JP2000113175A - Sea state chart preparation system - Google Patents

Sea state chart preparation system

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JP2000113175A
JP2000113175A JP10292771A JP29277198A JP2000113175A JP 2000113175 A JP2000113175 A JP 2000113175A JP 10292771 A JP10292771 A JP 10292771A JP 29277198 A JP29277198 A JP 29277198A JP 2000113175 A JP2000113175 A JP 2000113175A
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Japan
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pixel
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sea
satellite
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Yoshihiro Okada
喜裕 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prepare an effective sea state chart without a defective area such as a cloudy area while reducing an error without performing preprocessing to an original satellite image. SOLUTION: A synthetic image 12 is generated by selecting the maximum value of pixel values at the same pixel position out of plural satellite images 11 through an image synthesizing means 2, a defective area removing means 3 judges the area, where the deviation between the pixel values of the synthetic image 12 and each satellite image 11 at the same pixel position is higher than a threshold, as the defective area of cloud or noise and removes it, the average value of respective remaining pixel values is set as the pixel value of the same pixel position, a defective area removed image 13 is generated, an interpolated image 14 is generated by interpolating the respective pixel values of defective area removed images 13 through an interpolating means 14, and an isoterm image 15 generated from this interpolated image 14 is synthesized to this image and a sea state chart 17 is prepared.

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、海況図作成システ
ムに関し、特に人工衛星から撮影した衛星画像を用い
て、雲域による欠損のない、等温線表示した海面の水温
分布を示す海況図を作成する海況図作成システムに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oceanographic charting system, and more particularly, to the use of a satellite image taken from an artificial satellite to create an oceanographic chart showing the water temperature distribution on the sea surface displayed on an isotherm without any loss due to a cloud area. The present invention relates to a marine chart creating system.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、海面の水温分布を示す海況図
は、漁業情報として有用であると認められており、この
水温分布に応じて操業ポイントを決定するなどの利用が
行われている。このような海況図を作成する場合、その
作成範囲に存在する官公庁の調査船を始め延べ数千隻の
漁船に観測を依頼し、それらのデータの数日分を集積し
て水温分布図すなわち海況図を作成している。
2. Description of the Related Art In general, an oceanographic chart showing the water temperature distribution on the sea surface has been recognized as being useful as fishery information, and is used to determine operating points in accordance with the water temperature distribution. To create such a sea chart, we request observations from thousands of fishing boats, including government research vessels existing in the range of the chart, and accumulate several days' worth of the data to collect water temperature distribution maps, or sea charts. Has been created.

【0003】しかし、この海況図作成方法では、一枚の
海況図を描くためには、数日分の情報を収集・整理し、
これらの情報を基に人間が「カン」で揃いていくため、
熟練者の技術を必要とする。また、船舶データが得られ
ない海域については、過去のデータからの経験的予測が
含まれており、作成された海況図の客観性に疑問を生じ
させている。
[0003] However, in this sea chart drawing method, several days of information are collected and organized in order to draw a single sea chart,
Based on this information, humans gather in "can",
Requires expert skills. For sea areas where vessel data is not available, empirical predictions from past data are included, which raises questions about the objectivity of the created sea charts.

【0004】さらに、図の主要な部分となっている沖合
水域においては、漁業形態の上から見ても特に問題はな
いように思えるが、沿岸漁業を対象とする場合は様相が
異なる。つまり、沿岸漁船にとって日々の微細な前線の
動きが漁の豊凶を決定する要因となっているからであ
る。
[0004] Furthermore, in the offshore waters, which is the main part of the figure, it seems that there is no particular problem from the viewpoint of the type of fishery, but the situation is different for coastal fisheries. In other words, for the coastal fishing boats, the daily fine movement of the front is a factor that determines the abundance of fishing.

【0005】このようなことから、日々の海洋微細現象
を追跡し、沿岸漁業に役立つ情報すなわち海況図を作成
する方法として、その即時性、同時性、さらには広域性
の面から考えて、人工衛星から撮影した衛星画像に基づ
いて海況図を作成する方法が、非常に有効であると考え
られる。しかし、人工衛星から撮影した衛星画像、例え
ばNOAA/AVHRR画像データは、赤外域や可視域
の波長帯域で撮影した画像データであることから、ほと
んどの場合、その画像内に雲域が存在し、雲域の下にあ
る海表面情報を得ることができない。
[0005] In view of the above, as a method of tracking daily marine micro phenomena and creating information useful for coastal fisheries, that is, a sea chart, considering the immediacy, synchronism, and wide area, artificial It is considered that a method of creating an oceanographic map based on a satellite image taken from a satellite is very effective. However, since a satellite image taken from an artificial satellite, for example, NOAA / AVHRR image data is image data taken in a wavelength band of an infrared region or a visible region, in most cases, a cloud region exists in the image, The information on the sea surface below the cloud area cannot be obtained.

