JP5538969B2 - 画像目標検出装置および画像目標検出方法 - Google Patents
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Description
特許文献1は、微小目標に限定したフィルタにより、二値化画像が生成されるように構成されており、微小目標となる航空機、飛翔物の検出を行っている。しかしながら、このような微小目標とともに、画素面積が大きい目標が混在するような場合には、微小目標のみが抽出されてしまい、画素面積が大きい目標は検出できない。また、画素面積が大きい目標のみが存在する場合にも、目標が検出できないという問題があった。
図1は、本発明の実施の形態1における画像目標検出装置の構成図である。図1に示す本実施の形態1における画像目標検出装置は、赤外線撮像機10、A/D変換器20、目標検出回路30、位置検出回路40、およびディスプレィ50で構成されている。そして目標検出回路30は、周囲領域ノイズ量計測回路31、特徴領域分割回路32、第1の二値化回路33、第2の二値化回路34、および二値化画像統合回路35を備えている。
第2の二値化回路34は、A/D変換器20の出力であるディジタル画像信号に対して第2の閾値を用いて第2の二値化処理を施すことで有意画素を検出する。さらに、第2の二値化回路34は、検出した有意画素の中から、フラグ信号が「2」である画素のみを通過させ、他のフラグ信号である画素はマスク処理を施すことで、第2の特徴領域における有意画素のみを抽出し、第2の二値化画像として出力する。なお、第2の二値化回路34は、マスク処理を行った後に、第2の二値化処理を行うことも可能である。
(x、y):注目画素1の画像座標
Na:第1の周囲領域2aを構成する画素数
Bai:第1の周囲領域2aのNa個で構成された画素の中で、i(iは、1以上Na以下の整数)番目の画素の輝度値
Ba( ̄):第1の周囲領域2aのNa個の構成画素の輝度値の平均値
なお、表記( ̄)は、かっこの前の文字列の上部にバーが付された平均値を意味している。
符号61:遠方の航空機
符号62:遠方の飛翔体
符号63:離陸した航空機
符号64:画像目標検出装置の赤外線撮像機10が、飛行場の上空を監視するように設置された建屋、監視塔
符号65:赤外線撮像機10の監視エリア
符号66:飛行場等の滑走路
71、72:遠方の航空機61、および遠方の飛翔体62の赤外線画像(画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当)
73:、離陸直後で加速中の航空機63の赤外線画像(画素面積が大きく輝度値が高い目標に相当)
図5(a):図4のディジタル信号画像における航空機63の赤外線画像の部分に設定された断面73aを示す図である。
図5(b):画素面積が大きく輝度値が高い目標となる、離陸直後で加速中の航空機63の赤外線画像73における断面73aの輝度値分布を示す図である。
図5(c):図5(b)の輝度値分布に対応するノイズ量分布の様子を示した図である。
図5(d):図5(c)のノイズ量分布に対応するノイズ比の様子を示した図である。
図5(e):図5(a)のディジタル信号画像をy方向に投影したときの輝度値の最大値分布を示した図である。
図5(f):画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当する遠方の航空機61、および飛翔体62に対して算出されたノイズ比の様子を示した図である。
図6(a):画素面積が大きく輝度値が高い目標となる、離陸直後で加速中の航空機63について算出されたノイズ比分布(図5(d)に相当)と、定数Const0(図6(a)中の破線に相当)との関係を示す図である。
図6(b):図6(a)に関し、上式(10)および上式(14)〜(16)に基づいて、特徴領域分割回路32により出力されるフラグ信号を示す図である。
図6(c):画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる、遠方の航空機61、および飛翔体62について算出されたノイズ比分布(図5(f)に相当)と、定数Const0(図6(a)中の破線に相当)との関係を示す図である。
図6(d):図6(c)に関し、上式(10)および上式(14)〜(16)に基づいて、特徴領域分割回路32により出力されるフラグ信号を示す図である。
図10(a):A/D変換器20の出力であるディジタル信号画像(多値画像)
図10(b):第1の二値化回路33により、画素面積が大きく輝度値が高い目標を抽出するために行われた第1の二値化処理により得られた二値画像
図10(c):第2の二値化回路34により、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標を抽出するために行われた第2の二値化処理により得られた二値画像
先の実施の形態1における特徴領域分割回路32は、対角に位置する周辺領域に関して算出した4つのノイズ比を算出し、フラグ信号を求めていた。これに対して、本実施の形態2における特徴領域分割回路32は、先の実施の形態1とは異なる方法でノイズ比を算出するものである。
先の実施の形態2における特徴領域分割回路32内のノイズ量順序付け回路32aは、最大ノイズ値と最小ノイズ値を出力していた。これに対して、本実施の形態3では、特徴領域分割回路32内のノイズ量順序付け回路32aが、順序付けされたノイズ量の2番目に小さい値と2番目に大きい値を出力する。本実施の形態3における画像目標検出装置の構成は、先の実施の形態2における図12の構成と同じである。
Claims (4)
- 赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出回路を備えた画像目標検出装置において、
前記目標検出回路は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当する分散値をノイズ量として計測する周囲領域ノイズ量計測回路と、
