JP6556409B2 - Image processing device - Google Patents
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Description
この発明は、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する画像処理装置に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus that corrects spectral radiance in a panchromatic image.
センサから取得した画像の一部分のコントラストが、大気中に含まれる靄又は霧などの影響を受けて低下していることがある。
コントラストの低下は、画像の視認性の低下を招くため、靄又は霧などの影響で低下しているコントラストを補正する画像処理装置が開発されている。The contrast of a part of the image acquired from the sensor may be lowered due to the influence of soot or fog contained in the atmosphere.
Since a decrease in contrast causes a decrease in the visibility of an image, an image processing apparatus that corrects a decrease in contrast due to the influence of haze or fog has been developed.
以下の特許文献1には、画像を構成する複数の画素のうち、任意の画素の信号レベルと、当該画素の周囲の領域に存在している画素の信号レベルとの差を計測し、その差が大きければ、コントラストが低下しているとみなして、当該画素の信号レベルを高める画像処理装置が開示されている。 In Patent Document 1 below, a difference between a signal level of an arbitrary pixel among a plurality of pixels constituting an image and a signal level of a pixel existing in an area around the pixel is measured. An image processing apparatus that raises the signal level of the pixel is disclosed by assuming that the contrast is lowered if is large.
例えば、センサから取得した画像が海岸線を撮影した画像である場合、画像を構成する複数の画素のうち、任意の画素が海の領域に対応し、当該画素の周囲の領域に存在している画素が海岸の領域に対応していることがある。
このとき、海の反射率と海岸の反射率とは大きな差異があるため、大気中に含まれる靄又は霧などの影響を受けていない場合でも、任意の画素の信号レベルと、当該画素の周囲の領域に存在している画素の信号レベルとの差が大きくなることがある。
このような場合に、コントラストが低下しているとみなして、当該画素の信号レベルを高めてしまうと、却って、画像の視認性が低下する。
このため、センサから取得した画像が海岸線を撮影した画像である場合のほか、山間部と市街地の境界等のように、反射率が大きく異なる複数の領域を含んでいる画像である場合、靄又は霧などの影響を受けて低下しているコントラストを補正して、画像の視認性を高めることが困難であるという課題があった。For example, when the image acquired from the sensor is an image obtained by photographing a shoreline, among the plurality of pixels constituting the image, any pixel corresponds to the sea area and is present in the area around the pixel May correspond to the coastal area.
At this time, there is a big difference between the reflectance of the sea and the reflectance of the coast, so even if it is not affected by the haze or fog contained in the atmosphere, the signal level of any pixel and the surroundings of the pixel The difference from the signal level of the pixels existing in the region may increase.
In such a case, assuming that the contrast is lowered and increasing the signal level of the pixel, the visibility of the image is lowered.
For this reason, in addition to the case where the image acquired from the sensor is an image obtained by photographing the coastline, in the case where the image includes a plurality of regions with greatly different reflectances, such as a boundary between a mountainous area and an urban area, There has been a problem that it is difficult to improve the visibility of an image by correcting the contrast that has been lowered due to the influence of fog or the like.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、センサから取得したパンクロマチック画像が、反射率が大きく異なる複数の領域を含んでいる画像である場合でも、靄又は霧などの影響を受けて低下しているコントラストを補正することができる画像処理装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the panchromatic image acquired from the sensor is an image including a plurality of regions having greatly different reflectances, it is possible to reduce the fog or fog. An object of the present invention is to obtain an image processing apparatus capable of correcting a contrast that has been affected and decreased.
この発明に係る画像処理装置は、複数の波長帯の画像を含んでいるマルチスペクトル画像を複数の領域に分割する画像分割部と、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯毎に、画像分割部により分割された各々の領域における大気散乱を示す大気散乱放射輝度をそれぞれ算出する散乱輝度算出部と、散乱輝度算出部により波長帯毎に算出された各々の領域における大気散乱放射輝度から、複数の波長帯を含む単一波長帯の画像であるパンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出する補正値算出部とを設け、補正部が、補正値算出部により算出された分光放射輝度の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するようにしたものである。 The image processing apparatus according to the present invention includes an image dividing unit that divides a multispectral image including images of a plurality of wavelength bands into a plurality of regions, and a plurality of wavelength bands of the plurality of images included in the multispectral image. From the scattering luminance calculation unit for calculating atmospheric scattering radiance indicating atmospheric scattering in each region divided by the image dividing unit, and from the atmospheric scattering radiance in each region calculated for each wavelength band by the scattering luminance calculation unit A correction value calculation unit that calculates a correction value of spectral radiance in a panchromatic image that is an image in a single wavelength band including a plurality of wavelength bands, and the correction unit calculates the spectral radiation calculated by the correction value calculation unit The spectral radiance in the panchromatic image is corrected using the luminance correction value.
この発明によれば、散乱輝度算出部により波長帯毎に算出された各々の領域における大気散乱放射輝度から、複数の波長帯を含む単一波長帯の画像であるパンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出する補正値算出部を設け、補正部が、補正値算出部により算出された分光放射輝度の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するように構成したので、センサから取得したパンクロマチック画像が、反射率が大きく異なる複数の領域を含んでいる画像である場合でも、靄又は霧などの影響を受けて低下しているコントラストを補正することができる効果がある。 According to this invention, the spectral radiance in a panchromatic image, which is an image in a single wavelength band including a plurality of wavelength bands, is calculated from the atmospheric scattered radiance in each region calculated by the scattering luminance calculation unit for each wavelength band. Since the correction value calculation unit for calculating the correction value is provided, and the correction unit is configured to correct the spectral radiance in the panchromatic image using the correction value of the spectral radiance calculated by the correction value calculation unit, Even when the panchromatic image acquired from the sensor is an image including a plurality of regions having greatly different reflectances, there is an effect that the contrast that is lowered due to the influence of haze or fog can be corrected. .
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による画像処理装置を示す構成図であり、図2は、この発明の実施の形態1による画像処理装置を示すハードウェア構成図である。
図1及び図2において、画像分割部1は、例えば図2に示す画像分割回路21で実現される。
画像分割部1は、マルチスペクトルセンサから複数の波長帯の画像を含んでいるマルチスペクトル画像を取得し、マルチスペクトル画像を複数の小領域(領域)に分割する処理を実施する。
パラメータ記憶部2は、例えば図2に示すパラメータ記憶回路22で実現される。
パラメータ記憶部2は、各々の波長帯の散乱特性を示す散乱特性データ、小領域の大気透過率を示す関数である散乱透過特性データ及びセンサの観測可能な波長帯を示す波長特性データを記憶している。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a hardware block diagram showing the image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
1 and 2, the image dividing unit 1 is realized by, for example, an
The image dividing unit 1 acquires a multispectral image including images of a plurality of wavelength bands from the multispectral sensor, and performs a process of dividing the multispectral image into a plurality of small regions (regions).
