JP2023152011A

JP2023152011A - Radiance calculation method and calibration information acquisition device

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Publication number: JP2023152011A
Application number: JP2022061927A
Authority: JP
Inventors: 智哉大久保; Tomoya Okubo; 康生水戸; Yasuo Mito
Original assignee: VISION SENSING CO Ltd
Current assignee: VISION SENSING CO Ltd
Priority date: 2022-04-01
Filing date: 2022-04-01
Publication date: 2023-10-16

Abstract

To provide a radiance calculation method or the like capable of calculating accurate radiance of an imaging object.SOLUTION: A radiance calculation method includes: a calibration information acquisition process for acquiring calibration information by a calibration information acquisition device 20; and an actual measurement process for imaging an imaging object by an infrared camera and calculating radiance on the basis of an element output, an element temperature, and calibration information. The calibration information acquisition process includes: a basic data acquisition process for imaging a calibration object by an infrared camera, and acquiring an element temperature and an element output at that time by a basic data acquisition part 22; a luminance versus output correlation acquisition process for acquiring a correlation between radiation luminance and an element output by a luminance versus output correlation acquisition part 25 on the basis of an element temperature Ft and an element output DLn; and an approximation coefficient calculation process for calculating approximation coefficients Aan, Abn, Acn, Ban, Bbn, Bcn, Can, Cbn, and Ccn as calibration information by an approximation coefficient calculation part 26 on the basis of the correlation between the radiance and the element output.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、２次元平面上に複数の赤外線検出素子を配列して構成される撮像部を備えた赤外線カメラにおいて、前記赤外線検出素子によって検出される出力値から放射輝度を算出する方法、並びにこの放射輝度を算出する際に使用する校正情報を取得するための校正情報取得装置に関する。 The present invention provides a method for calculating radiance from an output value detected by the infrared detection elements in an infrared camera equipped with an imaging unit configured by arranging a plurality of infrared detection elements on a two-dimensional plane, and The present invention relates to a calibration information acquisition device for acquiring calibration information used when calculating radiance.

従来、ボロメータと称される熱型の非冷却赤外線検出素子によって前記撮像部を構成した赤外線カメラが提案されている（特許文献１）。この赤外線検出素子は、赤外線を吸収することによって抵抗値が変化するもので、電流を流すことにより、入射光量に応じた電圧値を出力する。撮像対象物を撮像、即ち、撮像対象物から放射される赤外線が赤外線検出素子に吸収されると、その入射エネルギーに応じた電圧値が出力され、予め取得した感度を基に、出力電圧値を較正することによって、撮像対象物の温度を算出することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an infrared camera has been proposed in which the imaging section is configured with a thermal uncooled infrared detection element called a bolometer (Patent Document 1). This infrared detection element changes its resistance value by absorbing infrared rays, and outputs a voltage value according to the amount of incident light by passing a current through it. When an object is imaged, that is, infrared radiation emitted from the object is absorbed by an infrared detection element, a voltage value corresponding to the incident energy is output, and the output voltage value is determined based on the sensitivity acquired in advance. By calibrating, the temperature of the object to be imaged can be calculated.

この赤外線検出素子の感度は、個体差を有することが知られており、従来、一般的には、２つの異なる既知の温度Ｔ１，Ｔ２の撮像対象物、例えば黒体炉（黒体を近似した装置）を撮像して、そのときに得られる各赤外線検出素子ｎの出力Ｖ_ｎと、撮像対象物の温度Ｔとを基に、各赤外線検出素子ｎの感度を算出している。 It is known that the sensitivity of this infrared detection element has individual differences, and conventionally, in general, it has been used to image objects at two different known temperatures T1 and T2, such as a blackbody furnace (a The sensitivity of each infrared detection element n is calculated based on the output V _n of each infrared detection element n obtained at that time and the temperature T of the object to be imaged.

より具体的に説明すると、前記出力Ｖ_ｎと温度Ｔとの関係は、温度Ｔ１，Ｔ２のときの出力Ｖ１_ｎ，Ｖ２_ｎとの２点データから、感度係数ａ_ｎ及びオフセット係数ｂ_ｎを用いた１次関数である下式によって近似される。
Ｖ_ｎ＝ａ_ｎ×Ｔ＋ｂ_ｎ
したがって、撮像対象物の温度Ｔは、下式によって算出することができる。
Ｔ＝（Ｖ_ｎ－ｂ_ｎ）／ａ_ｎ＝Ｖ_ｎ／ａ_ｎ－ｂ_ｎ／ａ_ｎ＝Ｖ_ｎ×Ａ_ｎ＋Ｂ_ｎ To explain more specifically, the relationship between the output V _n and the temperature T is determined by using the sensitivity coefficient a _n and the offset coefficient b _n from two-point data of the outputs V1 _n and V2 _n at temperatures T1 and T2. It is approximated by the following equation, which is a linear function.
V _n =a _n ×T+b _n
Therefore, the temperature T of the object to be imaged can be calculated by the following formula.
T=(V _n -b _n )/a _n =V _n /a _n -b _n /a _n =V _n ×A _n +B _n

そして、従来の赤外線カメラでは、演算速度を高めるために、較正用の感度係数Ａ_ｎ（＝１／ａ_ｎ）、及びオフセット係数Ｂ_ｎ（＝－ｂ_ｎ／ａ_ｎ）を予め算出して、データテーブルとしてメモリに保持しておき、上式に従って、各赤外線検出素子ｎの出力Ｖ_ｎに基づいて撮像対象物の温度Ｔを算出するようにしている。 In conventional infrared cameras, in order to increase the calculation speed, a sensitivity coefficient A _n (=1/ _an ) and an offset coefficient B _n (=-b _n /an ₎ for calibration are calculated in advance. The data table is stored in the memory, and the temperature T of the object to be imaged is calculated based on the output V _n of each infrared detection element n according to the above equation.

また、前記赤外線検出素子は、環境温度の変化により自身温度上昇することによって、その感度が変化するという特性を有する。このため、従来では、更に、各赤外線検出素子の温度に応じた前記較正感度係数Ａ_ｎ及び較正オフセット係数Ｂ_ｎを予め取得して、データテーブルとして保持し、撮像時の赤外線検出素子温度に応じた前記較正感度係数Ａ_ｎ及び較正オフセット係数Ｂ_ｎを用いて、撮像対象物の温度Ｔを算出するといったことが行われている。 Further, the infrared detecting element has a characteristic that its sensitivity changes as its temperature increases due to changes in environmental temperature. For this reason, conventionally, the calibration sensitivity coefficient A _n and the calibration offset coefficient B _n corresponding to the temperature of each infrared detection element are obtained in advance and held as a data table, and the calibration sensitivity coefficient A n and the calibration offset coefficient B n corresponding to the temperature of each infrared detection element are obtained in advance and stored as a data table. The temperature T of the object to be imaged is calculated using the calibration sensitivity coefficient A _n and the calibration offset coefficient B _n .

特開２０１０－１９３１９４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-193194

ところで、上述した従来の赤外線カメラでは、赤外線検出素子ｎの出力Ｖ_ｎと、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとを、これらが線形の相関関係にあるものとして取り扱っており、このような線形関係の下、赤外線検出素子ｎの出力Ｖ_ｎに基づいて、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎを推定（算出）し、得られた放射輝度から撮像対象物の温度を推定（算出）するようにしている。 By the way, in the conventional infrared camera described above, the output V _n of the infrared detection element n and the radiance Ld _n of the infrared rays emitted from the object to be imaged are treated as having a linear correlation. Under such a linear relationship, the radiance Ld n of the infrared rays emitted from the object to be imaged is estimated (calculated) based on the output V _n of the infrared detection element n, and the radiance Ld _n of the imaged object is estimated from the obtained radiance. The temperature is estimated (calculated).

ところが、赤外線カメラには、撮像対象物から放射される赤外線を赤外線検出素子ｎに集光させるためのレンズ等の光学機構が存在し、また、赤外線検出素子ｎには個体差があるため、赤外線検出素子ｎの出力ＤＬ_ｎ（＝Ｖ_ｎ）と、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとの関係は、厳密な意味において、図５において破線で示すような線形の関係にはなく、実線で示した２次以上の方程式で近似される非線形の関係となっている。 However, an infrared camera has an optical mechanism such as a lens to focus the infrared rays emitted from the object to be imaged onto the infrared detection element n, and since there are individual differences in the infrared detection element n, In a strict sense, the relationship between the output DL _n (=V _n ) of the detection element n and the radiance Ld _n of the infrared rays emitted from the object to be imaged is not a linear relationship as shown by the broken line in FIG. It is a nonlinear relationship approximated by a quadratic or higher order equation shown by a solid line.

したがって、従来の赤外線カメラのように、赤外線検出素子ｎの出力ＤＬ_ｎから、線形関係に基づいて前記放射輝度Ｌｄ_ｎを推定すると、撮像対象物の正確な放射輝度Ｌｄ_ｎを推定することができず、ひいては、撮像対象物の正確な温度を推定することができない。 Therefore, if the radiance Ld _n is estimated based on a linear relationship from the output DL _n of the infrared detection element n as in a conventional infrared camera, it is possible to accurately estimate the radiance Ld _n of the object to be imaged. Furthermore, it is not possible to accurately estimate the temperature of the object to be imaged.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、従来に比べて、撮像対象物の正確な放射輝度Ｌｄ_ｎを推定することができる放射輝度算出方法、及びこれを実行するための校正情報取得装置の提供を、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a radiance calculation method that can estimate the radiance Ld _n of an imaged object more accurately than the conventional method, and a calibration method for carrying out the method. Its purpose is to provide an information acquisition device.

