JP3425597B2

JP3425597B2 - Moving object detection method

Info

Publication number: JP3425597B2
Application number: JP2000334364A
Authority: JP
Inventors: 俊史柳沢; 俊夫磯部; 武雄木村; 厚中島
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2003-07-14
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: JP2002139319A

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、移動天体（人工天
体、スペースデブリ、小惑星、彗星等）の検出技術に関
し、特に、小型で暗い人工衛星等の人工天体の監視や軌
道決定、また、運用中の人工衛星等に衝突することによ
って、産業に多大な被害をもたらすスペースデブリの発
見、及び軌道決定、さらには、人類の産業活動や存続そ
のものに大きな影響をもたらす地球衝突型の小惑星や彗
星の早期発見、及び軌道決定に関する技術である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for detecting moving celestial bodies (artificial celestial bodies, space debris, asteroids, comets, etc.), and in particular, monitoring and determining orbits of artificial celestial bodies such as small and dark artificial satellites and their operation. The discovery of space debris, which causes a great deal of damage to industry, and its orbit determination by colliding with satellites inside, and the impact of earth-collision-type asteroids and comets that have a major impact on human activity and survival itself. It is a technology for early detection and orbit determination.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図６は、従来の移動天体の検出方法を説
明する図である。図６中の観測画像（１−１）及び（１
−２）は、同じ天球領域を一定時間間隔で、（１−
１）、（１−２）の順で撮像した画像である。画像（１
−１）中の１〜９、及び画像（１−２）中の１'〜９'は
恒星であり、恒星１と恒星１'、恒星２と恒星２'、・・
・、恒星９と恒星９'が、それぞれ同じ恒星を表してい
る。画像（１−１）中の１０、及び画像（１−２）中の
１０'は、移動天体であり、撮像間隔の間に天球上を移
動している。従来の移動天体検出方法は、この撮像して
得られた２コマの画像を解析して、それぞれの画像に写
っている天体を見付け出し、カタログ化する（図６中の
カタログ（１−１Ｄ）、カタログ（１−２Ｄ）参照）。
カタログには、それぞれ天体１〜１０、及び天体１'〜
１０'の位置、明るさ（Mag）等の情報が書き込まれてい
る。この２つのカタログを比較して、２コマの画像上で
同じ位置に、存在しない天体の対を検出することにより
移動天体を知る。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional method for detecting a moving celestial body. Observation images (1-1) and (1) in FIG.
-2) is the same celestial sphere area at fixed time intervals, (1-
It is an image imaged in the order of 1) and (1-2). Image (1
1 to 9 in -1) and 1'to 9'in the image (1-2) are stars, that is, star 1 and star 1 ', star 2 and star 2', ...
-, Star 9 and star 9'represent the same star. 10 in the image (1-1) and 10 'in the image (1-2) are moving celestial bodies, which are moving on the celestial sphere during the imaging interval. In the conventional moving celestial object detection method, the images of the two frames obtained by this imaging are analyzed, and the celestial object shown in each image is found and cataloged (catalog (1-1D) in FIG. 6). , Catalog (1-2D)).
In the catalog, celestial bodies 1-10 and celestial body 1'-
Information such as the position of 10 'and brightness (Mag) is written. The two celestial bodies are compared with each other to detect a moving celestial body by detecting a pair of celestial bodies that do not exist at the same position on the images of the two frames.

