JP2002329193A

JP2002329193A - 歪画像補正方法及び装置

Info

Publication number: JP2002329193A
Application number: JP2001132071A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ariga; 規有賀
Original assignee: Communications Research Laboratory
Current assignee: Communications Research Laboratory
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP3584285B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の補償光学に基づいた装置のように大規
模な装置を用いなくても、画像の歪みやぼけを補正する
ことができる歪画像補正方法及び装置を提供することを
目的とする。【解決手段】撮像対象物にレーザー光を照射して撮像
対象物上に光スポットを生成する手続と、前記撮像対象
物上の光スポットの撮像と前記撮像対象物の撮像とを同
時に独立して行う手続と、前記撮像対象物上の光スポッ
トからの光から得たゆらぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ
効果情報を抽出する手続と、その抽出されたゆらぎ効果
情報を用いて、前記撮像対象物の撮像による画像情報を
フーリエ変換する手続と、上記の撮像対象物上の光スポ
ットの撮像による画像情報をフーリエ変換する手続と、
それらのフーリエ変換結果の比をとる手続と、その比の
逆フーリエ変換を行う手続とにより、歪画像の補正を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、撮像技術に関す
るものであり、特に大気に代表されるような擾乱・乱流
を伴うゆらぎ媒質やガラス等のゆがんだ媒質を通して対
象物を撮像する歪画像補正方法及び装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】大気等のゆらぎ媒質の中で、あるいは、
ゆらぎ媒質を通して対象物の撮像を行う場合、ゆらぎ媒
質中を光が伝搬する際に光の位相が乱れる事が知られて
いる。この現象のため、ゆらぎ媒質を通した対象物の撮
像で得られた対象物の像は、歪んだりぼやけたりしてし
まう。

【０００３】従来、このような画像の歪みやぼやけを補
正する技術としては、集光系による歪みやぼやけを数値
計算により補正する技術が知られている。また、最近に
なって擾乱媒質によるゆらぎの効果を補正して歪・ぼや
けを極力小さくする技術として補償光学(adaptive opti
cs)が提案されており、特に天体望遠鏡で用いられてい
る。

【０００４】上記の集光系による歪みやぼやけを数値計
算により補正する技術においては、集光系の特性を予め
測定しておき、その特性情報をもとに、撮像した画像の
歪みやぼやけを補正するものである。これは、予め測定
された集光系の特性データによる画像データの補正であ
ることに対し、本発明は、時間とともに変化する擾乱媒
質によるゆらぎの効果を補正するものであり、時間とと
もに変化する光路の特性データにより、画像データの補
正を行う点で異なっている。

【０００５】また、上記の天体望遠鏡で用いられる補償
光学では、点光源と見なせる明るい恒星を観測対象の近
くに見いだし、この恒星の撮像画像情報を用いて、観測
対象の画像を補正するものである。これは、揺らぎのあ
る媒質中を伝搬してきた光の波面の歪を測定し、波面の
測定を基に可変形鏡の反射面を実時間の駆動装置を用い
て変形して光の波面に歪みを与え、測定した波面の歪と
相殺させるものである。これは、鏡面で反射された光
は、歪が実時間で補正されて出力されるという原理に基
いており、ゆらぎ補正が可能で、特に天文学には有効な
手段である。しかし、補償光学に基づく方法は、対象物
近くに参照となる点光源が必要なため、近くに適当な恒
星が存在しこれを参照光源として使用できる場合以外は
利用が難しく、航空機や人工衛星等の動く対称物に対し
ても利用が難しい。さらに、補償光学は装置が大規模で
高価になることもあって室内等での小規模な撮像装置に
対しては不向きで、使用が限定されていた。

