JP4510560B2

JP4510560B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP4510560B2
Application number: JP2004259987A
Authority: JP
Inventors: 原也小川
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-09-07
Also published as: US7577275B2; JP2006079197A; US20060050928A1

Description

本発明は、撮像装置により得られたヘリポートの接地帯標識を検出する画像処理装置に関し、特に、複数種類の画像フィルタを木構造状に組み合わせた処理で画像より抽出することで着地点を検出する画像装置に関する。

例えば、ヘリコプターが着陸するヘリポートの接地帯標識などに描かれることの多い円をカメラで撮影した画像から抽出するには一般化ハフ変換が主に行われている（特許文献1及び特許文献２参照）。

このような画像から円等の特定の形状の抽出は、公知の広く用いられているフィルタによっても行うことも可能である。ただし、フィルタを用いる場合においては、通常、単独のフィルタのみで特定の形状を明確に抽出することは困難であるため、複数のフィルタを組み合わせることにより特定の形状の抽出が行われる。
特開平７−９１９１４号公報特開平１−２３３５７８号公報

しかし、一般にフィルタの組み合わせは、順次フィルタ処理を施すという直列的なものであり、直列的なフィルタでは複雑な図形から特定の形状を抽出することは困難であった。

そこで、本発明の課題は、フィルタを組み合わせることにより、ヘリポートの接地帯標識のような複雑な図形から特定の形状を抽出することを可能とすることである。

前述課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、画像データから対象物を検出する画像処理装置において、入力された前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行うフィルタを構成要素とする複数の画像処理部と、画像データを統合する処理を行う第一の入力積フィルタと、を備え、前記複数の画像データは前記画像処理部により画像処理された画像データを含み、前記複数の画像処理部は、前記画像データから対象物を抽出するための画像処理をそれぞれ行う複数の抽出処理部と、前記対象物が画像データに含まれているか否かを判定するための画像処理を行う判定処理部と、前記各処理部により画像処理された画像データを最終的に対象物を抽出するための画像処理を行う後処理部と、からなり、前記判定処理部は、形状判定フィルタを備え、前記後処理部は、形状フィルタを備え、前記複数の抽出処理部から出力された各画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタから出力された画像と前記判定処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタから出力された画像について前記後処理部で画像処理を行うものであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記複数の処理部は、前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行う第１の抽出処理部と、前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行う第２の抽出処理部と、前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行う第３の抽出処理部と、前記対象物が画像データに含まれているか否かを判定するための画像処理を行う判定処理部と、前記各処理部により画像処理された画像データを最終的に対象物を抽出するための画像処理を行う後処理部と、からなり、前記フィルタが入力された二つの画像データを統合する第一の二入力積フィルタであって、前記第２の抽出処理部から出力された画像と前記第３の抽出処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタにより積の処理が行われた画像と前記第１の抽出処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタから出力された画像と前記判定処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタから出力された画像について前記後処理部で画像処理を行うものであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記判定処理部は、レベル補正フィルタと、形状判定フィルタと、第一のエッジフィルタと、を備え、オリジナル画像を前記レベル補正フィルタにより画像処理を行い、前記レベル補正フィルタにより画像処理された画像について前記形状判定フィルタにより画像処理を行い、前記形状判定フィルタにより画像処理された画像について前記第一のエッジフィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記第１の抽出処理部は、エッジ強調フィルタと、第二の二入力積フィルタと、レベル補正フィルタと、第三の二入力積フィルタと、第二のエッジフィルタと、２値化フィルタと、を備え、オリジナル画像について前記エッジ強調フィルタにより画像処理を行った画像とオリジナル画像について前記第二のエッジフィルタにより画像処理を行った画像を前記第二の二入力積フィルタに入力して積の処理を行い、前記第二の二入力積フィルタから出力された画像について前記レベル補正フィルタにより画像処理を行い、前記レベル補正フィルタから出力された画像と、オリジナル画像を前記２値化フィルタにより画像処理した画像とを前記第三の二入力積フィルタに入力して積の処理を行った後に出力するものであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記第２の抽出処理部は、エッジ強調フィルタと、形状判定フィルタと、第一のノイズ除去フィルタと、を備え、オリジナル画像について前記エッジ強調フィルタにより画像処理を行い、前記エッジ強調フィルタより出力された画像について前記形状判定フィルタにより画像処理を行い、前記形状判定フィルタより出力された画像について前記第一のノイズ除去フィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記第３の抽出処理部は、レベル補正フィルタと、第二のエッジフィルタと、第一のノイズ除去フィルタと、第一の二入力積フィルタと、第二のノイズ除去フィルタと、を備え、オリジナル画像について前記レベル補正フィルタにより画像処理を行い、前記レベル補正フィルタより出力された画像について前記エッジフィルタにより画像処理を行い、前記第二のエッジフィルタより出力された画像について前記第一のノイズ除去フィルタにより画像処理を行い、前記第一のノイズ除去フィルタより出力された画像について前記第二のエッジフィルタにより画像処理を行い、前記第二のエッジフィルタから出力された画像とオリジナル画像を前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタより出力された画像について前記第二のノイズ除去フィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記後処理部は、２値化フィルタと、膨張フィルタと、形状フィルタと、収縮フィルタと、を備え、前記判定処理部から出力された画像と前記第１の抽出処理部から出力された画像を統合した前記第一の二入力積フィルタより出力された画像について前記２値化フィルタにより画像処理を行い、前記２値化フィルタより出力された画像について前記膨張フィルタに画像処理を行い、前記膨張フィルタより出力された画像について前記形状フィルタにより画像処理を行い、前記形状フィルタより出力された画像について前記収縮フィルタにより画像処理を行った後に出力することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置において、前記画像データからの検出対象がヘリポートの接地帯標識に含まれる特定の形状であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置において、前記画像データからの前記検出対象がヘリポートの接地帯標識に含まれる円であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複数のオリジナル画像をそれぞれ複数のフィルタを構成要素とする処理部による画像処理と処理部から出力された画像を統合する処理を組み合わせることで複雑な画像処理を行うことが可能となり、複雑な図形から特定の形状を抽出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、フィルタを構成要素とする三つの抽出処理部から出力された画像と判定処理部から出力された画像を統合した後に、再度後処理部で処理することにより複雑な図形から特定の形状を抽出することが可能になる。

