JPS59128888A - 擬似カラ−化方法及びその回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、輝瓜信号に置換された画像入力を明度を１゛
１′うＩｆｊ？の色彩に変換してカラー画像とする１）
λ似カラー化方法及び回路に関Ｊる。

流体の流れを可視化する方法の一つとして、簡便にし’
Ｃｇｉれ全域の動向を一目で観察できる１〜レーサ法が
ある。中でも気泡を１−シー４ノどして使用する気泡ｊ
（１〜レーサ法は流れを汚さりパに極めて簡１更に使用
できることから複雑な流れを観察するのに適している。

しかしながら、従来にお【プる気泡式トレーサ法は、定
量測定する手段がないため定性的測定にしか使用で・き
ないものであった。

しかし、本発明者等の気泡式トレーザ法における定量測
定・１Ｉ１１度測定を実現すべく種々研究の結果、微細
かつ均質な気泡が密に流体に含まれてａ＞れば、光を当
てたときこの光が気泡に当たって乱層則し測定可能な散
乱光を１ｑることができること、そしてその散乱光の強
度は単位体積中の気泡間故に比例づ−ると考えられ、そ
れは散乱光の強度が濃度に対応することを知見するに至
った。しかし、この輝度変化は、全体としての犬まがな
濃度分布や濃度変化を目視観察できても、部分的かつ詳
細な濃度状況を観察するには適さないｍ：斯様に輝度変
化で表わされる′ａ度や混合に関づる定■的情報をより
見易くして可視化するには、ｉ’ｆｉＩｉ度の強弱に応
じたカラー表示とすることが極めて有効な方法の一つで
ある。この方法は特に上述した水流モデ′ルにＪ５ける
乱流混合の現象の研究やその理解を助りるのに１見立つ
ものである。

この擬似カラー化方法の一つとしては、従来、第１図に
示すように送像側（１°Ｖカメラ）変換部へにおいて画
像入力されたアナ１コグ画像信号をサンプリング回路に
て一定のナンブリングモードに従ってデジタル画像信号
に変換してから−８コンピュータＢのメモリーに記憶し
、読み出す際に輝度の強弱に応じて段階的に色指定処理
してディスプレーＣ上に擬似カラー画面として表示づる
ものがある。ここで、各画素の輝度の強弱はでのメ七す
−ビット教により区分される。例えば、４ビツトの場合
、２４＝１６のステップに区分される。

したがって、デジタル信号に変換された画像１を号・輝
度信号はステップ数に応じ′Ｃ色指定（・きる。

例えば、ある範囲の輝度であれば赤、それより低い１１
ｉｌ＋度であれば青、高（プれば緑といったようにカラ
ー指定ザる。この場合、Ｒｉ度変化は単に色彩の違いに
よ−〉て表わされ、明るい赤とか昭い赤というように明
度をｌｉ’うちのではない。即ち、同一色て表示されて
いたとしても、それは一定の幅をもった輝度つまり濃度
を含んでおり、正確でない。

また、この擬似カラー化方法は、アナログ画像信号を一
定のモードでサンプリングしてデジタル画像信号として
」ンビュータＢに一旦記憶され、その後読み出す際に色
指定処理をしてディスプレーＣにカラー画像で表示する
もので必って、処理時間を必要とする所謂静止画像通信
方式であるため静止画像を対象とする場合には使えるが
、流動的な水流モデルの流れ場の濃度変化を観察するに
は不充分である１、つまり、一般にサンプリングは一走
Ｔｉ線士に１２６〜５１２点取られているが、サンプリ
ング点りを少なくして受像側処理時間を短くし動画に近
づ（プようとしても画面が荒く精度に欠けるし、反面サ
ンプリング数を多くして精度を上げれば処理を速くする
ため高速でかっ一人容量のコンピュータを使用したとし
ても、サンプリング数を多くした場合には静止画像を得
るのにさえ数秒から数分間を要するので、連続的な動画
の擬似カラー化処理は望めない。したがって、緻密な動
体画像の擬似カラー表示が必要な前述のｉ１！！度の可
視化には使用できない。