【0006】従来、衛星画像から海面の温度分布情報を
得る場合、雲域の移動に比較して海面水温の変化速度が
遅いという仮定に基づき、所定期間に撮影された複数の
衛星画像を合成することにより、各衛星画像に含まれる
雲域などの欠測域を、時間的に補間する方法が提案され
ている。図18は従来の衛星画像合成方法を示すフロー
チャートである。
Conventionally, when obtaining sea surface temperature distribution information from a satellite image, a plurality of satellite images photographed during a predetermined period are synthesized based on the assumption that the sea surface temperature changes at a slower rate than the movement of the cloud area. Accordingly, a method of temporally interpolating a missing area such as a cloud area included in each satellite image has been proposed. FIG. 18 is a flowchart showing a conventional satellite image synthesizing method.

【0007】まず、所定期間に撮影された複数の衛星画
像の画像データを読み込み(ステップ181)、各画像
データ間で、各画素ごとに同一画素(画素位置)におけ
る代表値を算出する(ステップ182)。この代表値を
算出する方法として、同一画素の平均値、最大値、ある
いは偏差値などを代表値とする方法がある。
First, image data of a plurality of satellite images taken during a predetermined period is read (step 181), and a representative value at the same pixel (pixel position) is calculated for each pixel among the image data (step 182). ). As a method of calculating the representative value, there is a method of setting an average value, a maximum value, a deviation value, or the like of the same pixel as a representative value.

【0008】そして、得られた各画素ごとの代表値か
ら、新たな1枚の合成画像データを生成する(ステップ
183)。これにより、いずれかの衛星画像に雲域など
の欠測域が存在した場合でも、海面水温の変化に影響の
ない程度の時間差を有する他の衛星画像により補間さ
れ、ある程度の精度の水温分布情報が得られるものとな
っていた。
Then, one new composite image data is generated from the obtained representative value for each pixel (step 183). Thus, even if a missing area such as a cloud area exists in any of the satellite images, it is interpolated by another satellite image having a time difference that does not affect the change in sea surface temperature, and the water temperature distribution information with a certain degree of accuracy is obtained. Was obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような衛
星画像合成方法を用いて海況図を作成する場合、所定期
間に撮影された複数の衛星画像の画像データから、各画
素ごとに単に代表値を求めることにより合成画像を生成
するものとなっているため、精度のよい海況図を得るた
めには、元の各画像データに対して雲域除去処理や雑音
除去処理が必要となり処理負担が増加するとともに、こ
れら処理が不完全な場合は、得られる海況図の精度が低
下するという問題点があった。
However, when a sea chart is created by using such a satellite image synthesizing method, a representative value is simply calculated for each pixel from image data of a plurality of satellite images captured during a predetermined period. Is used to generate a composite image, and in order to obtain an accurate oceanographic chart, cloud area removal processing and noise removal processing are required for each original image data, increasing the processing load In addition, when these processes are incomplete, there is a problem that the accuracy of the obtained sea condition map is reduced.

【0010】例えば、各画像データ間で、同一画素の平
均値を求めてその画素の代表値とする場合、あるいは各
画像データ間で、同一画素の偏差の値に基づきその画素
の代表値を設定する場合は、前処理などにより雲域や雑
音が完全に取り除かれていれば、各画像データが得られ
た期間の最も平均的な合成画像が得られ、長期間にわた
る画像データや温度差の大きな画像データを合成でき
る。しかし、雲域や雑音などを完全に取り除くことは不
可能であり、結果的には多くの誤差が含まれてしまう。
For example, when the average value of the same pixel is obtained between each image data and is used as the representative value of the pixel, or the representative value of the pixel is set between the image data based on the deviation value of the same pixel. If the cloud area and noise are completely removed by pre-processing, the most average composite image during the period when each image data was obtained can be obtained, Image data can be synthesized. However, it is impossible to completely remove the cloud area and noise, and as a result, many errors are included.

【0011】また、各画像データ間で、同一画素の最大
値を求めてその画素の代表値とする場合、一般には海面
水温が雲域やその他の部分より高いという傾向から、雑
音データを選択する可能性が最も低いと言える。しか
し、温度変化が大きい場合には、低温側の情報が無視さ
れ、結果的には多くの誤差が含まれてしまう。
When the maximum value of the same pixel is obtained between the image data and used as the representative value of the pixel, noise data is generally selected because the sea surface temperature tends to be higher than that of the cloud area or other parts. It is the least likely. However, when the temperature change is large, the information on the low temperature side is ignored, and as a result, many errors are included.

