JP2003296728A - 赤外線画像信号処理装置 - Google Patents
赤外線画像信号処理装置Info
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Landscapes
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Abstract
像信号処理装置に関し、赤外線画像として表示した時の
観測物体の視認性を向上する。 【解決手段】 赤外線検知器2による赤外線画像信号を
処理して赤外線画像を表示する赤外線画像信号処理装置
であって、赤外線検知器2による赤外線画像信号をAD
変換器3によりディジタル信号に変換して処理する画像
信号処理部5を有し、画像信号処理部5は、フレームメ
モリ部10と、ヒストグラム作成部11と、ヒストグラ
ム演算部12とを含み、ヒストグラム演算部12は、ヒ
ストグラムの変曲点を求め、この変曲点に於ける画素数
を閾値とし、この閾値以下の画素数の信号レベルをカッ
トして、残りの信号レベルを並べ直し、各温度領域対応
に信号レベルを割当てて階調変換用データを作成し、こ
の階調変換用データに従って、フレームメモリ部10か
ら読出した赤外線画像信号の階調を変換する。
Description
いた赤外線撮像装置による赤外線画像信号を処理して、
赤外線画像の背景内の観測物体等を識別可能とするよう
に表示できる赤外線画像信号処理装置に関する。
対応した放射レベルの赤外線を検出して、赤外線画像を
表示可能とするものである。従って、可視光線を検出し
て画像表示を行う通常のテレビカメラとは異なり、夜間
等に於ける撮像視野内の画像も表示可能である。従っ
て、監視カメラ,暗視カメラ,サーモグラフィ,リモー
トセンシング,前方監視装置等の広い分野で利用されて
おり、例えば、移動体に搭載して走行中又は飛行中の前
方監視等にも利用されている。
は、例えば、3〜5μm帯用として、PtSi,InS
n,HgCdTeが主として使用され、8〜12μm帯
用として、HgCdTeが主として使用されている。な
お、HgCdTeは、組成比によって広い波長範囲に於
ける感度を有するものである。このように、赤外線検知
器の波長感度に対応して光学系も構成されるもので、何
れかの帯域用、又は両方の帯域用として光学系と検知器
とを切替える構成等も知られている。
の幅広い温度範囲にわたる赤外線検知が可能である。従
って、赤外線検知器により赤外線を検知して電気信号に
変換したアナログの赤外線画像信号をディジタル信号に
変換して処理し、温度分解能を高くする為に、通常は1
2ビット以上のディジタル信号に変換するものである。
これに対して、表示装置に表示した場合の人間の目によ
る分解能は256階調程度である。そこで、12ビット
の赤外線画像信号を8ビットに変換して表示する構成が
採用されている。このようなnビット(例えば、12ビ
ット)のディジタル赤外線画像信号をmビット(例え
ば、8ビット)のディジタル赤外線画像信号へ変換する
ことを階調変換と称するものである。
外線画像信号処理装置は、例えば、図18に示すよう
に、赤外線透過レンズや光学走査機構等を含む光学系1
01を介して赤外線検知器102に観測領域から放射さ
れる赤外線を入射し、その出力信号を増幅器103によ
り増幅し、A/D変換器104により前述の12ビット
構成のディジタル赤外線画像信号に変換してフレームメ
モリ105に入力し、又ヒストグラム作成部107によ
り信号レベル対画素数のヒストグラムを作成し、ヒスト
グラム変換部108により、ヒストグラムによる画素数
が、予め設定した一定値の閾値より少ないものをカット
して、信号レベル数の割当てを変更し、この変更に従っ
てフレームメモリ104の読出制御を行うことにより、
前述の12ビット構成のディジタル赤外線画像信号を8
ビット構成のディジタル赤外線画像信号に変換し、D/
A変換器106によりアナログ赤外線画像信号に変換し
て、図示を省略したモニタに入力し、赤外線画像を表示
する。
て図19を参照して説明する。同図の(A)は原画像の
ヒストグラム、即ち、nビット構成の場合の2n −1の
信号レベル(n=12の場合は、4095レベル)を横
軸に、それぞれの信号レベル対応のPixel(画素
数)を縦軸としたヒストグラムを示す。このようなヒス
トグラムをヒストグラム作成部107に於いて作成する
と、ヒストグラム変換部108は、予め設定した一定値
の閾値と比較し、画素数が閾値以下の信号レベルをカッ
トして並べ直すもので、その結果、(B)に示すものと
なる。なお、Nは前述のカットにより残存した信号レベ
ル数を示す。
(例えば、256階調の8ビット)へ均等に割当てる。
即ち、(C)に示すように、並べ直したN個の信号レベ
ルを横軸に、割当てる階調レベル(例えば、8ビットに
よる256階調)を縦軸とする。そして、この変換関係
を基に12ビット構成の赤外線画像信号を8ビット構成
に変換する為の変換データを作成する。この変換データ
