KR20060049964A

KR20060049964A - 노이즈 제거 회로 및 그것을 구비한 온도 측정 처리 장치

Info

Publication number: KR20060049964A
Application number: KR1020050061524A
Authority: KR
Inventors: 요우지 다께이; 마사오 쯔끼자와
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2006-05-19
Also published as: TW200610944A; JP2006098223A; TWI266866B; US20060069532A1; KR100650069B1; CN1755336A

Abstract

수광 유닛을 구성하는 써모파일로부터 출력되는 출력 신호는 매우 작은 값으로, 앰프 등에 의해 증폭되고나서, 표시 장치에 영상 출력되는 것으로 되어, 노이즈나 측정 오차의 영향을 받기 쉬운 구성으로 되어 있다. 노이즈나 측정 오차가 혼입되면, 온도 분포 자체에, 왜곡이 발생하여, 표시된 물체를 식별할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 감시 영역마다와의 상대 온도차를 비접촉에 의해 측정하는 수광부와, 수광부 자신의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와, 온도 측정 회로에서 온도와 상대 온도차를 연산하여, 감시 영역마다의 온도를 산출하고, 산출 결과를 출력하는 산출 회로를 구비하고, 산출 회로는 필터 처리부와 평균화 처리부를 갖고, 필터 처리를 행한 후에, 평균화 처리한다.

화소 데이터, 에리어 센서, 써모파일 에리어, 마이크로 컴퓨터, 스캔 회로

Description

노이즈 제거 회로 및 그것을 구비한 온도 측정 처리 장치{NOISE ELIMINATION CIRCUIT AND TEMPERATURE MEASUREMENT PROCESSING DEVICE HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 처리 장치를 도시하는 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 3DDNR 필터의 동작을 나타내는 플로우차트.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 3DDNR 필터의 동작을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 미디어 필터의 동작을 나타내는 플로우차트.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 미디어 필터의 동작을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 중앙값을 구하는 방법을 나타내는 플로우차트.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 이동 평균법의 동작을 나타내는 플로우차트도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 이동 평균법의 동작을 나타내 는 도면.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 프레임간 평균법의 동작을 나타내는 플로우차트.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 프레임간 평균법의 동작을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 전체의 동작을 나타내는 플로우차트.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 전체의 동작을 나타내는 플로우차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 써모파일형 원적외선 에리어 센서

2 : 2차원 써모파일 어레이

3 : 스캔 회로

4 : 온도 센서 디바이스

특허 문헌 1 : 일본 특개 2001-355853호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개 2000-223282호 공보

본 발명은, 물체로부터 방사되는 열, 예를 들면 원적외선 등에 의해, 열선 화상 검출을 행하여, 화재나 사람의 존재 등이나 물체의 온도를 검지하는 온도 측정 처리 장치에 관한 것이다.

열전쌍은, 미소한 인체가 발하는 원적외선이어도, 입사하는 원적외선을 열로 변환하여, 열을 직접 전기로 변환하는 제베크 효과를 이용하여, 직류 전압을 발생하는 장치이다.

상기한 제베크 효과란, 상이한 물질인 이종 금속선의 양단을 접속하고, 한 쪽의 접점을 가열하고, 다른 한쪽을 냉각하면 열 기전력이 발생한다. 이 열 기전력을 발생하는 특성을 말한다. 이 효과를 이용하여 기전력의 크기로부터 접점 사이의 온도차를 측정하기 위한 센서를 열전쌍이라고 한다. 더 많은 수의 열전쌍을 접속하여 출력 전압을 높게 한 것을 열전퇴(써모파일)라고 한다.

상기한 써모파일을 종횡으로 조합하여, 일정 영역 에리어의 열의 변화량을 측정할 수 있도록 한 것을 2차원 써모파일 어레이라고 한다.

또한, 종래, 2차원 써모파일 어레이는, 전자 레인지 등의 천장 면에 장비되어, 데우고자 하는 피측정물의 온도를, 직접 접촉시키지 않고 측정하는 장치로서 이용되고 있다.

구체적으로는, 전자 레인지는, 턴테이블을 2차원 써모파일 어레이의 측정 에리어로 하여, 턴테이블에 올려진 피측정물의 온도 분포를 측정할 수 있다. 상기한 기술은, 참고 문헌 1에 기재되어 있다.

또한, 상기한 2차원 써모파일 어레이의 기술은, 인체 검지의 방법으로서 도 입되고, 2차원 써모파일 어레이를 내장한 조명등이 제안되어 있다.

써모파일은 열의 변화량으로 화재나 사람의 존재를 검출할 수 있어, 온도 측정 처리 장치로서 유용하다. 최근, 써모파일은 화재 경보기나 인체 검출의 시큐러티 장치로서도, 매우 기대되고 있다. 인체 검출의 기술은, 참고 문헌 2에 기재되어 있다.

