JP2002122774A - 焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法 - Google Patents
焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法Info
- Publication number
- JP2002122774A JP2002122774A JP2000315944A JP2000315944A JP2002122774A JP 2002122774 A JP2002122774 A JP 2002122774A JP 2000315944 A JP2000315944 A JP 2000315944A JP 2000315944 A JP2000315944 A JP 2000315944A JP 2002122774 A JP2002122774 A JP 2002122774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- focus position
- mtf
- defocus amount
- data
- mtf characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 人工衛星に搭載されるリモートセンシングカ
メラにおける最良焦点位置の決定を自動的に行うことが
できる焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法を
提供する。 【解決手段】 デフォーカス量が異なる位置をもってリ
モートセンシングカメラで撮影された複数の画像データ
におけるMTF特性を求め、空間周波数における特定周
波数に着目して、デフォーカス量に対するMTF特性を
求め、MTF特性をデフォーカス量を変数とする関数で
近似し、その関数の極大値でのデフォーカス量に対応す
る位置を最良焦点位置と決定する。
メラにおける最良焦点位置の決定を自動的に行うことが
できる焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法を
提供する。 【解決手段】 デフォーカス量が異なる位置をもってリ
モートセンシングカメラで撮影された複数の画像データ
におけるMTF特性を求め、空間周波数における特定周
波数に着目して、デフォーカス量に対するMTF特性を
求め、MTF特性をデフォーカス量を変数とする関数で
近似し、その関数の極大値でのデフォーカス量に対応す
る位置を最良焦点位置と決定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星に搭載さ
れたリモートセンシングカメラにおける最良焦点位置を
決定する焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法
に関する。
れたリモートセンシングカメラにおける最良焦点位置を
決定する焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】人工衛星には、リモートセンシング用の
大型光学系を有するカメラが備えられていることが多
い。このような人工衛星は、地上から打ち上げられた後
には、衛星軌道上を周回し、カメラで撮影された地上写
真等の画像データを地上局に対して送信する。また、カ
メラは、地上局からの指示に従って、焦点位置を調整す
る。
大型光学系を有するカメラが備えられていることが多
い。このような人工衛星は、地上から打ち上げられた後
には、衛星軌道上を周回し、カメラで撮影された地上写
真等の画像データを地上局に対して送信する。また、カ
メラは、地上局からの指示に従って、焦点位置を調整す
る。
【0003】カメラは、光学系(凹面鏡や凸面鏡)、光
学系を介して得られる被写体像を結像する結像部(CC
D等)、結像部を光学系の光軸方向にスライドさせる焦
点位置調整部等で構成される。また、カメラの外部は、
筒状のような構造体で覆われる。結像部は、光学系と対
面する位置に設置される。焦点位置調整部は、地上局か
ら指示された移動量で定まる位置まで結像部を移動させ
る。
学系を介して得られる被写体像を結像する結像部(CC
D等)、結像部を光学系の光軸方向にスライドさせる焦
点位置調整部等で構成される。また、カメラの外部は、
筒状のような構造体で覆われる。結像部は、光学系と対
面する位置に設置される。焦点位置調整部は、地上局か
ら指示された移動量で定まる位置まで結像部を移動させ
る。
【0004】ここで、衛星が飛行している環境は真空状
態であるため、構造体の内部等に残存している水分の蒸
発等により、構造体の長さが変化することがある。その
結果、光学系と結像部との位置関係が変化し、焦点位置
が変化することがある。そのため、特に結像部が高分解
能のセンサである場合には、焦点位置の調整が必要とな
る。そして、地上局では、操作員が、モニタ上に映し出
される衛星からの画像を目視しながら、結像部の移動指
示をその都度衛星に対して指示を出し、表示される画像
が最も鮮明になったときの移動量に対応する位置を焦点
位置と決定することが多い。
態であるため、構造体の内部等に残存している水分の蒸
発等により、構造体の長さが変化することがある。その
結果、光学系と結像部との位置関係が変化し、焦点位置
が変化することがある。そのため、特に結像部が高分解
能のセンサである場合には、焦点位置の調整が必要とな
る。そして、地上局では、操作員が、モニタ上に映し出
される衛星からの画像を目視しながら、結像部の移動指
示をその都度衛星に対して指示を出し、表示される画像
が最も鮮明になったときの移動量に対応する位置を焦点
位置と決定することが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に示した
ような例では、最良焦点位置の決定は、人間の主観的評
価に基づいて決定されるため、その作業は、試行錯誤的
なものになりがちである。従って、最良焦点位置の決定
に時間と人的労力が多くかかることがある。
ような例では、最良焦点位置の決定は、人間の主観的評
価に基づいて決定されるため、その作業は、試行錯誤的
なものになりがちである。従って、最良焦点位置の決定
に時間と人的労力が多くかかることがある。
【0006】そこで、本発明は、人工衛星に搭載される
リモートセンシングカメラにおける最良焦点位置の決定
