JPH08501664A - 疑似カラー像を創出する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は半導体検出器（２、１３）の２あるいは３アレイを備えたビデオカメラを利用して疑似カラー像を創出するための方法に関するものであり、検出器の検出領域は波長に関して可視光線領域から近赤外線領域に至り、半導体検出器内で受領された放射線はフィルターにかけられる。本発明によれば、半導体検出器の第１アレイ（２）にて受領された放射線はフィルターにかけられ、近赤外線（ｉｒ）のみが検出器アレイにアクセスが与えられる。さらに、第２半導体検出器アレイ（１３）内で受領された放射線、あるいは第２及び第３半導体検出器アレイ（３、４）内で受領された放射線はフィルターにかけられ、可視領域の放射線の中で緑色（ｇ）及び赤色（ｒ）は検出器アレイ（１３）あるいはアレイ（３、４）に対してアクセスが与えられる。第１及び第２半導体検出器アレイ（２、１３）からの、あるいは第２及び第３半導体検出器アレイ（３、４）からの、近赤外線（ｉｒ）の強度と緑色（ｇ）と赤色（ｒ）スペクトル領域の放射線の強度を表す信号は、カメラ出力（１０、１１、１２）での望む疑似カラー信号（ｇ、ｒ、ｉｒ）を達成するためにそれらの信号のオーダーを変更することでデコードされる。

Description

【発明の詳細な説明】 疑似カラー像を創出する方法及び装置 本発明は本願請求項１及び２の導入部に記載された疑似すなわち人工カラー像 を創出するための方法に関するものである。本発明はまた、疑似カラー像を創出 する前記方法を適用した装置に関するものである。 半導体（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ビデオカメラは多数の半導体検出器（ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含んでおり、それらは一般的にシリコンをベースとした検 出器であって、直線式あるいはマトリックス式に配列されている。さらにこれら の検出器は一般的にＣＣＤ検出器としてカプリングされている。そのようなＣＣ Ｄ検出器は図１に示すように、可視光線に対しても、また近赤外線（ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）に対しても検出可能（ｓｅｎｓｉｔｉ ｖｅ）である。半導体をベースにしたカラービデオカメラにおいては、一般的に ２アレイあるいは３アレイのＣＣＤ検出器が存在し、その第１アレイは青色Ｂの 検出用であり、第２アレイは緑色Ｇと赤色Ｒの結合色もしくは緑色Ｇのみの検出 用である。この場合には、赤色Ｒは第３アレイの手段によって検出される。波長 に関する異なる色彩のスペクトル領域は図１に提供されている。 通常のビデオカメラにおいて、近赤外線の検出器に対するアクセスはそれらの 検出器の前方に近赤外線をカットするフィルターを配置することで妨害される。 光の３原色、すなわち青色と緑色と赤色とは異なる検出器アレイの前方に提供さ れた別セットのフィルター手段によって分離される。 フィンランド国特許公告ＦＩ７９，６４１号には疑似カラー像を創出する方法 及び装置が開示されている。この公告に記載された発明においては、疑似カラー 像は以下のように創出される。２チャンネル、すなわち検出器アレイからの、近 赤外線の影響は電気的に減じられ、様々な色彩を表す色信号Ｒ、Ｇ及びＢはコー ド化され、疑似カラー像を再現するビデオ画像が創出される。 その方法及び装置の弱点は、そのビデオ信号が数回にわたって電気的に処理さ れるこ とで像質の低下を招くことである。その発明のいま１つの弱点は、疑似カラー像 を創出するためのこの種の電気的アレンジが比較的多量の電力を消費することで ある。このことは、例えば、航空機から疑似カラーカメラで地上を調査する際に は不都合である。 本発明の目的は疑似カラー像を創出するための新規な方法を紹介することであ り、本方法はいわゆる半導体カメラを利用するものである。