JP2005043376A - Infrared picture imaging device and car equipped with it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared picture imaging device mountable for cars which can inhibit temperature variation in optical system. <P>SOLUTION: In this infrared picture imaging device 200 provided on a car 220, its periphery structure 320 is filled with engine cooling water supplied from a radiator 330 of the car 220 to be circulated. Since cooling water temperature stays in nearly constant after warm-up is completed, the periphery structure 320 allows temperature of the operative infrared picture imaging device 200 to be stabilized. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、赤外線画像撮像装置における温度校正に関する技術、および赤外線画像をより見やすく表示するための技術に属する。   The present invention belongs to a technique related to temperature calibration in an infrared imaging apparatus and a technique for displaying an infrared image more easily.

赤外線画像撮像装置は、被写体の温度を遠隔測定できるものであり、監視カメラ等として、人物の検出や車の検出などに用いられる。   The infrared imaging device can remotely measure the temperature of a subject, and is used as a monitoring camera or the like for detecting a person or a car.

図8は従来の赤外線画像撮像装置の構成の一例を示す図である(特許文献1に記載)。図8の構成は、出力信号と温度との関係の校正を目的としたものである。   FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional infrared imaging device (described in Patent Document 1). The configuration of FIG. 8 is intended to calibrate the relationship between the output signal and temperature.

図8において、温度特性補正手段1050は図9に示すような赤外線検出器1010の特性(被写体温度対輝度テーブル)を予め記憶している。図9の各グラフ曲線1210,1220,1230,1240は被写体温度Tと赤外線検出器1010の出力電圧Eiとの関係を表しており、赤外線検出器1010の近傍の温度T1,T2,T3,T4を媒介変数としている。   In FIG. 8, the temperature characteristic correction means 1050 stores in advance the characteristics (subject temperature vs. luminance table) of the infrared detector 1010 as shown in FIG. Each graph curve 1210, 1220, 1230, and 1240 in FIG. 9 represents the relationship between the subject temperature T and the output voltage Ei of the infrared detector 1010, and the temperatures T1, T2, T3, and T4 in the vicinity of the infrared detector 1010 are shown. It is a parameter.

温度測定手段1080は赤外線検出器1010の近傍の温度Txを測定する。温度特性補正手段1050は温度Txと図9の特性とを用いて、赤外線検出器1010の出力信号Eiから被写体温度Tを求める。仮に、T2<Tx<T3とすると、温度特性補正手段1050は温度T2,T3に対応するグラフ曲線1220,1230を補間することによって特性曲線1250を作成し、この特性曲線1250を用いて、赤外線検出器1010の出力信号Eiを被写体温度Tに換算する。   The temperature measuring means 1080 measures a temperature Tx in the vicinity of the infrared detector 1010. The temperature characteristic correction unit 1050 obtains the subject temperature T from the output signal Ei of the infrared detector 1010 using the temperature Tx and the characteristic shown in FIG. If T2 <Tx <T3, the temperature characteristic correction unit 1050 creates a characteristic curve 1250 by interpolating the graph curves 1220 and 1230 corresponding to the temperatures T2 and T3, and infrared detection is performed using the characteristic curve 1250. The output signal Ei of the container 1010 is converted into the subject temperature T.

図10は従来の赤外線画像撮像装置の構成の他の例を示す図である(特許文献2に記載)。   FIG. 10 is a diagram showing another example of the configuration of a conventional infrared imaging device (described in Patent Document 2).

図10において、光学系1310,1320は被写体1330の赤外線画像を赤外線検出器1340上に結像させる。基準熱源A1350および基準熱源B1360はそれぞれペルチェ素子によって構成された熱源であり、その温度は可変であって、コントローラ1440,1450によってそれぞれ制御される。   In FIG. 10, optical systems 1310 and 1320 form an infrared image of a subject 1330 on an infrared detector 1340. The reference heat source A 1350 and the reference heat source B 1360 are heat sources each composed of a Peltier element, and the temperatures thereof are variable and are controlled by the controllers 1440 and 1450, respectively.

図10に示す赤外線画像撮像装置は、有効走査期間においては目標物体の撮像を行う一方、無効走査期間においては、基準熱源A1350および基準熱源B1360を撮像する。平均値算出手段1370は有効走査期間における赤外線検出器1340の出力の平均値を算出する。基準熱源A出力算出手段1380は無効走査期間における基準熱源A1350撮像時の赤外線検出器1340の出力の平均値を算出する一方、基準熱源出力算出手段1390は無効走査期間における基準熱源B1360撮像時の赤外線検出器1340の出力の平均値を算出し、中間値出力手段1400はこれらの算出結果の中間値を出力する。減算器1410は平均値算出手段1370の出力から中間値出力手段1400の出力を減算し、加算器1420はこの減算結果に所定の温度差ΔTを加えて基準熱源Aコントローラ1440に供給する一方、減算器1430はこの減算結果から温度差ΔTを減じて基準熱源Bコントローラ1450に供給する。コントローラ1440,1450は減算器1410の減算結果がゼロすなわち平均値算出手段1370の出力と中間値出力手段1400の出力とが等しくなるように、帰還制御を行う。   The infrared imaging device shown in FIG. 10 images the target object during the effective scanning period, and images the reference heat source A 1350 and the reference heat source B 1360 during the invalid scanning period. The average value calculating means 1370 calculates the average value of the output of the infrared detector 1340 during the effective scanning period. The reference heat source A output calculating means 1380 calculates the average value of the output of the infrared detector 1340 when imaging the reference heat source A 1350 in the invalid scanning period, while the reference heat source output calculating means 1390 is infrared when imaging the reference heat source B 1360 in the invalid scanning period. An average value of the outputs of the detector 1340 is calculated, and the intermediate value output means 1400 outputs an intermediate value of these calculation results. The subtractor 1410 subtracts the output of the intermediate value output means 1400 from the output of the average value calculation means 1370, and the adder 1420 adds a predetermined temperature difference ΔT to the subtraction result and supplies it to the reference heat source A controller 1440, while subtracting it. The unit 1430 subtracts the temperature difference ΔT from the subtraction result and supplies it to the reference heat source B controller 1450. Controllers 1440 and 1450 perform feedback control so that the subtraction result of subtractor 1410 is zero, that is, the output of average value calculation means 1370 and the output of intermediate value output means 1400 are equal.

このような制御によって、撮像シーンが変化しても、基準熱源A1350および基準熱源B1360の温度は、撮像画像の温度の平均値に応じて変化し、常に所定の温度範囲(平均値±ΔT)に制御される。補正手段1460は、無効走査期間に基準熱源A1350および基準熱源B1360を撮像したときの赤外線検出器1340の出力を基にして、出力ばらつきを補正する補正係数を求める。これによって、測定する温度範囲に応じた温度校正が実現される。   By such control, even if the imaging scene changes, the temperatures of the reference heat source A 1350 and the reference heat source B 1360 change according to the average value of the temperatures of the captured images, and are always in a predetermined temperature range (average value ± ΔT). Be controlled. The correction unit 1460 obtains a correction coefficient for correcting the output variation based on the output of the infrared detector 1340 when the reference heat source A 1350 and the reference heat source B 1360 are imaged during the invalid scanning period. Thereby, temperature calibration according to the temperature range to be measured is realized.

図11は従来の赤外線画像撮像装置の構成の他の例を示す図である(特許文献3に記載)。図11の構成は、二次元的な出力のばらつきの解消を目的としたものである。   FIG. 11 is a diagram showing another example of the configuration of a conventional infrared imaging device (described in Patent Document 3). The configuration of FIG. 11 is intended to eliminate two-dimensional output variations.

