JP4686803B2 - 赤外線画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線画像表示装置に係り、特に、温度変化が少ない背景の中で背景温度とは異なる温度の物体が移動する際や、背景温度とは異なる温度の物体に対して赤外線画像表示装置側が移動する際に、表示画像の視認性の低下を防止することが可能な赤外線画像表示装置に関する。
【０００２】
全ての物体は、その物体自体の温度と一義的関係にある強度の赤外線を放射している。そして、放射される赤外線の波長は、その物体を形成している物質に依存している。
【０００３】
赤外線画像表示装置は、物体から放射される赤外線を一次元情報として赤外線検知器で受光して光電変換し、光電変換出力であるアナログ量の電気信号をデジタル信号に変換した上で、赤外線検知器を構成する複数の赤外線検知素子間の検知感度と同一温度における出力電圧のばらつき即ちオフセットを補正し、表示精度の変換（これを「階調変換」という。この明細書では、以降、一貫して「階調変換」と記載する。）をして、モニタによって所定の掃引をして二次元画像に変換して、可視光による画像の表示をする。
【０００４】
上記の如く、赤外線画像表示装置は、物体から放射される赤外線を検出して表示するので、カメラなどを使用して可視光を捕捉して表示する画像表示装置とは大きく異なり、昼夜を問わず物体の認識が可能である。
【０００５】
又、レーダやソナーとも大きく異なり、物体を認識するために積極的に電磁波や音波又は超音波を放射しないで、認識対象の物体自体が放射する赤外線を捕捉することによって受動的に物体を認識することが可能であるので、認識対象の物体側に気付かれないで物体を認識することができるという大きな利点を有している。
【０００６】
更に、物体が放射する赤外線を検知して当該物体を認識するということは、物体を非接触で認識できるということで、認識対象の物体に接近することがができなかったり、接近すること自体が危険な場合にも容易に物体の認識が可能である。
【０００７】
さて、赤外線画像表示装置に用いられる赤外線検知素子は、その検出波長域から３〜５μｍ帯と８〜１２μｍ帯に大きく区分される。３〜５μｍ帯の検知素子には白金シリコン（ＰｔＳｉ）、インジウム錫（ＩｎＳｎ）、水銀カドミウム・テルル（ＨｇＣｄＴｅ）などが用いられ、８〜１２μｍ帯の検知素子には主に水銀カドミウム・テルルが用いられる。
【０００８】
特に、水銀とカドミウムとテルルの合金である水銀カドミウム・テルルは、それらの組成比を変えることによって広い波長範囲において高感度な検知素子を実現できるので注目されている。
【０００９】
従って、赤外線画像表示装置によって極低温から高温までの広い温度範囲にわたって温度情報を取得することができる。
【００１０】
このような多くの特徴を活かして、赤外線画像表示装置は監視カメラ、サーモ・グラフィ、リモート・センシング、航空機や車両などの移動体の前方監視装置など、官民を問わず極めて広範囲な分野で使用されている。勿論、国家防衛の分野においても使用されており、又、最近では医療やスポーツ生理学の分野での使用が注目されている。
【００１１】
さて、赤外線画像表示装置が表示する画像には温度情報に変化が少ない画像と、温度変化が少ない背景中を背景温度とは温度が異なる物体が移動するか、赤外線画像表示装置側が背景とは温度が異なる物体に対して移動するために温度情報に変化が生じ得る画像とがある。前者については元々変化が少ないので赤外線画像の視認性に問題は生じないが、後者については視認性が低下するという問題が生じ得る。
【００１２】
そこで、変化が少ない背景の中で背景の温度とは異なる温度の物体が移動する際や、背景温度とは物温度が異なる物体に対して赤外線画像表示装置側が移動する際にも、表示画像の視認性の低下を防止することが可能な赤外線画像表示装置の実現が求められている。
【００１３】
【従来の技術】
図１４は、赤外線画像表示装置の一般的構成である。
【００１４】
図１４において、
１は、受光する赤外線を集光するレンズ系や、集光された赤外線を走査する機構を含む光学系、
２は、光学系１が走査する赤外線を受けて光電変換し、アナログ電気信号を出力する赤外線検知器、
３は、赤外線検知器２が出力するアナログ電気信号の信号対雑音比を確保するために、赤外線検知器２の出力を所定のレベルまで増幅する増幅器、
４は、増幅器３のアナログ出力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器（図では、「Ａ／Ｄ」と略記している。以降も、図においては同様に標記する。尚、「Ａ」は「Analog」の頭文字、「Ｄ」は「Degital 」の頭文字である。）、
５は、画像処理をする間アナログ・デジタル変換器４の出力を格納するフレーム・メモリ（図では、「フレームメモリ」と標記しているが同一の物である。）、
６は、アナログ・デジタル変換器４の出力のレベル（アナログ信号をデジタルの符号に変換したものである。）の出現数を計数して、原画像のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部、
７は、ヒストグラム作成部６が作成した原画像のヒストグラムを、表示する階調に合わせて階調変換したヒストグラムを作成し、原画像を階調変換した画像に変換するヒストグラム変換部、
９は、ヒストグラム変換部７が出力する階調変換されたデジタル信号をアナログ信号に逆変換するデジタル・アナログ変換器（図では、「Ｄ／Ａ」と略記している。以降も、図においては同様に標記する。尚、「Ｄ」と「Ａ」の略し方はアナログ・デジタル変換器の場合と同じである。）
１０は、デジタル・アナログ変換器９が出力するアナログ信号に所定の掃引を行なって二次元画像として表示するモニタである。
【００１５】
ここで、先に説明した如く、光学系１で受光する赤外線のダイナミック・レンジは極めて広いので、アナログ・デジタル変換器４の精度は１２ビット程度必要である。
【００１６】
一方、モニタ１０が表示する画像によって温度情報や物体の有無を認識するのは人間の眼であり、人間の眼の分解能は信号対雑音比にして５０ｄＢ程度であるから８ビット程度である。
【００１７】
従って、モニタ１０では温度情報や物体を認識するのに必要な精度で表示すればよく、フレーム・メモリ５、ヒストグラム作成部６及びヒストグラム変換部７を用いて階調変換を行なう訳である。
【００１８】
図１５は、従来の画像処理を説明する図で、高温域の物体と常温域の背景よりなる画像を例にしたものである。
【００１９】
図１５（イ）は、原画像のヒストグラム作成を示すもので、縦軸は画素数、横軸は１２ビットで表した信号レベルである。１２ビットで表わし得る信号レベル数は４０９６であるから、横軸には０から４０９５がふられる。
【００２０】
ここでは、高温域の物体と常温域の背景よりなる画像を例に図示しているので、ヒストグラムは２つの山に分かれている。そして、常温域の背景が視野の大部分を占めるので、常温域の山の方が大きくなることが通常である。このヒストグラムは図１４のヒストグラム作成部６において作成されて、ヒストグラム変換部７に転送される。
【００２１】
ヒストグラム変換部７においては、原画像のヒストグラムにおいて画素数が所定数（図では、「閾値」と表現している。）に満たない信号レベルをカットして、ヒストグラムをカットされずに残った信号レベルのみを並べ直し、カットされずに残った信号レベルの総数Ｎを求める。これが、図１５（ロ）に示されている。
【００２２】
次いで、図１５（ハ）の如く、横軸の信号レベルＮを８ビットの表示精度に対して均等に割り振る。８ビットで表わし得る信号レベルは２５６であるから、縦軸には０から２５５がふられる。これで、１２ビットの原画像の階調が８ビットに圧縮されて、原画像の画素の信号レベルをアドレスとして、ヒストグラム変換部内のヒストグラム変換用メモリ（図１４では図示せず。）に格納される。
【００２３】
この後、図１４のフレーム・メモリ５から、ヒストグラム変換用メモリに格納されたヒストグラムと同じフレームの画像データ、即ち、デジタル化された信号レベルを読み出して、読み出した信号レベルをアドレスとしてヒストグラム変換用メモリに格納されている８ビット階調の画像データを読み出すことによって、原画像を８ビットの画像に変換する。
【００２４】
即ち、ヒストグラム変換用メモリは１２ビットの階調と８ビットの階調を読み替える変換テーブルになっている。要するに、原画像の信号レベルを与えて、対応する表示画像の信号レベルを求める訳である。これを、グラフ的に表現して図１５（ニ）に示している。
【００２５】
従って、８ビットに変換された画像のヒストグラムは図１５（ホ）に示すように、２５６の信号レベルの中に分布するヒストグラムになる。これは、図１５（ロ）のヒストグラムにおいて、最大信号レベル数Ｎを２５５に変換したもので、階調変換の前後でヒストグラムの形状は保存される。
【００２６】
そして、上で説明したようにヒストグラム変換用メモリに１２ビットの原画像の信号レベルをアドレスとして格納した８ビット階調の画像データを、１２ビットの原画像の信号レベルをアドレスとして読み出して階調変換しているので、８ビットに階調変換した画像は原画像に忠実な画像になる。
【００２７】
上記では、背景中に高温物体がある場合に限定して説明しているが、上記の画像処理は、背景中に低温物体がある場合でも、背景中に高温物体と低温物体がある場合にも適用できることはいうまでもない。
【００２８】
尚、高温物体の典型的な例はエンジンを作動させている自動車であり、低温物体の典型的な例は晴天の空であり、移動する低温物体の例としては、晴天の空からの赤外線を反射する移動体のフロント・ガラスがある。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、８ビットに階調変換された画像の視認性がよいためには、原画像自体に変化が少ないことが必要である。
【００３０】
図１６は、従来の画像処理における問題点を説明する図である。
【００３１】
図１６（イ）は、常温の背景中に高温物体がない場合の原画像、原画像のヒストグラム及び階調変換後のヒストグラムを示している。例えば、山や畑などの景色を想像すればよい。
【００３２】
一方、図１６（ロ）は、常温の背景中に高温物体がある場合の原画像、原画像のヒストグラム及び階調変換後のヒストグラムを示している。例えば、山や畑などを背景として自動車がエンジンを作動させて静止しているか、走行している場合を想定すればよい。
【００３３】
原画像に高温物体が存在ない場合に１２ビットの信号レベルについてヒストグラムを作成すると、図１６（イ）中の原画像のヒストグラムのようになる。これを、先に説明した手法によって８ビットのヒストグラムに変換すると、ヒストグラムの２５６の信号レベルは全て常温域の背景を示す信号レベルだけで占められることになる。
【００３４】
