(57)【要約】【課題】赤外線撮像装置の内部に設けられた内部シャッタを有効に利用して高精度の画像信号を取得する。【解決手段】内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分を補正するための内部シャッタ特性補正データＸｂを記憶する第二のフレームメモリ６を独立して設け、内部シャッタ特性補正データＸｂのみを更新操作によって適時最適化できるようにする。内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分を的確に除去できるので、装置外部の大型の外部シャッタを使用した場合と略同等の精度で固定パターンノイズの補正が可能となる。【選択図】        図１
2004241818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して赤外線センサに結像された画像を画像信号に変換し、固定パターンノイズを除去するための補正を施してから最終画像信号として出力する赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法であって、
前記赤外線撮像装置の内部に設けられた内部シャッタを開放し前記赤外線撮像装置の外部に設けられた外部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶するセンサ特性補正データ取得工程を実行した後、
前記内部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号から前記第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得工程を実行し、
更に、前記内部シャッタを閉鎖した状態で改めて画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を前記第一のフレームメモリに更新して記憶する重畳特性補正データ取得工程を実行し、
その後、前記内部シャッタおよび前記外部シャッタを開放した状態で所定周期毎に画像の取込みを実行して、その都度、当該周期の画像の取込みで得た入力画像信号から前記第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、前記第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正工程を繰り返し実行することを特長とした赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項２】
前記重畳特性補正データ取得工程を、前記出力データ補正工程の所定周期よりも長い所定周期毎に繰り返し実行し、かつ、前記センサ特性補正データ取得工程および内部シャッタ特性補正データ取得工程と前記重畳特性補正データ取得工程とからなる処理を、前記重畳特性補正データ取得工程の所定周期よりも長い所定周期毎に繰り返し実行することを特長とした請求項１記載の赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項３】
光学系を介して赤外線センサに結像された画像を画像信号に変換し、固定パターンノイズを除去するための補正を施してから最終画像信号として出力する赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法であって、
前記赤外線撮像装置の作動状況を検出する作動状況検出手段を設けると共に、前記赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号を前記赤外線撮像装置の作動状況に対応させて予め前記赤外線撮像装置のメモリに記憶させておき、
前記赤外線撮像装置の内部に設けられた内部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する重畳特性補正データ取得工程と、
前記作動状況検出手段により検出された作動状況に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号を前記メモリから検索して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得工程とを実行した後、
前記内部シャッタを開放した状態で所定周期毎に画像の取込みを実行し、その都度、当該周期の画像の取込みで得た入力画像信号から前記第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、前記第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正工程を繰り返し実行することを特長とした赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項４】
前記重畳特性補正データ取得工程と前記内部シャッタ特性補正データ取得工程を、前記出力データ補正工程の所定周期よりも長い所定周期毎に繰り返し実行することを特長とした請求項３記載の赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項５】
前記作動状況が、前記赤外線撮像装置稼動後の経過時間であることを特長とした請求項３または請求項４記載の赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項６】
前記作動状況が、前記赤外線撮像装置の内部温度であることを特長とした請求項３または請求項４記載の赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項７】
光学系を介して赤外線センサに結像された画像を画像信号に変換し、固定パターンノイズを除去して最終画像信号として出力する赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正装置であって、
前記赤外線撮像装置の内部に設けられた開閉可能な内部シャッタと、前記赤外線撮像装置の外部に設けられた開閉可能な外部シャッタと、画像信号を記憶する第一および第二のフレームメモリと、
前記内部シャッタを開放し前記外部シャッタを閉鎖した状態で前記赤外線センサより取得した入力画像信号を前記第一のフレームメモリに記憶するセンサ特性補正データ取得手段と、
前記内部シャッタを閉鎖した状態で前記赤外線センサより取得した入力画像信号から前記第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算して前記第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得手段と、
前記内部シャッタを閉鎖した状態で前記赤外線センサより取得した入力画像信号を前記第一のフレームメモリに記憶する重畳特性補正データ取得手段と、
前記内部シャッタおよび前記外部シャッタを開放した状態で所定周期毎に前記赤外線センサより入力画像信号を取得し、この入力画像信号から前記第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、前記第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正手段と、
前記重畳特性補正データ取得手段を、前記出力データ補正手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に繰り返し作動させ、かつ、前記センサ特性補正データ取得手段および内部シャッタ特性補正データ取得手段と前記重畳特性補正データ取得手段とをセンサ特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，重畳特性補正データ取得手段の順序で、前記重畳特性補正データ取得手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に繰り返し作動させるシーケンシャル制御手段とを備えたことを特長とする固定パターンノイズ補正装置。
【請求項８】
光学系を介して赤外線センサに結像された画像を画像信号に変換し、固定パターンノイズを除去して最終画像信号として出力する赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正装置であって、
前記赤外線撮像装置の内部に設けられた開閉可能な内部シャッタと、画像信号を記憶する第一および第二のフレームメモリと、前記赤外線撮像装置の作動状況を検出する作動状況検出手段と、前記赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号を前記赤外線撮像装置の作動状況に対応させて予め記憶したメモリと、
前記内部シャッタを閉鎖した状態で前記赤外線センサより取得した入力画像信号を前記第一のフレームメモリに記憶する重畳特性補正データ取得手段と、
前記作動状況検出手段により検出された作動状況に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号を前記メモリから検索して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得手段と、
前記内部シャッタを開放した状態で所定周期毎に前記赤外線センサより入力画像信号を取得し、この入力画像信号から前記第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、前記第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正手段と、
前記重畳特性補正データ取得手段と前記内部シャッタ特性補正データ取得手段を、前記出力データ補正手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に繰り返し作動させるシーケンシャル制御手段とを備えたことを特長とする固定パターンノイズ補正装置。
【請求項９】
前記作動状況検出手段が、前記赤外線撮像装置稼動後の経過時間を計測するタイマによって構成されていることを特長とした請求項８記載の固定パターンノイズ補正装置。
【請求項１０】
前記作動状況検出手段が、前記赤外線撮像装置の内部温度を計測する温度センサによって構成されていることを特長とした請求項８記載の固定パターンノイズ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法および固定パターンノイズ補正装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらや、視野外から入射する不要光による輝度むら、いわゆる、固定パターンノイズを除去するための固定パターンノイズ補正方法および固定パターンノイズ補正装置が既に公知である。
【０００３】
従来の固定パターンノイズ補正方法および固定パターンノイズ補正装置では、何らかの方法により撮像空間全体に渡って均一な赤外線入射環境を作り出し、このときに得られる各画素毎の画像信号を補正用画像信号としてメモリに記憶させておき、通常の撮像時において、入力画像信号から補正用画像信号を減算することで適正な最終画像信号を得るようにしていた。
【０００４】
しかし、適正な補正に必要とされる補正用画像信号は、赤外線撮像装置の環境変化、例えば、赤外線撮像装置の内部温度の変化等によって時々刻々と変化するので、良質な画像を出力し続けるためには、定期的にメモリ内の補正用画像信号を更新する必要がある。
【０００５】
補正用画像信号を得るために必要となる均一な赤外線入射環境を作り出す手段としては、赤外線撮像装置の外部すなわち光学系の前方に設けられた外部シャッタを撮像対象として利用するものと、赤外線撮像装置の内部すなわち光学系における前玉から赤外線センサに至る区間の何れかの場所に設けられた内部シャッタを撮像対象として利用するものとがあり、この点については特許文献１（外部シャッタの例）および特許文献２（内部シャッタの例）等で既に公知である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１２１４８０号公報（第２頁左上欄）
