JP3072846B2 - リモートセンシング装置と撮像カメラ装置 - Google Patents

リモートセンシング装置と撮像カメラ装置

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JP3072846B2 JP01319234A JP31923489A JP3072846B2 JP 3072846 B2 JP3072846 B2 JP 3072846B2 JP 01319234 A JP01319234 A JP 01319234A JP 31923489 A JP31923489 A JP 31923489A JP 3072846 B2 JP3072846 B2 JP 3072846B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば人工衛星に搭載され、地表面の画
像データを順次取り込んで画像処理し、その処理結果を
地上局に伝送するリモートセンシング装置とこれに用い
て好適な撮像カメラ装置に関する。
(従来の技術) 従来の人工衛星に搭載される地球探査用リモートセン
シング装置には、光センサによるものと複数個の光セン
サを直線上に配列してなるラインセンサ(例えばCCDラ
インセンサ)によるものとがある。光センサによるもの
では、衛星進行方向に対し、垂直方向に反射鏡を回転駆
動させて地表面を順次走査し、その反射光を1点に置か
れる光センサに導き、この光センサで地表走査データを
取り込んでラインデータを作成し、衛星移動により面の
地表面画像データを得る。また、ラインセンサによるも
のでは、撮像カメラを地表面に向けて固定して、その撮
像画像を衛星進行方向に対して垂直に配置したラインセ
ンサに導き、このラインセンサから一定間隔でラインデ
ータを取り込んで、衛星移動により面の地表面画像デー
タを得る。
しかしながら、上記のような従来のリモートセンシン
グ装置では、得られた画像の解像度が光センサの画素の
大きさ、個数、密度によって決まってしまう。特に、感
度とコンパクト性は相反する関係にあり、画素を小さく
して解像度を上げた場合は当然受光感度が下がり、逆に
画素を大きくして感度を上げた場合は解像度が下がる。
このため、装置の小型化、解像度及び感度の向上を同時
に満足させることは極めて困難である。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来のリモートセンシング装置で
は、光センサの画素の大きさ、個数、密度によって解像
度が決まるため、装置の小型化、解像度及び感度の向上
を同時に満足させることが困難であった。
この発明は上記の事情を考慮してなされたもので、装
置の小型化、解像度及び感度の向上を同時に満足させる
ことのできるリモートセンシング装置とこれに用いて好
適な撮像カメラ装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明に係る第1のリモ
ートセンシング装置は、複数個の光電変換素子それぞれ
の受光領域を互いに密接させて直線上に配列してなるラ
インセンサと、前記ラインセンサの受光領域配列面上に
目標画像を結像するレンズと、前記ラインセンサを前記
光電変換素子の受光領域配列方向に振動させる振動発生
手段と、この手段による振動ストローク内で、前記ライ
ンセンサが前記受光領域の1/n(nは2以上の整数)幅
単位でn回順にずれるごとに前記ラインセンサから画像
データを取り出す画像データ検出手段と、前記複数個の
光電変換素子それぞれの受光領域をその配列方向にn分
割して形成される領域を画素単位とし、前記画像データ
検出手段で検出されるn回の画像データの各受光領域に
対応するデータのうち、各画素それぞれについて、対応
する分割領域を含む各回の受光領域のデータを所定の比
率で重み付け加算して画素データを求めることで光電変
換素子数のn倍の解像度の画像データを生成する画像処
理手段と、この手段の処理結果をモニタに表示する表示
手段とを具備して構成される。
また、この発明に係る第2のリモートセンシング装置
は、複数個の光電変換素子それぞれの受光領域を互いに
密接させて直線上に配列してなるラインセンサと、前記
ラインセンサの受光領域配列面上に目標画像を結像する
レンズと、このレンズを前記光電変換素子の受光領域配