一方、原画像に高温物体が存在する場合に１２ビットの信号レベルについてヒストグラムを作成すると、図１６（ロ）中の原画像のヒストグラムのようになる。ここで、背景部分の温度分布は高温物体の有無に関係ないので、原画像のヒストグラムに占める背景部分のヒストグラムには変わりがない。
【００３５】
この高温物体が存在する場合の原画像のヒストグラムを、先に説明した手法によって８ビットのヒストグラムに変換すると、２５６の信号レベルを常温域の背景と高温物体とがシェアすることになる。
【００３６】
従って、階調変換後のヒストグラムにおいて、常温域の背景が占めるレベル数は高温物体の有無によって変化する。
【００３７】
今、高温物体が停止しているか，背景中をゆっくりと動く場合を考えると、図１６（ロ）の原画像に対する階調変換後のヒストグラムには変化が生じない。何故なら、ヒストグラムは原画像そのものではなく、原画像における温度分布を表わすものであるから、高温物体の位置の変化はヒストグラムには影響を与えないからである。
【００３８】
従って、高温物体が停止しているか，背景中をゆっくりと動く場合には、図１６（ロ）の階調変換後のヒストグラムに変化が生じないので、表示画像の視認性は良好な状態に保たれる。
【００３９】
次いで、高温物体が背景中を高速で移動する場合を考える。特に顕著な場合は、赤外線画像表示装置の至近距離において高温物体が背景中を高速で移動する場合である。
【００４０】
この場合には、高温物体が原画像にない状態、高温物体が原画像に入った状態、及び、高温物体が原画像から出た状態というように、原画像が短時間で変化する。
【００４１】
まず、高温物体が原画像中にない場合の階調変換後のヒストグラムは図１６（イ）の右端の図で表される。
【００４２】
そこへ高温物体が原画像内に高速で入ってくると、一瞬の内に階調変換後のヒストグラムは変化して、図１６（ロ）の右端の図のように変化する。即ち、背景部分のヒストグラムのレベル数が圧縮され、背景部分のヒストグラムは左にシフトさせられる。
【００４３】
そして、次の瞬間には高温物体は高速で原画像から出てゆくので、一瞬の内に階調変換後のヒストグラムは変化して、図１６（イ）の右端の図のようになる。即ち、背景部分のヒストグラムに割り当てられる信号レベル数が多くなり、背景部分のヒストグラムが右にシフトさせられる。
【００４４】
そして、背景部分のヒストグラムの左右へのシフトは、図１６（イ）及び図１６（ロ）の右端の図のヒストグラムのピーク部に引いた補助線によって明確に示されている。
【００４５】
つまり、原画像内を高温物体が高速で移動する時には、階調変換後のヒストグラムにおいて、常温域の背景に割り振られる信号レベル数が急変するので、高温物体の移動に伴って背景部分の見え方が急速に変化して表示画像にぶれが生ずる。
【００４６】
この状態では、背景部分のヒストグラムの変化にマスクされて高温物体の移動の視認性が低下する。
【００４７】
このようなことは、背景中を低温物体が急速に移動する場合にも起こり得ることである。
【００４８】
赤外線画像表示装置によって監視しているということは、当然のことながら、背景だけを確認することが目的ではなく、そこに出入りする異常物体の有無を確認することに意味がある。又、赤外線画像表示装置側が高速で移動しながら前方を監視するということは、常に高速で変化する原画像内に異常な物体を発見することに意味がある。
【００４９】
従って、原画像中を異常物体が高速で移動する時に、赤外線画像表示装置において視認性が低下することは許されない。
【００５０】
本発明は、かかる点に鑑み、変化が少ない背景の中で背景の温度とは異なる温度の物体が高速で移動する際や、背景とは温度が異なる物体に対して赤外線画像表示装置側が高速で移動する際にも、表示画像の視認性の低下を防止することが可能な赤外線画像表示装置を提供することを目的とする。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の手段は、原画像に出現する信号レベルのヒストグラムを複数の温度域に分割して作成し、分割された複数の温度域各々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り当て、原画像の信号レベルと階調変換後の信号レベルとの変換を行なう技術である。
【００５２】
本発明の第一の手段によれば、原画像のヒストグラムを複数の温度域に分割して作成し、分割された複数の温度域の各々信号レベル数に応じて階調変換後の信号レベル数を割り当てるので、原画像内に例えば高温物体があってもなくても、階調変換後に背景部分に割り当てられる信号レベル数に変化が生ずることはない。同様に、原画像内に低温物体があるかないかについても、階調変換後に背景部分に割り当てられる信号レベル数に変化が生ずることはない。
【００５３】
従って、原画像内を異常物体が高速で移動する場合においても、表示画像の視認性が低下することはない。
【００５４】
本発明の第二の手段は、原画像に出現する信号レベルのヒストグラムを複数フレームにわたって平均して階調変換後の信号レベルを割り当て、原画像の信号レベルと階調変換後の信号レベルとの変換を行なう技術である。
【００５５】
本発明の第二の手段によれば、原画像のヒストグラムを複数フレームにわたって平均して階調変換後の信号レベルを割り当てて、原画像の信号レベルと階調変換後の信号レベルとの変換を行なうので、原画像内を異常物体が高速で移動しても、階調変換後のヒストグラムにおける背景部分のヒストグラムは異常物体の有無によって急速に影響を受けることがない。
【００５６】
従って、被写体内を異常物体が高速で移動する場合においても、表示画像の視認性が低下することはない。
【００５７】
本発明の第三の手段は、１フレーム前に演算して格納されたヒストグラムと現在の原画像のヒストグラムとの差分をとり、該差分に対して温度域によって異なる重み付けをして、重み付けされた差分と１フレーム前に格納されたヒストグラムとを加算し、重み付けされた差分と１フレーム前に格納されたヒストグラムとを加算したヒストグラムに対して階調変換後の信号レベル数を割り当てて、原画像の信号レベルと階調変換後の信号レベルとの変換を行なう技術である。
【００５８】
本発明の第三の手段によれば、１フレーム前に格納されたヒストグラムと現在の原画像のヒストグラムとの差分をとり、該差分に対して常温部分に大きな重み係数をかけると共に例えば高温部分に対しては小さい重み係数をかけて、重み付けされた差分と１フレーム前に格納されたヒストグラムとを加算し、重み付けされた差分と１フレーム前に格納されたヒストグラムとを加算したヒストグラムに対して階調変換後の信号レベル数を割り当てるので、原画像内を異常物体が高速で移動しても、階調変換後のヒストグラムにおける背景部分のヒストグラムは異常物体の有無によって急速に影響を受けることがない。
【００５９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第一の実施の形態のハードウェア構成である。
【００６０】
図１において、
１は、受光する赤外線を集光するレンズ系や、集光された赤外線を走査する機構を含む光学系、
２は、光学系１が走査する赤外線を受けて光電変換し、アナログ電気信号を出力する赤外線検知器、
３は、赤外線検知器２が出力するアナログ電気信号の信号対雑音比を確保するために、赤外線検知器２の出力を所定のレベルまで増幅する増幅器、
４は、増幅器３のアナログ出力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器である。
【００６１】
５１は、アナログ・デジタル変換器４の出力を３つの出力端子に順番に出力する第一のセレクタ（図では、「第一のＳＥＬ」と標記している。以降も、図では同様に標記する。尚、「ＳＥＬ」は「SELECTER」の最初の３文字による略語である。）、
５２は１フレーム分の画素の信号レベルを格納する第一のフレーム・メモリ（図では、フレーム・メモリを構成しているのがランダム・アクセス・メモリであるので、「ＲＡＭ」と標記している。以降も、ランダム・アクセス・メモリを使用するメモリは同様に標記する。尚、「ＲＡＭ」は「Random Access Memory」の頭文字をとった略語で、極めて一般的に使われているものである。）、
５３は、１フレーム分の画素の信号レベルを格納する第二のフレーム・メモリ、
５４は、１フレーム分の画素の信号レベルを格納する第三のフレーム・メモリ、
５５は、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３及び第三のフレーム・メモリ５４から読み出される画像データのいずれかを選択する第二のセレクタで、
上記第一のセレクタ５１、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３、第三のフレーム・メモリ５４及び第二のセレクタ５５によって、図１４のフレーム・メモリ５を構成する。
【００６２】
尚、該第一乃至第三のフレーム・メモリには、原画像の画素アドレスをアドレスとして原画像の信号レベル即ち画像データが格納され、該第一乃至第三のフレーム・メモリからは、原画像の画素アドレスをアドレスとして原画像の信号レベルが読み出される。即ち、図では第一乃至第三のフレーム・メモリへのアドレス線が省略されている。
【００６３】
６１は、原画像において出現する信号レベルのヒストグラムを作成するためのヒストグラム作成用メモリ、
６２は、ヒストグラム作成用メモリ６１から読み出される信号レベルの出現数に１を加算する加算器、
６３は、バッファ・ゲートで、
上記ヒストグラム作成用メモリ６１、加算器６２及びバッファ・ゲート６３によって、図１４のヒストグラム作成部６を構成する。
【００６４】
７１は、ヒストグラム変換を実行するデジタル信号プロセッサ（図では、「ＤＳＰ」と標記している。以降も、図では同様に標記する。尚、「ＤＳＰ」は「Digital Signal Proccesser 」の頭文字をとった略語で、一般的な略語になりつつある。）、
７２は、ヒストグラム作成用メモリ６１で作成された原画像のヒストグラムの転送を受けて格納するヒストグラム格納用メモリ、
７３は、デジタル信号プロセッサ７１が実行するプログラムを格納している読み出し専用メモリ（図では、「ＲＯＭ」と略記している。以降も、図においては同様に標記する。尚、「ＲＯＭ」は「Read Only Memory」の頭文字をとった略語で、極めて一般的な略語である。又、プログラムを実行する際には、読み出し専用メモリから１ステップずつ読み出すのではなく、或る範囲のプログラム・ステップを読み出し専用メモリから読み出してランダム・アクセス・メモリに一時記憶し、そこから１ステップずつ読み出して実行することが通常であるが、そのためのランダム・アクセス・メモリは図示を省略している。）、
