JP2979910B2 - 画像目標検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像信号内から目標
を自動検出するための、画像目標検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像信号内から目標を検出す
るための２値化処理の前に、目標を強調しノイズを抑圧
する前処理が行われている。一般的な前処理としてコン
トラストフィルタ、ラプラシアンフィルタ、メディアン
差分フィルタ等を用いた処理が使用されている。これら
のフィルタは画像の高周波成分つまり目標信号成分を強
調し、低周波成分つまりノイズ成分を抑圧する。そのた
め、従来の前処理手法では高周波成分を含むショットノ
イズも強調されてしまう。

【０００３】図４７は、従来の画像目標検出装置の構成
を示す一例であり、１は入力画像、２はＡ／Ｄ変換回
路、３はビデオＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）、４は前処理回路、５はしきい値演算回
路、６は２値化回路、７は目標判定回路である。

【０００４】図４５は、前処理回路４の一例として構成
要素の一つがコントラストフィルタである時の概念を示
すゲートの図であり、１２は中心画素、１７は中心画素
から画素数ｄ離れた背景領域の画素を示す。以下にコン
トラストフィルタによる処理の一例として、背景領域の
画素の最大輝度を用いる例を示す。 Ｐａ＝Ｐｉ−Ｐｍａｘ （Ｐｉ＞Ｐｍａｘ）・・・・・（１） ０ （Ｐｉ≦Ｐｍａｘ）

【０００５】ここで、中心画素の輝度をＰｉ、中心画素
から画素数ｄ離れた背景領域の画素の最大輝度をＰｍａ
ｘとすると、コントラストフィルタによる処理を行った
後の中心画素の輝度Ｐａは式（１）に従って演算され
る。コントラストフィルタによる前処理は、図４５に示
すゲートを一画素づつずらして全画面に対してフィルタ
処理を行う事である。

【０００６】入力画像１は、Ａ／Ｄ変換回路２によって
ディジタル化され、ビデオＲＡＭ３に入力される。そし
て、ディジタル化された画像信号はビデオＲＡＭ３に入
力されると同時に前処理回路４に向け出力される。前処
理回路４は、入力された画像信号を図４５に示すゲート
のコントラストフィルタで式（１）を用いた前処理を行
い、処理後の画像信号をしきい値演算回路５と２値化回
路６に出力する。 ｔ１＝ｋ１×σ＋Ｂａｖｅ・・・・・・・・・・・・・（２） ｋ１：定数 Ｂｖａｒ：輝度平均 σ：輝度分散

【０００７】しきい値演算回路５は、入力された画像信
号の平均輝度Ｂａｖｅと分散σとからしきい値ｔ１を式
（２）に従って演算し、その値を２値化回路６に出力す
る。２値化回路６は前処理後の画像信号としきい値ｔ１
で２値化しその結果を目標判定回路７へ出力する。さら
に、目標判定回路７においては、２値化回路から出力さ
れた２値化画像信号より目標を検出し、有意な目標を検
出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図３、図４、図１０及
び図１１は、画面上の輝度分布を示した図である。図３
は微小目標を含む画像の一部、図４は図３の画像中心を
含む断面の輝度分布、図１０はショットノイズ画面の一
部、図１１は図１０の画像中心を含む断面の輝度分布を
示す。

【０００９】図１０に示すように、一般に、ショットノ
イズは高輝度で画素単体で出現する。これに対し、図３
に示すように目標の信号は、目標の見張り角が画像検出
素子の瞬時視野より小さい微小目標を観察した場合で
も、光学系のぼけの影響があるためピーク信号の回りの
輝度の低い信号が存在しており、複数画素でその信号を
検出することができる。

【００１０】しかしながら、図３、図１０に画素数ｄが
光学系のぼけに対して十分に大きいときは、目標信号と
共にショットノイズまでもが強調されてしまう。また、
図４５に示すようなコントラストフィルタで前処理を行
うと画素数ｄが光学系ぼけに対して小さいとき、ショッ
トノイズは一画素レベルで発生するために十分に強調さ
れるのに対し、目標信号は光学系のぼけのために逆に抑
圧されてしまう。結果として、ショットノイズと目標信
号とを区別する情報を失ってしまっている。

【００１１】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、誤警報が少なく目標識別性能に
優れた画像目標検出装置を得ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像目標
検出装置は、入力画像を記憶する記憶手段と、この記憶
手段から出力される画像を並列に異なる前処理をする複
数の前処理回路と、前記複数の前処理回路に対応して設
けられ、前記複数の前処理回路より出力された画像の輝
度及び分散を計測し、しきい値を演算する複数のしきい
値演算回路と、前記複数の前処理回路に対応して設けら
れ、前記複数の前処理回路の画像出力を前記複数のしき
い値によって２値化し、２値化画像として出力する複数
の２値化回路と、前記複数の２値化回路の画像出力を論
理演算する論理演算回路と、前記論理演算回路の出力か
ら有意目標を検出する目標判定回路とより構成されたも
のである。