【0012】本発明はこのような課題を解決するための
ものであり、元の衛星画像に対する前処理を行うことな
く、誤差が小さく雲域などの欠測域のない有用な海況図
を作成できる海況図作成方法を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to create a useful sea chart with a small error and no missing area such as a cloud area without performing preprocessing on an original satellite image. The purpose is to provide a method for creating sea condition maps.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による海況図作成システムは、所定期
間内に撮影された複数の衛星画像から、同一画素位置の
画素値を抽出して、その最大値を合成画像の同一画素位
置の画素値に設定することにより合成画像を生成する画
像合成手段と、同一画素位置における合成画像の画素値
と各衛星画像の画素値との偏差を算出し、これら各衛星
画像の画素値のうちその偏差が所定のしきい値より大き
いものを雲または雑音などの欠測域と判断して除去し、
残りの各画素値の平均値を欠測域除去画像の同一画素位
置の画素値に設定することにより欠測域除去画像を生成
する欠測域除去手段とを備えるものである。
In order to achieve the above object, a sea chart drawing system according to the present invention extracts pixel values at the same pixel position from a plurality of satellite images taken within a predetermined period. Image synthesizing means for generating a composite image by setting the maximum value to the pixel value at the same pixel position of the composite image, and calculating the deviation between the pixel value of the composite image at the same pixel position and the pixel value of each satellite image. Calculate and remove those pixel values of these satellite images whose deviation is larger than a predetermined threshold value as a missing area such as cloud or noise,
A missing area removing unit that generates an missing area removing image by setting an average value of the remaining pixel values to a pixel value at the same pixel position of the missing area removing image.

【0014】さらに、欠測域除去画像の各画素値を、そ
の画素値の周囲の画素値から補間することにより補間画
像を生成する補間手段と、補間画像から等温線を抽出す
ることにより等温線画像を生成する等温線抽出手段と、
補間画像と等温線画像とを合成することにより海況図を
生成する海況図出力手段とを備えるものである。
Further, an interpolation means for generating an interpolated image by interpolating each pixel value of the missing area removal image from pixel values around the pixel value, and an isothermal line by extracting an isothermal line from the interpolated image An isotherm extracting means for generating an image,
A sea chart output means for generating a sea chart by synthesizing the interpolation image and the isotherm image.

【0015】したがって、本発明では、所定期間内に撮
影された複数の衛星画像を、各画素位置での最大値を用
いて合成し、得られた合成画像と各衛星画像とから各画
素ごとの偏差に基づき雲または雑音などの欠測域を除去
することにより、時間的補間処理が行われる。そして、
欠測域が除去された画像の各画素値をその周囲画素値に
より補間することにより空間的補間処理を行い、得られ
た補間画像を用いて海面の温度分布を示す海況図が作成
される。
Therefore, according to the present invention, a plurality of satellite images photographed within a predetermined period are synthesized using the maximum value at each pixel position, and each pixel is obtained from the obtained synthesized image and each satellite image. Temporal interpolation processing is performed by removing missing areas such as clouds or noise based on the deviation. And
A spatial interpolation process is performed by interpolating each pixel value of the image from which the missing measurement area has been removed with surrounding pixel values, and an oceanographic map showing the temperature distribution of the sea surface is created using the obtained interpolated image.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施の形態である海況
図作成システムを示すブロック図、図2は海況図作成シ
ステムの処理手順を示すフローチャートである。なお、
実際には、これら処理は、コンピュータなどの演算処理
システムにより実行され、各処理はプログラムにより実
現される。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a sea chart drawing system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the sea chart drawing system. In addition,
Actually, these processes are executed by an arithmetic processing system such as a computer, and each process is realized by a program.

【0017】まず、衛星画像入力手段1において、所定
期間にわたって撮影された複数の衛星画像データ10が
入力され、その画像データの形式変換、大気影響の補正
などが行われ、衛星画像11として出力される(ステッ
プ21)。衛星画像データ10としては、水温が各画素
の階調値として表現されている画像データ、例えばAV
HRR/NOAAデータを利用している。このデータ
は、アメリカ海洋大気庁(NOAA:National Oceanic and
Atmospheric Administeration )が管理するNOAA衛
星から撮影されたものである。
First, a plurality of satellite image data 10 photographed over a predetermined period are input to the satellite image input means 1, the image data is subjected to format conversion, atmospheric influence correction, etc., and output as a satellite image 11. (Step 21). As the satellite image data 10, image data in which the water temperature is expressed as the gradation value of each pixel, for example, AV
HRR / NOAA data is used. This data is based on the National Oceanic and
It was taken from a NOAA satellite managed by Atmospheric Administration.

【0018】NOAA衛星には、可視赤外放射温度計で
あるAVHRRセンサ(Advanced Very High Resolutio
n Radiometer)が搭載されており、可視チャネル2,赤
外チャネル2〜3の合計4〜5チャネルで、地表および
海面の温度分布が測定されている。以下の説明では、海
面の温度分布を観測対象とする「赤外チャネル4」で得
られたAVHRR/NOAAデータを衛星画像データ1
0として用い、衛星画像入力手段1により、図11,図
12に示すような衛星画像11を生成して利用するもの
とする。
The NOAA satellite has an AVHRR sensor (Advanced Very High Resolutio) which is a visible infrared radiation thermometer.
n Radiometer), and the temperature distribution on the ground surface and the sea surface is measured by a total of 4 to 5 channels of visible channel 2 and infrared channel 2 to 3. In the following description, the AVHRR / NOAA data obtained by the “infrared channel 4” that targets the temperature distribution on the sea surface will be referred to as satellite image data 1
0, and the satellite image input means 1 generates and uses a satellite image 11 as shown in FIGS.

