JPH06235663A - 赤外線焦点平面アレイの広いダイナミック範囲の不均一性補償方法および装置 - Google Patents
赤外線焦点平面アレイの広いダイナミック範囲の不均一性補償方法および装置Info
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- JPH06235663A JPH06235663A JP5306857A JP30685793A JPH06235663A JP H06235663 A JPH06235663 A JP H06235663A JP 5306857 A JP5306857 A JP 5306857A JP 30685793 A JP30685793 A JP 30685793A JP H06235663 A JPH06235663 A JP H06235663A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
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- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N5/33—Transforming infrared radiation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、赤外線放射線の信号束レベルの広
いダイナミック範囲にわたって不均一性を補償して均一
な応答信号を得ることのできるすることができる赤外線
映像装置の不均一性補正方法および装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 均一な黒体からの赤外線放射線の広い範囲の
既知の信号束レベルに対する焦点平面アレイ16の各検出
器素子14によって生成された第１の応答信号25の各組を
測定し、てデータ蓄積装置38に蓄積し、視界中の目標物
体によって生成された赤外線放射線の信号束レベルに対
する各検出器素子の第２の応答信号を測定してそれを各
検出器素子の第１の応答信号の組と比較器36で比較し、
補正値に対して第２の応答信号を補償することによって
前記赤外線焦点平面アレイ中の各検出器素子の第２の応
答信号が赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナミッ
ク範囲にわたる不均一性を補償されることを特徴とす
る。
いダイナミック範囲にわたって不均一性を補償して均一
な応答信号を得ることのできるすることができる赤外線
映像装置の不均一性補正方法および装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 均一な黒体からの赤外線放射線の広い範囲の
既知の信号束レベルに対する焦点平面アレイ16の各検出
器素子14によって生成された第１の応答信号25の各組を
測定し、てデータ蓄積装置38に蓄積し、視界中の目標物
体によって生成された赤外線放射線の信号束レベルに対
する各検出器素子の第２の応答信号を測定してそれを各
検出器素子の第１の応答信号の組と比較器36で比較し、
補正値に対して第２の応答信号を補償することによって
前記赤外線焦点平面アレイ中の各検出器素子の第２の応
答信号が赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナミッ
ク範囲にわたる不均一性を補償されることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に赤外線映像装置、
特に赤外線焦点平面アレイの検出器素子の応答信号の不
均一性を補償する方法および装置に関する。
特に赤外線焦点平面アレイの検出器素子の応答信号の不
均一性を補償する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線映像装置は、可視画像のような有
効な形態に不可視赤外線エネルギを変換する。これは、
視界中の物体から放出され、または反射された赤外線放
射線を最初に検出し、その後検出された赤外線放射線の
信号束レベルに対応した結果的なデータを生成すること
によってによって達成される。一般に、赤外線映像装置
は、赤外線放射線を受ける光学系、光学系により受けら
れた赤外線放射線の信号束レベルに対応した応答信号を
生成する焦点平面アレイ等に配置された検出器素子、お
よび検出器素子によって生成された応答信号を処理して
対応したデジタル出力を生成する電子装置を含み、所望
ならば結果的な可視画像を表示する陰極線管（ＣＲＴ）
のような出力表示装置も備えている。
効な形態に不可視赤外線エネルギを変換する。これは、
視界中の物体から放出され、または反射された赤外線放
射線を最初に検出し、その後検出された赤外線放射線の
信号束レベルに対応した結果的なデータを生成すること
によってによって達成される。一般に、赤外線映像装置
は、赤外線放射線を受ける光学系、光学系により受けら
れた赤外線放射線の信号束レベルに対応した応答信号を
生成する焦点平面アレイ等に配置された検出器素子、お
よび検出器素子によって生成された応答信号を処理して
対応したデジタル出力を生成する電子装置を含み、所望
ならば結果的な可視画像を表示する陰極線管（ＣＲＴ）
のような出力表示装置も備えている。
【０００３】赤外線映像装置の動作は一般に以下のとお
りである：光学系は視界を調査し、ディスクリートな点
すなわち画素にそれぞれ対応する検出器素子の方向に赤
外線放射線を導く；その後各検出器素子はその検出器素