【００１３】また、この発明に係る画像目標検出装置
は、入力画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から
出力される画像を並列に異なる前処理をする複数の前処
理回路と、前記複数の前処理回路に対応して設けられ、
前記複数の前処理回路より出力された画像の輝度及び分
散を計測し、しきい値を演算する複数のしきい値演算回
路と、前記複数の前処理回路に対応して設けられ、前記
複数の前処理回路の画像出力を前記複数のしきい値によ
って２値化し、２値化画像として出力する複数の２値化
回路と、前記複数の２値化回路の画像出力を論理演算す
る論理演算回路と、複数の２値化回路から出力された２
値化画像からの特徴量として面積、形状、重心等を演算
し、結果を出力する複数の特徴量演算回路と、前記論理
演算回路の出力と上記複数の特徴量演算回路の出力とに
より有意目標を検出、識別する目標識別回路と、前記目
標識別回路の出力を受けて目標候補として判定された領
域に対してしきい値を再設定するしきい値再設定回路と
より構成されたものである。

【００１４】

【作用】この発明は、複数の異なる前処理回路の出力を
それぞれ２値化しその出力を論理演算することで目標を
判定することができる。

【００１５】また、この発明は、複数の異なる前処理回
路の出力をそれぞれ２値化しその出力を論理演算するこ
とで目標を判定すると共に、２値化した画像データの特
徴量を計算することで目標の識別することができる。

【００１６】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の実施例１を示す画像目標
検出装置のブロック図である。図中１から７は、従来の
装置と同等または同一であり、８は論理演算回路であ
る。またこの実施例の前処理回路は、構成要素の一つが
コントラストフィルタで、処理手法は図４５に示すゲー
トを左側から一画素づつずらした場合である。

【００１７】図１に示す実施例においては、入力画像１
は、Ａ／Ｄ変換回路２でディジタル化され、ディジタル
化された画像信号はビデオＲＡＭ３に入力される。そし
て、ディジタル化された画像信号は、ビデオＲＡＭ３に
入力されると同時に前処理回路４ａ及び４ｂに出力され
る。前処理回路４ａに入力された画像信号は、図４５に
示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけと比べて十分大き
い画素数ｄ１のコントラストフィルタで式（１）を用い
た前処理が行われ、処理後の画像信号をしきい値演算回
路５ａ及び２値化回路６ａに出力する。また、前処理回
路４ｂに入力された画像信号は、図４５に示すゲートで
画素数ｄが光学系のぼけと比べて小さい画素数ｄ２のコ
ントラストフィルタで式（１）を用いた前処理が行わ
れ、処理後の画像信号をしきい値演算回路５ｂ及び２値
化回路６ｂに出力する。しきい値演算回路５ａ、５ｂ
は、入力された画像信号の平均輝度Ｂａｖｅと分散σと
からしきい値を式（２）に従って演算し、演算結果をそ
れぞれに対応する２値化回路６ａ、６ｂに出力する。前
処理回路４ａ、４ｂの画像出力としきい値演算回路５
ａ、５ｂで演算されたしきい値が入力された２値化回路
６ａ、６ｂは、２値化を行いそれぞれの２値化画像を論
理演算回路８に出力する。この実施例においては論理演
算回路８は、入力された２つの２値化画像のＸＯＲ演算
を行い目標判定回路７に出力する。目標判定回路７は、
入力された２値化画像から優位目標を検出する。

【００１８】図３〜図１６は、この発明による画像目標
検出装置で一画素程度の微小目標またはショットノイズ
を検出する場合の例を示す図である。図中１２は中心画
素、１３は光学系のぼけによる広がり、１４は画像信号
の一部、１５はしきい値、１６は２値化した信号を示
す。図３〜図９は、撮像装置が微小目標を捕らえた場合
を示している。図３は実画像の微小目標を中心に示した
図で、ピーク信号の周囲には光学系のぼけに起因する目
標信号が存在している。図４は図３の中心画素を通る断
面の輝度分布を示した図、図５は図４５に示すゲートで
画素数ｄが光学系のぼけに対して十分大きい画素数ｄ１
のコントラストフィルタで前処理を行った画像の中心画
素を通る断面輝度分布を示した図、図６は図５をしきい
値ｔ１で２値化した図、図７は図４５に示すゲートで画
素数ｄが光学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のコン
トラストフィルタで前処理を行った画像の中心画素を通
る断面の輝度分布を示した図、図８は図７をしきい値ｔ
１で２値化した図、図９は図６と図８のＸＯＲ演算を行
った図である。図１０〜図１６は、画像目標検出装置回
路のショットノイズの場合を示しており、この場合、ピ
ーク信号は通常画素単位で発生するために、ピーク信号
の周囲には図３に示すような光学系のぼけに起因する信
号は存在しないことを示している。図１０は実際の画像
のショットノイズを中心に示した図、図１１は図１０の
中心画素を通る断面の輝度分布を示した図、図１２は図
４５に示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけに対して十
分大きい画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理を
行った画像の中心画素を通る断面輝度分布を示した図、
図１３は図１２をしきい値ｔ１で２値化した図、図１４
は図４５に示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけに対し
て小さい画素数ｄ２のコントラストフィルタで前処理を
行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図、図１５は図１４をしきい値ｔ１で２値化した図、図
１６は図１３と図１５のＸＯＲ演算を行った図である。

