專利名稱：噪聲消除電路及具備其的溫度測(cè)量處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過由物體輻射的熱、例如遠(yuǎn)紅外線等進(jìn)行熱線圖像檢測(cè)，以測(cè)出火災(zāi)或人的存在等或者物體的溫度的溫度測(cè)量處理裝置。
背景技術(shù)：
熱電偶是采用即使是人體產(chǎn)生的微小的遠(yuǎn)紅外線，也可將入射的遠(yuǎn)紅外線轉(zhuǎn)換為熱，將熱直接轉(zhuǎn)換為電的賽貝克效應(yīng)，來產(chǎn)生直流電壓的裝置。
上述的所謂賽貝克效應(yīng)是連接作為不同物質(zhì)的不同種金屬線的兩端，若加熱一端的接點(diǎn)、冷卻另一端，則產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。稱之產(chǎn)生該熱電動(dòng)勢(shì)的特性。將利用該效應(yīng)而由熱電動(dòng)勢(shì)的大小測(cè)量接點(diǎn)間溫度差用的傳感器稱為熱電偶。進(jìn)而，將連接多個(gè)熱電偶、提高輸出電壓的裝置稱為熱電堆(thermopile)。
將上述熱電堆縱橫組合、可測(cè)量一定區(qū)域的熱的變化量的裝置稱之為二維熱電堆陣列。
此外，以往，二維熱電堆陣列被裝設(shè)在電子灶(electronic range)的頂部，用作不直接接觸地測(cè)量溫的被測(cè)物溫度的裝置。
具體是，電子灶以轉(zhuǎn)臺(tái)作為二維熱電堆陣列的測(cè)量區(qū)域，可測(cè)量放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的被測(cè)物的溫度分布。上述技術(shù)記載在參考文獻(xiàn)1中。
另外，上述二維熱電堆陣列技術(shù)作為人體檢測(cè)的方法而采用，提出內(nèi)置了二維熱電堆陣列的照明燈。
熱電堆可用熱的變化量檢測(cè)火災(zāi)或人的存在，作為溫度測(cè)量裝置是有用的。近年來，熱電堆即使作為火災(zāi)報(bào)警器或人體檢測(cè)安全裝置也為人們所十分期望。人體檢測(cè)技術(shù)記載在參考文獻(xiàn)2中。
〖專利文獻(xiàn)1〗
特開2001-355853號(hào)公報(bào)〖專利文獻(xiàn)2〗特開2000-223282號(hào)公報(bào)但是，在上述背景技術(shù)中，產(chǎn)生了如下問題使用配置在每個(gè)分割了被探測(cè)領(lǐng)域的區(qū)域中的受光單元，顯示表示在被探測(cè)領(lǐng)域中的溫度分布。由構(gòu)成受光單元的熱電堆輸出的信號(hào)是非常小的值，在由放大器等放大之后顯示在顯示裝置中，成為易受噪聲或測(cè)量誤差影響的構(gòu)成。
如果混入噪聲或測(cè)量誤差，則有在溫度分布自身中產(chǎn)生畸變、不能識(shí)別所顯示的物體這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
涉及本發(fā)明的主要發(fā)明，其特征在于，具備比較1個(gè)像素中按時(shí)間先后順序產(chǎn)生的信號(hào)之間，并將判斷為噪聲的像素置換為前后像素的置換處理部；和將1個(gè)像素中按時(shí)間先后順序產(chǎn)生的信號(hào)之間平均化，時(shí)間上平滑化中央像素的平均化處理部；在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，在上述平均化處理部進(jìn)行平均化處理。
此外，本發(fā)明的其它特征可通過附圖及本說明書的敘述來了解。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在含有噪聲成分的狀態(tài)下輸入信號(hào)，通過使用了微型計(jì)算機(jī)的軟件處理除去噪聲，通過進(jìn)行其后的平均化處理，從而可抑制測(cè)量誤差的影響；通過除去噪聲并同時(shí)抑制測(cè)量誤差，從而可飛躍性地提高測(cè)量精度。
此外，具有如下優(yōu)點(diǎn)通過使用熱線探測(cè)器，提高分辨率，從而變得易于特定所顯示的物體，可制成精度高的火災(zāi)報(bào)警器或人體檢測(cè)的安全裝置。


圖1是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的溫度測(cè)量處理裝置的框圖。
圖2是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的3DDNR濾波器動(dòng)作的流程圖。
圖3是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的3DDNR濾波器動(dòng)作的圖。
圖4是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的中值濾除法(median filter)動(dòng)作的流程圖。
