(57)【要約】【課題】本発明は、温度測定を目的とせず、選択した基準温度から被検者の体温の任意の領域が高いか低いかを判断するための赤外線熱画像の表示補正方法及び判定方法を提供することを目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するため、本発明は、サーマルカメラの撮影範囲内の温度を自動的に調整して表示されたカラー画像を補正表示する方法であって、所定の最高温度と所定の最低温度からなる温度範囲を予め設定し、該温度範囲を任意の数の温度領域で区分し、各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当て、さらに、カラー画像上の所望の領域を基準温度領域とすることにより、カラー画像の色相分布を補正することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーマルカメラの撮影範囲内の温度を自動的に調整して表示されたカラー画像を補正表示する方法であって、
所定の最高温度と所定の最低温度からなる温度範囲を予め設定し、該温度範囲を任意の数の温度領域で区分し、各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当て、さらに、前記カラー画像上の所望の画像領域又は画像ポイントを基準温度領域又は基準温度ポイントとすることにより、前記カラー画像の色相分布を補正することを特徴とする赤外線熱画像の補正表示方法。
【請求項２】
前記カラー画像はタッチパネルにあって、該タッチパネルの前記カラー画像に使用者の指又は物体を接触させることで、所望の前記基準温度領域又は前記基準温度ポイントを選択することができることを特徴とする請求項1に記載の赤外線熱画像の補正表示方法。
【請求項３】
前記カラー画像は、マウス又はタッチパッドのポインティングで、前記所望の基準温度領域又は前記基準温度ポイントを選択することができることを特徴とする請求項1又は２に記載の赤外線熱画像の補正表示方法。
【請求項４】
前記所望の基準温度を直接入力することで、前記所望の基準温度領域又は前記基準温度ポイントを選択することができることを特徴とする請求項１に記載の赤外線熱画像の補正表示方法。
【請求項５】
可視カメラの撮影によって得られた被検者の可視光画像と前記カラー画像とを重ね合わせるよう視差補正を行うとともに、双方の画像を合成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の赤外線熱画像の補正表示方法。
【請求項６】
所定の最高温度と所定の最低温度からなる温度範囲を予め設定し、該温度範囲を任意の温度領域で区分し、該区分して分割された各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当て、さらに、画像上の所望の領域又はポイントを基準温度領域又は基準ポイントとすることにより、カラーパレットの色相に表示されたカラー画像の色相分布を補正することで、前記カラー画像上の任意の領域が、前記基準温度以上に温度が高い領域又は基準温度以下に温度が低い領域であるかどうかを判定する赤外線熱画像を用いた判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線熱画像の補正表示方法と、該補正表示方法を用いて、基準温度よりも高いか又は低いかを容易に判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外線サーモグラフィ装置（以下、単に「サーモグラフィ」という。）は広く普及し、サーモグラフィを使用してヒトの体温等を測定する方法も多く見られるようになってきた。サーモグラフィは、被検者が放射する赤外線エネルギーを２次元に配列された赤外線検出素子により検出し、該各赤外線検出素子が検出した赤外線エネルギーのレベルに応じて、各赤外線検出素子の位置に対応する表示部上の各領域を色分けして画像表示する装置である。一般に、赤外線エネルギーは物体の温度と比例するため、赤外線サーモグラフィ装置を用いて被検者を測定することで、被検者の体表面の温度分布を知ることができる。
【０００３】
一般に、サーモグラフィによって記録される放射熱を温度に換算するためには、被検者の周囲温度の影響を考慮する必要があり、特にヒトの僅かな温度変化を測定する場合には、放射熱に影響する周辺温度の測定が重要になる。また、サーマルカメラ自体も固有の温度特性を持っており、温度変化に影響する。この問題を解決する方法として、種々の提案がされている。しかし、インフルエンザ等感染症による発熱者のスクリーニングの用途の場合は、温度の変化ということよりも、一般的な体温よりも高いかどうかを判定することが重要であって、温度を測定することは副次的な要素であるため、被検者の周囲温度やサーマルカメラの影響を考慮する必要はない。
