JPS5849068B2 - 焦電撮像装置の画像処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焦電撮像装置の画像処理方法および装置に関
し、さらに詳しくは、信号対雑音比を改善し、かつ被測
定物体の温度変化をも適確にとらえる事の出来る改良さ
れた画像処理方法および装置に関する。

焦電現象を利用した赤外線映像の撮像管すなわち焦電撮
像管は、入射赤外線による焦電ターゲットの温度の時間
変化分による電荷量変化を電子ビーム走査により通常の
テレビ走査方式で取り出し、テレビジョン映像として再
生するものである。

この焦電撮像管は前記した様に被測定物外よりの熱輻射
線を吸収して焦電ターゲットが温度変化した割合に応じ
て生ずる電荷を電子ビーム走査して読み出すものである
ため、静止し、かつ温度変化していない物体を撮像する
場合には、被測定物体あるいはカメラ自体あるいは被測
定物体とカメラの途中にある光学系を移動させ、同一輻
射線が焦電ターゲットの同一位置に長時間当り読けるこ
とを避けるか、または回転羽根あるいはシャッター等で
時間的に輻射線を断続する必要がある。

この場合、静止物体の温度分布をそのままテレビジョン
受像機により映像化すると、前者の場合には、被測定物
体が動き、後者の場合には、正極信号と負極信号が交互
に現われ、非常に観測しにくいという欠点を有している
。

この欠点を避けるためには、例えば焦電撮像管よりの映
像信号をビデオテープレコーダ等で録画した後、静止画
再生で観測する方法も考えられるが、このような静止画
は信号対雑音比が小さく、このままテレビジョン受像機
で再生しても、温度パターンとしての識別がしにくい０ このため従来は、信号の繰り返し周期で映像信号を重ね
合せる事により、信号対雑音比を改善していた。

すなわち、一般に信号が繰り返し信号で、かつ雑音がホ
ワイト雑音である場合には、信号の繰り返し周期でこの
映像信号をＮ回重ね合わせると、信号はＮ倍になり、雑
音はＦ倍になる性質、すなわち信号対雑音比がＮ／ Ｊ
Ｆｒ ＝ Ｊ”Ｈ倍になるという性質を利用して、信号
対雑音比を改善していた。

以下、従来使用されている焦電撮像装置について図面を
もとに詳細に説明する。

第１図には焦電撮像装置の全体構成図を示す。

以下、第１図にもとづき従来の画像処理方法について説
明すると、第１図において、被測定物体１０１より、そ
の表面温度および輻射率に対応して幅射された輻射線は
、光学系１０２を通り、焦電撮像管カメラ１０４によっ
て電気信号に変換される。

この際、輻射線像は、シャッター１０３によって一つお
きのフレーム期間ごとに閉じられる。

またシャッター駆動回路１０５は、焦電撮像管カメラ１
０４の偏向回路より垂直同期信号を引き出し、この垂直
同期信号により、シャッター１０３を開閉させるように
なっている。

カメラ１０４よりの映像信号は、増幅器１０６で必要と
する電圧まで増幅された後、メモリー制御回路１０７に
より、コンデンサーや電荷結合素子などで構成されたア
ナログメモＩＪ−１０８に画素ごとにフレーム単位で記
憶される。

この動作をシャッター１０３の開いている複数のフレー
ム期間中カメラ１０４の偏向回路よりの垂直同期信号に
よりメモリー制御回路を動作させ繰り返し行なうと、ア
ナログメモＩＪ−１０８には、重ね合せの効果により、
信号対雑音比が改善されかつ重ね合せによって増幅され
た映像信号が得られる。

この映像信号はモニター用のテレビジョン受像機１０９
にメモリー制御回路１０７の制御に従い映し出されるが
、通常、アナログメモＩＪ−１ ０ ８への書き込みが
行なわれている期間中は、テレビジョン受像機１０９に
は映像が表示されないため、通常は別に設けたアナログ
メモＩＪ−１１０に映像の表示と同時に、書き込みを行
ない、アナログメモ’Ｊ−１０８への書き込み期間中は
、別に設けたアナログメモリー１１０より同一信号を連
続的に読み出し、モニターの映像がとだえたり、ちらつ
いたりするのを防いでいる。

次に、アナログメモＩＪ−１０８への記録方法について
第２図、第３図、第４図をもとにさらに詳しく説明する
と、第２図に示した様な、■フレーム期間の映像２０１
を記憶する場合には、第３図に示した様に１水平走査期
間中の映像信号３０１をメモリー制御回路１０７よりの
クロツクパルス３０２によってサンプリングを行ない３
０３に示す様に各画素ごとの映像信号をアナログ量とし
て取り出す。