圖5是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的中值濾除法動(dòng)作的圖。
圖6是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的求取中央值方法的流程圖。
圖7是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的移動(dòng)平均法的動(dòng)作的流程圖。
圖8是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的移動(dòng)平均法的動(dòng)作的圖。
圖9是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的幀間平均法的動(dòng)作的流程圖。
圖10是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的幀間平均法的動(dòng)作的圖。
圖11是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體的所有動(dòng)作的流程圖。
圖12是表示涉及本發(fā)明一實(shí)施例的具體所有動(dòng)作的流程圖。
圖中1-熱電堆陣列，2-二維熱電堆陣列，3-掃描電路，4-溫度傳感器器件。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)附圖具體說明本發(fā)明的詳細(xì)情況。圖1為表示本發(fā)明的溫度測(cè)量處理裝置的框圖。在同圖所示的溫度測(cè)量裝置中，熱電堆型遠(yuǎn)紅外線區(qū)域傳感器1在內(nèi)部具有二維熱電堆陣列2、掃描電路3、溫度傳感器器件4。
被探測(cè)領(lǐng)域5表示進(jìn)行溫度測(cè)量并成為目標(biāo)的領(lǐng)域。被探測(cè)領(lǐng)域5通過透鏡6，縮小并取入熱電堆型遠(yuǎn)紅外線區(qū)域傳感器1的內(nèi)部。二維熱電堆陣列2在將由透鏡6縮小的被探測(cè)領(lǐng)域5分割為各32(縱)×32(橫)的每個(gè)區(qū)域中，得到按遠(yuǎn)紅外線量成比例的微弱電動(dòng)勢(shì)。
以上述微弱的電動(dòng)勢(shì)為基礎(chǔ)，二維熱電堆陣列2可取得被探測(cè)領(lǐng)域5的各區(qū)域的溫度信息。
實(shí)際上，二維熱電堆陣列2得到的被探測(cè)領(lǐng)域5的各區(qū)域溫度信息，為被探測(cè)領(lǐng)域5和二維熱電堆陣列2自身的溫度差。二維熱電堆陣列2在所分割的被探測(cè)領(lǐng)域5的每個(gè)區(qū)域，可僅知與自身的溫度差。
二維熱電堆陣列2自身的溫度可由溫度傳感器器件4來測(cè)量。
因此，微型計(jì)算機(jī)9通過由來自溫度傳感器器件4的溫度信息，計(jì)算在二維熱電堆陣列2中得到的被探測(cè)領(lǐng)域5的各區(qū)域的溫度信息，從而可得到被分割為被探測(cè)領(lǐng)域5的32(縱)×32(橫)各區(qū)域的溫度信息。
內(nèi)置于熱電堆型遠(yuǎn)紅外線區(qū)域傳感器1的掃描電路3由外部輸入時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)。掃描電路3在每個(gè)復(fù)位信號(hào)到來時(shí)，將裝載于上述掃描電路3內(nèi)部的計(jì)數(shù)器值初始化并歸零。
裝載于上述掃描電路3內(nèi)部的計(jì)數(shù)器與所輸入的時(shí)鐘信號(hào)的上升沿同步，一個(gè)一個(gè)地增加計(jì)數(shù)器的值。
二維熱電堆陣列2的以32(縱)×32(橫)分割的區(qū)域從左上角起依次擁有地址。掃描電路3利用上述逐個(gè)增加的計(jì)數(shù)值，將分配給二維熱電堆陣列2的地址值依次輸出至二維熱電堆陣列2。
接受了上述地址的二維熱電堆陣列2將在依次對(duì)應(yīng)的各區(qū)域取得的溫度差信息作為電位差(電壓)輸出。
上述電位差從作為熱電堆型遠(yuǎn)紅外線區(qū)域傳感器1的輸出端子的P端子、N端子輸出。P端子是P溝道端子，意為正極性；N端子是N溝道端子，意為負(fù)極性。
由熱電堆型遠(yuǎn)紅外線區(qū)域傳感器1的P端子、N端子輸出的電位差被輸入到放大器7中。放大器7為差分放大電路，根據(jù)P端子和N端子的電位差，放大電位差并作為輸出信號(hào)從放大器7輸出。
由于在二維熱電堆陣列2中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)微弱，故需在放大器7中以高倍率放大。
本實(shí)施例的放大器7，將P端子與N端子的電位差放大約數(shù)千倍，輸出至低通濾波器(LPF)8。
LPF8為由電阻和電容器構(gòu)成的低通濾波器。LPF8將在放大器7放大過的電位差所包含的信號(hào)中、急劇變高的噪聲成分平滑化，輸出至微型計(jì)算機(jī)9內(nèi)部的12位A/D轉(zhuǎn)換器10。
12位A/D轉(zhuǎn)換器10將由LPF8輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