【００１９】この発明による装置では、まず、図４５に
示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけに対して十分大き
い画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理を施すと
図５及び図１２のように目標信号のみならずショットノ
イズも強調される。これだけでは、従来と同じく目標信
号及びショットノイズは同一と見なされるため判別でき
ない。

【００２０】次に、この発明による装置の特徴である別
の前処理回路４ｂにより図４５に示すゲートで画素数ｄ
が光学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のコントラス
トフィルタの前処理を施す。これにより、図７及び図１
４に示すように、ショットノイズのみ強調され目標信号
はショットノイズと比較して余り強調されない。ここ
で、この２つの異なる前処理を行った画像、図５と図７
及び図１２と図１４をそれぞれ２値化した画像、図６と
図８及び図１３と図１５をそれぞれＸＯＲ演算すると図
９及び図１６となる。図９に示されるように目標信号は
画素数ｄ１のコントラストフィルタによる処理のみでし
か強調されないためにＸＯＲ演算を行うと目標信号が検
出される。それに対して図１６に示すようにショットノ
イズは、画素数ｄ１及びｄ２のコントラストフィルタに
よる処理でともに強調されるために、ＸＯＲ演算を行う
と信号として現れなくなる。その結果、実目標とショッ
トノイズとを区別することが可能となる。

【００２１】実施例２．次に、実施例１で用いたブロッ
ク図で前処理回路の構成要素が異なるときの例を以下に
示す。なお、ブロック図については実施例１と同様であ
る。また、この実施例の前処理回路は、構成要素の一つ
がコントラストフィルタである場合を示している。

【００２２】図１に示す実施例においては、入力画像１
は、Ａ／Ｄ変換回路２でディジタル化され、ディジタル
化された画像信号はビデオＲＡＭ３に入力される。そし
て、ディジタル化された画像信号は、ビデオＲＡＭ３に
入力されると同時に前処理回路４ａ及び４ｂに出力され
る。前処理回路４ａに入力された画像信号は、図４５に
示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけと比べて十分大き
い画素数ｄ１のコントラストフィルタを全画面の左側よ
り一画素づつずらしながら式（１）を用いた前処理が行
われ、処理後の画像信号をしきい値演算回路５ａ及び２
値化回路６ａに出力する。また、前処理回路４ｂに入力
された画像信号は、図４５に示すゲートで画素数ｄが光
学系のぼけと比べて十分大きい画素数ｄ１のコントラス
トフィルタを全画面の右側より一画素づつずらしながら
式（１）を用いた前処理が行われ、処理後の画像信号を
しきい値演算回路５ｂ及び２値化回路６ｂに出力する。
しきい値演算回路５ａ、５ｂは、入力された画像信号の
平均輝度Ｂａｖｅと分散σとからしきい値を式（２）に
従って演算し、その演算結果をそれぞれに対応する２値
化回路６ａ、６ｂに出力する。前処理回路４ａ、４ｂの
画像出力としきい値演算回路５ａ、５ｂで演算されたし
きい値が入力され２値化回路６ａ、６ｂは、２値化を行
いそれぞれの２値化画像を論理演算回路８に出力する。
この実施例においては、論理演算回路８は、入力された
２つの２値化画像のＡＮＤ演算を行い目標判定回路７に
出力する。目標判定回路７は、入力された２値化画像か
ら優位目標を検出する。

【００２３】図１７〜図１９は図３に示す画像を図４５
に示すゲートを右側から一画素づつずらしながら前処理
をした図、図２０〜図２６は微小目標と比較して十分に
大きなクラッタを示した図である。図中１８は雲を想定
したクラッタを示す。図１７は図３を図４５に示すゲー
トで画素数ｄが光学系のぼけに対して十分大きい画素数
ｄ１のコントラストフィルタを右側から一画素づつずら
して前処理を行った画像の中心画素を通る断面輝度分布
を示した図、図１８は図１７をしきい値ｔ１で２値化し
た図、図１９は図６と図１８のＡＮＤ演算を行った図で
ある。図２０は微小目標と比較して十分に大きなクラッ
タを捕らえた場合の画面、図２１は図２０の画像の断面
の輝度分布、図２２は図４５に示すゲートで画素数ｄが
光学系のぼけに対して十分大きい画素数ｄ１のコントラ
ストフィルタを左側から一画素づつずらして前処理を行
った画像の中心画素を通る断面輝度分布を示した図、図
２３は図２２をしきい値ｔ１で２値化した図、図２４は
図４５に示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけに対して
十分大きい画素数ｄ１のコントラストフィルタを右側か
ら一画素づつずらして前処理を行った画像の中心画素を
通る断面輝度分布を示した図、図２５は図２４をしきい
値ｔ１で２値化した図、図２６は図２３と図２５のＡＮ
Ｄ演算を行った図である。