を自動的に行うことができる焦点位置決定システムおよ
び焦点位置決定方法を提供することを目的とする。
リモートセンシングカメラにおける最良焦点位置の決定
を自動的に行うことができる焦点位置決定システムおよ
び焦点位置決定方法を提供することを目的とする。
【0007】なお、焦点位置を調整する先行技術とし
て、例えば、特開昭63−246735号公報に記載さ
れたオートフォーカス方法がある。当該オートフォーカ
ス方法は、投影レンズを移動させたときの所定空間周波
数におけるMTF特性を予め取得し、任意の点で撮影さ
れた画像データにおける所定周波数でのMTFを取得
し、さらにそのMTF特性を予測し、その予測したMT
F特性と予め取得されているMTF特性とを比較するこ
とでレンズの移動量を求めるものである。
て、例えば、特開昭63−246735号公報に記載さ
れたオートフォーカス方法がある。当該オートフォーカ
ス方法は、投影レンズを移動させたときの所定空間周波
数におけるMTF特性を予め取得し、任意の点で撮影さ
れた画像データにおける所定周波数でのMTFを取得
し、さらにそのMTF特性を予測し、その予測したMT
F特性と予め取得されているMTF特性とを比較するこ
とでレンズの移動量を求めるものである。
【0008】しかし、人工衛星に搭載されるリモートセ
ンシングカメラでは、打ち上げ時の振動、真空状態での
使用、長期運用に伴う光学特性の経年変化等により、上
記に示した発明のように、予めMTF特性を求めること
が難しい。従って、上記の発明を用いたとしても、人工
衛星に搭載されるリモートセンシングカメラにおける最
良焦点位置の調整は難しい。
ンシングカメラでは、打ち上げ時の振動、真空状態での
使用、長期運用に伴う光学特性の経年変化等により、上
記に示した発明のように、予めMTF特性を求めること
が難しい。従って、上記の発明を用いたとしても、人工
衛星に搭載されるリモートセンシングカメラにおける最
良焦点位置の調整は難しい。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による焦点位置決
定システムは、地上局が、デフォーカス量が異なる位置
をもってリモートセンシングカメラで撮影された複数枚
の画像データにおけるMTF特性を求め、特定空間周波
数に着目してデフォーカス量に対するMTF特性を求め
ることで焦点位置を決定する制御部を備えたことを特徴
とする。
定システムは、地上局が、デフォーカス量が異なる位置
をもってリモートセンシングカメラで撮影された複数枚
の画像データにおけるMTF特性を求め、特定空間周波
数に着目してデフォーカス量に対するMTF特性を求め
ることで焦点位置を決定する制御部を備えたことを特徴
とする。
【0010】制御部は、MTF特性をデフォーカス量を
変数とする関数で近似し、関数値が極大値をとるときの
デフォーカス量に対応する位置を焦点位置と決定する。
関数は、例えば、2次多項式である。このようにMTF
値を関数で近似し、関数値が極大値をとるときのデフォ
ーカス量に対応する位置を最良焦点位置と決定すること
によって、最良焦点位置の予測精度の向上を期待するこ
とができる。
変数とする関数で近似し、関数値が極大値をとるときの
デフォーカス量に対応する位置を焦点位置と決定する。
関数は、例えば、2次多項式である。このようにMTF
値を関数で近似し、関数値が極大値をとるときのデフォ
ーカス量に対応する位置を最良焦点位置と決定すること
によって、最良焦点位置の予測精度の向上を期待するこ
とができる。
【0011】制御部は、画像データからエッジデータを
サンプリングすることで空間周波数に対するMTF特性
を求める。このとき、データ数を多く含むエッジをサン
プリングすることが望ましい。画像データにおける衛星
進行方向と垂直方向の成分をエッジデータとしてサンプ
リングするとよい。衛星進行方向の画像は、衛星進行に
よる視野移動の効果により、画像がぼやけている。その
ため、衛星進行方向の成分のエッジデータをサンプリン
グすると、MTF値が低下することがあるからである。
また、近傍に他の物体像がない部分のエッジデータをサ
ンプリングするとよい。他の物体の近くのエッジデータ
をサンプリングすると、光学系の収差やデフォーカス量
の関係によって生ずる他の物体の拡散像の影響により、
エッジデータに含まれるデータ数が少なくなるからであ
る。
サンプリングすることで空間周波数に対するMTF特性
を求める。このとき、データ数を多く含むエッジをサン
プリングすることが望ましい。画像データにおける衛星
進行方向と垂直方向の成分をエッジデータとしてサンプ
リングするとよい。衛星進行方向の画像は、衛星進行に
よる視野移動の効果により、画像がぼやけている。その
ため、衛星進行方向の成分のエッジデータをサンプリン
グすると、MTF値が低下することがあるからである。
また、近傍に他の物体像がない部分のエッジデータをサ
ンプリングするとよい。他の物体の近くのエッジデータ
をサンプリングすると、光学系の収差やデフォーカス量
の関係によって生ずる他の物体の拡散像の影響により、
エッジデータに含まれるデータ数が少なくなるからであ
る。
【0012】特定周波数は、デフォーカス量に対するM
TF特性を求めたときに、最大値が0.4から0.7ま
での間のいずれかの値をとるMTFに対応する空間周波
数である。0.4〜0.7は、目安値である。このよう
に、目安値を設定することによって、システムは、定量
的に特定周波数の選択を行うことができる。
TF特性を求めたときに、最大値が0.4から0.7ま
での間のいずれかの値をとるMTFに対応する空間周波
数である。0.4〜0.7は、目安値である。このよう
に、目安値を設定することによって、システムは、定量
的に特定周波数の選択を行うことができる。
【0013】本発明による焦点位置決定方法は、デフォ
ーカス量が異なる位置をもってリモートセンシング用カ
メラで撮影された複数枚の画像データにおけるMTF特
性を求め、特定周波数に着目してデフォーカス量に対す
るMTF特性を求め、MTF特性をデフォーカス量を変
数とする関数で近似し、関数値が極大値をとるときのデ
フォーカス量に対応する位置を焦点位置と決定すること
を特徴とする。
ーカス量が異なる位置をもってリモートセンシング用カ
メラで撮影された複数枚の画像データにおけるMTF特
性を求め、特定周波数に着目してデフォーカス量に対す
