JPH05276444A - オプトメカニカル走査カメラにおけるディジタル画像の欠陥を修正する方法及び該方法を使用するカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出カメラによって生成される画像の欠陥を
修正する方法及び該方法を使用するカメラを提供する。 【構成】 本方法は、監視すべき場面の脱構造化画像を
修正画像として記憶することを含んでいる。この脱構造
化画像は、選択された場面が監視されている一方で、同
時にカメラのセッティングをインコヒーレントに変える
ことにより得られた信号の平均値を計算することによっ
て得られる。次に、カメラのセッティングを正しく調整
して選択された場面を実際に監視する間に検出器により
出力される信号により形成された画像から修正信号が差
し引かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検出カメラの検出器によ
って生成される画像の欠陥の修正方法に関し、特に限定
はされないが、オプトメカニカル走査システムを備えた
サーマルカメラに適用される。

【０００２】

【従来の技術】ある場面が直列、並列又は直列−並列走
査型カメラを使用して監視されているときに、検出器の
信号によって形成される画像は欠陥を含んでいる。例え
ばカメラによって監視されている均一な背景が均一の画
像ではなく、その信号がラインに沿ってライン毎に変動
し得、且つ一般に周期的に画像の上部から底部に変動し
得る画像をカメラの出力に与える。

【０００３】これらの欠陥を修正するために、検出器の
信号によって形成された場面の画像から、均一の背景を
フィルムに写して得られた記憶画像を取り出すことが提
案されている。

【０００４】このタイプの方法によって得られる結果は
常に満足できるというものではない。この欠陥の原因を
探求するに当たって、本発明者は実験に基づいて、欠陥
の程度がカメラの温度と監視されている場面の温度との
差によることを実証した。しかしながら、記憶された修
正画像を作成するために使用される均一な背景は一般に
検出器によって監視されている場面と同一温度ではな
く、これが、修正が一般に不十分なものになる理由とな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの欠点を回
避することを目的とする。多くの場合、特にカメラと監
視されている場面とが多少離れているために、カメラの
オペレータは監視されている場面の温度を容易には決定
することができない。それ故、前述した目的を達成する
ために、カメラの正面に置かれた背景からではなく、監
視すべき場面の視界を脱構造化する（ｄｅｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅｅ）ことによって記憶された修正画像を得ること
が提案される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、検出器
及びオプトメカニカル走査システムを備えたカメラにお
いて偶数パリティフレーム及び奇数パリティフレームの
ディジタル画像の欠陥を修正する方法が提供される。前
記フレームは、ラインとして配列され且つ検出器による
アナログ値出力を変換することによって得られたディジ
タル値で表されている画像の固定点からなっている。こ
の方法は、場面にカメラの照準を合わせ、所定時間が経
過する間にカメラのセッティングをインコヒーレントに
変えて、場面の画像を脱構造化し、この所定時間ｍ（ｍ
は正の整数）の経過中に、ｍ個のフレームにおいて各点
がこの考察点のディジタル値のほぼ平均値を有する平均
フレームを計算するために同一パリティを有するフレー
ムを獲得し、各点の値がほぼ一定の値を有する平均フレ
ームの各点の値に対応している修正フレームを記憶し、
場面を監視するためにカメラのセッティングを正しく調
節し、各点について、正しいセッティングにより得られ
たフレームの点のディジタル値から同じ点の記憶値を差
し引くことからなる。

【０００７】

【実施例】添付図面を参照して以下の説明を読むことに
より、本発明が更によく理解され、また他の利点が明白
となろう。

【０００８】図１はカメラの簡略図である。このカメラ
は、本明細書の実施例として使用される実施態様では、
８〜１２ミクロンの範囲で機能するサーマルカメラであ
り、４ｘ１１個の赤外センサのアレイからなる検出器Ｄ
を備えている。図１に示す図では、レンズ又はレンズア
センブリは簡略化するために収束レンズの記号で示され
ている。従って６つの収束レンズＬ１〜Ｌ６が示されて
いる。これら６つのレンズは、７つのミラーＭ１〜Ｍ７
及び非回転（ｄｅｒａｔａｔｉｏｎ）プリズムＰと協働
して、カメラの視野内の場面と検出器Ｄとの間に光路Ｚ
Ｚのような光路を定義する。