【０００３】近年、ＣＣＤは、大面積化し、一回の撮像
で観測できる天空領域は、飛躍的に広がっている。その
結果、移動天体を捉えられる確率も上昇するが、移動天
体検出にとっては雑音となる恒星の数も増大し、その数
は数万に達する。この膨大な雑音の中から、移動天体を
検出するには、かなりの困難を伴う。また、移動天体は
画像上を移動してしまうため、暗い移動天体を検出する
ために、露出時間をかけて、天体からの光を画像上の定
位置に蓄積させるという恒星の観測に用いられる技術を
利用することができない。有効な露出時間は、移動天体
が点像に留まっている時間となり、限界等級は、観測に
用いられる望遠鏡の口径と、ＣＣＤの量子効率で決まっ
てしまう。In recent years, CCDs have become large in area, and the sky region that can be observed with a single image pickup has dramatically expanded. As a result, the probability of capturing moving celestial objects increases, but the number of stars that are noise for detecting moving celestial objects also increases, reaching tens of thousands. It is quite difficult to detect a moving celestial object from this huge amount of noise. Also, because moving celestial bodies move on the image, a technology used for star observation that accumulates light from the celestial bodies at fixed positions on the image over exposure time in order to detect dark moving celestial bodies. Cannot be used. The effective exposure time is the time during which the moving celestial body remains in the point image, and the limiting magnitude is determined by the aperture of the telescope used for observation and the quantum efficiency of the CCD.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした問
題を解決するためになされたもので、複数コマの画像を
利用することにより、利用した観測システム（望遠鏡及
びＣＣＤカメラ）で検出可能な、あらゆる移動方向、移
動速度の移動天体について、その検出の妨げとなる大量
の恒星の像を除去し、さらに１コマの観測画像では、検
出が不可能な程度に暗い移動天体の検出を可能にする方
法の提示を目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and by using images of a plurality of frames, it can be detected by the observation system (telescope and CCD camera) used. For moving celestial bodies in all moving directions and velocities, a large number of stellar images that hinder the detection of the moving celestial bodies are removed, and it is possible to detect a moving celestial body that is too dark to detect in one observation image. The purpose is to present a method.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、複数コマの同じ天球領域の画像から、画像
上に大量に写っている恒星の像を除去し、画像上を移動
していく移動天体を検出する方法において、ＣＣＤカメ
ラによって撮像された少なくとも３コマ以上の観測画像
から、前記移動天体の動きを仮定し、その動きに合わせ
て前記観測画像の一部を切り取り、それら複数の切り取
り画像の中央値画像を作成することによって、移動天体
の検出には大きな妨害となる大量の恒星像を完全に除去
し、仮定した動きの移動天体の像のみを残存させた画像
を得て、前記移動天体を検出するようにしたものであ
る。In order to achieve the above object, the present invention removes a large number of images of stars from an image of the same celestial sphere area of a plurality of frames and moves on the image. In the method of detecting moving celestial bodies, the movement of the moving celestial body is assumed from the observation images of at least three frames captured by a CCD camera, and a part of the observation image is cut according to the movement, By creating a median image of the clipped image of, the large number of stellar images that would be a major obstacle to the detection of moving celestial objects were completely removed, and an image in which only the image of the moving celestial object with the assumed motion remained was obtained. The moving celestial body is detected.

【０００６】さらに、本発明は、複数コマの同じ天球領
域の画像から、画像上に大量に写っている恒星の像を除
去し、画像上を移動していく移動天体を検出する方法に
おいて、ＣＣＤカメラによって撮像された少なくとも３
コマ以上の観測画像から、前記移動天体の動きを仮定
し、その動きに合わせた画像の一部を切り取り、それら
複数の切り取り画像の中央値画像を作成し、さらに、こ
の作業によって作成された前記複数の中央値画像の平均
値画像を作成することにより、移動天体からの光量に対
する雑音の比を大幅に抑えて、１コマの観測画像では検
出が不可能であった暗い移動天体を抽出し、前記移動天
体を検出するようにしたものである。Furthermore, the present invention is a method for detecting a moving celestial body moving on an image by removing a large number of images of stars from the image of the same celestial sphere area of a plurality of frames, and detecting the moving celestial body. At least 3 imaged by the camera
From the observation image of the frame or more, assuming the movement of the moving celestial body, cut a part of the image according to the movement, create a median image of the plurality of cut images, and further, the above created by this work By creating an average value image of multiple median images, the ratio of noise to the amount of light from the moving celestial object is greatly suppressed, and dark moving celestial objects that could not be detected in the observation image of one frame are extracted. The moving celestial body is detected.

【０００７】さらに、本発明は、前記移動天体を検出す
る方法を、使用している観測システムで検出が可能なあ
らゆる移動方向、速度の移動天体に対して実施して、多
数の移動天体を検出するようにしたものである。Further, according to the present invention, the method for detecting a moving celestial body is carried out for a moving celestial body having any moving direction and speed that can be detected by the observation system in use to detect a large number of moving celestial bodies. It is something that is done.