７４は、デジタル信号プロセッサ７１がヒストグラム格納用メモリ７２に格納されたヒストグラムから階調変換したヒストグラムを原画像の信号レベルをアドレスとして書き込み、第二のセレクタ５５の出力である原画像の信号レベルをアドレスとして読み出す、階調変換テーブルとしてのデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ（図では、「ＤＰ−ＲＡＭ」と標記している。以降も、図では同様に標記する。尚「ＤＰ−ＲＡＭ」は「Dual Port Random Access Memory」の頭文字をとった略語で、一般に使われているものである。）で、
上記デジタル信号プロセッサ７１、ヒストグラム格納用メモリ７２、読み出し専用メモリ７３及びデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４によって、図１４のヒストグラム変換部７を構成する。
【００６５】
但し、後で詳細に説明するように、読み出し専用メモリ７３に格納されているプログラムは、従来の技術とは異なる。
【００６６】
９は、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４から読み出されるデータをアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器である。
【００６７】
１０は、デジタル・アナログ変換器９の出力を所定の掃引方式によって二次元画像にして表示するモニタである。
【００６８】
ここで、光学系１で受光する赤外線のダイナミック・レンジは極めて広いので、正確にデジタル変換するにはアナログ・デジタル変換器４の精度は１２ビット程度必要である。
【００６９】
一方、モニタ１０が表示する画像によって温度情報や物体の認識するのは人間の眼であり、人間の眼の分解能は８ビット程度である。
【００７０】
従って、モニタ１０では温度情報や物体の認識するのに必要な精度で表示すればよく、フレーム・メモリ、ヒストグラム作成部及びヒストグラム変換部において下に詳細に記載する如く８ビットに階調変換を行なう。
【００７１】
次に、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４は１２ビットから８ビットへの階調変換テーブルとして機能するので、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４の容量は１２ビット×８ビットである。又、デジタル信号プロセッサ７１のアドレスは１２ビットである。
【００７２】
更に、通常の赤外線画像表示装置において、表示画素数は水平方向３２０、垂直方向２４０であるので、ヒストグラム作成用メモリ６１は１２ビット×１７ビットの容量であり、データ線は１７ビットである。従って、加算器６２は１７ビットを扱うことができるものである。
【００７３】
又、該第一乃至第三のフレーム・メモリの容量も、ヒストグラム格納用メモリ７２の容量も１７ビット×１２ビットである。
【００７４】
さて、ヒストグラムの作成は次のようにして行なう。
【００７５】
先ず、ヒストグラムの作成においてオフセットがあってはならないので、電源投入後にヒストグラム作成用メモリ６１を一旦リセットしてから動作を開始する。
【００７６】
アナログ・デジタル変換器４は、特定の時刻に１２ビットの信号レベルのうち特定の信号レベルをアドレスとしてヒストグラム作成用メモリ６１に供給する。ヒストグラム作成用メモリ６１は、上記の如くパワー・オン・リセットされているので、最初は当該アドレスには０が格納されている。この０が読み出されて、加算器６２において１と加算され、加算結果の１がヒストグラム作成用メモリ６１の当該アドレスに格納される。
【００７７】
次に、もし先の出力と同じ信号レベルがアナログ・デジタル変換器４から出力されてヒストグラム作成用メモリ６１にアドレスとして供給されれば、再度１が加算された結果が当該アドレスに格納される。
【００７８】
一方、アナログ・デジタル変換器４から異なる信号レベルがアドレスとして供給されれば、ヒストグラム作成用メモリ６１の異なったアドレスに１が加算されて格納される。
【００７９】
このようにして、アナログ・デジタル変換器４の出力レベル毎に出現画素数がヒストグラム作成用メモリ６１に格納されてゆき、原画像のヒストグラムが作成される。
【００８０】
そして、原画像のヒストグラムはフレーム内の画素毎に順次作成されてゆくので、原画像のヒストグラムの作成とフレーム・メモリへの原画像の信号レベルの書き込みは同時に行なわれる。
【００８１】
ヒストグラム作成用メモリ６１において１フレーム・メモリ分の画像に対してヒストグラムが作成されると、作成された原画像のヒストグラムはヒストグラム格納用メモリ７２に転送されて格納される。
【００８２】
デジタル信号プロセッサ７１は、読み出し専用メモリ７３に格納されているプログラムに沿って、ヒストグラム格納用メモリ７２に書き込まれた原画像のヒストグラムに演算を行なって、演算結果を原画像の信号レベルをアドレスとしてデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４に書き込む。この時に書き込まれるデータは８ビットに圧縮された階調データである。尚、この演算が本発明の第一の実施の形態におけるデジタル信号プロセッサ７１の特徴的な演算であるが、これについては後で詳細に説明する。
【００８３】
デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４に書き込まれた８ビットの階調データは、３面のフレーム・メモリ、即ち、第一乃至第三のフレーム・メモリの１面から読み出される原画像の信号レベルをアドレスとしてデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４から読み出されて、デジタル・アナログ変換器９に供給される。従って、デジタル・アナログ変換器９に供給されるデータは、画素アドレスに対応する階調変換された信号レベル即ち画像データである。
【００８４】
これが、デジタル・アナログ変換器９においてアナログ信号に変換され、モニタに供給されて所定の掃引を受けて二次元画像として表示される。
【００８５】
上記の手順を、本発明の第一の実施の形態の処理手順を示す図として図示した図が図２である。
【００８６】
図２（イ）は、フレームを示しており、１フレームは２つのフィールドで構成される。ここでは、第１フレームから第４フレームまでを図示している。
【００８７】
図２（ロ）は、原画像データの有効データを示している。
【００８８】
画像の有効データはフィールドを充満させている訳ではなく、フィールドの切り替わりの前後に処理に必要な時間をとって、残りの時間に有効データが与えられる。
【００８９】
図２（ハ）は、有効データのフレーム・メモリへの保存を示している。取得した有効データはフレーム毎に逐次フレーム・メモリに格納される。ここでは、第１フレームの画素の有効データが第一のフレーム・メモリに格納されるものとして図示している。従って、以降の有効データは、順次３面のフレーム・メモリの１面に格納されてゆく。
【００９０】
第１フレームの画素の信号レベルが第一のフレーム・メモリに格納されるのと同時に、第１フレームの画素の有効データを表す信号レベルはヒストグラム作成用メモリに供給され、先の説明の如く、逐次ヒストグラムが作成されてゆく。従って、第１フレームの信号レベルのヒストグラムは第１フレームの間に作成される。これが、図２（ニ）に示されている。
【００９１】
ヒストグラム作成用メモリで作成された第１フレームの画像のヒストグラムは、第１フレームの空き時間にヒストグラム格納用メモリに転送され、第２フレームの時間にデジタル信号プロセッサによってヒストグラム変換され、第２フレームの空き時間に変換結果がデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリに格納される。これが、図２（ホ）に示されている。
【００９２】
デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリに格納された変換結果は、第３フレームの時間に第一のフレーム・メモリに格納されている信号レベルをアドレスとして読み出される。これで階調変換された信号レベルがデジタル・アナログ変換器に供給されることになる。これが、図２（ヘ）の「出力データ３」に示されている。
【００９３】
即ち、第１フレームの信号レベルが階調変換されて出力されるのは第３フレームの時間である。この間にも原画像の信号レベルが連続的に入力されてくるので、フレーム・メモリには１フレーム分のメモリを３面準備しておき、第１フレームの信号レベルを第一のフレーム・メモリに書き込むのであれば、第２フレームの信号レベルを第二のフレーム・メモリに書き込み、第３フレームの信号レベルを第三のフレーム・メモリに書き込むというように、３面のフレーム・メモリに順番に書き込む必要がある。これによって、第１フレームの階調変換されたヒストグラムと、第１フレームの画素の信号レベルを対応させて階調変換することができる。そして、第４フレーム以降には上記の動作を繰り返して行なえばよい。
【００９４】
ここまでの説明は、図１と図２によるおおまかな本発明の第一の実施の形態の処理手順であるが、本発明の第一の実施の形態の特徴は未だ説明していない。そこで、図３によって、本発明の第一の実施の形態の処理手順における特徴を説明する。
【００９５】
図３は、本発明の第一の実施の形態の原理を説明する図で、原画像が低温域の物体、常温域の背景及び高温域の物体を含む場合を例に図示したものである。
【００９６】
図３（イ）は、原画像のヒストグラム作成を示すもので、縦軸は画素数、横軸は１２ビットで表した信号レベルである。１２ビットで表わし得る信号レベル数は４０９６であるから、横軸には０から４０９５がふられる。
【００９７】
ここでは、高温域の物体、常温域の背景及び低温域の物体よりなる画像を例に図示しているので、原画像のヒストグラムには３つの山が現れる。尚、ａは原画像において低温域と常温域の境界として定義される信号レベル、ｂは原画像において常温域と高温域の境界として定義される信号レベルである。
【００９８】
このヒストグラムは図１のヒストグラム作成部において作成されて、ヒストグラム変換部に転送される。
【００９９】
図１のヒストグラム変換部においては、原画像のヒストグラムにおいて画素数が所定数（図３（イ）では、「閾値」と表現している。）に満たない信号レベルをカットしてヒストグラムを並べ直し、カットされずに残った信号レベルの数を温度域毎に求める。
【０１００】
ここでは、図３（イ）に示す如く、カットされずに残った信号レベル数は、低温域でＮ₁ 、常温域でＮ₂ 、高温域でＮ₃ としている。
【０１０１】
そして、カットされないで残った信号レベルを並べ直す時に、低温域、常温域及び高温域毎に並べ直しを行なう。即ち、低温域のＮ₁ の信号レベルに関するヒストグラム、常温域のＮ₂ の信号レベルに関するヒストグラム、及び、高温域のＮ₃ の信号レベルに関するヒストグラムを独立に扱う。これが、図３（ロ）に示されている。
【０１０２】