【０００４】
また、従来のサーモグラフィは、被検者自体から放射される赤外線エネルギーを可視化するのみであり、その画像は可視スペクトル内の光を検知する人間の視覚とは根本的に異なっていた。このため、表示された画像から被検者の色、形等を認識することは困難であるとともに、装置が高価で大がかりなものであった。つまり、従来のサーモグラフィの場合、温度分布情報のみが画像表示され、被検者についての視覚的情報については画像表示されていなかったため、被検者の様子を詳しく知ることができないという問題があった。
この問題を解決する方法として、種々の提案がされている。特許文献１ないし３に記載する赤外線サーモグラフィ装置は、いずれも、撮像部と、赤外線検出部と、可視画像を生成する第１の生成手段と、検出された赤外線エネルギーに基づいて配色され、複数の赤外線検出素子に対応して配列された複数の矩形領域を含むサーモグラフィ画像を生成する第２の生成手段と、サーモグラフィ画像に含まれるそれぞれの矩形領域の一部について、配色された色の透明度を変更することで生成したオーバーレイ用サーモグラフィ画像を前記可視画像にオーバーレイすることで、オーバーレイ画像を生成する画像オーバーレイ処理部と、オーバーレイ画像を表示する表示部と、を備え、表示手段には、検出された環境温度も併せて表示するもので、被検者についての視覚的情報と、温度分布情報とを同時に認識できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５３９９７３７号公報
【特許文献２】特許５３９９７３８号公報
【特許文献３】特表２０１０−７８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る赤外線サーモグラフィ装置は、機構が複雑であり、利用者にとって高価となる。
また、前述したとおり、病院等医療機関や空港等入国管理現場での感染症等に罹患した高温発症者の見分けについては、被検者の実際の体温を知る必要はない。ある被検者の体温が、基準体温に比較して、より高いかどうかが観察できれば、それで充分である。
そこで、上記の事情に鑑み、本発明は、温度測定を目的とせず、選択した基準温度から被検者の体温の任意の領域が高いか低いかを判断するための赤外線熱画像の補正表示方法及び判定方法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】
上記目的を達成するため、本発明は、サーマルカメラの撮影範囲内の温度を自動的に調整して表示されたカラー画像を補正表示する方法であって、所定の最高温度と所定の最低温度からなる温度範囲を予め設定し、該温度範囲を任意の数の温度領域で区分し、各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当て、さらに、カラー画像上の所望の領域を基準温度領域とすることにより、カラー画像の色相分布を補正することを特徴とする。
【０００８】
なお、カラー画像はタッチパネルにあって、該タッチパネルのカラー画像に使用者の指又は物体を接触させることで、所望の基準温度領域を選択することができるようにしてもよいし、所望の基準温度をキーボードやキーパッドから直接入力することで、所望の基準温度領域を選択することができるようにしてもよい。また、マウス又はタッチパッドのポインティングで、前記所望の基準温度領域を選択するようにしてもよい。
【０００９】
また、可視カメラの撮影によって得られた被検者の可視光画像と赤外線熱画像とを重ね合わせるよう視差補正を行うとともに、双方の画像を合成するようにしてもよい。
【００１０】
