JP3565338B2

JP3565338B2 - Infrared imaging device and drift correction method

Info

Publication number: JP3565338B2
Application number: JP2001112308A
Authority: JP
Inventors: 和行江頭
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: JP2002310804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線撮像装置及びドリフト補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、赤外線撮像装置内の検知素子の出力は、検知素子や、検知器の設定電圧のドリフト、または検知素子の読み出し回路の特性変化によって時間と共にドリフトする。これを以下、検知素子ドリフトと呼ぶ。この検知素子ドリフトは撮像画像のドリフト（以下、画像ドリフトと呼ぶ）となって現れ、画像ノイズとなってしまう。
【０００３】
この画像ドリフトを補正するための一般的な方法として、画面全体で均一な温度分布を持つシャッタなどの目標を撮像して、その時の画像信号のばらつきを固定パターンノイズデータとしてメモリに保存し、実際の撮像画像から固定パターンノイズデータを減算する方法がある。この固定パターンノイズを、以下ＦＰＮ（ＦｉｘｅｄＰａｔｔｅｒｎＮｏｉｓｅ）と呼び、この一連の処理を以下ＤＦＰＮ（ＤｉｇｉｔａｌＦＰＮ）補正と呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実際の撮像画像からＦＰＮデータを減算することにより、その時点における画像信号のばらつきを除去することは可能であるが、一度均一面からＦＰＮ補正データを作っても、時間の経過に伴って検知素子がドリフトし、再びＦＰＮが発生してしまう。従って、ＦＰＮ補正データはある時間の間隔で更新しなければならず、次にＦＰＮ補正データを更新するまでの間は徐々にＦＰＮが画像に現れてくることになる。
【０００５】
ここで、ＤＦＰＮ補正回路を有する従来の赤外線撮像装置について、図２を用いて説明する。従来の赤外線撮像装置は、赤外線を検知器３に導くレンズ１等の光学系と、赤外線を電気信号に変換する検知器３と、レンズ１と検知器３との間に挿入され、均一面を与えるシャッタ２と、検知器３からの検知信号をアナログ画像信号に変換するアナログ回路部４と、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５と、デジタル画像信号に対してＤＦＰＮ補正を行うＤＦＰＮ補正回路６と、ＤＦＰＮデータを記憶するＤＦＰＮメモリ９と、タイマ１０と、ＤＦＰＮ補正後の画像信号を映像信号として出力する映像出力回路７と、外部に信号を出力するインタフェイス８とから構成され、ＤＦＰＮ補正回路６では、シャッタ２等の均一面から得られたＤＦＰＮ補正データ（以下、静的ＤＦＰＮ補正データと呼ぶ）をＤＦＰＮメモリ９に保存し、この静的ＤＦＰＮデータによりオフセット補正して画像を出力している。
【０００６】
しかしながら、前記したように、この方法ではシャッタ２を閉じて静的ＤＦＰＮ補正データを取得した瞬間から次に静的ＤＦＰＮ補正データを取得するまでの間は、同じオフセット補正値を使うことになるので、検知器３のドリフトが出力画像に現れてくることになる。
【０００７】
この検知器３のドリフトの影響を抑制するためには、この静的ＤＦＰＮ補正データを短い時間間隔で取得する必要があるが、静的ＤＦＰＮ補正データを取得するためにはシャッタ２等の均一温度面を光路中に挿入しなければならず、これにより撮像を中断またはフリーズしてしまうため、画像が連続的でなくなってしまう。すなわち、画像ドリフトを抑制するために、ＤＦＰＮ補正データの更新の回数を多くすると、画面をフリーズする回数が多くなり、利用者にとって違和感が生じることとなる。
【０００８】
そこで、利用者への違和感を少なくするために、例えば、特願平２−１２１４８０号公報に開示されているように、高速で表示画像よりも多い枚数の画像を取得し、この内、数枚の画像を取得する時にシャッタを挿入してＦＰＮデータを取得し、ＦＰＮデータ以外の画像を表示する方法が提案されている。
【０００９】
この先行技術文献に開示された手法によれば、静的ＤＦＰＮ補正データを取得するために画像が連続的でなくなってしまうという問題は回避できるが、この方法を実現するには必要以上の速度のフレームレートを必要とするため、回路全体を高速化しなければならず、回路設計に対する負担が大きくなってしまうという欠点がある。さらには、シャッタを高速に駆動しなければならず、大容量のシャッタ駆動モータが必要となる問題もある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、回路全体の高速化や、大容量のシャッタ駆動モータを必要とすることなく、簡便かつ正確にＤＦＰＮ補正が可能な赤外線撮像装置及びドリフト補正方法を提供することにある。
【００１１】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の赤外線撮像装置は、赤外線検知器により取得した画像信号から、ＦＰＮを除去して映像出力信号を得る赤外線撮像装置において、所定の時間間隔毎に所得した複数のＦＰＮデータを記憶する手段と、直前に取得した３点の前記ＦＰＮデータを２次関数で近似し、その後のＦＰＮデータ所得までの任意の時刻におけるＦＰＮ補正値を予測する手段とを少なくとも有するものである。
【００１２】
また、本発明のドリフト補正方法は、赤外線検知器により取得した画像信号から、ＦＰＮを除去するドリフト補正方法において、所定の時間間隔毎にＦＰＮデータを記憶するステップと、直前に取得した３点の前記ＦＰＮデータを２次関数で近似し、その後のＦＰＮデータ所得までの任意の時刻におけるＦＰＮ補正値を予測するステップとを少なくとも有するものである。
【００１６】