本発明の方法と装置 の手段により、公知の疑似カラー像創出方法の弱点を回避することができ、スキ ャニングは以前と比して大幅に単純化して実現することが可能になる。これは本 発明の特徴的技術によって達成されるものであり、その方法に関しては本願の独 立請求項１及び２に記載されており、その装置に関しては独立請求項５及び６に 記載されている。 本発明の第１方法において、２アレイの半導体検出器を備えたビデオカメラが 利用されており、波長に関するその検出領域は可視光線領域から近赤外線領域に 至り、その領域において半導体検出器によって取得された放射線（Ｒａｄｉａｔ ｉｏｎ：光線）はフィルターにかけられる。本発明によれば、第１半導体検出器 アレイにおいて取得された放射線はフィルターにかけられ、近赤外線のみが検出 器アレイに対してアクセスを与えられ、第２半導体検出器アレイにおいて取得さ れた放射線はフィルターにかけられ、可視スペクトル領域の放射線中で緑色と赤 色の放射線は検出器アレイにアクセスが与えられ、第１と第２半導体検出器アレ イから取得され、近赤外線の強度と、緑色と赤色のスペクトル領域の放射線の強 度とを表す信号は、カメラ出力において望む結合疑似カラー信号（ｃｏｍｂｉｎ ｅｄ ｆａｌｓｅ ｃｏｌｏｒ ｓｉｇｎａｌ）を達成するため、信号のオーダ ーを変更することでデコードされる。 本発明の別方法において、波長に関する検出領域が可視光線領域から近赤外線 領域に至り、その領域で半導体検出器にて取得された放射線がフィルターにかけ られる３アレイの半導体検出器を備えたビデオカメラが利用される。本発明によ れば、第１アレイの半導体検出器にて取得された放射線はフィルターにかけられ 、近赤外線のみが検出器アレイにアクセスが与えられ、第２アレイの半導体にて 取得された放射線はフィルターに かけられ、可視スペクトル領域の放射線の中で緑色の放射線が検出器にアクセス を与えられ、第３アレイの半導体にて取得された放射線はフィルターにかけられ 、可視スペクトル領域の放射線の中で赤色の放射線が検出器アレイにアクセスが 与えられ、第１、第２及び第３半導体検出器アレイから取得され、近赤外線と、 緑色と赤色のスペクトル領域の放射線の強度を表す信号は、カメラ出力における 望む結合疑似カラー信号を創出するため、それらの信号のオーダーを変更するこ とでデコードされる。 本方法の１好適実施例において、近赤外線と、緑色と赤色のスペクトル領域の 放射線の強度を表す信号は、ビデオカメラ出力において、緑色、赤色、そして赤 外線信号のオーダーにそれらをアレンジすることでデコードされる。 本方法の別好適実施例において、近赤外線の強度を表す信号は、それらを緑色 と赤外線信号の逆オーダーにアレンジすることでデコードされ、赤色のスペクト ル領域の放射線を表す信号はビデオカメラ出力においてそのままである。 本発明の利点は、疑似カラー像はビデオカメラ内の光学フィルター手段によっ て創出されることである。従って、解析は単純であり、像質は良好に保たれる。 本発明の別な利点は、本発明のビデオカメラは追加的な電気的要素を必要としな いことである。よって、カメラの電力消費は通常のビデオカメラのレベルのまま である。 本発明を添付の図面を参照に付してさらに詳細に説明する。図１は一般的に半 導体ビデオカメラにおいて使用されるＣＣＤ検出器の検出領域を図示している。 図２は通常カメラの略図である。図３はライブの疑似カラー像を創出するための 本発明装置の略図である。 図１の通常ビデオカメラは３検出器アレイ２、３及び４と、光学システム５と 、赤外線フィルター６と、色彩分離フィルター７、８及び９とを含んでいる。赤 外線フィルター６は入射する放射線に含まれた近赤外線が光学システム５を介し て検出器アレイに入ることを妨害する。色彩分離フィルター７、８及び９は順に 青色のスペクトル領域を第１検出器２に分離するのに使用され、第２色彩分離フ ィルター８は緑色のスペクトル領 域を第２検出器アレイ３に分離するのに使用され、第３分離フィルター９は赤色 のスペクトル領域を第３検出器アレイ４に分離するのに使用される。