JPH03269384A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 赤外線検知素子の各画素のバラツキを補正する赤外線撮
像装置に関し、 非線形特性の画素の画像情報を消失することなく補正ず
れによる目標判別時の誤りを防止でき、かつ、目標の相
対距離に応じた高速の目標判別を行なうことを目的とし
、 赤外線検知素子を構成する複数の画素夫々の温度・出力
信号特性を基準とする線形特性の画素と一致するよう該
赤外線検知素子の出力信号を画素毎に信号補正して画像
信号を得、該画像信号をしきい値と比較して目標物体位
置判別し追尾する赤外線撮像装置において、目標物体位
置と判別された画素の信号レベルと、基準とする線形特
性の画素の信号レベルに補正ずれを加算したレベルとを
比較して、該目標物体位置の画素の信号レベルが小なる
とき信号補正における補正点数を増加させると共に目標
物体位置判別にお（）るしきい値のレベルを低下させ、
該目標物体位置の画素の信号レベルが大なるとき信号補
正における補正点数を減少させると共に目標物体位置判
別におけるしきい値のレベルを上昇させることを特徴と
する赤外線撮像装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明は赤外線撮像装置に関し、赤外線検知素子の各画
素のバラツキを補正する赤外線撮像装置に関する。

撮像視野内の目標物体の位置、及びその動きを自動的に
判別する追尾装置として応用される赤外線撮像装置では
、赤外線検知素子の出力信号にバラツキが有る場合、目
標物体判別において誤りの原因となるので、このバラツ
キを補正するため信号補正処理が行なわれている。

〔従来の技術〕

第４図に赤外線撮像装置を用いた目標判別、追尾装置の
一例を示す。

撮像対象からの赤外光は集光レンズ１０で赤外線検知素
子１１上に集光され、検知素子１１中の各画素で光電変
換される。この例では、ｋ個の画素を二次元配列した、
二次元赤外線ＣＯＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　
　Ｄｅｖｉｃｅ　）を検知素子１１として用いている。

検知素子からの出力信号はＡ／Ｄ変換器１２でディジタ
ルデータに変換され、信号補正処理回路１３において、
検知素子１１の各画素のバラツキを補正し、均一な画像
信号を得る。この画像信号を用いて、目標判別、追尾装
置１４において、撮像対象中の目標物体の位置を判別す
る等の信号処理を行い、位置を示す信号を端子１５より
出力する。

第５図は均一な温度の撮像対象を検知素子１１で撮像し
た場合の各画素の出力信号であり、均一な信号となるべ
きところが、各画素ごとにバラツキのあるものとすると
なっている。この原因として、例えば画素Ｐ１．画素Ｐ
２の撮像対象温度Ｔに対する出力信号電圧Ｖ　（Ｔ）特
性が、第６図の様に異なっていることが挙げられる。こ
の様な特性の異なった各画素の特性を全画素についてあ
らかじめ調べて記録しておけば各画素からの出力信号に
対して補正信号処理を行い、バラツキを取り除くことが
できる。例えば第６図で、画素Ｐ２の特性を画素Ｐ１の
特性に合せるためには、ある湿度Ｔｏ、及びＴ＋におけ
る画素Ｐｌ、Ｐ２の出力信号ａ＋　、Ｂ２及びｂ＋　、
　ｂ２を測定し、画素Ｐ２の補正前後の信号を■２　（
Ｔ）、■２′　（Ｔ）として、Ｖ２’（Ｔ＞を次式で表
わす。

・Ｂ２−ａｌ　）　　　　　　　　　　・・・（１）画
素Ｐ２の特性が温度Ｔに対して線形であれば（１）式の
Ｖ２’　　（Ｔ）の表わす直線は、いずれの温度Ｔにお
いても画素１の特性に一致する。ここで、（１）式にお
いて、 として（１）式を書き直して、次式のように変形する。

