JP6517288B2 - デジタル画像の疑似カラー化のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル画像、特に、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化のための方法に関する。本発明は、そのような画像の疑似カラー化を提供するための装置にも関する。

熱撮像、レーダ、Ｘ線撮像、および超音波撮像などの、いくつかの撮像技法においては、獲得された画像は、シングルチャンネル画像によって表される。すなわち、濃淡情報だけを保有する画像である。画像は、したがって、濃淡情報を含むただ１つのチャンネルを有し、グレイスケール画像として提示されてよい。しかしながら、様々な画像処理技法が、異なる画像パラメータを強めるために、または画像の提示を改善するために、獲得された画像に適用されることがある。

例えば、ヒストグラム平坦化が、シングルチャンネル画像上において適用されてよい。異なるヒストグラム平坦化は、異なる目的、例えば、画像コントラストの強化という目的、または画像の特定の部分における背景雑音の低減という目的を有してよい。プラトヒストグラム平坦化、適応ヒストグラム平坦化、およびハイ／ローカットオフヒストグラム平坦化など、多くの異なるタイプのヒストグラム平坦化が、知られている。論文「Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ」（Ｃｈａｕｄｈａｒｉ他）は、これらのヒストグラム平坦化方法のいくつかについて論じている。ヒストグラム平坦化の使用に伴う知られた難点は、シングルチャンネル画像内の情報が、失われることがあることである。例えば、シングルチャンネル画像内の濃淡値のグループのカットオフを含むヒストグラム平坦化を適用することによって、これらの濃淡値を有するピクセルによって提供される情報が、失われることがある。

画像処理技法の別の例は、疑似カラー化であり、またはその技法は、パレットと呼ばれることもある。シングルチャンネル画像内の各濃淡値は、表または関数に従って、色にマッピングされる。疑似カラー化の目的は、グレイスケールによる代わりに、色によってシングルチャンネル画像を提示することであり、それは、人間の眼には、グレイの異なる陰影間の差よりも、異なる色間の差を識別するほうが容易だからである。疑似カラー化は、一般に、画像処理プロセスの最後に、シングルチャンネル画像上において適用され、例えば、８ビットの濃淡データを、８ビットのカラーマップに直接的にマッピングして、２５５の異なる色を得る。

異なるタイプの疑似カラー化が、知られている。例として、論文「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｐｓｅｕｄｏ−ｃｏｌｏｒ ｔｏ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｉｍａｇｅｓ」（Ａｆｒｕｚ他）は、画像を視覚的に強化するための、周波数領域に基づいた、疑似カラー化を開示している。

シングルチャンネル画像の画像処理を改善するために、多くの努力が行われてきたが、この分野には、依然として、改善の必要がある。

「Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ」（Ｃｈａｕｄｈａｒｉ ｅｔ ａｌ他） 「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｐｓｅｕｄｏ−ｃｏｌｏｒ ｔｏ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｉｍａｇｅｓ」（Ａｆｒｕｚ ｅｔ ａｌ他）

本発明の目的は、知られた方法を考慮して改善されるデジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化のための方法および装置を提供することである。本発明の詳細な目的は、シングルチャンネル画像として獲得された画像を提示するときに、数が増やされた疑似カラー、すなわち、増やされた色深度を用いる方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、画像内の情報の損失を招かずに、または少なくとも知られた技法と比べて損失をより低く抑えて、シングルチャンネル画像についてのヒストグラム平坦化の利点を利用し得る方法を提供することである。

第１の態様によれば、上記の目的、および以下の説明から明らかなさらなる目的が、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化のための方法によって達成される。方法は、濃淡分布を有するシングルチャンネル画像を獲得することと、濃淡分布の第１のヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルを形成することと、濃淡分布の第２の異なるヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第２のチャンネルを形成することとを含み、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルおよび第２のチャンネルは、カラーモデルの異なる成分を表す。

方法は、したがって、シングルチャンネル画像をマルチチャンネル画像に変換し、生成された各チャンネル上においてヒストグラム平坦化を適用する。シングルチャンネル画像をカラーマップにマッピングする代わりに、マルチチャンネル画像のチャンネルの各々が、カラーモデルの成分にマッピングされる。したがって、知られた疑似カラー化と比べて、より高い色深度が、達成され得る。さらに、シングルチャンネル画像をマルチチャンネル画像に変換し、疑似カラー化を各チャンネルに適用することによって、異なるヒストグラム平坦化が、各チャンネルに適用され得、色深度の相対的な損失が、はるかに低くなる。方法によって獲得される別の利点は、ヒストグラム平坦化が、唯一のチャンネルの代わりに、複数のチャンネルの１つに適用されるので、濃淡分布の一部が、例えば、そのチャンネルからカットオフされることがあっても、対応するピクセルによって提供される情報は、それらが他のチャンネル内に存在することによって保たれることがあることである。情報は、例えば、異なる濃淡値を有するピクセル間のコントラストによって提供される。したがって、より高い色深度を用いて画像の疑似カラー化を提供し、画像内において、情報の損失を招かずに、または少なくとも情報の損失をより低く抑えて、ヒストグラム平坦化の利点を可能にする、画像処理方法が、提供される。

