(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線画像の信号処理を行う赤外線撮像装置において、
集光された赤外線をアナログ電気信号に変換する検知素子から構成される赤外線検知器と、
前記赤外線検知器に赤外線を集光させ、かつ赤外線をＮＴＳＣ画像のライン方向に走査する機構を有し、前記ＮＴＳＣ画像のフィールドの無効走査期間では、基準熱源から出力される赤外線を前記赤外線検知器に集光・走査して、無効走査期間用トリガ信号を生成し、前記ＮＴＳＣ画像のフィールドの有効走査期間では、撮像目標物から放射される赤外線を前記赤外線検知器に集光・走査して、有効走査期間用トリガ信号を生成する光学・走査系機構部と、
前記赤外線検知器から出力される前記アナログ電気信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ部と、
前記無効走査期間用トリガ信号を受信した場合には、前記無効走査期間で行うべき処理を指示するための無効走査期間処理指示を生成し、前記有効走査期間用トリガ信号を受信した場合には、前記有効走査期間で行うべき処理を指示するための有効走査期間処理指示を生成するシーケンスコントローラと、
前記無効走査期間処理指示が与えられている場合は、前記Ａ／Ｄ部から出力された前記基準熱源によるディジタルデータである基準熱源データを、前記赤外線検知器の検知素子毎に複数記憶する基準熱源データ記憶手段と、
前記有効走査期間処理指示が与えられている場合は、前記基準熱源データ記憶手段によって記憶された前記基準熱源データを基に、検知素子毎の最大値と最小値とを検出して、検出された最大値と最小値との差を求めて、検知素子毎の雑音値を算出する第１の雑音値算出手段と、
前記有効走査期間処理指示が与えられている場合は、前記基準熱源データ記憶手段によって記憶された前記基準熱源データを基に、各検知素子から出力された複数の基準熱源データの２乗平均値を検知素子毎に求めて、検知素子毎の雑音値を算出する第２の雑音値算出手段と、
前記有効走査期間処理指示が与えられている場合は、前記基準熱源データ記憶手段によって記憶された前記基準熱源データを基に、検知素子毎のＤＣオフセット値を算出するＤＣオフセット値算出手段と、
前記有効走査期間処理指示が与えられている場合であって、前記第１の雑音値算出手段で算出された検知素子毎の雑音値のうちで、設定値を越えている雑音値の検出と、前記第２の雑音値算出手段で算出された検知素子毎の雑音値のうちで、設定値を越えている雑音値の検出と、前記ＤＣオフセット値算出手段で算出された検知素子毎のＤＣオフセット値のうちで、設定値を越えているＤＣオフセット値の検出と、を行って検出結果の論理和または論理積をとることで、雑音値またはＤＣオフセット値の設定値を越えている異常検知素子を選別する選別手段と、
前記有効走査期間処理指示が与えられている場合であって、前記Ａ／Ｄ部から出力された前記撮像目標物によるディジタルデータである画像データに対して、前記選別手段によって選別された前記異常検知素子から出力された画像データを破棄し、選別された前記異常検知素子に隣接する検知素子から出力される画像データを処理する置換処理手段と、
を有することを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項２】
前記基準熱源データは、各検知素子から出力された複数の走査ライン及び複数のフィールドに亘るデータであることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
【請求項３】
前記基準熱源データは、常温基準熱源に基づく各検知素子から出力された最新のフィールドを含む過去所定数フィールド分の複数の基準熱源データであることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
【請求項４】
前記選別手段によって選別された検知素子に基づき作成された置換アドレス情報を記憶する第１及び第２の置換アドレス情報記憶手段をさらに有し、
前記選別手段は、前記置換アドレス情報を、前記第１及び第２の置換アドレス情報記憶手段に対して、処理周期毎に交互に送信することを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
【請求項５】
前記ＤＣオフセット値算出手段は、前記基準熱源データ記憶手段によって記憶された前記基準熱源データを基に、最新フィールド直前の複数のフィールドにおける各複数の走査ラインに亘る検知素子毎の前記基準熱源データの平均値と、前記最新フィールドにおける複数の走査ラインに亘る検知素子毎の前記基準熱源データの平均値との差を求めて、各検知素子のＤＣオフセット値を算出することを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線撮像装置に関し、特に、赤外線画像の信号処理を行う赤外線撮像装置に関する。
【０００２】