【特許文献２】
特開２００２−３１０８０４号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、外部シャッタを撮像対象として利用することで均一な赤外線入射環境を得ようとするものでは、この外部シャッタが赤外線撮像装置の内部温度の変化等による影響を受け難く、理想状態に近い赤外線入射環境を比較的容易に作り出すことが可能であるため、常に高精度の補正用画像信号を取得できる利点がある。
しかし、外部シャッタを利用するため、装置全体の規模が大掛かりとなり、また、より高い精度を追求して頻繁に補正用画像信号を更新しようとする場合には、外部シャッタの操作が煩わしくなる問題がある。
【０００８】
一方、内部シャッタを撮像対象として利用するものでは、装置の携帯性やシャッタの開鎖作業等に関わる利便性には優れるが、内部シャッタが赤外線撮像装置の内部温度の変化等による影響を受け易く、内部シャッタ自体に温度むらが発生してしまうため、理想的な赤外線入射環境の実現が困難であり、高精度の補正用画像信号の取得が難しくなるといった問題がある。
【０００９】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、赤外線撮像装置の内部に設けられた内部シャッタを有効に利用して、高精度の画像信号を取得することが可能な赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法および固定パターンノイズ補正装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法は、光学系を介して赤外線センサに結像された画像を画像信号に変換し、固定パターンノイズを除去するための補正を施してから最終画像信号として出力する赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法であり、前記目的を達成するため、特に、
赤外線撮像装置の内部に設けられた内部シャッタを開放し赤外線撮像装置の外部に設けられた外部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶するセンサ特性補正データ取得工程を実行した後、
内部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得工程を実行し、
更に、内部シャッタを閉鎖した状態で改めて画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに更新して記憶する重畳特性補正データ取得工程を実行し、
その後、内部シャッタおよび外部シャッタを開放した状態で所定周期毎に画像の取込みを実行して、その都度、当該周期の画像の取込みで得た入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正工程を繰り返し実行することを特長とした構成を有する。
【００１１】
以上の構成において、まず、センサ特性補正データ取得工程を実行することで、内部シャッタを開放し外部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する。撮像対象となる外部シャッタは均一な赤外線入射環境を得るように一定の温度分布が保持されているから、この工程で取得された入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらであり、この入力画像信号が第一のフレームメモリにセンサ特性補正データ、つまり、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキを補正するためのデータとして記憶されることになる。
次いで、内部シャッタ特性補正データ取得工程を実行し、内部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算して第二のフレームメモリに記憶する。撮像対象となる内部シャッタは赤外線撮像装置の内部温度の変化等による影響を受け易いため、内部シャッタ自体に温度むらが発生している可能性か高い。従って、この工程で取込まれた入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを重畳したものとなるが、この入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号、つまり、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらが減算されて除去されるので、実際に第二のフレームメモリに記憶されるのは、内部シャッタ自体の温度むらを表す画像信号である。この画像信号が内部シャッタ特性補正データ、つまり、内部シャッタの温度むらを補正するためのデータである。
更に、重畳特性補正データ取得工程を実行することで、内部シャッタを閉鎖したままの状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに更新して記憶する。この工程で取込まれた入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを重畳したものであり、この入力画像信号がそのまま重畳特性補正データとして第一のフレームメモリに更新して記憶されることになる。この結果、センサ特性補正データ取得工程によって第一のフレームメモリに最初に記憶されたセンサ特性補正データは破棄される。
つまり、前述したセンサ特性補正データ取得工程と内部シャッタ特性補正データ取得工程は、実質的には、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを重畳した入力画像信号から赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらを差し引いて、内部シャッタ自体の温度むらを表す画像信号である内部シャッタ特性補正データを分離し、この内部シャッタ特性補正データのみを第二のフレームメモリに記憶させるために必要とされる前処理である。
そして、最終画像信号を出力する通常の処理、つまり、出力データ補正工程においては、内部シャッタおよび外部シャッタを開放した状態で所定周期毎に外部の監視対象を撮像して画像の取込みを実行し、その都度、当該周期の画像の取込みで得た入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する処理を繰り返し実行する。この工程で取込まれる入力画像信号は、外部の監視対象の温度差に依存した適切な画像信号に加え、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを含んだものとなるが、この画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、更に、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算することにより、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらによる影響が除去され、外部の監視対象の温度差に依存した適切な画像信号のみを最終画像信号として出力することができる。
例えば、センサ特性補正データ取得工程によって求められたセンサ特性補正データの内容がＸａ、内部シャッタ特性補正データ取得工程によって第二のフレームメモリに記憶された内部シャッタ特性補正データの内容がＸｂであるとした場合、重畳特性補正データ取得工程によって第一のフレームメモリに更新して記憶される重畳特性補正データの内容は〔Ｘａ＋Ｘｂ〕となる。そして、出力データ補正工程における入力画像信号の真の内容がＸｏであるとすれば、赤外線センサが認識する入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキＸａによる影響を受けて〔Ｘｏ＋Ｘａ〕となり、この入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕から、第一のフレームメモリの内容である〔Ｘａ＋Ｘｂ〕が差し引かれて一旦は〔Ｘｏ−Ｘｂ〕となり、更に、この画像信号〔Ｘｏ−Ｘｂ〕に第二のフレームメモリの内容であるＸｂが加算されることにより、最終的に、入力画像信号の真の内容を示すＸｏが最終画像信号として出力されることになる。
このようにして、出力データ補正工程において赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂの影響を除去することにより、外部の監視対象の温度差に依存した適切な画像信号Ｘｏを最終画像信号として出力することが可能となるのである。
【００１２】
また、このような構成を適用する場合においては、出力データ補正工程の所定周期よりも長い所定周期毎に重畳特性補正データ取得工程を繰り返し実行し、かつ、センサ特性補正データ取得工程および内部シャッタ特性補正データ取得工程と重畳特性補正データ取得工程とからなる処理を、重畳特性補正データ取得工程の所定周期よりも長い所定周期毎に繰り返し実行することが望ましい。
【００１３】
このように、重畳特性補正データ取得工程を所定周期毎に繰り返し実行することにより、第一のフレームメモリ内の重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を逐次最新の値に更新することができるので、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂとを重畳した誤差〔Ｘａ＋Ｘｂ〕のうち、特に、赤外線センサの温度ドリフト等によって変化する各画素毎の特性のバラツキＸａを的確に補正することができる。
同時に、これよりも長い所定周期毎にセンサ特性補正データ取得工程および内部シャッタ特性補正データ取得工程と重畳特性補正データ取得工程とからなる処理を繰り返し実行するようにしているので、第二のフレームメモリ内の内部シャッタ特性補正データＸｂを逐次最新の値に更新することが可能である。従って、赤外線撮像装置の内部温度の変化等によって内部シャッタ自体の温度むらＸｂが変動した場合であっても、第一のフレームメモリ内の重畳特性補正データの一部を構成するＸｂの値と第二のフレームメモリ内の内部シャッタ特性補正データを構成するＸｂの値とを同期させることが可能となり、内部シャッタ自体の温度むらＸｂの変動による影響を受けない適切な画像信号Ｘｏを最終画像信号として出力することができるようになる。
しかも、内部シャッタ特性補正データを更新するために必要とされる前処理、つまり、外部シャッタを撮像対象として利用する必要のあるセンサ特性補正データ取得工程等に関しては、内部シャッタを利用して行なう重畳特性補正データの更新周期に比べて相対的に長い所定周期毎で実行するようにしているので、外部シャッタを撮像することのみで補正に必要とされるデータを取得していた従来の固定パターンノイズ補正方法に比べて外部シャッタの撮像回数を削減することができ、外部シャッタ操作の煩わしさも軽減される。
【００１４】
また、前記と同様の目的を達成するため、赤外線撮像装置の作動状況を検出する作動状況検出手段を設けると共に、赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号を赤外線撮像装置の作動状況に対応させて予め赤外線撮像装置のメモリに記憶させておき、
赤外線撮像装置の内部に設けられた内部シャッタを閉鎖した状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する重畳特性補正データ取得工程と、
作動状況検出手段により検出された作動状況に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号をメモリから検索して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得工程とを実行した後、
内部シャッタを開放した状態で所定周期毎に画像の取込みを実行し、その都度、当該周期の画像の取込みで得た入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正工程を繰り返し実行するようにしてもよい。
