JPH03125573A - 高温物体のイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、光学的に結合された赤外線テレビカメラと
可視光テレビカメラとによりそれぞれ撮像された赤外線
映像と可視光映像とを信号処理することにより、高温物
体の可視光像を強調し、又は色付けした画像表示を可能
とする高温物体のイメージング装置に関するものである
。

［従来の技術］ 現在、遠赤外線領域（波長で３μ匝〜１５μｍ程度）で
のＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉ
ｃｅ　）カメラは高品位ＴＶレベルの完成度で実用化さ
れているし、またサーモビジョンと呼ばれる機械的スキ
ャン（例えば鏡の走査等）のイメージヤ−による温度分
布のリモートセンシングが既に汎用となっている。この
分野の技術的文献として例えば、三菱電気技報、ｖｏｌ
、８２、Ｎｏ、　５．１９８８、瀬戸ほか、“５１２　
Ｘ５１２１ＲｃｓＤ撮像装置”Ｐ、６５〜６８がある。

上記文献には、５１２　Ｘ５１２の赤外線検出素子をシ
リコン基板上に配列し、その基板上の電子回路によって
走査を行うＣＳ　Ｄ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｓｗｅｅｐ　Ｄ
ｅｖｉｃｅ）を用いた赤外線撮像装置についての技術を
開示している。また上記装置の検出波長帯は３〜５μｍ
であり、上記波長帯により検出された画像がＮＴＳＣ方
式（米国及び日本のＴＶ方式）に準拠した白黒ＴＶ画像
として表示される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の赤外線（以下１ｎｆｒａ　Ｒｅｄを
略してＩＲという）ＴＶ左カメラより得られた画像は、
そのＩＲの検出波長帯が可視光の波長帯（０，４〜０．
７５μｍ程度）と異っているため、可視光の像に慣れて
いる人間の目にとっては、自発する黒体放射によるＩＲ
の像は馴染みにくく、よく判らない場合がある。例えば
真暗の室内に置がれた炭火の炎や赤熱中の金属片（例え
ばニクロム線）を見ているようなもので、あらかじめ室
内に火鉢や電熱器が置かれていることを知っていれば、
ＩＲ波長帯での炎や赤熱したニクロム線の像を見ても判
るが、そうでない場合には電灯を点灯し可視光の光学像
を見ないと、ＩＲの光学像のみではそれが何であるか判
らないのである。

即ち従来のＩＲ撮像装置は、ＩＨの波長帯のみによる光
学像を表示するので、予備知識が無しで撮像物を判別す
るには、さらに可視光による光学像を見る必要があると
いう問題点があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、ＩＲ自発光のイメージと可視反射光のイメージとを有
機的に結合し、高温物体の識別が容易に可能である高温
物体のイメージング装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この第１の発明に係る高温物体のイメージング装置は、
赤外線領域で撮像を行う赤外線テレビカメラと、可視光
領域で撮像を行う可視光テレビカメラと、前記赤外線テ
レビカメラと可視光テレビカメラとをそれぞれの結像レ
ンズより像側の区間で共軸的に結合させる光学的結合手
段と、前記赤外線テレビカメラにより撮像された赤外線
映像の輝度信号により可視光テレビカメラにより撮像さ
れた可視光映像の輝度信号を変調し、高温物体の可視光
像を強調した映像信号を出力する第１の信号処理手段と
、該第１の信号処理手段の出力する映像信号を表示する
画像表示手段とを備えたものである。

この第２の発明に係る高温物体のイメージング装置は、
前記第１の発明において、前記第１の信号処理手段は赤
外線映像の輝度信号それ自身又はそれを信号処理した信
号と、可視光映像の輝度信号又はＲ，Ｇ、Ｂのカラー３
原色信号との乗算を行う乗算手段を有するものである。

この第３の発明に係る高温物体のイメージング装置は、
前記第１の発明において、前記第１の信号処理手段に代
えて、前記赤外線映像又は可視光映像のいずれか一方の
映像信号により他方の映像信号の非直線処理、ぼかし処
理、輪郭確認による２値領域化処理のいずれか、又は前
記処理のいずれかの組合せ処理を行う第２の信号処理手
段を備えたものである。