は(D)に示すものとなる。即ち、原画像の信号レベル
(例えば4095レベル)を横軸に、変換後の信号レベ
ル(例えば255レベル)を縦軸に、原画像と、処理後
の濃度値(信号レベル)との関係を示すものとなる。従
って、変換後のヒストグラムは、(E)に示すとものと
なる。即ち、(B)に示すヒストグラムと類似したヒス
トグラムとなり、原画像を忠実に処理した画像として表
示することができる。
を表示する場合に、背景内に高温又は低温の物体が移動
した時、その撮像画面内であれば、ヒストグラムは変化
しないから、その物体を背景と区別できるように表示す
ることができる。しかし、高温又は低温の物体が撮像画
面内を高速で通り過ぎる場合又は赤外線撮像装置側が高
速で移動する場合、1画面内の赤外線のレベル及び分布
が変化するから、ヒストグラムも変化する。このヒスト
グラムの変化により、階調変換の変換データが変化する
から、高温又は低温の物体と背景との表示関係が変化し
て、その観測すべき物体の視認性が劣化する。
前述のヒストグラムを予め定めた一定値の閾値と画素数
とを比較し、閾値以下の画素数の信号レベルをカットし
て、複数の温度領域毎のヒストグラムを作成し、分割温
度領域の信号レベル数に応じて、階調変換後の信号レベ
ル数を割当てる手段により、高温又は低温の物体が高速
で横切った場合でも、その物体を背景とは区別できるよ
うに表示し、又フレーム毎に赤外線レベルの分布が変化
する場合に、ヒストグラムを複数フレームについて平均
化することにより、ヒストグラムのフレーム毎の変化に
基づく表示画面の変動を抑制し、又フレーム間のヒスト
グラムの差分に基づいて階調変換を行う手段が提案され
ている(例えば、特開2001−154646号公報参
照)。
内に、例えば、空と地上とを含み、飛翔物体又は地上走
行物体を観測物体とする場合、地上は常温付近であり、
空はそれより低温である。従って、低温部分と高温部分
とに分けることができる。例えば、赤外線撮像装置の視
野内に空を含まない場合、図20の201に示すような
地上のみを撮像した赤外線画像信号についてのヒストグ
ラムが得られる。これを基に階調変換すると、202に
示すものとなる。これに対して、赤外線撮像装置の視野
内に空と地上とを含む場合は、図20の211に示すよ
うなヒストグラムが得られる。即ち、空は低温領域であ
り、地上はそれより高温の領域を形成している。そし
て、所定の閾値を設定して、閾値以下の画素数の信号レ
ベルをカットし、残った信号レベルを並べ直して階調変
換すると、212に示すヒストグラムが得られる。
行機等のの飛翔物体は、通常高温を含むから、低温領域
の空の部分に於いて明瞭に表示することができる。これ
に対して、地上に於ける走行車両等の観測物体は、地上
の温度に比較して極端な温度差がない場合もあるから、
これを明瞭に表示して、視認性を高くことが望ましいも
のである。又地上に於ける観測物体の位置は、地形や建
造物等を目標にして確認することができるが、飛翔物体
の場合、その位置は、例えば、雲等を目標にして確認す
ることができる。従って、空の部分を総て同一信号レベ
ルとすると、同一輝度の表示内容となり、高温の飛翔物
体を撮像した場合に、それを表示できるが、その位置の
確認は困難となる。その為に、空の部分にも所定の信号
レベル数を割当てて雲等も表示可能とする必要がある。
又は天候に応じて変化するものであり、その場合も、前
述の従来例に於いては、ヒストグラムと、一定の閾値と
を比較し、閾値以下の画素数の信号レベルをカットし
て、階調変換を行うものであるから、空と地上との部分
に対する信号レベルの割当数が変化し、観測物体の表示
状態が変化して視認性が低下する問題がある。
応じて閾値を変化させ、低温領域に比較してそれより高
温の領域に対する信号レベル数の割当てを多くして、観
測物体の視認性を向上することを目的とする。
処理装置は、図1を参照して説明すると、赤外線検知器
2による赤外線画像信号を処理して赤外線画像を表示す
る赤外線画像信号処理装置であって、赤外線検知器2に
よる赤外線画像信号をディジタル信号に変換して処理す
る画像信号処理部5を有し、この画像信号処理部5は、
赤外線画像信号をディジタル信号に変換して入力するフ
レームメモリ部10と、赤外線画像信号の信号レベルに
対する画素数を示すヒストグラムを作成するヒストグラ
ム作成部11と、このヒストグラム作成部11により作
成したヒストグラムの変曲点を求め、この変曲点により
温度領域を分け、且つ変曲点に於ける画素数を閾値と
し、この閾値以下の画素数の信号レベルをカットして、
残りの信号レベルを並べ直し、各温度領域対応に信号レ
ベルを割当てて階調変換用データを作成し、この階調変
換用データに従って、フレームメモリ部から読出した赤
外線画像信号の階調を変換するヒストグラム演算部12
とを含む構成を有するものである。
部により作成したヒストグラムに含まれる高調波成分を
ローパスフィルタにより除去して微分して変曲点を求め
る微分処理部と、変曲点に於ける画素数を閾値として、
