(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検知器による赤外線画像信号を処理して赤外線画像を表示する赤外線画像信号処理装置に於いて、
前記赤外線検知器による赤外線画像信号をディジタル信号に変換して処理する画像信号処理部を有し、
該画像信号処理部は、前記赤外線画像信号をディジタル信号に変換して入力するフレームメモリ部と、
前記赤外線画像信号の信号レベルに対する画素数を示すヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
該ヒストグラム作成部により作成したヒストグラムの変曲点を求め、該変曲点を境界として温度領域を分け、前記ヒストグラムの変曲点を境界として分けた高温部分に対する閾値より低温部分に対する閾値を大きい値に設定し、該閾値以下の画素数の信号レベルをカットして、残りの信号レベルを並べ直し、前記温度領域対応に信号レベルを割当てて階調変換用データを作成し、該階調変換用データに従って前記フレームメモリ部から読出した赤外線画像信号の階調を変換するヒストグラム演算部とを含む構成を有する
ことを特徴とする赤外線画像信号処理装置。
【請求項２】
前記画像信号処理部は、前記ヒストグラム作成部により作成したヒストグラムの画素数と閾値とを比較する閾値比較部と、前記ヒストグラムの信号レベルに対応して該信号レベルが少なくとも前記ヒストグラムの変曲点以下の信号レベルについて、該信号レベルが小さくなる程、大きい値に設定した閾値を格納して前記ヒストグラムの信号レベルに対応して前記閾値比較部に入力する閾値テーブルと、前記閾値比較部により前記ヒストグラムの画素数が前記閾値以下の信号レベルをカットして並べ直す順序付け処理部と、該順序付け処理部により並べ直した信号レベルに対して階調変換の信号レベルを割当てる階調変換データを生成するヒストグラム演算部と、該ヒストグラム演算部による階調変換データに基づいて前記フレームメモリ部からの赤外線画像信号の階調を変換する信号レベル変換部とを有することを特徴とする請求項１記載の赤外線画像信号処理装置。
【請求項３】
前記画像信号処理部は、前記ヒストグラム作成部により作成したヒストグラムの変曲点を求めて、該変曲点を境界とした低温部分と高温部分とに分け、前記変曲点に於ける画素数を前記高温部分に対する閾値とし、前記低温部分に於ける閾値を、信号レベルが小さい程、大きい値に変化する値として設定した閾値テーブルを設け、該閾値テーブルから前記ヒストグラムの信号レベルに対応した閾値を読出して前記閾値比較部に入力する構成を有することを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線画像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線検知器を用いた赤外線撮像装置による赤外線画像信号を処理して、赤外線画像の背景内の観測物体等を識別可能とするように表示できる赤外線画像信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線撮像装置は、その視野内の温度に対応した放射レベルの赤外線を検出して、赤外線画像を表示可能とするものである。従って、可視光線を検出して画像表示を行う通常のテレビカメラとは異なり、夜間等に於ける撮像視野内の画像も表示可能である。従って、監視カメラ，暗視カメラ，サーモグラフィ，リモートセンシング，前方監視装置等の広い分野で利用されており、例えば、移動体に搭載して走行中又は飛行中の前方監視等にも利用されている。
【０００３】
又赤外線撮像装置に用いる赤外線検知器は、例えば、３〜５μｍ帯用として、ＰｔＳｉ，ＩｎＳｎ，ＨｇＣｄＴｅが主として使用され、８〜１２μｍ帯用として、ＨｇＣｄＴｅが主として使用されている。なお、ＨｇＣｄＴｅは、組成比によって広い波長範囲に於ける感度を有するものである。このように、赤外線検知器の波長感度に対応して光学系も構成されるもので、何れかの帯域用、又は両方の帯域用として光学系と検知器とを切替える構成等も知られている。
【０００４】
又赤外線検知器は、極低温から極高温までの幅広い温度範囲にわたる赤外線検知が可能である。従って、赤外線検知器により赤外線を検知して電気信号に変換したアナログの赤外線画像信号をディジタル信号に変換して処理し、温度分解能を高くする為に、通常は１２ビット以上のディジタル信号に変換するものである。これに対して、表示装置に表示した場合の人間の目による分解能は２５６階調程度である。そこで、１２ビットの赤外線画像信号を８ビットに変換して表示する構成が採用されている。このようなｎビット（例えば、１２ビット）のディジタル赤外線画像信号をｍビット（例えば、８ビット）のディジタル赤外線画像信号へ変換することを階調変換と称するものである。
【０００５】