【００１５】
このような構成を適用した場合には、赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂを赤外線撮像装置の作動状況に対応させて予め赤外線撮像装置のメモリに記憶させておく。赤外線撮像装置の作動状況を表すパラメータとしては、赤外線撮像装置の稼動後の経過時間あるいは赤外線撮像装置の内部温度を利用することができる。ここで、赤外線撮像装置の作動状況を表すパラメータとして赤外線撮像装置の稼動後の経過時間を利用する場合では、赤外線撮像装置稼動後の経過時間に対応させて、予め、内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂを、例えば、数分毎の刻み幅で測定してメモリに記憶させておく。また、赤外線撮像装置の作動状況を表すパラメータとして赤外線撮像装置の内部温度を利用する場合では、赤外線撮像装置の内部温度に対応させて、予め、内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂを、例えば、数℃の刻み幅で測定してメモリに記憶させておくことになる。
そして、まず、重畳特性補正データ取得工程を実行することで、内部シャッタを閉鎖したままの状態で画像の取込みを実行し、この画像の取込みで得た入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する。この工程で取込まれた入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂとを重畳した〔Ｘａ＋Ｘｂ〕であり、この入力画像信号がそのまま重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕として第一のフレームメモリに記憶されることになる。
次いで、内部シャッタ特性補正データ取得工程を実行し、作動状況検出手段によって赤外線撮像装置の作動状況、例えば、赤外線撮像装置の稼動後の経過時間や赤外線撮像装置の内部温度を検出し、この作動状況の範囲（経過時間や内部温度の刻み幅の範囲）に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂをメモリから検索し、第二のフレームメモリに記憶する。
最終画像信号を出力する通常の処理、つまり、出力データ補正工程に関しては前記と同様であり、内部シャッタおよび外部シャッタを開放した状態で所定周期毎に外部の監視対象を撮像して画像の取込みを実行し、その都度、当該周期の画像の取込みで得た入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号Ｘｂを加算して、最終画像信号Ｘｏとして出力する処理を繰り返し実行することで、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらを除去し、外部の監視対象の温度差に依存した適切な画像信号を最終画像信号として出力する。
このような構成を適用した場合、赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂは赤外線撮像装置の作動状況に対応したかたちで予め赤外線撮像装置のメモリに記憶されているので、このＸｂを特定するために外部シャッタを撮像する等の処理は不要となる。従って、赤外線撮像装置に外部シャッタを配備する必要はなく、外部シャッタ操作の煩わしさが解消されると共に、赤外線撮像装置の携帯性も向上することになる。
【００１６】
ここで、更に、出力データ補正工程の所定周期よりも長い所定周期毎に重畳特性補正データ取得工程と内部シャッタ特性補正データ取得工程を繰り返し実行するようにしてもよい。
【００１７】
重畳特性補正データ取得工程を所定周期毎に繰り返し実行することにより、第一のフレームメモリ内の重畳特性補正データを逐次最新の値に更新することができるので、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを重畳した誤差〔Ｘａ＋Ｘｂ〕のうち、特に、赤外線センサの温度ドリフト等によって変化する各画素毎の特性のバラツキＸａを的確に補正することができる。
また、これと同時に、内部シャッタ特性補正データ取得工程を繰り返し実行するようにしているので、第二のフレームメモリ内の内部シャッタ特性補正データを逐次最新の値に更新することができ、赤外線撮像装置の稼動時間や赤外線撮像装置の内部温度の変化等によって内部シャッタ自体の温度むらＸｂが変動した場合であっても、第一のフレームメモリ内の重畳特性補正データの一部を構成するＸｂの値と第二のフレームメモリ内の内部シャッタ特性補正データを構成するＸｂの値とを略同期させて一致させることが可能となる。
従って、赤外線センサの温度ドリフト等によって変化する各画素毎の特性のバラツキＸａや内部シャッタ自体の温度むらＸｂの変動による影響を受けることなく適切な画像信号Ｘｏを最終画像信号として出力することができる。
【００１８】
また、本発明による固定パターンノイズ補正装置は、光学系を介して赤外線センサに結像された画像を画像信号に変換し、固定パターンノイズを除去して最終画像信号として出力する赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正装置であり、前記目的を達成するため、特に、
赤外線撮像装置の内部に設けられた開閉可能な内部シャッタと、赤外線撮像装置の外部に設けられた開閉可能な外部シャッタと、画像信号を記憶する第一および第二のフレームメモリと、
内部シャッタを開放し外部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶するセンサ特性補正データ取得手段と、
内部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得手段と、
内部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する重畳特性補正データ取得手段と、
内部シャッタおよび外部シャッタを開放した状態で所定周期毎に赤外線センサより入力画像信号を取得し、この入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正手段と、
重畳特性補正データ取得手段を、出力データ補正手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に繰り返し作動させ、かつ、センサ特性補正データ取得手段および内部シャッタ特性補正データ取得手段と重畳特性補正データ取得手段とをセンサ特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，重畳特性補正データ取得手段の順序で、重畳特性補正データ取得手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に繰り返し作動させるシーケンシャル制御手段とを備えたことを特長とする構成を有する。
【００１９】
以上の装置構成においては、まず、シーケンシャル制御手段の管理の下で、センサ特性補正データ取得手段および内部シャッタ特性補正データ取得手段と重畳特性補正データ取得手段とがこの順序で作動する。
つまり、最初にセンサ特性補正データ取得手段が作動して、内部シャッタを開放し外部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号を第一のフレームメモリにセンサ特性補正データとして記憶する。撮像対象となる外部シャッタは均一な赤外線入射環境を得るように一定の温度分布が保持されているから、センサ特性補正データ取得手段によって取得された入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらであり、この入力画像信号が第一のフレームメモリにセンサ特性補正データ、つまり、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキを補正するためのデータとして記憶されることになる。
次に、内部シャッタ特性補正データ取得手段が作動して、内部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算して第二のフレームメモリに記憶する。撮像対象となる内部シャッタは赤外線撮像装置の内部温度の変化等による影響を受け易いため、内部シャッタ自体に温度むらが発生している可能性か高い。従って、内部シャッタ特性補正データ取得手段によって取込まれた入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを重畳したものとなるが、この入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号、つまり、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらが減算されて除去されるので、実際に第二のフレームメモリに記憶されるのは、内部シャッタ自体の温度むらを表す画像信号である。この画像信号が内部シャッタ特性補正データ、つまり、内部シャッタの温度むらを補正するためのデータである。
次に、重畳特性補正データ取得手段が作動して、内部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する。重畳特性補正データ取得手段によって取込まれた入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらと内部シャッタ自体の温度むらとを重畳したものであり、この入力画像信号がそのまま重畳特性補正データとして第一のフレームメモリに記憶される。この結果、センサ特性補正データ取得手段によって第一のフレームメモリに最初に記憶されたセンサ特性補正データは破棄されることになる。
以上の各手段によって実行される処理により、第一のフレームメモリには、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂとを重畳した重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕が記憶され、また、第二のフレームメモリには、内部シャッタ自体の温度むらを表す内部シャッタ特性補正データＸｂのみが記憶される。
そして、シーケンシャル制御手段の管理の下で、出力データ補正手段が所定周期毎に繰り返し作動し、内部シャッタおよび外部シャッタを開放した状態で、赤外線センサから、監視対象の画像信号Ｘｏと輝度むらＸａとを含んだ入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕を取得し、この入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕から第一のフレームメモリに記憶されている重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を減算し、更に、第二のフレームメモリに記憶されている内部シャッタ特性補正データＸｂを加算して、最終画像信号Ｘｏとして出力する。
ここで、〔Ｘｏ＋Ｘａ〕−〔Ｘａ＋Ｘｂ〕＋Ｘｂ＝Ｘｏであるから、左辺の第１項のＸａと左辺の第２項のＸａとが等しく、かつ、左辺の第２項のＸｂと左辺の第３項のＸｂとが等しい限りにおいて、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａや内部シャッタ自体の温度むらＸｂの影響を受けない監視対象の画像信号Ｘｏを最終画像信号として適切に出力することが可能である。
また、出力データ補正手段を繰り返し作動させる間も、シーケンシャル制御手段は、出力データ補正手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に重畳特性補正データ取得手段を繰り返し作動させて第一のフレームメモリにおける重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値を逐次更新し、また、これよりも更に長い所定の作動周期毎に、センサ特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，重畳特性補正データ取得手段を前記と同様に繰り返し作動させて、第二のフレームメモリにおける内部シャッタ特性補正データＸｂの値を逐次更新する。
