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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung und ein Infrarotbild-Verarbeitungsverfahren zur Durchführung eines Störungsreduzierungsprozesses auf ein Wärmebild.
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HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
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Eine Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung, die ein Wärmebild durch Empfangen von Infrarotstrahlen erzeugt, umfasst eine Vielzahl von Infrarot-Erfassungselementen zum Empfangen der Infrarotstrahlen. Die Infrarot-Erfassungselemente sind beispielsweise in Form einer Matrix angeordnet, so dass diese dem zu erzeugenden Bild entsprechen. Für die matrixförmig angeordneten Infrarot-Erfassungselemente werden separate Antriebsdrähte jeweils mit den entsprechenden Zeilen oder Spalten verbunden, in denen die Elemente ausgerichtet sind, und jeder Antriebsdraht stellt elektrische Energie bereit. Falls es zwischen den Eigenschaften dieser Antriebsdrähte Variation gibt, variiert die Beziehung zwischen einem Eingangswert für das Infrarot-Erfassungselement und einem Ausgangswert des Infrarot-Erfassungselements zwischen den Zeilen oder Spalten. Aufgrund dieser Variation kann es in dem von der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung erzeugten Wärmebild zu Störsteifen kommen, die sich in der Zeilen- oder Spaltenrichtung erstrecken.
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Um solche Störstreifen zu reduzieren, schlägt eine in Patentreferenz 1 beschriebene Bildaufnahmeeinrichtung eine Störungsreduzierung nach dem folgenden Verfahren vor: In der Bildaufnahmeeinrichtung der Patentreferenz 1 werden in konstanten Abständen Bilder in einem Lichtblockierungszustand aufgenommen und ein Ausgangssignal zu einer Lichtblockierungszeit und ein Ausgangssignal zu einer Belichtungszeit gemessen. Anschließend reduziert die Bildaufnahmeeinrichtung der Patentreferenz 1 die Störung, indem diese aus den Messwerten und einem Idealwert ein Korrektursignal erzeugt, das einer Offset-Komponente und einer lichtmengenabhängigen Komponente der Störung entspricht.
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BEZUGNAHME AUF DEN STAND DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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Patentreferenz 1: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
2009-105966 -
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
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In Fällen, in denen Bilder im Lichtblockierungszustand in konstanten Intervallen aufgenommen werden und Kalibrierung unter Verwendung der Lichtblockierungsbilder durchgeführt wird, wie in der oben beschriebenen Bildaufnahmeeinrichtung der Patentreferenz 1, ändern sich die Störungseigenschaften von Moment zu Moment aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur oder dergleichen. Dementsprechend nimmt der Effekt der Unterdrückung von Störstreifen in der Bildaufnahmeeinrichtung mit der Zeit ab, die seit der Lichtblockierungszeit (Verschlusszeit) vergangen ist. Infolgedessen tritt der Störstreifen in der Bildaufnahmeeinrichtung graduell auf. Im Allgemeinen ist es bei einer Bildaufnahmeeinrichtung nicht wünschenswert, die Verschlussfrequenz zu erhöhen, da das Bild bei den Verschlusszeiten dunkel wird. Ohne eine Erhöhung der Verschlussfrequenz ist es jedoch in der Bildaufnahmeeinrichtung nicht möglich, die Kalibrierung mit Hilfe der Lichtblockierungsbilder häufig durchzuführen. In diesem Fall nimmt die Genauigkeit der Störungskorrektur in der Bildaufnahmeeinrichtung über die gesamte Zeit ab.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die zur Lösung der oben beschriebenen Probleme gemacht wurde, ist es, eine Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Korrekturkoeffizienten zur Korrektur des Störstreifens aus einer Vielzahl von Bildern zu berechnen und den Störstreifen mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des berechneten Korrekturkoeffizienten zu reduzieren.
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MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
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Eine Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Wärmebildsensor, um Infrarotstrahlen zu empfangen und ein den Infrarotstrahlen entsprechendes Signal auszugeben; eine Wärmebild-Erzeugungseinheit, um eine Vielzahl von Wärmebildern auf Grundlage des Signals zu erzeugen; eine Glättungs-Verarbeitungseinheit, um einen Glättungsprozess auf jedes Pixel von jedem der Vielzahl von Wärmebildern unter Verwendung eines Pixelwertes eines benachbarten Pixels durchzuführen, wodurch eine Vielzahl von geglätteten Bildern berechnet werden und geglättete Pixelwerte berechnet werden, wobei die geglätteten Pixelwerte die Pixelwerte sind, nachdem diese der Glättung unterzogen wurden; eine Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit, um einen Korrekturkoeffizientensatz aus den Wärmebildern und den geglätteten Bildern zu berechnen, wobei der Korrekturkoeffizientensatz einen ersten Korrekturkoeffizienten und einen zweiten Korrekturkoeffizienten enthält; und eine Wärmebild-Korrektureinheit, um die Wärmebilder unter Verwendung des Korrekturkoeffizientensatzes zu korrigieren.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung berechnet die Korrekturkoeffizienten auf Grundlage der Differenz der Pixelwerte zwischen den in einer Vielzahl von Bildern enthaltenen Pixeln. Mit Hilfe der berechneten Korrekturkoeffizienten kann der Störstreifen mit hoher Genauigkeit reduziert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einem Eingangswert und einem Ausgangswert eines Wärmebildsensors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3 sind konzeptionelle Diagramme zur Erläuterung eines Glättungsprozesses der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 4 sind konzeptionelle Diagramme zur Erläuterung eines Wärmebildes und seiner Zielpixelwertfolge in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 5 sind konzeptionelle Diagramme zur Erläuterung eines geglätteten Wärmebildes und seiner Zielpixelwertfolge in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 6 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Berechnung von Korrekturkoeffizienten in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bis ein geglättetes Bild ausgegeben wird.
- 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bis die Korrekturkoeffizienten ausgegeben werden.
- 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bis ein korrigiertes Wärmebild ausgegeben wird.
- 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
- 11 sind schematische Diagramme eines Wärmebildsensors und einer Sensorbewegungseinheit der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform und schematische Diagramme von Wärmebildern.
- 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Hardware-Konfiguration der Atmungsinformationen-Schätzungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 13 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Hardwarekonfiguration der Atmungsinformationen-Schätzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen werden unter Verwendung der Zeichnungen nachfolgend erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen vertreten die gleichen oder entsprechende Teile.
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Erste Ausführungsform
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Die Konfiguration einer Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nachfolgend erläutert. 1 ist ein Blockdiagram, das die Konfiguration der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 umfasst einen Wärmebildsensor 2 und eine Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3. Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 umfasst eine Wärmebild-Erzeugungseinheit 31, eine Glättungs-Verarbeitungseinheit 32, eine Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 und eine Wärmebild-Korrektureinheit 34. Der Wärmebildsensor 2 sendet ein Spannungssignal VI an die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31. Die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 sendet ein Wärmebild TI an die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32, die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 und die Wärmebild-Korrektureinheit 34. Die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 sendet ein geglättetes Bild FI an die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 sendet einen Korrekturkoeffizienten c und einen Korrekturkoeffizienten d über einen Arbeitsspeicher oder dergleichen an die Wärmebild-Korrektureinheit 34. Die Wärmebild-Korrektureinheit 34 sendet ein korrigiertes Wärmebild TO an ein Ausgabeziel als die Ausgabe der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 und der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1.