このような階調変換の機能を含む従来の赤外線画像信号処理装置は、例えば、図１８に示すように、赤外線透過レンズや光学走査機構等を含む光学系１０１を介して赤外線検知器１０２に観測領域から放射される赤外線を入射し、その出力信号を増幅器１０３により増幅し、Ａ／Ｄ変換器１０４により前述の１２ビット構成のディジタル赤外線画像信号に変換してフレームメモリ１０５に入力し、又ヒストグラム作成部１０７により信号レベル対画素数のヒストグラムを作成し、ヒストグラム変換部１０８により、ヒストグラムによる画素数が、予め設定した一定値の閾値より少ないものをカットして、信号レベル数の割当てを変更し、この変更に従ってフレームメモリ１０４の読出制御を行うことにより、前述の１２ビット構成のディジタル赤外線画像信号を８ビット構成のディジタル赤外線画像信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器１０６によりアナログ赤外線画像信号に変換して、図示を省略したモニタに入力し、赤外線画像を表示する。
【０００６】
この場合のヒストグラムと階調変換について図１９を参照して説明する。同図の（Ａ）は原画像のヒストグラム、即ち、ｎビット構成の場合の２n −１の信号レベル（ｎ＝１２の場合は、４０９５レベル）を横軸に、それぞれの信号レベル対応のＰｉｘｅｌ（画素数）を縦軸としたヒストグラムを示す。このようなヒストグラムをヒストグラム作成部１０７に於いて作成すると、ヒストグラム変換部１０８は、予め設定した一定値の閾値と比較し、画素数が閾値以下の信号レベルをカットして並べ直すもので、その結果、（Ｂ）に示すものとなる。なお、Ｎは前述のカットにより残存した信号レベル数を示す。
【０００７】
この並べ直した信号レベルを、表示レベル（例えば、２５６階調の８ビット）へ均等に割当てる。即ち、（Ｃ）に示すように、並べ直したＮ個の信号レベルを横軸に、割当てる階調レベル（例えば、８ビットによる２５６階調）を縦軸とする。そして、この変換関係を基に１２ビット構成の赤外線画像信号を８ビット構成に変換する為の変換データを作成する。この変換データは（Ｄ）に示すものとなる。即ち、原画像の信号レベル（例えば４０９５レベル）を横軸に、変換後の信号レベル（例えば２５５レベル）を縦軸に、原画像と、処理後の濃度値（信号レベル）との関係を示すものとなる。従って、変換後のヒストグラムは、（Ｅ）に示すとものとなる。即ち、（Ｂ）に示すヒストグラムと類似したヒストグラムとなり、原画像を忠実に処理した画像として表示することができる。
【０００８】
前述のように階調変換を行って赤外線画像を表示する場合に、背景内に高温又は低温の物体が移動した時、その撮像画面内であれば、ヒストグラムは変化しないから、その物体を背景と区別できるように表示することができる。しかし、高温又は低温の物体が撮像画面内を高速で通り過ぎる場合又は赤外線撮像装置側が高速で移動する場合、１画面内の赤外線のレベル及び分布が変化するから、ヒストグラムも変化する。このヒストグラムの変化により、階調変換の変換データが変化するから、高温又は低温の物体と背景との表示関係が変化して、その観測すべき物体の視認性が劣化する。
【０００９】
そこで、このような問題を解決する為に、前述のヒストグラムを予め定めた一定値の閾値と画素数とを比較し、閾値以下の画素数の信号レベルをカットして、複数の温度領域毎のヒストグラムを作成し、分割温度領域の信号レベル数に応じて、階調変換後の信号レベル数を割当てる手段により、高温又は低温の物体が高速で横切った場合でも、その物体を背景とは区別できるように表示し、又フレーム毎に赤外線レベルの分布が変化する場合に、ヒストグラムを複数フレームについて平均化することにより、ヒストグラムのフレーム毎の変化に基づく表示画面の変動を抑制し、又フレーム間のヒストグラムの差分に基づいて階調変換を行う手段が提案されている（例えば、特開２００１−１５４６４６号公報参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線撮像装置の視野内に、例えば、空と地上とを含み、飛翔物体又は地上走行物体を観測物体とする場合、地上は常温付近であり、空はそれより低温である。従って、低温部分と高温部分とに分けることができる。例えば、赤外線撮像装置の視野内に空を含まない場合、図２０の２０１に示すような地上のみを撮像した赤外線画像信号についてのヒストグラムが得られる。これを基に階調変換すると、２０２に示すものとなる。これに対して、赤外線撮像装置の視野内に空と地上とを含む場合は、図２０の２１１に示すようなヒストグラムが得られる。即ち、空は低温領域であり、地上はそれより高温の領域を形成している。そして、所定の閾値を設定して、閾値以下の画素数の信号レベルをカットし、残った信号レベルを並べ直して階調変換すると、２１２に示すヒストグラムが得られる。
【００１１】
赤外線撮像装置による観測物体としての飛行機等のの飛翔物体は、通常高温を含むから、低温領域の空の部分に於いて明瞭に表示することができる。これに対して、地上に於ける走行車両等の観測物体は、地上の温度に比較して極端な温度差がない場合もあるから、これを明瞭に表示して、視認性を高くことが望ましいものである。又地上に於ける観測物体の位置は、地形や建造物等を目標にして確認することができるが、飛翔物体の場合、その位置は、例えば、雲等を目標にして確認することができる。従って、空の部分を総て同一信号レベルとすると、同一輝度の表示内容となり、高温の飛翔物体を撮像した場合に、それを表示できるが、その位置の確認は困難となる。その為に、空の部分にも所定の信号レベル数を割当てて雲等も表示可能とする必要がある。
