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JP3350706B2 - 感度補正方法 - Google Patents
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JP3350706B2 - 感度補正方法 - Google Patents

感度補正方法

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JP3350706B2
JP3350706B2 JP15713899A JP15713899A JP3350706B2 JP 3350706 B2 JP3350706 B2 JP 3350706B2 JP 15713899 A JP15713899 A JP 15713899A JP 15713899 A JP15713899 A JP 15713899A JP 3350706 B2 JP3350706 B2 JP 3350706B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、船舶、地
上車両等に搭載された赤外線撮像装置の感度補正をリア
ルタイムで行うことにより、常時、鮮明な赤外線画像を
得ることが可能な感度補正方法に関する。また、リニア
アレイセンサを用いたリモートセンシングにも適用可能
である。
【0002】
【従来の技術】赤外線撮像装置は、赤外線センサとして
高感度なものを用いるものほど遠距離での目標の探知・
識別が可能になる。現在最も高感度な赤外線センサは、
液体窒素温度で動作するMCT(水銀カドミウムテル
ル)素子であるが、この素子は多素子化が難しく、リニ
アアレイセンサ(一次元配列センサ)として用いること
が多い。この素子の特徴は、感度は高いが、素子感度の
ばらつきが大きく、素子間の感度補正の必要がある。
【0003】従来の技術では、温度が一様な高温及び低
温の熱源を各素子が見ることにより、各素子出力の大き
さを比較し、感度補正を行っている。しかしながら、補
正後、時間経過とともに素子の感度が変化し、縞模様を
特徴とするノイズが画面に現れてくる。また熱源と温度
の異なる目標に対しても補正がうまくいかないことが多
い。最近小型熱源を用いてリアルタイムで補正できる技
術も出現し始めたが、光学系が大きくなり、小型化には
不向きである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑み、従来の方法では成し得なかった、きめ細かな素子
感度補正を、光学系の形状を変えることなく、ソフトウ
エア上で行うことが可能で、リアルタイム処理が可能な
感度補正方法を提供することを目的とする。
【0005】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【0006】
【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、リニアアレイセンサを用いた赤外線撮像
装置により撮像したデジタル画像データの感度補正方法
であって、前記リニアアレイセンサの複数のセンサ素子
中で、どの素子が感度補正の必要があるかを判定するた
めの判定ステップと、感度補正が必要な素子の素子感度
を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメ
ータ算出ステップと、前記補正パラメータ算出ステップ
で算出された前記補正パラメータを用いて感度補正が必
要な各素子についての画素出力を補正して画像データを
出力する補正画像データ出力ステップとを備え、前記判
定ステップでは前記リニアアレイセンサを走査して得た
各素子の画素出力の平均及び標準偏差を算出し、隣接素
子間の前記平均値及び標準偏差の差にもとずいて判定す
ることを特徴としている。
【0007】これにより、リニアアレイセンサを用いた
赤外線撮像装置により撮像したデジタル画像データか
ら、感度補正を必要とするセンサ素子を判別し、その素
子の感度を補正し、縞模様を特徴とするノイズの無い鮮
明な画像を表示できる。
【0008】
【0009】前記平均値及び標準偏差の差をそれぞれ
さい順に各素子を並べたときに、それぞれ小さい方から
一定個数の素子のうち、いずれにも含まれる素子は補正
の必要無しと判定し、それ以外の素子は補正の必要あり
と判定するとよい。これにより、補正の必要なセンサ素
子を適切に抽出できる。
【0010】前記補正画像データ出力ステップでは、補
正パラメータとしてゲインを補正する第1の補正パラメ
ータaとオフセットを補正する第2の補正パラメータb
とを用い、補正前の画素出力をYとしたとき、補正後の
画素出力Y’を Y’=aY+b で算出するとよい。この場合、計算量が少なく、再計算