請求項３に記載の発明によれば、オリジナル画像に抽出したい対象の図形が含まれているか否かを明確にすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、最終的に抽出したい形状をオリジナル画像から抽出するのに必要な前処理を施された画像の一つを形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、最終的に抽出したい形状をオリジナル画像から抽出するのに必要な前処理を施された画像の一つを形成することができる。

請求項６に記載の発明によれば、最終的に抽出したい形状をオリジナル画像から抽出するのに必要な前処理を施された画像の一つを形成することができる。

請求項７に記載の発明によれば、オリジナル画像に抽出したい形状が含まれている場合には、その抽出したい形状の画像を出力することができる。

請求項８に記載の発明によれば、検出対象がヘリポートの接地帯標識に含まれている特定の形状である場合に、その特定の形状を明確に抽出することができる。

請求項９に記載の発明によれば、検出対象がヘリポートの接地帯標識に含まれている円である場合に、円を明確に抽出することができる。

以下、図を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１のブロック図に示すように、本発明に用いる画像処理装置１には、カメラ２、Ａ／Ｄコンバータ３、画像データメモリ４、マイクロコンピュータ５、処理部６、制御部９、警報装置１１及び表示装置１２が備えられている。

カメラ２は、画像処理装置１がヘリポートの接地帯標識の画像を画像処理するためのものである場合には、カメラ２は例えばヘリコプターの機体下部等のヘリコプターが着陸する接地体標識を撮影できる位置に取り付けられている。

カメラ２には、光を信号化して画像にするためのイメージセンサとして、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサが内蔵されている。

Ａ／Ｄコンバータ３は、イメージセンサにより得られたアナログ画像を所定の輝度階調（例えば、２５６階調のグレースケール）のデジタル画像に変換するものである。

画像データメモリ４は、Ａ／Ｄコンバータ３により画像変換されたデジタルデータを格納するものであり、このデジタルデータは撮影当初のオリジナル画像Ｘとして後述する処理部６で画像処理を行う画像の基となるものである。

