JP3012865B2 - プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法 - Google Patents
プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法Info
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- G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、観測領域に対して相対移動する電荷結合素
子（CCD）からなるアレイまたはマトリクス型センサー
を用いた「プッシュブルーム」（Push−Broom）走査に
よって地球の衛星観測画像を取り込む方法に関する。
子（CCD）からなるアレイまたはマトリクス型センサー
を用いた「プッシュブルーム」（Push−Broom）走査に
よって地球の衛星観測画像を取り込む方法に関する。
「プッシュブルーム」走査の原理を検出素子アレイ１
の場合について図１に示す。
の場合について図１に示す。
検出素子アレイ１を搭載した衛星が移動するに伴い、
該アレイは移動方向（矢印Ｄ）と直交して延在するライ
ンL1,L2,...Lnの列を観測する。装置光学系２は検出素
子の線上に観測場面のライン画像を常時形成し、この場
合の検出素子アレイ１は衛星の速度ベクトルに直交して
拡がる光学系２の焦点面に配置されている。観測場面は
各検出素子の前を通過し、各検出素子は露光時間中の光
束を積分して比例した電荷に変換する。
該アレイは移動方向（矢印Ｄ）と直交して延在するライ
ンL1,L2,...Lnの列を観測する。装置光学系２は検出素
子の線上に観測場面のライン画像を常時形成し、この場
合の検出素子アレイ１は衛星の速度ベクトルに直交して
拡がる光学系２の焦点面に配置されている。観測場面は
各検出素子の前を通過し、各検出素子は露光時間中の光
束を積分して比例した電荷に変換する。
図２は、このようにして撮影された画像を処理するた
めの従来のシステムを示す。
めの従来のシステムを示す。
概略的に、この処理システムは、検出素子アレイ１か
らの出力を処理して増幅するユニット３と、ユニット３
からの出力信号を受信するアナログ−デジタルエンコー
ダ４と、このようにして入手したデジタル画像を衛星か
ら地上へ送信する手段５と、地上で画像を再構成するユ
ニット６とからなっている。
らの出力を処理して増幅するユニット３と、ユニット３
からの出力信号を受信するアナログ−デジタルエンコー
ダ４と、このようにして入手したデジタル画像を衛星か
ら地上へ送信する手段５と、地上で画像を再構成するユ
ニット６とからなっている。
特にユニット３はシフトレジスタを備えており、この
シフトレジスタには、アレイ１の各検出素子で積分され
て電荷の形で記憶されている情報が露光時間の終了時に
転送される。それによりシフトレジスタは電荷を電子的
に転送し、受光されて積分された通りの各点の光束に比
例する一連の電圧信号に変換する。
シフトレジスタには、アレイ１の各検出素子で積分され
て電荷の形で記憶されている情報が露光時間の終了時に
転送される。それによりシフトレジスタは電荷を電子的
に転送し、受光されて積分された通りの各点の光束に比
例する一連の電圧信号に変換する。
地上のユニット６は、特に装置の欠陥を補償するため
にデコンボリューション処理を実行して画像を再構成
し、また好適には画像の幾つかの画素を再構成するため
の補間処理も行う。
にデコンボリューション処理を実行して画像を再構成
し、また好適には画像の幾つかの画素を再構成するため
の補間処理も行う。
通常、相次ぐ２本のラインの取り込み時間、すなわち
「サンプリング時間」は、衛星の真下に存在する地表上
の点が、地表に投影された個々の検出素子の大きさに等
しい距離だけ移動する時間である。
「サンプリング時間」は、衛星の真下に存在する地表上
の点が、地表に投影された個々の検出素子の大きさに等
しい距離だけ移動する時間である。
装置の焦点面でみれば、焦点面における個々の検出素
子の寸法の逆数と同等のライン（行）及びカラム（列）
の各サンプリング周波数が生じることになる。
子の寸法の逆数と同等のライン（行）及びカラム（列）
の各サンプリング周波数が生じることになる。
しかしながら、このアプローチでは、装置の変調伝達
関数（MTF）が考慮されていない。
関数（MTF）が考慮されていない。
光学系の変調伝達関数は、種々の周波数を伝達するた
めのシステムの適合性を表わす空間周波数の関数であ
り、これは、システムによる観測場面におけるコントラ
ストの再現特性である。
めのシステムの適合性を表わす空間周波数の関数であ
り、これは、システムによる観測場面におけるコントラ
ストの再現特性である。
プッシュブルーム方式の画像取り込みでは、変調伝達
関数は主にシステムの光学系、スメア効果（動きによる
コントラスト減少）、および検出素子に依存している。
関数は主にシステムの光学系、スメア効果（動きによる
コントラスト減少）、および検出素子に依存している。
観測システムには、MTFが無視できるカットオフ周波
数fcの特性が与えられている。カットオフ周波数は、全
体の変調伝達関数（光学系、スメア、検出素子感光領域
での積分）の一因となる作用のそれぞれに関連付けるこ
とができ、総合的なカットオフ周波数は上記３つの関数
値のうちの最小値となる。
数fcの特性が与えられている。カットオフ周波数は、全
体の変調伝達関数（光学系、スメア、検出素子感光領域
での積分）の一因となる作用のそれぞれに関連付けるこ
とができ、総合的なカットオフ周波数は上記３つの関数
値のうちの最小値となる。
感光領域での積分に関連した変調伝達関数は、対応の
カットオフ周波数の１次近似を構成する個々の検出素子
の寸法の逆数に等しい周波数で打消しを行う。
カットオフ周波数の１次近似を構成する個々の検出素子
の寸法の逆数に等しい周波数で打消しを行う。
これは感光領域での積分効果であり、一般に総合的な
カットオフ周波数を決定する。
カットオフ周波数を決定する。
サンプリング周波数feがカットオフ周波数fcに等しい
ような従来の画像取り込み法ではシャノンの条件（fe≧
２・fc）が満たされず、従って疑似解像を招いたりデコ
