赤外線撮像装置
【課題】 良好なシェーディング補正を行って、正確なシーン画像の再生を可能とする赤外線撮像装置を提供する。
【解決手段】 光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置において、均一シーンを撮像したとき画像データ に含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、赤外線検知素子毎に、光学系及び容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、各赤外線検知素子についての感度補正画像データ及びハウジング応答プロファイルに基づいてハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部とを具備して構成する。
【解決手段】 光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置において、均一シーンを撮像したとき画像データ に含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、赤外線検知素子毎に、光学系及び容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、各赤外線検知素子についての感度補正画像データ及びハウジング応答プロファイルに基づいてハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部とを具備して構成する。
【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、赤外線撮像画像データに含まれるシェーディングの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】全ての物体は、その温度が絶対零度以上であれば物体表面の原子あるいは分子の運動によりその温度に応じた電磁波を放射している。地球上の多くの物体の電磁波放射の最大の波長は赤外線領域にある。この赤外線を検出して画像処理をするのが赤外線撮像装置である。赤外線撮像装置は、受光装置のみで使われることが多く、装置を小形軽量にまとめられることが大きな特徴の一つである。一般にこれを受動方式（パッシブ方式）という。送信装置と受信装置の１組ででき上がるシステムを能動方式（アクティブ方式）という。赤外線パッシブ方式は電波レーダのように送信装置を使って電波を放射することがないのでも相手に気づかれずに秘匿性が高いという特徴があり、このため軍用として発展し赤外線技術開発の基礎となってきた。現在は民生品として画像装置を中心として多くの応用装置が市販されている。赤外線システムの受信装置は、赤外線を検出して電気信号に変換するカメラヘッド、アナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器及び各種アプリケーションに応じて、画像処理を画像処理装置等から構成される。
【０００３】図３２は、カメラヘッドの一般的構成図である。図３２に示すように、カメラへッド２は、光学系４及び赤外線検知器６より構成される。光学系４はレンズ８及び鏡筒１０から構成される。レンズ８は赤外線を集光する。鏡筒１０はレンズ８を支持すること及び鏡筒１０に入射された赤外線を吸収してノイズの原因となる赤外線反射を阻止することの役割を果たす。赤外線検知器６は、窓１２、コールドシールド１４、赤外線センサ１６、内筒１８及び外筒２０から構成される。窓１２は赤外線を透過する窓である。コールドシールド１４は、不要な赤外線が赤外線センサ１６に入射することを減らす役割を果たす。赤外線センサ１６は、各検知素子により入射赤外線強度に比例したレベルの信号を出力する役割を果たす。内筒１８及び外筒２０は赤外線センサ１６を収納して真空を維持する役割を果たす。
【０００４】図３３は、カメラヘッドの構成例を示す図である。図３３中のレンズ８は、複数のレンズ８ａ〜８ｄより構成される。８ａはＳｉ、８ｂはＺｎＳｅ、８ｃはＧｅ、８ｄはＳｉよりなる。窓１２はＧｅ、コールドシールド１４は金属板、赤外線センサ１６はＨｇ1-xＣｄxＴｅやＰｂ1-xＳｎxＴｅ等により構成される。内筒１８や外筒２０はコバールなどの金属からなる。
【０００５】図３４は、図３２中の赤外線検知器６の一例を示す図である。赤外線検知器６は、内筒１８及び外筒２０からなるデュア構造の真空断熱容器を用い、外筒２０の一部に窓１２を設けると共に、この窓１２に対向した内筒１８上に赤外線センサ１６を搭載する。真空断熱容器の内筒１８内に液体窒素のような冷媒を収容するか、或いはジュールトムソン式の冷却装置２８を所定温度に冷却して動作させる。赤外線センサ１６を取り囲むようにコールドシールド１４を配設して、不要な赤外線が赤外線センサ１６に入射することを抑制する。赤外線センサ１６の電極とこれらの導体パターンがボンディングワイヤ２２でボンディング接続され、導体パターンがボンディングワーヤ２４でリードピン２６にボンディング接続されている。リードピン２６より赤外線センサ１６で検知された赤外線が電気信号として外部に取り出されるようになっている。リードピン２６より外部に取り出されたアナログ電気信号は、ＡＤ変換器により所定ビットのディジタルデータに変換された後、目標物の追尾や医療用等、画像処理装置により各種画像処理が行われる。
【０００６】図３５は、コールドシールド１４の役割を示す図である。コールドシールド１４は赤外線センサ１６を囲むように配設されており、内面は黒塗装されており、内面側壁に不要な赤外線が赤外線センサ１６に入射するのを減らすためのバッフル３０が設けられている。赤外線センサ１６面上のＡの位置では、符号３２で示される範囲の赤外線がレンズ８を通過するように設計されている。尚、図３５中の破線は後述するハウジング成分である。
【０００７】一般に、カメラヘッド２より撮像される画像は、均一な放射輝度分布を有するシーン又は対象物体を撮像したとき、赤外線センサ１６の面上での照度分布が均一にならず、赤外線センサ１６の出力信号が視野位置に対して二次関数分布を示す。これがシェーディングと呼ばれる現象である。こうしたシェーディングが顕著になると、撮像対象のシーン又は対象物体の正確な画像が得られず、撮像目的が達成できなくなる場合がある。撮像装置においてシーン又は対象物体の正確な画像情報を再生するためには赤外線センサ１６の出力信号からシェーディング成分のみを効果的に除去できるシェーディング補正方法が求められている。
【０００８】図３６は、シェーディングを説明する図である。赤外線撮像装置におけシェーデングには、光学系シェーディング成分とハウジングシェーディング成分の２成分がある。光学系シェーディング成分とは、シーン成分４０が光学系有効開口部分を通過して結像する際に、赤外線センサ１６の面上の照度に分布が生じるシェーディングである。ハウジングシェーディング成分は、鏡筒１０、内筒１８及び外筒２０（以下、これらをハウジング）自身が放射した赤外線が赤外線センサ１６に入射する成分（ハウジング成分４２）に起因して発生するシェーディングである。このハウジングシェーディング成分は可視撮像装置にはない赤外線撮像装置に特有なものであり、このシェーディング成分を如何に効果的に補正するかが赤外線撮像装置におけるシェーディング補正方法の重要な課題となる。尚、ハウジング成分とハウジングシェーディング成分の区別は次の通りである。前者は検知素子に入射する光の内、ハウジングから来るもの。後者は光学系シェーディング成分に対比して使用し、ハウジング成分に起因するシェーディング成分である。
【０００９】赤外線撮像装置において、ハウジングシェーディング成分に着目したシェーディング補正方法として、以下の技術が知られている。
【００１０】（１） 特公平７−３２４６７号公報（従来技術１）は、光学系鏡筒の温度を温度センサで測定し、測定した温度データとメモリに格納した各検知素子から鏡筒を見たときの立体角テーブルとからハウジング成分を計算し、この計算結果を画像データから減算することによりハウジングシェーディング成分を補正して、この結果に対してメモリに格納された周辺光量分布データを乗算することにより光学系シェーディング成分を補正することを開示している。
【００１１】（２） 特許第２７３１９６号公報（従来技術２）は、ライン状検知器から出力される画像信号複数ライン分を記憶して、これを各素子毎に積分平均化し、この平均化画像信号を低域フィルタ処理することによりシェーディング成分を抽出し、このシェーディング成分を元の画像信号から除去することを開示している。
【００１２】（３） 特開平５−２９２４０３号公報（従来技術３）は、光学系の焦点調整を一時的にずらして画像をぼやけさせることにより、シーンの放射輝度分布が一定でない場合にも各検知素子に均一な赤外線が入射するようにして、そのときの各検知素子の出力を補正用データとして使用することを開示している。
【００１３】（４） 特開平５−２９２４０３号公報（従来技術４）は、撮像装置の視軸を強制的に走査しながら通常撮像時の各検知素子の出力信号を平均化・平滑化し、この平滑化データを利用して、通常撮像時に連続して補正しようということを開示している。この技術は、視軸走査と信号平滑化の組み合わせにより、従来技術３の光学系焦点ずれと同様な効果、即ち、シーンの放射輝度分布が一定でない場合にも時間平均的には各検知素子に均一な赤外線が入射したと等価な状態を実現し、補正データを作成しようとするものである。具体的には、平滑化データから作成された校正データにおける各画素の全画素平均値からの偏差を、補正対象画像データから加減算するものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の技術では、以下の課題があった。従来技術１は、鏡筒温度測定値と各検知素子から鏡筒を見たときの立体角を用いてハウジング成分を求めているが、鏡筒１０から各検知素子に入射する赤外線に起因するハウジング成分については計算可能な成分が多く比較的正確に補正できるが、窓１２、コールドシールド１４、内筒１８、外筒２０等の赤外線検知器容器に起因するハウジング成分は計算困難な成分が多く、計算では正確な補正はできない。赤外線検知器容器から入射される赤外線に起因するハウジング成分は、通常、鏡筒１０から入射する赤外線に起因するハウジング成分に対して無視できないレベルであるため、従来技術１では、ハウジングシェーディング成分を正確には補正できず、正確なシェーディング補正が不可能となる。また、従来技術１は、例えば、ミサイルシーカ等の小型・高速応答が要求されるジンバルの可動構造に赤外線撮像装置を搭載する場合に、温度計測のための配線が付加されるため可動部駆動性能を劣化させるという問題もある。
【００１５】従来技術２は、温度計測の必要がなく、通常撮像中の検知素子出力から直接シェーディング成分を抽出しようとするものであり、従来技術１での問題点の解決が意図されているが、低域フィルタ処理によっては、正確なシェーディング成分を抽出できない問題がある。即ち、一般に、シーンから入射する成分には種々の空間周波数成分が混合されており、シェーディング成分とシーン成分を空間周波数によって弁別し、シェーディング成分のみを抽出するのは実際上は困難である。
【００１６】従来技術３は、焦点をずらす操作は撮像装置としての使用目的を一時的に中断することになるという問題点と共に、補正用データを取得したときからハウジング温度やシーン温度が変化すると補正データとしての適合性がなくなるため、正確なシェーディング補正が不可能になるという問題点がある。
【００１７】従来技術４は、シェーディング補正が可能ではあるが、山の稜線などのようにシーン成分に構造的分布があると平滑化データ中にシーン成分の分布が残って均質データとはならず、それが補正演算において画像データ中に反映され、その結果、シーン画像が変質するという問題点がある。
【００１８】本発明の目的は、シーン温度やハウジング温度が変化しても良好なシェーディング補正を行って、正確なシーン画像の再生を可能とする赤外線撮像装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれば、光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置であって、均一シーンを撮像したとき前記画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、前記赤外線検知素子毎に、前記光学系及び前記容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、前記各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データ及び前記ハウジング応答プロファイルに基づいてハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部とを具備したことを特徴とする赤外線撮像装置が提供される。
【００２０】好ましくは、前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記感度補正画像データが該赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルと第１定数との積からなるハウジング成分とシーン成分を示す第２定数との和であると仮定して、該第２定数との和と前記感度補正画像データとの差の二乗の前記複数の赤外線検知素子についての和が最小となる第１定数を算出し、前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データから該赤外線検知素子についてのハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積を減算して、ハウジングシェーディング成分を補正する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態の説明をする前に本発明の原理を説明する。図１は本発明の原理図である。図１に示すように、赤外線撮像装置は、第１補正部３４、記憶部３６及び第２補正部３８を具備する。第１補正部３４には、光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データが入力される。第１補正部３４は、均一シーンを撮像したとき画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して、感度補正画像データを作成する。これにより、感度補正画像データから光学系シェーディング成分が補正されて、均一シーンの場合には、シーン成分が全ての赤外線検知素子について同じになる。
【００２２】記憶部３６には、赤外線検知素子毎に、容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルが記憶されている。第２補正部３８は、各赤外線検知素子についての感度補正画像データ及びハウジング応答プロファイルに基づいてハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する。これにより、ハウジングシェーディング補正画像データからはハウジングシェーディング成分が補正される。このハウジングシェーディング補正画像データに基づいて、各種画像処理が実施される。そのため、画質が向上する。
【００２３】第１実施形態図２は本発明の第１実施形態による赤外線撮像装置の構成図であり、図３２中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。この赤外線撮像装置は、撮像画像から光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング成分の除去が可能な撮像装置であれば良い。この赤外線撮像装置は、図２に示すように、カメラヘッド２、ＡＤ変換器４０、シェーディング補正部４２及び画像処理装置４４を具備する。カメラヘッド２は、図３２に示すカメラヘッド２と実質的に同一であるが、本実施形態の赤外線撮像装置は、検知素子の物理位置の違いによる光学系シェーディング成分及びハウジングシェーディング成分の補正を行うものである。ＡＤ変換器４０は、赤外線センサ１６のアナログ画像データを所定ビットのディジタル画像データに変換して、シェーディング補正部４２に出力する。ディジタル画像データのビット数は、アプリケーションに応じて定められるものである。このとき、ディジタル画像データと共にフレームの先頭を示す制御信号及びディジタル画像データに同期したクロック信号が入力される。フレームとは、１画面のディジタル画像データをいう。
【００２４】シェーディング補正部４２は、次の機能を有する。(i)感度補正校正データを元に各検知素子についてのディジタル画像データから光学系シェーディング補正をする。ここで、光学系シェーディング補正とは、均一シーン（シーンの輝度レベルが同じであること）が入力されたとき、検知素子の物理位置の違いによる画像信号レベルを補正して、シーン成分のレベルが均一となるようディジタル画像データの補正をすることをいう。 (ii)ハウジング応答プロファイルを元に感度補正画像データに含まれるハウジング成分を算出する。(iii)感度補正画像データからハウジングシェーディング成分を補正する。
【００２５】画像処理装置４４は、ＣＰＵ、メインメモリ、ＲＯＭ、ディスプレイ等を有し、目標物の追尾や医療用等のアプリケーションに応じた画像処理を行って、ディスプレイに表示等の処理を行う。シェーディング補正部４２は、ＣＰＵ、メインメモリ、ＲＯＭにより構成可能であり、画像処理装置４４を構成するＣＰＵ等のユニットと共有することも可能である。これにより、シェーディング補正部４２が容易且つ低コストで実現可能である。
【００２６】図２中の破線により示される、感度補正校正データ作成部４６及びハウジング応答プロファイル作成部４８は、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正を行うための前準備として赤外線撮像装置の運用前に必要とされる機能を果たす機能部であって、運用中は必ずしも必要とされない機能であり、赤外線撮像装置に搭載しても良いが、本実施形態では、運用中の赤外線撮像装置に搭載せずに別ユニットによって構成している。例えば、ミサイルシーカ等のように軽量化が望まれること、赤外線撮像装置が狭い場所に配設され、感度補正校正データ作成部４６及びハウジング応答プロファイル作成部４８の機能を赤外線撮像装置に搭載することが困難である場合には、本実施形態のように別ユニットにより機能させる。
【００２７】感度補正校正データ作成部４６は、赤外線撮像装置とは別ユニットにより構成され、光学系シェーディング補正（感度補正）のための感度補正校正データを赤外線撮像装置が運用される前に作成する。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、赤外線撮像装置とは別ユニットにより構成され、ハウジングシェーディング補正をするためのハウジング応答プロファイルを赤外線撮像装置が運用される前に作成する。ハウジング成分は、ハウジング放射パワーに比例する。例えば、シーンの放射パワーが０であると仮定し、ハウジング放射パワーがＷ１のときの検知素子ｉについてのディジタル画像データをＨＳｉ１とすると、ハウジング放射パワーがＷ２のときの検知素子ｉについてのディジタル画像データＨＳｉ２＝（Ｗ２／Ｗ１）×ＨＳｉ１となり、比例定数（Ｗ２／Ｗ１）は、検知素子ｉにかかわらず、全検知素子について一定である。よって、カメラヘッド２が任意の温度での検知素子ｉのハウジング成分はＨＳｉ１の定数倍となる。従って、プロファイルを各検知素子ｉについてのディジタル画像データＨｉ１の定数倍とすれば良いことが分かるが、実際のプロファイル値及びその物理ディメンジョンは後述するように計算が容易であることの観点より決定される。