斯様に、従来にあっては、入力画像を大時間で任意のカ
ラー画像に変換する擬似カラー化方式が望まれていたに
もかかわらず、それを達成する技術は存在しなかった。

本発明は、上）ボの要望に応えるものであって、輝度信
号に変換された入力画像を実時間で任意のカラー画像に
変換し得る擬似カラー化方法及び回路を提供することを
第１の目的とし、又極めて安価な動体画像の擬似カラー
化装置を提供することを第２の目的とし、更に特定の輝
度レベルの画像出力を強調して明るく表示し１！Ｆる擬
似カラー化方式を提供することを第３の目的とする。

斯かる目的は、被写体の明るさに応じてＴＶカメラから
出力される輝度信シ］をＲＧ　１３　Ｌ−バレート回路
にて互いに同一レベルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換
し、この３信号をひいに異なるローカットメフレベルと
ハイカットオフレベルを設定してそれ以上及びそれ以上
の信号をカットし、ＲＧＢ信号を輝度レベルに応じて異
なる帯域に分配し且ついずれか一つのカラー信号を他の
カラー信号よりも増幅して他のカラー信号と共にカラー
ディスプレイ装置に出力することにＪ、す、アナログ画
像信号をそのまま１更用して明瓜変化を有し旦つ一定範
囲の輝度レベル毎に異なる色から成るカラー画像を作り
出すと共に特定輝度領域の色の明るさを強調する本発明
方法によって達成される。また、斯かる目的は、動作点
を可変式にし−Ｄつ動作電圧以下のカラー信号をカット
オフするローカットオ”ノ回路と、動作点を可変式にし
且つ動作電圧以上のカラー信号をカッ１−オフするハイ
カットオフ回路と、少なくもいずれか一方のカットオフ
回路を経たカラー信号を入力する可変利得増幅回路とを
ＲＧＢセパレート回路とカラーディスプレイ装置との間
の各カラー信号回路に設ける一方、前記ＲＧＢセパレー
ト回路にＴ　Ｖカメラの輝度信号を入力することにより
、コンピュータ等を使わずどもアナログ画像信号からそ
のまま特定の輝度レベルの画像出力を強調して明るく表
示した擬似ノＪラー画像を作り出ザ本発明回路によって
達成される。

以下本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

第２図に本発明の擬似カラー化画像シスデムの概略を一
応用例である産業用テレビジョンシステムについてブロ
ック図で示１．．この擬似カラー化画像シスデムは、同
軸クープル２を使用したベースバンド伝送によるもので
あって、撮影用のＴＶカメラ１ど、微弱な画像信号・輝
度信号を増幅する増幅回路３、輝度信号をカラー信号に
変換する擬似カラー回路４及びカラーディスプレイ装置
５から少なくとし成る。勿論、変調伝送によることし可
能であるか、この場合には振幅変調回路や復変調回路等
の関連画像信号処理回路が必要となることは言うまでも
ない。

前記１’　Ｖカメラ１としては、本発明の１疑似カラー
化システムにおいては輝度信号を使用することから、工
業用白黒テレビカメラを使用づ−る。カラーテレビカメ
ラの使用は、輝度信号のみを取出すことにより使用可能
であるが、高価となるだＩフで実用的でない。

