特許 6984766 赤外線撮像装置および赤外線撮像プログラム

(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】6984766

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】赤外線撮像装置および赤外線撮像プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/232 20060101AFI20211213BHJP

   G06T 5/00 20060101ALI20211213BHJP

   H04N 5/33 20060101ALI20211213BHJP

   H04N 5/357 20110101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/232 290

   G06T5/00 705

   H04N5/33

   H04N5/357

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2020-570298(P2020-570298)

(86)(22)【出願日】2019年2月7日

(86)【国際出願番号】JP2019004452

(87)【国際公開番号】WO2020161867

(87)【国際公開日】20200813

【審査請求日】2021年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108431

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 加奈子

(74)【代理人】

【識別番号】100153176

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 重明

(74)【代理人】

【識別番号】100109612

【弁理士】

【氏名又は名称】倉谷 泰孝

(72)【発明者】

【氏名】栗原 康平

(72)【発明者】

【氏名】山下 孝一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大祐

【審査官】 佐藤 直樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０４９９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２８８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２４６６８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｇ０６Ｔ ５／００

Ｈ０４Ｎ ５／３３

Ｈ０４Ｎ ５／３５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤外線を受光して前記赤外線と対応する信号を出力する熱画像センサと、
前記熱画像センサの前記信号に基づいて、一枚の熱画像を生成する熱画像生成部と、
前記一枚の熱画像に含まれる画素の画素値を、前記一枚の熱画像の一端から他端まで延びる筋状ノイズが抑制された目標値に変換するための補正式に含まれる複数の補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記複数の補正係数を用いて前記熱画像生成部が生成する熱画像を補正する熱画像補正部と、
を備え、
前記補正係数算出部は、前記一枚の熱画像における前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値の違いに基づいて前記複数の補正係数を算出する
ことを特徴とする赤外線撮像装置。

【請求項2】

前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素に対して前記筋状ノイズが発生する方向と交差する方向に隣接する画素の画素値を用いて、前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値を平滑化処理し、平滑化済みの画素値である平滑化画素値を、前記目標値として算出する平滑化処理部をさらに備え、
前記補正係数算出部は、前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値と前記平滑化画素値とで表される複数の座標値を前記補正式である多項式関数で近似し、多項式関数に含まれる前記複数の補正係数を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。

【請求項3】

前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素に対して前記筋状ノイズが発生する方向と交差する方向に隣接する画素の画素値を用いて、前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値を平滑化処理し、平滑化済みの画素値である平滑化画素値を、前記目標値として算出する平滑化処理部と、
前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値と、前記平滑化画素値とをそれぞれ降順または昇順でソートするソーティング部と、
をさらに備え、
前記補正係数算出部は、前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値とその順番で表される座標値、および前記平滑化画素値とその順番で表される座標値をそれぞれ多項式関数で近似し、それぞれの多項式関数の係数を用いて前記補正式の前記複数の補正係数を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。

【請求項4】

前記一枚の熱画像の中で前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の集合である画素列に含まれる画素の画素値を降順または昇順でソートし、前記筋状ノイズが発生する方向と交差する方向に隣接する画素列に含まれる画素の画素値を降順または昇順でソートするソーティング部をさらに備え、
前記補正係数算出部は、
前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値とその順番で表される座標値を多項式関数で近似して、多項式関数の係数を算出し、
前記隣接する画素列に含まれる画素の画素値とその順番で表される座標値を多項式関数で近似して、多項式関数の係数を算出し、
前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値に基づいて算出された係数と、前記隣接する画素列に含まれる画素の画素値に基づいて算出された係数との平均値である平均係数を算出し、
前記画素値の異なる複数の画素の画素値に基づいて算出された係数と、前記平均係数を用いて前記補正式の前記複数の補正係数を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。

【請求項5】

前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素には、画素値の異なる三つ以上の画素が含まれており、
前記補正係数算出部は、前記異なる三つ以上の画素値のうち、最も大きいまたは最も小さい画素値を用いずに前記複数の補正係数を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。

【請求項6】

前記一枚の熱画像は、前記熱画像センサが露光状態で撮像した熱画像である
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。

【請求項7】

前記熱画像センサの位置または方向を変化させるように前記熱画像センサを移動するセンサ移動部をさらに備え、
前記熱画像生成部は、前記熱画像センサが移動しながら受光した前記赤外線に対応する前記信号から前記一枚の熱画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。

【請求項8】

計算装置を、
熱画像センサの出力する信号に基づいて、一枚の熱画像を生成する熱画像生成部、
前記一枚の熱画像に含まれる画素の画素値を、前記一枚の熱画像の一端から他端まで延びる筋状ノイズが抑制された目標値に変換するための補正式に含まれる複数の補正係数を算出する補正係数算出部、
前記複数の補正係数を用いて前記熱画像生成部が生成する画像を補正する熱画像補正部、
として機能させ、
前記補正係数算出部に、前記一枚の熱画像における前記筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値の違いに基づいて前記複数の補正係数を算出させる
ように前記計算装置を機能させるための赤外線撮像プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱画像のノイズ低減処理を行う赤外線撮像装置および赤外線撮像プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

赤外線を受光して熱画像を生成する赤外線撮像装置がある。赤外線撮像装置は赤外線を受光するための複数の赤外線検出素子を備えており、当該赤外線検出素子は生成される画像と対応するようにマトリックス状に配置されている。
マトリックス状に配置された赤外線検出素子には、素子の並ぶ行または列ごとに別々の駆動線が接続されており、各駆動線から電力が供給されている。これらの駆動線の特性にバラツキがあると、赤外線検出素子への入力値と赤外線検出素子からの出力値との関係が行または列ごとに変化してしまい、熱画像を生成した際に、熱画像に行方向または列方向に延びる筋状ノイズが生じる場合がある。

【0003】

このような筋状ノイズを低減するために、特許文献１では、補正係数を用いて、筋状ノイズを補正することが提案されている。この補正係数は、遮光状態における画像と、露光状態における画像とを用いて算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１０５９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１の撮像装置は、二つの補正係数を算出するため遮光状態と露光状態の二枚の画像を取得しなければならず、補正係数の算出に時間がかかる。そのため、筋状ノイズの強度の経時的な変動に対応するために補正係数を算出しなおそうとしても、すぐに補正係数を算出できない。その結果、補正係数の算出が完了するまでの間、筋状ノイズを十分に低減できないという問題があった。

【0006】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、一枚の画像から筋状ノイズを補正するための補正係数を算出することができ、算出された補正係数により精度よく筋状ノイズを低減することが可能な赤外線撮像装置及び赤外線撮像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】

【0007】

本発明に係る赤外線撮像装置は、赤外線を受光して赤外線と対応する信号を出力する熱画像センサと、熱画像センサの信号に基づいて、一枚の熱画像を生成する熱画像生成部と、一枚の熱画像に含まれる画素の画素値を、一枚の熱画像の一端から他端まで延びる筋状ノイズが抑制された目標値に変換するための補正式に含まれる複数の補正係数を算出する補正係数算出部と、複数の補正係数を用いて熱画像生成部が生成する熱画像を補正する熱画像補正部と、を備えたものであり、補正係数算出部が、一枚の熱画像における筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値の違いに基づいて複数の補正係数を算出することを特徴とするものである。