【０００６】これらの従来の技術において、本発明に最
も近いのが、上記の天体望遠鏡で用いられる補償光学で
ある。これは、撮像画像の中の点光源を画像の補正に用
いる点については共通している。しかし従来の補償光学
で用いられてきた方法は、揺らぎのある媒質中を伝搬し
てきた光の波面の歪を測定し、波面の測定を基に可変形
鏡の反射面を実時間の駆動装置を用いて変形して光の波
面に歪みを与え、測定した波面の歪と相殺させるもので
あるのに対し、本発明においては、数値計算によって画
像の補正を行うので、この点において、相違している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の様に、従来の補
償光学では、可変形鏡の反射面を実時間の駆動装置を用
いて変形して光の波面に歪みを与え、測定した波面の歪
と相殺させるものであるので、補償光学は装置が大規模
で高価になるため、室内等での小規模な撮像装置に対し
ては不向きで、使用が限定されていた。

【０００８】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
従来の補償光学に基づいた装置のように大規模な装置を
用いなくても、画像の歪みやぼけを補正することができ
る歪画像補正方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像対象物に
レーザー光を照射して対象物上に光スポットを生成し、
光スポットからの散乱光及び対象物からの放射光を２個
の撮像カメラで画像として取得し、それぞれの画像の空
間周波数についてのフーリエ解析による画像処理によっ
て撮像対象物の画像データに含まれる歪を補正するもの
である。このためには、次のような手段を用いる。

【００１０】まず、上記目的を達成するために、第１の
発明は、撮像対象物上に光スポットを積極的に生成して
それから得られる画像データを、撮像対象の画像データ
の補正に適用するものである。これは、歪画像補正方法
に関しており、撮像対象物にレーザー光を照射して撮像
対象物上に光スポットを生成する手続と、前記撮像対象
物上の光スポットの撮像と前記撮像対象物の撮像とを同
時に独立して行う手続と、前記撮像対象物上の光スポッ
トからの光から得たゆらぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ
効果情報を抽出する手続と、その抽出されたゆらぎ効果
情報を用いて、前記撮像対象物の撮像による画像情報を
補正する手続とを含むことを特徴としている。

【００１１】また、第２の発明は、既に良く知られた計
算方法により上記の目的を達成するものであり、上記し
た第１の発明の構成に加えて、上記の撮像対象物の撮像
による画像情報を補正する手続は、上記の撮像対象物の
撮像による画像情報をフーリエ変換する手続と、上記の
撮像対象物上の光スポットの撮像による画像情報をフー
リエ変換する手続と、それらのフーリエ変換結果の比を
とる手続と、その比の逆フーリエ変換を行う手続とを含
むことを特徴としている。

【００１２】また、第３および第４の発明は、上記の第
１あるいは第２の発明の対象から外れた領域にある撮像
対象物についての発明である。その第３の発明は、撮像
対象物にレーザー光を照射して撮像対象物上に光スポッ
トを生成できないほど遠距離にある撮像対象物の撮像に
ついて、撮像する地点からみて撮像対象物の視野角内に
あるゆらぎ媒質中に光スポットを生成する手続と、その
ゆらぎ媒質中に生成された光スポットの撮像と前記撮像
対象物の撮像とを同時に独立して行う手続と、前記ゆら
ぎ媒質中に生成された光スポットからの光から得たゆら
ぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ効果情報を抽出する手続
と、その抽出されたゆらぎ効果情報を用いて、前記撮像
対象物の撮像による画像情報を補正する手続とを含むこ
とを特徴としている。

【００１３】また、第４の発明は、上記した第３の発明
の構成に加えて、上記の撮像対象物の撮像による画像情
報を補正する手続は、上記の撮像対象物の撮像による画
像情報をフーリエ変換する手続と、上記のゆらぎ媒質中
に生成された光スポットの撮像による画像情報をフーリ
エ変換する手続と、それらのフーリエ変換結果の比をと
る手続と、その比の逆フーリエ変換を行う手続とを含む
ことを特徴としている。

【００１４】また、第５の発明は、歪画像補正装置に関
しており、撮像対象物にレーザー光を照射して撮像対象
物上に光スポットを生成する手段と、前記撮像対象物上
の光スポットの撮像と前記撮像対象物の撮像とを同時に
独立して行う手段と、前記撮像対象物上の光スポットか
らの光から得たゆらぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ効果
情報を抽出する手段と、その抽出されたゆらぎ効果情報
を用いて、前記撮像対象物の撮像による画像情報を補正
する手段とを含むことを特徴としている。

