動画(画像)から供試体温度の推定

Question

試験時の撮影した動画から、供試体の温度を推定できないかと考えております。

試験は、金属を加熱して高温発光の過程を撮影しており、この高温発光時の温度を推定できないでしょうか。
試験は、金属のパイプ状の供試体内部に高温流体を流すことで、表面の赤熱、高温発光を録画しています。
録画には、家庭用のビデオカメラを使用しています。

大変申し訳ないのですが、光学については知識が乏しく、何が必要かもわからない状況です。

背景ですが、高温発光の過程を熱電対で測定していたのですが、収録されたデータに対して高温発光時の状況(色など)が一致していないため、別の方法を探っております。

Answer

https://search.yahoo.co.jp/image/search?rkf=2&ei=UTF-8&gdr=1&p=%E7%9B%B8%E9%96%A2%E8%89%B2%E6%B8%A9%E5%BA%A6+%E8%89%B2%E5%BA%A6%E5%9B%B3

物体の表面が発する光の色と、その物体の温度には、物理法則に基づく明確な関係があります。
従って、条件を整えれば、ビデオカメラでもある程度の温度の定量化は可能と思います。
－前の回答者さんもご指摘と思いますが、可視光の色で精度よく温度を定量化できるのは、おおむね1500 ℃よりも高温の領域と思います。
－カメラが、自動でホワイトバランスをとる設定になっていれば、撮影される色情報が撮影条件によって変化してしまいますから、ホワイトバランスが自動調整ではなく、固定できるカメラを使うことが必須です。
－温度の高低を定性的に観測するのでなく、定量化したいのであれば、校正手段を準備することが必要と思います。一定電圧で点灯したときのフィラメントの相関色温度を値付けした白熱電球を参照標準として利用することが可能と思います。

白熱電球の相関色温度は、JCSS校正事業者によって値をつけてもらうことができる筈です。
参考URLをご覧ください。

Answer

3000℃～10000℃くらいの黒体輻射は可視光スペクトルで判定可能ですが
家庭用のビデオカメラのRGB撮像素子の画像では精度出ないでしょうね。
加熱金属の温度を測るということですから500℃～1500℃程度と思われ
ボロメータなどの温度を測るための専用撮像素子が必要ですね。

まして録画を再生した場合にはビデオYuv変換などの色座標変換や
ダイナミックレンジ変形されていますので全く精度が出ないでしょう。

熱電対測定温度と色温度の食い違いは、被測定物の放射率起因かと
温度変化時定数が大きいならば熱電対温度を信頼したほうが良いと思われます。

Answer

ご存知かもしれませんが、FLIRというスマホで赤外線撮影するツールを使った方が手っ取り早いと思います。温度を調べたい部分をタップすると温度がわかります。つまりサーモグラフィです。
でも、赤外線を記録することが必要なので、録画済の画像を解析したいとなるとムリですが。

測定対象の素材が何かわかれば、温度輻射の特性から推測できるかもしれませんね。

紹介サイト
https://moov.ooo/article/5b724be026e0bc4cbab4c081

Answer

可視光のRGBに変換記録された映像・画像から温度を逆算ということは理論で行うことはできません。

照明や撮影位置などを固定し、熱電対や測温抵抗体での温度と対象の色の依存性を測定しておき、そのデータを外挿すれば大まかな温度が出せるかもしれません。
しかし、家庭用ビデオカメラではホワイトバランスなどが自動調整となる可能性も高く、条件の変動が大きな誤差にと思った方が良いでしょう。

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