JP2002340923A - Method and program executing the method for optimized exclusive binarization correlation measurement - Google Patents

Method and program executing the method for optimized exclusive binarization correlation measurement

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JP2002340923A
JP2002340923A JP2001143873A JP2001143873A JP2002340923A JP 2002340923 A JP2002340923 A JP 2002340923A JP 2001143873 A JP2001143873 A JP 2001143873A JP 2001143873 A JP2001143873 A JP 2001143873A JP 2002340923 A JP2002340923 A JP 2002340923A
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measurement signal
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To execute an exclusive binarization correlation measurement in the method and program executing the method for optimized exclusive binarization correlation measurement, by setting an allowable error span δfor judging whether the magnitudes of a reference signal and a measured signal are equal or not, at an optimum value. SOLUTION: Pixel values of each image of the reference signal and the measured signal are compared and exclusively binarized according to whether or not the values of the reference signal and the measured signal are equal. For the basis of judging whether or not the values of the reference signal and the measured signal are equal, the allowable error span is determined. According to the relation among the reference signal, the measured signal and the allowable error span, the exclusive binarization is applied to the measured signal, and the correlation of the reference signal and the measured signal is measured.

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,最適化排他的二値
化相関計測方法および最適化排他的二値化計測装置およ
びその方法を実行するプログラムに関するものである。
特に,移動する計測対象の信号である計測信号と参照信
号の相関を計測するものである。高速に移動する物体の
移動速度,移動方向等を観測することを可能にするもの
であり,地球大気のゆらぎの観測等にも利用できるもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optimized exclusive binary correlation measurement method, an optimized exclusive binary measurement apparatus, and a program for executing the method.
In particular, it measures the correlation between a measurement signal that is a moving measurement target signal and a reference signal. It enables observation of the moving speed, moving direction, and the like of an object moving at high speed, and can also be used for observing fluctuations of the earth's atmosphere.

【0002】星のまたたきは,星からの光が地球大気圏
の屈折率ゆらぎによって波面(位相)を乱されることに
よって生じる。この星の瞬きが地表に生成するランダム
パターンを観測することによりゆらぎ層における風向,
風速,ゆらぎ層の高度,ゆらぎの強度等を計測すること
ができる。このランダムパターンは高速に移動するの
で,高速な画像処理を必要とする。
[0002] The fluttering of a star is caused by the light from the star being disturbed in the wavefront (phase) by the fluctuation of the refractive index in the terrestrial atmosphere. By observing a random pattern generated by the blinking of the star on the surface of the earth, the wind direction in the fluctuation layer,
Wind speed, altitude of fluctuation layer, intensity of fluctuation, etc. can be measured. Since the random pattern moves at high speed, high-speed image processing is required.

【0003】[0003]

【従来の技術】このような,ランダムパターンの観測に
は,ランダムパターンの二次元画像の一部の画像信号を
参照信号として高速に取得し,ランダムパターンの二次
元画像を計測信号として,両者の相関をとることにより
ランダムパターンを計測する。
2. Description of the Related Art In order to observe such a random pattern, a part of an image signal of a two-dimensional image of a random pattern is acquired as a reference signal at a high speed, and the two-dimensional image of the random pattern is used as a measurement signal to measure the two signals. The random pattern is measured by taking the correlation.

【0004】図12(a)は計測信号を表し,図12
(b)は参照信号を表す。Aは計測対象の計測信号,B
は参照信号である。
FIG. 12A shows a measurement signal, and FIG.
(B) represents a reference signal. A is the measurement signal to be measured, B
Is a reference signal.

【0005】計測信号Aと参照信号Bの相関をとり,両
者が同一の信号であるかどうかを判別する。計測信号A
と参照信号Bは,A=<A>+α,B=<B>+βで表
すことができる。
[0005] The correlation between the measurement signal A and the reference signal B is obtained, and it is determined whether or not both are the same signal. Measurement signal A
And the reference signal B can be represented by A = <A> + α and B = <B> + β.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】[0007]

【数2】 (Equation 2)

【0008】であり,<A>,<B>は,それぞれの信
号強度の平均値を表す。αは計測信号Aの平均値からの
変動量,βは参照信号Bの平均値からの変動を表す。
Where <A> and <B> represent the average values of the respective signal intensities. α represents the variation of the measurement signal A from the average value, and β represents the variation of the reference signal B from the average value.

【0009】計測信号Aと参照信号Bとの相関Cは次の
式で計算する。
The correlation C between the measurement signal A and the reference signal B is calculated by the following equation.

【0010】 C=<A×B> =<(<A>+α>)×(<B>+β)> =<<A>×<B>+α<B>+β<A>+αβ> =<A>×<B>+<α>×<B>+<β>×<A>+
<αβ> ここに,<>はAとBの平均を表す。AおよびBがラン
ダムに変動するものであると,<α>=0,<β>=0
である。
C = <A × B> = <(<A> + α>) × (<B> + β)> = <<<<A> × <B> + α <B> + β <A> + αβ> = <A> × <B> + <α> × <B> + <β> × <A> +
<Αβ> Here, <> represents the average of A and B. If A and B fluctuate randomly, <α> = 0, <β> = 0
It is.

【0011】また,計測信号Aと参照信号Bが同一でな
いとき時(A≠B) <αβ>=0 計測信号Aと参照信号Bが同一である時(A=Bの時) <αβ>=σ2 となる。σ2 は計測信号Aと参照信号の
分散である。
When the measurement signal A and the reference signal B are not the same (A ≠ B) <αβ> = 0 When the measurement signal A and the reference signal B are the same (when A = B) <αβ> = σ 2 . σ 2 is the variance of the measurement signal A and the reference signal.

【0012】従って,C=<A>2 (A≠Bの時) C=<A>2 +σ2 (A=Bの時) で表される。Therefore, C = <A> 2 (when A ≠ B) C = <A> 2 + σ 2 (when A = B)

【0013】例えば,図1(a)の装置でランダムに変
動するパターンが,パターン形状を変えないで移動する
場合の移動速度を計測すると考える(図1(a)の詳細
は後述する)。
For example, it is assumed that a moving speed of a pattern which fluctuates randomly in the apparatus shown in FIG. 1A without changing the pattern shape is measured (the details of FIG. 1A will be described later).

【0014】アレイ素子光検出器5と単素子光検出器6
は,同期して複数(i=1,2,・・・・,N)のデー
タ対を取得する。
Array element photodetector 5 and single element photodetector 6
Acquires a plurality (i = 1, 2,..., N) of data pairs in synchronization.

【0015】計測信号Aはランダムパターン1がアレイ
素子光検出器5の任意の一つの画素で観測される信号A
i の集合である。参照信号Bはピンホール7を介して単
素子光検出器6で観測される信号で,対となっているア
レイ素子光検出器5のデータ取得時刻から遅延時間τだ
け遅れて取得された信号Bi の集合である。
The measurement signal A is a signal A in which the random pattern 1 is observed at any one pixel of the array element photodetector 5.
It is a set of i . The reference signal B is a signal observed by the single-element photodetector 6 via the pinhole 7, and the signal B acquired with a delay time τ from the data acquisition time of the paired array element photodetector 5 It is a set of i .

【0016】図1(a)の装置で,参照信号と計測信号
の一般的な相関Cは上記の式のようになる。
In the apparatus shown in FIG. 1A, a general correlation C between the reference signal and the measurement signal is represented by the above equation.

【0017】その結果からランダムパターン1が形状を
変えずに移動している場合には,この相関Cを計算する
ことにより,ランダムパターン1の移動する方向と速度
を求めることができる。
If the random pattern 1 moves without changing its shape based on the result, the direction and speed at which the random pattern 1 moves can be obtained by calculating the correlation C.

【0018】この一般的な相関Cの計算に対して,相関
を計算する前に計測信号Aのi番目の要素と参照信号B
のi番目の要素を比較して,それらが異なる場合は両方
の要素の値をゼロにしてから排他的相関C’を C’=<A×B> を計算することにより C’=0 (A≠B) C’=<A>2 +σ2 (A=Bの時) (20) のように相関の無い部分の値を減らすことで,ピークを
より鮮明にすることができる。その結果として少ない信
号要素数で相関を計算することができる。
In contrast to the general calculation of the correlation C, before calculating the correlation, the i-th element of the measurement signal A and the reference signal B
By comparing the i-th element of, if they are different, the values of both elements are set to zero, and then calculating the exclusive correlation C ′ by C ′ = <A × B>, C ′ = 0 (A ≠ B) C ′ = <A> 2 + σ 2 (when A = B) By reducing the value of the uncorrelated portion as in (20), the peak can be made clearer. As a result, the correlation can be calculated with a small number of signal elements.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上記の方法は,後述す
るように,計測信号か参照信号,あるいはその両方に計
測雑音が含まれる場合には,A=Bであった信号が,A
=B+ε(εは計測雑音)と変化してしまうためそのま
ま適用すると上記式(20)で示されたピークの高さが
大幅に減少してしまう。そのため,A=B±δの範囲に
ある場合は,A=Bと見なす許容誤差幅δを導入する必
要がある。この許容誤差幅δの値をどのように設定する
かは,以下に説明するように非常に重要である。
As will be described later, when the measurement signal, the reference signal, or both include measurement noise, the signal of A = B is replaced with the signal of A = B.
= B + ε (ε is measurement noise), and if applied as it is, the peak height shown by the above equation (20) will be greatly reduced. Therefore, when it is in the range of A = B ± δ, it is necessary to introduce an allowable error width δ that assumes that A = B. How to set the value of the allowable error width δ is very important as described below.