Ｖ２　’　＝Ａ２　ＸＴ−３２・・・（４）信号補正処
理回路１３において（／ｌ）式の演算を行えば画素２の
特性は画素１の特性に合せて補正されることになる。

同様に、画素３９画素４．・・・についても（４）式の
係数をそれぞれ測定し、係数Ａ２　、Ａ３　、Ａ４・・
・及びＢ２　、Ｂ３　、Ｂ４・・・を予め求めておき、
（４）式の演算を行うことによってバラツキを補正した
画像信号を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えば、第７図に示す如く画素Ｐ３の特性が温度Ｔに対
して線形でなく曲がっている場合、前述のように温度Ｔ
ｏ、Ｔ＋における画素Ｐ３の出力信号を測定し、これに
より（４）式で補正処理を行ったとき、補正後の画素Ｐ
３の特性は画素Ｐ１の特性に一致せず、例えば温度Ｔ２
においては、補正ずれｄが生じる。この様な場合、補正
後のｉｉ！ｉｉ像信号は第８図に示す如く、例えば、温
度Ｔ２の均一な撮像対象を撮像した場合でも、画素Ｐ３
の撮像信号のみ高い値となり、この撮像信号を第４図の
目標判別、追尾回路１４に送ったとき、撮像対象中の画
素Ｐ３の位置に高温度の物体が存在すると誤認され、何
も無い場所に目標物体が存在すると誤まった目標判別を
行う恐れがあり問題となる。

特に、空を背景として、遠方の航空機を撮像する様な場
合、低温の背景中に一画素分のサイズの高温の点が存在
する画像信号となるので前述の補正ずれｄのある画素Ｐ
３との区別が付きにくく問題となっていた。

従来では、前述の画素Ｐ３のような補正ずれｄを生じる
画素は欠陥画素として撮像に使用しないようにする方法
が採られているが、この場合、撮像対象の欠陥画素に対
応する部分は見えないことになり移動する目標物体が、
この欠陥画素の位置で消えてしまうという不都合が生じ
る。

この他、前述の画素Ｐ３のような補正ずれに対して、従
来から、第９図に示す如き多点補正処理が考案されてい
る。これは、第７図では、温度Ｔｏ、Ｔ＋の２点の信号
値を用いて（４）式の補正を行うのに対し、第９図では
温度Ｔｏ　、Ｔ＋　、Ｔ２の３点の信号値を用いるもの
で、この場合は３点補正の例であり、更に温度点数を増
し、ｎ点の信号値を用いればｎ点補正となる。

第９図で、温度Ｔｏ〜Ｔ２の範囲では、Ｔｏ＋１２信号
値を用い■、（３）式に対応して、次式の係数を計算し
、 ｃ、−ａ、＝Ａ３ ｃ３−８３ ・・・■ ｃ、　−ａユ・ａ３−ａＩ−Ｂ３ Ｃ３−８３−ｆ３） （４）式の補正処理を行う。同様に温度１２〜Ｔ１の範
囲では次式、 ｂｌ　−ＣＩ　＝Ａ３ ｂ３−Ｃ３ ・・・（イ） ｂ、−ｃ、・Ｃａ　−ＣＩ　＝８３ ｂ３−ｃ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・■の係数を用いて（４）式の補正演算を行う。これ
により、第９図のような補正後の画素Ｐ３の特性が得ら
れ、補正ずれｄｌは、第７図の補正ずれｄに比べて低減
される。

しかし、上記の３点補正ではまず撮像対象温度がＴｏ−
Ｔ２又はＴ２〜Ｔ１の範囲のいずれかを判別し、補正係
数Ａ、Ｂとに■、（６）式の値か、（イ）。

［株］式の値を用いるか切り換える必要があり補正処理
全体の処理時間が増してしまう。更にｎ点補正する場合
、ｎ回の判別を行うだけ処理時間が増してしまう。

特に目標判別、追尾という応用分野においては、高速な
信号処理が要求され前述の多点補正では不都合が生じて
いた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、非線形特性の
画素の画像情報を消失することなく補正ずれによる目標
判別時の誤りを防止でき、かつ、目標の相対距離に応じ
た高速の目標判別を行なう赤外線搬像装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の赤外ｔｉＩ撮像装置は、 赤外線検知素子を構成する複数の画素夫々の温度・出力
信号特性を基準とする線形特性の画素と一致するよう赤
外線検知素子の出力信号を画素毎に信号補正して画像信
号を得、画像信号をしきい値と比較して目標物体位置判
別し追尾する赤外線撮像装置において、 目標物体位置と判別された画素の信号レベルと、基準と
する線形特性の画素の信号レベルに補正ずれを加算した
レベルとを比較して、目標物体位置の画素の信号レベル
が小なるとき信号補正にお【プる補正点数を増加させる
と共に目標物体位置判別におけるしきい値のレベルを低
下させ、目標物体位置の画素の信号レベルが大なるとき
信号補正における補正点数を減少させると共に目・標物
体位置判別におけるしきい値のレベルを上昇させる。