上記課題を解決するための本発明は、
２次元平面上に配列された複数のｎ個の赤外線検出素子を有する撮像部、及び前記赤外線検出素子の温度を検出する素子温度検出センサを備えた赤外線カメラを用いて、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎを算出する方法であって、
前記放射輝度Ｌｄ_ｎを算出するための校正情報を取得する校正情報取得工程と、
前記赤外線カメラを用いて撮像対象物を撮像し、前記赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎ、前記素子温度検出センサによって検出される素子温度Ｆｔ、及び前記校正情報取得工程で得られた校正情報に基づいて、前記撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎを算出する実測工程と、から構成され、
前記校正情報取得工程は、
前記赤外線カメラを用いて、所定温度にある校正用物体を撮像して、前記素子温度検出センサから前記赤外線検出素子の温度Ｆｔを取得するとともに、前記各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎを取得する基礎データ取得工程と、
前記基礎データ取得工程において取得された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記赤外線検出素子の温度Ｆｔが所定の温度であるときの、前記校正用物体から放射される放射輝度Ｌｄ_ｎと各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎとの相関を取得する輝度対出力相関取得工程と、
前記輝度対出力相関取得工程において取得された放射輝度Ｌｄ_ｎと出力ＤＬ_ｎとの相関に基づいて、近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを算出する近似係数算出工程と、から構成され、
前記実測工程は、
前記赤外線カメラを用いて撮像対象物を撮像して、前記素子温度検出センサから前記赤外線検出素子の温度Ｆｔを取得するとともに、前記各赤外線検出素子からその出力ＤＬ_ｎを取得する実測データ取得工程と、
前記実測データ取得工程において取得された赤外線検出素子の温度Ｆｔ、並びに前記校正情報取得工程において算出された近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎに基づき、下記数式１に従って温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ及びｃ_ｎを算出する温度補正係数算出工程と、
前記実測データ取得工程において取得された赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎ、並びに前記温度補正係数算出工程において算出された温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ及びｃ_ｎに基づき、下記数式２に従って、前記撮像対象物から放射される放射輝度Ｌｄ_ｎを算出する放射輝度算出工程と、から構成された放射輝度算出方法に係る。
（数式１）
ａ_ｎ＝Ａａ_ｎ・Ｆｔ^２＋Ａｂ_ｎ・Ｆｔ＋Ａｃ_ｎ
ｂ_ｎ＝Ｂａ_ｎ・Ｆｔ^２＋Ｂｂ_ｎ・Ｆｔ＋Ｂｃ_ｎ
ｃ_ｎ＝Ｃａ_ｎ・Ｆｔ^２＋Ｃｂ_ｎ・Ｆｔ＋Ｃｃ_ｎ
（数式２）
Ｌｄ_ｎ＝ａ_ｎ・ＤＬ_ｎ ^２＋ｂ_ｎ・ＤＬ_ｎ＋ｃ_ｎ
但し、ｎは１以上の自然数であり、前記各赤外線検出素子に対応する固有値である。 The present invention for solving the above problems is as follows:
An infrared camera equipped with an imaging unit having a plurality of n infrared detection elements arranged on a two-dimensional plane and an element temperature detection sensor that detects the temperature of the infrared detection elements is used to detect radiation emitted from an object to be imaged. A method for calculating infrared radiance _Ldn , comprising:
a calibration information acquisition step of acquiring calibration information for calculating the radiance Ld _n ;
Image the object to be imaged using the infrared camera, and based on the output DL _n from the infrared detection element, the element temperature Ft detected by the element temperature detection sensor, and the calibration information obtained in the calibration information acquisition step. and an actual measurement step of calculating the radiance _Ldn of infrared rays emitted from the imaging target,
The calibration information acquisition step includes:
The infrared camera is used to image a calibration object at a predetermined temperature, and the temperature Ft of the infrared detection element is obtained from the element temperature detection sensor, and the output DL _n from each of the infrared detection elements is obtained. Basic data acquisition process,
Based on the temperature Ft and output _DLn acquired in the basic data acquisition step, the radiance _Ldn emitted from the calibration object and each infrared ray when the temperature Ft of the infrared detection element is a predetermined temperature. a brightness-to-output correlation acquisition step of acquiring a correlation with the output DL _n from the detection element;
Based on the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n acquired in the luminance vs. output correlation acquisition step, the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _Bbn , Bc _n _, Can _, Cb An approximation coefficient calculation step of calculating _n and Cc _n ,
The actual measurement process is
an actual measurement data acquisition step of capturing an image of the object using the infrared camera, acquiring the temperature Ft of the infrared detection element from the element temperature detection sensor, and acquiring the output DL _n from each of the infrared detection elements; ,
The temperature Ft of the infrared detection element acquired in the actual measurement data acquisition step, and the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _Bbn , Bc _n _, Can _, Cb calculated in the calibration information acquisition step a temperature correction coefficient calculation step of calculating temperature correction coefficients a _n , b _n and c _n according to the following formula 1 based on _n and Cc _n ;
Based on the output DL _n from the infrared detection element acquired in the actual measurement data acquisition step and the temperature correction coefficients a _n , b _n and c _n calculated in the temperature correction coefficient calculation step, the imaging is performed according to the following formula 2. The present invention relates to a radiance calculation method comprising: a radiance calculation step of calculating radiance Ld _n emitted from a target object.
(Formula 1)
a _n =Aa _n・Ft ² +Ab _n・Ft+Ac _n
b _n =Ba _n・Ft ² +Bb _n・Ft+Bc _n
c _n = _Can・Ft ² +Cb _n・Ft+Cc _n
(Formula 2)
Ld _n =a _n・DL _n ² +b _n・DL _n +c _n
However, n is a natural number of 1 or more, and is a unique value corresponding to each of the infrared detection elements.

この放射輝度算出方法によれば、まず、放射輝度Ｌｄ_ｎを算出するための校正情報を取得する校正情報取得工程が実行される。 According to this radiance calculation method, first, a calibration information acquisition step of acquiring calibration information for calculating the radiance Ld _n is executed.

そして、この校正情報取得工程では、まず、基礎データ取得工程が実行され、前記赤外線カメラを用いて、所定温度にある校正用物体を撮像したときの、前記素子温度検出センサから出力される前記赤外線検出素子の温度Ｆｔ、並びに前記各赤外線検出素子から出力される出力ＤＬ_ｎが取得される。 In this calibration information acquisition step, first, a basic data acquisition step is executed, and the infrared rays output from the element temperature detection sensor when an image of a calibration object at a predetermined temperature is captured using the infrared camera. The temperature Ft of the detection element and the output DL _n output from each of the infrared detection elements are acquired.

次に、前記輝度対出力相関取得工程が実行され、前記基礎データ取得工程において取得された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記赤外線検出素子の温度Ｆｔが所定の温度であるときの、前記校正用物体から放射される放射輝度Ｌｄ_ｎと各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎとの相関が取得される。 Next, the brightness vs. output correlation acquisition step is executed, and based on the temperature Ft and output DL _n acquired in the basic data acquisition step, when the temperature Ft of the infrared detection element is a predetermined temperature, The correlation between the radiance Ld _n emitted from the calibration object and the output DL _n from each infrared detection element is obtained.

ついで、前記近似係数算出工程が実行され、前記輝度対出力相関取得工程において取得された放射輝度Ｌｄ_ｎと出力ＤＬ_ｎとの相関に基づいて、近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎが算出される。尚、この近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎが前記校正情報に該当するものである。 Then, the approximation coefficient calculation step is executed, and the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , _Ban are calculated based on the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n acquired in the luminance versus output correlation acquisition step. , Bb _n , Bc _n , Can , Cb _n _and Cc _n are calculated. Note that the approximation coefficients _Aan , _Abn , _Acn , Ban, _Bbn _, _Bcn , _Can , _Cbn, and _Ccn correspond to the above-mentioned calibration information.

このようにして、校正情報取得工程において校正情報が取得された後、前記赤外線カメラを用いた測定対象物（撮像対象物）の実測（実測工程）が可能となる。 In this way, after the calibration information is acquired in the calibration information acquisition step, it becomes possible to actually measure the object to be measured (imaged object) using the infrared camera (actual measurement step).

この実測工程では、前記赤外線カメラを用いて撮像対象物を撮像することによって実測データ取得工程が実行され、前記素子温度検出センサから出力される前記赤外線検出素子の温度Ｆｔが取得されるとともに、前記各赤外線検出素子からその出力ＤＬ_ｎが取得される。 In this actual measurement step, an actual measurement data acquisition step is executed by imaging the object to be imaged using the infrared camera, and the temperature Ft of the infrared detection element output from the element temperature detection sensor is acquired, and the temperature Ft of the infrared detection element output from the element temperature detection sensor is acquired. The output DL _n is obtained from each infrared detection element.

次に、温度補正係数算出工程が実行され、前記実測データ取得工程において取得された赤外線検出素子の温度Ｆｔ、並びに前記校正情報取得工程において算出された近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎに基づいて、上記の数式１に従って温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ及びｃ_ｎが算出される。尚、数式１は、温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎと赤外線検出素子の温度（素子温度）Ｆｔとの相関を定義する相関式である。 Next, a temperature correction coefficient calculation step is executed, and the temperature Ft of the infrared detection element acquired in the actual measurement data acquisition step and the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ba calculated in the calibration information acquisition step Based on _n , _Bbn , _Bcn , Can, _Cbn , and _Ccn , temperature correction coefficients _an , _bn , and _cn are calculated according to _Equation 1 above. Note that Equation 1 is a correlation equation that defines the correlation between the temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n and the temperature of the infrared detection element (element temperature) Ft.

ついで、放射輝度算出工程が実行され、前記実測データ取得工程において取得された赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎ、並びに前記温度補正係数算出工程において算出された温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ及びｃ_ｎに基づき、上記の数式２に従って、前記撮像対象物から放射される放射輝度Ｌｄ_ｎが算出される。尚、数式２は、放射輝度Ｌｄ_ｎと出力ＤＬ_ｎとの相関を定義する相関式である。 Next, a radiance calculation step is executed, and the output DL _n from the infrared detection element acquired in the actual measurement data acquisition step and the temperature correction coefficients a _n , b _n and c _n calculated in the temperature correction coefficient calculation step are calculated. Based on Equation 2 above, the radiance Ld _n emitted from the object to be imaged is calculated. Note that Equation 2 is a correlation equation that defines the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n .

斯くして、本発明に係る放射輝度算出方法によれば、各赤外線検出素子の出力ＤＬ_ｎと、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとの相関を、２次方程式である上記数式２により定義し、各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎに基づき、前記数式２に従って放射輝度Ｌｄ_ｎを算出（推定）するようにしているので、線形関係に基づいて放射輝度Ｌｄ_ｎを算出するようにしていた従来に比べて、より現実に即した正確な放射輝度Ｌｄ_ｎを算出することができる。 Thus, according to the radiance calculation method according to the present invention, the correlation between the output DL _n of each infrared detection element and the radiance Ld _n of the infrared rays emitted from the object to be imaged is calculated using the above quadratic equation. Since it is defined by Formula 2 and the radiance Ld _n is calculated (estimated) according to the above Formula 2 based on the output DL _n from each infrared detection element, the radiance Ld _n is calculated based on the linear relationship. Compared to the conventional method, it is possible to calculate a more realistic and accurate radiance Ld _n .