このように、本発明は上記構成により、ＦＰＮデータをサンプリングする間の期間におけるＦＰＮ補正の精度を向上させることができ、また、ＦＰＮ補正値を予測することにより、ＦＰＮデータのサンプリング回数を減らすことができるため、回路設計に負荷をかけることなく、簡便かつ正確に検知器のドリフトの影響を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る赤外線撮像装置は、その好ましい一実施の形態において、赤外光を集光するレンズと挿脱可能なシャッタと赤外光を検出する検知器と検知器からの検知信号の増幅等を行うアナログ回路部とデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とＤＦＰＮ補正を行うＤＦＰＮ補正回路と映像信号として出力する映像出力回路と外部に信号を出力するインタフェイスと時間データを出力するタイマとに加え、所定の時間間隔毎に取得したＤＦＰＮデータを記憶するＤＦＰＮメモリと過去のＤＦＰＮデータを２次関数で近似してその後のＤＦＰＮ補正値を予測するドリフト量予測回路とを備え、ＤＦＰＮ補正値を用いることにより、ＤＦＰＮ補正の精度を高めると共に、ＤＦＰＮデータのサンプリング間隔を長くして画質の向上を図る。
【００１８】
すなわち、本発明は、検知信号から画像出力までの中間処理の途中にドリフト量予測回路を設け、シャッタ等の均一面を撮像することにより得られる固定パターンノイズ情報から、均一面を撮像していないときの固定パターンノイズ情報を予測することを特徴とする。予測された固定パターンノイズ情報はパターンノイズを補正する信号に変換され、固定パターンノイズ補正回路、検知信号の読み出し回路などにフィードされる。このしくみにより、撮像装置の出力画像のドリフトを抑制することが出来る。
【００１９】
具体的には、本発明の赤外線撮像装置では、図１のように過去のＤＦＰＮ補正データから時間と共にＤＦＰＮ補正値が変化するＤＦＰＮ予測式を求め、ＤＦＰＮ補正データを予測演算し（以下、予測されたＤＦＰＮ補正データを動的ＤＦＰＮ補正データと呼ぶ）、そのＤＦＰＮ予測式に従って時間と共に動的ＤＦＰＮ補正データを更新する。この動的ＤＦＰＮ補正により、画像ドリフトが低減され、ある時間内でのＤＦＰＮ補正データを取得する回数を少なくすることができ、画像がフリーズする回数を減らすことができる。また、次にＤＦＰＮ補正データを取得するまでのドリフトを抑制することができる。
【００２０】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２１】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係る赤外線撮像装置及びドリフト補正方法について、図３を参照して説明する。図３は、第１の実施例に係る赤外線撮像装置の主要部の構成を模式的に示す図である。
【００２２】
図３において、１は目標からの赤外線光を集光するレンズ、２はレンズ１からの赤外線光を遮断するシャッタ、３は集光された赤外光を電気信号に変換する検知器、４は検知器のバイアス電圧設定、検知器の特性ばらつきから起こる検出信号ばらつき調整、および検知信号の増幅を行うアナログ回路部、５はアナログ回路部４からのアナログ画像信号をデジタル画像に変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路、６はＤＦＰＮ補正回路、７はＤＦＰＮ補正された画像信号を各種信号に変換しインタフェイスに出力するための映像出力回路、８は外部に信号を出力するインタフェイス、９はシャッタを閉じたときに得られるＤＦＰＮデータを保存するＤＦＰＮメモリ、１０は過去のＤＦＰＮデータと時間データとからつぎの瞬間のドリフト量を予測演算するドリフト量予測回路、１１は時間データを出力するタイマである。
【００２３】
以下の説明において、検知器からの出力される信号をＳ、Ａ／Ｄ変換直後のデジタル画像信号をｄ、ＤＦＰＮ補正後のデジタル画像信号をｅ、動的ＤＦＰＮ補正データ信号をＱ、シャッタを閉じた時にシャッタ板などの均一面を撮像したときに得られるＤＦＰＮ補正データ信号をＲ、ＱとＲとの差をδ、検知信号のドリフト量をＶ_ｓ、ｄのドリフト量をＶ_ｄ、ｅのドリフト量をＶ_ｅとする。
【００２４】
動的ＤＦＰＮ補正を行うときの具体的動作について説明する。通常の撮影時、シャッタ２はレンズ１と検知器３の間を通る赤外線をさえぎらない位置にあり、レンズ１を通って入射した赤外線は検知器３で検知され、検知信号Ｓ（ｔ）としてアナログ回路部４に入り、引き続きＡ／Ｄ変換回路５でデジタル画像信号ｄ（ｔ）に変換される（ステップＡ１）。ここでｔは時刻である。
【００２５】
次に、時刻ｔにおけるデジタル画像信号ｄ（ｔ）は、ＤＦＰＮ補正回路６において、動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）によって、ドリフトを除く画素間のｄ（ｔ）のばらつきとドリフトが減算され、映像出力回路７に送られる（ステップＡ２）。そして、ＤＦＰＮ補正された画像信号は映像出力回路７を通って出力形式に変換され、インタフェイス８より出力される（ステップＡ３）。
【００２６】
この動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）は、ＤＦＰＮメモリ９により得られる過去のＤＦＰＮデータＲ（ｔ_ｎ）、タイマ１１から得られる時間データを使って、ドリフト量予測回路１０で作られる。この時のドリフト量予測回路１０の動作について説明する。
【００２７】
赤外線撮像装置は、動作中、タイマ１１からの時間データを参照しながら所定の時間間隔でシャッタ２を閉じ、ＤＦＰＮ補正データＲ（ｔ）をサンプリングし、順次ＤＦＰＮメモリ９に保存する。従って、ＤＦＰＮメモリ９には、時刻ｔ_ｎ、ｔ_ｎ−１、ｔ_ｎ−２におけるＤＦＰＮ補正データＲ（ｔ_ｎ）、Ｒ（ｔ_ｎ−１）、Ｒ（ｔ_ｎ−２）が保存される（ステップＡ４）。
【００２８】
ここで、任意の画素のＤＦＰＮ補正データＲは、ドリフトにより２次関数に従うと近似することができる。ここで、ａ_１、ａ_２、ａ_３は定数である。
【００２９】

