JPS643113B2 - - 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装置に関する。

（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
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、高ければ緑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
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カツトオフ
レベルを任意に設定してそれ以下の信号をカツト
した後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、前記３信号を互いに異なるカツト
オフレベルを任意に設定してそれ以下の信号をカ
ツトして出力するカツトオフ回路とを有するよう
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、任意のカラー信
号が任意レベルでカツトオフ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、撮影用の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
から少なくともなる。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RGB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
圧レベル以下のカラー信号をカツトオフするカツ
トオフ回路とから成り、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。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９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、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
号の電圧レベル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、本実施例にあつては、
NPNトランジスタを利用したものが挙げられて
いるが、他の構成のカツトオフ回路あるいは他の
素子例えばオペアンプ等を使用したカツトオフ回
路でも良い。

前記カツトオフ回路７は、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
り夫々異なる動作点を有する。したがつてこのカ
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、
夫々カツトオフ領域を異にするため輝度レベルに
応じてRGB信号の全てあるいはいずれか２信号
の組合せ若しくは１信号又は無信号状態となるの
でカラー画像を作り出す。尚、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。勿論、液晶を利用するカラーデイスプレイし
使用も可能である。

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、任意のカラー信号
を任意レベルでカツトオフすることにより加法混
色法に従つて人為的にカラー画像信号を作り出し
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
ー信号は各々カラー信号回路に設けられたカツト
オフ回路７において任意のカツトオフレベルを設
定してそれ以下の領域のものがカツトオフされ
る。

例えば、Ｒ信号はカツトオフ量を０としてその
全てを増幅の後カラーデイスプレイ装置５に出力
する一方、Ｇ信号はローカツトオフレベルを輝度
レベルの最大値の1/2又Ｂ信号はローカツトオフ
レベルを同最大値の4/5度に設定してそれを越え
るＧ信号及びＢ信号を出力するようにすれば、カ
ラー受像管５における画像は第４図に示すように
輝度レベルに応じて赤、黄、白の３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、赤、黄、白の５
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
を輝度レベルの最大値の1/5以下程度に設定して
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、カツトオフレベルの設定は各カツトオ
フ回路７の可変抵抗器９の抵抗値を変えることに
より行なわれる。つまり、トランジスタ８のエミ
ツタ側の抵抗値を変えることによりトランジスタ
８の動作点を変えるのである。

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57−196、095）、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カツト
オフレベルを任意に設定してそれ以下の信号をカ
ツトした後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信号の任意の信号を選択及び組合せて輝度レベ
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、前記３信号を互いに異なるカツトオフレ
ベルを任意に設定してそれ以下の信号をカツトし
て出力するカツトオフ回路とを設けることによ
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セパレータ、７…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。

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カツトオフレベル
   を任意に設定してそれ以下の信号をカツトした後
   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、
   前記３信号を互いに異なるカツトオフレベルを任
   意に設定してそれ以下の信号をカツトして出力す
   るカツトオフ回路とを有することを特徴とする擬
   似カラー化回路。