子によって受けられた赤外線放射線の信号束レベルに対
応した電圧または電流のようなアナログ応答信号を生成
する；その後アナログ応答信号はデジタル信号出力を生
成する電子装置において処理される；最後に、出力は出
力表示装置によって生成される可視画像のような有効な
形態に変換される。典型的に、この過程は実行されるこ
とが望ましい映像適用に応じてほぼ実時間で一連の有効
なデータを生成するために連続的に反復される。
りである：光学系は視界を調査し、ディスクリートな点
すなわち画素にそれぞれ対応する検出器素子の方向に赤
外線放射線を導く；その後各検出器素子はその検出器素
子によって受けられた赤外線放射線の信号束レベルに対
応した電圧または電流のようなアナログ応答信号を生成
する；その後アナログ応答信号はデジタル信号出力を生
成する電子装置において処理される；最後に、出力は出
力表示装置によって生成される可視画像のような有効な
形態に変換される。典型的に、この過程は実行されるこ
とが望ましい映像適用に応じてほぼ実時間で一連の有効
なデータを生成するために連続的に反復される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焦点平
面アレイ中の個々の検出器素子はそれぞれ同一ではない
ため、各検出器素子はそれが受ける赤外線放射線の所定
の信号束レベルに対して異なる応答信号を生成すること
が経験を通して認められている。すなわち、検出器素子
“Ａ”および検出器素子“Ｂ”は赤外線放射線の同じ信
号束レベルに露出されるが、各検出器素子は特有のアナ
ログ応答信号を生成する。さらに、その反対の状態も生
じる。すなわち、検出器素子“Ａ”および検出器素子
“Ｂ”は赤外線放射線の異なる信号束レベルに露出され
るが、各検出器素子は同じアナログ応答信号を生成す
る。この現象は“応答信号の不均一性”または単に“不
均一性”として良く知られている。赤外線放射線の種々
の信号束レベルに関連した検出器素子によって生成され
た応答信号の間の関係は非直線的であることも認められ
ている。結果的に、赤外線映像装置は検出器素子間の変
化を補償し、不変で信頼性の高い画像データを生成する
ために“絶対的な目盛り”にそれらを補正しなければな
らない。
面アレイ中の個々の検出器素子はそれぞれ同一ではない
ため、各検出器素子はそれが受ける赤外線放射線の所定
の信号束レベルに対して異なる応答信号を生成すること
が経験を通して認められている。すなわち、検出器素子
“Ａ”および検出器素子“Ｂ”は赤外線放射線の同じ信
号束レベルに露出されるが、各検出器素子は特有のアナ
ログ応答信号を生成する。さらに、その反対の状態も生
じる。すなわち、検出器素子“Ａ”および検出器素子
“Ｂ”は赤外線放射線の異なる信号束レベルに露出され
るが、各検出器素子は同じアナログ応答信号を生成す
る。この現象は“応答信号の不均一性”または単に“不
均一性”として良く知られている。赤外線放射線の種々
の信号束レベルに関連した検出器素子によって生成され
た応答信号の間の関係は非直線的であることも認められ
ている。結果的に、赤外線映像装置は検出器素子間の変
化を補償し、不変で信頼性の高い画像データを生成する
ために“絶対的な目盛り”にそれらを補正しなければな
らない。
【０００５】正確な画像データが赤外線映像装置によっ
て生成されるために、必要とされる“不均一性補償”を
達成する手段は、電子装置を備えた焦点平面アレイ中の
各検出器素子を較正する。この方法において、電子装置
は所定の検出器素子によって受けられた赤外線放射線の
信号束レベルに対して“正規化された”値を反映する
“補正された”デジタル信号出力を生成する。典型的
に、不均一性補償はアナログ利得およびオフセット調節
を有する２点または４点較正方法を使用することによっ
て行われる。しかしながら、この技術は特定の検出器素
子のアナログ応答信号が赤外線放射線の信号束レベルの
狭いダイナミック範囲だけにわたって補償されることを
可能にする欠点を有する。したがって、映像装置の視界
が“低温”の空および“高温”の地形のような赤外線放
射線の信号束レベルの広いダイナミック範囲を含んでい
る場合、従来の不均一性補償方式は不十分である。
て生成されるために、必要とされる“不均一性補償”を
達成する手段は、電子装置を備えた焦点平面アレイ中の
各検出器素子を較正する。この方法において、電子装置
は所定の検出器素子によって受けられた赤外線放射線の
信号束レベルに対して“正規化された”値を反映する
“補正された”デジタル信号出力を生成する。典型的
に、不均一性補償はアナログ利得およびオフセット調節
を有する２点または４点較正方法を使用することによっ
て行われる。しかしながら、この技術は特定の検出器素
子のアナログ応答信号が赤外線放射線の信号束レベルの
狭いダイナミック範囲だけにわたって補償されることを
可能にする欠点を有する。したがって、映像装置の視界
が“低温”の空および“高温”の地形のような赤外線放
射線の信号束レベルの広いダイナミック範囲を含んでい
る場合、従来の不均一性補償方式は不十分である。
【０００６】上記の説明を考慮すると、本発明の主目的
は、赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナミック範
囲にわたって不均一性を補償することができる赤外線映
像装置の焦点平面アレイにおける使用のために不均一性
補正を行う方法および装置を提供することである。さら
に、本発明の別の目的は、絶対放射計として較正される
ことができる焦点平面アレイの均一な応答信号を提供す
ることである。