【0020】このδのを適切に設定しないと,例えば,
δが小さすぎる場合は,本来はA=Bであった信号がA
≠Bと判定される確率が高くなり,相関のピークが減少
する。また,δが大きすぎる場合は,本来はA≠Bであ
った信号がA=Bと判定される確率が高くなり,相関の
無い部分の値が増加し,ピークを明瞭に判定できなくな
る。そこで,本発明では信号変動幅と計測雑音を考慮し
て最適な許容誤差幅δを求め,排他的二値化を最適化し
て相関計測を行なう最適化排他的二値化相関計測方法お
よび最適化排他的二値化計測装置およびその方法を実行
するプログラムを提供することを目的とする。
If this δ is not set properly, for example,
If δ is too small, the signal originally A = B
The probability of being determined as ≠ B increases, and the peak of the correlation decreases. If δ is too large, the probability that a signal originally A ≠ B is determined to be A = B increases, the value of a portion having no correlation increases, and a peak cannot be clearly determined. In view of the above, the present invention determines an optimal allowable error width δ in consideration of the signal fluctuation width and measurement noise, optimizes the exclusive binarization, and performs correlation measurement. An object of the present invention is to provide an exclusive binary measurement device and a program for executing the method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は,参照信号と移
動する計測対象の信号である計測信号の相関を計測する
最適化排他的二値化計測方法および最適化排他的二値化
計測装置およびその方法を実行するプログラムにおい
て,参照信号と計測信号のそれぞれの信号値を比較し,
参照信号と計測信号の値が同じか否かに応じて計測信号
を排他的に二値化するものであり,参照信号と計測信号
の値が同じか否かを判定する基準として最適化された許
容誤差幅をもたせ,参照信号と計測信号と該許容誤差幅
との関係により計測信号に対して排他的二値化をし,参
照信号と計測信号の相関を計測するようにした。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an optimized exclusive binary measurement method and an optimized exclusive binary measurement device for measuring the correlation between a reference signal and a measurement signal that is a moving measurement target signal. And the program that executes the method, compares the signal values of the reference signal and the measurement signal,
This is to binarize the measurement signal exclusively according to whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same, and optimized as a criterion for determining whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same. An allowable error width is provided, the measurement signal is exclusively binarized based on the relationship between the reference signal, the measurement signal, and the allowable error width, and the correlation between the reference signal and the measurement signal is measured.

【0022】そして,許容誤差幅は,計測環境に応じて
定めるものである。許容誤差幅は計測環境中の計測雑音
に応じて定まるものであり,参照信号と計測信号の差と
最適化された該許容誤差幅の大小関係に応じて排他的二
値化を行なうようにした。
The allowable error width is determined according to the measurement environment. The allowable error width is determined according to the measurement noise in the measurement environment, and exclusive binarization is performed according to the magnitude relationship between the difference between the reference signal and the measurement signal and the optimized allowable error width. .

【0023】さらに,相関ピークの期待値と相関が無い
部分の期待値の差を,これらの期待値のゆらぎの大きさ
で割った量をSN比とした時,SN比が最大になるよう
に該許容誤差幅を最適化するものである。
Furthermore, when the difference between the expected value of the correlation peak and the expected value of the portion having no correlation is divided by the magnitude of the fluctuation of the expected value, the SN ratio is maximized. This is to optimize the allowable error width.

【0024】ここでSN比とは,相関ピークの期待値と
相関が無い部分の期待値の差を,これらの期待値のゆら
ぎの大きさで割った量で,SN比が大きいほど相関ピー
クが鮮明であることを示すものである。
Here, the SN ratio is a value obtained by dividing the difference between the expected value of the correlation peak and the expected value of a portion having no correlation by the magnitude of the fluctuation of the expected value. It shows that it is clear.

【0025】本発明は,相関をとる二次元画像の計測信
号と参照信号の信号強度が同じであるかないかを判断
を,SN比ができるかぎり良くなるように求めた許容誤
差幅に基づいて排他的に二値化して計測信号と参照信号
の相関をとるようにしたので,SN比が良い相関が得ら
れる。また,信号強度の異なる部分は画素値を,例え
ば,0にし,信号強度が同じ部分の画素値を,例えば,
1にするように二値化してから,相関をとるようにした
ので,保存データ量も少なくてすみ,簡単な計算で高速
に相関処理を行なうことができる。
According to the present invention, the determination as to whether or not the signal strength of the measurement signal of the two-dimensional image to be correlated and the signal strength of the reference signal are the same is performed based on the allowable error width determined so that the SN ratio is as good as possible. Since the correlation between the measurement signal and the reference signal is obtained by binarization, a correlation with a good SN ratio can be obtained. Further, the pixel value of a portion having a different signal strength is set to, for example, 0, and the pixel value of a portion having the same signal strength is set to, for example, 0.
Since the correlation is obtained after the binarization to be 1, the amount of stored data can be reduced, and the correlation processing can be performed at high speed with a simple calculation.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態1を示
す図である。図1(a)は観測装置を示し,図1(b)
は観測方法の説明図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an observation device, and FIG.
Is an explanatory diagram of an observation method.

【0027】図1(a)において,1は計測対象の光パ
ターンであり,ランダムパターンである。ランダムパタ
ーン1は,例えば,高速で移動する物体から放射される
光,あるいは星が地表面につくるランダムパターン等で
ある。3は集光レンズであり,ランダムパターン1から
放射される光を集光するものである。集光レンズ3は望
遠鏡でも良い。4はビームスプリッタであり,ランダム
パターン1から放射される光を計測光8と参照光9に分
離するものである。5はアレイ素子光検出器であり,例
えば,CCDのような二次元の光検出器である。6は単
素子光検出器であり,ピンホール7を通過する狭い視野
の光を検出するものである。単素子光検出器6はアレイ
素子光検出器5に比べて高速にサンプリングできるもの
である(例えば,光電子増倍管等を使用する)。7はピ
ンホールである。8は計測光であり,アレイ素子光検出
器5に入射する光である。9は参照光であって,単素子
光検出器6に入射する光である。
In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a light pattern to be measured, which is a random pattern. The random pattern 1 is, for example, light radiated from an object moving at high speed, or a random pattern formed by stars on the ground surface. Reference numeral 3 denotes a condensing lens that condenses light emitted from the random pattern 1. The condenser lens 3 may be a telescope. Reference numeral 4 denotes a beam splitter, which separates light emitted from the random pattern 1 into measurement light 8 and reference light 9. Reference numeral 5 denotes an array element photodetector, for example, a two-dimensional photodetector such as a CCD. Reference numeral 6 denotes a single-element photodetector for detecting light having a narrow visual field passing through the pinhole 7. The single element photodetector 6 can sample at a higher speed than the array element photodetector 5 (for example, using a photomultiplier tube). 7 is a pinhole. Reference numeral 8 denotes measurement light, which is light incident on the array element photodetector 5. Reference numeral 9 denotes reference light, which is light incident on the single-element photodetector 6.

【0028】図1(a)の構成において,ランダムパタ
ーン1からの放射光は集光レンズ3で集光され,アレイ
素子光検出器5に入射される。また,その放射光の一部
はビームスプリッタ4で分離され,ピンホール7で視野
を狭められて単素子光検出器6に入射される。
In the configuration shown in FIG. 1A, the light emitted from the random pattern 1 is condensed by the condenser lens 3 and is incident on the array element photodetector 5. A part of the emitted light is split by the beam splitter 4, the field of view is narrowed by the pinhole 7, and is incident on the single-element photodetector 6.

【0029】アレイ素子光検出器5はシャッターを有し
ており,ランダムパターン1の移動速度に対して十分な
短時間露光が可能である。ピンホール7の位置は,ラン
ダムパターン1のうち,アレイ素子光検出器5の中心の
アレイ素子で観測される部分が単素子光検出器でも観測
されるように調整されている。アレイ素子(アレイ素子
光検出器5のアレイ素子)と単素子(単素子光検出器6
の単素子)が同期してデータを取得する。一回の露光
で,時間毎のアレイ素子のフレーム画像と遅延時間τの
異なる単素子の一組のデータ対ができる。
The array element photodetector 5 has a shutter, and can perform exposure for a short time sufficient for the moving speed of the random pattern 1. The position of the pinhole 7 is adjusted so that the portion of the random pattern 1 that is observed by the array element at the center of the array element photodetector 5 is also observed by the single element photodetector. Array element (array element of array element photodetector 5) and single element (single element photodetector 6)
) Acquire data in synchronization. With one exposure, a frame image of an array element for each time and a set of data pairs of a single element having a different delay time τ are formed.

【0030】図1(b)を参照して,図1(a)の観測
装置によりランダムパターン1を観測する方法を説明す
る。図1(b)はアレイ素子と単素子が同期して取得し
た一組のデータ対を表している。図1(b)において,
15はアレイ素子光検出器5の一回の露光で得られたフ
レーム画像で,16はフレーム画像15と同期して取得
された単素子光検出器のデータ列である。
Referring to FIG. 1B, a method of observing the random pattern 1 by the observation device of FIG. 1A will be described. FIG. 1B shows a pair of data acquired by synchronizing the array element and the single element. In FIG. 1B,
Reference numeral 15 denotes a frame image obtained by one exposure of the array element photodetector 5, and reference numeral 16 denotes a data string of the single element photodetector acquired in synchronization with the frame image 15.