The
The
散乱輝度算出部3は、例えば図2に示す散乱輝度算出回路23で実現され、暗部輝度算出部4及び散乱輝度算出処理部5を備えている。
散乱輝度算出部3は、パラメータ記憶部2により記憶されている散乱特性データを用いて、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域における大気散乱を示す大気散乱放射輝度をそれぞれ算出する処理を実施する。The scattered
The scattered
散乱輝度算出部3の暗部輝度算出部4は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域のヒストグラムをそれぞれ算出し、そのヒストグラムから、画像分割部1により分割された各々の小領域の中で相対的に分光放射輝度が小さい暗部領域の分光放射輝度をそれぞれ算出する処理を実施する。
散乱輝度算出部3の散乱輝度算出処理部5は、パラメータ記憶部2により記憶されている散乱特性データ及び暗部輝度算出部4により算出された暗部領域の分光放射輝度を用いて、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域における大気散乱放射輝度をそれぞれ算出する処理を実施する。The dark part
The scattered luminance
大気透過率算出部6は、例えば図2に示す透過率算出回路24で実現される。
大気透過率算出部6は、パラメータ記憶部2により記憶されている散乱透過特性データを用いて、散乱輝度算出処理部5により波長帯毎に算出された各々の小領域における大気散乱放射輝度から、波長帯毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域における大気散乱の大気透過率をそれぞれ算出する処理を実施する。The atmospheric
The atmospheric
補正値算出部7は、例えば図2に示す補正値算出回路25で実現されるものであり、輝度補正値算出部8、透過率補正値算出部9、画像再結合部10及び補正値補間部11を備えている。
補正値算出部7は、散乱輝度算出処理部5により波長帯毎に算出された各々の小領域における大気散乱放射輝度から、複数の波長帯を含む単一波長帯の画像であるパンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出する処理を実施する。
また、補正値算出部7は、大気透過率算出部6により波長帯毎に算出された各々の小領域における大気散乱の大気透過率から、パンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出する処理を実施する。
パンクロマチック画像は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯を含む単一波長帯の画像である。The correction value calculation unit 7 is realized by, for example, the correction
The correction value calculation unit 7 uses the atmospheric scattering radiance in each small region calculated for each wavelength band by the scattering luminance
Further, the correction value calculation unit 7 calculates the correction value of the spectral radiance in the panchromatic image from the atmospheric transmittance of atmospheric scattering in each small region calculated for each wavelength band by the atmospheric
The panchromatic image is an image in a single wavelength band including a plurality of image wavelength bands included in the multispectral image.
補正値算出部7の輝度補正値算出部8は、パラメータ記憶部2により記憶されている波長特性データを用いて、散乱輝度算出処理部5により波長帯毎に算出された各々の小領域における大気散乱放射輝度から、各々の小領域における分光放射輝度の第1の補正値をそれぞれ算出する処理を実施する。
補正値算出部7の透過率補正値算出部9は、パラメータ記憶部2により記憶されている波長特性データを用いて、大気透過率算出部6により波長帯毎に算出された各々の小領域における大気散乱の大気透過率から、各々の小領域における分光放射輝度の第2の補正値をそれぞれ算出する処理を実施する。The luminance correction
The transmittance correction
補正値算出部7の画像再結合部10は、輝度補正値算出部8により算出された各々の小領域における分光放射輝度の第1の補正値を結合して、第1の補正値の2次元配列Aを生成する処理を実施する。
また、画像再結合部10は、透過率補正値算出部9により算出された各々の小領域における分光放射輝度の第2の補正値を結合して、第2の補正値の2次元配列Bを生成する処理を実施する。
2次元配列A,Bにおける各々の要素は、画像分割部1により分割された各々の小領域に対応している。2次元配列Aにおける各々の要素は、画像分割部1により分割された各々の小領域における分光放射輝度の第1の補正値を有しており、2次元配列Bにおける各々の要素は、画像分割部1により分割された各々の小領域における分光放射輝度の第2の補正値を有している。
補正値算出部7の補正値補間部11は、画像再結合部10により生成された2次元配列A,Bの分解能が、パンクロマチック画像の分解能と一致するように、画像再結合部10により生成された2次元配列A,Bを補間する処理を実施する。The
Further, the
Each element in the two-dimensional arrays A and B corresponds to each small region divided by the image dividing unit 1. Each element in the two-dimensional array A has a first correction value of the spectral radiance in each small area divided by the image dividing unit 1, and each element in the two-dimensional array B is an image division The second correction value of the spectral radiance in each of the small areas divided by the unit 1 is provided.
The correction
補正部12は、図2に示す補正回路26で実現されるものであり、放射輝度補正部13及び透過率補正部14を備えている。
補正部12の放射輝度補正部13は、パンクロマチックセンサからパンクロマチック画像を取得する処理を実施する。
放射輝度補正部13は、補正値補間部11により補間された2次元配列Aにおける各々の要素が有する第1の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する処理を実施する。
透過率補正部14は、補正値補間部11により補間された2次元配列Bにおける各々の要素が有する第2の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する処理を実施する。The
The
The
The
図1では、画像処理装置の構成要素である画像分割部1、パラメータ記憶部2、散乱輝度算出部3、大気透過率算出部6、補正値算出部7及び補正部12のそれぞれが、図2に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、画像分割回路21、パラメータ記憶回路22、散乱輝度算出回路23、透過率算出回路24、補正値算出回路25及び補正回路26で実現されるものを想定している。
In FIG. 1, each of the image dividing unit 1,
ここで、パラメータ記憶回路22は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
また、画像分割回路21、散乱輝度算出回路23、透過率算出回路24、補正値算出回路25及び補正回路26は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものが該当する。Here, the
The
画像処理装置の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、画像処理装置がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)などが該当する。The components of the image processing apparatus are not limited to those realized by dedicated hardware, and the image processing apparatus may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
Software or firmware is stored as a program in the memory of a computer. The computer means hardware that executes a program, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a DSP (Digital Signal Processor), and the like. .
図3は、画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、パラメータ記憶部2をコンピュータのメモリ31上に構成するとともに、画像分割部1、散乱輝度算出部3、大気透過率算出部6、補正値算出部7及び補正部12の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ31に格納し、コンピュータのプロセッサ32がメモリ31に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図4は、画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the image processing apparatus is realized by software or firmware.
When the image processing apparatus is realized by software or firmware, the
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure when the image processing apparatus is realized by software or firmware.
また、図2では、画像処理装置の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図3では、画像処理装置がソフトウェアやファームウェアなどで実現される例を示しているが、画像処理装置における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。 2 shows an example in which each component of the image processing apparatus is realized by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the image processing apparatus is realized by software, firmware, etc. Some components in the image processing apparatus may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.
次に動作について説明する。
この実施の形態1では、画像分割部1が、マルチスペクトルセンサから複数の波長帯の画像を含んでいるマルチスペクトル画像を取得し、放射輝度補正部13が、パンクロマチックセンサからパンクロマチック画像を取得する。
このとき、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯のそれぞれは、帯域が狭く、パンクロマチック画像の波長帯は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯を含んでいるものとする。
以下、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯をバンドbと称し、この実施の形態1では、説明の便宜上、マルチスペクトル画像が、バンドb1の画像、バンドb2の画像、バンドb3の画像及びバンドb4の画像を含んでいるものとする。Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the image dividing unit 1 acquires a multispectral image including images of a plurality of wavelength bands from the multispectral sensor, and the
At this time, each of the wavelength bands of the plurality of images included in the multispectral image has a narrow band, and the wavelength band of the panchromatic image includes the wavelength bands of the plurality of images included in the multispectral image. And
Hereinafter, the wavelength band of a plurality of images included in the multispectral image is referred to as a band b. In the first embodiment, for convenience of explanation, the multispectral image is an image of the band b1, an image of the band b2, and an image of the band b3. It is assumed that the image and the image of band b4 are included.
画像分割部1は、マルチスペクトルセンサからマルチスペクトル画像を取得し(図4のステップST1)、図5に示すように、マルチスペクトル画像をN個の小領域S(i,j)に分割する(図4のステップST2)。
図5は、画像分割部1により分割されたマルチスペクトル画像を示す説明図である。
図5は、N=16の例を示しており、マルチスペクトル画像が16個に分割されている。i=1,2,3,4、j=1,2,3,4である。
ただし、マルチスペクトル画像の分割数Nは、任意に設定できるものとし、例えば、マルチスペクトル画像に含まれている被写体の大きさなどから決定される。The image dividing unit 1 acquires a multispectral image from the multispectral sensor (step ST1 in FIG. 4), and divides the multispectral image into N small regions S (i, j) as shown in FIG. Step ST2 in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a multispectral image divided by the image dividing unit 1.