は、赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナミック範
囲にわたって不均一性を補償することができる赤外線映
像装置の焦点平面アレイにおける使用のために不均一性
補正を行う方法および装置を提供することである。さら
に、本発明の別の目的は、絶対放射計として較正される
ことができる焦点平面アレイの均一な応答信号を提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によると、較正動
作および補正動作を含んでいる赤外線映像装置の赤外線
焦点平面アレイの不均一性を補償する方法および装置が
提供される。較正動作は、制御された環境において均一
な黒体により生成された赤外線放射線の既知の信号束レ
ベル広い範囲に対して焦点平面アレイ中の検出器素子に
より生成された応答信号を測定する。その後、応答信号
はデータ蓄積装置中に蓄積される。補正動作は、第１の
応答信号の組と第２の応答信号とを比較し、補正された
値に応じて第２の応答信号を補間することによって映像
装置によって調査された視界中の物体により生成された
赤外線放射線の信号束レベルに検出器素子の第２の応答
信号を補正する。
作および補正動作を含んでいる赤外線映像装置の赤外線
焦点平面アレイの不均一性を補償する方法および装置が
提供される。較正動作は、制御された環境において均一
な黒体により生成された赤外線放射線の既知の信号束レ
ベル広い範囲に対して焦点平面アレイ中の検出器素子に
より生成された応答信号を測定する。その後、応答信号
はデータ蓄積装置中に蓄積される。補正動作は、第１の
応答信号の組と第２の応答信号とを比較し、補正された
値に応じて第２の応答信号を補間することによって映像
装置によって調査された視界中の物体により生成された
赤外線放射線の信号束レベルに検出器素子の第２の応答
信号を補正する。
【０００８】本発明は、“低温”の空および“高温”の
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって赤外線焦点平面アレイ応答信号の
不均一性の補償を行うものである。さらに、本発明はほ
ぼ実時間で実行可能である。さらに、本発明の不均一性
の補償は、絶対的な放射計として較正されることができ
る焦点平面アレイ応答信号を提供することができる。さ
らに、本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）に
おいて使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒な
ターゲット捕捉および追跡能力が赤外線映像装置におい
て得られることを可能にする。
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって赤外線焦点平面アレイ応答信号の
不均一性の補償を行うものである。さらに、本発明はほ
ぼ実時間で実行可能である。さらに、本発明の不均一性
の補償は、絶対的な放射計として較正されることができ
る焦点平面アレイ応答信号を提供することができる。さ
らに、本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）に
おいて使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒な
ターゲット捕捉および追跡能力が赤外線映像装置におい
て得られることを可能にする。
【０００９】
【実施例】本発明の種々の特徴および利点は、以下の説
明から当業者に明らかになるであろう。以下の説明は本
発明の特定の実施例を説明しているが、この実施例は本
発明を現在実行する最良モードを表しているに過ぎず、
その他の修正は本発明の技術的範囲を逸脱することなく
特定の実施例に対して行われてもよいことがまず理解さ
れなければならない。
明から当業者に明らかになるであろう。以下の説明は本
発明の特定の実施例を説明しているが、この実施例は本
発明を現在実行する最良モードを表しているに過ぎず、
その他の修正は本発明の技術的範囲を逸脱することなく
特定の実施例に対して行われてもよいことがまず理解さ
れなければならない。
【００１０】図１および図２を参照すると、本発明の赤
外線焦点平面アレイの不均一性補償を行う赤外線映像装
置10が示されている。前に説明したように、また図１の
簡単化されたブロック図で示されているように、赤外線
映像装置10は一般に光学系12、焦点平面アレイ16中の検
出器素子14、電子装置18および出力表示装置20を含む。
光学系12が視界を調査すると、赤外線放射線22は焦点平
面アレイ16中の各検出器素子14で受光される。したがっ
て、各検出器素子14はそれが受ける赤外線放射線22の信
号束レベルに対応した電流または電圧のようなアナログ
応答信号信号24を生成する。アナログ応答信号24は、出
力表示装置20によって可視画像に変換されるアナログビ
デオ出力信号31を最終的に生成するように電子装置18に
より処理される。
外線焦点平面アレイの不均一性補償を行う赤外線映像装
置10が示されている。前に説明したように、また図１の
簡単化されたブロック図で示されているように、赤外線
映像装置10は一般に光学系12、焦点平面アレイ16中の検
出器素子14、電子装置18および出力表示装置20を含む。
光学系12が視界を調査すると、赤外線放射線22は焦点平
面アレイ16中の各検出器素子14で受光される。したがっ
て、各検出器素子14はそれが受ける赤外線放射線22の信
号束レベルに対応した電流または電圧のようなアナログ
