JP2005274301A - Infrared camera - Google Patents

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山本  彰
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem in conventional infrared cameras in which no correction means of infrared radiation is available for camera components placed ahead of the shutter because the conventional infrared camera comprises a body with uniform temperature such as a shutter between an inside infrared optical system and an inside infrared imaging element, stores an image taken when the shutter closes as an offset, and makes an infrared image from an imaging target by subtracting the stored data from the whole signal. <P>SOLUTION: The infrared camera comprises a function which stores a typical shading pattern for an image of infrared radiation from the camera components in advance, and a function which detects the amount of shading by applying a low-pass filter to the image taken and measuring direct-current brightness of each part on the screen, generates correction data from the detected amount of shading and the shading pattern, and subtracts the obtained correction data from the imaged image data. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、赤外線カメラの画像補正処理に関するものである。   The present invention relates to an image correction process of an infrared camera.

赤外線カメラの赤外線撮像素子には、撮像ターゲットから放射される赤外線以外に、カメラの構成品である赤外光学系や筐体などから放射される赤外線が同時に入射されている。この赤外光学系や筐体などからの赤外線放射による影響は通常シェーディングと呼ぶ。このシェーディングの量は一定量ではなくカメラの温度状態により影響は変化する。   In addition to the infrared rays radiated from the imaging target, the infrared rays emitted from the infrared optical system and the casing that are components of the camera are simultaneously incident on the infrared imaging element of the infrared camera. The effect of infrared radiation from the infrared optical system or the case is usually called shading. The amount of shading is not a fixed amount, but the influence varies depending on the temperature state of the camera.

また、シェーデイング量は、通常画面中央部よりも画面端の方が影響度が大きく同心円状のパタンとなる。従来の赤外線カメラにおいては、上記のカメラ構成品からの赤外線放射をキャンセルするために、赤外光学系の先端やレンズ内部、またはカメラ内部の赤外光学系と赤外線撮像素子の間にシャッタなどの均一温度物体を設け、シャッタを閉じた時の映像をオフセット量として格納し、その格納したデータを全体の信号より減算したものを撮像ターゲットからの赤外線として映像化していた(例えば、特許文献1、特許文献2、参照)。   Further, the amount of shading is a concentric pattern having a greater influence at the edge of the screen than at the center of the normal screen. In the conventional infrared camera, in order to cancel the infrared radiation from the above camera components, a shutter or the like is provided between the tip of the infrared optical system, the inside of the lens, or the infrared optical system inside the camera and the infrared imaging device. An image obtained when a uniform temperature object is provided and the shutter is closed is stored as an offset amount, and the stored data is subtracted from the entire signal and visualized as infrared rays from the imaging target (for example, Patent Document 1, Patent Document 2).

特許第3373387号(第1頁、第1図)Japanese Patent No. 3373387 (first page, Fig. 1) 特開平11−46322号(第1頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 11-46322 (first page, FIG. 1)

しかし、シャッタを赤外光学系先端、又はレンズ内部に設ける方式では赤外光学系の機構が複雑となる問題があり、また、シャッタをカメラ内部に設ける方式は構成が簡単なものの、赤外光学系からの赤外線放射の影響をキャンセルできないという問題があった。
この発明は、赤外光学系や筐体といった赤外線カメラの構成品からの赤外線放射によるシェーディングの影響を、シャッタをカメラ内部に設ける方式でも有効に補正することが可能な赤外線カメラを提供する事を目的とする。
However, there is a problem that the mechanism of the infrared optical system is complicated in the method in which the shutter is provided at the tip of the infrared optical system or in the lens, and the method in which the shutter is provided in the camera has a simple configuration, but the infrared optical system There was a problem that the influence of infrared radiation from the system could not be canceled.
It is an object of the present invention to provide an infrared camera capable of effectively correcting the influence of shading caused by infrared radiation from components of an infrared camera such as an infrared optical system and a casing even when a shutter is provided inside the camera. Objective.

この発明にかかる赤外線カメラは、複数の画素を有する検出器と、この検出器の出力信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力信号の低周波成分を透過するアナログローパスフィルタと、このアナログローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路と、このA/D変換回路の出力データを格納する画像格納メモリと、所定のシェーディングパタンデータを格納したシェーディングパタンメモリと、上記画像格納メモリに格納された画像データから、この所定のシェーディングパタンデータ測定箇所と略同一箇所のシェーディング量を検出するシェーディング量検出回路と、上記所定のシェーディングパタンデータに対し、上記シェーディングパタンメモリ内のシェーディング量に対する上記シェーディング量検出回路から得られるシェーディング量との比率に基づく係数を乗算する画像乗算回路と、この画像乗算回路の出力データを撮影画像データから減算する画像減算回路とを有するものである。   An infrared camera according to the present invention includes a detector having a plurality of pixels, an amplifier circuit that amplifies the output signal of the detector, an analog low-pass filter that transmits a low-frequency component of the output signal of the amplifier circuit, and the analog An A / D conversion circuit that converts an output signal of the low-pass filter into digital data, an image storage memory that stores output data of the A / D conversion circuit, a shading pattern memory that stores predetermined shading pattern data, and the image A shading amount detection circuit for detecting a shading amount at substantially the same location as the predetermined shading pattern data measurement location from the image data stored in the storage memory, and shading in the shading pattern memory for the predetermined shading pattern data The amount of shading above the amount An image multiplier circuit for multiplying a coefficient based on the ratio of the shading amount obtained from the output circuit, and has an image subtraction circuit for subtracting the output data of the image multiplication circuit from the photographed image data.