が容易である。
【0011】本発明に係る感度補正方法は、複数個の素
子を一次元配列してなるリニアアレイセンサを用いた赤
外線撮像装置により撮像したデジタル画像データから、
感度補正を必要とする素子を判別し、その素子の感度を
補正し、縞模様を特徴とするノイズの無い鮮明な画像を
リアルタイムで表示することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る感度補正方法
の実施の形態を図面に従って説明する。
【0013】図1は本発明の実施の形態における処理の
流れを示す説明図であり、図2は感度補正前と補正後の
画像の説明図である。
【0014】本方法は、風景等を撮像した場合、上下の
隣り合うラインの出力値(つまり隣接センサ素子同士の
画素出力値)が互いに強い相関を持つことを利用したも
のである。
【0015】図1の本発明の実施の形態での処理の流れ
を示す図から明らかなように、感度補正方法はリニアア
レイセンサを用いた赤外線撮像装置から出力された縞模
様を特徴とするノイズの乗った赤外線画像データに対し
て、複数個のセンサ素子を一列配置したリニアアレイセ
ンサの中で、どの素子が感度補正の必要があるかを判定
するための判定ステップ#1(それぞれの素子に対して
感度補正の必要性の有無を決定する)と、感度補正が必
要な素子の素子感度を補正するための補正パラメータ
a,bを算出する補正パラメータ算出ステップ#2(感
度補正が必要な場合は、各素子毎にa,bを計算する)
と、前記補正パラメータ算出ステップで算出された前記
補正パラメータa,bを用いて感度補正が必要な各素子
についての画素出力を補正して画像データを出力する補
正画像データ出力ステップ#3(画像データの任意の位
置の補正前の画素出力をYとすれば、補正後の値Y’
は、Y’=aY+bと計算される)とを備えている。
Y’は容易に計算可能なため、補正後の画像がリアルタ
イムで出力される。従って、補正パラメータa,bの値
を一定時間間隔で更新していくことにより、常に感度補
正された画像の出力が可能である。
【0016】以下、それぞれのステップ#1,#2,#
3について説明する。
【0017】(I) 感度補正の必要な素子の判定(判
定ステップ#1) n個(n:3以上整数で、通常数十乃至数百の値をと
る)のセンサ素子のうち感度補正の必要がある素子の判
定は以下のように行う。図3(A)のn個のセンサ素子
配列において、Y,Yi+1はそれぞれi番目、i+
1番目の素子を示す。また、図3(B)は画素の座標
(n個の素子からなるリニアアレイセンサを走査して得
られた1フレーム当たりのn×p個の画素出力)で、Y
i,jはYが走査したj番目の画素出力を示す。画素
出力は1素子あたりp個とする。ここでAを、Y
i+1間の補正を行うかどうかの判定パラメータとす
る。つまり補正の必要が無い場合A=0、補正の必要
が有る場合A=1とする。次にYの出力の平均m
及び標準偏差σを次式で求める。
【0018】
【数1】 (1)式及び(2)式を用いてn個の素子全てについて計算
し、A(i=0〜n−2)の決定を次のように行う。
i=0〜n−2に関して
【数2】 を計算し、iに関してそれぞれM、Sの大きさを比
べ、それぞれが小さい順にiを並べる。それぞれ小さい
順から定められた個数を選び出し、M、Sに関して
両者とも選び出された場合にA=0(補正の必要無
し)とし、1つでも選び出されなかった場合にA=1
(補正の必要有り)とする。
【0019】(II) 素子感度の補正(補正パラメータ
算出ステップ#2) i番目とi+1番目の素子の間でA=1となり、2つ
の素子間で補正の必要有りと判定された場合、次の手順
で補正を行う。まずiに最も近いA=0となるkを見
つける。仮にk<iとすれば、このk番目の素子を基準
としてk+1番目、k+2番目、・・・、i番目、i+
1番目と順番に補正を行っていく。なお、i<kの場合
には、k−1番目、k−2番目、・・・、i+1番目、
i番目という順番で補正していく。Yまで補正ができ
たとして、Yを用いてYi+1を補正するのは次のよ
うに行う。補正パラメータa、b及び補正残差Δを次
の式で計算する。
【0020】
【数3】 なお、a、bの物理的な意味を図4に示す。この図4の
センサ素子Y、素子Yi+1による信号において、素
子出力0レベルと絶対零度の信号レベルとの差b,b
i+1が素子のオフセットを意味し、常温部分の信号と
高温部分の信号のレベル差a,ai+1が素子のゲイ
ンを意味する。Yの信号を用いてY +1の信号を補
正するためにa=a/ai+1,b=b−bi+1
を意味する補正パラメータa,bを求める。つまり、
隣り合う2つのラインの出力値に関して、aはゲインの
比、bはオフセットの差を意味する。次にΔの大きさ