応答信号信号24を生成する。アナログ応答信号24は、出
力表示装置20によって可視画像に変換されるアナログビ
デオ出力信号31を最終的に生成するように電子装置18に
より処理される。
【００１１】図１に示されているように、電子装置18は
増幅器26、オフセット調節装置28、アナログデジタル変
換器30、補償装置32および走査変換器34を含む。さらに
図２に示されているように、補償装置32は比較器36、検
索表メモリ38、補間装置40、メモリバッファ42およびＣ
ＰＵ44を含む。
増幅器26、オフセット調節装置28、アナログデジタル変
換器30、補償装置32および走査変換器34を含む。さらに
図２に示されているように、補償装置32は比較器36、検
索表メモリ38、補間装置40、メモリバッファ42およびＣ
ＰＵ44を含む。
【００１２】さらに説明するように、本発明の赤外線焦
点平面アレイの不均一性補償は、較正および補正の両動
作を実行するものとして最も良く理解されるであろう。
点平面アレイの不均一性補償は、較正および補正の両動
作を実行するものとして最も良く理解されるであろう。
【００１３】［較正］既に示されたように、赤外線放射
線22の所定の信号束レベルに対する焦点平面アレイ16中
の個々の検出器素子14のアナログ応答信号24は均一でな
く、各検出器素子14間において変化する。さらに、検出
器素子14が赤外線放射線22に露出される時間期間すなわ
ち積分時間、焦点平面アレイ16中の検出器素子14のバイ
アス電圧設定および検出器素子14が動作する環境の周辺
温度のような別の要因もまた検出器素子14によって生成
されたアナログ応答信号24に影響を与える。したがっ
て、本発明の較正動作の目的は、これらの変化が本発明
のほぼ実時間の補正動作を以降使用するために記録され
るように、制御された環境における赤外線放射線22の信
号束レベルの広い範囲にわたって焦点平面アレイ16中の
各検出器素子14のアナログ応答信号24の変化を決定する
ことである。
線22の所定の信号束レベルに対する焦点平面アレイ16中
の個々の検出器素子14のアナログ応答信号24は均一でな
く、各検出器素子14間において変化する。さらに、検出
器素子14が赤外線放射線22に露出される時間期間すなわ
ち積分時間、焦点平面アレイ16中の検出器素子14のバイ
アス電圧設定および検出器素子14が動作する環境の周辺
温度のような別の要因もまた検出器素子14によって生成
されたアナログ応答信号24に影響を与える。したがっ
て、本発明の較正動作の目的は、これらの変化が本発明
のほぼ実時間の補正動作を以降使用するために記録され
るように、制御された環境における赤外線放射線22の信
号束レベルの広い範囲にわたって焦点平面アレイ16中の
各検出器素子14のアナログ応答信号24の変化を決定する
ことである。
【００１４】図１を参照すると、較正動作中赤外線映像
装置10は、赤外線放射線22の既知の信号束レベルを均一
に放出する均一な黒体（示されていない）に露出され
る。したがって、焦点平面アレイ16中の各検出器素子14
は赤外線放射線22を受け、アナログ応答信号24を生成す
る。各検出器素子14は応答信号24を生成し、応答信号24
は実質的に電子装置18に送られる。電子装置18におい
て、アナログ応答信号24は最初に増幅器26で増幅され、
アナログデジタル変換器30を整合するようにオフセット
調節装置28でオフセットされる。アナログデジタル変換
器30において良く知られている方法で、アナログ応答信
号24は例えば通常12ビット幅のデジタルワードであるデ
ジタルビデオ信号25に変換される。
装置10は、赤外線放射線22の既知の信号束レベルを均一
に放出する均一な黒体（示されていない）に露出され
る。したがって、焦点平面アレイ16中の各検出器素子14
は赤外線放射線22を受け、アナログ応答信号24を生成す
る。各検出器素子14は応答信号24を生成し、応答信号24
は実質的に電子装置18に送られる。電子装置18におい
て、アナログ応答信号24は最初に増幅器26で増幅され、
アナログデジタル変換器30を整合するようにオフセット
調節装置28でオフセットされる。アナログデジタル変換
器30において良く知られている方法で、アナログ応答信
号24は例えば通常12ビット幅のデジタルワードであるデ
ジタルビデオ信号25に変換される。
【００１５】次に、デジタルビデオ信号25は図１および
図２のブロック32として示されている補償装置に送られ
る。図２に最も良く示されているように、補償装置32に
おいて入来したデジタルビデオ信号25はメモリバッファ
42に導かれ、そこに一時的に蓄積される。較正動作の正
確さを高めるために、焦点平面アレイ16は、複数の積分
時間すなわち複数の“フレーム”にわたって均一な黒体
（示されていない）からの赤外線放射線22に露出され
る。したがって、分離したフレームに対する検出器素子
14のアナログ応答信号24にそれぞれ対応する多数のデジ
タルビデオ信号25が生成され、メモリバッファ42に記録
される。これらのデジタルビデオ信号25は、所望のレベ
ルに対する検出器素子14により生成された各アナログ応
答信号24の値に影響を与える背景放射線すなわち雑音の
悪影響を減少するようにＣＰＵ44によって平均化され
る。16個の分離したフレームは、このような一時的な雑
音を十分に減少することが認められている。しかしなが
ら、検出器素子14のアナログ応答信号24に悪影響を及ぼ
す背景雑音の量に応じて、もっと多くのまたは少ないフ
レームが要求される。積分時間中、バイアス電圧および
