JPS5811793B2 - Image processing method and device for pyroelectric imaging device - Google Patents
Image processing method and device for pyroelectric imaging deviceInfo
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- JPS5811793B2 JPS5811793B2 JP51080195A JP8019576A JPS5811793B2 JP S5811793 B2 JPS5811793 B2 JP S5811793B2 JP 51080195 A JP51080195 A JP 51080195A JP 8019576 A JP8019576 A JP 8019576A JP S5811793 B2 JPS5811793 B2 JP S5811793B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、焦電撮像装置の画像処理方法および装置に関
し、さらに詳しくは、信号対雑音比を改善し、かつ被測
定物体の温度変化をも適確にとらえる事の出来る改良さ
れた画像処理方法および装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an image processing method and device for a pyroelectric imaging device, and more particularly, to an image processing method and device for a pyroelectric imaging device, and more specifically, it is capable of improving the signal-to-noise ratio and accurately capturing temperature changes of an object to be measured. This invention relates to an improved image processing method and apparatus.
焦電現象を利用した赤外線映像の撮像管すなわち焦電撮
像管は、入射赤外線による焦電ターゲットの温度の時間
変化分による電荷量変化を電子ビーム走査により通常の
テレビ走査方式で取り出し、テレビジョン映像として再
生するものである。A pyroelectric image pickup tube, which uses the pyroelectric phenomenon to produce infrared images, uses electron beam scanning to extract changes in the amount of charge due to time changes in the temperature of a pyroelectric target due to incident infrared rays, using a normal television scanning method to create television images. It is to be reproduced as a.
この焦電撮像管は前記した様に被測定物体よりの熱輻射
線を吸収して焦電ターゲットが温度変化した割合に応じ
て生ずる電荷を電子ビーム走査して読み出すものである
ため、静止し、かつ温度変化していない物体を撮像する
場合には、被測定物体あるいはカメラ自体あるいは被測
定物体とカメラの途中にある光学系を移動させ、同一輻
射線が焦電ターゲットの同一位置に長時間当り続けるこ
とを避けるか、または回転羽根あるいはシャッター等で
時間的に輻射線を断続する必要がある。As mentioned above, this pyroelectric image pickup tube absorbs thermal radiation from the object to be measured and reads out the charge generated in accordance with the rate of temperature change of the pyroelectric target by scanning the electron beam, so it remains stationary. When imaging an object whose temperature has not changed, move the object to be measured, the camera itself, or the optical system between the object and the camera so that the same radiation hits the same position on the pyroelectric target for a long time. It is necessary to avoid continuous radiation, or to interrupt the radiation over time using rotating blades, shutters, etc.
この場合、静止物体の温度分布をそのままテレビジョン
受像機により映像化すると、前者の場合には、被測定物
体が動き、後者の場合には、正極信号と負極信号が交互
に現われ、非常に観測しにくいという欠点を有している
。In this case, if the temperature distribution of a stationary object is visualized as is on a television receiver, in the former case, the measured object moves, and in the latter case, a positive polarity signal and a negative polarity signal appear alternately, making it extremely difficult to observe. It has the disadvantage of being difficult to do.
この欠点を避けるためには、例えば焦電撮像管よりの映
像信号をビデオテープレコーダ等で録画した後、静止画
再生で観測する方法も考えられるが、このような静止画
は信号対雑音比が小さく、このままテレビジョン受像機
で再生しても、温度パターンとしての識別がしにくい。In order to avoid this drawback, it is possible to record the video signal from a pyroelectric image pickup tube with a video tape recorder, etc., and then observe it by playing back still images, but such still images have a low signal-to-noise ratio. It is small and difficult to distinguish as a temperature pattern even if played back as is on a television receiver.
このため従来は、信号の繰り返し周期で映像信号を重ね
合せる事により、信号対雑音比を改善していた。For this reason, conventionally, the signal-to-noise ratio has been improved by superimposing video signals at the signal repetition period.