【００１５】また、第６の発明は、上記した第５の発明
の構成に加えて、上記の撮像対象物の撮像による画像情
報を補正する手段は、上記の撮像対象物の撮像による画
像情報をフーリエ変換する手段と、上記の撮像対象物上
の光スポットの撮像による画像情報をフーリエ変換する
手段と、それらのフーリエ変換結果の比をとる手段と、
その比の逆フーリエ変換を行う手段とを含むことを特徴
としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、本発明による媒質のゆらぎ
効果の除去方法について、理論的にその原理を説明す
る。２次元の像を考え、用いる光学系による点像分布関
数をh(x,y)、撮像対象物の光放射の分布をo(x, y)、そ
の像をi(x, y)とすると、撮像の原理より次式が成立す
る。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで用いられる演算は畳み込み積分(con
volution)である。また、h、o、iのフーリエ変換を各
々、H、O、Iとし、フーリエ変換を簡単な記号F〔〕で
表すと、次式のようになる。

【００１９】

【数２】ここでHは光学的伝達関数である。また(u, v)は空間周
波数であり、フーリエ空間での２次元座標である。

【００２０】次に、生成された光スポットの形を表す関
数をｓ(x, y)、その像をｉ_s(x,y)とする。撮像対象物の
撮像と同じ光学系を用いて光スポットを撮像するので点
像分布関数は共通になり、次式で表せる。

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで、ｉ_s、ｓのフーリエ変換を各々、I
_s、Sとすると、数２と同様に次式が成立する。

【数４】

【００２３】いま、二つの実数a, bを考えこれらの畳み
込み積分を、

【数５】とすると、このフーリエ変換結果は各々のフーリエ変換
の積で表されることが数学的に知られている。即ち、次
式で表せる。

【００２４】

【数６】従って、H、O、Iは画像の場合の畳み込み積分に代わっ
て次式のように簡単な積で表される。

【００２５】

【数７】

【００２６】同様にして次の式を得る事ができる。

【数８】

【００２７】ここで、数７をO（ｕ、ｖ）について解く
と、次式が得られる。

【数９】

【００２８】撮像対象物上の光スポットは、送受信光学
系を用いてレーザービームをフォーカスさせて生成する
ので、撮像対象物に対して十分小さくできる。フォーカ
ス時の伝搬ゆらぎによって光スポットは歪むが、この効
果は小さく一般に光スポットはゆらぎがあっても十分に
小さくすることが可能である。撮像対象物に対して光ス
ポットが十分小さければ、s(x、y)はデルタ関数で近似
できる。即ち次式の様に置ける。

【００２９】

【数１０】

【００３０】また、デルタ関数のフーリエ変換は１故、
S(u、v) = 1であるので数３、数８は、次式の様にな
る。

【００３１】

【数１１】

【００３２】

【数１２】

【００３３】ここで、数11は、撮像対象物上に生成され
た光スポットが近似的に点光源とみなすことができる時
は、その像は光学的に点像分布関数として扱えることを
意味している。

【００３４】次に、数９でのH、O、Iについて考える。H
は一般には実数であるが、媒質のゆらぎのため光の位相
が乱れ複素数となる。また、撮像対象物の像は一般に対
称でないので、フーリエ変換の画像を表すO、Iも複素数
となる。画像の非対称性から生じる両者に共通の固定さ
れた位相をφ、媒質のゆらぎから生ずる変動する位相を
Δとし、撮像対象物の大きさは余り大きくなく、放射光
は光スポットからの散乱光と同様のゆらぎ効果を受ける
と仮定すると、複素形式で、次の様に表すことができ
る。