【0008】

また、本発明に係る赤外線撮像プログラムは、計算装置を、熱画像センサの出力する信号に基づいて、一枚の熱画像を生成する熱画像生成部、一枚の熱画像に含まれる画素の画素値を、一枚の熱画像の一端から他端まで延びる筋状ノイズが抑制された目標値に変換するための補正式に含まれる複数の補正係数を算出する補正係数算出部、複数の補正係数を用いて熱画像生成部が生成する画像を補正する熱画像補正部、として機能させるためのものであり、補正係数算出部に、一枚の熱画像における筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の画素値の違いに基づいて複数の補正係数を算出させるように計算装置を機能させるためのものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る赤外線撮像装置および赤外線撮像プログラムは、一枚の画像に含まれる画素の画素値の違いに基づいて複数の補正係数を算出する。よって、複数の画像を用意せずとも複数の補正係数を算出でき、算出された補正係数により精度よく筋状ノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る熱画像センサの入力値と出力値の関係を示すグラフである。

【図3】本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置の補正した熱画像を出力するための処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置の補正係数を算出する処理を示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置の平滑化処理を説明するための概念図である。

【図7】本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置の補正係数を算出する処理を説明するための概念図およびグラフである。

【図8】本発明の実施の形態２に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図9】本発明の実施の形態２に係る赤外線撮像装置の補正係数を算出する処理を示すフローチャートである。

【図10】本発明の実施の形態２に係る赤外線撮像装置の補正係数を算出する処理を説明するためのグラフである。

【図11】本発明の実施の形態３に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図12】本発明の実施の形態３に係る赤外線撮像装置の補正係数を算出する処理を示すフローチャートである。

【図13】本発明の実施の形態５に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図14】本発明の実施の形態５に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図15】本発明の実施の形態５に係る赤外線撮像装置の熱画像センサおよびセンサ移動部の概略図、および熱画像の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。図中の同一の符号は、同一または相当する部分を表す。

【0012】

実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置１の構成について、図１、図２および図３を用いて説明する。
図１に示されるように、赤外線撮像装置１は、熱画像センサ２および熱画像処理装置３を含む。

【0013】

熱画像センサ２は、室内に設置された電気製品に設けられ、室内に存在する物体から放射される赤外線（約８μｍから１２μｍの電磁波）を受光して赤外線の強度に対応した信号を出力するものである。熱画像センサ２は、物体から放射される赤外線を検出し赤外線の強度に対応した電圧信号を出力する複数の赤外線検出素子で構成されている。赤外線検出素子としては、例えば焦電素子が挙げられる。
複数の赤外線検出素子は、マトリックス状に配置されており、行方向に並ぶ素子には一本の駆動線が接続され、電力が供給される。
熱画像センサ２は、通信線９を介して熱画像処理装置３に接続され、素子が出力する電圧信号を熱画像処理装置３へ送信する。

【0014】

ここで説明した赤外線検出素子は、製造誤差や使用環境の影響を受けて、個々に、赤外線検出素子への入力値（赤外線強度）と赤外線検出素子からの出力値（熱画像の画素値）との関係が異なる。図２に示すように、各赤外線検出素子の入力値と出力値との関係は、一次関数ｙ＝ａｘ＋ｂ（ｙ：出力値、ｘ：入力値、ａおよびｂ：係数）で近似して表すことができ、それぞれの素子で係数ａまたは係数ｂが異なっている。例えば、赤外線検出素子Ａに対してＸ１の入力があった場合、その出力はＹ１であり、赤外線検出素子Ｃに対してＸ１の入力があった場合、その出力はＹ２であり（Ｙ２＞Ｙ１）、入力値Ｘ１に対しては赤外線検出素子Ｃのほうが赤外線検出素子Ａよりも出力値が大きい。
また、上述のとおり、行方向に並んだ赤外線検出素子は、同一の駆動線に接続され電力の供給を受けている。そのため、行方向に並んだ赤外線検出素子の感度を示す係数ａは、駆動線の特性によって影響を受け、行方向に並んだ赤外線検出素子すべてが、ほかの赤外線検出素子に比べ傾きが大きくになり高感度になるまたは傾きが小さくなり低感度になる場合がある（すなわち、行方向に並んだ赤外線検出素子の係数ａが一律に増加または減少する）。また、切片成分である係数ｂも同様に変化する場合があり、これらの場合、行方向に並んだ赤外線検出素子すべての出力値が変化してしまう。この場合、熱画像には熱画像の一端から他端まで行方向に延びる筋状のノイズ（以下、筋状ノイズという）が生じる。
さらに、熱画像センサの使用を継続すると、例えば駆動線の特性の変化などにより行方向に並んだ赤外線検出素子の感度を示す係数ａまたは切片成分である係数ｂが変化するため、筋状ノイズの強度は、常に一定ではなく、経時的に変化する。

【0015】

熱画像処理装置３は、上述の熱画像センサ２から電圧信号を受信して熱画像を生成し、熱画像に含まれる筋状ノイズを補正するものであり、図１に示すように、プロセッサ４、メモリ５、記憶装置６、インタフェース７、およびデータバス８を備えている。
プロセッサ４は、熱画像センサ２から送信される電圧信号に基づいて熱画像を生成するためのプログラム、熱画像に含まれる画素の画素値を補正式で補正するためのプログラム、補正式に含まれる補正係数を算出するためのプログラムなど各種プログラムを読み出し、メモリ５に展開して、当該プログラムを実行する。
メモリ５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の記憶媒体であり、プロセッサ４がプログラムを実行する際にプログラムを展開する領域、各種キャッシュおよびバッファとして用いられる。
記憶装置６は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ）などの大容量の不揮発性の記録媒体であり、プロセッサ４が実行する各種プログラムなどを記憶している。
インタフェース７は、熱画像センサ２から送信される電圧信号を受信し、熱画像処理装置３が筋状ノイズを補正した補正済みの熱画像を表示装置等（不図示）の出力先へ送信するものである。
データバス８は、プロセッサ４、メモリ５、記憶装置６およびインタフェース７を通信可能に接続する伝送路である。

【0016】

通信線９は、熱画像センサ２と熱画像処理装置３、および熱画像処理装置３と表示装置等の出力先とを接続し、電圧信号などを送信するケーブルである。

【0017】

熱画像処理装置３は、図３に示すように、熱画像生成部３１、平滑化処理部３２、補正係数算出部３３、および熱画像補正部３４により構成されている。熱画像生成部３１、平滑化処理部３２、補正係数算出部３３、および熱画像補正部３４は、プロセッサ４が各種プログラムを実行することにより実現されている。
熱画像生成部３１は、インタフェース７を介して受信した熱画像センサ２の電圧信号を画素値に変換して、筋状ノイズが発生する方向に画素値の異なる複数の画素を含む一枚の熱画像を生成する機能を有する。
平滑化処理部３２は、熱画像生成部３１が生成した一枚の熱画像における筋状ノイズが発生する方向に並ぶ画素の集合である画素列であって、画素値の異なる複数の画素を含む画素列に含まれる画素の画素値（対象画素値）ごとに、筋状ノイズが発生する方向と交差する方向に隣接する画素列に含まれる隣接する画素の画素値（隣接画素値）を用いて平滑化処理を行い、各画素の補正前画素値に対応する目標値としての平滑化済みの画素値（平滑化画素値）を算出する機能を有する。この平滑化画素値は、対象画素値と隣接画素値の平均値である。