サンプリングを第４図に示したように各水平走査期間ご
とに行ない、１フレーム分のサンプリングされた映像信
号を、メモリー制御回路１０７のアドレス信号に従かい
アナログメモリー１０８に記憶する。

ここで４０１は垂直同期信号、４０２は水平同期信号で
ある。

なお、一つおいた次のフレームの映像信号も同じように
サンプリングされ、すでに記憶されている前のフレーム
の信号に重ね合わされる。

すなわち、例えば、第２図に示す様にｍ番目の水平走査
線上のｎ番目の画素の信号を重ね合わせる場合には、ま
づメモリー制御回路１０７中に組み込まれているカウン
ターを第４図に示した垂直同期信号４０１によってクリ
アーした後、水平同期信号４０２の数を数え、ｍ番目の
水平走査期間をぬき出す。

次にぬき出したｍ番目の水平走査期間において、別のカ
ウンターを水平同期信号４０２でクリアーし、クロツク
パルス３０２の数を数え、ｎ番目のサンプリングされた
映像信号を抜き出し、すでに記憶されているフレームの
ｍ番目の走査線上のｎ番目の画素２０２の場所のメモリ
ーに信号を入力させ重ね合わせる。

ｍとｎの数を変えて上記した処理と同一の処理を行なえ
ば１フレーム期間の映像２０１上の全ての画素を重ね合
せることが出来る。

以上説明した従来の信号処理方法の欠点としては、被測
定物体の表面温度が時間的に変化する場合には、重ね合
わせるフレーム数をあまり多くすると、温度の変化を平
均値化してしまうためにテレビジョン受像機１０９に映
し出される画像は実際の温度分布とは異なったものとな
る。

またこれを避けるために重ね合せるフレーム数を少くす
ると信号対雑音比を改善することが出来なくなる。

本発明は、上記欠点を解決し、信号対雑音比のすぐれた
、かつ被測定物体の温度変化にも適確に追従出来る画像
処理方法および装置を提供するものである。

以下、本発明による実施例について図面をもとに詳細に
説明する。

なお以下の図面中、第１図と同一機能を有する部分には
、同一番号を付すとともに説明を略す。

第５図は、本発明による画像処理方法を用いた焦電撮像
装置の全体構成図である。

図において、増幅器１０６で増幅された映像信号のうち
、第１フレーム目の信号は線路５０４を通してアナログ
メモＩＪ−１０８に直接入力される。

一方映像信号の第２フレーム目以降の信号は、倍率器５
０１でａ ／ ｂ倍されたあと加算器５０３に印加され
る。

なおここでａ ＜ ｂである。

一方アナログメモリー１０８の出力は、テレビジョン受
像機１０９に送１られると同時に倍率器５０２に送られ
、倍率器５０２でｃ／ｄ倍されたあと、加算器５０３で
前記した倍率器５０１の出力と加算されアナログメモＩ
Ｊ−１ ０ ８に記憶される。

この際ａ ／ ｂ ＋ ｃ ／ ｄ一１となるように整
数ａ，ｂ，ｃ，ｄを選べば、アナログメモＩＪ−１０８
には常に入力信号と同じ大きさの信号が記憶されること
になる。

ここで、例えばａ−ｃ＝１ ，ｂ＝ｄ＝２とし、最初の
フレームの信号をＦ１、次のフレームの信号ヲＦ２ ｙ
ｎ番目のフレーム信号をＦｎとすると、アナログメモ
リー１０８のｎフレーム目の出力は、 となり、重ね合せにより信号対雑音比が改善されると同
時に、時間的に新しいフレームの信号が強く、古いフレ
ームの信号が弱くなるので、時間的に変化している被測
定物体の表面温度にも適確に追従することが出来る。

なお、ここで、第１フレーム目の信号を直接アナログメ
モＩＪ−１０８に入力させるのは、倍率器５０１を通し
てアナログメモＩＪ−１０８に入力させると増幅器１０
６の出力を直接テレビジョン受像機１０９に加える場合
に比べて、テレビジョン受像機１０９に加えられる出力
が弱くなるのでこれを防止するためである。

上記説明では、ａ＝ｃ＝１ ，ｂ＝ｄ＝２としたが、前
述した条件のもとで、ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を変化させれ
ば、新しい信号と古い信号との比重を任意の値に変える
ことが出来る。