図11において、シェーディング補正用に第1の遮断手段1510が設けられており、画素間出力ばらつき補正用に第2の遮断手段1530が設けられている。撮像時には、第1および第2の遮断手段1510,1530は開放され、光学系1520を介して入射した赤外線は赤外線検出器1540上に結像する。   In FIG. 11, a first blocking unit 1510 is provided for shading correction, and a second blocking unit 1530 is provided for correcting output variation between pixels. At the time of imaging, the first and second blocking means 1510 and 1530 are opened, and infrared light incident through the optical system 1520 forms an image on the infrared detector 1540.

第1の遮断手段1510は制御手段1560によって30秒に1回程度閉状態に設定され、赤外線を遮断する。画素間ばらつき補正手段1550はこの状態で、赤外線検出器1540の出力からシェーディング補正値を決定する。一方、第2の遮断手段1530も制御手段1560によって30秒に1回程度閉状態に設定され、赤外線を遮断する。画素間ばらつき補正手段1550はこの状態で、赤外線検出器1540の出力から感度補正値を決定する。
特開平5−302855号公報 特開平10−111172号公報 特開平10−142065号公報
The first blocking means 1510 is set to a closed state about once every 30 seconds by the control means 1560 and blocks infrared rays. In this state, the inter-pixel variation correcting unit 1550 determines a shading correction value from the output of the infrared detector 1540. On the other hand, the second blocking means 1530 is also set to a closed state about once every 30 seconds by the control means 1560 to block infrared rays. In this state, the inter-pixel variation correcting unit 1550 determines a sensitivity correction value from the output of the infrared detector 1540.
JP-A-5-302855 Japanese Patent Laid-Open No. 10-111172 Japanese Patent Laid-Open No. 10-142065

赤外線画像撮像装置を用いて被写体の温度情報を精度良く得るためには、2種類の画像補正を行う必要がある。1つはいわゆる温度校正、すなわち出力信号(輝度信号)と温度との関係の校正であり、もう1つは画像内の2次元的な出力ばらつきの補正である。   In order to obtain the temperature information of the subject with high accuracy using the infrared imaging device, it is necessary to perform two types of image correction. One is so-called temperature calibration, that is, calibration of the relationship between an output signal (luminance signal) and temperature, and the other is correction of two-dimensional output variation in an image.

温度校正が必要になる原因としては、赤外線検出器そのものの温度変化に起因する特性の変化や、レンズ、鏡筒などの光学系からの赤外線放射量の温度変化に起因する変動などが挙げられる。例えば、赤外線画像撮像装置を屋外で用いた場合には、温度変化が激しいため、温度校正を行った直後であっても温度と輝度との対応関係に実際とのずれが生じ、画像が見にくくなってしまう。また、雨天のときには、同じ被写体を撮像していても、温度低下によって輝度レベルが大きく低下してしまう。   The cause of the necessity of temperature calibration includes a change in characteristics caused by a temperature change of the infrared detector itself and a change caused by a temperature change in the amount of infrared radiation from an optical system such as a lens or a lens barrel. For example, when an infrared imaging device is used outdoors, the temperature changes drastically. Therefore, even after the temperature calibration is performed, the correspondence between the temperature and the brightness is shifted from the actual one, making it difficult to see the image. End up. In addition, when it is raining, even if the same subject is imaged, the luminance level is greatly reduced due to the temperature drop.

2次元的な出力ばらつきの原因は大きく2つある。1つは、赤外線検出器の各画素間の感度ばらつきであり、この感度ばらつきによって、赤外線画像は表面がざらついた画像になる。もう1つはレンズシェーディングと呼ばれるものであり、これは、光学系の性質により、赤外線検出器の中央部の受光量が周辺部に比べて一様に高くなる現象である。   There are two main causes of two-dimensional output variations. One is the sensitivity variation between the pixels of the infrared detector. Due to this sensitivity variation, the infrared image becomes an image having a rough surface. The other is called lens shading. This is a phenomenon in which the amount of light received at the center of the infrared detector is uniformly higher than that at the periphery due to the nature of the optical system.

図8の従来例では、赤外線検出器1010の近傍温度を測定し、この近傍温度に基づき被写体温度対輝度テーブルを参照する。しかしながら、例えば赤外線画像撮像装置を屋外に設置して撮像を行う場合には、光学系1020の温度が赤外線検出器1010近傍の温度と大きく異なり、テーブル作成時と実際の撮像時とで光学系1020からの赤外線放射量が大きく異なることになる。このため、精度の高い温度補償が必ずしも実現できない、という問題があった。   In the conventional example of FIG. 8, the temperature near the infrared detector 1010 is measured, and the subject temperature vs. luminance table is referred to based on this temperature. However, for example, when an infrared imaging device is installed outdoors and imaging is performed, the temperature of the optical system 1020 is greatly different from the temperature in the vicinity of the infrared detector 1010, and the optical system 1020 is used during table creation and during actual imaging. The amount of infrared radiation from will vary greatly. For this reason, there has been a problem that highly accurate temperature compensation cannot always be realized.

図10の従来例では、温度校正の標準となる熱源が光学系の間に設けられている。このため、例えば赤外線画像撮像装置を屋外に設置して撮像を行う場合には光学系の温度変動が激しくなるが、この光学系の温度変動の影響を加味して校正を行うことができない。特に、熱源の外側の光学系1310からの赤外線放射の変動が大きく、これにより、被写体の見かけ上の測定温度が変動してしまう、という問題があった。   In the conventional example of FIG. 10, a heat source serving as a temperature calibration standard is provided between the optical systems. For this reason, for example, when an infrared imaging device is installed outdoors and imaging is performed, the temperature fluctuation of the optical system becomes severe, but calibration cannot be performed in consideration of the influence of the temperature fluctuation of the optical system. In particular, there was a problem that the infrared radiation from the optical system 1310 outside the heat source fluctuated greatly, which caused the apparent measurement temperature of the subject to fluctuate.

また、図11の従来例では、2個の遮断手段を設けており構造が複雑であるにもかかわらず、二次元的な出力ばらつきの補正機能しか有しておらず、出力信号と温度との関係の校正はできない。また、補正を行うタイミングが固定されており、監視カメラとしての利用等には、撮像できない時間があるため不適当であった。   In addition, in the conventional example of FIG. 11, although two blocking means are provided and the structure is complicated, it has only a two-dimensional output variation correction function, and the output signal and temperature The relationship cannot be calibrated. Further, the timing for performing the correction is fixed, and it is inappropriate for use as a surveillance camera because there is a time during which imaging cannot be performed.

このように、従来の赤外線画像撮像装置では、精度の高い画像補正を実現することが必ずしもできなかった。特に、車両に搭載する場合のような変化の激しい環境下において使用する際には、大きな問題になる。   As described above, the conventional infrared image capturing apparatus cannot always realize highly accurate image correction. In particular, it becomes a big problem when used in a rapidly changing environment such as when mounted on a vehicle.

本発明は、赤外線画像撮像装置として、簡易な構造で、従来よりも精度の高い画像補正を実現可能にすることを目的とする。   It is an object of the present invention to realize an image correction with a simple structure and higher accuracy than the conventional one as an infrared image pickup apparatus.

本発明は、車両搭載用の赤外線画像撮像装置として、赤外線検出器と、被写体から放射される赤外線を前記赤外線検出器に結像させる光学系と、前記赤外線検出器および光学系の近傍の温度を当該車両の機構を用いて安定させる保温構造とを備えたものである。   The present invention relates to an infrared imaging device for mounting on a vehicle, an infrared detector, an optical system that forms an infrared image emitted from a subject on the infrared detector, and a temperature in the vicinity of the infrared detector and the optical system. And a heat insulation structure that is stabilized by using the mechanism of the vehicle.

本発明によると、赤外線画像撮像装置を車両に搭載したとき、当該車両の機構を用いた保温構造によって、赤外線検出器および光学系の近傍の温度が安定する。これによって、画質の変動が抑制される。   According to the present invention, when the infrared imaging device is mounted on a vehicle, the temperature in the vicinity of the infrared detector and the optical system is stabilized by the heat retaining structure using the mechanism of the vehicle. This suppresses fluctuations in image quality.