このようにして、第一のフレームメモリにおける重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値が逐次更新される結果、前述した左辺の第１項のＸａと左辺の第２項のＸａとが実質的に等しくなり、また、第二のフレームメモリにおける内部シャッタ特性補正データＸｂの値も逐次更新されるため、前述した左辺の第２項のＸｂと左辺の第３項のＸｂも実質的に等しくなる。
従って、赤外線センサの温度ドリフト等によって各画素毎の特性のバラツキＸａが変化したり、更に、これに重畳して赤外線撮像装置の内部温度の変化等で内部シャッタ自体の温度むらＸｂが変化したような場合であっても、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂの影響を確実に除去して、外部の監視対象の温度差に依存した適切な画像信号Ｘｏを最終画像信号として出力し続けることができる。
しかも、内部シャッタ特性補正データＸｂを更新するために必要とされる前処理、つまり、外部シャッタを撮像対象として利用する必要のあるセンサ特性補正データの取得等に関しては、内部シャッタを利用して行なう重畳特性補正データの更新周期に比べて相対的に長い所定周期毎で実行するようにしているので、外部シャッタを撮像することのみで補正に必要とされるデータを取得していた従来の固定パターンノイズ補正方法に比べて外部シャッタの撮像回数を削減することができ、外部シャッタ操作の煩わしさが軽減される。
【００２０】
また、前記と同様の目的を達成するため、赤外線撮像装置の内部に設けられた開閉可能な内部シャッタと、画像信号を記憶する第一および第二のフレームメモリと、赤外線撮像装置の作動状況を検出する作動状況検出手段と、赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号を赤外線撮像装置の作動状況に対応させて予め記憶したメモリと、
内部シャッタを閉鎖した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号を第一のフレームメモリに記憶する重畳特性補正データ取得手段と、
作動状況検出手段により検出された作動状況に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号をメモリから検索して第二のフレームメモリに記憶する内部シャッタ特性補正データ取得手段と、
内部シャッタを開放した状態で所定周期毎に前記赤外線センサより入力画像信号を取得し、この入力画像信号から第一のフレームメモリに記憶されている画像信号を減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている画像信号を加算して、最終画像信号として出力する出力データ補正手段と、
重畳特性補正データ取得手段と内部シャッタ特性補正データ取得手段を、出力データ補正手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に繰り返し作動させるシーケンシャル制御手段とを備えた構成としてもよい。
【００２１】
このような構成を適用した場合には、まず、シーケンシャル制御手段の管理の下で、重畳特性補正データ取得手段と内部シャッタ特性補正データ取得手段とがこの順序で作動する。
つまり、最初に重畳特性補正データ取得手段が作動し、内部シャッタを開放した状態で赤外線センサより取得した入力画像信号を第一のフレームメモリに重畳特性補正データとして記憶する。重畳特性補正データ取得手段によって取込まれた入力画像信号は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂとを重畳した〔Ｘａ＋Ｘｂ〕であり、この入力画像信号がそのまま重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕として第一のフレームメモリに記憶されることになる。
次に、内部シャッタ特性補正データ取得手段が作動し、作動状況検出手段によって赤外線撮像装置の作動状況を検出して、この作動状況に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂをメモリから検索して第二のフレームメモリに記憶する。赤外線撮像装置の作動状況を表すパラメータとしては、赤外線撮像装置の稼動後の経過時間あるいは赤外線撮像装置の内部温度を利用することが可能である。赤外線撮像装置の作動状況を表すパラメータとして赤外線撮像装置の稼動後の経過時間を利用する場合では、赤外線撮像装置稼動後の経過時間に対応させて、予め、内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂを、例えば、数分毎の刻み幅で測定してメモリに記憶させておく。また、赤外線撮像装置の作動状況を表すパラメータとして赤外線撮像装置の内部温度を利用する場合では、赤外線撮像装置の内部温度に対応させて、予め、内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂを、例えば、数℃の刻み幅で測定してメモリに記憶させておくようにする。
具体的には、内部シャッタ特性補正データ取得手段は、作動状況検出手段となるタイマあるいは温度センサによって検出された経過時間あるいは内部温度に基き、この作動状況の範囲（経過時間や内部温度の刻み幅の範囲）に対応する内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂをメモリから検索して、第二のフレームメモリに記憶することになる。
以上の各手段によって実行される処理により、第一のフレームメモリには、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂとを重畳した重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕が記憶され、また、第二のフレームメモリには、内部シャッタ自体の温度むらを表す内部シャッタ特性補正データＸｂのみが記憶される。
そして、シーケンシャル制御手段の管理の下で、出力データ補正手段が所定周期毎に繰り返し作動し、内部シャッタを開放した状態で、赤外線センサから、監視対象の画像信号Ｘｏと輝度むらＸａとを含んだ入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕を取得し、この入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕から第一のフレームメモリに記憶されている重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を減算し、更に、第二のフレームメモリに記憶されている内部シャッタ特性補正データＸｂを加算して、最終画像信号Ｘｏとして出力する。
前記と同様、〔Ｘｏ＋Ｘａ〕−〔Ｘａ＋Ｘｂ〕＋Ｘｂ＝Ｘｏであるから、左辺の第１項のＸａと左辺の第２項のＸａとが等しく、かつ、左辺の第２項のＸｂと左辺の第３項のＸｂとが等しい限り、監視対象の画像信号Ｘｏを最終画像信号として適切に出力することが可能である。
ここで、シーケンシャル制御手段は、出力データ補正手段の作動周期よりも長い所定の作動周期毎に、重畳特性補正データ取得手段と内部シャッタ特性補正データ取得手段を繰り返し作動させて、第一のフレームメモリにおける重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値を逐次更新し、また、これと同時に第二のフレームメモリにおける内部シャッタ特性補正データＸｂの値を逐次更新するので、前述した左辺の第１項のＸａと左辺の第２項のＸａとが実質的に等しくなり、また、前述した左辺の第２項のＸｂと左辺の第３項のＸｂも実質的に等しくなる。
従って、赤外線センサの温度ドリフト等によって各画素毎の特性のバラツキＸａが変化したり、更に、これに重畳して赤外線撮像装置の内部温度の変化等で内部シャッタ自体の温度むらＸｂが変化したような場合であっても、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらＸａと内部シャッタ自体の温度むらＸｂの影響を確実に除去して、外部の監視対象の温度差に依存した適切な画像信号Ｘｏを最終画像信号として出力し続けることができる。
しかも、赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号（内部シャッタ特性補正データ）Ｘｂは赤外線撮像装置の作動状況に対応したかたちで予め赤外線撮像装置のメモリに記憶されているので、このＸｂを特定するために外部シャッタを撮像する等の処理は不要である。従って、赤外線撮像装置に外部シャッタを配備する必要はなく、外部シャッタ操作の煩わしさが解消されると共に、赤外線撮像装置の携帯性も向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の固定パターンノイズ補正方法を適用した一実施形態の赤外線撮像装置１の構成の概略について示した概念図、また、図２および図３は赤外線撮像装置１に配備された固定パターンノイズ補正装置２の動作の概略を示した作用原理図である。
【００２３】
図１において、第一のフレームメモリ３は、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分と内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分とを加えた重畳特性補正データを記憶するものである。また、第二のフレームメモリ６は内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分のみを記録するためのものである。
赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分は事実上のセンサ特性補正データであり、また、内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分は事実上の内部シャッタ特性補正データであって、これらを合わせたものが事実上の重畳特性補正データである。
【００２４】
この固定パターンノイズ補正装置２では、赤外線センサ４で取得された入力画像信号７に対し、前述した第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６から出力される各種補正データを加減算することにより、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキや内部シャッタ５の温度むらに依存しない適正な最終画像信号８を得ることができるようになっている。
【００２５】
ここで、図１を参照して赤外線撮像装置１の各部の機能を簡単に説明する。まず、外部から入射する赤外線は、光学系９にて赤外線センサ４に結像される。赤外線センサ４の出力信号は、増幅器１０にて増幅された後、ＡＤ変換器１１にてデジタル信号に変換され、入力画像信号７として固定パターンノイズ補正装置２に入力される。第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６は、補正データを記憶するためのメモリであり、補正データの更新時には、それぞれ入力画像信号７および中間画像信号１１の画像が記録される。減算器１２は、入力画像信号７から第一のフレームメモリ３の出力を減算し、中間画像信号１１として加算器１３へ出力する。加算器１３は中間画像信号１１に第二のフレームメモリ６の出力を加算し、最終画像信号８として表示装置１４等の信号処理装置へ出力する。
【００２６】