【００２４】この発明による装置では、まず左側からの
前処理を施すと図５及び図２２のように目標のみならず
クラッタの輝度が大きいほうに変化しているエッジ部分
も強調され、２値化を行うと図６と図２３のように共に
目標信号として検出される。また、右側から前処理を施
すと図１７及び図２４のように先と同様に目標のみなら
ずクラッタの輝度が大きいほうに変化しているエッジ部
分も強調され、２値化を行うと図１８と図２５のように
共に目標信号として検出さる。これだけは、従来と同じ
く目標信号及びクラッタのエッジ部分は同一と見なされ
るために判断できない。

【００２５】次に、この発明による装置の特徴である別
の前処理回路４ｂで、図４の画像に対して左側から前処
理した画像の２値化画像図６と右側から前処理した画像
の２値化画像図１８では同じ場所にピークを持つので図
１９に示すようにＡＮＤ演算を行うと信号が現れる。こ
れに対して、図２１の画像に対して左側から前処理した
画像の２値化画像図２３と右側から前処理した画像の２
値化画像図２５は異なる場所にピークを持つので図２６
に示すようにＡＮＤ演算を行うと信号が現れなくなる。
この結果、微小目標とクラッタのエッジとを区別するこ
とが可能となる。

【００２６】また、実施例１及び実施例２で示した前処
理回路を組み合わせ４つの前処理回路を設けた場合は、
論理演算回路で図４５に示すゲートで画素数ｄが光学系
のぼけと比べて十分大きい画素数ｄ１のコントラストフ
ィルタを全画面の左側より一画素づつずらしながら前処
理を行った画像と図４５に示すゲートで画素数ｄが光学
系のぼけと比べて十分大きい画素数ｄ１のコントラスト
フィルタ全画面の右側より一画素づつずらしながら全処
理を行った画像とをＡＮＤ演算し、また図４５に示すゲ
ート画素数ｄが光学系のぼけと比べて小さい画素数ｄ２
のコントラストフィルタを全画面の左側より一画素づつ
ずらしながら前処理を行った画像と図４５に示すゲート
で画素数ｄが光学系のぼけと比べて小さい画素数ｄ２の
コントラストフィルタを全画面の右側より一画素づつず
らしながら前処理を行った画像とをＡＮＤ演算し、その
後２つのＡＮＤ演算の結果をＸＯＲ演算することで、更
に目標判定能力の向上が可能である。このように、前処
理回路を更に増やし、その前処理回路の特性に応じ論理
演算を行うことにより目標判定能力の向上が可能であ
る。

【００２７】実施例３．ところで実施例１及び実施例２
においては、前処理回路の一例として構成要素の一つが
コントラストフィルタである時について述べたが、前処
理回路の構成要素の一つが他のフィルタである場合を以
下に示す。なお、ブロック図については実施例１及び実
施例２と同様である。しかしながら、この実施例の前処
理回路は、この構成要素の一つがラプラシアンフィルタ
である場合を示している。

【００２８】図４６は、ラプラシアンフィルタの概念を
示すゲートの図であり、１２は中心画素、１７は中心画
素から画素数ｄ離れた背景領域の画素を示す。以下にラ
プラシアンフィルタによる処理の一例として、背景領域
の全画素を用いる例を示す。 Ｐａ２＝Ｐｉ−Ｐａｒｄ・・・・・・（３）

【００２９】ここで、中心画素の輝度をＰｉ、中心画素
から画素数ｄ離れた背景領域の画素の平均輝度をＰａｒ
ｄとすると、ラプラシアンフィルタによる処理を行った
後の中心画素の輝度Ｐａ２は、式（３）に従って演算さ
れる。ラプラシアンフィルタによる前処理は、図４６に
示すゲートを一画素づつずらして全画面に対してフィル
タ処理を行う事である。

【００３０】実施例１及び実施例２と同様にビデオＲＡ
Ｍ３の出力は前処理回路４ａ及び４ｂに入力される。前
処理回路４ａに入力された画像信号は、図４６に示すゲ
ートで画素数ｄが光学系のぼけと比べて十分大きい画素
数ｄ１のラプラシアンフィルタで式（３）を用いた前処
理が行われ、処理後の画像信号をしきい値演算回路５ａ
及び２値化回路６ａに出力する。また、前処理回路４ｂ
に入力された画像信号は、図４６に示すゲートで画素数
ｄが光学系のぼけと比べて小さい画素数ｄ２のラプラシ
アンフィルタで式（３）を用いた前処理が行われ、処理
後の画像信号をしきい値演算回路５ｂ及び２値化回路６
ｂに出力する。それぞれに出力された処理後の画像信号
は実施例１に示したの同様の処理が施され優位目標を検
出する。