一般に、赤外線撮像装置は、目標物から放射される赤外線を赤外線センサで受光して光−電変換し、その電気信号をＡ／Ｄ変換し、信号処理して映像表示する。赤外線撮像は目標物から輻射される赤外線を直接検出することから、昼夜を問わず目標を認識でき、またレーダ等と異なりパッシブに目標を捕捉することができる。また赤外線強度は目標物温度に依存することから、その温度を非接触で検出することが可能である。このような特徴を生かし、赤外線撮像装置は、監視カメラ、暗視装置、サーモグラフィ、リモートセンシング、車両や航空機搭載の先方監視装置等として広い分野で使用されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、目標物からの赤外線は走査光学系で集光、走査され、赤外線センサ（検知器）に入射される。赤外線センサ出力に対しては増幅、Ａ／Ｄ変換、信号処理などが施された後、Ｄ／Ａ変換されてモニタに出力される。
【０００４】
信号処理回路には基準熱源制御部、感度補正部、走査変換部などが含まれる。基準熱源制御部は、撮像シーンが変化しても常に撮像シーンの温度範囲と基準熱源による感度補正範囲が一致するように、高温用基準熱源及び常温用基準熱源の各温度を制御する。感度補正部では、赤外線センサが高温用基準熱源及び常温用基準熱源を検知することによって得られた赤外線センサ出力を基に、センサ素子毎の出力平均値を求め、それらから検知素子毎の感度補正係数、オフセット補正係数を算出する。そして、各検知素子から出力される通常の映像信号に対して、感度補正係数、オフセット補正係数を用いて感度補正をかけ、これによって画素間のばらつきをなくすようにしている。走査変換部は、赤外線センサからの映像信号出力順序を、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）やＶＧＡ等の標準映像信号の入力順序に変換するためのものである。この変換は、ＲＯＭなどに予め記憶された並び替え情報を読み出して行われる。
【０００５】
ところで、赤外線センサはその画素構成から単素子、一次元および二次元に分類される。一次元および二次元センサでは各素子間で感度バラツキがあり、均一な感度を得るためには感度補正を必要とする。また信号出力が少ないとか雑音が大きいことなどが原因で、モニタ画面に映し出された本来均一な筈の画像が、感度補正をかけても均一にならない場合があり、こうした赤外線センサの画像データ処理では、正常な感知素子の画素データを代用することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の異常素子の検出は、従来、赤外線撮像装置の電源立ち上げ時、またはマニュアルにて発信された指令信号が受信された時において行われるだけであった。そのため、赤外線撮像装置の運用中に検知素子のいずれかに、感度補正が効かない異常が発生したとしても、従来はその事態に対応することができず、従って、モニタに再現された赤外線画像が良好なものでなくなる可能性があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、赤外線撮像装置の運用中に赤外線センサの素子に異常が発生しても、良好な赤外線モニタ画像を再現することを可能とする赤外線撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、図１に示すように、フィールドの無効走査期間（以下「第１の期間」）及びフィールドの有効走査期間（以下「第２の期間」）からなる処理周期を持ち、第１の期間において赤外線検知器２０が基準熱源データを取得し、第２の期間において赤外線検知器２０が画像データを取得する赤外線画像データ処理装置１０Ａを備えた赤外線撮像装置が提供される。
【０００９】
赤外線画像データ処理装置１０Ａは、第１の期間において基準熱源データを赤外線検知器２０の検知素子毎に記憶する基準熱源データ記憶手段１０Ａａと、第２の期間において、基準熱源データ記憶手段１０Ａａによって記憶された基準熱源データを基に、検知素子毎の雑音値を算出する雑音値算出手段１０Ａｂと、第２の期間において、雑音値算出手段１０Ａｂで算出された検知素子毎の雑音値のうちで、設定値を越えている雑音値を検出し、当該検出された雑音値に係る検知素子を選別する選別手段１０Ａｃと、第２の期間において、赤外線検知器２０から出力された画像データのうちで、選別手段１０Ａｃによって選別された検知素子から出力された画像データを破棄し、当該選別された検知素子に隣接する検知素子から出力される画像データを、当該選別された検知素子から出力されたものとして処理する置換処理手段１０Ａｄとを備える。
【００１０】
以上のような構成において、赤外線検知器２０は、第１の期間において、基準熱源を感知することによって得られた基準熱源データを赤外線画像データ処理装置１０Ａへ送り、また、第２の期間において、撮像対象物を撮像することによって得られた画像データを赤外線画像データ処理装置１０Ａへ送る。
【００１１】
赤外線画像データ処理装置１０Ａでは、第１の期間において、基準熱源データ記憶手段１０Ａａが、基準熱源データを赤外線検知器２０の検知素子毎に記憶する。基準熱源データは、複数のフィールド及びそうした複数のフィールドにおける複数の走査ラインに亘った検知素子毎の多数のデータである。本来、検知素子間にバラツキがなければ、本来同一の値となるべきデータである。
【００１２】
次に第２の期間において、雑音値算出手段１０Ａｂが先ず、基準熱源データ記憶手段１０Ａａによって記憶された基準熱源データを基に、検知素子毎の雑音値を算出する。この雑音値は、検知素子毎の多数の基準熱源データにおいて、最大値及び最小値を探し、それらの差を算出するか、または２乗平均値（ｒｍｓ値）を求めることによって得るようにする。