本出願の文脈においては、濃淡分布によって、シングルチャンネル画像内における濃淡値の分布が、意味される。濃淡分布は、可能な濃淡値ごとのピクセルの数についての情報を含む。可能な濃淡値の数は、シングルチャンネル画像のサイズに依存する。１２ビットのシングルチャンネル画像は、２^１２＝４０９６の可能な濃淡値を有する濃淡分布を有することができる。

本出願の文脈においては、カラーモデルによって、成分のタプルとして、例えば、ＲＧＢの３つ組として、色を表すことができる方法を記述するための数学的モデルが、意味される。カラーモデルを、成分がどのように解釈されるべきかを定義する色の特定の組織である、色空間に接続／マッピングするとき、絶対色空間が、提供される。カラーモデルおよび色空間という用語は、いくつかの分野においては、代替用語として使用されることがあることに留意されたい。色空間という用語が、カラーモデルという用語に対して上で提供されたのと同じ定義を与えられる場合は、カラーモデルという用語は、もちろん、色空間という用語、または他の任意の用語と置き換えられてよい。

方法は、濃淡分布の第３のヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第３のチャンネルを形成することをさらに含んでよい。第３のチャンネルは、カラーモデルの成分、好ましくは、第１および第２のチャンネルによって表される成分とは異なるカラーモデルの成分を表してよい。

第３のチャンネルは、結果の３チャンネル画像において、さらに高い色深度の可能性を提供する。

ヒストグラム平坦化の１つは、濃淡分布の第１の部分をカットオフすることを含んでよい。ヒストグラム平坦化の別の１つは、濃淡分布の第２の部分をカットオフすることを含んでよい。これらのヒストグラム平坦化の組み合わせは、濃淡分布の異なる部分のカットオフを提供する。

ヒストグラム平坦化の少なくとも１つは、濃淡分布の上側部分または下側部分をカットオフすることを含んでよい。カットオフされる上側部分または下側部分は、シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の０．５〜１％に対応し得る。

雑音除去、背景除去の目的で、または興味深いと見なされる残りの部分におけるコントラストを強化するために、濃淡分布の上側部分および／または下側部分をカットオフすることが、望ましいことがある。

ヒストグラム平坦化の少なくとも１つは、濃淡分布の上側部分および下側部分をカットオフすることを含んでよい。上側部分および下側部分の各々は、シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の１〜２％に対応し得る。

雑音を低減するために、および／または一般に画像の興味深い部分を表す濃淡分布の中央区間のコントラストを増やすために、濃淡分布の下側部分および上側部分の両方をカットオフすることが、望ましいことがある。

ヒストグラム平坦化の少なくとも１つは、適応ヒストグラム平坦化および／またはプラトヒストグラム平坦化を含んでよい。これらは、適用されることがあるヒストグラム平坦化の非限定的な例である。当業者は、応用例に応じて、異なるタイプのヒストグラム平坦化が、適用されてよいこと、および特定のタイプのヒストグラム平坦化は、本発明の一般概念にとって必須ではないことを理解する。

カラーモデルは、ＲＧＢカラーモデル、ＣＭＹＫカラーモデル、ＨＳＶカラーモデル、およびＨＳＬカラーモデルのうちの１つであってよい。当業者は、異なるタイプのカラーモデルが、適用可能であること、および特定のタイプのカラーモデルは、本発明の一般概念にとって必須ではないことを理解する。

方法は、ネットワーク上における送信の前に、マルチチャンネル画像の各チャンネルのサイズを減らすことをさらに含んでよい。したがって、適用されるヒストグラム平坦化を用いる疑似カラー化は、結果の画像をスケーリングする前に、実行される。シングルチャンネル画像がマルチチャンネル画像に転換される本発明の疑似カラー化方法を、スケーリング前に適用することによって、より大きい色深度が、達成され得る。

シングルチャンネル画像は、熱画像、レーダ画像、Ｘ線画像、または超音波画像であってよい。方法は、したがって、広い範囲の撮像技法内において適用可能である。上で列挙された画像タイプは、非限定的な例を構成する。

第２の態様によれば、上記の目的、およびさらなる目的が、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化を提供するための装置によって達成される。装置は、濃淡分布を有するシングルチャンネル画像を獲得するように構成された、画像獲得ユニットと、濃淡分布の第１のヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルを形成することと、濃淡分布の第２の異なるヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第２のチャンネルを形成することとを行うように構成された、画像処理ユニットであって、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルおよび第２のチャンネルは、カラーモデルの異なる成分を表す、画像処理ユニットとを備える。