【0018】

補正係数算出部３３は、熱画像生成部３１が生成した熱画像における対象画素値を筋状ノイズが抑制された目標値に変換するための補正式ｚ＝ｃｙ＋ｄ（ｚ：補正後の画素値（目標値）、ｙ：熱画像の画素値、ｃおよびｄ：補正係数）に含まれる二つの補正係数ｃおよびｄを算出する機能を有する。
熱画像補正部３４は、補正係数算出部３３が算出した二つの補正係数を用いて熱画像生成部３１が生成した画像を補正する機能を有する。
なお、対象画素値は、特定の画素列に対して平滑化処理、補正係数算出処理または補正処理を行う場合に、特定の画素列に含まれる画素値をいうものであり、隣接画素値は、特定の画素列に隣接する画素列に含まれる画素値をいうものである。したがって、処理が進んで特定の画素列が変われば、対象画素値および隣接画素値が指す画素値も変わる。対象画素値と呼んでいたものが隣接画素値になることもあれば、その反対もありうる。

【0019】

ここまで、赤外線撮像装置１の構成について説明した。次に、図４から図７を用いて、赤外線撮像装置１の動作ついて説明する。
まず、図４に示されるフローチャートに従って、赤外線撮像装置１が熱画像を生成し、熱画像に含まれる筋状ノイズを低減し、画像を出力する処理について説明する。この処理は、図３のブロック図では熱画像センサ２、熱画像生成部３１、熱画像補正部３４、出力先をつなぐ矢印で表されている。

【0020】

熱画像センサ２は、電気製品の稼働時に一定の間隔で室内を撮影し、赤外線に対応した電圧信号を通信線９を介して熱画像処理装置３へ送信する。図４のフローチャートの処理は、熱画像処理装置３が熱画像センサ２から電圧信号を受信するたびに開始される。
ここで、熱画像センサ２は、電気製品の稼働時に室内を撮影する。電気製品が稼働していることで、電気製品自体またはその周辺の物体が温められることになるため、熱画像は、露光状態で室内における温度の異なる複数の領域を撮影したものとなり、熱画像センサ２の電圧信号に基づいて生成される熱画像は、筋状ノイズが発生する方向（行方向）に画素値の異なる複数の画素を含むこととなる。

【0021】

まず、熱画像生成部３１は、熱画像センサ２の電圧信号から一枚の熱画像を生成する（ステップＳ００１）。
具体的には、熱画像センサ２は、赤外線検出素子の配置と対応づけられた順序に従って、各赤外線検出素子から出力される電圧信号を熱画像処理装置３へ送信する。熱画像処理装置３は、インタフェース７を介して電圧信号を受信して、素子の配置と対応づけられた順序の情報とともに電圧信号の電圧値をメモリ５または記憶装置６（以下、メモリ５等と記載する）へ記憶する。赤外線撮像装置１のプロセッサ４は電圧値と順序の情報とを読み出して、電圧値を予め対応づけられた画素値に変換するとともに、順序の情報を用いて、画素値を並べ、一枚の熱画像を生成し、メモリ５等へ記憶する。

【0022】

次に、熱画像補正部３４は、熱画像生成部３１が生成した一枚の熱画像におけるＬ行目の画素列の各画素値を取得する（ステップＳ００２）。ここでＬは自然数であり、本フローチャートの処理が始まった際に初期値としてＬ＝１が設定されている。
具体的には、プロセッサ４は、生成した一枚の熱画像のＬ行目（Ｌが初期値の場合は１行目）の左端の画素を開始位置として、行方向に並ぶ各画素値をメモリ５等から読み出す。

【0023】

次に、熱画像補正部３４は、Ｌ行目に対応する補正式を用いて、Ｌ行目の各画素値を補正する（ステップＳ００３）。
補正式は上述のｚ＝ｃｙ＋ｄであり、行ごとに補正係数ｃおよびｄは異なっている。なお、補正係数ｃおよびｄは、後述の図５のフローチャートで説明する補正係数算出処理で算出されるものである。
具体的には、プロセッサ４は、Ｌ行目を補正するために予め用意されている補正係数ｃおよびｄをメモリ５等から読み出し、これらの補正係数とＬ行目の一番左に位置する画素の画素値を補正式に代入して、一番左に位置する画素の目標値であるｚを求める。このｚが筋状ノイズを低減した補正後の画素値である。また、プロセッサ４は、二番目以降の画素の画素値も同様に処理し、複数の補正後の画素値からなる画素値列を、行の情報とともにメモリ５等に記憶する。

【0024】

次に、熱画像補正部３４（プロセッサ４）は、ＬをＬ＋１に置き換える処理を行い（ステップＳ００４）、Ｌ（Ｌ＋１に置き換え済み）行目に画素列が存在するか判定し（ステップＳ００５）、存在する場合（ステップＳ００５でＹＥＳの場合）は、ステップＳ００２からステップＳ００４の処理を繰り返す。

【0025】

Ｌ（Ｌ＋１に置き換えられている）行目に画素列が存在しない場合（ステップＳ００５でＮＯの場合）、すなわち、すべての行の画素列を補正し終えた場合、熱画像補正部３４は、補正後の画素値を用いて画像を再構築し、補正後の画像を生成する（ステップＳ００６）。
具体的には、プロセッサ４は、メモリ５等から各画素列の補正後の画素値と行の情報を読み出し、行の情報に沿って画素列を並べ替え、一枚の熱画像を生成する。

【0026】

最後に、熱画像補正部３４は、補正後の熱画像を出力先へ出力する（ステップＳ００７）。
具体的には、プロセッサ４は、画像のデータを所定の通信規格に沿ったデータフレームに変換して、インタフェース７を介して出力先へ送信する。

【0027】

ここまで赤外線撮像装置１における熱画像を補正して出力する処理を説明した。次に、赤外線撮像装置１が熱画像を補正する際に用いる補正係数ｃおよびｄを算出する処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、図３のブロック図では熱画像センサ２、熱画像生成部３１、補正係数算出部３３、熱画像補正部３４をつなぐ矢印、および熱画像センサ２、熱画像生成部３１、平滑化処理部３２、補正係数算出部３３、熱画像補正部３４をつなぐ矢印で表されている。

【0028】

図５のフローチャートに示される処理は、赤外線撮像装置１が図４のフローチャートに沿って熱画像を補正する処理を開始してから所定の時間が経過するたびに開始される。

【0029】

まず、熱画像生成部３１は、熱画像センサ２の電圧信号から一枚の熱画像を生成する（ステップＳ１０１）。この処理は図４のステップＳ００１と同様である。

【0030】

次に、平滑化処理部３２は、熱画像生成部３１が生成した一枚の熱画像におけるＭ行目、Ｍ−１行目、およびＭ＋１行目の画素列の各画素値を取得する（ステップＳ１０２）。ここでＭは自然数であり、本フローチャートの処理が始まった際に初期値としてＭ＝１が設定されている。
具体的には、プロセッサ４は、生成した一枚の熱画像のＭ行目、Ｍ−１行目、およびＭ＋１行目の左端の画素を開始位置として、行方向に並ぶ各画素値をメモリ５から読み出す。
なお、Ｍ＝１の場合、すなわち、熱画像の最上段の画素列の画素値を読み出す場合、Ｍ−１行目は存在しないので、代わりにＭ行目またはＭ＋１行目と同様の画素列がＭ−１行目に存在するとして、別途読み出しているＭ行目またはＭ＋１行目の画素列をＭ−１行目の画素列として扱うこととする。熱画像の最下段についても同様に、Ｍ＋１行目の画素列が存在しないため、別途読み出しているＭ行目またはＭ−１行目の画素列をＭ＋１行目の画素列として扱うこととする。
また、ここでは、Ｍ行目に含まれる画素値が対象画素値であり、Ｍ−１行目、およびＭ＋１行目に含まれる画素値が隣接画素値である。