【0019】画像合成手段2では、これら衛星画像11
が、各画素位置での最大値を用いて合成され合成画像1
2として出力される(図2:ステップ22)。図3は衛
星画像の合成処理を示すフローチャート、図4は衛星画
像の合成処理を示す説明図である。各衛星画像11A〜
11Nを合成する場合、まず、未処理の画素位置を選択
し(ステップ31)、選択した画素位置の画素値(すな
わち水温を示す階調値)を各衛星画像11A〜11Nか
ら抽出する(ステップ32)。
In the image synthesizing means 2, these satellite images 11
Are synthesized using the maximum value at each pixel position to obtain a synthesized image 1
2 (FIG. 2: step 22). FIG. 3 is a flowchart showing a satellite image combining process, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a satellite image combining process. Each satellite image 11A ~
When synthesizing 11N, first, an unprocessed pixel position is selected (step 31), and the pixel value of the selected pixel position (that is, the gradation value indicating the water temperature) is extracted from each of the satellite images 11A to 11N (step 32). ).

【0020】そして、これら抽出した各画素値のうち最
大値(最高水温)を選択し(ステップ33)、選択した
最大値を合成画像12の選択画素位置における画素値に
設定する(ステップ34)。これら一連の処理(ステッ
プ31〜34)を全画素について繰り返し実行し(ステ
ップ35)、処理を終了する。
Then, the maximum value (highest water temperature) is selected from the extracted pixel values (step 33), and the selected maximum value is set as the pixel value at the selected pixel position of the composite image 12 (step 34). These series of processes (steps 31 to 34) are repeatedly executed for all pixels (step 35), and the process ends.

【0021】通常、雲域の温度は海面水温よりも低いこ
とから、任意の画素位置において、いずれかの衛星画像
11A〜11Nで雲域が存在している場合でも、他に正
常海面水温を示す画素値が含まれている場合は、各衛星
画像11A〜11Nのうちの最大値(最高水温)を選択
することにより、雲域が正常な海面水温で置換されて雲
域およびこれと同様の低温側雑音が除去され、図13に
示すような合成画像12が生成される。
Normally, since the temperature of the cloud area is lower than the sea surface temperature, even if a cloud area exists in any of the satellite images 11A to 11N at an arbitrary pixel position, the normal sea surface temperature is also indicated. If the pixel value is included, the maximum value (highest water temperature) of each of the satellite images 11A to 11N is selected, so that the cloud area is replaced with the normal sea surface temperature, and the cloud area and the similar low temperature are used. The side noise is removed, and a composite image 12 as shown in FIG. 13 is generated.

【0022】このようにして生成された合成画像12
は、参照用の画像として欠測域除去手段3に入力され、
これに基づき各衛星画像11の欠測域が除去され、欠測
域除去画像13が生成される(図2:ステップ23)。
図5は合成画像の欠測域除去処理を示すフローチャー
ト、図6は合成画像の欠測域除去処理を示す説明図であ
る。
The composite image 12 thus generated
Is input to the missing area removing means 3 as an image for reference,
Based on this, the missing area of each satellite image 11 is removed, and the missing area removed image 13 is generated (FIG. 2: Step 23).
FIG. 5 is a flowchart showing the missing area detection processing of the composite image, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the missing area removal processing of the composite image.

【0023】各衛星画像11A〜11Nから欠測域を除
去する場合、まず、未処理の画素位置を選択し(ステッ
プ51)、選択した画素位置における合成画像12の画
素値(すなわち水温を示す階調値)と各衛星画像11A
〜11Nの画素値との偏差を算出する(ステップ5
2)。そして、その選択画素位置における各衛星画像1
1A〜11Nの画素値のうち、その偏差の絶対値が所定
しきい値以下のものを抽出する(ステップ53)。
When removing the missing area from each of the satellite images 11A to 11N, first, an unprocessed pixel position is selected (step 51), and the pixel value of the composite image 12 at the selected pixel position (that is, the floor indicating the water temperature). Key value) and each satellite image 11A
Calculate the deviation from the pixel value of ~ 11N (step 5
2). Then, each satellite image 1 at the selected pixel position
Among the pixel values of 1A to 11N, those whose absolute value of the deviation is equal to or smaller than a predetermined threshold are extracted (step 53).

【0024】その後、これら抽出した各画素値の平均値
を算出し(ステップ54)、得られた平均値を欠測域除
去画像13の選択画素位置における画素値に設定する
(ステップ55)。これら一連の処理(ステップ51〜
55)を全画素について繰り返し実行し(ステップ5
6)、処理を終了する。
Thereafter, the average value of the extracted pixel values is calculated (step 54), and the obtained average value is set as the pixel value at the selected pixel position of the missing area removal image 13 (step 55). These series of processes (steps 51 to 51)
55) is repeatedly executed for all pixels (step 5).
6), end the process.