【０００８】[0008]

【発明の実施の形態】本発明による移動天体検出方法の
実施形態を、以下に説明する。本発明は、撮像された複
数コマの観測画像を利用することにより、利用した観測
システム（望遠鏡及びＣＣＤカメラ）で検出可能な、あ
らゆる移動方向、移動速度の移動天体について、その検
出の妨げとなる大量の恒星の像を除去し、さらに１コマ
の観測画像では、検出が不可能な程度に暗い移動天体の
検出を可能にするものであるが、本発明による移動天体
の検出の処理手順は、主に、次の３つに分けられる。（１）あらかじめ移動天体の動作を予測して、複数コマ
の観測画像の中央値画像を作成し、移動天体の検出の妨
げとなる恒星像を除去する、（２）前記（１）の処理手順で作成された中央値画像
を、複数コマ作成し、それらの中央値画像の平均値画像
を作成し、１コマの観測画像では検出が不可能である暗い移動天体をも抽出する、（３）前記
（１）及び（２）の処理手順を、さまざまな移動天体の
動作に合わせて実行する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the moving celestial object detection method according to the present invention will be described below. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention hinders the detection of moving celestial bodies of any moving direction and moving speed that can be detected by the observation system (telescope and CCD camera) used by using the observed images of a plurality of frames. It removes a large number of stars and makes it possible to detect a moving celestial body that is too dark to be detected in one observation image. However, the processing procedure for detecting a moving celestial object according to the present invention is as follows. It is mainly divided into the following three. (1) The motion of a moving celestial body is predicted in advance, the median image of the observation images of a plurality of frames is created, and the star image that interferes with the detection of the moving celestial body is removed. (2) The processing procedure of (1) above A plurality of frames of the median image created in step 1 are created, an average value image of those median images is created, and dark moving celestial bodies that cannot be detected by the observation image of one frame are also extracted. (3) The processing procedures of (1) and (2) are executed according to the operations of various moving celestial bodies.

【０００９】以上の処理手順（１）〜（３）を、図面を
参照して説明する。上記処理手順（１）は、本発明の一
実施形態に係り、複数コマの観測画像の中央値画像を作
成し、移動天体の検出の妨げとなる恒星像を除去するも
のである。図１は、中央値画像の作成により恒星像が除
去される処理手順（１）を説明するための図である。図
１において、１−１，１−２，１−３は、時間軸に示す
ように、この番号順に、一定時間間隔で撮像された同一
領域の観測画像である。各画像１−１〜１−３で、☆印
は、恒星を表し、●印は、移動天体を表す。まず、一定
時間間隔で撮像された複数コマの画像１−１〜１−３か
ら、それぞれ移動天体の動作に合わせた領域の画像（図
中、点線で囲まれた領域）２−１，２−２，２−３を切
り取ってくる。画像２−１〜２−３では、●印の移動天
体は、すべての画像で同一位置に存在しているが、☆印
の恒星の位置は、各画像で変化している。The above processing procedures (1) to (3) will be described with reference to the drawings. The above processing procedure (1) relates to one embodiment of the present invention, and creates a median image of a plurality of frames of observed images, and removes a star image that interferes with detection of a moving celestial body. FIG. 1 is a diagram for explaining a processing procedure (1) for removing a star image by creating a median image. In FIG. 1, reference numerals 1-1, 1-2, and 1-3 are observation images of the same region, which are imaged at constant time intervals in the order of numbers as shown on the time axis. In each of the images 1-1 to 1-3, the star symbol represents a star, and the ● symbol represents a moving celestial body. First, from images 1-1 to 1-3 of a plurality of frames captured at fixed time intervals, images of regions (regions surrounded by dotted lines in the figure) that match the motion of the moving celestial body 2-1 and 2--2, respectively. Cut out a few 2-3. In images 2-1 to 2-3, the moving celestial object marked with ● is present in the same position in all images, but the position of the star marked with ∘ changes in each image.