【００２８】図３は、図２中のシェーディング補正部４２の構成図である。図３に示すように、シェーディング補正部４２は、感度補正演算部５２、ハウジング応答プロファイルメモリ５６、ハウジング成分強度演算部５８、ハウジングシェーディング補正量算出部６０及びハウジングシェーディング補正演算部６２を有する。感度補正演算部５２は、後述するように、感度補正校正データに従って感度補正画像データを作成するが、この感度校正データは赤外線撮像装置の稼動前に図２中の感度補正校正データ作成部４６により作成される。
【００２９】感度補正校正データには、オフセット補正校正データ、ゲイン補正校正データ及び平均値データがある。オフセット補正校正データは、各検知素子ｉ毎に設定されるものであり、カメラヘッド２の温度がＴa、均一シーンの温度がＴLのときの、各検知素子ｉから出力されたハウジング成分を含むディジタル画像データＬｉである。平均値データは、全検知素子ｉに渡るＬｉの平均値Ｌである。ゲイン補正校正データｇｉは、検知素子ｉ毎に設定されるものであり、カメラヘッド２の温度Ｔa、均一シーン温度ＴHのときの、各検知素子ｉから出力されたハウジング成分を含むディジタルデータＨｉとすると、次式（１）で表される。
【００３０】
ｇｉ＝（Ｈ−Ｌ）／（Ｈｉ−Ｌｉ) ・・・（１）
但し、Ｈは全検知素子に渡るＨｉの平均値、Ｌは全検知素子に渡るＬｉの平均値である。
【００３１】図４は、図３中の感度補正校正データ作成部４６の構成例を示す図である。図４に示すように、感度補正校正データ作成部４６は、低温均一データ取得部７０、高温均一データ取得部７２、オフセット補正校正データ作成部７４、ゲイン補正校正データ作成部７６及び平均値算出部７８を有する。図５は、感度補正校正データ作成方法を示す図である。図６は、感度補正校正データ作成フローチャートである。
【００３２】（ａ） データ取得処理感度補正校正データを作成するには、図５に示すように、カメラヘッド２の前面に黒体板９０を配置する。黒体板９０は、均一シーンを得るための放射体の一例であり、例えば、表面を荒くしたアルミニウム等の金属板に黒体塗料を塗布したものである。温度制御部９２は、黒体板９０の温度を制御するものである。
【００３３】ステップＳ２において、カメラヘッド２の温度Ｔa、例えば、Ｔa＝１０℃、黒体板９０の温度ＴL、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０を撮像する。低温均一データ取得部７０は、各検知素子ｉの出力レベルＬｉを取得してメモリに記憶する。ステップＳ４において、高温均一データ取得部７２は、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴH、例えば、３０℃の条件下で、黒体板９０を撮像する。高温均一データ取得部７２は、各検知素子ｉの出力レベルＨｉを取得してメモリに記憶する。
【００３４】（ｂ） 計算処理ステップＳ８において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、全ての検知素子ｉに渡るＬｉの平均値Ｌを算出する。ステップＳ１０において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、全ての検知素子ｉに渡るＨｉの平均値Ｈを算出する。ステップＳ１２において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、各検知素子ｉについて、式（１）で示すゲイン補正校正データｇｉを算出する。Ｈｉ，Ｌｉ，Ｈ，Ｌは、ハウジングシェーディング成分を含むが、カメラヘッド２の温度Ｔaが一定なので、黒体板９０の温度ＴL、ＴHのときの、ハウジング放射パワーが同じであり、Ｈｉ及びＬｉ並びにＨ及びＬは，それぞれ同じハウジングシェーディング成分を含むので、ｇｉはハウジングシェーディング成分を含まない。
【００３５】（ｃ） データ書込処理ステップＳ１３において、オフセット補正校正データ作成部７４は、全ての検知素子ｉについて、出力レベルＬｉをオフセット補正校正データメモリ８０に書き込む。ステップＳ１４において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、検知素子ｉについてのゲイン補正校正データｇｉをゲイン補正校正データメモリ８２に書き込む。ステップＳ１６において、平均値算出部７８は、平均値Ｌを平均値格納メモリ８４に書き込む。
【００３６】図７は、図３中の感度補正演算部５６の構成図である。図７に示すように、感度補正演算部５６は、オフセット補正校正データメモリ８０、ゲイン補正校正データメモリ８２、平均値格納メモリ８４、加算器９０、乗算器９２及び加算器９４を有する。図８は、感度補正フローチャートである。ステップＳ２０において、加算器９０は、ＡＤ変換器４０より図示しないクロックに同期してシリアルに出力される検知素子ｉについてのディジタル画像データＯＡＬＬｉを入力する。ステップＳ２２において、加算器９０は、検知素子ｉについてのオフセット補正校正データＬｉをオフセット補正校正データメモリ８０より読み出す。ステップＳ２４において、加算器９０は、（ＯＡＬＬｉ−Ｌｉ）を計算する。ステップＳ２６において、乗算器９２は、検知素子ｉについてのゲイン校正補正データｇｉをゲイン補正校正データメモリ８２より読み出す。ステップＳ２８において、乗算器９２は、（ＯＡＬＬｉ−Ｌｉ）×ｇｉを計算する。ステップＳ３０において、加算器９４は、平均値メモリ８４から平均値Ｌを読み出して、画像データＸｉ＝（（ＯＡＬＬｉ−Ｌｉ）×ｇｉ＋Ｌ）を計算する。尚、平均値Ｌはオフセット補正校正データＬｉを検知素子ｉの全てについて平均化する計算によって作成することもできる。
【００３７】以下に、画像データＸｉが感度補正されていることを説明する。本発明の説明において、感度補正とは、光学的シェーディング補正及び検知素子の特性バラツキ補正をいい、シーン均一の場合に、シーン成分が検知素子によらずに一定となるような補正をいう。ＯＡＬＬｉ＝ＳＮｉ＋ＨＳｉ，Ｌｉ＝ＳＮＬｉ＋ＨＳＬｉ，Ｌ＝ＳＮＬ＋ＨＳＬとする。ＳＮはシーン成分、ＨＳはハウジング成分を表す。Ｘｉ＝（ＳＮｉ−ＳＮＬｉ）×ｇｉ＋ＳＮＬ＋（ＨＳｉ−ＨＳＬｉ）×ｇｉ＋ＨＳＬとなる。ｇｉはハウジングシェーディング成分を含まないので、（（ＳＮｉ−ＳＮＬｉ）×ｇｉ＋ＳＮＬ）は、シーンが均一であるとき、全素子について略同一の値となり、感度補正されたシーン成分である。（（ＨＳｉ−ＨＳＬｉ）×ｇｉ＋ＨＳＬ）は、感度補正によりハウジング成分ＨＳｉとは異なる値となっているが、ＨＳｉが大きくなるとこの値が大きくなり、ＨＳｉの特徴を表している。この値は後述するようにしてハウジングシェーディング成分として除去される。よって、画像データＸｉはハウジグ成分を含んでいるが、感度補正されたデータである。以下、この画像データを感度補正画像データと呼ぶ。また、シーン均一でないときにも、ディジタル画像データＯＡＬＬｉの画像データレベルに応じてハウジングシェーディング成分を含まないゲイン補正校正データｇｉによりディジタル画像データを補正しているので、シーンの輝度レベルに応じて感度補正される。
【００３８】図９は、図３中ハウジング応答プロファイル作成部４８の一例を示す構成図である。図９に示すように、ハウジング応答プロファイル作成部４８は、低温ハウジングデータ取得部１００、高温ハウジングデータ取得部１０２、低温黒体板データ取得部１０４、高温黒体板データ取得部１０６、ハウジングデータ差分演算部１０８、黒体板データ差分演算部１１０及びハウジング応答プロファイル計算部１１２を有する。図１０は、ハウジング応答プロファイル作成方法を示す図である。図１１及び図１２は、ハウジング応答プロファイル作成フローチャートである。
【００３９】（ａ） データ取得処理ハウジング応答プロファイルを作成するには、図１０に示すように、カメラヘッド２を恒温槽１２０に収容する。恒温槽１２０内の温度は、温度制御部１２２により制御する。カメラヘッド２の前面に黒体板９０を配置する。黒体板９０の温度は、温度制御部９２により制御する。図１１中のステップＳ４０において、カメラヘッド２の温度Ｔa、例えば、Ｔa＝１０℃、黒体板９０の温度Ｔt、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０を撮像する。低温ハウジングデータ取得部１００は、各検知素子ｉの出力レベルＨＬｉを取得してメモリに記憶する。ステップＳ４２において、カメラヘッド２の温度ＴH、例えば、ＴH＝３０℃、黒体板９０の温度Ｔtの条件下で、黒体板９０を撮像する。高温ハウジングデータ取得部１０２は、各検知素子ｉの出力レベルＨＨｉを取得してメモリに記憶する。ステップＳ４４において、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴLの条件下で、黒体板９０を撮像して、各検知素子ｉの出力レベルＳＬｉを取得する。ステップＳ４６において、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴHの条件下で、黒体板９０を撮像して、各検知素子ｉの出力レベルＳＨｉを取得する。ここで、各検知素子ｉの出力レベルＨＬｉ，ＨＨｉ，ＳＬｉ，ＳＨｉは各々感度補正演算部５２の出力である感度補正画像データである。
【００４０】（ｂ） 計算処理ステップＳ５２において、ハウジングデータ差分演算部１０８は、各検知素子ｉの出力レベル差ΔＨｉ＝ＨＨｉ−ＨＬｉを計算する。黒体板９０の温度Ｔtが一定の条件の下で、ＨＬｉ及びＨＨｉを測定しているので、ＨＬｉ及びＨＨｉに含まれる黒体板９０からのシーン成分は同じである。よって、ΔＨｉは、カメラヘッド２の温度変化ΔＴ＝（ＴH−ＴL）によるハウジングシェーディング成分のみとなる。ステップＳ５４において、黒体板データ差分演算部１１０は、各検知素子ｉの出力レベル差ΔＳｉ＝ＳＨｉ−ＳＬｉを計算する。光学ヘッド２の温度Ｔaが一定の条件下で測定されたＳＨｉ，ＳＬｉは、光学系シェーディングに対する感度補正されたものであるので、ΔＳｉは検出素子ｉに依らない一定の値ΔＳとなる。
【００４１】ハウジング温度変化量（ＴH−ＴL）に対応する赤外線放射パワー（Radiance:ラディアンス（Ｗ／cm2・sr））の変化ΔＨＰとすると、ＨＲｉ＝ΔＨｉ／ΔＨＰ（ＬＳＢ／（Ｗ／cm2・sr））は、ハウジング放射単位パワー当たりの各検知素子ｉの出力レベル変化となる。一方、黒体板温度変化量（ＴH−ＴL）に対応する赤外線放射パワーの変化ΔＳＰとすると、ＳＲｉ＝ΔＳｉ（＝ＳＨｉ−ＳＬｉ）／ΔＳＰ＝ΔＳ／ΔＳＰ（ＬＳＢ／（Ｗ／cm2・sr））は、黒体板放射単位当パワー当たりの各検知素子ｉの出力レベル変化となる。ハウジング温度変化量（ＴH−ＴL）と黒体板温度変化量（ＴH−ＴL）が同じであるから、ΔＳＰ＝ΔＨＰである。尚、以上では、ハウジング及び黒体板は各々同質の黒体特性を有していると仮定している。ステップＳ５６において、ハウジング応答プロファイル計算部１１２は、各検知素子ｉのハウジグ応答プロファイルＰＲＯＦｉ＝ＨＲｉ／ＳＲ＝（ΔＨｉ／ΔＨＰ）／（ΔＳ／ΔＳＰ）＝ΔＨｉ／ΔＳを計算する。
【００４２】（ｃ） データ書込処理ステップＳ５８において、ハウジング応答プロファイル計算部１１２は、検知素子ｉについてのハウジグ応答プロファイルＰＲＯＦｉをハウジング応答ハウジング応答プロファイルメモリ５６に書き込む。
【００４３】ＰＲＯＦｉは、黒体板の単位放射パワー当たりの検知素子ｉの出力（シーン成分）に対するハウジングの放射パワー当たりの検知素子ｉの出力（ハウジング成分）の比率である。ハウジング応答プロファイルは、ΔＨｉの定数倍であれば良いが、ΔＨｉをΔＳで割ることにより、その物理ディメンションをディメンションレスにして感度補正画像データに含まれるハウジング成分の計算を容易にすると共に感度補正画像データに含まれるハウジング成分の比率の上限を推測する目安としている。
【００４４】図１３は、ハウジング応答プロファイルを示す図であり、横軸に検知素子の番号、縦軸にハウジング応答プロファイルを表す。図１３は、検知素子が１００×１００のアレイ状に配置された赤外線センサ１６の中央ライン上の１００個の検知素子のプロファイルＰＲＯＦｉを示している。ハウジング応答プロファイルが中央の検知素子（検知素子番号５０）から両端に向かって上昇しているのは、端の方の検知素子の方がハウジング見込み角が大きくなるためである。
【００４５】ハウジング成分強度演算部５８は、ハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉからハウジング成分を算出するための定数Ｉｈを算出する。検知素子ｉについて、感度補正画像データレベルをＭＤＯＡＬＬｉ、感度補正画像データにおけるシーン成分に対応する画像データレベルをＭＤＳＮｉ、ハウジング成分に対応する画像データレベルをＭＤＨＳｉとすると、これらは次式（２）の関係を有する。
【００４６】
ＭＤＯＡＬＬｉ＝ＭＤＳＮｉ＋ＭＤＨＳｉ ・・・（２）
ここで、ＭＤＨＳｉは、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に格納されたプロファイルＰＲＯＦｉに定数Ｉｈを掛けた値であるので、式（２）は次式（３）に示すように書き換えられる。
【００４７】
ＭＤＯＡＬＬｉ＝ＭＤＳＮｉ＋Ｉｈ×ＰＲＯＦｉ ・・・（３）
シーンの輝度が一定の場合には、シーン入射成分ＳＮｉは検知素子ｉに依らずに一定の値ＳＮ０を持つため、式（３）を検知素子１，２について書き直すと、次式（４），（５）の連立方程式が得られる。
【００４８】
ＭＤＯＡＬＬ１＝ＭＤＳＮ０＋Ｉｈ×ＰＲＯＦ１ ・・・（４）
ＭＤＯＡＬＬ２＝ＭＤＳＮ０＋Ｉｈ×ＰＲＯＦ２ ・・・（５）
式（４），（５）の連立方程式の解として、次式（６）で示されるＩｈを得ることができる。
【００４９】
Ｉｈ＝（ＭＤＯＡＬＬ１−ＭＤＯＡＬＬ２）／（ＰＲＯＦ１−ＰＲＯＦ２）
・・・（６）
実際の画像データにはノイズが重畳されており、均一シーンの場合においても連立方程式による厳密解を求めることは一般に困難であるため、近似解を求める方策が必要となる。また、均一シーンの場合に限らず、局所的に均一シーンであるときにも適用可能である必要がある。そこで、本実施形態では、事前に設定された画像データ領域内の検知素子分の連立方程式を立て、最小二乗法により、近似解を求めている。
【００５０】図１４は、図３中のハウジング成分強度演算部５８の構成図である。図１４に示すように、ハウジング成分強度演算部５８は、ＲＡＭ１３０、平均値算出部１３２、二乗誤差算出部１３４及び定数決定部１３６を有する。ＲＡＭ１３０は、感度補正された画像データを蓄積するメモリである。尚、蓄積する画像データは、全画像データを蓄積しても良いが、二乗誤差算出部１３４で使用する事前に設定された画像データ領域に含まれるデータで十分である。平均値算出部１３２は、二乗誤差算出部１３４で事前に設定された画像データ領域に含まれるデータの平均値ＭＯＵＴを算出する。二乗誤差算出部１３４は次の機能を有する。(i)仮定数値Ｉｈj、仮設定シーンレベルＩＳkを設定する。(ii)事前に設定された領域において、｛ＩＳｋ−（ＭＤＯＡＬＬｉ−Ｉｈｊ×ＰＲＯＦｉ）｝2の和である二乗誤差ＳＥ(j,k)を算出する。事前に設定された画像データ領域は、赤外線センサ１６の全検知素子の出力画像データ領域でも良いが、定数の精度が良いこと、計算対象領域の範囲を小さくして計算処理を高速に行う必要があることが要求される。ハウジング成分は、中央の検知素子を中心として同心円状分布となることから、検知素子の１ライン（列又は行）の検知素子のデータを取ることとしている。この場合、極力シーン分布が均一なラインを選ぶのが望ましく、空を背景とする応用（空対空ミサイルシーカなど）では垂直ラインよりは水平ライン上のシーン分布が均一になるので、水平ライン上の検知素子のデータを使うこととしている。(iii)可能な全ての仮定数値Ｉｈj，仮設定シーンレベルＩＳkの組み合わせについて、(ii)の計算を行う。
【００５１】図１５は、二乗誤差算出のフローチャートである。以下、二乗誤差算出の詳細な説明をする。ステップＳ８０において、仮定数値Ｉｈ＝Ｉｈｓｔ＝ＭＯＵＴ／Ｍ，仮設定シーンレベルＩｓ＝Ｉsst＝ＭＯＵＴ／Ｍ、計算回数ｊ＝０，ｋ＝０、Ｍ＝５０とする。Ｍは計算回数であり、例えば、Ｍ＝５０である。ステップＳ８２において、仮定数値Ｉｈj＝Ｉhst×（ｊ＋１）を設定する。ステップＳ８４において、仮設定シーンレベルＩＳk＝Ｉsst×（ｋ＋１）を設定する。ステップＳ８６において、仮シェーディング補正後画像データと仮シーンレベルの偏差ＳＥ(j,k)＝Σ｛ＩＳk−（ＭＤＯＡＬＬｉ−Ｉｈj×ＰＲＯＦｉ）｝2を計算する。Σは中央の横方向の１ラインの検知素子についての和である。
【００５２】ステップＳ８８において、計算回数ｋをインクリメント（ｋ＝（ｋ＋１））して、更新する。ステップＳ９０において、計算回数ｋ＞Ｍであるか否かを判断する。計算回数ｋ≦Ｍならば、ステップＳ８４に戻る。計算回数ｋ＞Ｍならば、ステップ９０に進む。ステップＳ９２において、計算回数ｊをインクリメント（ｊ＝ｊ＋１）して、更新する。ステップＳ９４において、計算回数ｋ＝０に初期値設定する。ステップＳ９６において、計算回数ｊ＞Ｍであるか否かを判断する。計算回数ｊ≦Ｍならば、ステップＳ８２に戻る。計算回数ｊ＞Ｍならば、ステップ９８に進む。ステップＳ９８において、ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせを求める後述するフローチャートに進む。定数決定部１３６は、二乗誤差算出部１３４により算出された二乗誤差ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせＪ，Ｋに対応する定数値Ｉｈ＝Ｉhst×（Ｊ＋１）を計算する。
【００５３】図１６は、図３中のハウジングシェーディング補正量算出部６０の構成図である。図１６に示すように、ハウジングシェーディング補正量算出部６０は、乗算器１４０を有する。乗算器１４０は、全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉ×定数値Ｉｈを算出する。
【００５４】図１７は、ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせ及びハウジングシェーディング補正量算出のフローチャートである。ステップＳ１００において、計算回数ｊ，ｋ及び最小値ＭＩＮを、ｊ＝０，ｋ＝０，ＭＩＮ＝４０９５に初期設定する。ステップＳ１０２において、計算回数ｊをインクリメント（ｊ＝ｊ＋１）して、更新する。ステップＳ１０４において、計算回数ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）して、更新する。ステップＳ１０６において、ＳＥ(j,k)＜ＭＩＮのとき、ＭＩＮにＳＥ(j,k)を代入する。ＳＥ(j,k)≧ＭＩＮのとき、何もしない。ステップＳ１１０において、計算回数ｋ＞Ｍであるか否かを判定する。計算回数ｋ≦Ｍならば、ステップＳ１０４に戻る。計算回数ｋ＞Ｍならば、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４において、計算回数ｋの初期化（ｋ＝０）する。ステップＳ１１６において、計算回数ｊ＞Ｍであるか否かを判定する。計算回数ｊ≦Ｍならば、ステップＳ１０２に戻る。計算回数ｊ＞Ｍならば、ステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８において、ＳＥ(j,k)が最小となるj,kの組み合わせＪ，Ｋに対応するＩｈ＝Ｉhst×（Ｊ＋１）を計算する。このＩｈが求める定数となる。ステップＳ１２０において、各検知素子ｉのハウジング成分ＭＤＨＳｉ＝Ｉｈ×ＰＲＯＦｉを計算する。