マイクロコンピュータ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を備えて構成されており、これを機能的に捉えると処理部６及び制御部９に分けることができる。

処理部６には、入力されたデジタル画像から検出対象を抽出するため図２に示す木構造状フィルタ１０が格納されている。この木構造フィルタにより画像データメモリ４から読み出したオリジナル画像Ｘについて所定の処理を行うものである。木構造状フィルタ１０には、判定処理部１３、第１の抽出処理部１４、第２の抽出処理部１５、第３の抽出処理部１６、後処理部１７、及び第一の二入力積フィルタ１８が備えられている。

判定処理部１３には、図３に示すようにオリジナル画像Ｘのコントラストを明確にする処理を行うレベル補正フィルタ２１、及びレベル補正フィルタ２１から出力された画像について所定の処理を行う形状判定フィルタ２２が備えられている。更に、形状判定フィルタ２２から出力された画像からエッジを検出するための第一のエッジフィルタ２３が備えられている。

レベル補正フィルタ２１は、入力する画像を構成する画素のうち、所定の閾値以下の階調値をもつ全ての画素の階調値を０とし、所定の閾値以上の階調値をもつ画素の階調値については、階調値を０から最大階調値まで急激に上げていく処理を行うものである。図４は、レベル補正フィルタ２１により画像処理を行った場合における画像処理前の画像と画像処理後の画素の階調値の対応関係を表したグラフである。一般に接地体標識を撮影した画像は階調値のレンジが狭いため、図４に示すような処理を行うことにより接地体標識を撮影した画像のコントラストを明確にすることができる。閾値はユーザが任意に定めることができるが、最大階調値の二分の一の値とすることが好ましい。

形状判定フィルタ２２とは、入力された画像を所定の閾値をもって２値化してグループ処理を行った後、例えば図５に示すように画像３６内の矩形の枠３７で囲われたグループ化された領域３８が枠３７内において所定の割合以上を占めない場合は、当該グループ化された領域３８を消去する処理を行う。なお、「所定の割合」については特に定めはなく、ユーザが任意で定めることができる。

エッジフィルタ２３とは、画像に含まれるエッジを検出するためのフィルタである。エッジを検出することができるフィルタであれば、そのフィルタの種類に制限はなくRobertsフィルタやForsenフィルタ等を用いることができるが、特に好適には階調値の変化の特に激しい部分を抜き出すハイパスフィルタを用いることが好ましい。ここにおけるエッジの検出は、抽出することを目的とする接地体標識に含まれる形状の輪郭を明確にすることを目的とするものである。そのため、例えばハイパスフィルタを用いる場合、その閾値は画像に応じてユーザが任意に定めることができる。

第１の抽出処理部１４には、図６に示すように、オリジナル画像Ｘに含まれるエッジを強調するためのエッジ強調フィルタ２４、エッジ強調フィルタ２４とは別にオリジナル画像Ｘからエッジを検出する処理を行う第二のエッジフィルタ２６、及びそれらのフィルタとは別にオリジナル画像Ｘについて２値化する処理を行う２値化フィルタ２７が備えられている。

また、エッジ強調フィルタ２４から出力された画像と第二のエッジフィルタ２６から出力された画像を統合する第二の二入力積フィルタ２９、及び第二の二入力積フィルタ２９より出力された画像についてコントラストを明確にする処理を行うレベル補正フィルタ２１が備えられている。更に、レベル補正フィルタ２１から出力された画像と２値化フィルタ２７から出力された画像を統合する処理を行う第三の二入力積フィルタ３０が備えられている。

エッジ強調フィルタ２４とは、画像に含まれるエッジを強調するためのフィルタであり、エッジを強調するためのフィルタであれば、ラプラシアンフィルタ等の公知のフィルタを用いることが可能である。ここで用いるのに特に好適なフィルタとしては、図７に示すフィルタ２５が挙げられる。図７に示すフィルタ２５は階調値の微分を求める処理に基づき、画像中の線やエッジを強調した画像形成をするフィルタである。このフィルタは、ある注目画素を中心とした上下左右の９つ階調値に対して、図７に示すような係数をそれぞれ乗算し、その結果を合計した値を新しい階調値として採用するものである。このフィルタ２５にかけることにより、もとの画像に対してエッジ部の輝度値を上げる効果を得ることができる。