【００１２】
又空の部分の信号レベルは、四季に応じて又は天候に応じて変化するものであり、その場合も、前述の従来例に於いては、ヒストグラムと、一定の閾値とを比較し、閾値以下の画素数の信号レベルをカットして、階調変換を行うものであるから、空と地上との部分に対する信号レベルの割当数が変化し、観測物体の表示状態が変化して視認性が低下する問題がある。
【００１３】
本発明は、原画像のヒストグラムの性質に応じて閾値を変化させ、低温領域に比較してそれより高温の領域に対する信号レベル数の割当てを多くして、観測物体の視認性を向上することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の赤外線画像信号処理装置は、図１を参照して説明すると、赤外線検知器２による赤外線画像信号を処理して赤外線画像を表示する赤外線画像信号処理装置であって、赤外線検知器２による赤外線画像信号をディジタル信号に変換して処理する画像信号処理部５を有し、この画像信号処理部５は、赤外線画像信号をディジタル信号に変換して入力するフレームメモリ部１０と、赤外線画像信号の信号レベルに対する画素数を示すヒストグラムを作成するヒストグラム作成部１１と、このヒストグラム作成部１１により作成したヒストグラムの変曲点を求め、この変曲点により温度領域を分け、且つ変曲点に於ける画素数を閾値とし、この閾値以下の画素数の信号レベルをカットして、残りの信号レベルを並べ直し、各温度領域対応に信号レベルを割当てて階調変換用データを作成し、この階調変換用データに従って、フレームメモリ部から読出した赤外線画像信号の階調を変換するヒストグラム演算部１２とを含む構成を有するものである。
【００１５】
又画像信号処理部５は、ヒストグラム作成部により作成したヒストグラムに含まれる高調波成分をローパスフィルタにより除去して微分して変曲点を求める微分処理部と、変曲点に於ける画素数を閾値として、ヒストグラムを構成する信号レベル対応の画素数と比較する閾値比較部と、この閾値比較部により閾値以下の画素数の信号レベルをカットして並べ直す順序付け処理部と、変曲点により空部分等の低温部分と地上部分等の高温部分との温度領域に分けて、低温部分に対する信号レベルの割当処理を行う低温部分ヒストグラム演算部と、高温部分に対する信号レベルの割当処理を行う高温部分ヒストグラム演算部と、低温部分ヒストグラム演算部と高温部分ヒストグラム演算部とによる階調変換データを合成して、フレームメモリ部から読出した赤外線画像信号の階調を変換する信号レベル変換部とを有するものである。又ヒストグラム作成部１１により作成したヒストグラムの変曲点を求め、この変曲点により温度領域を分け、ヒストグラムの変曲点を境界として分けた高温部分に対する閾値より、低温部分に対する閾値を大きい値に設定し、この閾値以下の画素数の信号レベルをカットして、残りの信号レベルを並べ直し、各温度領域対応に信号レベルを割当てて階調変換用データを作成し、この階調変換用データに従ってフレームメモリ部から読出した赤外線画像信号の階調を変換するヒストグラム演算部１２を含む構成とすることができる。
【００１６】
又画像信号処理部５は、ヒストグラム作成部１１により作成したヒストグラムの画素数と閾値とを比較する閾値比較部と、ヒストグラムの信号レベルに対応して信号レベルが少なくともヒストグラムの変曲点以下の信号レベルについて、信号レベルが小さくなる程、大きい値に設定した閾値を格納し、ヒストグラムの信号レベルに対応して閾値比較部に入力する閾値テーブルと、閾値比較部によりヒストグラムの画素数が閾値以下の信号レベルをカットして並べ直す順序付け処理部と、この順序付け処理部により並べ直した信号レベルに対して階調変換の信号レベルを割当てる階調変換データを生成するヒストグラム演算部と、このヒストグラム演算部による階調変換データに基づいてフレームメモリ部からの赤外線画像信号の階調を変換する信号レベル変換部とを有することとができる。又画像信号処理部５は、ヒストグラム作成部１１により作成したヒストグラムの変曲点を求めて、この変曲点を境界とした低温部分と高温部分とに分け、変曲点に於ける画素数を高温部分に対する閾値とし、低温部分に於ける閾値を、信号レベルが小さい程、大きい値に変化する値として設定した閾値テーブルを設け、この閾値テーブルからヒストグラムの信号レベルに対応した閾値を読出して閾値比較部に入力する構成を有することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の説明図であり、１は赤外線透過レンズや光学走査系を含む光学系、２は赤外線検知器、３は増幅器、４はＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）、５は画像信号処理部、６はＤＡ変換器（Ｄ／Ａ）、７はモニタ、１０はフレームメモリ部、１１はヒストグラム作成部、１２はヒストグラム演算部、１３，１４はセレクタ（ＳＥＬ）、１５，１６，１７はフレームメモリ（ＲＡＭ）、１８は加算器、１９はヒストグラム作成用メモリ（ＲＡＭ）、２０はバッファ回路、２１はヒストグラム変換用メモリ（ＤＰ−ＲＡＭ）、２２はヒストグラム格納用兼ＤＳＰ作業用メモリ（ＲＡＭ）、２３はＤＳＰプログラム格納用メモリ（ＲＯＭ）、２４はプロセッサ（ＤＳＰ；ディジタル・シグナル・プロセッサ）を示す。又各メモリに対するＡはアドレス、Ｄはデータを示す。
