JPH0965208A

JPH0965208A - 赤外線映像装置

Info

Publication number: JPH0965208A
Application number: JP7216425A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nagabuchi; 健治永渕; Osamu Nakamura; 理中村; Hiroki Shitamae; 弘樹下前; Masaki Kamata; 政樹蒲田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】連続的に検知素子の特性バラツキを校正して
も固定目標の画素信号が減衰、消失しないようにする。【解決手段】視軸振動部１２により赤外線映像部１１
の視軸を微少振動させる。かかる振動状態で校正部１３
は各検知素子から出力される画像信号データを平滑化
し、各素子の画像信号平滑データ（基準データ）を用い
て素子毎に特性のバラツキを補正する校正データを作成
する。補正部１４は各検知素子から出力される画像信号
データを各素子の校正データに基づいて補正してメモリ
１５に格納する。振動補償部１６は補正された各素子か
らの画像信号データをメモリ１５に書き込む際、あるい
は、メモリから読み出して映像信号を出力する際に、視
軸振動に基づいて書き込みアドレス、あるいは読み出し
アドレスを制御して視軸振動に伴う画像の振動を補償す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線映像装置に係
わり、特に高品質の画像信号を得ることができる赤外線
映像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次元赤外線映像装置は、赤外線検知素
子を二次元的にマトリックス状にｍ×ｎ個配列し、個々
の検知素子からの信号を一旦ＲＡＭに格納し、該ＲＡＭ
より順にラスタースキャン式に画像信号を読み出す。か
かる二次元赤外線映像装置の画像信号の品質は主として
検知素子毎の入出力特性のバラツキに依存し、高品質化
のためには適切なバラツキ補正が必要である。従来のバ
ラツキ補正方法として、補正用校正データの作成・更新
法の点から分類すると次の２方式、校正データをＲＯＭに格納する方法、校正データをＲＡＭに格納する方法がある。のＲＯＭに校正データを格納する方法は、Ｒ
ＯＭデータ（校正データ）作成後に素子特性の変化が起
こり得るため、高品質な補正には不十分である。その
点、の方法は使用時にＲＡＭデータを更新できる利点
がある。

【０００３】図５はの方法を実現する従来の赤外線映
像装置の構成図である。図中、１はカメラ（撮像部）
で、ｍ×ｎ個の赤外線検知素子を有するもの、２は駆動
部（トルカ）、３は撮像部のジンバル、４は視軸の回転
角度を検出するセンサである。トルカ２は目標追尾指令
によりジンバルを駆動し、目標を捕捉するように赤外線
映像装置の視軸を回転する。５は撮像部の検知素子より
水平及び垂直方向にスキャンして読み出された画像信号
を増幅する増幅器、６は映像信号をディジタルに変換す
るＡＤコンバータ、７は校正・補正部であり、撮像部
（二次元赤外線検知器）における各検知素子の特性のバ
ラツキを校正して補正するもので、各検知素子（画素）
毎に校正データを作成して出力するリカーシブルフィル
タ使用の校正部７ａと、校正データに基づいて画素毎に
画像信号を補正する補正部７ｂを有している。８は補正
された画像信号を記憶するＲＡＭであり、交互に１画面
分の画像を記憶するように第１、第２の２つのＲＡＭ８
ａ，８ｂを備えている。９はラスタースキャン方式によ
り各ＲＡＭ８ａ，８ｂより順に読み出された各画素（ピ
クセル）の画像信号をアナログに変換するＤＡコンバー
タである。

【０００４】図６はリカーシブルフィルタを使用した校
正・補正部７の構成図である。７ａは検知素子毎に校正
データを出力する校正部、７ｂは補正部であり、画素毎
に画像信号データから校正データを減算する減算回路で
構成されている。校正部７ａにおいて、７１は検知素子
各々の出力を平滑化するフレーム積分部７１と、平滑化
された各素子からの信号を用いて校正データを作成する
校正データ作成部７２を備えている。

