(57)【要約】【課題】事前に赤外線カメラの欠落素子の位置を把握するための赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置および方法を得る。【解決手段】監視領域の温度状態に応じた信号を検出する複数の素子で構成された赤外線カメラにおいて、複数の素子の一部に、正常な信号を検出できないために隣接する正常な素子のデータを転用して出力する欠落素子が含まれている場合に、赤外線カメラで撮像することで得られた温度状態の異なる複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１としてマッピングし、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素に対応する素子を欠落素子として特定する制御部（１１、１２）を備える。【選択図】図１
2011106942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の温度状態に応じた信号を検出する複数の素子で構成された赤外線カメラにおいて、前記複数の素子の一部に、正常な信号を検出できないために隣接する正常な素子のデータを転用して出力する欠落素子が含まれている場合に、赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置であって、
前記赤外線カメラで撮像することで得られた温度状態の異なる複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１とし、その他の画素を０とすることで全画素に対する評価結果をマッピングし、それぞれの画像データに対してマッピングした前記評価結果に対してＡＮＤ処理を施すことで、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素を前記欠落素子に対応する画素として特定する制御部
を備えることを特徴とする赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置において、
前記制御部は、前々回の画像データに対する評価結果と前回の画像データに対する評価結果とをＡＮＤ処理した第１乗算値と、前記第１乗算値と今回の画像データに対する評価結果とをＡＮＤ処理した第２乗算値とを比較し、前記前記第１乗算値と前記第２乗算値とが全画素において等しい場合に、前記ＡＮＤ処理が収斂したと判断し、１とマッピングされた画素を前記欠落素子に対応する画素として特定することを特徴とする赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置。
【請求項３】
監視領域の温度状態に応じた信号を検出する複数の素子で構成された赤外線カメラにおいて、前記複数の素子の一部に、正常な信号を検出できないために隣接する正常な素子のデータを転用して出力する欠落素子が含まれている場合に、赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法であって、
前記赤外線カメラで撮像することで得られた温度状態の異なる複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１とし、その他の画素を０とすることで全画素に対する評価結果をマッピングするステップと、
それぞれの画像データに対してマッピングされた前記評価結果に対してＡＮＤ処理を施すことで、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素を前記欠落素子に対応する画素として特定するステップと
を備えることを特徴とする赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法。
【請求項４】
請求項３に記載の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法において、
前記特定するステップは、前々回の画像データに対する評価結果と前回の画像データに対する評価結果とをＡＮＤ処理した第１乗算値と、前記第１乗算値と今回の画像データに対する評価結果とをＡＮＤ処理した第２乗算値とを比較し、前記前記第１乗算値と前記第２乗算値とが全画素において等しい場合に、前記ＡＮＤ処理が収斂したと判断し、１とマッピングされた画素を前記欠落素子に対応する画素として特定することを特徴とする赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速やかに火災発生地点である火源を特定する火源探査システム等に用いられる赤外線カメラに関し、特に、赤外線カメラに欠落素子（欠落画素）が含まれている場合に、その位置を特定するための、赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線カメラの適用例の１つである火源探査では、火災発生地点を温度に基づいて検出している。具体的には、一定の監視領域を２次元的に走査し、赤外線カメラから得られた温度に応じた検出信号の中で、あらかじめ設定したアラームレベル（閾値）を超えた信号が得られた領域を火源として検出している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