焦点平面アレイ16の周辺温度は既知の一定値に維持され
ることに注意することが重要である。このようにして、
“絶対的な目盛り”は検出器素子14の以降の個々のアナ
ログ応答信号24が補正動作中にほぼ実時間で測定される
焦点平面アレイ16に対して生成される。
図２のブロック32として示されている補償装置に送られ
る。図２に最も良く示されているように、補償装置32に
おいて入来したデジタルビデオ信号25はメモリバッファ
42に導かれ、そこに一時的に蓄積される。較正動作の正
確さを高めるために、焦点平面アレイ16は、複数の積分
時間すなわち複数の“フレーム”にわたって均一な黒体
（示されていない）からの赤外線放射線22に露出され
る。したがって、分離したフレームに対する検出器素子
14のアナログ応答信号24にそれぞれ対応する多数のデジ
タルビデオ信号25が生成され、メモリバッファ42に記録
される。これらのデジタルビデオ信号25は、所望のレベ
ルに対する検出器素子14により生成された各アナログ応
答信号24の値に影響を与える背景放射線すなわち雑音の
悪影響を減少するようにＣＰＵ44によって平均化され
る。16個の分離したフレームは、このような一時的な雑
音を十分に減少することが認められている。しかしなが
ら、検出器素子14のアナログ応答信号24に悪影響を及ぼ
す背景雑音の量に応じて、もっと多くのまたは少ないフ
レームが要求される。積分時間中、バイアス電圧および
焦点平面アレイ16の周辺温度は既知の一定値に維持され
ることに注意することが重要である。このようにして、
“絶対的な目盛り”は検出器素子14の以降の個々のアナ
ログ応答信号24が補正動作中にほぼ実時間で測定される
焦点平面アレイ16に対して生成される。
【００１６】結果的な平均デジタルビデオ信号27はＣＰ
Ｕ44によってメモリバッファ42から検索され、検索表メ
モリ38に蓄積される。較正動作は、均一の黒体によって
放出された赤外線放射線の信号束レベルを変化すること
によって赤外線放射線信号束レベルの範囲にわたって所
望に応じて反復されることを理解しなければならない。
赤外線放射線の16以上の分離した信号束レベルが本発明
の広いダイナミック範囲の不均一性補償を達成するため
に望ましいことが認められている。さらに、焦点平面ア
レイが較正される赤外線信号束レベル値の範囲は、一般
に赤外線映像装置により満たされることが望ましい特定
の要求に依存していることに留意することが重要であ
る。例えば、赤外線映像装置は赤外線放射線の信号束レ
ベルの広い範囲にわたって動作し、信号束の範囲全体に
対する分解能より大きい信号束の２つの特定の値の間の
分解能を依然として維持する能力を有することが望まし
い。
Ｕ44によってメモリバッファ42から検索され、検索表メ
モリ38に蓄積される。較正動作は、均一の黒体によって
放出された赤外線放射線の信号束レベルを変化すること
によって赤外線放射線信号束レベルの範囲にわたって所
望に応じて反復されることを理解しなければならない。
赤外線放射線の16以上の分離した信号束レベルが本発明
の広いダイナミック範囲の不均一性補償を達成するため
に望ましいことが認められている。さらに、焦点平面ア
レイが較正される赤外線信号束レベル値の範囲は、一般
に赤外線映像装置により満たされることが望ましい特定
の要求に依存していることに留意することが重要であ
る。例えば、赤外線映像装置は赤外線放射線の信号束レ
ベルの広い範囲にわたって動作し、信号束の範囲全体に
対する分解能より大きい信号束の２つの特定の値の間の
分解能を依然として維持する能力を有することが望まし
い。
【００１７】較正動作は、赤外線放射線22の信号束の各
所望のレベルにおける焦点平面アレイ16中の各検出器素
子14に対する平均デジタルビデオ信号27が検索表メモリ
38に蓄積されるように反復される。したがって、較正動
作の終了時に検索表メモリ38は焦点平面アレイ16中の検
出器素子14のデジタルビデオ信号27の“絶対データの
組”を保持する。図２に示されているように、検索表メ
モリ38は、各頁39が赤外線放射線22の特定の信号束レベ
ルにおける焦点平面アレイ16中の全ての検出素子14に対
する平均デジタルビデオ信号27を含む16個の頁39を有し
ている。
所望のレベルにおける焦点平面アレイ16中の各検出器素
子14に対する平均デジタルビデオ信号27が検索表メモリ
38に蓄積されるように反復される。したがって、較正動
作の終了時に検索表メモリ38は焦点平面アレイ16中の検
出器素子14のデジタルビデオ信号27の“絶対データの
組”を保持する。図２に示されているように、検索表メ
モリ38は、各頁39が赤外線放射線22の特定の信号束レベ
ルにおける焦点平面アレイ16中の全ての検出素子14に対
する平均デジタルビデオ信号27を含む16個の頁39を有し
ている。
【００１８】図３を参照すると、赤外線放射線22の信号
束レベルの広い範囲にわたる較正動作が終了した後の焦
点平面アレイ16中の個々の検出器素子14の応答曲線の簡
単なグラフが示されている。検出器素子14の応答出力ｖ
は、一般にそれが露出された赤外線放射線の信号束レベ
ルΨの増加に関連して非直線的な関係で増加することに
留意しなければならない。図３は、正規化される信号束
レベルΨを示す。すなわち赤外線放射線信号束Ψのレベ
ルの実際の値は異なる値に置換えられるか、或は“マッ
プ”される。ここにおいて、信号束Ψは直線的に正規化
される。赤外線放射線の信号束値の正規化は技術的に良
く知られており、映像装置によって達成される所望の結
果に応じて変化することを理解すべきである。したがっ