第１の態様に関連して開示された上記の特徴および利点も、この第２の態様に当てはまる。上記を参照することで、過度の記述を回避する。

装置は、ネットワーク上における送信の前に、マルチチャンネル画像のチャンネルの各々のサイズを減らすように構成された、スケーリングユニットをさらに備えてよい。

第３の態様によれば、上記の目的、およびさらなる目的が、第２の態様の実施形態による装置を備える、監視熱カメラシステムによって達成される。

一般に、特許請求の範囲内において使用されるすべての用語は、本明細書において別途明示的に定義されない限り、当技術分野における通常の意味に従って解釈されるべきである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ［要素、デバイス、コンポーネント、手段、ステップなど］」に対するすべての言及は、別途明示的に述べられない限り、前記要素、デバイス、コンポーネント、手段、ステップなどの少なくとも１つの実例に対する言及として開放的に解釈されるべきである。本明細書において開示されるいずれの方法のステップも、明示的に述べられない限り、開示された通りの順序で実行される必要はない。

本発明の上で開示された態様および他の態様が、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、今からより詳細に説明される。

デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化のための方法を示す図である。 画像の濃淡分布上において実行される方法の操作を示す図である。 プラトヒストグラム平坦化の一部であってよいヒストグラム変更機能を示す図である。 適応ヒストグラム平坦化の一部であってよいヒストグラム変更機能を示す図である。 知られた熱カメラシステム構成の概略図である。 本発明の実施形態による熱カメラシステム構成の概略図である。 熱カメラシステムの第１の実施形態を示す図である。 熱カメラシステムの第２の実施形態を示す図である。

明瞭にするために、図は実寸に比例していないことがあることに留意されたい。

本発明が、本発明の現在のところ好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、今からより完全に説明される。本発明は、しかしながら、多くの異なる形態で具体化されてよく、本明細書において説明される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。

図１は、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化を達成するための方法１００を示している。最初に、１０１において、シングルチャンネル画像が、獲得される。シングルチャンネル画像は、デジタルであり、熱カメラ、レーダシステム、超音波システム、またはＸ線機器など、広い範囲の画像獲得デバイス／システムによって獲得されてよい。

シングルチャンネル画像によって、１つのチャンネル内に濃淡情報だけを含む画像が、意味される。画像の解像度、すなわち、シングルチャンネル画像内における異なる濃淡値の可能な数は、画像のサイズによって制限される。例えば、８ビットシングルチャンネル画像は、異なる濃淡値が２^８＝２５６ある解像度を有することができる。濃淡画像は、例えば、画像ピクセルの異なる濃淡が、異なるグレイトーンによって表される、グレイスケール画像によって表されてよい。８ビットシングルチャンネル画像は、したがって、各々が異なる濃淡値を表す２５６の異なるグレイトーンを使用する、グレイスケール画像によって提示されてよい。シングルチャンネル画像の色深度は、このケースにおいては、２５６である。人間の眼は、グレイの異なるトーンよりも異なる色のほうをより良く区別するので、疑似カラー化が、代わりに適用されてよい。そのケースにおいては、異なる色または色調が、異なる濃淡値にマッピングされる。依然として、色解像度は、２５６の異なる色または色調に制限される。

シングルチャンネル画像内の１つまたは複数のエリアを強めるために、ヒストグラム平坦化が、適用されてよい。例えば、シングルチャンネル画像内のエリアのコントラストが、最も興味深い濃淡値区間を広げ、興味深くない区間を抑制する、ヒストグラム平坦化を実行することによって、強化され得る。そのようなヒストグラム平坦化は、シングルチャンネル画像上における適用についてよく知られた技法である。しかしながら、ヒストグラム平坦化を用いると、色深度、すなわち、画像の表現において使用される異なるトーンの数は、濃淡値の抑制のせいで、一般に減らされる。

本発明の目的は、獲得されたシングルチャンネル画像の表現を改善することである。ヒストグラム平坦化技法の利点を依然として利用することができる一方で、解像度がより高い、したがって、色深度がより高いことが、望ましい。

その目的のため、方法１００は、第１のチャンネルを形成する操作１０２と、第２のチャンネルを形成する操作１０３とを含む。第１のチャンネルを形成する操作１０２は、獲得されたシングルチャンネル画像の濃淡分布の第１のヒストグラム平坦化を実行することを含む。第２のチャンネルを形成する操作１０３は、濃淡分布の第２のヒストグラム平坦化を実行することを含む。第２のヒストグラム平坦化は、第１のヒストグラム平坦化と異なる。