【0031】図1(b)のフレーム画像15に対して,
次のフレーム画像を取得するまでの間に実際に二次元ア
レイに投影される画像はたえず時間とともに変化してい
る。単素子光検出器6はその間のフレーム画像の中心部
の光強度変化を記録し続け,一連のデータ列を取得す
る。図1(b)はこのフレーム画像15と同期して取得
された単素子光検出器のデータ列との一組のデータ対の
関係を示している。
With respect to the frame image 15 shown in FIG.
The image actually projected onto the two-dimensional array until the next frame image is acquired constantly changes with time. The single-element photodetector 6 continues to record the change in light intensity at the center of the frame image during that period, and acquires a series of data strings. FIG. 1B shows the relationship between a set of data pairs and a data sequence of a single-element photodetector acquired in synchronization with the frame image 15.

【0032】25は計測光の像A0 であり,ランダムパ
ターン1の一部R0 が,アレイ素子光検出器5上に投影
されたものである。
Reference numeral 25 denotes an image A 0 of the measurement light, and a part R 0 of the random pattern 1 is projected on the array element photodetector 5.

【0033】R0 は,遅延時間τ経過した後には移動し
て,ピンホール7を介して単素子光検出器6によって参
照光B0 として検出される。
R 0 moves after the delay time τ has elapsed, and is detected as the reference light B 0 by the single-element photodetector 6 via the pinhole 7.

【0034】xvpはアレイ素子光検出器5上の中心アレ
イから測ったアレイ素子の位置を示すベクトルである
(以下添字のvはその参照記号がベクトル量を表してい
ることを示す)。
X vp is a vector indicating the position of the array element measured from the center array on the array element photodetector 5 (the subscript “v” indicates that the reference symbol indicates the vector quantity).

【0035】アレイ素子光検出器のフレーム画像15
は,遅延時間τ=0の画像である。遅延時間τにおける
単素子光検出器6のデータB0 (光強度)と遅延時間0
におけるアレイ素子光検出器5の各アレイの各画素との
相関をとると,データB0 の光強度と像A0 がもっとも
相関が高いとする。このことは,計測光の像A0 (座標
位置xvp)はτ秒後にはピンホールの位置,即ちアレイ
素子光検出器5の中心のアレイ素子に移動することを表
している。従って,ランダムパターン1が形状を変えず
に移動するものであれば,フレーム画像15中の計測光
の像A0 と,データ列16の遅延時間τにおける参照光
のデータB0 とは同一の値が記録されている。そこで,
このようなデータ対を多数取得して相関計算をすると,
フレーム画像15における計測光の像A0 の位置に相関
ピークが現れる。
Frame image 15 of array element photodetector
Is an image with a delay time τ = 0. The data B 0 (light intensity) of the single-element photodetector 6 at the delay time τ and the delay time 0
When the correlation with each pixel of each array of the array element photodetector 5 is obtained, it is assumed that the light intensity of the data B 0 and the image A 0 have the highest correlation. This means that the image A 0 (coordinate position x vp ) of the measurement light moves to the position of the pinhole, that is, the array element at the center of the array element photodetector 5 after τ seconds. Therefore, if the random pattern 1 moves without changing the shape, the image A 0 of the measurement light in the frame image 15 and the data B 0 of the reference light in the delay time τ of the data train 16 have the same value. Is recorded. Therefore,
When a large number of such data pairs are acquired and correlation is calculated,
Correlation peak position of the image A 0 of the measuring light in the frame image 15 appears.

【0036】このように,パターンの一部R0 は,アレ
イ素子光検出器5の露光時には,座標位置xvpにあり,
遅延時間τ経過した後は,座標位置0v に移動すること
を観測できる。従って,図1(b)の観測方法により,
アレイ素子光検出器5に投影されるランダムパターンの
移動速度と移動方向を観測することができる。
As described above, part of the pattern R 0 is at the coordinate position x vp when the array element photodetector 5 is exposed,
After the elapse of the delay time τ, it can be observed that it moves to the coordinate position 0v . Therefore, according to the observation method of FIG.
The moving speed and moving direction of the random pattern projected on the array element photodetector 5 can be observed.

【0037】以下において,SD(Single De
tector)は単素子光検出器6,TAD(Two
Dimensional Array Detecto
r)はアレイ素子光検出器5を表す。ランダムパターン
1は形を変えずに速度vv (速さvのベクトル)で視線
に垂直な面を移動するものとする。ランダムパターンの
強度分布はガウス分布(N(mI ,σI 2 ))であると
する。ここでmI は平均,σI は標準偏差である。パタ
ーン(前記のランダムパターン,以下同様)は,TAD
上に焦点が合わされ,隣接するピクセルと統計的に独立
しているとする。入射光の半分はビームスプリッタ4で
分離されてSDに投射される。SDに入射される光の視
野は,TADの中央画素の領域に照射されるのと同じに
なるように制限される。
In the following, SD (Single De)
detector) is a single-element photodetector 6, TAD (Two
Dimensional Array Detecto
r) represents an array element photodetector 5. It is assumed that the random pattern 1 moves on a plane perpendicular to the line of sight at a speed v v (a vector of the speed v) without changing its shape. It is assumed that the intensity distribution of the random pattern is a Gaussian distribution (N (m I , σ I 2 )). Here, m I is the average and σ I is the standard deviation. The pattern (the above-mentioned random pattern, the same applies hereinafter) is the TAD
Suppose we are focused on top and are statistically independent of neighboring pixels. Half of the incident light is split by the beam splitter 4 and projected on SD. The field of view of the light incident on SD is limited to be the same as illuminating the area of the central pixel of the TAD.

【0038】TADはM画素×M画素であり,画素の幅
はΔdである。測定可能な最大変移はdmax =(M/
2)Δdである。画素間の感度の差はあらかじめ補正し
ておく。アレイ素子光検出器5および単素子光検出器6
の露光時間Δtは十分に短く,その間のランダムパター
ンの移動距離は1画素の幅以下であるようにする。フレ
ーム間隔tmax は十分に長く,アレイ素子光検出器5は
その移動を検出できるものとする。SDはTADの露光
の開始に同期してデータサンプリングを開始し,次のフ
レームの開始までサンプリングを継続する。SDもTA
Dもパターンの強度変化を検出するのに必要な分解能を
備えている。ここで,最小測定速度および最高測定速度
はそれぞれ,vvmin=Δd/tmax ,およびvvmax=d
max /で表される。速度分解能Δvv /vv はΔt/t
max (vv <Δd/Δtの時)およびΔd/dmax (v
v >Δd/Δtの時)である。
TAD is M pixels × M pixels, and the width of the pixel is Δd. The maximum measurable displacement is d max = (M /
2) Δd. The difference in sensitivity between pixels is corrected in advance. Array element photodetector 5 and single element photodetector 6
Is sufficiently short, and the moving distance of the random pattern during the exposure time is set to be equal to or less than the width of one pixel. It is assumed that the frame interval t max is sufficiently long and the array element photodetector 5 can detect the movement. The SD starts data sampling in synchronization with the start of the TAD exposure, and continues sampling until the start of the next frame. SD is also TA
D also has the resolution required to detect the intensity change of the pattern. Here, the minimum measurement speed and the maximum measurement speed are v vmin = Δd / t max and v vmax = d, respectively.
max /. The velocity resolution Δv v / v v is Δt / t
max (when v v <Δd / Δt) and Δd / d max (v
v > Δd / Δt).

【0039】TADの画像フレーム(以下フレームと称
する)の画素とSDのデータ列のデータ対の関係は,図
1(b)で前述した通りである。参照光(参照信号Aに
同じ)と計測光(計測信号Bに同じ)の平均をとるのに
必要な十分な数の参照光と計測光のデータ対が測定され
る。画面の位置xv の光強度をI(xv ,t)であらわ
す(xv はベクトルである)。xv はTADの画素の座
標に対応する。座標x v の原点はTADの中心とする。
SDはTADの画素のアレイの原点の光強度を観測す
る。TADのi番目のフレームの座標xv ,時刻ti
画素値をIi (x v ,ti )で表す。i番目のフレーム
が開始されてからτ秒後のSDで記録されるデータの値
をIi SD(τ)で表す。i番目のデータ対(計測光の各
アレイ素子と参照光とのデータ対のことであって,以下
同じ)は,Ii SD(τ)=I(0,ti +τ)であり,
ここに,ti は,i番目のフレームの開始時刻である。
τはiフレームが開始されてからの遅延時間である。測
定を実行した結果として,TADの各画素の強度変化は
TAD (xv )={Ii TAD }(i=1,2,・・・の
TAD の集合),およびSDにおいてISD={I
i SD(τ)}(i=1,2,・・・)の各フレームにお
ける遅延時間τのISDの集合)が得られる。位置xvp
対して,ITAD (xvp)=ISD(τ)があるτに対して
求まると,速度vv は,vv =−xv /τで求まる。x
vpを特定するためにITAD (xv )とISD(τ)の相関
を計算する。実際の測定では,必要なデータに計測雑音
が含まれる。簡単化のために,検出器SDとTADの各
画素が独立に雑音を生成し,その分布は平均0,分散σ
E 2 のガウス分布N(0,σE 2 )であるとする。
TAD image frames (hereinafter referred to as frames)
The relationship between the pixel pair and the data pair of the SD data column is
1 (b) is as described above. Reference light (reference signal A
Average) and measurement light (same as measurement signal B)
A sufficient number of reference light and measurement light data pairs are measured.
You. Screen position xvThe light intensity of I (xv, T)
(XvIs a vector). xvIs the pixel position of TAD
Corresponds to the mark. Coordinate x vIs the center of TAD.
SD observes the light intensity at the origin of the array of TAD pixels.
You. Coordinate x of i-th frame of TADv, Time tiof
Pixel value is Ii(X v, Ti). i-th frame
Value of data recorded in SD after τ seconds from the start of
To Ii SD(Τ). i-th data pair (each measurement light
A data pair consisting of an array element and a reference beam.
The same)i SD(Τ) = I (0, ti+ Τ),
Where tiIs the start time of the i-th frame.
τ is a delay time from the start of the i-frame. Measurement
As a result, the intensity change of each pixel of TAD is
ITAD(Xv) = {Ii TAD} (I = 1,2, ...
ITADOf SD), and I in SDSD= {I
i SD(Τ)} (i = 1,2, ...)
Of delay time τSDIs obtained. Position xvpTo
On the other hand, ITAD(Xvp) = ISD(Τ) for some τ
Once found, the velocity vvIs vv= -Xv/ Τ. x
vpI to identifyTAD(Xv) And ISD(Τ) correlation
Is calculated. In the actual measurement, the required data contains measurement noise.
Is included. For simplicity, each of the detectors SD and TAD
Pixels independently generate noise, with a distribution of mean 0 and variance σ
E TwoGaussian distribution N (0, σE Two).