此外，溫度傳感器器件4將二維熱電堆陣列2自身的溫度信息作為電位差輸出。
二維熱電堆陣列2自身的溫度信息被輸入12位A/D轉(zhuǎn)換器11中，由12位A/D轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
CPU12計(jì)算表示來自12位A/D轉(zhuǎn)換器11的二維熱電對(duì)陣列2自身的溫度信息、來自12位A/D轉(zhuǎn)換器10的各分割區(qū)域與二維熱電堆陣列2之間的溫度差的電壓輸出，得到被分割為32(縱)×32(橫)的每個(gè)區(qū)域的溫度信息。
其中的溫度信息為表示被探測(cè)領(lǐng)域5的每個(gè)區(qū)域的溫度與二維熱電堆陣列2的溫度之差的相對(duì)溫度差。也就是說，被探測(cè)領(lǐng)域5的每個(gè)區(qū)域的溫度如果與二維熱電堆陣列2相比較，就可以知道溫度相對(duì)高多少、低多少。
為了得到被探測(cè)領(lǐng)域5每個(gè)區(qū)域中的溫度信息，CPU12在表示被探測(cè)領(lǐng)域5每個(gè)區(qū)域的溫度和二維熱電堆陣列2的溫度之差的相對(duì)溫度差中，附加并求出二維熱電堆陣列2自身的溫度信息。
所求得的被探測(cè)領(lǐng)域5的每個(gè)區(qū)域中的溫度信息，由CPU12通過CPU總線存儲(chǔ)到SRAM1(14)中。1次所測(cè)量的每個(gè)32×32區(qū)域的溫度信息被稱為1幀，作為1個(gè)信息單位被集中處理。
在本實(shí)施例中，被檢測(cè)領(lǐng)域5的溫度測(cè)量定為1秒測(cè)量3次，在SRAM1(14)中，存儲(chǔ)有過去3次的測(cè)量結(jié)果。SRAM1(14)在每次新測(cè)量溫度時(shí)隨時(shí)刪除最早的測(cè)量結(jié)果并持續(xù)更新。一系列處理相關(guān)的程序被存儲(chǔ)在PROM13中。PROM13由被稱之為閃爍ROM的非易失性存儲(chǔ)器構(gòu)成。因此，在修正程序時(shí)可重寫、使用方便。
此外，圖1所示的SRAM1(14)和SRAM2(15)被分開圖示。在用于CPU的存儲(chǔ)器中，一般將所有存儲(chǔ)器分區(qū)為幾個(gè)來進(jìn)行管理。若由CPU要求向存儲(chǔ)器的存取，則根據(jù)存儲(chǔ)器的地址信息等從所分區(qū)的存儲(chǔ)器的集合中選擇1個(gè)分區(qū)對(duì)象，執(zhí)行讀出或?qū)懭搿⒋藭r(shí)的存儲(chǔ)器分區(qū)稱之為存儲(chǔ)體(bank)。
采用上述存儲(chǔ)體，將存儲(chǔ)器分為2個(gè)存儲(chǔ)體，將每個(gè)設(shè)為SRAM1(14)及SRAM2(15)，可將1個(gè)SRAM分為2個(gè)使用。
在利用該存儲(chǔ)體時(shí)，與分別設(shè)置SRAM1(14)及SRAM2(15)的情況相比，可共有內(nèi)置的存儲(chǔ)器地址解碼器的一部分，故可減小微型計(jì)算機(jī)9的芯片面積。
進(jìn)而，利用圖1所示的顯示信號(hào)裝置，可以在用二維熱電堆陣列2的32(縱)×32(橫)分割被探測(cè)領(lǐng)域5的每個(gè)區(qū)域中得到溫度信息。
由于通過采用將熱直接轉(zhuǎn)換為電的賽貝克效應(yīng)的非接觸來測(cè)量溫度，故易受噪聲或測(cè)量誤差的影響。噪聲或測(cè)量誤差的原因在于由熱電堆自身輸出的信號(hào)非常弱，通過放大器7放大約數(shù)千倍。在有噪聲影響時(shí)，在表示被檢測(cè)領(lǐng)域5溫度分布的個(gè)人計(jì)算機(jī)18的畫面上，呈表示溫度極端高、低的點(diǎn)的顏色并顯示出來，易引起誤識(shí)別。
此外，在測(cè)量結(jié)果中也包含測(cè)量誤差，原來用相鄰的熱電堆應(yīng)得到相同測(cè)量結(jié)果的值有時(shí)有較大偏差。為了抑制該測(cè)量誤差，在相鄰的熱電堆中，通過進(jìn)行平均化處理，從而可在某范圍內(nèi)修正測(cè)量誤差引起的偏差。
但是，在相鄰的熱電堆中，在進(jìn)行平均化處理時(shí)，在混入了噪聲的情況下，對(duì)鄰接的測(cè)量結(jié)果造成不好的影響。
平均化處理在抑制測(cè)量誤差的另一方面，在混入了噪聲的情況下對(duì)鄰接噪聲影響的熱電堆的測(cè)量結(jié)果造成了影響。
在進(jìn)行平均化處理前，需要盡量除去噪聲。如果除去噪聲成功，則可通過平均值處理有效地抑制測(cè)量誤差，可提高測(cè)量精度。
因此，進(jìn)行處理的順序變得重要，為第1除去噪聲、第2平均化處理的順序。
除去噪聲的方法有很多，有采用由電阻和電容構(gòu)成的LPF的模擬處理、或者使用微型計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)行的數(shù)字處理等。
