JP4261480B2 - 画像融合システムおよび方法 - Google Patents
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Description
次に図5A乃至図5Cを参照するとセンサ100、102は、たとえば図5A乃至図5Bに示された画像500、510などの夫々の画像104、106を生成する。一方もしくは両方の画像の選択領域が使用され、すなわち効果的に相互に結合もしくはピース化され、たとえば図5Cに示された融合画像520などの融合画像もしくは処理済み画像115が形成される。ソース画像の内容に依存し、たとえば図11A乃至図11Bに関して後に説明される如く、上記融合画像を更に処理することが望ましいこともある。
画像領域のコントラスト値は、各画像を夫々の領域へと分割し、定義された領域に基づいてコントラスト・マップを生成し、且つ、単一もしくは複数個の選択判定基準を用いて対応するコントラスト・マップ値を比較することで、比較される(ステップ204)。上記比較は、関連する各画像領域の比較を許容すべく配置された単一もしくは複数個の整列されたもしくは事前位置合わせされた画像に基づく。故に、もし重複しない各画像が処理されるなら、以下において更に詳細に記述される如く関連する各領域が比較される如く、それらの画像は事前位置合わせもしくは整列される。次にコントラスト値は、たとえば大きい方のもしくは最大のコントラスト値を優先する選択判定基準に基づき選択される(ステップ206)。たとえば、一時的な残光、明るさ、色などの他の選択判定基準も利用され得る。
最初に、センサ画像は図6A乃至図6Fに示された如く画像領域へと分割される。画像は、ピクセル600a−b、6001a−b毎に(図6A乃至図6B)またはピクセル群602a−b、604a−b毎に(図6C乃至図6D)分割され得る。ピクセルもしくはピクセル群は、モノクロ画像すなわち異なるグレーの陰影(グレースケール)を表すことで異なるレベルの強度を有する画像を表すべく、“ブラックまたはホワイト”とされ得る。ピクセルもしくはピクセル群はまた、カラー画像の一部を形成すべく活用される赤、緑および青のドットも有し得る。更に各画像領域は、任意の形状とされた領域もしくは境界を有する画像領域606a−b、608a−b、610a−b、612a−bとして定義され得る(図6E乃至図6F)。結果として、各センサ画像における各領域に関し、ひとつの画像領域は別の対応画像領域と比較され得る。たとえば図6A乃至図6Bを参照すると、領域600a(x1=1、y1=12)は領域600b(x2=1、y2=12)と比較可能であり;且つ、領域601a(x1=17、y1=10)は領域601b(x2=17、y2=10)と比較可能である。
図7A乃至図7Bに示された如く、コントラスト・マップ700、710は夫々レーダ画像およびIR画像に対して生成される。各コントラスト・マップは、そのコントラスト・マップ内において各々定義された画像領域に対するコントラスト値を含む。レーダセンサおよびIRセンサを用いる上記例を続けて説明すると、図7Aは、当該レーダ画像の分割による画像領域の各々に対するコントラスト値を含むレーダ画像に対するコントラスト・マップ700を示している。同様に図7Bは、当該IR画像の分割による画像領域の各々に対するコントラスト値を含むIR画像に対するコントラスト・マップ710を示している。本発明によれば、コントラスト・マップ700および710の各々には任意数の画像領域が存在可能であるが、斯かる個数は好適には等しくされるべきであり、且つ、レーダセンサおよびIRセンサが100%重複する画像を提供する場合に各画像領域は対応する。
Kc*S1(x,y),Kc*S2(x,y)
式中、*は畳み込みを表現し、
x、yは夫々、0から画像幅(w)および画像高さ(h)に亙る画像の空間座標であり、
S1は、たとえばミリワット・レーダ画像ストリームなどの第1センサ画像であり、且つ、
S2は、第1もしくはレーダ画像と空間的に事前位置合わせもしくは整列されたIR画像ストリームなどの第2センサ画像である。
図8A乃至図8Bは、図7A乃至図7Bのコントラスト・マップにおけるコントラスト値の比較時に実施された選択判定基準に基づき選択されて処理済み画像の形成において使用されるピクセル値を示している。レーダ画像の画像領域とIR画像の対応画像領域との間の各コントラスト値の大きい方を選択すべく選択判定基準が作用するというこの例において、図8Aは、図7Aの選択(レーダ)コントラスト値のピクセル値であって上述された如く概略的にレーダ画像の中央部分800に位置するピクセル値を示している。同様に、同一の選択判定基準の下で作用するシステムSによれば、図8Bは、図7Bの選択(IR)コントラスト値のピクセル値であって上述された如く概略的にIR画像の頂部および底部部分810および820に位置するピクセル値を示している。