前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量に関して、前記複数の周囲領域の位置に応じて2つのノイズ量を選択し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しい場合には、1として前記画素毎にノイズ比を算出し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しくない場合には、選択した前記2つのノイズ量のうち、大きい値を有するノイズ量を分子、小さい値を有するノイズ量を分母として前記画素毎にノイズ比を算出し、画素面積が大きく輝度値が高い目標となる部分を、第1の特徴領域として抽出し、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる部分については、エッジ部分を前記第1の特徴領域として抽出し、前記エッジ部分より内側の部分を第2の特徴領域として抽出するように規定された所定閾値を用いて、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値を越える場合には、当該画素を前記第1の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値以下の場合には、当該画素を前記第2の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第1の特徴領域と規定された画素について、第1の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第1の二値化画像を生成する第1の二値化回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第2の特徴領域と規定された画素について、第2の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第2の二値化画像を生成する第2の二値化回路と、
前記第1の二値化回路で生成された前記第1の二値化画像と、前記第2の二値化回路で生成された前記第2の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路と
を含み、
前記周囲領域ノイズ量計測回路は、注目画素を中心とした領域を3×3で9分割して、8つの周囲領域を規定することで前記複数の領域を設け、それぞれの周囲領域ごとに前記ノイズ量を計測し、
前記特徴領域分割回路は、前記8つの周囲領域のそれぞれのノイズ量に基づいて、前記注目画素をはさんで対角に位置する2つの周囲領域のノイズ量から前記ノイズ比を算出することで4つのノイズ比を算出し、算出した前記4つのノイズ比のうち、いずれか1つでも前記所定閾値を越える場合には、当該画素を前記第1の特徴領域と規定し、算出した前記4つのノイズ比が全て前記所定閾値以下の場合には、当該画素を前記第2の特徴領域と規定する
ことを特徴とする画像目標検出装置。 - 赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出回路を備えた画像目標検出装置において、
前記目標検出回路は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当する分散値をノイズ量として計測する周囲領域ノイズ量計測回路と、
前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の大きさに応じて2つのノイズ量を選択し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しい場合には、1として前記画素毎にノイズ比を算出し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しくない場合には、選択した前記2つのノイズ量のうち、大きい値を有するノイズ量を分子、小さい値を有するノイズ量を分母として前記画素毎にノイズ比を算出し、画素面積が大きく輝度値が高い目標となる部分を、第1の特徴領域として抽出し、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる部分については、エッジ部分を前記第1の特徴領域として抽出し、前記エッジ部分より内側の部分を第2の特徴領域として抽出するように規定された所定閾値を用いて、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値を越える場合には、当該画素を前記第1の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値以下の場合には、当該画素を前記第2の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第1の特徴領域と規定された画素について、第1の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第1の二値化画像を生成する第1の二値化回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第2の特徴領域と規定された画素について、第2の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第2の二値化画像を生成する第2の二値化回路と、
前記第1の二値化回路で生成された前記第1の二値化画像と、前記第2の二値化回路で生成された前記第2の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路と
を含み、
前記特徴領域分割回路は、
前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の最小値と最大値を前記2つのノイズ量として選択し、前記最大値を分子、前記最小値を分母として前記ノイズ比を算出するか、または、
前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の2番目に小さい値と2番目に大きい値を前記2つのノイズ量として選択し、前記2番目に大きい値を分子、前記2番目に小さい値を分母として前記ノイズ比を算出する
ことを特徴とする画像目標検出装置。 - 赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出処理を備えた画像目標検出方法において、