模擬處理采用由圖1的LPF8所示的電阻和電容構(gòu)成。數(shù)字處理應(yīng)用由圖1的A/D轉(zhuǎn)換器10轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)存儲(chǔ)在PROM13中的程序，在CPU12中除去噪聲。
利用數(shù)字處理除去噪聲的方法例如3有稱之為DDNR(三維數(shù)字減噪)或中值濾除法的方法。
首先，根據(jù)圖2的流程圖對(duì)3DDNR的具體方法進(jìn)行說明。
CPU12將來自二維熱電堆陣列2的1幀(32×32)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SRAM1(14)中。(S100)在SRAM1(14)中，可存儲(chǔ)過去3次(3幀)的數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)最新幀的同時(shí)，刪除最早的幀。(S200)CPU12由存儲(chǔ)在SRAM1(14)中的過去3次(3幀)數(shù)據(jù)，在CPU12的內(nèi)部寄存器中取得3個(gè)相同位置的像素?cái)?shù)據(jù)。(S300)將CPU12內(nèi)部取得的3個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)中的中央像素與其它2個(gè)像素比較，當(dāng)變動(dòng)大時(shí)，置換為前面的1個(gè)數(shù)據(jù)并輸出至SRAM2(15)。(S400)判斷所有像素是否結(jié)束。(S500)當(dāng)所有像素未結(jié)束時(shí)(S500否)，選擇下面的3個(gè)像素。(S600)當(dāng)所有像素結(jié)束時(shí)(S500是)，處理結(jié)束。
關(guān)于S300和S400的動(dòng)作，具體用圖3說明。如圖3的SRAM1(14)所記載的，可存儲(chǔ)過去3次(3幀)的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^CPU總線，將被檢測(cè)領(lǐng)域5的溫度信息寫入SRAM1(14)中。被檢測(cè)領(lǐng)域5的溫度信息1秒測(cè)量3次。也就是說，每300ms將最新的溫度信息覆蓋并更新最老的溫度信息。
由過去3次(3幀)數(shù)據(jù)，將相同位置的3個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到CPU12內(nèi)部的第1寄存器121、第2寄存器122、第3寄存器123。最新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第1寄存器121，比最新舊1個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第2寄存器122、比最新舊2個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第3寄存器123。
在圖3中，為在第1寄存器121中存儲(chǔ)作為溫度信息“1”；在第2寄存器122中存儲(chǔ)作為溫度信息的“18”；在第3寄存器123中存儲(chǔ)作為溫度信息的“1”、的狀態(tài)?？芍鎯?chǔ)在第2寄存122中的“18”比第1寄存121的“1”及第3寄存器123的“1”大得多。在本次測(cè)量溫度變化的熱線探測(cè)器的情況下，短時(shí)間內(nèi)輸入大的數(shù)值、短時(shí)間內(nèi)消除大的數(shù)值這一現(xiàn)象，通常被認(rèn)為是混入了噪聲。
為了除去噪聲，在由圖3所示的第1寄存121和第3寄存器123所存儲(chǔ)的值離開恒定距離的某一地點(diǎn)設(shè)置閾值。當(dāng)存儲(chǔ)在第2寄存器122中的值超過閾值時(shí)，不輸出存儲(chǔ)在第2寄存器122中的值，取代其輸出作為前1個(gè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)在第3寄存器123中的值。
其后，根據(jù)圖4的流程圖，對(duì)中值濾除法進(jìn)行說明。CPU12通過CPU總線從SRAM1(14)取入1幀區(qū)域信息。(S1100)以1幀為單位進(jìn)行處理的理由是假設(shè)在處理所分割的每個(gè)區(qū)域的區(qū)域信息時(shí)，CPU12迫于頻繁存取SRAM1(14)的需要，對(duì)CPU總線施加過度負(fù)擔(dān)的緣故。
選擇1幀前端的3×3的9個(gè)像素，按從大到小的順序排列計(jì)算出中央值。(S1200)將3×3的9個(gè)像素正中央的區(qū)域信息轉(zhuǎn)換為S1200中求出的中央值，并寫入SRAM2(15)。(S1300)判斷所有像素是否結(jié)束。(S1400)當(dāng)所有像素未結(jié)束時(shí)(S1400否)，選擇下面3×3的9個(gè)像素。(S1500)當(dāng)所有像素結(jié)束時(shí)(S1400是)，處理結(jié)束。