この発明にかかる赤外線カメラは、撮影映像の出力系統とは別に、画像の低周波成分画像データを生成し、その画像データの画面中央部と周辺部の輝度の違いを元にその時点で発生しているシェーディング量を予測し、その検知結果を元に予め格納されたシェーデイングパタンデータに対して乗減算したシェーデイング補正データを出力映像データに減算することで、赤外光学系や筐体からの赤外線放射の撮影映像に与える影響を除去可能な赤外線カメラを提供することができる。   The infrared camera according to the present invention generates low-frequency component image data of an image separately from a captured video output system, and is generated at that time based on the difference in luminance between the central portion and the peripheral portion of the image data. By subtracting the shading correction data obtained by multiplying and subtracting the shading pattern data stored in advance based on the detection result, and subtracting it from the output video data It is possible to provide an infrared camera capable of removing the influence of infrared radiation on the captured image.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1にかかる赤外線カメラの構成を示すブロック図である。図に示す様に、この実施の形態1にかかる赤外線カメラは赤外光学系などの赤外光学系1、筐体2、赤外光学系1の結像面上に設置された検出器である検出器アレイ3を有する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of an infrared camera according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, the infrared camera according to the first embodiment is an infrared optical system 1 such as an infrared optical system, a housing 2, and a detector installed on the image plane of the infrared optical system 1. It has a detector array 3.

ここで、検出器アレイ3は例えば、ボロメータ、SOIダイオード方式等の複数の画素を2次元に配列したものである。赤外光学系1と検出器アレイ3との間にはシャッタ4が設けられる。このシャッタ4は、例えば、金属など温度が均一になりやすいものが選ばれる。検出器アレイ3には、その出力を増幅する増幅回路6、A/D変換回路7、オフセット補正メモリ8、表示処理回路9が接続される。さらにこの実施の形態にかかる赤外線カメラには、素子駆動のタイミングやシャッタ開閉のタイミングを生成するタイミング発生回路10と、タイミング発生回路10と検出器アレイ3の間にはドライバ回路5が接続される。   Here, the detector array 3 is, for example, a two-dimensional array of a plurality of pixels such as a bolometer and an SOI diode method. A shutter 4 is provided between the infrared optical system 1 and the detector array 3. As the shutter 4, for example, a material such as metal that tends to have a uniform temperature is selected. The detector array 3 is connected to an amplification circuit 6 that amplifies the output, an A / D conversion circuit 7, an offset correction memory 8, and a display processing circuit 9. Further, in the infrared camera according to this embodiment, a timing generation circuit 10 that generates element driving timing and shutter opening / closing timing, and a driver circuit 5 is connected between the timing generation circuit 10 and the detector array 3. .

そして、この実施の形態1にかかる赤外線カメラは上記に加え、検出器アレイ3の出力信号の内、低周波成分を透過し高周波成分は透過させないアナログローパスフィルタ11と、このアナログローパスフィルタ11の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路12と、AD変換回路12の出力データを2次元的なメモリに格納する画像格納メモリ13と、画像格納メモリ13の各画素の輝度データを元にシェーデイング量を算出するシェーデイング量検出回路14と、組合わせた赤外光学系1での代表的なシェーデイングパタンを格納するシェーデイングパタンメモリ15と、シェーデイングパタンメモリ15のデータにある予め定めた所定の係数を乗ずる画像乗算回路16と、画像乗算回路16の出力データと表示処理回路9の出力データとの減算処理を行う画像減算回路17とを備える。   In addition to the above, the infrared camera according to the first embodiment has an analog low-pass filter 11 that transmits a low-frequency component and does not transmit a high-frequency component in the output signal of the detector array 3, and an output of the analog low-pass filter 11. Based on an A / D conversion circuit 12 that converts a signal into a digital signal, an image storage memory 13 that stores output data of the AD conversion circuit 12 in a two-dimensional memory, and luminance data of each pixel in the image storage memory 13 A shading amount detection circuit 14 for calculating a shading amount, a shading pattern memory 15 for storing a representative shading pattern in the combined infrared optical system 1, and data stored in the shading pattern memory 15 in advance. An image multiplying circuit 16 that multiplies the predetermined coefficient, the output data of the image multiplying circuit 16, and the display processing circuit 9 And an image subtracting circuit 17 which performs subtraction processing with the force data.

次に、動作について説明する。最初に、通常の撮影を行う際の、赤外線カメラの動作について説明する。赤外線カメラでは、タイミング発生回路10はドライバ回路5を介して検出器アレイ3に駆動クロックを送り、駆動クロックを受けた検出器アレイ3は映像信号の出力を行う。次に、タイミング発生回路10はシャッタ4を閉じる信号をシャッタ4に送る。検出器アレイ3は、シャッタ4を閉じた状態での各画素を構成する検出器の温度に対応した電圧を出力し、上記信号電圧を増幅回路6で増幅した後、A/D変換回路7でA/D変換し、各画素ごとのデータとしてオフセット補正メモリ8に記憶する。   Next, the operation will be described. First, the operation of the infrared camera when performing normal shooting will be described. In the infrared camera, the timing generation circuit 10 sends a drive clock to the detector array 3 via the driver circuit 5, and the detector array 3 receiving the drive clock outputs a video signal. Next, the timing generation circuit 10 sends a signal for closing the shutter 4 to the shutter 4. The detector array 3 outputs a voltage corresponding to the temperature of the detector constituting each pixel in a state where the shutter 4 is closed. After the signal voltage is amplified by the amplifier circuit 6, the A / D converter circuit 7 outputs the voltage. A / D conversion is performed and data is stored in the offset correction memory 8 for each pixel.