FIG. 5 shows an example where N = 16, and the multispectral image is divided into 16 pieces. i = 1, 2, 3, 4 and j = 1, 2, 3, 4.
However, the division number N of the multispectral image can be arbitrarily set, and is determined from, for example, the size of the subject included in the multispectral image.
具体的には、マルチスペクトル画像に含まれている被写体と、被写体の陰影などの暗部領域とが含まれる程度の小領域の大きさに分割されるように、マルチスペクトル画像の分割数Nを設定するようにする。
マルチスペクトル画像の中に、様々な大きさの被写体が含まれている場合には、マルチスペクトル画像に含まれている複数の被写体の中で、最も大きな被写体の大きさなどからマルチスペクトル画像の分割数Nを設定するようにして、被写体が含まれていない小領域S(i,j)の数を減らすようにしてもよい。Specifically, the number of divisions N of the multispectral image is set so that the subject is included in a small area that includes a subject included in the multispectral image and a dark area such as a shadow of the subject. To do.
When subjects of various sizes are included in the multispectral image, the multispectral image is divided based on the size of the largest subject among the multiple subjects included in the multispectral image. The number N may be set to reduce the number of small areas S (i, j) that do not include the subject.
また、マルチスペクトル画像に靄又は霧などの濃度の変化を示す濃度分布が描画されている場合、図6に示すように、濃度分布において、濃度の極大値又は極小値を含む領域毎に、マルチスペクトル画像を分割するようにしてもよい。
図6は、画像分割部1により分割されたマルチスペクトル画像を示す説明図である。
図6では、図5と同様に、N=16の例を示しているが、N<16であって、濃度の極大値又は極小値を含む領域毎に分割された小領域S(i,j)が、図5のように分割された小領域S(i,j)よりも大きな領域であれば、図5のようにマルチスペクトル画像を分割する場合よりも、暗部輝度算出部4における暗部領域の分光放射輝度の算出数を低減することができる。
また、マルチスペクトル画像において、濃度の変化率が変化する箇所を把握できるように、マルチスペクトル画像が描画されている場合、小領域S(i,j)が、濃度の変化率が変化する箇所を含むようにマルチスペクトル画像を分割するようにしてもよい。Further, when a density distribution indicating a change in density such as haze or fog is drawn in the multispectral image, as shown in FIG. 6, in the density distribution, a multi-value is displayed for each region including a maximum value or a minimum value of density. The spectral image may be divided.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a multispectral image divided by the image dividing unit 1.
FIG. 6 shows an example of N = 16 as in FIG. 5, but N <16, and a small region S (i, j divided for each region including the local maximum value or the local minimum value. ) Is larger than the small region S (i, j) divided as shown in FIG. 5, the dark region in the dark portion
Further, in the multispectral image, when the multispectral image is drawn so that the location where the change rate of the density changes can be grasped, the small region S (i, j) indicates the location where the change rate of the density changes. The multispectral image may be divided so as to include it.
散乱輝度算出部3の暗部輝度算出部4は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像のバンドb毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)のヒストグラムをそれぞれ算出する(図4のステップST3)。
図7は、暗部輝度算出部4により算出されたバンドbにおける小領域S(i,j)のヒストグラムを示す説明図である。
暗部輝度算出部4は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像のバンドb毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)の中で相対的に分光放射輝度が小さい暗部領域の分光放射輝度LD(b,i,j)をそれぞれ算出する(図4のステップST4)。
図7では、小領域S(i,j)のヒストグラムの中で、分光放射輝度の最小値を、暗部領域の分光放射輝度LD(b,i,j)としている例を示している。The dark part
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a histogram of the small area S (i, j) in the band b calculated by the dark part
The dark portion
FIG. 7 shows an example in which the minimum value of the spectral radiance is the spectral radiance L D (b, i, j) of the dark region in the histogram of the small region S (i, j).
ここでは、暗部輝度算出部4が、小領域S(i,j)のヒストグラムを算出する例を示しているが、マルチスペクトル画像を構成している複数の画素の中に、画素値を有していない画素が含まれている場合がある。このような場合、暗部輝度算出部4は、マルチスペクトル画像を構成している複数の画素から、画素値を有していない画素を除いて、小領域S(i,j)のヒストグラムを算出するようにしてもよい。
また、暗部輝度算出部4は、マルチスペクトル画像を構成している複数の画素の中に、画素値が常にゼロ付近の値になる欠陥画素が含まれている場合、マルチスペクトル画像を構成している複数の画素から、欠陥画素を除いて、小領域S(i,j)のヒストグラムを算出するようにしてもよい。Here, an example is shown in which the dark portion
Also, the dark part
散乱輝度算出部3の散乱輝度算出処理部5は、パラメータ記憶部2により記憶されている散乱特性データα(b)を取得する(図4のステップST5)。
パラメータ記憶部2により記憶されている散乱特性データα(b)は、バンドbの散乱特性を示すデータであり、バンド固有の値である。
散乱特性データα(b)は、例えば、MODTRAN(MODerate resolution atmospheric TRANsmission)などの光波大気伝搬計算シミュレータを用いて、各々の波長における大気散乱の放射輝度比から算出することができる。The scattered luminance
The scattering characteristic data α (b) stored in the
The scattering characteristic data α (b) can be calculated from the radiance ratio of atmospheric scattering at each wavelength using, for example, a light-wave atmospheric propagation calculation simulator such as MODTRAN (Moderate resolution atomic TRANmission).
散乱輝度算出処理部5は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像のバンドb毎に、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を、以下の式(1)に示すように、散乱特性データα(b)と、小領域S(i,j)の固有値Lscat0(i,j)との積でモデル化する。
Lscat(b,i,j)=α(b)×Lscat0(i,j) (1)
大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)は、バンドbの大気散乱を示す分光放射輝度である。
小領域S(i,j)の固有値Lscat0(i,j)は、波長依存性が無く、撮影環境に依存する小領域S(i,j)の固有値である。
図8は、散乱輝度算出処理部5によりモデル化された大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を示す説明図である。
図8において、実線は、大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)のモデルであり、〇は、小領域S(i,j)内の暗部領域の分光放射輝度である。The scattered luminance
L scat (b, i, j) = α (b) × L scat0 (i, j) (1)
The atmospheric scattering radiance L scat (b, i, j) is a spectral radiance indicating atmospheric scattering in band b.
The eigenvalue L scat0 (i, j) of the small area S (i, j) has no wavelength dependency and is an eigenvalue of the small area S (i, j) depending on the imaging environment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the atmospheric scattered radiance L scat (b, i, j) modeled by the scattered luminance
In FIG. 8, the solid line is a model of atmospheric scattering radiance L scat (b, i, j), and ◯ is the spectral radiance of the dark area in the small area S (i, j).
次に、散乱輝度算出処理部5は、マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像のバンドb毎に、暗部領域の分光放射輝度LD(b,i,j)と、式(1)の右辺であるα(b)×Lscat0(i,j)とが最も近くなるような固有値Lscat0(i,j)を回帰分析によって推定する。
このとき、暗部領域の分光放射輝度LD(b,i,j)の計測点は、マルチスペクトルセンサが有しているバンド数と同数である。また、回帰分析によるパラメータ決定手法の代表的な例として、最小二乗法などが挙げられる。Next, the scattered luminance
At this time, the number of measurement points of the spectral radiance L D (b, i, j) in the dark region is the same as the number of bands that the multispectral sensor has. A typical example of a parameter determination method based on regression analysis is a least square method.