【００１０】次に、切り取った全ての画像２−１〜２−
３の同一ピクセルについて、中央値をとることによっ
て、中央値画像３−１を作成する。平均値は、全ピクセ
ルの値を均等に考慮しているのに対し、中央値は、切り
取った全ての画像の着目ピクセルの値を取り込み、値順
に並べてその中央に位置するデータの値を採用するもの
で、特異値を示したピクセルの値は関係してこない。す
なわち、本発明で中央値をとるということは特異値を捨
てる処理をすることを意味している。切り取った画像の
ピクセル配置をあらわした図１のピクセル配置図におい
て、１升目が、１つのピクセルを示す。例えば、各画像
２−１〜２−３中の、ピクセル配置における位置Ｆにあ
るピクセルと、位置Ｍにあるピクセルに注目してみる。
簡単のため、天体が存在しているピクセルは、「１」と
いうピクセル値を示し、存在していないピクセルは
「０」というピクセル値を示すとする。位置Ｆに相当す
るピクセルは、切り取った画像２−１，２−２，２−３
のうち２−２には、恒星が存在している。つまり、それ
ぞれ位置Ｆのピクセル値は「０」、「１」、「０」であ
り、これらの中央値は「０」である。Next, all the cut-out images 2-1 to 2-
The median value image 3-1 is created by taking the median values for the same three pixels. The average value considers the values of all pixels equally, while the median value takes in the values of the target pixels of all the cut images, arranges them in numerical order, and adopts the value of the data located at the center. However, the value of the pixel showing the singular value is not relevant. That is, taking the median in the present invention means performing the process of discarding the singular value. In the pixel arrangement diagram of FIG. 1 showing the pixel arrangement of the cut image, the first square shows one pixel. For example, let us focus on the pixel at the position F and the pixel at the position M in the pixel arrangement in each of the images 2-1 to 2-3.
For the sake of simplicity, it is assumed that the pixel in which the celestial object exists has a pixel value of "1" and the pixel that does not exist has a pixel value of "0". The pixels corresponding to the position F are the cut-out images 2-1, 2-2, 2-3.
Two to two of them have stars. That is, the pixel values at the position F are “0”, “1”, and “0”, respectively, and the median value of these is “0”.

【００１１】また、位置Ｍに相当するピクセルは、全て
に移動天体が存在している。つまり、位置Ｍのピクセル
値は、「１」、「１」、「１」であり、これらの中央値
は「１」である。中央値をとることにより、切り取った
画像上を移動していく恒星の影響を除去し、移動天体の
みを残すことが可能になる。本実施形態では、例とし
て、中央値画像３−１を作成するために、３コマの観測
画像１−１〜１−３を用いたが、利用するコマ数及び何
コマの画像を利用するかは、雑音となる恒星の数によ
る。多くの恒星が画像に含まれている場合は、その影響
をなくすため、より多くの画像を用いて中央値画像を作
成しなくてはいけない。Further, the moving celestial body exists in all the pixels corresponding to the position M. That is, the pixel value at the position M is “1”, “1”, and “1”, and the median value of these is “1”. By taking the median value, it becomes possible to remove the effect of stars moving on the clipped image and leave only moving objects. In the present embodiment, as an example, three observation images 1-1 to 1-3 are used to create the median image 3-1, but the number of frames to be used and how many images to use. Depends on the number of noise stars. If many stars are included in the image, more images must be used to create the median image to eliminate the effect.

【００１２】処理手順（２）は、本発明の次なるステッ
プの実施形態に係り、処理手順（１）により得られた中
央値画像を複数コマ用いて、平均値画像を作成し、１コ
マの観測画像では検出が不可能である暗い移動天体を抽
出するものである。図２は、平均値画像ができるまでの
処理手順（２）を説明する図である。前記（１）の処理
手順で、中央値をとるということは、恒星の影響を除去
するという効果の他に、恒星以外の夜空の明るさによる
背景雑音の影響を抑え、暗い移動天体を検出できるとい
う効果がある。ここで、中央値をとったときの背景雑音
の値（中央値画像の背景雑音）をσｍとすると、σｍ
は、式（１）のように表される。The processing procedure (2) relates to the embodiment of the next step of the present invention, and an average value image is created by using a plurality of frames of the median image obtained by the processing procedure (1), It is intended to extract dark moving celestial bodies that cannot be detected in the observed image. FIG. 2 is a diagram illustrating a processing procedure (2) until an average value image is formed. In the processing procedure of (1), taking the median value has the effect of eliminating the effect of the stars, and also suppresses the effect of background noise due to the brightness of the night sky other than the stars, and enables detection of dark moving objects. There is an effect. Here, when the value of the background noise when the median is taken (background noise of the median image) is σm, σm
Is expressed as in equation (1).