次いで、図３（ロ）のヒストグラムの信号レベルに対して階調変換された信号レベル（ここでは、８ビット、２５６レベルの信号レベルに変換するものとして図示している。）を割りつける。この時に、各温度域に対して２５６の信号レベルを各温度域の信号レベル数に応じて割り振るようにする。
【０１０３】
ここで、階調変換後の信号レベルのうち低温域と常温域の境界の信号レベルをｃとし、常温域と高温域の境界の信号レベルをｄとしておく。
【０１０４】
先ず、図３（ハ）の二次元座標の横軸の変数をｉ（ｉは、性の整数をとりうる。）とする時、傾斜１／Ｎ₁ で０から１まで変化する直線１（これをＬ₁ とする。）を定義する。即ち、直線１の方程式は、
Ｌ₁ ＝ｉ・（１／Ｎ₁ ） （１）
である。
【０１０５】
上記の仮定から、低温域にはｃの信号レベルが割り当てられるから、低温域に割り当てられる表示レベルは、
表示レベル＝ｃ・Ｌ₁ （２）
となる。
【０１０６】
次いで、傾斜１／Ｎ₂ で０から１まで変化する直線２（これをＬ₂ とする。）を定義する。即ち、直線２の方程式は、
Ｌ₂ ＝ｉ・（１／Ｎ₂ ） （３）
である。
【０１０７】
上記の仮定から、常温域にはｃからｄの信号レベルが割り当てられるから、常温域に割り当てられる表示レベルは、
表示レベル＝（ｄ−ｃ）・Ｌ₂ ＋ｃ （４）
となる。
【０１０８】
同様に、傾斜１／Ｎ₃ で０から１まで変化する直線３（これをＬ₃ とする。）を定義すると、
Ｌ₃ ＝ｉ・（１／Ｎ₃ ） （５）
となり、高温域に割り当てられる表示レベルは、
表示レベル＝（２５５−ｄ）・Ｌ₃ ＋ｄ （６）
となる。
【０１０９】
階調変換後の信号レベルを各温度域への配分を示しているのが、図３（ハ）である。これで、１２ビットの原画像の階調が各温度域毎に８ビットに圧縮されて求められる。これが、原画像の画素の信号レベルをアドレスとして、ヒストグラム変換部内のヒストグラム変換用メモリに格納される。
【０１１０】
この後、図１のフレーム・メモリのいずれかから、ヒストグラム変換用メモリに格納された画像と同じフレームの信号レベルを読み出して、読み出した信号レベルをアドレスとしてヒストグラム変換用メモリに格納されている８ビットの階調データを読み出すことによって、原画像を８ビットの画像に階調変換する。
【０１１１】
即ち、ヒストグラム変換用メモリは温度域毎に１２ビットの階調と８ビットの階調を読み替える変換テーブルになっている。そして、１２ビットの原画像と８ビットの処理画像の変換テーブルを２次元座標で表現したものを図３（ニ）に示している。
【０１１２】
従って、８ビットに変換された画像のヒストグラムは図３（ホ）に示すヒストグラムになる。これは、図３（ロ）のヒストグラムにおいて、低温域の信号レベルＮ₁ をｃに、常温域の信号レベルＮ₂ を（ｄ─ｃ）に、高温域の信号レベルＮ₃ を（２５５−ｄ）に割りつけたもので、階調変換の前後でヒストグラムの形状は保存される。
【０１１３】
そして、上で説明したようにヒストグラム変換用メモリにおいて、１２ビットの原画像のデータをアドレスとして格納した８ビットの信号レベルを、１２ビットの原画像の信号レベルをアドレスとして読み出して階調変換しているので、８ビットに階調変換した画像は原画像に忠実な画像になる。
【０１１４】
しかも、次に示すように、本発明の第一の実施の形態によれば、原画像内を異常物体が高速で移動することがあっても、階調変化後のヒストグラムにおける背景部分のヒストグラムのレベルが変動することがなくなる。
【０１１５】
図４は、本発明の第一の実施の形態における画像処理を説明する図で、ここでは簡単のために、常温域の背景と高温域の物体だけを考慮して図示したものによって説明する。
【０１１６】
図４（イ）は、原画像に高温物体が存在しない場合の原画像、原画像のヒストグラム及び階調変換後のヒストグラムを示し、図４（ロ）は、高温物体が存在する場合の原画像、原画像のヒストグラム及び階調変換後のヒストグラムを示している。
【０１１７】
高温物体がない場合の原画像は常温域の温度情報のみを持っているので、この場合の原画像のヒストグラムは、図３と同じ符号を用いれば、図４（イ）の真ん中の図に示す如く、信号レベルｂ以下に作成される。
【０１１８】
これは、階調変換したヒストグラムにおいては、図４（イ）の右端の図の如く、常温域は信号レベルｄ以下に変換される。
【０１１９】
一方、高温物体があっても、常温域の温度情報は信号レベルｂ以下に限定されてヒストグラムが作成されるので、図４（ロ）の真ん中の図に示す如く、常温域のヒストグラムは高温物体の存在には左右されない。
【０１２０】
そして、高温物体が原画像にある場合には、図４（ロ）の真ん中の図に示す如く、高温域の温度情報は信号レベルｂ以上に限定されてヒストグラムが作成される。
【０１２１】
このようにして作成された原画像のヒストグラムを階調変換する際に、上記の如く、常温域と高温域では独立に階調変換するので、常温域のヒストグラムは高温物体の有無に影響されずに同じ信号レベルの範囲に分布する。
【０１２２】
従って、高温物体が常温域の背景中を高速で移動しても、背景のヒストグラムが形成される信号レベルに変化が生じないので、表示画像の視認性が低下することはない。
【０１２３】
勿論、常温の背景内に高温物体が比較的長時間滞在する場合にも、表示画像の視認性には何等影響がない。
【０１２４】
又、原画像が常温域と低温域の温度情報を持つ場合も、常温域と低温域と高温域の温度情報を持つ場合も、表示画像の視認性には問題は生じない。
【０１２５】
ここまでにおいて、本発明の第一の実施の形態について十分説明してきたが、動作を再確認する意味でフローチャートによる説明をしておく。
【０１２６】
図５は、本発明の第一の実施の形態の動作を示すフローチャートである。以降、図５の符号に沿って本発明の第一の実施の形態の動作を説明する。尚、ここでは原画像が常温域と高温域の温度情報を持っている場合を例にしている。又、ここで使う信号レベルの境界値、信号レベル数及び直線の方程式は図３のものと同じにしてある。
【０１２７】
Ｓ１．図１のヒストグラム作成用メモリ６１をリセットし、全てのアドレスに０が格納されている状態を作り出す。
【０１２８】
これは、ヒストグラム作成の最初の段階で必須な処理である。
【０１２９】
Ｓ２．ヒストグラム作成用メモリの、アナログ・デジタル変換器の出力に対応するアドレスに１を加算し、ヒストグラム作成用メモリの当該アドレスに格納する。
【０１３０】
これによって、アナログ・デジタル変換器が出力する信号レベル毎に、順次ヒストグラムが作成されてゆく。
【０１３１】
Ｓ３．ステップＳ２の処理が、全ての画素について終了したか否か判定する。
【０１３２】
これは、１フレームの画素数が判っているので、加算演算する度に歩進するカウンタのカウント値が上記画素数に達したか否かを判定すればよい。
【０１３３】
全ての画素について加算演算が終了していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２にジャンプして、全ての画素について加算演算が終了するまでステップＳ２乃至ステップＳ３の処理を繰り返して行なう。
【０１３４】
以上が、原画像のヒストグラム作成の段階で、図１のヒストグラム作成用メモリ６１、加算器６２によって行なわれる。
【０１３５】
Ｓ４．ステップＳ３で、全ての画素について加算演算を終了したと判定された場合（Ｙｅｓ）には、ヒストグラム作成用メモリが作成した原画像のヒストグラムを図１のヒストグラム格納用メモリ７２に転送する。
【０１３６】
Ｓ５．原画像の信号レベル０〜ｂに対して、所定の画素数以下の信号レベルをカットする。
【０１３７】
これは、階調数を圧縮変換する際に、出現頻度が少なくて表示の必要性が低い信号レベルを削除して、圧縮された階調数の中で効率よく画像表示するために行なう処理である。
【０１３８】
Ｓ６．信号レベル０〜ｂでカットされずに残った信号レベルを並べ直して、この信号レベル範囲でのレベル総数Ｎ₂ を求める。
【０１３９】
Ｓ７．傾斜１／Ｎ₂ で０〜１の範囲を値をとる直線２を定義する。
【０１４０】
ｉを０及びＮ₂ までの整数として、上記直線の方程式をＬ₂ とすれば、
Ｌ₂ ＝ｉ（１／Ｎ₂ ）
となる。
【０１４１】
Ｓ８．原画像の信号レベルｂまでに対応する階調変換後の信号レベルをｄとする時、ステップＳ７で求めた直線に対してｄを掛けて、表示レベルを８ビットに変換する。
【０１４２】
即ち、８ビットに変換後の表示レベルは、
表示レベル＝ｄ・Ｌ₂
となる。
【０１４３】
Ｓ９．ステップＳ８で求めた表示レベルを、ヒストグラム変換用メモリの原画像の信号レベルに対応するアドレスに格納する。
【０１４４】
ステップＳ５からステップＳ９までが、背景のヒストグラム変換の段階で、変換動作は図１のデジタル信号プロセッサ７１が、ヒストグラム格納用メモリ７２と読み出し専用メモリ７３とを使用して行なう。
【０１４５】
Ｓ１０．次いで、信号レベルｂ〜４０９５に対して、所定の画素数以下の信号レベルをカットする。
【０１４６】
Ｓ１１．信号レベルｂ〜４０９５でカットされずに残った信号レベルを並べ直して、この信号レベル範囲でのレベル総数Ｎ₃ を求める。
【０１４７】
Ｓ１２．傾斜１／Ｎ₃ で０〜１の範囲を値をとる直線３を定義する。
【０１４８】
ｉを０及びＮ₃ までの整数として、上記直線の方程式をＬ₃ とすれば、
Ｌ₃ ＝ｉ・（１／Ｎ₃ ）
となる。
【０１４９】
Ｓ１３．原画像の信号レベルｂに対応する階調変換後の信号レベルをｄとする時、ステップＳ１２で求めた直線によって表示レベル（２５５−ｄ）を割りつけて、表示レベルを８ビットに変換する。
【０１５０】
即ち、８ビットに変換後の表示レベルは、
表示レベル＝（２５５−ｄ）・Ｌ₃ ＋ｄ
となる。
【０１５１】
Ｓ１４．ステップＳ１３で求めた表示レベルを、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリの原画像の信号レベルに対応するアドレスに格納する。
【０１５２】
ステップＳ１０からステップＳ１４までが、高温物体のヒストグラム変換の段階で、変換動作はデジタル信号プロセッサ７１がヒストグラム格納用メモリ７２及び読み出し専用メモリ７３を使用して行なう。
【０１５３】
Ｓ１５．３面のフレーム・メモリの内、上記ヒストグラム変換をしたフレームと同じフレームの信号レベルを格納しているフレーム・メモリの信号レベルをアドレスとして、ヒストグラム変換用メモリに格納されている階調データを読み出して、階調変換を行なう。
【０１５４】
Ｓ１６．ステップＳ１５で読み出したデータをデジタル・アナログ変換器に供給してアナログ変換し、モニタに出力して画像表示する。
【０１５５】
ステップＳ１５とステップＳ１６が、階調変換・表示の段階で、階調変換はデジタル信号プロセッサがフレーム・メモリとヒストグラム変換用メモリを使用して行なう。
【０１５６】
尚、このフローチャートでは，常温域のヒストグラムを求めて変換する段階と、高温域のヒストグラムを求めて変換する段階が記載されているが、もし、低温域の温度情報があるなら、低温域のヒストグラムを求めて変換する段階を追加すればよい。
【０１５７】
次いで、本発明の第二の実施の形態の説明に移行する。