さらに、本発明に係る赤外線熱画像を用いた判定方法は、所定の最高温度と所定の最低温度からなる温度範囲を予め設定し、該温度範囲を任意の温度領域で区分し、該区分して分割された各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当て、さらに、画像上の所望の領域を基準温度領域とすることにより、各温度領域がカラーパレットの色相に表示されたカラー画像の色相分布を補正して再表示することで、被検者の任意の領域が、基準温度以上に温度が高い領域又は基準温度以下に温度が低い領域であるかどうかを判定する方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る赤外線熱画像で表示させるための画像表示方法と判定方法によれば、あらかじめ最高温度と最低温度を固定して温度範囲を設定した上で、該温度範囲を任意の温度領域で区分し、該区分で分割された各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当て、熱画像上の所望の基準温度領域を選択して、熱画像の色相分布を補正して再表示することで、被検者の体温が基準温度からどれくらい違うかをカラーパレットの色相により視覚的にかつ容易に判断することが可能となる。また、基準温度は自由に選択することができることも、より容易に判定するという効果がある。
さらに、視差補正をして、可視光画像と赤外線熱画像とを合成することができれば、設定した基準温度よりも体温が高いあるいは低い被検者を判定して特定することができる効果がある。可視光画像は、通常のカラー画像でもよいし、そのカラー画像を変換して白黒画像やエッジ画像にしたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る赤外線熱画像の判定方法のフロー図である。
【図２】本発明に係る赤外線熱画像について、タッチパネル上のタッチすることで基準温度を設定する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。各図において、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は、本発明を理解するために誇張して表現している場合もあり、必ずしも縮尺どおり精緻に表したものではないことに留意されたい。なお、本発明は下記に示される実施の形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
実施例１を図面や表を参照して詳細に説明する。
【００１５】
サーマルカメラとは、サーモカメラ又は赤外線サーモグラフィのことをいい、被写体からの赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度に変換して（一般に色で温度を表示するように換算変換）、温度分布を画像表示するカメラのことをいう。
【００１６】
被検者の体温を示す画像は、コンピュータプログラムに入っているカラーパレットに則ってコンピュータ画面上に表示される。当該カラーパレットでは、それぞれの温度値が特定の色に対応する。カラーパレットは温度場の視覚化のために使用される。カラーパレットでは、一つの温度は一つの色に対応する。コンピュータプログラムのアルゴリズムは、温度場の処理される画像の全てのピクセルを適切な色で塗りつぶす。
ここで、カラーパレットとは、サーモグラフィにより撮影される温度とカラーとの対応関係を表すものであり、その対応関係をもとにカラー画像をディスプレイに表示するものである。
【００１７】
市販のサーマルカメラを使用すると、サーモグラフィによる撮影範囲内の最高温度と最低温度をもとに各温度のエリアとカラーとの対応関係を自動的に調整し、カラー画像をディスプレイに表示するのであるが、このときの感知温度は周囲温度の影響も含まれている。本発明は、サーモグラフィによる撮影範囲内の最高温度と最低温度とは無関係に最高温度と最低温度とを決定して温度範囲を設定した上で、該温度範囲を任意の数の温度領域に区分し、該区分で分割された各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当てて、表示する。このディスプレイに表示された状態を「ディフォルト画像」と呼ぶことにする。基準温度となる温度領域又は温度ポイントを選択することにより、上記ディフォルト画像を、基準温度を基準とした色相分布に補正表示することができるのである。このような基準温度を基準とした色相分布の表示は、サーマルカメラが温度を検知するについて、周囲温度の影響があることを承知の上で、予め定めた基準温度より高いか低いか、又は、その温度差も大きいか小さいかを、基準温度に対して割り当てられた色相と比較する温度領域の色相との比較によって判定することを目的とするものである。
【００１８】