【００５５】図１８は、図３中のハウジングシェーディング補正演算部６２の構成図である。図１８に示すように、ハウジングシェーディング補正演算部６２は、加算器１５０を有する。加算器１５０は、全ての検知素子ｉについて、感度補正画像データレベルＭＤＯＡＬＬｉからハウジング成分ＭＤＨＳｉを減算して、ハウジングシェーディング補正をする。
【００５６】以下、図２の赤外線撮像装置の動作説明をする。
【００５７】（１） 感度補正校正データの作成感度補正校正データは、赤外線撮像装置の運用前に感度補正校正データ作成部４６により以下のようにして作成され、オフセット補正校正データメモリ８０、ゲイン補正校正データメモリ８２及び平均値格納メモリ８４のＲＯＭに格納される。まず、図５に示したように、カメラヘッド２の温度Ｔa、例えば、１０℃、黒体板９０の温度ＴL、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。感度補正校正データ作成部４６は、検知素子ｉについてのディジタル画像データのレベルＬｉを入力して、オフセット補正校正データメモリ８０に書き込む。感度補正校正データ作成部４６は、全検知素子ｉについての出力レベルＬｉの平均値Ｌを平均値格納メモリ８４に書き込む。カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴH、例えば、３０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。感度補正校正データ作成部４６は、検知素子ｉについてのディジタル画像データのレベルＨｉを入力して、式（１）で示されるゲイン補正データｇｉを算出して、ゲイン補正校正データｇｉをオフセット補正構成データメモリ８２に書き込む。
【００５８】（２） ハウジング応答プロファイルの作成ハウジング応答プロファイルは、赤外線撮像装置の運用前にハウジング応答プロファイル作成部４８により以下のようにして作成され、ハウジング応答プロファイルメモリ５６のＲＯＭに格納される。図１０に示したように、黒体板９０の温度Ｔa、例えば、１０℃、カメラヘッド２の温度ＴL、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＨＬｉを入力する。次に、黒体板９０の温度Ｔa、カメラヘッド２の温度ＴH、例えば、３０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＨＨｉを入力する。
【００５９】一方、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴLの条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＳＬｉを入力する。次に、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴHの条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＳＨｉを入力する。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、赤外線センサ１６の検知素子ｉについて、ΔＨｉ＝ＨＨｉ−ＨＬｉ及びΔＳｉ＝ＳＨｉ−ＳＬｉを算出する。ΔＳｉは検知素子ｉに依らず一定の値ΔＳになることは上述した通りである。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについて、ＰＲＯＦｉ＝ΔＨｉ／ΔＳを計算する。ＰＲＯＦｉをハウジグ応答プロファイルメモリ５６に書き込む。
【００６０】（３） 赤外線撮像装置の運用時の動作ミサイルのシーカー等の各種分野に適用された赤外線撮像装置は、シーンをレンズ８より集光し、赤外線センサ１６の各検知素子ｉより受光してシーンの強度に応じたアナログ信号を出力する。このとき、鏡筒１０、内筒１８及び外筒２０等のハウジングから放射されたハウジング放射成分がアナログ信号に含まれる。ＡＤ変換器４０はアナログ／ディジタル変換をして、ディジタル画像データをシェーディング補正部４２に出力する。
【００６１】図１９は、シーン均一の場合の１００×１００の検知素子から成る赤外線センサの照度分布を示す図である。図１９に示すように、シーンが均一の場合、検知素子ｉのシーンの照度分布は赤外線センサ１６の中央の検知素子を中心とする同心円となる。即ち、中心の検知素子から同一距離の検知素子の出力レベルは同一レベルとなる。
【００６２】図２０は、シーンが均一の場合の検知素子の出力に含まれる信号成分を示す図であり、横軸が検知素子の番号、縦軸が画像データレベルを示す。図２０は、図１９中の横方向の中央ラインＬ上に位置する１００個の検知素子ｉについてのディジダル画像データに含まれる成分を示している。ＯＡＬＬはＡＤ変換器４０のディジタル画像データ、ＳＮは検知素子の特性バラツキがなく光学系シーディングのみによるシーン成分、ＨＳはハウジング成分、ＵＮＥは検知素子の特性バラツキ成分である。検知素子ｉについて、ＡＤ変換器４０のディジタル画像データＯＡＬＬｉ、シーン成分をＳＮｉ、ハウジング成分をＨＳｉ、バラツキ成分をＵＮＥｉとすると、ＯＡＬＬｉ＝ＳＮｉ＋ＨＳｉ＋ＵＮＥｉである。図２０に示すように、シーン成分ＳＮｉはシーンが均一の場合でも一定とならず赤外線センサ１６の中心が最大で中心から離れるにつれて小さくなるのは、光学系シェーディングのためである。
【００６３】（ａ） 感度補正感度補正演算部５２は、各検知素子ｉについて、（（ディジタル画像データＯＡＬＬｉ−オフセット補正校正データＬｉ）×ゲイン補正校正データｇｉ＋平均値Ｌ）を計算して、感度補正画像データを出力する。これにより上述したように、図２０に示したバラツキ成分ＵＮＥｉ及び光学系シェーディングによるシーンが補正されて、均一シーンの場合には、シーン成分が略一定となる。感度補正演算部５２の出力を感度補正画像データと呼ぶ。
【００６４】図２１は、均一シーンの場合の感度補正画像データを示す図であり、横軸が検知素子の番号、縦軸が画像データレベルを示している。ＭＤＯＡＬＬが感度補正画像データ、ＭＤＳＮが感度補正画像データ中の補正されたシーン成分、ＭＤＨＳがハウジング成分を示している。図２１に示すように、均一シーンの場合、補正されたシーン成分ＭＤＳＮは検知素子ｉに依らずに一定となる。感度補正画像データＭＤＯＡＬＬは補正されたシーン成分ＭＤＳＮとハウジング成分ＭＤＨＳの和となる。
【００６５】図２２は、均一シーンでない場合の感度補正画像データを示す図であり、横軸が検知素子の番号、縦軸が画像データレベルを示している。均一シーンでない場合は、シーン成分ＭＤＳＮは検知素子ｉに依らずに一定とはならないが、上述したように、シーン成分の輝度レベルに対応するよう光学シェーディング補正及び検知素子の特性バラツキ補正がされて、感度補正画像データＭＤＯＡＬＬは補正されたシーン成分ＭＤＳＮとハウジング成分ＭＤＨＳの和となる。
【００６６】（ｂ） ハウジングシェーディング補正（ｂ−１） ハウジング成分強度算出ハウジング成分強度演算部５８は、赤外線センサ１６の所定領域、例えば、中央のセンタライン上の検知素子についての感度補正データＭＤＯＡＬＬｉの平均値ＭＯＵＴをフレーム毎に計算する。フレームとは、赤外線センサ１６から出力される一定周期、例えば、１６ｍｓ毎に出力される１画面のデータをいう。各フレームの所定領域の感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉについて、ＭＤＯＡＬＬｉ＝ＩＳ＋ＭＤＨＳｉであると仮定する。ここで、ＩＳは均一シーンの場合の感度補正データＭＤＯＡＬＬｉに含まれるシーン成分、ＭＤＨＳｉはハウジング成分である。ＭＤＨＳｉ＝Ｉｈ×ＰＲＯＦｉと表されるので、仮定数値Ｉｈj、初期仮設定シーンレベルＩＳkについて、所定領域における、｛ＩＳk−（ＭＤＯＡＬＬｉ−Ｉｈｊ×ＰＲＯＦｉ｝2の和である二乗誤差ＳＥ(j,k)を算出する。尚、仮定数値ＩＳｋは感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉに含まれうるシーン成分の最小レベルから最大レベルまでの範囲の値を取る。例えば、平均値ＭＯＵＴ／Ｍ（Ｍは計算回数）からＭＯＵＴ×（Ｍ＋１）／Ｍの範囲とする。仮定数値Ｉｈｊは、感度補正画像データＯＵＴＡＬＬｉに含まれうるハウジングシェーディング成分の最小レベルから最大レベルまでに対応する範囲の値を取る。例えば、平均値ＭＯＵＴ／ＭからＭＯＵＴ×（Ｍ＋１）／Ｍの範囲とする。そして、二乗誤差ＳＥ(j,k)が最小となるＪ，Ｋに対応するＩＳｋ及びＩｈｊを算出する。このＩｈｊがハウジング成分強度Ｉｈとなる。
【００６７】（ｂ−２） ハウジングシェーディング補正量算出ハウジングシェーディング補正量算出部６０は、赤外線センサ１６の全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に記憶されているハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉとハウジング成分強度Ｉｈとを乗算して、ハウジングシェーディング補正量ＭＤＨＳｉ＝ＰＲＯＦｉ×Ｉｈを出力する。
【００６８】（ｂ−３） ハウジングシェーディング補正ハウジングシェーディング補正演算部６２は、感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉからハウジングシェーディング補正量ＭＤＨＳｉを減算して、ハウジングシェーディング補正画像データＯＵＴｉ＝ＭＤＯＡＬＬｉ−ＭＤＨＳｉを出力する。図２１に示すように均一シーンについては、ハウジングシェーディング補正画像データＯＵＴｉは均一シーンＭＤＳＮｉのみとなり、検知素子ｉによらず一定となる。また、均一シーンでない場合であっても、シーンが部分的に均一となる場合、例えば、図２２中の右端近辺に位置する検知素子により検出されるシーンでは、最小二乗法が適用可能であり、ハウジングシェーディング成分が補正されて、シェーディング補正画像データＯＵＴｉは図２２に示すシーン成分ＭＤＳＮｉのみとなりハウジングシェーディング補正される。また、シーンが部分的にも均一とはならない場合は、最小二乗法を適用することができないため、ハウジグシェーディング補正を行うことができないが、ＩｈＫが概略０となるので、ハウジグシェーディング補正量が概略０となって、ハウジングシェーディング補正演算部６２より出力されるデータＯＵＴｉが無条件にハウジングシェーディング補正処理を行うことに起因する画質劣化が生じることはない。
【００６９】（ｃ） 画像処理画像処理装置４４は、シェーディング補正部４２により、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正された、検知素子ｉについての画像データＯＵＴｉを入力して、該当する画像処理を施して、ディスプレイ等に表示する。このとき、画像データＯＵＴｉは、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正されているので、画像処理の品質を向上させることができる。例えば、赤外線撮像装置がミサイルシーカに搭載された場合には、より確実に目標を追尾することができる。
【００７０】第２実施形態図２３は、本発明の第２実施形態により赤外線撮像装置の構成図であり、図２中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。走査装置１５０はカメラヘッド２の視軸を走査する装置である。視軸とは、レンズ８の中心を通る赤外線の光路をいう。入力されるシーンが局所的にも均一でない場合にも、視軸を走査し、走査して得られた画像データを平滑化して、局所的に均一なシーンを得ることにより、ハウジングシェーディング補正を可能にするためである。
【００７１】図２４は視軸の走査を示す図であり、特に、同図（ａ）は垂直方向の視軸の走査を示す図であり、同図（ｂ）は水平方向の視軸の走査を示す図である。図２４（ａ）に示すように、視軸１６０は、水平方向に配設された軸１６２を中心として、上下方向にカメラヘッド２が回転することにより、１６４から１６６までの範囲１６８を垂直方向に走査する。また、図２４（ｂ）に示すように、視軸１６０は、軸１６２に直交する垂直方向に配設された軸１７１を中心として、水平方向にカメラヘッド２が回転することにより、１７２から１７４までの範囲１７６を水平方向に走査する。走査装置１５０は、軸１６２を中心として、水平及び垂直方向に一定範囲を一定周期で移動することにより視軸を走査する。視軸走査は、局所的に均一シーンを得られれば良く、例えば、周波数約１Ｈｚ、撮像装置視野と同等の走査半径の円形走査とする。
【００７２】図２５は、走査装置１５０の構成例を示す図であり、赤外線撮像装置がミサイルシーカに搭載された場合における水平断面図である。図２５に示すように、カメラヘッド２が赤外線透過材料から成るドーム１８０に収容されて保護されている。ジンバル１５０に配設された軸１６２を中心にカメラヘッド２を垂直に走査することにより、視軸１６０が垂直に走査される。また、図２５中の軸１６２と同様に垂直方向にジンバル１５０に配設された軸を中心にカメラヘッド２を水平に走査することにより、視軸１６０が水平方向に走査される。
【００７３】図２６は、図２３中のシェーディング補正部１５２の構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。図２６に示すように、シェーディング補正部１５２は、図３に示すシェーディング補正部４２に平滑化処理部１９０が付加されていること、ハウジング成分強度演算部１９２が、感度補正演算部５６から出力される感度補正画像データではなく、平滑化処理部１９０から出力される出力画像データに対してハウジング成分強度を算出することが、図３に示すシェーディング補正部４２と異なる。平滑化処理部１９０は、走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸を走査して得られた画像データの各検知素子ｉの感度補正画像データを一定フレーム数積分してから平均化処理を行って、ハウジング成分強度演算部５８に出力する。画像データは視軸が走査されて得られたものであることから、各検知素子ｉについて平滑化処理を実行することにより得られる積分平均化画像データは、視軸変動範囲の画像データを平均化したものとなるので、各検知素子への入射シーン成分が殆ど平均化、均一化されることと等価となり、局所的に均一シーンの画像データを得ることができる。平滑化は、例えば、視軸走査周期と同じ時間のフレームに対して行うものとする。視軸走査周期を約１秒とすると、平滑化は、約１秒間（フレーム周波数１００Ｈｚの場合は１００フレーム分）の画像データを積分し、積分した画像データをフレーム数で除算する。平滑化のフレーム数が２のべき乗であるとき、除算はビットシフトすることにより実現可能であり、処理が簡単になる。積分平均化データは平滑化対象時間毎に更新されることになる。
【００７４】図２７は、図２６中の平滑化処理部１９０の構成図である。図２７に示すように、平滑化処理部１９０は、加算器２００、ＲＡＭ２０２、セレクタ２０４、シフタ２０６及び積算回数制御部２０８を有する。加算器２００は、感度補正演算部５６より出力される各検知素子ｉについての感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉとセレクタ２０４の出力データを加算して、ＲＡＭ２０２にデータ信号を出力する。ＲＡＭ２０２は、複数フレーム分加算された画像データを蓄積するためのメモリである。セレクタ２０４は、積算回数制御部２０８から出力される選択信号に従ってシフタ２０６及び加算器２００のいずれかに出力する。シフタ２０６は、積算回数制御部２０８の指示に従って、セレクタ２０４より入力される積分画像データのレベルをビットシフトして、積分平均化画像データを出力する。積算回数制御部２０８は、感度補正画像データフレーム及びフレーム内の各検知素子の出力に同期して、次の処理を行う。(1)一定数のフレーム周期で、ＲＡＭ２０２にメモリされたデータをクリアする。(2)加算器２００に入力された検知素子ｉについての感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉに該当する読み出しアドレス信号をＲＡＭ２０２に出力する。(3)加算器２００が加算した検知素子ｉについての感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉに該当する書き込みアドレス信号をＲＡＭ２０２に出力する。(4)積分期間では加算器２００に、積分期間の終了時にはシフタ２０６に出力するようセレクタ２０４に選択信号を出力する。(5)積算平均化画像データが出力されていることを示す制御信号をハウジング成分強度演算部１９２に出力する。尚、ここで記載した複数フレームの画像データの積算を一定フレーム数毎に繰り返す平滑化処理の方法は一実施例であり、その他の方法、例えば、「移動平均法」，「指数平滑化法」などと呼ばれる方法等も、画像データを素子毎に時間的平滑する方法であれば、適用できることは勿論である。
【００７５】ハウジング成分強度演算部１９２は、平滑化処理部１９０より出力される、積分平均化画像データがイネーブルであることを示す制御信号に同期して、所定の領域の検知素子ｉについての積分平均化画像データからハウジング成分強度Ｉｈを算出して、ハウジングシェーディング補正演算部６０に出力する。
【００７６】以下、図２３の赤外線撮像装置の動作説明をする。
【００７７】（１） 感度補正校正データの作成感度補正データの作成は、第１実施形態と同様である。
【００７８】（２） ハウジング応答プロファイルの作成ハウジング応答プロファイルの作成は、第１実施形態と同様である。
【００７９】（３） 赤外線撮像装置の運用時の動作（ａ） 視軸走査ミサイルのシーカー等の各種分野に適用された赤外線撮像装置は、ジンバル等の走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸を一定周期で走査させる。例えば、周波数約１Ｈｚ、撮像装置視野と同等の走査半径の円形走査とする。尚、ミサイルシーカでは、走査装置１５０としてのジンバルは、視軸を目標方向に指向・追尾させることを目的として備えられたものであり、この目的を果たす必要がある。そこで、局所的に均一なシーンを得るための視軸走査は、目標捜索・追尾等と並行して連続的又は間欠的に行うことができる。視軸走査する時間は、カメラヘッド２の温度変化によりハウジングシーディング成分が変化しない限り、ハウジングシェーディング成分の計算をする必要がないので、間欠的視軸走査でも支障がない。走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸が走査されて得られた画像データは、ＡＤ変換器４０によりディジタル画像データに変換されて、感度補正演算部５６に入力される。
【００８０】（ｂ） 感度補正感度補正演算部５２は、第１実施形態と同様にして、ディジタル画像データの感度補正をして、検知素子ｉについての6感度補正画像データを平滑化処理部１９０及びハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【００８１】（ｃ） 平滑化処理平滑化処理部１９０は、各検知素子ｉの感度補正画像データについて、一定フレーム数積分してから、ビットシフト等により平均処理を行って、積分平均化画像データ及び積分平均化画像データが出力されていることを示す制御信号をハウジング成分強度演算部１９２に出力する。このとき、入力のディジタル画像データが視軸走査されて得られたものであることから、各検知素子ｉについて積分平均化画像データは、局所的に均一シーンに等価となる。