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Der Wärmebildsensor 2 wird in einem Elektrogerät in einem Raum installiert und nimmt in konstanten Abständen Bilder vom Inneren des Raumes auf, wenn das Elektrogerät in Betrieb ist. Anschließend empfängt der Wärmebildsensor 2 Infrarotstrahlen (elektromagnetische Wellen von etwa 8 µm bis 12 µm), die von einem in dem Raum befindlichen Objekt abgestrahlt werden, und gibt das der Intensität der Infrarotstrahlen entsprechende Spannungssignal VI aus. Der Wärmebildsensor 2 ist aus einer Vielzahl von Infrarot-Erfassungselementen gebildet, die die von dem Objekt abgestrahlten Infrarotstrahlen erfassen, und das der Intensität der Infrarotstrahlen entsprechende Spannungssignal VI ausgeben. Das Infrarot-Erfassungselement ist zum Beispiel ein pyroelektrisches Element. Die Vielzahl von Infrarot-Erfassungselementen sind in einer Matrixform angeordnet, in der in der Zeilenrichtung ausgerichtete Elemente mit einem Antriebsdraht verbunden sind und mit elektrischer Energie versorgt werden. Der Wärmebildsensor 2 überträgt das von den Infrarot-Erfassungselementen ausgegebene Spannungssignal VI an die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3.
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Der Wärmebildsensor 2 überträgt das den Infrarotstrahlen entsprechende Spannungssignal VI an die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 in der Reihenfolge, die der Anordnung der Infrarot-Erfassungselemente zugeordnet. Im Übrigen wird durch den Betrieb des Elektrogeräts das Elektrogerät selbst oder ein Gegenstand in der Nähe des Elektrogeräts erwärmt. Das Wärmebild TI wird von der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 auf Grundlage des Spannungssignals VI von dem Wärmebildsensor 2 erzeugt, das ein aufgenommenes Bild einer Vielzahl von Bereichen mit unterschiedlicher Temperatur in dem Raum in dem Belichtungszustand ist. Das Wärmebild TI enthält eine Vielzahl von Pixeln an einer bestimmten konkreten Pixelposition von einem ersten Frame zu einem zweiten Frame, die sich im Pixelwert unterscheiden. Der erste Frame und der zweite Frame sind zum Beispiel zueinander benachbarte Frames. Eine Frame-Anzahl ist eine Anzahl zur Darstellung jedes Bildes. Zum Beispiel werden zehn Bilder mit „Frame-Anzahl 1“ bis „Frame-Anzahl 10“ nummeriert. Im Übrigen ist der Pixelwert ein Wert, der durch Umwandlung des Spannungswerts des Spannungssignals VI in einen digitalen Wert erhalten wird. Im Einzelnen wird der Pixelwert nach dem folgenden Verfahren erhalten: Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 speichert die Spannungswerte des Spannungssignals VI in einem in 1 nicht dargestellten Arbeitsspeicher oder dergleichen. Anschließend liest die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 die Spannungswerte und Informationen über die Reihenfolge aus und konvertiert die Spannungswerte in zuvor zugeordnete Pixelwerte. Dann ordnet die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 die Pixelwerte anhand der Informationen über die Reihenfolge an. Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 generiert ein Wärmebild aus den angeordneten Pixelwerten und speichert das Wärmebild in einem nicht gezeigten Arbeitsspeicher oder dergleichen.
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2 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einem Eingangswert und einem Ausgangswert des Wärmebildsensors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die hier erläuterten Infrarot-Erfassungselemente sind zum Beispiel dem Einfluss von Herstellungsfehlern, Einsatzumgebung und so weiter ausgesetzt. Daher hat jedes einzelne Infrarot-Erfassungselement eine andere Beziehung zwischen dem Eingangswert (Infrarotintensität) zu dem Infrarot-Erfassungselement und dem Ausgangswert (Pixelwert des Wärmebildes) von dem Infrarot-Erfassungselement. Wie in 2 gezeigt, kann die Beziehung zwischen dem Eingangswert und dem Ausgangswert jedes Infrarot-Erfassungselements durch Approximation mittels einer linearen Funktion y = ax + b (y: Ausgangswert, x: Eingangswert, a, b: Koeffizient) dargestellt werden. Der Koeffizient a und der Koeffizient b der linearen Funktion sind zwischen den Infrarot-Erfassungselementen unterschiedlich. Ein Infrarot-Erfassungselement E kann zum Beispiel durch eine lineare Funktion mit einem Koeffizienten a1 und einem Koeffizienten b1 dargestellt werden. Ein Infrarot-Erfassungselement F kann zum Beispiel durch eine lineare Funktion mit einem Koeffizienten a2 und einem Koeffizienten b2 dargestellt werden. Ein Infrarot-Erfassungselement G kann zum Beispiel durch eine lineare Funktion mit einem Koeffizienten a3 und einem Koeffizienten b3 dargestellt werden. Der Ausgangswert, wenn ein Eingangswert X1 in das Infrarot-Erfassungselement E eingegeben wird, ist Y1 (= a1.X1 + b1). Der Ausgangswert, wenn der Eingangswert X1 in das Infrarot-Erfassungselement G eingegeben wird, ist Y3 (= a3.X1 + b3). Was die Beziehung zwischen dem Ausgangswert und dem Eingangswert X1 betrifft, so ist der Ausgangswert Y3 des Infrarot-Erfassungselements G größer als der Ausgangswert Y1 des Infrarot-Erfassungselements E.
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Wie bereits erläutert, sind die in der Zeilenrichtung ausgerichteten Infrarot-Erfassungselemente mit dem gleichen Antriebsdraht verbunden und werden mit elektrischer Energie versorgt. Daher wird der Koeffizient a, der die Empfindlichkeit der in Zeilenrichtung ausgerichteten Infrarot-Erfassungselemente angibt, von den Eigenschaften des Antriebsdrahtes beeinflusst. Die in der Zeilenrichtung ausgerichteten Infrarot-Erfassungselemente haben eine höhere Empfindlichkeit im Vergleich zu anderen Infrarot-Erfassungselementen, falls der Gradient im Vergleich zu den anderen Infrarot-Erfassungselementen höher ist. Außerdem ändert sich der Koeffizient b als die Interceptor-Komponente von Infrarot-Erfassungselement zu Infrarot-Erfassungselement ähnlich wie der Koeffizient a. Aus dem oben erläuterten Grund variieren jeweils die Ausgangswerte der Infrarot-Erfassungselemente in der Zeilenrichtung. Insbesondere wirken sich die unterschiedlichen Eigenschaften des Antriebsdrahtes zwischen vertikal benachbarten Reihen auf die vertikal benachbarten Ausgangswerte der Infrarot-Erfassungselemente aus. In diesem Fall tritt in dem Wärmebild eine Störung, wie ein Streifen auf, das sich in der Zeilenrichtung von einem Ende zum anderen Ende des Wärmebildes erstreckt (im Folgenden als Störstreifen bezeichnet). Außerdem ändert sich in dem Wärmebildsensor der Koeffizient a, der die Empfindlichkeit der in der Zeilenrichtung ausgerichteten Infrarot-Erfassungselemente angibt, oder der Koeffizient b als die Interceptor-Komponente aufgrund einer zeitlichen Änderung der Eigenschaften des Antriebsdrahtes. Dementsprechend ändert sich die Intensität des Störsteifens auch zeitlich.
