JPH03270580A

JPH03270580A - 赤外線撮像装置

Info

Publication number: JPH03270580A
Application number: JP2071012A
Authority: JP
Inventors: Kenji Awamoto; 健司粟本; Yuichiro Ito; 雄一郎伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-12-02

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】〔産業上の利用分野〕本発明は赤外線撮像装置に圏し、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６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ＣＣＤ（Ｃｈａｒａｅ　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７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８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８図で、画素Ｐ２の特性を画素Ｐ１の特
性に合せるためには、ある温度Ｔｏ、及びＴ１における
画素Ｐｉ、Ｐ２の出力信号ａ、、ａｚ及びす、、ｂ２を
測定し、画素Ｐ２の補正前後の信号をＶ２　　（Ｔ）、
Ｖ２　　　（Ｔ）として、Ｖ２　　　（Ｔ）を次式で表
わす。

Ｖ２　　　（Ｔ）＝”　−ａ’　　（Ｔ−ａｚ　）＋ａ
＋２−ａｌ＝ｂ＋　−ａｔ　　　　　ｂ＋　　−ａｔＴ−（ｂ２−ａｌ　　　　　ｂ２−ａｌ・　ａｌ　−ａｌ　〉　　　　　　　　　・・・（１）
画素Ｐ２の特性が温度Ｔに対して線形であれば巾式のＶ
２　　　（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、０）式において
、しニジＬｌ　＝　ｐ、　２２−ａｌ・・・■ ”　−ａ’　・ａｌ　ａｔ　＝８２ｂ２−ａｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・◆Ｏとして（１）式を書き直して、次式のように
変形する。

Ｖ２　　＝Ａ２　　・Ｔ　−８２・・・Ｇ４）信号補正
処理回路１３においてＣ４）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３１画素４．・・・についてもＡ）式の係
数をそれぞれ測定し、係数Ａ２　、Ａ３　、Ａ４・・・
及び８２　、Ｂｚ　、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９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）式の補正処理を行ったとき、補正後の画
素Ｐ３の特性は画素Ｐ１の特性に一致せず、例えば温度
下２においては、補正ずれｄが生じる。この様な場合、
補正後の画像信号は第１０図に示す如く、例えば、温度
Ｔ２の均一な搬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６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
Ｐ３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。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、非線形特性の
画素の補正ずれによって目標判別時の誤りを防止でき、
非線形特性の画素の画像情報の消失がない赤外線撮像装
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〕

本発明の赤外線撮像装置は、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直線的に補正する赤
外線撮像装置において、温度・出力信号特性が非線形特
性の画素について基準とする線形特性の画素に対する補
圧ずれを負の補正ずれ量が正の補正ずれ量販上となるよ
う直線的に補正を行なう。

〔作用〕

本発明においては、非線形特性の画素では線形特性の画
素に対する補正ずれを負の補正ずれ量が正の補正ずれ量
販上となるよう信号の補正を行なうため、非線形特性の
画素の周囲の線形特性の画素に対する正の補正ずれ量が
従来の半分以下となり、目標判別時に上記圧の補正ずれ
量による誤りが防止され、また非線形特性の画素の信号
を使用するため、その画像情報の消失がない。

〔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。

実際の撮像期間中においては、演算論理回路２１は、後
述のの式の演算を行う。

本発明においては、第２図に示す如く非線形特性の画素
Ｐ３の特性を補正して画素Ｐ１の特性に合せる場合、第
９図で生じていた補正ずれｄだけ減算して補正する。つ
まり、（４）式の補正演算からｄを減算し、次式の演算
処理を行う。

Ｖ３　’　＝Ａｚ　ＸＴ−Ｂ３−ｄ　　　　　　　−■
このとき補正処理後の画像信号は、第３図に示す如く、
画素Ｐ３の信号は全温度領域で、温度Ｔ。

〜Ｔ１の範囲では他の画素Ｐ１．Ｐ２．Ｐ４゜Ｐ５．・
・・の平均レベルＶａｖと、平均レベル■ａｖよりｄだ
け低い値の間の値となり（全てが負の補正ずれ量で正の
補正ずれはない〉、また、いずれの温度Ｔに対しても、
平均レベルＶａｖより上の値とはならない。このような
画像信号に対して、目標判別、追尾回路１４においては
、第３図に示す様に、平均レベル■ａｖに対して値ｅだ
け高いしきい値レベルＶ丁Ｈを決定し、このしきい値レ
ベルＶＴＨを越える信号が検出された画素の位置に目標
物体が存在すると判定する。この、平均レベルｖａｖと
、しきい値レベルＶＴＨの差ｅは、例えば、画素Ｐ１゜
Ｐ２．Ｐ３．・・・の信号の雑音による揺らぎの値を越
えるように決定し、雑音により目標物体と誤認されない
ようにする。

ここで、画素Ｐ３の信号は温度Ｔ。〜Ｔ１においては、
最大で補正ずれｄだけ平均レベル■ａｖよりも低い信号
値であるので、目標物体が画素Ｐ３の位置にあるときは
、目標物体による信号がｄ＋ｅ以上のときに目標物体で
あると判定されるので、他の画素Ｐ１．Ｐ２．Ｐ４．Ｐ
５．・・・よりも最大ｄの信号相当分だけ目標探知能力
が低いことになる。

しかし、逆に４）式の補正処理のみを行った場合、第１
０図に示した補正ずれｄに、前述の雑音による揺らぎを
加えて、ｄ＋ｅを平均レベルとしきい値レベルの差とす
る必要があり、この場合、画素Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３．・・
・の全画素の目標探知能力がｄだけ低下することになる
。