【００８２】（ｄ） ハウジング成分強度算出ハウジング成分強度演算部１９２は、平滑化処理部１９０より出力される、積分平均化画像データがイネーブルであることを示す制御信号に同期して、所定の領域の検知素子ｉについての積分平均化画像データから、第１実施形態と同様にして、ハウジング成分強度Ｉｈを算出して、ハウジングシェーディング補正演算部６０に出力する。このとき、積分平均化画像データは局所的に均一シーンとなっているので、第１実施形態に比べてより正確にハウジング成分強度を計算することができる。
【００８３】（ｅ） ハウジングシェーディング補正量算出ハウジングシェーディング補正演算部６０は、検知素子ｉについて、赤外線センサ１６の全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に記憶されているハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉとハウジングシェーディング強度成分Ｉｈとを乗算して、ハウジングシェーディング補正量をハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【００８４】（ｆ） ハウジングシェーディング補正ハウジングシェーディング補正演算部６２は、検知素子ｉについての感度補正画像データからハウジングシェーディング補正量を減算して、画像処理装置４４に出力する。
【００８５】（ｇ） 画像処理画像処理装置４４は、シェーディング補正部１５２により光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正された画像データを入力して、該当する画像処理を施して、ディスプレイ等に表示する。このとき、画像データは、第１実施形態と同様に光学系シェーディング補正及び第１実施形態よりもより正確にハウジングシェーディング補正されているので、第１実施形態よりも更に画質を向上させることができる。
【００８６】第３実施形態図２８は、本発明の第３実施形態により赤外線撮像装置の構成図であり、図２３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。第１及び第２実施形態の感度補正演算部５６での検知素子の特性バラツキ補正は、一般に特性バラツキ補正が経時変化のない基本特性のバラツキ補正に対応したものであるのに対して、シェーディング補正部２１０は、更に、経時変化を示し使用中に発生する特性バラツキをオフセット補正により補正するものである。
【００８７】図２９は、図２８中のシェーディング補正部２１０の構成図であり、図２６中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。局所補正データ作成部２２０は、平滑化処理部１９０により検知素子ｉについての積分平均化画像データに対して、次の処理を行う。(1) 検知素子ｉの周辺素子の平均値を算出する。(2)各検知素子ｉの画像データレベルを、周辺素子の平均値から減算して、検知素子ｉについてのオフセット校正値として、オフセット補正部２２２に出力する。平滑化処理部１９０により局所的に均一なシーンが得られているので、前記オフセット校正値により経時変化による特性バラツキが補正されるのは、周辺素子の平均値と注目素子ｉの差分が経時変化による特性バラツキと推定されるからである。
【００８８】図３０は、図２９中の局所補正データ作成部２２０の構成図である。図３０に示すように、局所補正データ作成部２２０は、局所領域内平均値演算部２３０、ＲＡＭ２３２及び加算器２３４を有する。局所領域内平均値演算部２３０は、検知素子ｉの周辺素子の平均値（局所領域内平均値）を算出する。周辺素子は、例えば、注目素子を中心とする上下・左右の１１素子×１１素子の画像データとする。ＲＡＭ２３２は、全ての検知素子ｉの積分平均化画像データを蓄積するメモリである。加算器２３４は、検知素子ｉについての局所領域内平均値の出力に同期して、検知素子ｉについての積分平均化画像データをＲＡＭ２３２から読み出して、局所領域内平均値から積分平均化画像データを減算して、検知素子ｉについての補正校正量を出力する。
【００８９】図３１は、図２９中のオフセット補正部２２２の構成図である。図３１に示すように、オフセット補正部２２２は、加算器２４０を有する。加算器２４０は、検知素子ｉについての感度補正画像データと検知素子ｉについての補正校正量を加算して、感度補正画像データに対して経時変化による特性バラツキを補正する。
【００９０】以下、図２８の赤外線撮像装置の動作説明をする。
【００９１】（１） 感度補正校正データの作成感度補正データの作成は、第１実施形態と同様である。
【００９２】（２） ハウジング応答プロファイルの作成ハウジング応答プロファイルの作成は、第１実施形態と同様である。
【００９３】（３） 赤外線撮像装置の運用時の動作（ａ） 視軸走査第２実施形態と同様にして、ジンバル等の走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸を一定周期で走査させる。走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸が走査されて得られた画像データは、ＡＤ変換器４０によりディジタル画像データに変換されて、感度補正演算部５６に入力される。
【００９４】（ｂ） 感度補正感度補正演算部５２は、第１実施形態と同様にして、ディジタル画像データの感度補正をして、感度補正画像データを平滑化処理部１９０及びハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【００９５】（ｃ） 平滑化処理平滑化処理部１９０は、第２実施形態と同様にして、各検知素子ｉの感度補正画像データについて、積分平均化処理を行って、積分平均化画像データを出力する。
【００９６】（ｄ） 局所補正データ作成局所補正データ作成部２２０は、検知素子ｉについて、局所領域内平均値を算出する。検知素子ｉについて、その局所領域内平均値から積分平均化画像データを減算して、補正校正量を出力する。
【００９７】（ｅ） オフセット補正オフセット補正部２２２は、検知素子ｉについての感度補正画像データと検知素子ｉについての補正校正量を加算して、感度補正画像データに対して経時変化による特性バラツキを補正する。
【００９８】（ｆ） ハウジング成分強度算出ハウジング成分強度演算部１９２は、第２実施形態と同様にして、所定の領域の検知素子ｉについての積分平均化画像データから、ハウジング成分強度Ｉｈを算出して、ハウジングシェーディング補正演算部６０に出力する。尚、ハウジング成分強度演算部１９２の入力を感度補正画像データが平滑化処理部１９０により積分平均化された積分平均化画像データではなく、オフセット補正部２２２によりオフセット補正された画像データに対して平滑化処理部１９０と同様に積分平均化処理をした積分平滑化画像データとしても良い。
【００９９】（ｇ） ハウジングシェーディング補正量算出ハウジングシェーディング補正演算部６０は、赤外線センサ１６の全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に記憶されているハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉとハウジングシェーディング強度成分Ｉｈとを乗算して、ハウジングシェーディング補正量をハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【０１００】（ｈ） ハウジングシェーディング補正ハウジングシェーディング補正演算部６２は、検知素子ｉについてのオフセット補正補正画像データからハウジングシェーディング補正量を減算して、画像処理装置４４に出力する。
【０１０１】（ｉ） 画像処理画像処理装置４４は、シェーディング補正部２１０により、光学系シェーディング補正、経時変化による特性バラツキ補正及びハウジングシェーディング補正された画像データを入力して、該当する画像処理を施して、ディスプレイ等に表示する。このとき、画像データは、光学系シェーディング補正、経時変化による特性バラツキ補正及びハウジングシェーディング補正されているので、画像の品質を更に向上させることができる。
【０１０２】本発明は以下の付記を含むものである。
【０１０３】（付記１） 光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置であって、均一シーンを撮像したとき前記画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、前記赤外線検知素子毎に、前記光学系及び前記容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、前記各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データ及び前記ハウジング応答プロファイルに基づいて、ハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部と、を具備したことを特徴とする赤外線撮像装置。
【０１０４】（付記２） 前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記各ハウジング応答プロファイルと第１定数との積が該赤外線検知素子についてのハウジングシェーディング成分であると仮定して前記第１定数を算出し、前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データから該赤外線検知素子についてのハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積を減算して、ハウジングシェーディング成分を補正することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１０５】（付記３） 前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記感度補正画像データが該赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積からなるハウジングシェーディング成分とシーン成分を示す第２定数との和であると仮定して、該第２定数との和と前記感度補正画像データとの差との差の二乗の前記所定領域に位置する前記複数の赤外線検知素子についての和が最小となる第１定数を算出することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１０６】（付記４） 前記応答プロファイルは物理ディメンションのないデータであることを特徴とする付記３記載の赤外線撮像装置。
【０１０７】（付記５） 前記第２補正部は、前記所定領域の複数の赤外線検知素子についての感度補正画像データの平均値に基づいて前記第１定数及び前記第２定数を変化させることを特徴とする付記４記載の赤外線撮像装置。
【０１０８】（付記６） 前記各赤外線検知素子についての前記応答プロファイルは、前記カメラヘッドの前方に配置された黒体板の温度が一定条件下で、前記カメラヘッドの温度が第１温度のときの該赤外線検知素子についての第１画像データと、第２温度のときの該赤外線検知素子についての第２画像データとの差分データの第３定数倍であることを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１０９】（付記７） 前記第１補正部は、前記カメラヘッドの温度が一定条件下で、前記カメラヘッドの前方に配置された黒体板の温度が、第３温度のときの前記赤外線検知素子についての第３画像データ及び第４温度のときの前記赤外線検知素子についての第４画像データに基づく感度補正校正データに従って、光学系シェーディング成分を補正することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１１０】（付記８） 前記カメラヘッドの視軸を走査する走査装置と、赤外線センサの各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部とを更に具備し、前記第２補正部は前記平滑化画像データに基づいて前記第１定数を算出することを特徴とする付記２記載の赤外線撮像装置。
【０１１１】（付記９） 赤外線センサの各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部と、該各赤外線検知素子の周辺の領域の前記平滑化画像データの平均値と該赤外線検知素子の平滑化画像データとの差分に基づいて前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データを補正する第３補正部を更に具備したことを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１１２】（付記１０） 前記感度補正校正データは、前記複数の赤外線検知素子についての前記第３画像データの第１平均値と前記複数の赤外線検知素子についての第４画像データの第２平均値との第１差分と各赤外線検知素子についての前記第３画像データと前記該赤外線検知素子についての第４画像データとの第２差分との比率であるゲイン補正校正データ、前記各赤外線検知素子についての第３画像データに基づくオフセット補正校正データ及び前記第１平均値である付記７記載の赤外線撮像装置。
【０１１３】
【発明の効果】本発明によれば、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正をするので、画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の第１実施形態による赤外線撮像装置の構成図である。
【図３】図２中のシェーディング補正部の構成図である。
【図４】図２中の感度補正校正データ作成部の構成図である。
【図５】感度補正校正データ作成方法を示す図である。
【図６】感度補正校正データ作成フローチャートである。
【図７】図３中の感度補正演算部の構成図である。
【図８】感度補正フローチャートである。
【図９】図２中のハウジング応答プロファイル作成部の構成図である。
【図１０】ハウジング応答プロファイル作成方法を示す図である。
【図１１】ハウジング応答プロファイル作成フローチャートである。
【図１２】ハウジング応答プロファイル作成フローチャートである。
【図１３】ハウジング応答プロファイルの一例を示す図である。
【図１４】図３中のハウジング成分強度演算部の構成図である。
【図１５】二乗誤差算出フローチャートである。
【図１６】図３中のハウジングシェーディング補正量算出部の構成図である。
【図１７】ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせ及びハウジングシェーディング補正量算出のフローチャートである。
【図１８】図３中のハウジングシェーディング補正演算部の構成図である。
【図１９】シーン一定の場合の赤外線センサの照度分布を示す図である。
【図２０】検知素子の出力に含まれる信号成分を示す図である。
【図２１】均一シーンの場合の感度補正画像データを示す図である。
【図２２】均一シーンでない場合の感度補正画像データを示す図である。
【図２３】本発明の第２実施形態による赤外線撮像装置の構成図である。
【図２４】視軸の走査を示す図である。
【図２５】走査装置の一例を示す図である。
【図２６】図２３中のシェーディング補正部の構成図である。
【図２７】図２６中の平滑化処理部の構成図である。
【図２８】本発明の第３実施形態による赤外線撮像装置の構成図である。
【図２９】図２８中のシェーディング補正部の構成図である。
【図３０】図２９中の局所補正データ作成部の構成図である。
【図３１】図２９中のオフセット補正部の構成図である。
【図３２】カメラヘッドの一般的構成を示す図である。
【図３３】カメラヘッドの構成例を示す図である。
【図３４】図３２中の赤外線検知器の構成図である。
【図３５】コールドシールドの役割を示す図である。
【図３６】シェーディング成分を示す図である。
【符号の説明】
３４ 第１補正部
３６ 記憶部
３８ 第２補正部
【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、赤外線撮像画像データに含まれるシェーディングの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】全ての物体は、その温度が絶対零度以上であれば物体表面の原子あるいは分子の運動によりその温度に応じた電磁波を放射している。地球上の多くの物体の電磁波放射の最大の波長は赤外線領域にある。この赤外線を検出して画像処理をするのが赤外線撮像装置である。赤外線撮像装置は、受光装置のみで使われることが多く、装置を小形軽量にまとめられることが大きな特徴の一つである。一般にこれを受動方式（パッシブ方式）という。送信装置と受信装置の１組ででき上がるシステムを能動方式（アクティブ方式）という。赤外線パッシブ方式は電波レーダのように送信装置を使って電波を放射することがないのでも相手に気づかれずに秘匿性が高いという特徴があり、このため軍用として発展し赤外線技術開発の基礎となってきた。現在は民生品として画像装置を中心として多くの応用装置が市販されている。赤外線システムの受信装置は、赤外線を検出して電気信号に変換するカメラヘッド、アナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器及び各種アプリケーションに応じて、画像処理を画像処理装置等から構成される。
【０００３】図３２は、カメラヘッドの一般的構成図である。図３２に示すように、カメラへッド２は、光学系４及び赤外線検知器６より構成される。光学系４はレンズ８及び鏡筒１０から構成される。レンズ８は赤外線を集光する。鏡筒１０はレンズ８を支持すること及び鏡筒１０に入射された赤外線を吸収してノイズの原因となる赤外線反射を阻止することの役割を果たす。赤外線検知器６は、窓１２、コールドシールド１４、赤外線センサ１６、内筒１８及び外筒２０から構成される。窓１２は赤外線を透過する窓である。コールドシールド１４は、不要な赤外線が赤外線センサ１６に入射することを減らす役割を果たす。赤外線センサ１６は、各検知素子により入射赤外線強度に比例したレベルの信号を出力する役割を果たす。内筒１８及び外筒２０は赤外線センサ１６を収納して真空を維持する役割を果たす。
【０００４】図３３は、カメラヘッドの構成例を示す図である。図３３中のレンズ８は、複数のレンズ８ａ〜８ｄより構成される。８ａはＳｉ、８ｂはＺｎＳｅ、８ｃはＧｅ、８ｄはＳｉよりなる。窓１２はＧｅ、コールドシールド１４は金属板、赤外線センサ１６はＨｇ1-xＣｄxＴｅやＰｂ1-xＳｎxＴｅ等により構成される。内筒１８や外筒２０はコバールなどの金属からなる。
【０００５】図３４は、図３２中の赤外線検知器６の一例を示す図である。赤外線検知器６は、内筒１８及び外筒２０からなるデュア構造の真空断熱容器を用い、外筒２０の一部に窓１２を設けると共に、この窓１２に対向した内筒１８上に赤外線センサ１６を搭載する。真空断熱容器の内筒１８内に液体窒素のような冷媒を収容するか、或いはジュールトムソン式の冷却装置２８を所定温度に冷却して動作させる。赤外線センサ１６を取り囲むようにコールドシールド１４を配設して、不要な赤外線が赤外線センサ１６に入射することを抑制する。赤外線センサ１６の電極とこれらの導体パターンがボンディングワイヤ２２でボンディング接続され、導体パターンがボンディングワーヤ２４でリードピン２６にボンディング接続されている。リードピン２６より赤外線センサ１６で検知された赤外線が電気信号として外部に取り出されるようになっている。リードピン２６より外部に取り出されたアナログ電気信号は、ＡＤ変換器により所定ビットのディジタルデータに変換された後、目標物の追尾や医療用等、画像処理装置により各種画像処理が行われる。