【０００５】フレーム積分部７１において、７１ａ，７
１ｂは校正データ更新モードにおいて入力信号を選択し
て出力するセレクタ、７１ｃは減算回路であり、検知素
子毎に、現在の画像信号データと第２フレームメモリ
（後述）から読み出された過去の画像信号データの平均
値との減算を実行する。すなわち、減算回路７１ｃは、
過去の画像信号データの平均値（基準データ）と現画像
信号データ値との変化分を出力する。７１ｄは減算回路
出力を１／Ｎにする除算回路であり、Ｎは１〜４０９６
のスムージング時定数で、Ｎが大きいときフレームメモ
リに記憶される基準データの変化量が小さくなる。７１
ｅは検出素子毎に除算回路７１ｄから出力されるデータ
と第２フレームメモリから出力される過去の画像信号デ
ータの平均値（基準データ）を加算する加算回路で、基
準データと今回のデータ値との差に基づいて基準データ
を修正するものである。すなわち、加算回路７１ｅは過
去の平均画像信号データと今回の画像信号データの変化
分を足し込んで新しい基準データとして出力する。７１
ｆは検出素子毎の加算回路出力（新基準データ）を１フ
レーム分記憶する第１のフレームメモリ、７１ｇは１フ
レーム前の基準データを記憶する第２のフレームメモリ
である。尚、図中サフィックスｊは画素番号（検出素子
番号）、ｎは撮像部が取り込んだ画像のフレーム番号で
ある。校正データ作成部７２において、７２ａは１画面
全体（全権値素子）の基準データの平均値を演算して出
力する画面平均部、７２ｂは各検知素子の基準データと
画面平均部から出力される平均基準データとの差分を校
正データとして出力する減算回路である。

【０００６】フレーム積分部７１は次式

【数１】の演算を実行することにより検知素子各々の出力を平滑
化し、演算結果を基準データとしてフレームメモリ７１
ｆ，７１ｇに記憶する。各検出素子の基準データが入力
データに近づき、等しくなった時、減算回路７１ｃの出
力は０になり、フレームメモリ７１ｆ，７１ｇの更新は
されなくなる。この場合、各検知素子の特性のバラツキ
により、同じ入力であっても基準データは異なる値にな
る。

【０００７】このため、校正データ作成部７２より、各
検知素子毎に特性のバラツキに応じた校正データが出力
され、補正部（減算回路）７ｂは次式

【数２】により、各画素の画像データを補正して出力する。但
し、Ｍはフレームの画素数である。

【０００８】以上より、従来は、基準データを更新した
い場合において、各フレームメモリ７１ｆ，７１ｇをク
リアすると共に、各検知素子に同一光量を入力し、か
つ、セレクタ７１ａ，７１ｂを動作させ、上記平滑化演
算を繰返し実行させる。これにより、フレームメモリ７
１ｇに記憶される各検知素子の基準データ値が特性のバ
ラツキに応じた値に近づいて行くから、所定値に整定し
た時点で基準データの更新を終了する。以後、校正デー
タ作成部７２から新たな校正データが出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のの方
法は基準データの更新を一時的に行うものであるため、
更新時から素子特性が変化したり、赤外線入力条件が変
化すると、十分な補正ができず、高品質の映像信号が得
られない問題があった。そこで、校正・補正部７におい
て、常時、フレーム積分部７１を動作させて各検知素子
の基準データを更新することが行われている。しかし、
かかる方法で連続的に基準データを更新して行くと、静
止している固定目標の画像信号が消失するという問題が
生じる。例えば、画面内のある部分のみ明るく他がまっ
暗な場合を想定すると、明部分の基準データ値のみ大き
な値Ａになり、他の大半の暗部分の基準データ値は零に
なり、平均基準データは略零となる。この結果、明部分
では校正データ作成部７２より略Ａが出力され、補正部
（減算回路）７ｂの出力は略零になり固定目標の画素信
号が消失、あるいは減衰する。以上から本発明の目的
は、連続的に基準データを更新でき、しかも、固定目標
の画素信号が消失することがない、赤外線映像装置を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の赤外線映
像装置の原理説明図である。１１は赤外線画像を取り込
む赤外線映像部であり、ｍ×ｎ個の赤外線検知素子より
なる撮像部を有している。１２は赤外線映像部の視軸を
微少振動例えば円運動させる視軸振動部、１３は各検知
素子から出力される画像信号を平滑化し、各素子の平滑
化画像信号データ（基準データ）を用いて校正データを
作成する校正部、１４は各検知素子から出力される画像
信号データを校正データに基づいて補正する補正部、１
５は補正後の各検知素子の画像信号データを記憶するメ
モリ、１６は補正された各素子からの画像信号データを
メモリ１５に書き込む際、あるいは、メモリから読み出
して映像信号を出力する際に、視軸振動に基づいて書き
込みアドレス、あるいは読み出しアドレスを制御して視
軸振動に伴う画像の振動を補償する振動補償部である。