そして、前記保温構造は、前記赤外線検出器および光学系の近傍に、当該車両のエンジン冷却水を循環させるものであるのが好ましい。   And it is preferable that the said heat retention structure circulates the engine cooling water of the said vehicle in the vicinity of the said infrared detector and an optical system.

また、本発明は、車両として、赤外線画像撮像装置と、前記赤外線画像撮像装置の近傍の温度を当該車両の機構を用いて安定させる保温構造とを備えたものである。   Moreover, this invention is provided with the infrared image imaging device as a vehicle, and the heat retention structure which stabilizes the temperature of the vicinity of the said infrared image imaging device using the mechanism of the said vehicle.

そして、前記保温構造は、前記赤外線画像撮像装置の近傍に当該車両のエンジン冷却水を循環させるものであるのが好ましい。   And it is preferable that the said heat retention structure circulates the engine cooling water of the said vehicle in the vicinity of the said infrared imaging device.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る赤外線画像撮像装置の構成を示すブロック図である。図1において、10は赤外線を検出するマイクロボロメータなどの赤外線検出器、20はレンズを有し、被写体70から放射される赤外線を赤外線検出器10上に結像させる光学系、30は赤外線検出器10の出力を補正する補正手段である。遮断手段40は開閉自在に構成されており、閉状態のとき被写体70から光学系20に入射する赤外線を遮断する。温度測定手段50は遮断手段40の表面温度を測定する。制御手段60は遮断手段40の開閉状態、並びに光学系20、補正手段30および温度測定手段50を制御する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an infrared image capturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10 is an infrared detector such as a microbolometer that detects infrared rays, 20 is an optical system that has a lens and forms an infrared image emitted from a subject 70 on the infrared detector 10, and 30 is an infrared detector. 10 is a correction means for correcting 10 outputs. The blocking means 40 is configured to be openable and closable, and blocks infrared rays incident on the optical system 20 from the subject 70 when in the closed state. The temperature measuring unit 50 measures the surface temperature of the blocking unit 40. The control unit 60 controls the open / close state of the blocking unit 40 and the optical system 20, the correction unit 30, and the temperature measurement unit 50.

ここでは、赤外線検出器10は、2次元配置された画素を有する2次元エリアセンサであるものとする。また、温度設定手段52については後述する。   Here, it is assumed that the infrared detector 10 is a two-dimensional area sensor having two-dimensionally arranged pixels. The temperature setting means 52 will be described later.

以下、図1のように構成された赤外線画像撮像装置について、その動作を説明する。   Hereinafter, the operation of the infrared imaging apparatus configured as shown in FIG. 1 will be described.

まず、被写体70の撮像時には、遮断手段40は、制御手段60からの制御によって開状態に設定される。このため、被写体70から放射された赤外線は、光学系20によって、赤外線検出器10上に赤外線画像として結像する。赤外線検出器10は各画素の赤外線の受光量に応じた信号を出力する。赤外線検出器10の出力は補正手段30によって補正される。補正手段30は、画素間の感度ばらつき、画素間のDCオフセットのばらつき、レンズのシェーディングの効果、および光学系20からの赤外放射の影響を補正する。   First, when the subject 70 is imaged, the blocking unit 40 is set to an open state under the control of the control unit 60. For this reason, the infrared rays radiated from the subject 70 are imaged as an infrared image on the infrared detector 10 by the optical system 20. The infrared detector 10 outputs a signal corresponding to the amount of infrared light received by each pixel. The output of the infrared detector 10 is corrected by the correction means 30. The correction unit 30 corrects sensitivity variations between pixels, DC offset variations between pixels, lens shading effects, and the influence of infrared radiation from the optical system 20.

次に、補正手段30における校正方法について説明する。   Next, a calibration method in the correction unit 30 will be described.

図2は本実施形態に係る校正方法を説明するためのモデルを示す図である。図2のモデルにおいて、赤外線検出器10の画素座標(x,y)について、下記の値を定義する。
被写体70の放射:L0(x,y,T0)
光学系20の放射:L1(x,y,T1)
レンズシェーディング:S(x,y)
赤外線検出器10の出力:e(x,y)=a(x,y)Ltotal+b(x,y)
a(x,y):画素(x,y)の感度
b(x,y):画素(x,y)のDCオフセット
ここで、図2のモデルにおいて、次の式が成り立つ。
e(x,y,T0)
=a(x,y)・(S(x,y)・L0(x,y,T0)+L1(x,y,T1))
+b(x,y) …(1)
FIG. 2 is a diagram showing a model for explaining the calibration method according to the present embodiment. In the model of FIG. 2, the following values are defined for the pixel coordinates (x, y) of the infrared detector 10.
Radiation of subject 70: L0 (x, y, T0)
Radiation of optical system 20: L1 (x, y, T1)
Lens shading: S (x, y)
Output of the infrared detector 10: e (x, y) = a (x, y) Ltotal + b (x, y)
a (x, y): sensitivity of pixel (x, y) b (x, y): DC offset of pixel (x, y) Here, in the model of FIG.
e (x, y, T0)
= A (x, y). (S (x, y) .L0 (x, y, T0) + L1 (x, y, T1))
+ B (x, y) (1)

1)第1の補正係数の決定
温度Ta,Tbで一様に分布する平坦な被写体70をそれぞれ撮像し、このときの赤外線検出器10の出力の差を求める。
e(x,y,Ta)−e(x,y,Tb)
=a(x,y)・S(x,y)・(L0(x,y,Ta)−L0(x,y,Tb))
…(2)
また、常温の狭い温度範囲(例えば0〜60℃)では、赤外線の放射L0は次式のように温度T0の一次関数によって近似できる。
L0(x,y,T0)=c・T0+d …(3)
c,dは定数である。式(3)を式(2)に代入して、両辺を温度差(Ta−Tb)で除したものを、第1の補正係数G(x,y)とする。すなわち、
G(x,y)=(e(x,y,Ta)−e(x,y,Tb))/(Ta−Tb)
=a(x,y)・S(x,y)・c …(4)
そして、求めた第1の補正係数G(x,y)を補正手段30に記憶させる。
1) Determination of First Correction Coefficient Each of flat objects 70 uniformly distributed at temperatures Ta and Tb is imaged, and the difference in the output of infrared detector 10 at this time is obtained.
e (x, y, Ta) -e (x, y, Tb)
= A (x, y) .S (x, y). (L0 (x, y, Ta) -L0 (x, y, Tb))
... (2)
Further, in a narrow temperature range of normal temperature (for example, 0 to 60 ° C.), the infrared radiation L0 can be approximated by a linear function of the temperature T0 as in the following equation.
L0 (x, y, T0) = c · T0 + d (3)
c and d are constants. Substituting equation (3) into equation (2) and dividing both sides by the temperature difference (Ta−Tb) is defined as a first correction coefficient G (x, y). That is,
G (x, y) = (e (x, y, Ta) −e (x, y, Tb)) / (Ta−Tb)
= A (x, y) · S (x, y) · c (4)
Then, the obtained first correction coefficient G (x, y) is stored in the correction means 30.

式(4)から分かるように、第1の補正係数G(x,y)は、画素毎の感度(利得)とレンズシェーディングとに比例する。この第1の補正係数G(x,y)を用いることによって、レンズシェーディング効果と画素の感度ばらつきとによる影響を、補正することができる。   As can be seen from Equation (4), the first correction coefficient G (x, y) is proportional to the sensitivity (gain) for each pixel and the lens shading. By using the first correction coefficient G (x, y), it is possible to correct the influence of the lens shading effect and pixel sensitivity variations.