Fmax-con(x,y)=max{Kc*S1(x,y),Kc*S2(x,y)}
式中、“最大値判定基準”演算は、たとえば一個以上のピクセルもしくは任意形状領域などの様に領域毎に基づいて実施される。故に最大コントラストに基づく画像領域の選択は本質的に、異なる画像からの画像領域の組み合わせ又は上位集合を含む融合画像に帰着するピクセル・バルブの役割を果たす。上記選択プロセスの結果として上記各画像領域は全て、各画像の内容およびコントラスト値に依存して、単一の画像から又は複数個の画像から選択され得る。幾つかのセンサ画像は、融合画像もしくは処理済み画像に対して何らの画像領域も寄与しないこともある。たとえば、特定もしくは選択されたコントラスト値の全てを第1画像が有するなら、処理済み画像または融合画像はその第1画像と同一である。更なる例として、もし各コントラスト値が第1画像ではなく第2および第3画像から選択されるなら、融合画像は第1画像ではなく第2および第3画像からの領域を含む。故に、画像領域A、BおよびCを有する処理済み画像において、画像領域Aはセンサ画像1から、画像領域Bはセンサ画像2から、且つ、画像領域Cはセンサ画像3からとされ得る。
Kc*S1(x,y),Kc*S2(x,y),Kc*S3(x,y)
式中、第3センサS3もまた例えばIRセンサである。当業者であれば、同一のもしくは異なるセンサと共に異なるカーネルが使用され得ることを理解し得よう。故に、3つの畳み込みを含むプロセスは、例えば3つの異なる畳み込みカーネルを使用し得る。
Fmax-con(x,y)=max{Kc*S1(x,y),Kc*S2(x,y),Kc*S3(x,y)}
所望であれば融合画像の輝度もしくは明るさは、利用されるセンサの形式および結果的なセンサ画像および融合画像の品質に依存し、補正もしくは調節され得る。輝度補正は特に、融合画像がパイロットに対して十分に明瞭でないときに有用である。
輝度補正は、基準センサとしてひとつのセンサを選択し、且つ、基準センサの輝度分布に整合もしくは近似されるべく融合画像の輝度を調節することで実施され得る。上記基準センサは、任意に選択され、または、特定状況におけるセンサの期待された有用性に基づき得る。たとえばレーダセンサは概略的にIRセンサよりも、低視認性の条件において更なる画像詳細を提供する。しかしIRセンサは典型的に、少なくとも近距離において更に自然なまたは写真的な画像を提供する。
輝度の調節は、たとえば場面の水平線に平行な各画像断面に沿う細長領域などの様に特定の画像領域において基準センサの平均強度を決定する段階を含む。場面の水平線とは、“実際の”現実世界の水平線を指す。場面の水平線は、航空機のロール、バンクまたは他の動作の間においては画像水平線に対して所定角度となることもある。
F(x,y)は、融合画像の各輝度値であり、
λは、異なる度合いの輝度調節に対する重み係数であり、
wは、x=0からx=wまでの画像の幅であり、且つ、
FLC(x,y)は、輝度補償された融合画像である。
センサ画像の各領域もしくは各部分もまた、コントラスト値の比較および選択判定基準の適用の処理を簡素化するためにフィルタリングされ得る。フィルタリングされた領域は、融合画像に対する該領域の寄与を低減するために1より小さい数として、または、融合画像に対する寄与を全て除去することで処理時間を簡素化かつ短縮するためにゼロとして、表され得る。
αMおよびαIは、上記ガウス関数の最大振幅を決定し(通常は1であるが、一方のセンサを優位とすべく、または、基礎値pMおよびpIを補償すべく他の値も使用され得る)、
bMおよびbIは、ガウス関数の幅、すなわち、センサの関心領域、または、センサ情報が群化する領域を決定し、且つ、
y0は、必要に応じて画像内でガウス関数の中心を垂直方向に上下させる。
各センサ、および、センサおよび融合画像の結果的な品質に依存し、画像融合処理の一部として空間的事前フィルタリングおよび/または輝度補正プロセスが画像に対して適用され得る。
Claims (58)
- 複数個のセンサと夫々のセンサにより生成された複数個の画像とを用いて処理済み画像を形成する方法であって、
各画像を複数個の画像領域へと分割する段階と、
各画像に対して、各画像領域に対するコントラスト値を含むコントラスト・マップを生成する段階と、
上記コントラスト値に対して選択プロセスを適用し、処理済み画像において使用される画像領域を選択する段階と、
選択された各画像領域により上記処理済み画像を形成する段階と、
基準センサを選択する段階と、
該基準センサによって生成された画像の強度に従って前記処理済み画像の一個以上の領域の強度を調節する段階と、
を備え、該複数個のセンサがIRセンサ、レーダセンサ及びUVセンサから選択された少なくとも二個の異なるセンサを含む、処理済み画像を形成する方法。 - 前記各画像を複数個の画像領域へと分割する前記段階は、各画像を、ピクセル、ピクセルのブロック、または、任意形状領域へと分割する段階、を更に備えて成る、請求項1記載の方法。