【００３０】
ドリフト量予測回路１０は、ＤＦＰＮメモリ９より時刻ｔ_ｎ、ｔ_ｎ−１、ｔ_ｎ−２における理想的なＤＦＰＮデータＲ（ｔ_ｎ）、Ｒ（ｔ_ｎ−１）、Ｒ（ｔ_ｎ−２）を受け取り、式（１）からａ_１、ａ_２、ａ_３を求める。これにより現在のドリフト量、即ち、動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）を計算し、ＤＦＰＮ補正回路６に渡す（ステップＡ５）。
【００３１】

【００３２】
式（１）は近似式であるので、時間と共に動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）と実際のドリフト量との差δが大きくなってくる。従って、所定の時間経過後に再びＤＦＰＮ補正データＲをサンプリングし、ステップＡ４及びステップＡ５の処理を繰り返す。
【００３３】
このように、所定の時間間隔毎にＤＦＰＮ補正データＲをサンプリングし、Ｒ（ｔ_ｎ）、Ｒ（ｔ_ｎ−１）、Ｒ（ｔ_ｎ−２）を用いて２次関数等の近似式を決定し、この近似式により任意の時間の動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）を算出することにより、ＤＦＰＮ補正の精度を向上させることができる。また、ＤＦＰＮ補正データのサンプリング回数を減らすことができるため、従来例のように回路設計に負荷をかけることなく、簡便かつ正確に検知器のドリフトの影響を抑制することができる。
【００３４】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係る赤外線撮像装置及びドリフト補正方法について、図４を参照して説明する。図４は、第２の実施例に係る赤外線撮像装置の主要部の構成を模式的に示す図である。なお、本実施例は撮像装置内部の温度データを用いてドリフト量の予測をより正確に行うことを特徴とするものであり、他の部分の構成に関しては、前記した第１の実施例と同様である。
【００３５】
すなわち、検知器３の出力は赤外線撮像装置内部の温度変化の影響を受けることが分かっている。そこで、本実施例では赤外線撮像装置内部に置かれた温度センサ１２から得られる内部温度データをドリフト予測演算に際して参照する。以下に具体的手法について詳述する。
【００３６】
前記した第１の実施例においては、起動からの時間ｔ_ｎの式としてＤＦＰＮ補正データＲ（ｔ_ｎ）を用いた。それに対し、本実施例ではＤＦＰＮ補正データＲ（ｔ_ｎ）を、撮像装置内部温度Ｔ_Ｓと、撮像装置内部温度の影響を除いたＤＦＰＮ補正データＲ_Ｓ（ｔ_ｎ）とを用い、次式のように近似する（ステップＢ１）。但し、Ｃ、Ｄは回路により決まる定数である。
【００３７】

