JP2896466B2 - 画像センサを試験する自動システム - Google Patents

画像センサを試験する自動システム

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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、自動試験システムに関する。特に、本発明
は最小の分解可能な信号のエリアにおいてセンサ特性を
適合させる画像センサを試験する自動システムに関す
る。
［関連技術の説明］ 現在、一般的に画像センサが仕様を満足するかどうか
を評価し、値を求めるために観察者を実際に使用する。
画像センサを試験するために観察者を使用することはい
くつかの欠点を有する。
ほとんどの場合において、観察者は特別に訓練されな
ければならない。この訓練は一般的に時間を費やし、費
用がかかる。さらに、観察者はこのような特別訓練の後
でも試験下のセンサに対する許容可能な出力の決定にお
いて異なる。個々の観察者および観察者のグループ間の
両方に対するセンサ出力の人間の認知力の反復性の欠如
は画像センサの不適切な評価の発生を増加させる。ま
た、画像センサは主観的な可視ディスプレイを介して評
価されるため、画像センサからの出力が客観的な仕様
を、満足するかどうかを決定することは困難である。
画像センサに対する適用は、地上および機上軍職員に
よって使用される赤外線システム、航空機検出および航
行用レーダシステム、並びに可視モニタ用テレビジョン
システムを含む。各適用は画像センサに異なるセットの
要求を課す。これらの環境下で、観察者がセンサを試験
するために使用されたとき、どのセンサ出力を測定する
かによって適切な基準を得ることは困難である。
いくつかの場合において、センサの測定される基準は
所定のサンプルまたは時間期間に対する観察者のある特
定グループの認知に基づく。残念ながら、観察者はセン
サを適切に評価する能力において一日ごとに変化するの
で、いくつかのセンサはそれが故障したときこのような
基準の下に許容され、またはその逆も考えられる。
センサ許容性の人為的決定は多くの時間を費やすだけ
でなく、センサの不適切な評価から多数の悪い結果が生
じることが知られている。使用可能であるにもかかわら
ず誤って故障していると判断されたセンサは置換または
修理されるために無駄な費用がかかる。最終ユーザによ
って不適切に通過されたセンサの識別および置換もまた
高価である。付加的な出費はこのようなセンサを積出
し、受取り、評価し、送り返される際に生じる。
さらに、画像センサの人為的評価は通常センサ装置が
可視出力が得られるように完成されてからでなくては行
うことができない。センサのこのように組み立ての後の
段階での試験では、故障が初期にセンサの装置中で容易
に検出されることができない欠点がある。センサ装置が
完成された後で発見された故障は一般的に組立前のサブ
装置中で発見されたものよりも修理するのにかなり費用
がかかる。すなわち故障した素子の置換は簡単ではな
く、センサ装置の完成前に不良な装置を修理することは
できない。
米国特許第Ａ−4,326,219号明細書はテレビジョンカ
メラの陰影および整合エラーに対するデジタルエラー測
定回路に関する。陰影エラーならびに水平および垂直の
空間エラーの測定を行うため、能動ビデオ画像が水平に
13の等しいブロックに分割され、垂直に14束のチェッカ
ーに分割される。設定モード期間に、選択されたカメラ
からの信号はビデオ信号路でA/Dコンバータと、制御お
よびタイミング信号と電子試験パターン信号を供給する
同期およびパターン確認回路へ提供される。水平エラー
測定は水平加算器／メモリループを経て行われ、連続し
た水平ラインのブロック内で選択されたサンプルは選択
的に加算され、加算された水平デジタルデータの連続対
を与える。垂直なエラー測定は垂直加算器／メモリ回路
により同時に行われ、それによって交互のチェッカーの
選択された隣接サンプルは選択的に遅延され、加算さ
れ、合計された垂直デジタルデータの連続対を与える。
読取りサイクル中、デジタルデータの水平および垂直対
は選択的に、存在する陰影エラー、焦点ぼけ、混信等の
影響を本質的に消去するように減算され、差信号はD/A
変換される。水平および垂直転移とゼロの交差情報が設
定され、転移情報はマイクロプロセッサメモリに記憶す
るためのデジタル水平および垂直空間エラーデータを得
るために電子試験パターン信号と比較される。陰影エラ
ーデータは垂直加算器／メモリ回路から与えられ、マイ
クロプロセッサメモリに記憶される。記憶されたエラー
データはその後検索され、カメラ動作モード期間中の空
間的および陰影補正を行うために使用される。しかしな
がら、この従来技術の文献はセンサシステムの許容性を
最良に決定する装置または方法を与えること似ついては
何等教示するところがない。
それ故、製造サイクルで迅速に早期にセンサ出力の許