図１を参照する。図１は、本発明に係る赤外線熱画像の判定方法のフロー図である。図１に示すとおり、本発明においては、事前に最高温度と最低温度を固定して温度範囲を設定している（Ｓ０１）。そして、該温度範囲を任意の温度領域で区分し、該区分で分割された各温度領域をカラーパレットの特定の色相に割り当てる（Ｓ０２）。前記設定後、被検者から放射される赤外線を感知するサーマルカメラからの画像信号を画像装置に送信する。そうすると、Ｓ０２で割り当てられた色相をもとに、カラー画像をディスプレイに表示する（ディフォルト画像）（Ｓ０３）。そして、ディフォルト画像上の所望の基準温度領域を選択して、熱画像の色相分布を補正表示するのである（Ｓ０４）。
ここで、基準温度の考え方を説明する。例えば、当該サーマルカメラを設置固定した空間で健常者を撮影し、当該健常者の顔の温度が周囲温度の影響で３７度近いものであったとしても、その温度領域を基準温度ととらえることができるのである。つまり、周囲温度に関係なく、ディフォルト画像の一部領域を選択することで、熱画像を補正表示し、被検者の体温が基準温度からどれくらい違うかを補正されたカラーパレットの色相により視覚的にかつ容易に判定するというものである。
【００１９】
図２を参照する。図２は、本発明に係る赤外線熱画像について、タッチパネル２のカラー画像に使用者の指又は物体を接触させることで基準温度を設定する様子を示す図である。図２に示すとおり、熱画像２０はタッチパネル２にあって、該タッチパネルのカラー画像に使用者の指又は物体を接触させる（矢印）ことで、所望の基準温度領域２１を選択することができるようにするとよい。また、所望の基準温度をキーボードやキーパッドから直接入力することで、所望の基準温度領域を選択することができるようにしてもよい。さらに、カラー画像において、マウス又はタッチパッドのポインティングで、所望の基準温度領域を選択するようにしてもよい。
なお、本発明の明細書においては、選択する基準温度領域とは画像上の面を意味するものであるが、画像上の一点をも含むものであるので、本発明の明細書の上では、画像上の一点については、便宜上「基準温度ポイント」という表記を用いていることに留意されたい。
【００２０】
また、可視カメラの撮影によって得られた被検者の可視光画像と赤外線熱画像とを重ね合わせるよう視差補正を行うとともに、双方の画像を合成するようにしてもよい。赤外線熱画像を見ただけでは、特に複数の同じような温度の物体(人物も含む)が映っている場合には、被写体が何であるか(誰であるか)、不確実である場合がある。上記のように視差補正をして、可視光画像と赤外線熱画像とを合成する必要性は、所望の基準温度領域または基準温度ポイントを選択する際に、選択しようとする基準温度領域または基準温度ポイントが示す被写体が確かに所望する健常者であるということを確実にするためである。さらに、設定した基準温度よりも体温が高いあるいは低い被検者を判定して特定するのに必要であるからである。例えば、設定した基準温度よりも体温が高い場合は、感染症等の疑いありとして当該被検者を特定して隔離する等に使用することができる。
具体的には、被検者にレンズを向けて、赤外線熱画像と可視光画像を撮影する。そして、赤外線用撮像素子より、対応した赤外線熱画像信号が出力される。他方、可視光用撮像素子より、対応した可視光画像信号が出力され、画像処理部が、可視光画像信号から被検者等のエッジ画像を抽出して、これと赤外線熱画像とを合成するとよい。
【００２１】
ここで、実施例１において、使用されたカラーパレットの色相について説明する。表１に示すとおり、使用されたカラーパレットはＲＧＢカラーモデルを採用し、赤・緑・青の各要素がどれだけ含まれているかで記述し、１．４度ごとの区分により９つの温度領域に分割し、各温度領域を特定の色相に割り当てた。なお、当該色相は、色の明度を0から255までの256個の数字で指定して示している。
詳細に見ていくと、温度４１．８度以上については、RGBを100、0、100とした紫色が割り当てられている。温度４０．４度以上４１．８度未満については、RGBを200、0、100とした薄紫色が割り当てられている。温度３９．０度以上４０．４度未満については、RGBを200、0、0とした朱色が割り当てられている。温度３７．６度以上３９．０度未満については、RGBを255、0、0とした赤色が割り当てられている。温度３６．２度以上３７．６度未満については、RGBを255、255、0とした黄色が割り当てられている。温度３４．８度以上３６．２度未満については、RGBを0、255、0とした緑色が割り当てられている。温度３３．４度以上３４．８度未満については、RGBを0、255、255とした水色が割り当てられている。温度３２．０度以上３３．４度未満については、RGBを0、0、255とした青色が割り当てられている。温度３２．０度未満については、RGBを0、0、100とした濃紺が割り当てられている。