ンボリューションまたは補間の試みを困難にする大きな
スペクトル折り返し歪みが発生する。
ような従来の画像取り込み法ではシャノンの条件（fe≧
２・fc）が満たされず、従って疑似解像を招いたりデコ
ンボリューションまたは補間の試みを困難にする大きな
スペクトル折り返し歪みが発生する。
本発明の目的は、 ・地上側で満足できる画像の復元および／または補間を
可能にするためスペクトル折り返し歪みを抑制するこ
と、および ・装置のデータ伝送容量を最大限活用するために地上へ
送信される情報の冗長性を最小限に押えること、 を可能にする画像取り込み法を提供することである。
可能にするためスペクトル折り返し歪みを抑制するこ
と、および ・装置のデータ伝送容量を最大限活用するために地上へ
送信される情報の冗長性を最小限に押えること、 を可能にする画像取り込み法を提供することである。
フランス特許出願第2678460号公開公報には、従来と
同様の望遠鏡と個別検出素子を用い、従来の走査装置の
半分のライン及びカラム方向のサンプリングピッチで画
像を記録し再送信できるようにする方法が既に提案され
ている。
同様の望遠鏡と個別検出素子を用い、従来の走査装置の
半分のライン及びカラム方向のサンプリングピッチで画
像を記録し再送信できるようにする方法が既に提案され
ている。
この方法では、図３に示すように、 ・積分時間とサンプリング時間を２分割してカラム
（列）サンプリング周波数がカットオフ周波数の２倍に
等しくなるようにし、 ・ライン（行）については個々の検出素子の大きさの半
分に等しい距離だけ互いにずらした２列の検出素子アレ
イB1とB2による検出結果を重ね合せ、 これらによって重ね合わせサンプリングを実行してい
る。
（列）サンプリング周波数がカットオフ周波数の２倍に
等しくなるようにし、 ・ライン（行）については個々の検出素子の大きさの半
分に等しい距離だけ互いにずらした２列の検出素子アレ
イB1とB2による検出結果を重ね合せ、 これらによって重ね合わせサンプリングを実行してい
る。
２列の検出素子アレイの重ね合わせは、ライン光学分
割器を用るか、または衛星の動きを利用して第２アレイ
の視野を進行方向にサンプリング段の整数倍、およびア
レイの長手方向に半ピッチだけシフトさせることで可能
である。これら２つのサンプリング格子のオフセット量
は、処理で適切に考慮されている場合は画素の半分以外
でも良いが、最適なオフセット値は個々の検出素子のラ
インおよびカラム方向の寸法の半分である。
割器を用るか、または衛星の動きを利用して第２アレイ
の視野を進行方向にサンプリング段の整数倍、およびア
レイの長手方向に半ピッチだけシフトさせることで可能
である。これら２つのサンプリング格子のオフセット量
は、処理で適切に考慮されている場合は画素の半分以外
でも良いが、最適なオフセット値は個々の検出素子のラ
インおよびカラム方向の寸法の半分である。
図４は、このような処理によって得られた画素のマト
リクスを示す。画素XB1はアレイB1で取り込まれた画
素、また画素XB2はアレイB2で取り込まれた画素であ
る。
リクスを示す。画素XB1はアレイB1で取り込まれた画
素、また画素XB2はアレイB2で取り込まれた画素であ
る。
２つのアレイB1とB2の各々は、ライン方向に関して個
々の検出素子の大きさに等しいピッチとカラム方向に関
して検出素子の大きさの半分のピッチとを有する矩形の
サンプリング格子を発生することになり、これら２つの
格子は、個々の検出素子の半分に等しい距離だけオフセ
ットしている。図４に示したように、矩形のサンプリン
グ格子は、ライン方向のピッチとカラム方向のピッチが
共に個々の検出素子の大きさの半分に等しくなるように
インターリーブによって再構成される。
々の検出素子の大きさに等しいピッチとカラム方向に関
して検出素子の大きさの半分のピッチとを有する矩形の
サンプリング格子を発生することになり、これら２つの
格子は、個々の検出素子の半分に等しい距離だけオフセ
ットしている。図４に示したように、矩形のサンプリン
グ格子は、ライン方向のピッチとカラム方向のピッチが
共に個々の検出素子の大きさの半分に等しくなるように
インターリーブによって再構成される。
このようにして、情報レートを４倍にする代わりにシ
ャノンのサンプリング条件を満たす方法が利用可能とな
る。
ャノンのサンプリング条件を満たす方法が利用可能とな
る。
図５は、フランス特許第2678460号公開公報に記載さ
れている取り込み法の適用例で用いられているプッシュ
ブルーム式観測装置のための実際の変調伝達関数（MT
F）のフーリエ平面における表現である。このMTFは、正
規化したライン周波数fxの伝達関数mtflとカラム周波数
fyの伝達関数mtfcとの積として表現されており、これら
２つの関数はSPOT5装置で以下の式により与えられる。
れている取り込み法の適用例で用いられているプッシュ
ブルーム式観測装置のための実際の変調伝達関数（MT
F）のフーリエ平面における表現である。このMTFは、正
規化したライン周波数fxの伝達関数mtflとカラム周波数
fyの伝達関数mtfcとの積として表現されており、これら
２つの関数はSPOT5装置で以下の式により与えられる。
この表現において、変調伝達関数は原点で１に正規化
されており、周波数fxとfyは従来のサンプリング周波数
の２倍に対して正規化され、また複数の曲線は0.01置き
に0.1の値までのレベル曲線を表わす。
されており、周波数fxとfyは従来のサンプリング周波数
の２倍に対して正規化され、また複数の曲線は0.01置き
に0.1の値までのレベル曲線を表わす。
この表現から、変調伝達関数は周波数原のスペクトル
の大部分にわたり小さいこおが分かる。
の大部分にわたり小さいこおが分かる。
関数mtflとmtfcはfx＝fy＝0.5を取り消すので、シャ
ノンの条件が満たされることになる。
ノンの条件が満たされることになる。
すべての有意な情報は本質的に上部の三角形Is、即
ち、フーリエ平面の原点と点（0,0.5）および点（0.5,
0）を頂点とする三角形の内側に含まれる。
ち、フーリエ平面の原点と点（0,0.5）および点（0.5,
0）を頂点とする三角形の内側に含まれる。