- 前記コントラスト・マップを生成する前記段階は、畳み込みを実施して上記コントラスト・マップのコントラスト値を決定する段階、を更に備えて成る、請求項1記載の方法。
- 各センサは異なる波長を検出する、請求項1記載の方法。
- 前記複数個のセンサは赤外線(IR)センサおよびレーダセンサを含む、請求項1記載の方法。
- 前記複数個のセンサは赤外線(IR)および紫外線(UV)センサを含む、請求項1記載の方法。
- 前記複数個のセンサはレーダセンサおよび紫外線(UV)センサを含む、請求項1記載の方法。
- 前記複数個の画像は、各々が異なる波長を検出する2個以上の赤外線(IR)センサにより生成される、請求項1記載の方法。
- 前記選択プロセスを適用する前記段階は、2個の夫々の画像からの2個の対応画像領域の競合コントラスト値を比較する段階を含む、請求項1記載の方法。
- 前記選択プロセスは前記競合コントラスト値の内の大きい方を選択すべく作用する、請求項10記載の方法。
- 競合コントラスト値を比較する前記段階は、重複する画像領域の対応コントラスト値を比較する段階を更に備えて成る、請求項10記載の方法。
- 第1、第2および第3のセンサの夫々のコントラスト・マップのコントラスト値が相互に比較されて前記処理済み画像が形成される、請求項1記載の方法。
- 第1および第2センサの画像からコントラスト値を特定して中間コントラスト・マップを形成する段階と、
上記中間コントラスト・マップのコントラスト値と、第3センサの画像のコントラスト・マップのコントラスト値とに対し、選択プロセスを適用する段階と、
選択された画像領域により前記処理済み画像を形成する段階と、
を更に備えて成る、請求項13記載の方法。 - 前記第1および第2センサは赤外線(IR)センサであり且つ前記第3センサはレーダセンサである、請求項14記載の方法。
- センサ画像は移動体からの視界を表示する、請求項1記載の方法。
- 前記移動体は航空機、船舶、自動車もしくは列車である、請求項16記載の方法。
- 強度調節の度合いを重み付けする段階を更に備えて成る、請求項1記載の方法。
- 強度を調節する前記段階は、前記処理済み画像を縦断して強度を調節する段階を更に備えて成る、請求項1記載の方法。
- 強度を調節する前記段階は、
基準センサ画像の各領域の平均強度値を決定する段階と、
決定された平均強度値と上記処理済み画像の強度値とを組み合わせることで、上記処理済み画像における一個以上の領域の強度を調節する段階と、
を更に備えて成る、請求項1記載の方法。 - 前記各センサはレーダセンサおよび赤外線(IR)センサを含み、且つ、前記基準センサは上記レーダセンサから成る、請求項20記載の方法。
- 前記各センサはレーダセンサおよび赤外線(IR)センサを含み、且つ、前記基準センサは上記赤外線(IR)センサから成る、請求項20記載の方法。
- 前記処理済み画像における一個以上の領域の強度を調節する前記段階は、前記平均強度が決定された前記基準センサ画像中のラインに対応する上記処理済み画像中のラインの強度を調節する段階を更に備えて成る、請求項20記載の方法。
- 前記処理済み画像における一本以上のラインの強度を調節する前記段階は、前記平均強度が決定された前記基準センサ画像中の同一ラインに対応する上記処理済み画像中のラインの近傍である該処理済み画像中のラインの強度を調節する段階を更に備えて成る、請求項23記載の方法。
- 場面の水平線は画像の水平線に対して所定角度にて再位置決めされ、且つ、当該方法は、
ピクセル毎に前記基準センサ画像の平均強度を決定する段階と、
ピクセル毎に前記処理済み画像の強度を調節する段階と、
を更に備えて成る、請求項20記載の方法。 - 前記場面の水平線は、ロール、バンク、ヨーまたはピッチ動作により再位置決めされる、請求項25記載の方法。
- 各画像に対する前記コントラスト・マップを生成する前に、一個以上の画像の領域をフィルタリングする段階を更に備えて成る、請求項1記載の方法。
- 選択された画像領域を重み付けすることにより各画像の領域を空間的にフィルタリングする段階を更に備えて成る、請求項27記載の方法。
- ひとつのセンサはレーダセンサから成り、且つ、前記空間的フィルタリングはレーダ地上探知範囲の上方の画像領域をフィルタリングすることで実施される、請求項28記載の方法。
- 複数個の画像を組み合わせて最終画像を形成するシステムであって、
IRセンサ、レーダセンサ及びUVセンサから選択された少なくとも二個の異なるセン サを含み、夫々の画像を生成する複数個のセンサと、
プロセッサであって、
各画像を複数個の画像領域へと分割し、
各画像に対して、各画像領域に対するコントラスト値を含むコントラスト・マップを生成し、
上記コントラスト値に対して選択判定基準を適用し、処理済み画像において使用される画像領域を選択し、
選択された各画像領域により上記処理済み画像を形成し、且つ、