〔作用〕

本発明においては、目標物体位置の信号レベルを線形特
性の画素の信号レベルに補正ずれを加締したレベルと比
較し、この比較結果に応じて信号補正の補正点数及び目
標物体位置判別のしきい値のレベル夫々を変更するため
、非線形特性の仙１素の画像情報を消失することなく補
正ずれを低減させて遠くの目標を判別するときの誤りを
防止でき、かつ、近くの目標を高速に判別できる。

〔実施例〕

第１図は本発明装置の信号補正処理回路の一実施例のブ
ロック図を示す。

同図中、端子２０にはＡ／Ｄ変換器１２よりのディジタ
ル化された検知素子出力信号が入来し、演算論理回路２
１に供給される。

信号補正処理回路部１３では２点補正と３点補正を行う
。２点補正を行なう場合の（４）式の係数Ａ＋　、Ａ２
　、Ａａ・・・は補正用メモリ２２に予め格納され、係
数Ｂ＋　、Ｂ２　、Ｂ３・・・は補正用メモリ２３に予
め格納されている。また３点補正を行う場合の（５）、
　（６）、　（７）、０式で表わされる係数Ａ＋。

Δ２．Ａ３・・・は補正用メモリ２４に予め格納され、
係数Ｂ＋　、８２　、Ｂ３・・・は補正用メモリ２５に
予め格納されている。上記の係数ＡＩ−，Ａ２・・・。

Ｂ＋　、８２−は温度Ｔｏ　、ＴＩ　、Ｔ２の均一な撮
像対象を撮像し、■、［株］、　（５）、　（８）、　
（ｉ’）、０式夫々により予め求められている。。

制御回路２４は後述の目標信号強度判定回路３１から補
正点数切換信号を供給されており、補正点数が２の場合
メモリ２２．２３をアクセスし、また補正点数が３の場
合メモリ２４．２５をアクセスして係数Ａ１．Ａ２・・
・、Ｂ＋　、Ｂ２・・・夫々を演算処理回路２１に供給
する。勿論制御回路２４は入来する検知素子出力信号に
対して水平及び垂直同期をとって１画素毎に対応する係
数をメモリ２２．２３．２４．．２５から読み出す。演
算論理回路２１は（４）式の演算を順次行なってバラツ
キを１ 補正した信号を得、これを目標判別、追尾回路１４を構
成する目標位置判定回路３０及び目標信号強度判定回路
３１夫々に供給する。

目標位置判定回路３０は、補正された画像信号をしぎい
値ｅ１又は６２　　（ｅ２　＞８１　）と比較して画面
上における目標位置を判定してその目標付置アドレスを
端子３２より出力すると共に、目標信号強度判定回路３
１に供給する。

目標信号強度判定回路３１は目標と判定された目標位置
アドレスの補正された画像信号の信号レベルＳ＋　、８
２夫々について、この目標位置アドレスに対応して予め
分っている３点補正、２点補正を夫々の補正ずれｄ＋　
、ｄｌと比較し、■ａｖ＋ｄ＋　＜Ｓ＋　＜Ｖａｖ十ｄ
２の場合には制御回路２４に３点補正を指示する補正点
数切換信号を供給し、かつ目標位置判定回路３０に小な
るしきい値ｅ１を用いることを指示するしきい値切換信
号を供給する。またｖａｖ十ｄ２〈Ｂ２の場合には制御
回路２４に２点補正を指示する補正点数切換信号を供給
し、かつ目標位置判定回路３０に大なるしきい２ 値ｅ２を用いることを指示するしきい値切換信号を供給
する。