この第４の発明に係る高温物体のイメージング装置は、
前記第１もしくは第２または第３の発明において、前記
赤外線テレビカメラと可視光テレビカメラとが非同期に
より撮像されるか、または前記２つのテレビカメラのピ
クセル総数もしくはピクセルの配分形態が異なる場合に
、前記２つのテレビカメラにより撮像された各画像デー
タを、該画像データの表示位置に対応したフレームメモ
リのアドレスにそれぞれ記憶し、該記憶データを前記第
１の信号処理手段又は第２の信号処理手段に供給するデ
ジタルスキャンコンバータを備えたものである。

この第５の発明に係る高温物体のイメージング装置は、
前記第１の発明において、前記第１の信号処理手段に代
えて、前記可視光テレビカメラがモノクロテレビカメラ
の場合に、前記赤外線テレビカメラにより撮像された赤
外線映像によって前記モノクロテレビカメラにより撮像
された白黒映像に少くとも２色以上の色彩で色づけをし
たカラ映像信号を出力する第３の信号処理手段を備えた
ものである。

［作用］ この第１の発明においては、赤外線テレビカメラは赤外
線領域で撮像を行い、可視光テレビカメラは可視光領域
で撮像を行い、光学的結合手段は前記赤外線テレビカメ
ラと可視光テレビカメラとをそれぞれの結像レンズより
像側の区間で共軸的に結合させる。そして第１の信号処
理手段は、前記赤外線テレビカメラにより撮像された赤
外線映像の輝度信号により可視光テレビカメラにより撮
像された可視光映像の輝度信号を変調し、高温物体の可
視光像を強調した映像信号を出力し、画像表示手段は前
記第１の信号処理手段の出力する映像信号を表示する。

この第２の発明においては、前記第１の発明における第
１の信号処理手段が有する乗算手段が、前記赤外線映像
の輝度信号それ自身又はそれを信号処理した信号と、可
視光映像の輝度信号又はＲｌＧ、Ｂのカラー３原色信号
との乗算を行う。

この第３の発明においては、前記第１の発明における第
１の信号処理手段に代えて、第２の信号処理手段が、前
記赤外線映像又は可視光映像のいずれか一方の映像信号
により他方の映像信号の非直線処理、ぼかし処理、輪郭
確認による２値領域化処理のいずれか、又は前記処理の
いずれかの組合せ処理を行う。

この第４の発明においては、前記第１もしくは第２また
は第３の発明にデジタルスキャンコンバータを設け、該
デジタルスキャンコンバータが前記赤外線テレビカメラ
と可視光テレビカメラとが非同期により撮像されるか、
または前記２つのテレビカメラのピクセル総数もしくは
ピクセルの配分形態が異なる場合に、前記２つのテレビ
カメラにより撮像された各画像データを、該画像データ
の表示位置に対応したフレームメモリのアドレスにそれ
ぞれ記憶し、該記憶データを前記第１の信号処理手段又
は第２の信号処理手段に供給する。

この第５の発明においては、前記第１の発明における第
１の信号処理手段に代えて、第３の信号処理手段が、前
記可視光テレビカメラがモノクロテレビカメラの場合に
、前記赤外線テレビカメラにより撮像された赤外線映像
によって前記モノクロテレビカメラにより撮像された白
黒映像に少くとも２色以上の色彩で色づけをしたカラー
映像信号を出力する。

［実施例］ 第１図は本発明に係る赤外線テレビカメラと可視光テレ
ビカメラとの光学的結合を示す構造図であり、１は例え
ば半田ゴテ等の高温物体、２は可視光は反射させ、ＩＲ
光は通過させるためのミラ３は例えばゲルマニウム製の
ＩＲ用レンズ、４は例えばガラス又はプラスチック製の
可視光用レンズ、５は可視光像を受光する可視光用ＣＣ
Ｄ。