【０００９】カメラは、−図１の両頭矢印Ｆ１で示され
ているレンズＬ２の直線運動によってカメラの焦点を変
え、−レンズアセンブリＬ１〜Ｌ３及びミラーＭ１〜Ｍ
３を軸ＸＸの周りに回転させる軸ＸＸ周りの回転運動
（図１の両頭矢印Ｆ２で示されている）によってカメラ
の視線の高度を変え、−例えばカメラが航空機に装着さ
れているときに、水平線が航空機の位置とは関係なく常
に画像の底部と平行になるようにパイロットに画像を表
示することを目的とする非回転プリズムＰを介してカメ
ラによって得られた画像を回転させ、−画像視野を、フ
レームはミラーＭ６により、ラインは他のミラーＭ７
（多面ミラー（ｆａｃｅｔｔｅ ｍｉｒｒｏｒ））によ
り走査するために、従来技術として公知の機械的システ
ム（図示せず）を含んでいる。

【００１０】カメラによる画像出力を修正する信号を発
生させるために、後述する方法では、従来のように一様
な灰色背景が最初にカメラの正面に置かれるのではな
く、監視すべき場面の方向にカメラを向け、カメラのセ
ッティングをインコヒーレントに変えることによって画
像を脱構造化する。このプロセスは、監視されている場
面とカメラとの間の温度差に依存する修正信号を得、且
つこれらの信号が監視されている場面によってではな
く、修正すべき欠陥によってのみ変調されるように意図
されている。画像を脱構造化するために、２秒を僅かに
下回る時間内に以下の操作： −画像が鮮明にならないようにレンズＬ２の連続移動、 −視線を０度高度から−４５度高度へと下方に移動させ
るための軸ＸＸ回りの回転 −非回転プリズムＰによる画像の回転 が同時に実行される。

【００１１】カメラは、画像内に適切に定義された固定
座標の点に対応する信号からなる偶数パリティフレーム
及び奇数パリティフレームを出力する。しかしながら、
修正すべき欠陥がライン又はコラムに沿って比較的ゆっ
くり変動することが経験的に示されている。それ故、本
実施例では、修正信号の取得を簡単にするために、これ
らの信号は２つの所与のパリティの一方の１組のフレー
ム、この実施例では偶数パリティフレームについて、ま
た、一ライン上のｎ個（ｎは１より大きい整数であり、
本実施例ではｎは４である）の点のうちひとつの点につ
いてのみ直接決定される。

【００１２】これらの信号は、同一パリティのｍ個のフ
レーム（説明する実施例の場合ｍは４８である）を使用
して画像の脱構造化中に直接決定される。所与のパリテ
ィ（本実施例では偶数パリティ）のフレームの所与の点
（１ラインについてｎ個当りひとつの点）についての修
正信号は、−所与のパリティのｍ個のフレーム中の各所
与の点について、この所与の点についてのｍ個の信号を
合計することによって、−各所与の点の平均信号を得る
ために、各所与の点について得られた結果を加算された
信号の数ｍで割ることによって、また−これら全ての平
均信号の中から最小輝度レベルを決定し且つ各平均信号
からこのレベルを差し引くことによって得られる。

【００１３】本方法のこの段階では、所与のパリテイの
修正フレームが得られるが、これは不完全である。何故
ならば、この修正フレームは、１ラインについてｎ個の
点当りひとつの点しか含んでいないからである。ライン
に沿っての欠陥がゆっくりと変動することを利用して、
所与のパリテイの修正フレームにない点についての修正
信号は、ライン上にない点に最も近い既に処理された２
点についての修正信号間で補間を行うことによって得ら
れる。同様に欠陥がコラムに沿って単にゆっくりと変わ
ることを利用して、説明する実施例では所与のパリテイ
とは反対のパリテイの修正フレームは、所与のパリティ
の修正フレームと同一であると考える。

【００１４】画像の各点から、同一点について予め決定
された修正信号を差し引くことによって、監視画像の修
正を開始することができる。修正中には、修正信号のレ
ベルが修正すべき信号のレベルより大きいことがあり得
る。この場合輝度の逆転を回避するために修正信号のレ
ベルはゼロと仮定される。

【００１５】図２は前述した修正方法を実施することの
できる電子回路図である。この回路図は、回路図をより
分かり易くし、また説明を簡単にするために、従来技術
として公知の精密な同期装置を図示していない。更に、
このダイアグラムは、均一な灰色背景を含むマスクをカ
メラの正面に設置することによって修正信号を得る従来
技術として公知の欠陥修正方法を実施するために使用さ
れるダイアグラムと同一である。両者の違いは、画像修
正信号を得るために適用される処理にある。