すなわち、一般に信号が繰り返し信号で、かつ雑音がホ
ワイト雑音である場合には、信号の繰り返し周期でこの
映像信号をN回重ね合わせるという性質を利用して、信
号対雑音比を改善していた。That is, in general, when the signal is a repetitive signal and the noise is white noise, the signal-to-noise ratio is improved by utilizing the property that the video signal is superimposed N times in the signal repetition period.
以下、従来使用されている焦電撮像装置について図面を
もとに詳細に説明する。Hereinafter, a conventionally used pyroelectric imaging device will be described in detail with reference to the drawings.
第1図には焦電撮像装置の全体構成図を示す。FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a pyroelectric imaging device.
以下、第1図にもとづき従来の画像処理方法について説
明すると、第1図において、被測定物体101より、そ
の表面温度および輻射率に対応して輻射された輻射線は
、光学系102を通り、焦電撮像管カメラ104によっ
て電気信号に変換される。Below, the conventional image processing method will be explained based on FIG. 1. In FIG. The pyroelectric image tube camera 104 converts the signal into an electrical signal.
この際、輻射線像は、シャッター103によって一つお
きのフレーム期間ごとに閉じられる。At this time, the radiation image is closed by the shutter 103 every other frame period.
またシャッター駆動回路105は、焦電撮像管カメラ1
04の偏向回路より垂直同期信号を引き出し、この垂直
同期信号により、シャッター103を開閉させるように
なっている。Further, the shutter drive circuit 105 is connected to the pyroelectric image tube camera 1.
A vertical synchronizing signal is extracted from the deflection circuit 04, and the shutter 103 is opened and closed by this vertical synchronizing signal.
カメラ104よりの映像信号は、増幅器106で必要と
する電圧まで増幅された後、メモリー制御回路107に
より、コンデンサーや電荷結合素子などで構成されたア
ナログメモリー108に画素ごとにフレーム単位で記憶
される。The video signal from the camera 104 is amplified to the required voltage by an amplifier 106, and then stored by a memory control circuit 107 in frame units for each pixel in an analog memory 108 composed of capacitors, charge-coupled devices, etc. .
この動作をシャッター103の開いている複数のフレー
ム期間中カメラ104の偏向回路よりの垂直同期信号に
よりメモリー制御回路を動作させ繰り返し行なうと、ア
ナログメモリー108には、重ね合せの効果により、信
号対雑音比が改善されかつ重ね合せによって増幅された
映像信号が得られる。When this operation is repeated by operating the memory control circuit using the vertical synchronization signal from the deflection circuit of the camera 104 during a plurality of frame periods in which the shutter 103 is open, the analog memory 108 has a signal-to-noise ratio due to the superposition effect. An amplified video signal with improved ratio and superposition is obtained.
この映像信号はモニター用のテレビジョン受像機109
にメモリー制御回路107の制御に従い映し出されるが
、通常、アナログメモリー108への書き込みが行なわ
れている期間中は、テレビジョン受像機109には、映
像が表示されないため、通常は別に設けたアナログメモ
リー110に映像の表示と同時に、書き込みを行ない、
アナログメモリー108への書き込み期間中は、別に設
けたアナログメモリー110より同一信号を連続的に読
み出し、モニターの映像がとだえたり、ちらついたりす
るのを防いでいる。This video signal is sent to the television receiver 109 for monitoring.
The image is displayed on the television receiver 109 under the control of the memory control circuit 107, but normally the image is not displayed on the television receiver 109 during the period when data is being written to the analog memory 108. At the same time as displaying the image, write to 110,
During the writing period to the analog memory 108, the same signal is continuously read from the separately provided analog memory 110 to prevent the monitor image from stopping or flickering.
次に、アナログメモリー108への記録方法について第
2図、第3図、第4図をもとにさらに詳しく説明すると
、第2図に示した様な、1フレ一ム期間の映像201を
記憶する場合には、第3図に示した様に1水平走査期間
中の映像信号301をメモリー制御回路107よりのク
ロックパルス302によってサンプリングを行ない30
3に示す様な各画素ごとの映像信号をアナログ量とじて
取り出す。Next, to explain in more detail the recording method to the analog memory 108 based on FIGS. 2, 3, and 4, the video 201 of one frame period as shown in FIG. 2 is stored. In this case, as shown in FIG. 3, the video signal 301 during one horizontal scanning period is sampled by the clock pulse 302 from the memory control circuit 107.