그러나, 상기 배경 기술에는 이하와 같은 문제가 발생했다. 피탐지 영역을 분할된 에리어마다 배치된 수광 유닛에 이용하여, 피탐지 영역에 투영해낸 온도 분포를 표시한다. 수광 유닛을 구성하는 써모파일로부터 출력되는 출력 신호는 매우 작은 값으로, 증폭기 등에 의해 증폭되고나서, 표시 장치에 영상 출력되는 것으로 되어, 노이즈나 측정 오차의 영향을 받기 쉬운 구성으로 되어 있다.

노이즈나 측정 오차가 혼입되면, 온도 분포 자체에, 왜곡이 발생하여, 표시된 물체를 식별할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명에 따른 주된 발명은, 1개의 화소에 시간적으로 전후하여 발생하는 신호끼리 비교하여 노이즈라고 판단되는 화소를 전후의 화소로 치환하는 치환 처리부와,

1개의 화소에 시간적으로 전후하여 발생하는 신호끼리 평균화하여, 시간적으로 중앙 화소를 평활화하는 평균화 처리부를 구비하고,

상기 치환 처리부에서 치환 처리를 행한 후에, 상기 평균화 처리부에서 평균 화 처리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 첨부 도면 및 본 명세서의 기재에 의해 분명하게 된다.

<실시 형태>

본 발명의 상세 내용을 도면에 따라서 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 온도 측정 처리 장치를 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 온도 측정 처리 장치에서, 써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)는, 내부에 2차원 써모파일 어레이(2), 스캔 회로(3), 온도 센서 디바이스(4)를 갖고 있다.

피탐지 영역(5)은, 온도 측정을 행하는 타깃으로 되는 영역을 나타내고 있다.

피탐지 영역(5)은 렌즈(6)를 통하여, 써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)의 내부에 축소하여 받아들여진다. 2차원 써모파일 어레이(2)는, 렌즈(6)에 의해서 축소된 피탐지 영역(5)을 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다, 원적외선의 양을 비례한 미약한 기전력을 얻는다.

상기 미약한 기전력에 기초하여, 2차원 써모파일 어레이(2)는, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도 정보를 취득할 수 있다.

실제로 2차원 써모파일 어레이(2)가 얻은 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도 정보는, 피탐지 영역(5)과의 2차원 써모파일 어레이(2) 자신과의 온도차이다. 2차원 써모파일 어레이(2)는, 각 분할된 피탐지 영역(5)의 에리어마다, 자신과의 온도차만을 알 수 있다.

2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도는, 온도 센서 디바이스(4)에 의해서, 측정할 수 있다.

따라서, 마이크로컴퓨터(9)는, 온도 센서 디바이스(4)로부터의 온도 정보에 2차원 써모파일 어레이(2)에서 얻은 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도 정보를 연산함으로써, 피탐지 영역(5)의 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다의 온도 정보를 얻을 수 있다.

써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)에 내장된 스캔 회로(3)는, 외부로부터 클럭 신호와 리세트 신호가 입력되어 있다. 스캔 회로(3)는, 리세트 신호가 올 때마다, 스캔 회로(3)의 내부에 탑재된 카운터의 값을 초기화하여, 제로로 되돌린다.

상기 스캔 회로(3)의 내부에 탑재된 카운터는, 입력되는 클럭 신호의 상승에 동기하여, 카운터의 값은 하나씩 증가해간다.

2차원 써모파일 어레이(2)의 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어는, 상부 좌측 코너로부터 순서대로 어드레스를 소유하고 있다. 스캔 회로(3)는, 상기한 하나씩 증가하여 가는 카운트의 값을 이용하여, 2차원 써모파일 어레이(2)에 흔들린 어드레스값을 2차원 써모파일 어레이(2)에 순서대로 출력해간다.

상기한 어드레스를 받은 2차원 써모파일 어레이(2)는, 순차적으로 대응하는 에리어마다 취득된 온도차의 정보를 전위차(전압)로서 출력한다.

상기한 전위차는, 써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)의 출력 단자인 P 단자, N 단자로부터 출력된다. P 단자는 P채널 단자로 극성은 플러스를 의미하며, N 단자는 N 채널 단자로 극성은 마이너스를 의미하고 있다.

써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)로부터 출력된 P 단자, N 단자는, 앰프(7)에 입력된다. 앰프(7)는 차분 증폭 회로로 되어 있고, P 단자와 N 단자의 전위차에 따라서, 전위차를 증폭하여 앰프(7)로부터 출력 신호로서 출력한다.

2차원 써모파일 어레이(2)에서 발생하는 기전력은 미약하기 때문에, 앰프(7)에서는 고배율로 증폭할 필요가 있다.

본 실시예의 앰프(7)는, P 단자의 N 단자의 전위차를 약 수천배로 증폭하여, 저역 통과 필터(LPF)(8)에 출력된다.