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Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 empfängt das Spannungssignal VI von dem Wärmebildsensor 2. Die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31, die sich am nächsten zu einem Eingangsteil in der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 befindet, empfängt nämlich das Spannungssignal VI von dem Wärmebildsensor 2. Die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 konvertiert das Spannungssignal VI von dem Wärmebildsensor 2 in die Pixelwerte. Anschließend erzeugt die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 aus den durch die Konvertierung erhaltenen Pixelwerten das Wärmebild TI einschließlich einer Vielzahl von Pixeln, die sich im Pixelwert in der Richtung des Auftretens des Störstreifens unterscheiden. Dann sendet die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 31 das erzeugte Wärmebild TI an die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32, die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 und die Wärmebild-Korrektureinheit 34.
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Die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 führt einen Glättungsprozess auf jeden Zielpixelwert bezüglich des Wärmebildes TI unter Verwendung benachbarter Pixelwerte durch. Die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 erzeugt das geglättete Bild FI nachdem dieses dem Glättungsprozess unterzogen wurde und sendet das geglättete Bild FI an die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33. Das vorgenannte Zielpixel ist ein Pixel an einer Pixelposition als die Referenz, wenn der Glättungsprozess, ein Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess oder ein Korrekturprozess ausgeführt wird. Das Zielpixel ist in einer Pixelfolge als eine Gruppe von Pixeln enthalten, die in der Richtung des Auftretens des Störstreifens in dem von der Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 erzeugten Wärmebild TI ausgerichtet sind. Das vorgenannte benachbarte Pixel ist in einer Pixelfolge enthalten, die in einer Richtung benachbart ist, die die Richtung des Auftretens des Störstreifens kreuzt. Das benachbarte Pixel ist benachbart zu dem Zielpixel. Der geglättete Pixelwert ist der Durchschnittswert aus dem Zielpixelwert und den benachbarten Pixelwerten.
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Die konkrete Verarbeitung durch die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 wird im Folgenden beschrieben. 3 sind konzeptionelle Diagramme zur Erläuterung des Glättungsprozesses der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. 3A zeigt ein Wärmebild mit L Zeilen und N Spalten. 3B zeigt ein geglättetes Wärmebild mit L Zeilen und N Spalten. Unter den L Zeilen wird eine Zeile, in der der Zielpixelwert vorhanden ist, als eine Zeile L1 bezeichnet. Bei der Glättung des Zielpixelwerts in 3A erhält die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 beispielsweise den Durchschnittswert des Zielpixelwerts PX1 und der entsprechenden benachbarten Pixelwerte PX2 und PX3. Dieser Durchschnittswert ergibt sich aus dem ganz linken Zielpixelwert in der Pixelfolge der Zeile L1 und den ganz linken benachbarten Pixelwerten. Der nächste Durchschnittswert wird erhalten, indem der zweite oder ein weiterer Zielpixelwert von links in der Pixelfolge der Zeile L1 und die benachbarten Pixelwerte auf die gleiche Weise verarbeitet werden. Der Durchschnittswert ergibt sich zum Beispiel in dem Bereich des Frames H in 3A.
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Durch die Ausführung des oben beschriebenen Glättungsprozesses ist es möglich, ein geglättetes Wärmebild zu erhalten, das aus geglätteten Pixelwerten gebildet ist, in denen der Störstreifen in der Zeile L1 reduziert wurde, wie in 3B gezeigt. Die Verteilung der Infrarotstrahlen in der Zeile L1 und die Verteilung der Infrarotstrahlen in den benachbarten Zeilen L1-1 und L1 + 1 weisen eine Korrelation auf. Aufgrund dieser Korrelation wird in der Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 eine Korrespondenzbeziehung zwischen jedem Zielpixelwert in der Zeile L und dem geglätteten Pixelwert in dem geglätteten Wärmebild aufrechterhalten. Bei diesem Verfahren berechnet die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 die geglätteten Pixelwerte, in denen der Störstreifen reduziert wurde. Unter der Annahme, dass z den geglätteten Pixelwert darstellt, werden die Korrekturkoeffizienten einer Korrekturformel z = cm + d für jede Zeile berechnet, wie im Folgenden beschrieben wird.
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Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 berechnet den Korrekturkoeffizienten c und den Korrekturkoeffizienten d. Der Korrekturkoeffizient c und der Korrekturkoeffizient d sind die Korrekturkoeffizienten, die in der Korrekturformel z = cm + d enthalten sind. Es ist möglich, den Korrekturkoeffizienten c in einen ersten Korrekturkoeffizienten umzuschreiben, den Korrekturkoeffizienten d in einen zweiten Korrekturkoeffizienten umzuschreiben und den ersten Korrekturkoeffizienten und den zweiten Korrekturkoeffizienten in einen Korrekturkoeffizientensatz umzuschreiben. Im Übrigen ist der Pixelwert z ist der Pixelwert nach der Korrektur und der Pixelwert m ist der Pixelwert in dem Wärmebild. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 speichert die berechneten Korrekturkoeffizienten c und d in einem nicht dargestellten Arbeitsspeicher oder dergleichen. Die Wärmebild-Korrektureinheit 34 korrigiert das von der Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 erzeugte Bild TI unter Verwendung des aus dem Arbeitsspeicher ausgelesenen Korrekturkoeffizienten d und Korrekturkoeffizienten c.
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Die konkrete Verarbeitung durch die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 wird im Folgenden beschrieben. 4 sind konzeptionelle Diagramme zur Erläuterung des Wärmebildes und seiner Zielpixelwertfolge in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 5 sind konzeptionelle Diagramme zur Erläuterung des geglätteten Wärmebildes und seiner Zielpixelwertfolge in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird beispielsweise ein Fall beschrieben, in dem ein Koordinatenwertpaar auf Grundlage des Zielpixelwerts und des geglätteten Pixelwerts in der Zeile L und der Spalte N festgelegt wird. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 liest eine Zielpixelwertfolge von einem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des ersten Frames zu einem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des zweiten Frames in dem Wärmebild aus. Auf Grundlage von Zielpixeln in der Zeile 1 und der Spalte 1, die L = 1 und N = 1 in dem in 4A gezeigten Wärmebild genügen, wird eine Zielpixelwertfolge (R1, R2, R3, ..., Rn) des in 4B gezeigten Wärmebildes festgelegt. Ferner liest die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 geglättete Pixelwerte von einem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des ersten Frames zu einem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des zweiten Frames in dem geglätteten Wärmebild aus. Dann legt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 die in 5B gezeigten Koordinatenwerte (R1h, R2h, R3h, ..., Rnh) auf Grundlage der Zielpixel in der Zeile 1 und der Spalte 1, die L = 1 und N = 1 genügen, in dem in 5A geglätteten Wärmebild fest. Unter Verwendung jedes Zielpixelwerts und des entsprechenden geglätteten Pixelwerts legt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 dann ein Koordinatenwertpaar (z. B. (R1, R1h)) fest, in dem der Zielpixelwert als die m-Koordinate spezifiziert ist und der geglättete Pixelwert als die z-Koordinate spezifiziert ist.