るMTF特性を求め、MTF特性をデフォーカス量を変
数とする関数で近似し、関数値が極大値をとるときのデ
フォーカス量に対応する位置を焦点位置と決定すること
を特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施
の形態を説明するための説明図である。
ついて図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施
の形態を説明するための説明図である。
【0015】人工衛星200の外部には、地上面等を撮
影するためのリモートセンシング用カメラである撮像部
220が備えられている。人工衛星200は、衛星軌道
上を周回し、撮像部220で撮影された画像データを地
上局100に対して送信し、また、地上局100からの
指示に応じて撮像部220におけるデフォーカス量の調
整を行う。撮像部220は、例えば、筒状のような形状
をした構造体で覆われている。
影するためのリモートセンシング用カメラである撮像部
220が備えられている。人工衛星200は、衛星軌道
上を周回し、撮像部220で撮影された画像データを地
上局100に対して送信し、また、地上局100からの
指示に応じて撮像部220におけるデフォーカス量の調
整を行う。撮像部220は、例えば、筒状のような形状
をした構造体で覆われている。
【0016】図2は、地上局100および人工衛星20
0の内部構成の一例を示す構成ブロック図である。人工
衛星200において、撮像部220で撮影された画像デ
ータは、制御部210の制御により送受信部230から
地上局100に対して送信される。また、地上局100
から送信されるデフォーカス指示は、送受信部230で
受信される。制御部210は、デフォーカス指示を撮像
部220に対して出力する。
0の内部構成の一例を示す構成ブロック図である。人工
衛星200において、撮像部220で撮影された画像デ
ータは、制御部210の制御により送受信部230から
地上局100に対して送信される。また、地上局100
から送信されるデフォーカス指示は、送受信部230で
受信される。制御部210は、デフォーカス指示を撮像
部220に対して出力する。
【0017】一方、地上局100においては、送受信部
130は、人工衛星200から送信される画像データを
受信し、制御部110に対して出力する。画像処理部1
40は、制御部110からの指示に従って、画像データ
から映像信号等を生成して、表示部(ディスプレイ)1
50に対して出力する。制御部110は、CPU等で構
成される。操作部120は、種々の動作指示のために用
いられ、ボタン等の入力装置で構成される。制御部11
0は、操作部120からの指示に従って所定の指示を送
受信部130を通じて人工衛星200に対して送信す
る。
130は、人工衛星200から送信される画像データを
受信し、制御部110に対して出力する。画像処理部1
40は、制御部110からの指示に従って、画像データ
から映像信号等を生成して、表示部(ディスプレイ)1
50に対して出力する。制御部110は、CPU等で構
成される。操作部120は、種々の動作指示のために用
いられ、ボタン等の入力装置で構成される。制御部11
0は、操作部120からの指示に従って所定の指示を送
受信部130を通じて人工衛星200に対して送信す
る。
【0018】図3は、撮像部220の内部構造の一例を
示す説明図である。CCD等で構成される結像部222
の表面には、光学系221を介して被写体像が映し出さ
れる。その画像は、結像部222から画像データとして
制御部210に対して出力される。光学系221は、結
像部222と対面する位置に設置される。結像部222
には、焦点位置調整部223が接続されている。焦点位
置調整部223は、制御部210からの指示に従って、
結像部222を光学系221の光軸方向に進退動させ
る。光学系221は、複数枚の反射鏡(凹面鏡や凸面鏡
等)の結合によって構成される。
示す説明図である。CCD等で構成される結像部222
の表面には、光学系221を介して被写体像が映し出さ
れる。その画像は、結像部222から画像データとして
制御部210に対して出力される。光学系221は、結
像部222と対面する位置に設置される。結像部222
には、焦点位置調整部223が接続されている。焦点位
置調整部223は、制御部210からの指示に従って、
結像部222を光学系221の光軸方向に進退動させ
る。光学系221は、複数枚の反射鏡(凹面鏡や凸面鏡
等)の結合によって構成される。
【0019】次に、動作について説明する。図4は、本
発明による実施の形態の動作を説明するためのフローチ
ャートである。ここで、制御部110の内部には、最良
焦点位置を決定するためのプログラムが組み込まれてい
る。制御部110は、そのプログラムに基づいて動作す
る。
発明による実施の形態の動作を説明するためのフローチ
ャートである。ここで、制御部110の内部には、最良
焦点位置を決定するためのプログラムが組み込まれてい
る。制御部110は、そのプログラムに基づいて動作す
る。
【0020】地上局100における操作員は、操作部1
20を操作することにより、人工衛星200に搭載され
ている撮像部220における焦点位置を最適化させる指
示を制御部110に対して出力する。制御部110は、
撮像部220における結像部222の移動量を複数の適
当な値に設定する。その移動量の指定指示は、送受信部
130を介して人工衛星200に対して送信される。
20を操作することにより、人工衛星200に搭載され
ている撮像部220における焦点位置を最適化させる指
示を制御部110に対して出力する。制御部110は、
撮像部220における結像部222の移動量を複数の適
当な値に設定する。その移動量の指定指示は、送受信部
130を介して人工衛星200に対して送信される。
【0021】ここで、最良の焦点位置の予測精度を向上
させるには、画像データの取得数が多い方が望ましい。
従って、制御部110は、できるだけ多くの移動量を指
定することが望ましい。例えば、3つ以上の移動量を指
定することが望ましい。また、最良焦点位置がある程度
予測可能である場合には、最良と予測される焦点位置の
内外で撮影された画像を取得可能なように移動量を指定
するとよい。
させるには、画像データの取得数が多い方が望ましい。
従って、制御部110は、できるだけ多くの移動量を指
定することが望ましい。例えば、3つ以上の移動量を指