【００３１】図２７〜図３６は、ラプラシアンフィルタ
を用いた場合の一画素程度の微小目標またはショットノ
イズを検出する場合の例を示す図である。図２７〜図３
１は、撮像装置が微小目標を捕らえた場合を示してい
る。図２７は図３を図４６に示すゲートで画素数ｄが光
学系のぼけに対して十分大きい画素数ｄ１のラプラシア
ンフィルタで前処理を行った画像の中心画素を通る断面
輝度分布を示した図、図２８は図２７をしきい値ｔ１で
２値化した図、図２９は図３を図４６に示すゲートで画
素数ｄが光学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のラプ
ラシアンフィルタで前処理を行った画像の中心画素を通
る断面の輝度分布を示した図、図３０は図２９をしきい
値ｔ１で２値化した図、図３１は図２８と図３０のＸＯ
Ｒ演算を行った図である。図３２〜図３６は、画像目標
検出装置回路のショットノイズの場合を示す図である。
図３２は図１０を図４６に示すゲートで画素数ｄが光学
系のぼけに対して十分大きい画素数ｄ１のラプラシアン
フィルタで前処理を行った画像の中心画像を通る断面輝
度分布を示した図、図３３は図３２をしきい値ｔ１で２
値化した図、図３４は図４６に示すゲートで画素数ｄが
光学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のラプラシアン
フィルタで前処理を行った画像の中心画素を通る断面の
輝度分布を示した図、図３５は図３４をしきい値ｔｌで
２値化した図、図３６は図３３と図３５のＸＯＲ演算を
行った図である。

【００３２】この発明による装置では、まず、図４６に
示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけに対して十分大き
い画素数ｄ１のラプラシアンフィルタで前処理を施すと
図２７及び図３２のように目標信号のみならずショット
ノイズも強調される。これだけでは、従来と同じく目標
信号及びショットノイズは同一と見なされるために判別
できない。

【００３３】次に、この発明による装置の特徴である別
の前処理回路により図４６に示すゲートで画素数ｄが光
学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のラプラシアンフ
ィルタの前処理を施す。これにより、図２９及び図３４
に示すように、ショットノイズのみ強調され目標信号は
ショットノイズと比較して余り強調されない。ここで、
この２つの異なる前処理を行った画像、図２７と図２９
及び図３２と図３４をそれぞれ２値化した画像、図２８
と図３０及び図３３と図３５をそれぞれＸＯＲ演算する
と図３１及び図３６となる。図３１に示されるように目
標信号は画素数ｄ１のラプラシアンフィルタによる処理
のみでしか強調されないためにＸＯＲ演算を行うと目標
信号が検出される。それに対して図３６に示すようにシ
ョットノイズは、画素数ｄ１及びｄ２のラプラシアンフ
ィルタによる処理でともに強調されるために、ＸＯＲ演
算を行うと信号として現れなくなる。その結果、実目標
とショットノイズとを区別することが可能となる。

【００３４】実施例４．実施例１〜３においては、複数
の前処理回路の構成要素が同種のフィルタを複数用いた
例について述べたが、複数の前処理回路の構成要素が異
種のフィルタを用いた例について以下に述べる。なお、
ブロック図については実施例１〜３と同様である。この
実施例では一つの前処理回路の構成要素がコントラスト
フィルタ、他方の前処理回路の構成要素がラプラシアン
フィルタである場合を示している。

【００３５】実施例１〜３と同様にビデオＲＡＭ３の出
力は前処理回路４ａ及び４ｂに入力される。前処理回路
４ａに入力された画像信号は、図４５に示すゲートで画
素数ｄが光学系のぼけと比べて十分大きい画素数ｄ１の
コントラストフィルタで式（１）を用いた前処理が行わ
れ、処理後の画像信号をしきい値演算回路５ａ及び２値
化回路６ａに出力する。また、前処理回路４ｂに入力さ
れた画像信号は、図４６に示すゲートで画素数ｄが光学
系のぼけと比べて小さい画素数ｄ２のラプラシアンフィ
ルタで式（３）を用いた前処理が行われ、処理後の画像
信号をしきい値演算回路５ｂ及び２値化回路６ｂに出力
する。それぞれに出力された処理後の画像信号は実施例
１に示したの同様の処理が施され優位目標を検出する。