【００１８】
観測領域（赤外線撮像視野内）から放射される赤外線を光学系１を介して赤外線検知器２に入射し、赤外線レベル（観測領域内の温度）に対応したレベルの信号を出力し、増幅器３により増幅し、ＡＤ変換器４により例えば１２ビット構成のディジタル赤外線画像信号に変換する。このディジタル赤外線画像信号を画像信号処理部５に入力して階調変換を行い、例えば８ビット構成のディジタル赤外線画像信号に変換してＡＤ変換器６に入力し、アナログ赤外線画像信号に変換してモニタ７に入力し、例えば２５６階調で赤外線画像を表示する。
【００１９】
画像信号処理部５は、フレームメモリ部１０と、ヒストグラム作成部１１と、ヒストグラム演算部１２とを有し、フレームメモリ部１０は、複数のフレームメモリ１５，１６，１７と、それらを切替えるセレクタ１３，１４とを含み、フレームメモリ１５，１６，１７は、それぞれ赤外線画像信号の１フレーム分を書込むことができる容量のメモリであり、セレクタ１３，１４により、赤外線画像信号を書込むフレームメモリと、読出すフレームメモリとをフレーム毎に順次切替える場合を示し、３面構成の場合を示す。即ち、ヒストグラム作成に１フレーム、階調変換に１フレーム、階調変換後のヒストグラム算出に１フレームの合計３フレーム分の時間が必要となるから、フレームメモリを３面構成としている。なお、制御構成によっては２面構成とすることも可能である。
【００２０】
又ヒストグラム作成部１１は、加算器１８とヒストグラム作成用メモリ１９とバッファ回路２０とを含む構成を有し、ＡＤ変換器４により変換した１２ビット構成の赤外線画像信号をアドレスＡとしてヒストグラム作成用メモリ１９をアクセスし、読出したデータＤに対して加算器１８により１を加算して書込むものである。従って、信号レベルをアドレスとした画素数を示す内容となり、フレーム毎のヒストグラムを作成することができる。
【００２１】
又ヒストグラム演算部１２は、ヒストグラム変換用メモリ２１と、ヒストグラム格納用兼ＤＳＰ作業用メモリ２２と、ＤＳＰプログラム格納用メモリ２３と、プロセッサ（ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰ）２４とを含む構成を有し、ヒストグラム変換用メモリ２１は、デュアルポートメモリの構成の場合を示し、一方のポートにプロセッサ２４から変換用データ（８ビット構成）を書込み、フレームメモリ部１０からの例えば１２ビット構成の赤外線画像信号の信号レベルをアドレスとして、デュアルポートメモリの他方のポートから変換用データを読出すことにより、階調変換を行うことができる。又ヒストグラム格納用兼ＤＳＰ作業用メモリ２２は、ヒストグラム作成部１１のヒストグラム作成用メモリ１９の内容を転送して格納するもので、プロセッサ２４は、このヒストグラムを基に階調変換の為のデータを作成し、ヒストグラム変換用メモリ２１に書込むものである。
【００２２】
本発明は、プロセッサ２４に於けるヒストグラムの処理に於いて、一定の閾値を設定するものではなく、ヒストグラムの性質に従って設定するものである。例えば、図２に示すように、横軸を２n −１（ｎ＝１２ビットの場合、４０９５）の信号レベルとし、縦軸を画素数とした原画像のヒストグラムを（Ａ１）とすると、従来は、一定の閾値以下の画素数の信号レベルをカットして並べ直し、信号レベルを割当てることにより階調変換を行うもので、横軸を２m −１（ｍ＝８ビットの場合、２５５）の信号レベルとし、縦軸を画素数とした（Ａ２）に示すヒストグラムとなる。この場合、地上部分に対してはＮａの信号レベル数を割当てることになる。
【００２３】
これに対して、本発明の一実施の形態に於いては、図２の（Ｂ１）に示すように、原画像のヒストグラムの曲線に於ける変曲点Ａを求め、この変曲点Ａを低温部分の空部分と高温部分の地上部分との境界とする。又この変曲点Ａの画素数を閾値に設定する。そして、この閾値以下の画素の信号レベルをカットし、階調変換に於いて信号レベルＢを設定して、空部分に割当てる信号レベル数と、地上部分に割当てる信号レベル数とを定める。それにより、空部分にも信号レベル数を割当てると共に、地上部分に割当てる信号レベル数Ｎｂを、Ｎｂ＞Ｎａの関係として、地上の観測物体の視認性を維持できるように、階調変換を行うことができる。又赤外線撮像装置側の高速移動或いは高温物体の高速移動によるフレーム毎の赤外線信号レベルの分布の変化に従って原画像のヒストグラムが変化しても、階調変換によるヒストグラムの変化が抑制されるから、観測物体の視認性を改善できる。
【００２４】
図３は本発明の一実施の形態の要部説明図であり、３１はフレームメモリ部、３２は信号レベル変換部、３３は原画像ヒストグラム作成部、３４は閾値比較部、３５は順序付け処理部、３６はローパスフィルタ、３７は微分処理部、３８はセレクタ（ＳＥＬ）、３９は空部分のヒストグラム演算部、４０は地上部分のヒストグラム演算部、４１はヒストグラム合成部を示し、図１の画像信号処理部５の機能を示す。