レベル0.03のMTF曲線はこの領域に対して正接であ
り、このレベルより下では信号は雑音に埋もれると思わ
れる。この曲線を越えると、即ち上記のように定義した
三角形領域Isの外側になると、信号は利用不可能であ
る。
り、このレベルより下では信号は雑音に埋もれると思わ
れる。この曲線を越えると、即ち上記のように定義した
三角形領域Isの外側になると、信号は利用不可能であ
る。
従って、フランス特許出願第2678460号公開公報に記
載されている技術で提案されているサンプリング方式は
最適ではなく、周波数平面の大部分を無意味に送信して
いると言える。
載されている技術で提案されているサンプリング方式は
最適ではなく、周波数平面の大部分を無意味に送信して
いると言える。
本発明の目的は、上記の欠点を緩和するような画像取
り込み法を提供することであり、スペクトル・エイリア
シングを無視できる程度に抑制しながらも取り込みのデ
ータ・レートを最適化することのできる方法を提供する
ことである。
り込み法を提供することであり、スペクトル・エイリア
シングを無視できる程度に抑制しながらも取り込みのデ
ータ・レートを最適化することのできる方法を提供する
ことである。
ここで、本明細書を通して、変調伝達関数は矩形で対
称的なものであると仮定する。
称的なものであると仮定する。
本発明は、観測領域上を移動する電荷転送型の複数の
検出素子からなる少なくともひとつのアレイまたはマト
リクス型センサーを用いて複数の画素情報を取り込み、
各画素情報互い違いの配列でサンプリングして地球の衛
星観測画像を取り込み処理する方法を提示するものであ
り、特に、前記互い違いのサンプリングのラインピッチ
とカラムピッチを、画像スペクトルが主に充分な変調伝
達関数でスペクトル・エイリアシングを制限するフーリ
エ平面領域内に位置されるように定めることを特徴とす
るものである。
検出素子からなる少なくともひとつのアレイまたはマト
リクス型センサーを用いて複数の画素情報を取り込み、
各画素情報互い違いの配列でサンプリングして地球の衛
星観測画像を取り込み処理する方法を提示するものであ
り、特に、前記互い違いのサンプリングのラインピッチ
とカラムピッチを、画像スペクトルが主に充分な変調伝
達関数でスペクトル・エイリアシングを制限するフーリ
エ平面領域内に位置されるように定めることを特徴とす
るものである。
前述のフランス特許出願第2678460号公開公報に記載
された方法と比べて、本発明では地表の任意画像領域に
対応する伝送レートは２分の１となる。
された方法と比べて、本発明では地表の任意画像領域に
対応する伝送レートは２分の１となる。
本発明の特に好ましい実施態様によれば、互いに同一
ピッチでそれぞれ移動方向と直交する方向に配列された
複数の検出素子からなる少なくとも二列のアレイまたは
マトリクス型センサーを用いて地球の衛星観測画像を取
り込み処理する方法が提供され、この場合、上記二列の
センサーは互いに前記移動方向と平行な方向に関しては
検出素子の個々のピッチの整数＋整数分の１に相当する
分だけオフセットされ、前記移動方向に対して直交する
方向に関しては前記検出素子の個々のピッチの整数分の
１だけ相対的にオフセットされており、また、この方法
は、前記２列のセンサーのサンプリング時間を個々の検
出素子のカットオフ周波数の逆数に等しくする点に特徴
がある。
ピッチでそれぞれ移動方向と直交する方向に配列された
複数の検出素子からなる少なくとも二列のアレイまたは
マトリクス型センサーを用いて地球の衛星観測画像を取
り込み処理する方法が提供され、この場合、上記二列の
センサーは互いに前記移動方向と平行な方向に関しては
検出素子の個々のピッチの整数＋整数分の１に相当する
分だけオフセットされ、前記移動方向に対して直交する
方向に関しては前記検出素子の個々のピッチの整数分の
１だけ相対的にオフセットされており、また、この方法
は、前記２列のセンサーのサンプリング時間を個々の検
出素子のカットオフ周波数の逆数に等しくする点に特徴
がある。
本発明の別の有利な実施態様では、複数の検出素子を
そのカットオフ周波数の逆数に対応するピッチｐで配列
してなる少なくともひとつのアレイまたはマトリクス型
センサーを用いて地球の衛星観測画像を取り込み処理す
る方法が提供され、この方法は、前記センサーが移動面
内でその移動方向に対してα＝1/n（但し、ｎは整数）
の角度に向けられている点と、個々の検出素子のサンプ
リング時間が変位 に対応している点に特徴がある。従って、矩形のサンプ
リング格子はサブサテライト点（subsatellite point）
の速度およびその垂直位置で定まる幾何学条件で生成さ
れることになり、前記２方向でのサンプリングピッチは に等しい。またサンプリングは、係数 で観測走査幅が減少する代わりに同じ係数分だけ高密度
化する。
そのカットオフ周波数の逆数に対応するピッチｐで配列
してなる少なくともひとつのアレイまたはマトリクス型
センサーを用いて地球の衛星観測画像を取り込み処理す
る方法が提供され、この方法は、前記センサーが移動面
内でその移動方向に対してα＝1/n（但し、ｎは整数）
の角度に向けられている点と、個々の検出素子のサンプ
リング時間が変位 に対応している点に特徴がある。従って、矩形のサンプ
リング格子はサブサテライト点（subsatellite point）
の速度およびその垂直位置で定まる幾何学条件で生成さ
れることになり、前記２方向でのサンプリングピッチは に等しい。またサンプリングは、係数 で観測走査幅が減少する代わりに同じ係数分だけ高密度
化する。
本発明の更に別の有利な実施態様では、複数の検出素
子からなる単一のアレイまたはマトリクス型センサーを
用いて、前記検出素子のカットオフ周波数の逆数に対応
するサンプリング時間で地球の衛星観測画像を取り込み
処理する方法が提供され、この方法は、入手した画素情
報を少なくとも４つの隣り合う画素のグループ毎にまと
めて互い違いの配列でサンプリングし、サンプリング結
果の２本の走査線間のピッチを当初の画素マトリクスの
２本の隣接ライン間のピッチに対応させる点に特徴があ
る。
子からなる単一のアレイまたはマトリクス型センサーを
用いて、前記検出素子のカットオフ周波数の逆数に対応
するサンプリング時間で地球の衛星観測画像を取り込み