次に、シャッタ4を開き、被撮像物が放射する赤外線を赤外光学系1により検出器アレイ3上に結像する。被撮像物の放射量の差により各画素間には微小な電圧差が生じ、検出器アレイ3は、各画素の温度に対応した電圧を出力する。上記信号電圧を増幅回路6で増幅した後、A/D変換回路7でA/D変換し、表示処理回路9においてオフセット補正メモリ8に記憶されたデータを各画素ごとに減算し、シャッタ4を閉じた時の信号レベルを基準としたビデオ信号を生成する。   Next, the shutter 4 is opened, and infrared rays emitted from the object to be imaged are imaged on the detector array 3 by the infrared optical system 1. A minute voltage difference occurs between the pixels due to the difference in the radiation amount of the imaging object, and the detector array 3 outputs a voltage corresponding to the temperature of each pixel. The signal voltage is amplified by the amplifier circuit 6 and then A / D converted by the A / D converter circuit 7. The display processing circuit 9 subtracts the data stored in the offset correction memory 8 for each pixel, A video signal based on the signal level when closed is generated.

続いて、赤外光学系1、筐体2の赤外線放射によるシェーデイングの除去手順について説明する。この実施の形態にかかる赤外線カメラは、例えば、一定周期又は赤外線カメラ外部からの指令などでシェーデイング量検出を開始する。   Subsequently, the shading removal procedure by infrared radiation of the infrared optical system 1 and the housing 2 will be described. The infrared camera according to this embodiment starts detecting the amount of shading, for example, at a fixed period or with a command from the outside of the infrared camera.

シェーデイング量検出処理を開始すると、まずA/D変換回路12はアナログローパスフィルタ11を通過してきた増幅回路6の映像信号をデジタルデータに変換する。アナログローパスフィルタ11のカットオフ周波数はシェーデイング量が最大であった場合の周波数を元に決定する。   When the shading amount detection process is started, the A / D conversion circuit 12 first converts the video signal of the amplifier circuit 6 that has passed through the analog low-pass filter 11 into digital data. The cutoff frequency of the analog low-pass filter 11 is determined based on the frequency when the shading amount is maximum.

A/D変換回路12の出力データは、各画素毎に画像格納メモリ13に格納される。シェーデイング量検出回路14は、画像格納メモリ13の画面データを用い、例えば、画面中央と画面四隅の輝度データの差より、現在発生しているシェーデイング量を検出する。画像乗算回路16ではシェーデイング量検出回路14でのシェーデイング量の検出結果を元に、シェーデイングパタンメモリ15に格納された正確なシェーデイングパタンに対し乗算を行い、現在の状態での最適なシェーデイングパタンデータを生成する。画像減算回路17では、画像乗算回路16の出力データを表示処理回路9の出力データから減算することにより、シェーデイングの影響を除去した映像データを生成する。   The output data of the A / D conversion circuit 12 is stored in the image storage memory 13 for each pixel. The shading amount detection circuit 14 uses the screen data of the image storage memory 13 and detects the currently occurring shading amount from, for example, the difference between the luminance data at the center of the screen and the four corners of the screen. The image multiplication circuit 16 multiplies an accurate shading pattern stored in the shading pattern memory 15 based on the detection result of the shading amount detected by the shading amount detection circuit 14 to obtain the optimum in the current state. Shading pattern data is generated. The image subtracting circuit 17 subtracts the output data of the image multiplying circuit 16 from the output data of the display processing circuit 9 to generate video data from which the influence of shading is removed.

図4は、撮影画像から画像乗算回路16の出力データを生成する手順を説明するものである。本説明図は、水平1ラインのみの動作説明であるが、画面の複数箇所の輝度データを取得するため複数ラインに対し、同様の処理を行っても良い。撮影風景の信号成分を含む増幅回路6の出力信号をアナログローパスフィルタ11を通すことにより、撮影風景の信号成分を低減させたデータを生成し画像格納メモリ13に格納する。
画像格納メモリ13に格納されたデータについて任意の各座標の輝度データを測定し、現在発生しているシェーディング量とシェーディングパタンメモリ15に格納されたシェーディングパタンデータとの比に相当する係数Aを算出する。
FIG. 4 illustrates a procedure for generating the output data of the image multiplication circuit 16 from the captured image. Although this explanatory diagram is an operation explanation for only one horizontal line, the same processing may be performed on a plurality of lines in order to obtain luminance data at a plurality of locations on the screen. By passing the output signal of the amplification circuit 6 including the signal component of the shooting scene through the analog low-pass filter 11, data in which the signal component of the shooting scene is reduced is generated and stored in the image storage memory 13.
Luminance data at arbitrary coordinates is measured for the data stored in the image storage memory 13 and a coefficient A corresponding to the ratio between the currently generated shading amount and the shading pattern data stored in the shading pattern memory 15 is calculated. To do.