【００２５】
フレームメモリ部３１は、図１のフレームメモリ部１０の機能に相当し、原画像ヒストグラム作成部３３は、図１のヒストグラム作成部１１の機能に相当し、他の構成は図１のヒストグラム演算部１２の機能に相当する。原画像ヒストグラム作成部３３により作成したヒストグラムは、図２の（Ａ１），（Ｂ１）に示すような滑らかな曲線からなるものではなく、細かな凹凸、即ち、高調波成分を含むものであるから、ローパスフィルタ３６により、この高調波成分を除去し、微分処理部３７により微分する。それによって、滑らかなヒストグラム曲線となり、微分処理部３７による微分処理によって、図２の（Ｂ１）に示す変曲点Ａを求めることができる。この変曲点Ａは、低温部分の空部分と、高温部分の地上部分との境界を示すものとなる。又変曲点Ａに於ける画素数は零でない場合が一般的であり、従って、この変曲点Ａに於ける画素数を閾値として設定する。
【００２６】
又原画像のヒストグラムを閾値比較部３４に於いて前述の閾値と比較し、閾値以下の画素数の信号レベルをカットし、残った信号レベルを順序付け処理部３５に於いて再配置する。又微分処理部３７の微分出力信号、即ち、変曲点を空部分と地上部分との境界として、セレクタ３８を制御する。空部分のヒストグラム演算部３９と地上部分のヒストグラム演算部４０とに於いてそれぞれヒストグラムを作成し、ヒストグラム合成部４１に於いて合成し、例えば、図２の（Ｂ２）に示すヒストグラムを形成して、信号レベル変換部３２に於いて階調変換を行う。前述の閾値比較部３４に加える閾値は、前述のように、変曲点Ａに於ける画素数を基に設定するもので、四季に応じて、又天候に応じて変曲点Ａの信号レベルが変化しても、空部分と地上部分との温度領域に対応した処理が可能となる。
【００２７】
図４，図５及び図６は本発明の一実施の形態のフローチャートであり、図１及び図３を参照して説明する。ヒストグラム作成部１１のヒストグラム作成用メモリ１９をフレーム毎にリセットし（ａ１）、ＡＤ変換器４により変換したデータ（１２ビット構成の赤外線画像信号の信号レベル）をメモリアドレスＡとして、加算器１８により１を加算する（ａ２）。即ち、信号レベル対応の画素数をカウントアップすることになる。そして、全画素のデータ（１フレーム分）終了か否かを判定し（ａ３）、終了していない場合はステップ（ａ１）に移行し、１フレーム分について終了した場合は、信号レベルに対する画素数を示す１フレーム分についてのヒストグラムが作成されるから、このヒストグラム作成用メモリ１９の内容を、ヒストグラム演算部１２のヒストグラム格納用兼ＤＳＰ作業用メモリ２２に転送する（ａ４）。
【００２８】
この原画像ヒストグラムに対してローパスフィルタ３６（図３参照）により、前述のようにヒストグラム曲線に含まれる高調波成分を除去し（ａ５）、微分処理部３７により微分して、分布の谷の信号レベルＳ１を算出する。即ち、変曲点Ａの信号レベルを求める（ａ６）。この変曲点Ａの信号レベルが、空部分と地上部分との境界の信号レベルを示すものとなる。この場合の変曲点Ａの画素数を閾値とする。
【００２９】
そして、信号レベル０〜Ｓ１、即ち、空部分に於ける閾値以下の画素数の信号レベルをカットし（ａ７）、残った信号レベルを並べ直して、その総数Ｎ１を求める（ａ８）。この時の割当レベルをｉ１’とする。そして、０〜１まで、１／Ｎ１のステップで増加する関数Ｂ１〔ｉ１〕を定義する。即ち、Ｂ１〔ｉ１〕＝ｉ１×１／Ｎ１とする（ａ９）。次に、割当レベルを、表示レベル＝Ｓ２（Ｂ〔ｉ１’〕−１／Ｎ）により変換する（ａ１０）。この変換した値をヒストグラム変換用メモリ２１に保存する（ａ１１）。以上の処理は、空部分の画像データのヒストグラム変換処理を示す。
【００３０】
又信号レベルＳ１〜４０９５に対して、即ち、地上部分に対して、閾値以下の画素数の信号レベルをカットする（ａ１２）。残った信号レベルを並べ直して、その総数Ｎ２を求める。この時の割当レベルをｉ２’とする（ａ１３）。そして、０〜１まで、１／Ｎ２のステップで増加する関数Ｂ２〔ｉ２〕を定義し（ａ１４）、割当レベルを、表示レベル＝（２５６−Ｓ２）×（Ｂ〔ｉ１’〕−１／Ｎ）＋Ｓ２として、８ビットに変換する（ａ１５）。この変換した値を、ヒストグラム変換用メモリ２１に保存する（ａ１６）。以上の処理は、地上部分の画像データのヒストグラム変換処理を示す。
【００３１】
そして、フレームメモリから順次データ（１２ビット）を読出して、ヒストグラム変換用メモリ２１のアドレスＡとし、このアドレスＡによりヒストグラム変換用メモリ２１から階調変換したデータＤ（８ビット）を読出す（ａ１７）。即ち、ヒストグラム変換用メモリ２１に、階調変換データを書込み、フレームメモリから読出した１２ビット構成の赤外線画像信号の信号レベルをアドレスとして、階調変換データの８ビット構成の赤外線画像信号を読出すことになる。そして、階調変換した８ビット構成の赤外線画像信号をＤＡ変換器６によりアナログの２５６階調の赤外線画像信号に変換してモニタ７に入力する（ａ１８）。
【００３２】