關(guān)于S1200和S1300的動(dòng)作，具體用圖5說明。由32×32的區(qū)域信息(1幀)選擇前端的3×3的9個(gè)像素。
在3×3的9個(gè)像素中，從第1行左起為1區(qū)域、2區(qū)域、3區(qū)域，從第2行左起為4區(qū)域、5區(qū)域、6區(qū)域，從第3行左起為7區(qū)域、8區(qū)域、9區(qū)域。
因此，正中央為5區(qū)域。5區(qū)域的區(qū)域信息以1區(qū)域至4區(qū)域、6區(qū)域至9區(qū)域的區(qū)域信息為基礎(chǔ)進(jìn)行修正。在圖3的例中，可知區(qū)域信息為表示每個(gè)區(qū)域溫度的電壓數(shù)據(jù)，5區(qū)域的區(qū)域信息為80，與其它區(qū)域的區(qū)域信息相比較高出許多。
在本次測(cè)量溫度變化的熱線探測(cè)器的情況下，若取得與相鄰的周圍區(qū)域極端不同的值是難以想象的。因此，在表示每個(gè)相鄰區(qū)域溫度的電壓數(shù)據(jù)極端不同時(shí)，一般認(rèn)為混入了噪聲。
在圖6中具體示出了由9個(gè)數(shù)值求得中央值的方法的流程。由9個(gè)數(shù)值求得中央值的方法，首先從9個(gè)中求取最小值，并除去最小值。其次，從8個(gè)中求取最小值，并除去最小值。通過反復(fù)該動(dòng)作，從而可從5個(gè)中求出最小值。9個(gè)中的第5個(gè)最小值為中央值。
將n個(gè)數(shù)據(jù)整理排列。此時(shí)的n表示整數(shù)，由最初的9開始。(S10)將n個(gè)數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列。(S20)除去n個(gè)數(shù)據(jù)中最小的數(shù)據(jù)。(S30)將數(shù)據(jù)的數(shù)與5比較。(S40)
當(dāng)比5大時(shí)(S40否)返回S10。
當(dāng)與5相等時(shí)(S40是)將5個(gè)數(shù)據(jù)整理排列。(S50)將5個(gè)數(shù)據(jù)按從小到大順序排列。(S60)將最小的數(shù)據(jù)作為中央值。(S70)，處理結(jié)束。
在圖5的處理中，根據(jù)圖6的流程由從1區(qū)域到9區(qū)域的每個(gè)區(qū)域的溫度求得中央值的大小。
通過將5區(qū)域的信息變更為中央值，從而可除去混入5區(qū)域的80這一噪聲。
為了有效地除去噪聲，若將3DDNR(三維數(shù)字噪聲衰減)和中值濾除法組合，則與各自單獨(dú)使用時(shí)相比，可有效地除去噪聲。
此外，按順序在先進(jìn)行3DDNR后再進(jìn)行中值濾除法的方法也同樣可有效地除去噪聲。先進(jìn)行3DDNR的方法有效的理由是因?yàn)樵谕粶y(cè)量單元中，在短時(shí)間內(nèi)輸入極端大的數(shù)值是不自然的，作為噪聲容易識(shí)別。
除去噪聲后，通過平均化處理進(jìn)行抑制測(cè)量誤差的處理。平均化處理的方法例如有移動(dòng)平均法和幀間平均法。
首先，根據(jù)圖7的流程圖，對(duì)移動(dòng)平均法進(jìn)行說明。
CPU12通過CPU總線由SRAM1(14)取入1幀的區(qū)域信息。(S2100)以1幀為單位進(jìn)行處理的理由是因?yàn)榧僭O(shè)在處理所分割的每個(gè)區(qū)域的區(qū)域信息時(shí)，CPU12迫于頻繁存取SRAM1(14)的需要，對(duì)CPU總線施加過度負(fù)擔(dān)。
選擇1幀開頭的3×3的9個(gè)像素，計(jì)算出9個(gè)像素的平均值。(S2200)將3×3的9個(gè)像素正中央?yún)^(qū)域的信息轉(zhuǎn)換為在S2200中求出的平均值，并寫入SRAM2(15)。(S2300)判斷所有像素是否結(jié)束。(S2400)當(dāng)所有像素未結(jié)束時(shí)(S2400否)，選擇下面3×3的9個(gè)像素。(S2500)當(dāng)所有像素結(jié)束時(shí)(S2400是)，處理結(jié)束。
關(guān)于S2200和S2300的動(dòng)作，具體用圖3說明。由32×32的區(qū)域信息(1幀)選擇開頭的3×3的9個(gè)像素。
在3×3的9個(gè)像素中，從第1行左起為1區(qū)域、2區(qū)域、3區(qū)域，從第2行左起為4區(qū)域、5區(qū)域、6區(qū)域，從第3行左起為7區(qū)域、8區(qū)域、9區(qū)域。
因此，正中央為5區(qū)域。5區(qū)域的區(qū)域信息以1區(qū)域至4區(qū)域、及6區(qū)域至9區(qū)域的區(qū)域信息為基礎(chǔ)進(jìn)行修正。在圖3的例中，可知區(qū)域信息為表示每個(gè)區(qū)域溫度的電壓數(shù)據(jù)，5區(qū)域的區(qū)域信息為10，與其它區(qū)域的區(qū)域信息相比較高出許多。
在本次測(cè)量溫度變化的熱線探測(cè)器的情況下，取得與相鄰的周圍區(qū)域極端不同的值是難以想象的。因此，在表示每個(gè)相鄰區(qū)域溫度的電壓數(shù)據(jù)極端不同時(shí)，一般認(rèn)為混入了噪聲。