なお、画素の感度ばらつきは、主として各画素の製造時の加工寸法のばらつきに起因しており、装置製造後はほとんど変化しない。したがって、この第1の補正係数G(x,y)の決定は、装置使用時に定期的に行う必要はなく、特に固定焦点の光学系20を用いる場合には、装置製造時に一度行っておけばよい。   Note that variations in pixel sensitivity are mainly caused by variations in processing dimensions at the time of manufacturing each pixel, and hardly change after the device is manufactured. Therefore, it is not necessary to periodically determine the first correction coefficient G (x, y) when the apparatus is used. In particular, when the fixed-focus optical system 20 is used, it may be determined once when the apparatus is manufactured. Good.

2)第2の補正係数の決定
赤外線撮像装置の起動時や長時間撮影後には、光学系20の温度変化や、温度変動による赤外線検出器10の画素間の微妙な出力ばらつきによって、画像のざらつきや平均輝度レベルの変動が生じる。そこで、そのような現象が生じた場合、手動で制御手段60を起動し、画素間の出力のばらつきを補正するための第2の補正係数を決定する。
2) Determination of the second correction coefficient When the infrared imaging device is started up or after long-time shooting, the roughness of the image is caused by the temperature change of the optical system 20 or the subtle output variation between the pixels of the infrared detector 10 due to the temperature fluctuation. And the average luminance level fluctuates. Therefore, when such a phenomenon occurs, the control means 60 is manually activated to determine a second correction coefficient for correcting output variations between pixels.

まず、制御手段60からの制御信号によって遮断手段40を開状態から閉状態にし、光学系20への赤外線の入射を遮断する。そして、温度測定手段50によって遮断手段40の平均温度Tcを測定する。このとき、光学系20は非合焦状態に設定されるのが好ましい。また、遮断手段40は、温度が一様に分布した平板状のものであることが好ましい。光学系20の焦点が数m以上先に合焦している場合、光学系20のすぐ前に配置された遮断手段40の画像はデフォーカス状態で赤外線検出器10上に結像する。ここで、
H(x,y)=K−e(x,y,Tc)/G(x,y) …(5)
で表される第2の補正係数H(x,y)を求め、補正手段30に記憶させる。Kは定数である。すなわち、温度Tcの遮断手段40を撮像したときに全画素の出力が均一になるように、第2の補正係数H(x,y)を求める。
First, the blocking means 40 is changed from the open state to the closed state by a control signal from the control means 60 to block the incidence of infrared rays on the optical system 20. Then, the average temperature Tc of the blocking means 40 is measured by the temperature measuring means 50. At this time, it is preferable that the optical system 20 is set in an out-of-focus state. Moreover, it is preferable that the interruption | blocking means 40 is a flat thing with which temperature distributed uniformly. When the focal point of the optical system 20 is focused several meters or more ahead, the image of the blocking means 40 disposed immediately in front of the optical system 20 is formed on the infrared detector 10 in a defocused state. here,
H (x, y) = Ke (x, y, Tc) / G (x, y) (5)
A second correction coefficient H (x, y) expressed by the following is obtained and stored in the correction means 30. K is a constant. That is, the second correction coefficient H (x, y) is obtained so that the output of all pixels is uniform when the temperature Tc blocking means 40 is imaged.

第2の補正係数H(x,y)は画素間のDCオフセットのばらつきと光学系20からの赤外線放射量の変動(DC成分のばらつき)を補正するための補正係数である。いま、式(1)の両辺を式(4)の両辺で除することによって、レンズシェーディングおよび画素の感度ばらつきによる影響を除外することができる。残るのは、DC成分のばらつきの影響のみとなる。
e(x,y,T0)/G(x,y)
=L0(x,y,T0)/c
+L1(x,y,T1)/c・S(x,y)+b(x,y)/G(x,y) …(6)
式(6)において、右辺の第1項は被写体70の放射を表し、第2項および第3項は画素毎にばらつくDC成分を表している。そしてDC成分を表す項のうち、環境変動によって変化するのは光学系20の放射L1の項である。この項は光学系20の温度T1に応じて変化する。したがって、第2の補正係数H(x,y)は、光学系20の温度T1が変化するたびに更新されるのが望ましい。
The second correction coefficient H (x, y) is a correction coefficient for correcting variations in DC offset between pixels and variations in the amount of infrared radiation from the optical system 20 (variations in DC components). Now, by dividing both sides of equation (1) by both sides of equation (4), the influence of lens shading and pixel sensitivity variations can be eliminated. All that remains is the effect of variations in the DC component.
e (x, y, T0) / G (x, y)
= L0 (x, y, T0) / c
+ L1 (x, y, T1) /c.S (x, y) + b (x, y) / G (x, y) (6)
In Equation (6), the first term on the right side represents the radiation of the subject 70, and the second and third terms represent DC components that vary from pixel to pixel. Of the terms representing the DC component, the term of the radiation L1 of the optical system 20 changes due to environmental fluctuations. This term changes according to the temperature T1 of the optical system 20. Therefore, it is desirable that the second correction coefficient H (x, y) is updated every time the temperature T1 of the optical system 20 changes.

3)撮像信号の補正
撮像時には、次のように撮像信号の補正を行う。制御手段60は遮断手段40を開状態にし、被写体70の撮像を開始する。このとき、補正出力信号E(x,y,T0)は次式のようにして求められる。
E(x,y,T0)
=e(x,y,T0)/G(x,y)+H(x,y) …(7)
このとき、
dE/dT0=c2 …(8)
すなわち、被写体70の温度が1度上がるごとにc2 だけ補正出力Eが上昇する。そして、T0=TcのときE=Kであるので、
E(x,y,T0)
=c2 ・(T0−Tc)+K …(9)
T0について整理すると、
T0=(E(x,y,T0)−K)/c2 +Tc …(10)
2 は環境によって変動しない定数である。
3) Correction of imaging signal During imaging, the imaging signal is corrected as follows. The control means 60 opens the blocking means 40 and starts imaging the subject 70. At this time, the corrected output signal E (x, y, T0) is obtained as follows.
E (x, y, T0)
= E (x, y, T0) / G (x, y) + H (x, y) (7)
At this time,
dE / dT0 = c 2 (8)
That is, the temperature of the object 70 c 2 by a correction output E rises every time the up once. Since E = K when T0 = Tc,
E (x, y, T0)
= C 2 · (T0−Tc) + K (9)
To organize T0,
T0 = (E (x, y, T0) −K) / c 2 + Tc (10)
c 2 is a constant that does not vary depending on the environment.

補正出力信号E(x,y,T0)は、第2の補正係数H(x,y)の決定時と被写体の撮像時の双方において光学系20の温度が一定であり、被写体70からの赤外放射が変動しない限り、式(10)の関係を成立させる。すなわち、補正出力信号E(x,y,T0)は、画素間の出力ばらつきが補正された、被写体70の2次元の温度分布を表す信号となる。補正手段30は、この補正出力信号E(x,y,T0)を表示に適したダイナミックレンジの映像信号に変換して、出力する。   The correction output signal E (x, y, T0) is such that the temperature of the optical system 20 is constant both when the second correction coefficient H (x, y) is determined and when the subject is imaged. As long as outside radiation does not fluctuate, the relationship of Expression (10) is established. That is, the corrected output signal E (x, y, T0) is a signal representing a two-dimensional temperature distribution of the subject 70 in which output variations between pixels are corrected. The correcting unit 30 converts the corrected output signal E (x, y, T0) into a video signal having a dynamic range suitable for display and outputs the video signal.

その後は、外部の温度変動や内部の電気回路の放熱等によって光学系20の温度が変化し、これに起因して、画像がざらついたり、実際の温度と撮像信号から算出した温度との誤差が大きくなった場合には、制御手段60を駆動して再度第2の補正係数H(x,y)を更新すればよい。したがって、第2の補正係数H(x,y)の更新後、光学系20の温度が実質的に変化しないうちに、被写体の撮像を開始することが望ましい。   After that, the temperature of the optical system 20 changes due to external temperature fluctuations, heat dissipation of the internal electric circuit, and the like, resulting in a rough image or an error between the actual temperature and the temperature calculated from the imaging signal. If it becomes larger, the second correction coefficient H (x, y) may be updated again by driving the control means 60. Therefore, it is desirable to start imaging the subject after the second correction coefficient H (x, y) is updated and before the temperature of the optical system 20 is substantially changed.