第二のエッジフィルタ２６は、画像のエッジを抽出するためのフィルタであり、エッジを検出することができるフィルタであれば、フィルタの種類に制限はないが、特にソベルフィルタを用いることが好ましい。

２値化フィルタ２７とは、例えば、濃度の低い画素から順次０から２５５の階調値が施されたデジタル画像を、濃度値を最小階調値（階調値０から２５５までの２５６段階ある場合は０）か最大階調値（階調値が２５６段階ある場合には、２５５）しか持たない２値画像に変換する処理を行うフィルタである。このフィルタは、閾値以上の値にある画素の出力値を最大階調値、閾値以下の値にある画素の出力値を最低階調値とするものである。ここにおける閾値は、画像を構成する全ての画素の階調値の平均値を閾値とするものである。

第二の二入力積フィルタ２９とは、入力された２つの画像データの対応する位置の画素の階調値を積算した価を最大階調値により除して導き出された商を各画素の階調値とした画像を出力するフィルタである。

第三の二入力積フィルタ３０とは、入力された２つの画像データの対応する画素のうち、階調値の大きい画素の階調値を各画素の階調値とした画像を出力するフィルタである。

第２の抽出処理部１５には、図８に示すように、オリジナル画像Ｘのエッジを強調する処理を行うエッジ強調フィルタ２４、及びエッジ強調フィルタ２４から出力された画像について所定の画像処理をする形状判定フィルタ２２が備えられている。また、形状判定フィルタ２２から出力された画像より高周波成分のノイズを除去する処理を行う第一のノイズ除去フィルタ３１が備えられている。

第一のノイズ除去フィルタ３１は、ノイズに多い高周波成分を除去するためのフィルタである。例えばローパスフィルタ等を用いることができるが他のフィルタを用いることとしてもよい。

第３の抽出処理部１６には、図９に示すように、オリジナル画像Ｘについてコントラストを明確にする処理を行うレベル補正フィルタ２１、レベル補正フィルタ２１から出力された画像からエッジを検出する処理を行う第二のエッジフィルタ２６が備えられている。

また、第二のエッジフィルタ２６から出力された画像より高周波成分のノイズを除去する処理を行う第一のノイズ除去フィルタ３１、及び第一のノイズ除去フィルタ３１から出力された画像についてエッジを検出する処理を行う第二のエッジフィルタ２６が備えられている。

更に、第二のエッジフィルタ２６から出力された画像とオリジナル画像Ｘを統合する第一の二入力積フィルタ１８、第一の二入力積フィルタ１８から出力された画像に点在するノイズを除去する第二のノイズ除去フィルタ３２が備えられている。

ここで用いる第二のノイズ除去フィルタ３２は、画像に点在するノイズを除去するものであり、前述ノイズを除去できるものであればフィルタの種類に制限はなく、最小値フィルタやメディアンフィルタ等を用いることができるが、最大値フィルタを用いることが望ましい。最大値フィルタは、注目画素を近傍画素の最大値（３ × ３の９画素の場合は、９画素の中で最も大きい値の階調値）に置き換えるものである。

第一の二入力積フィルタ１８とは、２枚の画像のそれぞれの対応する画素において、対応する画素の階調値の和からその画像における最大階調値を引いた場合に、その差が正の数又は０になる場合には１を、その差が負の数になる場合は０を出力するフィルタである。

なお、２値画像を入力する場合には、論理積の場合と同様に、対応する画素の階調値が双方とも１である場合にのみ１を出力し、他の場合においては全て０を出力する。

後処理部１７には、図１０に示すように、オリジナル画像Ｘについて２値化する処理を行う２値化フィルタ２７、及びその２値化フィルタ２７から出力された画像について膨張処理を行う膨張フィルタ３３が備えられている。

また、膨張フィルタ３３から出力された画像について所定の処理を行う形状フィルタ３４、及び形状フィルタ３４から出力された画像について収縮処理を行う収縮フィルタ３５が備えられている。