容性を正確に、再現性を有して決定することのできる試
験システムまたは方法が技術で必要とされている。理想
的に、試験システムまたは方法は適切に画像センサの許
容性を決定するため人間の観察者のグループをエミュレ
ートする方法を提供する。
［発明の要約］ 前記のような技術的問題は請求項１に記載された自動
試験用システムおよび請求項13に記載されたセンサシス
テムの自動試験方法によって解決される。本発明は画像
センサを試験する正確で再現性の高い方法を提供する。
本発明のシステムは、画像センサシステムから入力を受
信し、それに応答して信号を供給する入力回路と、信号
で動作し、それからデータを発生するプロセッサと、デ
ータに応答して出力を供給する検索テーブルとを含む。
本発明の特有の考えは検索テーブルのデータを得て、デ
ータ用のアドレスを計算する方法を提供し、アドレスは
画像センサシステム出力の信号および雑音成分の関数で
あり、一方データは観察者の実際の応答に関連してい
る。
［図面の簡単な説明］ 第１図は赤外線画像システムおよび典型的な試験機構
を示す。
第２図は本発明にしたがって構成されたセンサシステ
ムを試験する自動システムの簡単化されたプロック図で
ある。
第3a図は、各空間周波数における温度差の統計的分布
としての複数のオブザーバのMRT表示を示す。
第3b図は各周波数における各オブザーバの各表示され
たMRTに対する関数Ｆの対応した分布を示す。
第3c図は温度差（デルタＴ）に関連した関数Ｆに対す
る検索テーブルに記憶された値の２次元表示である。
［発明の実施形態］ 本発明は、種々の画像センサを試験する正確で反復可
能な方法を提供するシステムである。第１図は赤外線画
像センサシステム５のための典型的な試験機構１を示
す。目標２はある温度の黒体３および別の温度の複数の
バー４を具備したフレームを含む。バー４の幅はセンサ
システム５に対する所望の試験周波数に対応する。本発
明は使用される目標のタイプに限定されない。
センサシステム５は赤外線センサ６を含む。センサシ
ステム５はまたディスプレイ７（破線で示されいる）を
含む。センサ６は目標２を監視し、本発明の自動システ
ム10に直接的にまたはディスプレイ７の出力の走査を介
して入力される出力を供給する。当業者は画像センサシ
ステムの出力がアナログまたはデジタルのいずれでもよ
いことを理解するであろう。
第２図において、本発明の自動システム10の簡単化さ
れたブロック図で示されている。以下さらに詳細に説明
するように、システム10は入力回路20、画像プロセッサ
30およびコンピュータ40を含む。入力回路20はセンサシ
ステム５とプロセッサ30との間にインターフェイスを提
供する。当業者は所望の画像センサシステムから入力を
受信し、プロセッサ30にアナログまたはデジタル出力を
供給することができる適切な入力回路を設計することが
できる。例えば、入力信号がアナログならば、入力回路
20はプロセッサ30にデジタル信号を供給するためにアナ
ログデジタル（A/D）変換器を含む。しかしながら、出
力がディスプレイ７を介してセンサ６から受信された場
合、入力回路20は光入力を受光するテレビジョンカメラ
または別の装置を含む。
プロセッサ30は、静止表示から出た入力信号から時間
ランダム雑音を除去するシーン平均装置32を含む。シー
ン平均装置32はセンサシステムからの入力の連続したフ
レームを反復可能に記憶し、平均化するメモリおよび演
算回路または入力信号から時間ランダム雑音を除去する
別の手段を含む。
第１の減算器34は純粋雑音が含まれている入力信号か
らシーン平均装置32で平均化して雑音を除去された純粋
表示を減算する。その結果得られた純粋雑音はヒストグ
ラム発生器42に入力され、このヒストグラム発生器42は
ピークおよびバレイ検出器44および検索テーブル46と共
にこの実施例においてコンピュータ40内に設けられてい
る。（ヒストグラム発生器42はまたマイクロプロセッサ
または特別の目的の集積回路によって構成されることも
できる。）ヒトグラム発生器42は、複数の信号レベルの
それぞれにある純粋雑音信号の部分を示す雑音データNi
を供給する。
シーン平均装置32の純粋表示出力は、出力として純粋
表示の固定されたパターン雑音を供給する雑音フィルタ
36に供給される。典型的に、雑音フィルタ36は、均一の
シーンを走査することによって得られる入力信号の固定
されたパターン雑音を含むメモリである。当業者は固定
されたバターン雑音フィルタ36のタイプが本発明の技術
的範囲を逸脱することなく変化できることを理解するで
あろう。
第２の減算器38は、純粋信号を含んでいる純粋表示か
ら固定されたパターン雑音を減算する。ピークおよびバ
レイ検出器44は減算器38から純粋信号出力を受信する。
検出器44は純粋信号のピーク値Piおよびバレイ値Viを示
すデータを供給する。（ピークおよびバレイ検出器はま
たマイクロプロセッサまたは特別の目的の集積回路中に