また、遮断手段40の温度を設定するための温度設定手段52を設けてもよい。この温度設定手段52は例えばヒータと温度検知器との組み合わせによって容易に実現することができる。温度設定手段52を利用すれば、第2の補正係数H(x,y)を求める際の遮断手段40の温度Tcを所望の値に設定することができる。このときの遮断手段40の温度Tcは、特定の撮像対象物(例えば「人」)の温度近傍に設定するのが好ましい。   Moreover, you may provide the temperature setting means 52 for setting the temperature of the interruption | blocking means 40. FIG. This temperature setting means 52 can be easily realized by a combination of a heater and a temperature detector, for example. If the temperature setting means 52 is used, the temperature Tc of the cutoff means 40 when obtaining the second correction coefficient H (x, y) can be set to a desired value. The temperature Tc of the blocking means 40 at this time is preferably set in the vicinity of the temperature of a specific imaging target (for example, “person”).

また、第1の補正係数G(x,y)を設定する際にも遮断手段40を利用してもかまわない。この場合、温度設定手段52を用いて、遮断手段40を第1の温度Taに設定して閉状態にし撮像し、その後、第2の温度Tbに設定して閉状態にし撮像すればよい。   Also, the blocking means 40 may be used when setting the first correction coefficient G (x, y). In this case, using the temperature setting means 52, the blocking means 40 may be set to the first temperature Ta and closed to take an image, and then set to the second temperature Tb and closed to take an image.

図3は本発明の第1の実施形態に係る赤外線画像撮像装置の変形例を示す図である。図3の構成では、光学系20に入射する赤外線を遮断するための手段として、2個の遮断手段110,120を設けている。温度測定手段130は第1および第2の遮断手段110,120の温度をそれぞれ測定可能に構成されている。   FIG. 3 is a diagram showing a modification of the infrared image capturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 3, two blocking means 110 and 120 are provided as means for blocking infrared rays incident on the optical system 20. The temperature measuring unit 130 is configured to be able to measure the temperatures of the first and second blocking units 110 and 120, respectively.

図3の構成では、第1の補正係数G(x,y)の設定のために、第1および第2の遮断手段110,120を利用することができる。すなわち、まず、第2の遮断手段120を開状態にしつつ第1の遮断手段110を閉状態にし、一様な第1の温度Taの第1の遮断手段110を撮像したときの赤外線検出器10の出力を記憶する。次に、第1の遮断手段110を開状態にするとともに第2の遮断手段を閉状態にして、一様な第2の温度Tbの第2の遮断手段120を撮像したときの赤外線検出器10の出力を記憶する。そして、記憶した出力信号を用いて、上述した方法で、第1の補正係数G(x,y)を求めればよい。   In the configuration of FIG. 3, the first and second blocking means 110 and 120 can be used for setting the first correction coefficient G (x, y). That is, first, the infrared detector 10 when the first blocking means 110 is closed while the second blocking means 120 is opened and the first blocking means 110 having a uniform first temperature Ta is imaged. Memorize the output. Next, when the first blocking means 110 is opened and the second blocking means is closed, the infrared detector 10 when the second blocking means 120 having a uniform second temperature Tb is imaged. Memorize the output. Then, the first correction coefficient G (x, y) may be obtained by the method described above using the stored output signal.

なお、遮断手段40を用いて、本実施形態で述べた補正方法とは別の方法で、温度校正を行ってもかまわない。光学系20に入射する赤外線を遮断する遮断手段40を用いることによって、光学系20の放射の影響を加味した補正を実現することができる。   It should be noted that the temperature calibration may be performed using the blocking means 40 by a method different from the correction method described in the present embodiment. By using the blocking means 40 that blocks the infrared rays incident on the optical system 20, it is possible to realize correction that takes into account the influence of the radiation of the optical system 20.

また、温度測定手段50を設けない構成であってもかまわない。温度測定手段50を設けない場合には、第2の補正係数H(x,y)を求める際の遮断手段40の温度Tcが未知となるため、式(9)を用いて被写体70の温度T0を求めることはできない。しかしながら、相対的な温度対輝度特性については、従来よりも正確に求めることができる。すなわち、式(6)において、光学系20のシェーディングによる画素間の特性ばらつきは右辺第1項によって補正され、光学系20からの放射の変動は右辺第2項によって補正される。このように、シェーディングの効果と光学系20からの放射の変動とを個別に補正することが可能になるので、より正確な相対的な温度対輝度特性を得ることができる。   Further, the temperature measurement means 50 may not be provided. When the temperature measuring unit 50 is not provided, the temperature Tc of the blocking unit 40 when determining the second correction coefficient H (x, y) is unknown, and therefore the temperature T0 of the subject 70 using the equation (9). Cannot be asked. However, relative temperature vs. luminance characteristics can be determined more accurately than in the past. That is, in Expression (6), the characteristic variation between pixels due to the shading of the optical system 20 is corrected by the first term on the right side, and the variation in the radiation from the optical system 20 is corrected by the second term on the right side. In this way, the shading effect and the variation in radiation from the optical system 20 can be individually corrected, so that a more accurate relative temperature-luminance characteristic can be obtained.

(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態に係る赤外線画像撮像装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。図4において、図1と共通の構成要素には図1と同一の符号を付している。図4(a)に示す移動体としての車両220に搭載されている赤外線画像撮像装置200は、図4(b)に示すように第1の実施形態に係るものとほぼ同様の構成である。赤外線画像撮像装置200は車両220の進行方向前方を撮像するように搭載されており、進行方向前方の被写体240(人または他の車両)を検知するために設けられている。そして、赤外線画像撮像装置200の制御手段210には車両220の速度を検出する手段としての車速センサ230の出力信号が供給される。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle equipped with an infrared imaging device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. An infrared imaging device 200 mounted on a vehicle 220 as a moving body shown in FIG. 4A has substantially the same configuration as that according to the first embodiment as shown in FIG. 4B. The infrared imaging device 200 is mounted so as to image the front of the vehicle 220 in the traveling direction, and is provided to detect a subject 240 (a person or other vehicle) ahead of the traveling direction. Then, the output signal of the vehicle speed sensor 230 as a means for detecting the speed of the vehicle 220 is supplied to the control means 210 of the infrared image capturing apparatus 200.

赤外線画像撮像装置200は、車両220に搭載された場合、天候、気温、走行速度等の影響を受けるために、その光学系20の温度は変動しやすい。したがって、第1の実施形態で示した第2の補正係数H(x,y)を頻繁に更新する必要がある。一方、補正係数を更新している間は、通常の撮像動作を行うことができないので、車両220が走行中に頻繁に補正係数を更新することは好ましくない。   When the infrared imaging device 200 is mounted on the vehicle 220, the temperature of the optical system 20 is likely to fluctuate because it is affected by weather, air temperature, traveling speed, and the like. Therefore, it is necessary to frequently update the second correction coefficient H (x, y) shown in the first embodiment. On the other hand, since the normal imaging operation cannot be performed while the correction coefficient is being updated, it is not preferable to frequently update the correction coefficient while the vehicle 220 is traveling.

そこで、本実施形態では、車速センサ230の出力信号を利用して、車両220が停止している期間またはきわめて低速で走行している期間にのみ、補正係数の更新を行う。これにより、障害物に衝突する可能性がほとんどない場合のみに校正が行われることになり、赤外線画像撮像装置を設けた意義を損なうことなく、温度校正を実現することができる。   Therefore, in the present embodiment, the correction coefficient is updated only during the period in which the vehicle 220 is stopped or traveling at a very low speed, using the output signal of the vehicle speed sensor 230. Thus, calibration is performed only when there is almost no possibility of colliding with an obstacle, and temperature calibration can be realized without impairing the significance of providing the infrared imaging device.