【００３５】

【数１３】

【００３６】

【数１４】

【００３７】ここで、｜｜は絶対値で振幅に相当し、指
数項は位相に相当する。但し、位相部も振幅部と同様
(u,v)の関数となっているが、ここでは式の簡略化のた
め示してない。数１２を用いると、数９は、次の様にな
る。

【００３８】

【数１５】分母のI_sは、数１２で示されているようにHに等しいと
しているので、これは、数１３と同様に次の様に表され
る。

【００３９】

【数１６】

【００４０】従って、撮像時間を位相Δが一定値に保持
されているとみなせるゆらぎの周期内にとると、Oを表
す数１５は数１４、数１６を用いて、次の様になる。

【００４１】

【数１７】

【００４２】ここで、ゆらぎによる位相の変動Δが除去
されていることに注意したい。これが本発明のキーポイ
ントである。また、数１７での｜I(u,v)｜／｜I_s(u, v)
｜はOの絶対値部分｜O(u, v)｜に相当し振幅を、指数部
は位相を表す。従って、目的とする撮像対象物の強度分
布oはOの逆フーリエ変換として次式となり、ゆらぎ効果
が除去された再生画像として求まる。

【００４３】

【数１８】ここで、F^-〔〕は逆フーリエ変換を表す。

【００４４】また、O(u, v)は、数１５で与えられてい
るので、これを代入すると、数１８は、次の様になる。

【００４５】

【数１９】

【００４６】さらに、数２、数４を用いて最終的にデー
タ処理を示す式として、次式を得る。

【数２０】

【００４７】この数２０は、得られた二つの画像iとi_s
のフーリエ変換の比を計算し、目的とする画像を得るに
は、これを逆フーリエ変換すればよいことを意味してい
る。

【００４８】次に、光スポットs(x、y)をデルタ関数で
近似しない場合を考えてみる。ゆらぎが無ければフォー
カスさせた光スポットの形sは用いる光学系の点像分布
関数hに等しいが、ゆらぎの影響で歪んだ点像分布関数
の形となるので、これをh′とすると、光スポットの像i
_sは、数３より次の様に表わせる。

【００４９】

【数２１】

【００５０】レーザー光をフォーカスさせる際の伝搬時
のゆらぎによる位相をΔ′とするとs(x,y)のフーリエ変
換S(u, v)は、次の様になる。

【数２２】また、i_sのフーリエ変換I_sは数21より

【数２３】数２３を、数８と対比させて考えると、前項がS(u,
v)、後項がH(u,v)、に相当する。また、H、 Sに数１
３、数２２を用いると、次の様に、I_sもIと同様の形で
書く事ができる。

【数２４】

【００５１】ここで、

【数２５】である。

【００５２】歪んだ光スポットが参照点光源として用い
られるので、Oを表す数１５でのI_sは数１６に代って数
２４を用いなければならない。ここで、Ｉについては前
と同様に、数１４を用いる。従って、Oは数１７に代っ
て、次の様になる。

【００５３】

【数２６】

【００５４】上記の数２６を見ると、撮像時の光の伝搬
のゆらぎによる位相変動Δは除去されるが、光スポット
生成時のゆらぎの影響による位相変動Δ′が残ってい
る。これは位相φに対して雑音となる。しかし、一般に
ゆらぎはランダムであり、位相部e^-iφ・e^iΔ'=e
^-i(φ-Δ')でΔ′は正負対称に変動し、位相はφを中心
に対称的に変動するので、複数のデータを用いて上記の
O（ｕ，ｖ）を平均的に求めることによって、ゆらぎの
効果Δ′を除去することができる。

【００５５】また、上記の数２６の分母の｜I_s｜は、数
２５で示されている。I_sの違いを数８、数１２を見なが
ら、光スポットをデルタ関数とした理想的な場合を表す
数１７と比較すると、数２６では｜S｜が余分に分母に
入っている。この事は、より正しくOを求めるためには
数２６の右辺に｜S｜を掛けてやればよいことを示して
いる。ここで、｜S｜は光スポットの形を表す関数sのフ
ーリエ変換の絶対値であるので、理論的に値を求めるこ
とができる。