次に、係数Aの算出について図5を用いて説明する。まず、シェーディングパタンメモリ15のデータより予め画面中心と、画面中心からの各距離の輝度データとの傾きを算出しておく。図5は1ラインで4ヶ所の傾きT1〜T4を計測する例である。これに対し画像格納メモリ13のデータに対し同様に画面中心と、画面中心からの各距離の輝度データとの傾きTa〜Tdをシェーディング量検出回路14にて算出する。これはシェーディングパタンメモリ15のT1〜T4を算出した画素位置と同一箇所とする。そして算出した各画素位置の傾きの比を例えば平均化して係数Aを決定する。係数Aを算出するために傾きを算出する画面ラインの数、画素数は特に指定しない。   Next, calculation of the coefficient A will be described with reference to FIG. First, the inclination between the screen center and the luminance data at each distance from the screen center is calculated in advance from the data in the shading pattern memory 15. FIG. 5 is an example of measuring four slopes T1 to T4 in one line. On the other hand, the shading amount detection circuit 14 calculates the gradients Ta to Td between the screen center and the luminance data at each distance from the screen center in the same manner for the data in the image storage memory 13. This is the same location as the pixel position where T1 to T4 of the shading pattern memory 15 are calculated. Then, for example, the coefficient A is determined by averaging the calculated ratio of the inclination of each pixel position. The number of screen lines and the number of pixels for calculating the slope for calculating the coefficient A are not particularly specified.

シェーディングパターンメモリ15に予め格納された正確なシェーデイングパタンデータに、この算出された係数Aを乗ずることにより、レンズの持つシェーディングパタン及び現在発生しているシェーディング量の双方が反映された補正データが生成される。   By multiplying the accurate shading pattern data stored in advance in the shading pattern memory 15 by the calculated coefficient A, correction data reflecting both the shading pattern of the lens and the shading amount currently generated is obtained. Generated.

図4は、撮影画像から画像乗算回路16の出力データを生成する手順を説明するものである。本説明図は、水平1ラインのみの動作説明であるが、画面の複数箇所の輝度データを取得するため複数ラインに対し、同様の処理を行っても良い。撮影風景の信号成分を含む増幅回路6の出力信号をアナログローパスフィルタ11を通すことにより、撮影風景の信号成分を低減させたデータを生成し画像格納メモリ13に格納する。
画像格納メモリ13に格納されたデータについて任意の各座標の輝度データを測定し、現在発生しているシェーディングの勾配に相当する係数Aを算出する。シェーディングパターンメモリ15に予め格納された正確なシェーデイングパタンデータに、この算出された係数Aを乗ずることにより、レンズの持つシェーディングパタン及び現在発生しているシェーディング量の双方が反映された補正データが生成される。
FIG. 4 illustrates a procedure for generating the output data of the image multiplication circuit 16 from the captured image. Although this explanatory diagram is an operation explanation for only one horizontal line, the same processing may be performed on a plurality of lines in order to obtain luminance data at a plurality of locations on the screen. By passing the output signal of the amplification circuit 6 including the signal component of the shooting scene through the analog low-pass filter 11, data in which the signal component of the shooting scene is reduced is generated and stored in the image storage memory 13.
Luminance data at arbitrary coordinates is measured for the data stored in the image storage memory 13, and a coefficient A corresponding to the currently generated shading gradient is calculated. By multiplying the accurate shading pattern data stored in advance in the shading pattern memory 15 by the calculated coefficient A, correction data reflecting both the shading pattern of the lens and the shading amount currently generated is obtained. Generated.

また、図6は、画像乗算回路16の出力データを表示処理回路9の出力データから減算する状況を説明するものである。シェーディングを含んだ表示処理回路9の出力データと、予測した最適なシェーディングパターンである画像乗算回路16の出力データとを、画像減算回路17にて減算することでシェーディングの影響を除去した画像を得る。   FIG. 6 illustrates a situation where the output data of the image multiplication circuit 16 is subtracted from the output data of the display processing circuit 9. The image subtraction circuit 17 subtracts the output data of the display processing circuit 9 including shading from the output data of the image multiplication circuit 16 which is the predicted optimum shading pattern, thereby obtaining an image from which the influence of shading is removed. .

このように、この実施の形態にかかる赤外線カメラは、増幅回路6の出力データの高周波成分を除去した画像データを格納する画像格納メモリ13と、その画像の輝度勾配を元にシェーデイング量を検出するシェーデイング量検出回路14と、シェーデイングパタンを保管するシェーディングパタンメモリ15を設けることにより赤外光学系1、筐体2の赤外線放射の影響を除去することが可能となる。   As described above, the infrared camera according to this embodiment detects the shading amount based on the image storage memory 13 for storing the image data from which the high frequency component of the output data of the amplifier circuit 6 is removed, and the luminance gradient of the image. By providing the shading amount detection circuit 14 that performs the shading pattern memory 15 that stores the shading pattern, it is possible to remove the influence of the infrared radiation of the infrared optical system 1 and the housing 2.

実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2の構成を示すブロック図である。この実施の形態では、実施の形態1におけるアナログローパスフィルタ11、A/D変換回路12の代わりに、デジタルローパスフィルタ18を備えて構成されるものである。デジタルローパスフィルタ18はA/D変換回路7に接続される。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a digital low-pass filter 18 is provided instead of the analog low-pass filter 11 and the A / D conversion circuit 12 in the first embodiment. The digital low-pass filter 18 is connected to the A / D conversion circuit 7.