ヒストグラムを構成する信号レベル対応の画素数と比較
する閾値比較部と、この閾値比較部により閾値以下の画
素数の信号レベルをカットして並べ直す順序付け処理部
と、変曲点により空部分等の低温部分と地上部分等の高
温部分との温度領域に分けて、低温部分に対する信号レ
ベルの割当処理を行う低温部分ヒストグラム演算部と、
高温部分に対する信号レベルの割当処理を行う高温部分
ヒストグラム演算部と、低温部分ヒストグラム演算部と
高温部分ヒストグラム演算部とによる階調変換データを
合成して、フレームメモリ部から読出した赤外線画像信
号の階調を変換する信号レベル変換部とを有するもので
ある。又ヒストグラム作成部11により作成したヒスト
グラムの変曲点を求め、この変曲点により温度領域を分
け、ヒストグラムの変曲点を境界として分けた高温部分
に対する閾値より、低温部分に対する閾値を大きい値に
設定し、この閾値以下の画素数の信号レベルをカットし
て、残りの信号レベルを並べ直し、各温度領域対応に信
号レベルを割当てて階調変換用データを作成し、この階
調変換用データに従ってフレームメモリ部から読出した
赤外線画像信号の階調を変換するヒストグラム演算部1
2を含む構成とすることができる。
部11により作成したヒストグラムの画素数と閾値とを
比較する閾値比較部と、ヒストグラムの信号レベルに対
応して信号レベルが少なくともヒストグラムの変曲点以
下の信号レベルについて、信号レベルが小さくなる程、
大きい値に設定した閾値を格納し、ヒストグラムの信号
レベルに対応して閾値比較部に入力する閾値テーブル
と、閾値比較部によりヒストグラムの画素数が閾値以下
の信号レベルをカットして並べ直す順序付け処理部と、
この順序付け処理部により並べ直した信号レベルに対し
て階調変換の信号レベルを割当てる階調変換データを生
成するヒストグラム演算部と、このヒストグラム演算部
による階調変換データに基づいてフレームメモリ部から
の赤外線画像信号の階調を変換する信号レベル変換部と
を有することとができる。又画像信号処理部5は、ヒス
トグラム作成部11により作成したヒストグラムの変曲
点を求めて、この変曲点を境界とした低温部分と高温部
分とに分け、変曲点に於ける画素数を高温部分に対する
閾値とし、低温部分に於ける閾値を、信号レベルが小さ
い程、大きい値に変化する値として設定した閾値テーブ
ルを設け、この閾値テーブルからヒストグラムの信号レ
ベルに対応した閾値を読出して閾値比較部に入力する構
成を有することができる。
図であり、1は赤外線透過レンズや光学走査系を含む光
学系、2は赤外線検知器、3は増幅器、4はAD変換器
(A/D)、5は画像信号処理部、6はDA変換器(D
/A)、7はモニタ、10はフレームメモリ部、11は
ヒストグラム作成部、12はヒストグラム演算部、1
3,14はセレクタ(SEL)、15,16,17はフ
レームメモリ(RAM)、18は加算器、19はヒスト
グラム作成用メモリ(RAM)、20はバッファ回路、
21はヒストグラム変換用メモリ(DP−RAM)、2
2はヒストグラム格納用兼DSP作業用メモリ(RA
M)、23はDSPプログラム格納用メモリ(RO
M)、24はプロセッサ(DSP;ディジタル・シグナ
ル・プロセッサ)を示す。又各メモリに対するAはアド
レス、Dはデータを示す。
れる赤外線を光学系1を介して赤外線検知器2に入射
し、赤外線レベル(観測領域内の温度)に対応したレベ
ルの信号を出力し、増幅器3により増幅し、AD変換器
4により例えば12ビット構成のディジタル赤外線画像
信号に変換する。このディジタル赤外線画像信号を画像
信号処理部5に入力して階調変換を行い、例えば8ビッ
ト構成のディジタル赤外線画像信号に変換してAD変換
器6に入力し、アナログ赤外線画像信号に変換してモニ
タ7に入力し、例えば256階調で赤外線画像を表示す
る。
0と、ヒストグラム作成部11と、ヒストグラム演算部
12とを有し、フレームメモリ部10は、複数のフレー
ムメモリ15,16,17と、それらを切替えるセレク
タ13,14とを含み、フレームメモリ15,16,1
7は、それぞれ赤外線画像信号の1フレーム分を書込む
ことができる容量のメモリであり、セレクタ13,14
により、赤外線画像信号を書込むフレームメモリと、読
出すフレームメモリとをフレーム毎に順次切替える場合
を示し、3面構成の場合を示す。即ち、ヒストグラム作
成に1フレーム、階調変換に1フレーム、階調変換後の
ヒストグラム算出に1フレームの合計3フレーム分の時
間が必要となるから、フレームメモリを3面構成として
いる。なお、制御構成によっては2面構成とすることも
可能である。
とヒストグラム作成用メモリ19とバッファ回路20と
を含む構成を有し、AD変換器4により変換した12ビ
ット構成の赤外線画像信号をアドレスAとしてヒストグ
ラム作成用メモリ19をアクセスし、読出したデータD
に対して加算器18により1を加算して書込むものであ
る。従って、信号レベルをアドレスとした画素数を示す
内容となり、フレーム毎のヒストグラムを作成すること