【０００６】図３５は、コールドシールド１４の役割を示す図である。コールドシールド１４は赤外線センサ１６を囲むように配設されており、内面は黒塗装されており、内面側壁に不要な赤外線が赤外線センサ１６に入射するのを減らすためのバッフル３０が設けられている。赤外線センサ１６面上のＡの位置では、符号３２で示される範囲の赤外線がレンズ８を通過するように設計されている。尚、図３５中の破線は後述するハウジング成分である。
【０００７】一般に、カメラヘッド２より撮像される画像は、均一な放射輝度分布を有するシーン又は対象物体を撮像したとき、赤外線センサ１６の面上での照度分布が均一にならず、赤外線センサ１６の出力信号が視野位置に対して二次関数分布を示す。これがシェーディングと呼ばれる現象である。こうしたシェーディングが顕著になると、撮像対象のシーン又は対象物体の正確な画像が得られず、撮像目的が達成できなくなる場合がある。撮像装置においてシーン又は対象物体の正確な画像情報を再生するためには赤外線センサ１６の出力信号からシェーディング成分のみを効果的に除去できるシェーディング補正方法が求められている。
【０００８】図３６は、シェーディングを説明する図である。赤外線撮像装置におけシェーデングには、光学系シェーディング成分とハウジングシェーディング成分の２成分がある。光学系シェーディング成分とは、シーン成分４０が光学系有効開口部分を通過して結像する際に、赤外線センサ１６の面上の照度に分布が生じるシェーディングである。ハウジングシェーディング成分は、鏡筒１０、内筒１８及び外筒２０（以下、これらをハウジング）自身が放射した赤外線が赤外線センサ１６に入射する成分（ハウジング成分４２）に起因して発生するシェーディングである。このハウジングシェーディング成分は可視撮像装置にはない赤外線撮像装置に特有なものであり、このシェーディング成分を如何に効果的に補正するかが赤外線撮像装置におけるシェーディング補正方法の重要な課題となる。尚、ハウジング成分とハウジングシェーディング成分の区別は次の通りである。前者は検知素子に入射する光の内、ハウジングから来るもの。後者は光学系シェーディング成分に対比して使用し、ハウジング成分に起因するシェーディング成分である。
【０００９】赤外線撮像装置において、ハウジングシェーディング成分に着目したシェーディング補正方法として、以下の技術が知られている。
【００１０】（１） 特公平７−３２４６７号公報（従来技術１）は、光学系鏡筒の温度を温度センサで測定し、測定した温度データとメモリに格納した各検知素子から鏡筒を見たときの立体角テーブルとからハウジング成分を計算し、この計算結果を画像データから減算することによりハウジングシェーディング成分を補正して、この結果に対してメモリに格納された周辺光量分布データを乗算することにより光学系シェーディング成分を補正することを開示している。
【００１１】（２） 特許第２７３１９６号公報（従来技術２）は、ライン状検知器から出力される画像信号複数ライン分を記憶して、これを各素子毎に積分平均化し、この平均化画像信号を低域フィルタ処理することによりシェーディング成分を抽出し、このシェーディング成分を元の画像信号から除去することを開示している。
【００１２】（３） 特開平５−２９２４０３号公報（従来技術３）は、光学系の焦点調整を一時的にずらして画像をぼやけさせることにより、シーンの放射輝度分布が一定でない場合にも各検知素子に均一な赤外線が入射するようにして、そのときの各検知素子の出力を補正用データとして使用することを開示している。
【００１３】（４） 特開平５−２９２４０３号公報（従来技術４）は、撮像装置の視軸を強制的に走査しながら通常撮像時の各検知素子の出力信号を平均化・平滑化し、この平滑化データを利用して、通常撮像時に連続して補正しようということを開示している。この技術は、視軸走査と信号平滑化の組み合わせにより、従来技術３の光学系焦点ずれと同様な効果、即ち、シーンの放射輝度分布が一定でない場合にも時間平均的には各検知素子に均一な赤外線が入射したと等価な状態を実現し、補正データを作成しようとするものである。具体的には、平滑化データから作成された校正データにおける各画素の全画素平均値からの偏差を、補正対象画像データから加減算するものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の技術では、以下の課題があった。従来技術１は、鏡筒温度測定値と各検知素子から鏡筒を見たときの立体角を用いてハウジング成分を求めているが、鏡筒１０から各検知素子に入射する赤外線に起因するハウジング成分については計算可能な成分が多く比較的正確に補正できるが、窓１２、コールドシールド１４、内筒１８、外筒２０等の赤外線検知器容器に起因するハウジング成分は計算困難な成分が多く、計算では正確な補正はできない。赤外線検知器容器から入射される赤外線に起因するハウジング成分は、通常、鏡筒１０から入射する赤外線に起因するハウジング成分に対して無視できないレベルであるため、従来技術１では、ハウジングシェーディング成分を正確には補正できず、正確なシェーディング補正が不可能となる。また、従来技術１は、例えば、ミサイルシーカ等の小型・高速応答が要求されるジンバルの可動構造に赤外線撮像装置を搭載する場合に、温度計測のための配線が付加されるため可動部駆動性能を劣化させるという問題もある。
【００１５】従来技術２は、温度計測の必要がなく、通常撮像中の検知素子出力から直接シェーディング成分を抽出しようとするものであり、従来技術１での問題点の解決が意図されているが、低域フィルタ処理によっては、正確なシェーディング成分を抽出できない問題がある。即ち、一般に、シーンから入射する成分には種々の空間周波数成分が混合されており、シェーディング成分とシーン成分を空間周波数によって弁別し、シェーディング成分のみを抽出するのは実際上は困難である。
【００１６】従来技術３は、焦点をずらす操作は撮像装置としての使用目的を一時的に中断することになるという問題点と共に、補正用データを取得したときからハウジング温度やシーン温度が変化すると補正データとしての適合性がなくなるため、正確なシェーディング補正が不可能になるという問題点がある。
【００１７】従来技術４は、シェーディング補正が可能ではあるが、山の稜線などのようにシーン成分に構造的分布があると平滑化データ中にシーン成分の分布が残って均質データとはならず、それが補正演算において画像データ中に反映され、その結果、シーン画像が変質するという問題点がある。
【００１８】本発明の目的は、シーン温度やハウジング温度が変化しても良好なシェーディング補正を行って、正確なシーン画像の再生を可能とする赤外線撮像装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれば、光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置であって、均一シーンを撮像したとき前記画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、前記赤外線検知素子毎に、前記光学系及び前記容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、前記各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データ及び前記ハウジング応答プロファイルに基づいてハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部とを具備したことを特徴とする赤外線撮像装置が提供される。
【００２０】好ましくは、前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記感度補正画像データが該赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルと第１定数との積からなるハウジング成分とシーン成分を示す第２定数との和であると仮定して、該第２定数との和と前記感度補正画像データとの差の二乗の前記複数の赤外線検知素子についての和が最小となる第１定数を算出し、前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データから該赤外線検知素子についてのハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積を減算して、ハウジングシェーディング成分を補正する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態の説明をする前に本発明の原理を説明する。図１は本発明の原理図である。図１に示すように、赤外線撮像装置は、第１補正部３４、記憶部３６及び第２補正部３８を具備する。第１補正部３４には、光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データが入力される。第１補正部３４は、均一シーンを撮像したとき画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して、感度補正画像データを作成する。これにより、感度補正画像データから光学系シェーディング成分が補正されて、均一シーンの場合には、シーン成分が全ての赤外線検知素子について同じになる。
【００２２】記憶部３６には、赤外線検知素子毎に、容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルが記憶されている。第２補正部３８は、各赤外線検知素子についての感度補正画像データ及びハウジング応答プロファイルに基づいてハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する。これにより、ハウジングシェーディング補正画像データからはハウジングシェーディング成分が補正される。このハウジングシェーディング補正画像データに基づいて、各種画像処理が実施される。そのため、画質が向上する。
【００２３】第１実施形態図２は本発明の第１実施形態による赤外線撮像装置の構成図であり、図３２中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。この赤外線撮像装置は、撮像画像から光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング成分の除去が可能な撮像装置であれば良い。この赤外線撮像装置は、図２に示すように、カメラヘッド２、ＡＤ変換器４０、シェーディング補正部４２及び画像処理装置４４を具備する。カメラヘッド２は、図３２に示すカメラヘッド２と実質的に同一であるが、本実施形態の赤外線撮像装置は、検知素子の物理位置の違いによる光学系シェーディング成分及びハウジングシェーディング成分の補正を行うものである。ＡＤ変換器４０は、赤外線センサ１６のアナログ画像データを所定ビットのディジタル画像データに変換して、シェーディング補正部４２に出力する。ディジタル画像データのビット数は、アプリケーションに応じて定められるものである。このとき、ディジタル画像データと共にフレームの先頭を示す制御信号及びディジタル画像データに同期したクロック信号が入力される。フレームとは、１画面のディジタル画像データをいう。
【００２４】シェーディング補正部４２は、次の機能を有する。(i)感度補正校正データを元に各検知素子についてのディジタル画像データから光学系シェーディング補正をする。ここで、光学系シェーディング補正とは、均一シーン（シーンの輝度レベルが同じであること）が入力されたとき、検知素子の物理位置の違いによる画像信号レベルを補正して、シーン成分のレベルが均一となるようディジタル画像データの補正をすることをいう。 (ii)ハウジング応答プロファイルを元に感度補正画像データに含まれるハウジング成分を算出する。(iii)感度補正画像データからハウジングシェーディング成分を補正する。
【００２５】画像処理装置４４は、ＣＰＵ、メインメモリ、ＲＯＭ、ディスプレイ等を有し、目標物の追尾や医療用等のアプリケーションに応じた画像処理を行って、ディスプレイに表示等の処理を行う。シェーディング補正部４２は、ＣＰＵ、メインメモリ、ＲＯＭにより構成可能であり、画像処理装置４４を構成するＣＰＵ等のユニットと共有することも可能である。これにより、シェーディング補正部４２が容易且つ低コストで実現可能である。
【００２６】図２中の破線により示される、感度補正校正データ作成部４６及びハウジング応答プロファイル作成部４８は、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正を行うための前準備として赤外線撮像装置の運用前に必要とされる機能を果たす機能部であって、運用中は必ずしも必要とされない機能であり、赤外線撮像装置に搭載しても良いが、本実施形態では、運用中の赤外線撮像装置に搭載せずに別ユニットによって構成している。例えば、ミサイルシーカ等のように軽量化が望まれること、赤外線撮像装置が狭い場所に配設され、感度補正校正データ作成部４６及びハウジング応答プロファイル作成部４８の機能を赤外線撮像装置に搭載することが困難である場合には、本実施形態のように別ユニットにより機能させる。
【００２７】感度補正校正データ作成部４６は、赤外線撮像装置とは別ユニットにより構成され、光学系シェーディング補正（感度補正）のための感度補正校正データを赤外線撮像装置が運用される前に作成する。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、赤外線撮像装置とは別ユニットにより構成され、ハウジングシェーディング補正をするためのハウジング応答プロファイルを赤外線撮像装置が運用される前に作成する。ハウジング成分は、ハウジング放射パワーに比例する。例えば、シーンの放射パワーが０であると仮定し、ハウジング放射パワーがＷ１のときの検知素子ｉについてのディジタル画像データをＨＳｉ１とすると、ハウジング放射パワーがＷ２のときの検知素子ｉについてのディジタル画像データＨＳｉ２＝（Ｗ２／Ｗ１）×ＨＳｉ１となり、比例定数（Ｗ２／Ｗ１）は、検知素子ｉにかかわらず、全検知素子について一定である。よって、カメラヘッド２が任意の温度での検知素子ｉのハウジング成分はＨＳｉ１の定数倍となる。従って、プロファイルを各検知素子ｉについてのディジタル画像データＨｉ１の定数倍とすれば良いことが分かるが、実際のプロファイル値及びその物理ディメンジョンは後述するように計算が容易であることの観点より決定される。
【００２８】図３は、図２中のシェーディング補正部４２の構成図である。図３に示すように、シェーディング補正部４２は、感度補正演算部５２、ハウジング応答プロファイルメモリ５６、ハウジング成分強度演算部５８、ハウジングシェーディング補正量算出部６０及びハウジングシェーディング補正演算部６２を有する。感度補正演算部５２は、後述するように、感度補正校正データに従って感度補正画像データを作成するが、この感度校正データは赤外線撮像装置の稼動前に図２中の感度補正校正データ作成部４６により作成される。
【００２９】感度補正校正データには、オフセット補正校正データ、ゲイン補正校正データ及び平均値データがある。オフセット補正校正データは、各検知素子ｉ毎に設定されるものであり、カメラヘッド２の温度がＴa、均一シーンの温度がＴLのときの、各検知素子ｉから出力されたハウジング成分を含むディジタル画像データＬｉである。平均値データは、全検知素子ｉに渡るＬｉの平均値Ｌである。ゲイン補正校正データｇｉは、検知素子ｉ毎に設定されるものであり、カメラヘッド２の温度Ｔa、均一シーン温度ＴHのときの、各検知素子ｉから出力されたハウジング成分を含むディジタルデータＨｉとすると、次式（１）で表される。
【００３０】
ｇｉ＝（Ｈ−Ｌ）／（Ｈｉ−Ｌｉ) ・・・（１）
但し、Ｈは全検知素子に渡るＨｉの平均値、Ｌは全検知素子に渡るＬｉの平均値である。
【００３１】図４は、図３中の感度補正校正データ作成部４６の構成例を示す図である。図４に示すように、感度補正校正データ作成部４６は、低温均一データ取得部７０、高温均一データ取得部７２、オフセット補正校正データ作成部７４、ゲイン補正校正データ作成部７６及び平均値算出部７８を有する。図５は、感度補正校正データ作成方法を示す図である。図６は、感度補正校正データ作成フローチャートである。
【００３２】（ａ） データ取得処理感度補正校正データを作成するには、図５に示すように、カメラヘッド２の前面に黒体板９０を配置する。黒体板９０は、均一シーンを得るための放射体の一例であり、例えば、表面を荒くしたアルミニウム等の金属板に黒体塗料を塗布したものである。温度制御部９２は、黒体板９０の温度を制御するものである。
【００３３】ステップＳ２において、カメラヘッド２の温度Ｔa、例えば、Ｔa＝１０℃、黒体板９０の温度ＴL、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０を撮像する。低温均一データ取得部７０は、各検知素子ｉの出力レベルＬｉを取得してメモリに記憶する。ステップＳ４において、高温均一データ取得部７２は、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴH、例えば、３０℃の条件下で、黒体板９０を撮像する。高温均一データ取得部７２は、各検知素子ｉの出力レベルＨｉを取得してメモリに記憶する。
【００３４】（ｂ） 計算処理ステップＳ８において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、全ての検知素子ｉに渡るＬｉの平均値Ｌを算出する。ステップＳ１０において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、全ての検知素子ｉに渡るＨｉの平均値Ｈを算出する。ステップＳ１２において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、各検知素子ｉについて、式（１）で示すゲイン補正校正データｇｉを算出する。Ｈｉ，Ｌｉ，Ｈ，Ｌは、ハウジングシェーディング成分を含むが、カメラヘッド２の温度Ｔaが一定なので、黒体板９０の温度ＴL、ＴHのときの、ハウジング放射パワーが同じであり、Ｈｉ及びＬｉ並びにＨ及びＬは，それぞれ同じハウジングシェーディング成分を含むので、ｇｉはハウジングシェーディング成分を含まない。
【００３５】（ｃ） データ書込処理ステップＳ１３において、オフセット補正校正データ作成部７４は、全ての検知素子ｉについて、出力レベルＬｉをオフセット補正校正データメモリ８０に書き込む。ステップＳ１４において、ゲイン補正校正データ作成部７６は、検知素子ｉについてのゲイン補正校正データｇｉをゲイン補正校正データメモリ８２に書き込む。ステップＳ１６において、平均値算出部７８は、平均値Ｌを平均値格納メモリ８４に書き込む。