The video signal for each pixel as shown in 3 is extracted as an analog quantity.
サンプリングを第4図に示したように各水平走査期間ご
とに行ない、1フレ一ム分のサンプリングされた映像信
号を、メモリー制御回路107のアドレス信号に従かい
アナログメモリー108に記憶する。Sampling is performed every horizontal scanning period as shown in FIG. 4, and the sampled video signal for one frame is stored in analog memory 108 in accordance with the address signal of memory control circuit 107.
ここで401は垂直同期信号、402は水平同期信号で
ある。Here, 401 is a vertical synchronization signal, and 402 is a horizontal synchronization signal.
次に、一つおいた次のフレームの映像信号も同じように
サンプリングされ、すでに記憶されている前のフレーム
の信号に重ね合わされる。Next, the video signal of the next frame is sampled in the same way, and superimposed on the already stored signal of the previous frame.
すなわち、例えば、第2図に示す様にm番目の水平走査
線上のn番目の画素の信号を重ね合わせる場合には、ま
づメモリー制御回路107中に組み込まれているカウン
ターを第4図に示した垂直同期信号401によってクリ
アーした後、水平同期信号402の数を数え、m番目の
水平走査期間をぬき出す。That is, for example, when the signals of the n-th pixel on the m-th horizontal scanning line are superimposed as shown in FIG. 2, the counter built into the memory control circuit 107 is first After clearing with the vertical synchronization signal 401, the number of horizontal synchronization signals 402 is counted and the m-th horizontal scanning period is extracted.
次にぬき出したm番目の水平走査期間において、別のカ
ウンターを水平同期信号402でクリアーし、クロック
パルス302の数を数え、n番目のサンプリングされた
映像信号を抜き出し、すでに記憶されているフレームの
m番目の走査線上のn番目の画素202の場所のメモリ
ーに信号を入力させ重ね合わせる。Next, in the extracted mth horizontal scanning period, another counter is cleared with the horizontal synchronization signal 402, the number of clock pulses 302 is counted, and the nth sampled video signal is extracted, and the already stored frame is The signals are input to the memory at the location of the n-th pixel 202 on the m-th scanning line of , and are superimposed.
mとnの数を変えて上記した処理と同一の処理を行なえ
ば1フレ一ム期間の映像201上の全ての画素を重ね合
せることが出来る。By performing the same processing as described above by changing the numbers of m and n, all pixels on the video 201 of one frame period can be superimposed.
以上説明した従来の信号処理方法の欠点としては、被測
定物体の表面温度が時間的に変化する場合には、重ね合
わせるフレーム数をあまり多くすると、温度の変化を平
均値化してしまうためにテレビジョン受像機109に映
し出される画像は実際の温度分布とは異なったものとな
る。The disadvantage of the conventional signal processing method explained above is that when the surface temperature of the object to be measured changes over time, if the number of superimposed frames is too large, the temperature changes will be averaged, so The image displayed on the John receiver 109 differs from the actual temperature distribution.
またこれを避けるために重ね合せるフレーム数を少くす
ると信号対雑音比を改善することが出来なくなる。Furthermore, if the number of frames to be superimposed is reduced in order to avoid this, the signal-to-noise ratio cannot be improved.
本発明は、上記欠点を解決し、信号対雑音比のすぐれた
、かつ被測定物体の温度変化にも適確に追従出来る画像
処理方法および装置を提供するものである。The present invention solves the above-mentioned drawbacks and provides an image processing method and apparatus that have an excellent signal-to-noise ratio and can accurately follow temperature changes of an object to be measured.