【数１】但し、σｉは、１コマの画像の背景雑音、係数1.2は統
計的に得られた値、ｎは、中央値画像を作成するのに用
いた観測画像のコマ数である。[Equation 1] Here, σi is the background noise of an image of one frame, the coefficient 1.2 is a statistically obtained value, and n is the number of frames of the observed image used to create the median image.

【００１３】しかし、平均値は、中央値と比較して、背
景雑音の抑制がより効果的である。平均値をとったとき
の背景雑音の値（平均値画像の背景雑音）をσａとする
と、σａは、式（２）のように表される。However, the average value is more effective in suppressing background noise than the median value. Letting σa be the value of the background noise when the average value is taken (background noise of the average value image), σa is expressed by equation (2).

【数２】上記式（１）、（２）からわかるように、平均値をとれ
ば、中央値の１.２倍暗い移動天体まで検出可能である
ことがわかる。本実施形態は、さらに検出限界をあげる
ため、前記実施形態に係る処理手順（１）より、それぞ
れ複数コマの画像の中央値画像３−１，３−２，・・
・，３−ｋを作成して恒星の影響を除去し、その後、よ
り暗い移動天体を検出するために、作成された複数コマ
の中央値画像３−１〜３−ｋの平均値画像４−１を作成
するものである。[Equation 2] As can be seen from the above equations (1) and (2), it can be seen that even moving celestial bodies that are 1.2 times darker than the median can be detected by taking the average value. In the present embodiment, in order to further raise the detection limit, the median image 3-1 of each of a plurality of frames, 3-1, 3-2, ... From the processing procedure (1) according to the embodiment,
.., 3-k are created to remove the effect of the stars, and then the average value image 4-of the median image 3-1 to 3-k of a plurality of frames created in order to detect a darker moving celestial object. 1 is created.

【００１４】上記処理手順（３）は、本発明のさらに次
のステップの実施形態に係り、前記処理手順（１）、
（２）の作業を、移動天体の考えられるあらゆる速度ベ
クトルに関して実行するものである。図３は、処理手順
（３）において実行される走査すべき移動天体の速度ベ
クトル領域を示した図である。太い矢印が、移動天体の
画像上の速度ベクトルで、実線で囲まれた灰色部分がパ
ラメータ領域であり、Ｘ軸及びＹ軸は、移動天体の画像
上の速度ベクトルの２つの成分をあらわす。速度成分の
最大値は、ＣＣＤ画像の大きさと、利用する画像のコマ
数によって決定する。また、図３中で原点付近の領域
は、移動量が小さいため、恒星の除去が効果的に行われ
ない領域である。すなわち、移動天体が恒星の動きに近
い動きをしている移動天体に着目して本発明の処理手順
（１）を実行しても、その場合には恒星の除去は効果的
でない。図３のパラメータ領域にはいる任意の速度ベク
トルＶに対し、切り取る画像の大きさは一意的に決定さ
れる。The above processing procedure (3) relates to the embodiment of the next step of the present invention, and the processing procedure (1),
The work of (2) is executed for all possible velocity vectors of the moving celestial body. FIG. 3 is a diagram showing a velocity vector area of a moving celestial body to be scanned, which is executed in the processing procedure (3). The thick arrow represents the velocity vector on the image of the moving celestial body, the gray area surrounded by the solid line is the parameter region, and the X axis and the Y axis represent two components of the velocity vector on the image of the moving celestial body. The maximum value of the velocity component is determined by the size of the CCD image and the number of frames of the image used. Further, the area near the origin in FIG. 3 is an area where the stars are not effectively removed because the movement amount is small. That is, even if the processing procedure (1) of the present invention is executed by focusing on the moving celestial body in which the moving celestial body moves close to the movement of the star, the star removal is not effective in that case. The size of the image to be cut is uniquely determined for an arbitrary velocity vector V in the parameter area of FIG.