LPF(8)는, 저항과 컨덴서로 구성되는 저역 통과 필터이다. LPF(8)는, 앰프(7)로 증폭된 전위차에 포함되는 신호 중, 급격히 높아지는 노이즈 성분을 평활화하여, 마이크로컴퓨터(9) 내부의 12 비트 A/D 컨버터(10)에 출력한다.

12 비트 A/D 컨버터(10)는, LPF(8)로부터 입력된 아날로그 신호를, 12 비트의 디지털 데이터로 변환한다.

또한, 온도 센서 디바이스(4)는, 2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보를 전위차로서 출력한다.

2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보는, 12 비트 A/D 컨버터(11)에 입력되어, 12 비트 A/D 컨버터(11)에 의해, 12 비트의 디지털 데이터로 변환된다.

CPU(12)는, 12 비트 A/D 컨버터(11)로부터의 2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보와, 12 비트 A/D 컨버터(10)로부터의 각 분할된 에리어마다의 2차원 써모파일 어레이(2)와의 온도차를 나타내는 전압 출력을 연산하여, 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다의 온도 정보를 얻는다.

여기서의 온도 정보는, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도와 2차원 써모파일 어레이(2)와의 온도와의 차를 나타내는 상대 온도차로 된다. 즉, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도가, 2차원 써모파일 어레이(2)에 비하여, 상대적으로 온도가 어느 정도 높은지, 낮은지를 알 수 있다.

피탐지 영역(5)의 에리어마다에서의 온도 정보를 얻기 위해서, CPU(12)는, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도와 2차원 써모파일 어레이(2)와의 온도와의 차를 나타내는 상대 온도차에, 2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보를 부가하여 구해간다.

구해진 피탐지 영역(5)의 에리어마다에서의 온도 정보는, CPU(12)에 의해, CPU 버스를 통하여, SRAM1(14)에 기억시킨다. 1회에 측정되는 32×32의 에리어마다의 온도 정보는, 1 프레임이라고 불리고 있고, 하나의 정보 단위로서, 통합하여 처리된다.

본 실시예에서는, 피검지 영역(5)의 온도 측정은 1초 동안에 3회 정도 측정되고, SRAM1(14)에는, 과거 3회의 측정 결과가 기억되어 있다. SRAM1(14)은, 수시로, 새롭게 온도 측정될 때마다, 가장 오래된 측정 결과가 소거되어, 계속 갱신되고 있다. 일련의 처리에 관한 프로그램은, PROM(13)에 기억되어 있다. PROM(13)은, 플래시 ROM이라고 불리는 불휘발성 메모리로 구성되어 있다. 따라서, 프로그램에 수정이 있었던 경우에는, 재기입이 가능하여, 사용성이 좋다.

또한, 도 1에 도시된 SRAM1(14)과 SRAM2(15)는, 개별로 도시되어 있다. CPU에 이용되는 메모리에서는, 일반적으로 전체 메모리를 몇개로 구분하여 관리하고 있다. CPU로부터 메모리에의 액세스가 요구되면, 메모리의 어드레스 정보 등을 기초로 하여, 구분된 메모리의 집합 중에서 대상의 구분을 1개 선택하여, 판독하거나 혹은 기입을 실행한다. 이 때의 메모리의 구분을 뱅크라고 하고 있다.

상기한 뱅크를 이용하여, 메모리를 2개의 뱅크로 나누어서, 각각을 SRAM1(14), SRAM2(15)로 하여, 1개의 SRAM을 2개 나누어서 사용해도 된다.

이 뱅크를 이용한 경우에는, SRAM1(14) 및 SRAM2(15)을 개별로 설치한 경우에 비하여, 내장되어 있는 메모리 어드레스 디코더의 일부를 공유할 수 있기 때문에, 마이크로컴퓨터(9)의 칩 면적을 작게 할 수 있다.

그런데, 도 1에 도시된 표시 신호 장치에 의해, 피검지 영역(5)을, 2차원 써모파일 어레이(2)의 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다 온도 정보를 얻는 것이 가능하다.

열을 직접 전기로 변환하는 제베크 효과를 이용한 비접촉에 의해 온도를 측정하기 때문에, 노이즈나 측정 오차의 영향을 받기 쉽다. 노이즈나 측정 오차의 원인은, 써모파일 자체로부터, 출력되는 신호는 매우 약하고, 앰프(7)에 의해서, 약 수천배로 증폭되는 경우가 있다. 노이즈의 영향이 있는 경우에는, 피검지 영역(5)의 온도 분포를 나타내는 퍼스널 컴퓨터(18)의 화면 상에, 극단적으로 온도가 높은 점, 낮은 점을 나타내는 색으로 되어, 투영해내는 것으로 되어, 잘못 인식하게 된다.