６はＩＲ像を受光するＩＲ用ＣＣＤ、７は熱シールド、
８は例えばスターリングサイクル冷凍機等の冷却器であ
り、これはＩＲ検出素子の暗電流を小さくするために、
また該素子周辺の物体からの黒体放射をおさえるために
必要である。９は放熱器である。

第１図においては、ＩＲ用ＣＣＤ６により受光する赤外
線ＴＶ左カメラ通常の可視光用ＣＣＤ５により受光する
可視光ＴＶ左カメラを、それぞれの結像レンズ３及び４
から像側の区間で共軸的に結合させている。ミラー２は
その波長帯の差により可視光とＩＲとを振分ける機能を
もつ。上記光学的構成により目的とする高温物体１のＩ
Ｒ自発光のイメージと可視反射光のイメージがそれぞれ
ＩＲ用ＣＣＤ６及び可視光用ＣＣＤ５から得られる。

第２図は本発明に係る赤外線画像と可視光画像との信号
処理法を示す説明図である。同図（ａ）はＩＲ自発光に
よる画像例であり、高温物体１（例えば半田ゴテの頭や
赤熱ニクロム線）は自発光により良く光って見えるが全
体の形状が判らない。

同図（ｂ）は可視光受光による画像例であり、前記半田
ゴテの形状等の全体の形状は良く判るが、半田ゴテが高
温であるかどうかは判らない。そこで（ｂ）の可視光画
像を（ａ）のＩＲ両画像高輝度部（即ち高温部）のデー
タで変調し、この被変調部分を強調又は色付けした画像
で表示すると高温物体の識別容易なイメージング装置が
得られる。第３図の（Ｃ）はこのＩＲ両画像高輝度部の
データで変調された可視光画像の例である。

上記の可視光画像をＩＲ両画像より変調する方法として
は、例えばＩＲＴＶカメラによって得られた輝度信号Ｙ
ＩＲ＋れ自身又はそれを信号処理した信号と、可視光Ｔ
Ｖ左カメラよって得られた輝度信号Ｙを乗算するか、ま
たは前記ＩＲの輝度信号Ｙ　Ｉ　Ｒｈ、カラー表示のＲ
ＳＧ、Ｂの３原色信号とをそれぞれ均等に乗算する方法
がある。

第３図は本発明に係る第１の高温物体のイメージング装
置のブロック図であり、２〜６は第１図と同一のもので
ある。１０は赤外線テレビカメラと１ 可視光テレビカメラとの光学的結合部である。１１は＃
１カメラコントロールユニット（以下＃ＩＣＣＵという
）、１２は＃２ＣＣＵ、１３は＃ＩＣＣＵ１１及び＃２
ＣＣＵ１２がそれぞれのＣＣＤより画像を読出すための
同期信号を発生する同期信号発生器、１４は本発明に係
る赤外線映像と可視光映像間の信号処理を行う信号処理
部、１５は前記信号処理された映像信号を表示する画像
表示器である。

第３図においては、共通の同期信号発生器Ｊ３から出力
される同期信号に基づき、＃ＩＣＣＵ１１及び＄２ＣＣ
Ｕ１２はそれぞれＩＲ用ＣＣＤ６と可視光用ＣＣＤ５の
対応する画素から同期して画像データを読出し、信号処
理部１４に供給する。信号処理部１４が行う信号処理法
の具体例の１つは、前記説明の通り、ＩＲ用ＣＣＤ６に
よって得られた輝度信号”ＩＲそれ自身又′はそれを信
号処理した信号と可視光用ＣＣＤ５によって得られた輝
度信号Ｙ又は、Ｒ，Ｇ、Ｂの３原色信号との乗算処理を
行うことである。

またこの信号処理法の具体例の他の１つは、１２ Ｒ用映像データを用いて可視光用画像に対して非直線処
理、画像のぼかし処理、画像の輪郭確認による２値領域
化、処理のいずれか、又は上記処理のいずれかの組合せ
処理を行うことである。さらにこの信号処理法の別の１
つは、処理される画像と処理に利用する映像データとを
交換して、可視光映像データを用いてＩＲ用画像に対し
て上記の信号処理を行うようにしてもよい。

