JP2643820B2 - 固定パターンノイズ補償方法及びそれを用いた赤外線撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は赤外線撮像装置に係り、
特に赤外線撮像部の固定パターンノイズを補償する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】赤外線センサは資源探査や気象観測等で
現在広く利用されているが、最近では更に信号レベルの
低い赤外光を画像としてとらえたいという要求が高まっ
ている。このために赤外線撮像装置自体の固定パターン
ノイズ（以下、適宜「ＦＰＮ」と略記する。）を除去し
ようとする試みが多く提案されている。

【０００３】図３は、従来の赤外線撮像装置の一例を示
すブロック図である。同図において、赤外線撮像素子を
組み込んだ撮像部本体１０１はジンバル機構１０２に固
定され、ジンバル制御部１０３によって撮像部本体１０
１の撮像方向が制御される。ＦＰＮ補償データ演算・記
憶部１０４は、演算制御部１０６に従ってＦＰＮ補償デ
ータを算出し記憶する。そして減算器１０５によって、
撮像部本体１０１の画像データＥｏからＦＰＮ補償デー
タが差し引かれ、固定パターンノイズが除去された画像
データが出力される。

【０００４】ＦＰＮ補償データは次のように算出され
る。先ず均一温度の被撮像板１０７を画面全体で撮像
し、その時に得られる画像データＥｏの輝度分布を撮像
素子の固定パターンノイズとし、それを補正するように
ＦＰＮ補償データを算出する。このようなＦＰＮ補償方
法は特開平２−１０７０７４号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の赤外線撮像装置では、ＦＰＮ補償データを取得する
際に均一温度の被写体を画面全体で撮像する必要がある
ために、ＦＰＮ補償用の被撮像板１０７を常に装備して
おかなければならず、機器の規模が大きくなってしまう
という問題があった。

【０００６】また、赤外線センサの感度直線性のばらつ
き等のために、被撮像物の温度によって固定パターンノ
イズのパターン自体が変化する場合がある。特に、ＦＰ
Ｎ補償用被撮像板と実際の目標物体との温度差が大きい
ときには、算出したＦＰＮ補償データの有効性が損なわ
れ、正しい撮像ができなくなるという問題もあった。

【０００７】本発明では、固定パターンノイズの主な成
分がライン間のオフセット誤差であることに注目し、赤
外線撮像装置において特別の装備を必要とせず、且つ常
に有効な固定パターンノイズ補償を実現できる固定パタ
ーンノイズ補償方法を提供することを目的とする。

【０００８】本発明による固定パターンノイズ補償方法
は、複数の画素が配列された赤外線撮像部の固定パター
ンノイズを除去するものであり、実動作に先立って、外
界の任意の撮像空間を前記赤外線撮像部の撮像画面の全
てのラインが通過するように前記撮像画面を垂直方向に
機械的に移動させる移動ステップと、前記赤外線撮像部
の撮像画面の各ラインが前記撮像空間を垂直方向に通過
する間に出力する各ライン画像データの輝度信号を平均
し、その輝度平均の差として前記ライン間に存する固定
パターンノイズを算出する演算ステップと、前記固定パ
ターンノイズを用いて、実動作時に前記赤外線撮像部か
ら出力される画像データを補正する補償ステップと、か
らなることを特徴とする。

【０００９】本発明による赤外線撮像装置は、撮像空間
を前記撮像部の水平ラインが全て通過するように前記撮
像部の撮像画面を垂直方向に機械的に移動させる移動制
御手段と、前記垂直方向の機械的移動に同期して、前記
撮像部の各ラインが前記撮像空間を垂直方向に通過する
間に出力する各ライン画像データの輝度平均をライン毎
に比較し、ライン間の輝度平均の差を算出する演算手段
と、前記ライン間の輝度平均差を固定パターンノイズの
補償データとして記憶する記憶手段と、実動作時に前記
撮像部の画像データから前記記憶手段に記憶された前記
補償データを減算する減算手段と、からなることを特徴
とする。