【００３６】図７は、図３中の感度補正演算部５６の構成図である。図７に示すように、感度補正演算部５６は、オフセット補正校正データメモリ８０、ゲイン補正校正データメモリ８２、平均値格納メモリ８４、加算器９０、乗算器９２及び加算器９４を有する。図８は、感度補正フローチャートである。ステップＳ２０において、加算器９０は、ＡＤ変換器４０より図示しないクロックに同期してシリアルに出力される検知素子ｉについてのディジタル画像データＯＡＬＬｉを入力する。ステップＳ２２において、加算器９０は、検知素子ｉについてのオフセット補正校正データＬｉをオフセット補正校正データメモリ８０より読み出す。ステップＳ２４において、加算器９０は、（ＯＡＬＬｉ−Ｌｉ）を計算する。ステップＳ２６において、乗算器９２は、検知素子ｉについてのゲイン校正補正データｇｉをゲイン補正校正データメモリ８２より読み出す。ステップＳ２８において、乗算器９２は、（ＯＡＬＬｉ−Ｌｉ）×ｇｉを計算する。ステップＳ３０において、加算器９４は、平均値メモリ８４から平均値Ｌを読み出して、画像データＸｉ＝（（ＯＡＬＬｉ−Ｌｉ）×ｇｉ＋Ｌ）を計算する。尚、平均値Ｌはオフセット補正校正データＬｉを検知素子ｉの全てについて平均化する計算によって作成することもできる。
【００３７】以下に、画像データＸｉが感度補正されていることを説明する。本発明の説明において、感度補正とは、光学的シェーディング補正及び検知素子の特性バラツキ補正をいい、シーン均一の場合に、シーン成分が検知素子によらずに一定となるような補正をいう。ＯＡＬＬｉ＝ＳＮｉ＋ＨＳｉ，Ｌｉ＝ＳＮＬｉ＋ＨＳＬｉ，Ｌ＝ＳＮＬ＋ＨＳＬとする。ＳＮはシーン成分、ＨＳはハウジング成分を表す。Ｘｉ＝（ＳＮｉ−ＳＮＬｉ）×ｇｉ＋ＳＮＬ＋（ＨＳｉ−ＨＳＬｉ）×ｇｉ＋ＨＳＬとなる。ｇｉはハウジングシェーディング成分を含まないので、（（ＳＮｉ−ＳＮＬｉ）×ｇｉ＋ＳＮＬ）は、シーンが均一であるとき、全素子について略同一の値となり、感度補正されたシーン成分である。（（ＨＳｉ−ＨＳＬｉ）×ｇｉ＋ＨＳＬ）は、感度補正によりハウジング成分ＨＳｉとは異なる値となっているが、ＨＳｉが大きくなるとこの値が大きくなり、ＨＳｉの特徴を表している。この値は後述するようにしてハウジングシェーディング成分として除去される。よって、画像データＸｉはハウジグ成分を含んでいるが、感度補正されたデータである。以下、この画像データを感度補正画像データと呼ぶ。また、シーン均一でないときにも、ディジタル画像データＯＡＬＬｉの画像データレベルに応じてハウジングシェーディング成分を含まないゲイン補正校正データｇｉによりディジタル画像データを補正しているので、シーンの輝度レベルに応じて感度補正される。
【００３８】図９は、図３中ハウジング応答プロファイル作成部４８の一例を示す構成図である。図９に示すように、ハウジング応答プロファイル作成部４８は、低温ハウジングデータ取得部１００、高温ハウジングデータ取得部１０２、低温黒体板データ取得部１０４、高温黒体板データ取得部１０６、ハウジングデータ差分演算部１０８、黒体板データ差分演算部１１０及びハウジング応答プロファイル計算部１１２を有する。図１０は、ハウジング応答プロファイル作成方法を示す図である。図１１及び図１２は、ハウジング応答プロファイル作成フローチャートである。
【００３９】（ａ） データ取得処理ハウジング応答プロファイルを作成するには、図１０に示すように、カメラヘッド２を恒温槽１２０に収容する。恒温槽１２０内の温度は、温度制御部１２２により制御する。カメラヘッド２の前面に黒体板９０を配置する。黒体板９０の温度は、温度制御部９２により制御する。図１１中のステップＳ４０において、カメラヘッド２の温度Ｔa、例えば、Ｔa＝１０℃、黒体板９０の温度Ｔt、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０を撮像する。低温ハウジングデータ取得部１００は、各検知素子ｉの出力レベルＨＬｉを取得してメモリに記憶する。ステップＳ４２において、カメラヘッド２の温度ＴH、例えば、ＴH＝３０℃、黒体板９０の温度Ｔtの条件下で、黒体板９０を撮像する。高温ハウジングデータ取得部１０２は、各検知素子ｉの出力レベルＨＨｉを取得してメモリに記憶する。ステップＳ４４において、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴLの条件下で、黒体板９０を撮像して、各検知素子ｉの出力レベルＳＬｉを取得する。ステップＳ４６において、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴHの条件下で、黒体板９０を撮像して、各検知素子ｉの出力レベルＳＨｉを取得する。ここで、各検知素子ｉの出力レベルＨＬｉ，ＨＨｉ，ＳＬｉ，ＳＨｉは各々感度補正演算部５２の出力である感度補正画像データである。
【００４０】（ｂ） 計算処理ステップＳ５２において、ハウジングデータ差分演算部１０８は、各検知素子ｉの出力レベル差ΔＨｉ＝ＨＨｉ−ＨＬｉを計算する。黒体板９０の温度Ｔtが一定の条件の下で、ＨＬｉ及びＨＨｉを測定しているので、ＨＬｉ及びＨＨｉに含まれる黒体板９０からのシーン成分は同じである。よって、ΔＨｉは、カメラヘッド２の温度変化ΔＴ＝（ＴH−ＴL）によるハウジングシェーディング成分のみとなる。ステップＳ５４において、黒体板データ差分演算部１１０は、各検知素子ｉの出力レベル差ΔＳｉ＝ＳＨｉ−ＳＬｉを計算する。光学ヘッド２の温度Ｔaが一定の条件下で測定されたＳＨｉ，ＳＬｉは、光学系シェーディングに対する感度補正されたものであるので、ΔＳｉは検出素子ｉに依らない一定の値ΔＳとなる。
【００４１】ハウジング温度変化量（ＴH−ＴL）に対応する赤外線放射パワー（Radiance:ラディアンス（Ｗ／cm2・sr））の変化ΔＨＰとすると、ＨＲｉ＝ΔＨｉ／ΔＨＰ（ＬＳＢ／（Ｗ／cm2・sr））は、ハウジング放射単位パワー当たりの各検知素子ｉの出力レベル変化となる。一方、黒体板温度変化量（ＴH−ＴL）に対応する赤外線放射パワーの変化ΔＳＰとすると、ＳＲｉ＝ΔＳｉ（＝ＳＨｉ−ＳＬｉ）／ΔＳＰ＝ΔＳ／ΔＳＰ（ＬＳＢ／（Ｗ／cm2・sr））は、黒体板放射単位当パワー当たりの各検知素子ｉの出力レベル変化となる。ハウジング温度変化量（ＴH−ＴL）と黒体板温度変化量（ＴH−ＴL）が同じであるから、ΔＳＰ＝ΔＨＰである。尚、以上では、ハウジング及び黒体板は各々同質の黒体特性を有していると仮定している。ステップＳ５６において、ハウジング応答プロファイル計算部１１２は、各検知素子ｉのハウジグ応答プロファイルＰＲＯＦｉ＝ＨＲｉ／ＳＲ＝（ΔＨｉ／ΔＨＰ）／（ΔＳ／ΔＳＰ）＝ΔＨｉ／ΔＳを計算する。
【００４２】（ｃ） データ書込処理ステップＳ５８において、ハウジング応答プロファイル計算部１１２は、検知素子ｉについてのハウジグ応答プロファイルＰＲＯＦｉをハウジング応答ハウジング応答プロファイルメモリ５６に書き込む。
【００４３】ＰＲＯＦｉは、黒体板の単位放射パワー当たりの検知素子ｉの出力（シーン成分）に対するハウジングの放射パワー当たりの検知素子ｉの出力（ハウジング成分）の比率である。ハウジング応答プロファイルは、ΔＨｉの定数倍であれば良いが、ΔＨｉをΔＳで割ることにより、その物理ディメンションをディメンションレスにして感度補正画像データに含まれるハウジング成分の計算を容易にすると共に感度補正画像データに含まれるハウジング成分の比率の上限を推測する目安としている。
【００４４】図１３は、ハウジング応答プロファイルを示す図であり、横軸に検知素子の番号、縦軸にハウジング応答プロファイルを表す。図１３は、検知素子が１００×１００のアレイ状に配置された赤外線センサ１６の中央ライン上の１００個の検知素子のプロファイルＰＲＯＦｉを示している。ハウジング応答プロファイルが中央の検知素子（検知素子番号５０）から両端に向かって上昇しているのは、端の方の検知素子の方がハウジング見込み角が大きくなるためである。
【００４５】ハウジング成分強度演算部５８は、ハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉからハウジング成分を算出するための定数Ｉｈを算出する。検知素子ｉについて、感度補正画像データレベルをＭＤＯＡＬＬｉ、感度補正画像データにおけるシーン成分に対応する画像データレベルをＭＤＳＮｉ、ハウジング成分に対応する画像データレベルをＭＤＨＳｉとすると、これらは次式（２）の関係を有する。
【００４６】
ＭＤＯＡＬＬｉ＝ＭＤＳＮｉ＋ＭＤＨＳｉ ・・・（２）
ここで、ＭＤＨＳｉは、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に格納されたプロファイルＰＲＯＦｉに定数Ｉｈを掛けた値であるので、式（２）は次式（３）に示すように書き換えられる。
【００４７】
ＭＤＯＡＬＬｉ＝ＭＤＳＮｉ＋Ｉｈ×ＰＲＯＦｉ ・・・（３）
シーンの輝度が一定の場合には、シーン入射成分ＳＮｉは検知素子ｉに依らずに一定の値ＳＮ０を持つため、式（３）を検知素子１，２について書き直すと、次式（４），（５）の連立方程式が得られる。
【００４８】
ＭＤＯＡＬＬ１＝ＭＤＳＮ０＋Ｉｈ×ＰＲＯＦ１ ・・・（４）
ＭＤＯＡＬＬ２＝ＭＤＳＮ０＋Ｉｈ×ＰＲＯＦ２ ・・・（５）
式（４），（５）の連立方程式の解として、次式（６）で示されるＩｈを得ることができる。
【００４９】
Ｉｈ＝（ＭＤＯＡＬＬ１−ＭＤＯＡＬＬ２）／（ＰＲＯＦ１−ＰＲＯＦ２）
・・・（６）
実際の画像データにはノイズが重畳されており、均一シーンの場合においても連立方程式による厳密解を求めることは一般に困難であるため、近似解を求める方策が必要となる。また、均一シーンの場合に限らず、局所的に均一シーンであるときにも適用可能である必要がある。そこで、本実施形態では、事前に設定された画像データ領域内の検知素子分の連立方程式を立て、最小二乗法により、近似解を求めている。
【００５０】図１４は、図３中のハウジング成分強度演算部５８の構成図である。図１４に示すように、ハウジング成分強度演算部５８は、ＲＡＭ１３０、平均値算出部１３２、二乗誤差算出部１３４及び定数決定部１３６を有する。ＲＡＭ１３０は、感度補正された画像データを蓄積するメモリである。尚、蓄積する画像データは、全画像データを蓄積しても良いが、二乗誤差算出部１３４で使用する事前に設定された画像データ領域に含まれるデータで十分である。平均値算出部１３２は、二乗誤差算出部１３４で事前に設定された画像データ領域に含まれるデータの平均値ＭＯＵＴを算出する。二乗誤差算出部１３４は次の機能を有する。(i)仮定数値Ｉｈj、仮設定シーンレベルＩＳkを設定する。(ii)事前に設定された領域において、｛ＩＳｋ−（ＭＤＯＡＬＬｉ−Ｉｈｊ×ＰＲＯＦｉ）｝2の和である二乗誤差ＳＥ(j,k)を算出する。事前に設定された画像データ領域は、赤外線センサ１６の全検知素子の出力画像データ領域でも良いが、定数の精度が良いこと、計算対象領域の範囲を小さくして計算処理を高速に行う必要があることが要求される。ハウジング成分は、中央の検知素子を中心として同心円状分布となることから、検知素子の１ライン（列又は行）の検知素子のデータを取ることとしている。この場合、極力シーン分布が均一なラインを選ぶのが望ましく、空を背景とする応用（空対空ミサイルシーカなど）では垂直ラインよりは水平ライン上のシーン分布が均一になるので、水平ライン上の検知素子のデータを使うこととしている。(iii)可能な全ての仮定数値Ｉｈj，仮設定シーンレベルＩＳkの組み合わせについて、(ii)の計算を行う。
【００５１】図１５は、二乗誤差算出のフローチャートである。以下、二乗誤差算出の詳細な説明をする。ステップＳ８０において、仮定数値Ｉｈ＝Ｉｈｓｔ＝ＭＯＵＴ／Ｍ，仮設定シーンレベルＩｓ＝Ｉsst＝ＭＯＵＴ／Ｍ、計算回数ｊ＝０，ｋ＝０、Ｍ＝５０とする。Ｍは計算回数であり、例えば、Ｍ＝５０である。ステップＳ８２において、仮定数値Ｉｈj＝Ｉhst×（ｊ＋１）を設定する。ステップＳ８４において、仮設定シーンレベルＩＳk＝Ｉsst×（ｋ＋１）を設定する。ステップＳ８６において、仮シェーディング補正後画像データと仮シーンレベルの偏差ＳＥ(j,k)＝Σ｛ＩＳk−（ＭＤＯＡＬＬｉ−Ｉｈj×ＰＲＯＦｉ）｝2を計算する。Σは中央の横方向の１ラインの検知素子についての和である。
【００５２】ステップＳ８８において、計算回数ｋをインクリメント（ｋ＝（ｋ＋１））して、更新する。ステップＳ９０において、計算回数ｋ＞Ｍであるか否かを判断する。計算回数ｋ≦Ｍならば、ステップＳ８４に戻る。計算回数ｋ＞Ｍならば、ステップ９０に進む。ステップＳ９２において、計算回数ｊをインクリメント（ｊ＝ｊ＋１）して、更新する。ステップＳ９４において、計算回数ｋ＝０に初期値設定する。ステップＳ９６において、計算回数ｊ＞Ｍであるか否かを判断する。計算回数ｊ≦Ｍならば、ステップＳ８２に戻る。計算回数ｊ＞Ｍならば、ステップ９８に進む。ステップＳ９８において、ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせを求める後述するフローチャートに進む。定数決定部１３６は、二乗誤差算出部１３４により算出された二乗誤差ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせＪ，Ｋに対応する定数値Ｉｈ＝Ｉhst×（Ｊ＋１）を計算する。
【００５３】図１６は、図３中のハウジングシェーディング補正量算出部６０の構成図である。図１６に示すように、ハウジングシェーディング補正量算出部６０は、乗算器１４０を有する。乗算器１４０は、全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉ×定数値Ｉｈを算出する。
【００５４】図１７は、ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせ及びハウジングシェーディング補正量算出のフローチャートである。ステップＳ１００において、計算回数ｊ，ｋ及び最小値ＭＩＮを、ｊ＝０，ｋ＝０，ＭＩＮ＝４０９５に初期設定する。ステップＳ１０２において、計算回数ｊをインクリメント（ｊ＝ｊ＋１）して、更新する。ステップＳ１０４において、計算回数ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）して、更新する。ステップＳ１０６において、ＳＥ(j,k)＜ＭＩＮのとき、ＭＩＮにＳＥ(j,k)を代入する。ＳＥ(j,k)≧ＭＩＮのとき、何もしない。ステップＳ１１０において、計算回数ｋ＞Ｍであるか否かを判定する。計算回数ｋ≦Ｍならば、ステップＳ１０４に戻る。計算回数ｋ＞Ｍならば、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４において、計算回数ｋの初期化（ｋ＝０）する。ステップＳ１１６において、計算回数ｊ＞Ｍであるか否かを判定する。計算回数ｊ≦Ｍならば、ステップＳ１０２に戻る。計算回数ｊ＞Ｍならば、ステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８において、ＳＥ(j,k)が最小となるj,kの組み合わせＪ，Ｋに対応するＩｈ＝Ｉhst×（Ｊ＋１）を計算する。このＩｈが求める定数となる。ステップＳ１２０において、各検知素子ｉのハウジング成分ＭＤＨＳｉ＝Ｉｈ×ＰＲＯＦｉを計算する。
【００５５】図１８は、図３中のハウジングシェーディング補正演算部６２の構成図である。図１８に示すように、ハウジングシェーディング補正演算部６２は、加算器１５０を有する。加算器１５０は、全ての検知素子ｉについて、感度補正画像データレベルＭＤＯＡＬＬｉからハウジング成分ＭＤＨＳｉを減算して、ハウジングシェーディング補正をする。
【００５６】以下、図２の赤外線撮像装置の動作説明をする。
【００５７】（１） 感度補正校正データの作成感度補正校正データは、赤外線撮像装置の運用前に感度補正校正データ作成部４６により以下のようにして作成され、オフセット補正校正データメモリ８０、ゲイン補正校正データメモリ８２及び平均値格納メモリ８４のＲＯＭに格納される。まず、図５に示したように、カメラヘッド２の温度Ｔa、例えば、１０℃、黒体板９０の温度ＴL、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。感度補正校正データ作成部４６は、検知素子ｉについてのディジタル画像データのレベルＬｉを入力して、オフセット補正校正データメモリ８０に書き込む。感度補正校正データ作成部４６は、全検知素子ｉについての出力レベルＬｉの平均値Ｌを平均値格納メモリ８４に書き込む。カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴH、例えば、３０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。感度補正校正データ作成部４６は、検知素子ｉについてのディジタル画像データのレベルＨｉを入力して、式（１）で示されるゲイン補正データｇｉを算出して、ゲイン補正校正データｇｉをオフセット補正構成データメモリ８２に書き込む。
【００５８】（２） ハウジング応答プロファイルの作成ハウジング応答プロファイルは、赤外線撮像装置の運用前にハウジング応答プロファイル作成部４８により以下のようにして作成され、ハウジング応答プロファイルメモリ５６のＲＯＭに格納される。図１０に示したように、黒体板９０の温度Ｔa、例えば、１０℃、カメラヘッド２の温度ＴL、例えば、１０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＨＬｉを入力する。次に、黒体板９０の温度Ｔa、カメラヘッド２の温度ＴH、例えば、３０℃の条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＨＨｉを入力する。
【００５９】一方、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴLの条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＳＬｉを入力する。次に、カメラヘッド２の温度Ｔa、黒体板９０の温度ＴHの条件下で、黒体板９０のシーンをカメラヘッド２により測定する。ＡＤ変換器４０は、カメラヘッド２より出力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。次いで、感度補正演算部５２で感度補正され、感度補正データが出力される。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについての感度補正画像データのレベルＳＨｉを入力する。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、赤外線センサ１６の検知素子ｉについて、ΔＨｉ＝ＨＨｉ−ＨＬｉ及びΔＳｉ＝ＳＨｉ−ＳＬｉを算出する。ΔＳｉは検知素子ｉに依らず一定の値ΔＳになることは上述した通りである。ハウジング応答プロファイル作成部４８は、検知素子ｉについて、ＰＲＯＦｉ＝ΔＨｉ／ΔＳを計算する。ＰＲＯＦｉをハウジグ応答プロファイルメモリ５６に書き込む。
【００６０】（３） 赤外線撮像装置の運用時の動作ミサイルのシーカー等の各種分野に適用された赤外線撮像装置は、シーンをレンズ８より集光し、赤外線センサ１６の各検知素子ｉより受光してシーンの強度に応じたアナログ信号を出力する。このとき、鏡筒１０、内筒１８及び外筒２０等のハウジングから放射されたハウジング放射成分がアナログ信号に含まれる。ＡＤ変換器４０はアナログ／ディジタル変換をして、ディジタル画像データをシェーディング補正部４２に出力する。
【００６１】図１９は、シーン均一の場合の１００×１００の検知素子から成る赤外線センサの照度分布を示す図である。図１９に示すように、シーンが均一の場合、検知素子ｉのシーンの照度分布は赤外線センサ１６の中央の検知素子を中心とする同心円となる。即ち、中心の検知素子から同一距離の検知素子の出力レベルは同一レベルとなる。