列方向に振動させる振動発生手段と、この手段による振
動スクロール内で、前記結合画像が前記受光領域の1/n
(nは2以上の整数)幅単位でn回順にずれるごとに前
記ラインセンサから画像データを取り出す画像データ検
出手段と、前記複数個の光電変換素子それぞれの受光領
域をその配列方向にn分割して形成される領域を画素単
位とし、前記画像データ検出手段で検出されるn回の画
像データの各受光領域に対応するデータのうち、各画素
それぞれについて、対応する分割領域を含む各回の受光
領域のデータを所定の比率で重み付け加算して画素デー
タを求めることで光電変換素子数のn倍の解像度の画像
データを生成する画像処理手段と、この手段の処理結果
をモニタに表示する表示手段とを具備して構成される。
また、この発明に係る撮像カメラ装置は、複数個の光
電変換素子それぞれの受光領域を互いに密接させて直線
上に配列してなるラインセンサと、前記ラインセンサの
受光領域配列面上に目標画像を結像するレンズと、前記
ラインセンサまたはレンズを前記光電変換素子の受光領
域配列方向に振動させる振動発生手段と、この手段によ
る振動ストローク内で、前記ラインセンサまたは前記結
像画像が前記受光領域の1/n(nは2以上の整数)幅単
位でn回順にずれるごとに順次前記ラインセンサから画
像データを取り出す画像データ検出手段とを具備して構
成される。
(作用) 上記構成による第1、第2のリモートセンシング装置
では、ラインセンサまたはレンズを所定のストロークで
振動させてラインセンサの受光領域配列面上の結像画像
の位置を変化させ、その振動ストローク内で、結像画像
が受光領域の1/n(nは2以上の整数)幅単位でn回ず
れるごとに前記ラインセンサから画像データを取り出
し、これらn回の画像データの各受光領域に対応するデ
ータのうち、各画素それぞれについて、対応する分割領
域を含む各回の受光領域のデータを所定の比率で重み付
け加算して画素データを求めることで光電変換素子数の
n倍の解像度の画像データを生成し、これをモニタ表示
するようにしている。
また、上記構成による撮像カメラ装置では、ラインセ
ンサまたはレンズを所定のストロークで振動させてライ
ンセンサの受光領域配列面上の結像画像の位置を変化さ
せ、その振動ストローク内で、結像画像が受光領域の1/
n(nは2以上の整数)幅単位でn回ずれるごとに前記
ラインセンサから画像データを取り出すようにしてお
り、上記第1または第2のリモートセンシング装置に利
用可能なものとなっている。
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。
第6図は地球探査用リモートセンシング装置を人工衛
星に搭載した場合の概略構成を示すもので、1は人工衛
星、2は地球を表している。
CCD撮像カメラ4は地球2に向けられ、衛星の進行に
伴って、一定幅で順次地表面からの光Sを取込んでい
く。具体的な構成を第1図に示す。すなわち、このカメ
ラ4に取込まれた地球からの光Sはレンズ41によりCCD
ラインセンサ42の受光面に結像される。このCCDライン
センサ42は衛星進行方向に対して垂直に配置され、一端
がクッション材43に、他端がバイモルフ振動子44に固定
されており、振動子44によって一定周期で受光素子の配
列方向、すなわち衛星進行方向に対して平行する方向に
振動される。
第2図に上記振動のストロークが1画素分であるとき
のラインセンサ42の出力動作の一例を示す。この例で
は、ラインセンサ42の平行移動に際し、1/3画素ずつず
れたときの画素出力を取り出している。つまり、第2図
(a)に示すように、画素A,B,C,…からはそれぞれ3倍
の画像データA1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3,…が取り出
される。これらの画像データは順次通信用アンテナ5を
通じて地上局6へ伝送される。
地上局6は第3図に示すように構成され、通信用アン
テナ61で衛星からの電波を捕らえ、受信機62で画像デー
タを復調してこれを画像処理装置63に送り、所定の画像
処理を行ってモニタ64に表示する。画像処理装置63は、
具体的には第4図に示すように構成される。
第4図において、631は該装置を総括的にコントロー