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6 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Berechnung der Korrekturkoeffizienten in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 trägt die festgelegten Koordinatenpaare in einem m-z-Koordinatenraum auf und erhält durch Ausführung von linearer Approximation die Korrekturformel z = cm + d als eine Geradengleichung. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 berechnet den Korrekturkoeffizienten c und den Korrekturkoeffizienten d. Der Korrekturkoeffizient c und der Korrekturkoeffizient d variieren zwischen Pixelpositionen. Hier wird eine Vielzahl von Koordinatenwertpaaren an verschiedenen Positionen aufgetragen. Da die Vielzahl von Wärmebildern eine Vielzahl von Pixeln enthalten, die sich in dem Pixelwert in der Richtung des Auftretens des Störstreifens (der Zeilenrichtung) unterscheiden, wie bereits erwähnt, weicht die Position der Auftragung ab. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 berechnet den Korrekturkoeffizienten c und den Korrekturkoeffizienten d auf Grundlage der Positionsdifferenz, nämlich der Differenz des Pixelwerts. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 berechnet den Korrekturkoeffizienten c und den Korrekturkoeffizienten d, so dass der Abstand zwischen den festgelegten Koordinatenwertpaaren und der Geradengleichung z = cm + d minimiert wird. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 nutzt zum Beispiel das Verfahren der kleinsten Quadrate für die Berechnung des Korrekturkoeffizienten c und des Korrekturkoeffizienten d. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 speichert die Korrekturkoeffizienten c und d in dem Arbeitsspeicher (nicht dargestellt) oder dergleichen.
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Die Wärmebild-Korrektureinheit 34 erwirbt die Pixelwerte z in dem von der Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 erzeugten Wärmebild Tl. Hier sind die Pixelwerte z Pixelwerte in Bezug auf eine Pixelfolge von dem Zielpixel in dem ersten Frame zu dem Zielpixel in dem zweiten Frame. Anschließend erhält die Wärmebild-Korrektureinheit 34 in Bezug auf die Pixelfolge von dem Zielpixel in dem ersten Frame zu dem Zielpixel in dem zweiten Frame die Pixelwerte z durch Einsetzen in die Korrekturformel unter Verwendung der gespeicherten Korrekturkoeffizienten c und d. Die Wärmebild-Korrektureinheit 34 gibt ein Wärmebild TO, das durch Ausgabe der Pixelwerte z in Bezug auf das Bild TI gebildet wird, an das Ausgabeziel aus.
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Als nächstes wird anhand von 7, 8 und 9 der Ablauf eines Prozesses der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bis das geglättete Bild FI ausgegeben wird. Die Funktionsweise des Wärmebildsensors 2 und der Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 wird im Folgenden anhand des Flussdiagramms in 7 beschrieben. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 erzeugt das Wärmebild TI, führt den Glättungsprozess auf jeden Zielpixelwert durch, indem die benachbarten Pixelwerte in Bezug auf das Wärmebild TI verwendet werden, und gibt das geglättete Bild FI aus.
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Zunächst erzeugt die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 in Schritt S001 das Wärmebild TI aus dem Spannungssignal VI des Wärmebildsensors 2.
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Anschließend, in Schritt S002, erwirbt die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 die Pixelwerte von Pixelfolgen in der Zeile L, der Zeile L - 1 und der Zeile L + 1 in der Vielzahl von Wärmebildern, die von der Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 erzeugt wurden. Hier ist L eine natürliche Zahl. Zu Beginn des Prozesses dieses Flussdiagramms legt die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 L auf L = 1 als den Anfangswert fest.
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Im Übrigen, in dem Fall, dass L = 1 ist, das heißt, in dem Fall des Auslesens der Pixelwerte einer Pixelfolge in der obersten Zeile des Wärmebildes, gibt es die Zeile L - 1 in dem Wärmebild nicht. Stattdessen wird das Wärmebild unter der Annahme gehandhabt, dass beispielsweise in der Zeile L - 1 des Wärmebildes eine Pixelfolge ähnlich der Zeile L oder der Zeile L + 1 vorhanden ist. Das heißt, die separat ausgelesene Pixelfolge in der Zeile L oder der Zeile L + 1 wird als die Pixelfolge in der Zeile L - 1 in dem Wärmebild gehandhabt. In ähnlicher Weise gibt es in Bezug auf die unterste Zeile des Wärmebildes die Pixelfolge in der Zeile L + 1 nicht, so dass die separat ausgelesene Pixelfolge in der Zeile L oder der Zeile L - 1 als die Pixelfolge in der Zeile L + 1 in dem Wärmebild gehandhabt wird. Ferner ist in diesem Beispiel ein Pixelwert, der in der Zeile L enthalten ist, der Zielpixelwert, und Pixelwerte, die jeweils in der Zeile L - 1 bzw. L + 1 enthalten sind, sind die benachbarten Pixelwerte.
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Anschließend, in Schritt S003, glättet die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 jeden Zielpixelwert in der Zeile L, indem das Zielpixel und die benachbarten Pixelwerte der Pixel in den benachbarten Zeilen L - 1 und L + 1 verwendet werden. Dementsprechend erhält die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 den geglätteten Pixelwert jedes Pixels in der Zeile L.
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Anschließend, in Schritt S004, ersetzt die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 L durch L + 1. Anschließend beurteilt die Glättungs-Verarbeitungseinheit 32 in Schritt S005, ob in der Zeile L, die im vorherigen Schritt durch L + 1 ersetzt wurde, eine Pixelfolge vorhanden ist oder nicht. Falls eine Pixelfolge vorhanden ist (JA im Schritt S005), wird die Verarbeitung von Schritt S002 bis Schritt S004 wiederholt. Falls keine Pixelfolge vorhanden ist (NEIN im Schritt S005), wird der Prozess mit dem nächsten Schritt fortgesetzt.
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8 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bis der Korrekturkoeffizient c und der Korrekturkoeffizient d ausgegeben werden. Die Funktionsweise der Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 wird im Folgenden anhand des Flussdiagramms von 8 beschrieben. Der Korrekturkoeffizient c und der Korrekturkoeffizient d sind die Korrekturkoeffizienten, die in der Korrekturformel z = cm + d enthalten sind. Der Pixelwert z ist der Pixelwert nach der Korrektur und der Pixelwert m ist der Pixelwert in dem Wärmebild. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 berechnet den Korrekturkoeffizienten c und den Korrekturkoeffizienten d.
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Schritt S006 ist ein Schritt, der auf Schritt S005 folgt. Im Schritt S006 erwirbt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 die Pixelwerte in der Zeile L und der Spalte N und die geglätteten Pixelwerte in der Zeile L und der Spalte N und legt eine Vielzahl von Koordinatenwertpaaren unter Verwendung der entsprechenden Zielpixelfolge und der geglätteten Pixelfolge fest. Die Pixelwerte in der Zeile L und der Spalte N sind die Pixelwerte in Bezug auf die Pixelfolge von dem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des ersten Frames zu dem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des zweiten Frames. Die geglätteten Pixelwerte in der Zeile L und der Spalte N sind die geglätteten Pixelwerte in Bezug auf die Pixelfolge von dem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des ersten Frames zu dem Pixel in der Zeile L und der Spalte N des zweiten Frames. L und N sind natürliche Zahlen. Als Anfangswerte zum Zeitpunkt des Starts des Prozesses der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 setzt die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 L und N auf L = 1 und N = 1.