定することが望ましい。また、最良焦点位置がある程度
予測可能である場合には、最良と予測される焦点位置の
内外で撮影された画像を取得可能なように移動量を指定
するとよい。
【0022】人工衛星200では、移動量の指定指示
は、送受信部230で受信される。焦点位置調整部22
3は、制御部210からの指示に従って、結像部222
を移動量に対応する位置まで進退動させる。例えば、図
5に示すように、移動量が複数指定された場合には、各
移動量に対応する位置まで進退動させる。各位置は、異
なるデフォーカス量に対応した位置になる。ここで、図
5は、焦点位置調整部223の動作を説明するための説
明図である。
は、送受信部230で受信される。焦点位置調整部22
3は、制御部210からの指示に従って、結像部222
を移動量に対応する位置まで進退動させる。例えば、図
5に示すように、移動量が複数指定された場合には、各
移動量に対応する位置まで進退動させる。各位置は、異
なるデフォーカス量に対応した位置になる。ここで、図
5は、焦点位置調整部223の動作を説明するための説
明図である。
【0023】結像部222には、被写体像が映し出され
る。そして、結像された画像は、画像データとして、制
御部210の制御により送受信部230から地上局10
0に対して送信される。もっとも、図5に示すようにデ
フォーカス量がdf1〜df4である場合には、各デフ
ォーカス量に応じた位置で撮影された画像が送信され
る。
る。そして、結像された画像は、画像データとして、制
御部210の制御により送受信部230から地上局10
0に対して送信される。もっとも、図5に示すようにデ
フォーカス量がdf1〜df4である場合には、各デフ
ォーカス量に応じた位置で撮影された画像が送信され
る。
【0024】図6は、撮影画像の一例を示す説明図であ
る。地上局100では、制御部110が、送受信部13
0で受信される画像データを取得する(ステップS40
1)。このとき、人工衛星200から送信される画像
は、例えば、図6に示すようになる。図6(a)に表示
される画像は、デフォーカス量df1に対応する位置で
撮影されたものである。同様に、図6(b)、(c)お
よび(d)に表示される画像は、デフォーカス量df
2、df3およびdf4に対応する位置で撮影されたも
のである。
る。地上局100では、制御部110が、送受信部13
0で受信される画像データを取得する(ステップS40
1)。このとき、人工衛星200から送信される画像
は、例えば、図6に示すようになる。図6(a)に表示
される画像は、デフォーカス量df1に対応する位置で
撮影されたものである。同様に、図6(b)、(c)お
よび(d)に表示される画像は、デフォーカス量df
2、df3およびdf4に対応する位置で撮影されたも
のである。
【0025】ここで、人工衛星200から送信される画
像は濃淡平面画像である。従って、画像データは、衛星
進行方向(以下、AT方向ともいう。)のデータ列とA
T方向に垂直な方向(以下、CT方向という。)のデー
タ列とのデータ行列となる。
像は濃淡平面画像である。従って、画像データは、衛星
進行方向(以下、AT方向ともいう。)のデータ列とA
T方向に垂直な方向(以下、CT方向という。)のデー
タ列とのデータ行列となる。
【0026】制御部110は、取得した複数の画像デー
タから、エッジデータのサンプリングを行う(ステップ
S402)。エッジデータとは、一定方向からデータ列
を読み込んだとき、取得データのデータ値が連続して単
調減少している部分のデータである。即ち、画像データ
でいえば、画素が白から黒に連続単調的に変化するデー
タ部分である。例えば、画素データ値が「140、18
5、221、213、204、180、121、43、
21、19、16、35,70」である場合には、「2
21、213、204、180、121、43、21、
19、16」の部分がエッジデータとなる。制御部11
0は、以下に示すような要領でエッジデータのサンプリ
ングを行う。
タから、エッジデータのサンプリングを行う(ステップ
S402)。エッジデータとは、一定方向からデータ列
を読み込んだとき、取得データのデータ値が連続して単
調減少している部分のデータである。即ち、画像データ
でいえば、画素が白から黒に連続単調的に変化するデー
タ部分である。例えば、画素データ値が「140、18
5、221、213、204、180、121、43、
21、19、16、35,70」である場合には、「2
21、213、204、180、121、43、21、
19、16」の部分がエッジデータとなる。制御部11
0は、以下に示すような要領でエッジデータのサンプリ
ングを行う。
【0027】CT方向にエッジデータを選択する。A
T方向の画像は、衛星移動による視野移動の効果により
CT方向に比べて画像がぼけているからである。その結
果、AT方向における画像のMTFのデータ値はCT方
向と比較して低くなるからである。
T方向の画像は、衛星移動による視野移動の効果により
CT方向に比べて画像がぼけているからである。その結
果、AT方向における画像のMTFのデータ値はCT方
向と比較して低くなるからである。
【0028】なるべくコントラストの高いエッジデー
タを選択する。つまり、輝度値が高いデータを選択す
る。輝度値の高い画像をサンプリングすることにより、
SN比の高いエッジデータを取得することが可能とな
り、最良焦点位置の予測精度の向上を図ることができる
からである。
タを選択する。つまり、輝度値が高いデータを選択す
る。輝度値の高い画像をサンプリングすることにより、
SN比の高いエッジデータを取得することが可能とな
り、最良焦点位置の予測精度の向上を図ることができる
からである。
【0029】エッジ付近になるべく他の物体像がない
エッジを選択する。光学系の収差やデフォーカス量の関
係により、他の物体の拡散像が対象となるエッジに像強
されることがある。そのため、近傍に物体像があるエッ
ジデータをサンプリングすると、エッジデータに含まれ
るデータ数が減少することがあるからである。その結
果、最良焦点位置の予測精度が低下することがあるから
である。
エッジを選択する。光学系の収差やデフォーカス量の関
係により、他の物体の拡散像が対象となるエッジに像強
されることがある。そのため、近傍に物体像があるエッ
ジデータをサンプリングすると、エッジデータに含まれ
るデータ数が減少することがあるからである。その結