以下、本発明による実施例について図面をもとに詳細に
説明する。Embodiments according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
なお以下の図面中、第1図と同一機能を有する部分には
、同一番号を付すとともに説明を略す。In the following drawings, parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same numbers and explanations are omitted.
第5図は、本発明による画像処理方法を用いた焦電撮像
装置の全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram of a pyroelectric imaging device using the image processing method according to the present invention.
図において、増幅器106で増幅された映像信号は、倍
率器501でa/b倍されたあと加算器503に印加さ
れる。In the figure, a video signal amplified by an amplifier 106 is multiplied by a/b by a multiplier 501 and then applied to an adder 503.
なお、ここでa<bである。一方アナログメモリー10
8の出力は、テレビジョン受像器109に送られると同
時に倍率器502に送られ、倍率器502でc/d倍さ
れたあと、加算器503で前記した倍率器501の出力
と加算されアナログメモリー108に記憶される。Note that a<b here. On the other hand, analog memory 10
The output of No. 8 is sent to the television receiver 109 and simultaneously sent to the multiplier 502, multiplied by c/d in the multiplier 502, and then added to the output of the multiplier 501 described above in the adder 503 and stored in the analog memory. 108.
この際a/b+c/d=1となるように整数a、b、c
、dを選べば、アナログメモリー108には常に入力信
号と同じ大きさの信号が記憶されることになる。At this time, integers a, b, c so that a/b+c/d=1
, d, the analog memory 108 will always store a signal of the same magnitude as the input signal.
ここで、例えばa=c=1、b=d=2とし、最初のフ
レームの信号をFl、次のフレームの信号をF2、n番
目のフレームの信号をFnとすると、アナログメモリー
108のnフレーム目の出力は、
となり、重ね合せにより信号対雑音比が改善されると同
時に、時間的に新しいフレームの信号が強く、古いフレ
ームの信号が弱くなるので、時間的に変化している被測
定物体の表面温度にも適確に追従することが出来る。Here, for example, if a=c=1, b=d=2, the signal of the first frame is Fl, the signal of the next frame is F2, and the signal of the nth frame is Fn, n frames of the analog memory 108 The output of the eye becomes It is possible to accurately track the surface temperature of
また上記説明では、a=c=1、b=d=2としたが、
前述した条件のもとで、a、b、c、dの値を変化させ
れば、新しい信号と古い信号との比重を任意の値に変え
ることが出来る。Also, in the above explanation, a=c=1, b=d=2,
By changing the values of a, b, c, and d under the above-mentioned conditions, the ratio of the new signal to the old signal can be changed to an arbitrary value.
次に、アナログメモリーのかわりにディジタルメモリー
を用い、かつ得られた映像信号を信号の強さに応じてク
ラス分けし、これに色を対応させて赤外線映像のカラー
表示を行なう場合の実施例について説明する。Next, we will discuss an example in which a digital memory is used instead of an analog memory, the obtained video signals are divided into classes according to the signal strength, and colors are made to correspond to these classes to display infrared video in color. explain.
第6図は、カラー表示を行なう場合の信号処理回路を示
すものであり、図において、増幅器106で必要な電圧
まで増幅された映像信号は、A−D変換器601でディ
ジタル信号に変換された後、アナログメモリーの場合と
同一の信号処理をほどこされ、ディジタルメモリ602
に記憶される。FIG. 6 shows a signal processing circuit for color display. In the figure, a video signal amplified to the required voltage by an amplifier 106 is converted into a digital signal by an A-D converter 601. After that, the same signal processing as in the case of analog memory is applied to the digital memory 602.
is memorized.
なおここで、倍率器501゜502、加算器503は全
てディジタル信号処理用におきかえられている。Here, the multipliers 501 and 502 and the adder 503 have all been replaced with ones for digital signal processing.
ディジタルメモリ602の出力信号は、カラーマトリク
ス回路603で信号の大きさすなわち温度の強さに応じ
て例えば赤、青、緑の三色およびこれらの組み合せの色
の信号に変換された後、カラーテレビジョン受像機60
4に映し出される。The output signal of the digital memory 602 is converted by a color matrix circuit 603 into signals of three colors, for example, red, blue, and green, or a combination of these colors, depending on the signal size, that is, the intensity of the temperature, and then the output signal is output to a color television. john receiver 60
It will be shown on 4.
