JPS643112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、輝度信号に置換された画像入力を明
度を伴う任意の色彩に変換してカラー画像とする
擬似カラー化方法及び回路に関する。

（従来の技術） 流体の流れを可視化する方法の一つとして、簡
便にして流れ全域の動向を一目で観察できるトレ
ーサ法がある。中でも気泡をトレーサとして使用
する気泡式トレーサ法は流れを汚さずに極めて簡
便に使用できることから複雑な流れを観察するの
に適している。しかしながら、従来における気泡
式トレーサ法は、定量測定する手段がないため定
性的測定にしか使用できないものであつた。

しかし、本発明者等の気泡式トレーサ法におけ
る定量測定・濃度測定を実現すべく種々研究の結
果、微細かつ均質な気泡が密に流体に含まれてお
れば、光を当てたときこの光が気泡に当たつて乱
反射し測定可能な散乱光を得ることができるこ
と、そしてその散乱光の強度は単位体積中の気泡
個数に比例すると考えられ、それは散乱光の強度
が濃度に対応することを知見するに至つた。しか
し、この輝度変化は、全体としての大まかな濃度
分布や濃度変化を目視観察できても、部分的かつ
詳細な濃度状況を観察するには適さない。

斯様に輝度変化で表わされる濃度や混合に関す
る定量的情報をより見易くして可視化するには、
輝度の強弱に応じたカラー表示することが極めて
有効な方法の一つである。この方法は特に上述し
た水流モデルにおける乱流混合の現象の研究やそ
の理解を助けるのに役立つものである。

この擬似カラー化方法の一つとしては、従来、
第１図に示すように送像側（TVカメラ）変換部
Ａにおいて画像入力されたアナログ画像信号をサ
ンプリング回路にて一定のサンプリングモードに
従つてデジタル画像信号に変換してから一旦コン
ピユータＢのメモリーに記憶し、読み出す際に輝
度の強弱に応じて段階的に色指定処理してデイス
プレーＣ上に擬似カラー画像として表示するもの
がある。ここで、各画素の輝度の強弱はそのメモ
リービツト数により区分される。例えば、４ビツ
トの場合、2⁴＝16のステツプに区分される。した
がつて、デジタル信号に変換された画像信号・輝
度信号はステツプ数に応じて色指定できる。例え
ば、ある範囲の輝度であれば赤、それより低い輝
度であれば青、高ければ録といつたようにカラー
指定する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この場合、輝度変化は単に色彩
の違いによつて表わされ、明るい赤とか暗い赤と
いうように明度を伴うものではない。即ち、同一
色で表示されていたとしても、それは一定の幅を
もつた輝度つまり濃度を含んでおり、正確でな
い。また、この擬似カラー化方法は、アナログ画
像信号を一定のモードでサンプリングしてデジタ
ル画像信号としてコンピユータＢに一旦記憶さ
れ、その後読み出す際に色指定処理をしてデイス
プレーＣにカラー画像で表示するものであつて、
処理時間を必要とする所謂静止画像通信方式であ
るため静止画像を対象とする場合には使えるが、
流動的な水流モデルの流れ場の濃度変化を観察す
るには不充分である。つまり、一般にサンプリン
グは一走査線上に126〜512点取られているが、サ
ンプリング点Ｄを少なくして受像側処理時間を短
かくし動画に近づけようとしても画面が荒く精度
に欠けるし、反面サンプリング数を多くして精度
を上げれば処理を速くするため高速でかつ大容量
のコンピユータを使用したとしても、サンプリン
グ数を多くした場合には静止画像を得るのにさえ
数秒から数分間を要するので、連続的な動画の擬
似カラー化処理は望めない。したがつて、緻密な
動体画像の擬似カラー表示が必要な前述の濃度の
可視化には使用できない。

斯様に、従来にあつては、入力画像を実時間で
任意のカラー画像に変換する擬似カラー化方式が
望まれていたにもかかわらず、それを達成する技
術は存在しなかつた。

本発明は、上述の要望に応えるものであつて、
輝度信号に変換された入力画像を実時間で任意の
カラー画像に変換し得る擬似カラー化方法及び回
路を提供することを第１の目的とし、又安価な動
体画像の擬似カラー化装置を提供することを第２
の目的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明の擬似カラ
ー化方法は、被写体の明るさに応じてTVカメラ
から出力される輝度信号をRGBセパレート回路
にて互いに同一レベルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号
に変換し、この３信号を互いに異なるローカツト
オフレベルとハイカツトレベルを設定してそれ以
下及びそれ以上の信号をカツトして異なる輝度レ
ベルに夫々のカラー信号を分配してカラーデイス
プレイ装置に出力し、輝度レベルに対応する配色
と明るさから成るカラー画像を作り出すようにし
ている。また、本発明の擬似カラー化回路は、被
写体の明るさに応じてTVカメラから出力される
輝度信号を互いに同一レベルのＲ信号、Ｇ信号、
Ｂ信号に変換するRGBセパレート回路と、３信
号を互いに異なるローカツトオフレベルとハイカ
ツトレベルを設定してそれ以下及びそれ以上の信
号をカツトして異なる輝度レベルに夫々のカラー
信号を分配するカツトオフ回路を有するようにし
ている。

