(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の放射する赤外線エネルギを検出して熱画像データを生成するテレビ同期タイミングより高速のタイミングで動作する赤外線センサと、この赤外線センサの同期タイミング系の信号に応じてこの熱画像が書き込まれ、テレビ同期タイミング系の信号に応じて書き込まれた熱画像を読み出すことでスキャン変換するフレームメモリと、スキャン変換された熱画像を表示する表示部とともにデータ処理するパソコン等にデータ転送する外部インターフェイスとを備えた赤外線映像装置において、
前記熱画像データを記録し、再生するものであって、その記録は前記赤外線センサのタイミングで実行され、記録済みの熱画像データの再生はテレビ垂直同期信号をトリガ信号とし、このトリガ信号をもとに前記赤外線センサのタイミングで実行され、再生された熱画像データは前記フレームメモリに送出するリアルタイムレコーダを備えたことを特徴とする赤外線映像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速フレームレートの赤外線映像装置に用いるリアルタイムレコーダの記録再生に係り、特に再生画像をスキャン変換してテレビ同期にて表示あるいは外部装置へ転送する時に記録画像を間引くことなく再生する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体は、その温度にしたがって赤外線を放射しており、温度と放射赤外線量は一定の関係にある。この関係を利用して対象物の各部から放射される赤外線を検知し、対象物の温度分布を可視像として構成する赤外線映像装置が公知である。
【０００３】
この赤外線映像装置は、赤外線センサから取り込まれた画像データを、データ補正、ノイズ除去等の処理を施してフレームメモリに記録し、このフレームメモリに記録された熱画像データに表示用の加工を施し、最終的にはテレビ同期の画像データとして表示部に出力するものである。
上述のように、通常この赤外線映像装置は１フレーム分の熱画像しか記録できないが、対象物の温度変化をリアルタイムに記録する記録手段としてリアルタイムレコーダと称する記憶装置を備えた赤外線映像装置も用いられている。
【０００４】
図３に、このリアルタイムレコーダを備えた赤外線映像装置の要部ブロック図を示し、図３を用いてこの赤外線映像装置の動作を説明する。
対象物の放射する赤外線エネルギは赤外線センサ１で検知され、ここで熱画像データが形成され、このデータがデータ補正処理部２に送られ、所定の補正処理が施される。この補正処理後の熱画像データがフレームメモリ３とリアルタイムレコーダ６に送られる。このフレームメモリ３およびリアルタイムレコーダ６はともに半導体メモリにより構成されている。リアルタイムレコーダ６は赤外線センサ１からのタイミング信号をもとにセンサタイミングコントロール部７からのフレーム同期信号等をもとにリアルタイムレコーダコントロール部８でリアルタイムレコーダ６を制御するために必要な信号を生成し、リアルタイムレコーダ６に前記補正後の熱画像データを記録し、またリアルタイムレコーダ６から熱画像データを再生する。
【０００５】
フレームメモリ３は内部に３つのバンクを持ち、書き込みと読み出しでアクセスするバンクを切り換えながら熱画像データのフレームデータを入出力する。この時、書き込みは赤外線センサ１のタイミングで実行され、読み出しはテレビの同期系のタイミングで実行されることによりスキャン変換が実現される。スキャン変換を実行するのはテレビ同期系の表示器に熱画像を表示し、肉眼で確認できるようにするためである。このスキャン変換を制御するのがスキャン変換コントロール部９で書き込み時にはリアルタイムレコーダコントロール部８からの信号でフレームメモリ３に熱画像データを書き込み、読み出し時にはＴＶタイミング発生部１０からの制御信号により書き込まれた熱画像データがフレームメモリ３から読み出される。こうしてスキャン変換により読み出された熱画像データは表示処理部４で所定の処理を施されて図示しない表示部に表示される。また、図示しないパソコン等のデータ処理装置に外部インターフェース部５を介して出力される。