【0031】

次に、平滑化処理部３２は、Ｍ行目の各対象画素値を、各対象画素と隣接するＭ−１行目、およびＭ＋１行目の画素である隣接画素値で平滑化し、Ｍ行目の各画素の平滑化画素値を取得する（ステップＳ１０３）。
具体的なプロセッサ４の処理を、図６を用いて説明する。例えば図６（ａ）のＭ行目の対象画素値を平滑化する場合、プロセッサ４は、それぞれの対象画素値と、対応する二つの隣接画素値の平均値を求める（例えば図６（ａ）の枠Ａの範囲で平均値を求める）。この平均値は、Ｍ行目の画素列の一番左の対象画素値および一番左の隣接画素値で求め、二番目以降の対象画素値および隣接画素値も同様に処理して求められる。求めた複数の平均値を各対象画素値に対応する平滑化画素値として、行の情報および行内での画素の位置情報とともにメモリ５等に記憶する。
ここで、図６（ａ）の枠Ａの範囲で平均値を求める平滑化処理を行うと、図６（ｂ）のようにＭ行目において筋状ノイズが低減された平滑化画素値で構成される平滑化熱画像が得られる。Ｍ行目における赤外線の分布と隣接するＭ−１行目およびＭ＋１行目における赤外線分布とは概ね相関があるため、Ｍ行目に含まれる個々の対象画素値と、平滑化熱画像に含まれる平滑化画素値の対応関係は維持されているとみなすことができ、筋状ノイズが低減された平滑化画素値を対象画素値の目標値ｚとすることができる。平滑化画素値を目標値ｚとして、以降のステップＳ１０６から１０９の処理で各行の補正式ｚ＝ｃｙ＋ｄの補正係数を算出する。

【0032】

図５のフローチャートに戻って、平滑化処理部３２（プロセッサ４）は、ＭをＭ＋１に置き換える処理を行い（ステップＳ１０４）、Ｍ（Ｍ＋１に置き換え済み）行目に画素列が存在するか判定し（ステップＳ１０５）、存在する場合（ステップＳ１０５でＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理を繰り返す。存在しない場合（ステップＳ１０５でＮＯの場合）は、ステップＳ１０６以降の補正係数を算出する処理を開始する。

【0033】

次に、補正係数算出部３３は、Ｎ行目の各対象画素値と、Ｎ行目の各平滑化画素値とを取得し、対応する対象画素列と平滑化画素列とで複数の座標値を設定する（ステップＳ１０６）。ここでＮは自然数であり、本フローチャートの処理が始まった際に初期値としてＮ＝１が設定されている。
具体的なプロセッサ４の処理を、図７を用いて説明する。例えばＮ行目の対象画素値と平滑化画素値とから座標値を設定する場合、プロセッサ４は、熱画像のＮ行目の画素列の対象画素値を読み出す（図７（ａ）におけるＮ１からＮ６）。また、プロセッサ４は、平滑化熱画像のＮ行目の画素列の平滑化画素値を読み出す（図７（ｂ）におけるＮ１ｈからＮ６ｈ）。そして、プロセッサ４は、対象画素値と、対応する平滑化画素値を用いて、対象画素値をｙ座標、平滑化画素値をｚ座標とする座標値（例えば（Ｎ１,Ｎ１ｈ））を設定する（ステップＳ１０６）。

【0034】

次に、補正係数算出部３３は、設定した座標群をｙ−ｚ座標空間にプロットし、直線近似して直線の式ｚ＝ｃｙ＋ｄを求め、補正係数ｃおよびｄを算出する（ステップＳ１０７）。ここで、複数の座標値は、異なる位置にプロットされる。上述のとおり、一枚の熱画像は、筋状ノイズが発生する方向（行方向）に画素値の異なる複数の画素を含んでいるため、プロットの位置がずれる。この位置の違い、すなわち画素値の違いに基づいて補正係数ｃおよびｄを算出する。
具体的には、プロセッサ４は、設定した座標値と直線の式ｚ＝ｃｙ＋ｄとの距離が最小になるように最小二乗法を用いて、補正係数ｃおよびｄを算出し（図７（ｃ））、行の情報とともにメモリ５等へ記憶する。

【0035】

その後、補正係数算出部３３（プロセッサ４）は、ＮをＮ＋１に置き換える処理を行い（ステップＳ１０８）、Ｎ（Ｎ＋１に置き換え済み）行目に画素列が存在するか判定し（ステップＳ１０９）、存在する場合（ステップＳ１０９でＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０６からステップＳ１０８の処理を繰り返す。存在しない場合（ステップＳ１０９でＮＯの場合）は、熱画像のすべての行で補正係数ｃおよびｄを算出し終えているので、処理を終了する。

【0036】

本発明の実施の形態１に係る赤外線撮像装置１は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
赤外線撮像装置１は、一枚の熱画像に含まれる画素の画素値の違いに基づいて複数の補正係数を算出している。複数の補正係数を求めるためには、複数の異なる画素値が必要となる。例えば、一枚の熱画像に同一の画素値しか含まれない場合や一枚の画像に含まれる画素値の平均値を用いて複数の補正係数を求める場合、温度状況の異なる複数の熱画像を撮影しなければならない。これに対して、当該赤外線撮像装置１を用いることで、一枚の熱画像だけで複数の補正係数を算出することができる。よって、複数の熱画像を用意せずとも複数の補正係数を算出でき、算出された補正係数により精度よく筋状ノイズを低減することができる。

【0037】

また、赤外線撮像装置１は、複数の補正係数を求めて、それらを用いて熱画像を補正している。これに対して、一つの補正係数を求め、熱画像を補正する場合、十分に筋状ノイズを低減できない。例えば、対象画素値と平滑化画素値の差分値を求め（ｚ＝ｙ＋ｄにおける係数ｄを求めることとなる）、差分値だけで熱画像を補正する場合、どのような入力値であっても差分値を加算する補正しかできない。しかし、図２に示したように、赤外線検出素子の感度（係数ａ）は様々であり、ａ＝１とは限らない。入力値が変化すると、ａ＝１より高感度の素子の出力値は、入力値の変化量より大きく変化する。このような素子の出力値を差分値だけで補正しても、補正量は不足する。また、低感度の素子の出力値に対しては補正量が大きくなりすぎる。当該赤外線撮像装置１は、複数の補正係数（補正係数ｄだけでなく補正係数ｃ）を算出することで、入力値が変化しても筋状ノイズを精度よく低減することが可能である。