【００１１】

【作用】二次元赤外線検知器を備えた赤外線映像装置に
おいて、視軸振動部１２により赤外線映像部１１の視軸
を微少振動例えば円運動させ、かかる状態で校正部１３
は各検知素子から出力される画像信号データを平滑化
し、各素子の平滑化画像信号データ（基準データ）を用
いて素子毎に特性のバラツキを補正する校正データを作
成する。補正部１４は各検知素子から出力される画像信
号データを各素子の校正データに基づいて補正してメモ
リ１５に格納する。振動補償部１６は補正された各素子
からの画像信号データをメモリ１５に書き込む際、ある
いは、メモリから読み出して映像信号を出力する際に、
視軸振動に基づいて書き込みアドレス、あるいは読み出
しアドレスを制御して視軸振動に伴う画像の振動を補償
する。

【００１２】例えば視軸を円運動させる場合には、振動
補償部１６は視軸回転角θをメモリ１５上のアドレスの
変位量ｘc，ｙcに変換する。そして、メモリ１５への画
像信号書き込み時、アドレスの変更操作することなく各
検知素子からの画像信号データを該検知素子に応じたア
ドレスｘ，ｙに書き込む。しかし、読出時には、各検知
素子に応じた読み出しアドレスｘ，ｙをｘ′＝ｘ−ｘc，ｙ′＝ｙ−ｙc により補正し、補正後のアドレス（ｘ′，ｙ′）より画
像信号データを読み出す。あるいは、振動補償部１６
はメモリ１５への画像信号データの書き込み時、各検知
素子に応じたアドレスｘ，ｙをｘ′＝ｘ＋ｘc，ｙ′＝ｙ＋ｙc により補正し、補正後のアドレス（ｘ′，ｙ′）に画像
信号データを書き込む。そして、メモリからの読み出し
時には、アドレスの変更操作することなく各検知素子に
応じた読み出しアドレスｘ，ｙから画像信号データ読み
出す。以上のようにすれば、視軸を振動させているた
め、外部から撮像部に入る目標は全て移動目標になり、
固定目標であっても移動しているのと等価になり、固定
目標の画素信号が減衰、消失することはない。又、メモ
リアドレスの補正をしているため、視軸振動に伴う画像
の振動を補償してあたかも視軸振動させてないのと等価
の映像信号を出力することができる。

【００１３】

【実施例】

（ａ）赤外線映像装置の構成図２は本発明の赤外線映像装置の実施例構成図である。
図中、１１は赤外線画像を取り込む赤外線映像部であ
り、ｍ×ｎ個の赤外線検知素子よりなる撮像部１１ａ、
駆動部（トルカ）１１ｂ、撮像部のジンバル１１ｃ、視
軸の回転角度を検出するジャイロセンサで１１ｄ等を備
えている。トルカ１１ｂは目標追尾指令によりジンバル
を駆動し、目標を捕捉するように赤外線映像装置の視軸
を回転すると共に、微少振動信号に基づいて視軸を微少
振動例えば円運動させる。１２ａは赤外線映像部のジン
バルを駆動して視軸を回転させるジンバル駆動信号発生
部であり、12a-1は視軸を微少振動例えば円運動させる
正弦波の微少振動信号ＪＤＳを発生する振動信号発生
部、12a-2は図示しない追尾信号発生部から出力される
追尾指令ＴＲＳと微少振動信号ＪＤＳとを加算する加算
回路、12a-3は加算出力を増幅する増幅器である。２１
は撮像部１１ａの各検知素子より水平及び垂直方向にス
キャンして読み出された画像信号を増幅する増幅器、２
２は映像信号をディジタルデータにに変換するＡＤコン
バータである。