【０００６】
このように、リアルタイムレコーダ６は赤外線センサ１から出力される熱画像データを構成要素である半導体メモリへ動画像として記録し、また既に記録されている熱画像データを再生するものである。この機能により、対象物の高速な温度変化を観測する場合であっても必要とする熱画像データをもれなく記録することができる。更に、この記録熱画像データは外部インターフェイス部５を通じてパソコン等に出力することで、詳細なデータ解析や観測データの管理作業を使用者の都合のよいときに行える利点がある。
【０００７】
前述したように、リアルタイムレコーダ６は、赤外線センサ１のタイミングで書き込み、読み出しが行われ、フレームメモリ３に一旦記録され、ここでテレビの同期系にスキャン変換され、表示部に表示される。従って、赤外線センサ１のフレームレートが１２０分の１秒とテレビのフレームレートである３０分の１秒よりも速い場合は、フレームメモリ３でのスキャン変換処理の関係上赤外線センサ１からのフレームデータに間引きが生じリアルタイムレコーダ６から再生されたすべてのフレーム熱画像データが表示部には表示されないという現象が発生する。スキャン変換の出力レートより入力レートの方が速いからである。
【０００８】
表示部に表示された熱画像を人間が観測する場合はこのような間引きは特に問題とはならないが、外部インターフェイス５を介してパソコンなどにデータ転送して熱画像解析するというような使用方法では、スキャン変換後のすべてのフレームの再生データをもれなく出力しなければならない。肉眼では間引きによるフレームの欠落が判別できないが、パソコン等はすべてのフレームデータを連続入力可能だからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、現状のリアルタイムレコーダを備えた赤外線映像装置は、テレビレートへのスキャン変換後の熱画像データを外部インターフェイスを介してパソコン等に出力する場合間引きが行われ、すべての熱画像データを詳細なデータ解析等に用いることができないという欠点があった。この欠点を解決するためには、リアルタイムレコーダをテレビのフレームレート以下のレートでスロー再生して間引きによるフレームデータの欠落をなくすことが考えられるが、この方法には非同期のスキャン変換タイミングにより同一フレームデータが連続して出力されてしまうという欠点があった。
本発明は、上記課題を解決するために、リアルタイムレコーダをテレビの同期系に同期した再生動作を可能とし、再生動作とスキャン変換動作を同期させることでフレームデータの欠落なくスキャン変換可能な再生動作を可能とするリアルタイムレコーダを備えた赤外線映像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明になる赤外線映像装置は、対象物の放射する赤外線エネルギを検出して熱画像データを生成するテレビ同期タイミングより高速のタイミングで動作する赤外線センサと、この赤外線センサの同期タイミング系の信号に応じてこの熱画像が書き込まれ、テレビ同期タイミング系の信号に応じて書き込まれた熱画像を読み出すことでスキャン変換するフレームメモリと、スキャン変換された熱画像を表示する表示部とともにデータ処理するパソコン等にデータ転送する外部インターフェイスとを備えた赤外線映像装置において、前記熱画像データを記録し、再生するものであって、その記録は前記赤外線センサのタイミングで実行され、記録済みの熱画像データの再生はテレビ垂直同期信号をトリガ信号とし、このトリガ信号をもとに前記赤外線センサのタイミングで実行され、再生された熱画像データは前記フレームメモリに送出するリアルタイムレコーダを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、記録済みの熱画像データの再生はテレビ垂直同期信号をトリガ信号とし、このトリガ信号をもとに前記赤外線センサのタイミングで実行するようにしたので、このタイミングで熱画像データが1フレーム分リアルタイムレコーダから再生された後、２つめのテレビ垂直同期信号が入力されるまで再生を停止する。