処理する方法が提供され、この方法は、入手した画素情
報を少なくとも４つの隣り合う画素のグループ毎にまと
めて互い違いの配列でサンプリングし、サンプリング結
果の２本の走査線間のピッチを当初の画素マトリクスの
２本の隣接ライン間のピッチに対応させる点に特徴があ
る。
以上のような種々の異なる実施態様で得られるサンプ
リング結果は地上へ送信され、地上側で受信画素情報に
ついて互い違いの配列の補間が実行される。上述のグル
ープ化と互い違いの重ね合わせサンプリングのため、ス
ペクトル・エイリアシングなしに地上で画像を再構成す
ることができる。
リング結果は地上へ送信され、地上側で受信画素情報に
ついて互い違いの配列の補間が実行される。上述のグル
ープ化と互い違いの重ね合わせサンプリングのため、ス
ペクトル・エイリアシングなしに地上で画像を再構成す
ることができる。
本発明のその他の特徴および利点は以下の説明から更
に明らかとなる。以下の説明は単に例示のためのもので
あって本発明の範囲を限定するものではない。添付図面
においてはスペクトルの1/4だけが図示されており、残
りの部分は対称性を考えれば図示の内容から演繹できよ
う。
に明らかとなる。以下の説明は単に例示のためのもので
あって本発明の範囲を限定するものではない。添付図面
においてはスペクトルの1/4だけが図示されており、残
りの部分は対称性を考えれば図示の内容から演繹できよ
う。
図１は、プッシュブルーム走査による取り込みの原理
を示す。
を示す。
図２は、プッシュブルーム走査によって撮像された画
像を処理するための一つのシステムを示す。
像を処理するための一つのシステムを示す。
図３は、フランス特許出願第2678460号公開公報に述
べられている方法を用いた取り込み法を示す。
べられている方法を用いた取り込み法を示す。
図４は、図３の取り込み法を実施して得た画素マトリ
クスを示す。
クスを示す。
図５は、矩形対称性を有する変調伝達関数のレベル曲
線のフーリエ平面における表現である。
線のフーリエ平面における表現である。
図６は、本発明のひとつの可能な実施形態を示す。
図７は、図６の方法を実施することによって取り込ん
だ画素マトリクスを示す。
だ画素マトリクスを示す。
図８は、本発明の別の可能な実施形態を示す。
図９は、図６の方法を実施することにより取り込んだ
画像スペクトルのフーリエ平面における表現を示す。
画像スペクトルのフーリエ平面における表現を示す。
図10a、図10b、図10cは、これらの取り込みの各々に
ついてのスペクトル・エイリアシングを示す。
ついてのスペクトル・エイリアシングを示す。
図11は、図８の方法と同様の本発明の別の実施形態を
示す。
示す。
図12は、本発明の処理法の別の可能な実施形態を示
す。
す。
図６は、本発明のひとつの可能な実施形態において２
本のリニアアレイB11とB12によって実行される取り込み
処理を示している。
本のリニアアレイB11とB12によって実行される取り込み
処理を示している。
アレイB11およびB12は、アレイB1およびB2と同様の仕
方で配置されており、互いに平行で隣り合い、それぞれ
の長手方向に画素の整数分の１、例えば画素の半分（即
ち、個々のアレイ内での個々の検出素子のピッチをｐと
するとp/2）だけ、これらアレイ自信がその長手方向に
ずれてオフセットされている。
方で配置されており、互いに平行で隣り合い、それぞれ
の長手方向に画素の整数分の１、例えば画素の半分（即
ち、個々のアレイ内での個々の検出素子のピッチをｐと
するとp/2）だけ、これらアレイ自信がその長手方向に
ずれてオフセットされている。
アレイB11とB12の各々のサンプリング時間は、装置の
変調伝達関数に対応するカットオフ周波数fcに対して1/
fcに等しくなるように選択されている。
変調伝達関数に対応するカットオフ周波数fcに対して1/
fcに等しくなるように選択されている。
本実施例では、サンプリング時間1/fcと検出素子間の
ピッチｐは一致している。
ピッチｐは一致している。
この方法で得られる画素マトリクスは図７に示す通り
であり、ここで、アレイB11から取り込まれる画素はX
B11で表わされ、またアレイB12から取り込まれる画素は
XB12で表わされている。
であり、ここで、アレイB11から取り込まれる画素はX
B11で表わされ、またアレイB12から取り込まれる画素は
XB12で表わされている。
図７から分かるように、これにより1/fcとｐの従来の
取り込みピッチに対応する２枚の画像が提供されるが、
これらの画像は互いにライン方向に1/fcだけ、またカラ
ム方向にp/2だけオフセットしている。
取り込みピッチに対応する２枚の画像が提供されるが、
これらの画像は互いにライン方向に1/fcだけ、またカラ
ム方向にp/2だけオフセットしている。
結果として、図３および図４を参照して説明した取り
込み法と比べると、２つの画素のうちのひとつだけが各
ラインおよび各カラムで記録されたことになり、換言す
れば互い違いの配列でサンプリングが実行されたことに
なる。
込み法と比べると、２つの画素のうちのひとつだけが各
ラインおよび各カラムで記録されたことになり、換言す
れば互い違いの配列でサンプリングが実行されたことに
なる。
図７のマトリクスにおいて、取り込まれなかった図４
のマトリクスの画素は０で置き換えられている。
のマトリクスの画素は０で置き換えられている。
これらの０画素は、画素XB11とこれに隣接したXB12画
素から地上側での補間によって再現される。
素から地上側での補間によって再現される。
これらの欠けた画素の再構成を可能とする補間処理
は、たとえば当該技術の熟練者には従来から公知となっ
ているようなフーリエ補間であり、本明細書では更に詳
細な説明は行わない。
は、たとえば当該技術の熟練者には従来から公知となっ
ているようなフーリエ補間であり、本明細書では更に詳
細な説明は行わない。
勿論、他の補間処理も可能である。たとえば、以下の
刊行物に記載されているような補間処理を用いることも
できる。
刊行物に記載されているような補間処理を用いることも
できる。
“解像係数 での画像の多重解像解析”ジェイ・シー・フォーボー、
「信号処理」第７巻第２号、1990年（J.C.Feauveau,″A