このような信号処理の行われた画像データが画像表示器
１５に表示される。それ故画像表示器１５の表示画面上
において、高温物体は容易に識別することができる。

第４図は本発明に係る第２の高温物体のイメージング装
置のブロック図であり、２〜６．１０〜１２．１４及び
１５は第３図と同一のものである。１３−１は＃１同期
信号発生器、１３−２は＃２同期信号発生器、１６はデ
ジタルスキャンコンバータ（以下ＤＳＣという）で、複
数のフレームメモリを内蔵し、ＩＲと可視光で撮像され
た各画像データを、その画像データの２次元表示位置に
対応した前記フレームメモリのアドレスにそれぞれ記憶
する機能を有するものである。

第４図においては、ＩＲ用と可視光用のＴＶ同期信号が
非同期の場合の構成例である。＃ＩＣＣＵｌｌは＃１同
期信号発生器１３−１からの＃１同期信号によりＩＲ用
ＣＣＤ６よりの画像データを読出しＤＳＣｌＢ内のＩＲ
用フレームメモリに書込む。

同様に＃２ＣＣＵ１２は＃２同期信号発生器１３−２か
らの＃２同期信号（＃１同期信号とは非同期である）に
より可視光用ＣＣＤ５よりの画像データを読出しＤＳＣ
ｌＢ内の可視光用フレームメモリに書込む。信号処理部
１４はＤＳＣｌＢ内のＩＲ用及び可視用フレームメモリ
の対応するアドレスより、それぞれＩＲ用と可視光用の
２つの画像データを読出し、第３図において説明したよ
うな信号処理を行い、信号処理の終了した画像データを
画像表示器１５に表示させる。

また第４図においては、赤外線テレビカメラと可視光テ
レビカメラが単に非同期で動作するのみではなく、受光
素子であるＣＣＤ等のピクセル総数やピクセルの配分形
態（２次元表示の縦×横の配分のこと）が異なる場合（
一般に赤外用テレビカメラの方が分解能が悪い）に、Ｄ
ＳＣｌＢはＩＲと可視光の各画像データを、その画像デ
ータの２次元表示位置に対応した各フレームメモリのア
ドレスにそれぞれ記憶させる。

従ってピクセル数やその配置が異る受光素子がら続出し
た２つの画像データを、それぞれの表示位置に対応した
アドレスに記憶できる。それ故信号処理部１４はＤＳＣ
ｌＢ内の各フレームメモリより対応するアドレスのデー
タを読出して２つの映像データ間の信号処理を実行する
ことができる。

また可視光テレビカメラがモノクロテレビカメラの場合
に、信号処理部１４はＩＲ用テレビカメラで得られた赤
外映像の高輝度映像データを用い、前記モノクロテレビ
カメラで得られた白黒映像に対して少くとも２色以上の
色彩で色づけをしたカラー映像信号を出力し、カラー用
画像表示器を用いてカラー表示することも可能である。

また本発明の適用例として、ＩＲ自発光の高輝　５ 皮部分をＩＲテレビカメラで探索し、このＩＲ自発光の
高輝度部分をズームアツプして撮像するように可視光用
テレビカメラを制御することもできる。この場合ＩＲ両
画像適当なパターンに認識する自動パターン認識系がＩ
Ｒテレビカメラ側に必要となり、またズーム機構もしく
は光学的首振り機構等が可視光テレビカメラ側に必要と
なる。

また上記適用例の場合に、ＩＲ光学系を指向性のあるポ
イントセンサとして、これを可視光テレビカメラの首振
り機構上に設置し、ＩＲ自発光の高輝度部分をサーチす
るというものでもよい。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、赤外線テレビカメラと可
視光テレビカメラとを光学的に結合させ、それぞれのテ
レビカメラで撮像された赤外線映像信号と可視光映像信
号とで各種信号処理を行い、高温物体の可視光像を赤外
線映像信号により強調し、もしくはモノクロの可視光像
を赤外線映像信号により色づけし、または一方の映像信
号により他方の映像信号の非直線処理、ぼかし処理、輪
郭　６ 確認による２値領域化処理を行って表示できるようにし
たので、高温物体、例えば消し忘れた半田ゴテやストー
ブ等の他覚的な自動確認及び同定が遠隔的に、且つ容易
に可能となる効果が得られる。