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Anschließend trägt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 in Schritt S007 die in dem m-z-Koordinatenraum festgelegten Koordinatenpaare auf und erhält durch Ausführung von linearer Approximation die Geradengleichung z = cm + d. Hier wird eine Vielzahl von Koordinatenwertpaaren an verschiedenen Positionen aufgetragen. Da die Vielzahl von Wärmebildern eine Vielzahl von Pixeln enthalten, die sich in dem Pixelwert in der Richtung des Auftretens des Störstreifens (der Zeilenrichtung) unterscheiden, wie bereits erwähnt, weicht die Position der Auftragung ab. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 berechnet die Korrekturkoeffizienten c und d auf Grundlage der Positionsdifferenz, nämlich der Differenz des Pixelwerts. Die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 wendet das Verfahren der kleinsten Quadrate an, um den Abstand zwischen den festgelegten Koordinatenwertpaaren und der Geradengleichung z = cm + d zu minimieren.
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Anschließend führt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 in Schritt S008 die Verarbeitung des Ersetzens von L durch L + 1 durch. Anschließend beurteilt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 in Schritt S009, ob in der Zeile L, die im vorherigen Schritt durch L + 1 ersetzt wurde, eine Pixelfolge vorhanden ist oder nicht. Falls eine Pixelfolge in der Zeile L vorhanden ist (JA im Schritt S009), wird die Verarbeitung vom Schritt S006 bis zum Schritt S009 wiederholt. Falls in der Zeile L keine Pixelfolge vorhanden ist (NEIN im Schritt S009), wurde die Korrektur der Pixelfolge der Pixel in der Spalte N abgeschlossen, und der Prozess wird mit dem nächsten Schritt S010 fortgesetzt.
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Anschließend führt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 im Schritt S010 die Verarbeitung der Ersetzung von N durch N + 1 durch. Anschließend beurteilt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 in Schritt S011, ob in der Spalte N, die im vorherigen Schritt durch N + 1 ersetzt wurde, eine Pixelfolge vorhanden ist oder nicht. Falls eine Pixelfolge in der Spalte N vorhanden ist (JA im Schritt S011), wird die Verarbeitung vom Schritt S006 bis zum Schritt S011 wiederholt.
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Falls in der Spalte N keine Pixelfolge vorhanden ist (NEIN im Schritt S011), wurde die Berechnung der Korrekturkoeffizienten c und d in allen Zeilen des Wärmebildes abgeschlossen, und der Prozess wird mit dem nächsten Schritt fortgesetzt.
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9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bis das korrigierte Wärmebild TO ausgegeben wird. Die Funktionsweise der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 bis zur Ausgabe des korrigierten Wärmebildes TO durch die Wärmebild-Korrektureinheit 34 wird im Folgenden anhand des Flussdiagramms in 9 beschrieben.
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Schritt S012 ist ein Schritt, der auf Schritt S011 folgt. Im Schritt S012 erwirbt die Wärmebild-Korrektureinheit 34 Pixelwerte von Pixeln in der Zeile P und der Spalte Q. Die Pixelwerte der Pixel in der Zeile P und der Spalte Q sind Pixelwerte in Bezug auf eine Pixelfolge von einem Pixel in der Zeile P und der Spalte Q des ersten Frames zu einem Pixel in der Zeile P und der Spalte Q des zweiten Frames in dem Wärmebild. P und Q sind natürliche Zahlen. Zum Zeitpunkt des Starts des Prozesses der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 werden P und Q auf P = 1 und Q = 1 als Anfangswerte gesetzt.
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Anschließend korrigiert die Wärmebild-Korrektureinheit 34 in Schritt S013 die Pixelwerte der Pixel in der Zeile P und der Spalte Q mit Hilfe einer entsprechenden Korrekturformel. Die Pixelwerte der Pixel in der Zeile P und der Spalte Q sind Pixelwerte in Bezug auf die Pixelfolge von dem Pixel in der Zeile P und der Spalte Q des ersten Frames zu dem Pixel in der Zeile P und der Spalte Q des zweiten Frames. Anschließend führt die Wärmebild-Korrektureinheit 34 in Schritt S014 die Verarbeitung der Ersetzung von P durch P + 1 durch. Anschließend beurteilt die Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 33 in Schritt S015, ob in der Zeile P, die im vorherigen Schritt durch P + 1 ersetzt wurde, eine Pixelfolge vorhanden ist oder nicht. Falls eine Pixelfolge in der Zeile P vorhanden ist (JA im Schritt S015), wird die Verarbeitung vom Schritt S012 bis zum Schritt S014 wiederholt. Falls in der Zeile P keine Pixelfolge vorhanden ist (NEIN im Schritt S015), ist die Korrektur der Pixelfolge der Pixel in der Spalte Q abgeschlossen, und der Prozess wird zum nächsten Schritt fortgesetzt.
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Anschließend führt die Wärmebild-Korrektureinheit 34 in Schritt S016 die Verarbeitung des Ersetzens von Q durch Q + 1 durch. Anschließend wird in Schritt S017 beurteilt, ob in der Spalte Q, die im vorherigen Schritt durch Q + 1 ersetzt wurde, eine Pixelfolge vorhanden ist oder nicht. Falls eine Pixelfolge in der Spalte Q vorhanden ist (JA im Schritt S017), wird die Verarbeitung vom Schritt S012 bis zum Schritt S016 wiederholt. Falls in der Spalte Q keine Pixelfolge vorhanden ist (NEIN im Schritt S017), ist die Korrektur der Pixelfolge der Pixel in der Spalte Q abgeschlossen, und der Prozess wird mit dem nächsten Schritt fortgesetzt.
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Anschließend rekonstruiert die Wärmebild-Korrektureinheit 34 in Schritt S018 das Bild unter Verwendung der korrigierten Pixelwerte und erzeugt so das korrigierte Bild. Insbesondere ordnet die Wärmebild-Korrektureinheit 34 auf Grundlage der korrigierten Pixelwerte jeder Pixelfolge und der Informationen über die Pixelpositionen die Pixelfolgen gemäß den Informationen über die Pixelpositionen neu an, wodurch eine Vielzahl von Wärmebildern erzeugt werden.
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Schließlich gibt die Wärmebild-Korrektureinheit 34 in Schritt S019 das korrigierte Wärmebild TO an das Ausgabeziel aus.
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Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist wie oben beschrieben konfiguriert und erzielt die folgenden Effekte: Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 erhält den Korrekturkoeffizienten c und den Korrekturkoeffizienten d und korrigiert das Wärmebild TI mit Hilfe der Korrekturkoeffizienten c und d. In Fällen, in denen das Wärmebild dagegen durch das Erhalten von einem einzelnen Korrekturkoeffizienten korrigiert wird, kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 den Störstreifen nicht ausreichend reduzieren. Wenn beispielsweise ein Differenzwert zwischen dem Zielpixelwert und dem geglätteten Pixelwert erhalten wird (ein Koeffizient d in z = m + d erhalten wird) und das Wärmebild ausschließlich unter Verwendung des Differenzwertes korrigiert wird, ist unabhängig vom Eingangswert nur eine Korrektur durch Addition des Differenzwertes möglich. Der Koeffizient a ist jedoch zwischen den einzelnen Infrarot-Erfassungselementen unterschiedlich, wie in 2 dargestellt. Unter der Annahme, dass der Eingangswert und der Ausgangswert zueinander gleich sind, wenn a = 1 ist, ändert sich bei einer Änderung des Eingangswertes der Ausgangswert eines hochempfindlichen Infrarot-Erfassungselements, dessen Koeffizient a größer als a = 1 ist, stärker als der Änderungsbetrag des Eingangswertes. Selbst wenn der Ausgangswert eines solchen Elements ausschließlich anhand des Differenzwerts korrigiert wird, ist der Betrag der Korrektur letztlich unzureichend. Außerdem ist der Betrag der Korrektur für den Ausgangswert eines Infrarot-Erfassungselements mit geringer Empfindlichkeit, dessen Koeffizient a kleiner als a = 1 ist, letztendlich zu groß. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 ist in der Lage, den Störstreifen mit hoher Genauigkeit zu reduzieren, selbst wenn sich der Eingangswert ändert, indem eine Vielzahl von Korrekturkoeffizienten (der Korrekturkoeffizient c und der Korrekturkoeffizient d) berechnet werden.