【0038】

また、赤外線撮像装置１は、目標値として、一枚の熱画像から得られる平滑化画素値を用いている。目標値を予め用意しておく場合、目標値に対応した温度状況で熱画像を撮影しなければ補正係数を求めることができないが、当該赤外線撮像装置１は、温度状況が一定ではない運用時の熱画像を用いて補正係数を算出することができる。よって、当該赤外線撮像装置１の運用を開始しても適宜、補正係数を更新することが可能となる。

【0039】

また、赤外線撮像装置１は、熱画像の対象画素値と、平滑化熱画像の平滑化画素値（目標値）を用いて座標値を設定し、座標値を直線近似することで補正係数を算出している。よって、座標値の設定および一回の直線近似の処理を行うだけで補正係数を算出でき、効率的に補正係数の更新を行うことができる。
また、赤外線撮像装置１は、座標値を直線近似して補正係数を算出している。補正係数を算出する行に熱源体のエッジ部分が位置する場合、エッジ部分は平滑化されてしまい、平滑化画素値の目標値としての精度が低下してしまう場合がある。このような平滑化画素値を目標値として対象画素値を補正すると、適切な熱画像が得られないが、当該赤外線撮像装置１では、複数の座標値を直線で近似するため、エッジ部分の平滑化画素値の座標値が含まれていたとしても、エッジ部分は行に含まれる画素全体としては割合が少ないので、エッジ部分による補正精度の低下を抑制することができる。

【0040】

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１で説明した構成および動作と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について、以下に説明する。
実施の形態１では、熱画像の対象画素値と、平滑化熱画像の平滑化画素値（目標値）を用いて座標値を設定し、座標値を直線近似することで補正係数を算出していた。
実施の形態２では、熱画像の対象画素値をソートして降順または昇順に並べたものを直線近似してｙ＝ｅｎ＋ｆ（ｙ：対象画素値、ｎ：対象画素値の順番、ｅおよびｆ：係数）を求め、平滑化熱画像の平滑化画素値（目標値）をソートして降順または昇順に並べたものを直線近似してｚ＝ｇｎ＋ｈ（ｚ：平滑化画素値（目標値）、ｎ：平滑化画素値の順番、ｇおよびｈ：係数）を求め、これらの式を合成してｚ＝ｃｙ＋ｄの形に変形して、補正係数ｃおよびｄを求める。

【0041】

実施の形態２の赤外線撮像装置２０１は、図８に示されるように、実施の形態１の構成に加え、第１ソーティング部２３５、第２ソーティング部２３６を備えている。
第１ソーティング部２３５は、熱画像の中で行方向に並ぶ対象画素値を降順または昇順に並び替える機能を有する。
第２ソーティング部２３６は、平滑化熱画像の中で行方向に並ぶ平滑化画素値を降順または昇順に並び替える機能を有する。
また、第１ソーティング部２３５および第２ソーティング部２３６を総称して、単にソーティング部と呼ぶ。

【0042】

次に、実施の形態２に係る赤外線撮像装置２０１の補正係数を算出する処理について、図９を用いて説明する。実施の形態２においても、実施の形態１のステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理（図５）は同様である。そのため、図１０のフローチャートは、ステップＳ１０５の処理が終わった後の実施の形態２の処理を示している。

【0043】

まず、第１ソーティング部２３５は、熱画像のＮ行目の対象画素値を降順または昇順でソートする（ステップＳ２０１）。ここでＮは自然数であり、本フローチャートの処理が始まった際に初期値としてＮ＝１が設定されている。
具体的には、プロセッサ４は、熱画像のＮ行目の対象画素値をメモリ５等から読み出し、バブルソートなどの公知の手法で画素値を降順または昇順でソートし、ソート後の順番で画素値をメモリ５等に記憶する。
また、第２ソーティング部２３６は、平滑化熱画像のＮ行目の平滑化画素値を降順または昇順でソートする（ステップＳ２０２）。ソートを行う対象となる画素値が平滑化画素値であるだけで、ステップＳ２０１と同様の処理である。

【0044】

次に、補正係数算出部２３３は、熱画像の対象画素値ｙとその順番ｎからなる座標値（ｎ，ｙ）を設定し、図１０（ａ）に示されるように、ｎ−ｙ座標空間にプロットし、直線近似して直線の式ｙ＝ｅｎ＋ｆを求め、係数ｅおよびｆを算出する（ステップＳ２０３）。

同様に、補正係数算出部２３３は、平滑化熱画像の平滑化画素値ｚとその順番ｎからなる座標値（ｎ，ｚ）を設定し、図１０（ｂ）に示されるように、ｎ−ｚ座標空間にプロットし、直線近似して直線の式ｚ＝ｇｎ＋ｈを求め、係数ｇおよびｈを算出する（ステップＳ２０４）。

【0045】

ステップＳ２０３およびステップＳ２０４の具体的なプロセッサ４の処理は次のとおりである。プロセッサ４は、熱画像のＮ行目のソート後の対象画素値をメモリ５等から読み出し、対象画素値ｙとその順番ｎよりなる座標値を設定し、各座標値と直線の式ｙ＝ｅｎ＋ｆとの距離が最小になるように最小二乗法を用いて、係数ｅおよびｆを算出する。また、プロセッサ４は、平滑化熱画像についても同様に処理を行い、直線の式ｚ＝ｇｎ＋ｈの係数ｇおよびｈを算出する。
なお、対象画素値ｙはソートされており、もともと（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６）と並んでいたが、（Ｎ１、Ｎ４、Ｎ３、Ｎ６、Ｎ２、Ｎ５）と並び替えられている。また、この平滑化画素値ｚもソートされており、もともと（Ｎ１ｈ、Ｎ２ｈ、Ｎ３ｈ、Ｎ４ｈ、Ｎ５ｈ、Ｎ６ｈ）と並んでいたが、（Ｎ１ｈ、Ｎ４ｈ、Ｎ３ｈ、Ｎ６ｈ、Ｎ２ｈ、Ｎ５ｈ）と並び替えられている（図１０（ａ）および（ｂ））。ソート前の対象画素値（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６）と、ソート前の平滑化画素値（Ｎ１ｈ、Ｎ２ｈ、Ｎ３ｈ、Ｎ４ｈ、Ｎ５ｈ、Ｎ６ｈ）は、それぞれ同じ画素の画素値であるから、画素値の順番は対応している。一方、ソートすることで、順番の対応関係が崩れる可能性があるが、平滑化画素値は隣接する画素値を用いて算出されたものであり、隣接する画素値の分布は対象画素値の分布と概ね相関があることから、ソート後の順番でも概ね対応関係は崩れない。そのため、直線の式ｙ＝ｅｎ＋ｆにおける順番ｎと、直線の式ｚ＝ｇｎ＋ｈにおける順番ｎとは対応したものとなる。

【0046】

次に、補正係数算出部２３３は、算出した係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈから補正係数ｃおよびｄを算出する（ステップＳ２０５）。
熱画像の直線の式ｙ＝ｅｎ＋ｆと、平滑化熱画像の直線の式ｚ＝ｇｎ＋ｈとは、上述のとおり順番ｎが対応しているので、一方の式をｎ＝の形に変形して、他方の式に代入し、ｚ＝ｃｙ＋ｄの形に変形することで、補正係数ｃおよびｄを求めることができる。変形した式は次のとおりである。

【0047】

【数1】

すなわち、補正係数ｃおよびｄは係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈを用いて次のように表すことができる。