外部シャッタ１５は、赤外線センサ４の各画素に対して均一の赤外線入射環境を作り出すためのもので、通常は撮像シーンと同等の温度に保たれており、第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６内の補正データを全面的に更新する際にのみ使用される。内部シャッタ５は赤外線撮像装置１に内蔵されているので撮像シーンと同等の温度環境を保つことが難しく、シャッタ面自体に温度むらが発生してしまうため、各画素に対して均一な赤外線入射環境を作り出すことが難しいが、所定の赤外線入射環境を作り出すことを目的として設置されている点では、外部シャッタ１５と同様である。
【００２７】
次に、図１ないし図３を参照して固定パターンノイズ補正装置２の全体的な動作について簡単に説明する。
【００２８】
尚、一般的な赤外線撮像装置１には、撮像シーンから入射される赤外線を赤外線センサ４へ集光するために光学系９、赤外線センサ４の出力信号を増幅する増幅器１０、増幅器１０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器１１、赤外線画像を表示するための表示装置１４等の構成要素があるが、これらの構成要素に関しては既に公知であり、また、本発明の要旨とも直接関係しないので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２９】
固定パターンノイズ補正装置２の動作は、通常撮像時の動作と補正データ更新時の動作に大別され、更に、補正データ更新時の動作は、第一のフレームメモリ３と第二のフレームメモリ６の補正データを共に更新する場合と、第一のフレームメモリ３の補正データのみを更新する場合とに分かれる。
【００３０】
初めに、第一のフレームメモリ３と第二のフレームメモリ６の補正データを共に更新する場合の動作について図１および図２を参照して説明する。
まず、最初に、外部シャッタ１５を閉じたときの入力画像信号７を第一のフレームメモリ３に記憶する。この信号の波形イメージは図２（ａ）に示す通りである。撮像空間は外部シャッタ１５で覆われているため、赤外線センサ４に入射される撮像シーンは、赤外線センサ４の各画素の位置によらず平坦な状態となっている。従って、赤外線センサ４から出力される入力画像信号７は、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分を反映したデータＸａとなり、このセンサ特性補正データＸａが第一のフレームメモリ３に記憶されることになる。これが、センサ特性補正データ取得工程に相当する処理手順である。
次に、内部シャッタ５を閉じたときの中間画像信号１１を第二のフレームメモリ６に記憶する。各信号の波形イメージは図２（ｂ）に示す通りである。撮像空間は内部シャッタ５で覆われているため、赤外線センサ４から出力される入力画像信号７には、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとが反映される。しかし、赤外線センサ５の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａは減算器１２にて減算除去されるため、第二のフレームメモリ６に記憶される中間画像信号１１は、内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂ、つまり、内部シャッタ特性補正データＸｂのみとなる。これが、内部シャッタ特性補正データ取得工程に相当する処理手順である。
そして、内部シャッタ５を閉じたときの入力画像信号７を改めて第一のフレームメモリ３に更新して記憶する。各信号の波形イメージは図２（ｃ）に示す通りである。撮像空間は内部シャッタ５で覆われているため、赤外線センサ４から出力される入力画像信号７には、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとが反映され、第一のフレームメモリ３に記憶されるデータは、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとを重畳した固定パターンノイズ成分〔Ｘａ＋Ｘｂ〕、つまり、重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕となる。これが、重畳特性補正データ取得工程に相当する処理手順である。
【００３１】
通常これらの一連の処理動作は、赤外線撮像装置１に電源を投入してから比較的長い所定周期毎、例えば、１０分間隔で実施される。
【００３２】
次に、第一のフレームメモリ３の補正データのみを更新する場合の動作について図１および図２（ｃ）を参照して説明する。
この動作は、第一のフレームメモリ３に記憶された重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕のうち、特に、赤外線センサ４の温度ドリフト等によって変化する各画素毎の特性のバラツキに関連する固定パターンノイズ成分に関連する補正データＸａの部分を更新するためのもので、その処理内容については、前述した重畳特性補正データ取得工程に相当する処理と同一である。
【００３３】
この動作は、赤外線撮像装置１に電源を投入してから比較的短い所定周期毎、例えば、１分間隔で実施される。
【００３４】
次に、通常撮像時の動作について図１および図３を参照して説明する。この動作は外部シャッタ１５および内部シャッタ５を共に開放した状態で、前述した第一のフレームメモリ３に関する補正データの更新処理（重畳特性補正データ取得工程）に比べて遥かに短い所定周期毎に繰り返し実施される。通常撮像時における各信号の波形イメージは図３に示す通りである。
まず、赤外線センサ４へは、撮像した監視対象の温度差に依存した真の撮像シーンのデータＸｏが入力されるが、赤外線センサ４には各画素毎の特性のバラツキあるいは温度ドリフトに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａが影響を与えるので、この赤外線センサ４からは、固定パターンノイズ成分Ｘａを反映した〔Ｘｏ＋Ｘａ〕が入力画像信号７として出力されることになる。
次いで、この入力画像信号７に対し、減算器１２が、第一のフレームメモリ３に記憶された重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕に基く減算処理を実行するため、減算器１２から出力される中間画像信号１１の内容は〔Ｘｏ＋Ｘａ〕−〔Ｘａ＋Ｘｂ〕、つまり、〔Ｘｏ−Ｘｂ〕となる。
そして、更に、この中間画像信号１１に対し、加算器１３が、第二のフレームメモリ６に記憶された内部シャッタ特性補正データＸｂに基く加算処理を実行する結果、加算器１３から出力される最終画像信号８の内容は〔Ｘｏ−Ｘｂ〕＋Ｘｂ、つまり、Ｘｏとなり、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキあるいは温度ドリフトに起因する輝度むらＸａや内部シャッタ自体の温度むらＸｂの影響を除去して、監視対象の画像信号Ｘｏを最終画像信号８として適切に出力することができる。これが、出力データ補正工程に相当する処理手順である。
【００３５】
このようにして出力データ補正工程に相当する処理を繰り返し実行する間に、赤外線センサ４に温度ドリフトが生じてセンサ特性補正データＸａとして適切な値に変化が生じる場合もあるが、前述した通り、第一のフレームメモリ３の補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の更新処理は例えば１分間隔で繰り返し実行されているので、重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕のうちセンサ特性補正データに関連する項目Ｘａの内容を、赤外線センサ４の温度ドリフトに適応して自動的に更新することができる。
また、内部シャッタ５自体の温度むらが変化して内部シャッタ特性補正データＸｂとして適切な値に変化が生じる場合もあるが、第二のフレームメモリ６の補正データＸｂを更新する処理も例えば１０分間隔で繰り返し実行されているので、内部シャッタ５自体の温度むらが変動した場合であっても、これに適応して第二のフレームメモリ６における内部シャッタ特性補正データＸｂの内容を自動的に更新することができる。
このようにして、第一のフレームメモリ３の補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値と第二のフレームメモリ６の補正データＸｂの値が逐次更新される結果、第一のフレームメモリ３において重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の一部を構成する項目Ｘｂの値と、第二のフレームメモリ６において内部シャッタ特性補正データを構成する項目Ｘｂの値とが実質的に常に同一の値となり、減算器１２の減算処理と加算器１３の加算処理とによる協調動作、すなわち、〔Ｘｏ＋Ｘａ〕−〔Ｘａ＋Ｘｂ〕＋Ｘｂの演算処理によって、監視対象の画像信号Ｘｏを最終画像信号８として常に適切に出力することが可能となる。
【００３６】
以上、固定パターンノイズ補正装置２の構成と全体的な動作工程について概略を説明した。
【００３７】
次に、図４の機能ブロック図を参照して赤外線撮像装置１および固定パターンノイズ補正装置２の具体的な構成について説明する。
【００３８】
固定パターンノイズ補正装置２は、演算処理のためのＣＰＵ１６と各種の制御プログラムを格納したＲＯＭ１７、および、演算データの一時記憶等に利用されるＲＡＭ１８と、第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６を備え、ＣＰＵ１６の入出力回路１９には、表示装置１４と操作盤２０とが接続されている。
【００３９】
赤外線撮像装置１における光学系９，赤外線センサ４，増幅器１０，ＡＤ変換器１１は公知の構成要素であり、ＡＤ変換器１１から出力される入力画像信号７は、入出力回路１９を介してＣＰＵ１６に読み込まれるようになっている。
【００４０】
このＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１７に格納された制御プログラムと共に、センサ特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，重畳特性補正データ取得手段，出力データ補正手段，シーケンシャル制御手段としての機能を実現する。
【００４１】
外部シャッタ１５は赤外線撮像装置１の外部において内部光学系９の前方に設けられ、ＣＰＵ１６からの指令に応じ、入出力回路１９およびソレノイド駆動回路２１を介してソレノイド２２により開閉駆動される。また、内部シャッタ５は、赤外線撮像装置１の内部、より具体的には光学系９と赤外線センサ４との間に設けられ、ＣＰＵ１６からの指令に応じ、入出力回路１９およびソレノイド駆動回路２３を介してソレノイド２４により開閉駆動される。
【００４２】
次に、ＣＰＵ１６によって実行される内部処理について示した図５のフローチャートを参照して、センサ特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，重畳特性補正データ取得手段，出力データ補正手段，シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６の処理動作について詳細に説明する。なお、外部シャッタ１５と内部シャッタ５は初期状態において開放状態を維持しているものとする。
【００４３】
操作盤２０の操作によって赤外線撮像装置１および固定パターンノイズ補正装置２に電源が投入されると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６の内部処理が開始される。
【００４４】
シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６は、まず、センサ特性補正データ取得手段として機能するＣＰＵ１６を起動し、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２１を介してソレノイド２２を作動させ、外部シャッタ１５のみを閉鎖し（ステップａ１）、更に、入出力回路１９を介して赤外線センサ４に画像取得指令を送出し、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７を読み込み（ステップａ２）、この入力画像信号７を第一のフレームメモリ３にセンサ特性補正データＸａとして記憶させる（ステップａ３）。