ルするホストコンピュータ、632はホストコンピュータ6
31と各機能ボードとを接続する制御バス、633は各機能
ボード間のデータの授受を高速で行う高速データバス、
634は上記受信機62からで復調された画像データを入力
端子INを介して入力し、この画像データを所定のデータ
フォーマットに変換(画像データがアナログ信号の場合
はアナログ/デジタル変換)するデータ変換部と変換さ
れたデータを一時保持するメモリ部からなる入力ボー
ド、635は入力ボード634に保持された画像データを取込
んで後述する重み付け加算処理を行うプロセッサボー
ド、636はプロセッサボード635で処理された画像データ
をフレーム単位で記憶するメモリボード、637はメモリ
ボード636に記憶されたフレームデータを上記モニタ64
の表示方式に対応するように変換するマイクロプロセッ
サボード、638はマイクロプロセッサボード637で変換さ
れた画像データを一時保持して順次出力端子OUTを介し
て上記モニタ64に出力する出力ボードである。
すなわち、画像処理装置63に入力された画像データ
は、入力ボード634で所定のデータフォーマットに変換
され、さらに一時保持されて、順次プロセッサボード6
35で重み付け加算処理され、同一結像点での画像データ
が生成される。この重み付け加算処理は、第2図(a)
に示した各画素出力に対し、第2図(b)に示す算出デ
ータa1,a2,a3,b1,b2,b3,…を以下のようにして求めるこ
とによって行われる。
このようにプロセッサボード635で処理された画像デ
ータはメモリボード636フレーム単位で記憶され、マイ
クロプロセッサボード637で上記モニタ64の表示方式に
対応するように変換され、出力ボード638に取込まれて
順次出力端子OUTを介して上記モニタ64に出力される。
尚、上記プロセッサボード635は第5図に示す構成に
よって実現できる。第5図において、6351はデジタル信
号処理回路(DSP)、6352〜6354は画像メモリである。
第2画像メモリ6353には予め重み付けデータが記憶さ
れ、第1画像メモリ6352が入力ボード634から高速デー
タバス633を通じて画像データを取り込まれ、DSP6351
供給されると、これに応じて第2画像メモリ6353から対
応する重み付けデータを読出され、DSP6351にて第1画
像メモリ6352からの画像データについて上記の重み付け
加算処理がなされる。この処理結果は第3画像メモリ6
354に書き込まれ、高速データバス633を通じてメモリボ
ード636に送られる。
上記構成のリモートセンシング装置は、従来一つの画
素で1個の画像データを取込むところをn回(第2図で
は3回であるが2〜10回の範囲で実現可能である)1画
素についてn等分ずらした位置で取込んで、これを各点
で重み付け加算処理を行っている。したがって、1画素
当たりの感度を損なうことなく、1/n画素単位で画像デ
ータが得られるので、画像の解像度を飛躍的に向上させ
ることができる。しかも、撮像カメラ4においてライン
センサ42を振動させ、振動ストロークの任意の分割点で
画像データを取り出すようにすればよいので、比較的構
造が簡単で小型化が容易であり、衛星搭載用として極め
て好適する。よって、装置の小型化、解像度及び感度の
向上を同時に満足させることができる。
尚、上記実施例ではラインセンサ42を振動させるよう
にしたが、レンズ41を振動させて光軸を変化させるよう
にしても同様な効果が得られる。また、画像データの重
み付け加算処理は、将来的には衛星上で行うことも可能
である。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、装置の小型化、解像
度及び感度の向上を同時に満足させることのできるリモ
ートセンシング装置とこれに用いて好適な撮像カメラ装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示すもので、第1図はCCD
撮像カメラの具体的な構造を示す断面図、第2図は上記
カメラのラインセンサに1画素分の振動が与えられたと
きのラインセンサの出力動作の一例を示す図、第3図は
地上局の構成を示すブロック図、第4図は上記地上局の
画像処理装置の構成を示すブロック図、第5図は上記画
像処理装置のプロセッサボードの具体例を示すブロック
