。複数の掃引方向からの温度データは、任意の適切な方法で使用することができる。一実施形態では、異なる方向１５ａｂからの温度値の平均が使用される。３つ以上の掃引方向がある一実施形態では、平均から最も離れた値が使用される。一実施形態では、平均に最も近い極値が使用される（極値が１０および２であり、平均が５である場合、２が選択される）。一実施形態では、中央値が使用される。
【0044】
したがって、画像１２内の各画素１３について、温度値は、複数の温度値に対する温度データ、例えば複数の温度値の平均を用いた結果であってもよい。
２つのデータセットの掃引の方向１５ａ、１５ｂは、少なくとも４５°で分離されることが好ましい。好ましくは、２つの掃引方向は９０°分離される。好ましい実施形態では、視野４が少なくとも４つの互いに異なる方向１５に掃引され、その結果、４つの異なるセットの決定されたＩＲセンサ値が得られる。相互に異なる方向１５は、好ましくは９０°離れている。さらにより好ましい実施形態では、４５°だけ分離された８つの異なる方向１５が使用される。一実施形態では、１２０°分離された３つの異なる掃引方向１５が使用される。
２つのデータセットの掃引の方向１５ａ、１５ｂは、少なくとも４５°で分離されることが好ましい。好ましくは、２つの掃引方向は９０°分離される。好ましい実施形態では、視野４が少なくとも４つの互いに異なる方向１５に掃引され、その結果、４つの異なるセットの決定されたＩＲセンサ値が得られる。相互に異なる方向１５は、好ましくは９０°離れている。さらにより好ましい実施形態では、４５°だけ分離された８つの異なる方向１５が使用される。一実施形態では、１２０°分離された３つの異なる掃引方向１５が使用される。
【0045】
掃引は、好ましくは平行な１つまたは同一の面内で実行される。該平面は、出発点１４において視野４の観察方向５に垂直であることが好ましい。
【0046】
一実施形態では、図１３に示すように、視野４は、各掃引が少なくとも部分的に異なる領域をカバーするように、垂直オフセットで第１の方向１５ａに数回掃引され、視野４は各掃引１６が関心領域３の少なくとも部分的に異なる領域をカバーするように、異なる垂直オフセットで第２の方向１５ｂに追加的に数回掃引される。各矢印１６は、視野４の投影の重心が関心領域３をカバーする際の経路を示している。
【0047】
しかしながら、図１４に示されるように、ランダム掃引を使用してもよい。例えば、手に装置７を保持しているユーザは、十字状に関心領域３上の視野４を掃引して、いくつかの方向から情報を収集することができる。一実施形態では、画像はディスプレイ１１にリアルタイムで表示され、掃引中に画像が改善されるとユーザにフィードバックされる。したがって、ユーザは「絵を描く」ような動作で熱画像を作成することができる。これは、画像１２がディスプレイ１１にリアルタイムで表示される場合に特に有用である（下記参照）。ユーザは、改善が必要な関心領域３を横切るように掃引することで、必要に応じて画像１２を改善し、その結果をリアルタイムで見ることができる。
【0048】
ユーザには、例えば、９０°離れた２つの方向のような、上述したような異なる所定の方向に掃引するための指示が提供されてもよい。指示は、テキスト、記号、または合成音声などの音声など、任意の方法で提供することができる。好ましい実施形態では、指示は、ディスプレイ１１上に提供される。一例を図１５に示す。例えば、携帯装置７は、ユーザによって使用され、ユーザは例えば、装置７を異なる方向１５ａ、１５ｂに移動させることによって、視野４を移動させるように促される。好ましい実施形態では、装置７はディスプレイ１１を有し、ディスプレイ１１は、ユーザを促すために使用される。ディスプレイ１１は、ユーザが装置７を掃引（スイープ）すべき方向１５をユーザに示すために使用することができる。また、ディスプレイ１１は、装置７、ひいては観察方向５を正しい方向に向けるためのガイダンスを提供することができる。上述したように、リアルタイム画像が表示されると同時に、プロンプトが提供されてもよい。
【0049】
図１６に示す一実施形態では、ユーザへの指示は、位置決定手段６からの情報を用いて、リアルタイムで提供される。特に、ユーザは、所定の掃引方向および向きを維持するために、視野４を並進または回転させることによって、装置７を並進または回転させるように促されてもよい。図１４では、ディスプレイ１１には、矢印１７と、固定された十字１８と、向き決定手段６によって決定された装置７の向きに合わせてディスプレイ１１上を移動する向き依存の十字１９とからなる水準器ツールが表示されている。ユーザは、向き依存の十字１９を固定された十字１８に合わせておくように促される。矢印１７がうごくことで、ユーザに異なる方向への走査を指示することができる。したがって、矢印１７は、位置決定手段 ６と、例えば図１３のパターンのような動きのための所定のパターンとによって制御されてもよい。例えば、ユーザは、最初にオフセットを有する第１の方向１５ａで掃引し、次いで、上述のように角度で方向を区切った第２の方向１５ｂに掃引するように促されてもよい。開始点１４における位置および向きは、ユーザにガイダンスを提供するために使用されてもよく、ここで、ユーザは、開始点１４と同じ向きまたは位置に装置７を保持するように促される。