検出器アレ イ２、３及び４はカメラの出力チャンネル１０、１１及び１２内に接続されてお り、それらのチャンネルを通って対応する色彩信号Ｂ、Ｇ、Ｒ、すなわち、青色 、緑色、赤色のスペクトル領域を表す信号が取得される。 通常ビデオカメラの検出器アレイ２、３及び４もグループ化が可能であり、検 出器アレイ３と４は共同で結合検出器アレイ１３（図２の破線）を形成する。こ の検出器アレイ１３の前方にはフィルター１４（破線）が提供されており、これ は緑色と赤色のスペクトル領域の放射線には透過性である。緑色Ｇと赤色Ｒの信 号は公知の技術を使用して後に相互に分離される。 疑似カラー像を創出するための本発明の装置は図３に図示されている。本装置 は図２の通常のビデオカメラと同様に３アレイの半導体検出器２、３及び４を備 えたビデオカメラを含む。本装置はさらに光学システム５と色彩分離フィルター ７、８及び９をも含む。これらは検出器アレイ２、３及び４に関してそれぞれ対 応してアレンジされている。フィルター７の手段によって、可視波長領域に属す る緑色と赤色のスペクトル領域の放射線は第１検出器アレイ２に入ることが妨害 される。フィルター８の手段によって、青色と赤色のスペクトル領域の放射線は 第２検出器アレイ３に入るのを妨害される。フィルター９の手段によって、青色 と緑色のスペクトル領域の放射線は第３検出器アレイ４に入るのを妨害される。 しかし、近赤外線ｉｒは全フィルター７、８及び９に対して自由なアクセスを有 している。光学システム５の手段によって、本装置に入る放射線、すなわち像は 、検出器アレイ２、３及び４に送られる３体のサブ像に分割される。 本装置の各検出器アレイ２、３及び４の前方で、エキストラフィルター１５、 １６及び１７がそれぞれにアレンジされる。第１検出器アレイ２の前方の第１フ ィルター１５は青色のスペクトル領域ｂの波長をアテニュエート（ａｔｔｅｎｕ ａｔｅ）する。第２及び第３検出器アレイ２、３の前方で、近赤外線ｉｒをアテ ニュエートするためのフィ ルター１６と１７がそれぞれにアレンジされる。従って、第１半導体検出器アレ イ２から、ビデオ画像内の近赤外線ｉｒの部分を表す信号が受領され、第２半導 体検出器アレイ３から、ビデオ画像内の緑色のスペクトル領域ｇの部分を表す信 号が受領され、第３半導体検出器アレイから、ビデオ画像内の赤色のスペクトル 領域ｒを表す信号が受領される。この段階で、これらの信号ｉｒ、ｇ及びｒは、 通常のビデオカメラの出力チャンネル１０、１１、及び１２、あるいはＢ、Ｇ、 及びＲに関してそれぞれ前記のオーダーである。しかし、これらの信号はデコー ダ１８に入力され、カメラの出力チャンネル１０、１１及び１２の信号のオーダ ーは変更される。デコーダ１８の入力ポール（ｉｎｐｕｔ ｐｏｌｅ）１９：１ ９¹、１９²、１９³に対して、それぞれ信号ｉｒ、ｇ及びｒが入力される。デコ ーダ１８の入力ポール１９：１９¹、１９²、１９³は出力ポール２０：２０¹、２ ０²、２０³にカプリングされ、入力ポール１９¹は出力ポール２０³にカプリング され、入力ポール１９²と１９³はそれぞれ出力ポール２０¹と２０²にカプリング される。従って、カメラの出力ポール１０、１１及び１２はそれぞれオーダーｇ 、ｒ及びｉｒであり、すなわち、それらは通常のビデオカメラの信号出力Ｂ、Ｇ 及びＲに対応する。 図３の装置において、２検出器アレイが採用可能である。すなわち、第１検出 器アレイ２と別検出器アレイ１３であり、図２のビデオカメラと同様に検出器ア レイ３と４の結合である。さらに、色彩分離フィルター８と９の代用として、結 合色彩分離フィルター２１を使用することが望ましい。対応する様式で、結合検 出器アレイ１３の前方に、結合されたエキストラフィルター２２も提供される。 このエキストラフィルター２２は近赤外線フィルターであり、単一エキストラフ ィルター１６あるいは１７に対応する。