て、正規化の後、16個の“マップされた”信号束レベル
Ｍが存在する。図３において、正規化は直線であるた
め、マップされた各値は一定の値Δによって分離され
る。
束レベルの広い範囲にわたる較正動作が終了した後の焦
点平面アレイ16中の個々の検出器素子14の応答曲線の簡
単なグラフが示されている。検出器素子14の応答出力ｖ
は、一般にそれが露出された赤外線放射線の信号束レベ
ルΨの増加に関連して非直線的な関係で増加することに
留意しなければならない。図３は、正規化される信号束
レベルΨを示す。すなわち赤外線放射線信号束Ψのレベ
ルの実際の値は異なる値に置換えられるか、或は“マッ
プ”される。ここにおいて、信号束Ψは直線的に正規化
される。赤外線放射線の信号束値の正規化は技術的に良
く知られており、映像装置によって達成される所望の結
果に応じて変化することを理解すべきである。したがっ
て、正規化の後、16個の“マップされた”信号束レベル
Ｍが存在する。図３において、正規化は直線であるた
め、マップされた各値は一定の値Δによって分離され
る。
【００１９】焦点平面アレイ16中の検出器素子14が露出
される赤外線放射線22の信号束レベルに加えて、積分時
間、バイアス電圧および、または周辺温度のような別の
要因は検索表メモリ38中への蓄積のために非常に広い範
囲を定められた“絶対データの組”に適合するように較
正動作中に任意の組合せで変化されることを理解すべき
である。上記の要因が変化するか、或は一定であるか、
並びにそれらの実際の値に関する決定は、赤外線映像装
置によって満たされるように要求される動作仕様または
パラメータに依存する。
される赤外線放射線22の信号束レベルに加えて、積分時
間、バイアス電圧および、または周辺温度のような別の
要因は検索表メモリ38中への蓄積のために非常に広い範
囲を定められた“絶対データの組”に適合するように較
正動作中に任意の組合せで変化されることを理解すべき
である。上記の要因が変化するか、或は一定であるか、
並びにそれらの実際の値に関する決定は、赤外線映像装
置によって満たされるように要求される動作仕様または
パラメータに依存する。
【００２０】［補正］使用において、本発明の不均一補
償はほぼ実時間の補正動作によって赤外線映像装置にお
いて実行される。既に示されたように、アナログ応答信
号24はそれが受ける赤外線放射線22の信号束レベルに対
応する焦点平面アレイ16中の各検出器素子14によって生
成される。応答信号24は、最初に述べられたように電子
装置18に送られ、デジタルビデオ信号25に変換される。
しかしながら、この時点でデジタルビデオ信号25は補償
装置32に送られ、本発明の補正動作が開始される。
償はほぼ実時間の補正動作によって赤外線映像装置にお
いて実行される。既に示されたように、アナログ応答信
号24はそれが受ける赤外線放射線22の信号束レベルに対
応する焦点平面アレイ16中の各検出器素子14によって生
成される。応答信号24は、最初に述べられたように電子
装置18に送られ、デジタルビデオ信号25に変換される。
しかしながら、この時点でデジタルビデオ信号25は補償
装置32に送られ、本発明の補正動作が開始される。
【００２１】図２を参照すると、デジタルビデオ信号25
は比較器36および補間装置40に同時に伝送される。比較
器36において、検出器素子ｉの応答信号24に対応した入
来したデジタルビデオ信号25は、較正動作中に検索表メ
モリ38に蓄積されたデータの頁39においてその検出器素
子14に対して蓄積された平均デジタルビデオ信号ｖと比
較される。比較時に、比較器36は入来したデジタルビデ
オ信号25を限定する検出器素子ｉに対する蓄積された値
ｖを識別する。すなわち、図４に示されているように、
比較器36は入来したデジタルビデオ信号25であるｖh よ
り大きい、およびｖl より小さい蓄積値ｖを決定する。
は比較器36および補間装置40に同時に伝送される。比較
器36において、検出器素子ｉの応答信号24に対応した入
来したデジタルビデオ信号25は、較正動作中に検索表メ
モリ38に蓄積されたデータの頁39においてその検出器素
子14に対して蓄積された平均デジタルビデオ信号ｖと比
較される。比較時に、比較器36は入来したデジタルビデ
オ信号25を限定する検出器素子ｉに対する蓄積された値
ｖを識別する。すなわち、図４に示されているように、
比較器36は入来したデジタルビデオ信号25であるｖh よ
り大きい、およびｖl より小さい蓄積値ｖを決定する。
【００２２】図２および図４によって示されているよう
に、比較器36からの出力ｖh 、ｖlおよびＭl は補間装
置40に伝送される。補間装置40において、デジタルビデ
オ信号25は以下の式にしたがって補償されたデジタルビ
デオ出力信号29の不均一性を補正される： 補償された出力29＝Ｍ1 ＋［（ｖi −ｖl ）／（ｖh −
ｖl ）］Δ 上記の式は直線補間を使用しているが、不均一性補償動
作において要求される正確さに応じて任意の形態の数学
的な補間が使用されてもよい。
に、比較器36からの出力ｖh 、ｖlおよびＭl は補間装
置40に伝送される。補間装置40において、デジタルビデ
オ信号25は以下の式にしたがって補償されたデジタルビ
デオ出力信号29の不均一性を補正される： 補償された出力29＝Ｍ1 ＋［（ｖi −ｖl ）／（ｖh −
ｖl ）］Δ 上記の式は直線補間を使用しているが、不均一性補償動
作において要求される正確さに応じて任意の形態の数学
的な補間が使用されてもよい。
【００２３】この点において、補償されたデジタルビデ
オ出力信号29は、それが良く知られた方法でアナログビ