１汀似力ラー化回路４は、第３図に゛示すように、暉ｌ
臭信号を互いに同一レベルのＲカラー信号（以下Ｒ信号
という）、Ｇカラー信＋：３（以下Ｇ信号という）及び
巳カラー信号（以下ｓ　信号という）に変換するＲ　Ｇ
　Ｂセパシー８回路６と、このＲＧ　Ｂセパシー１−回
路６とカラーディスプレイ装置５との間のカラー信号回
路にＪ５いて相互に異なる所定電圧レベル以上のカラー
信号をカッ１〜オフづ−るハイカットオフ回路１／Ｉと
、相互に異なる所定゛電圧レベル以下のカラー信号をカ
ットオフづるｃＩ−力ットオフ回路７及びこれらカッ１
〜オノ回路１４゜７にＪ３いて異なる輝度レベル領域に
分配されたＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号のいずれか一つを
一池のカラー信号よりも相対的に高い増幅度を与える可
変利得増幅回路１９とから成り、本来輝度信号に対応し
て出力されるηいに同一レベルのＲＧ　Ｂ信号を所定輝
度レベル毎に分配し更に任意のカラー信号を他のカラー
信号よりも高利得で増幅して擬似カラー画像を作り出す
ものである。

前記ハイカットオフ回路１４としては、例えば、第３図
に示すように、カラー信号をＮＰＮ１〜ランジスタ１５
のベースバイアスである可変抵抗′ａｉ１６とコレクタ
に入力して一定電圧レベル以上のカラー信号が入力され
たときに地絡さぽるものが一例に挙げられる。このハイ
カッ１−オフ回路１４は、ＲＧＢセパレート回路６とＤ
−カッ１〜オフ回路７との間の抵抗器１７から分岐され
る。即し、抵抗器１７のＲＧＢセパレート回路６側は抵
抗器１８ど可変抵抗器１６との直列体を介して接地され
、ローカットオフ回路７側は可変利得増幅回路１９の入
力側に接続される。更に、１〜ランシスク１５は、エミ
ッタ側が接地され、ベース側が可変抵抗器１６に接続さ
れる。そこで、可変抵抗器１６の抵抗１直を変化させで
ある値に設定すると、この値に基づさｌ＼−ス」、ミッ
タ間の駆動レベルが決定されるので、ノノラー隠号がこ
の駆動レベル以上の電圧レベルになったときｌ−ランジ
スタ１５が駆動しカラー信号は地絡される。この結果、
可変抵抗器１６の設定値に基づくカラー伝りのハイルベ
ルがカットされることとなる。尚、このハイカッ１−オ
フ回路１４は、名刀う一信号回路に夫々設けられ、異な
る駆動レベル即ちハイカットＡルベルが夫々設定されて
いる。

また、前記ローカットオフ回路７としては、例えば第３
図に示すように、カラー信号をＮ　ＰＮ　）−ランジス
タ８のベースバイアスである可変抵抗器９とＮＰＮＩ−
ランジスタ１２のコレクタに入力して一定電圧レベル以
下のカラー信号が入力されたときに地絡さぼるものが一
例に挙げられる。このローカット３７回路７は、エミッ
タ側が共に設置されているＮＰＮトランジスタ８のコレ
クタとＮＰＮトランジスタ１２のベースを接続して基準
電源１０からバイアス電圧を・加えるものである。した
がって、ベースバイアスたる可変抵抗器９によって定め
れたト、ランジスタの動作点以１のカラー信号が入力さ
れたときには、トランジスタ８が駆動してバイアス電圧
が地絡し、１〜ランジスタ１２は駆動しない。即ち、カ
ラー信号は地絡りることなく出力される。ところが、動
作点以下のカラー信号が入力されたときには、トランジ
スタ８が駆動しないためバイアス電圧が１ヘランジスタ
１２にかかりこのトランジスタ１２を駆動させる。即ち
、カラー信号は地略し出力されない。尚、トランジスタ
８のベース側には抵抗器１１と可変抵抗器９の直列体が
、トランジスタ１２のベース側と基準電源１０との間に
は抵抗器１３が大々挿入されている。