果、最良焦点位置の予測精度が低下することがあるから
である。
【0030】1つのエッジデータにつき多数の画像デ
ータをサンプリングできるようなエッジを選択する。例
えば、1つのエッジデータにつき8以上の画像データを
サンプリング可能なエッジを選択することが望ましい。
サンプリング数を大きくすることにより、後で説明する
MTFのデータ精度を向上させ、最良焦点位置予測の精
度を向上させるためである。
ータをサンプリングできるようなエッジを選択する。例
えば、1つのエッジデータにつき8以上の画像データを
サンプリング可能なエッジを選択することが望ましい。
サンプリング数を大きくすることにより、後で説明する
MTFのデータ精度を向上させ、最良焦点位置予測の精
度を向上させるためである。
【0031】制御部110は、以上に示した〜の要
件をすべて満たすように、エッジデータのサンプリング
を行う。また、全てを満たすようなサンプリングができ
ない場合には、〜の要件をなるべく多く包含するよ
うに、エッジデータのサンプリングを行う。
件をすべて満たすように、エッジデータのサンプリング
を行う。また、全てを満たすようなサンプリングができ
ない場合には、〜の要件をなるべく多く包含するよ
うに、エッジデータのサンプリングを行う。
【0032】制御部110は、必要に応じてエッジデー
タに対して、画素データの補間を行う(ステップS40
3)。例えば、撮影された画像において、各画素が地表
における1m四方に対応している場合に、地表における
10cm四方の画素データが必要といったようなとき
に、補間がなされる。データ補間は、例えば、最小2乗
法によるデータ補間やスプライン補間によってなされ
る。エッジデータに大きなノイズがある場合には、最小
2乗法による補間が望ましく、一方、ノイズが少ない場
合には、スプライン補間を用いることが望ましい。
タに対して、画素データの補間を行う(ステップS40
3)。例えば、撮影された画像において、各画素が地表
における1m四方に対応している場合に、地表における
10cm四方の画素データが必要といったようなとき
に、補間がなされる。データ補間は、例えば、最小2乗
法によるデータ補間やスプライン補間によってなされ
る。エッジデータに大きなノイズがある場合には、最小
2乗法による補間が望ましく、一方、ノイズが少ない場
合には、スプライン補間を用いることが望ましい。
【0033】制御部110は、補間されたデータに対し
て、微分処理を施す(ステップS404)。即ち、隣り
合うデータどうしのデータ値の差分を取ることによっ
て、データ値の傾きを計算する。また、データ値が粗い
場合には、スプライン補間を行ってから微分処理を施
す。
て、微分処理を施す(ステップS404)。即ち、隣り
合うデータどうしのデータ値の差分を取ることによっ
て、データ値の傾きを計算する。また、データ値が粗い
場合には、スプライン補間を行ってから微分処理を施
す。
【0034】制御部110は、微分処理が施されたデー
タに対してFFT(高速フーリエ変換)を施して、その
結果の実部をMTF(変調伝達関数)の基礎データとし
て取得する(ステップS405)。このとき、MTFの
特性は、例えば、図7に示すようになる。図7(a)〜
(d)に示す図は、図6(a)〜(d)に示す画像にお
けるMTF特性を示すグラフである。
タに対してFFT(高速フーリエ変換)を施して、その
結果の実部をMTF(変調伝達関数)の基礎データとし
て取得する(ステップS405)。このとき、MTFの
特性は、例えば、図7に示すようになる。図7(a)〜
(d)に示す図は、図6(a)〜(d)に示す画像にお
けるMTF特性を示すグラフである。
【0035】制御部110は、必要に応じて、MTFデ
ータに対してスプライン補間を施す(ステップS40
6)。このスプライン補間は必ず行われるというもので
はなく、例えば、低域の空間周波数に対応するMTFデ
ータ列を増加させる場合に行われる。
ータに対してスプライン補間を施す(ステップS40
6)。このスプライン補間は必ず行われるというもので
はなく、例えば、低域の空間周波数に対応するMTFデ
ータ列を増加させる場合に行われる。
【0036】一般に、MTF特性を評価することによっ
て、画像の鮮明さを評価することが多い。そこで、本発
明では、MTF特性のうち特定の空間周波数にのみに着
目して、デフォーカス量に対するMTF特性を求める。
即ち、デフォーカス量が異なる状態で撮像された複数の
画像データにおけるMTF特性のうち、空間周波数を特
定の周波数で固定して、そのときのデフォーカス量に対
するMTF特性を取得する。特定空間周波数は、デフォ
ーカス量に対するMTF特性を求めたときに、最大値が
0.4から0.7までの何れかの値を取るMTFに対応
する任意の空間周波数である。
て、画像の鮮明さを評価することが多い。そこで、本発
明では、MTF特性のうち特定の空間周波数にのみに着
目して、デフォーカス量に対するMTF特性を求める。
即ち、デフォーカス量が異なる状態で撮像された複数の
画像データにおけるMTF特性のうち、空間周波数を特
定の周波数で固定して、そのときのデフォーカス量に対
するMTF特性を取得する。特定空間周波数は、デフォ
ーカス量に対するMTF特性を求めたときに、最大値が
0.4から0.7までの何れかの値を取るMTFに対応
する任意の空間周波数である。
【0037】例えば、図7でいえば、空間周波数をfで
固定して、そのときのデフォーカス量(df1〜df
4)とMTFデータ値との関係を求める。このときのデ
フォーカス量に対するMTF特性は、図8に示すような
グラフになる。図8は、MTFデータと焦点位置との関
係を示す説明図である。
固定して、そのときのデフォーカス量(df1〜df
4)とMTFデータ値との関係を求める。このときのデ
フォーカス量に対するMTF特性は、図8に示すような
グラフになる。図8は、MTFデータと焦点位置との関
係を示す説明図である。
【0038】制御部110は、デフォーカス量に対する
MTF特性から、MTF特性をデフォーカス量を変数と
する関数に近似する(ステップS407)。例えば、2
次多項式に近似する。図8に示す例でいえば、図9に示
すようなグラフ特性をもつ関数に近似する。図9は、デ
フォーカス量に対するMTF特性を説明するための説明
図である。
MTF特性から、MTF特性をデフォーカス量を変数と
する関数に近似する(ステップS407)。例えば、2