【0040】画素xvpの光強度I0 =ITAD (xvp)と
し,他の画素の光強度IX =ITAD(xv ≠xvp)とす
る。パターンは形状を変えないで移動しているとする。
装置に雑音がなければ,I0 は対になったSDのデータ
列の中で遅延時間τの光強度ISD(τ)に等しい。しか
し,計測雑音のために,TADによるI0 とSDの値と
に違いを生じる。相関のある画素xvpの強度をIP とす
る。TADのそれ以外の画素での強度をIB とする(バ
ックグラウンドレベル)。遅延時間τのSDのデータを
T とする。それぞれの計測雑音をEp ,EB およびE
T とする。この時,これらは次のように表される。
[0040] the light intensity of the pixel x vp I 0 = I TAD ( x vp), the light intensity of the other pixel I X = I TAD (x v ≠ x vp). It is assumed that the pattern is moving without changing its shape.
If the device is noise-free, I 0 is equal to the light intensity I SD (τ) with a delay time τ in the paired SD data sequence. However, due to measurement noise, a difference occurs between I 0 and the value of SD by TAD. The intensity of the pixel x vp correlated to I P. The intensity at the other pixels of the TAD and I B (background level). The SD of the data of the delay time τ and I T. The respective measurement noises are E p , E B and E
T. At this time, they are expressed as follows.

【0041】 IP =I0 +EpB =IX +EB (1) IT =I0 +ET 式(1)において,各変数のi番目のデータは,Ai
ように,上付き添字で表す。
I P = I 0 + E p I B = I X + E B (1) I T = I 0 + E T In equation (1), the i-th data of each variable is superscript like A i. Expressed by subscript.

【0042】上記において,相関のある座標での強度
(ピークレベル)とバックグラウンドでの強度では差が
ある。ピークレベルはIP とIT の相関であり,バック
グラウンドレベルはIB とIT の相関である。ピークレ
ベルとバックグラウンドの大きさの雑音による変動は,
相関強度の決定にエラーを生じる。
In the above, there is a difference between the intensity at the correlated coordinates (peak level) and the intensity in the background. Peak levels are correlated I P and I T, the background level is the correlation of the I B and I T. The fluctuation of the peak level and the background level due to noise is
An error occurs in determining the correlation strength.

【0043】本発明の計算方法について,二次元モデル
を例として相関の求め方について説明する。
With respect to the calculation method of the present invention, a method of obtaining a correlation will be described using a two-dimensional model as an example.

【0044】(1)一般的方法(従来の方法) 二次元の相関は次の式のようになる。(1) General Method (Conventional Method) The two-dimensional correlation is represented by the following equation.

【0045】 C(xv )=<(Ii TAD (xv )−<Ii TAD (xv )>) ×(Ii SD(τ)−<Ii SD(τ)>)> (2) 相関強度のピークは次の式で表される。C (x v ) = <(I i TAD (x v ) − <I i TAD (x v )>) × (I i SD (τ) − <I i SD (τ)>)> (2 The peak of the correlation strength is expressed by the following equation.

【0046】ここでは,あとの計算の単純化のために,
前述した従来技術の説明におけるCの計算をする前に平
均値をひいてある。
Here, for simplification of the subsequent calculation,
Before calculating C in the description of the prior art, the average value is subtracted.

【0047】 Cp =<(Ii P −<Ii P >)×(Ii T −<Ii T >)> (3) Ep およびET は分散σE 2 のガウス分布であるとす
る。また,計測対象のランダムパターンは分散σI 2
ガウス分布であるとすると,式(1)および雑音がガウ
ス分布であることから,IP とIT の分布はガウス分布
N(mI ,σI 2+σE 2 )で表される。ここにmI
平均であり,σI 2 +σE 2 は分散である。二つの信号
P とIT は式(1)の共通項I0 によって統計的に依
存している。Cp の期待値CpEと非バイアス標準偏差σ
CPはNデータペアに対して CpE=σI 2 (4)
[0047] C p = <(I i P - <I i P>) × (I i T - <I i T>)> (3) E p and E T is the is the Gaussian distribution of the variance sigma E 2 I do. Further, the random pattern of the measurement target is assumed to be Gaussian distributions of variance sigma I 2, since the equation (1) and the noise is a Gaussian distribution, I P the distribution of I T is Gaussian distribution N (m I, sigma I 2 + σ E 2 ). Here, m I is the average, and σ I 2 + σ E 2 is the variance. The two signals I P and I T are statistically dependent on the common term I 0 in equation (1). Expected value C pE of C p and unbiased standard deviation σ
CP is C pE = σ I 2 for N data pairs (4)

【0048】[0048]

【数3】 (Equation 3)

【0049】である。Is as follows.

【0050】一方,バックグラウンドレベルに対して
は, CB =<(Ii B −<Ii B >)×(Ii T −<Ii T >)> (6) IB とIT は独立であるから,CB の期待値CBEと非バ
イアス標準偏差σCBはN個のデータペアに対して次のよ
うになる。
On the other hand, with respect to the background level, C B = <(I i B - <I i B>) × (I i T - <I i T>)> (6) I B and I T is because it is independent, the expected value C bE and an unbiased standard deviation sigma CB of C B is: for N data pairs.

【0051】 CBE=0 (7)C BE = 0 (7)

【0052】[0052]

【数4】 (Equation 4)

【0053】結果的に,一つのデータ対当たりに規格化
されたピークのSN比は,次のようになる。
As a result, the S / N ratio of the peak normalized for one data pair is as follows.

【0054】[0054]

【数5】 (Equation 5)

【0055】ここに,* は規格化されたことを表す。Here, * indicates that the data has been standardized.

【0056】σE <σI の時,SNRG は,光強度の変
動が大きくなるにつれ,1/31/2で一定になる(後述
する)。SN比を向上させるにはNを大きくする必要が
ある。その時,SNRG は,ほぼSNRG 1/2 に比例
するように修正される。 (2) 排他的二値化法 本発明の最適化排他的二値化法(EBM)による相関計
算方法に従えば,上記のような一般的方法でのランダム
パターンのSNRG の限界を越えることが可能になる。
EBMは,TADの画素のデータのうち,ペアになるS
Dの値と等しくないもの(相関のない画素)のデータを
除外する(画素値を0にする)。各TADのフレームで
のIi TAD (xv )は,ペアのSDの記録データである
i SD(τ)と比較され,次のように二値化される。即
ち,両者が同じ値の時,画素値を1し,両者の値が異な
る時,画素値を0にする。実際は雑音の影響があるの
で,両者が全く同じであることはないので,本発明で
は,両者の大きさがある許容誤差範囲δの範囲にある時
に両者は等しいとする。そのため,本発明の排他的二値
化画像は次のように表される。
[0056] When σ EI, SNR G is, as variation in light intensity increases, becomes constant at 1/3 1/2 (described later). In order to improve the SN ratio, N needs to be increased. Then, SNR G is modified to be approximately proportional to SNR G N 1/2 . (2) Exclusive binarization method According to the correlation calculation method by the optimized exclusive binarization method (EBM) of the present invention, the limit of the SNR G of the random pattern in the above general method is exceeded. Becomes possible.
EBM is a pair of SADs in the TAD pixel data.
Exclude data of pixels not equal to the value of D (uncorrelated pixels) (set the pixel value to 0). I i TAD (x v ) in each TAD frame is compared with I i SD (τ), which is recording data of a paired SD, and is binarized as follows. That is, when both have the same value, the pixel value is set to 1, and when both values are different, the pixel value is set to 0. Actually, both are not exactly the same because of the influence of noise. Therefore, in the present invention, when the magnitudes of the two are within a certain allowable error range δ, they are equal. Therefore, the exclusive binarized image of the present invention is expressed as follows.