次に、動作について説明する。この実施の形態にかかる赤外線カメラは、例えば一定周期又は赤外線カメラ外部からの指令などでシェーデイング量検出を開始する。シェーデイング量検出処理を開始すると、まずA/D変換回路7の出力データがデジタルローパスフィルタ回路18に入力される。デジタルローパスフィルタ18は時系列に入力される各画素の画像データに対し、ある所定のカットオフ周波数未満のデータは透過し、カットオフ周波数以上のデータは透過しない特性を持つ。また、デジタルローパスフィルタ18のカットオフ周波数はシェーデイング量が最大であった場合の周波数を元に決定する。   Next, the operation will be described. The infrared camera according to this embodiment starts detecting the amount of shading, for example, at a fixed period or with a command from the outside of the infrared camera. When the shading amount detection process is started, output data of the A / D conversion circuit 7 is first input to the digital low-pass filter circuit 18. The digital low-pass filter 18 has a characteristic that image data of each pixel input in time series transmits data below a predetermined cutoff frequency and does not transmit data above the cutoff frequency. The cut-off frequency of the digital low-pass filter 18 is determined based on the frequency when the shading amount is maximum.

デジタルローパスフィルタ18の出力データは各画素毎に画像格納メモリ13に格納される。シェーデイング量検出回路14は画像格納メモリ13の画面データを用い、例えば画面中央と画面四隅の輝度データの差より、現在発生しているシェーデイング量を検出する。画像乗算回路16ではシェーデイング量検出回路14でのシェーデイング量検出結果を元に、シェーデイングパタンメモリ15に格納された正確なシェーデイングパタンに対し乗算を行い、現在の状態での最適なシェーデイングパタンデータを生成する。画像減算回路17では、画像乗算回路16の出力データを表示処理回路9の出力データから減算することにより、シェーデイングの影響を除去した映像データを生成する。   The output data of the digital low-pass filter 18 is stored in the image storage memory 13 for each pixel. The shading amount detection circuit 14 uses the screen data in the image storage memory 13 and detects the amount of shading currently occurring, for example, based on the difference in luminance data between the center of the screen and the four corners of the screen. The image multiplication circuit 16 multiplies an accurate shading pattern stored in the shading pattern memory 15 based on the shading amount detection result in the shading amount detection circuit 14 to obtain an optimum shading in the current state. Generate dating pattern data. The image subtracting circuit 17 subtracts the output data of the image multiplying circuit 16 from the output data of the display processing circuit 9 to generate video data from which the influence of shading is removed.

図6は、撮影画像から画像乗算回路16の出力データを生成する手順を説明するものである。本説明図は、水平1ラインのみの動作説明であるが、画面の複数箇所の輝度データを取得するため複数ラインに対し、同様の処理を行っても良い。撮影風景の信号成分を含むA/D変換回路7の出力信号をデジタルローパスフィルタ18を通すことにより、撮影風景の信号成分を低減させたデータを生成し画像格納メモリ13に格納する。
画像格納メモリ13に格納されたデータについて任意の各座標の輝度データを測定し、現在発生しているシェーディング量とシェーディングパタンメモリ15に格納されたシェーディングパタンデータとの比に相当する係数Aを算出する。
FIG. 6 illustrates a procedure for generating the output data of the image multiplication circuit 16 from the photographed image. Although this explanatory diagram is an operation explanation for only one horizontal line, the same processing may be performed on a plurality of lines in order to obtain luminance data at a plurality of locations on the screen. By passing the output signal of the A / D conversion circuit 7 including the signal component of the shooting scene through the digital low-pass filter 18, data in which the signal component of the shooting scene is reduced is generated and stored in the image storage memory 13.
Luminance data at arbitrary coordinates is measured for the data stored in the image storage memory 13 and a coefficient A corresponding to the ratio between the currently generated shading amount and the shading pattern data stored in the shading pattern memory 15 is calculated. To do.

次に、係数Aの算出について図5を用いて説明する。まず、シェーディングパタンメモリ15のデータより予め画面中心と、画面中心からの各距離の輝度データとの傾きを算出しておく。図5は1ラインで4ヶ所の傾きT1〜T4を計測する例である。これに対し画像格納メモリ13のデータに対し同様に画面中心と、画面中心からの各距離の輝度データとの傾きTa〜Tdをシェーディング量検出回路14にて算出する。これはシェーディングパタンメモリ15のT1〜T4を算出した画素位置と同一箇所とする。そして算出した各画素位置の傾きの比を例えば平均化して係数Aを決定する。係数Aを算出するために傾きを算出する画面ラインの数、画素数は特に指定しない。     Next, calculation of the coefficient A will be described with reference to FIG. First, the inclination between the screen center and the luminance data at each distance from the screen center is calculated in advance from the data in the shading pattern memory 15. FIG. 5 is an example of measuring four slopes T1 to T4 in one line. On the other hand, the shading amount detection circuit 14 calculates the gradients Ta to Td between the screen center and the luminance data at each distance from the screen center in the same manner for the data in the image storage memory 13. This is the same location as the pixel position where T1 to T4 of the shading pattern memory 15 are calculated. Then, for example, the coefficient A is determined by averaging the calculated ratio of the inclination of each pixel position. The number of screen lines and the number of pixels for calculating the slope for calculating the coefficient A are not particularly specified.

シェーディングパターンメモリ15に予め格納された正確なシェーデイングパタンデータに、この算出された係数Aを乗ずることにより、レンズのもつシェーディングパタン及び現在発生しているシェーディング量の双方が反映された補正データが生成される。   By multiplying the accurate shading pattern data stored in advance in the shading pattern memory 15 by the calculated coefficient A, correction data reflecting both the shading pattern of the lens and the currently generated shading amount is obtained. Generated.