デオ信号31に変換される走査変換器30に伝送される。走
査変換器30から、補償されたアナログビデオ信号31は電
子装置18を出て、出力表示装置20に入力として伝送され
る。出力表示装置20において、補償されたビデオ出力信
号31は良く知られた方法で可視画像に変換される。
オ出力信号29は、それが良く知られた方法でアナログビ
デオ信号31に変換される走査変換器30に伝送される。走
査変換器30から、補償されたアナログビデオ信号31は電
子装置18を出て、出力表示装置20に入力として伝送され
る。出力表示装置20において、補償されたビデオ出力信
号31は良く知られた方法で可視画像に変換される。
【００２４】本発明の補正動作は、焦点平面アレイ中の
各検出器素子がそれが受ける赤外線放射線の信号束レベ
ルに対する応答を生成したとき、連続的に反復されるこ
とを理解しなければならない。
各検出器素子がそれが受ける赤外線放射線の信号束レベ
ルに対する応答を生成したとき、連続的に反復されるこ
とを理解しなければならない。
【００２５】本発明は、“低温”の空および“高温”の
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって赤外線焦点平面アレイ応答特性の
不均一性補償を実行する。さらに、本発明はほぼ実時間
で動作されることができる。さらに、本発明の不均一性
補償は、絶対放射計として較正されることができる焦点
平面アレイ応答特性を提供することができる。さらに、
本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）において
使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒な目標捕
捉および追跡能力を赤外線映像装置において得ることを
可能にする。
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって赤外線焦点平面アレイ応答特性の
不均一性補償を実行する。さらに、本発明はほぼ実時間
で動作されることができる。さらに、本発明の不均一性
補償は、絶対放射計として較正されることができる焦点
平面アレイ応答特性を提供することができる。さらに、
本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）において
使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒な目標捕
捉および追跡能力を赤外線映像装置において得ることを
可能にする。
【００２６】種々のその他の利点および修正は、明細
書、図面および添付された特許請求の範囲を検討するこ
とにより当業者に明らかになるであろう。
書、図面および添付された特許請求の範囲を検討するこ
とにより当業者に明らかになるであろう。
【図１】本発明の赤外線焦点平面アレイの不均一性補正
を含む赤外線映像装置の簡単なブロック図。
を含む赤外線映像装置の簡単なブロック図。
【図２】図１の赤外線映像装置の補償装置の簡単なブロ
ック図。
ック図。
【図３】直線的に正規化された赤外線放射線の信号束レ
ベルの広いダイナミック範囲にわたって較正された焦点
平面アレイ中の個々の検出器素子の非直線応答曲線を示
した簡単化されたグラフ。
ベルの広いダイナミック範囲にわたって較正された焦点
平面アレイ中の個々の検出器素子の非直線応答曲線を示
した簡単化されたグラフ。
【図４】図３の簡単化されたグラフの一部分を詳細に示
したグラフ。
したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・エー・スパグノリア アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91303、カノガ・パーク、ファーラロー ン・アベニュー 6465 (72)発明者 アンソニー・ジェイ・カイ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93021、ムーアパーク、サマーシェード・ レーン 4038
Claims (9)
- 【請求項１】 （ａ）制御された環境において均一な黒
体により生成された赤外線放射線の広い範囲の既知の信
号束レベルに対する焦点平面アレイ中の各検出器素子に
よって生成された第１の応答信号の各組を測定し、 （ｂ）データ蓄積装置に前記第１の応答信号の組を蓄積
し、 （ｃ）視界中の目標物体によって生成された赤外線放射
線の信号束レベルに対する前記焦点平面アレイ中の前記
各検出器素子の第２の応答信号を測定し、 （ｄ）前記各検出器素子の前記第１の応答信号の組と前
記第２の応答信号とを比較し、 （ｅ）補正値に対して前記第２の応答信号を補償するス
テップを含み、 それによって前記赤外線焦点平面アレイ中の前記各検出
器素子の前記第２の応答信号が赤外線放射線の信号束レ
ベルの広いダイナミック範囲にわたる不均一性を補償さ
れることを特徴とする赤外線焦点平面アレイの不均一性
補償方法。 - 【請求項２】 ステップ（ａ）の制御環境における均一
な黒体により生成された赤外線放射線の既知の信号束レ
ベルの前記広い範囲は、少なくとも16の異なる信号束レ
ベルの赤外線放射線を含んでいる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ステップ（ａ）は赤外線放射線の各信号
束レベルに対して少なくとも16の時間期間にわたって反
復され、ステップ（ｂ）に先立って平均化される請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】 前記ステップ（ｅ）は前記第１の応答信