【００５６】さらに、送受信光学系を用いてレーザービ
ームを撮像対象物にフォーカスさせると、そのスポット
の大きさは光学系の分解能と等しくなるので、十分にデ
ルタ関数近似が成立し、一般には数２２での画像の劣化
は無視できる。即ち数１７が成立する。

【００５７】次に、この発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。先ず第１の実施形態を、図１の模
式図を用いて説明する。図１の構成では、レーザー１か
らの出力光を中心部に穴のあいた穴付反射鏡２の裏側か
ら入射させ、送受信光学系３を通して対象物４を照射す
る。この際、照射によって撮像対象物上に光スポット５
を生成する。この光スポットからの散乱光を送受信光学
系３で集光した後、ダイクロイックミラー６を通して撮
像カメラ７で検出する。また、同時に、撮像対象物から
の放射光を同種の撮像カメラ８で検出する。この光路上
にはゆらぎ媒質９があるものとする。また、これらの撮
像カメラは結像レンズとCCD等の撮像素子から構成され
ているものとする。撮像カメラ７、８ともに、レーザー
１からの同期信号を基に、撮像カメラ７、８それぞれに
調整された時間ゲート２０による時間遅延を受けて、撮
像するものである。また、撮像された信号は、コンピュ
ータ２１に送られ、数値計算処理される。

【００５８】穴付反射鏡２の代わりに通常のビームスプ
リッターを用いる場合、送信時はレーザー１からの出力
光を分岐して上記の光スポットを生成する光として用
い、受信時は、送信時と同じ光路を用いるため、送受信
時に光エネルギーの損失が発生していた。この問題は、
上記のように、穴付反射鏡２を用いることによって、解
決され、通常のビームスプリッターを用いる場合に比較
して、送信、受信用における光エネルギーの損失を少な
くすることができる。

【００５９】また、このような構成で、撮像カメラ７で
はレーザー光波長のみの光を検出し、撮像カメラ８では
レーザー光を遮断して、レーザー光以外の光を検出す
る。このためには、図１に示したようなレーザー光を反
射するダイクロイックミラー６を使用する。また、ダイ
クロイックミラーには、そのレーザー光を透過する特性
のものもあるが、このようなダイクロイックミラーを使
用する場合は、撮像カメラ７と８の役割を入れ換える必
要があることは明らかである。

【００６０】このように、送受信光学系３を調整して、
撮像対象物上に点光源状の光スポットを生成する。ま
た、この送受信光学系３を用いて、撮像対象物からの散
乱光を受信する。その際、光スポットの位置は、撮像対
象物上であればどこでもかまわない。撮像対象物が遠距
離にある場合は、送受信光学系として望遠鏡を用いるこ
とが望ましい。近距離の場合は、そのレンズ系は望遠鏡
に比べて簡素化できる。また、撮像対象物が近距離に有
り、また、十分に細いレーザービームを用いることがで
きれば、送受信光学系２を用いなくてもレーザービーム
で直接対象物を照射して光スポットを生成し、撮像カメ
ラの光学系のみで直接、レーザービームの像を取得でき
る。

【００６１】送受信光学系３に望遠鏡を用いる場合は、
望遠鏡の対物レンズ（又は鏡）と接眼レンズ（又は鏡）
の間隔を変えることによってレーザービームの拡がり角
を変えることができるので、これによって撮像対象物上
に点光源状の光スポットを生成する。対物レンズと接眼
レンズとの両者の間隔が定常位置の時、レーザービーム
はコリメートされ、間隔を大きくすると狭まるビームと
なり、対象物上に光スポットを生成できる。また、図１
に示した例のように送受信を同一の送受信光学系３で行
えば、光スポット生成のためのレーザービームの対象物
上へのフォーカスと、撮像対象物の撮像のフォーカスと
を同時に行うことができる。この際、十分に調整された
場合は、光スポットのサイズを望遠鏡の分解能と等しく
することができる。