【００１４】２３は校正・補正部であり、撮像部（二次
元赤外線検知器）における各検知素子の特性のバラツキ
を校正して補正するもので、各検知素子（画素）毎に校
正データを作成して出力するリカーシブルフィルタ使用
の校正部１３と、校正データに基づいて検出素子毎に画
像信号データを補正する補正部（減算回路）１４を有し
ている。校正・補正部２３は図６と同一の構成を備えて
おり、セレクタ７１ａ，７１ｂは常時動作状態にある。
すなわち、校正・補正部２３は連続的に第１、第２フレ
ームメモリ７１ｆ，７１ｇに記憶される各検知素子の基
準データ値を更新するようになっている。１５は補正さ
れた画像信号データを記憶するＲＡＭであり、交互に１
画面分の画像信号データを記憶するように第１、第２の
２つのＲＡＭ１５ａ，１５ｂを備えている。２４はラス
タースキャン方式により各ＲＡＭ１５ａ，１５ｂより順
に読み出された各画素（ピクセル）の画像信号をアナロ
グに変換するＤＡコンバータである。

【００１５】１６は振動補償部であり、補正された各素
子からの画像信号データをＲＡＭ１５ａ，１５ｂに書き
込む際、あるいは、ＲＡＭ１５ａ，１５ｂから読み出し
て映像信号を出力する際に、視軸振動に基づいて書き込
みアドレス、あるいは読み出しアドレスを制御して視軸
振動に伴う画像の振動を補償するもの、２５はＲＡＭ１
５ａ，１５ｂへの画像信号データの読み／書きを制御す
る読み・書き制御部である。振動補償部１６において、
１６ａはジャイロセンサ１１ｄから出力される視軸回転
角度θに応じた信号を増幅する増幅器、１６ｂは微少振
動周波数成分を通過させる狭帯域フィルタ、１６ｃはフ
ィルタ出力より視軸回転角θを演算する視軸回転角演算
部、１６ｄはＲＡＭ１５ａ，１５ｂのメモリアドレスを
生成するメモリアドレス生成部である。

【００１６】（ｂ）アドレス生成原理図３はメモリアドレス生成部１６ｄによるメモリアドレ
ス生成の原理説明図である。図３（ａ）において、１０
０は微少振動のない状態における撮像装置１１ａの視野
範囲（実線）、２００は微少振動時における撮像装置１
１ａの視野範囲（点線）である。微少振動がない状態に
おいて黒丸部ＢＬのアドレスは（ｘ₁，ｙ₁）である。し
かし、微少振動により視軸が振動すると黒丸部ＢＬのア
ドレス（ｘ₂，ｙ₂）になる。従って、ＲＡＭへの画像信
号データの書き込み時に、何らのアドレス操作をしない
と、微少振動のない場合には図３（ｂ）に示すようにＲ
ＡＭ１５のアドレス（ｘ₁，ｙ₁）に黒丸部が格納される
が、微少振動時には図３（ｃ）に示すようにＲＡＭ１５
のアドレス（ｘ₂，ｙ₂）に黒丸部が格納され、同一目標
にもかかわらず、記憶位置がずれてしまう。

【００１７】そこで、メモリアドレス生成部１６ｄは、
微少振動時におけるｘ，ｙアドレスの変位ｘｃ（＝ｘ₁
−ｘ₂），ｙｃ（＝ｙ₁−ｙ₂）を視軸回転角θより求
め、ＲＡＭ１５からの画像信号データ読出時に読み出し
アドレス（ｘ，ｙ）をｘ′＝ｘ−ｘc，ｙ′＝ｙ−ｙc により補正し、補正後のアドレス（ｘ′，ｙ′）より画
像信号データを読み出す。尚、視軸回転角θとｘ，ｙア
ドレスの変位ｘｃ，ｙｃの関係を予め測定してテーブル
化しておき、該テーブルより視軸回転角θに応じたｘ，
ｙアドレスの変位ｘｃ，ｙｃを求める。