散乱輝度算出処理部5は、固有値Lscat0(i,j)を推定すると、推定した固有値Lscat0(i,j)と散乱特性データα(b)を式(1)に代入して、バンドb毎に、各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)をそれぞれ算出する(図4のステップST6)。
散乱輝度算出処理部5は、算出した各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を大気透過率算出部6及び輝度補正値算出部8に出力する。
ただし、散乱輝度算出処理部5は、ある小領域S(i,j)における暗部領域の分光放射輝度LD(b,i,j)の計測点と、大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)のモデルとの相関が低い場合、当該小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を異常値として、例えば、負の値などを出力するようにする。
これにより、分光放射輝度LD(b,i,j)の計測点がモデルと類似していない暗部領域を含んでいる小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を除去することができる。
なお、計測点とモデルの相関が低い場合としては、例えば、最小二乗法における回帰分析の決定係数であるR二乗値が閾値Rth以下の場合などが挙げられる。When the scattered luminance
The scattered luminance
However, the scattered luminance
Thereby, the atmospheric scattering radiance L scat (b, i) in the small region S (i, j) including the dark region where the measurement point of the spectral radiance L D (b, i, j) is not similar to the model. , J) can be removed.
In addition, as a case where the correlation between the measurement point and the model is low, for example, a case where an R square value, which is a determination coefficient of regression analysis in the least square method, is equal to or less than a threshold value Rth can be cited.
大気透過率算出部6は、パラメータ記憶部2により記憶されている散乱透過特性データf(a)を取得する(図4のステップST7)。a=(b,Lscat(b,i,j))である。
パラメータ記憶部2により記憶されている散乱透過特性データf(a)は、小領域S(i,j)における大気散乱を示す大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)の大気透過率τ(b,i,j)を示すバンドb毎の関数である。
散乱透過特性データf(a)は、例えば、MODTRANなどの光波大気伝搬計算シミュレータによって算出することができる。
図9は、バンドbにおける小領域S(i,j)の大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)に対応する大気透過率τ(b,i,j)を示す説明図である。The atmospheric
The scattered transmission characteristic data f (a) stored in the
The scattered transmission characteristic data f (a) can be calculated by a light wave atmospheric propagation calculation simulator such as MODTRAN, for example.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the atmospheric transmittance τ (b, i, j) corresponding to the atmospheric scattered radiance L scat (b, i, j) of the small region S (i, j) in the band b.
大気透過率算出部6は、以下の式(2)に示すように、散乱透過特性データf(a)の変数aに、バンドbと、散乱輝度算出処理部5から出力された小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)とを代入することで、バンドb毎に、小領域S(i,j)における大気散乱の大気透過率τ(b,i,j)を算出する(図4のステップST8)。
τ(b,i,j)=f(b,Lscat(b,i,j)) (2)
大気透過率算出部6は、算出した各々の小領域S(i,j)における大気散乱の大気透過率τ(b,i,j)を透過率補正値算出部9に出力する。
ただし、大気透過率算出部6は、ある小領域S(i,j)における大気透過率τ(b,i,j)が想定値と数パーセント以上離れているような場合には、当該小領域S(i,j)における大気透過率τ(b,i,j)を異常値として、例えば、負の値などを出力するようにする。As shown in the following formula (2), the atmospheric
τ (b, i, j) = f (b, L scat (b, i, j)) (2)
The atmospheric
However, if the atmospheric transmittance τ (b, i, j) in a certain small region S (i, j) is separated from the assumed value by several percent or more, the atmospheric
補正値算出部7の輝度補正値算出部8は、パラメータ記憶部2により記憶されている波長特性データを取得する(図4のステップST9)。
パラメータ記憶部2により記憶されている波長特性データは、マルチスペクトルセンサの観測可能な波長帯及びパンクロマチックセンサの観測可能な波長帯のそれぞれを示すデータである。
輝度補正値算出部8は、取得した波長特性データを用いて、散乱輝度算出処理部5から出力されたバンドb毎の各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)の重み係数ε(b)を算出する。重み係数ε(b)の算出処理の詳細は後述する。The luminance correction
The wavelength characteristic data stored in the
The brightness correction
輝度補正値算出部8は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)として、以下の式(3)に示すように、重み係数ε(b)を用いて、バンドb毎の各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)の総和を算出する(図4のステップST10)。
b=b1,b2,b3,b4
Pa’は、パンクロマチックセンサにより観測されるパンクロマチック画像に相当する画像の単一波長帯である。
輝度補正値算出部8は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を画像再結合部10に出力する。
なお、輝度補正値算出部8は、散乱輝度算出処理部5から出力された小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)が異常値である場合、異常値である大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を用いずに、小領域S(i,j)における分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を算出するようにする。
例えば、輝度補正値算出部8は、大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)が異常値である小領域S(i,j)の周辺の小領域における大気散乱放射輝度を用いて、小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を補間する。
そして、輝度補正値算出部8は、補間した大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を用いて、第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を算出するようにする。As shown in the following formula (3), the luminance correction
b = b1, b2, b3, b4
Pa ′ is a single wavelength band of an image corresponding to the panchromatic image observed by the panchromatic sensor.
The luminance correction
Note that the luminance correction
For example, the brightness correction
Then, the luminance correction
ここで、重み係数ε(b)の算出処理について説明する。
図10は、マルチスペクトルセンサの観測可能な波長帯及びパンクロマチックセンサの観測可能な波長帯を示す説明図である。
図10の例では、パンクロマチックセンサの観測可能な波長帯は、λ0(Pa)〜λ1(Pa)である。
マルチスペクトルセンサの観測可能な波長帯は、λ0(b1)〜λ1(b1)、λ0(b2)〜λ1(b2)、λ0(b3)〜λ1(b3)及びλ0(b4)〜λ1(b4)である。Here, the calculation process of the weighting coefficient ε (b) will be described.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the observable wavelength band of the multispectral sensor and the observable wavelength band of the panchromatic sensor.
In the example of FIG. 10, the observable wavelength band of the panchromatic sensor is λ 0 (Pa) to λ 1 (Pa).
The observable wavelength bands of the multispectral sensor are λ 0 (b1) to λ 1 (b1), λ 0 (b2) to λ 1 (b2), λ 0 (b3) to λ 1 (b3), and λ 0 ( b4) to λ 1 (b4).
輝度補正値算出部8は、パンクロマチックセンサの観測可能な波長帯λ0(Pa)〜λ1(Pa)に対して、マルチスペクトルセンサの観測可能な波長帯λ’0(b)〜λ’1(b)を割り付けることで、以下の式(4)に示すように、重み係数ε(b)を算出する。
b=b1,b2,b3,b4Luminance correction
b = b1, b2, b3, b4
ここで、輝度補正値算出部8におけるマルチスペクトルセンサの波長帯λ’0(b)〜λ’1(b)の割り付けは、例えば、波長帯λ’0(b)〜λ’1(b)が、マルチスペクトル画像が含んでいる画像のバンドb1,b2,b3,b4のそれぞれと対応するように行う。
即ち、輝度補正値算出部8は、バンドb1に対して波長帯λ’0(b1)〜λ’1(b1)を割り付け、バンドb2に対して波長帯λ’0(b2)〜λ’1(b2)を割り付け、バンドb3に対して波長帯λ’0(b3)〜λ’1(b3)を割り付ける。
また、輝度補正値算出部8は、バンドb4に対して波長帯λ’0(b4)〜λ’1(b4)を割り付ける。
このような割り付けの場合、例えば、波長帯λ’0(b1),λ’1(b1)は、以下の式(5)及び式(6)のように表される。
Here, the allocation of the wavelength band lambda multispectral sensor '0 (b) ~λ' 1 (b) in the luminance correction
That is, the luminance correction
Further, the luminance correction
In the case of such allocation, for example, the wavelength bands λ ′ 0 (b1) and λ ′ 1 (b1) are expressed as in the following equations (5) and (6).