nalyse multiresolution pour les images avec un fac
teur de resolution Traitement du signal,Vol.7,No.2,1990） ピッチｐは一般に1/fcに対応することから、実行され
る取り込みはピッチ で45゜回転した同じ画像の中心六面サンプリングとも呼
ばれる互い違いサンプリングと等価である。
「信号処理」第７巻第２号、1990年（J.C.Feauveau,″A
nalyse multiresolution pour les images avec un fac
teur de resolution Traitement du signal,Vol.7,No.2,1990） ピッチｐは一般に1/fcに対応することから、実行され
る取り込みはピッチ で45゜回転した同じ画像の中心六面サンプリングとも呼
ばれる互い違いサンプリングと等価である。
結果として、本実施態様によるサンプリングは、図８
に示すように、観測領域に平行で移動方向Ｄに対して角
度α＝45゜で移動面内に延在する単一のアレイ１を用い
ることでも果たすことができる。
に示すように、観測領域に平行で移動方向Ｄに対して角
度α＝45゜で移動面内に延在する単一のアレイ１を用い
ることでも果たすことができる。
この場合、移動方向におけるサンプリング時間teは に対応するように選択する。ここでｐはアレイ１に沿っ
たサンプリングピッチで、この方法で生成されるサンプ
リング結果はピッチ での矩形サンプリングに対応する。
たサンプリングピッチで、この方法で生成されるサンプ
リング結果はピッチ での矩形サンプリングに対応する。
このようなサンプリングのスペクトルは図９に示す通
りであり、これは図５のサンプリング結果を45゜回転さ
せたものに対応する。
りであり、これは図５のサンプリング結果を45゜回転さ
せたものに対応する。
この図から、画像スペクトルによって占められている
フーリエ平面の領域が曲線MTF0.03に正接の三角形であ
ることが分かる。
フーリエ平面の領域が曲線MTF0.03に正接の三角形であ
ることが分かる。
ここで図10aから図10cを参照して説明する。
これらの図で斜線の領域は３つの取り込み態様の各々
でスペクトル・エイリアシングが３％を越えるようなフ
ーリエ平面の領域である。
でスペクトル・エイリアシングが３％を越えるようなフ
ーリエ平面の領域である。
図10aから、従来の取り込み法では情報の小さい部分
だけが相対的に汚染されなていないに過ぎない（15％以
下）ことが分かる。
だけが相対的に汚染されなていないに過ぎない（15％以
下）ことが分かる。
フランス特許出願第2678460号公開公報に記載されて
いる処理法を用いて取り込みを行う場合は、スペクトル
・エイリアシングはスペクトルで占有されている領域の
外側にある（図10b）。
いる処理法を用いて取り込みを行う場合は、スペクトル
・エイリアシングはスペクトルで占有されている領域の
外側にある（図10b）。
本発明による互い違い処理でも同様のことが起こり、
スペクトル・エイリアシングは領域Ziの外側で発生する
（図10c）。
スペクトル・エイリアシングは領域Ziの外側で発生する
（図10c）。
これらの結果は以下の表Ｉにも示してあり、この表に
おいて、 ・スペクトル・エイリアシングによって汚染されたフー
リエ平面の領域は、サンプリングを行う時に「優先的」
にアクセスできる領域の面積の一部分として表現され
る。
おいて、 ・スペクトル・エイリアシングによって汚染されたフー
リエ平面の領域は、サンプリングを行う時に「優先的」
にアクセスできる領域の面積の一部分として表現され
る。
・周波数成分が伝達関数によって過剰に減衰されないフ
ーリエ平面の領域は、３％閾値より大きい変調伝達関数
の値で特徴付けられている。
ーリエ平面の領域は、３％閾値より大きい変調伝達関数
の値で特徴付けられている。
・同じ領域を画像化するために生成されるデータ量は
「従来」のデータ・レートで正規化される。
「従来」のデータ・レートで正規化される。
この表から、フランス特許第2678470号公開公報に記
載された処理法はスペクトル・エイリアシングがない
が、かなり空っぽのスペクトルを発生することが分か
る。
載された処理法はスペクトル・エイリアシングがない
が、かなり空っぽのスペクトルを発生することが分か
る。
逆に、従来の処理法では装置変調伝達関数で送られる
情報の全てを含めるには小さすぎるフーリエ平面領域を
使用しており、このことがあらゆる逆拡散を阻害するよ
うな高レベルのスペクトル・エイリアシングを起こす原
因となっている。
情報の全てを含めるには小さすぎるフーリエ平面領域を
使用しており、このことがあらゆる逆拡散を阻害するよ
うな高レベルのスペクトル・エイリアシングを起こす原
因となっている。
本発明によるサンプリング法は、利用可能であるべき
信号に対して変調伝達関数が充分で、しかもスペクトル
・エイリアシングが無視できるような領域を占めるスペ
クトルを得るのに寄与しており、そのデータ・レートは
フランス特許第2678470号公開公報のサンプリングの半
分である。
信号に対して変調伝達関数が充分で、しかもスペクトル
・エイリアシングが無視できるような領域を占めるスペ
クトルを得るのに寄与しており、そのデータ・レートは
フランス特許第2678470号公開公報のサンプリングの半
分である。
本発明によるサンプリング手法の最も好適な性質は、
特に互い違い式のサンプリングの幾何学的解像度が最も
粗くなるような方向の対角線上にとった場合の変調伝達
関数（およびそれに伴う何らかの情報）の落ち込みから
もたらされる。これにより、良好な条件下でデコンボリ
ューションの実行が可能となる。
特に互い違い式のサンプリングの幾何学的解像度が最も
粗くなるような方向の対角線上にとった場合の変調伝達
関数（およびそれに伴う何らかの情報）の落ち込みから
もたらされる。これにより、良好な条件下でデコンボリ
ューションの実行が可能となる。
一方、ライン解像度とカラム解像度は従来のサンプリ
ングで得られた解像度と同等、即ちシャノン周波数で打
ち消し合う点の全てが得られることになる。
ングで得られた解像度と同等、即ちシャノン周波数で打