【００３６】図３７は図６と図３０のＸＯＲ演算を行っ
た図である。図３８は図１３と図３５のＸＯＲ演算を行
った図である。

【００３７】この発明による装置では、まず、図４５に
示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけに対して十分大き
い画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理を施すと
図５及び図１２のように目標信号のみならずショットノ
イズも強調される。これだけでは、従来と同じく目標信
号及びショットノイズは同一と見なされるために判別で
きない。

【００３８】次に、この発明による装置の特徴である別
の前処理回路により図４６に示すゲートで画素数ｄが光
学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のラプラシアンフ
ィルタの前処理を施す。これにより、図２９及び図３４
に示すように、ショットノイズのみ強調され目標信号は
ショットノイズと比較して余り強調されない。ここで、
この２つの異なる前処理を行った画像、図５と図２９及
び図１２と図３４をそれぞれ２値化した画像、図６と図
３０及び図１２と図３５をそれぞれＸＯＲ演算すると図
３７及び図３８となる。図３７に示されるように目標信
号は画素数ｄ１のコントラストフィルタによる処理のみ
でしか強調されないためにＸＯＲ演算を行うと目標信号
が検出される。それに対して図３８に示すようにショッ
トノイズは、画素数ｄ１のコントラストフィルタ及び画
素数ｄ２のラプラシアンフィルタによる処理でともに強
調されるために、ＸＯＲ演算を行う信号として現れなく
なる。その結果、実目標とショットノイズとを区別する
ことが可能となる。

【００３９】実施例５．ところで、実施例１〜４におい
ては目標の検出を行うことは可能であるが目標の大き
さ、形状または、目標の種類など目標の特徴を認識する
ことはできない。その欠点を解決するために考えたの
が、以下に示す実施例である。

【００４０】図２は、この発明の別の一実施例で前処理
回路が２つの時のブロック図である。図１から６及び８
は、従来の装置及び実施例１と同等または同一であり、
９は目標識別回路、１０はしきい値再設定回路、１１は
特徴量演算回路である。

【００４１】図２に示す実施例においては、入力画像１
は、Ａ／Ｄ変換回路２でディジタル化され、ディジタル
化された画像信号はビデオＲＡＭ３に入力される。そし
て、ディジタル化された画像信号は、ビデオＲＡＭ３に
入力されると同時に前処理回路４ａ及び４ｂに出力され
る。前処理回路４ａに入力された画像信号は、図４５に
示すゲートで画素数ｄが光学系のぼけと比べて十分大き
い画素数ｄ１のコントラストフィルタで式（１）を用い
た前処理が行われ、処理後の画像信号をしきい値演算回
路５ａ及び２値化回路６ａに出力する。また、前処理回
路４ｂに入力された画像信号は、図４５に示すゲートで
画素数ｄが光学系のぼけと比べて小さい画素数ｄ２のコ
ントラストフィルタで式（１）を用いた前処理が行わ
れ、処理後の画像信号をしきい値演算回路５ｂ及び２値
化回路６ｂに出力する。しきい値演算回路５ａ、５ｂ
は、入力された画像信号の平均輝度Ｂａｖｅと分散σと
からしきい値を式（２）に従って演算し、演算結果をそ
れぞれに対応する２値化回路６ａ、６ｂに出力する。前
処理回路４ａ、４ｂの画像出力としきい値演算回路５
ａ、５ｂで演算されたしきい値が入力された２値化回路
６ａ、６ｂは、２値化を行いそれぞれの２値化画像を論
理演算回路８に出力する。論理演算回路８は、入力され
た２つの２値化画像のＸＯＲ演算を行い目標識別回路９
に出力する。目標識別回路９は、入力された２値化画像
から有意目標を検出する。目標判定回路９の演算結果に
有意目標が存在した場合は、しきい値再設定回路１０に
その結果が出力される。 ｔ２＝ｋ２×σ＋Ｂａｖｅ・・・・・・（４） ｋ２：定数 Ｂｖａｒ：輝度平均 σ：輝度分散 （ｋ２＜ｋ１）

【００４２】しきい値再設定回路１０では先のしきい値
ｔ１より小さいしきい値ｔ２を式（４）により演算しそ
の結果を２値化回路６ａ、６ｂに出力する。２値化回路
６ａ、６ｂでは、新たなしきい値ｔ２と再度ビデオＲＡ
Ｍ３からの画像をもとに前処理回路４ａ、４ｂで前処理
された画像とで２値化演算を行い特徴量演算回路１１
ａ、１１ｂに出力する。特徴量演算回路１１ａ、１１ｂ
は、入力された２値化画像から、有意目標の特徴量とし
て面積、形状、重心等を演算し目標識別回路９に出力す
る。目標識別回路９では、特徴量演算回路１１から出力
された異なるフィルタごとの有意目標の面積、形状、重
心等の情報をもとに、有意目標の特徴を認識しその結果
を出力する。