ができる。
ム変換用メモリ21と、ヒストグラム格納用兼DSP作
業用メモリ22と、DSPプログラム格納用メモリ23
と、プロセッサ(ディジタル・シグナル・プロセッサD
SP)24とを含む構成を有し、ヒストグラム変換用メ
モリ21は、デュアルポートメモリの構成の場合を示
し、一方のポートにプロセッサ24から変換用データ
(8ビット構成)を書込み、フレームメモリ部10から
の例えば12ビット構成の赤外線画像信号の信号レベル
をアドレスとして、デュアルポートメモリの他方のポー
トから変換用データを読出すことにより、階調変換を行
うことができる。又ヒストグラム格納用兼DSP作業用
メモリ22は、ヒストグラム作成部11のヒストグラム
作成用メモリ19の内容を転送して格納するもので、プ
ロセッサ24は、このヒストグラムを基に階調変換の為
のデータを作成し、ヒストグラム変換用メモリ21に書
込むものである。
グラムの処理に於いて、一定の閾値を設定するものでは
なく、ヒストグラムの性質に従って設定するものであ
る。例えば、図2に示すように、横軸を2n −1(n=
12ビットの場合、4095)の信号レベルとし、縦軸
を画素数とした原画像のヒストグラムを(A1)とする
と、従来は、一定の閾値以下の画素数の信号レベルをカ
ットして並べ直し、信号レベルを割当てることにより階
調変換を行うもので、横軸を2m −1(m=8ビットの
場合、255)の信号レベルとし、縦軸を画素数とした
(A2)に示すヒストグラムとなる。この場合、地上部
分に対してはNaの信号レベル数を割当てることにな
る。
いては、図2の(B1)に示すように、原画像のヒスト
グラムの曲線に於ける変曲点Aを求め、この変曲点Aを
低温部分の空部分と高温部分の地上部分との境界とす
る。又この変曲点Aの画素数を閾値に設定する。そし
て、この閾値以下の画素の信号レベルをカットし、階調
変換に於いて信号レベルBを設定して、空部分に割当て
る信号レベル数と、地上部分に割当てる信号レベル数と
を定める。それにより、空部分にも信号レベル数を割当
てると共に、地上部分に割当てる信号レベル数Nbを、
Nb>Naの関係として、地上の観測物体の視認性を維
持できるように、階調変換を行うことができる。又赤外
線撮像装置側の高速移動或いは高温物体の高速移動によ
るフレーム毎の赤外線信号レベルの分布の変化に従って
原画像のヒストグラムが変化しても、階調変換によるヒ
ストグラムの変化が抑制されるから、観測物体の視認性
を改善できる。
であり、31はフレームメモリ部、32は信号レベル変
換部、33は原画像ヒストグラム作成部、34は閾値比
較部、35は順序付け処理部、36はローパスフィル
タ、37は微分処理部、38はセレクタ(SEL)、3
9は空部分のヒストグラム演算部、40は地上部分のヒ
ストグラム演算部、41はヒストグラム合成部を示し、
図1の画像信号処理部5の機能を示す。
メモリ部10の機能に相当し、原画像ヒストグラム作成
部33は、図1のヒストグラム作成部11の機能に相当
し、他の構成は図1のヒストグラム演算部12の機能に
相当する。原画像ヒストグラム作成部33により作成し
たヒストグラムは、図2の(A1),(B1)に示すよ
うな滑らかな曲線からなるものではなく、細かな凹凸、
即ち、高調波成分を含むものであるから、ローパスフィ
ルタ36により、この高調波成分を除去し、微分処理部
37により微分する。それによって、滑らかなヒストグ
ラム曲線となり、微分処理部37による微分処理によっ
て、図2の(B1)に示す変曲点Aを求めることができ
る。この変曲点Aは、低温部分の空部分と、高温部分の
地上部分との境界を示すものとなる。又変曲点Aに於け
る画素数は零でない場合が一般的であり、従って、この
変曲点Aに於ける画素数を閾値として設定する。
に於いて前述の閾値と比較し、閾値以下の画素数の信号
レベルをカットし、残った信号レベルを順序付け処理部
35に於いて再配置する。又微分処理部37の微分出力
信号、即ち、変曲点を空部分と地上部分との境界とし
て、セレクタ38を制御する。空部分のヒストグラム演
算部39と地上部分のヒストグラム演算部40とに於い
てそれぞれヒストグラムを作成し、ヒストグラム合成部
41に於いて合成し、例えば、図2の(B2)に示すヒ
ストグラムを形成して、信号レベル変換部32に於いて
階調変換を行う。前述の閾値比較部34に加える閾値
は、前述のように、変曲点Aに於ける画素数を基に設定
するもので、四季に応じて、又天候に応じて変曲点Aの
信号レベルが変化しても、空部分と地上部分との温度領
域に対応した処理が可能となる。
態のフローチャートであり、図1及び図3を参照して説
明する。ヒストグラム作成部11のヒストグラム作成用
メモリ19をフレーム毎にリセットし(a1)、AD変
換器4により変換したデータ(12ビット構成の赤外線
画像信号の信号レベル)をメモリアドレスAとして、加
算器18により1を加算する(a2)。即ち、信号レベ
ル対応の画素数をカウントアップすることになる。そし