（作用） したがつて、被写体は、その明るさに対応する
輝度信号として画像入力された後互いに同一レベ
ルのRGB信号に一旦分割され、それぞれ異なる
ハイカツトオフレベル及びローカツトオフレベル
にてカツトオフされて異なる輝度レベルに分配さ
れた人為的なカラー画像信号に変換され、加法混
色法に従つて擬似カラー画像としてカラーデイス
プレイ装置に再現される。

（実施例） 以下本発明の構成を図面に示す実施例に基づい
て詳細に説明する。

第２図に本発明の擬似カラー化画像システムの
概略を一応用例である産業用テレビジヨンシステ
ムについてブロツク図で示す。この擬似カラー化
画像システムは、同軸ケーブル２を使用したベー
スバンド伝送によるものであつて、撮像用のTV
カメラ１と、微弱な画像信号・輝度信号を増幅す
る増幅回路３、輝度信号をカラー信号に変換する
擬似カラー回路４及びカラーデイスプレイ装置５
から少なくとも成る。勿論、変調伝送によること
も可能であるが、この場合には振幅変調回路や復
変調回路等の画像信号関係の回路が必要となるこ
とは言うまでもない。

前記TVカメラ１としては、本発明の擬似カラ
ー化システムにおいては輝度信号を使用すること
から、工業用白黒テレビカメラを使用する。カラ
ーテレビカメラの使用は、輝度信号のみを取出す
ことにより使用可能であるが、高価となるだけで
実用的でない。

擬似カラー化回路４は、第３図に示すように、
輝度信号を互いに同一レベルのＲカラー信号（以
下Ｒ信号という）、Ｇカラー信号（以下Ｇ信号と
いう）及びＢカラー信号（以下Ｂ信号という）に
変換するRCBセパレート回路６と、このRGBセ
パレート回路６とカラーデイスプレイ装置５との
間のカラー信号回路において相互に異なる所定電
圧レベル以上のカラー信号をカツトオフするハイ
カツトオフ回路１７と相互に異なる電圧レベル以
下のカラー信号をカツトオフするローカツトオフ
回路７とから成るカツトオフ回路で構成され、輝
度信号に対応して出力される互いに同一レベルの
RGB信号を異なる電圧レベルにしてカラー画像
を作り出すものである。

前記ハイカツトオフ回路１７としては、例え
ば、第３図に示すように、カラー信号をトランジ
スタ１８のベースバイアスである可変抵抗器１９
とコレクタに入力して一定レベル以上のカラー信
号を地絡させるものであつて、RGBセパレータ
６とローカツトオフ回路７との間の抵抗器２０か
ら分岐されるものが一例として挙げられる。この
ハイカツトオフ回路１７において、抵抗器２０の
RGBセパレータ６側は抵抗器２１と可変抵抗器
１９との直列体を介して接地され、ローカツトオ
フ回路７側はトランジスタ１８のコレクタに接続
される。更に、トランジスタ１８は、エミツタ側
が接地され、ベース側が可変抵抗器１９に接続さ
れる。そこで、可変抵抗器１９の抵抗値を変化さ
せてある値に設定すると、この値に基づきベース
エミツタ間の駆動レベルが決定されるので、カラ
ー信号がこの駆動レベル以上の電圧レベルになつ
たときトランジスタ１８が駆動しカラー信号は地
絡される。この結果、可変抵抗器１９の設定値に
基づくカラー信号のハイレベルがカツトされるこ
ととなる。尚、このハイカツトオフ回路１７は、
各カラー信号回路に夫々設けられ、異なる駆動レ
ベル即ちハイカツトオフレベルが夫々設定されて
いる。