【００１８】以上のようにすれば、微少振動が無い場合
には、ｘｃ＝ｙｃ＝０であるから、正しくアドレス（ｘ
₁，ｙ₁）より黒丸の画像信号データを読み出すことがで
きる。又、微少振動時には、読み出しアドレス（ｘ₁，
ｙ₁）はアドレス（ｘ₁−ｘc，ｙ₁−ｙc）に補正さ
れ、、すなわち、アドレス（ｘ₂，ｙ₂）に補正され、補
正アドレス（ｘ₂，ｙ₂）より黒丸の画像信号データを読
み出すことができる。すなわち、微少振動時であって
も、微少振動が無い場合と同一の読み出しアドレスで同
一の画像信号データを出力することができる。

【００１９】（ｃ）別のアドレス生成原理以上では、ＲＡＭへのデータ書き込み時にアドレス変更
操作することなく画像信号データをＲＡＭに書き込み、
ＲＡＭより画像データを読み出す場合に読み出しアドレ
スを変更した場合である。しかし、ＲＡＭへのデータ書
き込み時にアドレスを変更して画像信号データをＲＡＭ
に書き込み、ＲＡＭより画像データを読み出す際は読み
出しアドレスを変更しないように構成することもでき
る。図４はメモリアドレス生成部１６ｄによるメモリア
ドレス生成の別の原理説明図であり、図４（ａ）におい
て、１００は微少振動のない状態における撮像装置１１
ａの視野範囲、２００は微少振動時における撮像装置１
１ａの視野範囲である。微少振動がない状態において黒
丸部ＢＬのアドレスは（ｘ₁，ｙ₁）である。しかし、微
少振動により視軸が振動すると黒丸部ＢＬのアドレス
（ｘ₂，ｙ₂）になる。従って、ＲＡＭへの画像信号デー
タの書き込み時に、何らのアドレス変更操作もしない
と、微少振動のない場合には図４（ｂ）に示すようにＲ
ＡＭ１５のアドレス（ｘ₁，ｙ₁）に黒丸部が格納される
が、微少振動時には図４（ｃ）の点線で示すようにＲＡ
Ｍ１５のアドレス（ｘ₂，ｙ₂）に黒丸部が格納され、同
一目標にもかかわらず、記憶位置がずれてしまう。

【００２０】そこで、メモリアドレス生成部１６ｄは、
微少振動時におけるｘ，ｙアドレスの変位ｘｃ（＝ｘ₁
−ｘ₂），ｙｃ（＝ｙ₁−ｙ₂）を視軸回転角θより求
め、ＲＡＭ１５への画像信号データ書き込み時に書き込
みアドレスｘ，ｙをｘ′＝ｘ＋ｘc，ｙ′＝ｙ＋ｙc により補正し、補正後のアドレス（ｘ′，ｙ′）に画像
信号データを書き込む。そして、メモリからの読み出し
時には、読み出しアドレスの変更操作することなく該ア
ドレスから画像信号データ読み出す。このようにすれ
ば、微少振動が無い場合には、ｘｃ＝ｙｃ＝０であるか
ら、アドレス（ｘ₁，ｙ₁）に黒丸の画像信号データを書
き込んで読み出すことができる（図４（ｂ）)。又、微
少振動時には、書き込みアドレス（ｘ₂，ｙ₂）はアドレ
ス（ｘ₂＋ｘc，ｙ₂＋ｙc）に補正され、すなわち、アド
レス（ｘ₁，ｙ₁）に補正され、該補正アドレス（ｘ₁，
ｙ₁）に黒丸の画像信号データを書き込んで読み出すこ
とができる(図４（ｃ））。すなわち、微少振動時にお
いても、アドレス（ｘ₁，ｙ₁）から微少振動が無い場合
と同一の黒丸の画像信号データが読み出されることにな
る。