ここで、信号補正処理回路１３の出力する第２図に示す
如き画像信号において、３点補正処理を行った場合の補
正ずれはｄｌ、２点補正を行った場合の補正ずれはｄｌ
である。また、目標物体が画素Ｐ５に対応する位置に存
在するとして、目標が遠方にある場合の目標信号レベル
はＳ＋、目標が近づいて来た場合の目標信号レベルはＢ
２のように増加する。ここで、最初に目標物体を判別し
、その位置を検知する段階においては、信号補正処理回
路１３で例えば３点補正を行う。このとき、第３図のよ
うに目標判別、追尾回路１４において、しきい値レベル
ｅ１を決定し、０１以上の信号レベルの画素に目標物体
が存在すると判定する。第３図では画素Ｐ５の信号レベ
ルＳ１がしきい値レベルｅ１を越え目標物体と判別され
る。このとき、従来の２点補正による画素Ｐ３の補正ず
れｄｌもしきい値レベルｅ１を越え、目標物体と誤認さ
れる不都合は、上記のような多点補正で低減される。

次に、目標物体が近づいて来た時、上記のように目標物
体位置と判定された画素Ｐ５の信Ｂは増加し、例えば信
号レベルＳ２となる。このとぎ、前述の３点補正の信号
補正処理を従来の２点補正に切り換え、同時にしきい値
レベルを０２に切り換える。目標物体が近づいた時、そ
の動く速度は、相対的に速くなり、画素Ｐ５の位置から
他の画素位置に移動する場合の速度が速くなり、もし信
号補正処理に時間がかかる場合、目標を見失うという不
都合は、上記のような補正点数を切り換えることにより
低減することができる。

このように、画像信号中の補正ずれを低減させ目標位置
を検知する能力を向上させ、従来よりも遠くの目標を発
見することができると同時に、目標物体が近づいて来て
その相対速度が上がったｎ５でも、信号処理速度が追い
つかず、目標を見失なうことを避けることができる。

なお、上記実施例では２点補正と３点補１との切換えで
あるが、更に３点補正、４点補正と補正点数を増加させ
ても良く、上記実施例に限定されない。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の赤外線撮像装置によれば、非線形
特性の画素の画像情報を消失することなく補正ずれによ
る目標判別時の誤りを防止でき、かつ、目標の相対距離
に応じた高速の目標判別を行なうことができ、実用上き
わめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の要部の一実施例のブロック図、 第２図は本発明装置の信号補正後の画像信号を示す図、 第３図は本発明の目標位置判定を説明するための図、 第４図は赤外線撮像装置を用いた目標判別、追尾装置の
一実施例のブロック図、 第５図は検知素子の出力信号を示す図、第６図は各画素
の出力信号特性を示す図、５ 第７図は従来の信号補正を示す図、 第８図は従来の補正処理後の画像信号を示す図、第９図
は従来の３点補正による信号補正を示す図である。 　６ 図において、 １１は赤外線検知素子、 １２はＡ／Ｄ変換器、 １３は信号補正処理回路、 １４は目標判別、追尾回路、 ２１は演算論理回路、 ２２〜２５はメモリ、 ２６は制御回路、 ３０は目標位置判定回路、 ３１は目標信号強度判定回路 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 赤外線検知素子（１１）を構成する複数の画素夫々の温
   度・出力信号特性を基準とする線形特性の画素と一致す
   るよう該赤外線検知素子（１１）の出力信号を画素毎に
   信号補正して画像信号を得、該画像信号をしきい値と比
   較して目標物体位置判別し追尾する赤外線撮像装置にお
   いて、 目標物体位置と判別された画素の信号レベルと、基準と
   する線形特性の画素の信号レベルに補正ずれを加算した
   レベルとを比較して、該目標物体位置の画素の信号レベ
   ルが小なるとき信号補正における補正点数を増加させる
   と共に目標物体位置判別におけるしきい値のレベルを低
   下させ、該目標物体位置の画素の信号レベルが大なると
   き信号補正における補正点数を減少させると共に目標物
   体位置判別におけるしきい値のレベルを上昇させること
   を特徴とする赤外線撮像装置。