図7は、撮影画像から画像乗算回路16の出力データを生成する手順を説明するものである。本説明図は、水平1ラインのみの動作説明であるが、画面の複数箇所の輝度データを取得するため複数ラインに対し、同様の処理を行っても良い。撮影風景の信号成分を含むA/D変換回路7の出力信号をデジタルローパスフィルタ18を通すことにより、撮影風景の信号成分を低減させたデータを生成し画像格納メモリ13に格納する。
画像格納メモリ13に格納されたデータについて任意の各座標の輝度データを測定し、現在発生しているシェーディングの勾配に相当する係数Aを算出する。シェーディングパターンメモリ15に予め格納された正確なシェーデイングパタンデータに、この算出された係数Aを乗ずることにより、レンズのもつシェーディングパタン及び現在発生しているシェーディング量の双方が反映された補正データが生成される。
FIG. 7 illustrates a procedure for generating the output data of the image multiplication circuit 16 from the photographed image. Although this explanatory diagram is an operation explanation for only one horizontal line, the same processing may be performed on a plurality of lines in order to obtain luminance data at a plurality of locations on the screen. By passing the output signal of the A / D conversion circuit 7 including the signal component of the shooting scene through the digital low-pass filter 18, data in which the signal component of the shooting scene is reduced is generated and stored in the image storage memory 13.
Luminance data at arbitrary coordinates is measured for the data stored in the image storage memory 13, and a coefficient A corresponding to the currently occurring shading gradient is calculated. By multiplying the accurate shading pattern data stored in advance in the shading pattern memory 15 by the calculated coefficient A, correction data reflecting both the shading pattern of the lens and the shading amount currently generated is obtained. Generated.

このように、この実施の形態にかかる赤外線カメラは、A/D変換回路7の出力データの高周波成分を除去した画像データを格納する画像格納メモリ13と、その画像の輝度勾配を元にシェーデイング量を検出するシェーデイング量検出回路14と、シェーデイングパタンを保管するシェーディングパタンメモリ15を設けることにより赤外光学系1、筐体2の赤外線放射の影響を除去することが可能となる。   As described above, the infrared camera according to this embodiment includes the image storage memory 13 for storing the image data from which the high frequency component of the output data of the A / D conversion circuit 7 is removed, and the shading based on the luminance gradient of the image. By providing the shading amount detection circuit 14 for detecting the amount and the shading pattern memory 15 for storing the shading pattern, it is possible to remove the influence of the infrared radiation of the infrared optical system 1 and the housing 2.

実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3の構成を示すブロック図である。この実施の形態にかかる赤外線カメラは、実施の形態2にかかる赤外線カメラの構成に、積分回路19を追加したものである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention. The infrared camera according to this embodiment is obtained by adding an integration circuit 19 to the configuration of the infrared camera according to the second embodiment.

次に、動作について説明する。この実施の形態にかかる赤外線カメラは、例えば一定周期又は赤外線カメラ外部からの指令などでシェーデイング量検出を開始する。シェーデイング量検出処理を開始するとまずA/D変換回路7の出力データがデジタルローパスフィルタ回路18に入力される。デジタルローパスフィルタ18は時系列に入力される各画素の画像データに対し、あるカットオフ周波数未満のデータは透過し、カットオフ周波数以上のデータは透過しない特性を持つ。また、デジタルローパスフィルタ18のカットオフ周波数はシェーデイング量が最大であった場合の周波数を元に決定する。   Next, the operation will be described. The infrared camera according to this embodiment starts detecting the amount of shading, for example, at a fixed period or with a command from the outside of the infrared camera. When the shading amount detection process is started, output data of the A / D conversion circuit 7 is first input to the digital low-pass filter circuit 18. The digital low-pass filter 18 has a characteristic that image data of each pixel input in time series transmits data below a certain cutoff frequency and does not transmit data above the cutoff frequency. The cut-off frequency of the digital low-pass filter 18 is determined based on the frequency when the shading amount is maximum.

デジタルローパスフィルタ18の出力データは積分回路19に入力される。積分回路19では入力された各画素毎のデータの一定期間の平均データを生成、出力する。積分回路19の出力データは各画素毎に画像格納メモリ13に格納される。シェーデイング量検出回路14は画像格納メモリ13の画面データを用い、例えば画面中央と画面四隅の輝度データの差より、現在発生しているシェーデイング量を検出する。画像乗算回路16では、シェーデイング量検出回路でのシェーデイング量検出結果を元に、シェーデイングパタンメモリ15に格納された正確なシェーデイングパタンに対し乗算を行い、現在の状態での最適なシェーデイングパタンデータを生成する。画像減算回路17では画像乗算回路16の出力データを表示処理回路9の出力データから減算することにより、シェーデイングの影響を除去した映像データを生成する。   Output data of the digital low-pass filter 18 is input to the integrating circuit 19. The integration circuit 19 generates and outputs average data for a certain period of the input data for each pixel. The output data of the integration circuit 19 is stored in the image storage memory 13 for each pixel. The shading amount detection circuit 14 uses the screen data in the image storage memory 13 and detects the amount of shading currently occurring, for example, based on the difference in luminance data between the center of the screen and the four corners of the screen. The image multiplication circuit 16 multiplies an accurate shading pattern stored in the shading pattern memory 15 based on the shading amount detection result in the shading amount detection circuit, and obtains an optimum shading in the current state. Generate dating pattern data. The image subtracting circuit 17 subtracts the output data of the image multiplying circuit 16 from the output data of the display processing circuit 9 to generate video data from which the influence of shading is removed.