【0025】これにより、各衛星画像11A〜11Nの
うち、合成画像の画素値(最大値)との偏差が所定しき
い値より大きい画素値については、雲域や雑音などの欠
測域である可能性が高いと判断されて除去され、残りの
正常海面水温を示す画素値から、例えばこれら画素値を
平均することにより、その選択画素位置における代表的
な画素値が算出されて設定され、図14に示すような、
欠測域除去画像13が生成される。なお、同一画素位置
における各衛星画像11A〜11Nの画素値がすべてし
きい値より大きい場合は、欠測域に設定される。
As a result, of the satellite images 11A to 11N, a pixel value whose deviation from the pixel value (maximum value) of the composite image is larger than a predetermined threshold value is a missing area such as a cloud area or noise. It is determined that the possibility is high and removed, and a representative pixel value at the selected pixel position is calculated and set from the pixel values indicating the remaining normal sea surface temperature, for example, by averaging these pixel values. As shown in 14,
A missing area removal image 13 is generated. If the pixel values of each of the satellite images 11A to 11N at the same pixel position are all larger than the threshold value, a missing area is set.

【0026】したがって、単に全衛星画像11A〜11
Nの同一画素位置における各画素の平均値や偏差の値を
その代表値とするのに比較して、正常な海面水温がいず
れかの衛星画像11A〜11Nで検出されている画素位
置については、雲域や雑音などの不良データが含まれる
可能性がなくなり、これら不良データによる誤差を低減
できる。
Therefore, all the satellite images 11A to 11A
By comparing the average value or the deviation value of each pixel at the same pixel position of N as the representative value, for the pixel position where the normal sea surface temperature is detected in any of the satellite images 11A to 11N, There is no possibility that defective data such as a cloud area or noise is included, and errors due to these defective data can be reduced.

【0027】なお、しきい値としては、経験的に導き出
された値を用いてもよいが、各衛星画像11A〜11N
が撮影された期間内に、処理対象となる海域で実際に船
舶なとにより観測された最高水温と最低水温との差を用
いることにより、より正確に欠測域を判定しできる。
As the threshold value, an empirically derived value may be used, but each of the satellite images 11A to 11N may be used.
By using the difference between the maximum water temperature and the minimum water temperature actually observed by a ship or the like in the sea area to be processed during the period in which the is captured, the missing measurement area can be determined more accurately.

【0028】このようにして生成された欠測域除去画像
13は補間手段4に入力され、この欠測域除去画像13
に含まれる欠測域が補間され、補間画像14(水温図)
が生成される(図2:ステップ24)。図7は欠測域除
去画像の補間処理を示すフローチャート、図8は欠測域
除去画像の補間処理を示す説明図である。
The missing area removal image 13 generated in this way is input to the interpolation means 4, and the missing area removal image 13
The missing area included in is interpolated and the interpolated image 14 (water temperature diagram)
Is generated (FIG. 2: Step 24). FIG. 7 is a flowchart showing the interpolation processing of the missing area removal image, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing the interpolation processing of the missing area removal image.

【0029】欠測域除去画像に含まれる欠測域を補間す
る場合、まず、未処理の画素位置を選択し(ステップ7
1)、選択した画素位置P0から所定の影響範囲R内の
画素位置P1〜P8の画素値を抽出し(ステップ7
2)、これらの平均値を求める(ステップ73)。続い
て、その平均値を画素位置P0の推定値に設定し(ステ
ップ74)、この推定値と画素位置P1〜P8の各画素
値とを比較し、その差がある程度大きいものを除外する
(ステップ75)。
When interpolating the missing area included in the missing area removal image, first, an unprocessed pixel position is selected (step 7).
1) Extract pixel values of pixel positions P1 to P8 within a predetermined influence range R from the selected pixel position P0 (step 7).
2), and calculate the average value of these (step 73). Subsequently, the average value is set as the estimated value of the pixel position P0 (step 74), and the estimated value is compared with each pixel value of the pixel positions P1 to P8, and those having a large difference are excluded (step 74). 75).

【0030】そして、残りの各画素値を画素位置P0か
らの距離に基づき加重平均して画素位置P0の解析値を
算出し(ステップ76)、この解析値を補間画像14の
画素位置P0における画素値に設定する(ステップ7
7)。これら一連の処理(ステップ71〜77)を全画
素について繰り返し実行し(ステップ78)、処理を終
了する。
The remaining pixel values are weighted and averaged based on the distance from the pixel position P0 to calculate an analysis value at the pixel position P0 (step 76). Set to value (Step 7
7). These series of processes (steps 71 to 77) are repeatedly executed for all pixels (step 78), and the process ends.

【0031】これにより、欠測域除去画像13に含まれ
る欠測域の画素値を、その周辺の画素値から精度よく補
間でき、すべての画素位置における画素値すなわち海面
水温を示す階調値が算出され、図15に示すような、補
間画像14(水温図)が生成される。なお、推定値とし
ては、前述したように、影響範囲内の各画素の画素値平
均を用いてもよいが、その影響範囲内に対応する海域で
実際に船舶などにより観測された海面水温を用いること
により、比較的広い欠測域の内側にある画素位置でも補
間誤差を抑制できる。
As a result, the pixel values of the missing area included in the missing area removal image 13 can be accurately interpolated from the surrounding pixel values, and the pixel values at all the pixel positions, that is, the gradation values indicating the sea surface water temperature are obtained. The calculated interpolation image 14 (water temperature chart) as shown in FIG. 15 is generated. As the estimated value, as described above, the average pixel value of each pixel within the influence range may be used, but the sea surface temperature actually observed by a ship or the like in the sea area corresponding to the influence range is used. This makes it possible to suppress an interpolation error even at a pixel position inside a relatively wide missing measurement area.