２重チャンネル画像である新しい画像が、したがって、形成される。第１のチャンネルは、第１のヒストグラム平坦化の結果によって表され、第２のチャンネルは、第２のヒストグラム平坦化の結果によって表される。これらのチャンネルの各々は、カラーモデルの成分に接続／マッピングされてよく、チャンネルが、その成分を表す。カラーモデルの非限定的な例は、ＲＧＢ（赤、緑、青）カラーモデル、ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロ、キー）カラーモデル、ＨＳＶ（色相、彩度、明度）カラーモデル、および（ＨＬＳカラーモデルとしても知られる）ＨＳＬ（色相、彩度、輝度）カラーモデルである。２つ以上の成分を有するカラーモデル、例えば、ＲＧＢカラーモデルが使用されるケースにおいては、第１のチャンネルおよび第２のチャンネルのうちの一方が、成分のうちの２つを表してよい。例えば、第１のチャンネルは、赤成分を表してよく、第２のチャンネルは、緑および青成分を表してよい。そのケースにおいては、画像は、第２のチャンネルのコピーを含む第３のチャンネルを形成することによって、３チャンネル画像に変換される。

方法１００によって、獲得されたシングルチャンネル画像は、より低い色深度を有する濃淡画像から、より高い色深度を有するカラー画像に変換される。さらに、シングルチャンネル画像のコントラストなどの特性が、適用されるヒストグラム平坦化によって強化されてよい。異なるヒストグラム平坦化が、他の図に関連してより詳細に説明される異なるタイプの改善に充てられてよい。

任意選択で、方法１００は、濃淡分布の第３のヒストグラム平坦化を実行することによって、第３のチャンネルを形成する操作をさらに含む。第３のヒストグラム平坦化は、第１のヒストグラム平坦化および第２のヒストグラム平坦化と異なってよい。

同様の方法で、さらなるチャンネルが、形成されてよい。例えば、第４のチャンネルが、濃淡分布の第４のヒストグラム平坦化を実行することによって、形成されてよい。第４のヒストグラム平坦化は、カラーモデルの成分を表してよく、その成分は、他の（第１、第２、および第３の）チャンネルによって表される成分と異なる。

図２は、獲得されたシングルチャンネル画像の濃淡分布２００に適用されている方法１００を示している。濃淡分布２００は、Ｘ軸が濃淡値を表し、Ｙ軸が各濃淡値のピクセルの数を表す、Ｘ／Ｙダイアグラムにおける濃淡カーブとして提示される。カーブの形式および形状は、ここでは、説明の目的で、例として提供される。

マルチチャンネル画像の３つのチャンネルは、濃淡分布２００に基づいて、第１、第２、および第３の濃淡分布クローン２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを提供することによって、２０１において生成される。濃淡分布クローン２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃの各々は、ヒストグラム変更機能２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃを施され、結果の第１、第２、および第３の変更された濃淡分布２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを提供する。ヒストグラム変更機能は、対応するピクセル間のコントラストを増やすために、変更された濃淡分布２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを再分布させる、ヒストグラム平坦化機能２１１を適用する前に、濃淡分布がどのように変更されるべきかを定義する。ヒストグラム変更機能２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、およびヒストグラム平坦化機能２１１は、ヒストグラム平坦化を実行する部分である。ヒストグラム変更機能およびヒストグラム平坦化機能の両方は、そのようなものとして知られているが、しかしながら、これらは、ここでは、ヒストグラム変更機能の機能をより詳細に説明するために、別々に論じられる。

第１のヒストグラム変更機能２０３ａは、第１の濃淡分布クローン２０２ａの上側部分のカットオフ２０５を実行することを含み、それは、結果の第１の変更された濃淡分布２０４ａにおいて示されている。上側部分は、濃淡区間Ａに対応する。濃淡区間Ａは、シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の０．５〜１％に対応し得る。

第２のヒストグラム変更機能２０３ｂは、第２の濃淡分布クローン２０２ｂの下側部分のカットオフ２０７ａを実行することを含み、また第２の濃淡分布クローン２０２ｂの上側部分のカットオフ２０７ｂを実行することをさらに含み、それは、結果の第２の変更された濃淡分布２０４ｂにおいて示されている。下側部分は、濃淡区間Ｂに対応し、上側部分は、濃淡区間Ｃに対応する。濃淡区間ＢおよびＣの各々は、シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の１〜２％に対応し得る。それらは、同じパーセンテージ値に対応する必要はない。

第３のヒストグラム変更機能２０３ｃは、第３の濃淡分布クローン２０２ｃの下側部分のカットオフ２０９を実行することを含み、それは、結果の第３の変更された濃淡分布２０４ｃにおいて示されている。下側部分は、濃淡区間Ｄに対応する。濃淡区間Ｄは、シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の０．５〜１％に対応し得る。

実行されたヒストグラム変更機能２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃの結果、すなわち、第１、第２、および第３の変更された濃淡分布２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、その後、ヒストグラム平坦化機能２１１を施される。各チャンネル上におけるヒストグラム平坦化機能２１１の結果は、カラーモデル、この例においては、ＲＧＢカラーモデルの異なる成分にマッピングされる。

