JP2004132905A

JP2004132905A - サーモグラフ及びサーモグラフィの処理方法

Info

Publication number: JP2004132905A
Application number: JP2002299532A
Authority: JP
Inventors: Masanori Saito; 斉藤　雅則; Tetsuo Tamura; 田村　哲男
Original assignee: NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
Current assignee: NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】空間フィルタ処理に於いて大容量のメモリを必要とせず短時間処理が可能なサーモグラフ及びサーモグラフィの処理方法を提供する。
【解決手段】検出器４からのデータ読み取り時に水平（垂直）方向空間フィルタ処理を行なって画像メモリ８に格納し、画像メモリ８からの読み出し時に垂直（水平）方向空間フィルタ処理を行なう。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線センサにより被検体の放射温度を検出し、サーモグラフィ化して表示装置に表示（印刷）させる様に成したサーモグラフ及びサーモグラフィ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、サーモグラフ（装置）は放射温度計と走査機構で構成され、赤外線の検出センサとしては単素子や一次元アレイを用いて図６に示す様にミラーやプリズム等の光学系３を介して機械的或いは電気的に垂直及び水平方向に走査して被検体１から放射された赤外線を検出器４で検出している。
【０００３】
検出器４では赤外線の強さに応じた電気信号に変換され、増幅器５で所定レベルに増幅し、信号処理手段６に入力される。
【０００４】
信号処理手段６内では通常、検出器４からの位置検出データと共に温度情報データが演算され、画像データとしてフレームメモリ８等に記憶され、表示装置１２上に可視光に変換された被検体１の温度情報表示が成される。この様なサーモグラフィは非特許文献１に開示されている。
【０００５】
又、信号処理手段６内では画像データ中の各種雑音成分、例えば撮像系のランダム雑音、デジタル化に伴なう量子化雑音等を取り除くために空間フィルによる平滑化等が行なわれている。このような信号処理系のブロック図を図６に示す。
【０００６】
図６で増幅器５からの温度情報をアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）に供給し、デジタル化された画像データをフレームメモリ８等の画像メモリに水平方向（ライン方向）に順次格納する。
【０００７】
次にフィルタ処理回路３０とフィルタ処理用メモリ３１を用いて、空間フィルタリング処理が行なわれる。この様なフィルタリング処理はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１８で演算、制御が成されて表示装置１２や図示しないプリンタ等で印刷が成される。
【０００８】
このフィルタリング処理は例えば図７に示す様なｎ×ｎビット（ｎは整数）のウインドウ（実際には３×３或は５×５のウインドウが広く用いられる）を用いて例えば局所平均化処理等が行なわれ、中心画素２５に対し上下左右、斜め方向の８近傍内で重み付けを行ない平均値を求める処理等が行なわれる。この様なフィルタリング処理を行なった画像データを表示メモリ３２に格納しＬＣＤ（液晶表示装置）等の表示装置１２に表示するために水平方向（ライン方向）に読み出して、被検体１のパターンと共に温度情報を色表示する様に成されている。
【０００９】
【非特許文献】
ＮＥＣ三栄レポート、ＮＥＣ三栄株式会社、２００１年２月２５日、Ｎｏ．１０６、５頁、図５
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６及び図７で説明した様にｎ×ｎビットのマクロブロックを有するウインドウを用いて空間フィルタ処理を行なうと、大容量のメモリ３１を必要とするだけでなく、多くの処理時間を必要とし、結果的には消費電力が増大する課題を有していた。
【００１１】
本発明は叙上の課題を解決するために成されたもので、発明が解決しようとする課題は大容量のメモリを必要とせず低消費電力化が可能で、使用メモリの低速化に貢献することの出来るサーモグラフ及びサーモグラフィ処理方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は被検体１から放射される赤外線を温度情報として検出し、サーモグラフィ化するサーモグラフに於いて、被検体１からの温度情報を検出する検出手段４と、この検出手段４から温度情報データを格納する画像メモリ８と、この画像メモリ８への温度情報データの書き込み時に画面水平のｎドット（ｎは整数）のウインドウで画像の平均化処理を行なう水平方向フィルタ処理手段１１と、映像メモリ８から温度情報データの読み出し時に画面垂直のｎドットのウインドウで画像の平均化処理を行なう垂直方向フィルタ処理手段９とを具備して成ることを特徴とするサーモグラフとしたものである。