また、図4は積分回路19の動作を説明した図である。図のように積分回路19はデジタルローパスフィルタ18の出力データの時間的に複数画面分の平均データを生成する。そして、生成されたデータは画像格納メモリ13に格納される。   FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the integrating circuit 19. As shown in the figure, the integration circuit 19 generates average data for a plurality of screens in terms of output data of the digital low-pass filter 18 in terms of time. The generated data is stored in the image storage memory 13.

図8は、撮影画像から画像乗算回路16の出力データを生成する手順を説明するものである。本説明図は、水平1ラインのみの動作説明であるが、画面の複数箇所の輝度データを取得するため複数ラインに対し、同様の処理を行っても良い。撮影風景の信号成分を含むA/D変換回路7の出力信号をデジタルローパスフィルタ18を通すことにより、撮影風景の信号成分を低減させたデータを生成する。さらに生成されたデータの一定時間平均データを積分回路19で生成し画像格納メモリ13に格納する。
画像格納メモリ13に格納されたデータについて任意の各座標の輝度データを測定し、現在発生しているシェーディング量とシェーディングパタンメモリ15に格納されたシェーディングパタンデータとの比に相当する係数Aを算出する。
FIG. 8 illustrates a procedure for generating the output data of the image multiplication circuit 16 from the captured image. Although this explanatory diagram is an operation explanation for only one horizontal line, the same processing may be performed on a plurality of lines in order to obtain luminance data at a plurality of locations on the screen. By passing the output signal of the A / D conversion circuit 7 including the signal component of the photographed landscape through the digital low-pass filter 18, data in which the signal component of the photographed landscape is reduced is generated. Further, average data of the generated data for a certain time is generated by the integration circuit 19 and stored in the image storage memory 13.
Luminance data at arbitrary coordinates is measured for the data stored in the image storage memory 13 and a coefficient A corresponding to the ratio between the currently generated shading amount and the shading pattern data stored in the shading pattern memory 15 is calculated. To do.

次に、係数Aの算出について図5を用いて説明する。まず、シェーディングパタンメモリ15のデータより予め画面中心と、画面中心からの各距離の輝度データとの傾きを算出しておく。図5は1ラインで4ヶ所の傾きT1〜T4を計測する例である。これに対し画像格納メモリ13のデータに対し同様に画面中心と、画面中心からの各距離の輝度データとの傾きTa〜Tdをシェーディング量検出回路14にて算出する。これはシェーディングパタンメモリ15のT1〜T4を算出した画素位置と同一箇所とする。そして算出した各画素位置の傾きの比を例えば平均化して係数Aを決定する。係数Aを算出するために傾きを算出する画面ラインの数、画素数は特に指定しない。   Next, calculation of the coefficient A will be described with reference to FIG. First, the inclination between the screen center and the luminance data at each distance from the screen center is calculated in advance from the data in the shading pattern memory 15. FIG. 5 is an example of measuring four slopes T1 to T4 in one line. On the other hand, the shading amount detection circuit 14 calculates the gradients Ta to Td between the screen center and the luminance data at each distance from the screen center in the same manner for the data in the image storage memory 13. This is the same location as the pixel position where T1 to T4 of the shading pattern memory 15 are calculated. Then, for example, the coefficient A is determined by averaging the calculated ratio of the inclination of each pixel position. The number of screen lines and the number of pixels for calculating the slope for calculating the coefficient A are not particularly specified.

シェーディングパターンメモリ15に予め格納された正確なシェーデイングパタンデータに、この算出された係数A乗ずることにより、レンズの持つシェーディングパタン及び現在発生しているシェーディング量の双方が反映された補正データが生成される。   By multiplying the accurate shading pattern data stored in advance in the shading pattern memory 15 by the calculated coefficient A, correction data reflecting both the shading pattern of the lens and the amount of shading currently generated is generated. Is done.

また、図9は積分回路19の動作を説明した図である。図のように積分回路19はデジタルローパスフィルタ18の出力データの時間的に複数画面分の平均データを生成する。そして、生成されたデータは画像格納メモリ13に格納される。   FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the integrating circuit 19. As shown in the figure, the integration circuit 19 generates average data for a plurality of screens in terms of the output data of the digital low-pass filter 18 in terms of time. The generated data is stored in the image storage memory 13.

このように、この実施の形態にかかる赤外線カメラは、A/D変換回路7の出力データの高周波成分を除去した画像の時系列の平均データを生成する積分回路19を設けることで定常的に生じるシェーディングは有効的に検出し、時間的に変化する撮影映像の影響を低減することで、より正確なシェーディング補正が可能となる。   As described above, the infrared camera according to this embodiment is steadily generated by providing the integration circuit 19 that generates the time-series average data of the image from which the high-frequency component of the output data of the A / D conversion circuit 7 is removed. More accurate shading correction can be achieved by effectively detecting the shading and reducing the influence of the time-varying captured video.