【００３８】
ここで、Ｒ（ｔ_ｎ）を第１の実施例で示した式（１）のＲに代入すると、
【００３９】

【００４０】
となる。そして、第１の実施例と同様に、ドリフト量予測回路１０はＤＦＰＮメモリ９により均一面を撮像した時刻ｔ_ｎ、ｔ_ｎ−１、ｔ_ｎ−２におけるＤＦＰＮデータＲ（ｔ_ｎ）、Ｒ（ｔ_ｎ−１）、Ｒ（ｔ_ｎ−２）を受け取り、式（１）からａ_１、ａ_２、ａ_３を求める。このａ_１、ａ_２、ａ_３と内部温度センサ１２で得られる内部温度Ｔ_Ｓを式（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）に代入することにより、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３が求まる。そして、式（４）をＲ_Ｓ（ｔ_ｎ）について解くことでＴ_Ｓの影響を除いた動的補正データＱ_Ｓ（ｔ）が求められる。
【００４１】

【００４２】
従って、内部温度Ｔ_ｓｍにおける動的ＤＦＰＮ補正データは、次式のようになる。
【００４３】

【００４４】
このＱ（ｔ_ｎ、Ｔ_ｓｍ）を撮像装置内部温度の影響を考慮した動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）として、ＤＦＰＮ補正回路６にわたす（ステップＢ２）。ＤＦＰＮ補正回路６は、このＱ（ｔ_ｎ、Ｔ_ｓｍ）を動的ＤＦＰＮ補正データとしてデジタル画像信号ｄ（ｔ）から動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）を計算し、映像出力回路７にＤＦＰＮ補正画像信号ｅ（ｔ）を送る（ステップＢ３）。
【００４５】
本実施例のように、撮像装置内部温度をドリフト量予測回路１０の計算に使うことにより、前記した第１の実施例の場合よりもδを小さくすることができ、出力画像のドリフトも第１の実施例よりも更に抑制することができる。
【００４６】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係る赤外線撮像装置及びドリフト補正方法について、図５を参照して説明する。図５は、第３の実施例に係る赤外線撮像装置の主要部の構成を模式的に示す図である。なお、本実施例は検知器の温度データを用いてドリフト量の予測をより正確に行うことを特徴とするものであり、他の部分の構成に関しては、前記した第１及び第２の実施例と同様である。
【００４７】
すなわち、検知信号は検知器３の温度変化の影響を受けることが分かっている。そこで、本実施例では検知器温度センサ１３から得られる検知器温度データをドリフト予測演算に際して参照する。以下に具体的手法について詳述する。
【００４８】
前記した第１の実施例においては、時刻ｔ_ｎの式としてＤＦＰＮ補正データＲ（ｔ_ｎ）を用いた。それに対し、本実施例ではＤＦＰＮ補正データを検知器内部温度Ｔ_ｋと、撮像装置内部温度の影響を除いたＤＦＰＮ補正データＲ_ｋ（ｔ_ｎ）を用い、次式のように近似する（ステップＣ１）。但し、Ｃ_２、Ｄ_２は検知器により決まる定数である。
【００４９】