再生された熱画像データは前記赤外線センサのタイミングでフレームメモリの1つのバンクに書き込まれ、テレビ同期タイミング系の信号でフレームメモリのこのバンクから読み出される。この読み出しはテレビ同期タイミング系のフレームレートで実行される。このフレームメモリの読み出し終了までには２つめのテレビ垂直同期信号がトリガとなり、リアルタイムレコーダから熱画像が１フレーム分再生され、前記フレームメモリの別のバンクに書き込まれる。前記バンクからの読み出しが終了するとこの別のバンクから熱画像を読み出す。こうしてリアルタイムレコーダをテレビの同期タイミング系に同期した再生動作を可能とし、再生動作とスキャン変換動作を同期させることとしたのでフレームデータの欠落なくスキャン変換可能な再生動作が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図を用いて詳しく説明する。
図１は本発明の一実施の形態であるリアルタイムレコーダを備えた赤外線映像装置のうちで本発明の動作を説明する上での要部ブロック図、図２は同じく本発明の動作を説明するタイミングチャート図である。
【００１３】
図１において、従来のリアルタイムレコーダを備えた赤外線映像装置と同じ構成のものは同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１において、８１は従来のリアルタイムメモリコントロール部８のうちの一部である読み出しを制御するリアルタイムレコーダリードコントロール部、９１および９２、９３は従来のスキャン変換コントロール部９の内部であり、それぞれフレームメモリの書き込みを制御するフレームメモリライトコントロール部、フレームメモリリードコントロール部、この両者からの信号を書き込み読み出しに応じて所要の信号を出力するセレクタ、１００はセンサ系のタイミング信号をテレビ系のクロックに、テレビ系の信号をセンサ系のクロックに同期させてそれぞれ他の系統制御系に信号を送出するリアルタイムレコーダ／フレームメモリクロック同期処理部である。ここで、センサ系のフレームレートは１／１２０秒であり、テレビ系のフレームレートは１／３０秒であり、センサ系の同期信号とテレビ系の同期信号は互いに非同期である。
【００１４】
図２において（ａ）は同期化ＴＶ垂直同期信号、（ｂ）はセンサフレーム同期信号、（ｃ）は再生フレーム番号、（ｄ）はフレームスタート信号、（ｅ）はリアルタイムレコーダ再生データイネーブル信号、（ｆ）はフレームメモリライトフレーム番号、（ｇ）はフレームメモリリードフレーム番号、（ｈ）はＴＶ垂直同期信号、（ｉ）はフィールド信号、（ｊ）は同期化フレームスタート信号である。ここで（ａ）〜（ｆ）までの信号は、センサタイミング系での動作であり、（ｇ）から（ｊ）までの信号はＴＶタイミング系での動作である。
【００１５】
次に、信号の入出力状況について各ブロックの働きとともに説明する。
図示しない別途設けた設定部からのリアルタイムレコーダの再生モードを指定するモード指定信号２０１とリアルタイムレコーダに記憶されている熱画像を何フレーム再生するか、その再生するフレーム数を指定するフレーム数指定信号２０２がリアルタイムレコーダリードコントロール部８１に入力される。
また、図示しない赤外線センサからのセンサ系同期信号２０３がセンサタイミングコントロール部７に供給され、センサフレーム同期信号２０４を含むセンサ同期信号２０５が生成され、リアルタイムレコーダリードコントロール部８１とフレームメモリライトコントロール部９１に供給される。
【００１６】
リアルタイムレコーダリードコントロール部８１ではこれらの信号を受けて、リアルタイムレコーダ６のリードに必要なリアルタイムレコーダ制御信号２０６を生成し、リアルタイムレコーダ６に供給する。リアルタイムレコーダ６は半導体メモリの集合体で構成しているので、リアルタイムレコーダ制御信号２０６としては、通常のメモリの読み出しに必要なアドレス信号やリード信号などからなる。また、リアルタイムレコーダ６のリードを開始するとその先頭フレームを示す信号であるフレームスタート信号２１０を生成し、リアルタイムレコーダ／フレームメモリクロック同期処理部１００に出力し、リードしているときのデータがフレームメモリ３へ書き込むべきデータであることを示すリアルタイムレコーダ再生データイネーブル信号２１１を生成し、フレームメモリライトコントロール部９１へ出力する。