火源探査システム等に用いられる赤外線カメラは、赤外光を検出するための複数の素子により構成されている。しかしながら、実際の製品では、必ずしも全ての素子が正常であるとは限らず、欠落素子（欠落画素）が含まれている場合がある。このような欠落素子がある赤外線カメラは、その製造段階において、欠落部分の素子データを、隣接する正常な素子データで転用することで補償されているのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、ユーザは、赤外線カメラから得られた画像データだけからは、どの部分が、欠落素子のデータに相当しているかを把握することはできなかった。従って、素子（画素）単位で温度計測を行う場合には、欠落素子の場所での検出結果は、隣接素子の検出結果で代用されてしまうため、正確な検出が行えないという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、事前に赤外線カメラの欠落素子の位置を把握するための赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置および方法を得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カメラの欠落素子位置を特定する装置は、監視領域の温度状態に応じた信号を検出する複数の素子で構成された赤外線カメラにおいて、複数の素子の一部に、正常な信号を検出できないために隣接する正常な素子のデータを転用して出力する欠落素子が含まれている場合に、赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置であって、異なる撮像対象を赤外線カメラで撮像することで得られた複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１とし、その他の画素を０とすることで全画素に対する評価結果をマッピングし、それぞれの画像データに対してマッピングした評価結果に対してＡＮＤ処理を施すことで、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素に対応する素子を欠落素子として特定する制御部を備えるものである。
【０００８】
また、本発明に係る赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法は、監視領域の温度状態に応じた信号を検出する複数の素子で構成された赤外線カメラにおいて、複数の素子の一部に、正常な信号を検出できないために隣接する正常な素子のデータを転用して出力する欠落素子が含まれている場合に、赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法であって、異なる撮像対象を赤外線カメラで撮像することで得られた複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１とし、その他の画素を０とすることで全画素に対する評価結果をマッピングするステップと、それぞれの画像データに対してマッピングされた評価結果に対してＡＮＤ処理を施すことで、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素に対応する素子を欠落素子として特定するステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置および方法によれば、異なる撮像対象から得られた複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１としてマッピングし、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素に対応する素子を欠落素子として特定することにより、事前に赤外線カメラの欠落素子の位置を把握するための赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置および方法を得ることができる。その結果、失報や非火災報を防止できる。また、メンテナンス時に同様の方法を用いることで、欠落画素が増加していないかを確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１において赤外線カメラを適用した一例として示す、火源探査システムを含む放水砲システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法における具体的な欠落素子位置（欠落画素位置）の特定に関する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法における具体的な欠落素子位置（欠落画素位置）の特定に関する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法における具体的な欠落素子位置（欠落画素位置）の特定に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する装置および方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
まず始めに、赤外線カメラを適用したシステムの一例である火源探査システムの概要について説明する。図１は、本発明の実施の形態１において赤外線カメラを適用した一例として示す、火源探査システムを含む放水砲システムの全体構成図である。図１では、例えば、サブシステムとして、監視領域に対して左右２台の火源探査システム１０Ｌ、１０Ｒが設けられており、上位の放水砲システム統括処理部２０により統括制御されている場合を例示している。
【００１３】
２台の火源探査システム１０Ｌ、１０Ｒは、同一の機能を備えており、同様の動作を行うが、放水砲システム統括処理部２０からの指令により、所定時間毎に左右交互に単独で監視領域の火源探査を行うこととなる。よって、火源探査システム１０Ｌ、１０Ｒは、長期間にわたり正常運転できる。また、一方が故障した場合には、残る一方を連続運転させることで、システム全体がダウンしてしまうことを防ぐことができる