【００１５】図４は、移動天体の速度ベクトルの相違に
よる切り取る画像の大きさ及び移動方向の違いを示す図
である。実線で囲まれた四角は、ＣＣＤカメラによる観
測画像の大きさをあらわし、破線で囲まれた四角は、切
り取られた画像の大きさをあらわす。また、太い矢印
は、速度ベクトルＶを示す。図４（Ａ）で示されている
ように、速度ベクトルＶの絶対値が小さい場合、切り取
る画像の面積は大きく、図４（Ｂ）で示されるように、
速度ベクトルＶの絶対値が大きい場合、その面積は小さ
くなる。図４（Ａ）、図４（Ｂ）より、移動量の少ない
移動天体の方が、検出が可能となる有効面積が広いこと
がわかる。多数の各移動天体に対してこの処理を実施す
ることにより、着目天体だけでなく該着目天体に近い動
きをしている他の天体の検出が可能であり、その画像も
平均値処理を施すことで明るく強調することができる。
これによって得られた多数の画像を総合することによ
り、従来手法では得られなかった暗い移動天体の把握が
可能となる。FIG. 4 is a diagram showing the difference in the size of the cut image and the moving direction due to the difference in the velocity vector of the moving celestial body. The square surrounded by the solid line represents the size of the image observed by the CCD camera, and the square surrounded by the broken line represents the size of the clipped image. The thick arrow indicates the velocity vector V. As shown in FIG. 4A, when the absolute value of the velocity vector V is small, the area of the clipped image is large, and as shown in FIG.
When the absolute value of the velocity vector V is large, its area is small. It can be seen from FIGS. 4A and 4B that the moving celestial body with a smaller moving amount has a wider effective area for detection. By performing this processing on a large number of moving celestial bodies, it is possible to detect not only the celestial body of interest but also other celestial bodies that are moving in a manner close to the celestial body of interest, and the image is also subjected to average value processing. Can be brightly emphasized.
By combining a large number of images obtained by this, it becomes possible to grasp a dark moving celestial body that could not be obtained by the conventional method.

【００１６】[0016]

【実施例１】図５は、本発明の移動天体検出方法を適用
して得られた画像の一実施例を示す図である。静止軌道
上の衛星やデブリを捉えるため、口径５０ｃｍ、Ｆ２.
０の広視野望遠鏡に、３ｃｍ×３ｃｍのイメージエリア
をもつＣＣＤカメラを設置し、静止軌道領域を恒星追尾
モードで露出時間２秒、撮影間隔１３秒で、３０コマの
連続撮像を行った。静止軌道上の天体の動作は、恒星追
尾の場合、１秒間で約１５″東に移動する。そのため、
この動きに合わせた領域を各画像から切り取り、まず、
１０コマの中央値画像を３コマ作成し、その３コマの中
央値画像の平均画像を作成した。図５（Ａ）は、１コマ
の観測画像から静止軌道上の天体の動作に合わせて切り
取った画像である。画像には、移動天体の検出には雑音
となる恒星が多数写っている。図５（Ｂ）は、３０コマ
の観測画像を用いて本発明の手法によって作成された最
終画像である。画像のほぼ中央に、静止軌道上の天体が
明確に捉えられている。雑音となる恒星は、ほぼ完璧に
除去されており、また検出された静止軌道上の天体の輝
度も、１コマの観測画像と比べて明るくなっていること
がわかる。このことは、１コマの観測画像では捉えるこ
とのできない暗い移動天体も、本発明によれば不必要な
明るい存在である恒星をまず除去し、必要ながら比較的
暗い存在である移動天体を平均処理によって強調して検
出できることを示している。First Embodiment FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of an image obtained by applying the moving celestial object detection method of the present invention. To capture satellites and debris in geostationary orbit, caliber 50 cm, F2.
A CCD camera with an image area of 3 cm × 3 cm was installed on the 0 wide-field telescope, and continuous shooting of 30 frames was performed in the star tracking mode in the star tracking mode with an exposure time of 2 seconds and a shooting interval of 13 seconds. The motion of the celestial body in the geosynchronous orbit moves about 15 ″ east in one second in the case of star tracking.
Cut out the area that matches this movement from each image,
Three median images of 10 frames were created, and an average image of the median images of the three frames was created. FIG. 5 (A) is an image cut out in accordance with the movement of the celestial body on the geostationary orbit from the observation image of one frame. The image shows many stars that are noisy when detecting moving objects. FIG. 5B is a final image created by the method of the present invention using the observation images of 30 frames. A celestial body in a geostationary orbit is clearly captured in the center of the image. It can be seen that the noise stars are almost completely removed, and the detected brightness of the celestial bodies in the geostationary orbit is brighter than the one-frame observation image. According to the present invention, unnecessary bright stars that cannot be captured by one observation image are first removed from the stars, and the celestial objects that are relatively dark are averaged. It shows that it can be emphasized and detected.