【００１７】
また、再生モードに応じて再生のトリガ信号として用いられる同期化ＴＶ垂直同期信号２０７が入力される。同期化ＴＶ垂直同期信号２０７は、ＴＶタイミング発生部１０で生成されたＴＶ同期信号２０８のうちＴＶ垂直同期信号２０９をリアルタイムレコーダ／フレームメモリクロック同期処理部１００でセンサ系のクロックと同期化することにより生成される。
【００１８】
フレーメモリライトコントロール部９１はセンサ同期信号２０５とリアルタイムレコーダ再生データイネーブル信号２１１とフレームメモリリードコントロール部９２で生成される３つのバンクからなるフレームメモリ３のどのバンクを読み出し中であるかを示す信号であるメモリリードバンク信号２１２をもとにフレームメモリ３の書き込みに必要なフレームメモリライト制御信号２１３を生成してセレクタ９３に出力し、この信号はフレームメモリ３が書き込み時にはフレームメモリ３に出力される。また同時にフレームメモリ３のどのバンクまで書き込みが終了したバンクであるかを示すメモリライトバンク信号２１４を生成してフレームメモリリードコントロール部９２へ出力する。
【００１９】
フレーメモリリードコントロール部９２はＴＶ同期信号２０８とフレームメモリ３のどのバンクまで書き込みが終了したかを示す信号であるメモリライトバンク信号２１４をもとにフレームメモリ３の読み出しに必要なフレームメモリリード制御信号２１５を生成してセレクタ９３に出力し、この信号はフレームメモリ３が読み出し時にはフレームメモリ３に出力される。
【００２０】
次に、このように構成されたリアルタイムレコーダの再生動作について説明する。なお、リアルタイムレコーダ６への記録動作については特に説明しないが、熱画像データが記録されているものとする。
再生フレーム数指定信号２０２で再生するフレーム数を設定し、モード指定信号２０１により、リアルタイムレコーダの再生モードをＴＶ同期モードとする。こうすることにより、ＲＴメモリリードコントロール部８１に入力されている同期化ＴＶ垂直同期信号２０２が有効となり、この信号に同期してリアルタイムレコーダの再生動作が実行可能となる。また、この時同時に、リアルタイムレコーダ再生データイネーブル信号２１１は無効とされる。
【００２１】
同期化ＴＶ垂直同期信号２０２が入力されると、次に入力されるセンサフレーム同期信号２０４を待って1フレーム分再生される（図２（１））。センサフレーム同期信号２０４を待って再生されるのはリアルタイムレコーダの再生動作はセンサ系のタイミングで実行されるからである。このときフレームスタート信号２１０がセンサフレームの1フレーム分有効となって再生フレームの先頭フレームであることを示す。また、同時にリアルタイムレコーダ再生データイネーブル信号２１１が有効となり、この信号がフレームメモリライトコントロール部９１に送出される。ここで、リアルタイムレコーダ６の再生はＴＶ同期モードであるから、次の同期化ＴＶ垂直同期信号２０７が入力されるまで再生は停止される（図２（２））。再生の開始は後述するように、２つ後の同期化ＴＶ垂直同期信号２０７が入力されてからである。これはフレームメモリ３の読み出しがＴＶ同期のフレーム単位で実行されるからである。
【００２２】
こうして、リアルタイムレコーダ６から１フレーム分の熱画像データが読み出されると、このデータはフレームメモリ３に送出される。
フレームメモリライトコントロール部９１はリアルタイムレコーダ再生イネーブル信号２１１が入力されるとフレームメモリ３に書き込むべきデータが存在することを認識し、フレームメモリライト制御信号２１３がセレクタ９３を介してフレームメモリ３に送出され、1フレーム分の熱画像データがフレームメモリ３の書き込み可能なバンクにに書き込まれる。この書き込み可能なバンクは前述したようにメモリリードバンク信号２１２と前回書き込んだバンクとから読み出していないバンクを書き換えないように決定される。
【００２３】