またこの可視光画像と赤外線画像とが信号処理後、合成
された画像として表示されるので、それぞれの単独の画
像では得られない特徴のある表示画像が得られるという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る赤外線テレビカメラと可視光テレ
ビカメラとの光学的結合を示す構造図、第２図は本発明
に係る赤外線画像と可視光画像との信号処理法を示す説
明図、第３図は本発明に係る第１の高温物体のイメージ
ング装置のブロック図、第４図は本発明に係る第２の高
温物体のイメージング装置のブロック図である。 図において、１は高温物体、２はミラー、３はＩＲ用レ
ンズ、４は可視光用レンズ、５は可視光用ＣＣＤ、６は
ＩＲ用ＣＣＤ、７は熱シールド、８は冷却器、９は放熱
器、１０は２つのテレビヵメラの光学的結合部、１１は
＃ＩＣＣＵ、１２は＃２ＣＣＵ、１８は同期信号発生器
、１３−１及び１３−２は＃１及び＃２同期信号発生器
、１４は信号処理部、１５は画像表示器、１６はＤＳＣ
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線領域で撮像を行う赤外線テレビカメラと、 可視光領域で撮像を行う可視光テレビカメラと、前記赤
   外線テレビカメラと可視光テレビカメラとをそれぞれの
   結像レンズより像側の区間で共軸的に結合せる光学的結
   合手段と、前記赤外線テレビカメラにより撮像された赤
   外線映像の輝度信号により可視光テレビカメラにより撮
   像された可視光映像の輝度信号を変調し、高温物体の可
   視光像を強調した映像信号を出力する第１の信号処理手
   段と、 該第１の信号処理手段の出力する映像信号を表示する画
   像表示手段とを備えたことを特徴とする高温物体のイメ
   ージング装置。
2. （２）前記第１の信号処理手段は赤外線映像の輝度信号
   それ自身又はそれを信号処理した信号と、可視光映像の
   輝度信号又はＲ、Ｇ、Ｂのカラー３原色信号との乗算を
   行う乗算手段を有する請求項１記載の高温物体のイメー
   ジング装置。
3. （３）前記第１の信号処理手段に代えて、前記赤外線映
   像又は可視光映像のいずれか一方の映像信号にもとづき
   他方の映像信号の非直線処理、ぼかし処理、輪郭確認に
   よる２値領域化処理のいずれかを行う、又は前記処理の
   いずれかの組合せ処理を行う第２の信号処理手段を備え
   た請求項１記載の高温物体のイメージング装置。
4. （４）前記赤外線テレビカメラと可視光テレビカメラと
   が非同期により撮像されるか、または前記２つのテレビ
   カメラのピクセル総数もしくはピクセルの配分形態が異
   なる場合に、前記２つのテレビカメラにより撮像された
   各画像データを、該画像データの表示位置に対応したフ
   レームメモリのアドレスにそれぞれ記憶し、該記憶デー
   タを前記第１の信号処理手段又は第２の信号処理手段に
   供給するデジタルスキャンコンバータを備えた請求項１
   もしくは請求項２または請求項３記載の高温物体のイメ
   ージング装置。
5. （５）前記第１の信号処理手段に代えて、前記可視光テ
   レビカメラがモノクロテレビカメラの場合に、前記赤外
   線テレビカメラにより撮像された赤外線映像にもとづき
   前記モノクロテレビカメラにより撮像された白黒映像に
   少くとも２色以上の色彩で色づけをしたカラー映像信号
   を出力する第３の信号処理手段を備えた請求項１記載の
   高温物体のイメージング装置。