一個のセンサを基準センサとして選択し、該基準センサによって生成された画像の強度に従って前記処理済み画像の一個以上の領域の強度を調節すべく、
構成されたプロセッサと、
を備えて成るシステム。 - 前記プロセッサは、各画像を、個々のピクセル、ピクセルのブロック、または、任意形状領域へと分割すべく構成される、請求項30記載のシステム。
- 前記プロセッサは、畳み込みを実施して前記コントラスト・マップのコントラスト値を決定することで上記コントラスト・マップを生成すべく構成される、請求項30記載のシステム。
- 各センサは異なる波長を検出する、請求項30記載のシステム。
- 前記複数個のセンサは赤外線(IR)センサおよびレーダセンサを含む、請求項30記載のシステム。
- 前記複数個のセンサは赤外線(IR)および紫外線(UV)センサを含む、請求項30記載のシステム。
- 前記複数個のセンサはレーダセンサおよび紫外線(UV)センサを含む、請求項30記載のシステム。
- 前記複数個のセンサは、各々が異なる波長を検出する2個以上の赤外線(IR)センサを含む、請求項30記載のシステム。
- 前記プロセッサは更に、2個の夫々の画像からの2個の対応画像領域の競合コントラスト値を比較すべく構成される、請求項30記載のシステム。
- 前記プロセッサは更に、前記競合コントラスト値の内の大きい方を選択すべく構成される、請求項39記載のシステム。
- 前記プロセッサは、重複する画像領域の対応コントラスト値を比較すべく構成される、請求項39記載のシステム。
- 第1、第2および第3のセンサの夫々のコントラスト・マップのコントラスト値が相互に比較されて前記最終画像が形成される、請求項30記載のシステム。
- 前記プロセッサは更に、
第1および第2センサの画像からコントラスト値を特定して中間コントラスト・マップを形成し、
上記中間コントラスト・マップのコントラスト値と、第3センサの画像のコントラスト・マップのコントラスト値とに対し、選択プロセスを適用し、且つ、
選択された画像領域により前記処理済み画像を形成すべく、
構成される、請求項42記載のシステム。 - 前記第1および第2センサは赤外線(IR)センサであり且つ前記第3センサはレーダセンサである、請求項43記載のシステム。
- センサ画像は移動体からの視界を表示する、請求項30記載のシステム。
- 前記移動体は航空機、船舶、自動車もしくは列車である、請求項45記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記処理済み画像を縦断して強度を調節すべく構成される、請求項30記載のシステム。
- 前記プロセッサは、強度調節の度合いを重み付けすべく構成される、請求項47記載のシステム。
- 前記プロセッサは更に、
該基準センサ画像の各領域の平均強度値を決定し、且つ、
決定された平均強度値と上記処理済み画像の強度値とを組み合わせることで、上記処理済み画像における一個以上の領域の強度を調節すべく、
構成される、請求項47記載のシステム。 - 前記各センサはレーダセンサおよび赤外線(IR)センサを含み、且つ、前記基準センサは上記レーダセンサから成る、請求項49記載のシステム。
- 前記各センサはレーダセンサおよび赤外線(IR)センサを含み、且つ、前記基準センサは上記赤外線(IR)センサから成る、請求項49記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記平均強度が決定された前記基準センサ画像中のラインに対応する上記処理済み画像中のラインの強度を調節すべく構成される、請求項49記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記平均強度が決定された前記基準センサ画像中の同一ラインに対応する上記処理済み画像中のラインの近傍である該処理済み画像中のラインの強度を調節すべく構成される、請求項49記載のシステム。
- 場面の水平線は画像の水平線に対して所定角度にて再位置決めされ、且つ、
前記プロセッサは更に、
ピクセル毎に前記基準センサ画像の平均強度を決定し、且つ、
ピクセル毎に前記処理済み画像の強度を調節すべく、
構成される、請求項49記載のシステム。 - 前記場面の水平線は、ロール、バンク、ピッチまたはヨー動作により、画像の水平線に対して再位置決めされる、請求項54記載のシステム。
- 前記プロセッサは、一個以上の画像領域をフィルタリングすべく構成される、請求項30記載のシステム。
- 前記プロセッサは、選択された画像領域を重み付けすることにより一個以上の画像領域をフィルタリングすべく構成される、請求項56記載のシステム。
- ひとつのセンサはレーダセンサから成り、且つ、前記プロセッサは更に、レーダ地上探知範囲の上方の画像領域を空間的フィルタリングすべく構成される、請求項56記載のシステム。
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