【００５０】
次に、第２の実施例と同じ方法で検知器内部温度の影響を考慮した動的ＤＦＰＮ補正データＱを計算し、ＤＦＰＮ補正回路６にわたす（ステップＣ２）。そして、ＤＦＰＮ補正回路６は、ステップＣ２で得た動的ＤＦＰＮ補正データによりデジタル画像信号ｄ（ｔ）から動的ＤＦＰＮ補正データＱを計算し、映像出力回路７にＤＦＰＮ補正画像信号を送る（ステップＣ３）。
【００５１】
本実施例のように、検知器内部温度の影響をドリフト量予測回路１０の計算に使うことにより、前記した第１の実施例の場合よりもδを小さくすることができ、出力画像のドリフトも第１の実施例より更に抑制することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の赤外線撮像装置及びドリフト補正方法によれば、動的ＤＦＰＮ補正データＱ（ｔ）でＤＦＰＮ補正を行うことにより、静的ＤＦＰＮ補正に比べて画像ドリフトを低減することができ、画質を向上させることができるという効果が得られる。
【００５３】
また、ドリフトが低減するため、画質が悪化しにくくなり、ＤＦＰＮデータ取得の回数を少なくすることができる。このために、シャッタでＤＦＰＮデータ取得の瞬間は、出力画像は一瞬フリーズするが、フリーズする回数を減らすことができ、操作性を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る赤外線撮像装置の主要構成を模式的に示す図である。
【図２】従来の赤外線撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る赤外線撮像装置の主要構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る赤外線撮像装置の主要構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る赤外線撮像装置の主要構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１レンズ
２シャッタ
３検知器
４アナログ回路部
５Ａ／Ｄ変換回路
６ＤＦＰＮ補正回路
７映像出力回路
８インタフェイス
９ＤＦＰＮメモリ
１０ドリフト量予測回路
１１タイマ
１２撮像装置内部温度センサ
１３検知器温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared imaging device and a drift correction method.
[0002]
[Prior art]
Generally, the output of a detection element in an infrared imaging device drifts with time due to drift of a set voltage of the detection element or detector, or a change in characteristics of a readout circuit of the detection element. This is hereinafter referred to as sensing element drift. This sensing element drift appears as a drift of a captured image (hereinafter, referred to as an image drift), and becomes image noise.
[0003]
As a general method for correcting this image drift, a target such as a shutter having a uniform temperature distribution over the entire screen is imaged, and the variation of the image signal at that time is stored in a memory as fixed pattern noise data. There is a method of subtracting fixed pattern noise data from the captured image. This fixed pattern noise is hereinafter referred to as FPN (Fixed Pattern Noise), and this series of processing is hereinafter referred to as DFPN (Digital FPN) correction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By subtracting the FPN data from the actual captured image, it is possible to remove the variation in the image signal at that point in time. Drifts and FPN occurs again. Therefore, the FPN correction data must be updated at certain time intervals, and the FPN gradually appears in the image until the next update of the FPN correction data.
[0005]
Here, a conventional infrared imaging device having a DFPN correction circuit will be described with reference to FIG. A conventional infrared imaging apparatus includes an optical system such as a lens 1 that guides infrared rays to a detector 3, a detector 3 that converts infrared rays into an electric signal, and a lens 3 that is inserted between the lens 1 and the detector 3 to form a uniform surface. A shutter 2 for giving, an analog circuit unit 4 for converting a detection signal from the detector 3 into an analog image signal, an A / D conversion circuit 5 for converting an analog image signal into a digital image signal, and a DFPN for the digital image signal. A DFPN correction circuit 6 for performing correction, a DFPN memory 9 for storing DFPN data, a timer 10, a video output circuit 7 for outputting an image signal after the DFPN correction as a video signal, and an interface 8 for outputting a signal to the outside The DFPN correction circuit 6 converts DFPN correction data (hereinafter referred to as static DFPN correction data) obtained from a uniform surface of the shutter 2 or the like into a DFPN correction circuit. Stored in memory 9, and outputs an image by the offset correction by the static DFPN data.
[0006]
However, as described above, in this method, the same offset correction value is used from the moment when the shutter 2 is closed and the static DFPN correction data is obtained until the next time the static DFPN correction data is obtained. , The drift of the detector 3 appears in the output image.
[0007]
In order to suppress the influence of the drift of the detector 3, it is necessary to acquire the static DFPN correction data at short time intervals. The surface must be inserted into the optical path, which interrupts or freezes the imaging, resulting in a discontinuous image. That is, if the number of updates of the DFPN correction data is increased in order to suppress the image drift, the number of times the screen is frozen increases, and the user feels strange.
[0008]
Therefore, in order to reduce the feeling of discomfort to the user, for example, as disclosed in Japanese Patent Application No. 2-121480, a larger number of images than the display image are acquired at high speed, and several images are obtained. A method has been proposed in which a shutter is inserted to acquire FPN data when an image is acquired, and an image other than the FPN data is displayed.
[0009]