図７は本発明の一実施の形態の処理説明図であり、（Ａ）は原画像のヒストグラムを示し、変曲点のレベルＳ１により空部分と地上部分とに分け、閾値以下の画素数の信号レベルをカットし、空部分の信号レベル数Ｎ１と、地上部分の信号レベル数Ｎ２とについて、空部分の順序付けを行うと、（Ｂ）に示すものとなり、地上部分の順序付けを行うと、（Ｆ）に示すものとなる。
【００３３】
そして、（Ｃ），（Ｇ）に示すように濃度値変換を行う。即ち、空部分に対しては、（Ｃ）に示すように、信号レベル数Ｎ１の信号レベルに対して、０〜Ｓ２の信号レベルを割当て、地上部分に対しては、（Ｇ）に示すように、信号レベル数Ｎ２の信号レベルに対して、Ｓ２〜２m −１の信号レベルを割当てる。従って、原画像と変換する濃度値（信号レベル）との関係は、（Ｄ）に示すように、０〜Ｓ１の信号レベルを０〜Ｓ２のレベルとし、Ｓ１〜２n −１の信号レベルをＳ２〜２m −１のレベルに変換することになる。従って、階調変換後のヒストグラムは、（Ｅ）に示すものとなり、空部分にも０〜Ｓ２の信号レベルを割当てることにより、雲の様子等を表示可能とし、且つ地上部分にはＳ２〜２m −１の信号レベルを割当てることにより、地上部分の観測物体の視認性を維持して表示することができる。
【００３４】
図８は本発明の他の実施の形態の要部説明図であり、５１はフレームメモリ部、５２は信号レベル変換部、５３は原画像ヒストグラム作成部、５４は閾値比較部、５５は順序付け処理部、５６はローパスフィルタ、５７は微分処理部、５８はセレクタ（ＳＥＬ）、５９は空部分のヒストグラム演算部、６０は地上部分のヒストグラム演算部、６１はヒストグラム合成部、６２はセレクタ（ＳＥＬ）を示し、図１の画像信号処理部５の機能を示す。
【００３５】
又図３に示す実施の形態の構成に対して、閾値ＴＡ，ＴＢを切替えて、閾値比較部５４に入力するセレクタ６２を設けた構成に相当するもので、図３に於ける各部の名称と同一名称の部分は同一の機能を有するものであり、重複した説明は省略する。
【００３６】
図９は閾値切替えによる処理説明図であり、（Ｃ１），（Ｃ２）は、図２に於ける（Ａ１），（Ａ２）と同一の原画像のヒストグラムと、変換後のヒストグラムとを示し、（Ｄ１），（Ｄ２）は図８に示す構成による原画像のヒストグラムと、変換後のヒストグラムとを示す。
【００３７】
この実施の形態に於いては、原画像ヒストグラム作成部５３により作成したヒストグラムに含まれる高調波成分をローパスフィルタ５６により除去し、微分処理部５７により変曲点Ａを求め、この変曲点Ａ以下の信号レベルを空部分とし、セレクタ６２を制御して閾値ＴＡを選択し、この閾値ＴＡを閾値比較部５４に入力する。又変曲点Ａ以上の信号レベルを地上部分とし、セレクタ６２を制御して閾値ＴＢ（＜ＴＡ）を選択し、この閾値ＴＢを閾値比較部５４に入力する。
【００３８】
従って、図９の（Ｄ１）に示す原画像のヒストグラムに於いて、閾値ＴＡを超えた部分に対してはそれぞれ信号レベルを割当て、又斜線を施して示す閾値ＴＡを超えない部分は、それぞれの０信号レベル近傍及び変曲点Ａの信号レベル近傍にまとめるように信号レベルを割当てる。それにより、地上部分に対して、従来は図９の（Ｃ２）に示すように信号レベル数Ｎａを割当てるものであるが、この実施の形態に於いては、図９の（Ｄ２）に示すように、信号レベル数Ｎｂ（＞Ｎａ）を割当てることができる。それにより、地上部分の観測物体を識別できるように表示し、且つ空部分に於ける雲の形状等も表示することができる。
【００３９】
図１０及び図１１は本発明の他の実施の形態のフローチャートであり、ステップ（ｂ１）〜（ｂ６）は、図４に示すフローチャートのステップ（ａ１）〜（ａ６）と同一であるから重複した説明は省略する。この実施の形態の図１１に示すステップ（ｂ７）に於いて、信号レベル０〜Ｓ１（原画像のヒストグラムの変曲点Ａの信号レベルＳ１）に対して、閾値ＴＡの画素数以下の信号レベルをカットして、空部分の原画像のヒストグラムに対する処理を行う。
【００４０】
又信号レベルＳ１〜４０９５（１２ビット構成の信号レベル）に対して、閾値ＴＢ以下の信号レベルをカットし、地上部分の原画像のヒストグラムに対する処理を行う（ｂ８）。そして、残った信号レベルを並べ直し、割当レベルをｉ’とし、その総数Ｎを求める（ｂ９）。そして、０〜１まで１／Ｎのステップで増加する関数Ｂ〔ｉ〕を、Ｂ〔ｉ〕＝ｉ×１／Ｎと定義する（ｂ１０）。次に、割当レベルを、表示レベル＝２５６（Ｂ〔ｉ〕−１／Ｎ）として、８ビットに変換する（ｂ１１）。この変換した値をヒストグラム変換用メモリ２１（図１参照）に保存し（ｂ１２）、そして、フレームメモリから順次データ（１２ビット）を読出して、ヒストグラム変換用メモリ２１のアドレスＡとし、このヒストグラム変換用メモリ２１から階調変換したデータＤ（８ビット）を読出す（ｂ１３）。そして、ＤＡ変換器６によりアナログの赤外線画像信号に変換してモニタ７に入力する（ｂ１４）。
【００４１】
図１２は本発明の他の実施の形態の処理説明図であり、（Ａ）は原画像のヒストグラムを示し、このヒストグラムの変曲点を境界として空部分と地上部分とに分け、空部分について、閾値ＴＡの以下の画素数の信号レベルをカットし、地上部分について、閾値ＴＢ（＜ＴＡ）以下の画素数の信号レベルをカットする。そして、残った信号レベルに対して順序付けを行うことにより、空部分は（Ｂ）に、地上部分は（Ｆ）にそれぞれ示すものとなる。
