JPH0862048A - 熱映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 設置環境温度に影響されず正確な熱映像を得
ることができる熱映像信号処理装置を提供することであ
る。 【構成】 アナログ回路４は、赤外線検出部３の複数の
アレイ状に配置された赤外線センサ素子から順次赤外線
検出信号を読み出し増幅し、情報処理判断部５に出力す
る。相対検出値作成部６は、バックグラウンドノイズを
除去するために、隣り合わせの赤外線検出信号の差を求
め、この値を相対検出値として出力する。熱映像解析部
７は、相対検出値に基づいて被検出対象物の熱源分布を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体等から放射される
赤外線を検出して熱映像を得る熱映像信号処理装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５には、人体やストーブ等の被検出対
象物11から放射される赤外線（熱）を検出して熱映像を
得る熱映像信号処理装置１の構成の一例が示されてい
る。熱映像信号処理装置１は、ゲルマニウム等の凸レン
ズや、フレネルレンズ等の焦点用レンズ13と、赤外線検
出部３と、アナログ回路４と、信号処理部15を有して構
成されている。

【０００３】焦点用レンズ13は、赤外線検出領域内に存
在する被検出対象物11から放射される赤外線を集束し、
赤外線検出部３の受光面に被検出対象物11の赤外線像を
結ぶ。

【０００４】赤外線検出部３の受光面には、赤外線量に
応じて熱抵抗が変化するサーミスタボロメータや、赤外
線量に応じて起電力が変化するサーモパイルや、赤外線
によって自発分極が起こる焦電体等から構成される複数
個の赤外線センサ素子９が、一次元あるいは二次元のア
レイ状に配置されている。赤外線センサ素子９は、被検
出対象物11から受ける赤外線の照射量に応じたレベルの
信号を赤外線検出信号として検出出力する。

【０００５】アナログ回路４は、各赤外線センサ素子９
の赤外線検出信号を順次読み出して増幅し、この増幅さ
れた赤外線検出信号を信号処理部15に出力する。

【０００６】信号処理部15には、入力された赤外線検出
信号が信号処理上の有力な赤外線検出信号であるかない
かを判断するしきい値（スレッシュホールド）が予め与
えられている。スレッシュホールド以上の信号の大きさ
を持つ赤外線検出信号は、被検出対象物11から放射され
る真の赤外線を赤外線検出信号であると判断する。例え
ば、図６に示すように、12個の赤外線センサ素子９を一
次元のアレイ状に配置した赤外線検出部３における各赤
外線センサ素子９の赤外線検出信号を、一方端側の第１
の赤外線センサ素子９から順に他端側の第12の赤外線セ
ンサ素子９まで読み出し、その赤外線検出信号の大きさ
が分布曲線Ａであったとすると、信号処理部15は、スレ
ッシュホールドに基づいて、赤外線検出信号Ａ₄ ，
Ａ₅ ，Ａ₉ ，Ａ₁₀が被検出対象物11の赤外線を受光して
いる赤外線センサ素子９の赤外線検出信号であると判断
し、熱源信号として検出する。この検出された熱源信号
に基づいて、第４，第５の赤外線センサ素子９部分と、
第９，第10の赤外線センサ素子９部分の２箇所に被検出
対象物11の熱源分布を得る。そして、得られた被検出対
象物11の熱源分布の信号を、信号処理部15からディスプ
レイ装置（図示せず）等に出力し、熱映像を得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、赤外線
検出部３の設置環境の温度が大幅に上昇すると、その設
置環境の温度変化に伴って赤外線センサ素子９の温度も
上昇し、設置環境の温度変化によるバックグラウンドノ
イズが大きくなり、赤外線検出信号の大きさが、例え
ば、図６の分布曲線Ａが上方向にシフトして分布曲線Ｂ
に示されるように検出され、全ての赤外線検出信号の大
きさがスレッシュホールド以上となってしまう。そのた
め、被検出対象物11の赤外線を受光していない赤外線セ
ンサ素子９の赤外線検出信号であっても、赤外線を受光
している信号であるとの誤判断が生じ、正確な被検出対
象物11の熱源分布を得ることができないという問題があ
る。