こうして、フレームメモリ３に書き込まれた熱画像は次のようにしてＴＶ同期で読み出される。
フレームメモリ３のどれかのバンクに熱画像の書き込みが終了すると次のＴＶ垂直同期信号２０９のタイミングで読み出しが可能となり、フレームメモリリード制御信号２１５がセレクタ９３を介してフレームメモリ３に送出され、メモリライトバンク信号２１４で指定されるバンクから熱画像データを読み出す（図２（３））。このときフレームメモリリード制御信号２１５はＴＶ垂直同期信号２０９をもとに生成されているので、読み出しの１フレーム分の熱画像としては、両フィールド共同じ熱画像データが読み出される。またこの時、読み出した熱画像データが最初に再生された熱画像データのフレームであることを示すために、フレームスタート信号２１０をＴＶ垂直同期信号に同期させた同期化フレームスタート信号２１７を生成する。これは、図示しないが、熱画像を外部の処理装置に転送した時の先頭の熱画像データであることを示す目的で生成される。こうして１フレーム分の熱画像データの読み出しが完了する。
【００２４】
続いてリアルタイムレコーダ６からの次のフレームの熱画像データの読み出しについて説明する。
前述したように、リアルタイムレコーダ６は同期化ＴＶ垂直同期信号２０７を受けて再生のトリガとする。従って、同期化垂直同期信号２０７が入力される度に１フレーム分の熱画像の再生を実行するのであるが、実際は前述したようにフレームメモリ３からの読み出しはＴＶ同期のフレーム単位で実行されるため、すぐ後の同期化垂直同期信号２０７では再生動作が開始されず、次の同期化垂直同期信号２０７を受けて、前述したようにセンサフレーム同期信号２０４を待って熱画像の再生が可能となる（図２（４））。続いて前述したような手順でリアルタイムレコーダ６から熱画像の再生が行われ、その熱画像データがフレームメモリ３に書き込まれ、書き込み終了後フレームメモリ３から読み出される。この動作が最初に指定されたフレーム数分継続され、所定の読み出しが完了する。
【００２５】
このようにＴＶ垂直同期信号２０９に同期してリアルタイムレコーダ６を再生することとしたので、スキャン変換を行うフレームメモリ３から読み出しが完了するまで次のフレームの熱画像データを再生しないので間引きの生じないリアルタイムレコーダの再生動作が可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リアルタイムレコーダをテレビの同期タイミング系に同期した再生動作を可能とし、再生動作とスキャン変換動作を同期させることとしたのでフレームデータの欠落なくスキャン変換可能なリアルタイムレコーダの再生動作が可能となるから外部へ熱画像データをフレームの欠落なく転送することが可能となる。従って、リアルタイムレコーダに記録された高速現象をもれなくパソコン等のデータ処理装置に転送できるので、詳細なデータ解析や観測データの管理に好適な赤外線映像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である赤外線映像装置のうちで本発明の動作を説明する上での要部ブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図３】従来のリアルタイムレコーダを備えた赤外線映像装置の要部ブロック図である。
【符号の説明】
１  赤外線センサ
２  データ補正処理部
３  フレームメモリ
４  表示処理部
５  外部インターフェース部
６  リアルタイムレコーダ
７  センサタイミングコントロール部
８  リアルタイムレコーダコントロール部
９  スキャン変換コントロール部
１０  ＴＶタイミング発生部
８１  リアルタイムレコーダリードコントロール部
９１  フレームメモリライトコントロール部
９２  フレームメモリリードコントロール部
９３  セレクタ
１００  リアルタイムレコーダ／フレームメモリクロック同期処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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