設けられることができ、本発明はその特定の構成に限定
されない。） ピーク値Pi，バレイ値Vi，および雑音データNiは検索
テーブル48に出力される。Pi，Vi，およびNiの関数は検
索テーブルに対する複素数アドレスとして供給され、検
索テーブル46はセンサシステムの許容性を示す１つ以上
の出力を生成する。数学的関数Ｆは、異なる空間周波数
への応答に直接関連する方形波変調伝達関数（Pi−Vi／
Pi＋Vi）、およびセンサシステム５の温度差に直接関連
する関数（Pi＋Vi／Ni）を含むことができる。センサシ
ステム５に関して、数学的関数（Pi＋Vi／Ni）は周波数
でなく温度に直接関連しているため、バー４に対して単
一の温度が使用される。その代りに、方形波変調伝達関
数は温度でなく空間周波数応答に関連している。当業者
は、表示の数学的関数Ｆが本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなくPi，Vi量およびNiに加えて別の変数および関
係を含むことができることを理解するであろう。
観察者は最初に検索テーブル46用のデータを収集す
る。観察者は表示された情報が許容される時点を決定す
るために温度を制御し、画像センサシステムの出力を監
視する。Pi，ViおよびNiは各許容可能な温度設定に対し
て収集される。センサシステム５に対して許容可能な温
度設定の決定は個々の入力周波数パターンのそれぞれに
対して行われる。検索テーブル46の出力は、観察者の任
意の所望のサブグループの判定を表わすことができる。
例えば、データに対して観察したものの上位10％が使用
されるか、或は観察したものの平均が使用されることが
できる。
第3a図乃至第3c図は、センサシステム５に対する検索
テーブルデータの抽出を示す。観察者はディスプレイ７
を見て、バー４が各空間周波数に対して50％の可能性で
観察される時点を明らかにする。黒体３とバー４の間の
温度差（ΔＴ）は最小分解可能な温度（MRT）として記
録される。第3a図は、各空間周波数における温度差（デ
ルタＴ）の統計上の分布として複数の観察者の言明した
MRTを示す。ＦはデータPi，ViおよびNiの関数である。
例えば、第3b図は各周波数における各観察者の各言明し
たMRTに対する関数Ｆの対応した成分の２つの例を示
す。図面の上方は関数Ｆの成分に対する雑音で分割され
た合計であり、一方図面下方は１成分に対する合計で分
割された差である。第3c図は第3a図および第3b図を合わ
せたものであり、複合関数Ｆと言明された温度差デルタ
Ｔとの間の関係の２次元表示である。各複合関数値Ｆは
対応した合計／雑音分布データおよび関連した許容基準
に対するアドレスである。例えば、合計に対する差の比
率の値（デルタ／シグマ）は、雑音に対する合計の比率
（シグマ/N）で許容限度を出すオベレータ統計分布を妨
げる。得られたスケール係数Ｋは、第3c図に示された検
索動作を完了するために対応したデルタＴ基準に合計／
雑音限界を関連させるデルタＴに対する対応したスケー
ルを決定する。
データは別のタイプのセンサシステムに関しても同様
にして収集される。例えば、レーダシステムに対してデ
ータは赤外線センサシステム５からの温度データではな
くレーダによって受信されたエネルギレベルである。同
様に、カメラシステムに対してデータはカメラシステム
によって受光された光線を表す。当業者は、コンピュー
タ40の検索テーブル用に収集されたデータの形式が変化
することを理解するであろう。
検索テーブル46の出力は、所望のグループの観察者が
各空間周波数に対して得たデータを示す。さらに、出力
は統計的品質制御に利用できる関数Ｆを含むことができ
る。目標２の温度差が知られているため、この情報は検
索テーブル46が画像センサの許容性を示す単一の数を出
力するように検索テーブル46に与えられる。代りに、検
索テーブル46は観察者にる主観的診断に対してデータを
与える。当業者は、検索テーブル46によって供給される
出力の形式が変化することができることを理解するであ
ろう。
本発明はここにおいて示された実施例および特定の適
用を参照して記載されているが、本発明はそれに限定さ
れるものではないことを理解すべきである。当業者は、
請求の範囲内の付加的な修正および適用を認識するであ
ろう。例えば、プロセッサ30によって与えられた雑音デ
ータは、もっと少ないランダムおよび固定雑音を有する
画像センサシステムの設計を容易にするために表示され
ることができる。

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】センサシステム（５）から光出力を受信
    し、それに応答して第１の信号を供給する入力手段（2
    0）を具備し、既知の目標（２）に関するセンサシステ
    ム（５）の出力を評価することによってセンサシステム
    （５）を自動的に試験する自動試験システムにおいて、 純粋信号と純粋雑音成分とに前記第１の信号を分離し、