【0048】

【数2】

【0049】

【数3】

【0050】

具体的には、プロセッサ４は、上記の補正係数ｃおよびｄと係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈとの変換式をメモリ５等から読み出し、係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈを代入して、補正係数ｃおよびｄを算出し、メモリ５等に記憶する。

【0051】

その後、補正係数算出部２３３（プロセッサ４）は、ＮをＮ＋１に置き換える処理を行い（ステップＳ２０６）、Ｎ（Ｎ＋１に置き換え済み）行目に画素列が存在するか判定し（ステップＳ２０７）、存在する場合（ステップＳ２０７でＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０１からステップＳ２０６の処理を繰り返す。存在しない場合（ステップＳ２０７でＮＯの場合）は、熱画像のすべての行で補正係数ｃおよびｄを算出し終えているので、処理を終了する。

【0052】

本発明の実施の形態２に係る赤外線撮像装置２０１は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
実施の形態２に係る赤外線撮像装置２０１は、実施の形態１における座標値の設定および一回の直線近似の処理を行うだけで補正係数を算出できるという効果を除いて、同様の効果を奏する。

【0053】

実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１および２で説明した構成および動作と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１および２と異なる部分について、以下に説明する。
実施の形態１および２では、熱画像の対象画素値と、平滑化熱画像の平滑化画素値（目標値）を用いて補正係数を算出していた。
実施の形態３では、行ごとに熱画像の対象画素値をソートして降順または昇順に並べたものを直線近似してｙ＝ｅｎ＋ｆ（ｙ：対象画素値、ｎ：対象画素値の順番、ｅおよびｆ：係数）を求め、また、平滑化熱画像の平滑化画素値（目標値）の直線の式に代えて、隣接する行の対象画素値の直線の式に含まれる係数を用いてｚ＝ｉｎ＋ｊ（ｚ：目標値、ｎ：目標値の順番、ｉおよびｊ：係数）を求め、これらの式を合成してｚ＝ｃｙ＋ｄの形に変形して、補正係数ｃおよびｄを求める。

【0054】

実施の形態３の赤外線撮像装置３０１は、図１１に示されるように、実施の形態２の構成から平滑化処理部３２および第２ソーティング部２３６を除いたものである。

【0055】

次に、実施の形態３に係る赤外線撮像装置３０１の補正係数を算出する処理について、図１２を用いて説明する。図１２のフローチャートは図５および図９と対応するフローチャートであり、図５および図９と異なる点を中心に説明する。

【0056】

まず、熱画像生成部３１は、熱画像センサ２の電圧信号から一枚の熱画像を生成する（ステップＳ３０１）。この処理は図５のステップＳ１０１と同様である。
次に、第１ソーティング部２３５は、一枚の熱画像のＳ行目に並ぶ画素の集合である画素列に含まれる対象画素値を降順または昇順でソートする（ステップＳ３０２）。この処理は図９のステップＳ２０１と同様である。なお、Ｓは自然数であり、本フローチャートの処理が始まった際に初期値としてＳ＝１が設定されている。

【0057】

次に、補正係数算出部３３３は、熱画像に含まれる画素である対象画素値（ソート後）とその順番の座標値を直線近似し、直線の式ｙ＝ｅｎ＋ｆに含まれる係数ｅおよびｆを算出する（ステップＳ３０３）。この処理は、図９のステップＳ２０３の処理と同様である。

【0058】

その後、補正係数算出部３３３（プロセッサ４）は、ＳをＳ＋１に置き換える処理を行い（ステップＳ３０４）、Ｓ（Ｓ＋１に置き換え済み）行目に画素列が存在するか判定し（ステップＳ３０５）、存在する場合（ステップＳ３０５でＹＥＳの場合）は、ステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理を繰り返す。繰り返すことにより、Ｓ行目の画素列だけでなく、Ｓ行目の画素列に対して列方向に隣接する画素列もソートされ、直線の式ｙ＝ｅｎ＋ｆに含まれる係数ｅおよびｆも算出される。存在しない場合（ステップＳ３０５でＮＯの場合）は、熱画像のすべての行で直線の式の係数ｅおよびｆを算出し終えているので、ステップＳ３０６の処理を開始する。

【0059】

次に、補正係数算出部３３３は、Ｔ行目、Ｔ−１行目、およびＴ＋１行目の直線の式の係数ｅおよびｆの平均値を算出し、係数の平均値である平均係数ｉおよびｊを算出する（ステップＳ３０６）。この平均係数ｉおよびｊは、目標値ｚを降順または昇順で並べた際の直線の式ｚ＝ｉｎ＋ｊの係数であるとみなす。理由は次のとおりである。
対象となる行および隣接する行の対象画素値ｙは程度の差はあるものの、筋状ノイズにより増加または低減されている。そのため、これらの対象画素値ｙの平均値は、筋状ノイズによる増減が相殺され、目標値ｚに近いものとなる。したがって、複数の直線の式を平均化することで、ｙ_ＡＶＥ＝ｅ_ＡＶＥ・ｎ＋ｆ_ＡＶＥ＝ｚとみなすことができる。
以上から、平均係数ｉは、ｅ_ＡＶＥ、すなわち対象となる行および隣接する行の係数ｅを平均化したもの、平均係数ｊは、ｆ_ＡＶＥ、すなわち対象となる行および隣接する行の係数ｆを平均化したものとして算出することができる。
なお、ここでＴは自然数であり、本フローチャートの処理が始まった際に初期値としてＴ＝１が設定されている。

【0060】

係数を平均化する処理は具体的には次のとおりである。プロセッサ４は、Ｔ行目、Ｔ−１行目、およびＴ＋１行目の直線の式の係数をメモリ５から読み出し、各係数ｅおよびｆの平均値を算出し、平均係数ｉおよびｊとしてメモリ５等へ記憶する。
なお、Ｔ＝１の場合、すなわち、熱画像の最上段の係数を読み出す場合、Ｔ−１行目は存在しないので、代わりにＴ行目またはＴ＋１行目と同様の係数がＴ−１行目に存在するとして、別途読み出しているＴ行目またはＴ＋１行目の係数をＴ−１行目の係数として扱うこととする。熱画像の最下段についても同様に、Ｔ＋１行目の係数が存在しないため、別途読み出しているＴ行目またはＴ−１行目の係数をＴ＋１行目の係数として扱うこととする。

【0061】

次に、補正係数算出部３３３は、算出した係数ｅ、ｆ、および平均係数ｉ、ｊから補正係数ｃおよびｄを算出する（ステップＳ３０７）。このとき、ｙ＝ｅｎ＋ｆとｚ＝ｉｎ＋ｊを合成して補正係数を求める処理および考え方は、図９のステップＳ２０５と同様である。
具体的には、プロセッサ４は、上記の補正係数ｃおよびｄと係数ｅ、ｆ、および平均係数ｉ、ｊの変換式（図９のステップＳ２０５と同様）をメモリ５等から読み出し、係数ｅ、ｆ、および平均係数ｉ、ｊを代入して、補正係数ｃおよびｄを算出し、メモリ５等に記憶して更新する。