重み係数ε(b)における分子は、割り付けられた波長帯λ’0(b)〜λ’1(b)における分光放射輝度に対する波長積分を模擬するものである。
また、重み係数ε(b)における分母は、パンクロマチックセンサの放射輝度から、分光放射輝度に変換すること意味している。
上記の式(3)は、割り付けられた波長帯λ’0(b)〜λ’1(b)における分光放射輝度を一定とみなしたものであり、パンクロマチックセンサの波長帯に対して、割り付けるバンドの数が多いほど、分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を高精度に算出することができる。The numerator in the weighting coefficient ε (b) simulates the wavelength integration with respect to the spectral radiance in the assigned wavelength band λ ′ 0 (b) to λ ′ 1 (b).
Further, the denominator in the weighting coefficient ε (b) means that the radiance of the panchromatic sensor is converted into the spectral radiance.
The above formula (3) assumes that the spectral radiance in the assigned wavelength band λ ′ 0 (b) to λ ′ 1 (b) is constant, and assigns it to the wavelength band of the panchromatic sensor. As the number of bands increases, the first correction value L scat (Pa ′, i, j) of the spectral radiance can be calculated with higher accuracy.
ここでは、輝度補正値算出部8が、式(4)によって、重み係数ε(b)を算出する例を示しているが、以下の式(7)に示すように、パンクロマチックセンサにおける各波長λの分光感度R(λ)に基づいて重み係数ε(b)を算出するようにしてもよい。この場合、パンクロマチックセンサが、各々のバンドbの波長λで感度が著しく変化するようなセンサであっても、分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を高精度に算出することができる。
Here, an example is shown in which the luminance correction
また、輝度補正値算出部8は、実画像のパンクロマチック画像を用いて、重み係数ε(b)を算出するようにしてもよい。
例えば、輝度補正値算出部8は、実画像のパンクロマチック画像の分光放射輝度L(Pa,x,y)を取得する。
(x,y)は、パンクロマチック画像上の座標であり、マルチスペクトル画像における小領域の配列を示す(i,j)と異なる。
そして、輝度補正値算出部8は、式(3)から得られる分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を、マルチスペクトル画像から模擬したパンクロマチックセンサの分光放射輝度L(Pa’,x,y)とみなし、式(3)において、分光放射輝度L(Pa’,x,y)と分光放射輝度L(Pa,x,y)との差が最小になるような重み係数ε(b)を算出する。Further, the luminance correction
For example, the luminance correction
(X, y) are coordinates on the panchromatic image, and are different from (i, j) indicating the arrangement of the small regions in the multispectral image.
Then, the luminance correction
補正値算出部7の透過率補正値算出部9は、パラメータ記憶部2により記憶されている波長特性データを取得する(図4のステップST11)。
透過率補正値算出部9は、取得した波長特性データを用いて、大気透過率算出部6から出力されたバンドb毎の各々の小領域S(i,j)における大気散乱の大気透過率τ(b,i,j)の重み係数ε’(b)を算出する。重み係数ε’(b)の算出処理の詳細は後述する。The transmittance correction
The transmittance correction
透過率補正値算出部9は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第2の補正値τ(Pa’,i,j)として、以下の式(8)に示すように、重み係数ε’(b)を用いて、バンドb毎の各々の小領域S(i,j)における大気散乱の大気透過率τ(b,i,j)の総和を算出する(図4のステップST12)。
b=b1,b2,b3,b4
透過率補正値算出部9は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第2の補正値τ(Pa’,i,j)を画像再結合部10に出力する。
なお、透過率補正値算出部9は、大気透過率算出部6から出力された小領域S(i,j)における大気散乱の大気透過率τ(b,i,j)が異常値である場合、異常値である大気透過率τ(b,i,j)を用いずに、小領域S(i,j)における分光放射輝度の第2の補正値τ(Pa’,i,j)を算出するようにする。
例えば、透過率補正値算出部9は、大気透過率τ(b,i,j)が異常値である小領域S(i,j)の周辺の小領域における大気透過率を用いて、小領域S(i,j)における大気散乱の大気透過率τ(b,i,j)を補間する。
そして、透過率補正値算出部9は、補間した大気透過率τ(b,i,j)を用いて、第2の補正値τ(Pa’,i,j)を算出するようにする。The transmittance correction
b = b1, b2, b3, b4
The transmittance correction
It should be noted that the transmittance correction
For example, the transmittance correction
Then, the transmittance correction
ここで、重み係数ε’(b)の算出処理について説明する。
大気透過率τ(b,i,j)の重み係数ε’(b)は、輝度補正値算出部8と同様に、式(4)によって算出することができる。
透過率補正値算出部9は、パンクロマチックセンサにおける各波長λの分光感度R(λ)及び光源の照度E(λ)を用いて、以下の式(9)に示すように、重み係数ε’(b)を算出するようにしてもよい。
光源の照度E(λ)として、一般的な自然光である太陽の照度を用いることができる。
式(9)は、パンクロマチックセンサに入射される光源からの光のエネルギーに対する割り付け波長のエネルギー比を模擬している。Here, the calculation process of the weighting coefficient ε ′ (b) will be described.
The weighting coefficient ε ′ (b) of the atmospheric transmittance τ (b, i, j) can be calculated by the equation (4) similarly to the luminance correction
The transmittance correction
The illuminance of the sun, which is general natural light, can be used as the illuminance E (λ) of the light source.
Expression (9) simulates the energy ratio of the assigned wavelength to the energy of light from the light source incident on the panchromatic sensor.
また、透過率補正値算出部9は、実画像のパンクロマチック画像を用いて、重み係数ε’(b)を算出するようにしてもよい。
例えば、透過率補正値算出部9は、既知の分光放射輝度Lsampleを示す被写体と、暗部領域とが映っている実画像であるパンクロマチック画像を取得する。
そして、透過率補正値算出部9は、既知の分光放射輝度Lsampleと暗部領域の分光放射輝度との差分dLを算出し、以下の式(10)に示すように、差分dLと既知の分光放射輝度Lsampleとから透過率τ(Pa,x,y)を算出する。
透過率補正値算出部9は、式(8)から得られる第2の補正値τ(Pa’,i,j)を、マルチスペクトル画像から模擬した透過率τ(Pa’,x,y)とみなし、式(8)において、透過率τ(Pa’,x,y)と透過率τ(Pa,x,y)との差が最小になるような重み係数ε’(b)を算出する。Further, the transmittance correction
For example, the transmittance correction
Then, the transmittance correction
The transmittance correction
補正値算出部7の画像再結合部10は、輝度補正値算出部8から出力された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を結合して、第1の補正値の2次元配列Aを生成する(図4のステップST13)。
また、画像再結合部10は、透過率補正値算出部9から出力された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第2の補正値τ(Pa’,i,j)を結合して、第2の補正値の2次元配列Bを生成する(図4のステップST14)。
2次元配列A,Bにおける各々の要素(i,j)は、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)に対応している。マルチスペクトル画像の分割数がNで、小領域S(i,j)の個数がNであれば、2次元配列の要素(i,j)の数もNである。
2次元配列Aにおける各々の要素(i,j)は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を有しており、2次元配列Bにおける各々の要素(i,j)は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第2の補正値τ(Pa’,i,j)を有している。
画像再結合部10は、生成した2次元配列A,Bを補正値補間部11に出力する。The
Further, the
Each element (i, j) in the two-dimensional arrays A and B corresponds to each small area S (i, j) divided by the image dividing unit 1. If the number of divisions of the multispectral image is N and the number of small regions S (i, j) is N, the number of elements (i, j) in the two-dimensional array is also N.
Each element (i, j) in the two-dimensional array A has a first correction value L scat (Pa ′, i, j) of the spectral radiance in each small region S (i, j). Each element (i, j) in the two-dimensional array B has a second correction value τ (Pa ′, i, j) of the spectral radiance in each small region S (i, j). .