    それから第１のデータ（P,V,N）を生成する処理手段（3
    0,42,44）と記憶されたデータを含む検索テーブル（4
    6）とを具備し、 前記処理手段（30,42,44）は純粋信号のピーク値および
    バレイ値を検出するピークおよびバレイ検出器（44）
    と、値の特定された範囲内にある前記純粋雑音信号の部
    分（Ｎ）を決定するヒストグラム手段（42）とを具備し
    ており、 前記第１のデータは前記検索テーブル（46）に入力とし
    て供給され、それに応答して前記前記検索テーブル（4
    6）はセンサシステム（５）の許容性を示す信号を出力
    することを特徴とするセンサシステムの自動試験システ
    ム。
  2. 【請求項２】前記センサシステム（５）はカメラ手段
    （６）を備えている請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】前記処理手段は純粋表示を生成するために
    前記入力手段（20）の出力に結合されて前記第１の信号
    からランダム雑音を分離するシーン平均手段（32）を備
    えている請求項１または２記載のシステム。
  4. 【請求項４】前記処理手段は純粋雑音信号を生成するた
    めに前記入力手段（20）の出力と前記シーン平均手段
    （32）の出力に結合されて前記第１の信号から前記純粋
    表示を減算する第１の減算手段（34）を具備している請
    求項３記載のシステム。
  5. 【請求項５】前記処理手段は前記純粋表示から固定され
    たパターン雑音信号を供給するために前記シーン平均手
    段（32）の出力に結合されたメモリ手段（36）を具備し
    ている請求項３または４記載のシステム。
  6. 【請求項６】前記処理手段は前記メモリ手段（36）の出
    力と前記シーン平均手段（32）の出力とに結合されて純
    粋信号を生成するように前記純粋表示から前記固定され
    たパターン雑音信号を減算する第２の減算手段（38）を
    具備している請求項５記載のシステム。
  7. 【請求項７】前記ピークおよびバレイ検出器（44）は第
    １の値よりも大きい前記純粋信号の値を検出するピーク
    手段および第２の値よりも小さい前記純粋信号の値を検
    出するバレイ手段を含む請求項６記載のシステム。
  8. 【請求項８】前記第１のデータの関数は前記検索テーブ
    ル（46）に対するアドレスとして与えられ、前記出力は
    それに応答して前記検索テーブル（46）から与えられる
    請求項１乃至７のいずれか１項記載のシステム。
  9. 【請求項９】前記第１のデータの関数はピーク値Ｐ、バ
    レイ値Ｖおよび雑音成分Ｎを含む請求項８記載のシステ
    ム。
  10. 【請求項１０】前記関数は（Ｐ−Ｖ）／（Ｐ＋Ｖ）であ
    る請求項９記載のシステム。
  11. 【請求項１１】前記関数は（Ｐ＋Ｖ）/Nである請求項９
    記載のシステム。
  12. 【請求項１２】前記検索テーブル（46）は前記第１のデ
    ータより得られた関数から前記記憶されたデータの値を
    評価する補間手段を具備している請求項１乃至11のいず
    れか１項記載のシステム。
  13. 【請求項１３】センサシステム（５）から光出力を受信
    し、それに応答して第１の信号を供給する（20）ステッ
    プを含むセンサシステム（５）を自動的に試験する方法
    において、 純粋信号と純粋雑音成分とに前記第１の信号を分離し
    （32,34,36,38）、それから第１のデータ（P,V,N）を生
    成し（42,44）、 前記分離および生成ステップにおいて、前記純粋信号の
    ピーク値およびバレイ値（P,V）を検出し（44）、値の
    特定された範囲内にある前記純粋雑音信号の部分（Ｎ）
    を決定し（42）、 記憶されたデータと前記第１のデータとを比較し（4
    6）、前記センサシステム（５）の許容性を示すステッ
    プを含むことを特徴とするセンサシステムの自動試験方
    法。
JP1510344A 1988-08-12 1989-07-03 画像センサを試験する自動システム Expired - Lifetime JP2896466B2 (ja)

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US231,319 1981-02-04
US23131988A 1988-08-12 1988-08-12

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JPH03500838A JPH03500838A (ja) 1991-02-21
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