【表１】
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【００２２】
上述したとおり、実施例１において、温度範囲は最高温度を４１．８度、最低温度を３２．０度と固定し、その温度範囲を１．４度刻みで分割して９つの区分とし、分割された温度領域１から９にカラーパレットの特定の色相を割り当てていることが理解できるであろう。なお、最高温度や最低温度、区分する温度の刻みは限定されず、任意に選択することができる。また、温度の刻みを一定にせずに、ランダムに設定してもよい。
カラーパレットの色相の選択についても、所望の色相を選択するとよいし、同一色調におけるRGBの数値を細かい温度の刻みに応じて変更するようにしてもよい。表１の温度領域６を例に説明する。温度領域６では、温度３４．８度以上３６．２度未満のRGBを0、255、0とした緑色が割り当てられている。この温度領域の色のRGBを固定してもよいが、温度が０．１度上がるごとにRを所定の数値、例えば18ずつ増加していくようにしてもよい。このような調整により、温度領域６は緑色でも多層色（グラデーション）とすることができる。
以上のようなカラーパレットの色相の割り当てられたディフォルト画像で表示されたカラー画像を、基準温度領域を選択することにより補正して表示し直すわけである。
【００２３】
改めて、当該表を用いて、本発明の補正表示方法および判定方法について、説明する。
ここで、サーマルカメラは、任意の閉じられた空間に設置固定されているとする。閉じられた空間は暖房が効いている。そのような周囲環境において、サーマルカメラからの画像信号を画像装置に送信されると、サーモグラフィによる撮影範囲内の各温度のエリアとカラーとの対応関係を、表１をもとに調整し、カラー画像がディスプレイに表示される（ディフォルト画像）。
そして、そのような状況のもとで、健常者を当該サーマルカメラで撮影する。仮に、当該撮影される健常者の体温は３６．５℃とする。通常のサーマルカメラでは周囲温度の影響（暖房）を受け、当該健常者の顔の表面温度を３７．５度近いものとして感知し、ディフォルト画像では黄色く表示している状態にあると想定する。当該撮影は定点観測で、当該撮影範囲の周囲温度環境は、暖房している限り変わらないと考えるのである。そして、この任意の閉じられた範囲で被検者の体温の状況を判定できるようにするために、本件発明の補正表示方法を用いるのである。すなわち、例えば、当該健常者の顔の温度領域を基準温度ととらえ、健常者の顔の表面温度が３７℃と感知されようと、３７．５℃と感知されようと、ディフォルト画像上の基準温度領域を選択するのである。そうすると、顔の基準温度領域の色相を緑色とすることにすれば、この緑色を基準にして、その他の温度領域に対する温度割り当てを変更し、その変更をもとに熱画像の色相分布を補正表示する。
実施例１の場合、例えば、基準温度領域として選択する健常者の表面温度(サーマルカメラで撮影された温度)が３７．０℃であった場合、表２に示すように、温度割り当てを１．０℃高く設定し直すことにより、選択した基準温度領域と同等な温度領域の色相は緑色となるように補正した画像を再表示させることができる。表２に示すような温度割り当てに変更後、被検者を撮影すると、基準温度領域を選択する際に撮影した健常者の体温よりも被検者の体温が高い場合(高い温度領域に入る場合)、被検者(の領域)は、健常者との体温差によって、黄色や赤色などに表示されることになる。あるいは、撮影される被検者の体温が、基準温度領域を選択する際に撮影した健常者の体温と同等な場合、被検者(の領域)は、緑色に表示されることになる。これらのように、色相によって、被検者の体温が基準温度よりも高いか低いかあるいは同等かを容易に判定することができる。
【表２】
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【実施例２】
【００２４】
実施例２を詳細に説明する。
【００２５】
実施例２において、実施例１と同様に、使用されたカラーパレットはＲＧＢカラーモデルを採用し、赤・緑・青の各要素がどれだけ含まれているかで記述している。実施例２では、区分を１．０度刻みで１１の温度領域に分割し、各温度領域を特定の色相に割り当てた。なお、当該色相は、色の明度を0から255までの256個の数字で指定して示している。なお、当該色相は、色の明度を0から255までの256個の数字で指定して示している。