具体的には、第1の実施形態と同様に、校正を行う。すなわち、第1の補正係数G(x,y)については、赤外線画像撮像装置200の製造時に求めておく。そして、車速センサ230の出力信号から、車両220が停止したこと、または速度が所定値以下になったことを検知すると、遮断手段40を閉状態にして第2の補正係数H(x,y)を更新する。   Specifically, calibration is performed in the same manner as in the first embodiment. That is, the first correction coefficient G (x, y) is obtained when the infrared imaging device 200 is manufactured. Then, when it is detected from the output signal of the vehicle speed sensor 230 that the vehicle 220 has stopped or the speed has become a predetermined value or less, the blocking means 40 is closed and the second correction coefficient H (x, y). Update.

なお、他の補正方法であっても、本実施形態と同様に、車速センサ230の出力信号を用いて校正を行うタイミングを制御するのが好ましい。また、車両以外の移動体、例えば電車、船舶、航空機などに適用してもよい。   Even with other correction methods, it is preferable to control the timing of calibration using the output signal of the vehicle speed sensor 230, as in the present embodiment. Moreover, you may apply to mobile bodies other than a vehicle, for example, a train, a ship, an aircraft, etc.

(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態に係る赤外線画像撮像装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。図5において、図4と共通の構成要素には、図4と同一の符号を付している。赤外線画像撮像装置200は図4(b)の構成を用いている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle equipped with an infrared imaging device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. The infrared imaging device 200 uses the configuration shown in FIG.

図5において、車両220に搭載された赤外線画像撮像装置200は、制御手段210に、車速センサ230の出力信号に加えて、進行方向にある信号機の信号を識別する手段310の出力信号と、進行方向における検出対象物としての人物の有無を判定する手段340の出力信号とを受けている。信号機識別手段310はカメラ画像から信号機の位置を検出し、点灯している光の色の判別を行う。また、人物検出判定手段340は赤外線画像から所定の温度範囲の像を抽出し、その大きさや形等から人の有無を判定する。   In FIG. 5, the infrared imaging device 200 mounted on the vehicle 220 causes the control unit 210 to output in addition to the output signal of the vehicle speed sensor 230, the output signal of the unit 310 that identifies the signal of the traffic light in the traveling direction, The output signal of the means 340 for determining the presence or absence of a person as a detection target in the direction is received. The traffic light identifying means 310 detects the position of the traffic light from the camera image and discriminates the color of the lit light. In addition, the person detection determination unit 340 extracts an image in a predetermined temperature range from the infrared image, and determines the presence or absence of a person from the size and shape thereof.

本実施形態では、車速センサ230に加えて、信号機識別手段310や人物検出判定手段340を校正タイミングの制御に用いる。これにより、赤外線画像撮像装置200の動作が必要な場合の作動を確実に確保することができる。例えば、車速センサ230が車両220の走行速度がゼロであることを検出し、信号機識別手段310が、前方の信号機の信号が車両220に対して「停止」を指示していると識別し、かつ、人物検出判定手段340が人を検出していないときにのみ、赤外線画像撮像装置200は補正係数の更新を行うものとする。これにより、第2の実施形態よりもさらに確実に、障害物に衝突する可能性がほとんどない場合にのみ、校正を行うことができる。   In the present embodiment, in addition to the vehicle speed sensor 230, the traffic signal identification means 310 and the person detection determination means 340 are used for controlling the calibration timing. Thereby, the operation | movement when operation | movement of the infrared imaging device 200 is required can be ensured reliably. For example, the vehicle speed sensor 230 detects that the traveling speed of the vehicle 220 is zero, the traffic light identifying means 310 identifies that the signal of the traffic light ahead indicates the vehicle 220 to “stop”, and Only when the person detection determination unit 340 has not detected a person, the infrared imaging apparatus 200 updates the correction coefficient. Thereby, it is possible to perform calibration only when there is almost no possibility of collision with an obstacle even more reliably than in the second embodiment.

また、赤外線画像撮像装置200は、その周囲構造320が、車両220のラジエター330から供給され循環するエンジン冷却水によって満たされている。車両220の暖機運転が終了した後は冷却水の温度はほぼ一定になるので、この保温構造としての周囲構造320によって、赤外線画像撮像装置200の動作中の温度は安定する。このため、光学系の温度変動が小さくなり、画質の変動が小さくなる。   In addition, the infrared imaging device 200 has a peripheral structure 320 filled with engine coolant supplied from the radiator 330 of the vehicle 220 and circulated. Since the temperature of the cooling water becomes substantially constant after the warm-up operation of the vehicle 220 is completed, the temperature during operation of the infrared imaging apparatus 200 is stabilized by the surrounding structure 320 as the heat retaining structure. For this reason, the temperature fluctuation of the optical system is reduced, and the fluctuation of the image quality is reduced.

なお、車両センサ230、信号機識別手段310および人物検出手段340のいずれか1個または2個を校正タイミングの制御に用いてもかまわないし、他のセンサをさらに用いてもかまわない。   Note that one or two of the vehicle sensor 230, the traffic signal identification unit 310, and the person detection unit 340 may be used for controlling the calibration timing, or another sensor may be further used.

また、周囲構造320は、赤外線画像撮像装置200と一体にして構成してもよいし、車両220側に設けてその中に赤外線画像撮像装置200をはめ込むように構成してもかまわない。また、車両220の他の機構を用いて、保温構造を実現してもかまわない。   Further, the surrounding structure 320 may be configured integrally with the infrared image capturing apparatus 200, or may be configured to be provided on the vehicle 220 side so that the infrared image capturing apparatus 200 is fitted therein. Moreover, you may implement | achieve a heat retention structure using the other mechanism of the vehicle 220. FIG.

(第4の実施形態)
図6は本発明の第4の実施形態に係る赤外線画像撮像装置を搭載した車両の構成を示す図である。図6において、図1および図4と共通の構成要素には、図1および図4と同一の符号を付している。図6において、410,420は撮像対象となる波長の赤外線を反射するミラー、430はミラー420の方向を制御するミラー駆動装置、440は車両220のラジエター、450はラジエター440の温度を測定する温度測定手段である。ミラー410の角度および位置は固定されている。また図6の構成では、遮断手段は設けられていない。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a vehicle equipped with an infrared imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 4 are assigned to components common to those in FIGS. 1 and 4. In FIG. 6, 410 and 420 are mirrors that reflect infrared rays having a wavelength to be imaged, 430 is a mirror driving device that controls the direction of the mirror 420, 440 is a radiator of the vehicle 220, and 450 is a temperature that measures the temperature of the radiator 440. It is a measuring means. The angle and position of the mirror 410 are fixed. In the configuration shown in FIG. 6, no blocking means is provided.

図6に示す赤外線画像撮像装置では、第2の実施形態と同様に、車速センサ230によって検出された車両220の速度が所定値以下のときに校正が行われる。ここで、本実施形態では、校正の際には、温度標準としてラジエター440を撮像するものとする。   In the infrared imaging apparatus shown in FIG. 6, calibration is performed when the speed of the vehicle 220 detected by the vehicle speed sensor 230 is equal to or lower than a predetermined value, as in the second embodiment. Here, in the present embodiment, it is assumed that the radiator 440 is imaged as a temperature standard during calibration.