【００２１】（ｄ）全体の動作ジンバル駆動信号発生部１２ａは追尾指令信号ＴＲＳと
微少振動信号ＪＤＳを合成してジンバル駆動信号を発生
し、該ジンバル駆動信号をトルカ１１ｂに入力して赤外
線映像部１１の視軸を回転する。視軸の回転角θはジャ
イロセンサ１１ｄにより検出されて振動補償部１６に入
力される。振動補償部１６は視軸回転角θよりアドレス
変位ｘｃ，ｙｃを求める。

【００２２】一方、校正・補正部２３の校正部１３はか
かる視軸回転走査時に各検知素子から出力される画像信
号データを平滑化し、各素子の平滑データ（基準デー
タ）を用いて素子毎に特性のバラツキを補正する校正デ
ータを作成し、補正部１４は各検知素子から出力される
画像信号データを各素子の校正データに基づいて補正し
て第１ＲＡＭ１５ａに記憶する。尚、メモリアドレス生
成部１６ｄは画像信号データをＲＡＭへ書き込む際、書
き込みアドレスの操作（変更）をせず検知素子対応のメ
モリアドレスにそのまま書き込む（図３参照）。

【００２３】ついで、次のフレーム画像について上記と
同様の処理を行って第２ＲＡＭ１５ｂに書き込むと共
に、第１ＲＡＭ１５ａより画像信号データを読み出して
出力する。この場合、メモリアドレス生成部１６ｄは読
み出しアドレス（ｘ，ｙ）をｘ′＝ｘ−ｘc，ｙ′＝ｙ−ｙc により補正し、補正後のアドレス（ｘ′，ｙ′）より画
像信号データを読み出す。これにより、視軸振動に伴う
画像の振動を補償する。以後、ＲＡＭ１５ａ，１５ｂを
交互に切り換えて上記動作を繰り返す。以上のようにす
れば、視軸を振動させているため、外部から撮像部に入
る目標は全て移動目標になり、固定目標であっても移動
しているのと等価になり、固定目標の画素信号が減衰、
消失することはない。又、メモリアドレスの補正をして
いるため、視軸振動に伴う画像の振動を補償してあたか
も視軸振動させてないのと等価の映像信号を出力するこ
とができる。以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々
の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するもので
はない。

【００２４】

【発明の効果】以上本発明によれば、視軸を振動させて
いるため、外部から撮像部に入る目標は全て移動目標に
なり、固定目標であっても移動しているのと等価にな
り、固定目標の画素信号が減衰、消失することはない。
又、メモリアドレスの補正をしているため、視軸振動に
伴う画像の振動を補償してあたかも視軸振動させてない
のと等価の映像信号を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の赤外線映像装置の構成図である。

【図３】メモリアドレス生成の原理説明図である。

【図４】メモリアドレス生成の別の原理説明図である。

【図５】従来の赤外線映像装置の構成図である。

【図６】校正・補正部の構成図である。

【符号の説明】

１１・・赤外線映像部１２・・視軸振動部１３・・校正部１４・・補正部１５・・画像信号データを記憶するメモリ１６・・振動補償部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下前弘樹神奈川県川崎市中原区上小田中1333番地株式会社富士通システム統合研究所内 (72)発明者蒲田政樹神奈川県川崎市中原区上小田中1333番地株式会社富士通システム統合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次元赤外線検知器を備えた赤外線映像
装置において、赤外線映像部の視軸を微少振動させる手段と、二次元赤外線検知器の検知素子各々の出力を平滑化し、
平滑化された各素子からの信号を用いて校正データを作
成する手段と、校正データを用いて素子毎の出力レベルのバラツキを補
正する手段と、補正された各素子からの信号をメモリに書き込む際、あ
るいは、メモリから読み出して映像信号を出力する際
に、視軸振動に基づいて書き込みアドレス、あるいは読
み出しアドレスを制御して視軸振動に伴う画像の振動を
補償する手段とを備えたことを特徴とする赤外線映像装
置。