또한, 측정 결과에는, 측정 오차도 포함되어 있고, 본래는 인접하는 써모파일에서 동일한 측정 결과로 되어야 하는 값이 크게 어긋나게 되는 경우가 있다. 이 측정 오차를 억제하기 위해서는, 인접하는 써모파일에서, 평균화 처리함으로써, 측정 오차에 의한 어긋남을 어느 정도의 범위에서, 보정할 수 있다.

그러나, 인접하는 써모파일에서, 평균화 처리를 행하는 경우, 노이즈가 혼입한 경우에는, 인접하는 측정 결과에 악영향을 미치는 것으로 된다.

평균화 처리는, 측정 오차가 억제되는 반면, 노이즈가 혼입된 경우에는, 노이즈의 영향을 인접하는 써모파일의 측정 결과에 영향을 주는 것으로 되어 있다.

평균화를 행하기 전에, 될 수 있는 한 노이즈를 제거할 필요가 있다. 노이즈 제거에 성공하면, 평균값 처리에 의해, 측정 오차를 효과적으로 낮게 억제할 수 있어, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 처리를 행하는 순서가 중요하게 되어, 첫째로 노이즈 제거, 둘째로 평균화 처리 등의 순서대로 된다.

노이즈를 제거하는 방법은, 다방면에 걸쳐, 저항과 컨덴서 등에 의해 구성되는 LPF를 이용한 아날로그 처리나, 마이크로컴퓨터를 이용한 소프트웨어에 의한 디지털 처리 등이 있다.

아날로그 처리는 도 1의 LPF(8)에서 나타낸 저항과 컨덴서에 의해 구성된다. 디지털 처리는 도 1의 A/D 컨버터(10)에 의해 변환되어 디지털 데이터를 이용하여, PROM(13)에 기억된 프로그램에 기초하여, CPU(12)에서, 노이즈를 제거한다.

디지털 처리에 의해, 노이즈를 제거하는 방법은, 예를 들면 3DDNR(3차원 디지털 노이즈 리덕션)이나, 메디안 필터라고 불리는 방법이 있다.

우선, 3DDNR의 구체적 방법에 대하여, 도 2의 플로우차트에 따라서 설명한 다.

CPU(12)는, 2차원 써모파일 어레이(2)로부터의 1 프레임(32×32)의 데이터를 SRAM1(14)에 기억시킨다(S100).

SRAM1(14)에서는, 과거 3회분(3 프레임)의 데이터를 기억할 수 있다. 최신의 프레임을 기억함과 함께, 가장 오래된 프레임을 소거한다(S200).

CPU(12)는, SRAM(14)에 기억한 과거 3회분(3 프레임)의 데이터로부터, 동일한 위치의 화소 데이터 3개를 CPU(12) 내부의 레지스터에 취득한다(S300).

CPU(12) 내부에 취득한 3 화소의 데이터 중, 중앙의 화소를 다른 2개의 화소와 비교하여, 변동이 커지는 경우에는 1개 전의 데이터로 치환하여 SRAM2(15)에 출력한다(S400).

전체 화소가 종료했는지 판별한다(S500).

전체 화소가 종료하지 않은 경우(S500: 아니오), 다음의 3 화소를 선택한다(S600).

전체 화소가 종료한 경우(S500: 예), 처리는 종료한다.

S300과 S400의 동작에 대해서는, 구체적으로 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3의 SRAM1(14)의 기재한 바와 같이, 과거 3회분(3 프레임)의 데이터를 기억할 수 있다. CPU 버스를 통하여, 피검지 영역(5)의 온도 정보를, SRAM1(14)에 기입할 수 있다. 피검지 영역(5)의 온도 정보는, 1초 동안에 3회 측정된다. 즉, 300㎳마다 가장 오래된 온도 정보에 최신의 온도 정보가 덮어 씌워져 갱신된다.

과거 3회분(3 프레임)의 데이터로부터, 동일한 위치의 화소 데이터 3개를 CPU(12) 내부의 제1 레지스터(121), 제2 레지스터(122), 제3 레지스터(123)에 기억한다. 최신의 데이터는 제1 레지스터(121)에 기억하고, 최신보다 하나 오래된 데이터는 제2 레지스터(122)에 기억하고, 최신보다 2개 오래된 데이터는 제3 레지스터(123)에 기억한다.

도 3에서는, 제1 레지스터(121)에 온도 정보인 「1」, 제2 레지스터(122)에 온도 정보인 「18」, 제3 레지스터(123)에 온도 정보인 「1」이 기억된 상태이다. 제2 레지스터(122)에 기억된 「18」이, 제1 레지스터(121)의 「1」 및 제3 레지스터(123)의 「1」에 비하여, 대폭 큰 것을 알 수 있다. 온도의 변화를 측정하는 금회의 열선 탐지기인 경우, 짧은 시간에 큰 수치가 들어가고, 짧은 시간에 큰 수치가 없어진다고 하는 것은, 노이즈가 혼입되었다고 생각하는 것이 일반적이다.