【００１３】
そして、選別手段１０Ａｃが、雑音値算出手段１０Ａｂで算出された検知素子毎の雑音値のうちで、設定値を越えている雑音値を検出し、この検出された雑音値に係る検知素子を特定する。この特定された検知素子は、出力データに異常があり、感度補正しても使用に耐えないものと見なし得るものである。
【００１４】
そこで、置換処理手段１０Ａｄが、赤外線検知器２０から出力された画像データのうちで、選別手段１０Ａｃによって選別された検知素子から出力された画像データを破棄し、その代わり、この特定された検知素子に隣接する正常な検知素子から出力される画像データを、選別された検知素子から出力されたものとして処理する。隣接した検知素子から出力される画像データは、選別された検知素子が正常な場合に出力されるべき画像データと類似している可能性が高いので、こうしたデータ置き換えを行うことで、良好なモニタ画像が再現できる。もし類似していない場合でも、画素１つ分のずれであるので、人間の目で識別できない程度のものである。
【００１５】
これにより、赤外線撮像装置の運用中に赤外線検知器の検知素子に異常が発生しても、良好な赤外線モニタ画像を再現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態における原理構成を、図１を参照して説明する。第１の実施の形態は、第１の期間において基準熱源データを赤外線検知器２０の検知素子毎に記憶する基準熱源データ記憶手段１０Ａａと、第２の期間において、基準熱源データ記憶手段１０Ａａによって記憶された基準熱源データを基に、検知素子毎の雑音値を算出する雑音値算出手段１０Ａｂと、第２の期間において、雑音値算出手段１０Ａｂで算出された検知素子毎の雑音値のうちで、設定値を越えている雑音値を検出し、当該検出された雑音値に係る検知素子を選別する選別手段１０Ａｃと、第２の期間において、赤外線検知器２０から出力された画像データのうちで、選別手段１０Ａｃによって選別された検知素子から出力された画像データを破棄し、当該選別された検知素子に隣接する検知素子から出力される画像データを、当該選別された検知素子から出力されたものとして処理する置換処理手段１０Ａｄとから構成される。
【００１７】
以上のような構成において、赤外線検知器２０は、第１の期間において、基準熱源を感知することによって得られた基準熱源データを赤外線画像データ処理装置１０Ａへ送り、また、第２の期間において、撮像対象物を撮像することによって得られた画像データを赤外線画像データ処理装置１０Ａへ送る。
【００１８】
赤外線画像データ処理装置１０Ａでは、第１の期間において、基準熱源データ記憶手段１０Ａａが、基準熱源データを赤外線検知器２０の検知素子毎に記憶する。基準熱源データは、複数のフィールド及びそうした複数のフィールドにおける複数の走査ラインに亘った検知素子毎の多数のデータである。本来、検知素子間にバラツキがなければ、本来同一の値となるべきデータである。
【００１９】
次に第２の期間において、雑音値算出手段１０Ａｂが先ず、基準熱源データ記憶手段１０Ａａによって記憶された基準熱源データを基に、検知素子毎の雑音値を算出する。この雑音値は、検知素子毎の多数の基準熱源データにおいて、最大値及び最小値を探し、それらの差を算出するか、または２乗平均値（ｒｍｓ値）を求めることによって得るようにする。
【００２０】
そして、選別手段１０Ａｃが、雑音値算出手段１０Ａｂで算出された検知素子毎の雑音値のうちで、設定値を越えている雑音値を検出し、この検出された雑音値に係る検知素子を特定する。この特定された検知素子は、出力データに異常があり、感度補正しても使用に耐えないものと見なし得るものである。
【００２１】
そこで、置換処理手段１０Ａｄが、赤外線検知器２０から出力された画像データのうちで、選別手段１０Ａｃによって選別された検知素子から出力された画像データを破棄し、その代わり、この特定された検知素子に隣接する正常な検知素子から出力される画像データを、選別された検知素子から出力されたものとして処理する。隣接した検知素子から出力される画像データは、選別された検知素子が正常な場合に出力されるべき画像データと類似している可能性が高いので、こうしたデータ置き換えを行うことで、良好なモニタ画像が再現できる。もし類似していない場合でも、画素１つ分のずれであるので、人間の目で識別できない程度のものである。
【００２２】
これにより、赤外線撮像装置の運用中に赤外線検知器の検知素子に異常が発生しても、良好な赤外線モニタ画像を再現することができる。
次に、第１の実施の形態を詳しく説明する。なお、以下に説明する第１の実施の形態では、図１に示す赤外線画像データ処理装置１０Ａは、図２の信号処理部１０に対応する。基準熱源データ記憶手段１０Ａａ、雑音値算出手段１０Ａｂ、選別手段１０Ａｃ、置換処理手段１０Ａｄは、信号処理部１０で実現される各機能に対応する。
図２は、第１の実施の形態における全体構成図である。図２中、光学系１，５
が、赤外線検知器２０に赤外線を集光させるための機構であり、走査系３が、ライン方向の走査をするための機構である。光学系１，５及び走査系３により、撮像目標物から放射された赤外線が集光・走査されて赤外線検知器２０に結像される。赤外線検知器２０は、１８０個の検知素子が直線状に並んだ形状となっていて、各検知素子が、赤外線をアナログの電気信号に変換して出力する。赤外線検知器２０は、走査系３の作動により、１走査ライン１８０画素、３００走査ラインの２次元画像の信号を出力する。光学系１，５及び走査系３が、撮像目標物を集光・走査する期間（有効走査期間）の前後の期間（無効走査期間）において、高温用の基準熱源２及び常温用の基準熱源４から出力された赤外線が赤外線検知器２０に集光されるようにする。