したがって、第１のチャンネルは、第１のヒストグラム変更機能２０３ａを適用することと、ヒストグラム平坦化機能２１１を適用することとを含む、第１の濃淡分布クローン２０２ａ上における第１のヒストグラム平坦化を実行することによって、形成され、Ｒ（赤）成分２１２ａを表すように設定される。第２のチャンネルは、第２のヒストグラム変更機能２０３ｂを適用することと、ヒストグラム平坦化機能２１１を適用することとを含む、第２の濃淡分布クローン２０２ｂ上における第２のヒストグラム平坦化を実行することによって、形成され、Ｇ（緑）成分２１２ｂを表すように設定される。第３のチャンネルは、第３のヒストグラム変更機能２０３ｃを適用することと、ヒストグラム平坦化機能２１１を適用することとを含む、第３の濃淡分布クローン２０２ｃ上における第３のヒストグラム平坦化を実行することによって、形成され、Ｂ（青）成分２１２ｃを表すように設定される。

全体的結果は、ＲＧＢカラーモデルにマッピングされるマルチチャンネル画像である。適用される方法によって、色深度が、増やされる。例えば、２５６（２^８）の色／色調の可能性を提供する８ビットシングルチャンネル画像は、１６００万超（２^８×３）の色／色調の可能性を提供する８ビット３チャンネル画像に変換された。

図２に示されたプロセスには、多くの変更が、施されてよい。例えば、ヒストグラム平坦化を実行するとき、いくつかのヒストグラム変更機能が、濃淡分布クローンに適用されてよい。ヒストグラム変更機能は、連続して、または同時に適用されてよい。したがって、ヒストグラム平坦化の実行は、単一のヒストグラム変更機能を含むことだけに限定されると解釈されるべきではない。ヒストグラム平坦化は、ここで例示されたもの以外の他の追加機能を含んでよい。さらに、他の画像処理操作が、疑似カラー化の開示された方法内において適用されてよい。例えば、ヒストグラム平坦化を適用する前に、チャンネルは、例えば、スケーリングまたは鮮明化プロセスを施されてよい。

図２に関連して開示されたヒストグラム変更機能は、実行され得るヒストグラム変更機能の非限定的な例を構成する。さらなる非限定的な例が、図３ａおよび図３ｂに関連して開示される。実行されるヒストグラム平坦化、ヒストグラム変更機能、またはヒストグラム平坦化機能のタイプは、必須ではないが、しかしながら、その中のいくつかのヒストグラム平坦化および機能は、応用例に応じて、他のものにまさる利点を提供することがある。

図３ａは、プラトヒストグラム平坦化の実行の一部として適用され得る、ヒストグラム変更機能３０３を示している。ヒストグラム変更機能３０３は、濃淡分布３０２に適用され、結果の変更された濃淡分布３０４に示されるように、ピクセル閾値を上回る濃淡値のカットオフ３０５を含む。変更された濃淡分布３０４は、その後、ヒストグラム平坦化機能（図示されず）を施される。

プラトヒストグラム平坦化は、いくつかの濃淡値においてピーク（多くのピクセル）を含む濃淡分布を有する画像についての画像コントラストを強化するために、有益なことがある。プラトヒストグラム平坦化を実行することによって、ピクセルの数がより少ない濃淡値間のコントラストが、強化され得る。

図３ｂは、画像３００上において適応ヒストグラム平坦化（ＡＨＥ）の実行の一部として適用され得る、ヒストグラム変更機能３０３、３０７を示している。ＡＨＥは、異なるヒストグラム変更機能と、後続するヒストグラム平坦化機能とを含み得る、複数のヒストグラム平坦化を実行することを含む。ＡＨＥにおける各ヒストグラム平坦化は、画像３００の異なるセクション上において実行される。例えば、第１のヒストグラム変更機能３０３は、画像の第１のセクションの第１の濃淡分布３０２に適用される。第１のヒストグラム変更機能３０３は、ここでは、図３ａに示され、上で説明された、ヒストグラム変更機能３０３であり、結果の変更された濃淡分布３０４を伴う。第２のヒストグラム変更機能３０７は、画像の第２のセクションの第２の濃淡分布３０６に適用される。第２のヒストグラム変更機能３０７は、濃淡分布の上側部分のカットオフ３０９を含み、それは、結果の変更された濃淡分布３０８において示されている。ＡＨＥを適用することによって、画像３００の局所コントラストが、強化され得る。

やはり、本明細書において開示されるヒストグラム平坦化は、非限定的な例として提供され、例は、説明の目的で、選択されている。開示されたヒストグラム平坦化の、および当業者に知られた他のヒストグラム平坦化の多くの異なる変形が、適用されてよい。本出願において開示された、ヒストグラム変更機能およびヒストグラム平坦化機能を含む、ヒストグラム平坦化は、当業者によく知られており、したがって、さらに詳細には開示されない。