【0057】Ii SD(τ)−δ≦Ii TAD (xv )≦I
i SD(τ)+δの時 Bi (xv )=1 (10) ここで,δ=0として,Bi (xv )=1の代わりに,
i (xv )=A2 とすると,前述した従来の技術の説
明における排他的相関C’(式20)と同じになる。
I i SD (τ) −δ ≦ I i TAD (x v ) ≦ I
When i SD (τ) + δ, B i (x v ) = 1 (10) Here, assuming that δ = 0, instead of B i (x v ) = 1,
If B i (x v ) = A 2 , it becomes the same as the exclusive correlation C ′ (Equation 20) in the description of the conventional technique described above.

【0058】それ以外の時 Bi (xv )=0 (10)’ この方法の場合,許容誤差幅δのとり方でSN比(相関
ピーク値とバックグラウンドとの相関値の割合)が変化
するので,本発明では許容誤差幅δを,以下に説明する
ようにランダムパターンの変動の大きさと計測雑音の割
合を考慮して最適になるように定める。
In other cases, B i (x v ) = 0 (10) 'In this method, the SN ratio (the ratio of the correlation peak value to the background) changes depending on the allowable error width δ. Therefore, in the present invention, the allowable error width δ is determined so as to be optimal in consideration of the magnitude of the variation of the random pattern and the ratio of the measurement noise as described below.

【0059】二次元の相関強度B(xv )は排他的二値
化画像{Bi (xv )}の平均で求められる。即ち, B(xv )=<Bi (xv )> (11) この式は,一般的方法の式(2)に相当する。相関ピー
クはB(xv )のピークとして現れる。
The two-dimensional correlation strength B (x v ) is obtained by averaging the exclusive binary image {B i (x v )}. That is, B ( xv ) = < Bi ( xv )> (11) This equation corresponds to equation (2) of the general method. The correlation peak appears as a B ( xv ) peak.

【0060】EBMでは,相関強度のピークは,強度I
i P が正しくIi T に等しいとして認識される確率PP
である。雑音強度を除いて,Ii P とIi T に含まれる
i 0 は等しい。誤りは,Ei p とEi T が許容誤差範
囲δより大きい時に生じる。従って,この誤差を生じる
時の確率は次の式で表される。
In the EBM, the peak of the correlation intensity is the intensity I
i PIs correctly Ii TThe probability of being recognized as equal toP
It is. Excluding noise intensity, Ii PAnd Ii Tinclude
Ii 0Are equal. The error is Ei pAnd Ei TIs the tolerance
Occurs when it is greater than the enclosure δ. Therefore, this error occurs
The probability of time is expressed by the following equation.

【0061】[0061]

【数6】 (Equation 6)

【0062】ここに,N(0,2σE 2 )は平均0,分
散2σE 2 の合成ガウス分布である。
[0062] Here, N (0,2σ E 2) mean 0, a synthetic Gaussian distribution of the dispersed 2 [sigma] E 2.

【0063】一般的方法と異なり,PP はσI の依存性
がない。δ〜σE の時,式(12)の確率密度のほとん
ど全部をカバーしている。この時,PP はほぼ1に等し
い。その期待値BPEと非バイアスの標準偏差σBPは次の
ようになる。
Unlike the general method, P P has no dependence on σ I. When δ to σ E , almost all of the probability density of Expression (12) is covered. At this time, P P is almost equal to one. The expected value B PE and the unbiased standard deviation σ BP are as follows.

【0064】 BPE=PP (13)B PE = P P (13)

【0065】[0065]

【数7】 (Equation 7)

【0066】一方,非相関信号であるべき強度Ii B
雑音のためにIi 0 程度で現れ,相関がある信号として
処理されることがある。この誤認識する確率PB は,I
i B=(Ii X +Ei B )とIi T =(Ii 0
i T )の差が許容誤差範囲δの中にある確率と同じで
ある。その時,確率は,I0 ,IX ,EB およびET
合成確率密度関数を使用して次のように表される。
On the other hand, the intensity I i B , which should be an uncorrelated signal, appears around I i 0 due to noise, and may be processed as a correlated signal. The probability P B of erroneous recognition is
i B = (I i X + E i B) and I i T = (I i 0 +
E i T ) is the same as the probability that the difference is within the allowable error range δ. Then, the probabilities are expressed as follows using the composite probability density function of I 0 , I X , E B and E T.

【0067】[0067]

【数8】 (Equation 8)

【0068】ここに,N(0,2σI 2 +2σE 2
は,合成ガウス確率密度関数である。平均値は0,偏差
は2σI 2 +2σE 2 である。δ〜σE ≪σI (即ち,
δ≪2σI 2 +2σE 2 である)。式(15)におい
て,PB は確率密度関数のI=0付近の小さい部分であ
る。そのためPB =0に近い。N個のデータペアに対す
るその期待値BBEと非バイアス標準偏差σBBは次のよう
になる。
Where N (0,2σ I 2 + 2σ E 2 )
Is the composite Gaussian probability density function. Average 0, deviation is 2σ I 2 + 2σ E 2. δ ~ σ E ≪σ I (that is,
δ≪2σ I 2 + 2σ E 2 ). In equation (15), P B is a small portion of the probability density function near I = 0. Therefore, it is close to P B = 0. The expected value B BE and the unbiased standard deviation σ BB for N data pairs are as follows:

【0069】 BBE=PB (16)B BE = P B (16)

【0070】[0070]

【数9】 (Equation 9)

【0071】式(9)のように,一つのデータ対当たり
に規格化されたピークのSN比は次のようになる。
As shown in equation (9), the S / N ratio of the peak normalized per data pair is as follows.

【0072】[0072]

【数10】 (Equation 10)

【0073】Nデータペアに対するSN比は,Nが増加
するにつれSNRB はSNRB * ×N1/2 に比例する。
As for the SN ratio for N data pairs, SNR B is proportional to SNR B * × N 1/2 as N increases.

【0074】ここで重要な点は,PP とPB がランダム
パターンの光強度の変動σI に影響されないことであ
る。これらは,主に計測雑音σE にのみ決められる。式
(12)からPP はσE と独立である。PB は光の強度
変動に影響されるが(式15),確率はδにより調整で
きる。計測雑音σE は光強度の変動σI より一般的に小
さい。従って,排他的二値化によってSN比を向上させ
ることが可能である。実際の装置にEBMを適用する前
に,許容誤差幅δは,ある与えられたσI とσEに関し
て最良のSN比になるように最適化しておく。SN比を
検討する場合,あらかじめ概算されたパラメータσI
σE とδ/σE が利用できる。というのは,システムが
改良されてσE が減少しても,δ/σE を一定になるよ
うにすることにより,式(12)のPP は同じになるか
らである。最適化は式(12)と式(15)を使用して
式(18)を数値計算し,SNRB * が大きくなるよう
にすることにより達成できる。σI /σE に関してパラ
メータδ/σE の最適値が図2(a)の表の第2欄とに
挙げられ,図2(b)にプロットされている。最適値は
σI とσE に弱く依存している。3から100のσI
σE の現実的な場合に,δ/σE は2.5から4.3に
変化する。
[0074] The important point here is that the P P and P B is not influenced by the variation sigma I of the light intensity of the random pattern. These are mainly determined only by the measurement noise σ E. From equation (12), P P is independent of σ E. Although P B is affected by light intensity fluctuations (Equation 15), the probability can be adjusted by δ. The measurement noise σ E is generally smaller than the light intensity variation σ I. Therefore, it is possible to improve the SN ratio by exclusive binarization. Before applying the EBM to an actual device, the allowable error width δ is optimized so as to have the best SN ratio for a given σ I and σ E. When considering the SN ratio, the parameter σ I /
σ E and δ / σ E are available. This is because even when the system is improved and σ E is reduced, by making δ / σ E constant, P P in equation (12) becomes the same. The optimization can be achieved by numerically calculating Expression (18) using Expressions (12) and (15) so as to increase SNR B * . the optimum value of the parameter [delta] / sigma E with respect to σ I / σ E are listed in the second column of the table of FIG. 2 (a), it is plotted in FIG. 2 (b). The optimal value is weakly dependent on σ I and σ E. Σ I / 3 to 100
If realistic σ E, δ / σ E is changed from 2.5 to 4.3.

【0075】(3)一般的方法と排他的二値化法との比
較 排他的二値化法と一般的方法とにより計算されたそれぞ
れのSN比のグラフが図3(a)と図2(a)の表の第
3欄と第4欄に示されている。図3(a)のグラフにお
いて,EBMはσI /σE に対してSN比が最大になる
δ/σE を用いたものである。EBMにより得られる最
適SN比はσI /σE が増加するにつれて増加するが,
一般的な方法のSN比はσI /σE >2で一定(=1/
1/2 )である。現実的な装置のσI /σE は,2から
100程度あるので,SNRB *は0.6から6.0に
増加する。図3(b)は排他的二値化法と一般法とでの
SN比の割合を示す。その割合はσI /σE の平方根に
ほぼ比例して増加するが,データ数には依存しない。σ
I /σE ≧21/2 のとき,SNRB * はSNRG より大
きく,例えば,SNRB /SNRG =3.3と10.3
(σI /σE =10と100)である。しかし,σI
σE ≦21/2 のとき,SNRB はSNRG より小さい。
このことから分かるように,良いSN比で測定するため
には,計測雑音を減少させることがEBMでは重要であ
る。
(3) Comparison between the general method and the exclusive binarization method Graphs of the SN ratios calculated by the exclusive binarization method and the general method are shown in FIGS. This is shown in columns 3 and 4 of table a). In the graph of FIG. 3 (a), EBM is one using the [delta] / sigma E that SN ratio is maximized with respect to σ I / σ E. The optimal SN ratio obtained by EBM increases as σ I / σ E increases,
The SN ratio of the general method is constant at σ I / σ E > 2 (= 1 /
3 1/2 ). Since σ I / σ E of a practical device is about 2 to 100, SNR B * increases from 0.6 to 6.0. FIG. 3B shows the ratio of the SN ratio between the exclusive binarization method and the general method. The ratio increases almost in proportion to the square root of σ I / σ E but does not depend on the number of data. σ
When I / σ E ≧ 2 1/2 , SNR B * is larger than SNR G. For example, SNR B / SNR G = 3.3 and 10.3
I / σ E = 10 and 100). However, σ I /
When σ E ≦ 2 1/2 , SNR B is smaller than SNR G.
As can be seen from this, it is important for the EBM to reduce measurement noise in order to measure at a good SN ratio.