また、前、記可変利得増幅回路１９としては、例えば第
３図に示すように、入力ベース側に可変抵抗器２０を設
（プたコンプリメンタリ−ダーリントン回路から成るも
のであって、入力信号電圧を変化さけることによつ−て
Ｒ終的な出力カラー信号に対する増幅度を結果的に変化
させるものが一例に挙げられる。この可変利得増幅回路
１９は、ＮＰＮｌ−ランジスタ２１のコレクタをバイア
ス抵１へ２３を介してＰＮＰＩ−ランジスタ゛２２のベ
ースに接続する一方、ＮＦ）Ｎトランジスタ２１のエミ
ッタをｐＮｐＭＮトランジスタ２１クタに接続して成る
コンブリメンタリーダーリン］−ン回路の入力側ベース
に設【プられた可変抵抗器２０の抵抗値を変えることに
より出力信号電圧を変化させるものであって、結果的に
回路１９仝休の増幅度を可変式としてものである。尚、
符＠２４はエミッタ接地抵抗器で必る。

前記ハイカットオフ回路１４．ローカットオフ回路７及
び可変利１り増幅回路１９を経たカラー信号は、更に必
要な回路を経てカラーディスプレイ装置５へ出力される
。カラーディスプレイ装置５は、液晶ディスプレイディ
バイス等の利用も可能であるが、ブラウン管特にカラー
テレビのブラｔクン管の使用が実用的であり好ましい。

尚、本実施例にｄりつては、両カットＡフ回路７゜１４
はＮ　Ｐ　Ｎ　＋−ランジスタを利用しているが、他の
トランジスタを′利用したものあるいは他の索子゛例え
ばオペアンプ等を利用しｋものでも、その他のカン］−
オフ回路でも良い。

以上のように構成された擬似カラー化画（３）システム
において被写体は、その明るさに対応する輝度信号とし
て画像入力された後ＲＧＢセパレート回路６において豆
いに同一レベルのＲＧ　Ｉ”ｆｆカラー信号に一旦分割
され、夫々異なるハイカットオフレベル及びローカット
オフレベルにてカットオフされることにより異なる輝度
レベル毎にカラー信号が分配されるため、加法混色法に
したがってカラーディスプレイ装置５にカラー画像とし
て再現される。ここで、画像のカラー化は、各カラー信
号回路のハイカッ１〜オフ回路１４及びローカットオフ
回路４のカットＡフ点を夫々異にすることにより任意の
配色で行なわれる。

例えば、高輝度体を緑色に設定するには、ハイカッ１〜
オフレベルを輝度レベルの最大１１ａレベルに設定する
と共にローカットオフレベルを高輝度側に持上げ、中輝
度帯を青色に設定するにはハイカットオフレベルを最大
輝度レベルのＶ３ｎ度に設定するとバに［１−カットオ
フレベルを中輝度側に持上げ、低輝１隻帯を赤色に設定
づるにはハイカッｌ−オフレベルを最大輝度レベルの！
／３　Ｖｌ、度に設定するとど共にＤ−カットオフレベ
ルを最低輝度レベルに設定すれば、）Ｊラー受像管５に
Ｊ５Ｌノる画像は赤、肖、緑の３色に疑似カラー表示さ
れる。このとき、ローカットオフレベルを下ｍ　ＪＲの
ハイカットオフレベルより１菫かに下に設定すれば、邑
境界部に無信号部即ち黒色部を生り゛ることかないので
輝度変化を観察する上で好適である。この場合、９７１
４図に示すように赤、紫、青、クリーム、緑の５色に疑
似カラー表示される。しかも、各色は、輝度レベルに対
応した明るさを有する。例えば、赤を例に挙げると、赤
の領域でも明るい赤と暗い赤及びこれらの中間色が存在
するし、極めて輝度レベルが低くなれば赤は黒に見える
。したがって、この擬似カラー画像は人間の目には黒、
暗赤、紫、青、クリーム、緑の６色に見える。尚、黒く
見える部分と暗赤を明瞭に区別させるため、Ｒ信号のロ
ーカットオフレベルを最低輝度レベルより僅かに持上げ
て設定することにより、低輝面領域でのカラー信号出力
を抑えることもある。

