JP6285940B2 - 画像処理方法、該画像処理方法と共に実行される対象物自動検出方法、観測装置、及び、発射されたロケットの飛翔経路を遠距離から高精度で追跡する方法 - Google Patents
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Description
a)シーンの画像データを電磁波の線束として光学装置を介して取込む方法ステップ。ここで電磁波の線束とは、例えば、可視光スペクトル領域、赤外線スペクトル領域、それに紫外線スペクトル領域などにおける電磁波の線束である。
b)前記ステップa)において取込んだ前記画像データに画像処理装置により処理を施して前記画像データの信号雑音比を改善する方法ステップ。この方法ステップは下記のサブステップb1)〜サブステップb5)を含むものである。
b1)前記画像データから成る原画像を、複数本の行及び複数本の列に分割することにより、ラスタ画像を生成するサブステップ。
b2)1つのラスタ画素を、奇数本の行と奇数本の列とを有するラスタフィルタの中心ラスタフィルタ素子に位置合わせするサブステップ。
b3)前記中心ラスタフィルタ素子以外のその他のラスタフィルタ素子の各々が個別の減光特性を有しており、前記ラスタフィルタがカバーしている複数個のラスタ画素の各々の輝度値を求めるサブステップ。
b4)前記サブステップb3)において求めた複数の輝度値の総和である輝度総和値を求め、該輝度総和値をもって、前記中心ラスタフィルタ素子に位置合わせされているラスタ画素の輝度総和値とするサブステップ。
b5)前記サブステップb2)〜前記サブステップb4)を、前記ラスタ画像に含まれるラスタ画素の各々について反復実行するサブステップ。
c)前記ステップb)で個々に求めた複数個のラスタ画素の輝度総和値から、原画像と同じ解像度を有する処理後画像を生成する方法ステップ。
前記方法ステップa)における前記シーンの取込みを、前記光学装置の光軸(X)を中心とした回転角を夫々に異ならせて複数回実行する方法ステップ。
前記回転角の各々において、前記画像処理方法の前記方法ステップを実行して処理後画像を生成する方法ステップ。
個々の処理後画像を、対象物データベースに格納しておいた個々の対象物のサンプル画像と比較する方法ステップ。
処理後画像のうちの1枚または数枚との差分が最小のサンプル画像によって、前記シーンに含まれている対象物を特定すると共に、処理後画像の中の当該対象物の位置を判定する方法ステップ。
0.03は透光率3%であることを示している。
0.06は透光率6%であることを示している。
0.09は透光率9%であることを示している。
0.12は透光率12%であることを示している。
0.15は透光率15%であることを示している。
0.21は透光率21%であることを示している。
1)図4に網掛けで示した9個の5×5画素ブロックZmの各々について、並びに、それら9個の5×5画素ブロックから成る中央領域の四隅に位置する4つの隅部画素ブロックの夫々の中心画素123の全てについて、ラスタフィルタ122のマトリクスに従って重み付けした夫々の正規化スペクトル成分の平均値並びに輝度総和値を算出し、また、それら4つの隅部画素ブロックの各々の周りを囲んでいるリング状配列の8個ずつの5×5画素ブロックZRの各々についての当該平均値の平均値を算出する。
2)上記9個の5×5画素ブロックZmの各々について、並びに、上記4個の中心画素123の全てについて、夫々に求めた正規化スペクトル成分及び輝度総和値の標準偏差を算出し、また、上記リング状配列の8個ずつの5×5画素ブロックZRの各々についての当該標準偏差の平均値を算出する。
3)上記1)及び上記2)で算出する特性値を、360°を12等分した各角度位置ごとに算出する。
4)各角度位置における、各サーチ画素についての特性値集合を、サーチ対象のターゲットのサンプル画像の特性値集合と比較し、そして、差分の総和の絶対値が最小の特性値集合を、当該サーチ画素を代表する特性値集合として記録する。
5)続いて、ターゲット画像を複数のより小さな部分領域に分割し、各部分領域の中で上記差分の総和が最小のサーチ画素を探索する。上記差分の総和が最小のサーチ画素の特性値集合を、認識されたターゲット画像の特性値集合であると判定すると共に、画素1個分の解像度で考察対象としているサーチ画素位置と回転位置とに、サンプル画像のターゲット種別の発見されたターゲットとして記録する。
2 画像処理装置
10 望遠鏡ユニット
12 偏向ミラー
14 駆動機構
20 画像ラスタ化モジュール
22 ラスタフィルタ
22’ ラスタフィルタ素子
22” ラスタフィルタ素子
24 センサ
25 画像評価装置
26 演算処理装置
27 出力インターフェース
28 ディスプレイ装置
29 格納装置
101 光学装置
102 画像処理装置
110 望遠鏡ユニット
112 偏向ミラー
120 画像取込装置
121 画像センサ
122 ラスタフィルタ
122’ ラスタフィルタ素子
122” ラスタフィルタ素子
125 画像評価装置
126 演算処理装置
127 出力インターフェース
128 ディスプレイ装置
129 サンプル画像格納装置
a 限界線
a’ 限界線
b 限界線
b’ 限界線
E 入力面
PZ サーチ画素位置
S 電磁波の線束
SM 線束中心線
SS 総和信号
X 光軸
Z 領域
Z’ ターゲット画像
Zi ターゲット画像の画素
Zm 画素ブロック
ZR 画素ブロック
Claims (8)
- 下記の画像処理方法を用いて行う自動対象物検出方法において、