在圖8的處理中，由從1區(qū)域到9區(qū)域的區(qū)域信息求平均值。從圖8所示的第1行左起為1區(qū)域、2區(qū)域、3區(qū)域，從第2行左起為4區(qū)域、5區(qū)域、6區(qū)域，從第3行左起為7區(qū)域、8區(qū)域、9區(qū)域。
從32×32的區(qū)域信息(1幀)選擇開頭的3×3的9個(gè)像素。在3×3的9個(gè)像素中，中央為5區(qū)域。5區(qū)域的區(qū)域信息是將1區(qū)域至9區(qū)域的區(qū)域信息相加，用9除而求得平均值。
下面根據(jù)圖9的流程圖，對(duì)幀間平均法進(jìn)行說明。
CPU12將來自二維熱電堆陣列2的1幀(32×32)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SRAM1(14)中。(S3100)在SRAM1(14)中，可存儲(chǔ)過去3次(3幀)的數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)最新幀的同時(shí)，刪除最早的幀。(S3200)CPU12由存儲(chǔ)在SRAM1(14)中的過去3次(3幀)數(shù)據(jù)，在CPU12的內(nèi)部寄存器中取得3個(gè)相同位置的像素?cái)?shù)據(jù)，求取3個(gè)像素的平均值。(S3300)判斷所有像素是否結(jié)束。(S3400)當(dāng)所有像素未結(jié)束時(shí)(S3400否)，選擇下面的3個(gè)像素。(S3500)當(dāng)所有像素結(jié)束時(shí)(S3400是)，處理結(jié)束。
關(guān)于S3300的動(dòng)作，具體用圖10說明。如圖10的SRAM1(14)所記載的，可存儲(chǔ)過去3次(3幀)的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^CPU總線，將被檢測(cè)領(lǐng)域5的溫度信息寫入SRAM1(14)。被檢測(cè)領(lǐng)域5的溫度信息1秒測(cè)量3次。也就是說，每300ms將最新的溫度信息覆蓋并更新最老的溫度信息。
由過去3次(3幀)數(shù)據(jù)，將相同位置的3個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到CPU12內(nèi)部的第1寄存器121、第2寄存器122、第3寄存器123。最新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第1寄存器121，比最新舊1個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第2寄存器122、比最新舊2個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第3寄存器123。
在圖10中，為在第1寄存器121中存儲(chǔ)作為溫度信息的“11”、在第2寄存器122中存儲(chǔ)作為溫度信息的“15”、在第3寄存器123中存儲(chǔ)作為溫度信息的“13”的狀態(tài)。在CPU12中，由存儲(chǔ)在第1寄存器121、第2寄存器122、第3寄存器123中的值求取平均值，不輸出第2寄存器122的值，代替其輸出平均值。
代替存儲(chǔ)在第2寄存器122中的值，輸出平均值，并輸出到SRAM2(15)中。
此外，為了有效降低測(cè)量誤差，若將移動(dòng)平均法和幀間平均法組合，則與各自單獨(dú)使用時(shí)相比，可有效地降低測(cè)量誤差。
另外，按順序在先進(jìn)行移動(dòng)平均法后再進(jìn)行幀間平均法可有效地降低測(cè)量誤差。之后進(jìn)行幀間平均法有效的理由是在同一測(cè)量單元中，在短時(shí)間內(nèi)數(shù)值異常是不自然的。因此，在顯示于PC機(jī)18畫面上的最終階段，利用幀間平均法，在同一測(cè)量單元中進(jìn)行作為時(shí)間性平均化處理的幀間平均法，通過整理圖像數(shù)據(jù)，從而可減小測(cè)量誤差。
圖11針對(duì)上述一系列噪聲除去及平均化處理，在流程圖中示出。
CPU12取入3幀(32×32)數(shù)據(jù)。(S4100)作為除去噪聲的第1階段，進(jìn)行圖2及圖3所示的3DDNR(三維數(shù)字減噪)。(S4200)作為除去噪聲的第2階段，進(jìn)行圖4、圖5及圖6所示的中值濾除法。(S4300)作為平均化處理的第1階段，進(jìn)行圖7及圖8所示的移動(dòng)平均法。(S4400)作為平均化處理的第2階段，進(jìn)行圖9及圖10所示的幀間平均法。(S4500)CPU12將除去噪聲、平均化處理后的數(shù)據(jù)作為圖像數(shù)據(jù)輸出。(S4600)
在圖11的處理中，分別進(jìn)行噪聲處理和平均化處理，也可以是分別進(jìn)行三維處理、二維處理的方法。
圖12示出了作為第1階段進(jìn)行三維處理，接著作為第2階段進(jìn)行二維處理時(shí)的流程。