【0062】

その後、補正係数算出部３３３（プロセッサ４）は、ＴをＴ＋１に置き換える処理を行い（ステップＳ３０８）、Ｔ（Ｔ＋１に置き換え済み）行目に係数が存在するか判定し（ステップＳ３０９）、存在する場合（ステップＳ３０９でＹＥＳの場合）は、ステップＳ３０６からステップＳ３０８の処理を繰り返す。存在しない場合（ステップＳ３０９でＮＯの場合）は、熱画像のすべての行で補正係数ｃおよびｄを算出し終えているので、処理を終了する。

【0063】

本発明の実施の形態３に係る赤外線撮像装置３０１は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
実施の形態３に係る赤外線撮像装置３０１は、実施の形態１と同様の効果を奏するだけでなく、熱画像の平滑化処理および平滑化熱画像に含まれる平滑化画素値のソーティング処理を行う必要がなく、迅速に補正係数を算出することができる。

【0064】

実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１、２および３で説明した構成および動作と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１、２および３と異なる部分について、以下に説明する。なお、実施の形態４は、実施の形態１、２または３と組み合わせて実施することができる。
実施の形態４の赤外線撮像装置は、実施の形態２（図８）と同様の構成であるが、補正係数算出部に熱画像の画素値および平滑化熱画像の画素値の一部を除去する機能が追加されている。
補正係数算出部は、ソーティングされた熱画像の画素列の端部に位置する画素値を除去する機能を有する。また、ソーティングされた平滑化熱画像の画素列の端部に位置する平滑化画素値を除去する機能を有する。
それぞれのソーティングされた画素列の端部を除去することは、画素列の中で大きな値および小さな値を、以降の補正係数算出部の処理（例えば補正係数ｃおよびｄを算出する処理）に用いないことを意味する。例えば、室内に電球、ガスコンロまたは人などが存在すると、熱画像内にそれらの輪郭であるエッジ部分が生じる。実施の形態１または実施の形態２で熱画像を平滑化処理する際に、平滑化によってこのエッジ部分がならされてしまい、平滑化画素値の目標値としての精度が低下してしまう場合がある。また、外気によって冷やされた窓なども同様に精度を低下させる場合がある。補正係数算出部は、これらの例のように画素列の中で大きな値および小さな値を持つ物体を補正係数の算出処理から除外するものである。

【0065】

実施の形態４の赤外線撮像装置の補正係数を算出する処理は、実施の形態２の図９のフローチャートと同様であるが、ステップＳ２０２とステップＳ２０３の間に、画素列の端部を除去する処理が追加される。また、端部を除去して二つの補正係数を算出することになるため、熱画像における筋状ノイズが発生する方向に位置する画素列に少なくとも四つの画素値が含まれていることが必要である。
端部を除去する処理を具体的に示すと、プロセッサ４は、熱画像の画素列の中で大きな値を除去するための閾値をメモリ５等から読み出し、ソート後の画素列の最も大きい値から順番に閾値を上回るか否かを判定し、閾値を上回らない値が見つかるまで判定を繰り返し、閾値を上回る画素値を画素列から削除する。
同様に、プロセッサ４は、熱画像の画素列の中で小さな値を除去するための閾値をメモリ５等から読み出し、画素列を最も小さな値から走査して、閾値を下回る画素値を画素列から削除する。
この処理は、平滑化熱画像についても行われる。

【0066】

本発明の実施の形態４に係る赤外線撮像装置は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
赤外線撮像装置が撮影する熱画像には人などの熱源物体が写りこむことがある。また、窓などの極端に冷やされた物体が写りこむことがある。これらの物体のエッジ部分は、平滑化処理を行うと消失してしまい、目標値の精度が低下する。そのため、実施の形態４の赤外線撮像装置は、これらの物体を補正係数算出処理から除去する。よって、算出される補正係数の精度低下を抑制することができる。

【0067】

ここで、実施の形態４の赤外線撮像装置の変形例および補足説明を行う。
実施の形態４の赤外線撮像装置１は、ソート後の画素列の端部を閾値と比較して、除去する画素値を決定していたが、閾値を用いずに、除去する画素値の数を予め定めておき、対応する数の画素値を除去するようにしてもよい。
また、実施の形態４の赤外線撮像装置は、画素列の両端部の画素値を除去していたが、一方の端部のみ除去してもよい。この場合、熱画像における筋状ノイズが発生する方向に位置する画素列に少なくとも三つの画素値が含まれていればよい。
また、実施の形態４の赤外線撮像装置は、ソート後の画素列の端部を除去していたが、ソートされていない画素列の個々の画素値に対して、閾値を用いて除去するか否かを判定してもよい。

【0068】

実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態１、２、３および４で説明した構成および動作と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１、２、３および４と異なる部分について、以下に説明する。なお、実施の形態５は、実施の形態１、２、３，４またはその変形例と組み合わせて実施することができる。

【0069】

実施の形態１では、赤外線検出素子がマトリックス状に配置された熱画像センサ２を用いていた。
実施の形態５では、複数の赤外線検出素子が縦方向に一列に並んだ熱画像センサ５０２を用い、この熱画像センサ５０２を横方向に移動させ、赤外線検出素子の出力である電圧信号を合成することで一枚の熱画像を生成する。

【0070】

実施の形態５の赤外線撮像装置５０１は、上述のとおり、熱画像センサ５０２の構成が異なるほか、図１３および図１４に示すように、実施の形態１の赤外線撮像装置１の構成にセンサ移動部５０４が追加されている。
熱画像センサ５０２は、複数の赤外線検出素子が縦方向に一列に並んだものである。
センサ移動部５０４は、熱画像センサ５０２の位置を変化させるように、横方向、すなわち熱画像センサ５０２が並んだ方向と交差する方向に熱画像センサ５０２を移動するものである。具体的には、モータであり、モータの回転軸と熱画像センサ５０２とが駆動部材５０５を介して接続され、モータの回転動作が熱画像センサ５０２へ伝達される。
また、センサ移動部５０４は、ロータリエンコーダを備えており、モータの回転量、すなわち、熱画像センサ５０２の移動量を示す信号を、通信線９を介して熱画像処理装置５０３（より具体的には、熱画像生成部５３１）へ送信する。

【0071】

実施の形態５の赤外線撮像装置５０１における熱画像生成部５３１は、熱画像センサ５０２からの移動しながら受光した赤外線に対応する電圧信号と、センサ移動部５０４からの移動量を示す信号を受信して、電圧信号を並べ替え、一枚の熱画像を生成する。

【0072】

図１５を用いて、実施の形態５の熱画像センサ５０２、センサ移動部５０４、および生成される熱画像について説明する。
図１５（ａ）は、センサ移動部５０４の回転軸を中心に、熱画像センサ５０２が回転するように構成された例を示す図である。熱画像センサ５０２は、回転軸と同心円状に円弧を描くように回転し、周辺の赤外線に対応する電圧信号を送信する。
図１５（ｂ）は、センサ移動部５０４の回転動作に伴って、熱画像センサ５０２が並進運動するように構成された例を示す図である。熱画像センサ５０２は、並進運動しながら、周辺の赤外線に対応する電圧信号を送信する。
図１５（ｃ）は、ある位置における熱画像センサ５０２の電圧信号から生成される熱画像Ｉ１と、複数の熱画像Ｉ１を合成して一枚の熱画像Ｉ２の例を示す図である。一枚の熱画像Ｉ２は、熱画像センサ５０２が可動域の範囲内で移動した際の熱画像Ｉ１を合成したものとなる。