尚、上記の校正情報取得工程は、以下の校正情報取得装置によって好適に実行することができる。即ち、この校正情報取得装置は、
２次元平面上に配列された複数のｎ個の赤外線検出素子を有する撮像部、及び前記赤外線検出素子の温度を検出する素子温度検出センサを備えた赤外線カメラを用いて、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎを算出する際に使用される校正情報を取得する装置であって、
所定温度にある校正用物体を前記赤外線カメラにより撮像したときの、前記素子温度検出センサから出力される前記赤外線検出素子の温度Ｆｔを取得するとともに、前記各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎを取得する基礎データ取得部と、
前記基礎データ取得部において取得された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記赤外線検出素子の温度Ｆｔが所定の温度であるときの、前記校正用物体から放射される放射輝度Ｌｄ_ｎと各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎとの相関を取得する輝度対出力相関取得部と、
前記輝度対出力相関取得部において取得された放射輝度Ｌｄ_ｎと出力ＤＬ_ｎとの相関に基づいて、近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを算出する近似係数算出部と、から構成される。 Note that the above calibration information acquisition step can be suitably executed by the following calibration information acquisition device. That is, this calibration information acquisition device
An infrared camera equipped with an imaging unit having a plurality of n infrared detection elements arranged on a two-dimensional plane and an element temperature detection sensor that detects the temperature of the infrared detection elements is used to detect radiation emitted from an object to be imaged. A device for acquiring calibration information used when calculating infrared radiance _Ldn , comprising:
When a calibration object at a predetermined temperature is imaged by the infrared camera, obtain the temperature Ft of the infrared detection element output from the element temperature detection sensor, and obtain the output DL _n from each of the infrared detection elements. A basic data acquisition unit,
Based on the temperature Ft and output _DLn acquired by the basic data acquisition unit, the radiance _Ldn emitted from the calibration object and each infrared ray when the temperature Ft of the infrared detection element is a predetermined temperature. a luminance-to-output correlation acquisition unit that acquires a correlation with the output DL _n from the detection element;
Based on the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n acquired in the luminance versus output correlation acquisition section, the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _Bbn , Bc _n _, Can _, Cb and an approximation coefficient calculation unit that calculates _n and Cc _n .

また、上記放射輝度算出方法において、
前記校正情報取得工程は、更に、
前記基礎データ取得工程によって取得された赤外線検出素子の温度Ｆｔ、及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、出力対温度の相関式を取得する出力対温度相関取得工程と、
前記出力対温度相関取得工程によって取得された出力対温度相関式に基づき、補間処理によって、赤外線検出素子の温度Ｆｔと出力ＤＬ_ｎとの相関データを算出する補間処理工程と、を備え、
前記輝度対出力相関取得工程は、前記基礎データ取得工程によって取得された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎ、並びに前記補間処理工程によって算出された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関を取得するように構成された態様を採ることができる。 Furthermore, in the above radiance calculation method,
The calibration information acquisition step further includes:
an output-to-temperature correlation acquisition step of acquiring an output-to-temperature correlation equation based on the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n acquired in the basic data acquisition step;
an interpolation processing step of calculating correlation data between the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n by interpolation processing based on the output-to-temperature correlation equation acquired in the output-to-temperature correlation acquisition step;
The brightness vs. output _correlation acquisition step calculates the radiance _Ld _n and An aspect configured to obtain a correlation with the output DL _n can be adopted.

同様に、上記校正情報取得装置において、
前記基礎データ取得部によって取得された赤外線検出素子の温度Ｆｔ、及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、出力対温度の相関式を取得する出力対温度相関取得部と、
前記出力対温度相関取得部によって取得された出力対温度相関式に基づき、補間処理によって、赤外線検出素子の温度Ｆｔと出力ＤＬ_ｎとの相関データを算出する補間処理部と、を更に備え、
前記輝度対出力相関取得部は、前記基礎データ取得部によって取得された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎ、並びに前記補間処理部によって算出された温度Ｆｔ及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関を取得するように構成された態様を採ることができる。 Similarly, in the above calibration information acquisition device,
an output-to-temperature correlation acquisition unit that acquires an output-to-temperature correlation equation based on the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n acquired by the basic data acquisition unit;
further comprising an interpolation processing unit that calculates correlation data between the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n by interpolation processing based on the output-to-temperature correlation equation acquired by the output-to-temperature correlation acquisition unit,
The luminance vs. output correlation acquisition unit calculates the radiance Ld n based on the temperature Ft and output DL _n acquired by the basic data acquisition unit, and the temperature Ft and output _DL _n calculated by the interpolation processing unit. An aspect configured to obtain a correlation with the output DL _n can be adopted.

これらの態様では、前記基礎データ取得工程（基礎データ取得部）により取得された赤外線検出素子の温度Ｆｔ、及び出力ＤＬ_ｎに基づいて、出力対温度相関取得工程（出力対温度相関取得部）により、出力対温度の相関式が取得される。 In these aspects, the output-to-temperature correlation acquisition step (output-to-temperature correlation acquisition section) performs the calculation based on the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n acquired by the basic data acquisition step (basic data acquisition section). , a correlation equation of power versus temperature is obtained.

そして、前記出力対温度相関取得工程（出力対温度相関取得部）によって取得された出力対温度相関式に基づいて、補間処理工程（補間処理部）において補間処理が実行され、赤外線検出素子の温度Ｆｔと出力ＤＬ_ｎとの相関データの補間が行われ、このようにして精度が高められた相関データに基づいて、前記輝度対出力相関取得工程（輝度対出力相関取得部）において、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関が取得される。 Then, based on the output-to-temperature correlation equation acquired by the output-to-temperature correlation acquisition step (output-to-temperature correlation acquisition section), interpolation processing is performed in an interpolation processing step (interpolation processing section), and the temperature of the infrared detection element is Interpolation of the correlation data between Ft and the output DL _n is performed, and based on the correlation data whose accuracy has been improved in this way, in the luminance versus output correlation acquisition step (luminance versus output correlation acquisition section), the radiance A correlation between Ld _n and the output DL _n is obtained.

斯くして、この態様によれば、赤外線検出素子の温度Ｆｔと出力ＤＬ_ｎとの精度の高い精緻な相関データを得ることができるので、前記数式１に従った温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出するための前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎの精度を高めることができ、ひいては、撮像対象物のより精度の高い正確な放射輝度を算出することができる。また、画素間でバラツキの少ない低ノイズの画像を得ることができる。 In this way, according to this aspect, it is possible to obtain highly accurate and precise correlation data between the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n , so that the temperature correction coefficients a _n , b _n according to the above formula 1 can be obtained. , _cn , the accuracy of the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , _Ban , Bbn , _{Bc n} _, Can , _{Cb n} _and Cc _n can be improved, and as a result, the imaged object It is possible to calculate accurate radiance with higher precision. Furthermore, it is possible to obtain a low-noise image with little variation between pixels.

以上のように、本発明に係る放射輝度算出方法によれば、各赤外線検出素子の出力ＤＬ_ｎと、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとの相関を、２次方程式である上記数式２により定義し、各赤外線検出素子からの出力ＤＬ_ｎに基づき、前記数式２に従って放射輝度Ｌｄ_ｎを算出（推定）するようにしているので、線形関係に基づいて放射輝度Ｌｄ_ｎを算出するようにしていた従来に比べて、より現実に即した正確な放射輝度Ｌｄ_ｎを算出することができる。 As described above, according to the radiance calculation method according to the present invention, the correlation between the output DL _n of each infrared detection element and the radiance Ld _n of the infrared rays emitted from the object to be imaged is expressed by the quadratic equation. The radiance Ld _n is calculated (estimated) according to the formula 2 defined by the above formula 2 based on the output DL _n from each infrared detection element, so the radiance Ld _n is calculated based on the linear relationship. It is possible to calculate the radiance Ld _n more realistically and accurately than in the conventional method.

そして、本発明に係る校正情報取得装置によれば、より現実に即した正確な放射輝度Ｌｄ_ｎを算出するための校正情報を好適に取得することができる。 According to the calibration information acquisition device according to the present invention, calibration information for calculating a more realistic and accurate radiance Ld _n can be suitably acquired.

本発明の一実施形態に係る赤外線カメラ、及び校正情報取得装置を説明するための概略図である。1 is a schematic diagram for explaining an infrared camera and a calibration information acquisition device according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る赤外線カメラの構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an infrared camera according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置の構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a calibration information acquisition device according to the present embodiment. 放射輝度と黒体温度との関係を示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between radiance and blackbody temperature. 放射輝度と素子出力との関係を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between radiance and element output. 本実施形態に係る赤外線カメラの構造を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure of an infrared camera according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本実施形態に係る校正情報取得装置における処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing in the calibration information acquisition device according to the present embodiment. 本発明の他の実施形態に係る校正情報取得装置の構成を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a calibration information acquisition device according to another embodiment of the present invention.

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る赤外線カメラ、及び校正情報取得装置を説明するための概略図であり、図２は、本実施形態に係る赤外線カメラの構成を示したブロック図であり、図３は、本実施形態に係る校正情報取得装置の構成を示したブロック図である。以下、各部の詳細について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an infrared camera and a calibration information acquisition device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the infrared camera according to the embodiment. , FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the calibration information acquisition device according to the present embodiment. The details of each part will be explained below.

尚、本例では、図１に示すように、まず、赤外線カメラ１を恒温ケース１００内に収納した状態で、校正情報取得装置２０に接続して、この校正情報取得装置２０によって、校正情報を取得するとともに、得られた校正情報を前記赤外線カメラ１に格納し、この後、当該赤外線カメラ１を恒温ケース１００から取り出して撮像対象物を撮像し、その表面温度に関するデータを測定する。尚、図１において、恒温ケース１００はペルチェ素子１０１によって調温されるようになっている。また、符号１０３は黒体であり、図示しない適宜温度調節器によって、所定の温度に調整される。また、黒体１０３と赤外線カメラ１のレンズ３との間には、シャッタ１０２が配置される。 In this example, as shown in FIG. 1, first, the infrared camera 1 is housed in a thermostatic case 100 and connected to the calibration information acquisition device 20, and the calibration information is acquired by the calibration information acquisition device 20. At the same time, the obtained calibration information is stored in the infrared camera 1. After that, the infrared camera 1 is taken out from the thermostatic case 100 to image the object to be imaged, and data regarding the surface temperature of the object is measured. In addition, in FIG. 1, the temperature of the constant temperature case 100 is controlled by a Peltier element 101. Further, reference numeral 103 denotes a black body, and its temperature is adjusted to a predetermined temperature by an appropriate temperature regulator (not shown). Further, a shutter 102 is arranged between the black body 103 and the lens 3 of the infrared camera 1.

＜赤外線カメラ＞
本例の赤外線カメラ１は、図１及び図２に示すように、筐体２と、この筐体２内に配設されるレンズ３、撮像部６、素子温度検出センサ７及びデータ処理部８からなり、このデータ処理部８が前記校正情報取得装置２０と接続可能に構成されている。 <Infrared camera>
As shown in FIGS. 1 and 2, the infrared camera 1 of this example includes a housing 2, a lens 3 disposed inside the housing 2, an imaging section 6, an element temperature detection sensor 7, and a data processing section 8. The data processing unit 8 is configured to be connectable to the calibration information acquisition device 20.