【０１５８】
図６は、本発明の第二の実施の形態のハードウェア構成である。
【０１５９】
図６において、
１は、受光する赤外線を集光するレンズ系や、集光した赤外線を走査する機構を含む光学系、
２は、光学系１が走査する赤外線を受けて光電変換し、アナログ電気信号に変換する赤外線検知器、
３は、赤外線検知器２が出力するアナログ電気信号の信号対雑音比を確保するために、赤外線検知器２の出力を所定のレベルまで増幅する増幅器、
４は、増幅器３のアナログ出力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器である。
【０１６０】
５１ａは、アナログ・デジタル変換器４が出力する信号レベルをいずれかのフレーム・メモリに供給する第三のセレクタ、
５２は１フレーム分の原画像の信号レベルを格納する第一のフレーム・メモリ、
５３は１フレーム分の原画像の信号レベルを格納する第二のフレーム・メモリ、
５５ａは、第一のフレームメモリ５２又は第二のフレーム・メモリ５３から読み出される原画像の信号レベルを選択する第四のセレクタで、
第三のセレクタ５１ａ、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３及び第四のセレクタ５５ａによって図１４のフレーム・メモリ５を構成する。
【０１６１】
尚、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３には、原画像の画素アドレスをアドレスとして原画像の信号レベルが格納され、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３からは、原画像の画素アドレスをアドレスとして原画像の信号レベルが読み出される。
【０１６２】
６１は、原画像の信号レベルの出現頻度を順次格納して原画像のヒストグラムを作成するヒストグラム作成用メモリ、
６２は、原画像の信号レベル毎にヒストグラム作成用メモリ６１に格納されている数と１を加算する加算器、
６３は、バッファ・ゲートで、
上記ヒストグラム作成用メモリ６１、加算器６２及びバッファ・ゲート６３によって、図１４のヒストグラム作成部６を構成する。
【０１６３】
７１は、ヒストグラム変換を実行するデジタル信号プロセッサ、
７２ａは、ヒストグラム作成用メモリが作成した原画像のヒストグラムの転送を受けて格納する、ヒストグラム格納用メモリ、
７３ａは、デジタル信号プロセッサ７１が実行するプログラムを格納している読み出し専用メモリ、
７４は、デジタル信号プロセッサ７１がヒストグラム格納用メモリ７２ａに格納されたヒストグラムから階調変換したヒストグラムを原画像の信号レベルをアドレスに書き込み、第二のセレクタ５５の出力である原画像の信号レベルをアドレスとして読み出す、階調変換テーブルとしてのデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリで、
上記デジタル信号プロセッサ７１、ヒストグラム格納用メモリ７２ａ、読み出し専用メモリ７３ａ及びデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４によって、図１４のヒストグラム変換部７を構成する。
【０１６４】
但し、後で詳細に説明するように、読み出し専用メモリ７３ａに格納されているプログラムは、従来のものとは異なる。
【０１６５】
９は、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４から読み出されるデータをアナログ変換するデジタル・アナログ変換器である。
【０１６６】
１０は、デジタル・アナログ変換器９の出力を表示するモニタである。
【０１６７】
ここでも、アナログ・デジタル変換器の階調は１２ビット、デジタル・アナログ変換器の階調は８ビット、表示画素は３２０（水平）×２４０（垂直）であるものとする。
【０１６８】
従って、第一のフレーム・メモリ５２及び第二のフレーム・メモリ５３、ヒストグラム作成用メモリ６１、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４の容量は図１の本発明の第一の実施の形態における各々容量と同じである。
【０１６９】
一方、ヒストグラム格納用メモリ７２ａの容量は、後で詳細を説明するようにヒストグラム格納用メモリにおいてｎ（ｎは正の整数）フレーム分のヒストグラムを格納するので、１７ビット×１２ビット×ｎフレームである。
【０１７０】
さて、ヒストグラムの作成は次のようにして行なう。
【０１７１】
先ず、原画像のヒストグラムの作成は、ヒストグラム作成用メモリ６１と加算器６２によって、既に説明した技術と全く同じ技術によって行なわれる。
【０１７２】
そして、原画像のヒストグラムは順次作成されてゆくので、原画像のヒストグラムの作成とフレーム・メモリへの原信号レベルの書き込みは同時に行なわれる。
【０１７３】
ヒストグラム作成用メモリ６１において１フレーム・メモリ分の画像に対して原画像のヒストグラムが作成されると、作成された原画像のヒストグラムはヒストグラム格納用メモリ７２ａに転送されて格納される。
【０１７４】
そして、ヒストグラム作成用メモリ６１からヒストグラム格納用メモリ７２ａには、ｎフレームにわたって連続的に原画像のヒストグラムが転送されて格納される。
【０１７５】
ヒストグラム格納用メモリ７２ａにｎフレーム分の原画像のヒストグラムが格納されると、デジタル信号プロセッサ７１は、読み出し専用メモリ７３ａに格納されているプログラムに沿って、ヒストグラム格納用メモリ７２ａに書き込まれているｎフレーム分の原画像のヒストグラムを加算し、加算したフレーム数ｎで除算して、ｎフレームにわたる原画像のヒストグラムの平均であるヒストグラムを求める。
【０１７６】
更に、デジタル信号プロセッサ７１は、ｎフレームにわたる原画像のヒストグラムの平均値に対して、画素数が閾値以下の信号レベルをカットし、残った信号レベル数Ｎを８ビットの信号レベルに均等に割りつけて、割りつけられた８ビットの信号レベルを原画像の信号レベルをアドレスとしてデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４に書き込む。
【０１７７】
デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４に書き込まれた８ビットの階調データは、第一のフレームメモリ５２又は第二のフレーム・メモリ５３のいずれかから読み出される原画像の信号レベルをアドレスとして読み出されて、デジタル・アナログ変換器９に供給され、アナログ信号に変換された後にモニタ１０に供給されて表示される。
【０１７８】
この場合には、ヒストグラム格納用メモリに格納されたｎフレーム分のヒストグラムの平均に対して階調変換を行なう。つまり、階調変換されるヒストグラムは特定のフレームのヒストグラムではない。
【０１７９】
尚、本発明の第二の実施の形態においては、種々の温度域に分けてヒストグラムを求めて変換するのではなく、全ての温度域について一遍に処理を行なことを付記しておく。
【０１８０】
上記の手順を、本発明の第二の実施の形態の処理手順を示す図として図示した図が図７である。
【０１８１】
図７（イ）は、フレームを示している。
【０１８２】
図７（ロ）は、原画像データの有効データを示している。
【０１８３】
図７（ハ）は、原画像の有効データのフレーム・メモリへの保存を示している。取得した有効データはフレーム毎に逐次第一及び第二のフレーム・メモリに交互に保存される。
【０１８４】
有効データがフレーム・メモリに保存されるのと同時に、同じ有効データの信号レベルはヒストグラム作成用メモリに供給され、先の説明の如く、１フレームの間に逐次原画像のヒストグラムが作成されてゆく。これが、図７（ニ）に示されている。
【０１８５】
ヒストグラム作成用メモリで作成された１フレーム分の原画像のヒストグラムは、同一フレームの空き時間にヒストグラム格納用メモリに転送される。そして、ｎフレーム分の原画像のヒストグラムが格納されると、ヒストグラムが格納された最終フレームの直後のフレームの初頭においてそれらの加算演算とｎによる除算が行なわれて平均化され（図７（ホ））、上記と同一フレームの残余の時間に既に説明しているヒストグラムの変換が行なわれて（図７（ヘ））、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４に格納される。
【０１８６】
デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４に格納されたヒストグラムの変換結果は、その変換結果が求められたフレームの直前のフレームに第一のフレーム・メモリ又は第二のフレーム・メモリに書き込まれた原画像の信号レベルをアドレスとして読み出される。これで階調変換された信号レベルがデジタル・アナログ変換器に供給されることになる。これが、図７（ト）の「出力データ（ｎ＋２）」に示されている。
【０１８７】
尚、図７においては、図が煩雑になるのを避けるために、特定の範囲のフレームの有効データ及びヒストグラムに着目して処理手順を図示しているが、上記の動作は常に連続的に行なわれていることはいうまでもない。
【０１８８】
さて、図１の構成においては、同じフレームの原画像と階調変換されたヒストグラムを対応させて階調変換するために、フレーム・メモリには３フレーム分の容量が必要であったが、図６の構成においては、ｎフレームのヒストグラムを平均したヒストグラムと原画像を対応させて階調変換する。即ち、階調変換された信号レベルは特定のフレームの原画像の信号レベルと１：１の関係にある訳ではないので、原理的には、フレーム・メモリは２面のランダム・アクセス・メモリで構成すればよい。
【０１８９】
図８は、本発明の第二の実施の形態における画像処理を説明する図である。
【０１９０】
図８において、縦方向は時間軸で、図の下にゆくほど時間が経過することを意味している。
【０１９１】
図８の横方向には、原画像、原画像のヒストグラム、平均後のヒストグラム、及び、階調変換後のヒストグラムの順に図示している。
【０１９２】
原画像には長時間にわたって背景しか写っていないとすると、最初は原画像のヒストグラムと平均化されたヒストグラムは同じである。この時点の平均化されたヒストグラムの１２ビットの信号レベルが均等に８ビットの信号レベルに割りつけられるので、階調変換後のヒストグラムでは背景部分に対して８ビット全体の信号レベルが配分されている。
【０１９３】
次の時刻に高温物体が原画像に写るものとする。この時の原画像のヒストグラムの高温域には、２行２列目の原画像のヒストグラムに示す如く、高温物体を示すヒストグラムの山が現れる。
【０１９４】