【００６２】また、図１の構成では、送受信光学系３を
用いて装置をコンパクト且つ効率的にしているが、原理
的にはレーザー光照射のために別の光学系と別のパスを
用いてもよい。重要なことは、参照光（レーザー光スポ
ットからの散乱光）と撮像対象物からの光を同じパスで
同時に受光することである。

【００６３】さらに、地球周辺や宇宙空間でレーザービ
ームをフォーカスできないほど撮像対象物が遠いか無限
遠相当の距離の場合には、光スポットを撮像対象物上に
生成する代りに、十分遠方の大気中に光スポットを生成
し、大気分子からの散乱光を用いて参照光とすることが
できる。この際、撮像する地点からみて撮像対象物の視
野角内に光スポットを生成することが望ましいが、撮像
対象物の近くの視野にあっても画像データの歪みやぼけ
を改善することはできる。また、大気分子からの散乱光
を用いる場合は、パルスレーザー光を用いる。この場
合、近くの距離からの散乱光は、本発明の画像データの
補正においては、ノイズとなるが、この散乱光による信
号は、検出の際に、時間ゲート２０を設けて容易に遮断
できることはよく知られている。

【００６４】また、宇宙用の大型の望遠鏡等で望遠鏡の
フォーカスを固定して用いたい場合は、レーザー１と穴
付反射鏡２の間にビームエクスパンダーを設置し、ビー
ムエクスパンダーによりレーザービームの拡がり角を調
整し、撮像対象物の撮像のフォーカス調整は撮像カメラ
７，８で行うこともできる。

【００６５】撮像カメラの露光時間は、ゆらぎの周波数
によって設定する必要がある。露光時間内で位相が変化
しないことが条件なので、速いゆらぎの場合はその分短
い露光時間が要求される。いわゆるコヒーレンス時間以
内に設定すればよい。一般に、大気による揺らぎの場
合、可視光について１０ミリ秒以下の露光時間であれ
ば、改善効果があることがわかっている。また、前記の
露光時間は、用いる光の波長が長くなるにしたがって長
くすることができ、従って、赤外光を用いると、長時間
の露光が可能となる。また、静的なゆらぎ（ゆがみ）の
場合は露光時間は十分に長く取ることができる。

【００６６】本発明では、光スポットと撮像対象物の像
が受けるゆらぎ効果が同程度であることを仮定している
が、このため、撮像対象物の大きさあるいは適用範囲は
光スポットの方向を中心に空間的なコヒーレンスが保た
れる視野内ということになる。

【００６７】以上に説明した様に、原理的には撮像カメ
ラ７と８からの１組の画像があれば１個の再生画像が得
られるが、実際の運用に当たっては、光スポットがデル
タ関数で表せる完全な点光源でないことや、光スポット
からの参照光と撮像対象物からの放射光のパスが少し異
なるのでゆらぎ効果が完全には等しくないこと、等の要
因があるため、多数組の画像を用いて平均を求めること
が望ましい。これは、計算機シミュレーションで確認で
きるが、その方法については、本明細書には記載してい
ない。

【００６８】次に、第２の実施形態として、図２に、ダ
イクロイックミラー６を使用せず、通常のビームスプリ
ッター１０を使用する場合の模式図を示す。図２は、撮
像カメラ７の前に光スポット生成用レーザー光の波長付
近の光のみを透過するフィルター１１を、また、カメラ
８の前にはそのレーザー光を遮断するフィルター１２を
セットしたものである。この様にする事によっても、上
記の構成と同様の効果を実現することができる。

【００６９】

【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。

【００７０】第１の発明では、撮像対象物にレーザー光
を照射して撮像対象物上に光スポットを生成する手続
と、前記撮像対象物上の光スポットの撮像と前記撮像対
象物の撮像とを同時に独立して行う手続と、前記撮像対
象物上の光スポットからの光から得たゆらぎ媒質中の光
伝搬によるゆらぎ効果情報を抽出する手続と、その抽出
されたゆらぎ効果情報を用いて、前記撮像対象物の撮像
による画像情報を補正する手続とを含む歪画像補正方法
により、従来の補償光学に基づいた装置のように大規模
な装置を用いなくても、画像の歪みやぼけを補正するこ
とができる様になった。