ち消し合う点の全てが得られることになる。
一般に、図11に示すように、充分なMTFと抑制された
スペクトル・エイリアシングは、観測領域に平行で、且
つ移動平面内で移動方向に対して角度αの方向に向けら
れた検出素子アレイを用いることにより有利に得ること
ができ、ここでtanα＝1/n（ｎは整数）、サンプリング
時間は変位 に対応する。
スペクトル・エイリアシングは、観測領域に平行で、且
つ移動平面内で移動方向に対して角度αの方向に向けら
れた検出素子アレイを用いることにより有利に得ること
ができ、ここでtanα＝1/n（ｎは整数）、サンプリング
時間は変位 に対応する。
図10に示した重ね合わせサンプリングはｎ＝２の場合
に対応している。
に対応している。
特にα＝45゜でサンプリング時間が に等しい場合がｎ＝１に対応する。
勿論、これらの場合はｐが1/fcに対応するとの仮定に
基づいている。
基づいている。
図12は本発明を実施するための別の可能な態様を示
す。
す。
本実施形態において、第１のサンプリングは従来のよ
うに検出素子の単一アレイを用い、1/fcに対応するサン
プリング時間で実行する。
うに検出素子の単一アレイを用い、1/fcに対応するサン
プリング時間で実行する。
図12において、細線はCCD検出素子アレイによるこの
サンプリングで得た３本のラインt1,t2,t3の画素Ｘを示
している。
サンプリングで得た３本のラインt1,t2,t3の画素Ｘを示
している。
本発明のこの実施形態に対応する処理において、画素
Ｘは少なくとも４つずつのグループにまとめられるが、
サンプリング周波数は依然として同一に維持される。
Ｘは少なくとも４つずつのグループにまとめられるが、
サンプリング周波数は依然として同一に維持される。
このようにして得られたグループ画素Agを図12に太線
で示すが、各々のグループ画素Agは矩形領域内で分散し
た４つの隣接画素Ｘの和である。
で示すが、各々のグループ画素Agは矩形領域内で分散し
た４つの隣接画素Ｘの和である。
二本分のラインずつのラスタ走査線上で上記グループ
画素Agは隣接して配列されており、２本の隣接するラス
タ走査線では互いの画素Agが一つの画素Agの半分の幅だ
けずれてオフセットし、１本のラインの画素Ｘの高さで
重なり合っている。
画素Agは隣接して配列されており、２本の隣接するラス
タ走査線では互いの画素Agが一つの画素Agの半分の幅だ
けずれてオフセットし、１本のラインの画素Ｘの高さで
重なり合っている。
これは、図７の方法に似た互い違い方式の重ね合わせ
オーバーサンプリングを提供するものであり、この場
合、 ・隣接した２本のラインは、1/fc、即ち、1/Fcの２倍だ
け離れており（Fcは初期の取り込みで使用されるアレイ
における４つのグループ化された検出素子のカットオフ
周波数）、そして ・或るライン上の２つのグループ画素Agは、グループ画
素Agの個々の幅に対応する間隔で並んでいる。
オーバーサンプリングを提供するものであり、この場
合、 ・隣接した２本のラインは、1/fc、即ち、1/Fcの２倍だ
け離れており（Fcは初期の取り込みで使用されるアレイ
における４つのグループ化された検出素子のカットオフ
周波数）、そして ・或るライン上の２つのグループ画素Agは、グループ画
素Agの個々の幅に対応する間隔で並んでいる。
受信に際しては、互い違いの補間処理とデコンボリュ
ーションをこの重ね合わせサンプリング結果に対して実
行する。
ーションをこの重ね合わせサンプリング結果に対して実
行する。
このような処理によって、データ・レートが２分の１
になっていても画像の当初の解像度をほぼ完全に復元す
ることができる。
になっていても画像の当初の解像度をほぼ完全に復元す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９５／０９２６３ (32)優先日 平成７年７月28日(1995．7．28) (33)優先権主張国 フランス（ＦＲ） (72)発明者 ファバルド、ジャン・クロード イタリア国、アイ 21029 バレーゼ、 ビア・モノリ 49 (72)発明者 ポーク、ジルベール フランス国、エフ 31320 ラクロワ・ ファルガード、リュ・デル・コーレ ６ (56)参考文献 特開 平２−130089（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−111015（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−34431（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平４−501496（ＪＰ，Ａ) 米国特許5067016（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335 H04N 5/225 G01C 11/02
Claims (6)
- 【請求項１】観測領域上を移動する電荷転送型の複数の
検出素子からなる少なくともひとつのアレイまたはマト
リクス型センサーを用いて複数の画素情報を取り込み、
各画素情報互い違いの配列でサンプリングして地球の衛
星観測画像を取り込み処理する方法において、前記互い
違いのサンプリングのラインピッチとカラムピッチを、
画像スペクトルが主に充分な変調伝達関数でスペクトル
・エイリアシングを抑制するフーリエ平面領域内に位置
されるように定めることを特徴とする画像取り込み方
法。 - 【請求項２】互いに同一ピッチでそれぞれ移動方向と直
交する方向に配列された複数の検出素子からなる少なく
とも二列のアレイまたはマトリクス型センサーを用いて
地球の衛星観測画像を取り込み処理する請求項１に記載
の方法であって、前記二列のセンサーが互いに前記移動
方向と平行な方向に関しては検出素子の個々のピッチの
整数＋整数分の１に相当する分だけオフセットされ、前
記移動方向に対して直交する方向に関しては前記検出素
子の個々のピッチの整数分の１だけ相対的にオフセット
され、前記２列のセンサーのサンプリング時間を個々の
検出素子のカットオフ周波数の逆数に等しくすることを
特徴とする画像取り込み方法。 - 【請求項３】複数の検出素子をそのカットオフ周波数の