ミラー駆動装置430は、校正時にはミラー420の方向を、車両220の外部から光学系20に入射する赤外線を遮断し、かつ、ラジエター440から放射されミラー410によって反射された赤外線が光学系20に入射されるように、設定する。この状態で、例えば第1の実施形態と同様の校正を行う。ラジエター440の温度は車両220の走行中ほぼ一定に保たれており、このため、校正時の温度標準としてラジエター440を用いることができる。   The mirror driving device 430 blocks the direction of the mirror 420 at the time of calibration, the infrared rays incident on the optical system 20 from the outside of the vehicle 220, and the infrared rays emitted from the radiator 440 and reflected by the mirror 410 are incident on the optical system 20. Set as follows. In this state, for example, the same calibration as in the first embodiment is performed. The temperature of the radiator 440 is kept substantially constant while the vehicle 220 is traveling, and therefore, the radiator 440 can be used as a temperature standard during calibration.

一方、通常撮像時は、ミラー駆動装置430はミラー420の方向を、ラジエター440から放射されミラー410によって反射された赤外線を遮断し、かつ、車両220の外部からの赤外線が光学系20に入射されるように、設定する。   On the other hand, during normal imaging, the mirror driving device 430 blocks the infrared ray emitted from the radiator 440 and reflected by the mirror 410 in the direction of the mirror 420, and the infrared ray from the outside of the vehicle 220 is incident on the optical system 20. Set as follows.

このように本実施形態によると、車両に搭載した赤外線画像撮像装置について、第1の実施形態で設けた遮断手段のような特別な温度標準を設けなくても、温度特性の校正が可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the temperature characteristics of the infrared imaging device mounted on the vehicle can be calibrated without providing a special temperature standard such as the blocking means provided in the first embodiment. .

なお、本実施形態では温度標準としてラジエター440を用いたが、温度が一定になる車両の他の部分を温度標準として用いてもよい。   In the present embodiment, the radiator 440 is used as the temperature standard, but other parts of the vehicle where the temperature is constant may be used as the temperature standard.

また、本実施形態では、撮像方向を設定変更する機構をミラー420およびミラー駆動装置430によって実現したが、これ以外の機構、例えば、赤外線検出器10および光学系20を含む撮像装置本体の向きを変えるような機構を用いてもかまわない。また、撮像方向を設定変更する機構は、赤外線画像撮像装置と一体に構成してもよいし、車両側に設けてもかまわない。   In this embodiment, the mechanism for changing the setting of the imaging direction is realized by the mirror 420 and the mirror driving device 430. However, other mechanisms, for example, the orientation of the imaging device main body including the infrared detector 10 and the optical system 20 are changed. You may use a mechanism that changes. Further, the mechanism for changing the setting of the imaging direction may be configured integrally with the infrared imaging device or provided on the vehicle side.

(第5の実施形態)
図7は本発明の第5の実施形態に係る赤外線画像調整装置の構成を示す図である。図7において、赤外線画像撮像装置500は図1に示す構成からなり、第1の実施形態に示した手順によって第1の補正係数G(x,y)および第2の補正係数H(x,y)がすでに求められているものとする。すなわち、赤外線画像撮像装置500から出力される輝度信号と被写体の温度との対応関係は、既知である。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an infrared image adjustment apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 7, the infrared imaging device 500 has the configuration shown in FIG. 1, and the first correction coefficient G (x, y) and the second correction coefficient H (x, y) are performed according to the procedure shown in the first embodiment. ) Is already required. That is, the correspondence between the luminance signal output from the infrared image capturing apparatus 500 and the temperature of the subject is known.

赤外線画像調整装置590は赤外線画像の表示温度範囲の調整を行う。赤外線画像調整装置590において、510は赤外線画像データを記憶するための画像メモリであり、520は画像メモリ510に蓄えられた赤外線画像データから最高温度Thを検出する最高温度検出部、530は画像メモリ510に蓄えられた赤外線画像データから最低温度Tlを検出する最低温度検出部である。540は特定の撮像対象物の温度に基づく測定対象温度範囲の上限Tohおよび下限Tolを記憶するメモリであり、550は最高温度Thと温度範囲の上限Tohとを比較し、大きい方を選択出力する第1の比較部、560は最低温度Tlと温度範囲の下限Tolとを比較し、小さい方を選択出力する第2の比較部である。   The infrared image adjustment device 590 adjusts the display temperature range of the infrared image. In the infrared image adjusting device 590, 510 is an image memory for storing infrared image data, 520 is a maximum temperature detecting unit for detecting the maximum temperature Th from the infrared image data stored in the image memory 510, and 530 is an image memory. A minimum temperature detection unit that detects the minimum temperature Tl from the infrared image data stored in 510. Reference numeral 540 denotes a memory for storing the upper limit Toh and the lower limit Tol of the measurement target temperature range based on the temperature of a specific imaging target, and 550 compares the maximum temperature Th with the upper limit Toh of the temperature range, and selectively outputs the larger one. The first comparison unit 560 is a second comparison unit that compares the lowest temperature Tl with the lower limit Tol of the temperature range and selectively outputs the smaller one.

画像メモリ510、最高温度検出部520および最低温度検出部530によって第1の手段が構成されており、温度範囲上下限メモリ540によって第2の手段が構成されており、第1および第2の比較部550,560によって第3の手段が構成されている。赤外線画像調整装置590は、第1および第2の比較部550,560の選択出力をそれぞれ、表示温度範囲の上限温度Tah,下限温度Talとして出力する。   The image memory 510, the maximum temperature detection unit 520, and the minimum temperature detection unit 530 constitute a first means, and the temperature range upper and lower limit memory 540 constitutes a second means, and the first and second comparisons The parts 550 and 560 constitute a third means. The infrared image adjustment device 590 outputs the selection outputs of the first and second comparison units 550 and 560 as the upper limit temperature Tah and the lower limit temperature Tal of the display temperature range, respectively.

映像信号生成部570は、赤外線画像撮像装置500の出力を受けて、赤外線画像を映像表示装置580に表示させるための映像信号を生成する。このとき、赤外線画像調整装置590から出力された上限温度Tahおよび下限温度Talを用いて、上限温度Tahが白レベルに合い、下限温度Talが黒レベルに合うように、映像信号のダイナミックレンジを調整する。   The video signal generation unit 570 receives the output of the infrared imaging device 500 and generates a video signal for causing the video display device 580 to display an infrared image. At this time, using the upper limit temperature Tah and the lower limit temperature Tal output from the infrared image adjustment device 590, the dynamic range of the video signal is adjusted so that the upper limit temperature Tah matches the white level and the lower limit temperature Tal matches the black level. To do.

いま、冬季に屋外において「人」を検出する目的で、赤外線画像撮像装置500を用いて撮像を行ったものとする。この場合、例えば、測定対象温度範囲の上限Tohを35℃、下限Tolを30℃に設定する。   Now, it is assumed that imaging is performed using the infrared imaging apparatus 500 for the purpose of detecting “people” outdoors in winter. In this case, for example, the upper limit Toh of the measurement target temperature range is set to 35 ° C., and the lower limit Tol is set to 30 ° C.

制御回路600が赤外線画像調整装置590を起動すると、赤外線画像撮像装置500から出力された1フレーム分の画像データが画像メモリ510に蓄積される。最高温度検出部520は対象フレーム画像の中の最高輝度画素が示す温度Thを検出し、最低温度検出部530は対象フレーム画像の中の最低輝度画素が示す温度Tlを検出する。   When the control circuit 600 activates the infrared image adjustment device 590, the image data for one frame output from the infrared image capturing device 500 is accumulated in the image memory 510. The highest temperature detection unit 520 detects the temperature Th indicated by the highest luminance pixel in the target frame image, and the lowest temperature detection unit 530 detects the temperature Tl indicated by the lowest luminance pixel in the target frame image.