膨張フィルタ３３とは、図形を背景に向かって一定幅広げるフィルタである。即ち、図形の輪郭に隣接している背景点（濃度値０の点）を図形点（濃度値１）に置き換える演算を行うフィルタである。

形状フィルタ３４は、まず、入力された画像を所定の閾値をもって２値化してグループ処理を行い、グループ化された領域を外接するように囲う矩形内の領域内において、グループ化された領域が矩形内の領域において所定の割合以上を占めない場合は、当該グループを消去する処理を行うフィルタである。

収縮フィルタ３５とは、図形を図形の内部方向に向かって一定幅縮めるフィルタである。即ち、図形の輪郭を形成している図形点（濃度値１）または図形の輪郭を形成している図形点と隣接している図形の内部方向の図形点（濃度値１）を背景点（濃度値０）に置き換える演算をするフィルタである。

次に、本実施形態の画像処理装置の作用について、ヘリポートの接地帯標識に含まれる円を抜き出す場合を例に挙げて説明する。

まず、カメラ２により撮影を行い、カメラ２から出力されたアナログ画像をＡ／Ｄコンバータ３によりデジタル画像に変換し、撮影当初のオリジナル画像Ｘとして画像データメモリ４に格納する。

次に、処理部６は画像データメモリ４から画像データを読み込む。この読み込んだ画像データをオリジナル画像Ｘとして、判定処理部１３、第１の抽出処理部１４、第２の抽出処理部１５、及び第３の抽出処理部１６のそれぞれにおいて別個に画像処理が開始される。

まず、第２の抽出処理部１５における作用について説明する。

第２の抽出処理部１５においては、まずエッジ強調フィルタ２４によりオリジナル画像Ｘに含まれるエッジを強調する処理を行う。このエッジを強調する処理を行った画像について更に形状判定フィルタ２２により、２値化処理を行った後に、画像内に含まれる連結図形の面積を特徴量とし、オリジナル画像Ｘ内に所定の面積以上の面積の円が含まれている場合には、円を形成する輪郭の内部及び外部を抽出する処理を行う。

これに対して、所定の面積以下の面積の円が含まれている場合には、円を形成する輪郭の内部のみを抽出する処理を行う。そして、第一のノイズ除去フィルタ３１によりノイズを除去する処理を行った後に第２の抽出処理部１５より出力する。

この第２の抽出処理部１５に、図１１に示すオリジナル画像４０のような所定の大きさ以上の円が含まれている接地体標識の画像を入力すると、出力画像４１に示すように円の内部及び外部が含まれた状態で出力される。また、図１２に示すオリジナル画像５０のような所定の大きさ以下の円が含まれている接地体標識の画像を第２の抽出処理部１５に入力すると、出力画像５１に示すように円の内部を抽出した画像が出力される。また更に、図１３に示すオリジナル画像６０のように円が含まれていない画像を第２の抽出処理部１５に入力すると、出力画像６１のような画像を構成する画素の階調値が全て０である画像が出力される。

次に第３の抽出処理部１６においては、まずレベル補正フィルタ２１によりオリジナル画像Ｘのコントラストを明確にする処理を行った後、第二のエッジフィルタ２６によりエッジを検出する画像処理を行い、その後第一のノイズ除去フィルタ３１によりノイズを除去する処理を行う。そして、この後に再度、第二のエッジフィルタ２６によりエッジを検出する処理を行う。このような処理を行うことで、オリジナル画像Ｘに円が含まれていた場合には円の内側のみが抽出される。

次に、再度エッジを検出する処理を行った画像とオリジナル画像Ｘを第一の二入力積フィルタ１８に入力する。ここにおいては、入力された画像に円が含まれている場合には、円の内側のみを抽出する処理が行われる。そして、第一の二入力積フィルタ１８から出力された画像について第二のノイズ除去フィルタ３２によりノイズ除去を行った後に、第３の抽出処理部１６より出力する。