According to the method disclosed in this prior art document, the problem that the image is not continuous because static DFPN correction data is obtained can be avoided, but this method requires a speed higher than necessary. Since a frame rate is required, the entire circuit must be speeded up, and there is a disadvantage that the load on circuit design is increased. Further, there is a problem that the shutter must be driven at a high speed and a large-capacity shutter drive motor is required.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to enable simple and accurate DFPN correction without increasing the speed of the entire circuit or requiring a large-capacity shutter drive motor. Another object of the present invention is to provide a simple infrared imaging apparatus and a drift correction method.
[0011]
[Means to solve the problem]
In order to achieve the above object, an infrared imaging apparatus according to the present invention includes an infrared imaging apparatus that obtains a video output signal by removing an FPN from an image signal acquired by an infrared detector. It has at least means for storing FPN data and means for approximating the three previously acquired FPN data by a quadratic function and predicting an FPN correction value at an arbitrary time up to the subsequent FPN data income. is there.
[0012]
Also, the drift correction method of the present invention is a drift correction method for removing FPN from an image signal obtained by an infrared detector, in which a step of storing FPN data at predetermined time intervals and a step of storing three points obtained immediately before. Approximating the FPN data with a quadratic function, and predicting an FPN correction value at an arbitrary time up to the subsequent FPN data income.
[0016]
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of FPN correction during the period of sampling FPN data, and to reduce the number of times of sampling FPN data by predicting the FPN correction value. Therefore, it is possible to simply and accurately suppress the influence of the drift of the detector without imposing a load on the circuit design.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In a preferred embodiment of the infrared imaging apparatus according to the present invention, a lens for collecting infrared light, a shutter that can be inserted and removed, a detector for detecting infrared light, amplification of a detection signal from the detector, and the like are provided. Analog circuit, an A / D converter for converting to a digital image signal, a DFPN correction circuit for performing DFPN correction, a video output circuit for outputting a video signal, an interface for outputting a signal to the outside, and a timer for outputting time data A DFPN memory for storing DFPN data acquired at predetermined time intervals, and a drift amount prediction circuit for approximating past DFPN data with a quadratic function and predicting a DFPN correction value thereafter. By using the value, the accuracy of the DFPN correction is increased, and the sampling interval of the DFPN data is increased to improve the image quality.
[0018]
That is, in the present invention, the drift amount prediction circuit is provided in the middle of the intermediate processing from the detection signal to the image output, and the uniform surface is not imaged from the fixed pattern noise information obtained by imaging the uniform surface such as a shutter. It is characterized by predicting fixed pattern noise information at the time. The predicted fixed pattern noise information is converted into a signal for correcting pattern noise, and is fed to a fixed pattern noise correction circuit, a detection signal reading circuit, and the like. With this mechanism, the drift of the output image of the imaging device can be suppressed.
[0019]
Specifically, in the infrared imaging apparatus of the present invention, a DFPN prediction equation in which the DFPN correction value changes with time is obtained from past DFPN correction data as shown in FIG. The DFPN correction data is referred to as dynamic DFPN correction data), and the dynamic DFPN correction data is updated with time according to the DFPN prediction formula. By the dynamic DFPN correction, the image drift is reduced, the number of times of acquiring the DFPN correction data within a certain time can be reduced, and the number of times the image freezes can be reduced. Further, it is possible to suppress a drift until the next acquisition of the DFPN correction data.
[0020]
【Example】
In order to describe the above-described embodiment of the present invention in more detail, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
[Example 1]
First, an infrared imaging apparatus and a drift correction method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a main part of the infrared imaging device according to the first embodiment.
[0022]
In FIG. 3, 1 is a lens that collects infrared light from a target, 2 is a shutter that blocks infrared light from the