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Ferner, da die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 die aus dem Wärmebild erhaltenen geglätteten Pixelwerte verwendet, ist die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 in der Lage, die Korrekturkoeffizienten unter Verwendung des Wärmebildes zu einem Zeitpunkt eines Betriebs zu berechnen, bei dem die Temperaturbedingung nicht konstant ist. Dementsprechend ist es möglich, die Korrekturkoeffizienten zu aktualisieren, während der Prozess der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 ausgeführt wird.
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Darüber hinaus legt die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 die Koordinatenwertpaare fest, indem die Zielpixelwerte des Wärmebildes und die geglätteten Pixelwerte des geglätteten Wärmebildes verwendet werden, und berechnet die Korrekturkoeffizienten, indem lineare Approximation auf die Koordinatenwertepaare durchgeführt wird. Daher können die Korrekturkoeffizienten nur durch die Festlegung der Koordinatenwertpaare und die einmalige Durchführung des linearen Approximationsprozesses berechnet werden, und die Aktualisierung der Korrekturkoeffizienten kann effizient gemacht werden.
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In Fällen, in denen sich ein Randbereich eines Wärmequellenelements in der Zeile befindet, in der die Korrekturkoeffizienten berechnet werden, wird der Randbereich geglättet, und die Genauigkeit der geglätteten Pixelwerte des geglätteten Wärmebilds nimmt ab. Falls die Zielpixelwerte mit Hilfe solcher geglätteter Pixelwerte korrigiert werden, ist die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 nicht in der Lage, ein geeignetes Wärmebild zu erzeugen. In der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 wird jedoch der Anteil der geglätteten Pixelwerte des Randbereichs in allen Pixeln durch Approximation einer Vielzahl von Koordinatenwertpaaren mit einer Geraden reduziert. Daher ist die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 in der Lage, die Abnahme der Korrekturgenauigkeit aufgrund des Randbereichs zu verhindern.
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Im Übrigen wird in der obigen Beschreibung davon ausgegangen, dass die Zielpixelwerte des Wärmebildes und die geglätteten Pixelwerte des geglätteten Wärmebildes einen Prozess durchlaufen, wie beispielsweise den Prozess der Erzeugung und Korrektur des Wärmebildes in der Reihenfolge des Eingangs in den Wärmebildsensor 2, in der Reihenfolge der Dateneingabe. Die Reihenfolge ist die Reihenfolge der Verarbeitung von Pixeln von einem Pixel an einem Ende in der Spalte 1 und der Zeile 1 zu einem Pixel am anderen Ende und anschließend die Verarbeitung von Pixeln von einem Pixel an einem Ende in der Spalte 1 und der Zeile 2 zu einem Pixel am anderen Ende. Im Übrigen ist eine Richtung vom Pixel am einen Ende zum Pixel am anderen Ende die Zeilenrichtung des Wärmebildes. Es ist aber beispielsweise auch möglich, dass die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 die Zielpixelwerte des Wärmebildes in absteigender Reihenfolge oder aufsteigender Reihenfolge sortieren und die lineare Approximation auf die sortierten Werten durchführen kann. In diesem Fall umfasst die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 beispielsweise eine Sortiereinheit, die die Pixelwerte einer Vielzahl von Wärmebildern jeweils in absteigender Reihenfolge oder aufsteigender Reihenfolge in einer Frame-Richtung sortiert. Es ist auch möglich, dass die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 einen Prozess des Durchführens der Korrektur durch Sortieren der geglätteten Pixelwerte des geglätteten Wärmebildes in absteigender Reihenfolge oder aufsteigender Reihenfolge durchführt und die lineare Approximation auf die sortierten Werte durchführt. In diesem Fall umfasst die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 beispielsweise eine Sortiereinheit, die die Pixelwerte einer Vielzahl von geglätteten Wärmebildern jeweils in absteigender Reihenfolge oder aufsteigender Reihenfolge in der Frame-Richtung sortiert. Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 kann die Sortierrichtung auf die Richtung von dem Pixel an einem Ende zu dem Pixel am anderen Ende festlegen. Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 kann die Sortierrichtung auch auf die Richtung der Frames festlegen, nämlich eine Richtung von dem Pixel in der Spalte 1 und der Zeile 1 zu dem Pixel in der Spalte 1 und der Zeile 1 des nächsten Frames und zu dem Pixel in der Spalte 1 und der Zeile 1 des übernächsten Frames.
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Ferner können in dem oben erwähnten Fall, in dem die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 die Sortierrichtung auf die Richtung von dem Pixel an einem Ende zu dem Pixel am anderen Ende festlegt, Pixelwerte, die sich in einem Endteil einer Pixelfolge der sortierten Pixel befinden, entfernt werden. Konkret beurteilt die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 nacheinander, ob der Pixelwert jedes Pixels über den ersten Schwellenwert hinausgeht oder nicht, beginnend mit dem größten Wert in der sortierten Pixelfolge. Anschließend löscht die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 Pixelwerte, die über den Schwellenwert hinausgehen, aus der Pixelfolge. Dann beurteilt die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 nacheinander, ob der Pixelwert jedes Pixels unter einem zweiten Schwellenwert liegt oder nicht, beginnend mit dem kleinsten Wert in der sortierten Pixelfolge. Anschließend löscht die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 Pixelwerte, die unter dem zweiten Schwellenwert liegen, aus der Pixelfolge. Im Übrigen ist der erste Schwellenwert größer als der zweite Schwellenwert. In der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 werden Pixelwerte, die unter dem bestimmten ersten Schwellenwert liegen, und Pixelwerte, die über den bestimmten zweiten Schwellenwert hinausgehen, verwendet. In der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 ist es auch möglich, die Pixelwerte, die unter dem bestimmten ersten Schwellenwert liegen, oder Pixelwerte, die über den bestimmten zweiten Schwellenwert hinausgehen, zu verwenden. Es ist auch möglich, die Anzahl der zu entfernenden Pixelwerte vorher festzulegen, ohne die Schwellenwerte zu verwenden, und eine entsprechende Anzahl von Pixelwerten beginnend mit dem größten Wert in der Pixelfolge und beginnend mit dem kleinsten Wert in der Pixelfolge zu entfernen.
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Im Übrigen bedeutet die Entfernung von Pixelwerten, die in einem Endteil der Pixelfolge der sortierten Pixel liegen, dass große und kleine Werte in der Pixelfolge nicht verwendet werden. Befindet sich beispielsweise eine Glühlampe, ein Gasheizkörper, ein Mensch oder dergleichen in dem Raum, erscheint der Umriss eines solchen Objekts in dem Wärmebild als ein Rand. Wenn der Glättungsprozess auf das Wärmebild durchgeführt wird, wird dieser Randbereich geglättet, was die Genauigkeit der geglätteten Pixelwerte verringert. Das Gleiche gilt für ein Fenster oder dergleichen, das durch die Außenluft abgekühlt wird. Durch die Entfernung des Randbereichs in dem Wärmebild kann die Abnahme der Genauigkeit der geglätteten Pixelwerte eingeschränkt werden. Im Übrigen ist die Entfernung von Pixelwerten, die in einem Endteil der Pixelfolge der sortierten Pixel liegen, nicht auf dieses Verfahren beschränkt, vorausgesetzt, dass zum Beispiel der maximale Pixelwert und der minimale Pixelwert in dem Bild erfasst werden.