【００２３】
図７は、光学系１，５、基準熱源２，４及び赤外線検知器２０の配置を示す図である。図７中、光学系１はレンズ１ａ，１ｂを含み、光学系５はレンズ５ａ，５ｂを含む。撮像対象物から放射された赤外線は、レンズ１ａ，１ｂ、レンズ５ａ，５ｂを介して赤外線検知器２０上に結像する。基準熱源２，４は、レンズ１ｂとレンズ５ａとの間にそれぞれ配置され、基準熱源２から放射された赤外線は反射鏡２ａ、レンズ５ａ，５ｂを介して赤外線検知器２０上に分散投射され、基準熱源４から放射された赤外線は反射鏡４ａ、レンズ５ａ，５ｂを介して赤外線検知器２０上に分散投射される。基準熱源２，４から赤外線検知器２０の各検知素子に対しては、均一な強度の赤外線が照射される。
【００２４】
図２に戻って、走査系３からシーケンスコントローラ５０に向けて、３種類のトリガ信号が出力される。第１のトリガ信号は、高温用の基準熱源２から赤外線の放射が開始され、赤外線検知器２０上に分散投射が開始された時点で発生され、第２のトリガ信号は、常温用の基準熱源４２から赤外線の放射が開始され、赤外線検知器２０上に分散投射が開始された時点で発生され、第３のトリガ信号は、撮像対象物から放射された赤外線が赤外線検知器２０上に結像することが開始された時点で発生される。
【００２５】
アンプ３０は、赤外線検知器２０から出力された微小な赤外検知出力信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器４０は、アナログ信号をディジタル信号に変換して信号処理部１０へ送る。Ａ／Ｄ変換器４０から信号処理部１０へ送られる通常の画像データの送出順序は、第１フィールドにおける第１走査ラインの画像データが第１素子から順に出力され、第１８０素子まで出力される。次に、第１フィールドにおける第２走査ラインの画像データが第１素子から順に出力され、第１８０素子まで出力される。これを繰り返し、最後に、第１フィールドにおける第３００走査ラインの画像データが第１素子から順に出力され、第１８０素子まで出力される。
【００２６】
次には、第２フィールドにおける第１走査ラインの画像データが第１素子から順に出力され、第１８０素子まで出力される。これを繰り返し、最後に、第２フィールドにおける第３００走査ラインの画像データが第１素子から順に出力され、第１８０素子まで出力される。これを以降のフィールドに対しても繰り返す。
【００２７】
シーケンスコントローラ５０は、走査系３から出力される各トリガ信号を受け、信号処理部１０の処理動作を制御するインストラクションを発生し、信号処理部１０へ送る。信号処理部１０は後述のようにＤＳＰ１１，１４を含み、インストラクションは、こうしたＤＳＰ１１，１４の動作制御を行い、基準熱源データ取得、感度補正係数算出、感度補正および画素判定、画素置き換えの各処理を制御する指令信号である。
【００２８】
図８は、シーケンスコントローラ５０のタイムチャートを示す図である。シーケンスコントローラ５０は、走査系３から送られた第１〜第３トリガ信号に従い、インストラクションINST０〜４を発生し、インストラクションINST１〜３をＤＳＰ１１へ、インストラクションINST０，４をＤＳＰ１４へ送る。インストラクションINST０は無動作を、インストラクションINST１は高温取得を、インストラクションINST２は常温取得を、インストラクションINST３は感度補正係数計算、画素判定、置換アドレス生成を、インストラクションINST４は感度補正を指示する。
【００２９】
無効走査期間は３．３３ｍｓ、有効走査期間は１３．３３ｍｓに設定される。すなわち、１フィールドの伝送周期が（１／６０）ｓｅｃであり、走査効率が８０％である場合、有効走査期間は１３．３３ｍｓ〔＝（１／６０）×１０００×０．８〕、無効走査期間は３．３３ｍｓ〔＝（１／６０）×１０００×０．２〕となる。
【００３０】
ここで、図２及び後述の図３で示した装置構成を実現した場合の、高温用基準熱源２の基準熱源データの取り込み時間、常温用基準熱源４の基準熱源データの取り込み時間、感度補正係数の算出時間、画素判定時間、置換アドレス生成時間、感度補正時間の具体的な数値の参考例を示すと、赤外線検知器２０の検知素子数は１８０素子であり、基準熱源２，４からの基準熱源データの取り込みを１フィールドにつき高温用、常温用とも各３２走査ラインとし、最新のフィールドを含む過去１６フィールド分の基準熱源データを用いて、処理を行い、データ処理の１サイクル時間を４０ｎｓとする場合を例として計算すると、高温用基準熱源２の基準熱源データの取込み時間は９２１．６μｓとなり、常温用基準熱源４の基準熱源データの取込み時間は１．１５２ｍｓとなる。したがって、両方を合わせた時間２．０７４ｍｓは、無効走査期間３．３３ｍｓ内に収まる。
【００３１】
また、感度補正係数の算出時間は１．３７６ｍｓとなり、画素判定時間は３．７８１ｍｓとなり、置換アドレス生成時間は１６５．６μｓとなり、合わせて５．３２３ｍｓである。したがって、有効走査期間の１３．３３ｍｓ内に収まる。
