JP4016113B2 - 2波長赤外線画像処理方法 - Google Patents
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S1=A1exp(−k1L) (1)
S2=A2exp(−k2L) (2)
a=k1/k2 (3)
{但し、A1:目標から放射された直後の第1の波長の赤外線放射強度、A2:目標から放射された直後の第2の波長の赤外線放射強度、S1:大気伝搬後の減衰した2波長赤外線カメラに入射する直前の前記第1の波長の赤外線放射強度、S2:大気伝搬後の減衰した2波長赤外線カメラに入射する直前の前記第2の波長の赤外線放射強度、L:伝搬距離、k1:前記第1の波長の赤外線大気減衰率、k2:前記第2の波長の赤外線大気減衰率(k 1 ≠k 2 )}
上記(1)式、(2)式、(3)式から伝搬距離L、減衰率k1、k2を消去して
A1/(A2)a=S1/(S2)a (4)
を導き、
前記2波長赤外線カメラで撮像した目標画像の画素又は画素群毎に得た上記(4)式の右辺の観測値と、前記赤外線放射強度A1及びA2についての目標温度T(絶対温度)を含むプランクの式から、前記目標温度Tを算出する2波長演算処理を行うことにより、前記目標の温度分布を算出することを特徴としている。
(1)式及び(2)式は赤外線放射強度が大気中を指数関数的に減少することを示している。
Sを(5)式のように定義するとSは観測値であり、既知である。そこで(4)式は
とおくことができる。
ここで、A1及びA2はそれぞれm1次数(m1:正整数)、m2次数(m2:正整数)のTの多項式関数となるが、(9)式及び(10)式の係数ai及びbjは、実験室内(L=0と見なすことができる)で温度Tを変えながら目標を2波長赤外線カメラで撮像し、その時の温度に対応するA1及びA2を測定し、最小二乗法から決定することができる。またm1及びm2は十分満足な近似が可能な値として設定するものとする。
(11)式において、ai、bj、a、Sは既知であるから、(11)式は非線形方程式を解くためのアルゴリズムとして知られるニュートン法または二分法を用いて目標温度Tに関して解くことができる。つまり、目標を撮像した2波長赤外線カメラの2波長出力画像における対応する画素同士の出力値を処理することにより、目標の正確な温度分布(各画素に対応した目標部分の温度)を求めることができる。
(12)式から目標までの距離Lを求めることができる。本実施の形態においては、2波長演算処理手段6で減衰率k1を既知として(12)式を演算することで距離Lを得ることができる。なお、減衰率k2が既知であれば、A1,S1,k1の代わりにA2,S2,k2を用いて距離Lを求めることができる。
2 大気
3 2波長赤外線カメラ
4,5 赤外線
6 2波長演算処理手段
L 伝搬距離
Claims (2)
- 2波長赤外線カメラで撮像する目標までの大気が同一温湿度で均一で、赤外線放射強度が大気中を指数関数的に減少し、かつ2波長それぞれの赤外線大気減衰率が異なるとともに、それぞれの赤外線大気減衰率の比が一定の既知の値であると仮定して下記(1)式、(2)式、(3)式を導き、
S1=A1exp(−k1L) (1)
S2=A2exp(−k2L) (2)
a=k1/k2 (3)
{但し、A1:目標から放射された直後の第1の波長の赤外線放射強度、A2:目標から放射された直後の第2の波長の赤外線放射強度、S1:大気伝搬後の減衰した2波長赤外線カメラに入射する直前の前記第1の波長の赤外線放射強度、S2:大気伝搬後の減衰した2波長赤外線カメラに入射する直前の前記第2の波長の赤外線放射強度、L:伝搬距離、k1:前記第1の波長の赤外線大気減衰率、k2:前記第2の波長の赤外線大気減衰率(k 1 ≠k 2 )}
上記(1)式、(2)式、(3)式から伝搬距離L、減衰率k1、k2を消去して
A1/(A2)a=S1/(S2)a (4)
を導き、
前記2波長赤外線カメラで撮像した目標画像の画素又は画素群毎に得た上記(4)式の右辺の観測値と、前記赤外線放射強度A1及びA2についての目標温度T(絶対温度)を含むプランクの式から、前記目標温度Tを算出する2波長演算処理を行うことにより、前記目標の温度分布を算出することを特徴とする2波長赤外線画像処理方法。 - 前記2波長演算処理において、前記2波長のうちの少なくとも一方の赤外線大気減衰率に基づいて、前記目標までの距離を算出する請求項1記載の2波長赤外線画像処理方法。
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2004
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