次多項式に近似する。図8に示す例でいえば、図9に示
すようなグラフ特性をもつ関数に近似する。図9は、デ
フォーカス量に対するMTF特性を説明するための説明
図である。
【0039】制御部110は、近似した関数における極
大値を求め、その極大値に対応するデフォーカス量で定
まる位置を最良焦点位置と決定する(ステップS40
8)。画像が鮮明なほどMTFデータ値が高くなるた
め、MTFデータ値の極大値に対応するデフォーカス量
で定まる位置は、最良焦点位置と見ることができるから
である。そして、制御部110は、デフォーカス量の指
定指示を送受信部130を通じて人工衛星200に対し
て送信する。
大値を求め、その極大値に対応するデフォーカス量で定
まる位置を最良焦点位置と決定する(ステップS40
8)。画像が鮮明なほどMTFデータ値が高くなるた
め、MTFデータ値の極大値に対応するデフォーカス量
で定まる位置は、最良焦点位置と見ることができるから
である。そして、制御部110は、デフォーカス量の指
定指示を送受信部130を通じて人工衛星200に対し
て送信する。
【0040】人工衛星200では、送受信部230が地
上局100から送信されたデフォーカス量の指定指示を
受信する。そして、焦点位置調整部223は、制御部2
10からの指示に従って、デフォーカス量に対応する位
置まで結像部222を移動させる。従って、結像部22
2には、最適な状態で被写体像が映し出される。そし
て、その画像データが制御部210の制御により送受信
部230を通じて地上局100に対して送信される。地
上局100では、送受信部130で受信された画像デー
タが制御部110の指示により画像処理部140で処理
されることにより表示部150から鮮明な画像を映し出
すことができる。
上局100から送信されたデフォーカス量の指定指示を
受信する。そして、焦点位置調整部223は、制御部2
10からの指示に従って、デフォーカス量に対応する位
置まで結像部222を移動させる。従って、結像部22
2には、最適な状態で被写体像が映し出される。そし
て、その画像データが制御部210の制御により送受信
部230を通じて地上局100に対して送信される。地
上局100では、送受信部130で受信された画像デー
タが制御部110の指示により画像処理部140で処理
されることにより表示部150から鮮明な画像を映し出
すことができる。
【0041】以上のように、本実施の形態によれば、制
御部110は、異なるデフォーカス量に対応する位置を
もって撮像部220で撮影された画像データに対して空
間周波数に対するMTF特性を求め、さらに、空間周波
数のうち特定の周波数に着目して、デフォーカス量に対
するMTF特性を求め、MTF特性をデフォーカス量を
変数とする関数に近似し、その関数における極大値おけ
るデフォーカス量に対応する位置を最良焦点位置と決定
する。
御部110は、異なるデフォーカス量に対応する位置を
もって撮像部220で撮影された画像データに対して空
間周波数に対するMTF特性を求め、さらに、空間周波
数のうち特定の周波数に着目して、デフォーカス量に対
するMTF特性を求め、MTF特性をデフォーカス量を
変数とする関数に近似し、その関数における極大値おけ
るデフォーカス量に対応する位置を最良焦点位置と決定
する。
【0042】従って、最良焦点位置の予測精度を向上さ
せることができる。また、最良焦点位置の予測は、以上
に示したような定量的な評価に基づいて行うことができ
るので、地上局100におけるシステムが、最良焦点位
置決定を自動的に行うことができる。その結果、試行錯
誤で最良焦点位置を探る必要がなくなり、最良焦点位置
の決定の際にかかる時間や人的労力等を削減することが
できる。
せることができる。また、最良焦点位置の予測は、以上
に示したような定量的な評価に基づいて行うことができ
るので、地上局100におけるシステムが、最良焦点位
置決定を自動的に行うことができる。その結果、試行錯
誤で最良焦点位置を探る必要がなくなり、最良焦点位置
の決定の際にかかる時間や人的労力等を削減することが
できる。
【0043】なお、上記に示した実施の形態では、ステ
ップS404で微分演算がなされる場合を例に説明した
が、微分演算の代わりにハニング窓関数を用いて演算を
行ってもよい。
ップS404で微分演算がなされる場合を例に説明した
が、微分演算の代わりにハニング窓関数を用いて演算を
行ってもよい。
【0044】また、エッジデータのサンプリング方向が
CT方向である場合を例にとって説明したが、エッジデ
ータのサンプリング方向をAT方向としてもよい。特定
の空間周波数に着目してデフォーカス量とMTFデータ
との関係を取得する際に、特定の空間周波数を適当な空
間周波数に合わせることで、視線移動によるMTFデー
タ値の低下の影響を防止することができるからである。
CT方向である場合を例にとって説明したが、エッジデ
ータのサンプリング方向をAT方向としてもよい。特定
の空間周波数に着目してデフォーカス量とMTFデータ
との関係を取得する際に、特定の空間周波数を適当な空
間周波数に合わせることで、視線移動によるMTFデー
タ値の低下の影響を防止することができるからである。
【0045】さらに、最良焦点位置決定の動作が制御部
110の内部に組み込まれている焦点位置決定プログラ
ムに基づいてなされる場合を例に説明したが、焦点位置
決定プログラムと同等の機能を持つハードウェアが最良
焦点位置決定を行ってもよい。
110の内部に組み込まれている焦点位置決定プログラ
ムに基づいてなされる場合を例に説明したが、焦点位置
決定プログラムと同等の機能を持つハードウェアが最良
焦点位置決定を行ってもよい。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、デフォーカス量が異な
る位置でリモートセンシングカメラにおいて撮影された
複数の画像データにおける空間周波数に対するMTF特
性を求め、さらに、空間周波数のうち特定の周波数に着
目して、デフォーカス量に対応するMTF特性を求め、
MTF特性をデフォーカス量を変数とする関数で近似
し、その関数における極大値でのデフォーカス量で定ま
る位置を最良焦点位置と特定する。従って、最良焦点位
置の特定を定量的な評価に基づいて行うことができるの
で、最良焦点位置の特定をシステム等に自動的に行わせ
ることができる。その結果、試行錯誤で最良焦点位置を