【００３２】
さらに、感度補正時間は６．５０９ｍｓとなり、これも有効走査期間の１３．３３ｍｓ内に収まる。
図２に戻って、信号処理部１０は、ハードウェア構成としてはＤＳＰ１１，１４、ＲＡＭ１２，１５，１７，１８、ＲＯＭ１３，１６からなる。ＤＳＰ１１は、基準熱源２，４からの赤外線に基づいて赤外線検知器２０から出力された基準熱源データの取り込み、異常な検知素子を見つけるための画素判定、異常検知素子の出力データを隣接検知素子の出力データと置き換えるためのアドレス生成および感度補正係数算出を行う。ＲＡＭ１２は、ＤＳＰ１１で算出された画素判定結果、感度補正係数等を記憶する。ＲＯＭ１３は、ＤＳＰ１１で実行されるファームウェアを記憶する。ＤＳＰ１４は感度補正を行う。ＲＡＭ１５は感度補正係数等を格納する。ＲＯＭ１６は、ＤＳＰ１４で実行されるファームウェアを記憶する。ＲＡＭ１７，１８は置換アドレスを格納する。
【００３３】
基準熱源制御回路６０は、基準熱源２，４の温度制御を行う。走査変換回路７０は、赤外線検知器２０からの画像データの出力順序を、例えばＮＴＳＣ入力順序に変換するための走査変換回路であり、同時に走査変換回路７０で、異常検知素子の出力データを隣接検知素子の出力データと置き換えることが行われる。Ｄ／Ａ変換器８０は、ディジタルの画像信号をアナログの画像信号に変換してモニタに出力する。
【００３４】
図９は、信号処理部１０のＤＳＰ１１，１４の処理手順を、時間軸を縦にして示したフローチャートである。すなわち、ＤＳＰ１１，１４の各々で、初期値の設定が行われた後（Ｓ１，Ｓ１０）、ＤＳＰ１１においては、無効走査期間に基準熱源データの取り込みが行われる（Ｓ２）。そして、有効走査期間に、感度補正係数等の算出（Ｓ３）、画素判定（Ｓ４）、置き換えアドレス生成（Ｓ５）が行われる。ここで生成された置き換えアドレスは、例えばＲＡＭ１７に格納される。
【００３５】
そして次のフィールドにおいて同様に、無効走査期間に基準熱源データの取り込みが行われ（Ｓ６）、有効走査期間に、感度補正係数等の算出（Ｓ７）、画素判定（Ｓ８）、置き換えアドレス生成（Ｓ９）が行われる。ここで生成された置き換えアドレスは、今度はＲＡＭ１８に格納される。
【００３６】
一方、ＤＳＰ１４では、前のフィールドでＤＳＰ１１によって算出された感度補正係数等を用いて、次のフィールドの有効走査期間において感度補正が行われる。すなわち、ステップＳ１２では、ステップＳ３で算出された感度補正係数等を用いて感度補正が行われる。ステップＳ１１では、フィールド（Ｎ−１）で算出された感度補正係数等を用いて感度補正が行われる。
【００３７】
図３は、信号処理部１０のＤＳＰ１１，１４の処理動作を、それらの機能構成によって表現した内部構成図である。信号処理部１０は、振分部１０ａ、感度補正部１０ｂ、画素判定部１０ｃ、置換アドレス生成部１０ｄに分けられる。振分部１０ａは、Ａ／Ｄ変換部４０から送られる各種基準熱源データ及び画像データを、シーケンスコントローラ５０から送られるインストラクションに従い振り分けて、感度補正部１０ｂ及び画素判定部１０ｃへ送る。伝送路８１は画像データを伝送する。伝送路８２は、高温用の基準熱源２に基づく基準熱源データを、第１フィールドから第１６フィールドまでにフィールド毎に分けて伝送する。伝送路８３は、常温用の基準熱源４に基づく基準熱源データを、第１フィールドから第１６フィールドまでにフィールド毎に分けて伝送する。感度補正部１０ｂ、画素判定部１０ｃ、置換アドレス生成部１０ｄについては、図４〜図６を参照して以下に説明する。
【００３８】
図４は感度補正部１０ｂの詳しい構成を示す図である。高温用の基準熱源２から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第１フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の出力平均値を、加算器１０１、シフタ１０７によって求め、ＲＡＭ１２ａに格納する。ＲＡＭ１２ａは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。また、高温用の基準熱源２から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第２フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の出力平均値を、加算器１０２、シフタ１０８によって求め、ＲＡＭ１２ｂに格納する。ＲＡＭ１２ｂは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。同様に繰り返して、高温用の基準熱源２から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第１６フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の出力平均値を、加算器１０３、シフタ１０９によって求め、ＲＡＭ１２ｃに格納する。ＲＡＭ１２ｃは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。
【００３９】