ｎフレームにわたる平均は、この原画像のヒストグラムと、これ以前の（ｎ−１）フレームの原画像のヒストグラムとにわたって行なう。従って、２行２列目の原画像のヒストグラムを含めた原画像のヒストグラムの平均には、２行３列目の平均後のヒストグラムに示す如く、高温域に小さな山が現れる。この小さな高温域の山も含めて階調変換を行なうので、階調変換後のヒストグラムは２行４列目の如く、高温域にやはり小さなヒストグラムの山が現れ、その分、背景のヒストグラムの山のピークが僅かに左にシフトする。
【０１９５】
このような処理を繰り返して、高温物体が原画像に写るようになってから一定の時間が経過すると、図８の最下行に示す如く、原画像のヒストグラムと平均後のヒストグラムは等しくなり、それに応じて、階調変換後のヒストグラムにおいても、高温域のヒストグラムを示す山が大きくなって、背景を示すヒストグラムの山が最初よりは更に左にシフトしてゆく。
【０１９６】
しかし、背景の山が左側にシフトする速度は、平均化を行なうことによって遅くすることができる。従って、本発明の第二の実施の形態によっても、原画像の中を高温物体が高速に移動する際の画像の視認性の低下を防止することができる。そして、当然、低温物体が移動したり、低温物体と高温物体が移動しても、画像の視認性の低下を防止することができる。
【０１９７】
図９は、本発明の第二の実施の形態の動作を示すフローチャートである。以降、まとめの意味で、図９の符号に沿って本発明の第二の実施の形態の動作について説明する。
【０１９８】
Ｓ２１．図６のヒストグラム作成用メモリ６１をリセットし、全てのアドレスに０が格納されている状態を作り出す。
【０１９９】
これは、ヒストグラム作成の最初の段階で必須な処理である。
【０２００】
Ｓ２２．ヒストグラム作成用メモリの、アナログ・デジタル変換器の出力に対応するアドレスに１を加算し、ヒストグラム作成用メモリの当該アドレスに格納する。
【０２０１】
これによって、アナログ・デジタル変換器が出力する信号レベル毎に、順次ヒストグラムが作成されてゆく。
【０２０２】
Ｓ２３．ステップＳ２２の動作が、全ての画素について終了したか否か判定する。
【０２０３】
これは、１フレームの画素数が判っているので、加算する度に歩進するカウンタのカウント値が上記画素数に達したか否かを判定すればよい。
【０２０４】
全ての画素について終了していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２２にジャンプして、全ての画素について上記動作が終了するまでステップし２２乃至ステップＳ２３の処理を繰り返して行なう。
【０２０５】
以上が、原画像のヒストグラム作成の段階で、図６のヒストグラム作成用メモリ６１、加算器６２によって行なわれる。
【０２０６】
Ｓ２４．ステップＳ２３で、全ての画素について加算動作を終了したは判定された場合（Ｙｅｓ）には、ヒストグラム作成用メモリから、図６のヒストグラム格納用メモリ７２ａに作成した原画像のヒストグラムを転送する。
【０２０７】
Ｓ２５．ｎフレーム分の原画像のヒストグラムを転送したか否か判定する。
【０２０８】
転送した原画像のヒストグラムがｎフレーム分に満たないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２１にジャンプして、ステップＳ２１乃至ステップＳ２４の処理を繰り返して行なう。
【０２０９】
Ｓ２６．ステップＳ２５で、ｎフレーム分の原画像のヒストグラムを転送したと判定された時には、ｎフレーム分の原画像のヒストグラムの加算を行なう。
【０２１０】
尚、ｎフレーム分の原画像のヒストグラムが転送されたことは、図６のヒストグラム格納用メモリ７２ａのｎフレーム目へのアクセスが完了したことを監視していれば判ることである。
【０２１１】
そして、一旦、図６のヒストグラム格納用メモリ７２ａのｎフレーム目へのアクセスが完了した後は、サイクリックに書き込みが行なわれることによって、１フレームずつシフトしてｎフレーム分の原画像のヒストグラムが格納されることになるので、ステップＳ２５では常にｎフレーム格納済と判定されることになる。
【０２１２】
Ｓ２７．ステップＳ２６で加算されたヒストグラムを加算したフレーム数ｎで除算して、原画像のヒストグラムを平均したヒストグラムを算出する。
【０２１３】
ステップＳ２４乃至ステップＳ２７がヒストグラムの平均の段階で、主としてデジタル信号プロセッサが行なう。
【０２１４】
Ｓ２８．原画像の信号レベル０〜４０９５に対して、所定の画素数以下の信号レベルをカットする。
【０２１５】
これは、階調数を圧縮変換する再に、出現頻度が少ないために表示の必要性が低い信号レベルを削除して、圧縮された階調数の中で効率的に画像表示するために行なう処理である。
【０２１６】
Ｓ２９．残った信号レベルを並べ直して、レベル総数Ｎを求める。
【０２１７】
Ｓ３０．傾斜１／Ｎで０〜１の範囲を値をとる直線４を定義する。
【０２１８】
ｉを０及びＮまでの整数として、上記直線の方程式をＬ₄ とすれば、
Ｌ₄ ＝ｉ（１／Ｎ）
となる。
【０２１９】
Ｓ３１．ステップＳ３０で求めた直線に対して階調変換後のレベル２５５を掛けて、表示レベルを８ビットに変換する。
【０２２０】
即ち、８ビットに変換後の表示レベルは、
表示レベル＝２５５・Ｌ₄
となる。
【０２２１】
Ｓ３２．ステップＳ３１で求めた表示レベルを、図６のデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリの、原画像の信号レベルに対応するアドレスに格納する。
【０２２２】
ステップＳ２８乃至ステップＳ３２がヒストグラムの変換の段階で、主としてデジタル信号プロセッサが行なう。
【０２２３】
Ｓ３３．２面のフレーム・メモリの内、原画像の信号レベルの書き込みを行なっていない方のフレーム・メモリの信号レベルをアドレスとして、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリに格納されている階調データを読み出して、階調変換を行なう。
【０２２４】
Ｓ３４．ステップＳ３３で読み出したデータをデジタル・アナログ変換器に出力してアナログ変換し、モニタに出力して画像表示する。
【０２２５】
ステップＳ３３とステップＳ３４が、階調変換・表示の段階で、階調変換は主としてデジタル信号プロセッサが行なう。
【０２２６】
尚、図６ではヒストグラム格納用メモリをｎフレーム分備えて、デジタル信号プロセッサによって加算と平均演算をするものを示しているが、累積加算をランダム・アクセス・メモリと加算器による公知の回路によって行ない、加算結果を除算器で除算することによって平均化すること、即ち、平均化を全てハードウェアで行なうことも可能である。
【０２２７】
又、第二の実施の形態の別の変形として、図示はしないが、２面のフレーム・メモリの各々において、上記ｎフレーム分のヒストグラムの平均化と同期してｎフレーム分の信号レベルを平均化して、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリからの読み出しアドレスとすることも可能である。
【０２２８】
２面のフレーム・メモリを上記の構成にすることによって、階調変換を行なう際に２面のフレーム・メモリの一方から読み出される画像の信号レベルと、平均化されたヒストグラムにおける信号レベルには確かな相関が保たれるので、階調変換後の画像品質がよくなる。
【０２２９】
次いで、本発明の第三の実施の形態の説明に移行する。
【０２３０】
図１０は、本発明の第三の実施の形態のハードウェア構成である。
【０２３１】
図１０において、
１は、受光する赤外線を集光して走査する光学系、
２は、光学系１が走査する赤外線を受けて光電変換し、アナログ電気信号を出力する赤外線検知器、
３は、赤外線検知器２が出力するアナログ電気信号の信号対雑音比を確保するために、赤外線検知器２の出力を所定のレベルまで増幅する増幅器、
４は、増幅器３のアナログ出力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器である。
【０２３２】
５１ａは、アナログ・デジタル変換器４の出力を順次異なる出力端子に出力する第三のセレクタ、
５２は１フレーム分の原画像の信号レベルを格納する第一のフレーム・メモリ、
５３は１フレーム分の原画像の信号レベルを格納する第二のフレーム・メモリ、
５５ａは、第一のフレーム・メモリ５２又は第二のフレーム・メモリ５３の出力の一方を選択する第四のセレクタで、
第三のセレクタ５１ａ、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３及び第四のセレクタ５５ａによって図１４のフレーム・メモリ５を構成する。
【０２３３】
尚、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３には、原画像の画素アドレスをアドレスとして原画像の信号レベルが格納され、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３からは、原画像の画素アドレスをアドレスとして原画像の信号レベルが読み出される。
【０２３４】
６１は、原画像のヒストグラムを作成するヒストグラム作成用メモリ、
６２は、ヒストグラム作成用メモリ６１の出力と１を加算する加算器、
６３は、バッファ・ゲートで、
上記 ヒストグラム作成用メモリ６１、加算器６２及びバッファ・ゲート６３によって、図１４のヒストグラム作成部６を構成する。
【０２３５】
８１は、ヒストグラム作成用メモリ６１が作成したヒストグラムに、後述する重み付け演算を施したヒストグラムを格納する第一の重み付け演算用メモリ、
８２は、ヒストグラム作成用メモリ６１が作成したヒストグラムに、後述する重み付け演算を施したヒストグラムを格納する第二の重み付け演算用メモリ、
８３は、ヒストグラム作成用メモリ６１が作成した原画像のヒストグラムと、第一の重み付け演算用メモリ又は第二の重み付け演算用メモリ８２に格納されている、１フレーム前に重み付け演算されたヒストグラムとの減算を行なう加算器、
８４は、原画像の信号レベルをアドレスとして、原画像の信号レベルに対する重み付け係数を格納する読み出し専用メモリ、
８５は、読み出し専用メモリ８４から読み出される重み付け係数と加算器８３の出力の乗算を行なう乗算器、
８６は、乗算器８５の出力と、第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２から読み出された１フレーム前に重み付け演算されたヒストグラムの加算を行ない、加算結果を第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２に供給する加算器、
８７は、加算器８６の出力を第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２の一方に供給する第五のセレクタ、
８８は、第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２の一方から読み出される重み付け演算結果を選択する第六のセレクタで、