探る必要がなくなり、最良焦点位置の決定の際にかかる
時間や人的労力等を削減することができる。
る位置でリモートセンシングカメラにおいて撮影された
複数の画像データにおける空間周波数に対するMTF特
性を求め、さらに、空間周波数のうち特定の周波数に着
目して、デフォーカス量に対応するMTF特性を求め、
MTF特性をデフォーカス量を変数とする関数で近似
し、その関数における極大値でのデフォーカス量で定ま
る位置を最良焦点位置と特定する。従って、最良焦点位
置の特定を定量的な評価に基づいて行うことができるの
で、最良焦点位置の特定をシステム等に自動的に行わせ
ることができる。その結果、試行錯誤で最良焦点位置を
探る必要がなくなり、最良焦点位置の決定の際にかかる
時間や人的労力等を削減することができる。
【図1】 本発明の実施の形態を説明するための説明図
である。
である。
【図2】 地上局100および人工衛星200の内部の
一構成例を示す構成ブロック図である。
一構成例を示す構成ブロック図である。
【図3】 撮像部220の内部構造の一例を示す説明図
である。
である。
【図4】 本発明による実施の形態の動作を説明するた
めのフローチャートである。
めのフローチャートである。
【図5】 焦点位置調整部223の動作を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図6】 撮影画像の一例を示す説明図である。
【図7】 MTF特性の一例を示す説明図である。
【図8】 MTFデータと焦点位置との関係を示す説明
図である。
図である。
【図9】 デフォーカス量に対するMTF特性を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
100 地上局 110 制御部 120 操作部 130 送受信部 140 画像処理部 150 表示部 200 人工衛星 210 制御部 220 撮像部 230 送受信部
Claims (7)
- 【請求項1】 人工衛星に搭載されたリモートセンシン
グ用カメラにおける焦点位置を決定する焦点位置決定シ
ステムにおいて、 地上局は、デフォーカス量が異なる位置をもってリモー
トセンシングカメラで撮影された複数枚の画像データに
おけるMTF特性を求め、特定空間周波数に着目してデ
フォーカス量に対するMTF特性を求めることで焦点位
置を決定する制御部を備えたことを特徴とする焦点位置
決定システム。 - 【請求項2】 制御部は、MTF特性をデフォーカス量
を変数とする関数で近似し、関数値が極大値をとるとき
のデフォーカス量に対応する位置を焦点位置と決定する
請求項1記載の焦点位置決定システム。 - 【請求項3】 制御部は、画像データから特定の方法で
エッジデータをサンプリングすることで空間周波数に対
するMTF特性を求める請求項1または請求項2記載の
焦点位置決定システム。 - 【請求項4】 制御部は、衛星の進行方向と垂直方向成
分のエッジデータのサンプリングを行う請求項3記載の
焦点位置決定システム。 - 【請求項5】 制御部は、近くに他の物体像がない部分
のエッジデータをサンプリングする請求項3または請求
項4記載の焦点位置決定システム。 - 【請求項6】 特定周波数は、デフォーカス量に対する
MTF特性を求めたときに、最大値が0.4から0.7
までの間のいずれかの値をとるMTFに対応する空間周
波数である請求項1ないし請求項5記載の焦点位置決定
システム。 - 【請求項7】 人工衛星に搭載されたリモートセンシン
グ用カメラにおける焦点位置を決定する焦点位置決定方
法において、 デフォーカス量が異なる位置をもってリモートセンシン
グ用カメラで撮影された複数枚の画像データにおけるM
TF特性を求め、 特定周波数に着目してデフォーカス量に対するMTF特
性を求め、 MTF特性をデフォーカス量を変数とする関数で近似
し、関数値が極大値をとるときのデフォーカス量に対応
する位置を焦点位置と決定することを特徴とする焦点位
置決定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000315944A JP2002122774A (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000315944A JP2002122774A (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002122774A true JP2002122774A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18794966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000315944A Pending JP2002122774A (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002122774A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4543153B1 (ja) * | 2009-08-11 | 2010-09-15 | 国立大学法人 岡山大学 | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
JP2011186452A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-09-22 | Nikon Corp | 焦点調節装置、及び焦点調節プログラム |
CN103134664A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-05 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 一种基于凸面反射镜的在轨光学卫星相机mtf测量方法 |
CN111610001A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种宽幅遥感图像mtf地面模拟测试装置 |
JP2020202518A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | 日本電気株式会社 | 画像処理装置、画像処理回路、画像処理方法 |