【０００８】従来には、上記問題を解決する手段とし
て、少数の赤外線センサ素子９を用いる熱映像信号処理
装置１では、赤外線検出信号を検出する赤外線センサ素
子９と、温度補償用の赤外線センサ素子９とをペアにし
て設け、バックグラウンドノイズを取り除いていたが、
複数の赤外線センサ素子９を用いる熱映像信号処理装置
１では困難であった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、設置環境の温度変化による
バックグラウンドノイズ等を取り除くような赤外線検出
信号の信号処理を行い、正確な被検出対象物の熱源分布
を得ることができる熱映像信号処理装置を提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次のように構成されている。すなわち、本発
明の熱映像信号処理装置は、複数の赤外線センサ素子を
一次元もしくは二次元に配置してなる赤外線検出部と、
該赤外線検出部の各赤外線センサ素子の赤外線検出信号
を読み出し増幅するアナログ回路と、このアナログ回路
から出力される各赤外線検出信号の増幅出力に基づいて
被検出対象物の情報を処理する情報処理判断部とを有
し、該情報処理判断部は、前記赤外線検出部で同一のサ
ンプリング時に検出される同じフレーム内の赤外線検出
信号を利用して各赤外線センサの相対検出値を作成出力
する相対検出値作成部と、前記各赤外線センサの相対検
出値に基づいて被検出対象物の熱源分布を得る熱映像解
析部とを有することを特徴として構成されている。ま
た、相対検出値作成部は隣接する赤外線センサ素子間の
赤外線検出信号の値の差分を相対検出値として出力する
こと、相対検出値作成部は同じフレーム内の各赤外線検
出信号の値の平均値を求め、各赤外線検出信号の値と前
記平均値との差分の値を相対検出値として出力すること
も本発明の熱映像信号処理装置の特徴とするところであ
る。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明において、アナログ回路は各
赤外線センサ素子の赤外線検出信号を順次読み出し増幅
し、この増幅された赤外線検出信号を情報処理判断部に
出力する。そして情報処理判断部の相対検出値作成部
で、同一のサンプリング時に検出される同じフレーム内
の赤外線検出信号を利用して、赤外線検出部の設置環境
温度の変化に影響されずに熱源分布を得るための相対検
出値を作成し、この相対検出値に基づいて、熱映像解析
部で被検出対象物の熱源分布を得る。

【００１２】

【実施例】本発明による実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名称
部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１３】図１には、本実施例の熱映像信号処理装置
１の構成ブロック図が示されている。熱映像信号処理装
置１は、赤外線検出部３と、アナログ回路４と、本実施
例に特徴的な相対検出値作成部６および熱映像解析部７
を有する情報処理判断部５とを有して構成されている。

【００１４】情報処理判断部５の相対検出値作成部６は
メモリを内蔵しており、該相対検出値作成部６は、アナ
ログ回路４から出力された赤外線検出値をメモリに記憶
し、メモリから同一のサンプリング時に検出される同じ
フレーム内の赤外線検出信号を読み出し、各赤外線セン
サの相対検出値を以下のように作成し、熱映像解析部７
に出力する。相対検出値の作成手法例を、図２の（ａ）
の赤外線検出信号の分布曲線Ａを用いて説明する。な
お、図２の（ａ）の赤外線検出信号の分布曲線Ａ，Ｂ
は、図６に示す分布曲線Ａ，Ｂと同じ曲線である。ま
た、同じサンプリング時に各赤外線センサ素子９から検
出される赤外線検出信号Ａ₁ 〜Ａ₁₂をフレームと呼ぶ。

【００１５】まず、相対検出値作成部６のメモリから同
一フレーム内における赤外線検出信号Ａ₁ 〜Ａ₁₂を、メ
モリに入力された順、つまり、赤外線センサ素子９の配
列順に読み出していき、例えば、Ａ₂ の信号の大きさ
（値）からＡ₁ の信号の大きさを差し引き、図２の
（ｂ）に示される相対検出値Ｃ₁ を得る。次に、同様に
赤外線検出信号Ａ₃ の信号の大きさからＡ₂ の信号の大
きさを差し引き相対検出値Ｃ₂ を得る。このように、メ
モリから同一フレーム内における赤外線検出信号を、赤
外線センサ素子９の配列順に読み出していき、隣接する
赤外線センサ素子９間の赤外線検出信号の大きさの差分
をとり、相対検出値を作成する。上記のようにして相対
検出値を作成すれば、バックグラウンドノイズが差し引
かれ、バックグラウンドノイズの大小に影響されない値
を得ることができる。したがって、バックグラウンドノ
イズが大きくなった図２の（ａ）の分布曲線Ｂにおける
赤外線検出信号について相対検出値を作成すると、分布
曲線Ａから得られた相対検出値Ｃ₁ 〜Ｃ₁₁と等しくな
る。