前記レンズ３は、前記筐体２の開口部に、当該開口部を閉塞するように配設され、撮像対象物から放射される赤外線を、適宜間隔をあけて後方に並設される前記撮像部６に集光する。 The lens 3 is disposed in the opening of the housing 2 so as to close the opening, and the lens 3 is arranged to block the opening of the housing 2, and directs infrared rays emitted from the object to be imaged to the imaging section arranged in parallel at the rear with an appropriate interval. Focus the light on 6.

前記撮像部６は、２次元平面上に復行復列に配列された複数の赤外線検出素子６ａ_ｎを備えている。赤外線検出素子６ａ_ｎは、ボロメータと称される熱型の非冷却素子で、各赤外線検出素子６ａ_ｎは、入射光量に応じた電圧値を出力して、前記データ処理部８に入力する。また、撮像部６には、素子温度検出センサ７が付設されており、この素子温度検出センサ７から各赤外線検出素子６ａ_ｎの温度に係るデータがデータ処理部８に入力される。尚、この素子温度検出センサ７は、各赤外線検出素子６ａ_ｎの全体としての温度を検出する。また、ｎは１以上の自然数であって、赤外線検出素子の個数に対応しており、具体的な数値は前記各赤外線検出素子に対応する固有値である。特に断りがない限り、以下において、ｎは同様の意図で用いられている。 The imaging unit 6 includes a plurality of infrared detection elements 6a _n arranged in back and forth rows on a two-dimensional plane. The infrared detecting elements 6 a _n are thermal type uncooled elements called bolometers, and each infrared detecting element 6 a _n outputs a voltage value according to the amount of incident light and inputs it to the data processing section 8 . Further, the imaging section 6 is provided with an element temperature detection sensor 7, and data related to the temperature of each infrared detection element _6an is input from this element temperature detection sensor 7 to the data processing section 8. Note that this element temperature detection sensor 7 detects the overall temperature of each infrared detection element _6a . Further, n is a natural number of 1 or more and corresponds to the number of infrared detection elements, and the specific numerical value is a unique value corresponding to each of the infrared detection elements. Unless otherwise specified, n is used hereinafter with the same intent.

前記データ処理部８は、Ａ／Ｄ変換器９，１０、近似係数記憶部１２、温度補正係数算出部１３、温度補正係数記憶部１４、放射輝度算出部１５、温度データ算出部１６、Ｄ／Ａ変換器１７及び入出力インターフェース１８などから構成される。 The data processing section 8 includes A/D converters 9 and 10, an approximation coefficient storage section 12, a temperature correction coefficient calculation section 13, a temperature correction coefficient storage section 14, a radiance calculation section 15, a temperature data calculation section 16, and a D/ It is composed of an A converter 17, an input/output interface 18, and the like.

尚、このデータ処理部８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成することができ、具体的には、前記Ａ／Ｄ変換器９，１０、温度補正係数算出部１３、放射輝度算出部１５、温度データ算出部１６、Ｄ／Ａ変換器１７及び入出力インターフェース１８はコンピュータプログラムによってその機能が実現される態様を採ることができる。或いは、前記Ａ／Ｄ変換器９，１０、温度補正係数算出部１３、放射輝度算出部１５、温度データ算出部１６、Ｄ／Ａ変換器１７及び入出力インターフェース１８は、それぞれ、適宜電子回路を備えた電子ディバイスによって実現することができる。また、前記近似係数記憶部１２及び温度補正係数記憶部１４はＲＡＭなどの適宜記憶媒体から構成することができる。 The data processing section 8 can be configured from a computer including a CPU, RAM, ROM, etc., and specifically includes the A/D converters 9 and 10, a temperature correction coefficient calculation section 13, and a radiance calculation section. The functions of the unit 15, the temperature data calculation unit 16, the D/A converter 17, and the input/output interface 18 can be realized by a computer program. Alternatively, the A/D converters 9 and 10, the temperature correction coefficient calculation unit 13, the radiance calculation unit 15, the temperature data calculation unit 16, the D/A converter 17, and the input/output interface 18 may each be configured with an electronic circuit as appropriate. This can be realized by an electronic device equipped with Further, the approximation coefficient storage section 12 and the temperature correction coefficient storage section 14 can be constructed from an appropriate storage medium such as a RAM.

前記Ａ／Ｄ変換器９は、前記素子温度検出センサ７から出力される、前記赤外線検出素子６ａ_ｎの温度に係るデータを入力してＡ／Ｄ変換し、変換後の素子温度Ｆｔを前記温度補正係数算出部１３に入力するとともに、切換スイッチ１１を介して択一的に接続される入出力インターフェース１８に送信する。また、前記Ａ／Ｄ変換器１０は、各赤外線検出素子６ａ_ｎからの出力をＡ／Ｄ変換して、変換後の素子出力ＤＬ_ｎを、切換スイッチ１１を介して択一的に接続される放射輝度算出部１５又は入出力インターフェース１８に送信する。 The A/D converter 9 inputs data related to the temperature of the infrared detection element 6a _n output from the element temperature detection sensor 7, performs A/D conversion, and converts the element temperature Ft after conversion into the temperature. The signal is input to the correction coefficient calculating section 13 and is also transmitted to the input/output interface 18 which is selectively connected via the changeover switch 11. Further, the A/D converter 10 A/D converts the output from each infrared detection element 6a _n , and the converted element output DL _n is selectively connected via a changeover switch 11. It is transmitted to the radiance calculation unit 15 or the input/output interface 18.

前記近似係数記憶部１２は、前記入出力インターフェース１８を介して、前記校正情報取得装置２０から入力された校正情報としての近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを格納する機能部である。 The approximation coefficient storage unit 12 stores approximation coefficients Aan, _Abn , _Acn , _Ban _, _Bbn , _Bcn as calibration information input from the calibration information acquisition device 20 via the input/output interface 18. , Can, Cb _n _, and Cc _n .

前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎは、各赤外線検出素子６ａ_ｎの出力（素子出力）ＤＬ_ｎと、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとの相関を、下記数式１の２次方程式（相関式）で定義したときの、当該相関式中の各温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出するため係数である。
（数式１）
Ｌｄ_ｎ＝ａ_ｎ・ＤＬ_ｎ ^２＋ｂ_ｎ・ＤＬ_ｎ＋ｃ_ｎ
尚、放射輝度Ｌｄ_ｎは、赤外線検出素子６ａ_ｎに対応付けられる部分の撮像対象物の放射輝度である。 The approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , Bb _n , _{Bc n} _, _Can , Cb _n and Cc _n are calculated based on the output (element output) DL _n of each infrared detection element 6a _n and the imaged object. When the correlation with the _radiance _Ldn _of the _infrared rays emitted from the This is a coefficient for calculation.
(Formula 1)
Ld _n =a _n・DL _n ² +b _n・DL _n +c _n
Note that the radiance Ld _n is the radiance of the imaged object in the portion associated with the infrared detection element 6a _n .

具体的には、前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎは、素子温度Ｆｔに基づき、下記数式２の２次方程式（相関式）によって、温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出する際に用いられる係数である。
（数式２）
ａ_ｎ＝Ａａ_ｎ・Ｆｔ^２＋Ａｂ_ｎ・Ｆｔ＋Ａｃ_ｎ
ｂ_ｎ＝Ｂａ_ｎ・Ｆｔ^２＋Ｂｂ_ｎ・Ｆｔ＋Ｂｃ_ｎ
ｃ_ｎ＝Ｃａ_ｎ・Ｆｔ^２＋Ｃｂ_ｎ・Ｆｔ＋Ｃｃ_ｎ Specifically, the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban _, Bb _n , Bc _n , Can , _{Cb n} _and Cc _n are calculated based on the element temperature Ft by the following quadratic equation (2). These are the coefficients used when calculating the temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n by the correlation formula).
(Formula 2)
a _n =Aa _n・Ft ² +Ab _n・Ft+Ac _n
b _n =Ba _n・Ft ² +Bb _n・Ft+Bc _n
c _n = _Can・Ft ² +Cb _n・Ft+Cc _n

本発明者らの知見によれば、各赤外線検出素子６ａ_ｎの出力ＤＬ_ｎと、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとは、図５において破線で示した線形の関係にはなく、実線で示した非線形の関係にある。これは、撮像対象物から放射される赤外線を赤外線検出素子６ａ_ｎに集光させるためのレンズ３等の光学機構が存在し（図６参照）、また、赤外線検出素子６ａ_ｎには個体差があるからである。そこで、本実施形態では、２次方程式である上記数式１に従い、素子出力ＤＬ_ｎから、撮像対象物の放射輝度Ｌｄ_ｎを算出（推定）することとした。尚、この近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎの意義、及び算出手法については、後述の校正情報出億装置２０に係る説明の際に、詳しく説明する。また、図６における符号４は、レンズ３を保持する保持部であり、符号５は、前記保持部４に固設されて、前記撮像部６を保持する保持部である。 According to the findings of the present inventors, the output DL _n of each infrared detection element 6a _n and the radiance Ld _n of the infrared rays emitted from the object to be imaged do not have the linear relationship shown by the broken line in FIG. There is a nonlinear relationship shown by the solid line. This is because there is an optical mechanism such as a lens 3 for condensing infrared rays emitted from the object to be imaged onto the infrared detecting elements 6a- _n (see FIG. 6), and there are individual differences in the infrared detecting elements 6a- _n . Because there is. Therefore, in this embodiment, the radiance Ld _n of the imaged object is calculated (estimated) from the element output DL _n according to the above-mentioned Equation 1, which is a quadratic equation. The significance and calculation method of these approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , Bb _n , _{Bc n} _, Can , _{Cb n} _and Cc _n and the calculation method are related to the calibration information output device 20 described later. This will be explained in detail during the explanation. Further, reference numeral 4 in FIG. 6 is a holding section that holds the lens 3, and reference numeral 5 is a holding section that is fixed to the holding section 4 and holds the imaging section 6.

前記温度補正係数算出部１３は、前記素子温度検出センサ７から出力され、前記Ａ／Ｄ変換器９を介して入力される素子温度Ｆｔ、並びに前記近似係数記憶部１２に格納された前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎに基づいて、上記数式２に従って、前記温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出し、算出した温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを前記温度補正係数記憶部１４に格納する処理を行う。 The temperature correction coefficient calculation unit 13 calculates the element temperature Ft output from the element temperature detection sensor 7 and input via the A/D converter 9, and the approximation coefficient stored in the approximation coefficient storage unit 12. Based on Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban _, Bbn , Bc _n , Can _, _{Cb n} _and Cc _n , the temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n are calculated according to the above formula 2. , the calculated temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n are stored in the temperature correction coefficient storage section 14 .