JP2022038459A (ja) * | 2020-08-26 | 2022-03-10 | 三菱電機株式会社 | 宇宙状況監視事業装置、宇宙状況監視システム、監視装置、および、地上設備 |
-
2000
- 2000-10-16 JP JP2000315944A patent/JP2002122774A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4543153B1 (ja) * | 2009-08-11 | 2010-09-15 | 国立大学法人 岡山大学 | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
JP2011038905A (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okayama Univ | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
JP2011186452A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-09-22 | Nikon Corp | 焦点調節装置、及び焦点調節プログラム |
CN103134664A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-05 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 一种基于凸面反射镜的在轨光学卫星相机mtf测量方法 |
JP2020202518A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | 日本電気株式会社 | 画像処理装置、画像処理回路、画像処理方法 |
JP7363112B2 (ja) | 2019-06-12 | 2023-10-18 | 日本電気株式会社 | 画像処理装置、画像処理回路、画像処理方法 |
CN111610001A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种宽幅遥感图像mtf地面模拟测试装置 |
CN111610001B (zh) * | 2020-05-25 | 2021-09-21 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种宽幅遥感图像mtf地面模拟测试装置 |
JP2022038459A (ja) * | 2020-08-26 | 2022-03-10 | 三菱電機株式会社 | 宇宙状況監視事業装置、宇宙状況監視システム、監視装置、および、地上設備 |
JP7394724B2 (ja) | 2020-08-26 | 2023-12-08 | 三菱電機株式会社 | 宇宙状況監視事業装置、宇宙状況監視システム、監視装置、および、地上設備 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8553093B2 (en) | Method and apparatus for super-resolution imaging using digital imaging devices | |
KR101824936B1 (ko) | 이미지들 내에서 초점 에러 추정 | |
JP6062656B2 (ja) | 撮像装置、制御方法、及びプログラム | |
US8872944B2 (en) | Method and system for image centering during zooming | |
JP2007043637A (ja) | 撮像装置、撮像プログラムおよび画像処理プログラム | |
US9911183B2 (en) | Image processing method, image processing apparatus, image pickup apparatus, and non-transitory computer-readable storage medium | |
WO2020042581A1 (zh) | 一种图像获取设备的对焦方法及装置 | |
JP6045254B2 (ja) | 画像処理装置、その制御方法、および制御プログラム | |
EP3567844B1 (en) | Control apparatus and control method | |
JP3084130B2 (ja) | 画像入力装置 | |
US7339147B2 (en) | System and method for automatic focusing of images | |
JP2002122774A (ja) | 焦点位置決定システムおよび焦点位置決定方法 | |
JP4334784B2 (ja) | オートフォーカス装置及びそれを用いた撮像装置 | |
JP7383436B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP7271353B2 (ja) | 撮像装置および波長取得方法 | |
JP7254562B2 (ja) | 撮像装置及びその制御装置 | |
CN107592455B (zh) | 浅景深效果成像方法、装置及电子设备 | |
JP4689403B2 (ja) | カメラ制御システム及びその制御方法並びにプログラム | |
JP2013024991A (ja) | 撮像装置 | |
JP2005175852A (ja) | 撮影装置及び撮影装置の制御方法 | |
JP2020036091A (ja) | 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 | |
JP7211502B2 (ja) | 撮像装置、撮像方法及びプログラム | |
JP2004304822A (ja) | 画像処理システム及び画像処理システムの画像処理方法 | |
KR101248225B1 (ko) | 팬, 틸트, 줌 기능을 갖는 돔 카메라에서의 영상 디블러링 방법 | |
CN110476115B (zh) | 摄像装置、摄像控制方法及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040330 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050329 |