詳細に見ていくと、温度４１．０度以上については、RGBを255、255、255とした白色が割り当てられている。温度４０．０度以上４１．０度未満については、RGBを255、0、128とした紫色が割り当てられている。温度３９．０度以上４０．０度未満については、RGBを255、0、128としたつつじ色が割り当てられている。温度３８．０度以上３９．０度未満については、RGBを255、128、128とした赤色が割り当てられている。温度３７．０度以上３８．０度未満については、RGBを255、255、128とした黄色が割り当てられている。温度３６．０度以上３７．０度未満及び温度３５．０度以上３６．０度未満については、いずれもRGBを128、255、128とした薄緑色がともに割り当てられている。温度３４．０度以上３５．０度未満については、RGBを0、255、128とした緑色が割り当てられている。温度３３．０度以上３４．０度未満については、RGBを0、128、128とした深緑色が割り当てられている。温度３２．０度以上３３．０度未満については、RGBを0、0、128とした青色が割り当てられている。温度３２．０度未満については、RGBを0、0、90とした紺色が割り当てられている。
【表３】
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【００２６】
上述したとおり、実施例２において、温度範囲は最高温度を４１．０度、最低温度を３２．０度と固定し、その温度範囲を１．０度刻みで分割して１１の区分とし、分割された温度領域１から温度領域１１にカラーパレットの特定の色相を割り当てていることが理解できるであろう。なお、最高温度や最低温度、区分する温度の刻みは限定されず、任意に選択することができる。また、温度の刻みを一定にせずに、ランダムに設定してもよい。さらに、カラーパレットの色相の選択についても、所望の色相を選択するとよい。
【００２７】
ここで、実施例１と同様に、サーマルカメラは、任意の閉じられた空間に設置固定されているとする。閉じられた空間は暖房が効いている。そのような周囲環境において、サーマルカメラからの画像信号を画像装置に送信されると、サーモグラフィによる撮影範囲内の各温度のエリアとカラーとの対応関係を、表３をもとに調整し、カラー画像がディスプレイに表示される（ディフォルト画像）。
そして、そのような状況のもとで、例えば、暖房が効いている空間では基準温度を３７．５度と予め決めておき、その３７．５度を直接入力する。サーマルカメラで、この入力温度値と同じ温度として撮影される領域、すなわち基準温度領域が、薄緑色と表示されるように、表３を補正する。例えば、赤色の温度割り当てを温度３８．５度以上３９．０度未満、黄色の温度割り当てを温度３８．０度以上３８．５度未満、薄緑色の温度割り当てを温度３７．０度以上３８．０度未満、緑色の温度割り当てを温度３５．０度以上３７．０度未満、青緑色の温度割り当てを温度３３．０度以上３５．０度未満、のように変更し、変更された表をもとに補正した画像を再表示する。
実施例２の場合、上記に示すような温度割り当てに変更後、被検者を撮影すると、直接入力された基準温度(３７．５度)よりも被検者の体温が高い場合(高い温度領域に入る場合)、被検者(の領域)は、健常者との体温差によって、黄色や赤色などに表示されることになる。あるいは、撮影される被検者の体温が、直接入力された基準温度(３７．５度)と同等な場合、被検者(の領域)は、薄緑色に表示されることになる。これらのように、色相によって、被検者の体温が基準温度よりも高いか低いかあるいは同等かを容易に判定することができる。
【００２８】
以上、本発明の赤外線熱画像の表示方法と判定方法における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る赤外線熱画像表示方法と判定方法を採用したサーマルカメラは、病院等医療施設や行政機関の専用装置としてのみならず、感染症等拡大懸念に対応するための家庭用としても広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  サーマルカメラ
２  画像装置  
２０  タッチパネル  
２１  選択領域  
Ｓ０１  温度範囲設定
Ｓ０２  色相割当て
Ｓ０３  ディフォルト画像表示
Ｓ０４  基準温度領域の設定
【図１】
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【図２】
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