て、全画素のデータ(1フレーム分)終了か否かを判定
し(a3)、終了していない場合はステップ(a1)に
移行し、1フレーム分について終了した場合は、信号レ
ベルに対する画素数を示す1フレーム分についてのヒス
トグラムが作成されるから、このヒストグラム作成用メ
モリ19の内容を、ヒストグラム演算部12のヒストグ
ラム格納用兼DSP作業用メモリ22に転送する(a
4)。
フィルタ36(図3参照)により、前述のようにヒスト
グラム曲線に含まれる高調波成分を除去し(a5)、微
分処理部37により微分して、分布の谷の信号レベルS
1を算出する。即ち、変曲点Aの信号レベルを求める
(a6)。この変曲点Aの信号レベルが、空部分と地上
部分との境界の信号レベルを示すものとなる。この場合
の変曲点Aの画素数を閾値とする。
分に於ける閾値以下の画素数の信号レベルをカットし
(a7)、残った信号レベルを並べ直して、その総数N
1を求める(a8)。この時の割当レベルをi1’とす
る。そして、0〜1まで、1/N1のステップで増加す
る関数B1〔i1〕を定義する。即ち、B1〔i1〕=
i1×1/N1とする(a9)。次に、割当レベルを、
表示レベル=S2(B〔i1’〕−1/N)により変換
する(a10)。この変換した値をヒストグラム変換用
メモリ21に保存する(a11)。以上の処理は、空部
分の画像データのヒストグラム変換処理を示す。
ち、地上部分に対して、閾値以下の画素数の信号レベル
をカットする(a12)。残った信号レベルを並べ直し
て、その総数N2を求める。この時の割当レベルをi
2’とする(a13)。そして、0〜1まで、1/N2
のステップで増加する関数B2〔i2〕を定義し(a1
4)、割当レベルを、表示レベル=(256−S2)×
(B〔i1’〕−1/N)+S2として、8ビットに変
換する(a15)。この変換した値を、ヒストグラム変
換用メモリ21に保存する(a16)。以上の処理は、
地上部分の画像データのヒストグラム変換処理を示す。
(12ビット)を読出して、ヒストグラム変換用メモリ
21のアドレスAとし、このアドレスAによりヒストグ
ラム変換用メモリ21から階調変換したデータD(8ビ
ット)を読出す(a17)。即ち、ヒストグラム変換用
メモリ21に、階調変換データを書込み、フレームメモ
リから読出した12ビット構成の赤外線画像信号の信号
レベルをアドレスとして、階調変換データの8ビット構
成の赤外線画像信号を読出すことになる。そして、階調
変換した8ビット構成の赤外線画像信号をDA変換器6
によりアナログの256階調の赤外線画像信号に変換し
てモニタ7に入力する(a18)。
であり、(A)は原画像のヒストグラムを示し、変曲点
のレベルS1により空部分と地上部分とに分け、閾値以
下の画素数の信号レベルをカットし、空部分の信号レベ
ル数N1と、地上部分の信号レベル数N2とについて、
空部分の順序付けを行うと、(B)に示すものとなり、
地上部分の順序付けを行うと、(F)に示すものとな
る。
値変換を行う。即ち、空部分に対しては、(C)に示す
ように、信号レベル数N1の信号レベルに対して、0〜
S2の信号レベルを割当て、地上部分に対しては、
(G)に示すように、信号レベル数N2の信号レベルに
対して、S2〜2m −1の信号レベルを割当てる。従っ
て、原画像と変換する濃度値(信号レベル)との関係
は、(D)に示すように、0〜S1の信号レベルを0〜
S2のレベルとし、S1〜2n −1の信号レベルをS2
〜2m −1のレベルに変換することになる。従って、階
調変換後のヒストグラムは、(E)に示すものとなり、
空部分にも0〜S2の信号レベルを割当てることによ
り、雲の様子等を表示可能とし、且つ地上部分にはS2
〜2m −1の信号レベルを割当てることにより、地上部
分の観測物体の視認性を維持して表示することができ
る。
図であり、51はフレームメモリ部、52は信号レベル
変換部、53は原画像ヒストグラム作成部、54は閾値
比較部、55は順序付け処理部、56はローパスフィル
タ、57は微分処理部、58はセレクタ(SEL)、5
9は空部分のヒストグラム演算部、60は地上部分のヒ
ストグラム演算部、61はヒストグラム合成部、62は
セレクタ(SEL)を示し、図1の画像信号処理部5の
機能を示す。
閾値TA,TBを切替えて、閾値比較部54に入力する
セレクタ62を設けた構成に相当するもので、図3に於
ける各部の名称と同一名称の部分は同一の機能を有する
ものであり、重複した説明は省略する。
り、(C1),(C2)は、図2に於ける(A1),
(A2)と同一の原画像のヒストグラムと、変換後のヒ
ストグラムとを示し、(D1),(D2)は図8に示す
構成による原画像のヒストグラムと、変換後のヒストグ
ラムとを示す。
グラム作成部53により作成したヒストグラムに含まれ
る高調波成分をローパスフィルタ56により除去し、微
分処理部57により変曲点Aを求め、この変曲点A以下
の信号レベルを空部分とし、セレクタ62を制御して閾
値TAを選択し、この閾値TAを閾値比較部54に入力