而して、明度を有しかつ任意の配色から成るカラー画像
が輝度レベルに対応させて得られる。ところで、このカ
ラー画像にあっては、低輝度レベル領域にＪ５いて、明
度低下のためその変化を観察し難くなる虞がある。そこ
で、低輝度領域のカラー信号即ちＲ信号を可変利得増幅
回路１つにおいて他のカラー信号よりも相対的に増幅さ
せ、明るく強調さＶることが可能である。これは、Ｇ信
８回路及びＢ信号回路の可変抵抗器２０の抵抗値を上げ
て入力信号電圧を下げる一方、Ｒ、（８号回路の可変抵
抗器２３の抵抗値は下げて相対的に入力信号電圧の増大
を図ることにより、結果的にＲ信号をＧ信号及びＢ信号
よりも増幅さけるようにしたものである。勿論、各カラ
ー信号回路において各可変抵抗器２０の抵抗値が高［１
にあらかじめ設定されている場合には、Ｒ１８号の抵抗
値のみ下げる操作で済む。これにより、低輝度領域の画
像が明るく抽出されたようなカラー画面を構成できる。

尚、本実施例にあっては、カッ１〜オフ処理・後のカラ
ー信号を可変利得増幅回路１つに入力して任意のカラー
信号のみを大幅に増幅するようにしているが、ハイカッ
トオフ１妾のカラ−１言号あるいはローカットオフ後の
カラー信号を可変利得増幅回路１つに入力するようにし
ても良い。しかし、増幅後の信号をカットオフすること
特にハイカットオフすることは回置「であるので、ハイ
カットオフ後のカラー信号を可変利得増幅回路に入力す
ることが好ましい。この場合、大幅に増幅されたカラー
信号回路にｄ５１＝プるローカットオフ点も増幅度に対
応させて高める必要がある。

斯様に構成された擬似カラー化画像シスデムは被写体を
輝度変化に対応させてカラー表示させることが有益なも
のに利用できる。例えば、微粗かつ均一な気泡を人聞に
含む流体で水流モデルの流れ場を再現し、これにスリッ
ト光線を当てて任意断面の流れ場を散乱光によって可視
化する可視化装置が本発明者等によって既に提案されて
おり（特願昭５７−１９６０．９５）　、この可視化装
置において気、泡の径が充分微細かつ一様で大ノＨに含
まれているとすれば散乱光の強度は単位体積中の気泡個
数即ち気泡数密度に比例すると考えられ、それは散乱光
の強度が濃度に対応することを意味することから、散乱
光の廟度変化を輝度レベルに対応さＶてカラー表示づれ
ば、流動的な濃度変化を相対的かつ連続的に可視化でき
ることとなる。しかも、カラー信号回路において任意の
カラー信号を他°の信号より高利得で増幅させることに
より、任意の輝度領域即らｍ度領域を明るく強調できる
。したがって、燃焼又は反応を伴う流れ場を再現する場
合、燃料あるいは燃焼用空気の存在及び量を示す気泡密
度と輝度との間に一定の関係があるので、燃料と燃焼用
空気とが所望の比率で渥合された領域を流れ」Ｍ全体の
カラー画商の中から容易に抽出表示でさる。