【００４２】
そして、（Ｃ），（Ｇ）に示すように濃度値変換（階調変換）を行う。即ち、空部分に対しては、（Ｃ）に示すように、信号レベル数Ｎ１の信号レベルに対して、０〜Ｓ２のレベルを割当て、地上部分に対しては、（Ｇ）に示すように、信号レベル数Ｎ２の信号レベルに対して、Ｓ２〜２m −１のレベルを割当てる。従って、原画像と変換する濃度値（信号レベル）との関係は、（Ｄ）に示すように、０〜Ｓ１の信号レベルを、０〜Ｓ２の信号レベルとし、Ｓ１〜２n −１の信号レベルを、Ｓ２〜２m −１の信号レベルに変換することになる。従って、階調変換後のヒストグラムは、（Ｅ）に示すものとなり、空部分にも０〜Ｓ２の信号レベルを割当てることにより、雲の様子等を表示可能とし、且つ地上部分にはＳ２〜２m −１の信号レベルを割当てることにより、地上部分の観測物体の視認性を維持して表示することができる。
【００４３】
図１３は本発明の更に他の実施の形態の要部説明図であり、７１はフレームメモリ部、７２は信号レベル変換部、７３は原画像ヒストグラム作成部、７４は閾値比較部、７５は順序付け処理部、７６はヒストグラム演算部、７７は閾値テーブルを示し、図１の画像信号処理部５の機能を示す。
【００４４】
閾値テーブル７７は、原画像ヒストグラム作成部７３に於いて作成したヒストグラムの信号レベルをアドレスとし、その信号レベルが小さい程、大きい値の閾値を読出す構成とする。この場合の信号レベルと閾値との関係を、前述の地上部分についてはほぼ一定とし、空部分については一次関数や二次関数等に従って、信号レベルが小さい程、大きい値となるように構成して、閾値テーブル７７に格納することができる。又ヒストグラムの変曲点の画素数を地上部分に対する閾値とし、空部分に対する閾値を前述のように変化する値とし、変曲点の画素数が変動した場合に、閾値テーブル７７に格納した閾値に対して、その差分について加減算し、閾値比較部７４に入力する閾値とすることもできる。又同様に、変曲点の信号レベルが変動し、信号レベルに対応して読出す閾値が変動する場合は、閾値テーブル７４から閾値を読出す為のアドレス（信号レベル）に対して、変曲点の変動分を加減算してアドレスを生成する構成とすることも可能である。
【００４５】
この閾値テーブル７７から読出した信号レベル対応の閾値と、原画像ヒストグラム作成部７３からの信号レベル対応の画素数とを比較し、閾値以下の画素数の信号レベルをカットし、順序付け処理部７５により残った信号レベルを並べ直し、ヒストグラム演算部７６により、空部分と地上部分とに割当てる信号レベルを求め、信号レベル変換部７２に於いて、階調変換する。例えば、１２ビット構成の赤外線画像信号を８ビット構成に変換する。
【００４６】
図１４は閾値設定説明図であり、（Ｅ１），（Ｅ２）は、図２に於ける（Ａ１），（Ａ２）及び図９に於ける（Ｃ１），（Ｃ２）と同様に、従来の原画像のヒストグラムと、変換後のヒストグラムとを示し、（Ｆ１），（Ｆ２）は、この実施の形態の原画像のヒストグラムと閾値テーブル７７による閾値との関係及び変換後のヒストグラムとを示す。この（Ｆ１）に示すように、地上部分に対する閾値を例えば従来と同様の値とし、空部分に対しては、信号レベルが小さい程、大きい値となる閾値とする。
【００４７】
従って、（Ｆ１）に於ける空部分の斜線を施した部分の画素数の信号レベルはカットされ、変換後のヒストグラムは、（Ｆ２）に示すように、空部分に割当てる信号レベル数より地上部分に割当てる信号レベル数Ｎｂが多くなる。それにより、表示した地上部分に於ける観測物体の視認性を向上し、且つ空部分に於ける雲等の形状も表示可能とすることができる。
【００４８】
図１５及び図１６は本発明のその他の実施の形態のフローチャートを示し、ステップ（ｃ１）〜（ｃ４）は、図４に示すフローチャートのステップ（ａ１）〜（ａ４）及び図１０に示すフローチャートのステップ（ｂ１）〜（ｂ４）と同一であるから重複した説明は省略する。この実施の形態の図１５に於けるステップ（ｃ５）に於いて、閾値テーブル７７からの閾値による画素数以下の信号レベルをカットする。そして、残った信号レベルを並べ直して、その総数Ｎを求める。その場合の割当レベルをｉ’とする（ｃ６）。
【００４９】
そして、０〜１まで１／Ｎのステップで増加する関数Ｂ〔ｉ〕を、Ｂ〔ｉ〕＝ｉ×１／Ｎ、と定義する（ｃ７）。次に、割当レベルを、表示レベル＝２５６（Ｂ〔ｉ〕−１／Ｎ）として、８ビットに変換する（ｃ８）。この変換した値をヒストグラム変換用メモリ２１（図１参照）に保存し（ｃ９）、フレームメモリから順次データ（１２ビット）を読出して、ヒストグラム変換用メモリ２１のアドレスＡとし、このアドレスＡによりヒストグラム変換用メモリ２１から階調変換したデータＤ（８ビット）を読出して（ｃ１０）、１２ビットから８ビットに階調変換し、ＤＡ変換器６によりアナログの赤外線画像信号に変換してモニタ７に入力する（ｃ１１）。
【００５０】