このときのセンサ特性補正データＸａの波形イメージは図２（ａ）に示す通りである。なお、赤外線センサ４上における画素の配列は実際には２次元であるが、図２（ａ）では説明の簡略化のため、各画素のデータを全て横軸方向に並べて記載している。ステップａ１〜ステップａ３の処理が、センサ特性補正データ取得工程に相当する処理である。
【００４５】
次いで、ＣＰＵ１６は、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２１を介してソレノイド２２を作動させ、外部シャッタ１５を開放する（ステップａ４）。
【００４６】
そして、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が、内部シャッタ特性補正データ取得手段として機能するＣＰＵ１６を起動して、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２３を介してソレノイド２４を作動させ、内部シャッタ５を閉鎖し（ステップａ５）、更に、入出力回路１９を介して赤外線センサ４に画像取得指令を送出し、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７、つまり、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとを反映した入力画像信号〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を読み込む（ステップａ６）。
次いで、この入力画像信号７から第一のフレームメモリ３に記憶されている画像信号Ｘａを減算し、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａの影響を除去した中間画像信号１１、つまり、内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂを求め（ステップａ７）、この中間画像信号１１を第二のフレームメモリ６に内部シャッタ特性補正データＸｂとして記憶させる（ステップａ８）。
このときの各信号の波形イメージは図２（ｂ）に示す通りである。ステップａ５〜ステップａ８の処理が、内部シャッタ特性補正データ取得工程に相当する処理である。
【００４７】
このようにして、内部シャッタ特性補正データＸｂを第二のフレームメモリ６に記憶させる第１回目のデータ更新処理が終了すると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が、第二のフレームメモリ６のデータ更新周期を計測するタイマＴ１をリセットして再スタートさせる（ステップａ９）。
【００４８】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が、重畳特性補正データ取得手段として機能するＣＰＵ１６を起動し、内部シャッタ５を閉鎖したままの状態で改めて赤外線センサ４に画像取得指令を送出し、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７、つまり、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとを重畳した入力画像信号〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を読み込み（ステップａ１０）、この入力画像信号７を第一のフレームメモリ３に重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕として記憶させる（ステップａ１１）。
このときの各信号の波形イメージは図２（ｃ）に示す通りである。ステップａ１０〜ステップａ１１の処理が、重畳特性補正データ取得工程に相当する処理である。
【００４９】
このようにして、重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を第一のフレームメモリ３に記憶させる第１回目のデータ更新処理が終了すると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が、第一のフレームメモリ３のデータ更新周期を計測するタイマＴ２をリセットして再スタートさせる（ステップａ１２）。
【００５０】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が、出力データ補正手段として機能するＣＰＵ１６を起動して、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２３を介してソレノイド２４を作動させ、内部シャッタ５を開放する（ステップａ１３）。外部シャッタ１５は既にステップａ４の処理によって開放されているので、ステップａ１３の処理が完了した時点で、外部の監視対象を撮像する通常の撮像動作が許容されることになる。
【００５１】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６は、タイマＴ２の計測時間が第一のフレームメモリ３のデータ更新周期の設定値ｔ２（例えば１分）に達しているか否かを判定する（ステップａ１４）。
【００５２】
そして、タイマＴ２の計測時間が設定値ｔ２に達していなければ、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６は、更に、タイマＴ１の計測時間が第二のフレームメモリ６のデータ更新周期の設定値ｔ１（例えば１０分）に達しているか否かを判定することになる（ステップａ１５）。
【００５３】
ここでステップａ１４およびステップａ１５の判定結果が共に偽となった場合には、第一のフレームメモリ３の補正データも第二のフレームメモリ６の補正データも当該時点では更新する必要がないことを意味するので、出力データ補正手段として機能するＣＰＵ１６は、入出力回路１９を介して赤外線センサ４に画像取得指令を送出し、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７、つまり、撮像した監視対象の温度差に依存した真の撮像シーンのデータＸｏと赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａとが重畳された入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕を読み込む（ステップａ１６）。
そして、この入力画像信号７から第一のフレームメモリ３に記憶されている重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を減算して中間画像信号１１つまり〔Ｘｏ−Ｘｂ〕を求め（ステップａ１７）、更に、この中間画像信号１１に第二のフレームメモリ６の内部シャッタ特性補正データＸｂを加算して最終画像信号８、すなわち、真の撮像シーンのデータＸｏに匹敵する最終画像信号８を求め（ステップａ１８）、この最終画像信号８を入出力回路１９を介して表示装置１４に送出し、該表示装置１４に表示させる（ステップａ１９）。
各信号の波形イメージは図３に示す通りである。ステップａ１６〜ステップａ１９の処理が、出力データ補正工程に相当する処理である。
【００５４】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６は、タイマＴ２の計測時間が第一のフレームメモリ３のデータ更新周期の設定値ｔ２に達しているか否か（ステップａ１４）、更には、タイマＴ１の計測時間が第二のフレームメモリ６のデータ更新周期の設定値ｔ１に達しているか否かを判定することになるが（ステップａ１５）、これらの判定結果が共に偽となる限り、ステップａ１６〜ステップａ１９に至る出力データ補正工程に相当する処理を所定周期Δｔ毎に繰り返し実行する。
この所定周期ΔｔはＡＤ変換器１１の変換周期やＣＰＵ１６自体の処理能力の影響を受けるが、前述した設定値ｔ２や設定値ｔ１に比べれば遥かに短い周期である。また、前述した通り、設定値ｔ２と設定値ｔ１の大小関係はｔ１＞ｔ２であり、Δｔはｔ２に比べても遥かに小さい。
【００５５】
このようにして出力データ補正工程に相当する処理を繰り返し実行する間に、タイマＴ２の計測時間が第一のフレームメモリ３のデータ更新周期の設定値ｔ２に達したことがステップａ１４の判定処理によって検出されると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が重畳特性補正データ取得手段として機能するＣＰＵ１６を起動し、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２３を介してソレノイド２４を作動させて内部シャッタ５を閉鎖し（ステップａ２０）、赤外線センサ４に画像取得指令を送出して、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７、つまり、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとが重畳された入力画像信号〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を読み込み（ステップａ１０）、この入力画像信号７を第一のフレームメモリ３に重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕として更新して記憶させ（ステップａ１１）、改めてタイマＴ２をリセットして再スタートさせると共に（ステップａ１２）、内部シャッタ５を再度開放して（ステップａ１３）、通常の撮像動作、つまり、出力データ補正工程に相当する処理の再開を許容する。
従って、重畳特性補正データ取得手段は、出力データ補正手段の作動周期Δｔよりも長い所定の作動周期ｔ２毎に繰り返し作動して、第一のフレームメモリ３における重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値のみを更新することになる。
【００５６】
また、出力データ補正工程に相当する処理を繰り返し実行する間に、タイマＴ１の計測時間が第二のフレームメモリ６のデータ更新周期の設定値ｔ１に達したことがステップａ１５の判定処理によって検出されると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６が、前記と同様にして、センサ特性補正データ取得手段（ステップａ１〜ステップａ３の処理で達成される機能）、内部シャッタ特性補正データ取得手段（ステップａ５〜ステップａ８の処理で達成される機能），重畳特性補正データ取得手段（ステップａ１０〜ステップａ１１の処理で達成される機能）を順に起動し、第二のフレームメモリ６における内部シャッタ特性補正データＸｂの値を更新し、かつ、第一のフレームメモリ３における重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値を更新した後、通常の撮像動作、つまり、出力データ補正工程に相当する処理の再開を許容することになる。
従って、これら一連の手段は、重畳特性補正データ取得手段の作動周期ｔ２よりも長い所定の作動周期ｔ１毎に繰り返し作動して、第二のフレームメモリ６における内部シャッタ特性補正データＸｂの値、および、第一のフレームメモリ３における重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値を実質的に同時に更新することになる。
【００５７】
以上が、加算器１２や減算器１３としてＣＰＵ１６を利用した場合の全体的な処理の流れである。
【００５８】