前記放射輝度算出部１５は、前記各赤外線検出素子６ａから出力され、前記Ａ／Ｄ変換器１０を介して入力される素子出力ＤＬ_ｎ、並びに前記温度補正係数記憶部１４に格納された温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎに基づいて、前記数式１に従って、放射輝度Ｌｄ_ｎを算出する処理を行う。 The radiance calculation unit 15 calculates the element output DL _n outputted from each infrared detection element 6 a and inputted via the A/D converter 10, and the temperature correction stored in the temperature correction coefficient storage unit 14. Based on the coefficients a _n , b _n , and c _n , a process is performed to calculate the radiance Ld _n according to Equation 1 above.

また、前記温度データ算出部１６は、前記放射輝度算出部１５によって算出された放射輝度Ｌｄ_ｎに基づいて、撮像対象物の各赤外線検出素子６ａに対応する部位の温度を算出する処理を行う。放射輝度Ｌｄ_ｎから温度データへの変換は、例えば、後述する数式３の逆関数を用いて算出することができる。尚、この温度データは摂氏で表されているのが好ましい。 Further, the temperature data calculation section 16 performs a process of calculating the temperature of a portion of the imaging target corresponding to each infrared detection element 6a based on the radiance Ld _n calculated by the radiance calculation section 15. Conversion from the radiance Ld _n to temperature data can be calculated using, for example, an inverse function of Equation 3, which will be described later. Note that this temperature data is preferably expressed in degrees Celsius.

前記Ｄ／Ａ変換器２２は、温度データをアナログデータ（画像データ）に変換する処理部であり、このようにして変換された画像データが前記入出力インターフェース１８を介して外部に出力される。尚、画像データは、グレー階調の濃淡画像であることができ、或いは、ＲＧＢ成分で構成されるカラー画像であることができる。 The D/A converter 22 is a processing unit that converts temperature data into analog data (image data), and the image data thus converted is output to the outside via the input/output interface 18. Note that the image data may be a gray scale image, or a color image composed of RGB components.

＜校正情報取得装置＞
図３に示すように、前記校正情報取得装置２０は、入出力インターフェース２１、基礎データ取得部２２、出力対温度相関取得部２３、補間処理部２４、輝度対出力相関取得部２５及び近似係数算出部２６から構成され、校正情報として、前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを取得するように構成された装置である。 <Calibration information acquisition device>
As shown in FIG. 3, the calibration information acquisition device 20 includes an input/output interface 21, a basic data acquisition section 22, an output-to-temperature correlation acquisition section 23, an interpolation processing section 24, a luminance-to-output correlation acquisition section 25, and an approximation coefficient calculation section. 26, and is configured to obtain the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , Bb _n , Bc _n _, Can , _{Cb n} _and Cc _n as calibration information. .

尚、この校正情報取得装置２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成することができ、前記入出力インターフェース２１、基礎データ取得部２２、出力対温度相関取得部２３、補間処理部２４、輝度対出力相関取得部２５及び近似係数算出部２６は、それぞれコンピュータプログラムによってその機能が実現される態様を採ることができる。 The calibration information acquisition device 20 can be configured from a computer including a CPU, RAM, ROM, etc., and includes the input/output interface 21, the basic data acquisition section 22, the output-temperature correlation acquisition section 23, and the interpolation processing section 24. , the brightness-to-output correlation acquisition section 25 and the approximation coefficient calculation section 26 can each have their functions realized by a computer program.

上述したように、この校正情報取得装置２０は、赤外線カメラ１を図１に示した恒温ケース１００内に収納した状態で、当該赤外線カメラ１に接続され、この赤外線カメラ１から図７に示すような基礎データを取得する。 As described above, the calibration information acquisition device 20 is connected to the infrared camera 1 while the infrared camera 1 is housed in the constant temperature case 100 shown in FIG. Obtain basic data.

前記基礎データ取得部２２は、前記入出力インターフェース２１を介して、前記赤外線カメラ１から、前記素子温度Ｆｔ、及び素子出力ＤＬ_ｎを取得する機能部である。前記基礎データは、図７に示すように、前記恒温ケース１００の温度を、例えば１０℃から１０℃間隔で４段階（Ｒｔ_１～Ｒｔ_４）に設定するとともに、黒体１０３の温度も１０℃間隔で例えば３段階（Ｔ_１～Ｔ_３）に設定した状態で、それぞれ素子温度Ｆｔ_１～Ｆｔ_４について、それぞれ黒体１０３の温度がＴ_１～Ｔ_３のときに、前記シャッタ１０２を開くことで各赤外線検出素子６ａ_ｎから出力される素子出力ＤＬ_ｎＴ_１～ＤＬ_ｎＴ_３である。尚、温度間隔及び設定温度はあくまでも一例であって、これに限定されるものではない。 The basic data acquisition unit 22 is a functional unit that acquires the element temperature Ft and element output DL _n from the infrared camera 1 via the input/output interface 21 . As shown in FIG. 7, the basic data includes setting the temperature of the thermostatic case 100 in four stages (Rt ₁ to Rt ₄ ) at intervals of 10°C, for example, and setting the temperature of the black body 103 to 10°C. The shutter 102 is opened when the temperature of the black body 103 is T ₁ to T ₃ for each element temperature Ft ₁ to Ft ₄ with the interval set at three steps (T ₁ to T ₃ ), respectively. These are element outputs DL _n T ₁ to DL _n T ₃ outputted from each infrared detection element 6a _n . Note that the temperature interval and the set temperature are merely examples, and are not limited thereto.

前記出力対温度相関取得部２３は、前記基礎データ取得部２２によって取得された赤外線検出素子６ａ_ｎの素子温度Ｆｔ、及び各素子出力ＤＬ_ｎに基づいて、出力対温度の相関式を取得する。前記基礎データ取得部２２によって取得された基礎データを、素子出力ＤＬ_ｎと素子温度Ｆｔの関係で表すと、図８に示すようになる。 The output-to-temperature correlation acquisition unit 23 acquires an output-to-temperature correlation equation based on the element temperature Ft of the infrared detection element 6a _n acquired by the basic data acquisition unit 22 and each element output DL _n . The basic data acquired by the basic data acquisition section 22 is expressed as a relationship between the element output DL _n and the element temperature Ft as shown in FIG. 8 .

図８において、各赤外線検出素子６ａ_ｎにおける素子出力ＤＬ_ｎと素子温度Ｆｔとの相関は、それぞれ、黒体１０３の温度がＴ_１、Ｔ_２及びＴ_３のときに、以下の近似式によって近似される。
ＤＬ_ｎＴ_１=Ａ_ｎ１・Ｆｔ^３+Ｂ_ｎ１・Ｆｔ^２+ Ｃ_ｎ１・Ｆｔ+Ｄ_ｎ１
ＤＬ_ｎＴ_２=Ａ_ｎ２・Ｆｔ^３+Ｂ_ｎ２・Ｆｔ^２+ Ｃ_ｎ２・Ｆｔ+Ｄ_ｎ２
ＤＬ_ｎＴ_３=Ａ_ｎ３・Ｆｔ^３+Ｂ_ｎ３・Ｆｔ^２+ Ｃ_ｎ３・Ｆｔ+Ｄ_ｎ３
尚、各近似式における係数Ａ_ｎ１～Ａ_ｎ３、Ｂ_ｎ１～Ｂ_ｎ３、Ｃ_ｎ１～Ｃ_ｎ３、Ｄ_ｎ１～Ｄ_ｎ３は、それぞれ最小二乗法等の手法によって算出することができる。
但し、近似式としてはこの３次方程式に限られるものではなく、２次方程式、或いは４次以上の高次方程式によって近似するようにしても良い。 In FIG. 8, the correlation between the element output DL _n and the element temperature Ft in each infrared detection element 6a _n is approximated by the following approximate expression when the temperature of the black body 103 is T ₁ , T ₂ and T ₃ . be done.
DL _n T ₁ =A _n1・Ft ³ +B _n1・Ft ² + C _n1・Ft+D _n1
DL _n T ₂ =A _n2・Ft ³ +B _n2・Ft ² + C _n2・Ft+D _n2
DL _n T ₃ =A _n3・Ft ³ +B _n3・Ft ² + C _n3・Ft+D _n3
Note that the coefficients A _n1 to A _n3 , B _n1 to B _n3 , C _n1 to C _n3 , and D _n1 to D _n3 in each approximate expression can be calculated by a method such as the method of least squares.
However, the approximation equation is not limited to this cubic equation, but may be approximated by a quadratic equation or a higher-order equation of the fourth or higher order.

前記補間処理部２４は、前記出力対温度相関取得部２３によって取得された上記各式を用いて、データを補間する処理を行う機能部である。図９に、Ｆｔ_１～Ｆｔ_２の間のデータを補間する例を示している。図９において、黒丸でプロットした値が実測値であり、白丸でプロットした値が補間値である。この例では、Ｆｔ_１～Ｆｔ_２の間を２．５℃毎に補間しているが、これは一例であって、これに限られるものではない。また、Ｆｔ_２～Ｆｔ_４の間についても補間するようにしても良い。 The interpolation processing unit 24 is a functional unit that performs a process of interpolating data using each of the above equations acquired by the output-temperature correlation acquisition unit 23. FIG. 9 shows an example of interpolating data between Ft ₁ and Ft ₂ . In FIG. 9, the values plotted with black circles are actually measured values, and the values plotted with white circles are interpolated values. In this example, interpolation is performed between Ft ₁ and Ft ₂ every 2.5°C, but this is just an example and is not limited to this. Furthermore, interpolation may also be performed between Ft ₂ and Ft ₄ .

前記輝度対出力相関取得部２５は、前記基礎データ取得部２２によって取得された素子温度Ｆｔ及び素子出力ＤＬ_ｎ、並びに前記補間処理部２４によって算出された素子温度Ｆｔ及び素子出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関を取得する機能部である。 The luminance versus output correlation acquisition unit 25 is based on the element temperature Ft and element output DL _n acquired by the basic data acquisition unit 22 and the element temperature Ft and element output DL _n calculated by the interpolation processing unit 24. , a functional unit that obtains a correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n .

