JP2003296728A

JP2003296728A - 赤外線画像信号処理装置

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Publication number: JP2003296728A
Application number: JP2002094521A
Authority: JP
Inventors: Shinji Miyazaki; 伸司宮崎; Masahiro Nakagawa; 正洋中川; Takakazu Shibata; 孝和柴田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4147456B2

Abstract

(57)【要約】【課題】赤外線画像信号を処理して表示する赤外線画
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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線検知器を用
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。

【０００２】

【従来の技術】赤外線撮像装置は、その視野内の温度に
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。

【０００３】又赤外線撮像装置に用いる赤外線検知器
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。

【０００４】又赤外線検知器は、極低温から極高温まで
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。

【０００５】このような階調変換の機能を含む従来の赤
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。

【０００６】この場合のヒストグラムと階調変換につい
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。

【０００７】この並べ直した信号レベルを、表示レベル
（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。

【０００８】前述のように階調変換を行って赤外線画像
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。

【０００９】そこで、このような問題を解決する為に、
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）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】赤外線撮像装置の視野
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。

【００１１】赤外線撮像装置による観測物体としての飛
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。

【００１２】又空の部分の信号レベルは、四季に応じて
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。

【００１３】本発明は、原画像のヒストグラムの性質に
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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線画像信号
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。

【００１５】又画像信号処理部５は、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。

【００１６】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。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の説明
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。

【００１８】観測領域（赤外線撮像視野内）から放射さ
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。

【００１９】画像信号処理部５は、フレームメモリ部１
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。

【００２０】又ヒストグラム作成部１１は、加算器１８
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。

【００２１】又ヒストグラム演算部１２は、ヒストグラ
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。

【００２２】本発明は、プロセッサ２４に於けるヒスト
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２^m−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。

【００２３】これに対して、本発明の一実施の形態に於
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。

【００２４】図３は本発明の一実施の形態の要部説明図
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。

【００２５】フレームメモリ部３１は、図１のフレーム
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。

【００２６】又原画像のヒストグラムを閾値比較部３４
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。

【００２７】図４，図５及び図６は本発明の一実施の形
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）。

【００２８】この原画像ヒストグラムに対してローパス
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。

【００２９】そして、信号レベル０〜Ｓ１、即ち、空部
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。

【００３０】又信号レベルＳ１〜４０９５に対して、即
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。

【００３１】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）。

【００３２】図７は本発明の一実施の形態の処理説明図
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。

【００３３】そして、（Ｃ），（Ｇ）に示すように濃度
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、Ｓ２〜２^m−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
〜２^m−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
〜２^m−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。

【００３４】図８は本発明の他の実施の形態の要部説明
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。

【００３５】又図３に示す実施の形態の構成に対して、
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。

【００３６】図９は閾値切替えによる処理説明図であ
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。

【００３７】この実施の形態に於いては、原画像ヒスト
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。

【００３８】従って、図９の（Ｄ１）に示す原画像のヒ
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。

【００３９】図１０及び図１１は本発明の他の実施の形
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。

【００４０】又信号レベルＳ１〜４０９５（１２ビット
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）。

【００４１】図１２は本発明の他の実施の形態の処理説
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。

【００４２】そして、（Ｃ），（Ｇ）に示すように濃度
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、Ｓ２〜２^m−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、Ｓ２〜２^m−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Ｓ２〜２^m−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。

【００４３】図１３は本発明の更に他の実施の形態の要
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。

【００４４】閾値テーブル７７は、原画像ヒストグラム
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。

【００４５】この閾値テーブル７７から読出した信号レ
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。

【００４６】図１４は閾値設定説明図であり、（Ｅ
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。

【００４７】従って、（Ｆ１）に於ける空部分の斜線を
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。

【００４８】図１５及び図１６は本発明のその他の実施
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）。

【００４９】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（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）。

【００５０】図１７は本発明の更に他の実施の形態の処
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。

【００５１】このような閾値と比較して、閾値以下の信
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。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、赤外線
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図である。

【図２】閾値設定処理の説明図である。

【図３】本発明の一実施の形態の要部説明図である。

【図４】本発明の一実施の形態のフローチャートであ
る。

【図５】本発明の一実施の形態のフローチャートであ
る。

【図６】本発明の一実施の形態のフローチャートであ
る。

【図７】本発明の一実施の形態の処理説明図である。

【図８】本発明の他の実施の形態の要部説明図である。

【図９】閾値切替えを行う処理説明図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態のフローチャートで
ある。

【図１１】本発明の他の実施の形態のフローチャートで
ある。

【図１２】本発明の他の実施の形態の処理説明図であ
る。

【図１３】本発明の更に他の実施の形態の要部説明図で
ある。

【図１４】閾値設定説明図である。

【図１５】本発明の更に他の実施の形態のフローチャー
トである。

【図１６】本発明の更に他の実施の形態のフローチャー
トである。

【図１７】本発明の更に他の実施の形態の処理説明図で
ある。

【図１８】従来例の説明図である。

【図１９】従来例の処理説明図である。

【図２０】ヒストグラムの説明図である。

【符号の説明】

１光学系２赤外線検知器３増幅器４ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）５画像信号処理部６ＤＡ変換器（Ｄ／Ａ）７モニタ１０フレームメモリ部１１ヒストグラム作成部１２ヒストグラム演算部１３，１４セレクタ（ＳＥＬ）１５，１６，１７フレームメモリ（ＲＡＭ）１８加算器１９ヒストグラム作成用メモリ（ＲＡＭ）２０バッファ回路２１ヒストグラム変換用メモリ（ＤＰ−ＲＡＭ）２２ヒストグラム格納用兼ＤＳＰ作業用メモリ（ＲＡ
Ｍ）２３ＤＳＰプログラム格納用メモリ（ＲＯＭ）２４プロセッサ（ＤＳＰ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｖ 8/10 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｓ (72)発明者柴田孝和神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 2G065 AA11 AB02 BA02 BC11 BC14 BC28 BC33 BC35 BD03 DA18 DA20 2G066 AC16 BA11 BA27 BC07 BC15 BC21 CA02 CA08 5B057 BA08 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE11 DB02 DB09 DC23 5C077 LL04 MP01 PP15 PQ12 PQ19 PQ23 SS06 TT09

Claims

【特許請求の範囲】

【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。