する。又変曲点A以上の信号レベルを地上部分とし、セ
レクタ62を制御して閾値TB(<TA)を選択し、こ
の閾値TBを閾値比較部54に入力する。
ストグラムに於いて、閾値TAを超えた部分に対しては
それぞれ信号レベルを割当て、又斜線を施して示す閾値
TAを超えない部分は、それぞれの0信号レベル近傍及
び変曲点Aの信号レベル近傍にまとめるように信号レベ
ルを割当てる。それにより、地上部分に対して、従来は
図9の(C2)に示すように信号レベル数Naを割当て
るものであるが、この実施の形態に於いては、図9の
(D2)に示すように、信号レベル数Nb(>Na)を
割当てることができる。それにより、地上部分の観測物
体を識別できるように表示し、且つ空部分に於ける雲の
形状等も表示することができる。
態のフローチャートであり、ステップ(b1)〜(b
6)は、図4に示すフローチャートのステップ(a1)
〜(a6)と同一であるから重複した説明は省略する。
この実施の形態の図11に示すステップ(b7)に於い
て、信号レベル0〜S1(原画像のヒストグラムの変曲
点Aの信号レベルS1)に対して、閾値TAの画素数以
下の信号レベルをカットして、空部分の原画像のヒスト
グラムに対する処理を行う。
構成の信号レベル)に対して、閾値TB以下の信号レベ
ルをカットし、地上部分の原画像のヒストグラムに対す
る処理を行う(b8)。そして、残った信号レベルを並
べ直し、割当レベルをi’とし、その総数Nを求める
(b9)。そして、0〜1まで1/Nのステップで増加
する関数B〔i〕を、B〔i〕=i×1/Nと定義する
(b10)。次に、割当レベルを、表示レベル=256
(B〔i〕−1/N)として、8ビットに変換する(b
11)。この変換した値をヒストグラム変換用メモリ2
1(図1参照)に保存し(b12)、そして、フレーム
メモリから順次データ(12ビット)を読出して、ヒス
トグラム変換用メモリ21のアドレスAとし、このヒス
トグラム変換用メモリ21から階調変換したデータD
(8ビット)を読出す(b13)。そして、DA変換器
6によりアナログの赤外線画像信号に変換してモニタ7
に入力する(b14)。
明図であり、(A)は原画像のヒストグラムを示し、こ
のヒストグラムの変曲点を境界として空部分と地上部分
とに分け、空部分について、閾値TAの以下の画素数の
信号レベルをカットし、地上部分について、閾値TB
(<TA)以下の画素数の信号レベルをカットする。そ
して、残った信号レベルに対して順序付けを行うことに
より、空部分は(B)に、地上部分は(F)にそれぞれ
示すものとなる。
値変換(階調変換)を行う。即ち、空部分に対しては、
(C)に示すように、信号レベル数N1の信号レベルに
対して、0〜S2のレベルを割当て、地上部分に対して
は、(G)に示すように、信号レベル数N2の信号レベ
ルに対して、S2〜2m −1のレベルを割当てる。従っ
て、原画像と変換する濃度値(信号レベル)との関係
は、(D)に示すように、0〜S1の信号レベルを、0
〜S2の信号レベルとし、S1〜2n −1の信号レベル
を、S2〜2m −1の信号レベルに変換することにな
る。従って、階調変換後のヒストグラムは、(E)に示
すものとなり、空部分にも0〜S2の信号レベルを割当
てることにより、雲の様子等を表示可能とし、且つ地上
部分にはS2〜2m −1の信号レベルを割当てることに
より、地上部分の観測物体の視認性を維持して表示する
ことができる。
部説明図であり、71はフレームメモリ部、72は信号
レベル変換部、73は原画像ヒストグラム作成部、74
は閾値比較部、75は順序付け処理部、76はヒストグ
ラム演算部、77は閾値テーブルを示し、図1の画像信
号処理部5の機能を示す。
作成部73に於いて作成したヒストグラムの信号レベル
をアドレスとし、その信号レベルが小さい程、大きい値
の閾値を読出す構成とする。この場合の信号レベルと閾
値との関係を、前述の地上部分についてはほぼ一定と
し、空部分については一次関数や二次関数等に従って、
信号レベルが小さい程、大きい値となるように構成し
て、閾値テーブル77に格納することができる。又ヒス
トグラムの変曲点の画素数を地上部分に対する閾値と
し、空部分に対する閾値を前述のように変化する値と
し、変曲点の画素数が変動した場合に、閾値テーブル7
7に格納した閾値に対して、その差分について加減算
し、閾値比較部74に入力する閾値とすることもでき
る。又同様に、変曲点の信号レベルが変動し、信号レベ
ルに対応して読出す閾値が変動する場合は、閾値テーブ
ル74から閾値を読出す為のアドレス(信号レベル)に
対して、変曲点の変動分を加減算してアドレスを生成す
る構成とすることも可能である。
ベル対応の閾値と、原画像ヒストグラム作成部73から
の信号レベル対応の画素数とを比較し、閾値以下の画素
数の信号レベルをカットし、順序付け処理部75により
残った信号レベルを並べ直し、ヒストグラム演算部76
により、空部分と地上部分とに割当てる信号レベルを求