【0032】また、影響範囲Rを大きくすれば補間画像
14に含まれる誤差を低減でき、小さくすれば補間処理
に要する時間を短縮できる。したがって、影響範囲Rを
適切に選択することにより、所望の誤差レベルの海況図
が所望の時間で得られることになる。なお、すべての海
域で同一の影響範囲Rを用いてもよいが、所定の海域ご
とに設定してもよい。
If the influence range R is increased, the error included in the interpolation image 14 can be reduced, and if the influence range R is reduced, the time required for the interpolation processing can be reduced. Therefore, by appropriately selecting the influence range R, a sea chart with a desired error level can be obtained at a desired time. Note that the same influence range R may be used in all sea areas, but may be set for each predetermined sea area.

【0033】例えば、暖流と寒流とが混ざり合う海域で
は、水温変化が大きく複雑であるため誤差が生じやす
く、このような場合には、影響範囲Rを大きくすること
により誤差を低減できる。また、黒潮の中央部など水温
変化が小さい海域では、影響範囲Rを小さくすることに
より、補間処理時間を短縮できる。したがって、水温変
化の大きさが異なるそれぞれの海域に応じて影響範囲R
を設定することにより、比較的短い処理時間で誤差の小
さい海況図を得ることができる。
For example, in a sea area where a warm current and a cold current are mixed, an error is likely to occur due to a large and complicated change in water temperature. In such a case, the error can be reduced by increasing the influence range R. Further, in a sea area where the water temperature change is small, such as the central part of the Kuroshio, the interpolation processing time can be shortened by reducing the influence range R. Therefore, the range of influence R depends on the sea area where the magnitude of the water temperature change differs.
Is set, it is possible to obtain a sea chart with a small error in a relatively short processing time.

【0034】このようにして生成された補間画像14
は、等温線抽出手段5に入力されて、海面水温の等温線
が抽出され、等温線画像15が生成される(図2:ステ
ップ25)。図9は等温線抽出処理を示すフローチャー
ト、図10は等温線抽出処理を示す説明図である。
The interpolated image 14 thus generated
Is input to the isotherm extraction means 5 to extract an isotherm of the sea surface temperature and generate an isotherm image 15 (FIG. 2: Step 25). FIG. 9 is a flowchart showing the isotherm extraction process, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing the isotherm extraction process.

【0035】補間画像14から等温線を抽出する場合、
まず、2次元FFT(高速フーリエ変換)により、補間
画像14における水温変化が周波数解析される(ステッ
プ91)。この場合、単位距離例えば隣接画素間におけ
る水温の変化量の大小が周波数と見なされ、各周波数ス
ペクトラムのレベルが算出される。続いて、この解析結
果からローパスフィルタ処理に用いる遮断周波数が選択
される(ステップ92)。
When extracting isotherms from the interpolated image 14,
First, the water temperature change in the interpolated image 14 is frequency-analyzed by two-dimensional FFT (Fast Fourier Transform) (step 91). In this case, the magnitude of the change in water temperature between unit pixels, for example, between adjacent pixels is regarded as a frequency, and the level of each frequency spectrum is calculated. Subsequently, a cutoff frequency used for the low-pass filter processing is selected from the analysis result (step 92).

【0036】なお、遮断周波数の決定方法は、等温線の
描き方によって異なる。例えば、遮断周波数として比較
的低い周波数を選択した場合は、通常漁業に用いられて
いるような滑らかな等温線を描くことができ、高い周波
数を選択することにより海洋研究に使用可能なレベルの
複雑な等温線を描くことができる。したがって、任意の
遮断周波数を選択することにより、使用目的に応じた等
温線の海況図を作成できる。なお、経験的には、0.8
〜1.0[Hz/度]程度が適切である。
The method of determining the cutoff frequency differs depending on how to draw the isotherm. For example, if a relatively low cut-off frequency is selected, a smooth isotherm can be drawn, as is commonly used in fisheries, and selecting a high frequency will result in a level of complexity that can be used for marine research. You can draw a simple isotherm. Therefore, by selecting an arbitrary cutoff frequency, a sea state chart of an isotherm according to the purpose of use can be created. Experience shows that 0.8
About 1.0 [Hz / degree] is appropriate.

【0037】このようにして選択された遮断周波数を用
いて補間画像14をローパスフィルタ処理することによ
り、平滑化画像を生成する(ステップ93)。そして、
得られた平滑化画像から等温線を抽出して、図16に示
すような、等温線画像(等温線図)15を生成し(ステ
ップ94)、処理を終了する。これにより、周囲の画素
値を平均して平滑化画像を生成した後、等温線を抽出す
る場合と比較して、それぞれの補間画像14の水温分布
に応じた見やすい等温線画像15を、より短時間で生成
できる。
A low-pass filter process is performed on the interpolated image 14 using the cutoff frequency selected in this way to generate a smoothed image (step 93). And
An isotherm is extracted from the obtained smoothed image to generate an isotherm image (isotherm diagram) 15 as shown in FIG. 16 (step 94), and the process ends. As a result, after generating a smoothed image by averaging the surrounding pixel values, an easy-to-view isotherm image 15 corresponding to the water temperature distribution of each interpolated image 14 can be shortened as compared with a case where an isotherm is extracted. Can be generated in time.