なお以上説明した実施例においては、一つおきのフレー
ム期間中シャッターを閉じる様にしたが、ターゲットに
用いる焦電材料によっては応答速度があまり早くないも
のもあり、例えば、チタン酸鉛をターゲット材料に用い
た場合には、シャッターを開いてから8〜12フレーム
過ぎた類ピークすなわち発生する電荷量が最大となる点
が現われる。In the embodiment described above, the shutter is closed during every other frame period, but depending on the pyroelectric material used for the target, the response speed may not be very fast. For example, when using lead titanate as the target material, When used for this purpose, a peak occurs 8 to 12 frames after the shutter is opened, that is, a point where the amount of generated charge is at its maximum.
このため、応答速度の遅い焦電材料を用いた場合には、
発生する電荷量が最大となる付近10フレーム位を取り
出し、この間のフレーム期間だけ信号を読み出し、その
他の電荷量が少ない期間およびシャッターの閉じた期間
の信号は読み出さないようにすると映像信号の信号対雑
音比を大きくとれ、かつ感度の大きい温度パターンを得
ることが出来る。Therefore, when using pyroelectric materials with slow response speed,
The signal pair of the video signal can be improved by extracting about 10 frames around which the amount of charge generated is the maximum, reading out the signal only during this frame period, and not reading out the signals during other periods when the amount of charge is small and the period when the shutter is closed. It is possible to obtain a high noise ratio and a temperature pattern with high sensitivity.
以上説明した様に、本発明は、焦電撮像装置において、
従来使用されていた信号対雑音比を改善する方法とは異
なった新規の画像処理方法を用いることにより、信号対
雑音比の良い、しかも被測定物体の表面温度が時間的に
変化する場合においても適確に追従出来る高性能の焦電
撮像装置を提供出来るものである。As explained above, the present invention provides a pyroelectric imaging device that includes:
By using a new image processing method that is different from the conventional method of improving the signal-to-noise ratio, it is possible to achieve a good signal-to-noise ratio even when the surface temperature of the measured object changes over time. This makes it possible to provide a high-performance pyroelectric imaging device that can accurately track the image.
第1図は従来の焦電撮像装置のブロック図、第2図、第
3図、第4図は、第1図の装置における画像処理方法の
説明図、第5図および第6図は本発明の一実施例におけ
る焦電撮像装置のブロック図である。
101・・・・・・被測定物体、102・・・・・・光
学系、103・・・・・・シャッター、104・・・・
・・焦電撮像管、105・・・・・・シャッター駆動回
路、106・・・・・・増幅器、107・・・・・・メ
モリー制御回路、108゜110・・・・・・アナログ
メモリー、109・・・・・・テレビジョン受像機、2
01・・・・・・−フレームの画像、202・・・・・
・画素、301・・・・・・水平走査期間中の映像信号
、302・・・・・・クロックパルス、303・・・・
・・サンプリングされた映像信号、401・・・・・・
垂直同期信号、402・・・・・・水平同期信号、50
1゜502・・・・・・倍率器、503・・・・・・加
算器、601・・・・・・A−D変換器、602・・・
・・・ディジタルメモリー、603・・・・・・カラー
マトリックス回路、604・・・・・・カラーテレビジ
ョン受像機。FIG. 1 is a block diagram of a conventional pyroelectric imaging device, FIGS. 2, 3, and 4 are explanatory diagrams of an image processing method in the device of FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 are diagrams of the present invention. 1 is a block diagram of a pyroelectric imaging device according to an embodiment of the present invention. 101...Object to be measured, 102...Optical system, 103...Shutter, 104...
...Pyroelectric image pickup tube, 105...Shutter drive circuit, 106...Amplifier, 107...Memory control circuit, 108°110...Analog memory, 109...Television receiver, 2
01...-Frame image, 202...