まず、輝度対出力相関取得部２５は、黒体１０３の温度Ｔ_１～Ｔ_３毎に、以下の数式３に従って、当該黒体１０３の放射輝度を算出する。
（数式３）

但し、Ｌｔは、放射輝度（Ｗ・ｓｒ^－１・ｍ^－２）であり、Ｌｄは、Ｌｔをデジタルレベル（２のｎ乗）にスケール変換した値に相当する。
また、λは物体から発散する放射の波長（ｍ）であり、λ１～λ２は、赤外線検出素子６ａの感度波長帯である。
また、Ｔは物体の絶対温度（Ｋ）であり、黒体１０３及び撮像対象物の温度に相当する。
また、Ｃ１，Ｃ２は放射の定数であり、
Ｃ１＝ｃ^２ｈ＝５．９５４８×１０^－１７（Ｗ・ｍ^２）
Ｃ１＝ｃｈ／ｋ＝０．０１４３８８（ｍ・Ｋ）
である。また、ｃは真空中の光の速度（ｃ＝２．９９７９２４５８×１０^８ｍ・ｓ^－１）、ｈはプランク定数（ｈ＝６．６２５６×１０^－３４Ｊ・ｓ）、ｋはボルツマン定数（ｋ＝１．３８０５４×１０^－２３Ｊ・Ｋ^－１）である。 First, the luminance versus output correlation acquisition unit 25 calculates the radiance of the black body 103 for each of the temperatures T ₁ to T ₃ of the black body 103 according to Equation 3 below.
(Formula 3)

However, Lt is the radiance (W·sr ⁻¹ ·m ⁻² ), and Ld corresponds to a value obtained by scaling Lt to a digital level (2 to the nth power).
Further, λ is the wavelength (m) of radiation emitted from the object, and λ1 to λ2 are the sensitivity wavelength bands of the infrared detection element 6a.
Further, T is the absolute temperature (K) of the object, and corresponds to the temperature of the black body 103 and the object to be imaged.
Also, C1 and C2 are radiation constants,
C1=c ² h=5.9548×10 ^-17 (W・m ² )
C1=ch/k=0.014388(m・K)
It is. Also, c is the speed of light in vacuum (c=2.99792458×10 ⁸ m・s ⁻¹ ), h is Planck’s constant (h=6.6256×10 ⁻³⁴ J・s), and k is Boltzmann’s constant ( k=1.38054×10 ⁻²³ J·K ⁻¹ ).

尚、上記数式３から分かるように、黒体１０３の放射輝度Ｌｄ_ｎは黒体１０３の温度Ｔ_１～Ｔ_３毎に一意の値として得られる。そして、輝度対出力相関取得部２５は、得られた黒体１０３の温度Ｔ_１～Ｔ_３毎の放射輝度ＬｄＴ_１～ＬｄＴ_３について、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの関係を、素子温度Ｆｔごとに取得する。 As can be seen from Equation 3 above, the radiance Ld _n of the black body 103 is obtained as a unique value for each of the temperatures T ₁ to T ₃ of the black body 103. Then, the luminance versus output correlation acquisition unit 25 calculates the relationship between the radiance Ld _n and the output DL _n for the obtained radiances LdT ₁ to LdT ₃ for each temperature T ₁ to T ₃ of the black body 103. Obtained for each element temperature Ft.

前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関を、図１０に示している。図１０では、素子温度Ｆｔが、それぞれＦｔ_１、Ｆｔ_１＋１、Ｆｔ_１＋２、Ｆｔ_１＋３、Ｆｔ_２であるときの前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関を示しており、各相関とも以下の２次方程式で近似される。尚、素子温度Ｆｔ_１＋１、Ｆｔ_１＋２、Ｆｔ_１＋３は補間値である。
Ｌｄ_ｎＦｔ１＝ａ_ｎＦｔ１・ＤＬ_ｎＦｔ１ ^２+ｂ_ｎＦｔ１・ＤＬ_ｎＦｔ１+ｃ_ｎＦｔ１
Ｌｄ_{ｎＦｔ１＋１}＝ａ_{ｎＦｔ１＋１}・ＤＬ_{ｎＦｔ１＋１} ^２+ｂ_{ｎＦｔ１＋１}・ＤＬ_{ｎＦｔ１＋１}+ｃ_{ｎＦｔ１＋１}
Ｌｄ_{ｎＦｔ１＋２}＝ａ_{ｎＦｔ１＋２}・ＤＬ_{ｎＦｔ１＋２} ^２+ｂ_{ｎＦｔ１＋２}・ＤＬ_{ｎＦｔ１＋２}+ｃ_{ｎＦｔ１＋２}
Ｌｄ_{ｎＦｔ１＋３}＝ａ_{ｎＦｔ１＋３}・ＤＬ_{ｎＦｔ１＋３} ^２+ｂ_{ｎＦｔ１＋３}・ＤＬ_{ｎＦｔ１＋３}+ｃ_{ｎＦｔ１＋３}
Ｌｄ_ｎＦｔ２＝ａ_ｎＦｔ２・ＤＬ_ｎＦｔ２ ^２+ｂ_ｎＦｔ２・ＤＬ_ｎＦｔ２+ｃ_ｎＦｔ２
但し、近似式としてはこの２次方程式に限られるものではなく、２次以上の高次方程式によって近似するようにしても良い。 FIG. 10 shows the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n . FIG. 10 shows the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n when the element temperature Ft is Ft ₁ , Ft ₁₊₁ , Ft ₁₊₂ , Ft ₁₊₃ , Ft _{2 ,} respectively, and each correlation is as follows. It is approximated by the quadratic equation. Note that the element temperatures Ft ₁₊₁ , Ft ₁₊₂ , and Ft ₁₊₃ are interpolated values.
Ld _nFt1 =a _nFt1・DL _nFt1 ² +b _nFt1・DL _nFt1 +c _nFt1
Ld _nFt1+1 =a _nFt1+1・DL _nFt1+1 ² +b _nFt1+1・DL _nFt1+1 +c _nFt1+1
Ld _nFt1+2 =a _nFt1+2・DL _nFt1+2 ² +b _nFt1+2・DL _nFt1+2 +c _nFt1+2
Ld _nFt1+3 =a _nFt1+3・DL _nFt1+3 ² +b _nFt1+3・DL _nFt1+3 +c _nFt1+3
Ld _nFt2 =a _nFt2・DL _nFt2 ² +b _nFt2・DL _nFt2 +c _nFt2
However, the approximate expression is not limited to this quadratic equation, but may be approximated by a higher-order equation of quadratic or higher order.

上式において、Ｌｄ_ｎＦｔ１は素子温度がＦｔ_１のときの放射輝度であり、同様に、Ｌｄ_{ｎＦｔ１＋１}は素子温度がＦｔ_１＋１のときの放射輝度、Ｌｄ_{ｎＦｔ１＋２}は素子温度がＦｔ_１＋２のときの放射輝度、Ｌｄ_{ｎＦｔ１＋３}は素子温度がＦｔ_１＋３のときの放射輝度、Ｌｄ_ｎＦｔ２は素子温度がＦｔ_２のときの放射輝度である。また、ＤＬ_ｎＦｔ１は素子温度がＦｔ_１のときの素子出力であり、同様に、ＤＬ_{ｎＦｔ１＋１}は素子温度がＦｔ_１＋１のときの素子出力、ＤＬ_{ｎＦｎ１＋２}は素子温度がＦｔ_１＋２のときの素子出力、ＤＬ_{ｎＦｔ１＋３}は素子温度がＦｔ_１＋３のときの素子出力、ＤＬ_ｎＦｔ２は素子温度がＦｔ_２のときの素子出力である。 In the above equation, Ld _nFt1 is the radiance when the element temperature is Ft ₁ , similarly, Ld _nFt1+1 is the radiance when the element temperature is Ft ₁₊₁ , and Ld _nFt1+2 is the radiance when the element temperature is Ft _1+2. , Ld _nFt1+3 is the radiance when the element temperature is Ft ₁₊₃ , and Ld _nFt2 is the radiance when the element temperature is Ft ₂ . Further, DL _nFt1 is the element output when the element temperature is Ft ₁ , similarly, DL _nFt1+1 is the element output when the element temperature is Ft ₁₊₁ , DL _nFn1+2 is the element output when the element temperature is Ft ₁₊₂ , DL _nFt1+3 is the element output when the element temperature is Ft ₁₊₃ , and DL _nFt2 is the element output when the element temperature is Ft ₂ .

また、前記ａ_ｎＦｔ１、ａ_{ｎＦｔ１＋１}、ａ_{ｎＦｔ１＋２}、ａ_{ｎＦｔ１＋３}、ａ_ｎＦｔ２、ｂ_ｎＦｔ１、ｂ_{ｎＦｔ１＋１}、ｂ_{ｎＦｔ１＋２}、ｂ_{ｎＦｔ１＋３}、ｂ_ｎＦｔ２、ｃ_ｎＦｔ１、ｃ_{ｎＦｔ１＋１}、ｃ_{ｎＦｔ１＋２}、ｃ_{ｎＦｔ１＋３}、+ｃ_ｎＦｔ２は、素子温度ＦｔがそれぞれＦｔ_１、Ｆｔ_１＋１、Ｆｔ_１＋２、Ｆｔ_１＋３、Ｆｔ_２であるときの前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関を定義するための温度補正係数である。 Moreover, the above a _nFt1 , a _nFt1+1 , a _nFt1+2 , a _nFt1+3 , a _nFt2 , b _nFt1 , b _nFt1+1 , b _nFt1+2 , b _nFt1+3 , b _nFt2 , c _nFt1 , c _nFt1+1 , c _nFt1+2 , c _nFt1+3 , +c _nFt2 are This is a temperature correction coefficient for defining the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n when the element temperatures Ft are respectively Ft ₁ , Ft ₁₊₁ , Ft ₁₊₂ , Ft ₁₊₃ , and Ft ₂ .

前記近似係数算出部２６は、前記輝度対出力相関取得部２５によって取得された放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関データに基づいて、前記各温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎと素子温度Ｆｔとの相関関係を取得し、得られた相関関係から、各温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出すための近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを算出する処理を行う。 The approximation coefficient calculation unit 26 calculates each of the temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n based on the correlation data between the radiance Ld _n and the output DL _n acquired by the luminance versus output correlation acquisition unit 25. Approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , _Ban , for calculating each temperature correction coefficient a _n , b _n , c _n from the correlation obtained by obtaining the correlation between _A process of calculating Bb _n , Bc _n , Can , Cb _n and Cc _n is performed.