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Während die Richtung des Auftretens des Störstreifens als die Zeilenrichtung des Wärmebildes in der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 angenommen wird, kann die Richtung des Auftretens des Störstreifens auch die Spaltenrichtung oder eine Schrägrichtung sein. Während beschrieben wurde, dass die Verbindung jedes Antriebsdrahtes mit Infrarot-Erfassungselementen, die in der Zeilenrichtung angeordnet sind, die Ursache für das Auftreten des Störstreifens in Zeilenrichtung ist, tritt der Störstreifen in der Spaltenrichtung oder in einer Schrägrichtung in Fällen auf, in denen jeder Antriebsdraht in der Spaltenrichtung oder in der Schrägrichtung verbunden ist.
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Es wird zwar angenommen, dass der Störstreifen aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften des Antriebsdrahtes in der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 auftritt, aber die Ursache für das Auftreten des Störstreifens ist nicht darauf beschränkt. In Fällen, in denen Infrarot-Erfassungselemente, die in der Zeilenrichtung oder dergleichen ausgerichtet sind, durch den gleichen Ausgangsdraht (ein Draht zur Übertragung eines Spannungssignals) miteinander verbunden sind, kann der Störstreifen aufgrund von Variation der Eigenschaften des Ausgangsdrahtes auftreten. Das Gleiche gilt für Fälle, in denen die Eigenschaften eines A/D-Wandlers, eines Verstärkers oder dergleichen, die mit der Ausgangsleitung verbunden sind, variieren. Darüber hinaus gibt es Fälle, in denen in einem Prozess der Erzeugung eines Bildes neben dem Prozess der Reduzierung des Störstreifens auch ein Störungsreduzierungsprozess durchgeführt wird. In Fällen, in denen dieser Prozess für jede Zeile ausgeführt wird, variiert das Niveau des Störungsreduzierungsprozesses von Zeile zu Zeile und der Störstreifen kann auftreten. Die oben beschriebene Infrarot-Bildverarbeitungseinrichtung ist in ähnlicher Weise in der Lage, auch einen solchen Störstreifen zu reduzieren.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 11 sind schematische Diagramme eines Wärmebildsensors und einer Sensorbewegungseinheit der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform und schematische Diagramme von Wärmebildern. Auf die Beschreibung von Merkmalen, die der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfiguration und Funktionsweise ähnlich sind, wird verzichtet, und Merkmale, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden, werden weiter unten beschrieben.
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In der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung der ersten Ausführungsform wird der Wärmebildsensor 2 verwendet, in dem die Infrarot-Erfassungselemente wie eine Matrix angeordnet sind. In einer Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 der zweiten Ausführungsform wird ein Wärmebildsensor 502 verwendet, in dem eine Vielzahl von Infrarot-Erfassungselementen in einer Spalte in der Längsrichtung angeordnet ist. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung erzeugt ein einzelnes Wärmebild, indem der Wärmebildsensor 502 in einer Transversalrichtung bewegt und Spannungssignale VI als Ausgänge der Infrarot-Erfassungselemente kombiniert werden. Durch Wiederholung dieser Operation erzeugt die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 eine Vielzahl von Bildern.
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In der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich die Konfiguration des Wärmebildsensors 502 von der des Wärmebildsensors 2 der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, und außerdem wird der Konfiguration der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 der ersten Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, eine Sensorbewegungseinheit 504 hinzugefügt. Der Wärmebildsensor 502 ist ein Sensor, bei dem eine Vielzahl von Infrarot-Erfassungselementen in einer Spalte in der Längsrichtung angeordnet sind. Die Sensorbewegungseinheit 504 bewegt den Wärmebildsensor 502 in der Transversalrichtung, um die Position des Wärmebildsensors 502 zu verändern. Die Sensorbewegungseinheit 504 bewegt den Wärmebildsensor 502 in einer Richtung, die die Ausrichtungsrichtung des Wärmebildsensors 502 kreuzt. Die Sensorbewegungseinheit 504 ist zum Beispiel ein Motor. Eine Drehwelle des Motors ist mit dem Wärmebildsensor 502 verbunden, wodurch die Drehbewegung des Motors auf den Wärmebildsensor 502 übertragen wird. In 10 ist die Verbindung zwischen dem Wärmebildsensor 502 und der Sensorbewegungseinheit 504 durch eine gestrichelte Linie angedeutet, die diese miteinander verbindet. Außerdem umfasst die Sensorbewegungseinheit 504 einen Drehcodierer. Die Sensorbewegungseinheit 504 überträgt ein Signal, das einen Bewegungsbetrag des Wärmebildsensors 502 als den Betrag der Motordrehung angibt, an eine Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 (genauer gesagt, eine Wärmebild-Erzeugungseinheit 531).
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Die Wärmebild-Erzeugungseinheit 531 in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 empfängt in der zweiten Ausführungsform ein Spannungssignal VI, das den Infrarotstrahlen entspricht, die zusammen mit der Drehbewegung des Wärmebildsensors 502 von dem Wärmebildsensor 502 empfangen werden, und empfängt das Signal, das den von der Sensorbewegungseinheit 504 übertragenen Bewegungsbetrag angibt. Die Wärmebild-Erzeugungseinheit 531 erzeugt ein Wärmebild durch Umordnen des Spannungssignals VI.
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Wie in 11A gezeigt, dreht sich der Wärmebildsensor 502, um einen Bogen konzentrisch zu einer Drehachse zu beschreiben, und überträgt das Spannungssignal VI entsprechend den empfangenen Infrarotstrahlen. Im Übrigen, während in 11A der Wärmebildsensor 502 und die Sensorbewegungseinheit 504 durch gestrichelte Linien miteinander verbunden sind, sind der Wärmebildsensor 502 und die Sensorbewegungseinheit 504 in der Praxis durch eine Struktur miteinander verbunden. Wie in 11B gezeigt, erhält der Wärmebildsensor 502 ein Wärmebild I2, indem ein Wärmebild I1, das aus einem Spannungssignal VI an einer bestimmten Position in der Drehbewegung erzeugt wurde, mit Wärmebildern I1 an einer Vielzahl von Positionen kombiniert.
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In der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 wird der Wärmebildsensor 502 verwendet, bei dem eine Vielzahl von Infrarot-Erfassungselementen in einer Spalte in der Längsrichtung angeordnet sind. Wie in 11C gezeigt, kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 jedoch auch Infrarot-Erfassungselemente wie eine Matrix in einer bogenähnlichen Form anordnen, die einige Reihen (drei Reihen in 11C) zusammen mit der Drehbewegung der Sensorbewegungseinheit 504 umfasst. In dieser Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 wird ein einzelnes Wärmebild erzeugt, indem ein Spannungssignal VI, das Infrarotstrahlen entspricht, die zusammen mit der Drehbewegung des Wärmebildsensors 502b empfangen werden, und das Signal, das den von der Sensorbewegungseinheit 504 übertragenen Bewegungsbetrag angibt, empfangen werden.