次に、アナログメモリーのかわりにデイジタルメモリー
を用い、かつ得られた映像信号を信号の強さに応じてク
ラス分けし、これを色を対応させて赤外線映像のカラー
表示を行なう場合の実施例について説明する。

第６図は、カラー表示を行なう場合の信号処理回路を示
すものであり、図において、増幅器１０６で必要な電圧
まで増幅された映像信号は、Ａ−Ｄ変換器６０１でデイ
ジタル信号に変換された後、アナログメモリーの場合と
同一の信号処理をほどこされ、デイジタルメモリ６０２
に記憶される。

なおここで、倍率器５０１，５０２、加算器５０３は全
てデイジタル信号処理用におきかえられている。

デイジタルメモリ６０２の出力信号は、カラーマトリク
ス回路６０３で信号の大きさすなわち温度の強さに応じ
て例えば赤、青、緑の三色およびこれらの組み合せの色
の信号に変換された後、カラーテレビジョン受像機６０
４に映し出される。

なお以上説明した実施例においては、一つおきのフレー
ム期間中シャッターを閉じる様にしたが、ターゲットに
用いる焦電材料によっては応答速度があまり早くないも
のもあり、例えば、チタン酸鉛をターゲット材料に用い
た場合には、シャッターを開いてから８〜１２フレーム
過ぎた頂ピークすなわち発生する電荷量が最大となる点
が現われる。

このため、応答速度の遅い焦電材料を用いた場合には、
発生する電荷量が最大となる付近１０フレーム位を取り
出し、この間のフレーム期間だけ信号を読み出し、その
他の電荷量が少ない期間およびシャッターの閉じた期間
の信号は読み出さないようにすると受像信号の信号対雑
音比を大きくとれ、かつ感度の大きい温度パターンを得
ることが出来る。

以上説明した様に、本発明は、焦電撮像装置において、
従来使用されていた信号対雑音比を改善する方法とは異
なった新規の画像処理方法を用いることにより、信号対
雑音比の良い、しかも被測定物体の表面温度が時間的に
変化する場合においても適確に追従出来る高性能の焦電
撮像装置を提供出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の焦電撮像装置のブロック図、第２図、第
３図、第４図は、第１図の装置における画像処理方法の
説明図、第５図および第６図は本発明の一実施例におけ
る焦電撮像装置のブロック図である。 １０１・・・・・・被測定物体、１０２・・・・・・光
学系、１０３・・・・・・シャッター、１０４・・・・
・・焦電撮像管、１０５・・・・・・シャッター駆動回
路、１０６・・・・・・増幅器、１０７・・・・・・メ
モリー制御回路、１０８，１１０・・・・・・アナログ
メモリー、１０９・・・・・・テレビジョン受像機、２
０１・・・・・・１フレームの画像、２０２・・・・・
・画素、３０１・・・・・・水平走査期間中の映像信号
、３０２・・・・・・クロツクパルス、３０３・・・・
・・サンプリソグされた映像信号、４０１・・・・・・
垂直同期信号、４０２・・・・・・水平同期信号、５０
１ ，５０２・・・・・・倍率器、５０３・・・・・・
加算器、５０４・・・・・・線路、６０１・・・・・・
Ａ−Ｄ変換器、６０２・・・・・・デイジタルメモリ、
６０３・・・・・・カラーマトリクス回路、６０４・・
・・・・カラーテレビジョン受像機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体からの赤外線映像信号を一定周期で間欠的に
   読み出し、第２周期目以降に読み出された映像信号を第
   １の比率で逓倍して第１の信号とし、第１周期目に読み
   出された信号を画像表示部へ印加する第２の信号とし、
   第２の信号の一部を前記第１の比率との和が１である第
   ２の比率で逓倍したのち、前記第１の信号と加算して第
   ３の信号を得、この第３の信号を前記第２の信号として
   使用することを特徴とする焦電撮像装置の画像処理方法
   。 ２ 一定周期が１フレーム期間である特許請求の範囲第
   １項記載の焦電撮像装置の画像処理方法。 ３ 被写体からの赤外線映像を一定周期で間欠的に撮像
   する焦電撮像カメラ、この焦電撮像カメラからの赤外線
   映像の第２周期目以降の信号をａ／ｂ（ａ＜ｂ）倍する
   第１の倍率器、前記赤外線映像の第１周期目の信号が供
   給されるメモリー、このメモリーの出力を（１ ａ／
   ｂ）倍する第２の倍率器、前記第１および第２の倍率器
   の出力を加算して前記メモリーに印加する加算器とを具
   備したことを特徴とする焦電撮像装置の画像処理装置。