【００６２】図２０は、シーンが均一の場合の検知素子の出力に含まれる信号成分を示す図であり、横軸が検知素子の番号、縦軸が画像データレベルを示す。図２０は、図１９中の横方向の中央ラインＬ上に位置する１００個の検知素子ｉについてのディジダル画像データに含まれる成分を示している。ＯＡＬＬはＡＤ変換器４０のディジタル画像データ、ＳＮは検知素子の特性バラツキがなく光学系シーディングのみによるシーン成分、ＨＳはハウジング成分、ＵＮＥは検知素子の特性バラツキ成分である。検知素子ｉについて、ＡＤ変換器４０のディジタル画像データＯＡＬＬｉ、シーン成分をＳＮｉ、ハウジング成分をＨＳｉ、バラツキ成分をＵＮＥｉとすると、ＯＡＬＬｉ＝ＳＮｉ＋ＨＳｉ＋ＵＮＥｉである。図２０に示すように、シーン成分ＳＮｉはシーンが均一の場合でも一定とならず赤外線センサ１６の中心が最大で中心から離れるにつれて小さくなるのは、光学系シェーディングのためである。
【００６３】（ａ） 感度補正感度補正演算部５２は、各検知素子ｉについて、（（ディジタル画像データＯＡＬＬｉ−オフセット補正校正データＬｉ）×ゲイン補正校正データｇｉ＋平均値Ｌ）を計算して、感度補正画像データを出力する。これにより上述したように、図２０に示したバラツキ成分ＵＮＥｉ及び光学系シェーディングによるシーンが補正されて、均一シーンの場合には、シーン成分が略一定となる。感度補正演算部５２の出力を感度補正画像データと呼ぶ。
【００６４】図２１は、均一シーンの場合の感度補正画像データを示す図であり、横軸が検知素子の番号、縦軸が画像データレベルを示している。ＭＤＯＡＬＬが感度補正画像データ、ＭＤＳＮが感度補正画像データ中の補正されたシーン成分、ＭＤＨＳがハウジング成分を示している。図２１に示すように、均一シーンの場合、補正されたシーン成分ＭＤＳＮは検知素子ｉに依らずに一定となる。感度補正画像データＭＤＯＡＬＬは補正されたシーン成分ＭＤＳＮとハウジング成分ＭＤＨＳの和となる。
【００６５】図２２は、均一シーンでない場合の感度補正画像データを示す図であり、横軸が検知素子の番号、縦軸が画像データレベルを示している。均一シーンでない場合は、シーン成分ＭＤＳＮは検知素子ｉに依らずに一定とはならないが、上述したように、シーン成分の輝度レベルに対応するよう光学シェーディング補正及び検知素子の特性バラツキ補正がされて、感度補正画像データＭＤＯＡＬＬは補正されたシーン成分ＭＤＳＮとハウジング成分ＭＤＨＳの和となる。
【００６６】（ｂ） ハウジングシェーディング補正（ｂ−１） ハウジング成分強度算出ハウジング成分強度演算部５８は、赤外線センサ１６の所定領域、例えば、中央のセンタライン上の検知素子についての感度補正データＭＤＯＡＬＬｉの平均値ＭＯＵＴをフレーム毎に計算する。フレームとは、赤外線センサ１６から出力される一定周期、例えば、１６ｍｓ毎に出力される１画面のデータをいう。各フレームの所定領域の感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉについて、ＭＤＯＡＬＬｉ＝ＩＳ＋ＭＤＨＳｉであると仮定する。ここで、ＩＳは均一シーンの場合の感度補正データＭＤＯＡＬＬｉに含まれるシーン成分、ＭＤＨＳｉはハウジング成分である。ＭＤＨＳｉ＝Ｉｈ×ＰＲＯＦｉと表されるので、仮定数値Ｉｈj、初期仮設定シーンレベルＩＳkについて、所定領域における、｛ＩＳk−（ＭＤＯＡＬＬｉ−Ｉｈｊ×ＰＲＯＦｉ｝2の和である二乗誤差ＳＥ(j,k)を算出する。尚、仮定数値ＩＳｋは感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉに含まれうるシーン成分の最小レベルから最大レベルまでの範囲の値を取る。例えば、平均値ＭＯＵＴ／Ｍ（Ｍは計算回数）からＭＯＵＴ×（Ｍ＋１）／Ｍの範囲とする。仮定数値Ｉｈｊは、感度補正画像データＯＵＴＡＬＬｉに含まれうるハウジングシェーディング成分の最小レベルから最大レベルまでに対応する範囲の値を取る。例えば、平均値ＭＯＵＴ／ＭからＭＯＵＴ×（Ｍ＋１）／Ｍの範囲とする。そして、二乗誤差ＳＥ(j,k)が最小となるＪ，Ｋに対応するＩＳｋ及びＩｈｊを算出する。このＩｈｊがハウジング成分強度Ｉｈとなる。
【００６７】（ｂ−２） ハウジングシェーディング補正量算出ハウジングシェーディング補正量算出部６０は、赤外線センサ１６の全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に記憶されているハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉとハウジング成分強度Ｉｈとを乗算して、ハウジングシェーディング補正量ＭＤＨＳｉ＝ＰＲＯＦｉ×Ｉｈを出力する。
【００６８】（ｂ−３） ハウジングシェーディング補正ハウジングシェーディング補正演算部６２は、感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉからハウジングシェーディング補正量ＭＤＨＳｉを減算して、ハウジングシェーディング補正画像データＯＵＴｉ＝ＭＤＯＡＬＬｉ−ＭＤＨＳｉを出力する。図２１に示すように均一シーンについては、ハウジングシェーディング補正画像データＯＵＴｉは均一シーンＭＤＳＮｉのみとなり、検知素子ｉによらず一定となる。また、均一シーンでない場合であっても、シーンが部分的に均一となる場合、例えば、図２２中の右端近辺に位置する検知素子により検出されるシーンでは、最小二乗法が適用可能であり、ハウジングシェーディング成分が補正されて、シェーディング補正画像データＯＵＴｉは図２２に示すシーン成分ＭＤＳＮｉのみとなりハウジングシェーディング補正される。また、シーンが部分的にも均一とはならない場合は、最小二乗法を適用することができないため、ハウジグシェーディング補正を行うことができないが、ＩｈＫが概略０となるので、ハウジグシェーディング補正量が概略０となって、ハウジングシェーディング補正演算部６２より出力されるデータＯＵＴｉが無条件にハウジングシェーディング補正処理を行うことに起因する画質劣化が生じることはない。
【００６９】（ｃ） 画像処理画像処理装置４４は、シェーディング補正部４２により、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正された、検知素子ｉについての画像データＯＵＴｉを入力して、該当する画像処理を施して、ディスプレイ等に表示する。このとき、画像データＯＵＴｉは、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正されているので、画像処理の品質を向上させることができる。例えば、赤外線撮像装置がミサイルシーカに搭載された場合には、より確実に目標を追尾することができる。
【００７０】第２実施形態図２３は、本発明の第２実施形態により赤外線撮像装置の構成図であり、図２中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。走査装置１５０はカメラヘッド２の視軸を走査する装置である。視軸とは、レンズ８の中心を通る赤外線の光路をいう。入力されるシーンが局所的にも均一でない場合にも、視軸を走査し、走査して得られた画像データを平滑化して、局所的に均一なシーンを得ることにより、ハウジングシェーディング補正を可能にするためである。
【００７１】図２４は視軸の走査を示す図であり、特に、同図（ａ）は垂直方向の視軸の走査を示す図であり、同図（ｂ）は水平方向の視軸の走査を示す図である。図２４（ａ）に示すように、視軸１６０は、水平方向に配設された軸１６２を中心として、上下方向にカメラヘッド２が回転することにより、１６４から１６６までの範囲１６８を垂直方向に走査する。また、図２４（ｂ）に示すように、視軸１６０は、軸１６２に直交する垂直方向に配設された軸１７１を中心として、水平方向にカメラヘッド２が回転することにより、１７２から１７４までの範囲１７６を水平方向に走査する。走査装置１５０は、軸１６２を中心として、水平及び垂直方向に一定範囲を一定周期で移動することにより視軸を走査する。視軸走査は、局所的に均一シーンを得られれば良く、例えば、周波数約１Ｈｚ、撮像装置視野と同等の走査半径の円形走査とする。
【００７２】図２５は、走査装置１５０の構成例を示す図であり、赤外線撮像装置がミサイルシーカに搭載された場合における水平断面図である。図２５に示すように、カメラヘッド２が赤外線透過材料から成るドーム１８０に収容されて保護されている。ジンバル１５０に配設された軸１６２を中心にカメラヘッド２を垂直に走査することにより、視軸１６０が垂直に走査される。また、図２５中の軸１６２と同様に垂直方向にジンバル１５０に配設された軸を中心にカメラヘッド２を水平に走査することにより、視軸１６０が水平方向に走査される。
【００７３】図２６は、図２３中のシェーディング補正部１５２の構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。図２６に示すように、シェーディング補正部１５２は、図３に示すシェーディング補正部４２に平滑化処理部１９０が付加されていること、ハウジング成分強度演算部１９２が、感度補正演算部５６から出力される感度補正画像データではなく、平滑化処理部１９０から出力される出力画像データに対してハウジング成分強度を算出することが、図３に示すシェーディング補正部４２と異なる。平滑化処理部１９０は、走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸を走査して得られた画像データの各検知素子ｉの感度補正画像データを一定フレーム数積分してから平均化処理を行って、ハウジング成分強度演算部５８に出力する。画像データは視軸が走査されて得られたものであることから、各検知素子ｉについて平滑化処理を実行することにより得られる積分平均化画像データは、視軸変動範囲の画像データを平均化したものとなるので、各検知素子への入射シーン成分が殆ど平均化、均一化されることと等価となり、局所的に均一シーンの画像データを得ることができる。平滑化は、例えば、視軸走査周期と同じ時間のフレームに対して行うものとする。視軸走査周期を約１秒とすると、平滑化は、約１秒間（フレーム周波数１００Ｈｚの場合は１００フレーム分）の画像データを積分し、積分した画像データをフレーム数で除算する。平滑化のフレーム数が２のべき乗であるとき、除算はビットシフトすることにより実現可能であり、処理が簡単になる。積分平均化データは平滑化対象時間毎に更新されることになる。
【００７４】図２７は、図２６中の平滑化処理部１９０の構成図である。図２７に示すように、平滑化処理部１９０は、加算器２００、ＲＡＭ２０２、セレクタ２０４、シフタ２０６及び積算回数制御部２０８を有する。加算器２００は、感度補正演算部５６より出力される各検知素子ｉについての感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉとセレクタ２０４の出力データを加算して、ＲＡＭ２０２にデータ信号を出力する。ＲＡＭ２０２は、複数フレーム分加算された画像データを蓄積するためのメモリである。セレクタ２０４は、積算回数制御部２０８から出力される選択信号に従ってシフタ２０６及び加算器２００のいずれかに出力する。シフタ２０６は、積算回数制御部２０８の指示に従って、セレクタ２０４より入力される積分画像データのレベルをビットシフトして、積分平均化画像データを出力する。積算回数制御部２０８は、感度補正画像データフレーム及びフレーム内の各検知素子の出力に同期して、次の処理を行う。(1)一定数のフレーム周期で、ＲＡＭ２０２にメモリされたデータをクリアする。(2)加算器２００に入力された検知素子ｉについての感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉに該当する読み出しアドレス信号をＲＡＭ２０２に出力する。(3)加算器２００が加算した検知素子ｉについての感度補正画像データＭＤＯＡＬＬｉに該当する書き込みアドレス信号をＲＡＭ２０２に出力する。(4)積分期間では加算器２００に、積分期間の終了時にはシフタ２０６に出力するようセレクタ２０４に選択信号を出力する。(5)積算平均化画像データが出力されていることを示す制御信号をハウジング成分強度演算部１９２に出力する。尚、ここで記載した複数フレームの画像データの積算を一定フレーム数毎に繰り返す平滑化処理の方法は一実施例であり、その他の方法、例えば、「移動平均法」，「指数平滑化法」などと呼ばれる方法等も、画像データを素子毎に時間的平滑する方法であれば、適用できることは勿論である。
【００７５】ハウジング成分強度演算部１９２は、平滑化処理部１９０より出力される、積分平均化画像データがイネーブルであることを示す制御信号に同期して、所定の領域の検知素子ｉについての積分平均化画像データからハウジング成分強度Ｉｈを算出して、ハウジングシェーディング補正演算部６０に出力する。
【００７６】以下、図２３の赤外線撮像装置の動作説明をする。
【００７７】（１） 感度補正校正データの作成感度補正データの作成は、第１実施形態と同様である。
【００７８】（２） ハウジング応答プロファイルの作成ハウジング応答プロファイルの作成は、第１実施形態と同様である。
【００７９】（３） 赤外線撮像装置の運用時の動作（ａ） 視軸走査ミサイルのシーカー等の各種分野に適用された赤外線撮像装置は、ジンバル等の走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸を一定周期で走査させる。例えば、周波数約１Ｈｚ、撮像装置視野と同等の走査半径の円形走査とする。尚、ミサイルシーカでは、走査装置１５０としてのジンバルは、視軸を目標方向に指向・追尾させることを目的として備えられたものであり、この目的を果たす必要がある。そこで、局所的に均一なシーンを得るための視軸走査は、目標捜索・追尾等と並行して連続的又は間欠的に行うことができる。視軸走査する時間は、カメラヘッド２の温度変化によりハウジングシーディング成分が変化しない限り、ハウジングシェーディング成分の計算をする必要がないので、間欠的視軸走査でも支障がない。走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸が走査されて得られた画像データは、ＡＤ変換器４０によりディジタル画像データに変換されて、感度補正演算部５６に入力される。
【００８０】（ｂ） 感度補正感度補正演算部５２は、第１実施形態と同様にして、ディジタル画像データの感度補正をして、検知素子ｉについての6感度補正画像データを平滑化処理部１９０及びハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【００８１】（ｃ） 平滑化処理平滑化処理部１９０は、各検知素子ｉの感度補正画像データについて、一定フレーム数積分してから、ビットシフト等により平均処理を行って、積分平均化画像データ及び積分平均化画像データが出力されていることを示す制御信号をハウジング成分強度演算部１９２に出力する。このとき、入力のディジタル画像データが視軸走査されて得られたものであることから、各検知素子ｉについて積分平均化画像データは、局所的に均一シーンに等価となる。
【００８２】（ｄ） ハウジング成分強度算出ハウジング成分強度演算部１９２は、平滑化処理部１９０より出力される、積分平均化画像データがイネーブルであることを示す制御信号に同期して、所定の領域の検知素子ｉについての積分平均化画像データから、第１実施形態と同様にして、ハウジング成分強度Ｉｈを算出して、ハウジングシェーディング補正演算部６０に出力する。このとき、積分平均化画像データは局所的に均一シーンとなっているので、第１実施形態に比べてより正確にハウジング成分強度を計算することができる。
【００８３】（ｅ） ハウジングシェーディング補正量算出ハウジングシェーディング補正演算部６０は、検知素子ｉについて、赤外線センサ１６の全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に記憶されているハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉとハウジングシェーディング強度成分Ｉｈとを乗算して、ハウジングシェーディング補正量をハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【００８４】（ｆ） ハウジングシェーディング補正ハウジングシェーディング補正演算部６２は、検知素子ｉについての感度補正画像データからハウジングシェーディング補正量を減算して、画像処理装置４４に出力する。
【００８５】（ｇ） 画像処理画像処理装置４４は、シェーディング補正部１５２により光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正された画像データを入力して、該当する画像処理を施して、ディスプレイ等に表示する。このとき、画像データは、第１実施形態と同様に光学系シェーディング補正及び第１実施形態よりもより正確にハウジングシェーディング補正されているので、第１実施形態よりも更に画質を向上させることができる。
【００８６】第３実施形態図２８は、本発明の第３実施形態により赤外線撮像装置の構成図であり、図２３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。第１及び第２実施形態の感度補正演算部５６での検知素子の特性バラツキ補正は、一般に特性バラツキ補正が経時変化のない基本特性のバラツキ補正に対応したものであるのに対して、シェーディング補正部２１０は、更に、経時変化を示し使用中に発生する特性バラツキをオフセット補正により補正するものである。
【００８７】図２９は、図２８中のシェーディング補正部２１０の構成図であり、図２６中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。局所補正データ作成部２２０は、平滑化処理部１９０により検知素子ｉについての積分平均化画像データに対して、次の処理を行う。(1) 検知素子ｉの周辺素子の平均値を算出する。(2)各検知素子ｉの画像データレベルを、周辺素子の平均値から減算して、検知素子ｉについてのオフセット校正値として、オフセット補正部２２２に出力する。平滑化処理部１９０により局所的に均一なシーンが得られているので、前記オフセット校正値により経時変化による特性バラツキが補正されるのは、周辺素子の平均値と注目素子ｉの差分が経時変化による特性バラツキと推定されるからである。
【００８８】図３０は、図２９中の局所補正データ作成部２２０の構成図である。図３０に示すように、局所補正データ作成部２２０は、局所領域内平均値演算部２３０、ＲＡＭ２３２及び加算器２３４を有する。局所領域内平均値演算部２３０は、検知素子ｉの周辺素子の平均値（局所領域内平均値）を算出する。周辺素子は、例えば、注目素子を中心とする上下・左右の１１素子×１１素子の画像データとする。ＲＡＭ２３２は、全ての検知素子ｉの積分平均化画像データを蓄積するメモリである。加算器２３４は、検知素子ｉについての局所領域内平均値の出力に同期して、検知素子ｉについての積分平均化画像データをＲＡＭ２３２から読み出して、局所領域内平均値から積分平均化画像データを減算して、検知素子ｉについての補正校正量を出力する。
【００８９】図３１は、図２９中のオフセット補正部２２２の構成図である。図３１に示すように、オフセット補正部２２２は、加算器２４０を有する。加算器２４０は、検知素子ｉについての感度補正画像データと検知素子ｉについての補正校正量を加算して、感度補正画像データに対して経時変化による特性バラツキを補正する。
【００９０】以下、図２８の赤外線撮像装置の動作説明をする。
【００９１】（１） 感度補正校正データの作成感度補正データの作成は、第１実施形態と同様である。