【００１７】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の観測画像からの移動天体の動きに合わせた切り取
り画像を用いて、中央値画像及び平均値画像を作成する
ことにより、移動天体検出にとって雑音となる恒星の影
響を完全に除去し、さらに１コマの観測画像では捉える
ことのできない暗い移動天体の検出が可能となる。さら
に、多数の各移動天体に対して本発明の処理を実施する
ことにより、着目天体だけでなく該着目天体に近い動き
をしている他の天体の検出が可能であり、その画像も平
均値処理を施すことで明るく強調することができ、これ
によって得られた多数の画像を総合することにより、い
ままでの検出方法では捉えることができなかった観測シ
ステムの限界等級以下の暗い移動天体を、自動的に捉え
ることができるようになる。このことは、運用中の人工
衛星や現在建設中の国際宇宙ステーションに深刻な影響
を及ぼし、さらに現在、検出がが困難とされている径が
数ｃｍ〜数１０ｃｍサイズのスペースデブリの発見、軌
道決定に大きく貢献する。また、人類の活動や存続を左
右する、径が数１００ｍ〜ｌｋｍサイズの地球衝突型の
小惑星や彗星の早期発見を可能にする。As described above, according to the present invention,
By creating the median value image and average value image using the cut-out images that match the movement of the moving celestial object from the multiple observation images, the effects of the stars, which become noise for moving celestial object detection, are completely removed. It is possible to detect dark moving celestial bodies that cannot be captured by the observation image of coma. Furthermore, by performing the processing of the present invention on a large number of moving celestial bodies, it is possible to detect not only the celestial body of interest but also other celestial bodies that are moving in a manner close to the celestial body of interest, and the image also has an average value. It is possible to emphasize brightly by applying processing, and by combining a large number of images obtained by this, dark moving objects below the limit class of the observation system that could not be captured by the conventional detection method, You will be able to catch it automatically. This will seriously affect the artificial satellite in operation and the International Space Station currently under construction, and the discovery and orbit of space debris with diameters of several cm to several tens of cm, which are currently difficult to detect. Greatly contribute to the decision. It also enables early detection of earth-collision asteroids and comets with diameters of several 100 m to 1 km, which affect human activity and survival.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係わる中央値画像の作成により恒星像
が除去されることを説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining that a star image is removed by creating a median image according to the present invention.

【図２】本発明に係わる平均値画像ができるまでの処理
手順を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a processing procedure until an average value image according to the present invention is formed.

【図３】本発明において走査すべき移動天体の速度ベク
トル領域を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a velocity vector area of a moving celestial object to be scanned in the present invention.

【図４】移動天体の速度ベクトルの相違による切り取り
画像の大きさ及び移動方向の違いを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a size of a cut image and a difference in moving direction due to a difference in velocity vector of a moving celestial body.

【図５】本発明の移動天体検出方法を適用して得られた
画像の一実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an image obtained by applying the moving celestial object detection method of the present invention.