前記目標検出処理は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当する分散値をノイズ量として計測する周囲領域ノイズ量計測処理ステップと、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量に関して、前記複数の周囲領域の位置に応じて2つのノイズ量を選択し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しい場合には、1として前記画素毎にノイズ比を算出し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しくない場合には、選択した前記2つのノイズ量のうち、大きい値を有するノイズ量を分子、小さい値を有するノイズ量を分母として前記画素毎にノイズ比を算出し、画素面積が大きく輝度値が高い目標となる部分を、第1の特徴領域として抽出し、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる部分については、エッジ部分を前記第1の特徴領域として抽出し、エッジ部分より内側の部分を第2の特徴領域として抽出するように規定された所定閾値を用いて、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値を越える場合には、当該画素を前記第1の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値以下の場合には、当該画素を前記第2の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第1の特徴領域と規定された画素について、第1の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第1の二値化画像を生成する第1の二値化処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第2の特徴領域と規定された画素について、第2の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第2の二値化画像を生成する第2の二値化処理ステップと、
前記第1の二値化処理ステップで生成された前記第1の二値化画像と、前記第2の二値化処理ステップで生成された前記第2の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合処理ステップと
を含み、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップは、注目画素を中心とした領域を3×3で9分割して、8つの周囲領域を規定することで前記複数の領域を設け、それぞれの周囲領域ごとに前記ノイズ量を計測し、
前記特徴領域分割処理ステップは、前記8つの周囲領域のそれぞれのノイズ量に基づいて、前記注目画素をはさんで対角に位置する2つの周囲領域のノイズ量から前記ノイズ比を算出することで4つのノイズ比を算出し、算出した前記4つのノイズ比のうち、いずれか1つでも前記所定閾値を越える場合には、当該画素を前記第1の特徴領域と規定し、算出した前記4つのノイズ比が全て前記所定閾値以下の場合には、当該画素を前記第2の特徴領域と規定する
ことを特徴とする画像目標検出方法。 - 赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出処理を備えた画像目標検出方法において、
前記目標検出処理は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当する分散値をノイズ量として計測する周囲領域ノイズ量計測処理ステップと、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の大きさに応じて2つのノイズ量を選択し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しい場合には、1として前記画素毎にノイズ比を算出し、選択した前記2つのノイズ量の値が等しくない場合には、選択した前記2つのノイズ量のうち、大きい値を有するノイズ量を分子、小さい値を有するノイズ量を分母として前記画素毎にノイズ比を算出し、画素面積が大きく輝度値が高い目標となる部分を、第1の特徴領域として抽出し、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる部分については、エッジ部分を前記第1の特徴領域として抽出し、エッジ部分より内側の部分を第2の特徴領域として抽出するように規定された所定閾値を用いて、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値を越える場合には、当該画素を前記第1の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が前記所定閾値以下の場合には、当該画素を前記第2の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第1の特徴領域と規定された画素について、第1の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第1の二値化画像を生成する第1の二値化処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第2の特徴領域と規定された画素について、第2の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第2の二値化画像を生成する第2の二値化処理ステップと、
前記第1の二値化処理ステップで生成された前記第1の二値化画像と、前記第2の二値化処理ステップで生成された前記第2の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合処理ステップと
を含み、
前記特徴領域分割処理ステップは、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の最小値と最大値を前記2つのノイズ量として選択し、前記最大値を分子、前記最小値を分母として前記ノイズ比を算出するか、または、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の2番目に小さい値と2番目に大きい値を前記2つのノイズ量として選択し、前記2番目に大きい値を分子、前記2番目に小さい値を分母として前記ノイズ比を算出する
ことを特徴とする画像目標検出方法。
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