冬季の屋外においては、建物や道路のアスファルト等の温度は人の体表温度よりも低いので、
Tl<Th<Tol<Toh
の関係が成り立つ。したがって、第1の比較部550は、最高温度検出部520によって検出された最高温度Thの代わりに、温度範囲上下限メモリ540に格納された上限温度Tohを表示温度範囲の上限温度Tahとして出力する一方、第2の比較部560は最低温度検出部530によって検出された最低温度Tlを表示温度範囲の下限温度Talとして出力する。
Outside of winter, the temperature of buildings and road asphalts is lower than the human body surface temperature.
Tl <Th <Tol <Toh
The relationship holds. Accordingly, the first comparison unit 550 outputs the upper limit temperature Toh stored in the temperature range upper / lower limit memory 540 as the upper limit temperature Tah of the display temperature range instead of the maximum temperature Th detected by the maximum temperature detection unit 520. On the other hand, the second comparison unit 560 outputs the minimum temperature Tl detected by the minimum temperature detection unit 530 as the lower limit temperature Tal of the display temperature range.

これにより、撮像対象物である人の温度範囲が、映像信号のダイナミックレンジに常に含まれることになる。したがって、撮像画像に人が映ったり消えたりするような場合であっても、映像信号のダイナミックレンジが変動することはなく、AGC(Auto Gain Control )によって生じるような映像の明るさの急激な変動は生じない。このため、例えばパターン認識を用いた詳細な分類処理等が容易に実行できる。   As a result, the temperature range of the person who is the imaging object is always included in the dynamic range of the video signal. Therefore, even if a person appears or disappears in the captured image, the dynamic range of the video signal does not fluctuate, and a sharp fluctuation in video brightness caused by AGC (Auto Gain Control) occurs. Does not occur. For this reason, for example, detailed classification processing using pattern recognition can be easily executed.

同様に、夏期の日中に屋外において「人」を検出する場合には、通常は、
Tol<Toh<Tl<Th
の関係が成り立つ。したがって、第1の比較部550は、最高温度検出部520によって検出された最高温度Thを表示温度範囲の上限温度Tahとして出力する一方、第2の比較部560は、最低温度検出部530によって検出された最低温度Tlの代わりに、温度範囲上下限メモリ540に格納された下限温度Tolを表示温度範囲の下限温度Talとして出力する。これにより、撮像対象物である人の温度範囲が映像信号のダイナミックレンジに常に含まれ、映像の明るさの急激な変動は生じない。
Similarly, if you detect "people" outdoors during the summer days,
Tol <Toh <Tl <Th
The relationship holds. Therefore, the first comparison unit 550 outputs the maximum temperature Th detected by the maximum temperature detection unit 520 as the upper limit temperature Tah of the display temperature range, while the second comparison unit 560 is detected by the minimum temperature detection unit 530. Instead of the lowest temperature Tl, the lower limit temperature Tol stored in the temperature range upper / lower limit memory 540 is output as the lower limit temperature Tal of the display temperature range. As a result, the temperature range of the person who is the object to be imaged is always included in the dynamic range of the video signal, and there is no sudden fluctuation in the brightness of the video.

撮像している背景の温度変動によって、画像のダイナミックレンジが不十分になったり、画像が飽和したりする場合には、新たに制御回路600によって映像信号調整装置590を起動して、表示温度範囲の再設定を行えばよい。あるいは、表示温度範囲の設定は、AGCと同様にフレーム画像毎に行ってもかまわない。   When the dynamic range of the image becomes insufficient or the image is saturated due to the temperature fluctuation of the background being imaged, the video signal adjustment device 590 is newly activated by the control circuit 600 to display the display temperature range. May be reset. Alternatively, the display temperature range may be set for each frame image similarly to AGC.

このように本実施形態によると、特定の撮像対象物の温度に基づく所定の温度範囲を表示温度範囲に予め含ませることによって、撮像対象物が撮像範囲内に突然入ったような場合でも、安定した赤外線画像を表示させることが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, a predetermined temperature range based on the temperature of a specific imaging target is included in the display temperature range in advance, so that even when the imaging target suddenly enters the imaging range, it is stable. It is possible to display the infrared image.

なお、本実施形態に係る赤外線画像調整装置590は、赤外線画像撮像装置500と一体に設けてもよいし、映像信号生成部570および映像表示装置580と一体に設けてもかまわない。   The infrared image adjustment device 590 according to the present embodiment may be provided integrally with the infrared image capturing device 500, or may be provided integrally with the video signal generation unit 570 and the video display device 580.

また本実施形態では、赤外線画像の最高温度および最低温度をまず検出するものとしたが、この代わりに、赤外線画像の表示に適した温度範囲の上限および下限を検出してもよい。例えば、他の画素と大きく異なる輝度を有する画素については、これを温度検出の対象から外すようにすればよい。   In the present embodiment, the maximum temperature and the minimum temperature of the infrared image are first detected, but instead, the upper and lower limits of the temperature range suitable for displaying the infrared image may be detected. For example, a pixel having a brightness that is significantly different from other pixels may be excluded from the temperature detection target.

また、測定対象温度範囲を設定する代わりに1個の所定温度を設定し、この所定温度が表示温度範囲に含まれるようにすればよい。この場合、本実施形態においてToh=Tolとすれば、容易に実現できる。   Further, instead of setting the measurement target temperature range, one predetermined temperature may be set, and this predetermined temperature may be included in the display temperature range. In this case, if Toh = Tol in this embodiment, it can be easily realized.

本発明の第1の実施形態に係る赤外線画像撮像装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an infrared imaging device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における校正方法を説明するためのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model for demonstrating the calibration method in the 1st Embodiment of this invention. 図1の構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the structure of FIG. 本発明の第2の実施形態に係る赤外線画像撮像装置を搭載した車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle carrying the infrared imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る赤外線画像撮像装置を搭載した車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle carrying the infrared imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る赤外線画像撮像装置を搭載した車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle carrying the infrared imaging device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る赤外線画像調整装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the infrared image adjustment apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 従来の赤外線画像撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional infrared imaging device. 図8における温度特性補正手段が有する被写体温度対輝度テーブルを示す図である。It is a figure which shows the to-be-photographed object temperature versus brightness | luminance table which the temperature characteristic correction | amendment means in FIG. 8 has. 従来の赤外線画像撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional infrared imaging device. 従来の赤外線画像撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional infrared imaging device.

Claims (4)

車両搭載用の赤外線画像撮像装置であって、
赤外線検出器と、
被写体から放射される赤外線を、前記赤外線検出器に結像させる光学系と、
前記赤外線検出器および光学系の近傍の温度を、当該車両の機構を用いて、安定させる保温構造とを備えた
ことを特徴とする赤外線画像撮像装置。
An infrared imaging device for mounting on a vehicle,
An infrared detector;
An optical system that forms an infrared image emitted from a subject on the infrared detector;
An infrared imaging apparatus comprising: a heat retaining structure that stabilizes the temperature in the vicinity of the infrared detector and the optical system using a mechanism of the vehicle.
請求項1記載の赤外線画像撮像装置において、
前記保温構造は、前記赤外線検出器および光学系の近傍に、当該車両のエンジン冷却水を循環させるものである
ことを特徴とする赤外線画像撮像装置。
The infrared imaging device according to claim 1,
The thermal insulation structure is characterized in that the engine cooling water of the vehicle is circulated in the vicinity of the infrared detector and the optical system.
車両であって、
赤外線画像撮像装置と、
前記赤外線画像撮像装置の近傍の温度を、当該車両の機構を用いて、安定させる保温構造とを備えた
ことを特徴とする車両。
A vehicle,
An infrared imaging device;
A vehicle comprising: a heat retaining structure that stabilizes the temperature in the vicinity of the infrared imaging device using a mechanism of the vehicle.
請求項3記載の車両において、
前記保温構造は、前記赤外線画像撮像装置の近傍に、当該車両のエンジン冷却水を循環させるものである
ことを特徴とする車両。
The vehicle according to claim 3, wherein
The vehicle, wherein the heat retaining structure circulates engine coolant of the vehicle in the vicinity of the infrared imaging device.
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