【図６】従来の移動天体の検出方法を説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional method for detecting a moving celestial body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１−１‥‥１−ｎ観測画像 ☆ 恒星２−１‥‥‥‥ きり取り画像 ● 移動
天体３−１‥‥‥‥ 中央値画像Ｖ速度
ベクトル４−１‥‥‥‥ 平均値画像1-1 ... 1-n Observation image ☆ Star 2-1 ... Cutout image ● Moving object 3-1 ... Median image V Velocity vector 4-1 ... Average value image

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島厚東京都府中市天神町４−28−７ (56)参考文献山本直孝木下大輔渡部潤一，移動天体検出プログラム，地球惑星科学関連学会2000年合同大会予稿集，日本，2000 年磯部秀三，地球危機に対する宇宙モニタリング，映像情報メディア学会誌，日本，1999年，Ｖｏｌ．53，Ｎｏ．１，71 −75 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 1/00 B64G 3/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Nakajima 4-28-7 Tenjin-cho, Fuchu-shi, Tokyo (56) References Naotaka Yamamoto Daisuke Kinoshita Junichi Watanabe, Mobile Astronomical Detection Program, Joint Geoscience Union Meeting 2000 Conference Proceedings, Japan, 2000 Shuzo Isobe, Space Monitoring for Global Crisis, Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Japan, 1999, Vol. 53, No. 1,71-75 (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G01C 1/00 B64G 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]

【請求項１】複数コマの同じ天球領域の画像から、画
像上に大量に写っている恒星の像を除去し、画像上を移
動していく移動天体を検出する方法において、ＣＣＤカ
メラによって撮像された少なくとも３コマ以上の観測画
像から、前記移動天体の動きを仮定し、その動きに合わ
せて前記観測画像の一部を切り取り、それら複数の切り
取り画像の中央値画像を作成することによって、移動天
体の検出には大きな妨害となる大量の恒星像を完全に除
去し、仮定した動きの移動天体の像のみを残存させた画
像を得て、前記移動天体を検出する方法。1. A method for detecting a moving celestial body moving on an image by removing a large number of images of stars from the image of the same celestial sphere area of a plurality of frames, and capturing the image with a CCD camera. By observing the movement of the moving celestial object from at least three or more observation images, cutting a part of the observation image according to the movement, and creating a median image of the plurality of cut images, The method of detecting a moving celestial body by completely removing a large amount of stellar images that are a major obstacle to the detection of, and obtaining an image in which only an image of a moving celestial body with an assumed motion remains.

【請求項２】複数コマの同じ天球領域の画像から、画
像上に大量に写っている恒星の像を除去し、画像上を移
動していく移動天体を検出する方法において、ＣＣＤカ
メラによって撮像された少なくとも３コマ以上の観測画
像から、前記移動天体の動きを仮定し、その動きに合わ
せた画像の一部を切り取り、それら複数の切り取り画像
の中央値画像を作成し、さらに、この作業によって作成
された前記複数の中央値画像の平均値画像を作成するこ
とにより、移動天体からの光量に対する雑音の比を大幅
に抑えて、１コマの観測画像では検出が不可能であった
暗い移動天体を抽出し、前記移動天体を検出する方法。2. A method of detecting a moving celestial body moving on an image by removing a large number of images of stars from the image of the same celestial sphere area of a plurality of frames, and capturing the image with a CCD camera. From the observed images of at least three frames, assume the movement of the moving celestial body, cut out a part of the image according to the movement, create a median value image of these multiple cutout images, and further create by this work By creating an average value image of the plurality of median images, the ratio of noise to light quantity from the moving celestial object is significantly suppressed, and a dark moving celestial object that cannot be detected by the observation image of one frame is detected. A method of extracting and detecting the moving celestial body.

【請求項３】請求項１又は２に記載の移動天体を検出
する方法を、使用している観測システムで検出が可能な
あらゆる移動方向、速度の移動天体に対して実施するこ
とを特徴とする移動天体を検出する方法。3. The method for detecting a moving celestial body according to claim 1 or 2 is carried out for a moving celestial body having any moving direction and velocity that can be detected by an observation system in use. How to detect moving objects.