熱カメラシステム４ａの構成の概略図が、図４ａにおいて提供されている。図４ａは、知られた構成の例を示している。熱カメラシステム４ａは、（１つまたは複数のレンズを含む）光学部品４０１と、画像センサ４０２と、ゲイン／オフセットオペレータ４０３と、ノイズリダクションオペレータ４０４と、ヒストグラムオペレータ４０６と、局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ４０７と、鮮明化オペレータ４０８と、スケーラ４０９と、パレットオペレータ４１０とを備える。これらのコンポーネントは、当業者によく知られている。デジタルシングルチャンネル画像を獲得および処理するプロセスが、今から開示される。デジタルシングルチャンネル画像は、光学部品４０１を介して、画像センサ４０２によって獲得される。シングルチャンネル画像は、ゲイン／オフセットオペレータ４０３によって、およびノイズリダクションオペレータ４０４によって処理される。その後、シングルチャンネル画像は、ヒストグラム平坦化、局所コントラスト強化、ならびにヒストグラムオペレータ４０６、局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ４０７、および鮮明化オペレータ４０８による鮮明化を施される。シングルチャンネル画像は、その後、ネットワーク上における送信用に画像を準備するために、スケーラ４０９によって、例えば、１２ビットから８ビットにスケーリングされる。最後に、シングルチャンネル画像は、パレットオペレータ４１０によってパレットを適用することによって、疑似カラー化される。８ビットシングルチャンネル画像に対して、パレットは、最大で２５６の色または色調を含み得る。

図４ｂは、実施形態による熱カメラシステム４ｂの構成の概略図である。図４ａの熱カメラシステム４ａ内の対応する機能と同じ機能を有するオペレータ／コンポーネントは、同じ参照番号を提供される。これらは、光学部品４０１、画像センサ４０２、ゲイン／オフセットオペレータ４０３、およびノイズリダクションオペレータ４０４である。画像を獲得および処理するプロセスは、上で開示されたプロセスと同じ開始オペレータを有する。すなわち、デジタルシングルチャンネル画像は、光学部品４０１を介して、画像センサ４０２によって獲得される。シングルチャンネル画像は、ゲイン／オフセットオペレータ４０３によって、およびノイズリダクションオペレータ４０４によって処理される。しかしながら、その後、本出願において開示される本発明の疑似カラー化方法が、疑似カラー化オペレータ４１１によって適用される。疑似カラー化オペレータ４１１は、ヒストグラム平坦化を実行し、その結果をカラーモデルにマッピングし、マルチチャンネル画像の各チャンネルが、そのカラーモデルの成分を表す。入力されたシングルチャンネル画像は、カラーモデルにマッピングされるマルチチャンネル画像として、疑似カラー化オペレータ４１１から出力される。マルチチャンネル画像は、局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ４１２によるコントラスト強化、鮮明化オペレータ４１３による鮮明化、その後、スケーラ４１４によるスケーリングを施される。スケーラ４１４からの出力は、例えば、ＲＧＢカラーモデルへのマッピングを伴う８ビットマルチチャンネル画像であってよい。

図４ａに例示された知られたプロセスと、図４ｂに例示された本発明のプロセスとの間の違いは、従来の適用されるパレットが、獲得されたシングルチャンネル画像からマルチチャンネル画像（したがって、カラー画像）が生成される本発明の疑似カラー化方法によって置き換えられることである。さらに、本発明の疑似カラー化方法は、プロセスにおいて、従来のパレットよりも早くに実行される。

具体的には、知られたプロセスにおいては、パレット（すなわち、疑似カラー化）は、スケーリングの後に実行される。プロセスにおいて、そしてシングルチャンネル画像の代わりに、マルチチャンネル画像上においてより早くに、パレットを適用することによって、より高い範囲の色が、使用され得、したがって、スケーリング操作の後であってさえも、結果の画像内において、より高い色深度を提供する。

一般に、シングルチャンネル画像のサイズは、プロセスを通じて、減らされる。最初、画像センサプロセス４０２においては、サイズは、１６ビットであり得る。ノイズリダクションオペレータ４０４の後には、サイズは、１２ビットに減らされていてよく、スケーラ４１４によって、サイズは、ネットワーク上における送信用に、８ビットに減らされてよい。パレットを、８ビット画像上の代わりに、１２ビット画像上において適用することによって、色／色調の数は、各チャンネル当たり２^８＝２５６から、各チャンネル当たり２^１２＝４０９６に増やされる。したがって、多くのさらなる色または色調が、適用され得、したがって、結果の画像の色深度が、増やされ得る。上記の画像サイズは、例として提供されたが、しかしながら、一般的な結論は、獲得されたシングルチャンネル画像を、スケーリングオペレータを適用する前など、画像処理の早くに、マルチチャンネル画像に変換することによって、画像の増やされた解像度、したがって、増やされた色深度が、達成され得るというものである。マルチチャンネル画像の各チャンネルのマッピングは、複数のチャンネルを生成するプロセスに関連して、またはスケーリングもしくは他の操作の後など、プロセスの後のほうで、実行されてよいことに留意されたい。