【0076】シミュレーションの例 EBMの有効性を示すために,前出のモデルで説明され
た場合についてシミュレーションを行なった。次のパラ
メータが仮定されている。TAD画素は11×11(M
=11)である。画素の大きさはΔd=1mmである。
フレーム間隔はtmax =5msである。SDのサンプリ
ング間隔はΔt=1msである。各画素の光強度は統計
的に独立であり,ガウス分布しているとする(平均mI
=10,標準偏差σI =1,N(10,1))。統計的
に独立な計測雑音を,TADとSDの各画素により得ら
れたデータに付加した。その確率密度関数は平均0のガ
ウス関数である。計測雑音の標準偏差に対して2つの場
合が考えられる。σE =0.1(すなわち,σI /σE
=10)と他の場合はσE =0.01(即ち,σI/σ
E =100)である。雑音は光強度と統計的に独立であ
ると仮定されている。EBMのパラメータδ/σE はσ
I /σE =10およびσI /σE に対して,図2(a)
の表と図2(b)を参照して,最適値として3.2と
4.1をセットする。ランダムパターンは速度vv
(vx ,vy ),vx =−1m/s,vy=−1m/s
で移動する。TADフレームとSDデータの25ペアが
同期的に得られ,以下の相関計算に使用された。
Example of Simulation In order to show the effectiveness of EBM, a simulation was performed for the case described in the above model. The following parameters are assumed: TAD pixels are 11 × 11 (M
= 11). The size of the pixel is Δd = 1 mm.
The frame interval is t max = 5 ms. The SD sampling interval is Δt = 1 ms. It is assumed that the light intensity of each pixel is statistically independent and has a Gaussian distribution (average m I
= 10, standard deviation σ I = 1, N (10,1)). Statistically independent measurement noise was added to the data obtained by each pixel of TAD and SD. The probability density function is a Gaussian function with mean 0. Two cases are considered for the standard deviation of the measurement noise. σ E = 0.1 (that is, σ I / σ E
= 10) and σ E = 0.01 in other cases (ie, σ I / σ
E = 100). Noise is assumed to be statistically independent of light intensity. EBM parameter δ / σ E is σ
For I / σ E = 10 and σ I / σ E , FIG.
2 and FIG. 2B, 3.2 and 4.1 are set as optimum values. The random pattern has a velocity v v =
(V x , v y ), v x = −1 m / s, v y = −1 m / s
Move with. Twenty-five pairs of TAD frames and SD data were obtained synchronously and used for the following correlation calculations.

【0077】図4(a)と(b)は,遅延時間0の状態
の排他的二値化法による場合と一般的方法による場合の
3次元プロットを示している。図4(a)は排他的二値
化法の場合であり,図4(b)は一般的方法の場合であ
る。σI /σE =10の場合である。遅延時間0の二次
元の相関をEBMの式(11)と一般的方法の式(2)
を使用して計算する。これらの図は次のように規格化さ
れている。相関のある場合は1に規格化した,また,相
関のない期待値は0に規格化した。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) show three-dimensional plots in the case of the state of zero delay time by the exclusive binarization method and the case of the general method. FIG. 4A shows the case of the exclusive binarization method, and FIG. 4B shows the case of the general method. This is the case where σ I / σ E = 10. The two-dimensional correlation of the delay time 0 is calculated by using the EBM equation (11) and the general method equation (2).
Calculate using These figures are standardized as follows. When there was a correlation, the expected value was normalized to 1, and when there was no correlation, the expected value was normalized to 0.

【0078】EBMにより決定されたピーク高さのSN
比は,一般的方法より良くなっている。SNRB =11
であり,SNRG =2.9である(図2(a)の表もし
くは図2(b)の評価は,9.0と2.8である)。
SN of peak height determined by EBM
The ratio is better than the general method. SNR B = 11
And SNR G = 2.9 (the evaluation in the table of FIG. 2A or FIG. 2B is 9.0 and 2.8).

【0079】図5(a),(b)は,それぞれ図4
(a),(b)の遅延時間τ=3msの二次元の相関強
度である。そのパターンは3ms後に中心に移動するよ
うに現れている。これらの結果は,EBMでは二次元の
相関においてはバックグラウンドレベルの変動が減少し
ている。そのために,一般的方法より明瞭にピーク相関
位置の動きを決定することができることを示している。
FIGS. 5A and 5B respectively show FIGS.
(A) and (b) are two-dimensional correlation intensities with a delay time τ = 3 ms. The pattern appears to move to the center after 3 ms. These results indicate that the EBM has a reduced background level fluctuation in the two-dimensional correlation. This indicates that the movement of the peak correlation position can be determined more clearly than the general method.

【0080】図6と図7は,図4と図5と同様のものを
示していて,σI /σE =100の場合である。図6
(a)は排他的二値化方法の初期状態を示し,図7
(a)は排他的二値化方法の遅延時間τ=3msの状態
を示す。図6(b)は一般的方法の初期状態を示し,図
7(b)は一般的方法の遅延時間τ=3msの状態を示
す。相関期待値は,BPE=1,0,BBE=0.02であ
る(σI /σE =100)。EBMの場合にはSN比が
向上している。SNRB =29であり,SNRG =2.
8である。図2(a)の表と図2(b)のグラフによる
評価では29と2.8である。
FIGS. 6 and 7 show the same ones as FIGS. 4 and 5, in which σ I / σ E = 100. FIG.
FIG. 7A shows an initial state of the exclusive binarization method, and FIG.
(A) shows a state where the delay time τ = 3 ms in the exclusive binarization method. FIG. 6B shows the initial state of the general method, and FIG. 7B shows the state of the general method when the delay time τ = 3 ms. The expected correlation values are B PE = 1,0 and B BE = 0.02 (σ I / σ E = 100). In the case of EBM, the SN ratio is improved. SNR B = 29, SNR G = 2.
8 The evaluation based on the table of FIG. 2A and the graph of FIG. 2B indicates 29 and 2.8.

【0081】図8は,本発明の装置構成の実施の形態を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the device configuration of the present invention.

【0082】図8において,5はアレイ素子光検出器
(TAD)である。6は単素子光検出器(SD)であ
る。21は入力インタフェースであって,アレイ素子光
検出器(TAD)5,単素子光検出器(SD)6の入力
インタフェースである。22はコンピュータである。2
3は入力部であって,キーボード等である。24は出力
部であって,ディスプレイ,プリンタ等である。
In FIG. 8, reference numeral 5 denotes an array element photodetector (TAD). Reference numeral 6 denotes a single-element photodetector (SD). An input interface 21 is an input interface for the array element photodetector (TAD) 5 and the single element photodetector (SD) 6. 22 is a computer. 2
Reference numeral 3 denotes an input unit such as a keyboard. An output unit 24 is a display, a printer, or the like.

【0083】31はパラメータ保持部であって,相関演
算に必要な各種パラメータを保持するものである。32
は相関演算部であって,アレイ素子光検出器5および単
素子光検出器6のデータおよび各種パラメータにより計
測信号Aと参照信号Bの相関を求めるものである。相関
演算部32は二値化されたフレーム画像の画素値を画素
毎に累積して保持する二値化相関バッファを備える。3
3はデータ保持部,アレイ素子光検出器5および単素子
光検出器6から入力されるデータを保持するものであ
る。34は同期制御部であって,アレイ素子光検出器5
および単素子光検出器6から入力されるデータの同期を
とるものである。35は最適パラメータ演算部であっ
て,各種パラメータに従って,SN比が最大にあるよう
なδ/σE を求めるものである。
Reference numeral 31 denotes a parameter holding unit for holding various parameters required for the correlation operation. 32
Is a correlation calculation unit for calculating the correlation between the measurement signal A and the reference signal B based on the data of the array element photodetector 5 and the single element photodetector 6 and various parameters. The correlation operation unit 32 includes a binarized correlation buffer that accumulates and holds the pixel values of the binarized frame image for each pixel. 3
Reference numeral 3 denotes a unit for holding data input from the data holding unit, the array element photodetector 5, and the single element photodetector 6. Reference numeral 34 denotes a synchronization control unit, which is an array element photodetector 5
And the data input from the single-element photodetector 6 is synchronized. Reference numeral 35 denotes an optimum parameter calculation unit for obtaining δ / σ E at which the S / N ratio is maximum according to various parameters.