本実施例によれば画素Ｐ３のような一部の非線形特性を
持つ画素のみ目標探知能力が低下するだけで、他の大部
の画素の目標探知能力を低下させることなく、誤まった
目標判別を防止できる。更に、画素Ｐ３のような非線形
特性の画素を欠陥として排除することがなく、目標物体
判別後の目標追尾の段階において、欠陥画素位置に移動
して来た目標物体が消えてしまうという問題が生じない
。

また０式は、Ｂ３　　＝８３−ｄ　　　　　　　　　　　−・・（６
ａ）となるように８３’をあらかじめ計算しておけば、
次式、Ｖ３　’　−Ａ３　ＸＴ−８３’　　　　　　　−（６
ｂ）の補正演算であり、従来の４）式の補正演算と同じ
演算量となり、処理速度は低下しない。

この６〕式を一般化すると次式で表わされる。

Ｖｉ　’　＝Ａｉ　ｘＴ−Ｂｉ　　　　　　　　　　・
Ｃｒ）（但し、ｉは１からｋまでの整数で画素の番号を
表わす。また１番目の画素が線形特性であればｄ＝０の
ためＢｉ’＝Ｂｉである。）第１図に戻って説明するに、赤外線検知素子１１の全画
素数をに個として、の式の係数Ａ＋。

Ａ　２　＊　Ａ　３　ｅ・・・、ＡＫは補正用メモリ２
２に予め格納され、係数Ｂ＋　　、Ｂ２　　、Ｂｚ　　
、・・・８に′は、補正用メモリ２３に予め格納されて
いる。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画素ごとに対応する（イ）
式の係数をメモリ２２．２３から読み出して演算論理回
路２１に供給し、ここで（イ）式の演算が順次実行され
る。これによってバラツキを補正した画像信号が端子２
５より目標判別、追尾回路１４に供給される。

補正用の係数Ａ＋　、Ａ２　、・・・およびＢＩＢ２　
　・・・を変更する必要のない場合はメモリ２２．２３
だけで良い。しかし、撮像動作直前に補正用係数Ａ＋　
、Ａ２　、・・・およびＢ＋　　、Ｂ２・・・をメモリ
２２．２３に設定する場合、上記の他に補正用メモリ２
６を設ける。このメモリ２６には予めわかっている非線
形特性の画素、ｍ個について、各画素の番号ｊと、その
補正ずれ値ｄｊが記憶されている。

撮像動作直前において、まず、第８図に示した低温度Ｔ
。の均一な撮像対象を搬像した信号ａｌ。

ａ２　、　ａ３　、・・・ａＫをメモリ２２に、また、
高温度Ｔ１を撮像した信号ｂ＋　、ｂ２．ｂ３．・・・
ｂＫをメモリ２３に一時記憶させる。次に■、（３１式
に従って、演算論理回路２１でメモリ２２．２３の内容
を用いて係数Ａ＋　、Ａ２　、・・・ＡＫおよびＢ＋。

Ｂ２．・・・ＢＫの値を計算し、それぞれをメモリ２２
．２３夫々に記憶させる。次に、（６ａ）式に従い、メ
モリ２３．２６の内容を用いて、非線形特性の画素のみ
係数Ｂｊ’　　（−８３、・・・）を計算し、改めてメ
モリ２３に格納する。上記の動作により（イ）式の係数
が得られ、この後、通常の撮像動作に移る。

次に、本発明の変形例を第４図に示す。これは（６ａ）
式の代りに次式、Ｂｊ“−Ｂｊ−・ｄｊ／２　　　　　　　　・・・■を
用いて、非線形特性のｍ個の画素について補正用係数Ｂ
ｊ“を計算し、メモリ２６に記憶させ、の式の代りに次
式、Ｖｊ“＝Ａｊ　ＸＴ−Ｂｊ“　　　　　　　　−（９）
を用いて補正演算を行う。ここで、線形特性の画素Ｐ１
．Ｐ２．Ｐ４．Ｐ５．・・・はいずれの場合もｄ＝ｏの
ための式で３ｉ”＝３ｉである。

第４図の補正処理により得られる画像信号は第５図に示
す如く正の補正ずれ量と負の補圧ずれ量とが等しく補正
ずれｄによる画像信号のバラツキは±ｄ／２以下となり
、バラツキ量は最小となる。

前述のように、目標物体を探知し判別する段階において
は、第２図、０式の補正処理が都合良いが、後に目標物
体の動きを追尾する段階、又は画像信号をＴＶモニタに
表示し、人間が目視する場合は、第４図の如く■）式の
補正処理が都合が良い。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の赤外線搬像装置によれば、非線形
特性の画素の補正ずれによって目標判別時の誤りを防止
でき、非線形特性の画素の画像情報の消失がなく、実用
上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の信号補正処理回路の一実施例のブ
ロック図、第２図、第４図は本発明装置の信号補正の各側を示す図
、第３図、第５図夫々は第２図、第４図夫々に示す補正に
より得られる画像信号を示す図、第６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７図は検知素子の出力信号を示す図、第８図は各画素
の出力信号特性を示す図、第９図は従来の信号補正を示
す図、第１０図は従来の補正処理後の画像信号を示す図である
。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、２２．２３．２６はメモリ、２４は制御回路を示す。

Claims

【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
直線的に補正する赤外線撮像装置において、該温度・出力信号特性が非線形特性の画素について該基
準とする線形特性の画素に対する補正ずれを負の補正ず
れ量が正の補正ずれ量以上となるよう直線的に補正を行
なうことを特徴とする赤外線撮像装置。