【００１３】
第２の本発明は垂直方向フィルタリング処理手段９からのフィルタリング画像データを表示メモリ１０に格納し、表示メモリ１０からの読み出しデータを水平方向に走査して表示手段（印刷手段）にサーモグラフィ化して表示（印刷）して成ることを特徴とするサーモグラフとしたものである。
【００１４】
第３の本発明は被検体１から放射される赤外線を温度情報として検出し、サーモグラフィ化するサーモグラフに於いて、検知手段４から温度情報データを格納する画像メモリ８と、この画像メモリ８からの温度情報データの読み出し時に画面の垂直方向のｎドット（ｎは整数）のウインドウで画像の平均化処理を行なう垂直方向フィルタ処理手段９と、垂直方向フィルタ処理手段９で格納した表示メモリからの読み出し時に画面水平のｎドットのウィンドウ画像の平均化処理を行なう水平方向フィルタ処理手段１１とを具備して成ることを特徴とするサーモグラフとしたものである。
【００１５】
第４の本発明は水平方向フィルタ処理手段からのフィルタリング画像データを表示手段にサーモグラフィ化して表示（印刷）して成ることを特徴とするサーモグラフとしたものである。
【００１６】
第５の本発明は被検体１から放射される赤外線を温度情報として検出し、サーモグラフィ化するサーモグラフィの処理方法に於いて、温度情報データを画像メモリへの書き込み時、或は画像メモリからの読み出し時に水平或は垂直方向のｎドット（ｎは整数）のウインドウで画像の平均化処理等の水平或は垂直方向のフィルタ処理を行なう水平或は垂直方向フィルタ処理ステップと、この水平或は垂直方向フィルタ処理ステップ後に表示メモリへの書き込み時或は表示メモリからの読み出し時に垂直或は水平方向フィルタ処理を行なう垂直或は水平方向フィルタ処理ステップとを有し、垂直或は水平方向フィルタ処理ステップで得たフィルタリング画像データをサーモグラフィ化して表示（印刷）して成ることを特徴とするサーモグラフィの処理方法としたものである。
【００１７】
斯かる、本発明のサーモグラフ及びサーモグラフィ処理方法に依ればｎ×ｎのウインドウを用いて平均化処理等の空間フィルタリング処理に用いる、画像メモリの容量の小容量化が図れると共に処理時は水平及び垂直方向処理を別個に直列的に行なうため処理時間の短縮が図られ、使用する画像メモリを低速にすることが出来る。又、結果的には低消費電力化が可能となる。
【００１８】
更に検出手段として二次元センサを用いた時に各素子のバラツキで生ずる垂直方向のノイズ成分の補間が、従来のフィルタリング処理では充分でなく画像上に横方向の線が入る様な弊害も除去可能と成る効果を有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるサーモグラフ及びサーモグラフィ処理方法を示す１形態例を図１乃至図５によって詳記する。
【００２０】
図１は本発明のサーモグラフ（装置）及びサーモグラフィの処理方法を説明するためのブロック図、図２（Ａ）（Ｂ）は本発明に用いる二次元センサの画素構成とその画素回路図、図３は水平及び垂直画素駆動方法を示す回路図、図４は本発明の空間フィルタリング方法の説明図、図５は本発明の他の構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１に於いて、１は赤外線を放射する人体等の被検体であり、光学系３のレンズ等を介して検出器４に入射された赤外光は図２及び図３に示す如き二次元センサに依って、赤外線の強さに応じた電気信号に変換される。
【００２２】
通常サーモグラフで用いる赤外線検出器では量子型のＨｇＣｄＴｅやＩｎＳｂ等より成る単素子或は一次元センサが用いられ、光学系も機械的走査方法を用いているが、本発明では検出器として例えば抵抗変化型のポロメータが用いられる。
【００２３】
図２（Ａ）はマイクロマシニング技術を用いて作製した二次元センサを示すものでポロメータとしてはＶｏｘ（酸化バナジウム）やアモルファスＳｉが用いられる。
【００２４】
即ち、シリコン（Ｓｉ）基板上にＰＮＰトランジスタ１４を信号読み出し回路として形成し、断熱層として利用される中空部１５を形成するために、ＰＮＰトランジスタ１４上にＳｉＯ_２の如き犠牲層を形成する。この犠牲層は後工程で選択エッチングされて、中空構造の中空部１５と成される。
【００２５】
次に支持脚１７となるＳｉＮ等の絶縁膜が形成され、この支持脚１７上にＴｉ，ＴｉＮ，Ｖｏｘ等のポロメータ膜がセンサ１６として形成される。
【００２６】