【００４３】次にこの有意目標の特徴を認識する手法を
図３９〜図４４を使用して説明する。ただし、有意目標
の判定は実施例１で示した方法と同様である。実施例５
においては、有意目標の特徴量として面積を用いた例を
示す。

【００４４】図３９は煙突が船尾に配置された艦船のイ
メージ図、図４０は図３９に示す艦船を赤外線撮像装置
で観測した場合の例を示した画像の画像中心を含む断面
の輝度分布を示した図である。図４１は図４５に示すゲ
ートで画素数ｄが光学系のぼけに対して十分大きい画素
数ｄ１のコントラストフィルタで前処理を行った画像の
中心画素を通る断面輝度分布を示した図、図４２は図４
１を第一のしきい値ｔ１より小さい第二のしきい値ｔ２
で２値化した図、図４３は図４５に示すゲートで画素数
ｄが光学系のぼけに対して小さい画素数ｄ２のコントラ
ストフィルタで前処理を行った画像の中心画素を通る断
面の輝度分布を示した図、図４４は図４３を第一のしき
い値ｔ１より小さい第二のしきい値ｔ２で２値化した図
である。

【００４５】この発明による装置では、有意目標と判定
された領域に対してのみ、図４５に示すゲートで画素数
ｄが光学系のぼけに対して十分大きい画素数ｄ１のコン
トラストフィルタで前処理した画像に対して図４２のよ
うに第二のしきい値ｔ２で２値化し、その面積を計測す
る。これだけでは、目標の特徴として大きさのみしか認
識できず、図３９に示すような船尾に煙突があるという
形状的な特徴の認識はできない。

【００４６】次に、この発明の特徴である別の前処理回
路の画素数ｄ２のコントラストフィルタで前処理した画
像図４３に対して図４４のように第２のしきい値ｔ２で
２値化し、その面積を計測する。ところで、前述したよ
うに画素数ｄが光学系ぼけに対して小さいフィルタを用
いるとショットノイズのように高周波成分の信号が強調
され、画素数ｄが光学系のぼけに対して十分に大きいと
きは、ある程度広がりを持っている信号まで強調され
る。この特性より、図４４に示すように有意目標の高周
波成分、つまり図３９の煙突の部分のみ強調される。こ
れより、図４２及び図４４の２値化画像から目標の大き
さ、形状等の目標の特徴を認識することができる。

【００４７】以上述べたように、実施例５は実施例１〜
４と比較して目標を識別する機能が付加されている利点
がある。しかしながら、機能が複雑になるという欠点も
あり、いずれの構成を選択するかは、運用要求により決
定される。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、この発明によればノイズ
と目標との識別性能及び目標間の識別性能に優れた画像
目標検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１〜４による画像目標検出装
置を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例５による画像目標検出装置を
示すブロック図である。

【図３】微小目標を含む画像の一部である。

【図４】図３の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図５】画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理を
行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した図
である。

【図６】図５をしきい値ｔ１で２値化した図である。

【図７】画素数ｄ２のコントラストフィルタで前処理を
行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した図
である。

【図８】図７をしきい値ｔ１で２値化した図である。

【図９】図６と図８のＸＯＲ演算した図である。

【図１０】ショットノイズを含む画像の一部である。

【図１１】図１０の中心画素を通る断面の輝度分布を示
した図である。

【図１２】画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理
を行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図１３】図１２をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図１４】画素数ｄ２のコントラストフィルタで前処理
を行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図１５】図１４をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図１６】図１３と図１５のＸＯＲ演算した図である。

【図１７】図４を画素数ｄ１のコントラストフィルタで
右側から一画素づつずらして前処理を行った画像の中心
画素を通る断面の輝度分布を示した図である。

【図１８】図１７をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図１９】図６と図１８のＡＮＤ演算した図である。

【図２０】クラッタを捕らえた場合の画面である。

【図２１】図２０の画面の断面の輝度分布を示した図で
ある。

【図２２】図２１を画素数ｄ１のコントラストフィルタ
で左側から一画素づつずらして前処理を行った画像の中
心画素を通る断面の輝度分布を示した図である。

【図２３】図２２をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図２４】図２１を画素数ｄ１のコントラストフィルタ
で右側から一画素づつずらして前処理を行った画像の中
心画素を通る断面の輝度分布を示した図である。

【図２５】図２４をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図２６】図２３と図２５のＡＮＤ演算した図である。

【図２７】画素数ｄ１のラプラシアンフィルタで前処理
を行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図２８】図２７をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図２９】画素数ｄ２のラプラシアンフィルタで前処理
を行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図３０】図２９をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図３１】図２８と図３０のＸＯＲ演算した図でる。

【図３２】画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理
を行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図３３】図３２をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図３４】画素数ｄ２のコントラストフィルタで前処理
を行った画像の中心画素を通る断面の輝度分布を示した
図である。