노이즈를 제거하기 위해서, 도 3에 도시된 제1 레지스터(121)와 제3 레지스터(123)에 기억된 값으로부터, 임의의 일정 이상 떨어진 지점에, 임계값을 형성한다. 제2 레지스터(122)에 기억된 값이, 임계값을 초과한 경우, 제2 레지스터(122)에 기억된 값을 출력하지 않고, 대신에, 1개 전의 데이터인 제3 레지스터(123)에 기억된 값을 출력한다.

다음으로, 메디안 필터에 대하여, 도 4의 플로우차트에 따라서 설명한다. CPU(12)는, SRAM1(14)로부터, CPU 버스를 통하여 1 프레임의 에리어 정보를 취득한다(S1100).

1 프레임 단위로 처리하는 이유는, 만약 분할된 에리어마다 에리어 정보를 처리한 경우에는, CPU(12)은 빈번하게 SRAM1(14)에 액세스할 필요에 직면하여, CPU 버스에 과도한 부담이 걸리기 때문이다.

1 프레임의 선두의 3×3의 9 화소를 선택하여, 큰 순서로 열거하여 중앙값을 산출한다(S1200).

3×3의 9 화소의 한가운데의 에리어 정보를 S1200에서 구한 중앙값으로 변환하여, SRAM2(15)에 기입한다(S1300).

전체 화소가 종료하였는지 판별한다(S1400).

전체 화소가 종료하지 않은 경우(S1400: 아니오), 다음의 3×3의 9 화소를 선택한다(S1500).

전체 화소가 종료한 경우(S1400: 예), 처리는 종료한다.

S1200과 S1300의 동작에 대해서는, 구체적으로 도 5를 이용하여 설명한다. 32×32의 에리어 정보(1 프레임)로부터, 선두의 3×3의 9 화소를 선택한다.

3×3의 9 화소 중, 1단째 좌측 코너로부터 1 에리어, 2 에리어, 3 에리어로 되고, 2단째 좌측 코너로부터, 4 에리어, 5 에리어, 6 에리어로 되고, 3단째 좌측 코너로부터, 7 에리어, 8 에리어, 9 에리어로 된다.

따라서, 한가운데는 5 에리어로 된다. 5 에리어의 에리어 정보는, 1 에리어 내지 4 에리어 및, 6 에리어 내지 9 에리어의 에리어 정보에 기초하여 보정되는 것으로 된다. 도 3의 예에서는, 에리어 정보는, 에리어마다의 온도를 나타내는 전압 데이터이고, 5 에리어의 에리어 정보는, 80과 다른 에리어의 에리어 정보에 비하여, 매우 높은 것을 알 수 있다.

온도의 변화를 측정하는 금회의 열선 탐지기의 경우에는, 인접하는 주위의 에리어와, 극단적으로 다른 값을 취하는 것은 생각하기 어렵다. 따라서, 인접하는 에리어마다의 온도를 나타내는 전압 데이터가 극단적으로 상이한 경우에는, 노이즈가 혼입되었다고 생각하는 것이 일반적이다.

도 6에는, 구체적으로 9개의 수치로부터 중앙값을 구하는 방법을 플로우차트로 나타낸다. 9개의 수치로부터, 중앙값을 구하는 방법은, 우선, 9개 중에서 가장 작은 값을 구하여, 가장 작은 값을 제외한다. 다음으로, 8개 중에서 가장 작은 값을 구하여, 가장 작은 값을 제외한다. 이 동작을 반복함으로써, 5개 중에서 가장 작은 값을 구할 수 있다. 9개 중에 5번째로 작은 값은, 중앙값으로 된다.

n개의 데이터를 배열로 정리한다. 이 경우의 n은 정수를 나타내고, 최초 9로 시작된다(S10).

n개의 데이터를 작은 순서로 배열한다(S20).

n개의 데이터 중, 가장 작은 데이터를 제거한다(S30).

데이터의 수를 5와 비교한다(S40).

5보다 큰 경우(S40: 아니오), S10으로 되돌아간다.

5와 동일한 경우(S400: 예), 5개의 데이터를 배열로 정리한다(S50).

5개의 데이터를 작은 순서로 배열한다(S60).

가장 작은 데이터를 중앙값으로 한다(S70). 처리는 종료한다.

도 5의 처리에서는, 도 6의 플로우차트에 의해, 1 에리어 내지 9 에리어까지의 에리어마다의 온도로부터, 크기의 중앙값을 구한다.

5 에리어의 정보를 중앙값으로 변경함으로써, 5 에리어에 혼입한 80이라는 노이즈를 제거할 수 있다.