号の組内の前記第２の応答信号の数学的な補間を含んで
いる請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記数学的な補間は直線補間である請求
項４記載の方法。 - 【請求項６】 較正動作および補正動作を含む赤外線焦
点平面アレイの不均一性の補償方法において、 前記較正動作は、制御された環境において均一な黒体に
より生成された赤外線放射線の広い範囲の既知の信号束
レベルに対する焦点平面アレイ中の各検出器素子によっ
て生成された１組の第１の応答信号を測定し、データ蓄
積装置に前記第１の応答信号の組を蓄積することを含
み、前記較正動作は前記焦点平面アレイ中の各検出器素
子に対して行われ、前記補正動作は、視界中の目標物体
によって生成された赤外線放射線の信号束レベルに対す
る前記焦点平面アレイ中の前記各検出器素子の第２の応
答信号を測定し、前記各検出器素子の前記第１の応答信
号の組と各検出器素子の前記第２の応答信号とを比較
し、補正値に応じて前記第２の応答信号を補償すること
を特徴とする赤外線焦点平面アレイの不均一性の補償方
法。 - 【請求項７】 光学系、焦点平面アレイ中の検出器素子
および電子装置を具備し、前記光学系は視界を捜索して
赤外線放射線を前記焦点平面アレイ中の前記検出器素子
の方向に導き、前記検出器素子は前記赤外線放射線の信
号束レベルに対応した応答信号を生成し、前記電子装置
は前記応答信号を処理して出力を生成し、前記赤外線映
像装置は較正手段および補正手段を含む赤外線焦点平面
アレイの不均一性を補償する赤外線映像装置において、 前記較正手段は、制御された環境において均一な黒体に
より生成された赤外線放射線の広い範囲の既知の信号束
レベルに対する焦点平面アレイ中の各検出器素子によっ
て生成された１組の第１の応答信号を測定する手段と、 前記各検出器素子の前記第１の応答信号の各組を蓄積す
る手段とを含み、 前記補正手段は、視界中の目標物体によって生成された
赤外線放射線の信号束レベルに対する前記焦点平面アレ
イ中の前記各検出器素子の第２の応答信号を測定する手
段と、 前記各検出器素子の前記第１の応答信号の組と前記各検
出器素子の前記第２の応答信号とを比較する手段と、 補正値に対して前記第２の応答信号を補償する手段とを
具備していることを特徴とする赤外線映像装置。 - 【請求項８】 補正値に応じて前記第２の応答信号を補
償する手段はさらに複数の前記第１の応答信号間に前記
第２の応答信号の数学的な補間を行う手段を含んでいる
請求項７記載の赤外線映像装置。 - 【請求項９】 前記補正値に応じて第２の応答信号を補
償する手段はさらに数学的な直線補間を行う手段を含ん
でいる請求項８記載の赤外線映像装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US98630492A | 1992-12-07 | 1992-12-07 | |
| US986304 | 1992-12-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235663A true JPH06235663A (ja) | 1994-08-23 |
| JP2661865B2 JP2661865B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=25532280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5306857A Expired - Fee Related JP2661865B2 (ja) | 1992-12-07 | 1993-12-07 | 赤外線焦点平面アレイの広いダイナミック範囲の不均一性補償方法および装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5420421A (ja) |
| EP (1) | EP0601534B1 (ja) |
| JP (1) | JP2661865B2 (ja) |
| AU (1) | AU656492B2 (ja) |
| CA (1) | CA2110368C (ja) |
| DE (1) | DE69323531T2 (ja) |
| ES (1) | ES2127779T3 (ja) |
| IL (1) | IL107828A (ja) |
| NO (1) | NO934422L (ja) |
| TR (1) | TR28036A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101407723B1 (ko) * | 2014-02-06 | 2014-06-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 적외선 영상 보정 장치 |
| KR101418110B1 (ko) * | 2014-02-06 | 2014-08-06 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 적외선 영상 보정 방법 |
| JP2016219914A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 日本電気株式会社 | 赤外線撮像装置、及びその制御方法 |
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