【００１６】熱映像解析部７は、相対検出値作成部６で
作成された相対検出値に基づいて、被検出対象物11の熱
源分布を検出する。以下に、図２の（ｂ）に示される相
対検出値を用いて、被検出対象物11の熱源分布の検出手
法の一例を説明する。まず、相対検出値作成部６から入
力された同一フレーム内の各相対検出値を、赤外線セン
サ素子９の配列順に結んで図２の（ｂ）に示すような分
布曲線Ｃを求める。この分布曲線Ｃは、赤外線検出信号
の分布曲線Ａの微分曲線に相当しており、分布曲線Ｃが
正から負へ変化する負の符号変化点αは、分布曲線Ａの
正のピーク頂点のセンサ位置に対応している。このこと
から、図２では、第５，第10の赤外線センサ素子９の２
箇所に被検出対象物11の熱源分布の中心（赤外線検出信
号の分布曲線のピーク）があると判断する。

【００１７】次に、図３に示されるように、相対検出値
（分布曲線Ｃ）が正から負へ変化する負の符号変化点α
と、負から正へ変化する符号変化点βとによって区切ら
れる領域ごとに分布曲線Ｃを積分し各面積Ｓを求め、負
の符号変化点αで接し合う面積の和Ｓ₁ ＋Ｓ₂ ，Ｓ₃ ＋
Ｓ₄ 、つまり、バックグラウンドノイズを取り除いた赤
外線検出信号のピーク強度を計算する。なお、熱映像解
析部７には、人間の大人や、子どもや、ストーブ等の被
検出対象物11の面積データが予め与えられており、算出
された面積Ｓ₁ ＋Ｓ₂ ，Ｓ₃ ＋Ｓ₄ を前記面積データに
照合し、赤外線検出信号の各ピークが表している被検出
対象物11が人間の大人であるか子どもであるか等の種類
の検出を行う。また、同時に、赤外線検出信号のピーク
数（正の符号変化点αの数）から被検出対象物11の個数
を検出して、被検出対象物11の熱源分布を得る。

【００１８】本実施例によれば、赤外線検出部３から検
出される赤外線検出信号を利用して、赤外線検出部３の
設置環境の温度変化によるバックグラウンドノイズを差
し引いた相対検出値を作成し、この相対検出値に基づい
て被検出対象物11の熱源分布を得るようにしたので、バ
ックグラウンドノイズの大小に影響されずに正確に被検
出対象物11の熱源分布を得ることができる。

【００１９】また、従来の熱映像信号処理装置１の構造
を変えることなく、上記のような優れた効果を得ること
ができるために、従来の熱映像信号処理装置１の製造工
程を変える必要がなく、容易に、より高精度な熱映像信
号処理装置１を製造設置できる。

【００２０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、様々な態様を採り得る。例えば、上記実施
例では隣接する赤外線センサ素子９間の赤外線検出信号
の値の差分を相対検出値としていたが、同じフレーム内
の赤外線検出信号の値の平均値を求め、各赤外線検出信
号の値と前記平均値との差分を相対検出値としてもよ
い。この平均値との差分で得られる相対検出値を用いた
ときには、相対検出値の分布曲線の正ピークが被検出対
象物11の位置を表す。

【００２１】また、上記以外にも、例えば、赤外線検出
信号Ａ₁ の信号の大きさを基準値とし、各赤外線検出信
号Ａ₁ 〜Ａ₁₂の信号の大きさからＡ₁ の信号の大きさを
差し引くという如く、同一フレーム内の１個の赤外線検
出信号の値を基準値とし、各赤外線検出信号の値と基準
値との差分を相対検出値とする等の他の様々な手法でバ
ックグラウンドノイズを取り除いた相対検出値の作成が
可能である。

【００２２】また、熱映像解析部７にメモリを内蔵し、
相対検出値から求められる赤外線検出信号のピーク強度
を各フレームごとにメモリに記憶し、各フレームのピー
ク強度をサンプリング順に適宜に読み出し連続して照ら
し合わせていくと、例えば、被検出対象物11が赤外線検
出部３の受光面に対して重なり合うように存在していて
も、各被検出対象物11が時間とともに移動することが考
えられることから、さらに正確な被検出対象物11の熱源
分布を検出することができる。

【００２３】さらに、上記同様に各フレームのピーク強
度をメモリから順に読み出し連続して照らし合わせる
と、瞬間的に発生するノイズを除去することが可能とな
る。例えば、図４の（ａ）に示す突発的なノイズの赤外
線検出信号Ｎが第５の赤外線センサ素子９から検出され
たとすると、図４の（ｂ）に示される赤外線検出信号の
ピーク強度（面積Ｓ₇ ＋Ｓ₈ ）が得られる。しかし、上
記フレームを含む複数のフレームのピーク強度を連続し
て照らし合わせると、赤外線検出信号Ｎは瞬間的に発生
するものであるから、上記フレームの面積Ｓ₇ ＋Ｓ₈ の
急激な増加は突発的に発生しているのが分かり、赤外線
検出信号Ｎはノイズであると判断できる。