【００１６】図２は、一般に“算術論理演算装置”（又
は略称ＡＬＵ）として知られている計算ユニット１を示
している。回路１は２つの入力Ａ，Ｂを有する。フレー
ム走査中に得られるビデオ信号Ｖｉは回路の入力Ａに加
えられる。信号Ｖｉは、図１に示す検出器Ｄによって信
号出力を処理するアナログ−ディジタル変換器（図示せ
ず）によるディジタル信号出力である。図２では、ダイ
アグラムを簡略化するために全ての接続が単線で示され
ているが、これらの幾つかは実際には多線リンクであ
り、例えば回路１の入力Ａ，Ｂで終わっているリンクは
本実施例では８ビットを並列に伝送するように設計され
ていることに留意すべきである。

【００１７】回路１は、加算器又は減算器として回路を
制御するために、即ち所定時間に入力Ａ，Ｂ上に存在す
る信号Ａと信号Ｂとの合計又は差（これら２つの値はそ
れぞれＡ＋Ｂ及びＡ−Ｂで示す）を計算するための制御
入力Ｃを有する。回路１は、選択された操作モードに応
じてＡ＋Ｂ又はＡ−Ｂの絶対値を与える主出力Ｓと、回
路１によって実行された操作の結果の算術符号を与える
符号出力Ｓｒとを有する。カメラの構造上Ａ及びＢは常
に正なので、回路１によって実行された操作の結果の符
号は、Ａ−Ｂの操作でＢがＡよりも大きいときを除い
て、常に正である。

【００１８】トリガ回路４は並列接続され且つ多線リン
クによって回路１からの出力Ｓに接続された信号入力
と、回路１の信号出力Ｓｒに接続された共通リセット入
力とを有する。トリガ回路は多線リンクによって修正信
号Ｖｃを送信する。

【００１９】信号入力Ｅｓとアドレス指定入力Ｅａとを
備えた画像メモリ２は、回路１の入力Ｂと増幅器Ａ１の
入力とに接続された出力を有する。

【００２０】計算機３は、増幅器Ａ４を介してメモリ２
のアドレス指定入力Ｅａに接続された出力と２つの２ウ
ェイポートとを有する。第１の２ウェイポートは、それ
ぞれメモリ２から画像信号を受信するか、メモリ２に画
像信号を送信するために、増幅器Ａ１の出力及び増幅器
Ａ２の入力に接続されている。

【００２１】シーケンサ６は計算機３の第２の２ウェイ
ポートに接続された第１の２ウェイポートと、第２の２
ウェイポートと、入力Ｃに接続された出力とを有する。
入力Ｃは計算回路１が加算器として機能するか又は減算
器として機能するかを制御する。

【００２２】アドレス発生器５は増幅器Ａ５を介してメ
モリ２のアドレス入力Ｅａに、２ウェイポートを介して
シーケンサ６上の第２の２ウェイポートに接続されてい
る。

【００２３】前述した如き欠陥修正方法は以下のように
実施される。

【００２４】前述した如き欠陥修正フレームを得るため
に、計算回路１は加算するようにプログラミングされ、
メモリ２はアドレス発生器５によって制御される。アド
レス発生器は、偶数パリティフレーム及び奇数パリティ
フレームの種々の点のアドレスを続けて出力する。画像
の脱構造化中、回路１は加算器として機能する。本方法
のこの第１段階中に、各ラインのｎ個のうちひとつの点
だけを考慮して、同一パリティのｍ個（ｍは所定の整数
である）のフレームがメモリ２で合計される。

【００２５】ｍ個のフレームの合計が終了するとすぐに
開始される次の段階では、メモリ２はもはやアドレス発
生器ではなく計算機によって制御される。計算機はメモ
リ内の総計値を、合計されたフレームの数ｍで割る。次
に計算機はメモリ内の最小信号値を決定する。この値が
決定されると、計算機はメモリに含まれる他の全ての信
号からこの値を差し引く。この時点で、メモリ２の修正
フレームは１ラインにつきｎ個のうち１つの点だけにつ
いて修正信号を含んでいる。計算機は修正フレームの他
の点についての信号を計算してこのフレームを完了す
る。所与のラインの所与の点の信号は、所与のラインの
２点についての修正信号の値の間で補間を行って計算さ
れる。所与の点に最も近い全ての点の中で、前記２点の
修正信号がメモリ２で使用可能である。

【００２６】これで修正フレームの取得が完了する。次
にカメラは、脱構造化値が得られた場面を監視するため
に調整され得る。次に、シーケンサ６は計算回路１を減
算器としてプログラミングし、メモリ２はアドレス発生
器によって再度制御される。計算回路１の入力Ａに加え
られるフレームの一点についてのビデオ信号から、メモ
リ２に含まれるこの点についての修正信号を差し引くこ
とによって修正が行われる。