以上のように本発明は、被写体の明るさに応じてＴＶノ
ノメラかＩう出力されるＨ度１５号をＲＧＢセパレート
回路にて互いに同一レベルのＲ信号、０信号、Ｂ　１Ｍ
号に変換し、この−３信号を互いに異なるローカットオ
フレベルとハイカッ１−オルベルを設定してそれ以下及
びそれ以上の信号をカッ１〜し、Ｆ＜　Ｇ　Ｂ仏丹を輝
■レベルに応じて異なる領域に分配し■ついずれか一つ
のカラ−１言号を池のカラー信号よりも増幅して他のカ
ラー１５弓と共にカラーデ（スプレィ装置に出力するこ
とにより、Ｒ信５Ｅ，　、　Ｑ　（ｇ弓，Ｂ信号を輝度
レベルごとの異なる領域に分配し且つ任意のカラー信号
を他のカラー４８号よりも増幅して発色さＵるようにし
たので、ア犬ログ画像信号をそのまま使用して被写体の
輝度に対応する配色と明るさから成るカラー画像を寸断
することなく動体画像として作り出すと共に特定輝度に
対応する色の明るさを強調することができる。しかも、
本発明は、動作点を可変式にし且つ動作電圧以下のカラ
ー信号をカットＡフするローカッ１〜オフ回路と、動作
点を可変式にし［Ｆつ動作電圧以下上のカラー信号をカ
ットＡ）するハイカットオフ回路と、少なくともいり゛
れか一方のカットオフ回路を経たカラー信号を入力する
可変利得増幅回路とをＲＧ　ｌ−３セパレ一ト回路とカ
ラーディスプレイ装置との間の各カラー信号回路に設（
ブる一方、前記・ＲＧ　Ｂセパレート回路にｌ’　Ｖカ
メラの輝度信号を入力することにより、アナログ白忠画
像信号をｊ゛ジタル画像信号に変換することなく任意配
色のカラー画像信号に変換し且つ任意のカラー信号のみ
を相対的に増幅出力するようにしたので、コンピュータ
などを使わずどもアナログ画像信号からそのまま特定の
輝度レベルの画像出力を強調しＣ明るく表示した擬似カ
ラー両温；を極めて安価に作り出し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の擬似カラー化システムの概略を示づブロ
ック図、第２図は本発明に係る擬似カラー化シスデムの
一例を示−４擬似力ラー化画像システムの概略ブロック
図、第３図は擬似）ノラー化回路図、第４図は擬１１メ
カラー化を示す原理図である。 図面中、１・・・Ｔ’　Ｖカメラ、４・・・擬似カラー
化回路、５・・・カラーディスプレイ装置、６・・・Ｒ
ＧＢセパレート回路、７・・・１］−カッ１〜オフ回路
、１４・・・ハイカットオフ回路、１９・・・可変利得
増幅回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体の明るさに応じてＴＶカメラから出力され
   る輝度信号をＲＧＢセパレート回路にて互いに同一レベ
   ルの１で信＠％　Ｇ　（ｇ、３、Ｂ信′ｒシに変ｊ力し
   、この３信号を互いに異なるローカットＡルベルとハイ
   カットオフレベルを設定してそれ以下及びそれ以上の信
   号をカットし、ＲＧＢ信号を輝度レベルに応じて異なる
   帯域に分配し且ついずれか一つのカラー信号を他のカラ
   ー信号よりも増幅して他のカラー信号と共にカラーディ
   スプレイ゛装置に出力し、明度変化を有し且つ一定範囲
   の輝度レベル缶に貨なる色から成るカラー画像を作り出
   すと共に特定輝度領域の色の明るさを強調することを特
   徴とする擬似カラー化方法。　　　　　。
2. （２）動作点を可変式にし且つ動作電圧以下のカラー信
   号をカットオフする１コ一カツトΔフ回路と、動作点を
   可変式にし且つ動作電圧以上のカラー信号をカットオフ
   づるハイカットオフ回路と、少なくともいり゛れか一方
   のカッ１へ２７回路を経たカン−１Δ丹を入力づる可変
   利得増幅回路とをＲＧＢセパレート回路とｈラーディス
   プレイ装置との間の各カラー信号回路に設ける一方、前
   記ＲＧ　Ｂセバレー１−回路にＴ　Ｖカメラの輝度（Ｍ
   号を人力することを特徴とする擬似カラー化回路。