下記方法ステップa)における前記シーンの取込みを、前記光学装置の光軸(X)を中心とした回転角を夫々に異ならせて複数回実行し、
前記回転角の各々において、前記画像処理方法の前記方法ステップを実行して処理後画像を生成し、
個々の処理後画像を、対象物データベースに格納しておいた個々の対象物のサンプル画像と比較し、
処理後画像のうちの1枚または数枚との差分が最小のサンプル画像によって、前記シーンに含まれている対象物を特定すると共に、処理後画像の中の該対象物の位置を判定する、
ことを特徴とする自動対象物検出方法。
前記画像処理方法:
a)シーンの画像データを電磁波の線束として光学装置(1、101)を介して取込むステップと、
b)前記ステップa)において取込んだ前記画像データに画像処理装置(2、102)により処理を施して前記画像データの信号雑音比を改善する、下記のサブステップを含むステップと、
b1)前記画像データから成る原画像を、複数本の行及び複数本の列に分割することにより、ラスタ画像を生成するサブステップ;
b2)1つのラスタ画素を、奇数本の行と奇数本の列とを有するラスタフィルタ(22、122)の中心ラスタフィルタ素子(22”、122”)に位置合わせするサブステップ;
b3)前記中心ラスタフィルタ素子(22”、122”)以外のその他のラスタフィルタ素子(22‘、122’)の各々が個別の減光特性を有しており、前記ラスタフィルタ(22、122)がカバーしている複数個のラスタ画素の各々の輝度値を求めるサブステップ;
b4)前記サブステップb3)において求めた複数の輝度値の総和である輝度総和値を求め、該輝度総和値をもって、前記中心ラスタフィルタ素子(22“、122”)に位置合わせされているラスタ画素の輝度総和値とするサブステップ;
b5)前記サブステップb2)〜前記サブステップb4)を、前記ラスタ画像に含まれるラスタ画素の各々について反復実行するサブステップ;
c)前記ステップb)で個々に求めた複数個のラスタ画素の輝度総和値から、原画像と同じ解像度を有する処理後画像を生成するステップと、を含む、
ことを特徴とする画像処理方法。 - 前記ステップa)において、前記シーンの画像データを2つ以上の電磁波波長領域において取込むことによって互いに異なる複数のスペクトル領域における前記シーンの原画像を取込み、
前記ステップb)及び前記ステップc)を複数の前記シーンの原画像の各々について実行することによって互いにスペクトル領域が異なる複数の処理後画像を生成し、
互いにスペクトル領域が異なるそれら複数の処理後画像を重ね合わせて合成することによって1つのマルチスペクトル処理後画像を生成する、
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 互いに異なる前記複数のスペクトル領域における前記シーンの画像データの取込みを、互いにスペクトル領域が異なる複数のスペクトル領域フィルタを高速で順次切換えつつ、高速カメラを用いて行うことを特徴とする請求項2記載の方法。
- 処理後画像の中の対象物の位置の判定は、サンプル画像の対応するラスタ画素に一致する当該処理後画像のラスタ画素を判定することにより行われることを特徴とする請求項1記載の方法。
- シーンの画像データを取込むための光学装置(1、101)と、取込んだ画像データの信号雑音比を改善するための画像処理装置(2、102)と、画像評価装置(25、125)とを備えた観測装置であって、
請求項1記載の対象物検出方法の前記方法ステップを実行するように構成されていることを特徴とする観測装置。 - 前記画像処理装置(2、102)は画像ラスタ化モジュール(20)とラスタフィルタモジュール(22、122)とを備えていることを特徴とする請求項5記載の観測装置。
- 演算処理装置(26)を備え、
前記画像ラスタ化モジュール(20)はマトリクス状に配列された複数個の導光素子を備えており、それら複数個の導光素子は、前記光学装置(1)と、取込んだ線束を検出するセンサ(24)との間に配設されており、
前記複数個の導光素子のうちの少なくとも幾つかの導光素子は、それらの各々に、輝度減衰フィルタ素子である前記ラスタフィルタモジュール(22)のラスタフィルタ素子(22”)が備えられており、
前記光学装置(1)は取込んだ画像データを前記画像ラスタ化モジュール(2)の入力面(E)に原画像として投射するように構成されており、
前記光学装置は原画像を前記画像ラスタ化モジュール(20)の前記入力面(E)上において該入力面(E)に対して相対的に移動させ得るように構成されており、
前記演算処理装置は前記センサ(24)から輝度信号を受取るようにしてあり、
請求項1の前記方法ステップc)を実施するソフトウェアが、前記演算処理装置(26)において実行されるようにしてある、
ことを特徴とする請求項6記載の観測装置。 - 演算処理装置(126)を備えると共に、前記光学装置(101)の後段に画像センサ(121)が備えられており、
前記光学装置(101)は取込んだ画像データを前記画像センサ(121)のセンサ面上に投射するように構成されており、
前記演算処理装置は前記画像センサ(121)から画像信号を受取るようにしてあり、
請求項1の方法ステップb)及びc)を実施するソフトウェアが、前記演算処理装置(126)において実行されるようにしてあり、前記画像ラスタ化モジュール及び前記ラスタフィルタモジュール(122)は、前記ソフトウェアのサブルーチンとして構成されていることを特徴とする請求項6記載の観測装置。
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