この発明の実施の形態1にかかる赤外線カメラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the infrared camera concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2にかかる赤外線カメラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the infrared camera concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3にかかる赤外線カメラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the infrared camera concerning Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態1における画像乗算回路の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the image multiplication circuit in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1乃至実施の形態3におけるシェーディング量検出回路の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the shading amount detection circuit in Embodiment 1 thru | or Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態1乃至実施の形態3における画像減算回路の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the image subtraction circuit in Embodiment 1 thru | or Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態2における画像乗算回路の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the image multiplication circuit in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3における画像乗算回路の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the image multiplication circuit in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における積分回路の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the integration circuit in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 赤外光学系、2 筐体、3 検出器アレイ、4 シャッタ、5 ドライバ回路、6 増幅回路、7 A/D変換回路、8 オフセット補正メモリ、9 表示処理回路、10 タイミング発生回路、11 アナログローパスフィルタ、12 A/D変換回路、13 画像格納メモリ、14 シェーディング量検出回路、15 シェーディングパタンメモリ、16 画像乗算回路、17 画像減算回路、18 デジタルローパスフィルタ、19 積分回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared optical system, 2 housing | casing, 3 detector array, 4 shutter, 5 driver circuit, 6 amplification circuit, 7 A / D conversion circuit, 8 offset correction memory, 9 display processing circuit, 10 timing generation circuit, 11 analog Low-pass filter, 12 A / D conversion circuit, 13 image storage memory, 14 shading amount detection circuit, 15 shading pattern memory, 16 image multiplication circuit, 17 image subtraction circuit, 18 digital low-pass filter, 19 integration circuit.

Claims (4)

複数の画素を有する検出器と、
この検出器の出力信号を増幅する増幅回路と、
この増幅回路の出力信号の低周波成分を透過するアナログローパスフィルタと、
このアナログローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路と、
このA/D変換回路の出力データを格納する画像格納メモリと、
所定のシェーディングパタンデータを格納したシェーディングパタンメモリと、
上記画像格納メモリに格納された画像データから、この所定のシェーディングパタンデータ測定箇所と略同一箇所のシェーディング量を検出するシェーディング量検出回路と、
上記所定のシェーディングパタンデータに対し、上記シェーディングパタンメモリ内のシェーディング量に対する上記シェーディング量検出回路から得られるシェーディング量との比率に基づく係数を乗算する画像乗算回路と、
この画像乗算回路の出力データを撮影画像データから減算する画像減算回路と、
を有することを特徴とする赤外線カメラ。
A detector having a plurality of pixels;
An amplifier circuit for amplifying the output signal of the detector;
An analog low-pass filter that transmits the low-frequency component of the output signal of the amplifier circuit;
An A / D conversion circuit for converting the output signal of the analog low-pass filter into digital data;
An image storage memory for storing output data of the A / D conversion circuit;
A shading pattern memory storing predetermined shading pattern data;
A shading amount detection circuit for detecting a shading amount at substantially the same location as the predetermined shading pattern data measurement location from the image data stored in the image storage memory;
An image multiplying circuit that multiplies the predetermined shading pattern data by a coefficient based on a ratio of a shading amount obtained from the shading amount detection circuit to a shading amount in the shading pattern memory;
An image subtracting circuit for subtracting the output data of the image multiplying circuit from the captured image data;
An infrared camera characterized by comprising:
複数の画素を有する検出器と、
この検出器の出力信号を増幅する増幅回路と、
この増幅回路の出力信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路と、
このA/D変換回路の出力データの低周波成分を透過するデジタルローパスフィルタと、
このデジタルローパスフィルタの出力データを格納する画像格納メモリと、
所定のシェーディングパタンデータを格納したシェーディングパタンメモリと、
上記画像格納メモリに格納された画像データから、この所定のシェーディングパタンデータ測定箇所と略同一箇所のシェーディング量を検出するシェーディング量検出回路と、
上記所定のシェーディングパタンデータに対し、上記シェーディングパタンメモリ内のシェーディング量に対する上記シェーディング量検出回路から得られるシェーディング量との比率に基づく係数を乗算する画像乗算回路と、
この画像乗算回路の出力データを撮影画像データから減算する画像減算回路と、
を有することを特徴とする赤外線カメラ。
A detector having a plurality of pixels;
An amplifier circuit for amplifying the output signal of the detector;
An A / D conversion circuit for converting the output signal of the amplifier circuit into digital data;
A digital low-pass filter that transmits a low-frequency component of output data of the A / D conversion circuit;
An image storage memory for storing output data of the digital low-pass filter;
A shading pattern memory storing predetermined shading pattern data;
A shading amount detection circuit for detecting a shading amount at substantially the same location as the predetermined shading pattern data measurement location from the image data stored in the image storage memory;
An image multiplying circuit that multiplies the predetermined shading pattern data by a coefficient based on a ratio of a shading amount obtained from the shading amount detection circuit to a shading amount in the shading pattern memory;
An image subtracting circuit for subtracting the output data of the image multiplying circuit from the captured image data;
An infrared camera characterized by comprising:
更に、上記デジタルローパスフィルタの出力データの時間的な平均データを生成する積分回路を有することを特徴とする、請求項2に記載の赤外線カメラ。 The infrared camera according to claim 2, further comprising an integration circuit for generating temporal average data of output data of the digital low-pass filter. 上記画像乗算回路は、上記シェーディングパタンメモリ内のシェーディング量に対する上記シェーディング量検出回路から得られるシェーディング量との所定の測定箇所における夫々の比率の算術平均に基づく係数を乗算するものである、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の赤外線カメラ。 The image multiplying circuit multiplies a coefficient based on an arithmetic average of respective ratios at predetermined measurement positions with a shading amount obtained from the shading amount detection circuit with respect to a shading amount in the shading pattern memory. The infrared camera according to any one of claims 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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