The
補正値算出部7の補正値補間部11は、画像再結合部10から出力された2次元配列A,Bの分解能のそれぞれが、パンクロマチック画像の分解能と一致するように、画像再結合部10から出力された2次元配列A,Bのそれぞれを補間する(図4のステップST15)。
例えば、パンクロマチック画像のx方向の画素数が、2次元配列A,Bにおけるx方向の要素(i,j)の数のMx倍であれば、2次元配列A,Bのx方向をMx倍にアップサンプリングする。
また、パンクロマチック画像のy方向の画素数が、2次元配列A,Bにおけるy方向の要素(i,j)の数のMy倍である場合、2次元配列A,Bのy方向をMy倍にアップサンプリングする。
これにより、2次元配列A,Bの分解能が、パンクロマチック画像の分解能と同等になる。The correction
For example, if the number of pixels in the x direction of the panchromatic image is Mx times the number of elements (i, j) in the x direction in the two-dimensional arrays A and B, the x direction of the two-dimensional arrays A and B is multiplied by Mx. Upsampling to
When the number of pixels in the y direction of the panchromatic image is My times the number of elements (i, j) in the y direction in the two-dimensional arrays A and B, the y direction of the two-dimensional arrays A and B is My times. Upsampling to
Thereby, the resolution of the two-dimensional arrays A and B becomes equal to the resolution of the panchromatic image.
2次元配列A,Bの補間処理としては、2次元配列A,Bの要素間の補正値が連続的となるような補間処理が望ましく、例えば、バイリニア又はCubic Convolutionなどの補間処理を実施することが考えられる。また、2次元配列A,Bの要素間の補正値が連続的かつ曲線を描くように、ベジエ曲線又はSpline曲線などの補間処理を実施するようにしてもよい。
これにより、第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)は、第1の補正値Lscat(Pa’,x,y)に変換され、変換後の第1の補正値Lscat(Pa’,x,y)が補正値補間部11から放射輝度補正部13に出力される。また、第2の補正値τ(Pa’,i,j)は、第2の補正値τ(Pa’,x,y)に変換され、変換後の第2の補正値τ(Pa’,x,y)が補正値補間部11から透過率補正部14に出力される。
なお、2次元配列Aの或る要素が有している第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)が異常値である場合、補正値補間部11は、当該要素の周囲に存在している要素が有している補正値に基づいて、当該要素が有している補正値を補間してから、2次元配列Aの分解能を変換する。
また、2次元配列Bの或る要素が有している第2の補正値τ(Pa’,i,j)が異常値である場合、補正値補間部11は、当該要素の周囲に存在している要素が有している補正値に基づいて、当該要素が有している補正値を補間してから、2次元配列Bの分解能を変換する。As the interpolation process for the two-dimensional arrays A and B, an interpolation process is preferable in which correction values between the elements of the two-dimensional arrays A and B are continuous. For example, an interpolation process such as bilinear or cubic conversion is performed. Can be considered. In addition, interpolation processing such as a Bezier curve or a Spline curve may be performed so that correction values between elements of the two-dimensional arrays A and B are continuous and draw a curve.
Accordingly, the first correction value L scat (Pa ′, i, j) is converted into the first correction value L scat (Pa ′, x, y), and the first correction value L scat ( Pa ′, x, y) is output from the correction
When the first correction value L scat (Pa ′, i, j) of a certain element of the two-dimensional array A is an abnormal value, the correction
Further, when the second correction value τ (Pa ′, i, j) of a certain element of the two-dimensional array B is an abnormal value, the correction
補正部12の放射輝度補正部13は、パンクロマチックセンサからパンクロマチック画像を取得する(図4のステップST16)。
放射輝度補正部13は、以下の式(11)に示すように、取得したパンクロマチック画像の分光放射輝度L(Pa,x,y)から、補正値補間部11から出力された第1の補正値Lscat(Pa’,x,y)を減算することで、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する(図4のステップST17)。
L1(x,y)
=L(Pa,x,y)−Lscat(Pa’,x,y) (11)
式(11)において、L1(x,y)は、補正後の分光放射輝度である。
放射輝度補正部13は、分光放射輝度を補正したパンクロマチック画像を透過率補正部14に出力する。The
The
L1 (x, y)
= L (Pa, x, y) -Lscat (Pa ', x, y) (11)
In Expression (11), L1 (x, y) is the spectral radiance after correction.
The
補正部12の透過率補正部14は、以下の式(12)に示すように、放射輝度補正部13から出力されたパンクロマチック画像の補正後の分光放射輝度L1(x,y)を、補正値補間部11から出力された第2の補正値τ(Pa’,x,y)で除算することで、さらに、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する(図4のステップST18)。
式(12)において、L2(x,y)は、補正後の分光放射輝度である。
透過率補正部14は、分光放射輝度を補正したパンクロマチック画像を出力する。The
In Expression (12), L2 (x, y) is the spectral radiance after correction.
The
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、散乱輝度算出部3により波長帯毎に算出された各々の領域における大気散乱放射輝度から、複数の波長帯を含む単一波長帯の画像であるパンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出する補正値算出部7を設け、補正部12が、補正値算出部7により算出された分光放射輝度の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するように構成したので、パンクロマチックセンサから取得したパンクロマチック画像が、反射率が大きく異なる複数の領域を含んでいる画像である場合でも、靄又は霧などの影響を受けて低下しているコントラストを補正することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, from the atmospheric scattered radiance in each region calculated for each wavelength band by the scattering
また、この実施の形態1によれば、補正値算出部7が、大気透過率算出部6により波長帯毎に算出された各々の領域における大気透過率から、パンクロマチック画像における分光放射輝度の第2の補正値を算出し、補正部12が、第2の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するように構成したので、第1の補正値だけを用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する場合よりも、コントラストの補正精度を高めることができる効果を奏する。
Further, according to the first embodiment, the correction value calculation unit 7 calculates the spectral radiance of the panchromatic image from the atmospheric transmittance in each region calculated by the atmospheric
実施の形態2.
上記実施の形態1では、補正部12が、第1の補正値Lscat(Pa’,x,y)及び第2の補正値τ(Pa’,x,y)を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する例を示している。
この実施の形態2では、パンクロマチック画像に含まれているオフセット成分を除去するために第3の補正値を算出し、第3の補正値を用いて、さらに、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する例を説明する。
In the first embodiment, the
In the second embodiment, the third correction value is calculated to remove the offset component included in the panchromatic image, and the spectral radiance in the panchromatic image is further calculated using the third correction value. An example of correction will be described.
図11は、この発明の実施の形態2による画像処理装置を示す構成図であり、図12は、この発明の実施の形態2による画像処理装置を示すハードウェア構成図である。
図11及び図12において、図1及び図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
反射輝度算出部41は、例えば図12に示す反射輝度算出回路51で実現される。
反射輝度算出部41は、マルチスペクトル画像のバンドb毎の各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度Lsensor(b,i,j)と、散乱輝度算出処理部5によりバンドb毎に算出された各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)とから、各々の小領域S(i,j)における大気反射を示す大気反射放射輝度Lr(b,i,j)をそれぞれ算出する処理を実施する。FIG. 11 is a block diagram showing an image processing apparatus according to
11 and 12, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof is omitted.