ここで、出力データ補正工程に相当する処理を繰り返し実行する間に赤外線センサ４に温度ドリフトが生じてセンサ特性補正データＸａとして適切な値に変化が生じる場合もあるが、前述した通り、第一のフレームメモリ３の補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の内容は作動周期ｔ２毎に繰り返し更新されるので、重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕のうちセンサ特性補正データに関連する項目Ｘａの内容を、赤外線センサ４の温度ドリフトに適応して自動的に更新することができる。
また、内部シャッタ５自体の温度むらが変化して内部シャッタ特性補正データＸｂとして適切な値に変化が生じる場合もあるが、第二のフレームメモリ６の補正データＸｂの内容も作動周期ｔ１毎に繰り返し更新されるので、内部シャッタ５自体の温度むらが変動した場合であっても、これに適応して第二のフレームメモリ６における内部シャッタ特性補正データＸｂの内容を自動的に更新することができる。
このようにして、第一のフレームメモリ３の補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値と第二のフレームメモリ６の補正データＸｂの値が逐次更新される結果、第一のフレームメモリ３において重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の一部を構成する項目Ｘｂの値と、第二のフレームメモリ６において内部シャッタ特性補正データを構成する項目Ｘｂの値とが実質的に常に同一の値となり、出力データ補正工程に相当する処理におけるステップａ１７およびステップａ１８の演算処理、つまり、〔Ｘｏ＋Ｘａ〕−〔Ｘａ＋Ｘｂ〕＋Ｘｂによって、監視対象の画像信号Ｘｏを最終画像信号８として常に適切に出力することが可能となる。
【００５９】
次に、図６ないし図８を参照して本発明の固定パターンノイズ補正方法を適用した他の一実施形態の赤外線撮像装置１’および固定パターンノイズ補正装置２’の構成と内部処理について詳細に説明する。
【００６０】
この実施形態の固定パターンノイズ補正装置２’は、赤外線撮像装置１’の作動状況を検出する作動状況検出手段としてタイマＴｏを利用し、赤外線撮像装置１’の稼動後の経過時間（作動状況）に応じて第二のフレームメモリ６の内部シャッタ特性補正データＸｂの値を更新するようにしたものである。
従って、図４の実施形態において内部シャッタ特性補正データＸｂを求めるために利用していた外部シャッタ１５は不要であり、これに代えて、赤外線撮像装置１’の稼動後の経過時間に対応させて内部シャッタ撮像時の画像信号である内部シャッタ特性補正データＸｂを記憶させたメモリ２５を備える。
その他のハードウェア上の構成に関しては、図４で示した固定パターンノイズ補正装置２と実質的に同一であるので、図６においては図４と同等の符号を付すにとどめ、各構成要素についての説明は省略する。
【００６１】
メモリ２５に記憶されるデータの一例を図８に示す。この例では、赤外線撮像装置１’の稼動後の経過時間０〜５分の刻み幅に対応させて内部シャッタ特性補正データＸｂ１を記憶させ、また、赤外線撮像装置１’の稼動後の経過時間５分〜１０分の刻み幅に対応させて内部シャッタ特性補正データＸｂ２を記憶させ、更に、赤外線撮像装置１’の稼動後の経過時間１０分〜２０分の刻み幅に対応させて内部シャッタ特性補正データＸｂ３を記憶させる・・・といった構成を適用している。
経過時間の刻み幅を徐々に延長しているのは、稼動開始後の暫くの間は内部シャッタ５の温度むらの変化が大きく、その変化が徐々に収束していき、稼動開始後ある程度の時間が経過した時点で内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分が飽和し、それ以上は変化しなくなるといったことを前提としている。メモリ２５に記憶する最長の経過時間は、赤外線撮像装置１’の連続使用可能時間等に基いて決定する。
各経過時間において実験的に撮像された内部シャッタ５の画像信号Ｘｂ１，Ｘｂ２，Ｘｂ３，・・・の内容は各々に異なるが、これらを定性的に見れば、例えば、図２（ｂ）に示される内部シャッタ特性補正データＸｂのようなものである。
【００６２】
次に、固定パターンノイズ補正装置２’に内蔵されたＣＰＵ１６’によって実行される内部処理について示した図７のフローチャートを参照して、重畳特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，出力データ補正手段，シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’の処理動作について詳細に説明する。
【００６３】
操作盤２０の操作によって赤外線撮像装置１’および固定パターンノイズ補正装置２’に電源が投入されると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’の内部処理が開始される。
【００６４】
シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’は、まず、作動状況検出手段として機能するタイマＴｏをリセットして再スタートさせ、赤外線撮像装置１’の稼動開始後の経過時間の測定を開始する（ステップｂ１）。
【００６５】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’が、内部シャッタ特性補正データ取得手段として機能するＣＰＵ１６’を起動して、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２３を介してソレノイド２４を作動させ、内部シャッタ５を閉鎖し（ステップｂ２）、更に、入出力回路１９を介して赤外線センサ４に画像取得指令を送出し、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７、つまり、赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａと内部シャッタ５の温度むらに起因する固定パターンノイズ成分Ｘｂとを反映した入力画像信号〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を読み込み（ステップｂ３）、この入力画像信号７を第一のフレームメモリ３に重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕として記憶させる（ステップｂ４）。
このときの各信号の波形イメージは図２（ｃ）に示す通りである。ステップｂ２〜ステップｂ４の処理が、重畳特性補正データ取得工程に相当する処理である。
【００６６】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’が、内部シャッタ特性補正データ取得手段として機能するＣＰＵ１６’を起動して、作動状況検出手段として機能するタイマＴｏの現在値を読み込み（ステップｂ５）、この経過時間Ｔｏつまり赤外線撮像装置１’の作動状況に基いて、図８に示されるようなメモリ２５を検索し、経過時間Ｔｏを含む経過時間の刻み幅に対応して記憶されている内部シャッタ特性補正データＸｂ、要するに、赤外線撮像装置１’の作動状況に対応した内部シャッタ特性補正データＸｂを特定し、その内容をメモリ２５から読み出して第二のフレームメモリ６に記憶させる（ステップｂ６）。従って、例えば、経過時間Ｔｏの値が１分であるとすれば、図８のデータの中から０〜５分の刻み幅に対応する内部シャッタ特性補正データＸｂ１が選択され、この補正データＸｂ１がＸｂとして第二のフレームメモリ６に記憶されることになる。
ステップｂ５〜ステップｂ６の処理が、内部シャッタ特性補正データ取得工程に相当する処理である。
【００６７】
このように、本実施形態においては、赤外線撮像装置１’の稼動後の経過時間Ｔｏの値に基き、その時点で適正とされる内部シャッタ特性補正データＸｂの内容がメモリ２５に保存されたデータから自動的に導き出されるので、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるような前処理を行なって内部シャッタ特性補正データＸｂを算出する必要はなく、このため、外部シャッタ１５も不要となるのである。
【００６８】
このようにして、内部シャッタ特性補正データＸｂを第二のフレームメモリ６に記憶させる第１回目のデータ更新処理が終了すると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’が、第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６のデータ更新周期を計測するタイマＴ２をリセットして再スタートさせる（ステップｂ７）。
【００６９】
その後、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’が、入出力回路１９とソレノイド駆動回路２３を介してソレノイド２４を作動させ、内部シャッタ５を開放し（ステップｂ８）、外部の監視対象を撮像する通常の撮像動作の実施を許容する。
【００７０】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’は、タイマＴ２の計測時間が第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６のデータ更新周期の設定値ｔ２（例えば１分）に達しているか否かを判定する（ステップｂ９）。
【００７１】
そして、タイマＴ２の計測時間が設定値ｔ２に達していなければ、第一のフレームメモリ３の補正データも第二のフレームメモリ６の補正データも当該時点では更新する必要がないことを意味するので、出力データ補正手段として機能するＣＰＵ１６’は、入出力回路１９を介して赤外線センサ４に画像取得指令を送出し、増幅器１０およびＡＤ変換器１１と入出力回路１９を介して入力される入力画像信号７、つまり、撮像した監視対象の温度差に依存した真の撮像シーンのデータＸｏと赤外線センサ４の各画素毎の特性のバラツキに起因する固定パターンノイズ成分Ｘａとが重畳された入力画像信号〔Ｘｏ＋Ｘａ〕を読み込む（ステップｂ１０）。
そして、この入力画像信号７から第一のフレームメモリ３に記憶されている重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕を減算して中間画像信号１１つまり〔Ｘｏ−Ｘｂ〕を求め（ステップｂ１１）、更に、この中間画像信号１１に第二のフレームメモリ６の内部シャッタ特性補正データＸｂを加算して最終画像信号８、すなわち、真の撮像シーンのデータＸｏに匹敵する最終画像信号８を求め（ステップｂ１２）、この最終画像信号８を入出力回路１９を介して表示装置１４に送出し、該表示装置１４に表示させる（ステップｂ１３）。
各信号の波形イメージは図３に示す通りである。ステップｂ１０〜ステップｂ１３の処理が、出力データ補正工程に相当する処理である。
【００７２】
次いで、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’は、タイマＴ２の計測時間が第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６のデータ更新周期の設定値ｔ２に達しているか否かを判定することになるが（ステップｂ９）、この判定結果が共に偽となる限り、ステップｂ１０〜ステップｂ１３に至る出力データ補正工程に相当する処理を所定周期Δｔ毎に繰り返し実行する。
この所定周期ΔｔはＡＤ変換器１１の変換周期やＣＰＵ１６’自体の処理能力の影響を受けるが、前述した設定値ｔ２に比べれば遥かに短い周期である。
【００７３】
このようにして出力データ補正工程に相当する処理を繰り返し実行する間に、タイマＴ２の計測時間が第一のフレームメモリ３および第二のフレームメモリ６のデータ更新周期の設定値ｔ２に達したことがステップｂ９の判定処理によって検出されると、シーケンシャル制御手段として機能するＣＰＵ１６’が、前記と同様にして、重畳特性補正データ取得手段（ステップｂ２〜ステップｂ４の処理で達成される機能）と内部シャッタ特性補正データ取得手段（ステップｂ５〜ステップｂ６の処理で達成される機能）を順に起動し、第一のフレームメモリ３における重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値と第二のフレームメモリ６における内部シャッタ特性補正データＸｂの値を更新した後、通常の撮像動作、つまり、出力データ補正工程に相当する処理の再開を許容することになる。