【0084】図2の構成において,σI ,σE ,最適な
δ等の各種パラメータが入力部23から入力され,パラ
メータ保持部31に保持される。σI とσE は予め計測
して求めておくか,あるいはSDの遅延時間0の記録デ
ータを使用して求める。この場合,データ保持部33の
記録データをもとに,最適パラメータ演算部35で計算
させることができる。同期制御部34はアレイ素子光検
出器5,単素子光検出器6から時系列に沿って入力され
るデータの同期をフレーム毎にとる。同期をとって入力
されたそれぞれのデータはデータ保持部33に保持され
る。相関演算部32はデータ保持部33に保持されてい
るアレイ素子光検出器5および単素子光検出器6からの
入力データと,パラメータ保持部31に保持されている
パラメータに従って,前述の排他的二値化方法により排
他的二値化を行ない,参照信号と計測信号の相関演算を
行ない,相関ピークを求める。求められた相関ピークの
座標,遅延時間等は出力部24に出力される。
In the configuration shown in FIG. 2, various parameters such as σ I , σ E , and optimum δ are input from the input unit 23 and are stored in the parameter storage unit 31. σ I and σ E are previously measured and obtained, or are obtained by using the recording data of the SD delay time 0. In this case, the calculation can be performed by the optimum parameter calculation unit 35 based on the recording data in the data holding unit 33. The synchronization control unit 34 synchronizes data input in time series from the array element photodetectors 5 and the single element photodetectors 6 for each frame. The respective data input in synchronization are held in the data holding unit 33. The correlation operation unit 32 calculates the exclusive exclusive function according to the input data from the array element photodetector 5 and the single element photodetector 6 held in the data holding unit 33 and the parameters held in the parameter holding unit 31. Exclusive binarization is performed by a binarization method, and a correlation operation between the reference signal and the measurement signal is performed to obtain a correlation peak. The obtained coordinates of the correlation peak, the delay time, and the like are output to the output unit 24.

【0085】入力部23から最適パラメータを求めるの
に必要な各種パラメータが入力される。σI とσE は,
あらかじめ求めておいたものを入力するか,あるいはデ
ータ保持部33の記録データをもとに最適パラメータ演
算部35で求めるようにしても良い。最適パラメータ演
算部35は,各種パラメータに従って,σI /σE に対
してSN比が最大になるように最適化されたδ/σE
求める。その演算結果は出力部24に出力される。
Various parameters necessary for obtaining the optimum parameters are input from the input unit 23. σ I and σ E are
It is also possible to input a value that has been obtained in advance, or to obtain the optimum parameter calculation unit 35 based on the recording data in the data holding unit 33. The optimum parameter calculation unit 35 calculates δ / σ E optimized so that the SN ratio becomes maximum with respect to σ I / σ E according to various parameters. The calculation result is output to the output unit 24.

【0086】図9は,本発明のデータ記録のフローチャ
ートである。図9は図1(a),(b)の構成におい
て,TADのフレーム画像とSDのデータを同期的に取
得する動作のフローチャートである。図1(a)のアレ
イ素子光検出器5(TAD)とビームスプリッタ4の間
にシャッタがあって,アレイ素子光検出器5の露光が終
了した後も,単素子光検出器6(SD)はデータを取得
し続けることができる。
FIG. 9 is a flowchart of data recording according to the present invention. FIG. 9 is a flowchart of an operation for synchronously acquiring a TAD frame image and SD data in the configuration of FIGS. 1A and 1B. There is a shutter between the array element photodetector 5 (TAD) and the beam splitter 4 in FIG. 1A, and even after the exposure of the array element photodetector 5 is completed, the single element photodetector 6 (SD) Can continue to acquire data.

【0087】S1でi=1に初期化する。S2でTAD
の露光,SDのデータ取得を同期して開始する。S3で
露光時間待つ(この間,TADの画像データを取得する
とともにSDの一連のデータをとる)S4で露光時間を
終了する。S5で所定の時間待つ(τの最大値より大き
い時間とる)。この間,SDは一連のデータを録りつづ
ける。S6で一連のSDデータの取得を終了する。S7
でTADのフレーム画像,SDのデータ列を記録して保
存する。S8で予定数の画像フレームのデータが取得で
きたか判定し,予定数のデータが取得できていれば,処
理を終了し,予定数のデータがとれていなければS9で
iを更新し,S2以降の処理を繰り返す。
At S1, i = 1 is initialized. TAD at S2
Exposure and SD data acquisition are started synchronously. The exposure time is waited in S3 (during this time, the TAD image data is obtained and a series of SD data is obtained). In S4, the exposure time ends. In step S5, the process waits for a predetermined time (take a time longer than the maximum value of τ). During this time, the SD keeps recording a series of data. In S6, the acquisition of a series of SD data ends. S7
Record and save the TAD frame image and the SD data string. In S8, it is determined whether or not the data of the expected number of image frames has been obtained. If the data of the expected number has been obtained, the processing is terminated. If the data of the expected number has not been obtained, i is updated in S9, and S2 and thereafter. Is repeated.

【0088】図10は本発明の相関演算のフローチャー
トである。
FIG. 10 is a flowchart of the correlation operation according to the present invention.

【0089】S1 二値化相関値バッファの画素値を全
て0に初期化する(i=1)。
S1 The pixel values of the binarized correlation value buffer are all initialized to 0 (i = 1).

【0090】S2でiフレームのTADとSDのデータ
対を入力する。S3でSDの記録データとTADの各画
素値を比較する。S4とS5で画素値が(Ii SD−δ)
と(Ii SD+δ)の間にあるか,ないかを判定する。画
素値が(Ii SD−δ)と(I i SD+δ)の間にあれば,
S6で画素値を1にする。間になければ,S7で画素値
を0にする。S8で二値化されたTADのフレーム画像
の画素値を二値化相関値バッファに加算する。S9でさ
らにデータ対を追加するか判定し,さらに追加するので
あれば,S10でi=i+1とし,S2以降の処理を繰
り返す。なお,本発明は,取得したデータを保存してか
ら相関計算する方法だけでなく,データを取得しながら
相関計算をすることも可能である。従って,S9におけ
る追加は,データ保持部33に記録されたデータ対を読
み出すか,あるいは新たなデータ対を取得することを意
味する。S9の判断でさらに追加しないのであれば,S
11で二値化相関値バッファの各画素値をiで割り,平
均をとる。S12で相関結果を出力して,処理を終了す
る。
At S2, the TAD and SD data of the i-frame
Enter a pair. At S3, SD recording data and TAD images
Compare prime values. In S4 and S5, the pixel value is (Ii SD−δ)
And (Ii SD+ Δ) is determined. Picture
If the prime value is (Ii SD−δ) and (I i SD+ Δ)
The pixel value is set to 1 in S6. If not, pixel value in S7
To 0. TAD frame image binarized in S8
Is added to the binarized correlation value buffer. S9
Since it is determined whether to add a data pair,
If there is, i = i + 1 is set in S10, and the processing after S2 is repeated.
Return. It should be noted that the present invention does not store the acquired data.
Not only the method of calculating the correlation from
It is also possible to perform a correlation calculation. Therefore, in S9
Addition, the data pair recorded in the data holding unit 33 is read.
Or retrieve a new pair of data.
To taste. If it is determined in step S9 that no additional data is to be added,
At 11, each pixel value of the binarized correlation value buffer is divided by i,
Take the average. In step S12, the correlation result is output, and the process ends.
You.

【0091】図11は本発明の最適パラメータ決定のフ
ローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart for determining the optimum parameters according to the present invention.

【0092】S1でσI とσE を定める。S2で,δ/
σE の値を変えながら各δ/σE に対してPB (式1
2)とPB (式15)を数値計算する。S3でSN比
(式18)を計算し,σI /σE 毎にSN比を最大する
δ/σE を選ぶ。
In S1, σ I and σ E are determined. In S2, δ /
P B with respect to sigma each [delta] / sigma E while changing the value of E (Formula 1
2) and P B (Equation 15) are numerically calculated. In S3, the SN ratio (Equation 18) is calculated, and δ / σ E that maximizes the SN ratio is selected for each σ I / σ E.

【0093】S4で最適パラメータを出力する。At S4, the optimum parameters are output.

【0094】[0094]

【発明の効果】本発明によれば,参照信号と計測信号の
大きさの違いに基づく二値化を,最適化された誤差許容
幅に従って,相関ピークの鮮明さを示すSN比が最大に
なるように行なうことができる。そのため,高い精度
で,相関ピークを決定することができる。そのため,高
速度で移動する物体の動き等を高速で正確に測定でき
る。そのため,地球大気のゆらぎの観測等に利用するこ
とも可能で,地球大気のゆらぎ層の風速,風向を正確に
観測することが可能になる。
According to the present invention, the binarization based on the difference between the magnitude of the reference signal and the measurement signal, the SN ratio indicating the sharpness of the correlation peak is maximized in accordance with the optimized error tolerance. Can be performed as follows. Therefore, the correlation peak can be determined with high accuracy. Therefore, the movement of an object moving at a high speed can be accurately measured at a high speed. Therefore, it can be used for observing fluctuations of the earth's atmosphere, and it is possible to accurately observe the wind speed and direction of the fluctuation layer of the earth's atmosphere.

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

【図1】本発明の実施の形態1を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の結果を示すグラフ1を示す図である。FIG. 2 is a graph showing a graph 1 showing a result of the present invention.

【図3】本発明の結果を示すグラフ2を示す図である。FIG. 3 is a graph showing a graph 2 showing a result of the present invention.

【図4】本発明の相関結果の三次元図1である。FIG. 4 is a three-dimensional diagram 1 of the correlation result of the present invention.