この第３の抽出処理部１６に図１１に示すオリジナル画像４０のような所定の大きさ以上の円が含まれているの画像を入力すると出力画像４２に示すように主に円及び円の内部が抽出された状態の画像が出力される。また、図１２に示すオリジナル画像５０のような所定の大きさ以下の円が含まれている接地体標識の画像を第３の抽出処理部１６に入力した場合にも出力画像５２に示すように主に円及び円の内部が抽出された状態の画像が出力される。また、さらに図１３に示すオリジナル画像６０のように円が含まれていない画像を第３の抽出処理部１６に入力すると、ほぼ全ての画素の階調値が最大階調値である出力画像６２が出力される。

第１の抽出処理部１４においては、エッジ強調フィルタ２４によりオリジナル画像Ｘに含まれるエッジを強調する処理を行う。また、第二のエッジフィルタ２６によっても別途オリジナル画像Ｘに含まれるエッジを検出する処理を行う。また、更に２値化フィルタ２７によっても別途オリジナル画像Ｘについて２値化する処理を行う。

そして、エッジ強調フィルタ２４によりエッジを強調した画像と第二のエッジフィルタ２６によりエッジを検出する処理をした画像の双方を第二の二入力積フィルタ２９に入力する。

第二の二入力積フィルタ２９により、入力された二つの画像の対応する画素の階調値の積を最大階調値で除算して、その商を階調値とする画像を出力する。この出力された画像についてレベル補正フィルタ２１によりコントラストを明確にする処理を行う。

次に、レベル補正フィルタ２１によりコントラストを明確にした画像と２値化フィルタ２７によって２値化した画像を第三の二入力積フィルタ３０に入力して両画像を統合する処理を行った後に第１の抽出処理部１４から出力する。

この第１の抽出処理部１４に図１１に示すオリジナル画像４０のように所定の大きさ以上の円が含まれている接地体標識の画像、図１２に示すオリジナル画像５０のような所定の大きさ以下の円が含まれている接地体標識の画像、及び図１３に示すオリジナル画像６０のように円が含まれていない画像のいずれを入力した場合も出力画像４３、出力画像５３及び出力画像６３のようにコントラストが明確になった画像が出力される。

判定処理部１３においては、オリジナル画像Ｘについてレベル補正フィルタ２１によりコントラストを明確にする処理を行った後に、形状判定フィルタ２２により画像中に含まれる抽出対象物である円の輪郭を構成する画素を最大階調値とする処理を行う。その後、第一のエッジフィルタ２３により円の輪郭を明確化する処理をして、判定処理部１３より出力する。

このように判定処理部１３で処理を行うことで、図１１に示すオリジナル画像４０や図１２に示すオリジナル画像５０のように円が含まれている画像を入力すると、出力画像４４や出力画像５４のようにほぼ全画素の画素値が最大階調値に近い画像に変換されて出力される。これとは逆に、図１３に示すオリジナル画像６０のように円が含まれていない画像を入力すると出力画像６４のような全画素の画素値が最低階調値に近い画像に変換されて出力される。

このように各処理部から出力された画像は、第一の二入力積フィルタ１８により統合される。まず、第２の抽出処理部１５から出力された画像と第３の抽出処理部１６から出力された画像を第一の二入力積フィルタ１８に入力して、入力した二つの画像を統合する処理を行う。

次に、第一の二入力積フィルタ１８から出力される第２の抽出処理部１５から出力された画像と第３の抽出処理部１６から出力された画像を第１の抽出処理部１４から出力された画像ともに再度第一の二入力積フィルタ１８に入力され、統合する処理を行った後に出力する。

そして更に、第１の抽出処理部１４から出力された画像が統合された第一の二入力積フィルタ１８から出力される画像を、判定処理部１３から出力された画像とともに第一の二入力積フィルタ１８に入力し、統合する処理を行った後に出力し、出力された画像を後処理部１７に入力する。

後処理部１７に入力された画像は、まず所定の閾値をもって２値化フィルタ２７により２値化する。２値化フィルタ２７により２値化した画像について膨張フィルタ３３によって膨張処理を行い、画像に生じている「切れ込み」「切断」及び「穴あき」を埋める処理を行う。次に、形状フィルタ３４によりグループ化した後に各グループの面積を算出し、さらに各グループの面積の平均値を算出する。そして、その面積の値が画面の各グループの面積の値の平均以下の値のグループは削除する処理を行う。このような処理を行った画像について、収縮フィルタ３５により１画素又はそれ以上収縮する処理を行った後に出力する。