노이즈를 효과적으로 제거하기 위해서는, 3DDNR(3차원 디지털 노이즈 리덕션)과 메디안 필터를 조합하면, 각각 단독으로 사용한 경우보다, 효과적으로 노이즈를 제거할 수 있다.

또한, 순서도, 먼저 3DDNR을 행한 후에, 메디안 필터를 행한 쪽이, 효과적으로 노이즈를 제거할 수 있다. 먼저 3DDNR을 행하는 쪽이, 효과적인 이유는, 동일한 측정 유닛에서, 단시간에, 극단적으로 큰 수치가 입력되는 것은, 부자연스럽고, 노이즈로서 인식하기 쉽기 때문이다.

노이즈를 제거한 후, 평균화 처리에 의해, 측정 오차를 억제하는 처리를 행한다. 평균화 처리의 방법은, 예를 들면 이동 평균법이나, 프레임간 평균법이 있다.

우선, 이동 평균법에 대하여, 도 7의 플로우차트에 따라서 설명한다.

CPU(12)는, SRAM1(14)로부터, CPU 버스를 통하여 1 프레임의 에리어 정보를 취득한다(S2100).

1 프레임의 선두의 3×3의 9 화소를 선택하여, 9 화소의 평균값을 산출한다(S2200).

3×3의 9 화소의 한가운데의 에리어 정보를 S200에서 구한 평균값으로 변환 하여, SRAM2(15)에 기입한다(S2300).

전체 화소가 종료했는지 판별한다(S2400).

전체 화소가 종료하지 않은 경우(S2400: 아니오), 다음의 3×3의 9 화소를 선택한다(S2500).

전체 화소가 종료한 경우(S2400: 예), 처리는 종료한다.

S2200과 S2300의 동작에 대해서는, 구체적으로 도 3을 이용하여 설명한다. 32×32의 에리어 정보(1 프레임)로부터, 선두의 3×3의 9 화소를 선택한다.

따라서, 한가운데는 5 에리어로 된다. 5 에리어의 에리어 정보는, 1 에리어 내지 4 에리어 및, 6 에리어 내지 9 에리어의 에리어 정보에 기초하여 보정되게 된다. 도 3의 예에서는, 에리어 정보는, 에리어마다의 온도를 나타내는 전압 데이터이고, 5 에리어의 에리어 정보는, 10과 다른 에리어의 에리어 정보에 비하여, 매우 높은 것을 알 수 있다.

도 8의 처리에서는, 1 에리어부터 9 에리어까지의 에리어 정보로부터 평균값 을 구한다. 도 8에서 도시한 1단째 좌측 코너로부터 1 에리어, 2 에리어, 3 에리어로 되고, 2단째 좌측 코너로부터, 4 에리어, 5 에리어, 6 에리어로 되고, 3단째 좌측 코너로부터, 7 에리어, 8 에리어, 9 에리어로 된다.

32×32의 에리어 정보(1 프레임)로부터, 선두의 3×3의 9 화소를 선택한다. 3×3의 9 화소 중, 따라서, 중앙은 5 에리어로 된다. 5 에리어의 에리어 정보는, 1 에리어 내지 9 에리어의 에리어 정보를 더하고, 9로 나누어 평균값을 구한다.

다음으로, 프레임간 평균법에 대하여, 도 9의 플로우차트에 따라서 설명한다.

CPU(12)는, 2차원 써모파일 어레이(2)로부터의 1 프레임(32×32)의 데이터를 SRAM1(14)에 기억시킨다(S3100).

SRAM1(14)에서는, 과거 3회분(3 프레임)의 데이터를 기억할 수 있다. 최신의 프레임을 기억함과 함께, 가장 오래된 프레임을 소거한다(S3200).

CPU(12)는 SRAM1(14)에 기억한 과거 3회분(3 프레임)의 데이터로부터, 동일한 위치의 화소 데이터 3개를 CPU(12) 내부의 레지스터에 취득하여, 3 화소의 평균값을 구한다(S3300).

전체 화소가 종료했는지 판별한다(S3400).

전체 화소가 종료하지 않은 경우(S3400: 아니오), 다음의 3 화소를 선택한다(S3500).

전체 화소가 종료한 경우(S3400: 예), 처리는 종료한다.

S3300의 동작에 대해서는, 구체적으로 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10의 SRAM1(14)의 기재한 바와 같이, 과거 3회분(3 프레임)의 데이터를 기억할 수 있다. CPU 버스를 통하여, 피검지 영역(5)의 온도 정보를, SRAM1(14)에 기입할 수 있다. 피검지 영역(5)의 온도 정보는, 1초 동안에 3회 측정된다. 즉, 300㎳마다 가장 오래된 온도 정보에 최신의 온도 정보가 덮어씌워져 갱신된다.