め、信号レベル変換部72に於いて、階調変換する。例
えば、12ビット構成の赤外線画像信号を8ビット構成
に変換する。
1),(E2)は、図2に於ける(A1),(A2)及
び図9に於ける(C1),(C2)と同様に、従来の原
画像のヒストグラムと、変換後のヒストグラムとを示
し、(F1),(F2)は、この実施の形態の原画像の
ヒストグラムと閾値テーブル77による閾値との関係及
び変換後のヒストグラムとを示す。この(F1)に示す
ように、地上部分に対する閾値を例えば従来と同様の値
とし、空部分に対しては、信号レベルが小さい程、大き
い値となる閾値とする。
施した部分の画素数の信号レベルはカットされ、変換後
のヒストグラムは、(F2)に示すように、空部分に割
当てる信号レベル数より地上部分に割当てる信号レベル
数Nbが多くなる。それにより、表示した地上部分に於
ける観測物体の視認性を向上し、且つ空部分に於ける雲
等の形状も表示可能とすることができる。
の形態のフローチャートを示し、ステップ(c1)〜
(c4)は、図4に示すフローチャートのステップ(a
1)〜(a4)及び図10に示すフローチャートのステ
ップ(b1)〜(b4)と同一であるから重複した説明
は省略する。この実施の形態の図15に於けるステップ
(c5)に於いて、閾値テーブル77からの閾値による
画素数以下の信号レベルをカットする。そして、残った
信号レベルを並べ直して、その総数Nを求める。その場
合の割当レベルをi’とする(c6)。
加する関数B〔i〕を、B〔i〕=i×1/N、と定義
する(c7)。次に、割当レベルを、表示レベル=25
6(B〔i〕−1/N)として、8ビットに変換する
(c8)。この変換した値をヒストグラム変換用メモリ
21(図1参照)に保存し(c9)、フレームメモリか
ら順次データ(12ビット)を読出して、ヒストグラム
変換用メモリ21のアドレスAとし、このアドレスAに
よりヒストグラム変換用メモリ21から階調変換したデ
ータD(8ビット)を読出して(c10)、12ビット
から8ビットに階調変換し、DA変換器6によりアナロ
グの赤外線画像信号に変換してモニタ7に入力する(c
11)。
理説明図であり、(A)は原画像のヒストグラムを示
し、このヒストグラムの変曲点Aを境に空部分と地上部
分とに分け、空部分については、閾値を信号レベルが小
さい程、直線状に大きくなる値とし、地上部分について
は、一定の閾値とした場合を示す。従って、閾値を超え
た画素数の空部分の信号レベル数はN1、地上部分の信
号レベル数はN2となる。この場合、前述の各実施の形
態と同様に、変曲点Aを求めて、その変曲点Aに於ける
画素数を地上部分に対する閾値とし、空部分について
は、直線状又は曲線状に信号レベルに対応して変化する
閾値とすることができる。
号レベルをカットして並べ直すと、空部分については
(B)、地上部分については(F)にそれぞれ示すもの
となる。そして、空部分に対しては(C)に示す濃度値
(信号レベル)変換の特性とし、地上部分に対しては
(G)に示す濃度値変換の特性とする。従って、原画像
と変換後の濃度値の関係は(D)に示すものとなる。そ
して、変換後のヒストグラムは(E)に示すものとな
る。この場合の閾値は、空部分に対して二次曲線等の曲
線状に、信号レベルが小さくなる程、大きくなる値と
し、地上部分に対しては、変曲点Aの画素数を基にした
一定の値、又は信号レベルが大きい程、小さくなる値に
設定することも可能である。又地上部分に対して小さい
値で、空部分に対して大きい値となる連続した曲線状
に、信号レベルに対する閾値を閾値テーブル77に設定
することも可能である。
撮像装置の撮像領域(視野内)に空部分等の低温部分
と、これより温度が高い地上部分等の高温部分とを含む
場合に、赤外線画像信号の信号レベルと画素数とによる
ヒストグラムを作成し、そのヒストグラムの変曲点を、
低温部分と高温部分との境界とし、且つこの変曲点に於
ける画素数を閾値として、この閾値以下の画素数の信号
レベルをカットして並べ直して、低温部分と高温部分と
に対する信号レベルの割当てを行って階調変換を行うも
のであり、低温部分と高温部分との境界に於ける画素数
を閾値とし、又は低温部分に対する閾値を高温部分に対
する閾値より大きい値とし、又は低温部分に対する閾値
を、信号レベルが小さい程、大きい値とすることによ
り、春夏秋冬等の四季に応じ、或いは、天候による赤外
線レベルの変化に対しても、地上部分等の高温部分に対
して十分な信号レベル数を割当てることができるから、
表示した赤外線画像の中の観測物体を明確に表示可能と
することができる。又低温部分に対しても、或る程度の
観測目標が得られる赤外線画像の表示を可能とすること
ができる利点がある。従って、空と地上とを視野内に含
む赤外線画像に於いて、特に地上部分に含まれる観測物
体の視認性を向上して表示することができる。又空部分
のように、観測物体を表示した時の雲等の観測目標も表
示可能とすることができるから、各種の用途に適用する
ことができる。
る。
る。
る。
ある。
ある。