次に、ＲＡＭ１２ａに格納された第１フィールドにおける各検知素子の出力平均値、ＲＡＭ１２ｂに格納された第２フィールドにおける各検知素子の出力平均値、ＲＡＭ１２ｃに格納された第１６フィールドにおける各検知素子の出力平均値を用いて、第１〜第１６フィールドに亘った、高温用基準熱源２に基づく各検知素子の出力平均値を、加算器１１３、選択スイッチ１１４、シフタ１１７によって求め、ＲＡＭ１２ｇに格納する。ＲＡＭ１２ｇは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。
【００４０】
同様にして、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第１フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の出力平均値を、加算器１０４、シフタ１１０によって求め、ＲＡＭ１２ｄに格納する。ＲＡＭ１２ｄは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。また、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第２フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の出力平均値を、加算器１０５、シフタ１１１によって求め、ＲＡＭ１２ｅに格納する。ＲＡＭ１２ｅは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。同様に繰り返して、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第１６フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の出力平均値を、加算器１０６、シフタ１１２によって求め、ＲＡＭ１２ｆに格納する。ＲＡＭ１２ｆは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。
【００４１】
次に、ＲＡＭ１２ｄに格納された第１フィールドにおける各検知素子の出力平均値、ＲＡＭ１２ｅに格納された第２フィールドにおける各検知素子の出力平均値、ＲＡＭ１２ｆに格納された第１６フィールドにおける各検知素子の出力平均値を用いて、第１〜第１６フィールドに亘った、常温用基準熱源４に基づく各検知素子の出力平均値を、加算器１１５、選択スイッチ１１６、シフタ１１８によって求め、ＲＡＭ１２に一時格納した後、ＲＡＭ１５ａに転送してＲＡＭ１５ａに格納する。ＲＡＭ１５ａは、ＲＡＭ１５のメモリ領域の一部に相当する。なお、ＲＡＭ１５ａに格納された常温用基準熱源４に基づく各検知素子の出力平均値は、オフセット補正係数として用いられる。
【００４２】
ＲＡＭ１２ｇに格納された高温用基準熱源２に基づく各検知素子の出力平均値と、ＲＡＭ１５ａに格納された常温用基準熱源４に基づく各検知素子の出力平均値との各差が、加算器１１９で算出され、さらに、それらの各差の逆数が逆算器１２１で検知素子毎に算出される。それらの検知素子毎の差の逆数は、ＲＡＭ１２に一時格納された後、ＲＡＭ１５ｂに転送されてＲＡＭ１５ｂに格納される。ＲＡＭ１５ｂは、ＲＡＭ１５のメモリ領域の一部に相当する。なお、ＲＡＭ１５ｂに格納された各検知素子の逆数は、感度補正係数として用いられる。
【００４３】
伝送路８１から入力された検知素子毎の画像データに対して、加算器１２０によって、ＲＡＭ１５ａに格納されたオフセット補正係数を用いた検知素子毎の減算が行われ、さらに、乗算器１２２によって、ＲＡＭ１５ｂに格納された感度補正係数を用いた検知素子毎の乗算が行われ、これによって、感度補正処理が終了する。
【００４４】
図５は画素判定部１０ｃの詳しい構成を示す図である。図５中、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第１フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の最大出力値及び最小出力値を、ＲＡＭ１２ｈ、選択スイッチ１３５、比較器１２３，１２４によって求め、さらに検知素子毎に最大出力値と最小出力値との各差を加算器１２９で求め、それらの第１フィールドにおける検知素子毎の各差をＲＡＭ１２ｋに格納する。ＲＡＭ１２ｈ，１２ｋは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。なお、ＲＡＭ１２ｋに格納された検知素子毎の最大出力値と最小出力値との各差は、第１フィールドにおける各検知素子の雑音値として用いられる。
【００４５】
次に、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第２フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の最大出力値及び最小出力値を、ＲＡＭ１２ｉ、選択スイッチ１３６、比較器１２５，１２６によって求め、さらに検知素子毎に最大出力値と最小出力値との各差を加算器１３０で求め、それらの第２フィールドにおける検知素子毎の各差をＲＡＭ１２ｍに格納する。ＲＡＭ１２ｉ，１２ｍは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。なお、ＲＡＭ１２ｍに格納された検知素子毎の最大出力値と最小出力値との各差は、第２フィールドにおける各検知素子の雑音値として用いられる。
【００４６】