を比べて、Δが小さい順にjを並べ、小さい順から定
められた個数を選び出す。その個数をq個とする。選び
出されたq個のY及びYi+1に関して以下の(8)式
〜(11)式を用いてm,mi+1i+1を計算
し、(5)式、(6)式から再びa,bを求める。この処理
は、スポット的な信号があるときに、異常にΔが大き
くなることがあるが、このようなスポット的な異常値を
除外して補正パラメータa,bを算出するために行って
いる。
【0021】
【数4】 i+1,jの補正後の値をYi+1,j'とすれば、
全てのjに対してYi+ 1,j'は同一のa、bを用い
て、 Yi+1,j'=aYi+1,j+b …(12) と計算される。
【0022】(III) 補正された画像の出力(補正画像
データ出力ステップ#3) (12)式を用いてYi+1が補正されたならば、Ai+1
=1の場合、Yi+2も同様にしてYi+1を用いて補
正される。このような操作を全画素について行い、補正
された画像が得られる。
【0023】素子出力は、各素子ごとにa、bさえ求ま
れば、(12)式を用いて補正されるので、計算量が少な
く、容易にリアルタイムの補正が可能である。また、あ
る時間間隔で上記手法でa、bの値を更新していけば、
常に補正された画像の出力が可能である。
【0024】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る感度
補正方法によれば、従来の方法では成し得なかった、き
め細かな素子感度補正を、光学系の形状を変えることな
く、ソフトウエア上で行うことが可能であり、リニアア
レイセンサを用いた赤外線撮像装置により撮像したデジ
タル画像データにおいて、感度補正用熱源を用いても補
正しきれないリニアアレイセンサの素子感度ばらつきに
より起因する縞模様を特徴とするノイズを除去できる。
また、感度補正についての計算量が少なく、リアルタイ
ム処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る感度補正方法の実施の形態であっ
て、処理の流れを示すフローチャートである。
【図2】感度補正前と補正後の画像の説明図である。
【図3】センサ素子配列例と画像の画素の座標例を示す
説明図である。
【図4】本発明の実施の形態における補正パラメータ
a、bの物理的な意味を示す説明図である。
【符号の説明】
#1 判定ステップ #2 補正パラメータ算出ステップ #3 補正画像データ出力ステップ a,b 補正パラメータ Y,Y,…,Y,Yi+1,…,Yn−2 ,Y
n−1 センサ素子 Y0,0,…,Yn−1,p−1 画素出力 A,…,A,…An−2 判定パラメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/33 - 5/335 H04N 1/028 G01J 1/44 G06T 1/00 460

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リニアアレイセンサを用いた赤外線撮像
    装置により撮像したデジタル画像データの感度補正方法
    であって、 前記リニアアレイセンサの複数のセンサ素子中で、どの
    素子が感度補正の必要があるかを判定するための判定ス
    テップと、 感度補正が必要な素子の素子感度を補正するための補正
    パラメータを算出する補正パラメータ算出ステップと、 前記補正パラメータ算出ステップで算出された前記補正
    パラメータを用いて感度補正が必要な各素子についての
    画素出力を補正して画像データを出力する補正画像デー
    タ出力ステップとを備え、 前記判定ステップでは前記リニアアレイセンサを走査し
    て得た各素子の画素出力の平均及び標準偏差を算出し、
    隣接素子間の前記平均値及び標準偏差の差にもとずいて
    判定することを特徴とする感度補正方法。
  2. 【請求項2】 前記平均値及び標準偏差の差をそれぞれ
    小さい順に各素子を並べたときに、それぞれ小さい方か
    ら一定個数の素子のうち、いずれにも含まれる素子は
    正の必要無しと判定し、それ以外の素子は補正の必要あ
    りと判定する請求項1記載の感度補正方法。
  3. 【請求項3】 前記補正画像データ出力ステップでは、
    補正パラメータとしてゲインを補正する第1の補正パラ
    メータaとオフセットを補正する第2の補正パラメータ
    bとを用い、補正前の画素出力をYとしたとき、補正後
    の画素出力Y’を Y’=aY+b で算出する請求項1又は2記載の感度補正方法。
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