図１１に、係数ａ_ｎと素子温度Ｆｔとの関係を示し、図１２に、係数ｂ_ｎと素子温度Ｆｔとの関係を示し、図１３に、係数ｃ_ｎと素子温度Ｆｔとの関係を示している。これらから分かるように、係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎはそれぞれ、以下の数式によって近似される。
ａ_ｎ=Ａａ_ｎ・Ｆｔ^２+Ａｂ_ｎ・Ｆｔ+Ａｃ_ｎ
ｂ_ｎ=Ｂａ_ｎ・Ｆｔ^２+Ｂｂ_ｎ・Ｆｔ+Ｂｃ_ｎ
ｃ_ｎ=Ｃａ_ｎ・Ｆｔ^２+Ｃｂ_ｎ・Ｆｔ+Ｃｃ_ｎ FIG. 11 shows the relationship between the coefficient a _n and the element temperature Ft, FIG. 12 shows the relationship between the coefficient b _n and the element temperature Ft, and FIG. 13 shows the relationship between the coefficient c _n and the element temperature Ft. ing. As can be seen from these, the coefficients a _n , b _n , and c _n are each approximated by the following formulas.
a _n =Aa _n・Ft ² +Ab _n・Ft+Ac _n
b _n =Ba _n・Ft ² +Bb _n・Ft+Bc _n
c _n = _Can・Ft ² +Cb _n・Ft+Cc _n

そして、各近似式における近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ、Ｃｃ_ｎは、それぞれ最小二乗法等の手法によって算出することができ、前記近似係数算出部１６は、このようにして算出した近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ、Ｃｃ_ｎを、入出力インターフェース２１を介して前記赤外線カメラ１に送信し、赤外線カメラ１は送信された近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ、Ｃｃ_ｎを、入出力インターフェース１８を介して前記近似係数記憶部１２に格納する。 The approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _{Bb n} _, Bc _n _, Can , Cb _n , and Cc _n in each approximation formula can be calculated by a method such as the method of least squares, respectively. The approximation coefficient calculation unit 16 receives the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , Bb _n _, Bc _n , Can , Cb _n _, Cc _n calculated in this manner via the input/output interface 21 . The infrared camera 1 transmits the transmitted approximation coefficients _Aan , _Abn , _Acn , _Ban , _Bbn , _Bcn , Can _, _Cbn , _Ccn to the input/output interface 18. The approximation coefficients are stored in the approximation coefficient storage unit 12 via the approximation coefficient storage unit 12.

以上の構成を備えた本例の赤外線カメラ１、及び校正情報取得装置２０によれば、まず、赤外線カメラ１を恒温ケース１００内に収納した状態で、校正情報取得装置２０と接続した後、以下の校正情報取得工程が実行される。 According to the infrared camera 1 and the calibration information acquisition device 20 of this example having the above configuration, first, the infrared camera 1 is housed in the thermostatic case 100 and connected to the calibration information acquisition device 20, and then the following steps are performed. The calibration information acquisition step is executed.

即ち、まず、前記恒温ケース１００の温度、及び黒体１０３の温度をそれぞれ所定の温度に設定した状態で、前記赤外線カメラ１によって黒体１０３を撮像し、校正情報取得装置２は、このとき得られた素子温度Ｆｔ及び素子出力ＤＬ_ｎを、その基礎データ取得部２２により、基礎データとして前記赤外線カメラ１から取得する（基礎データ取得工程）。 That is, first, with the temperature of the thermostatic case 100 and the temperature of the black body 103 set to predetermined temperatures, the infrared camera 1 images the black body 103, and the calibration information acquisition device 2 captures the obtained information at this time. The obtained element temperature Ft and element output DL _n are acquired from the infrared camera 1 as basic data by the basic data acquisition unit 22 (basic data acquisition step).

次に、校正情報取得装置２は、前記基礎データ取得部２２によって取得された赤外線検出素子６ａ_ｎの素子温度Ｆｔ、及び素子出力ＤＬ_ｎに基づいて、出力対温度相関取得部２３により、素子出力ＤＬ_ｎと素子温度Ｆｔとの相関式を取得した後（出力対温度相関取得工程）、得られた素子出力ＤＬ_ｎと素子温度Ｆｔとの相関式に基づいて、前記補間処理部２４によって、素子出力ＤＬ_ｎと素子温度Ｆｔとの相関データを補間する処理を実行する（補間処理工程）。 Next, the calibration information acquisition device 2 uses the output-to-temperature correlation acquisition unit 23 to determine the element output based on the element temperature Ft of the infrared detection element 6a _n and the element output DL _n acquired by the basic data acquisition unit 22. After acquiring the correlation formula between DL _n and the element temperature Ft (output vs. temperature correlation acquisition step) _, the interpolation processing unit 24 calculates the A process of interpolating correlation data between the output DL _n and the element temperature Ft is executed (interpolation process).

次に、校正情報取得装置２は、前記基礎データ取得部２２によって取得された素子温度Ｆｔ及び素子出力ＤＬ_ｎ、並びに前記補間処理部２４によって算出された素子温度Ｆｔ及び素子出力ＤＬ_ｎに基づいて、輝度対出力相関取得部２５により、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記素子出力ＤＬ_ｎとの相関を取得する（輝度対出力相関取得工程）。 Next, the calibration information acquisition device 2 based on the element temperature Ft and element output DL _n acquired by the basic data acquisition section 22 and the element temperature Ft and element output DL _n calculated by the interpolation processing section 24. , the brightness vs. output correlation acquisition unit 25 acquires the correlation between the radiance Ld _n and the element output DL _n (brightness vs. output correlation acquisition step).

ついで、校正情報取得装置２は、取得された放射輝度Ｌｄ_ｎと素子出力ＤＬ_ｎとの相関に基づいて、前記近似係数算出部２６により、校正情報としての前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを算出した後（近似係数算出工程）、算出した近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを赤外線カメラ１の近似係数記憶部１２に格納する処理を行う。 Next, the calibration information acquisition device 2 uses the approximation coefficient calculation unit 26 to calculate the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac as calibration information based on the correlation between the acquired radiance Ld _n and the element output DL _n . After calculating _n , _Ban , Bb _n , Bc _n , Can , _{Cb n} _and Cc _n (approximation coefficient calculation step), the calculated approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , Bb _n , _Bc Processing is performed to store _n , _Can , _Cbn , and _Ccn in the approximation coefficient storage unit 12 of the infrared camera 1.

そして、以上のようにして、赤外線カメラ１及び校正情報取得装置２０との協働によって、校正情報取得工程を実行した後、前記赤外線カメラ１を用いて撮像対象物を撮像することで、当該撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎを算出する実測工程が実行される。 Then, after performing the calibration information acquisition step in cooperation with the infrared camera 1 and the calibration information acquisition device 20 as described above, the infrared camera 1 is used to image the object to be imaged. An actual measurement step of calculating the radiance Ld _n of infrared rays emitted from the object is executed.

即ち、まず、赤外線カメラ１を用いて、撮像対象物を撮像することで、そのときに赤外線検出センサ７によって検出される赤外線検出素子６ａの素子温度Ｆｔ、及び各赤外線検出素子６ａから出力される素子出力ＤＬ_ｎが、それぞれＡ／Ｄ変換器９，１０を経て、実測データとして取得される（実測データ取得工程）。 That is, first, by capturing an image of an object using the infrared camera 1, the element temperature Ft of the infrared detection element 6a detected by the infrared detection sensor 7 at that time, and the element temperature Ft output from each infrared detection element 6a. The element output DL _n is acquired as actual measurement data through A/D converters 9 and 10, respectively (actual measurement data acquisition step).

取得された素子温度Ｆｔは、前記温度補正係数算出部１３に入力され、この温度補正係数算出部１３において、入力された素子温度Ｆｔ、並びに前記近似係数記憶部１２に格納された近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎに基づいて、上記数式２に従って、前記温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出し、算出した温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを前記温度補正係数記憶部１４に格納する処理が行われる（温度補正係数算出工程）。 The acquired element temperature Ft is input to the temperature correction coefficient calculation unit 13, and the temperature correction coefficient calculation unit 13 calculates the input element temperature Ft and the approximation coefficient Aa _n stored in the approximation coefficient storage unit 12. , Ab _n , Ac _n , _Ban , Bbn , Bc _n , Can _, Cb _n _and Cc _n , the temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n are calculated according to the above formula 2. A process of storing the calculated temperature correction coefficients a _n , b _n , c _n in the temperature correction coefficient storage section 14 is performed (temperature correction coefficient calculation step).

一方、取得された素子出力ＤＬ_ｎは前記放射輝度算出部１５に入力され、この放射輝度算出部１５において、入力された素子出力ＤＬ_ｎ、並びに前記温度係数記憶部１４に格納された温度係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ及びｃ_ｎに基づいて、上記数式１に従って、撮像対象物の放射輝度Ｌｄ_ｎが算出される（放射輝度算出工程）。 On the other hand, the acquired element output DL _n is input to the radiance calculation section 15 , and the radiance calculation section 15 calculates the input element output DL _n and the temperature coefficient a stored in the temperature coefficient storage section 14 . Based on _n , _bn , and _cn , the radiance _Ldn of the imaged object is calculated according to Equation 1 above (radiance calculation step).

次に、前記温度データ算出部１６において、前記放射輝度算出部１５で算出された放射輝度Ｌｄ_ｎに基づいて、撮像対象物の温度データが生成され、生成された温度データをＤ／Ａ変換器１７によりアナログデータに変換することにより、濃淡画像やカラー画像が生成される。 Next, in the temperature data calculation unit 16, temperature data of the imaged object is generated based on the radiance _Ldn calculated by the radiance calculation unit 15, and the generated temperature data is transferred to the D/A converter. By converting the data into analog data by step 17, a grayscale image or a color image is generated.

以上のように、本例によれば、各赤外線検出素子６ａの素子出力ＤＬ_ｎと、撮像対象物から放射される赤外線の放射輝度Ｌｄ_ｎとの相関を、２次方程式である上記数式１により定義し、各赤外線検出素子６ａからの素子出力ＤＬ_ｎに基づいて、前記数式１に従って放射輝度Ｌｄ_ｎを算出（推定）するようにしているので、線形関係に基づいて放射輝度Ｌｄ_ｎを算出するようにしていた従来に比べて、より現実に即した正確な放射輝度Ｌｄ_ｎを算出することができ、ひいては、従来に比べて、撮像対象物のより正確な温度を算出することができる。 As described above, according to this example, the correlation between the element output DL _n of each infrared detection element 6a and the radiance Ld _n of the infrared rays emitted from the object to be imaged is calculated using the above equation 1, which is a quadratic equation. Since the radiance Ld _n is calculated (estimated) according to the above formula 1 based on the element output DL _n from each infrared detection element 6a, the radiance Ld _n is calculated based on the linear relationship. Compared to the conventional method, it is possible to calculate a more realistic and accurate radiance Ld _n , and in turn, it is possible to calculate a more accurate temperature of the object to be imaged compared to the conventional method.