【００２７】アドレス発生器５がミラーＭ６，Ｍ７によ
って実行されるフレーム走査及びライン走査と同期化さ
れていることに留意すべきである。従って、この発生器
は、ビデオ信号Ｖｉが、絶えずメモリ２から読み取られ
る対応の修正信号と同期化されるようにメモリ２を走査
するためにカメラの操作モード（正常走査、部分走査
等）に備えて使用され得る。

【００２８】本発明は前述した実施例に限定されない。
例えば図１に示すカメラの場合、画像は、焦点及び視線
だけを変えて、更には焦点だけを変えて破壊され得る。

【００２９】同様に、修正信号は、一方は偶数パリティ
フレーム用、他方は奇数パリティフレーム用の２つの別
個の修正フレームを得るように、一方のパリティのフレ
ームについてだけでなく、各パリティのフレームについ
ても得られ得る。フレームのラインのｎ個の点のうち一
つの点だけでなく、フレームのラインの全ての点を得る
ことも可能である。フレームの全てのラインではなく、
ｐ個（ｐは１よりも大きい整数である）のうち一つのラ
インだけを得て、次に、信号修正値が既に知られている
最も近いラインの点を使用して計算機で補間することに
より欠如したラインの点を計算することもできる。

【００３０】更には、本発明方法は、図１及び図２を使
用して説明したタイプのサーマルカメラだけでなく、そ
れがサーマルカメラであれ、肉眼若しくは紫外線の範囲
で機能するものであれ、任意のオプトメカニカル走査型
カメラにも適用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するカメラの概略図であ
る。

【図２】図１に示すようなカメラで本発明方法を実施す
るための電気回路図である。

【符号の説明】

１ 計算ユニット ２ メモリ ３ 計算機 ４ トリガ回路 ５ アドレス発生器 ６ シーケンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルナール・グランコワン フランス国、94550・シユビリー・ラ・リ ユ、リユ・フオツシユ、10 (72)発明者 シルビー・バントウズー フランス国、92130・イシー・レ・ムリノ ー、エスプラナード・ラウル・フオルロ ー、９ (72)発明者 ジル・デロン フランス国、92130・イシー・レ・ムリノ ー、アブニユ・ドウ・ベルダン、107 (72)発明者 ミシエル・ジユアン フランス国、75013・パリ、リユ・デ・プ プリエー、53

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出器及びオプトメカニカル走査システ
   ムを備えたカメラにおいて、ラインとして配列されてお
   り且つ検出器によるアナログ値出力を変換することによ
   って得られたディジタル値で表される画像の固定点から
   なる偶数パリティフレーム及び奇数パリティフレームの
   ディジタル画像の欠陥を修正する方法であって、 場面にカメラの照準を合わせ、 所定時間が経過する間カメラのセッティングをインコヒ
   ーレントに変えて、場面の画像を脱構造化し、 この所定時間ｍ（ｍは正の整数）の経過中に、ｍ個のフ
   レームにおいて各点がこの考察点のディジタル値のほぼ
   平均値を有する平均フレームを計算するために同一パリ
   ティを有するフレームを獲得し、 各点の値がほぼ一定の値を有する平均フレームの各点の
   値に対応している修正フレームを記憶し、 場面を監視するためにカメラのセッティングを正しく調
   節し、 各点について、正しいセッティングにより得られたフレ
   ームの点のディジタル値から同じ点の記憶値を差し引く
   ことからなることを特徴とするオプトメカニカル走査カ
   メラにおけるディジタル画像の欠陥を修正する方法。
2. 【請求項２】 前記所定時間経過中の獲得が、各フレー
   ムのラインのｎ個（ｎは１よりも大きい整数である）の
   点のうち１つの点に関連し、平均フレームでは、関連の
   点以外の点について、最も近い関連の点の平均値からの
   補間によって平均値が計算されることを特徴とする請求
   項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記一定の値が、平均フレームの点の全
   ての平均値の中で、マイナス符号のついた最も小さい値
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 画像の脱構造化中にカメラの焦点を変え
   ることを含む焦点調整を行うカメラに適用される請求項
   １に記載の方法。
5. 【請求項５】 画像の破壊中にカメラの視線を変えるこ
   とを含む請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 画像の脱構造化中に非回転プリズムに作
   用して画像を回転させることを含む非回転プリズムを備
   えたカメラに適用される請求項４又は５に記載の方法。
7. 【請求項７】 フレーム走査を使用し且つ請求項１から
   ６のいずれか一項に記載の方法を実行する検出カメラ。