【００１４】
火源探査システム１０Ｌ（１０Ｒ）は、統括処理部１１、赤外線カメラ制御部１２、電動旋回台制御部１３、赤外線カメラ１４、および赤外線カメラ１４が搭載されている電動旋回台１５を備えている。以下では、左側の火源探査システム１０Ｌを用いて、火源探査システムの概要について説明する。なお、統括処理部１１、赤外線カメラ制御部１２、電動旋回台制御部１３の全ての機能を包含したものが制御部に相当する。
【００１５】
火源探査システムが通常の火源探知の監視を行う際の基本的な一連動作について説明する。統括処理部１１は、放水砲システム統括処理部２０から火源検知開始指令を受け取った後に、電動旋回台制御部１３を介して電動旋回台１５を所望の位置に向けて旋回移動させる。この結果、電動旋回台１５に搭載されている赤外線カメラ１４は、所望の監視領域の赤外光を捕らえることが可能となる。なお、所望の監視領域が固定であり、赤外線カメラ１４を移動させる必要がない場合には、電動旋回台制御部１３および電動旋回台１５は、不要とすることができる。
【００１６】
赤外線カメラ１４の移動完了後、統括処理部１１は、赤外線カメラ制御部１２を介して、赤外線カメラ１４を起動させるとともに、赤外線カメラ１４による撮像データを取得する。さらに、統括処理部１１は、撮像データを構成する複数の画素の計測温度値の中から所定閾値を超える計測温度値を検出することで火源位置の特定を行う。
【００１７】
このように、火源位置の特定を行うに当たっては、それぞれの画素値（すなわち、それぞれの素子を介して検知された温度計測値）と所定閾値との比較結果に基づいている。従って、素子単位での温度計測を行う場合には、欠落素子の位置を事前に把握しておくことで、温度測定時に欠落素子の部分で重要な測定を行うことを避けることができ、検出精度の向上を図ることができる。
【００１８】
そこで、以下では、市販の赤外線カメラを実際のシステムに適用する前段階として、その赤外線カメラの欠落素子位置を特定するための方法について、説明する。
図２は、本発明の実施の形態１における赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法を説明するための図である。ここでは、説明を簡略化するために、赤外線カメラ１４の素子が、Ｘ方向６素子、Ｙ方向５素子の合計３０素子で構成されている場合を例示している。実際の赤外線カメラ１４は、もっと多くの素子（例えば、６００００）で構成されるが、欠落素子位置を特定する方法としては、共通のものが適用できる。
【００１９】
図２（ａ）は、各素子に対応した画素をＧ（Ｘ，Ｙ）とし、Ｘ＝０〜５、Ｙ＝０〜４として０基準で表しており、Ｇ（Ｘ，Ｙ）のそれぞれの値は、各素子で検知された温度計測値に相当している。また、図２（ｂ）は、ある画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）に対して、上下左右方向で隣接している４つの画素を示している。
【００２０】
従来技術で説明したように、欠落素子がある赤外線カメラでは、その製造段階において、欠落部分の素子データを、隣接する正常な素子データで転用することで補償を行っている。すなわち、図２（ｂ）における画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）が欠落部分の素子データに相当する場合には、このＧ（Ｘ，Ｙ）の値は、図２（ｂ）において隣接している画素として示されているＧ（Ｘ，Ｙ−１）、Ｇ（Ｘ，Ｙ＋１）、Ｇ（Ｘ−１，Ｙ）、Ｇ（Ｘ＋１，Ｙ）の４つのうちのいずれかの画素値を転用することで補償されている。なお、画素値の転用の規則性が分かっている場合には、欠落画素の割り出しをより正確に早く行うことができる。例えば、欠落画素は左隣の画素の画素値を転用するという規則性が分かっている場合には、上下に同じ値が並んでいても欠落画素ではないことが前もって分かり、また、左右に同じ値が並んでいるものは、右側のみを欠落画素の候補とすることができる。
【００２１】
そこで、異なる撮像対象から得られた複数の画像に対して、隣接する画素と同一のデータを有している画素を抽出してマッピングすることで、欠落部分の候補画素を特定することができる。図３〜図５は、本発明の実施の形態１の赤外線カメラの欠落素子位置を特定する方法における具体的な欠落素子位置（欠落画素位置）の特定に関する説明図である。
【００２２】
ここでは、異なる温度状態の複数の画像として、３種類の画像１〜画像３を用いて、欠落素子の特定を行った場合を説明する。なお、異なる温度状態の複数の画像としては、同じ監視対象において異なる時間帯に撮像した複数の画像を用いる、あるいは、電動旋回台１５により赤外線カメラ１４を旋回移動させ、複数の異なるエリアを撮像した複数の画像を用いることなどができる。
【００２３】
具体的には、図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれの画像１〜画像３についての計測温度値Ｇ１〜Ｇ３をまとめたものである。また、図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれの画像１〜画像３についての評価結果Ｈ１〜Ｈ３をまとめたものである。さらに、図５（ａ）〜（ｃ）は、評価結果のＡＮＤ処理をまとめたものである。なお、図４（ａ）〜（ｃ）で示した評価結果とは、隣接する４つの画素のいずれか（図２（ｂ）参照）と同一のデータを有している画素は、１として抽出してマッピングし、他の同一のデータを有していない画素は、０としてマッピングしたものである。