前記ハイカツトオフ回路１７の次段にローカツ
トオフ回路７が設けられている。このローカツト
オフ回路７としては、例えば、第３図に示すよう
に、ベース側にカラー信号が入力されるトランジ
スタ８と該トランジスタ８のエミツタとアースと
の間に挿入される可変抵抗器９及びバイアス回路
から成るものであつて、エミツタ側の可変抵抗器
９の抵抗値によつてトランジスタ８の動作点を設
定し、ベースに入力されるカラー信号が前記動作
点に基づき決定される電圧レベルを境界としてそ
れ以上のレベルの場合にのみトランジスタ８が駆
動される回路が一例として挙げられる。即ち、ト
ランジスタ８のエミツタと接地との間には、基準
電源１０と接地との間に挿入された可変抵抗器９
と抵抗器１１との直列体が存在し、このエミツタ
接地間の抵抗値にてトランジスタ８のエミツタ側
電圧レベルが設定される。したがつて、このロー
カツトオフ回路７は、可変抵抗器９によつて設定
されたエミツタ側電圧レベル以上のカラー信号電
圧がベースに入力されたときにのみトランジスタ
８を動作させるもので、可変抵抗器９の抵抗値を
変化させることでその値に応じたカラー信号の低
レベル領域をカツトして出力しないこととなる。
また、トランジスタ８のコレクタはドライブ用ト
ランジスタ１２のエミツタに直結され、カツトオ
フ後のカラー信号を増幅した後カラーデイスプレ
イ装置５へ出力するように設けられている。尚、
トランジスタ８のエミツタ側にはコンデンサ１３
及び抵抗器１４から成るバイアス回路が接続さ
れ、ドライブ用トランジスタ１２のベース側には
ダイオード１５と抵抗器１６の並列体を介して上
記バイアス回路と共に基準電源１０に接続されて
いる。尚、このローカツトオフ回路４は、ハイカ
ツトオフ回路１７とカラーデイスプレイ装置５と
の間の各カラー信号回路に設けられ、可変抵抗器
９の操作により異なる動作点を有する。又、この
ローカツトオフ回路７は、ハイカツトオフ回路１
７の前段に挿入し、まずローカツトオフした後に
ハイカツトオフしてカラーデイスプレイ装置５に
出力するようにしても良い。

したがつて、前記ハイカツトオフ回路１７及び
ローカツトオフ回路７を経たカラー信号は、増幅
されてカラーデイスプレイ装置５に入力されたと
き、夫々のカツトオフ領域を異にするため輝度レ
ベルに応じて異なる領域（端部において重複する
場合を含む）で出力されるのでカラー画像を作り
出す。尚、本実施例にあつては、両カツトオフ回
路７，１７はNPNトランジスタを利用している
が、他のトランジスタを利用したものあるいは他
の素子、例えばオペアンプ等を利用したもので
も、その他のカツトオフ回路でも良い。

また、カラーデイスプレイ装置５は、ブラウン
管が最も実用的であり、公知の種々の型式のもの
が使用できる。例えば、カラーテレビのブラウン
管をそのまま使用しても良い。

以上のように構成された擬似カラー化画像シス
テムにおいて被写体は、その明るさに対応する輝
度信号として画像入力された後互いに同一レベル
のRGB信号に一旦分割され、それぞれ異なるハ
イカツトオフレベル及びローカツトオフレベルに
てカツトオフされて異なる輝度レベルに分配され
ることにより人為的にカラー画像信号を作り出し
加法混色法に従つてカラー画像としてカラーデイ
スプレイ装置５に再現される。

即ち、被写体の明るさに応じてTVカメラ１か
ら出力される輝度信号はRGBセパレート回路６
において互いに同一レベルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ
信号にまず変換される。次いで、各カラー信号は
各々のカラー信号回路に設けられたカツトオフ回
路７，１７において夫々設定された異なるハイカ
ツトオフレベル以上及びローカツトオフレベル以
下の領域のものがカツトオフされる。

例えば、高輝度帯を緑色に設定するには、ハイ
カツトオフレベルを輝度レベルの最大値レベルに
設定すると共にローカツトオフレベルを高輝度側
に持上げ、中輝度帯を青色に設定するにはハイカ
ツトオフレベルを最大輝度レベルの2/3程度に設
定すると共にローカツトオフレベルを中輝度側に
持上げ、低輝度帯を赤色に設定するにはハイカツ
トオフレベルを最大輝度レベルの1/3程度に設定
するとと共にローカツトオフレベルを最低輝度レ
ベルに設定すれば、カラー受像管５における画像
は赤、青、緑の３色に擬似カラー表示される。こ
のとき、ローカツトオフレベルを下領域のハイカ
ツトオフレベルより僅かに下に設定すれば、色境
界部に無信号部即ち黒色部を生ずることがないの
で輝度変化を観察する上で好適である。この場
合、第４図に示すように、赤、紫、青、クリー
ム、緑の５色に擬似カラー表示される。しかも、
各色は、輝度レベルに対応した明るさを有する。
例えば、赤を例に挙げると、赤の領域でも明るい
赤と暗い赤及びこれらの中間色が存在するし、極
めて輝度レベルが低くなれば赤は黒に見える。し
たがつて、この擬似カラー画像は人間の目には
黒、暗赤、紫、青、クリーム、緑の６色に見え
る。尚、黒く見える部分と暗赤を明瞭に区別させ
るため、Ｒ信号のローカツトオフレベルを最低輝
度レベルより僅かに持上げて設定することによ
り、低輝度領域でのカラー信号出力を抑えること
もある。ここで、ハイカツトオフレベル及びロー
カツトオフレベルの各設定は各カツトオフ回路１
７，７の可変抵抗器１９，９の抵抗値を変えるこ
とにより行なわれる。