【００７１】また、第２の発明では、第１の発明に、上
記の撮像対象物の撮像による画像情報を補正する手続
は、上記の撮像対象物の撮像による画像情報をフーリエ
変換する手続と、上記の撮像対象物上の光スポットの撮
像による画像情報をフーリエ変換する手続と、それらの
フーリエ変換結果の比をとる手続と、その比の逆フーリ
エ変換を行う手続とを適用することにより、従来の補償
光学に基づいた装置のように大規模な装置を用いなくて
も、また、撮像対象物に点光源がない場合でも、画像デ
ータを容易に補正できる様になった。

【００７２】また、第３の発明では、撮像対象物にレー
ザー光を照射して撮像対象物上に光スポットを生成でき
ないほど遠距離にある撮像対象物の撮像について、撮像
する地点からみて撮像対象物の視野角内にあるゆらぎ媒
質中に光スポットを生成する手続と、そのゆらぎ媒質中
に生成された光スポットの撮像と前記撮像対象物の撮像
とを同時に独立して行う手続と、前記ゆらぎ媒質中に生
成された光スポットからの光から得たゆらぎ媒質中の光
伝搬によるゆらぎ効果情報を抽出する手続と、その抽出
されたゆらぎ効果情報を用いて、前記撮像対象物の撮像
による画像情報を補正する手続とを含む歪画像補正方法
により、遠距離にある撮像対象物に光スポットを生成で
きない場合でも、従来の補償光学に基づいた装置のよう
に大規模な装置を用いなくても、画像データを補正でき
る様になった。

【００７３】また、第４の発明では、第３の発明に、上
記の撮像対象物の撮像による画像情報を補正する手続
は、上記の撮像対象物の撮像による画像情報をフーリエ
変換する手続と、上記のゆらぎ媒質中に生成された光ス
ポットの撮像による画像情報をフーリエ変換する手続
と、それらのフーリエ変換結果の比をとる手続と、その
比の逆フーリエ変換を行う手続とを適用することによ
り、撮像対象物に光スポットを生成できない場合でも、
従来の補償光学に基づいた装置のように大規模な装置を
用いなくても、画像データを容易に補正できる様になっ
た。

【００７４】また、第５の発明では、撮像対象物にレー
ザー光を照射して撮像対象物上に光スポットを生成する
手段と、前記撮像対象物上の光スポットの撮像と前記撮
像対象物の撮像とを同時に独立して行う手段と、前記撮
像対象物上の光スポットからの光から得たゆらぎ媒質中
の光伝搬によるゆらぎ効果情報を抽出する手段と、その
抽出されたゆらぎ効果情報を用いて、前記撮像対象物の
撮像による画像情報を補正する手段とを含む歪画像補正
装置により、従来の補償光学に基づいた装置のように大
規模な装置を用いなくても、画像データを補正できる装
置を実現できる様になった。

【００７５】また、第６の発明では、第５の発明に、上
記の撮像対象物の撮像による画像情報を補正する手段
は、上記の撮像対象物の撮像による画像情報をフーリエ
変換する手段と、上記の撮像対象物上の光スポットの撮
像による画像情報をフーリエ変換する手段と、それらの
フーリエ変換結果の比をとる手段と、その比の逆フーリ
エ変換を行う手段とを含む歪画像補正装置により、従来
の補償光学に基づいた装置のように大規模な装置を用い
なくても、画像データを容易に補正できる装置を実現で
きる様になった。

【００７６】以上述べたように本発明による歪画像補正
撮像方法及び装置は、ゆらぎ媒質を通し撮像する際に生
じる画像の歪やぼやけを除去して、ゆらぎのない状態の
画像に近い再生画像を得ることができるので、天体、宇
宙観測、航空機・宇宙機観測等、地球大気を通しての撮
像をはじめ、一般の気体、プラズマ、液体、さらにはガ
ラス等の固体を通しての測定に対してもゆらぎやゆがみ
を補正した撮像が可能であり、工業上有効なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を示す模式図である。