【００２４】
この例では、画像１に対する評価結果Ｈ１は、
Ｈ１（１，１）＝Ｈ１（２，１）＝Ｈ１（３，１）＝１
Ｈ１（１，３）＝Ｈ１（１，４）＝１
として、２組の隣接画素が、欠落部分の候補画素として特定されたことを意味している。
【００２５】
また、画像２に対する評価結果Ｈ２は、
Ｈ２（２，０）＝Ｈ２（２，１）＝１
Ｈ２（４，３）＝Ｈ２（５，３）＝１
として、２組の隣接画素が、欠落部分の候補画素として特定されたことを意味している。
【００２６】
また、画像３に対する評価結果Ｈ３は、
Ｈ３（１，１）＝Ｈ３（２，１）＝１
として、１組の隣接画素が、欠落部分の候補画素として特定されたことを意味している。
【００２７】
そして、図５（ａ）は、図４（ａ）〜（ｃ）の３つのマッピングされた評価結果のＡＮＤ処理を行うことで、すべての評価結果が１としてマッピングされた画素を特定することで、最終的に欠落部分の画素を特定している。ここでは、評価結果Ｈ１〜Ｈ３に対してＡＮＤ処理を施すことで、
ＡＮＤ（２，１）＝Ｈ１（２，１）×Ｈ２（２，１）×Ｈ３（２，１）＝１
となり、Ｘ＝２、Ｙ＝１で指定される画素が、最終的に欠落部分であると特定されたこととなる。
【００２８】
また、ＡＮＤ処理の方法としては、次のような方法も考えられる。ここでは、前々回の画像を画像１、前回の画像を画像２、そして最新の今回の画像を画像３として、以下に説明する。
［ステップ１］前々回の画像１の評価結果（図４（ａ）のＨ１に相当）と、前回の画像２の評価結果（図４（ｂ）のＨ２に相当）でＡＮＤ処理を行い、第１乗算値ＡＮＤ１（図５（ｂ）のＡＮＤ１に相当）を求める。
【００２９】
［ステップ２］今回の画像３の評価結果（図４（ｃ）のＨ３に相当）と第１乗算値であるＡＮＤ１でＡＮＤ処理を行い、第２乗算値ＡＮＤ２（図５（ｃ）のＡＮＤ２に相当）を求める。
［ステップ３］第１乗算値ＡＮＤ１と第２乗算値ＡＮＤ２を比較し、全ての画素が同じ評価結果を示していれば、ＡＮＤ処理は収斂したとして終了する。
【００３０】
［ステップ４］一方、ステップ３における第１乗算値ＡＮＤ１と第２乗算値ＡＮＤ２の比較結果で異なる評価結果を示す画素がある場合には、ＡＮＤ処理が収斂していないと判断し、新たな画像を撮像し、図示しない次回の画像４の評価結果を使用する。
［ステップ５］次回の画像４の評価結果と第２乗算値であるＡＮＤ２でＡＮＤ処理を行い、第３乗算値ＡＮＤ３（図示せず）を求める。
【００３１】
［ステップ６］第２乗算値ＡＮＤ２と第３乗算値ＡＮＤ３を比較し、全ての画素が同じ評価結果を示していれば、ＡＮＤ処理は収斂したとして終了する。
［ステップ７］一方、ステップ６における第２乗算値ＡＮＤ２と第３乗算値ＡＮＤ３の比較結果で異なる評価結果を示す画素がある場合には、ＡＮＤ処理が収斂していないと判断し、ＡＮＤ処理が収斂するまで、ステップ４〜７の処理を繰り返す。
【００３２】
なお、図２、図３を用いた上述の説明では、欠落部分の画素値が、隣接する４つのうちのいずれかの画素値を転用することで補償される場合について説明した。しかしながら、補償に用いる画素が、隣接する４つのうちのいずれかの画素値ではなく、例えば図２（ｂ）における上側の画素Ｇ（Ｘ−１，Ｙ）と左側の画素（Ｘ，Ｙ−１）の２つのうちのいずれかの画素値を転用することがわかっている場合には、このルールに従ってマッピングされた評価結果を得ることで、欠落部分の候補画素の特定を行うことができ、さらに、同様のＡＮＤ処理を行うことで、最終的に欠落部分を特定できる。
【００３３】
このようにして、最終的に、欠落部分の画素が特定されると、この特定された画素の温度計測値を検査対象から除外することで、検出精度の向上を図ることができる。また、図１で示したように、赤外線カメラ１４の位置を旋回移動させることでできるように、電動旋回台制御部１３および電動旋回台１５を備えている場合には、同一の位置を他の正常な素子で撮像するように赤外線カメラ１４を旋回移動させることで、検出精度の向上を図ることができる。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、異なる撮像対象から得られた複数の画像データのそれぞれについて、隣接する画素に同一の計測値を有する画素を１としてマッピングし、欠落素子の候補を特定している。さらに、すべての画像データに共通して１とマッピングされた画素に対応する素子を欠落素子として最終的に特定している。この方法により、赤外線カメラを実システムに適用する前段階において、赤外線カメラの欠落素子の位置を把握することができる。この結果、欠落素子による検出データを検査対象から除外する、あるいは、同一位置を他の正常な素子で撮像するように赤外線カメラを旋回移動させることで、検出精度の向上を図ることができる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態１では、同一の計測値を有する画素を１とし、同一の計測値を有しない画素を０としてマッピングしたが、それぞれが区別できるのであれば、他の数値等でもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１１  統括処理部、１２  赤外線カメラ制御部、１４  赤外線カメラ。
【図１】
2011106942.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011106942.tif 000005
【図４】
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【図５】
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