図１７は本発明の更に他の実施の形態の処理説明図であり、（Ａ）は原画像のヒストグラムを示し、このヒストグラムの変曲点Ａを境に空部分と地上部分とに分け、空部分については、閾値を信号レベルが小さい程、直線状に大きくなる値とし、地上部分については、一定の閾値とした場合を示す。従って、閾値を超えた画素数の空部分の信号レベル数はＮ１、地上部分の信号レベル数はＮ２となる。この場合、前述の各実施の形態と同様に、変曲点Ａを求めて、その変曲点Ａに於ける画素数を地上部分に対する閾値とし、空部分については、直線状又は曲線状に信号レベルに対応して変化する閾値とすることができる。
【００５１】
このような閾値と比較して、閾値以下の信号レベルをカットして並べ直すと、空部分については（Ｂ）、地上部分については（Ｆ）にそれぞれ示すものとなる。そして、空部分に対しては（Ｃ）に示す濃度値（信号レベル）変換の特性とし、地上部分に対しては（Ｇ）に示す濃度値変換の特性とする。従って、原画像と変換後の濃度値の関係は（Ｄ）に示すものとなる。そして、変換後のヒストグラムは（Ｅ）に示すものとなる。この場合の閾値は、空部分に対して二次曲線等の曲線状に、信号レベルが小さくなる程、大きくなる値とし、地上部分に対しては、変曲点Ａの画素数を基にした一定の値、又は信号レベルが大きい程、小さくなる値に設定することも可能である。又地上部分に対して小さい値で、空部分に対して大きい値となる連続した曲線状に、信号レベルに対する閾値を閾値テーブル７７に設定することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、赤外線撮像装置の撮像領域（視野内）に空部分等の低温部分と、これより温度が高い地上部分等の高温部分とを含む場合に、赤外線画像信号の信号レベルと画素数とによるヒストグラムを作成し、そのヒストグラムの変曲点を、低温部分と高温部分との境界とし、且つこの変曲点に於ける画素数を閾値として、この閾値以下の画素数の信号レベルをカットして並べ直して、低温部分と高温部分とに対する信号レベルの割当てを行って階調変換を行うものであり、低温部分と高温部分との境界に於ける画素数を閾値とし、又は低温部分に対する閾値を高温部分に対する閾値より大きい値とし、又は低温部分に対する閾値を、信号レベルが小さい程、大きい値とすることにより、春夏秋冬等の四季に応じ、或いは、天候による赤外線レベルの変化に対しても、地上部分等の高温部分に対して十分な信号レベル数を割当てることができるから、表示した赤外線画像の中の観測物体を明確に表示可能とすることができる。又低温部分に対しても、或る程度の観測目標が得られる赤外線画像の表示を可能とすることができる利点がある。従って、空と地上とを視野内に含む赤外線画像に於いて、特に地上部分に含まれる観測物体の視認性を向上して表示することができる。又空部分のように、観測物体を表示した時の雲等の観測目標も表示可能とすることができるから、各種の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明図である。
【図２】閾値設定処理の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の要部説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施の形態の処理説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態の要部説明図である。
【図９】閾値切替えを行う処理説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態のフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施の形態のフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施の形態の処理説明図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態の要部説明図である。
【図１４】閾値設定説明図である。
【図１５】本発明の更に他の実施の形態のフローチャートである。
【図１６】本発明の更に他の実施の形態のフローチャートである。
【図１７】本発明の更に他の実施の形態の処理説明図である。
【図１８】従来例の説明図である。
【図１９】従来例の処理説明図である。
【図２０】ヒストグラムの説明図である。
【符号の説明】
１  光学系
２  赤外線検知器
３  増幅器
４  ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）
５  画像信号処理部
６  ＤＡ変換器（Ｄ／Ａ）
７  モニタ
１０  フレームメモリ部
１１  ヒストグラム作成部
１２  ヒストグラム演算部
１３，１４  セレクタ（ＳＥＬ）
１５，１６，１７  フレームメモリ（ＲＡＭ）
１８  加算器
１９  ヒストグラム作成用メモリ（ＲＡＭ）
２０  バッファ回路
２１  ヒストグラム変換用メモリ（ＤＰ−ＲＡＭ）
２２  ヒストグラム格納用兼ＤＳＰ作業用メモリ（ＲＡＭ）
２３  ＤＳＰプログラム格納用メモリ（ＲＯＭ）
２４  プロセッサ（ＤＳＰ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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