シングルチャンネル画像をマルチチャンネル画像に変換することによって獲得される利点は、オペレータ、例えば、局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ４１２および鮮明化オペレータ４１３の能力が、より効率的に利用され得ることである。これらのオペレータは、一般に、マルチチャンネル画像のために設計される。したがって、疑似カラー化オペレータ４１１からの出力として提供される、マルチチャンネル画像は、以降のオペレータの機能により適合したものであり得る。したがって、シングルチャンネル画像上において動作するためのオペレータを適合させる必要はない。

オペレータ／コンポーネントは、明瞭にするために、図４ａおよび図４ｂにおいては、別個のユニットとして示されており、必ずしもそれらの物理的な特性によってではなく、機能によって分けられていることに留意されたい。したがって、これらのコンポーネントのいくつかは、単一のユニットによって提供されてよい。例えば、疑似カラー化オペレータ４１１、局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ４１２、鮮明化オペレータ４１３、およびスケーラ４１４は、単一のコンピュータチップ上において提供されてよい。

プロセス全体を通じて、異なるカラーモデルが使用されてよいことにも留意されたい。例えば、マルチチャンネル画像は、ＲＧＢなど、１つのカラーモデルを使用して、疑似カラー化オペレータ４１１において処理され、例えば、鮮明化の後、処理ユニットからの出力用の、ＣＭＹＫなど、別のカラーモデルに変換されてよい。

図５ａおよび図５ｂは、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化を提供するための装置を備える、熱カメラシステムの代替構成を示している。熱カメラシステムは、監視熱カメラシステムであってよい。

図５ａから始めると、熱カメラデバイス５ａが、示されている。熱カメラデバイス５ａは、単一のモジュール５０内に構成された、画像獲得ユニット５２と、画像処理ユニット５１とを備える。画像獲得ユニット５２および画像処理ユニット５１は、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化を提供するための装置を形成する。画像獲得ユニット５２は、接続５３によって、画像処理ユニット５１に接続される。画像獲得ユニット５２は、ともに上で例示された、光学部品と、画像センサとを備えてよい。画像処理ユニット５１は、上で例示された、疑似カラー化オペレータを備えてよい。画像処理ユニット５１は、したがって、濃淡分布の第１のヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルを形成し、濃淡分布の第２の異なるヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第２のチャンネルを形成することによって、獲得されたデジタルシングルチャンネル画像を疑似カラー化するように構成され得、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルおよび第２のチャンネルは、カラーモデルの異なる成分を表す。このプロセス、およびそれの変更は、先行する図に関連して、詳細に説明された。局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ、鮮明化オペレータ、および／またはスケーラなどの、他の上で開示されたオペレータ／コンポーネントも、画像処理ユニット５１の一部であってよい。

図５ｂには、モジュラ設計を有する熱カメラデバイス５ｂが、示されている。熱カメラデバイス５ｂは、上で開示されたものと対応する機能を有する、画像獲得ユニット５２を備える。画像獲得ユニット５２は、熱カメラデバイス５ｂの第１のモジュール５０内に構成される。画像処理ユニット５４は、熱カメラデバイス５ｂの第２のモジュール５５内に構成される。画像獲得ユニット５２および画像処理ユニット５４は、デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化を提供するための装置を形成する。画像処理ユニット５４は、上で開示された画像処理ユニット５１と同じ機能を有してよいが、画像獲得ユニットとは異なるモジュール内に配置される。接続５３は、画像獲得ユニット５２と画像処理ユニット５４とを接続する。接続５３は、有線または無線接続として実施されてよい。

当業者は、本発明が、上で説明された好ましい実施形態に決して限定されないことを理解する。対照的に、多くの変更および変形が、添付の特許請求の範囲の範囲内において可能である。例えば、画像プロセスは、上で例示されたものよりも少ない、多い、または他のオペレータ／コンポーネントを備えてよい。さらに、画像処理は、上で例示されたのと異なる順序で実行されてよい。すべての提供された例は、非限定的であると解釈されるべきである。