The reflection
The reflected
補正値算出部42は、例えば図2に示す補正値算出回路52で実現されるものであり、輝度補正値算出部8、透過率補正値算出部9、反射補正値算出部43、画像再結合部44及び補正値補間部45を備えている。
補正値算出部42の反射補正値算出部43は、反射輝度算出部41によりバンドb毎に算出された各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)から、各々の小領域における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)をそれぞれ算出する処理を実施する。The correction
The reflection correction
補正値算出部42の画像再結合部44は、上記実施の形態1の画像再結合部10と同様に、2次元配列A及び2次元配列Bを生成する処理を実施する。
また、画像再結合部44は、反射補正値算出部43により算出された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)を結合して、第3の補正値の2次元配列Cを生成する処理を実施する。
2次元配列Cにおける各々の要素は、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)に対応している。2次元配列Cにおける各々の要素は、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値を有している。
補正値算出部42の補正値補間部45は、画像再結合部44により生成された2次元配列A,B,Cの分解能が、パンクロマチック画像の分解能と一致するように、画像再結合部44により生成された2次元配列A,B,Cを補間する処理を実施する。The
Further, the
Each element in the two-dimensional array C corresponds to each small region S (i, j) divided by the image dividing unit 1. Each element in the two-dimensional array C has a third correction value of the spectral radiance in each small area S (i, j) divided by the image dividing unit 1.
The correction
補正部46は、図12に示す補正回路53で実現されるものであり、放射輝度補正部13、透過率補正部14及び反射補正部47を備えている。
補正部46の反射補正部47は、補正値補間部45により補間された2次元配列Cにおける各々の要素が有する第3の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する処理を実施する。The
The
図11では、画像処理装置の構成要素である画像分割部1、パラメータ記憶部2、散乱輝度算出部3、大気透過率算出部6、反射輝度算出部41、補正値算出部42及び補正部46のそれぞれが、図12に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、画像分割回路21、パラメータ記憶回路22、散乱輝度算出回路23、透過率算出回路24、反射輝度算出回路51、補正値算出回路52及び補正回路53で実現されるものを想定している。
In FIG. 11, the image dividing unit 1, the
画像分割回路21、散乱輝度算出回路23、透過率算出回路24、反射輝度算出回路51、補正値算出回路52及び補正回路53は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、または、これらを組み合わせたものが該当する。
画像処理装置の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、画像処理装置がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。The
The components of the image processing apparatus are not limited to those realized by dedicated hardware, and the image processing apparatus may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、パラメータ記憶部2を図3に示すコンピュータのメモリ31上に構成するとともに、画像分割部1、散乱輝度算出部3、大気透過率算出部6、反射輝度算出部41、補正値算出部42及び補正部46の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ31に格納し、コンピュータのプロセッサ32がメモリ31に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
また、図12では、画像処理装置の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図3では、画像処理装置がソフトウェアやファームウェアなどで実現される例を示しているが、画像処理装置における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。When the image processing apparatus is realized by software, firmware, or the like, the
12 shows an example in which each component of the image processing apparatus is realized by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the image processing apparatus is realized by software, firmware, or the like. Some components in the image processing apparatus may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.
次に動作について説明する。
靄又は霧などの濃度が高い場合、被写体とセンサの間に存在している大気中の粒子に光が散乱される大気散乱のほかに、大気中の粒子に光が反射される大気反射が生じることがある。
大気反射が生じることで、大気からの反射光成分がオフセット成分としてマルチスペクトル画像及びパンクロマチック画像に重畳される。
この実施の形態2では、補正部46の反射補正部47が、パンクロマチック画像に重畳されているオフセット成分を除去する処理を実施する。
以下、上記実施の形態1と相違する箇所を説明する。Next, the operation will be described.
When the concentration of haze or fog is high, in addition to atmospheric scattering in which light is scattered to atmospheric particles that exist between the subject and the sensor, atmospheric reflection in which light is reflected to atmospheric particles occurs. Sometimes.
When atmospheric reflection occurs, a reflected light component from the atmosphere is superimposed on the multispectral image and panchromatic image as an offset component.
In the second embodiment, the
Hereinafter, the differences from the first embodiment will be described.
反射輝度算出部41は、画像分割部1により分割されたマルチスペクトル画像のバンドb毎の各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度Lsensor(b,i,j)を取得する。
反射輝度算出部41は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度Lsensor(b,i,j)を、以下の式(13)に示すように、散乱輝度算出処理部5により算出された各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)と、各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)との和でモデル化する。
Lsensor(b,i,j)
=Lscat(b,i,j)+Lr(b,i,j) (13)
図13は、反射輝度算出部41によりモデル化された分光放射輝度Lsensor(b,i,j)を示す説明図である。
図13において、実線は、分光放射輝度Lsensor(b,i,j)のモデルであり、〇は、小領域S(i,j)内の暗部領域の分光放射輝度である。The reflection
The reflection
L sensor (b, i, j)
= L scat (b, i, j) + Lr (b, i, j) (13)
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the spectral radiance L sensor (b, i, j) modeled by the reflected
In FIG. 13, the solid line is a model of spectral radiance L sensor (b, i, j), and ◯ is the spectral radiance of the dark area in the small area S (i, j).
ここで、大気からの反射光成分の分光特性が変化せずに、反射光成分の絶対値のみが変化するとすれば、マルチスペクトル画像の各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)は、以下の式(14)のように表すことができる。
Lr(b,i,j)=β(b)Lr0(i,j) (14)
式(14)において、β(b)は、反射光の分光特性成分、Lr0(i,j)は、反射光成分の固有値である。
反射光の分光特性成分β(b)は、以下の式(15)に示すように、白色の被写体が持つ分光放射輝度より算出することができる。
式(15)において、ρ(λ)は、白色の被写体の反射率、E(λ)は、光源である太陽の照度である。
式(13)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)は、式(1)のように表されるので、式(13)は、以下の式(16)のように表される。
Lsensor(b,i,j)
=α(b)Lscat0(i,j)+β(b)Lr0(i,j) (16)Here, assuming that only the absolute value of the reflected light component changes without changing the spectral characteristics of the reflected light component from the atmosphere, the atmospheric reflected radiance in each small region S (i, j) of the multispectral image. Lr (b, i, j) can be expressed as in the following formula (14).
Lr (b, i, j) = β (b) L r0 (i, j) (14)
In Expression (14), β (b) is a spectral characteristic component of reflected light, and L r0 (i, j) is an eigenvalue of the reflected light component.
The spectral characteristic component β (b) of the reflected light can be calculated from the spectral radiance of the white subject, as shown in the following equation (15).
In equation (15), ρ (λ) is the reflectance of the white subject, and E (λ) is the illuminance of the sun as the light source.
Since the atmospheric scattering radiance L scat (b, i, j) in Expression (13) is expressed as Expression (1), Expression (13) is expressed as Expression (16) below. .
L sensor (b, i, j)
= Α (b) L scat0 (i, j) + β (b) L r0 (i, j) (16)
反射輝度算出部41は、式(16)のモデルにおいて、反射光成分の固有値Lr0(i,j)を回帰分析によって推定する。
反射輝度算出部41は、反射光成分の固有値Lr0(i,j)を推定すると、推定した固有値Lr0(i,j)と、反射光の分光特性成分β(b)とを式(14)に代入して、マルチスペクトル画像の各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)を算出する。
反射輝度算出部41は、算出した各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)を反射補正値算出部43に出力する。The reflected
Reflection
The reflection
補正値算出部42の反射補正値算出部43は、パラメータ記憶部2により記憶されている波長特性データを取得する。
反射補正値算出部43は、取得した波長特性データを用いて、反射輝度算出部41から出力されたバンドb毎の各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)の重み係数ε”(b)を算出する。重み係数ε”(b)は、例えば、重み係数ε(b)又は重み係数ε’(b)と同様に算出することができる。The reflection correction
The reflection correction
反射補正値算出部43は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)として、以下の式(17)に示すように、重み係数ε”(b)を用いて、バンドb毎の各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)の総和を算出する。
b=b1,b2,b3,b4
反射補正値算出部43は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)を画像再結合部44に出力する。The reflection correction
b = b1, b2, b3, b4
The reflection correction
補正値算出部42の画像再結合部44は、上記実施の形態1の画像再結合部10と同様に、第1の補正値の2次元配列A及び第2の補正値の2次元配列Bのそれぞれを生成する。
また、画像再結合部44は、反射補正値算出部43から出力された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)を結合して、第3の補正値の2次元配列Cを生成する。
2次元配列Cにおける各々の要素(i,j)は、画像分割部1により分割された各々の小領域S(i,j)に対応している。マルチスペクトル画像の分割数がNで、小領域S(i,j)の個数がNであれば、2次元配列Cの要素(i,j)の数もNである。
2次元配列Cにおける各々の要素(i,j)は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)を有している。
画像再結合部44は、生成した2次元配列A,B,Cを補正値補間部45に出力する。Similar to the
Further, the
Each element (i, j) in the two-dimensional array C corresponds to each small region S (i, j) divided by the image dividing unit 1. If the number of divisions of the multispectral image is N and the number of small regions S (i, j) is N, the number of elements (i, j) of the two-dimensional array C is also N.