このように後処理部１７で処理を行うことで、当初図１１に示すオリジナル画像４０や図１２に示すオリジナル画像５０のように円が含まれている画像について判定処理部１３や第１の抽出処理部１４等で処理を開始した場合には、出力画像４５や出力画像５５のようにほぼ円形に近い形状が抽出される。逆に当初図１３に示すオリジナル画像６０のように円が含まれていない画像について同様に処理を開始した場合には、出力画像６５のように全画素の階調値が０である画像が出力される

前述のように木構造状フィルタ１０により画像処理された画像は制御部９に出力される。制御部９は出力された画像に基づいて、ヘリコプターの真下位置と、接地体標識の位置とのずれが大きな場合には、スピーカー等の警報装置１１を作動させてヘリコプターのオペレータに対して注意を喚起する。

また、必要に応じて表示装置１２を制御することにより、カメラ２によって写し出された画像データを表示させたり、検出された円のパターンを画像データに重ね合わせて表示したりすることができる。

以上、本実施の形態では木構造状フィルタ１０により画像を処理することで複雑な画像処理を行うことが可能となり、複雑な図形から特定の形状を鮮明な状態で抽出することができる。

尚、木構造状フィルタ１０において、本実施の形態では全ての処理部においてフィルタ処理を施す構成について説明したが、例えば、いずれかの抽出処理においてフィルタ処理を施さずに二入力積フィルタに画像データを入力する構成にすることも可能である。

また、オリジナル画像Ｘがヘリポートの接地帯標識であり、抽出したい形状が例えば円である場合には円を鮮明な状態で抽出することができる。

本発明に用いる画像処理装置のブロック図である。本発明に係る木構造状フィルタを表す模式図である。判定処理部の構成を示すブロック図である。レベル補正フィルタにより階調値を補正する場合の変換前の階調値と変換後の階調値の関係を表したグラフである。形状判定フィルタにより画像処理を行う際のイメージを表した図である。第１の抽出処理部の構成を示すブロック図である。エッジ強調フィルタを表した図である。第２の抽出処理部の構成を示すブロック図である。第３の抽出処理部の構成を示すブロック図である。後処理部の構成を示すブロック図である。オリジナル画像に所定の大きさ以上の円が含まれている場合における画像処理の過程を表す模式図である。オリジナル画像に所定の大きさ以下の円が含まれている場合における画像処理の過程を表す模式図である。オリジナル画像に円が含まれていない場合における画像処理の過程を示す模式図である。

符号の説明

１画像処理装置
１０木構造状フィルタ
１３判定処理部
１４第１の抽出処理部
１５第２の抽出処理部
１６第３の抽出処理部
１７後処理部
１８第一の二入力積フィルタ
２１レベル補正フィルタ
２２形状判定フィルタ
２３第一のエッジフィルタ
２４エッジ強調フィルタ
２６第二のエッジフィルタ
２７２値化フィルタ
２９第二の二入力積フィルタ
３０第三の二入力積フィルタ
３１第一のノイズ除去フィルタ
３２第二のノイズ除去フィルタ
３３膨張フィルタ
３４形状フィルタ
３５収縮フィルタ