即使在進(jìn)行三維處理時(shí)，也進(jìn)行執(zhí)行三維噪聲除去的3DDNR(三維數(shù)字減噪)。進(jìn)行執(zhí)行(S4200)三維平均化處理的幀間平均法。(S4500)接著，進(jìn)行執(zhí)行二位噪聲除去的中值濾除法。進(jìn)行執(zhí)行(S4300)二維平均化處理的移動(dòng)平均法。(S4400)即使分別進(jìn)行三維處理、二維處理也可得到同等的效果。
以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，根據(jù)實(shí)施方式進(jìn)行了具體的說明，但并不限定于此，在不脫離其主要內(nèi)容的范圍內(nèi)可作種種變更。
權(quán)利要求
1.一種噪聲除去電路，其特征在于，包括比較1個(gè)像素中按時(shí)間先后順序產(chǎn)生的信號(hào)之間，并將判斷為噪聲的像素置換為前后像素的置換處理部；和將該1個(gè)像素中按時(shí)間先后順序產(chǎn)生的各信號(hào)平均化后，平滑化該1個(gè)像素的平均化處理部；在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，在上述平均化處理部進(jìn)行平均化處理。
2.一種噪聲除去電路，其特征在于，包括比較1個(gè)像素中按時(shí)間先后順序產(chǎn)生的各信號(hào)，并將判斷為噪聲的像素置換為前后像素的置換處理部；和平均化該1個(gè)像素與該1個(gè)像素的周圍后，平滑化該1個(gè)像素的平均化處理部；在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，在上述平均化處理部進(jìn)行平均化處理。
3.一種噪聲除去電路，其特征在于，包括比較中央像素和該中央像素周圍的各信號(hào)，并將判斷為噪聲的該中央像素置換為該中央像素周圍像素的置換處理部；和平均化該中央像素與該中央像素的周圍后，平滑化該中央像素的平均化處理部；在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，在上述平均化處理部進(jìn)行平均化處理。
4.一種噪聲除去電路，其特征在于，包括比較中央像素與該中央像素周圍的各信號(hào)，并將判斷為噪聲的該中央像素置換為該中央像素周圍像素的置換處理部；和平均化該中央像素中按時(shí)間先后順序產(chǎn)生的各信號(hào)后，平滑化該中央像素的平均化處理部；在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，在上述平均化處理部進(jìn)行平均化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，上述置換處理部將按時(shí)間連續(xù)的3個(gè)畫面的中央圖像數(shù)據(jù)與其余2個(gè)畫面的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，將上述中央圖像數(shù)據(jù)置換為上述其余2個(gè)畫面的其中之一的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，上述置換處理部將1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)與以二維相鄰的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，將上述1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)置換為上述相鄰像素?cái)?shù)據(jù)的其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，上述平均化處理部求取1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)與以二維相鄰的像素?cái)?shù)據(jù)之間的平均值，將上述1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)置換為上述平均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，上述平均化處理部求取按時(shí)間連續(xù)的3個(gè)畫面的中央畫面數(shù)據(jù)與其余2個(gè)畫面的數(shù)據(jù)之間的平均值，將上述中央圖像數(shù)據(jù)置換為上述平均值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，上述置換處理部將按時(shí)間連續(xù)的3個(gè)畫面的中央圖像數(shù)據(jù)與其余2個(gè)畫面的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，將上述中央圖像數(shù)據(jù)置換為上述其余2個(gè)畫面的其中之一的數(shù)據(jù)，同時(shí)，將1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