緑色と赤色のスペクトル領域の結合信号 を表す結合検出器アレイ１３から受領された結合信号ｇ＋ｒは結合入力ポール１ ９²、１９³を介してデコーダ１８に入力され、結合出力ポール２０¹、２０²を介 して検出器からビデオカメラの結合出力チャンネル１０、１１にそれぞれ取得さ れ、通常の手段にてさらに処理される。従って、結合出力チャンネ ル１０、１１から信号ｇ＋ｒが受領され、これは通常のビデオカメラから取得さ れた出力信号Ｂ＋Ｇに対応する。 本発明装置の出力内の信号のオーダーも、前述の手段以外の方法でデコーダ１ ８を使用して変更可能である。この場合、入力ポール１９¹、１９²は出力ポール ２０²、２０¹にそれぞれカプリングされ、入力ポール１９³は出力ポール２０³に 対応してカプリングされる。これは図３において破線で示されている。カメラの 入力ポール１０、１１及び１２内の信号はそれぞれｇ、ｉｒ、ｒのオーダーであ る。すなわち、それらは通常のビデオカメラの出力Ｂ、Ｇ、Ｒに対応している。 代用タイプの疑似カラー情報はこのアレンジ手段によって創出される。 以上、本発明を主として好適実施例に基づいて解説してきた。しかし、本発明 は請求の範囲に定義された技術範囲内で多様な改良が可能であることは明瞭であ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーメ，ツゥオマス フィンランド エスポー エフアイエヌ― 02100 イタチューレンティー ２ ビー シー／オー ブイティティ／アイエヌエ ス 【要約の続き】 達成するためにそれらの信号のオーダーを変更すること でデコードされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．疑似カラー像を創出する方法であって、半導体検出器（２、１３）の２アレ イを備えたビデオカメラを利用するものであり、該検出器の波長に関する検出領 域は可視光線領域から近赤外線領域に至り、該半導体検出器において受領された 放射線（光線）はフィルターにかけられるものであり、 −第１半導体検出器アレイ（２）において受領された放射線はフィルターにかけ られ、近赤外線（ｉｒ）のみが検出器アレイに対してアクセスを与えられ、 −第２半導体検出器アレイ（１３）において受領された放射線はフィルターにか けられ、可視光線スペクトル領域の放射線の中で緑色（ｇ）と赤色（ｒ）は検出 器アレイに対してアクセスが与えられ、 −第１及び第２半導体検出器アレイ（２、１３）から受領され、近赤外線（ｉｒ ）の強度と、緑色（ｇ）と赤色（ｒ）スペクトル領域の放射線の強度を表す信号 （ｉｒ、ｇ＋ｒ）は、カメラ出力（１０＋１１、１２）での望む結合疑似カラー 信号（ｇ＋ｒ、ｉｒ）を達成するために、それらの信号のオーダーを変更するこ とでデコードされることを特徴とする方法。 ２．疑似カラー像を創出する方法であって、３アレイの半導体検出器（２、３、 ４）を備えたビデオカメラ（１）を利用するものであり、該検出器の波長に関す る検出領域は可視光線領域から近赤外線領域に至り、該半導体検出器において受 領された放射線はフィルターにかけられるものであり、 −第１半導体検出器アレイ（２）において受領された放射線はフィルターにかけ られ、近赤外線（ｉｒ）のみが検出器アレイに対してアクセスを与えられ、 −第２半導体検出器アレイ（３）において受領された放射線はフィルターにかけ られ、可視光線スペクトル領域の放射線の中で緑色（ｇ）と赤色（ｒ）は検出器 アレイに対し てアクセスが与えられ、 −第３半導体検出器アレイ（４）において受領された放射線はフィルターにかけ られ、可視光線スペクトル領域の放射線の中で赤色（ｒ）は検出器アレイに対し てアクセスが与えられ、 −第１、第２及び第３半導体検出器アレイ（２、３、４）から受領され、近赤外 線（ｉｒ）の強度と、緑色（ｇ）と赤色（ｒ）スペクトル領域の放射線の強度を 表す信号（ｉｒ、ｇ、ｒ）は、カメラ出力（１０、１１、１２）での望む結合疑 似カラー信号（ｇ、ｒ、ｉｒ）を達成するために、それらの信号のオーダーを変 更することでデコードされる ことを特徴とする方法。 ３．近赤外線と緑色（ｇ）と赤色（ｒ）のスペクトル領域の強度を表す信号は、 ビデオカメラ出力（１０、１１、１２）での緑色（ｇ）、赤色（ｒ）、赤外線（ ｉｒ）信号のオーダーに再アレンジすることでデコードされることを特徴とする 請求項１あるいは２記載の疑似カラー像を創出する方法。 ４．緑色（ｇ）のスペクトル領域の放射線と近赤外線（ｉｒ）の強度を表す信号 は、緑色（ｇ）信号と近赤外線（ｉｒ）信号の逆オーダーに再アレンジすること でデコードされ、赤色（ｒ）スペクトル領域の放射線を表す信号はビデオカメラ 出力（１０、１１、１２）においてそのままであることを特徴とする請求項１あ るいは２記載の疑似カラー像を創出する方法。 ５．疑似カラー像を創出する装置であって、半導体検出器（２、１３）の２アレ イを備えたビデオカメラと、色彩分離フィルターシステム（７、８、９）とを含 んでおり、該半導体検出器の波長に関する検出領域は可視光線領域から近赤外線 領域に至り、本装置 はエキストラフィルターシステム（１５、２２）とデコーダ（１８）とを備えて おり、該エキストラフィルターシステムにおいて、 −青色光（ｂ）の波長をアテニュエートしているフィルター（１５）は半導体検 出器の第１アレイ（２）に関係してアレンジされており、このフィルターの手段 によって、受領された放射線はフィルターにかけられ、近赤外線（ｉｒ）のみが 検出器アレイに対してアクセスを与えられ、 −近赤外線（ｉｒ）をアテニュエートしているフィルター（２２）は半導体検出 器の第２アレイ（１３）に関係してアレンジされており、このフィルターの手段 によって、受領された放射線はフィルターにかけられ、可視スペクトル領域の放 射線の中で赤色（ｒ）と緑色（ｇ）が検出器アレイに対してアクセスを与えられ 、 第１及び第２半導体検出器アレイ（２、１３）から取得され、近赤外線（ｉｒ ）の強度と緑色（ｇ）と赤色（ｒ）のスペクトル領域の放射線の強度を表す信号 （ｉｒ、ｇ＋ｒ）は、カメラ出力（１０＋１１、１２）での望む結合疑似カラー 信号（ｇ、ｒ＋ｉｒ）を達成するためにそれらの信号のオーダーを変更させるこ とでデコーダ（１８）内にデコードされる ことを特徴とする装置。 ６．疑似カラー像を創出する装置であって、ビデオカメラと、色彩分離フィルタ ーシステム（７、８、９）とを含んでおり、該ビデオカメラは半導体検出器（２ 、３、４）の３アレイを含んでおり、本装置はエキストラフィルターシステム（ １５、１６、１７）とデコーダ（１８）とを備えており、該エキストラフィルタ ーシステムにおいて、 −青色光（ｂ）の波長をアテニュエートしているフィルター（１５）は第１半導 体検出器アレイ（２）に関係してアレンジされており、このフィルターの手段に よって、受領された放射線はフィルターにかけられ、近赤外線（ｉｒ）のみが検 出器アレイに対してアクセスを与えられ、 −近赤外線（ｉｒ）をアテニュエートしているフィルター（１６）は第２半導体 検出器アレイ（３）に関係してアレンジされており、このフィルターの手段によ って、受領された放射線はフィルターにかけられ、可視スペクトル領域の放射線 の中で緑色（ｇ）が検出器アレイに対してアクセスを与えられ、 −近赤外線（ｉｒ）をアテニュエートしているフィルター（１７）は第３半導体 検出器アレイ（４）に関係してアレンジされており、このフィルターの手段によ って、受領された放射線はフィルターにかけられ、可視スペクトル領域の放射線 の中で赤色（ｒ）が検出器アレイに対してアクセスを与えられ、 第１、第２及び第３半導体検出器アレイ（２、３、４）から取得され、近赤外 線（ｉｒ）の強度と緑色（ｇ）と赤色（ｒ）のスペクトル領域の放射線の強度を 表す信号（ｉｒ、ｇ、ｒ）は、カメラ出力（１０、１１、１２）での望む結合疑 似カラー信号（ｇ、ｒ、ｉｒ：ｇ、ｉｒ、ｒ）を達成するためにそれらの信号の オーダーを変更させることでデコーダ（１８）内にデコードされる ことを特徴とする装置。