【0050】
また、ユーザは、ある平面で掃引するように促されてもよく、この平面は、出発点１４における観察方向５に垂直な平面であってもよいし、出発点１４における装置７のディスプレイ１１の平面であってもよい。「より近く」、「より遠く」などのコマンドをディスプレイ１１上で使用して、装置７を平面内に保ちながら掃引してもよい。
【0051】
また、ユーザは、ある速度で掃引するように促されてもよい。上記のように、掃引速度が低い場合は分解能が良くなる。したがって、ユーザは、場合によっては掃引速度を増減するように促されてもよい。フィードバックは、リアルタイムで提供されてもよい。
【0052】
一実施形態では、装置７のディスプレイ１１は、上記のように処理された熱画像に関するデータを使用して熱画像１２を表示するために使用される。この方法は、従って、ＩＲセンサ２を含む装置７のディスプレイ１１の熱画像１２を表示するステップを含みうる。画像１２は、ユーザが関心領域３を横切って掃引するときに、ディスプレイ１１上でリアルタイムにレンダリングされてもよい。したがって、画像データは、リアルタイムでレンダリングするためにディスプレイ１１に提供されてもよい。これにより、ユーザにフィードバックが提供される。
【0053】
本明細書に記載の方法を実施するイメージング（画像化）ソフトウェアも提供される。イメージングソフトウェアは、ＩＲセンサ２および位置決定手段６を有する携帯装置７にダウンロードされるアプリとして提供されてもよい。イメージングソフトウェアは、好ましくはメモリ８に格納される。イメージングソフトウェアは、位置決定手段６からＩＲセンサ値と位置および／または向きのデータを取得するように構成されてもよい。例えば、イメージングソフトウェアは、１つ以上のセンサに繰り返し問い合わせるか、または１つ以上のセンサをオンに切り替え、１つ以上のセンサに所定の構成を提供することができる。このような構成は、例えば、サンプリング周波数に関するＩＲセンサ２や位置決定手段６への指示であってもよい。イメージングソフトウェアは、ＩＲセンサデータを、位置および／または向きのデータと対にするように構成されてもよい。イメージングソフトウェアは、上述した比率決定手段を含む。
【0054】
イメージングソフトウェアは、熱画像１２を生成するために熱画像データを生成するためにデータを編集するように構成される。したがって、イメージングソフトウェアは、本明細書に記載されているように、非重複視野、およびこれらのための位置と向きを決定し、異なる方向からの温度データを編集するように構成される。
【0055】
実施例１
本発明の方法は、図１７～図２４の左上のパネルに示されている、人とイヌを示す関心領域のデジタル熱データを用いてシミュレートされた。当該データは、デジタル画像データを走査した仮想視野を用いて、データを８つの異なる方向（矢印で示されている）で走査した。仮想視野の位置は、コンピュータマウスを用いてユーザにより制御された。重なり合う視野が決定され、２つの重なり合う視野間の温度差は、新しい非共通視野に１００％起因する。最大８つの重なり合わない照射野に対する温度を、画像中の各画素について平均化した。右上の画像は、データセットを平均化した結果を示す。掃引方向を増やしていくと、画像が改善されていく様子がわかる。右下は、（重なり合いや異なる方向を使わずに）視野内の平均温度のみを表示した画像で、明らかに解像度が劣っている。
本発明の方法は、図１７～図２４の左上のパネルに示されている、人とイヌを示す関心領域のデジタル熱データを用いてシミュレートされた。当該データは、デジタル画像データを走査した仮想視野を用いて、データを８つの異なる方向（矢印で示されている）で走査した。仮想視野の位置は、コンピュータマウスを用いてユーザにより制御された。重なり合う視野が決定され、２つの重なり合う視野間の温度差は、新しい非共通視野に１００％起因する。最大８つの重なり合わない照射野に対する温度を、画像中の各画素について平均化した。右上の画像は、データセットを平均化した結果を示す。掃引方向を増やしていくと、画像が改善されていく様子がわかる。右下は、（重なり合いや異なる方向を使わずに）視野内の平均温度のみを表示した画像で、明らかに解像度が劣っている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