【0038】このようにして、等温線抽出手段5により
生成された等温線画像15(等温線図)と、補間手段4
により生成された補間画像(水温図)とが、海況図出力
手段6において合成され、図17に示すような海況図が
出力される(図2:ステップ26)。
The isotherm image 15 (isotherm diagram) generated by the isotherm extracting means 5 and the interpolation means 4
The interpolated image (water temperature chart) generated by the above is synthesized by the sea chart output means 6, and a sea chart as shown in FIG. 17 is output (FIG. 2: step 26).

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、所定期
間内に撮影された複数の衛星画像を、各画素位置での最
大値を用いて合成し、得られた合成画像と各衛星画像と
から各画素ごとの偏差に基づき雲または雑音などの欠測
域を除去することにより、時間的補間処理を行うように
したものである。そして、欠測域が除去された画像の各
画素値をその周囲画素値により補間することにより空間
的補間処理を行い、得られた補間画像を用いて海面の温
度分布を示す海況図を作成するようにしたものである。
As described above, according to the present invention, a plurality of satellite images shot within a predetermined period are synthesized using the maximum value at each pixel position, and the obtained synthesized image and each satellite image are synthesized. Then, a temporal interpolation process is performed by removing missing areas such as clouds or noise based on the deviation of each pixel. Then, a spatial interpolation process is performed by interpolating each pixel value of the image from which the missing area has been removed with its surrounding pixel values, and using the obtained interpolated image, a sea state map showing the temperature distribution of the sea surface is created. It is like that.

【0040】したがって、複数の衛星画像の画像データ
から、各画素ごとに単に代表値を求めることにより合成
画像を生成するものと比較して、元の各衛星画像データ
に対する雲域除去処理や雑音除去処理が不要となり処理
負担が大幅に低減できるとともに、誤差が小さく雲域な
どの欠測域のない有用な海況図を作成できる。
Therefore, compared with the case where a synthetic image is generated by simply obtaining a representative value for each pixel from the image data of a plurality of satellite images, the cloud area elimination processing and the noise elimination processing for each original satellite image data are performed. This eliminates the need for processing, greatly reducing the processing load, and making it possible to create a useful oceanographic map with small errors and no missing areas such as cloud areas.

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

【図1】 本発明の一実施の形態による海況図作成シス
テムのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an oceanographic chart creation system according to an embodiment of the present invention.

【図2】 海況図作成システムの処理手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the sea condition chart creating system.

【図3】 衛星画像の合成処理を示すフローチャートで
ある。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of synthesizing a satellite image.

【図4】 衛星画像の合成処理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of synthesizing a satellite image.

【図5】 合成画像の欠測域除去処理を示すフローチャ
ートである。
FIG. 5 is a flowchart showing missing area removal processing of a composite image.

【図6】 合成画像の欠測域除去処理を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view showing a missing area removal process of a composite image.

【図7】 欠測域除去画像の補間処理を示すフローチャ
ートである。
FIG. 7 is a flowchart showing interpolation processing of a missing area removal image.

【図8】 欠測域除去画像の補間処理を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an interpolation process of a missing area removal image.

【図9】 等温線抽出処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 9 is a flowchart showing an isotherm extraction process.

【図10】 等温線抽出処理を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an isotherm extraction process.

【図11】 衛星画像例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a satellite image.

【図12】 衛星画像例を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a satellite image.

【図13】 合成画像例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of a composite image.

【図14】 欠測域除去画像例を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of a missing area removal image.

【図15】 補間画像例を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of an interpolation image.

【図16】 等温線画像例を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of an isotherm image.

【図17】 海況図例を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of a sea condition diagram.