同様に繰り返して、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、第１６フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データを基にして、各検知素子の最大出力値及び最小出力値を、ＲＡＭ１２ｊ、選択スイッチ１３７、比較器１２７，１２８によって求め、さらに検知素子毎に最大出力値と最小出力値との各差を加算器１３１で求め、それらの第１６フィールドにおける検知素子毎の各差をＲＡＭ１２ｎに格納する。ＲＡＭ１２ｊ，１２ｎは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。なお、ＲＡＭ１２ｎに格納された検知素子毎の最大出力値と最小出力値との各差は、第１６フィールドにおける各検知素子の雑音値として用いられる。
【００４７】
ＲＡＭ１２ｋに格納された第１フィールドにおける各検知素子の雑音値からＲＡＭ１２ｎに格納された第１６フィールドにおける各検知素子の雑音値までの全雑音値を基に、第１〜第１６フィールドにおける各検知素子の最大雑音値を、選択スイッチ１３４、比較器１３２によって求め、ＲＡＭ１２ｐに格納する。ＲＡＭ１２ｐは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。
【００４８】
比較器１３３は、ＲＡＭ１２ｐに格納された各検知素子の最大雑音値を所定の閾値（設定値）と比較し、所定の閾値を越えている最大雑音値があった場合、その最大雑音値に関わる検知素子は異常であり、その検知素子から出力される画像データは破棄されるべきものと判定する。比較器１３３は、各検知素子に関する判定結果（正常：値０、異常：値１）をＲＡＭ１２ｑに格納する。ＲＡＭ１２ｑは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。
【００４９】
図６は置換アドレス生成部１０ｄの詳しい構成を示す図である。図６中、アドレス生成器１４０は、赤外線検知器２０が出力する画素の並び順序を、モニタにおける画素の並び順序に変換するための置き換えアドレス生成を行っているが、その際にさらに、画素判定部１０ｃのＲＡＭ１２ｑに格納された各検知素子に関する判定結果に基づき、異常と判断された検知素子から出力される画像データを破棄し、この異常検知素子の出力画像データとして、異常検知素子に隣接する正常な検知素子が出力する画像データを代用するべく、置き換えアドレス生成を行う。こうして作成されたアドレスは、選択スイッチ１３９によってフィールド毎にＲＡＭ１７，１８に交互に格納される。選択スイッチ１３８は、選択スイッチ１３９が、例えばＲＡＭ１７を選択して置き換えアドレスがＲＡＭ１７に格納されるフィールドにおいては、ＲＡＭ１８を選択して、ＲＡＭ１８から置き換えアドレスが走査変換回路７０へ読み出されるようにする。一方、選択スイッチ１３８は、選択スイッチ１３９がＲＡＭ１８を選択して置き換えアドレスがＲＡＭ１８に格納されるフィールドにおいては、ＲＡＭ１７を選択して、ＲＡＭ１７から置き換えアドレスが走査変換回路７０へ読み出されるようにする。
【００５０】
すなわち、リアルタイムで画素判定・置き換えアドレス生成、感度補正が行われるため、感度補正をしている時に、置き換えアドレスを更新することができない。従って、置き換えアドレスを格納するＲＡＭを２つ持ち（ＲＡＭ１７，１８）、切り換えて更新するようにする。走査変換回路７０が置き換えアドレスをリアルタイムに参照することにより、画素判定で選別された異常検知素子は正常な隣接画素にリアルタイムで置き換えられる。
【００５１】
なお、上記第１の実施の形態では、画素判定部１０ｃにおいて各検知素子の雑音値を検出するに当たり、基準熱源に基づく複数のフィールド、走査ラインに亘る各検知素子の出力値から最大値及び最小値をそれぞれ求め、それらの差を算出してこれらを雑音値としている。しかし、これに代わって、基準熱源に基づく複数のフィールド、走査ラインに亘る各検知素子の出力値を基に、検知素子毎に２乗平均値（ｒｍｓ値）を算出し、これらを雑音値とするようにしてもよい。
【００５２】
次に第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と構成が基本的に同じである。そこで、第２の実施の形態における説明では、第１の実施の形態における構成を流用し、以下に、異なる部分だけを説明する。第２の実施の形態では、図３に示した第１の実施の形態における画素判定部１０ｃの内部構成が異なっている。
【００５３】
図１０は、第２の実施の形態における画素判定部の内部構成を示す図である。
図１０中、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、最新フィールド直前のフィールドから前に１５フィールド分、かつ各フィールドでは３２走査ライン分の基準熱源データ（検知素子毎に３２サンプル）を基にして、各検知素子の出力値の平均値を、選択スイッチ１４１、加算器１４２、値１５による除算器１４３によって求め、それらの各検知素子の出力平均値をＲＡＭ１２ｒに格納する。ＲＡＭ１２ｒは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。そして、ＲＡＭ１２ｒに格納された、最新フィールド直前１５フィールド分における各検知素子の出力平均値と、常温用の基準熱源４から放射された赤外線を受けて赤外線検知器２０が出力した検知素子毎の基準熱源データのうち、最新フィールドの３２走査ライン分の基準熱源データ（検知素子毎に３２サンプル）についての平均値との検知素子毎の差を、加算器１４４によって求め、ＲＡＭ１２ｓに格納する。ＲＡＭ１２ｓは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。なお、ＲＡＭ１２ｓに格納された検知素子毎の差は、各検知素子のＤＣオフセット値として用いられる。