과거 3회분(3 프레임)의 데이터로부터, 동일한 위치의 화소 데이터 3개를 CPU(12) 내부의 제1 레지스터(121), 제2 레지스터(122), 제3 레지스터(123)에 기억한다. 최신 데이터는 제1 레지스터(121)에 기억되고, 최신보다 1개 오래된 데이터는 제2 레지스터(122)에 기억되고, 최신보다 2개 오래된 데이터는 제3 레지스터(123)에 기억된다.

도 10에서는, 제1 레지스터(121)에 온도 정보인 「11」, 제2 레지스터(122)에 온도 정보인 「15」, 제3 레지스터(123)에 온도 정보인 「13」이 기억된 상태이다. CPU(12)에서는, 제1 레지스터(121), 제2 레지스터(122), 제3 레지스터(123)에 기억된 값으로부터 평균값을 구하고, 제2 레지스터(122)의 값을 출력하지 않고, 대신에, 평균값을 출력한다.

제2 레지스터(122)에 기억된 대신에, 출력된 평균값은, SRAM2(15)에 출력된다.

또한, 측정 오차를 효과적으로 저감하기 위해서는, 이동 평균법과 프레임간 평균법을 조합하면, 각각 단독으로 사용한 경우보다, 효과적으로 측정 오차를 저감할 수가 있다.

또한, 순서도, 먼저 이동 평균법을 행한 후에, 프레임간 평균법을 행한 쪽 이, 효과적으로 측정 오차를 저감할 수 있다. 후에, 프레임간 평균법을 행하는 쪽이, 효과적인 이유는, 동일한 측정 유닛에서, 단시간에, 수치가 상이한 것은, 부자연스럽다. 그 때문에, 퍼스널 컴퓨터(18)의 화면에 투영해내는 최종 단계에서, 프레임간 평균법에 의해, 동일 측정 유닛에서, 시간적인 평균화 처리인 프레임간 평균법을 행하여, 영상 데이터를 정리함으로써, 측정 오차를 경감하는 것이 가능해진다.

도 11은, 상기한 일련의 노이즈 제거 및, 평균화 처리에 대하여, 플로우차트로 나타낸다.

CPU(12)는, 3 프레임(32×32)의 데이터를 취득한다(S4100).

노이즈 제거의 제1단으로서, 도 2 및 도 3에 도시한 3DDNR(3차원 디지털 노이즈 리덕션)을 행한다(S4200).

노이즈 제거의 제2단으로서, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시한 메디안 필터를 행한다(S4300).

평균화 처리의 제1단으로서, 도 7 및 도 8에 도시한 이동 평균법을 행한다(S4400).

평균화 처리의 제2단으로서, 도 9 및 도 10에 도시한 프레임간 평균법을 행한다(S4500).

CPU(12)는, 노이즈 제거, 평균화 처리된 데이터를, 영상 데이터로서 출력한다(S4600).

도 11의 처리에서는, 노이즈 처리와 평균화 처리를 분리하여 행하였지만, 3 차원 처리, 2차원 처리를 나누어서 행하는 방법이어도 된다.

도 12는 제1 단계로서 3차원 처리를 행하고, 계속해서 제2 단계로서 2차원 처리를 행하는 경우의 플로우차트를 나타낸다.

3차원 처리를 행하는 경우에도, 3차원 노이즈 제거를 행하는 3DDNR(3차원 디지털 노이즈 리덕션)을 행한다(S4200). 3차원 평균화 처리를 행하는 프레임간 평균법을 행한다(S4500).

계속해서, 2차원 노이즈 제거를 행하는 메디안 필터를 행한다(S4300). 2차원 평균화 처리를 행하는 이동 평균법을 행한다(S4400).

3차원 처리, 2차원 처리를 분리하여 행하여도, 동등한 효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여, 그 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 노이즈 성분을 포함한 상태에서 신호를 입력하고, 마이크로컴퓨터를 이용한 소프트웨어 처리에 의해 노이즈를 제거하고, 그 후에 평균화 처리함으로써, 측정 오차의 영향을 억제할 수 있어, 노이즈 제거와 측정 오차를 동시에 억제함으로써, 측정 정밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 열선 탐지기에 이용함으로써, 해상도가 향상되기 때문에, 표시된 물체를 특정하기 쉬워, 정밀도가 좋은 화재 경보기나 인체 검출의 시큐러티 장치를 작 성할 수 있다고 하는 이점을 들 수 있다.