【0073】

本発明の実施の形態５に係る赤外線撮像装置５０１は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
実施の形態５の赤外線撮像装置５０１は、赤外線検出素子をマトリックス状に配置する必要がなく、少ない赤外線検出素子でも熱画像の撮像が可能となる。赤外線検出素子を少なくすることで、赤外線検出素子をマトリックス状に並べるためのスペースがない場合でも赤外線撮像装置５０１を設置することができる。また、赤外線検出素子を少なくすることで、赤外線撮像装置５０１を設置するためのコストを低減することができる。

【0074】

また、実施の形態５の赤外線撮像装置５０１で熱画像を撮像した場合であっても、筋状ノイズは生じうる。縦方向に並べた赤外線検出素子ごとに、入出力の関係を示す式ｙ＝ａｘ＋ｂ（図２参照）における係数ａ（感度）または切片成分である係数ｂが異なると、画像を合成した際に筋状ノイズとなりうる。しかし、実施の形態５の赤外線撮像装置５０１は実施の形態１などと同様、補正係数を算出することができるので、筋状ノイズを低減する処理を行うことができる。そのほか、実施の形態１、２、３、４と同様の効果を奏する。

【0075】

ここで、実施の形態５の赤外線撮像装置５０１の変形例および補足説明を行う。
実施の形態５では、センサ移動部５０４で熱画像センサ５０２の位置を移動する例を示したが、モータの回転軸上に熱画像センサ５０２を固定して、熱画像センサ５０２の方向を変化させるようにしてもよい。
また、実施の形態５では、熱画像センサ５０２が縦方向に並んでおり、センサ移動部５０４が横方向に熱画像センサ５０２を移動させる例を示したが、熱画像センサ５０２が横方向に並んでおり、センサ移動部５０４が縦方向に熱画像センサ５０２を移動させるようにしてもよい。

【0076】

以上、実施の形態１から実施の形態５について説明した。ここで、実施の形態１から実施の形態５の変形例の説明および補足説明を行う。
実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置では、直線の式や補正式として一次関数を用いて係数、補正係数を算出していたが、三次関数などの多項式関数を用いてもよい。高次の多項式関数を用いることで、精度よく画素値を近似することができる。また、高次の多項式を用いる場合、補正係数は、２つ以上となる。

【0077】

実施の形態１から実施の形態５では、筋状ノイズが発生する方向を熱画像の行方向としていたが、列方向や斜め方向であってもよい。
駆動線が行方向に配置された赤外線検出素子に接続されていることが、行方向に筋状ノイズが発生する原因と述べたが、駆動線が列方向や斜め方向に接続された場合、列方向や斜め方向に筋状ノイズが発生する。

【0078】

また、実施の形態１から実施の形態５では、駆動線の特性の違いにより筋状ノイズが発生するとしたが、筋状ノイズの発生原因はこれに限らない。行方向などに並ぶ赤外線検出素子が同一の出力線（電圧信号を送信する線）で接続されている場合、この出力線の特性のバラツキにより筋状ノイズが発生しうる。また、この出力線に接続されたＡ/Ｄ変換器やアンプなどの特性がばらつく場合も同様である。
さらに、画像を生成する処理では、筋状ノイズを低減する処理以外にもノイズ低減処理が行われる場合があり、この処理が一行ごとに行われる場合は、一行ごとにノイズ低減処理の程度が異なり、筋状ノイズが発生しうる。
実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置は、これらの筋状ノイズについても同様に低減することができる。

【0079】

実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置は、赤外線検出素子として、焦電素子をもちいていたが、ゼーベック効果を生じさせる熱電対を接続したサーモパイル型、温度情報による抵抗値の変化を利用したボロメータ型などの赤外線検出素子を用いてもよい。これらのほか、赤外線を検出できるものであればその種類を問わない。

【0080】

実施の形態１から実施の形態５では、熱画像処理装置に含まれる熱画像生成部が熱画像センサの電圧信号を受信して熱画像を生成することとしていたが、熱画像生成部は、熱画像センサに設けられていてもよい。

【0081】

実施の形態１および実施の形態２では、平滑化処理として対象画素値と隣接画素値の平均値を求める処理を行っていたが、平均値を求めるための対象画素値、隣接画素値の個々に重みづけをして、平均値を求めてもよい。また、対象画素値を用いずに、隣接画素値だけで平均値を求めてもよい。また、対象画素値および２つの隣接画素値を含む３つの画素値を用いて平滑化処理を行っていたが、隣接画素値にさらに隣接する２つの画素値用いて５つの画素値で平滑化処理を行ってもよい。さらに隣接する画素値を用いて５つ以上の画素値で平滑化処理を行ってもよい。
実施の形態３では、平均係数を求めるために３つの隣接する行の係数の平均値を算出していたが、個々の係数に重みづけをして、平均値を求めてもよい。また、補正係数を求める行の係数を用いずに、隣接する行の係数だけを用いて平均係数を求めてもよい。また、３つの隣接する行だけでなく、さらに３つの行に隣接する２つの行の係数を用いて５つの行の係数で平均値を求めてもよい。さらに隣接する行の係数を用いて５つ以上の行の係数で平均値を求めてもよい。

【0082】

実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置は、室内の電気製品に設置されるものとした。電気製品に設置することで、熱画像を電気製品の制御に利用できる。また電気製品の設置された室内の温度状況を確認するために熱画像を用いることができる。
さらに、実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置は、電気製品に設置するだけでなく、室内外に設置される防犯または監視用のカメラとして用いてもよい。

【0083】

実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置は、図４のフローチャートに沿って熱画像を補正等する処理を開始してから所定の時間が経過するたびに、図５などのフローチャートに沿って補正係数の算出処理を開始するものとしたが、一枚の熱画像が生成されるたびに、すなわち、図４のフローチャートの処理と同時に、毎回、補正係数の算出処理をおこなってもよい。
また、筋状ノイズの強度は、外部の環境温度に依存して変化することがあるため、赤外線撮像装置に温度検出器を設けておき、温度が予め定めた閾値以上変化した場合に補正係数の算出処理を開始してもよい。
また、図４のフローチャートに沿って熱画像を補正等する処理と、図５などのフローチャートに沿って補正係数を算出する処理を同時に行う場合、熱画像を生成する処理は共通するため、別々に行う必要はない。

【0084】

実施の形態１から実施の形態５の赤外線撮像装置は、熱画像生成部、平滑化処理部、補正係数算出部、熱画像補正部、第１ソーティング部、第２ソーティング部が行う処理をコンピュータなどの計算装置に実行させるためのプログラムを計算装置にインストールすることで実現することができる。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本発明の赤外線撮像装置は、電気製品制御用のカメラまたは防犯、監視用のカメラとして利用することができる。

【符号の説明】

【0086】

１、２０１、３０１、５０１ 赤外線撮像装置、２、５０２ 熱画像センサ、３、２０３、５０３ 熱画像処理装置、４ プロセッサ、５ メモリ、６ 記憶装置、７ インタフェース、８ データバス、９ 通信線、３１、５３１ 熱画像生成部、３２ 平滑化処理部、３３、２３３、３３３ 補正係数算出部、３４ 熱画像補正部、２３５ 第１ソーティング部、２３６ 第２ソーティング部、５０４ センサ移動部、５０５ 駆動部材

【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】