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Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist wie oben beschrieben konfiguriert und erzielt die folgenden Effekte: Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 der zweiten Ausführungsform ermöglicht es, das Wärmebild auch mit einer geringeren Anzahl von Infrarot-Erfassungselementen aufzunehmen. Durch die Verringerung der Anzahl von Infrarot-Erfassungselementen kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung im Vergleich zu der Konfiguration der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 der ersten Ausführungsform durch eine Einrichtung mit verkleinertem Maßstab realisiert werden.
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Außerdem kann der Störstreifen auch dann auftreten, wenn das Wärmebild von der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 der zweiten Ausführungsform aufgenommen wird. Falls der Koeffizient a (Empfindlichkeit) oder der Koeffizient b als die Interceptor-Komponente des Ausdrucks y = ax + b, der die Beziehung zwischen dem Eingang und dem Ausgang angibt, zwischen den in der Längsrichtung ausgerichteten Infrarot-Erfassungselementen unterschiedlich ist, kann durch miteinander Kombinieren der Bilder ein Störstreifen in der Transversalrichtung auftreten. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 der zweiten Ausführungsform ist jedoch in der Lage, die Korrekturkoeffizienten ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform und dergleichen zu berechnen, und somit ist die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 in der Lage, den Prozess der Reduzierung des Störstreifens auszuführen. Außerdem erzielt die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 gemäß der zweiten Ausführungsform ähnliche Effekte wie die der ersten Ausführungsform.
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Während in der zweiten Ausführungsform ein Beispiel für die Bewegung der Position des Wärmebildsensors 502 mit Hilfe der Sensorbewegungseinheit 504 gezeigt wurde, ist es auch möglich, den Wärmebildsensor 502 auf der Drehwelle des Motors zu befestigen und die Richtung des Wärmebildsensors 502 zu ändern.
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Während die Koeffizienten und die Korrekturkoeffizienten unter Verwendung einer linearen Funktion wie der Geradengleichung und der Korrekturformel in der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 und der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 berechnet werden, ist es auch möglich, eine Polynomfunktion wie eine kubische Funktion zu verwenden. Durch die Verwendung einer Polynomfunktion mit hoher Dimension können die Pixelwerte mit hoher Genauigkeit approximiert werden. Im Falle der Verwendung einer Polynomfunktion mit hoher Dimension beträgt die Anzahl von Korrekturkoeffizienten zwei oder mehr.
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In der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 und der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 werden pyroelektrische Elemente als Infrarot-Erfassungselemente verwendet. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 kann jedoch auch Infrarot-Erfassungselemente eines anderen Typs verwenden, wie beispielsweise den Thermopile-Typ, bei dem ein Thermoelement, das den Seebeck-Effekt verursacht, verbunden ist, oder den Bolometer-Typ, der die Änderung des Widerstandswertes aufgrund von Temperaturinformationen verwendet. Außerdem kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 von beliebiger Art sein, vorausgesetzt, dass Infrarotstrahlen erfasst werden können.
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In der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 wird davon ausgegangen, dass die in der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 enthaltene Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 das Wärmebild durch Empfang des Spannungssignals VI des Wärmebildsensors erzeugt. Alternativ wird in der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 angenommen, dass die Wärmebild-Erzeugungseinheit 531, die in der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 enthalten ist, das Wärmebild durch Empfang des Spannungssignals VI des Wärmebildsensors erzeugt. Es ist aber auch möglich, die Wärmebild-Erzeugungseinheit 31 in dem Wärmebildsensor 2 bereitzustellen oder die Wärmebild-Erzeugungseinheit 531 in dem Wärmebildsensor 502 bereitzustellen.
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In der oben beschriebenen Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 und der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 wird der Prozess des Erhaltens des Durchschnittswertes des Zielpixelwertes und der benachbarten Pixelwerte als der Glättungsprozess ausgeführt. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass der Durchschnittswert erhalten wird, indem dem Zielpixelwert und den benachbarten Pixelwerten, die zum Erhalten des Durchschnittswerts verwendet werden, jeweils entsprechende Gewichtungen zugewiesen werden. Darüber hinaus kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 auch so konfiguriert sein, dass der Durchschnittswert ausschließlich aus den benachbarten Pixelwerten erhalten wird, ohne den Zielpixelwert zu verwenden. Darüber hinaus führen die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 und die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 den Glättungsprozess unter Verwendung von drei Pixelwerten, einschließlich des Zielpixelwertes und zweier benachbarter Pixelwerte, durch. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass der Glättungsprozess unter Verwendung von fünf Pixelwerten ausgeführt wird, und zwar durch die weitere Verwendung von zwei Pixelwerten, die zu den benachbarten Pixelwerten benachbart sind. Die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 kann auch so konfiguriert sein, dass der Glättungsprozess unter Verwendung von fünf oder mehr Pixelwerten einschließlich eines benachbarten Pixelwerts ausgeführt wird.
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Es wird davon ausgegangen, dass die oben beschriebene Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 und die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 in einem Elektrogerät in einem Raum installiert sind. Durch den Einbau der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder der Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 in ein Elektrogerät kann das Wärmebild jedoch zur Steuerung des Elektrogeräts verwendet werden. Außerdem kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501 das Wärmebild zur Überprüfung der Temperaturbedingungen in dem Raum verwenden, in dem das Elektrogerät platziert ist. Darüber hinaus kann die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 1 oder die Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung 501, und zwar die oben beschriebene Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung, nicht nur in einem Elektrogerät installiert werden, sondern auch als Sicherheits- oder Überwachungskamera im Innen- oder Außenbereich verwendet werden.
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12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Hardwarekonfiguration der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 (Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3) zeigt. 13 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel für die Hardwarekonfiguration der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 3 zeigt.
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Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 ist zum Beispiel mit mindestens einem Prozessor 101a und Arbeitsspeicher 101b ausgestattet. Der Prozessor 101a ist zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die ein Programm ausführt, das in dem Arbeitsspeicher 101b gespeichert ist. In diesem Fall sind die Funktionen der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert. Die Software und die Firmware können in dem Arbeitsspeicher 101b als Programme gespeichert sein. Bei dieser Konfiguration wird ein Programm zur Implementierung der Funktionen der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 durch einen Computer ausgeführt.
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Der Arbeitsspeicher 101b ist ein computerlesbares Speichermedium, zum Beispiel ein flüchtiger Speicher wie ein RAM (Random Access Memory) oder ein ROM (Read Only Memory), einen nicht-flüchtigen Speicher oder eine Kombination aus einem flüchtigen Speicher und einem nicht-flüchtigen Speicher.
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Die Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 kann auch mit einer Verarbeitungsschaltung 101c als dedizierte Hardware gebildet sein, etwa als eine Einzelschaltung oder eine kombinierte Schaltung. In diesem Fall sind die Funktionen der Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung 503 durch die Verarbeitungsschaltung 101c implementiert.
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Auch wenn oben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Infrarotbild-Verarbeitungseinrichtung,
- 2
- Wärmebildsensor,
- 3
- Wärmebild-Verarbeitungseinrichtung,
- 31
- Wärmebild-Erzeugungseinheit,
- 32
- Glättungs-Verarbeitungseinheit,
- 33
- Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit,
- 34
- Wärmebild-Korrektureinheit,
- 504
- Sensorbewegungseinheit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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