図、第6図はこの発明に係る地球探査用リモートセンシ
ング装置を人工衛星に搭載した場合の概略構成を示す図
である。 1……人工衛星、2……地球、3……太陽電池パドル、
4……CCD撮像カメラ、5……通信用アンテナ、6……
地上用、41……レンズ、42……CCDラインセンサ、43
…クッション材、44……バイモルフ振動子、61……通信
用アンテナ、62……受信機、63……画像処理装置、64
…モニタ、631……ホストコンピュータ、632……制御バ
ス、633……高速データバス、634……入力ボード、635
……プロセッサボード、6351……テジタル信号処理回路
(DSP)、6352〜6354……画像メモリ、636……メモリボ
ード、637……マイクロプロセッサボード、638……出力
ボード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−56915(JP,A) 特開 昭53−56916(JP,A) 特開 昭53−60111(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の光電変換素子それぞれの受光領域
    を互いに密接させて直線上に配列してなるラインセンサ
    と、 前記ラインセンサの受光領域配列面上に目標画像を結像
    するレンズと、 前記ラインセンサを前記光電変換素子の受光領域配列方
    向に振動させる振動発生手段と、 この手段による振動ストローク内で、前記ラインセンサ
    が前記受光領域の1/n(nは2以上の整数)幅単位でn
    回順にずれるごとに前記ラインセンサから画像データを
    取り出す画像データ検出手段と、 前記複数個の光電変換素子それぞれの受光領域をその配
    列方向にn分割して形成される領域を画素単位とし、前
    記画像データ検出手段で検出されるn回の画像データの
    各受光領域に対応するデータのうち、各画素それぞれに
    ついて、対応する分割領域を含む各回の受光領域のデー
    タを所定の比率で重み付け加算して画素データを求める
    ことで光電変換素子数のn倍の解像度の画素データを生
    成する画像処理手段と、 この手段の処理結果をモニタに表示する表示手段とを具
    備するリモートセンシング装置。
  2. 【請求項2】複数個の光電変換素子それぞれの受光領域
    を互いに密接させて直線上に配列してなるラインセンサ
    と、 前記ラインセンサの受光領域配列面上に目標画像を結像
    するレンズと、 このレンズを前記光電変換素子の受光領域配列方向に振
    動させる振動発生手段と、 この手段による振動スクロール内で、前記結像画像が前
    記受光領域の1/n(nは2以上の整数)幅単位でn回順
    にずれるごとに前記ラインセンサから画像データを取り
    出す画像データ検出手段と、 前記複数個の光電変換素子それぞれの受光領域をその配
    列方向にn分割して形成される領域を画素単位とし、前
    記画像データ検出手段で形成されるn回の画像データの
    各受光領域に対応するデータのうち、各画素それぞれに
    ついて、対応する分割領域を含む各回の受光領域のデー
    タを所定の比率で重み付け加算して画素データを求める
    ことで光電変換素子数のn倍の解像度の画像データを生
    成する画像処理手段と、 この手段の処理結果をモニタに表示する表示手段とを具
    備するリモートセンシング装置。
  3. 【請求項3】複数個の光電変換素子それぞれの受光領域
    を互いに密接させて直線上に配列してなるラインセンサ
    と、 前記ラインセンサの受光領域配列面上に目標画像を結像
    するレンズと、 前記ラインセンサまたはレンズを前記光電変換素子の受
    光領域配列方向に振動させる振動発生手段と、 この手段による振動ストローク内で、前記ラインセンサ
    または前記結像画像が前記受光領域の1/n(nは2以上
    の整数)幅単位でn回順にずれるごとに順次前記ライン
    センサから画像データを取り出す画像データ検出手段と
    を具備する撮像カメラ装置。
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