- Pixel, 301...Video signal during horizontal scanning period, 302...Clock pulse, 303...
...Sampled video signal, 401...
Vertical synchronization signal, 402...Horizontal synchronization signal, 50
1゜502... Multiplier, 503... Adder, 601... A-D converter, 602...
...Digital memory, 603...Color matrix circuit, 604...Color television receiver.
Claims (1)
読み出し、第n周期目(nは正の整数)に読み出された
映像信号を1より小である第1の比率で逓倍して第n周
期目における第1の信号を得、第n周期目に画像表示部
へ印加する第2の信号の一部を前記第1の比率との和が
1である第2の比率で逓倍したのち、第n+1周期目に
おける第1の信号と加算して第3の信号を得、この第3
の信号を第n+1周期目における第2の信号として使用
し、以下前記演算をくり返すことを特徴とする焦電撮像
装置の画像処理方法。 2 一定周期が1フレ一ム期間である特許請求の範囲第
1項記載の焦電撮像装置の画像処理方法。 3 被写体からの赤外線映像を一定周期で間欠的に撮像
する焦電撮像カメラ、との焦電撮像カメラからの赤外線
映像を各周期毎にa/b(a<b)倍する第1の倍率器
、メモリ、このメモリーの出力を(1−a/b)倍する
第2の倍率器、前記第2の倍率器の第n周期目(nは正
の整数)の出力と前記第1の倍率器の第n+1周期目の
出力を加算して前記メモリーに印加する加算器とを具備
したことを特徴とする焦電撮像装置の画像処理装置。[Claims] 1. An infrared video signal from a subject is read out intermittently at a constant cycle, and the video signal read out in the n-th cycle (n is a positive integer) is converted to a first ratio smaller than 1. A part of the second signal to be applied to the image display section in the nth period is multiplied by a second signal whose sum with the first ratio is 1. After multiplying by the ratio, it is added to the first signal in the (n+1)th period to obtain a third signal, and this third signal is
An image processing method for a pyroelectric imaging device, characterized in that the signal is used as a second signal in the (n+1)th period, and the above calculation is repeated thereafter. 2. An image processing method for a pyroelectric imaging device according to claim 1, wherein the fixed period is one frame period. 3. A pyroelectric imaging camera that intermittently captures infrared images from a subject at a constant cycle; and a first magnifier that multiplies the infrared images from the pyroelectric imaging camera by a/b (a<b) at each cycle. , a memory, a second multiplier that multiplies the output of this memory by (1-a/b), and an output of the n-th period (n is a positive integer) of the second multiplier and the first multiplier. An image processing device for a pyroelectric imaging device, comprising: an adder that adds the outputs of the (n+1)th period of and applies the result to the memory.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51080195A JPS5811793B2 (en) | 1976-07-05 | 1976-07-05 | Image processing method and device for pyroelectric imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP51080195A JPS5811793B2 (en) | 1976-07-05 | 1976-07-05 | Image processing method and device for pyroelectric imaging device |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57069113A Division JPS5849068B2 (en) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | Image processing method and device for pyroelectric imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS535524A JPS535524A (en) | 1978-01-19 |
JPS5811793B2 true JPS5811793B2 (en) | 1983-03-04 |
Family
ID=13711591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP51080195A Expired JPS5811793B2 (en) | 1976-07-05 | 1976-07-05 | Image processing method and device for pyroelectric imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5811793B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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DE3149744A1 (en) * | 1981-12-16 | 1983-07-21 | Agfa-Gevaert Ag, 5090 Leverkusen | DEVICE FOR GENERATING VIDEO IMAGES |
JPS5934772A (en) * | 1982-08-20 | 1984-02-25 | Olympus Optical Co Ltd | Picture signal processor |
JPS6038988A (en) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Victor Co Of Japan Ltd | Still picture image pickup device using solid-state image pickup element |
-
1976
- 1976-07-05 JP JP51080195A patent/JPS5811793B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS535524A (en) | 1978-01-19 |
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