【００１０】

【作用】実動作に先立つ補償データ取得動作時に、赤外
線撮像部の撮像方向を縦方向に移動させ、それによる撮
像空間の移動に同期して、ある一定の撮像空間で各ライ
ン画素列から出力される画像データを取り出し、それら
画像データ間の輝度平均の差を固定パターンノイズ補償
データとして算出し、それを用いて実動作時の画像デー
タから固定パターンノイズを除去する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明による赤外線撮像装置の一実
施例を示すブロック図である。同図において、撮像部本
体１はジンバル機構２に固定され、ジンバル制御部３に
よって撮像方向が垂直方向及び／又は水平方向に制御さ
れる。

【００１３】撮像部本体１から出力された画像データＥ
ｏは、補償データ取得時にＦＰＮ補償部４に入力し、そ
こでＦＰＮ補償データＣｄが生成される。実際の撮像が
行われる実動作時では、補償用減算器５において画像デ
ータＥｏから補償データＣｄが差し引かれ、ＦＰＮ補償
された画像データが出力される。

【００１４】補償データ取得時には、ＦＰＮ補償データ
取得シーケンス制御部６がジンバル制御部３及びＦＰＮ
補償部４を制御し、撮像部本体１を縦方向（ピッチ方
向）に一定速度で回動させる。その回動のタイミングに
同期して、後述するように一定の撮像空間での画像デー
タＥｏを取り出し、それを用いてＦＰＮ補償部４が補償
データＣｄを生成する。

【００１５】

【００１６】ジンバル機構２は撮像部本体１を前後左右
の各支点で支持し、撮像部本体１を縦方向及び／又は横
方向に回動させることができる。

【００１７】ＦＰＮ補償部４は、画像データＥｏから補
償データを算出する演算部４１と、その補償データを格
納するメモリ４２とを有する。更に、演算部４１での演
算に必要なメモリ（図示せず）も含まれている。

【００１８】次に、本実施例の動作を説明する。本実施
例は、補償データ取得動作と実際の撮像を行う実動作と
の２つの動作モードを有する。

【００１９】補償データ取得動作 補償データ取得動作は、ＦＰＮ補償データ取得シーケン
ス制御部６がジンバル制御部３及びＦＰＮ補償部４の動
作タイミングを制御することにより行われる。

【００２０】図２は本実施例における補償データ取得動
作を説明するための模式図である。ここで、撮像部本体
１の撮像画面はｍラインで構成され、その撮像空間の位
置はｆ１からｆ２まで垂直方向に一定の速度で移動する
ものとする。移動開始位置ｆ１における第ｍラインから
移動終了位置ｆ２における第１ラインまでの間に少なく
とも全ラインが収まる撮像空間が存在し、その撮像空間
が平均輝度演算区間に相当する。平均輝度演算区間にあ
る撮像素子のライン画素列はライン毎に画像データを順
次出力し、ＦＰＮ補償部４において輝度平均演算が行わ
れる。以下、具体的に説明する。

【００２１】まず、ＦＰＮ補償データ取得シーケンス制
御部６はジンバル駆動コマンドを出力し、これによって
ジンバル制御部３は撮像部本体１がピッチ方向に一定速
度で回動するようにジンバル機構２を制御する。これに
従って撮像空間も位置ｆ１から位置ｆ２へ向けて一定速
度で移動する。この移動開始時点をｔ０とする。

【００２２】撮像素子における第１ラインから第ｍライ
ンまでの各ライン画素列は、移動開始位置ｆ１から移動
終了位置ｆ２まで画像データを出力するが、このうち演
算部４１の演算処理で用いられる画像データは平均輝度
演算区間に出力されたものだけである。このような画像
データだけを取り込むように、ＦＰＮ補償データ取得シ
ーケンス制御部６はＦＰＮ補償部４のタイミングを制御
する。

【００２３】例えば、図２に示すように、ボトムライン
である第ｍラインは移動開始時点ｔ０から時点ｔ２まで
の期間Ｙｍ、中央に位置する第ｉ（１＜ｉ＜ｍ）ライン
は時点ｔ１から時点ｔ３までの期間Ｙｉ、そしてトップ
ラインである第１ラインは時点ｔ２から移動終了時点ｔ
４までの期間Ｙ１、における各々の画像データが演算部
４１で演算処理される。従って、演算部４１で用いられ
る画像データは各ライン画素列が同一画像を同一時間撮
像したデータとなるために、ライン毎のオフセット誤差
を固定パターンノイズとみなすことができる。