lens

1, 3 is a detector that converts the collected infrared light into an electric signal, and 4 is a detector. An analog circuit section for setting a bias voltage of the detector, adjusting a detection signal variation caused by a variation in the characteristics of the detector, and amplifying the detection signal; and 5, an A / D for converting an analog image signal from the analog circuit section 4 into a digital image. (Analog / digital) conversion circuit, 6 a DFPN correction circuit, 7 a video output circuit for converting the DFPN-corrected image signal into various signals and outputting them to an interface, 8 an interface for outputting signals to the outside, 9 is a DFPN memory for storing DFPN data obtained when the shutter is closed, and 10 is a drift at the next moment based on past DFPN data and time data. Drift amount prediction circuit for predicting calculating the amount, 11 is a timer that outputs time data.
[0023]
In the following description, the signal output from the detector is S, the digital image signal immediately after A / D conversion is d, the digital image signal after DFPN correction is e, the dynamic DFPN correction data signal is Q, and the shutter is closed. , The DFPN correction data signal obtained when an image of a uniform surface such as a shutter plate is captured is R, the difference between Q and R is δ, the drift amount of the detection signal is V _s , the drift amount of _d is V _d , and e is the amount of drift and _{V e.}
[0024]
A specific operation when performing the dynamic DFPN correction will be described. At the time of normal photographing, the shutter 2 is at a position where it does not block the infrared light passing between the lens 1 and the detector 3, and the infrared light incident through the lens 1 is detected by the detector 3 and is used as an analog signal as a detection signal S (t). After entering the circuit section 4, it is converted into a digital image signal d (t) by the A / D conversion circuit 5 (step A1). Here, t is time.
[0025]
Next, the digital image signal d (t) at the time t is subtracted by the dynamic DFPN correction data Q (t) in the DFPN correction circuit 6 from the variation in d (t) between pixels excluding the drift and the drift. It is sent to the video output circuit 7 (step A2). Then, the DFPN-corrected image signal is converted into an output format through the video output circuit 7 and output from the interface 8 (step A3).
[0026]
The dynamic DFPN correction data Q (t) is generated by the drift amount prediction circuit 10 using the past DFPN data R (t _n ) obtained from the DFPN memory 9 and the time data obtained from the timer 11. The operation of the drift amount prediction circuit 10 at this time will be described.
[0027]
During operation, the infrared imaging apparatus closes the shutter 2 at predetermined time intervals while referring to the time data from the timer 11, samples the DFPN correction data R (t), and sequentially stores the data in the DFPN memory 9. Therefore, the DFPN memory 9, the time _{_{_{t n, t n-1,}}} t n-2 in DFPN correction data _{_{R (t n), R (}} t n-1), R (t n-2) are stored (Step A4).
[0028]
Here, the DFPN correction data R of an arbitrary pixel can be approximated to follow a quadratic function due to drift. Here, a ₁ , a ₂ , and a ₃ are constants.
[0029]

[0030]
Drift amount prediction circuit 10, the time _t n from the DFPN memory _{9, t} _{n-1, t n-2} in an ideal DFPN data _{_{R (t n), R (}} t n-1), R (t n-2 ) Is obtained, and a ₁ , a ₂ , and a ₃ are obtained from Expression (1). Thus, the current drift amount, that is, the dynamic DFPN correction data Q (t) is calculated and passed to the DFPN correction circuit 6 (step A5).
[0031]

[0032]
Since Equation (1) is an approximate equation, the difference δ between the dynamic DFPN correction data Q (t) and the actual drift amount increases with time. Therefore, after a predetermined time has elapsed, the DFPN correction data R is sampled again, and the processing of step A4 and step A5 is repeated.
[0033]
Thus, sampling the DFPN correction data R at predetermined time _{_{intervals, R (t n), R}} (t n-1), an approximate expression of a quadratic function or the like using the R _{(t n-2)} The accuracy of the DFPN correction can be improved by determining and calculating the dynamic DFPN correction data Q (t) at an arbitrary time by using the approximate expression. Further, since the number of times of sampling the DFPN correction data can be reduced, the influence of the drift of the detector can be simply and accurately suppressed without imposing a load on the circuit design unlike the conventional example.
[0034]
[Example 2]
Next, an infrared imaging apparatus and a drift correction method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration of a main part of the infrared imaging device according to the second embodiment. Note that the present embodiment is characterized in that the drift amount is more accurately predicted using the temperature data inside the imaging device, and the configuration of other parts is the same as that of the first embodiment. It is.
[0035]
That is, it is known that the output of the detector 3 is affected by the temperature change inside the infrared imaging device. Therefore, in the present embodiment, the internal temperature data obtained from the temperature sensor 12 placed inside the infrared imaging device is referred to when calculating the drift prediction. Hereinafter, a specific method will be described in detail.
[0036]
In the above-described first embodiment, the DFPN correction data R (t _n ) is used as the expression of the time t _n from the start. In contrast, the DFPN correction data R _{(t n)} in the present embodiment, using an imaging device internal temperature _{T S,} and an imaging device DFPN compensation data _R S excluding the effects of the internal temperature _{(t n),} the following equation (Step B1). Here, C and D are constants determined by the circuit.
[0037]

[0038]
Here, when R (t _n ) is substituted into R of the equation (1) shown in the first embodiment,
[0039]