Claims

画像データから対象物を検出する画像処理装置において、
入力された前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行うフィルタを構成要素とする複数の画像処理部と、
複数の画像データを統合する処理を行う第一の入力積フィルタと、
を備え、前記複数の画像データは前記画像処理部により画像処理された画像データを含み、
前記複数の画像処理部は、
前記画像データから対象物を抽出するための画像処理をそれぞれ行う複数の抽出処理部と、
前記対象物が画像データに含まれているか否かを判定するための画像処理を行う判定処理部と、
前記各処理部により画像処理された画像データを最終的に対象物を抽出するための画像処理を行う後処理部と、
からなり、
前記判定処理部は、形状判定フィルタを備え、
前記後処理部は、形状フィルタを備え、
前記複数の抽出処理部から出力された各画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、
前記第一の二入力積フィルタから出力された画像と前記判定処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、
前記第一の二入力積フィルタから出力された画像について前記後処理部で画像処理を行うものであることを特徴とする画像処理装置。
前記複数の画像処理部は、
前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行う第１の抽出処理部と、
前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行う第２の抽出処理部と、
前記画像データから対象物を抽出するための画像処理を行う第３の抽出処理部と、
前記対象物が画像データに含まれているか否かを判定するための画像処理を行う判定処理部と、
前記各処理部により画像処理された画像データを最終的に対象物を抽出するための画像処理を行う後処理部と、
からなり、
前記第２の抽出処理部から出力された画像と前記第３の抽出処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、
前記第一の二入力積フィルタにより積の処理が行われた画像と前記第１の抽出処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、
前記第一の二入力積フィルタから出力された画像と前記判定処理部から出力された画像について前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、
前記第一の二入力積フィルタから出力された画像について前記後処理部で画像処理を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記判定処理部は、
レベル補正フィルタと、
形状判定フィルタと、
第一のエッジフィルタと、
を備え、
オリジナル画像を前記レベル補正フィルタにより画像処理を行い、前記レベル補正フィルタにより画像処理された画像について前記形状判定フィルタにより画像処理を行い、前記形状判定フィルタにより画像処理された画像について前記第一のエッジフィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記第１の抽出処理部は、
エッジ強調フィルタと、
第二の二入力積フィルタと、
レベル補正フィルタと、
第三の二入力積フィルタと、
第二のエッジフィルタと、
２値化フィルタと、
を備え、
オリジナル画像について前記エッジ強調フィルタにより画像処理を行った画像とオリジナル画像について前記第二のエッジフィルタにより画像処理を行った画像を前記第二の二入力積フィルタに入力して積の処理を行い、前記第二の二入力積フィルタから出力された画像について前記レベル補正フィルタにより画像処理を行い、前記レベル補正フィルタから出力された画像と、オリジナル画像を前記２値化フィルタにより画像処理した画像とを前記第三の二入力積フィルタに入力して積の処理を行った後に出力するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記第２の抽出処理部は、
エッジ強調フィルタと、
形状判定フィルタと、
第一のノイズ除去フィルタと、
を備え、
オリジナル画像について前記エッジ強調フィルタにより画像処理を行い、前記エッジ強調フィルタより出力された画像について前記形状判定フィルタにより画像処理を行い、前記形状判定フィルタより出力された画像について前記第一のノイズ除去フィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記第３の抽出処理部は、
レベル補正フィルタと、
第二のエッジフィルタと、
第一のノイズ除去フィルタと、
第一の二入力積フィルタと、
第二のノイズ除去フィルタと、
を備え、
オリジナル画像について前記レベル補正フィルタにより画像処理を行い、
前記レベル補正フィルタより出力された画像について前記エッジフィルタにより画像処理を行い、前記第二のエッジフィルタより出力された画像について前記第一のノイズ除去フィルタにより画像処理を行い、前記第一のノイズ除去フィルタより出力された画像について前記第二のエッジフィルタにより画像処理を行い、前記第二のエッジフィルタから出力された画像とオリジナル画像を前記第一の二入力積フィルタにより積の処理を行い、前記第一の二入力積フィルタより出力された画像について前記第二のノイズ除去フィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記後処理部は、
２値化フィルタと、
膨張フィルタと、
形状フィルタと、
収縮フィルタと、
を備え、
前記判定処理部から出力された画像と前記第１の抽出処理部から出力された画像を統合した前記第一の二入力積フィルタより出力された画像について前記２値化フィルタにより画像処理を行い、前記２値化フィルタより出力された画像について前記膨張フィルタに画像処理を行い、前記膨張フィルタより出力された画像について前記形状フィルタにより画像処理を行い、前記形状フィルタより出力された画像について前記収縮フィルタにより画像処理を行った後に出力するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記画像データからの検出対象がヘリポートの接地帯標識に含まれる特定の形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
前記画像データからの前記検出対象がヘリポートの接地帯標識に含まれる円であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。