第一の重み付け演算用メモリ８１、第二の重み付け演算用メモリ８２、加算器８３、読み出し専用メモリ８４、乗算器８５、加算器８６、第五のセレクタ８７及び第六のセレクタ８８によって重み付け演算部を構成する。
【０２３６】
７１は、ヒストグラム変換を実行するデジタル信号プロセッサ、
７２は、重み付け演算部の演算結果を格納する、ヒストグラム格納用メモリ、
７３ｂは、デジタル信号プロセッサ７１が実行するプログラムを格納している読み出し専用メモリ、
７４は、デジタル信号プロセッサ７１がヒストグラム格納用メモリ７２に格納されたヒストグラムから階調変換したヒストグラムを、原画像の信号レベルをアドレスとして書き込み、第四のセレクタ５５ａの出力である原画像の信号レベルをアドレスとして読み出す、階調変換テーブルとしてのデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリで、
上記デジタル信号プロセッサ７１、ヒストグラム格納用メモリ７２、読み出し専用メモリ７３ｂ及びデュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４によって、図１４のヒストグラム変換部７を構成する。
【０２３７】
但し、図１０の構成における読み出し専用メモリ７３ｂに格納されているプログラムは、従来の技術とは異なるものである。
【０２３８】
９は、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４から読み出される画像データをアナログ変換するデジタル・アナログ変換器である。
【０２３９】
１０は、デジタル・アナログ変換器９の出力を表示するモニタである。
【０２４０】
ここでも、アナログ・デジタル変換器の階調は１２ビット、デジタル・アナログ変換器の階調は８ビット、表示画素は３２０（水平）×２４０（垂直）であるものとする。
【０２４１】
従って、第一のフレーム・メモリ５２、第二のフレーム・メモリ５３、ヒストグラム作成用メモリ６１、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ７４の容量は図１の本発明の第一の実施の形態における容量と同じである。
【０２４２】
さて、ヒストグラム演算部の動作は下記の通りである。
【０２４３】
ヒストグラム作成用メモリ６１と第一の重み付け演算用メモリ８１及び第二の重み付け演算用メモリ８２は、動作開始時にリセットされる。
【０２４４】
ヒストグラム作成用メモリ６１から１フレーム分の原画像のヒストグラムが出力された後、第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２の格納内容との差分がとられる。
【０２４５】
該差分に対して、原画像の信号レベルをアドレスとして読み出し専用メモリ８４から読み出される重み係数を乗算する。該重み係数は、原画像の信号レベルの常温域に対しては例えば１としておき、高温域に対しては小さな値に設定しておく。従って、乗算器８５の出力において、高温域は相対的に圧縮され、常温域は圧縮されない。
【０２４６】
ついで、乗算器８５の出力に第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２に格納されているヒストグラムが加算される。最初は、第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２に格納されているヒストグラムの値は全て０であるから、加算結果は乗算器８５の出力に一致する。これが、第一の重み付け演算用メモリ８１又は第二の重み付け演算用メモリ８２のいずれか一方に格納される。
【０２４７】
以降のフレームでも同様な演算が繰り返される。
【０２４８】
従って、上記の演算を行なうために必要な第一の重み付け演算用メモリ８１及び第二の重み付け演算用メモリ８２の容量は、１７ビット×１２ビットである。
【０２４９】
尚、本発明の第三の実施の形態においては、原画像のヒストグラムを種々の温度域に分けて取り扱うのではなく、全ての温度域を一遍に扱って画像処理するということを付言しておく。
【０２５０】
上記の手順を、本発明の第三の実施の形態の処理手順を示す図として図示した図が図１１である。
【０２５１】
図１１（イ）は、フレームを示している。
【０２５２】
図１１（ロ）は、原画像データの有効データを示している。
【０２５３】
図１１（ハ）は、有効データのフレーム・メモリへの保存を示している。取得した有効データはフレーム毎に逐次第一及び第二のフレーム・メモリに交互に格納される。
【０２５４】
有効データの信号レベルがフレーム・メモリに格納されるのと同時に、同じ有効データはヒストグラム作成用メモリに供給され、先の説明の如く、１フレームの間に逐次ヒストグラムが作成されてゆく。これが、図１１（ニ）に示されている。
【０２５５】
ヒストグラム作成用メモリで作成された１フレーム分の原画像のヒストグラムは、同一フレームの空き時間にヒストグラム演算部に転送される。そして、第一の重み付け演算用メモリ又は第二の重み付け演算用メモリの一方に格納されている、１フレーム前に演算、格納された重み付けされたヒストグラムとの上記重み付け演算が行なわれて、再び上記演算に用いられたヒストグラムを格納していた重み付け演算用メモリとは異なる重み付け演算用メモリに格納される（図１１（ホ））と共に、ヒストグラム格納用メモリに転送される。
【０２５６】
上記の如く、ヒストグラム作成用メモリで作成された１フレーム分の原画像のヒストグラムと、第一の重み付け演算用メモリ又は第二の重み付け演算用メモリの一方に格納されている、１フレーム前に演算、格納された重み付けされたヒストグラムとの上記重み付け演算が行なわれて、再び上記演算に用いられたヒストグラムを格納していた重み付け演算用メモリとは異なる重み付け演算用メモリに格納するので、重み付け演算用メモリは２面必要になる訳である。
【０２５７】
ヒストグラム格納用メモリに格納されたヒストグラムに対して既に説明しているヒストグラム変換が行なわれ（図１１（ヘ））て、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリに原画像の信号レベルをアドレスとして格納される。
【０２５８】
該デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリに格納されたヒストグラムは、その１フレーム前に第一のフレーム・メモリ又は第二のフレーム・メモリに書き込まれた原画像の信号レベルをアドレスとして読み出される。これで階調変換された信号レベルがデジタル・アナログ変換器に供給されることになる。これが、図７（ト）の「出力データ４」である。
【０２５９】
尚、図１１においては、図が輻輳になるのを避けるために特定のフレームの有効データ及びヒストグラムのみに着目して処理手順を図示しているが、上記の動作は常に継続的に行なわれている。
【０２６０】
さて、図１の構成においては、同じフレームの原画像とヒストグラムを対応させて階調変換するために、フレーム・メモリには３フレーム分の容量が必要であったが、図１０の構成においては、前フレームのヒストグラムとの間で差分をとって重み付けし、該重み付けされた差分を前フレームのヒストグラムに加算するという演算をして得たヒストグラムと原画像を対応させて階調変換するので、階調変換するときのヒストグラムは特定のフレームのものではない。従って、原理的には、フレーム・メモリは２フレーム分の容量があればよい。
【０２６１】
図１２は、本発明の第三の実施の形態における画像処理を説明する図である。
【０２６２】
図１２において、縦方向は時間軸で、図の下にゆくほど時間が経過することを意味している。
【０２６３】
図１２の横方向には、原画像、原画像のヒストグラム、重み付け後のヒストグラム、階調変換後のヒストグラムの順に図示している。
【０２６４】
長時間にわたって原画像には背景しか写っていないとすると、最初は原画像のヒストグラムと重み付け後のヒストグラムは同じである。この時点の重み付け後のヒストグラムの１２ビットの信号レベルが均等に８ビットの信号レベルに割りつけられるので、階調変換後のヒストグラムでは８ビット全体にわたって背景に信号レベルが配分される。
【０２６５】
次の時刻に高温物体が原画像に写るものとする。この時の原画像のヒストグラムの高温域には、２行２列目の原画像のヒストグラムに示す如く、高温物体を示すヒストグラムの山が現れる。
【０２６６】
前フレームとの間の重み付けは、この原画像のヒストグラムと、１フレーム前に重み付け演算用メモリに格納された重み付け後のヒストグラムとの間で行なう。即ち、先ず、２行２列目の原画像のヒストグラムと１行３列目のヒストグラムとの差分をとる。この場合、背景の常温域のヒストグラムは等しいので、該差分は２行２列目の原画像のヒストグラムのうち高温域の山と等しくなる。
【０２６７】
既に述べたように、高温域の温度情報には小さな重み係数をかけるので、重み付け後の差分のヒストグラムは高温域に小さな山を有している。該重み付け後の差分と１フレーム前に重み付け演算用メモリに格納されたヒストグラムとの加算を行なうので、その結果は図１２の２行３列目の重み付け後のヒストグラムのようになる。
【０２６８】
このような処理を繰り返して、高温物体が原画像に写るようになってから一定の時間が経過すると、図１２の最下行に示す如く、原画像のヒストグラムと重み付け後のヒストグラムは等しくなり、それに応じて、階調変換後のヒストグラムにおいても、高温域を示すヒストグラムの山が大きくなって、背景を示すヒストグラムの山が最初よりは左にシフトしてゆく。
【０２６９】
しかし、背景の山が左側にシフトする速度は、重み付けを行なうことによって遅くすることができるので、本発明の第三の実施の形態によっても、原画像中を高温物体が高速に移動する際の画像の視認性の低下を防止することができる。勿論、原画像中を低温物体が高速で移動しても、低温物体と高温物体が高速で移動しても、画像の視認性の低下を防止することができる。
【０２７０】
図１３は、本発明の第三の実施の形態の動作を示すフローチャートである。以降、まとめの意味で、図１３の符号に沿って本発明の第二の実施の形態の動作について説明する。
【０２７１】
Ｓ４１．図１０のヒストグラム作成用メモリ６１及び重み付け演算用メモリ９１をリセットし、全てのアドレスに０が格納されている状態を作り出す。
【０２７２】
これは、ヒストグラム作成の最初の段階に必須な処理である。
【０２７３】
Ｓ４２．ヒストグラム作成用メモリの、アナログ・デジタル変換器の出力に対応するアドレスに１を加算し、ヒストグラム作成用メモリの当該アドレスに格納する。
【０２７４】
これによって、アナログ・デジタル変換器が出力する信号レベル毎に、順次原画像のヒストグラムが作成されてゆく。
【０２７５】
Ｓ４３．ステップＳ４２の動作が、全ての画素について終了したか否か判定する。
【０２７６】
これは、１フレームの画素数が判っているので、加算する度に歩進するカウンタのカウント値が上記画素数に達したか否かを判定すればよい。
【０２７７】