【００２４】このような各ライン画素列の画像データを
入力し、演算部４１は所定フレームにわたってライン毎
に平均輝度を算出する。即ち、各ライン画素列が平均輝
度演算区間にある間に出力した画像データの輝度信号を
所定フレーム間で平均する。こうして算出された各ライ
ン画素列の輝度平均の差をＦＰＮ補償データＣｄとして
メモリ４２に格納する。

【００２５】実動作 実際に目標物体を撮像する場合は、メモリ４２に格納さ
れた補償データＣｄを用いて画像データの補正を行う。
撮像部本体１から出力された画像データＥｏは補償用減
算器５に入力し、補償用減算器５はメモリ４２から読み
出された補償データＣｄを画像データＥｏから減算す
る。例えば、オフセット値の大きいライン画素列の画像
データからは対応する値の補償データＣｄが差し引かれ
る。従って、減算器５によって固定パターンノイズが除
去された画像データが得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る固定パターンノイズ補償方法は、赤外線撮像部の撮像
空間を垂直方向に移動させ、その中の一撮像空間におけ
る各ライン画素列の画像データを取り出し、各輝度平均
を算出して補償データを生成する。

【００２７】このために、従来のような均一温度の基準
板を使用することなく、任意の撮像対象によって固定パ
ターンノイズ補償データを得ることができる。

【００２８】更に、実目標を撮像することで補償データ
を取得することができるために、従来のような補償デー
タ取得時と実動作時とで被撮像物体の温度差が生じるこ
とがなく、生成した補償データの有効性が損なわれな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による赤外線撮像装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本実施例における補償データ取得動作を説明す
るための模式図である。

【図３】従来の赤外線撮像装置の一例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 撮像部本体 ２ ジンバル機構 ３ ジンバル制御部 ４ ＦＰＮ補償部 ５ 補償用減算器 ６ ＦＰＮ補償データ取得シーケンス制御部 ４１ 演算部 ４２ 補償データメモリ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素が配列された赤外線撮像部の
   固定パターンノイズ補償方法において、 実動作に先立って、外界の任意の撮像空間を前記赤外線
   撮像部の撮像画面の全てのラインが通過するように前記
   撮像画面を垂直方向に機械的に移動させる移動ステップ
   と、 前記赤外線撮像部の撮像画面の各ラインが前記撮像空間
   を垂直方向に通過する間に出力する各ライン画像データ
   の輝度信号を平均し、その輝度平均の差として前記ライ
   ン間に存する固定パターンノイズを算出する演算ステッ
   プと、 前記固定パターンノイズを用いて、実動作時に前記赤外
   線撮像部から出力される画像データを補正する補償ステ
   ップと、 からなることを特徴とする固定パターンノイズ補償方
   法。
2. 【請求項２】 複数の画素が配列された撮像部によって
   外界の赤外線画像を取り込む赤外線撮像装置において、 外界の任意の撮像空間を前記撮像部の水平ラインが全て
   通過するように前記撮像部の撮像画面を垂直方向に機械
   的に移動させる移動制御手段と、 前記垂直方向の機械的移動に同期して、前記撮像部の各
   ラインが前記撮像空間を垂直方向に通過する間に出力す
   る各ライン画像データの輝度平均をライン毎に比較し、
   ライン間の輝度平均の差を算出する演算手段と、 前記ライン間の輝度平均差を固定パターンノイズの補償
   データとして記憶する記憶手段と、 実動作時に前記撮像部の画像データから前記記憶手段に
   記憶された前記補償データを減算する減算手段と、 からなることを特徴とする赤外線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記移動制御手段は、前記撮像部を搭載
   した撮像部本体が固定されたジンバル機構と、前記撮像
   部が垂直方向に回動するように前記ジンバル機構を制御
   する制御手段と、からなることを特徴とする請求項２記
   載の赤外線撮像装置。