次にＳｉ_３Ｎ_４等の保護層で全面を覆い、犠牲層をＨＦによりウェットエッチングしてセンサ１６をＳｉＮの細い支持脚１７で支える中空の断熱構造と成される。
【００２７】
この様なセンサ１６とトランジスタ１４の１画素構成は図２（Ｂ）に示す様にセンサ１６の一端は信号線２５に接続され、他端はトランジスタ１４のエミッタＥに接続され、コレクタＣは基板１３に接地され、ベースＢはアドレス線２０に接続されている。
【００２８】
上述の如きセンサ１６を二次元方向に例えば３２０画素×２４０画素配設したセンサの回路構成を図３に示す。
【００２９】
図３で２１は垂直走査器、２４は水平走査器で垂直走査用スイッチング手段２２及び水平走査用スイッチング手段２３を介し、アドレス線２０に選択信号が印加されると、センサ１６の１画素では信号線２５からセンサ１６のポロメータ膜を介して基板１３に電流が流れ、被検体１からの赤外線、即ち温度情報データはポロメータ膜（センサ）１６の抵抗変化が信号線２５に流れる電流を負荷抵抗Ｒ_Ｌの電圧変化として読み出して図１及び図３に示す増幅器５に供給されて増幅される。
【００３０】
上述の如き、増幅器５で増幅された温度情報信号は信号処理手段６に供給される。この様な温度情報信号はアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）７を介してデジタルデータに変換されて、図３で示した電気的走査系からの位置検出データと共に演算され、画像或は波形の電気信号と成される。
【００３１】
図１ではこの様な演算が行なわれて、画像或は波形データがＡ／Ｄ変換器７から出力されたものとして説明を進める。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器７からの画像データは画像用の例えばフレームメモリ８への書き込み時に水平方向フィルタ処理回路１１により水平方向のフィルタ処理が成され、画像の１フレーム分のデータが順次、水平（ライン）方向に書き込まれる。
【００３３】
次に、フレームメモリ８からの画像データの読み出し時に垂直方向フィルタ処理を垂直方向フィルタ処理回路９内で行なう。
【００３４】
上述の水平及び垂直方向フィルタ処理は図４（Ａ）の様にフレームメモリ８内にｎ画素×ｎ画素の画像データが格納されているとすれば上述の水平方向フィルタ処理は図４（Ｂ）に示す様に水平方向のｎ画素×１画素から成る１行目の左側の画像データ２５ａ_１から順次左右の画像データ間で重み付け処理等の補間処理を行なう。
【００３５】
次は真中の画像データ２５ａ_２も左右の画像データ２５ａ_１と２５ａ_３間で補間処理が成され、次の右側の画像データ２５ａ_３も左右の画像データ間で補間が行なわれる。
【００３６】
次に水平方向のｎ画素×１画素からなる２行目の左側の画像データ２５ｂ_１から順次、左右の画像データ間で重み付け処理等の補間が行なわれる。
【００３７】
この２行目の真中の画像データ２５ｂ_２でも左右の画像データ２５ｂ_１と２５ｂ_３間で補間処理が成され、次に右側の画像データ２５ｂ_３も左右の画像データ間で補間処理を行なう。
【００３８】
同様に、図３行目の水平方向に並べられた各々の画像データ２５ｃ_１，２５ｃ_２，２５ｃ_３も上述と同様に左右の画像データ間で補間処理を行なうことで水平方向のフィルタ処理が完了し、これらの画像データはフレームメモリ８に水平方向に順次表示される。
【００３９】
一方、フレームメモリ８からの読み出し時（或は表示メモリ１０への書き込み時）に行なう垂直方向フィルタ処理回路９では垂直方向のｎ画素×１画素から成る１列目の１番上の画像データ２５ａ_１から図４（Ｃ）の様に順次、上下の画像データ間で重み付け等の平均化の補間処理が行なわれる。
【００４０】
次に真中の画像データ２５ｂ_１も上下の画像データ２５ａ_１と２５ｃ_１間で補間処理が成され、次に１番下の画像データ２５ｃ_１の上下の画像データ間でも補間処理を行なう。
【００４１】
次は、垂直方向のｎ画素×１画素からなる２列目の１番上の画像データ２５ａ_２から順次、上下の画像データ間で重み付け処理等の補間処理が行なわれる。
【００４２】
この２列目の真中の画像データ２５ｂ_２も上下の画像データ２５ａ_２と２５ｃ_２間で補間処理が成され、次に１番下の画像データ２５ｃ_２も上下の画像データ間で補間処理を行なう。
【００４３】
同様に、第３列目の垂直方向に並べられた各々の画像データ２５ａ_３，２５ｂ_３，２５ｃ_３も上述と同様に上下の画像データ間で補間処理を行なうことで垂直方向のフィルタ処理が完了し、これらの画像データは表示メモリ１０上に垂直方向に順次格納される。
【００４４】
次に、表示メモリ１０上に垂直方向に格納された画像データは水平方向走査器２８を介して、表示メモリ１０からの読み出し時に水平方向に読み出されて表示装置１２上に画像データと共に温度情報データを色情報として表示する。これらの空間フィルタ処理はＣＰＵ１８によってソフトウエアにより成される。