【００２４】また、各フレームの分布曲線をサンプリン
グ順に連続して照らし合わせ、図４の（ｂ）に示すよう
な正の符号変化点β間の幅（チャンネル幅）を比較し
て、大きく急激に変化しているときにノイズであると判
断してもよい。また、ノイズによるチャンネル幅は小さ
いことから、熱映像解析部７にノイズであると判断する
チャンネル幅のしきい値を予め与えておき、チャンネル
幅が前記しきい値以下であるときにノイズであるとして
除去することもできる。

【００２５】また、上記実施例では、赤外線検出信号の
ピーク数によって被検出対象物11の個数を検出していた
が、赤外線検出信号のピーク強度（上記実施例では面積
Ｓ₁＋Ｓ₂ ，Ｓ₃ ＋Ｓ₄ ）の大きさと被検出対象物11の
個数とを表す関係式を予め与えておき、検出したピーク
強度を前記関係式に代入して個数を算出してもよい。例
えば、複数の被検出対象物11が重り合うように存在し、
赤外線検出信号のピーク数が被検出対象物11の個数より
少なく検出されるときであっても、前記関係式を用いる
ことにより正確に被検出対象物11の個数を検出すること
ができる。

【００２６】また、上記実施例では、12個の赤外線セン
サ素子９を一次元のアレイ状に配置した赤外線検出部３
を用いたが、赤外線センサ素子９は12個とは限らず、ま
た、一次元ではなく二次元のアレイ状に配置してもよ
い。なお、赤外線センサ素子９を二次元のアレイ状に配
置した赤外線検出部３を用いたときも、各赤外線センサ
素子９から検出される同一フレーム内の赤外線検出信号
を利用して、上記実施例同様に、隣接する赤外線センサ
素子９間の赤外線検出信号の値の差分をとったり、同一
フレーム内の赤外線検出信号の値の平均値を求めて各赤
外線検出信号の値と前記平均値との差分をとる等してバ
ックグラウンドノイズを取り除いた相対検出値を作成す
ることになる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、同一のサンプリング時
に検出される同じフレーム内の赤外線検出信号を利用
し、赤外線検出部の設置環境の温度変化（バックグラウ
ンドノイズ）に左右されない各赤外線センサの相対検出
値を作成し、この相対検出値に基づいて被検出対象物の
熱源分布を求めるので、バックグラウンドノイズの大小
にかかわらず、常に、正確な被検出対象物の熱源分布を
得ることが可能となる。

【００２８】また、本発明は、従来の熱映像信号処理装
置の赤外線検出部の構造をそのまま利用でき、本発明の
特有な情報処理判断部を付加するだけでよいので、製造
も容易であり、より高精度な熱映像信号処理装置を安価
に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の熱映像信号処理装置の構成ブロック
図である。

【図２】赤外線検出信号から相対検出値を作成する手法
の説明図である。

【図３】相対検出値に基づく赤外線検出信号のピーク強
度を求める説明図である。

【図４】ノイズを含む赤外線検出信号の分布曲線と相対
検出値を示す説明図である。

【図５】従来例を示す説明図である。

【図６】従来の赤外線検出信号の処理を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 １ 熱映像信号処理装置 ３ 赤外線検出部 ４ アナログ回路 ５ 情報処理判断部 ６ 相対検出値作成部 ７ 熱映像解析部 ９ 赤外線センサ素子 11 被検出対象物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の赤外線センサ素子を一次元もしく
   は二次元に配置してなる赤外線検出部と、該赤外線検出
   部の各赤外線センサ素子の赤外線検出信号を読み出し増
   幅するアナログ回路と、このアナログ回路から出力され
   る各赤外線検出信号の増幅出力に基づいて被検出対象物
   の情報を処理する情報処理判断部とを有し、該情報処理
   判断部は、前記赤外線検出部で同一のサンプリング時に
   検出される同じフレーム内の赤外線検出信号を利用して
   各赤外線センサの相対検出値を作成出力する相対検出値
   作成部と、前記各赤外線センサの相対検出値に基づいて
   被検出対象物の熱源分布を得る熱映像解析部とを有して
   構成されている熱映像信号処理装置。
2. 【請求項２】 相対検出値作成部は隣接する赤外線セン
   サ素子間の赤外線検出信号の値の差分を相対検出値とし
   て出力する構成とした請求項１記載の熱映像信号処理装
   置。
3. 【請求項３】 相対検出値作成部は同じフレーム内の各
   赤外線検出信号の値の平均値を求め、各赤外線検出信号
   の値と前記平均値との差分の値を相対検出値として出力
   する構成とした請求項１記載の熱映像信号処理装置。