逆数に対応するピッチｐで配列してなる単一のアレイま
たはマトリクス型センサーを用いて地球の衛星観測画像
を取り込み処理する請求項１に記載の方法であって、前
記センサーが移動面内でその移動方向に対してα＝1/n
（但し、ｎは整数）の角度に向けられており、個々の検
出素子のサンプリング時間が変位 に対応していることを特徴とする画像取り込み方法。 - 【請求項４】前記アレイまたはマトリクス型センサーと
前記移動方向とのなす角度が45゜であり、前記個々の検
出素子のサンプリング時間が であることを特徴とする請求項３に記載の画像取り込み
方法。 - 【請求項５】複数の検出素子からなる少なくとも一つの
アレイまたはマトリクス型センサーを用いて、前記検出
素子のカットオフ周波数の逆数に対応するサンプリング
時間で地球の衛星観測画像を取り込み処理する請求項１
に記載の方法であって、入手した画素情報を少なくとも
４つの隣り合う画素のグループ毎にまとめて互い違いの
配列でサンプリングし、このサンプリング結果の２本の
走査線間のピッチを当初の画素マトリクスの２本の隣接
ライン間のピッチに対応させることを特徴とする画像取
り込み方法。 - 【請求項６】入手したサンプリング結果を地上に伝送
し、地上側で受信画素情報を互い違いの配列の補間処理
に付すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載の画像取り込み方法。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9509242A FR2737375B1 (fr) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Procede d'acquisition d'une image par balayage pousse-balai |
| FR9509241A FR2737326B1 (fr) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Procede pour le traitement ou la transmission d'une image acquise sous la forme d'une matrice de pixels |
| FR9509263A FR2737376B1 (fr) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Procede et dispositif pour l'acquisition d'une image par echantillonnage par une barrette ou matrice de detecteurs optiques elementaires a transfert de charge |
| FR95/09242 | 1995-07-28 | ||
| FR95/09241 | 1995-07-28 | ||
| FR95/09263 | 1995-07-28 | ||
| PCT/FR1996/001188 WO1997005451A1 (fr) | 1995-07-28 | 1996-07-26 | Procede d'acquisition d'une image par balayage pousse-balai |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10508172A JPH10508172A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3012865B2 true JP3012865B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=27253082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9507289A Expired - Fee Related JP3012865B2 (ja) | 1995-07-28 | 1996-07-26 | プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6215522B1 (ja) |
| EP (1) | EP0782695B1 (ja) |
| JP (1) | JP3012865B2 (ja) |
| AT (1) | ATE172295T1 (ja) |
| DE (1) | DE69600785T2 (ja) |
| ES (1) | ES2124636T3 (ja) |
| WO (1) | WO1997005451A1 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000515982A (ja) * | 1997-05-12 | 2000-11-28 | サントル、ナショナル、デチュード、スパシアル | オーバサンプル式プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法 |
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|---|---|---|---|---|
| FR2776456B1 (fr) | 1998-03-20 | 2000-06-16 | Centre Nat Etd Spatiales | Perfectionnement a l'acquisition d'image par balayage pousse-balai |
| JP4097966B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2008-06-11 | オリンパス株式会社 | 画像取得装置 |
| US7381211B2 (en) * | 2002-08-21 | 2008-06-03 | Kci Licensing, Inc. | Medical closure screen device and method |