Claims

1개의 화소에 시간적으로 전후하여 발생하는 신호끼리 비교하여, 노이즈라고 판단되는 화소를 전후의 화소로 치환하는 치환 처리부와,

상기 1개의 화소에 시간적으로 전후하여 발생하는 신호끼리 평균화하여, 상기 1개의 화소를 평활화하는 평균화 처리부를 구비하고,

상기 치환 처리부에서 치환 처리를 행한 후에, 상기 평균화 처리부에서 평균화 처리하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

상기 1개의 화소와 그 1개의 화소의 주위를 평균화하여, 상기 1개의 화소를 평활화하는 평균화 처리부를 구비하고,

중앙 화소와 그 중앙 화소의 주위와의 신호끼리 비교하여, 노이즈라고 판단되는 상기 중앙 화소를 그 중앙 화소의 주위의 화소로 치환하는 치환 처리부와,

상기 중앙 화소와 그 중앙 화소의 주위를 평균화하여, 상기 중앙 화소를 평활화하는 평균화 처리부를 구비하고,

상기 중앙 화소에 시간적으로 전후하여 발생하는 신호끼리 평균화하여, 상기 중앙 화소를 평활화하는 평균화 처리부를 구비하고,

제1항에 있어서,

상기 치환 처리부는, 시간적으로 연속하는 3 화면분의 중앙의 화상의 데이터를, 남은 2 화면분의 데이터와 비교하여, 그 비교의 결과에 따라서, 상기 중앙의 화상의 데이터를 상기 남은 2 화면분 중 어느 하나의 데이터로 치환하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

제1항에 있어서,

상기 치환 처리부는, 하나의 화소 데이터와, 2차원으로 인접하는 화소 데이터를 비교하여, 그 비교의 결과에 따라서, 상기 하나의 화소 데이터를, 상기 인접하는 화소 데이터 중 어느 하나로 치환하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

제1항에 있어서,

상기 평균화 처리부는, 1개의 화소 데이터와, 2차원으로 인접하는 화소 데이터와의 평균값을 구하고, 상기 1개의 화소 데이터를, 상기 평균값으로 치환하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

제1항에 있어서,

상기 평균화 처리부는, 시간적으로 연속하는 3 화면분의 중앙의 화면의 데이터를, 남은 2 화면분의 데이터와의 평균값을 구하고, 상기 중앙의 화상의 데이터를 상기 평균값으로 치환하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

제1항에 있어서,

상기 치환 처리부는, 시간적으로 연속하는 3 화면분의 중앙의 화상의 데이터를, 남은 2 화면분의 데이터와 비교하여, 그 비교의 결과에 따라서, 상기 중앙의 화상의 데이터를 상기 남은 2 화면분 중 어느 하나의 데이터로 치환함과 함께, 1개의 화소 데이터와, 2차원으로 인접하는 화소 데이터를 비교하여, 그 비교의 결과에 따라서, 상기 1개의 화소 데이터를, 상기 인접하는 화소 데이터 중 어느 하나로 치환한 후에, 상기 평균화 처리부에서 평균화 처리하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

제1항에 있어서,

상기 치환 처리부에서 치환 처리를 행한 후에,

상기 평균화 처리부는, 1개의 화소 데이터와, 2차원으로 인접하는 화소 데이터와의 평균값을 구하고, 상기 1개의 화소 데이터를, 상기 평균값으로 치환함과 함께, 시간적으로 연속하는 3 화면분의 중앙의 화면의 데이터를, 남은 2 화면분의 데이터와의 평균값을 구하고, 상기 중앙의 화상의 데이터를 상기 평균값으로 치환하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 회로.

제1항에 있어서,

상기 치환 처리부는, 시간적으로 연속하는 3 화면분의 중앙의 화상의 데이터를, 남은 2 화면분의 데이터와 비교하여, 그 비교의 결과에 따라서, 상기 중앙의 화상의 데이터를 상기 남은 2 화면분 중 어느 하나의 데이터로 치환함과 함께, 1개의 화소 데이터와, 2차원으로 인접하는 화소 데이터를 비교하여, 그 비교의 결과에 따라서, 상기 1개의 화소 데이터를, 상기 인접하는 화소 데이터 중 어느 하나로 치환한 후에,

감시 영역을 분할하여 감시하도록 배치되고, 상기 감시 영역 내의 열량을 측정하는 복수의 수광 유닛을 갖는 온도 측정 처리 장치에 있어서,

상기 수광 유닛마다 분할된 상기 감시 영역마다와의 상대 온도차를 비접촉에 의해 측정하는 수광부와,

상기 수광부 자신의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와,

상기 온도 측정 회로로부터 온도와 상기 상대 온도차를 연산하여, 상기 감시 영역마다의 온도를 산출하고, 산출 결과를 비교함으로써 노이즈라고 판단되는 값을 치환하는 치환 처리부와, 상기 산출 결과를 평균화함으로써 변화를 평활화하는 평균화 처리부를 갖는 산출 회로를 구비하고,

상기 산출 회로는 상기 치환 처리부에서 치환 처리를 행한 후에, 상기 평균화 처리부에서 평균화 처리하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 처리 장치.

제12항에 있어서,

피탐지 영역을 비접촉에 의해 얻어진 측정값을 증폭하여 이용하는 열선 탐지기에 이용한 것을 특징으로 하는 온도 측정 처리 장치.