【００４５】
上述の構成では検出器４から温度情報データの読み出し時（フレームメモリ８への画像データ書き込み時）に水平方向フィルタ処理を行なったか図５に示す様にフレームメモリ８への書き込み時に垂直方向フィルタ処理回路で垂直方向フィルタ処理を行ない、フィルタメモリ８からの読み出し時に水平方向フィルタ処理回路１１で水平方向フィルタ処理を行なう様にしてもよい。この場合は表示メモリ１０に水平方向に格納された画像データをそのまま読み出して表示装置１２に表示させることが出来る。
【００４６】
又、フレームメモリ８からの読み出し時に水平或は垂直方向のフィルタ処理を行ない、表示メモリ１０からの読み出し時に垂直或は水平方向のフィルタリング処理を行なう様にしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は叙上の様に構成したので空間フィルタ処理を大容量のメモリを用いることなく、検出器からの読み出し時に水平又は垂直方向にｎ×１画素×ｎ画素の平均化処理等の空間フィルタ処理を行ないフレームメモリからの読み出し時には垂直又は水平方向にｎ×１画素×ｎ画素の平均化処理等の空間フィルタ処理を行なうことで処理時間を増加させず、メモリの小容量化が図れ、消費電力の低減及びメモリの低速化に貢献するものが得られ、観測画面からの雑音成分が除去可能なサーモグラフ及びサーモグラフィ処理方法を得ることが出来る効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーモグラフィの１形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明のサーモグラフに用いる二次元センサの構成を示す断面及び回路図である。
【図３】本発明のサーモグラフを用いる二次元センサの走査系を示す回路図である。
【図４】本発明の平均値処理（フィルタ処理）を説明する説明図である。
【図５】本発明のサーモグラフの信号処理回路の他の構成を示すブロック図である。
【図６】従来のサーモグラフのブロック図である。
【図７】従来の平均化処理（フィルタ処理）を説明する説明図である。
【符号の説明】
１‥‥被検体、４‥‥検出器、５‥‥増幅器、６‥‥信号処理手段、８‥‥フレームメモリ（画像メモリ）、９‥‥水平方向フィルタ処理回路、１０‥‥表示メモリ、１１‥‥垂直方向フィルタ処理回路、１２‥‥表示装置、１８‥‥ＣＰＵ

Claims

被検体から放射される赤外線を温度情報として検出し、サーモグラフィ化するサーモグラフに於いて、
上記被検体からの上記温度情報を検出する検出手段と、
上記検出手段から上記温度情報データを格納する画像メモリと、
上記画像メモリへの上記温度情報データの書き込み時に画面水平のｎドット（ｎは整数）のウインドウで画像の平均化処理を行なう水平方向フィルタ処理手段と、
上記映像メモリから上記温度情報データの読み出し時に画面垂直のｎドットのウインドウ画像で平均化処理を行なう垂直方向フィルタ処理手段とを具備して成ることを特徴とするサーモグラフ。
前記垂直方向フィルタ処理手段からのフィルタリング画像データを表示メモリに格納し、該表示メモリからの読み出しデータを水平方向に走査して表示手段（印刷手段）にサーモグラフィ化して表示（印刷）して成ることを特徴とする請求項１記載のサーモグラフ。
被検体から放射される赤外線を温度情報として検出手段で検出し、サーモグラフィ化するサーモグラフに於いて、
上記検出手段から上記温度情報データを格納する画像メモリと、
上記画像メモリからの上記温度情報データの読み出し時に画面の垂直方向のｎドット（ｎは整数）のウインドウで画像の平均化処理を行なう垂直方向フィルタ処理手段と、
上記垂直方向フィルタ処理手段で格納した表示メモリからの読み出し時に画面水平のｎドットのウィンドウ画像の平均化処理を行なう水平方向フィルタ処理手段とを具備して成ることを特徴とするサーモグラフ。
前記水平方向フィルタ処理手段からのフィルタリング画像データを表示手段にサーモグラフィ化して表示（印刷）して成ることを特徴とする請求項３記載のサーモグラフ。
被検体から放射される赤外線を温度情報として検出し、サーモグラフィ化するサーモグラフィの処理方法に於いて、
上記温度情報データを画像メモリへの書き込み時、或は該画像メモリからの読み出し時に水平或は垂直方向のｎドット（ｎは整数）のウインドウで画像の平均化処理等の水平或は垂直方向のフィルタ処理を行なう水平或は垂直方向フィルタ処理ステップと、
上記水平或は垂直方向フィルタ処理ステップ後に表示メモリへの書き込み時或は該表示メモリからの読み出し時に垂直或は水平方向フィルタ処理を行なう垂直或は水平方向フィルタ処理ステップとを有し、
上記垂直或は水平方向フィルタ処理ステップで得たフィルタリング画像データをサーモグラフィ化して表示（印刷）して成ることを特徴とするサーモグラフィの処理方法。