【図18】 従来の画像合成処理FIG. 18 shows a conventional image combining process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…衛星画像入力手段、2…画像合成手段、3…欠測域
除去手段、4…補間手段、5…等温線抽出手段、6…海
況図出力手段、10…衛星画像データ、11…衛星画
像、12…合成画像、13…欠測域除去画像、14…補
間画像(水温図)、15…等温線画像(等温線図)、1
6…海況図。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Satellite image input means, 2 ... Image synthesis means, 3 ... Missing area removal means, 4 ... Interpolation means, 5 ... Isothermal line extraction means, 6 ... Sea state map output means, 10 ... Satellite image data, 11 ... Satellite images , 12: Composite image, 13: Missing area removal image, 14: Interpolated image (water temperature diagram), 15: Isotherm image (Isotherm diagram), 1
6 ... sea condition map.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人工衛星から撮影した衛星画像を用いて
海面の水温分布を示す海況図を作成する海況図作成シス
テムにおいて、 所定期間内に撮影された複数の衛星画像から、同一画素
位置の画素値を抽出して、その最大値を合成画像の同一
画素位置の画素値に設定することにより合成画像を生成
する画像合成手段と、 同一画素位置における合成画像の画素値と各衛星画像の
画素値との偏差を算出し、これら各衛星画像の画素値の
うちその偏差が所定のしきい値より大きいものを雲また
は雑音などの欠測域と判断して除去し、残りの各画素値
の平均値を欠測域除去画像の同一画素位置の画素値に設
定することにより欠測域除去画像を生成する欠測域除去
手段と、 欠測域除去画像の各画素値を、その画素値の周囲の画素
値から補間することにより補間画像を生成する補間手段
と、 補間画像から等温線を抽出することにより等温線画像を
生成する等温線抽出手段と、 補間画像と等温線画像とを合成することにより海況図を
生成する海況図出力手段とを備えることを特徴とする海
況図作成システム。
1. A sea chart creation system for creating a sea chart showing a water temperature distribution on the sea surface using a satellite image taken from an artificial satellite, comprising: a plurality of satellite images taken within a predetermined period; Image synthesizing means for generating a synthesized image by extracting a value and setting the maximum value to a pixel value at the same pixel position of the synthesized image; a pixel value of the synthesized image at the same pixel position and a pixel value of each satellite image Of the pixel values of each of these satellite images, the one whose deviation is larger than a predetermined threshold value is determined as a missing area such as a cloud or noise and removed, and the average of the remaining pixel values is calculated. A missing area removing unit that generates a missing area removing image by setting a value to a pixel value at the same pixel position of the missing area removing image; By interpolating from the pixel values of Interpolation means for generating an interpolation image, isotherm extraction means for generating an isotherm image by extracting an isotherm from the interpolation image, and a sea chart for generating a sea chart by synthesizing the interpolation image and the isotherm image. An oceanographic chart creation system comprising an output unit.
【請求項2】 請求項1記載の海況図作成システムにお
いて、 欠測域除去手段は、 画像合成手段で用いた各衛星画像が撮影された期間内
に、処理対象となる海域で実際に観測された最高水温と
最低水温との差をしきい値として用いることを特徴とす
る海況図作成システム。
2. A marine chart creating system according to claim 1, wherein said missing area removing means is actually observed in a sea area to be processed during a period in which each satellite image used in said image synthesizing means is photographed. An oceanographic chart creation system characterized by using a difference between a maximum water temperature and a minimum water temperature as a threshold value.
【請求項3】 請求項1記載の海況図作成システムにお
いて、 補間手段は、 欠測域除去画像の各画素について、その画素位置から所
定影響範囲内に含まれる各周囲画素の平均値をその画素
位置の推定値とし、各周囲画素のうち推定値との差が大
きいものは除外し、残りの周囲画素を加重平均すること
により補間画像におけるその画素位置の画素値に設定す
ることを特徴とする海況図作成システム。
3. The marine chart creating system according to claim 1, wherein the interpolation means calculates, for each pixel of the missing area removal image, an average value of each surrounding pixel included within a predetermined influence range from the pixel position. It is characterized in that, as an estimated value of a position, a peripheral pixel having a large difference from the estimated value is excluded, and a weighted average of the remaining peripheral pixels is set to a pixel value of the pixel position in the interpolation image. Oceanographic charting system.
【請求項4】 請求項1記載の海況図作成システムにお
いて、 補間手段は、 欠測域除去画像の各画素について、その画素位置で実際
に観測された水温を推定値とし、その画素位置から所定
影響範囲内に含まれる各周囲画素のうち、推定値との差
が大きいものは除外し、残りの周囲画素を加重平均する
ことにより補間画像におけるその画素位置の画素値に設
定することを特徴とする海況図作成システム。
4. The sea condition chart creating system according to claim 1, wherein the interpolating means sets, for each pixel of the missing area elimination image, an estimated value of the water temperature actually observed at the pixel position, and determines a predetermined value from the pixel position. Among the surrounding pixels included in the influence range, those having a large difference from the estimated value are excluded, and the remaining surrounding pixels are set to the pixel value at the pixel position in the interpolation image by weighted averaging. Marine charting system.
【請求項5】 請求項1記載の海況図作成システムにお
いて、 等温線抽出手段は、 2次元FFTにより補間画像における水温変化を周波数
解析して遮断周波数を選択し、選択された遮断周波数を
用いたローパスフィルタ処理により補間画像を平滑化し
た後、等温線を抽出することを特徴とする海況図作成シ
ステム。
5. The sea condition chart creating system according to claim 1, wherein the isotherm extracting means frequency-analyzes a change in water temperature in the interpolated image by two-dimensional FFT, selects a cutoff frequency, and uses the selected cutoff frequency. An oceanographic chart creation system, wherein an isotherm is extracted after smoothing an interpolation image by low-pass filter processing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015207066A (en) * 2014-04-18 2015-11-19 日本電気株式会社 image restoration device, image restoration method, and image restoration program
CN108072918A (en) * 2016-11-15 2018-05-25 大连海洋科技工程有限公司 For the meteorological information display process and device of the electronic Chart Display information system based on S-100

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