従って、これら一連の手段は、出力データ補正手段の作動周期Δｔよりも長い所定の作動周期ｔ２毎に繰り返し作動して、第一のフレームメモリ３における重畳特性補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の値と第二のフレームメモリ６における内部シャッタ特性補正データＸｂの値を更新することになる。
【００７４】
以上が、外部シャッタ１５に代えて、作動状況検出手段としてのタイマＴｏおよびメモリ２５を利用した場合の全体的な処理の流れである。
【００７５】
ここで、出力データ補正工程に相当する処理を繰り返し実行する間に赤外線センサ４に温度ドリフトが生じてセンサ特性補正データＸａとして適切な値に変化が生じたり、あるいは、内部シャッタ５自体の温度むらが変化して内部シャッタ特性補正データＸｂとして適切な値に変化が生じたりする場合もあるが、前述した通り、第一のフレームメモリ３の補正データ〔Ｘａ＋Ｘｂ〕の内容や第二のフレームメモリ６の補正データＸｂの内容は作動周期ｔ２毎に繰り返し更新されるので、これらの補正値を常に適切な値に保持して、監視対象の画像信号Ｘｏを最終画像信号８として適切に出力することができる。
【００７６】
ここでは、作動状況検出手段の一例として、赤外線撮像装置の稼動後の経過時間を計測するタイマについて述べたが、このタイマに代えて赤外線撮像装置の内部温度を計測する温度センサを利用してもよい。
【００７７】
温度センサを利用した場合の実施形態について図９ないし図１１を参照して簡単に説明する。
【００７８】
図９の固定パターンノイズ補正装置２”は、赤外線撮像装置１”の作動状況を検出する作動状況検出手段として温度センサ２６を利用し、赤外線撮像装置１”の内部温度（作動状況）に応じて第二のフレームメモリ６の内部シャッタ特性補正データＸｂの値を更新するようにしたものである。
図９に示される通り、この固定パターンノイズ補正装置２”は、内部シャッタ５の近傍に設置された温度センサ２６と、赤外線撮像装置１”の内部温度に対応させて内部シャッタ撮像時の画像信号である内部シャッタ特性補正データＸｂを記憶させたメモリ２５’を備える。
その他のハードウェア上の構成に関しては、図６で示した固定パターンノイズ補正装置２’と実質的に同一であるので、図９においては図６と同等の符号を付すにとどめ、各構成要素についての説明は省略する。
【００７９】
メモリ２５’に記憶されるデータの一例を図１１に示す。この例では、１０℃を刻み幅として、各温度帯に対応した内部シャッタ特性補正データＸｂ１’，Ｘｂ２’，Ｘｂ３’，・・・を記憶させるようにしている。メモリ２５’に記憶する最低および最高の温度範囲は、赤外線撮像装置１”の使用環境等に基いて決定する。
各温度において実験的に撮像された内部シャッタ５の画像信号Ｘｂ１’，Ｘｂ２’，Ｘｂ３’，・・・の内容は各々に異なるが、これらを定性的に見れば、例えば、図２（ｂ）に示される内部シャッタ特性補正データＸｂのようなものである。
【００８０】
固定パターンノイズ補正装置２”に内蔵されたＣＰＵ１６”によって実行される内部処理を図１０のフローチャートに示す。図１０と図７を比較すれば明らかな通り、全体としての処理動作の流れは図７の実施形態と同様である。但し、図１０の実施形態では、稼動後の経過時間を計測する必要はないので、図７のステップｂ１に相当する処理は不要となる。
【００８１】
図１０に示した本実施形態においては、作動状況検出手段として機能する温度センサ２６によって検出される赤外線撮像装置１”の内部温度の現在値Ｈｏを読み込み（ステップｃ４）、この内部温度Ｈｏつまり赤外線撮像装置１”の作動状況に基いて、図１１に示されるようなメモリ２５’を検索し、内部温度Ｈｏを含む温度の刻み幅に対応して記憶されている内部シャッタ特性補正データＸｂ、要するに、赤外線撮像装置１”の作動状況に対応した内部シャッタ特性補正データＸｂを特定し、その内容をメモリ２５’から読み出して第二のフレームメモリ６に記憶させるようにしている（ステップｃ５）。従って、例えば、赤外線撮像装置１”の内部温度Ｈｏの値が１５℃であるとすれば、図１１のデータの中から１０℃〜２０℃の刻み幅に対応する内部シャッタ特性補正データＸｂ３’が選択され、この補正データＸｂ３’がＸｂに相当する値として第二のフレームメモリ６に記憶されることになる。
【００８２】
その他の処理に関しては、図７を参照して説明した実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の赤外線撮像装置の固定パターンノイズ補正方法および固定パターンノイズ補正装置は、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むらを表す画像信号と内部シャッタ自体の温度むらを表す画像信号とを重畳させて第一のフレームメモリに重畳特性補正データとして記憶し、更に、第二のフレームメモリには、内部シャッタ自体の温度むらを表す画像信号のみを内部シャッタ特性補正データとして記憶して、各画素毎の特性のバラツキによる影響を伴って赤外線センサから出力される入力画像信号から、第一のフレームメモリに記憶されている重畳特性補正データを減算し、かつ、第二のフレームメモリに記憶されている内部シャッタ特性補正データを加算することにより、赤外線センサの各画素毎の特性のバラツキに起因する輝度むら、および、内部シャッタ自体の温度むらの影響を除去するようにしたので、内部シャッタ自体の温度むらの影響およびその変動の影響を受けることなく、常に、赤外線入射環境を生成する内部シャッタを有効に利用して、適切な最終画像信号を得ることができる。
【００８４】
また、第一のフレームメモリの重畳特性補正データや第二のフレームメモリの内部シャッタ特性補正データを更新する場合には、第一のフレームメモリにおける重畳特性補正データの更新周期に比べて第二のフレームメモリにおける内部シャッタ特性補正データの更新周期を長めにしているので、内部シャッタ特性補正データの更新に際して外部シャッタを撮像する必要があるような装置構成を適用した場合であっても、外部シャッタを撮像することのみで補正に必要とされるデータを取得していた従来の固定パターンノイズ補正方法および固定パターンノイズ補正装置に比べて外部シャッタの撮像回数を削減することができ、外部シャッタ操作の煩わしさが軽減される。
更に、このようにして第一のフレームメモリの重畳特性補正データや第二のフレームメモリの内部シャッタ特性補正データを更新することにより、赤外線センサの温度ドリフト等によって変化する各画素毎の特性のバラツキの変化や内部シャッタ自体の温度むらの変動に対処し、更に適切な最終画像信号を得ることができるようになる。
【００８５】
また、赤外線撮像装置の作動状況に関連する稼動後の経過時間や装置の内部温度等を検出する作動状況検出手段と、赤外線撮像装置の作動状況に応じて変動する内部シャッタ撮像時の画像信号を装置の作動状況に対応させて記憶したメモリとを設け、作動状況検出手段により検出される装置の作動状況に基いてメモリを検索することで第二のフレームメモリの補正データを特定し更新する構成を適用した場合においては、第二のフレームメモリに記憶させるべき補正データを求めるために外部シャッタを撮像するといった必要がなくなるので、赤外線撮像装置の外部シャッタが不要となり、外部シャッタ操作の煩わしさが解消されると共に、赤外線撮像装置の携帯性も向上する。
【００８６】
以上に述べた通り、内部シャッタの温度むらに起因する固定パターンノイズ成分を補正するための内部シャッタ特性補正データを記憶する第二のフレームメモリを独立して設け、この内部シャッタ特性補正データのみを更新操作によって適時最適化するようにしたので、赤外線撮像装置に内蔵された小型の内部シャッタを使用する場合においても、装置外部の大型の外部シャッタを使用した場合と略同等の精度で固定パターンノイズの補正を行なえるといった従来にない優れた効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固定パターンノイズ補正方法を適用した一実施形態の赤外線撮像装置の構成の概略について示した概念図である。
【図２】同実施形態の赤外線撮像装置に配備された固定パターンノイズ補正装置の動作の概略を示した作用原理図であり、図２（ａ）ではセンサ特性補正データ取得工程の処理について、図２（ｂ）では内部シャッタ特性補正データ取得工程の処理について、また、図２（ｃ）では重畳特性補正データ取得工程の処理について示している。
【図３】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置の動作の概略を示した作用原理図であり、出力データ補正工程の処理について示している。
【図４】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置の具体的な構成について示した機能ブロック図である。
【図５】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置に配備されたＣＰＵによって実行される内部処理について示したフローチャートである。
【図６】本発明の固定パターンノイズ補正方法を適用した他の一実施形態の固定パターンノイズ補正装置の具体的な構成について示した機能ブロック図である。
【図７】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置に配備されたＣＰＵによって実行される内部処理について示したフローチャートである。
【図８】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置に内蔵されたメモリの概要について示した概念図である。
【図９】本発明の固定パターンノイズ補正方法を適用した更に他の一実施形態の固定パターンノイズ補正装置の具体的な構成について示した機能ブロック図である。
【図１０】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置に配備されたＣＰＵによって実行される内部処理について示したフローチャートである。
【図１１】同実施形態の固定パターンノイズ補正装置に内蔵されたメモリの概要について示した概念図である。
【符号の説明】
１  赤外線撮像装置
１’  赤外線撮像装置
１”  赤外線撮像装置
２  固定パターンノイズ補正装置
２’  固定パターンノイズ補正装置
２”  固定パターンノイズ補正装置
３  第一のフレームメモリ
４  赤外線センサ
５  内部シャッタ
６  第二のフレームメモリ
７  入力画像信号
８  最終画像信号
９  光学系
１０  増幅器
１１  中間画像信号
１２  減算器
１３  加算器
１４  表示装置
１５  外部シャッタ
１６  ＣＰＵ（センサ特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，重畳特性補正データ取得手段，出力データ補正手段，シーケンシャル制御手段）
１６’  ＣＰＵ（重畳特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，出力データ補正手段，シーケンシャル制御手段）
１６”  ＣＰＵ（重畳特性補正データ取得手段，内部シャッタ特性補正データ取得手段，出力データ補正手段，シーケンシャル制御手段）
１７  ＲＯＭ
１８  ＲＡＭ
１９  入出力回路
２０  操作盤
２１  ソレノイド駆動回路
２２  ソレノイド
２３  ソレノイド駆動回路
２４  ソレノイド
２５  メモリ
２５’  メモリ
２６  温度センサ（作動状況検出手段）
Ｔｏ  タイマ（作動状況検出手段）
【図１】
2004241818.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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