また、本例によれば、前記出力対温度相関取得部２３によって取得された出力対温度相関式に基づいて、前記補間処理部２４による補間処理が実行され、赤外線検出素子６ａの素子温度Ｆｔと素子出力ＤＬ_ｎとの相関データの補間が行われ、このようにして精度が高められた相関データに基づいて、前記輝度対出力相関取得部２５により、前記放射輝度Ｌｄ_ｎと前記出力ＤＬ_ｎとの相関が取得される。 Further, according to this example, the interpolation process is executed by the interpolation processing unit 24 based on the output-to-temperature correlation equation acquired by the output-to-temperature correlation acquisition unit 23, and the element temperature Ft of the infrared detection element 6a and Interpolation of the correlation data with the element output DL _n is performed, and based on the correlation data whose accuracy has been improved in this way, the luminance vs. output correlation acquisition unit 25 calculates the radiance Ld _n and the output DL _n . The correlation of is obtained.

このように、本例によれば、赤外線検出素子６ａの素子温度Ｆｔと素子出力ＤＬ_ｎとの精度の高い精緻な相関データを得ることができるので、前記数式２に従った温度補正係数ａ_ｎ、ｂ_ｎ、ｃ_ｎを算出するための前記近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎの精度を高めることができ、ひいては、撮像対象物のより精度の高い正確な温度を算出することができる。また、画素間でバラツキの少ない低ノイズの画像を得ることができる。 In this way, according to this example, it is possible to obtain highly accurate and precise correlation data between the element temperature Ft of the infrared detection element 6a and the element output DL _n , so that the temperature correction coefficient a _n according to the above formula 2 can be obtained. , b _n , c _{n ,} the accuracy of the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , _Ban , Bbn , Bc _n _, Can , _{Cb n} _and Cc _n can be improved, and as a result, It is possible to calculate the accurate temperature of the object to be imaged with higher precision. Furthermore, it is possible to obtain a low-noise image with little variation between pixels.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何ら上例の態様に限られるものでは無い。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the specific aspects that the present invention can take are not limited to the above-mentioned aspects.

例えば、上例では、校正情報取得装置２０において、出力対温度相関取得部２３及び補間処理部２４を設けて、素子温度Ｆｔと素子出力ＤＬ_ｎとの相関データを補間するようにしたが、このような態様に限られるものでは無く、ある程度正確な近似係数Ａａ_ｎ、Ａｂ_ｎ、Ａｃ_ｎ、Ｂａ_ｎ、Ｂｂ_ｎ、Ｂｃ_ｎ、Ｃａ_ｎ、Ｃｂ_ｎ及びＣｃ_ｎを算出することができる場合には、図１４に示すように、出力対温度相関取得部２３及び補間処理部２４を省略した態様の校正情報取得装置２０’とすることができる。 For example, in the above example, the output-to-temperature correlation acquisition unit 23 and the interpolation processing unit 24 are provided in the calibration information acquisition device 20 to interpolate the correlation data between the element temperature Ft and the element output DL _n . The method is not limited to such an embodiment, but if it is possible to calculate the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _{Bb n} _, Bc _n , Can , _{Cb n} _and Cc _n with some degree of accuracy, As shown in FIG. 14, a calibration information acquisition device 20' may be provided in which the output-temperature correlation acquisition section 23 and the interpolation processing section 24 are omitted.

また、上例では、赤外線カメラ１において、温度データ算出部１６を設けたが、放射輝度算出部１５によって算出された放射輝度Ｌｄ_ｎから画像データを生成する場合には、図２に示した温度データ算出部１６を省略することができる。 Furthermore, in the above example, the temperature data calculation section 16 is provided in the infrared camera 1, but when generating image data from the radiance _Ldn calculated by the radiance calculation section 15, the temperature data shown in FIG. The data calculation unit 16 can be omitted.

また、上例の赤外線カメラ１において、放射輝度算出部１５によって算出された放射輝度Ｌｄ_ｎをそのまま入出力インターフェース１８を介して外部に出力する態様を採用する場合には、図２に示した温度データ算出部１６、及びＤ／Ａ変換器１７を省略することができる。 Further, in the above example infrared camera 1, when adopting a mode in which the radiance _Ldn calculated by the radiance calculation unit 15 is directly outputted to the outside via the input/output interface 18, the temperature shown in FIG. The data calculation unit 16 and the D/A converter 17 can be omitted.

１赤外線カメラ
２筐体
３レンズ
６撮像部
６ａ赤外線検出素子
７素子温度検出センサ
８データ処理部
９，１０Ａ／Ｄ変換器
１１切換スイッチ
１２近似係数記憶部
１３温度補正係数算出部
１４温度補正係数記憶部
１５放射輝度算出部
１６温度データ算出部
１７Ｄ／Ａ変換器
１８入出力インターフェース
２０校正情報取得装置
２２基礎データ取得部
２３出力対温度相関取得部
２４補間処理部
２５輝度対出力相関取得部
２６近似係数算出部 1 Infrared camera 2 Housing 3 Lens 6 Imaging unit 6a Infrared detection element 7 Element temperature detection sensor 8 Data processing unit 9, 10 A/D converter 11 Changeover switch 12 Approximation coefficient storage unit 13 Temperature correction coefficient calculation unit 14 Temperature correction coefficient Storage unit 15 Radiance calculation unit 16 Temperature data calculation unit 17 D/A converter 18 Input/output interface 20 Calibration information acquisition device 22 Basic data acquisition unit 23 Output versus temperature correlation acquisition unit 24 Interpolation processing unit 25 Luminance versus output correlation acquisition unit 26 Approximation coefficient calculation unit

Claims

An infrared camera equipped with an imaging unit having a plurality of n infrared detection elements arranged on a two-dimensional plane and an element temperature detection sensor that detects the temperature of the infrared detection elements is used to detect radiation emitted from an object to be imaged. A method for calculating infrared radiance _Ldn , comprising:
a calibration information acquisition step of acquiring calibration information for calculating the radiance Ld _n ;
Image the object to be imaged using the infrared camera, and based on the output DL _n from the infrared detection element, the element temperature Ft detected by the element temperature detection sensor, and the calibration information obtained in the calibration information acquisition step. and an actual measurement step of calculating the radiance _Ldn of infrared rays emitted from the imaging target,
The calibration information acquisition step includes:
The infrared camera is used to image a calibration object at a predetermined temperature, and the temperature Ft of the infrared detection element is obtained from the element temperature detection sensor, and the output DL _n from each of the infrared detection elements is obtained. Basic data acquisition process,
Based on the temperature Ft and output _DLn acquired in the basic data acquisition step, the radiance _Ldn emitted from the calibration object and each infrared ray when the temperature Ft of the infrared detection element is a predetermined temperature. a brightness-to-output correlation acquisition step of acquiring a correlation with the output DL _n from the detection element;
Based on the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n acquired in the luminance vs. output correlation acquisition step, the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _Bbn , Bc _n _, Can _, Cb An approximation coefficient calculation step of calculating _n and Cc _n ,
The actual measurement process is
an actual measurement data acquisition step of capturing an image of the object using the infrared camera, acquiring the temperature Ft of the infrared detection element from the element temperature detection sensor, and acquiring the output DL _n from each of the infrared detection elements; ,
The temperature Ft of the infrared detection element acquired in the actual measurement data acquisition step, and the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _Bbn , Bc _n _, Can _, Cb calculated in the calibration information acquisition step a temperature correction coefficient calculation step of calculating temperature correction coefficients a _n , b _n and c _n according to the following formula 1 based on _n and Cc _n ;
Based on the output DL _n from the infrared detection element acquired in the actual measurement data acquisition step and the temperature correction coefficients a _n , b _n and c _n calculated in the temperature correction coefficient calculation step, the imaging is performed according to the following formula 2. A radiance calculation method comprising: a radiance calculation step of calculating radiance Ld _n emitted from an object.
(Formula 1)
a _n =Aa _n・Ft ² +Ab _n・Ft+Ac _n
b _n =Ba _n・Ft ² +Bb _n・Ft+Bc _n
c _n = _Can・Ft ² +Cb _n・Ft+Cc _n
(Formula 2)
Ld _n =a _n・DL _n ² +b _n・DL _n +c _n
However, n is a natural number of 1 or more, and is a unique value corresponding to each of the infrared detection elements.

The calibration information acquisition step further includes:
an output-to-temperature correlation acquisition step of acquiring an output-to-temperature correlation equation based on the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n acquired in the basic data acquisition step;
an interpolation processing step of calculating correlation data between the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n by interpolation processing based on the output-to-temperature correlation equation acquired in the output-to-temperature correlation acquisition step;
The brightness vs. output _correlation acquisition step calculates the radiance _Ld _n and The radiance calculation method according to claim 1, characterized in that the method is configured to obtain a correlation with the output DL _n .

An infrared camera equipped with an imaging unit having a plurality of n infrared detection elements arranged on a two-dimensional plane and an element temperature detection sensor that detects the temperature of the infrared detection elements is used to detect radiation emitted from an object to be imaged. A device for acquiring calibration information used when calculating infrared radiance _Ldn , comprising:
When a calibration object at a predetermined temperature is imaged by the infrared camera, obtain the temperature Ft of the infrared detection element output from the element temperature detection sensor, and obtain the output DL _n from each of the infrared detection elements. A basic data acquisition unit,
Based on the temperature Ft and output _DLn acquired by the basic data acquisition unit, the radiance _Ldn emitted from the calibration object and each infrared ray when the temperature Ft of the infrared detection element is a predetermined temperature. a luminance versus output correlation acquisition unit that acquires a correlation with the output DL _n from the detection element;
Based on the correlation between the radiance Ld _n and the output DL _n acquired in the luminance versus output correlation acquisition section, the approximation coefficients Aa _n , Ab _n , Ac _n , Ban , _Bbn , Bc _n _, Can _, Cb A calibration information acquisition device comprising: an approximation coefficient calculation unit that calculates _n and Cc _n .

an output-to-temperature correlation acquisition unit that acquires an output-to-temperature correlation equation based on the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n acquired by the basic data acquisition unit;
further comprising an interpolation processing unit that calculates correlation data between the temperature Ft of the infrared detection element and the output DL _n by interpolation processing based on the output-to-temperature correlation equation acquired by the output-to-temperature correlation acquisition unit,
The luminance vs. output correlation acquisition unit calculates the radiance Ld n based on the temperature Ft and output DL _n acquired by the basic data acquisition unit, and the temperature Ft and output _DL _n calculated by the interpolation processing unit. 4. The calibration information acquisition device according to claim 3, wherein the calibration information acquisition device is configured to acquire a correlation with the output DL _n .