| FR2899344B1 (fr) * | 2006-04-03 | 2008-08-15 | Eads Astrium Sas Soc Par Actio | Procede de restitution de mouvements de la ligne de visee d'un instrument optique |
| FR2918530B1 (fr) | 2007-07-06 | 2011-04-08 | Thales Sa | Procede et dispositif d'observation |
| CN101257034B (zh) * | 2008-04-10 | 2011-05-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 可提高分辨率的ccd像元 |
| FR3005226B1 (fr) * | 2013-04-25 | 2015-04-10 | Astrium Sas | Saisie d'image avec addition de signaux d'accumulation pour des photodetecteurs adjacents |
| FR3015740B1 (fr) * | 2013-12-20 | 2016-02-05 | Centre Nat Etd Spatiales | Procede, dispositif et systeme de traitement de correction d'images |
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| US4683496A (en) | 1985-08-23 | 1987-07-28 | The Analytic Sciences Corporation | System for and method of enhancing images using multiband information |
| JP2751254B2 (ja) * | 1988-11-10 | 1998-05-18 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置の信号処理回路 |
| FR2651401B1 (fr) * | 1989-08-25 | 1996-08-02 | Thomson Consumer Electronics | Camera et dispositif de visualisation. |
| US5067016A (en) * | 1990-03-07 | 1991-11-19 | Industrial Technology Research Institute | Progressive scan system with field-offset sampling |
| CA2021052C (en) | 1990-07-12 | 1995-08-29 | Clifford D. Anger | Pushbroom spectrographic imager |
| FR2678460B1 (fr) * | 1991-06-27 | 1993-10-22 | Centre Nal Etudes Spatiales | Procede d'enregistrement et de traitement d'une image et instrument de prise de vues pour la mise en óoeuvre de ce procede. |
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| DE4307833A1 (de) * | 1993-03-12 | 1994-09-15 | Thomson Video Europ Gmbh | Videokamera mit einem Halbleitersensor |
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-
1996
- 1996-07-26 JP JP9507289A patent/JP3012865B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-26 DE DE69600785T patent/DE69600785T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 WO PCT/FR1996/001188 patent/WO1997005451A1/fr active IP Right Grant
- 1996-07-26 ES ES96927095T patent/ES2124636T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 EP EP96927095A patent/EP0782695B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 US US08/849,902 patent/US6215522B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 AT AT96927095T patent/ATE172295T1/de not_active IP Right Cessation
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| DE69600785D1 (de) | 1998-11-19 |
| ATE172295T1 (de) | 1998-10-15 |
| DE69600785T2 (de) | 1999-06-10 |
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| JPH10508172A (ja) | 1998-08-04 |
| US6215522B1 (en) | 2001-04-10 |
| EP0782695B1 (fr) | 1998-10-14 |
| WO1997005451A1 (fr) | 1997-02-13 |
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