４ａ 熱カメラシステム
４ｂ 熱カメラシステム
５ａ 熱カメラデバイス
５ｂ 熱カメラデバイス
５０ モジュール
５１ 画像処理ユニット
５２ 画像獲得ユニット
５３ 接続
５４ 画像処理ユニット
５５ モジュール
２００ 濃淡分布
２０１ 濃淡分布クローン生成
２０２ａ 第１の濃淡分布クローン
２０２ｂ 第２の濃淡分布クローン
２０２ｃ 第３の濃淡分布クローン
２０３ａ 第１のヒストグラム変更機能
２０３ｂ 第２のヒストグラム変更機能
２０３ｃ 第３のヒストグラム変更機能
２０４ａ 第１の変更された濃淡分布
２０４ｂ 第２の変更された濃淡分布
２０４ｃ 第３の変更された濃淡分布
２０５ カットオフ
２０７ａ カットオフ
２０７ｂ カットオフ
２０９ カットオフ
２１１ ヒストグラム平坦化機能
２１２ａ Ｒ成分
２１２ｂ Ｇ成分
２１２ｃ Ｂ成分
３００ 画像
３０２ 第１の濃淡分布
３０３ ヒストグラム変更機能
３０４ 変更された濃淡分布
３０５ カットオフ
３０６ 第２の濃淡分布
３０７ 第２のヒストグラム変更機能
３０８ 変更された濃淡分布
３０９ カットオフ
４０１ 光学部品
４０２ 画像センサ
４０３ ゲイン／オフセットオペレータ
４０４ ノイズリダクションオペレータ
４０６ ヒストグラムオペレータ
４０７ 局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ
４０８ 鮮明化オペレータ
４０９ スケーラ
４１０ パレットオペレータ
４１１ 疑似カラー化オペレータ
４１２ 局所コントラスト強化アルゴリズムオペレータ
４１３ 鮮明化オペレータ
４１４ スケーラ

Claims (14)

1. デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化のための方法であって、前記方法は、
   濃淡分布を有するシングルチャンネル画像を獲得すること（１０１）と、
   前記濃淡分布の第１のヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルを形成すること（１０２）と、
   前記濃淡分布の第２の異なるヒストグラム平坦化を実行することによって、前記マルチチャンネル画像の第２のチャンネルを形成すること（１０３）と
   前記形成されたチャンネルを用いて、前記マルチチャンネル画像を生成することと
   を含み、
   前記マルチチャンネル画像の前記第１のチャンネルおよび前記第２のチャンネルは、カラーモデルの異なる成分を表す、
   方法。
2. 前記濃淡分布の第３のヒストグラム平坦化を実行することによって、前記マルチチャンネル画像の第３のチャンネルを形成すること（１０４）
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ヒストグラム平坦化の１つは、前記濃淡分布の第１の部分をカットオフすることを含み、
   前記ヒストグラム平坦化の別の１つは、前記濃淡分布の第２の部分をカットオフすることを含む、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ヒストグラム平坦化の少なくとも１つは、前記濃淡分布の上側部分または下側部分をカットオフすることを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. カットオフされる前記上側部分または前記下側部分は、前記シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の０．５〜１％に対応する、請求項４に記載の方法。
6. 前記ヒストグラム平坦化の少なくとも１つは、前記濃淡分布の上側部分および下側部分をカットオフすることを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記上側部分および前記下側部分の各々は、前記シングルチャンネル画像内のピクセルの総数の１〜２％に対応する、請求項６に記載の方法。
8. 前記ヒストグラム平坦化の少なくとも１つは、適応ヒストグラム平坦化および／またはプラトヒストグラム平坦化を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記カラーモデルは、ＲＧＢカラーモデル、ＣＭＹＫカラーモデル、ＨＳＶカラーモデル、およびＨＳＬカラーモデルのうちの１つである、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. ネットワーク上における送信の前に、前記マルチチャンネル画像の各チャンネルのサイズを減らすことをさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記シングルチャンネル画像は、熱画像、レーダ画像、Ｘ線画像、または超音波画像である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. デジタルシングルチャンネル画像の疑似カラー化を提供するための装置であって、前記装置は、
    濃淡分布を有するシングルチャンネル画像を獲得するように構成された、画像獲得ユニット（５２）と、
    画像処理ユニット（５１、５４）であって、
    前記濃淡分布の第１のヒストグラム平坦化を実行することによって、マルチチャンネル画像の第１のチャンネルを形成することと、
    前記濃淡分布の第２の異なるヒストグラム平坦化を実行することによって、前記マルチチャンネル画像の第２のチャンネルを形成することと、
    前記形成されたチャンネルを用いて、前記マルチチャンネル画像を生成することと
    を行うように構成され、
    前記マルチチャンネル画像の前記第１のチャンネルおよび前記第２のチャンネルは、カラーモデルの異なる成分を表す、
    画像処理ユニットと
    を備える装置。
13. ネットワーク上における送信の前に、前記マルチチャンネル画像の前記チャンネルの各々のサイズを減らすように構成された、スケーリングユニット（４１４）をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
14. 請求項１２または１３に記載の装置を備える監視熱カメラシステム。
    

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