【図5】本発明の相関結果の三次元図2である。FIG. 5 is a three-dimensional diagram 2 of the correlation result of the present invention.

【図6】本発明の相関結果の三次元図3である。FIG. 6 is a three-dimensional diagram 3 of the correlation result of the present invention.

【図7】本発明の相関結果の三次元図4である。FIG. 7 is a three-dimensional diagram 4 of the correlation result of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態2を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明のデータ記録のフローチャートを示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a flowchart of data recording of the present invention.

【図10】本発明の相関演算のフローチャートを示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of a correlation operation of the present invention.

【図11】本発明の最適パラメータ決定のフローチャー
トを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a flowchart of determining an optimum parameter according to the present invention.

【図12】従来の技術の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ランダムパターン 3:集光レンズ 4:ビームスプリッタ 5:アレイ素子光検出器 6:単素子光検出器 7:ピンホール 8:計測光 9:参照光 1: random pattern 3: condensing lens 4: beam splitter 5: array element photodetector 6: single element photodetector 7: pinhole 8: measurement light 9: reference light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 7/18 H04N 7/18 K ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 7/18 H04N 7/18 K

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】参照信号と移動する計測対象の信号である
計測信号の相関を計測する方法において,参照信号と計
測信号のそれぞれの信号値を比較し,参照信号と計測信
号の値が同じか否かに応じて計測信号を排他的に二値化
するものであり,参照信号と計測信号の値が同じか否か
を判定する基準として最適化された許容誤差幅をもた
せ,参照信号と計測信号と該許容誤差幅との関係により
計測信号に対して排他的二値化をし,参照信号と計測信
号の相関を計測することを特徴とする最適化排他的二値
化相関計測方法。
In a method for measuring a correlation between a reference signal and a measurement signal which is a moving measurement target signal, the signal values of the reference signal and the measurement signal are compared to determine whether the values of the reference signal and the measurement signal are the same. This is to binarize the measurement signal exclusively according to whether the reference signal and the measurement signal have the same allowable error width as a criterion for judging whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same. An optimized exclusive binary correlation measurement method, characterized in that exclusive binarization of a measurement signal is performed based on a relationship between a signal and the allowable error width, and a correlation between the reference signal and the measurement signal is measured.
【請求項2】許容誤差幅は,計測環境に応じて定めるも
のであり,参照信号と計測信号の差と最適化された該許
容誤差幅の大小関係に応じて排他的二値化を行なうもの
であることを特徴とする請求項1に記載の最適化排他的
二値化相関計測方法。
2. The method according to claim 1, wherein the allowable error width is determined according to a measurement environment, and exclusive binarization is performed according to a magnitude relationship between a difference between a reference signal and a measurement signal and the optimized allowable error width. 2. The optimized exclusive binary correlation measurement method according to claim 1, wherein:
【請求項3】相関ピークの期待値と相関が無い部分の期
待値の差を,これらの期待値のゆらぎの大きさで割った
量をSN比とした時,SN比が最大になるように該許容
誤差幅を最適化することを特徴とする請求項1または2
に記載の最適化排他的二値化相関計測方法。
3. An SN ratio obtained by dividing the difference between the expected value of the correlation peak and the expected value of a portion having no correlation by the magnitude of the fluctuation of the expected value, so that the SN ratio is maximized. 3. The method according to claim 1, wherein the allowable error width is optimized.
2. The optimized exclusive binary correlation measurement method described in 1. above.
【請求項4】計測対象は形状を変えずに移動するランダ
ムなパターンであって,計測信号は計測対象の二次元画
像の信号であり,参照信号は該計測信号の二次元画像の
限られた領域の画像の信号であって計測信号と同期して
取得されるものであり,参照信号と計測信号の相関によ
り計測対象の動きを計測するものであることを特徴とす
る請求項1,2または3に記載の最適化排他的二値化相
関計測方法。
4. The measurement object is a random pattern that moves without changing its shape, the measurement signal is a signal of a two-dimensional image of the measurement object, and the reference signal is a limited two-dimensional image of the measurement signal. 4. A signal of an image of a region, which is acquired in synchronization with a measurement signal, and measures a movement of a measurement target by correlation between a reference signal and the measurement signal. 3. The optimized exclusive binary correlation measurement method according to item 3.
【請求項5】計測光を受光するアレイ素子光検出器と計
測光の一部を受光する単素子光検出器と,アレイ素子光
検出器から出力される計測信号と,単素子光検出器の出
力する参照信号の相関を取る相関演算部とを備えた最適
化排他的二値化相関計測装置であって,該相関演算部
は,参照信号と計測信号のそれぞれの信号値を比較し,
参照信号と計測信号の値が同じか否かに応じて計測信号
を排他的に二値化するものであり,参照信号と計測信号
の値が同じか否かを判定する基準として最適化された許
容誤差幅をもたせ,参照信号と計測信号と許容誤差幅と
の関係により計測信号の排他的二値化を最適化し,参照
信号と計測信号の相関を計測することを特徴とする最適
化排他的二値化相関計測装置。
5. An array element photodetector for receiving measurement light, a single element photodetector for receiving a part of the measurement light, a measurement signal output from the array element photodetector, and a single element photodetector. What is claimed is: 1. An optimized exclusive binary correlation measuring device comprising: a correlation calculating unit for obtaining a correlation between a reference signal to be output; and the correlation calculating unit compares respective signal values of the reference signal and the measurement signal.
This is to binarize the measurement signal exclusively according to whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same, and optimized as a criterion for determining whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same. An optimization exclusive feature characterized by having an allowable error width, optimizing exclusive binarization of the measurement signal based on a relationship between the reference signal, the measurement signal, and the allowable error width, and measuring a correlation between the reference signal and the measurement signal. Binary correlation measurement device.
【請求項6】 許容誤差幅は,計測環境に応じて定める
ものであり,参照信号と計測信号の差と最適化された該
許容誤差幅の大小関係に応じて排他的二値化を行なうも
のであることを特徴とする請求項5に記載の最適化排他
的二値化相関計測装置。
6. An allowable error width is determined according to a measurement environment, and performs an exclusive binarization according to a magnitude relation between a difference between a reference signal and a measurement signal and the optimized allowable error width. The optimized exclusive binary correlation measurement apparatus according to claim 5, wherein:
【請求項7】相関ピークの期待値と相関が無い部分の期
待値の差を,これらの期待値のゆらぎの大きさで割った
量をSN比とした時,SN比が最大になるように該許容
誤差幅を最適化することを特徴とする請求項5または6
に記載の最適化排他的二値化相関計測装置。
7. When the SN ratio is obtained by dividing the difference between the expected value of the correlation peak and the expected value of a portion having no correlation by the magnitude of the fluctuation of the expected value, the SN ratio is maximized. 7. The method according to claim 5, wherein the allowable error width is optimized.
2. The optimized exclusive binary correlation measurement device according to item 1.
【請求項8】参照信号と移動する計測対象の信号である
計測信号の相関を計測するプログラムにおいて,参照信
号と計測信号のそれぞれの信号値を比較し,参照信号と
計測信号の値が同じか否かに応じて計測信号を排他的に
二値化するものであり,参照信号と計測信号の値が同じ
か否かを判定する基準として最適化された許容誤差幅を
もたせ,参照信号と計測信号と該許容誤差幅との関係に
より計測信号に対して排他的二値化をし,参照信号と計
測信号の相関を計測することにより最適化排他的二値化
相関計測を実行することを特徴とするプログラム。
8. A program for measuring a correlation between a reference signal and a measurement signal which is a moving measurement object signal, comparing respective signal values of the reference signal and the measurement signal, and determining whether the values of the reference signal and the measurement signal are the same. This is to binarize the measurement signal exclusively according to whether the reference signal and the measurement signal have the same allowable error width as a criterion for judging whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same. Exclusive binarization of the measurement signal based on the relationship between the signal and the permissible error width, and execution of the optimized exclusive binarization correlation measurement by measuring the correlation between the reference signal and the measurement signal. And the program.
【請求項9】最適化排他的二値化相関計算を最適化する
プログラムにおいて,参照信号と計測信号のそれぞれの
信号値を比較し,参照信号と計測信号の値が同じか否か
に応じて計測信号を排他的に二値化するものであり,参
照信号と計測信号の値が同じか否かを判定する基準とし
て許容誤差幅をもたせ,参照信号と計測信号と該許容誤
差幅との関係により計測信号に対して排他的二値化をす
るものであって,許容誤差幅は,計測環境に応じて定め
るものであり,相関ピークの期待値と相関が無い部分の
期待値の差を,これらの期待値のゆらぎの大きさで割っ
た量をSN比とした時,SN比が最大になるように最適
化された該許容誤差幅を求めることを特徴とするプログ
ラム。
9. A program for optimizing an optimized exclusive binary correlation calculation, compares respective signal values of a reference signal and a measurement signal, and determines whether the reference signal and the measurement signal have the same value. This is to binarize the measurement signal exclusively, and to give an allowable error width as a criterion for judging whether the value of the reference signal and the measurement signal are the same, and to determine the relationship between the reference signal, the measurement signal and the allowable error width. Is used to exclusively binarize the measurement signal, and the permissible error width is determined according to the measurement environment, and the difference between the expected value of the correlation peak and the expected value of the uncorrelated portion is calculated by: A program characterized in that when an SN ratio is an amount obtained by dividing the expected value fluctuation, the allowable error width optimized so as to maximize the SN ratio is obtained.
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