る。
ある。
トである。
トである。
ある。
M) 23 DSPプログラム格納用メモリ(ROM) 24 プロセッサ(DSP)
Claims (5)
- 【請求項1】 赤外線検知器による赤外線画像信号を処
理して赤外線画像を表示する赤外線画像信号処理装置に
於いて、 前記赤外線検知器による赤外線画像信号をディジタル信
号に変換して処理する画像信号処理部を有し、 該画像信号処理部は、前記赤外線画像信号をディジタル
信号に変換して入力するフレームメモリ部と、 前記赤外線画像信号の信号レベルに対する画素数を示す
ヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、 該ヒストグラム作成部により作成したヒストグラムの変
曲点を求め、該変曲点を境界として温度領域を分け、且
つ該変曲点に於ける画素数を閾値とし、該閾値以下の画
素数の信号レベルをカットして、残りの信号レベルを並
べ直し、前記温度領域対応に信号レベルを割当てて階調
変換用データを作成し、該階調変換用データに従って前
記フレームメモリ部から読出した赤外線画像信号の階調
を変換するヒストグラム演算部とを含む構成を有するこ
とを特徴とする赤外線画像信号処理装置。 - 【請求項2】 前記画像信号処理部は、前記ヒストグラ
ム作成部により作成したヒストグラムに含まれる高調波
成分をローパスフィルタにより除去して微分し、前記変
曲点を求める微分処理部と、前記変曲点に於ける画素数
を閾値として前記ヒストグラムを構成する信号レベル対
応の画素数と比較する閾値比較部と、該閾値比較部によ
り前記閾値以下の画素数の信号レベルをカットして並べ
直す順序付け処理部と、前記変曲点を境界として低温部
分と高温部分との温度領域に分けて、低温部分に対する
信号レベルの割当処理を行う低温部分ヒストグラム演算
部と、高温部分に対する信号レベルの割当処理を行う高
温部分ヒストグラム演算部と、前記低温部分ヒストグラ
ム演算部と前記高温部分ヒストグラム演算部とによる階
調変換データを合成して、前記フレームメモリ部から読
出した赤外線画像信号の階調を変換する信号レベル変換
部とを有することを特徴とする請求項1記載の赤外線画
像信号処理装置。 - 【請求項3】 赤外線検知器による赤外線画像信号を処
理して赤外線画像を表示する赤外線画像信号処理装置に
於いて、 前記赤外線検知器による赤外線画像信号をディジタル信
号に変換して処理する画像信号処理部を有し、 該画像信号処理部は、前記赤外線画像信号をディジタル
信号に変換して入力するフレームメモリ部と、 前記赤外線画像信号の信号レベルに対する画素数を示す
ヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、 該ヒストグラム作成部により作成したヒストグラムの変
曲点を求め、該変曲点を境界として温度領域を分け、前
記ヒストグラムの変曲点を境界として分けた前記高温部
分に対する閾値より前記低温部分に対する閾値を大きい
値に設定し、該閾値以下の画素数の信号レベルをカット
して、残りの信号レベルを並べ直し、前記温度領域対応
に信号レベルを割当てて階調変換用データを作成し、該
階調変換用データに従って前記フレームメモリ部から読
出した赤外線画像信号の階調を変換するヒストグラム演
算部とを含む構成を有することを特徴とする赤外線画像
信号処理装置。 - 【請求項4】 前記画像信号処理部は、前記ヒストグラ
ム作成部により作成したヒストグラムの画素数と閾値と
を比較する閾値比較部と、前記ヒストグラムの信号レベ
ルに対応して該信号レベルが少なくとも前記ヒストグラ
ムの変曲点以下の信号レベルについて、該信号レベルが
小さくなる程、大きい値に設定した閾値を格納して前記
ヒストグラムの信号レベルに対応して前記閾値比較部に
入力する閾値テーブルと、前記閾値比較部により前記ヒ
ストグラムの画素数が前記閾値以下の信号レベルをカッ
トして並べ直す順序付け処理部と、該順序付け処理部に
より並べ直した信号レベルに対して階調変換の信号レベ
ルを割当てる階調変換データを生成するヒストグラム演
算部と、該ヒストグラム演算部による階調変換データに
基づいて前記フレームメモリ部からの赤外線画像信号の
階調を変換する信号レベル変換部とを有することを特徴
とする請求項1又は3記載の赤外線画像信号処理装置。 - 【請求項5】 前記画像信号処理部は、前記ヒストグラ
ム作成部により作成したヒストグラムの変曲点を求め
て、該変曲点を境界とした低温部分と高温部分とに分
け、前記変曲点に於ける画素数を前記高温部分に対する
閾値とし、前記低温部分に於ける閾値を、信号レベルが
小さい程、大きい値に変化する値として設定した閾値テ
ーブルを設け、該閾値テーブルから前記ヒストグラムの
信号レベルに対応した閾値を読出して前記閾値比較部に
入力する構成を有することを特徴とする請求項1又は3
又は4記載の赤外線画像信号処理装置。
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