[0040]
It becomes. Then, as in the first embodiment, the drift amount prediction circuit 10 sets the DFPN data R (t _n ), R () at times t _n , t _n−1 , and t _{n−2 when the} uniform surface is imaged by the DFPN memory 9. t _n-1 ) and R (t _n-2 ) are received, and a ₁ , a ₂ , and a ₃ are obtained from Expression (1). By substituting the a ₁ , a ₂ , a ₃ and the internal temperature T _S obtained by the internal temperature sensor 12 into the equations (4a), (4b), (4c), b ₁ , b ₂ , b ₃ are obtained. Then, by solving equation (4) for R _S (t _n ), dynamic correction data Q _S (t) excluding the influence of T _S is obtained.
[0041]

[0042]
Therefore, the dynamic DFPN correction data at the internal temperature T _sm is represented by the following equation.
[0043]

[0044]
This Q (t _n , T _sm ) is passed to the DFPN correction circuit 6 as dynamic DFPN correction data Q (t) considering the influence of the temperature inside the imaging device (step B2). The DFPN correction circuit 6 calculates the dynamic DFPN correction data Q (t) from the digital image signal d (t) using the Q (t _n , T _sm ) as the dynamic DFPN correction data. The image signal e (t) is sent (step B3).
[0045]
By using the internal temperature of the imaging device for the calculation of the drift amount prediction circuit 10 as in the present embodiment, δ can be made smaller than in the case of the first embodiment described above, and the drift of the output image can be reduced by the first amount. Can be further suppressed as compared with the embodiment.
[0046]
[Example 3]
Next, an infrared imaging apparatus and a drift correction method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of a main part of the infrared imaging device according to the third embodiment. The present embodiment is characterized in that the drift amount is more accurately predicted using the temperature data of the detector, and the configuration of other parts is described in the first and second embodiments. Is the same as
[0047]
That is, it is known that the detection signal is affected by the temperature change of the detector 3. Therefore, in the present embodiment, the detector temperature data obtained from the detector temperature sensor 13 is referred to when calculating the drift prediction. Hereinafter, a specific method will be described in detail.
[0048]
In the first embodiment, the DFPN correction data R (t _n ) is used as the expression for the time t _n . In contrast, in the present embodiment, the DFPN correction data is approximated by the following equation using the detector internal temperature T _k and the DFPN correction data R _k (t _n ) excluding the influence of the imaging device internal temperature (step C1). ). Here, C ₂ and D ₂ are constants determined by the detector.
[0049]

[0050]
Next, the dynamic DFPN correction data Q taking into account the influence of the detector internal temperature is calculated in the same manner as in the second embodiment, and is passed to the DFPN correction circuit 6 (step C2). Then, the DFPN correction circuit 6 calculates dynamic DFPN correction data Q from the digital image signal d (t) based on the dynamic DFPN correction data obtained in step C2, and sends the DFPN correction image signal to the video output circuit 7 (step C3).
[0051]
By using the influence of the detector internal temperature in the calculation of the drift amount prediction circuit 10 as in the present embodiment, δ can be made smaller than in the case of the first embodiment, and the drift of the output image can be reduced. This can be further suppressed as compared with the first embodiment.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the infrared imaging apparatus and the drift correction method of the present invention, image drift is reduced as compared with static DFPN correction by performing DFPN correction with dynamic DFPN correction data Q (t). And the effect that the image quality can be improved can be obtained.
[0053]
Further, since the drift is reduced, the image quality is hardly deteriorated, and the number of times of acquiring the DFPN data can be reduced. For this reason, at the moment when the DFPN data is acquired by the shutter, the output image freezes for a moment, but the number of freezes can be reduced and the operability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main configuration of an infrared imaging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional infrared imaging device.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a main configuration of the infrared imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a main configuration of an infrared imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a main configuration of an infrared imaging device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 lens 2 shutter 3 detector 4 analog circuit unit 5 A / D conversion circuit 6 DFPN correction circuit 7 video output circuit 8 interface 9 DFPN memory 10 drift amount prediction circuit 11 timer 12 imaging device internal temperature sensor 13 detector temperature sensor

Claims

An infrared imaging apparatus that obtains a video output signal by removing fixed pattern noise (FPN) from an image signal obtained by an infrared detector,
Means for storing a plurality of FPN data acquired at predetermined time intervals, and an FPN correction value at an arbitrary time until the subsequent acquisition of the FPN data by approximating the three previously acquired FPN data by a quadratic function At least means for predicting the infrared ray.

In a drift correction method for removing FPN from an image signal acquired by an infrared detector,
A step of storing the FPN data at predetermined time intervals and a step of approximating the three previously acquired FPN data by a quadratic function and predicting an FPN correction value at an arbitrary time up to the subsequent FPN data income And at least a drift correction method.