全ての画素について終了していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＳ４２にジャンプして、全ての画素について上記動作が終了するまでステップし４２乃至ステップＳ４３の処理を繰り返して行なう。
【０２７８】
以上が、原画像のヒストグラム作成の段階で、図１０のヒストグラム作成用メモリ６１、加算器６２によって行なわれる。
【０２７９】
Ｓ４４．ステップＳ４３で、全ての画素について加算動作を終了したと判定された場合（Ｙｅｓ）には、ヒストグラム作成用メモリから、図１０の重み付け演算部に作成した原画像のヒストグラムを転送する。
【０２８０】
Ｓ４５．転送された原画像のヒストグラムと一方の重み付け演算用メモリに格納されている重み付け後のヒストグラムとの差分を演算する。
【０２８１】
Ｓ４６．上記差分に、温度域毎に異なる重み付け係数を乗算する。
【０２８２】
重み付けは、背景の常温域については大きく（通常は、１にすればよい。）、高温域は小さくする。
【０２８３】
Ｓ４７．重み付け演算用メモリに格納されている、１フレーム前に演算、格納されたヒストグラムと、上記重み付けされた差分を加算する。
【０２８４】
Ｓ４８．上記加算結果のヒストグラムを、ヒストグラム格納用メモリに転送すると共に、もう一方の重み付け演算用メモリに格納する。
【０２８５】
以降も、この演算を順次行なってゆく。
【０２８６】
そして、ステップＳ４５乃至Ｓ４８が重み付け演算の段階で、図１０の重み付け演算部が行なう。
【０２８７】
Ｓ４９．原画像の信号レベル０〜４０９５に対して、所定の画素数以下の信号レベルをカットする。
【０２８８】
これは、階調数を圧縮変換する再に、出現頻度が少なくて表示の必要性が低い信号レベルを削除して、圧縮された階調数の中で効率的に画像表示するために行なう処理である。
【０２８９】
Ｓ５０．残った信号レベルを並べ直して、信号レベルの総数Ｎを求める。
【０２９０】
Ｓ５１．傾斜１／Ｎで０〜１の範囲を値をとる直線４を定義する。
【０２９１】
ｉを０及びＮまでの整数として、上記直線の方程式をＬ₄ とすれば、
Ｌ₄ ＝ｉ（１／Ｎ）
となる。
【０２９２】
Ｓ５２．ステップＳ５１で求めた直線に対して階調変換後のレベル２５５を掛けて、表示レベルを８ビットに変換する。
【０２９３】
即ち、８ビットに変換後の表示レベルは、
表示レベル＝２５５・Ｌ₄
となる。
【０２９４】
ステップＳ４９乃至Ｓ５２がヒストグラム変換の段階で、主としてデジタル信号プロセッサが行なう。
【０２９５】
Ｓ５３．ステップＳ５２で求めた表示レベルを、ヒストグラム変換を行なうデモケアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリの原画像の信号レベルに対応するアドレスに格納する。
【０２９６】
Ｓ５４．２面のフレーム・メモリの内、原画像の信号レベルの書き込みを行なっていない方のフレーム・メモリの信号レベルをアドレスとして、デュアル・ポートランダム・アクセス・メモリに格納されている階調データを読み出して、階調変換を行なう。
【０２９７】
Ｓ５５．ステップＳ３３で読み出したデータをデジタル・アナログ変換器に出力してアナログ変換し、モニタに出力して画像表示する。
【０２９８】
ステップＳ５４とステップＳ５５が、階調変換・表示の段階で、階調変換は主としてデジタル信号プロセッサが行なう。
【０２９９】
尚、図１０では原画像のヒストグラムに対する重み付け演算を重み付け演算部というハードウェアによって行なう例を図示しているが、重み付け演算をデジタル信号プロセッサによってソフトウェア的に行なうことも勿論可能である。
【０３００】
又、本発明の第三の実施の形態の別の変形として、図示はしないが、アナログ・デジタル変換器４が出力する原画像の信号レベルを格納する２面のフレーム・メモリにおいて、上記重み付け演算と同期して重み付け演算して、デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリからの読み出しアドレスとすることも可能である。
【０３０１】
２面のフレーム・メモリを上記の構成にすることによって、階調変換を行なう際に２面のフレーム・メモリの一方から読み出される画像の信号レベルと、平均化されたヒストグラムにおける信号レベルには確かな相関が保たれるので、階調変換後の画像品質がよくなる。
【０３０２】
さて、本発明の第一乃至第三の実施の形態において、ヒストグラム変換部は、入力されるヒストグラムまたはヒストグラム変換部で生成したヒストグラムに対して、所定数以下の画素数に対応する信号レベルをカットするものとして説明している。これは、従来にも同様な処理をしており、又、出現頻度が少ない信号レベルに対して階調変換した後も信号レベルを割り当てる必要がないという実用的な判断によるもので、本発明の画像処理に本質的なものではない。
【０３０３】
【発明の効果】
本発明の第一の手段によれば、原画像のヒストグラムを複数の温度域に分割して作成し、分割された複数の温度域の各々信号レベル数に応じて階調変換後の信号レベル数を割り当てるので、被写体内に例えば高温物体があってもなくても、階調変換後に背景部分に割り当てられる信号レベル数に変化が生ずることはない。又、被写体内に低温物体があるかないかについても、階調変換後に背景部分に割り当てられる信号レベル数に変化が生ずることはない。
【０３０４】
従って、被写体内を異常物体が高速で移動する場合においても、表示画像の視認性が低下することはない。
【０３０５】
本発明の第二の手段によれば、原画像のヒストグラムを複数フレームにわたって平均して階調変換後の信号レベルを割り当てて、原画像の信号レベルと階調変換後の信号レベルとの変換を行なうので、被写体内を異常物体が高速で移動しても、階調変換後のヒストグラムにおける背景部分のヒストグラムは異常物体の有無によって急速に影響を受けることがない。
【０３０６】
従って、被写体内を異常物体が高速で移動する場合においても、表示画像の視認性が低下することはない。
【０３０７】
本発明の第三の手段によれば、１フレーム前の原画像のヒストグラムと現在のヒストグラムとの差分をとり、該差分に対して常温部分に大きな重み係数をかけると共に例えば高温部分に対しては小さい重み係数をかけて、重み付けされた差分と１フレーム前のヒストグラムとを加算し、重み付けされた差分と１フレーム前のヒストグラムとを加算したヒストグラムに対して階調変換後の信号レベル数を割り当てるので、被写体内を高温物体が高速で移動しても、階調変換後のヒストグラムにおける背景部分のヒストグラムは異常物体の有無によって急速に影響を受けることがない。このことは、被写体内を低温物体が高速で移動しても同様である。
【０３０８】
従って、被写体内を異常物体が高速で移動する場合においても、表示画像の視認性が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施の形態のハードウェア構成。
【図２】 本発明の第一の実施の形態の処理手順を示す図。
【図３】 本発明の第一の実施の形態の原理を説明する図。
【図４】 本発明の第一の実施の形態における画像処理を説明する図。
【図５】 本発明の第一の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図６】 本発明の第二の実施の形態のハードウェア構成。
【図７】 本発明の第二の実施の形態の処理手順を示す図。
【図８】 本発明の第二の実施の形態における画像処理を説明する図。
【図９】 本発明の第二の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図１０】 本発明の第三の実施の形態のハードウェア構成。
【図１１】 本発明の第三の実施の形態の処理手順を示す図。
【図１２】 本発明の第三の実施の形態における画像処理を説明する図。
【図１３】 本発明の第三の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図１４】 赤外線画像表示装置の一般的構成。
【図１５】 従来の画像処理を説明する図。
【図１６】 従来の画像処理における問題点を説明する図。
【符号の説明】
１ 光学系
２ 赤外線検知器
３ 増幅器
４ アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
５ フレーム・メモリ
６ ヒストグラム作成部
７ ヒストグラム変換部
９ デジタル・アナログ変換器
１０ モニタ
５１ 第一のセレクタ（第一のＳＥＬ）
５１ａ 第三のセレクタ（第三のＳＥＬ）
５２ 第一のフレーム・メモリ（ＲＡＭ）
５３ 第二のフレーム・メモリ（ＲＡＭ）
５４ 第三のフレーム・メモリ（ＲＡＭ）
５５ 第二のセレクタ（第二のＳＥＬ）
５５ａ 第四のセレクタ（第四のＳＥＬ）
６１ ヒストグラム作成用メモリ（ＲＡＭ）
６２ 加算器
６３ バッファ・ゲート
７１ デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
７２ ヒストグラム格納用メモリ（ＲＡＭ）
７３ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
７４ デュアル・ポート・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＰ−ＲＡＭ）
８１ 第一の重み付け演算用メモリ（ＲＡＭ）
８２ 第二の重み付け演算用メモリ（ＲＡＭ）
８３ 加算器
８４ 重み付け読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８５ 乗算器
８６ 加算器
８７ 第五のセレクタ（第五のＳＥＬ）
８８ 第六のセレクタ（第六のＳＥＬ）

Claims (2)

1. 原画像における信号レベルの出現頻度であるヒストグラムを、複数の温度域に分割して作成するヒストグラム作成部と、
   該ヒストグラム作成部が出力するヒストグラムと重み付け演算用メモリに格納されている前フレームのヒストグラムとの差分をとり、常温域に比べて高温域および低温域の小さく設定した温度域毎に異なる重み付け係数によって該差分に重み付けをし、重み付けされた差分と該重み付け演算用メモリが出力する前フレームのヒストグラムとを加算して、該ヒストグラム作成用メモリが出力する原画像のヒストグラムに重み付け演算をする重み付け演算部と、
   該重み付け演算部の出力に対して階調変換後の信号レベル数を割り当てて階調変換後のヒストグラムを生成し、フレーム・メモリに格納された原画像の信号レベルと階調変換後の信号レベルとの変換を行なうヒストグラム変換部と
   を備えることを特徴とする赤外線画像表示装置。
2. 請求項１に記載の赤外線画像表示装置であって、
   上記フレーム・メモリは、原画像のヒストグラムに対する上記重み付け演算と同期して、原画像の画像データに対して重み付け演算するフレーム・メモリである
   ことを特徴とする赤外線画像表示装置。

Images