【図３５】図３４をしきい値ｔ１で２値化した図であ
る。

【図３６】図３３と図３５のＸＯＲ演算した図である。

【図３７】図６と図３０のＸＯＲ演算した図である。

【図３８】図１３と図３５のＸＯＲ演算した図である。

【図３９】煙突が船尾に配置された艦船のイメージ図で
ある。

【図４０】第３９の赤外線撮像装置で観察した場合の画
像の中心を含む断面の輝度分布を示した図である。

【図４１】画素数ｄ１のコントラストフィルタで前処理
した画像の中心を通る断面の輝度分布を示した図であ
る。

【図４２】図４１をしきい値ｔ２で２値化した図であ
る。

【図４３】画素数ｄ２のコントラストフィルタで前処理
した画像の中心を通る断面の輝度分布を示した図であ
る。

【図４４】図４３にしきい値ｔ２で２値化した図であ
る。

【図４５】コントラストフィルタの概念図の一例であ
る。

【図４６】ラプラシアンフィルタの概念図の一例であ
る。

【図４７】従来の画像目標検出装置の例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ 入力画像 ２ Ａ／Ｄ変換回路 ３ ビデオＲＡＭ ４ 前処理回路 ５ しきい値演算回路 ６ ２値化回路 ７ 目標判定回路 ８ 論理演算回路 ９ 目標識別回路 １０ しきい値再設定回路 １１ 特徴量演算回路 １２ 中心画素 １３ 光学系のぼけによる広がり １４ 画像信号の一部 １５ しきい値 １６ ２値化した信号 １７ 背景領域の画素 １８ クラッタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−6460（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58696（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−307608（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−101179（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−184283（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−9389（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 3/00 - 3/86 G01S 7/00 - 7/66 G01S 13/00 - 17/95 G06T 5/00 - 9/40

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像を記憶する記憶手段と、前記記
   憶手段から出力される画像を並列に異なる前処理をする
   複数の前処理回路と、前記複数の前処理回路に対応して
   設けられ、前記複数の前処理回路より出力された画像の
   輝度及び分散を計測し、しきい値を演算する複数のしき
   い値演算回路と、前記複数の前処理回路に対応して設け
   られ、前記複数の前処理回路の画像出力を前記複数のし
   きい値によって２値化し、２値化画像として出力する複
   数の２値化回路と、前記複数の２値化回路の画像出力を
   論理演算する論理演算回路と、前記論理演算回路の出力
   から有意目標を検出する目標判定回路とを具備したこと
   を特徴とする画像目標検出装置。
2. 【請求項２】 入力画像を記憶する記憶手段と、前記記
   憶手段から出力される画像を並列に異なる前処理をする
   複数の前処理回路と、前記複数の前処理回路に対応して
   設けられ、前記複数の前処理回路より出力された画像の
   輝度及び分散を計測し、しきい値を演算する複数のしき
   い値演算回路と、前記複数の前処理回路に対応して設け
   られ、前記複数の前処理回路の画像出力を前記複数のし
   きい値によって２値化し、２値化画像として出力する複
   数の２値化回路と、前記複数の２値化回路の画像出力を
   論理演算する論理演算回路と、複数の２値化回路から出
   力された２値化画像からの特徴量として面積、形状、重
   心等を演算し、結果を出力する複数の特徴量演算回路
   と、前記論理演算回路の出力と上記複数の特徴量演算回
   路の出力とにより有意目標を検出、識別する目標識別回
   路と、前記目標識別回路の出力を受けて目標候補として
   判定された領域に対してしきい値を再設定するしきい値
   再設定回路とを具備したことを特徴とする画像目標検出
   装置。
3. 【請求項３】 複数の前処理回路の一方が光学系のぼけ
   と比べて大きいゲートで処理を行うフィルタを有し、前
   処理回路の他方は光学系のぼけと比べて小さいゲートで
   処理を行うフィルタを有する事を特徴とする請求項１又
   は２記載の画像目標検出装置。
4. 【請求項４】 前処理回路の一方が全画面の左側よりず
   らして前処理を行い、前処理回路の他方が全画面の右側
   よりずらして前処理を行うことを特徴とする請求項１又
   は２記載の画像目標検出装置。
5. 【請求項５】 前処理回路の一つが光学系のぼけと比べ
   て大きいゲートで処理を行うフィルタを有し、このフィ
   ルタを全画面の左側よりずらして前処理を行い、前処理
   回路の二つ目が光学系のぼけと比べて大きいゲートで処
   理を行うフィルタを有し、このフィルタを全画面の右側
   よりずらして前処理を行い、前処理回路の三つ目が光学
   系のぼけと比べて小さいゲートで処理を行うフィルタを
   有し、このフィルタを全画面の左側よりずらして前処理
   を行い、四つ目が光学系のぼけと比べて小さいゲートで
   処理を行うフィルタを有し、このフィルタを全画面の右
   側よりずらして前処理を行う事を特徴とする請求項１又
   は２記載の画像目標検出装置。