)與以二維相鄰的像素?cái)?shù)據(jù)比較，根據(jù)該比較結(jié)果，將上述1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)置換為上述相鄰像素?cái)?shù)據(jù)的其中之一之后，在上述平均化處理部進(jìn)行平均化處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，上述平均化處理部求取1個(gè)像素?cái)?shù)與以二維相鄰的像素?cái)?shù)據(jù)之間的平均值，將上述1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)置換為上述平均值，同時(shí)，求取按時(shí)間連續(xù)的3個(gè)畫面的中央畫面數(shù)據(jù)與其余2個(gè)畫面的數(shù)據(jù)之間的平均值，將上述中央圖像數(shù)據(jù)置換為上述平均值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲除去電路，其特征在于，上述置換處理部將按時(shí)間連續(xù)的3個(gè)畫面的中央圖像數(shù)據(jù)與其余2個(gè)畫面的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，將上述中央圖像數(shù)據(jù)置換為上述其余2個(gè)畫面的其中之一的數(shù)據(jù)，同時(shí)，將1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)與以二維相鄰的像素?cái)?shù)據(jù)比較，根據(jù)該比較結(jié)果，將上述1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)置換為上述相鄰像素?cái)?shù)據(jù)的其中之一之后，上述平均化處理部求取1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)與以二維相鄰的像素?cái)?shù)據(jù)之間的平均值，將上述1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)置換為上述平均值，同時(shí)，求取按時(shí)間連續(xù)的3個(gè)畫面的中央畫面數(shù)據(jù)與其余2個(gè)畫面的數(shù)據(jù)之間的平均值，將上述中央圖像數(shù)據(jù)置換為上述平均值。
12.一種溫度測(cè)量處理裝置，其中配置為分割監(jiān)視區(qū)域并進(jìn)行監(jiān)視，具有測(cè)量上述監(jiān)視領(lǐng)域內(nèi)熱量的多個(gè)受光單元，其特征在于，包括通過非接觸測(cè)量與每個(gè)上述被分割為受光單元的上述各監(jiān)視領(lǐng)域之間的相對(duì)溫度差的受光部；測(cè)量上述受光部自身溫度的溫度測(cè)量電路；計(jì)算電路，其具有由該溫度測(cè)量電路運(yùn)算溫度和上述相對(duì)溫度差，計(jì)算出上述各監(jiān)視領(lǐng)域的溫度，通過比較計(jì)算結(jié)果而將判斷為噪聲的值進(jìn)行置換的置換處理部；和通過平均化所述計(jì)算結(jié)果而平滑化變化的平均化處理部；上述計(jì)算電路在上述置換處理部中進(jìn)行置換處理后，在上述平均化處理部中進(jìn)行平均化處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的溫度測(cè)量裝置，其特征在于，用于對(duì)通過非接觸而得到的被探測(cè)領(lǐng)域的測(cè)量值放大而采用的熱線探測(cè)器。
全文摘要
由構(gòu)成受光單元的熱電堆輸出的輸出信號(hào)值非常小，通過放大器等放大后顯示到顯示裝置，成為易受噪聲和測(cè)量誤差影響的構(gòu)成。如果混入噪聲和測(cè)量誤差，則有在溫度分布自身中產(chǎn)生畸變、不能識(shí)別所顯示的物體這一問題。本發(fā)明的溫度測(cè)量處理裝置具有通過非接觸測(cè)量與每個(gè)監(jiān)視領(lǐng)域之間的相對(duì)溫度差的受光部；測(cè)量受光部自身溫度的溫度測(cè)量電路；和計(jì)算電路，其由溫度測(cè)量電路計(jì)算溫度和相對(duì)溫度差、計(jì)算出該每個(gè)監(jiān)視領(lǐng)域的溫度，并輸出計(jì)算結(jié)果。計(jì)算電路具有濾波處理部和平均化處理部，在進(jìn)行濾波處理后進(jìn)行平均化處理。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1755336SQ20051009925
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者竹井洋次, 月澤正雄 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社