【図２】第２の実施形態を示す模式図である。

【符号の説明】

１レーザー２穴付反射鏡３送受信光学系４撮像対象物５レーザー光スポット６ダイクロイックミラー７撮像カメラ（レーザー光スポット撮像用）８撮像カメラ（対象物撮像用）９ゆらぎ媒質１０ビームスプリッター１１、１２フィルター２０時間ゲート２１コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B057 BA02 BA15 BA19 CA12 CA16 CB12 CB16 CC01 CE03 CG09 DA17 DB02 DC32 5C022 AA00 AC42 AC51 AC55 5L096 BA08 CA03 DA01 FA23 GA08 MA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像対象物にレーザー光を照射して撮像
対象物上に光スポットを生成する手続と、前記撮像対象
物上の光スポットの撮像と前記撮像対象物の撮像とを同
時に独立して行う手続と、前記撮像対象物上の光スポッ
トからの光から得たゆらぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ
効果情報を抽出する手続と、その抽出されたゆらぎ効果
情報を用いて、前記撮像対象物の撮像による画像情報を
補正する手続とを含むことを特徴とする歪画像補正方
法。
【請求項２】上記の撮像対象物の撮像による画像情報
を補正する手続は、上記の撮像対象物の撮像による画像
情報をフーリエ変換する手続と、上記の撮像対象物上の
光スポットの撮像による画像情報をフーリエ変換する手
続と、それらのフーリエ変換結果の比をとる手続と、そ
の比の逆フーリエ変換を行う手続とを含むことを特徴と
する請求項１に記載の歪画像補正方法。
【請求項３】撮像対象物にレーザー光を照射して撮像
対象物上に光スポットを生成できないほど遠距離にある
撮像対象物の撮像について、撮像する地点からみて撮像
対象物の視野角内にあるゆらぎ媒質中に光スポットを生
成する手続と、そのゆらぎ媒質中に生成された光スポッ
トの撮像と前記撮像対象物の撮像とを同時に独立して行
う手続と、前記ゆらぎ媒質中に生成された光スポットか
らの光から得たゆらぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ効果
情報を抽出する手続と、その抽出されたゆらぎ効果情報
を用いて、前記撮像対象物の撮像による画像情報を補正
する手続とを含むことを特徴とする歪画像補正方法。
【請求項４】上記の撮像対象物の撮像による画像情報
を補正する手続は、上記の撮像対象物の撮像による画像
情報をフーリエ変換する手続と、上記のゆらぎ媒質中に
生成された光スポットの撮像による画像情報をフーリエ
変換する手続と、それらのフーリエ変換結果の比をとる
手続と、その比の逆フーリエ変換を行う手続とを含むこ
とを特徴とする請求項３に記載の歪画像補正方法。
【請求項５】撮像対象物にレーザー光を照射して撮像
対象物上に光スポットを生成する手段と、前記撮像対象
物上の光スポットの撮像と前記撮像対象物の撮像とを同
時に独立して行う手段と、前記撮像対象物上の光スポッ
トからの光から得たゆらぎ媒質中の光伝搬によるゆらぎ
効果情報を抽出する手段と、その抽出されたゆらぎ効果
情報を用いて、前記撮像対象物の撮像による画像情報を
補正する手段とを含むことを特徴とする歪画像補正装
置。
【請求項６】上記の撮像対象物の撮像による画像情報
を補正する手段は、上記の撮像対象物の撮像による画像
情報をフーリエ変換する手段と、上記の撮像対象物上の
光スポットの撮像による画像情報をフーリエ変換する手
段と、それらのフーリエ変換結果の比をとる手段と、そ
の比の逆フーリエ変換を行う手段とを含むことを特徴と
する請求項５に記載の歪画像補正装置。