【００５４】
比較器１４５は、ＲＡＭ１２ｓに格納された各検知素子のＤＣオフセット値を所定の閾値（設定値）と比較し、所定の閾値を越えているＤＣオフセット値があった場合、そのＤＣオフセット値に関わる検知素子は異常であり、その検知素子から出力される画像データは破棄されるべきものと判定する。比較器１４５は、各検知素子に関する判定結果をＲＡＭ１２ｔに格納する。ＲＡＭ１２ｔは、ＲＡＭ１２のメモリ領域の一部に相当する。
【００５５】
振分部１０ａ、感度補正部１０ｂ、置換アドレス生成部１０ｄの構成及び動作は、第１の実施の形態と同じである。
以上のように、第２の実施の形態では、画素判定部１０ｃにおいて異常な検知素子を特定するに当たり、第１の実施の形態が雑音値を利用したことに代わり、ＤＣオフセット値を利用している。
【００５６】
なお、他の実施の形態として、画素判定部１０ｃにおいて異常な検知素子を特定するに当たり、雑音値とＤＣオフセット値の両方を利用して異常判定を行い、両者の判定結果のＡＮＤまたはＯＲを取ることにより異常検知素子を特定するようにしてもよい。
【００５７】
上述した第１及び第２の実施の形態では、基準熱源から検知素子毎の基準熱源データを入手するに当たり、１６フィールド分、１フィールド当たり３２走査ライン分をサンプルとして使用しているが、本発明はこれに限られるものではない。また、赤外線検知器を１８０素子、ＮＴＳＣでの１画面を３００走査ラインとして説明しているが、本発明はこれに限られるものではない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ＮＴＳＣ画像のフィールドの無効走査期間では、基準熱源から出力される赤外線を赤外線検知器に集光・走査し、ＮＴＳＣ画像のフィールドの有効走査期間では、撮像目標物から放射される赤外線を赤外線検知器に集光・走査する光学・走査系機構部と、無効走査期間で行うべき処理を指示するための無効走査期間処理指示を生成し、有効走査期間で行うべき処理を指示するための有効走査期間処理指示を生成するシーケンスコントローラとを有して、無効走査期間では、基準熱源から基準熱源データを入手し、有効走査期間では、基準熱源データの雑音値またはＤＣオフセット値を求め、それらの値が所定値よりも大きくなっている検知素子を異常な検知素子として特定する。そして、特定された異常検知素子が出力する画像データは破棄し、異常検知素子の出力データとして、異常検知素子に隣接する正常な検知素子が出力する画像データを処理する構成とした。
【００５９】
これにより、赤外線撮像装置の運用中に赤外線検知器の検知素子に異常が発生しても、そうした異常検知素子をリアルタイムに特定でき、リアルタイムの画素置き換えが実現する。従って、感度補正と合わせて運用することにより良好な赤外線画像を提供することが可能となる。
また、ＮＴＳＣ画像の無効走査期間に基準熱源データを取得し、有効走査期間内で雑音算出及び異常検知素子の置き換えを行うので、ＮＴＳＣ画像に同期した赤外線画像の信号処理を行うことが可能になる。さらに、基準熱源データの最大値及び最小値を探してそれらの差を算出するか、２乗平均値を求めることで雑音値を検出し、またはＤＣオフセット値を検出し、雑音値とＤＣオフセット値の論理和または論理積をとることにより、異常検知素子を特定するので、高精度な異常検出判定を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】第１の実施の形態における全体構成図である。
【図３】信号処理部の処理動作を、その機能構成によって表現した内部構成図である。
【図４】感度補正部の詳しい構成を示す図である。
【図５】画素判定部の詳しい構成を示す図である。
【図６】置換アドレス生成部の詳しい構成を示す図である。
【図７】光学系、基準熱源及び赤外線検知器の配置を示す図である。
【図８】シーケンスコントローラのタイムチャートを示す図である。
【図９】信号処理部２つのＤＳＰの処理手順を、時間軸を縦にして示したフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態における画素判定部の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
１０Ａ  赤外線画像データ処理装置
１０Ａａ  基準熱源データ記憶手段
１０Ａｂ  雑音値算出手段
１０Ａｃ  選別手段
１０Ａｄ  置換処理手段
２０  赤外線検知器
【図１】
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【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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