斯様に構成された擬似カラー化画像システムは
被写体を輝度変化に対応させてカラー表示させる
ことが有益なものに利用できる。例えば、微細か
つ均一な気泡を大量に含む流体で水流モデルの流
れ場を再現し、これにスリツト光線を当てて任意
断面の流れ場を散乱光によつて可視化する可視化
装置が本発明者等によつて既に提案されており
（特願昭57−196095）、この可視化装置において気
泡の径が充分微細かつ一様で大量に含まれている
とすれば散乱光の強度は単位体積中の気泡個数即
ち気泡数密度に比例すると考えられ、それは散乱
光の強度が濃度に対応することを意味することか
ら、散乱光の輝度変化を輝度レベルに対応させて
カラー表示すれば、流動的な濃度変化を相対的か
つ連続的に可視化できることとなる。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明の擬似
カラー化方法は、被写体の明るさに応じてTVカ
メラから出力される輝度信号をRGBセパレート
回路にて互いに同一レベルＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信
号に変換し、この３信号を互いに異なるローカツ
トオフレベルとハイカツトレベルを設定してそれ
以下及びそれ以上の信号をカツトして異なる輝度
レベルに夫々のカラー信号を分配してカラーデイ
スプレイ装置に出力することにより、輝度レベル
に応じてＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を異なる領域に
分配して発色させるようにしたので、アナログ画
像信号をそのまま使用して輝度に対応する配色と
明るさから成るカラー画像を寸断することなく動
体画像として作り出すことができる。また、本発
明の擬似カラー化回路は、被写体の明るさに応じ
てTVカメラから出力される輝度信号を互いに同
一レベルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換する
RGBセパレート回路と、３信号を互いに異なる
ローカツトオフレベルとハイカツトレベルを設定
してそれ以下及びそれ以上の信号をカツトして異
なる輝度レベルに夫々のカラー信号を分配するカ
ツトオフ回路を設けることにより、アナログ白黒
画像信号をデジタル画像信号に変換することなく
任意配色のカラー画像信号に変換するようにした
ので、高速かつ大容量のコンピユータを使用して
も尚静止画像でしかカラー表示できなかつた擬似
カラー化をコンピユータなどを使わずとも極めて
安価に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の擬似カラー化システムの概略を
示すブロツク図、第２図は本発明に係る擬似カラ
ー化システムの一例を示す擬似カラー化画像シス
テムの概略ブロツク図、第３図は擬似カラー化回
路図、第４図は擬似カラー化を示す原理図であ
る。 １……TVカメラ、４……擬似カラー化回路、
５……カラー受像管、６……RGBセパレート回
路、７……ローカツトオフ回路、８……トランジ
スタ、９……可変抵抗器、１０……基準電源、１
７……ハイカツトオフ回路、１８……トランジス
タ、１９……可変抵抗器、２０……抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体の明るさに応じてTVカメラから出力
   される輝度信号をRGBセパレート回路にて互い
   に同一レベルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換
   し、この３信号を互いに異なるローカツトオフレ
   ベルとハイカツトレベルを設定してそれ以下及び
   それ以上の信号をカツトして異なる輝度レベルに
   夫々のカラー信号を分配してカラーデイスプレイ
   装置に出力し、輝度レベルに対応する配色と明る
   さから成るカラー画像を作り出すことを特徴とす
   る擬似カラー化方法。 ２ 被写体の明るさに応じてTVカメラから出力
   される輝度信号を互いに同一レベルのＲ信号、Ｇ
   信号、Ｂ信号に変換するRGBセパレート回路と、
   ３信号を互いに異なるローカツトオフレベルとハ
   イカツトレベルを設定してそれ以下及びそれ以上
   の信号をカツトして異なる輝度レベルに夫々のカ
   ラー信号を分配するカツトオフ回路を有すること
   を特徴とする擬似カラー化回路。