【００９２】（２） ハウジング応答プロファイルの作成ハウジング応答プロファイルの作成は、第１実施形態と同様である。
【００９３】（３） 赤外線撮像装置の運用時の動作（ａ） 視軸走査第２実施形態と同様にして、ジンバル等の走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸を一定周期で走査させる。走査装置１５０によりカメラヘッド２の視軸が走査されて得られた画像データは、ＡＤ変換器４０によりディジタル画像データに変換されて、感度補正演算部５６に入力される。
【００９４】（ｂ） 感度補正感度補正演算部５２は、第１実施形態と同様にして、ディジタル画像データの感度補正をして、感度補正画像データを平滑化処理部１９０及びハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【００９５】（ｃ） 平滑化処理平滑化処理部１９０は、第２実施形態と同様にして、各検知素子ｉの感度補正画像データについて、積分平均化処理を行って、積分平均化画像データを出力する。
【００９６】（ｄ） 局所補正データ作成局所補正データ作成部２２０は、検知素子ｉについて、局所領域内平均値を算出する。検知素子ｉについて、その局所領域内平均値から積分平均化画像データを減算して、補正校正量を出力する。
【００９７】（ｅ） オフセット補正オフセット補正部２２２は、検知素子ｉについての感度補正画像データと検知素子ｉについての補正校正量を加算して、感度補正画像データに対して経時変化による特性バラツキを補正する。
【００９８】（ｆ） ハウジング成分強度算出ハウジング成分強度演算部１９２は、第２実施形態と同様にして、所定の領域の検知素子ｉについての積分平均化画像データから、ハウジング成分強度Ｉｈを算出して、ハウジングシェーディング補正演算部６０に出力する。尚、ハウジング成分強度演算部１９２の入力を感度補正画像データが平滑化処理部１９０により積分平均化された積分平均化画像データではなく、オフセット補正部２２２によりオフセット補正された画像データに対して平滑化処理部１９０と同様に積分平均化処理をした積分平滑化画像データとしても良い。
【００９９】（ｇ） ハウジングシェーディング補正量算出ハウジングシェーディング補正演算部６０は、赤外線センサ１６の全ての検知素子ｉについて、ハウジング応答プロファイルメモリ５６に記憶されているハウジング応答プロファイルＰＲＯＦｉとハウジングシェーディング強度成分Ｉｈとを乗算して、ハウジングシェーディング補正量をハウジングシェーディング補正演算部６２に出力する。
【０１００】（ｈ） ハウジングシェーディング補正ハウジングシェーディング補正演算部６２は、検知素子ｉについてのオフセット補正補正画像データからハウジングシェーディング補正量を減算して、画像処理装置４４に出力する。
【０１０１】（ｉ） 画像処理画像処理装置４４は、シェーディング補正部２１０により、光学系シェーディング補正、経時変化による特性バラツキ補正及びハウジングシェーディング補正された画像データを入力して、該当する画像処理を施して、ディスプレイ等に表示する。このとき、画像データは、光学系シェーディング補正、経時変化による特性バラツキ補正及びハウジングシェーディング補正されているので、画像の品質を更に向上させることができる。
【０１０２】本発明は以下の付記を含むものである。
【０１０３】（付記１） 光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置であって、均一シーンを撮像したとき前記画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、前記赤外線検知素子毎に、前記光学系及び前記容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、前記各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データ及び前記ハウジング応答プロファイルに基づいて、ハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部と、を具備したことを特徴とする赤外線撮像装置。
【０１０４】（付記２） 前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記各ハウジング応答プロファイルと第１定数との積が該赤外線検知素子についてのハウジングシェーディング成分であると仮定して前記第１定数を算出し、前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データから該赤外線検知素子についてのハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積を減算して、ハウジングシェーディング成分を補正することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１０５】（付記３） 前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記感度補正画像データが該赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積からなるハウジングシェーディング成分とシーン成分を示す第２定数との和であると仮定して、該第２定数との和と前記感度補正画像データとの差との差の二乗の前記所定領域に位置する前記複数の赤外線検知素子についての和が最小となる第１定数を算出することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１０６】（付記４） 前記応答プロファイルは物理ディメンションのないデータであることを特徴とする付記３記載の赤外線撮像装置。
【０１０７】（付記５） 前記第２補正部は、前記所定領域の複数の赤外線検知素子についての感度補正画像データの平均値に基づいて前記第１定数及び前記第２定数を変化させることを特徴とする付記４記載の赤外線撮像装置。
【０１０８】（付記６） 前記各赤外線検知素子についての前記応答プロファイルは、前記カメラヘッドの前方に配置された黒体板の温度が一定条件下で、前記カメラヘッドの温度が第１温度のときの該赤外線検知素子についての第１画像データと、第２温度のときの該赤外線検知素子についての第２画像データとの差分データの第３定数倍であることを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１０９】（付記７） 前記第１補正部は、前記カメラヘッドの温度が一定条件下で、前記カメラヘッドの前方に配置された黒体板の温度が、第３温度のときの前記赤外線検知素子についての第３画像データ及び第４温度のときの前記赤外線検知素子についての第４画像データに基づく感度補正校正データに従って、光学系シェーディング成分を補正することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１１０】（付記８） 前記カメラヘッドの視軸を走査する走査装置と、赤外線センサの各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部とを更に具備し、前記第２補正部は前記平滑化画像データに基づいて前記第１定数を算出することを特徴とする付記２記載の赤外線撮像装置。
【０１１１】（付記９） 赤外線センサの各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部と、該各赤外線検知素子の周辺の領域の前記平滑化画像データの平均値と該赤外線検知素子の平滑化画像データとの差分に基づいて前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データを補正する第３補正部を更に具備したことを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１１２】（付記１０） 前記感度補正校正データは、前記複数の赤外線検知素子についての前記第３画像データの第１平均値と前記複数の赤外線検知素子についての第４画像データの第２平均値との第１差分と各赤外線検知素子についての前記第３画像データと前記該赤外線検知素子についての第４画像データとの第２差分との比率であるゲイン補正校正データ、前記各赤外線検知素子についての第３画像データに基づくオフセット補正校正データ及び前記第１平均値である付記７記載の赤外線撮像装置。
【０１１３】
【発明の効果】本発明によれば、光学系シェーディング補正及びハウジングシェーディング補正をするので、画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の第１実施形態による赤外線撮像装置の構成図である。
【図３】図２中のシェーディング補正部の構成図である。
【図４】図２中の感度補正校正データ作成部の構成図である。
【図５】感度補正校正データ作成方法を示す図である。
【図６】感度補正校正データ作成フローチャートである。
【図７】図３中の感度補正演算部の構成図である。
【図８】感度補正フローチャートである。
【図９】図２中のハウジング応答プロファイル作成部の構成図である。
【図１０】ハウジング応答プロファイル作成方法を示す図である。
【図１１】ハウジング応答プロファイル作成フローチャートである。
【図１２】ハウジング応答プロファイル作成フローチャートである。
【図１３】ハウジング応答プロファイルの一例を示す図である。
【図１４】図３中のハウジング成分強度演算部の構成図である。
【図１５】二乗誤差算出フローチャートである。
【図１６】図３中のハウジングシェーディング補正量算出部の構成図である。
【図１７】ＳＥ(j,k)が最小となる組み合わせ及びハウジングシェーディング補正量算出のフローチャートである。
【図１８】図３中のハウジングシェーディング補正演算部の構成図である。
【図１９】シーン一定の場合の赤外線センサの照度分布を示す図である。
【図２０】検知素子の出力に含まれる信号成分を示す図である。
【図２１】均一シーンの場合の感度補正画像データを示す図である。
【図２２】均一シーンでない場合の感度補正画像データを示す図である。
【図２３】本発明の第２実施形態による赤外線撮像装置の構成図である。
【図２４】視軸の走査を示す図である。
【図２５】走査装置の一例を示す図である。
【図２６】図２３中のシェーディング補正部の構成図である。
【図２７】図２６中の平滑化処理部の構成図である。
【図２８】本発明の第３実施形態による赤外線撮像装置の構成図である。
【図２９】図２８中のシェーディング補正部の構成図である。
【図３０】図２９中の局所補正データ作成部の構成図である。
【図３１】図２９中のオフセット補正部の構成図である。
【図３２】カメラヘッドの一般的構成を示す図である。
【図３３】カメラヘッドの構成例を示す図である。
【図３４】図３２中の赤外線検知器の構成図である。
【図３５】コールドシールドの役割を示す図である。
【図３６】シェーディング成分を示す図である。
【符号の説明】
３４ 第１補正部
３６ 記憶部
３８ 第２補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置であって、均一シーンを撮像したとき前記画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、前記赤外線検知素子毎に、前記光学系及び前記容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、前記各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データ及び前記ハウジング応答プロファイルに基づいて、ハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部と、を具備したことを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項２】 前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記感度補正画像データが該赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルと第１定数との積からなるハウジング成分とシーン成分を示す第２定数との和であると仮定して、該第２定数との和と前記感度補正画像データとの差の二乗の前記複数の赤外線検知素子についての和が最小となる第１定数を算出し、前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データから該赤外線検知素子についてのハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積を減算して、ハウジングシェーディング成分を補正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３】 前記各赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルは、前記カメラヘッドの前方に配置された黒体板の温度が一定条件下で、前記カメラヘッドの温度が第１温度のときの該赤外線検知素子についての第１画像データと、第２温度のときの該赤外線検知素子についての第２画像データとの差分データの第３定数倍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】 前記カメラヘッドの視軸を走査する走査装置と、前記所定領域に位置する各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部とを更に具備し、前記第２補正部は前記平滑化画像データに基づいて前記第１定数を算出することを特徴とする請求項２記載の赤外線撮像装置。
【請求項５】 所定領域に位置する各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部と、該各赤外線検知素子の周辺の領域の前記平滑化画像データの平均値と該赤外線検知素子の平滑化画像データとの差分に基づいて前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データを補正する第３補正部を更に具備した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１】 光学系と複数の赤外線検知素子と該複数の赤外線検知素子を収容する容器とを有するカメラヘッドにより撮像された画像データのシェーディング補正をする赤外線撮像装置であって、均一シーンを撮像したとき前記画像データに含まれるシーン成分が一定となるように光学系シェーディング成分を補正して感度補正画像データを作成する第１補正部と、前記赤外線検知素子毎に、前記光学系及び前記容器より放射される赤外線によるハウジングシェーディング成分を補正するためのハウジング応答プロファイルを記憶する記憶部と、前記各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データ及び前記ハウジング応答プロファイルに基づいて、ハウジングシェーディング成分を補正してハウジングシェーディング補正画像データを作成する第２補正部と、を具備したことを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項２】 前記第２補正部は、複数の赤外線検知素子についての前記感度補正画像データが該赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルと第１定数との積からなるハウジング成分とシーン成分を示す第２定数との和であると仮定して、該第２定数との和と前記感度補正画像データとの差の二乗の前記複数の赤外線検知素子についての和が最小となる第１定数を算出し、前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データから該赤外線検知素子についてのハウジング応答プロファイルと前記第１定数との積を減算して、ハウジングシェーディング成分を補正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３】 前記各赤外線検知素子についての前記ハウジング応答プロファイルは、前記カメラヘッドの前方に配置された黒体板の温度が一定条件下で、前記カメラヘッドの温度が第１温度のときの該赤外線検知素子についての第１画像データと、第２温度のときの該赤外線検知素子についての第２画像データとの差分データの第３定数倍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】 前記カメラヘッドの視軸を走査する走査装置と、前記所定領域に位置する各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部とを更に具備し、前記第２補正部は前記平滑化画像データに基づいて前記第１定数を算出することを特徴とする請求項２記載の赤外線撮像装置。
【請求項５】 所定領域に位置する各赤外線検知素子についての前記感度補正画像データに対して積分平均化処理をして平滑化画像データを作成する平滑化処理部と、該各赤外線検知素子の周辺の領域の前記平滑化画像データの平均値と該赤外線検知素子の平滑化画像データとの差分に基づいて前記各赤外線検知素子についての感度補正画像データを補正する第３補正部を更に具備したことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１４】
【図１６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１８】
【図１２】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図３１】
【図１５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図１７】
【図２９】
【図３０】
【図２２】
【図２３】
【図３２】
【図３４】
【図２４】
【図２５】
【図３３】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１４】
【図１６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１８】
【図１２】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図３１】
【図１５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図１７】
【図２９】
【図３０】
【図２２】
【図２３】
【図３２】
【図３４】
【図２４】
【図２５】
【図３３】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２００２−２５１６０９（Ｐ２００２−２５１６０９Ａ）
【公開日】平成１４年９月６日（２００２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−４９９００（Ｐ２００１−４９９００）
【出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年９月６日（２００２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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