Each element (i, j) in the two-dimensional array C has a third correction value Lr (Pa ′, i, j) of the spectral radiance in each small region S (i, j).
The
補正値算出部42の補正値補間部45は、上記実施の形態1の補正値補間部11と同様に、画像再結合部44から出力された2次元配列A,Bのそれぞれを補間する。
また、補正値補間部45は、画像再結合部44から出力された2次元配列Cを補間する。
例えば、パンクロマチック画像のx方向の画素数が、2次元配列Cにおけるx方向の要素(i,j)の数のMx倍であれば、2次元配列Cのx方向をMx倍にアップサンプリングする。
これにより、第3の補正値Lr(Pa’,i,j)は、第3の補正値Lr(Pa’,x,y)に変換され、変換後の第3の補正値Lr(Pa’,x,y)が補正値補間部45から反射補正部47に出力される。The correction
The correction
For example, if the number of pixels in the x direction of the panchromatic image is Mx times the number of elements (i, j) in the x direction in the two-dimensional array C, the x direction of the two-dimensional array C is upsampled to Mx times. .
As a result, the third correction value Lr (Pa ′, i, j) is converted into the third correction value Lr (Pa ′, x, y), and the third correction value Lr (Pa ′, after conversion) is converted. x, y) is output from the correction
補正部46の反射補正部47は、以下の式(18)に示すように、放射輝度補正部13から出力されたパンクロマチック画像の補正後の分光放射輝度L1(x,y)から、補正値補間部45から出力された第3の補正値Lr(Pa’,x,y)を減算することで、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する。
L3(x,y)=L1(x,y)−Lr(Pa’,x,y) (18)
式(18)において、L3(x,y)は、補正後の分光放射輝度である。
反射補正部47は、分光放射輝度を補正したパンクロマチック画像を透過率補正部14に出力する。
この実施の形態2では、反射補正部47が放射輝度補正部13の後段に設けられている例を示しているが、反射補正部47が放射輝度補正部13の前段に設けられていてもよい。The
L3 (x, y) = L1 (x, y) −Lr (Pa ′, x, y) (18)
In Expression (18), L3 (x, y) is the spectral radiance after correction.
The
In the second embodiment, the
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、補正値算出部42が、反射輝度算出部41により波長帯毎に算出された各々の領域における大気反射放射輝度から、パンクロマチック画像における分光放射輝度の第3の補正値を算出し、補正部46が、補正値算出部42により算出された第1及び第2の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するほかに、補正値算出部42により算出された第3の補正値を用いて、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するように構成したので、上記実施の形態1,2と同様の効果を奏するほかに、マルチスペクトル画像及びパンクロマチック画像に重畳されている大気からの反射光成分を除去することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the second embodiment, the correction
実施の形態3.
この実施の形態3では、マルチスペクトル画像における分光放射輝度についても補正し、分光放射輝度が補正されたパンクロマチック画像と、分光放射輝度が補正されたマルチスペクトル画像との色合成を行う例を説明する。
In the third embodiment, an example is described in which spectral radiance in a multispectral image is also corrected, and color synthesis is performed between a panchromatic image with corrected spectral radiance and a multispectral image with corrected spectral radiance. To do.
図14は、この発明の実施の形態3による画像処理装置を示す構成図であり、図15は、この発明の実施の形態3による画像処理装置を示すハードウェア構成図である。
図14及び図15において、図11及び図12と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態3では、補正値算出部42は、上記実施の形態2と同様に、パンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出するほかに、マルチスペクトル画像における分光放射輝度の補正値を算出する処理を実施する。
この実施の形態3では、補正部46は、上記実施の形態2と同様に、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するほかに、マルチスペクトル画像における分光放射輝度を補正する処理を実施する。FIG. 14 is a block diagram showing an image processing apparatus according to
14 and 15, the same reference numerals as those in FIGS. 11 and 12 indicate the same or corresponding parts, and thus description thereof is omitted.
In the third embodiment, the correction
In the third embodiment, the
色合成処理部48は、図15に示す色合成処理回路54で実現される。
色合成処理部48は、補正部46により分光放射輝度が補正されたパンクロマチック画像と補正部46により分光放射輝度が補正されたマルチスペクトル画像との色合成処理を実施する。
図14では、色合成処理部48が、上記実施の形態2における図11の画像処理装置に適用されている例を示しているが、色合成処理部48が、上記実施の形態1における図1の画像処理装置に適用されているものであってもよい。The color
The color
FIG. 14 shows an example in which the color
図14では、画像処理装置の構成要素である画像分割部1、パラメータ記憶部2、散乱輝度算出部3、大気透過率算出部6、反射輝度算出部41、補正値算出部42、補正部46及び色合成処理部48のそれぞれが、図15に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、画像分割回路21、パラメータ記憶回路22、散乱輝度算出回路23、透過率算出回路24、反射輝度算出回路51、補正値算出回路52、補正回路53及び色合成処理回路54で実現されるものを想定している。
In FIG. 14, the image dividing unit 1, the
画像分割回路21、散乱輝度算出回路23、透過率算出回路24、反射輝度算出回路51、補正値算出回路52、補正回路53及び色合成処理回路54は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、または、これらを組み合わせたものが該当する。
画像処理装置の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、画像処理装置がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。The
The components of the image processing apparatus are not limited to those realized by dedicated hardware, and the image processing apparatus may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、パラメータ記憶部2を図3に示すコンピュータのメモリ31上に構成するとともに、画像分割部1、散乱輝度算出部3、大気透過率算出部6、反射輝度算出部41、補正値算出部42、補正部46及び色合成処理部48の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ31に格納し、コンピュータのプロセッサ32がメモリ31に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
When the image processing apparatus is realized by software, firmware, or the like, the
次に動作について説明する。
以下、上記実施の形態1,2と相違する箇所を説明する。
この実施の形態3では、輝度補正値算出部8は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第1の補正値Lscat(Pa’,i,j)を画像再結合部44に出力するほか、各々の小領域S(i,j)における大気散乱放射輝度Lscat(b,i,j)を第4の補正値として画像再結合部44に出力する。
この実施の形態3では、透過率補正値算出部9は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第2の補正値τ(Pa’,i,j)を画像再結合部44に出力するほか、各々の小領域S(i,j)における大気透過率τ(b,i,j)を第5の補正値として画像再結合部44に出力する。
この実施の形態3では、反射補正値算出部43は、各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第3の補正値Lr(Pa’,i,j)として画像再結合部44に出力するほか、各々の小領域S(i,j)における大気反射放射輝度Lr(b,i,j)を第6の補正値として画像再結合部44に出力する。Next, the operation will be described.
Hereinafter, the differences from the first and second embodiments will be described.
In the third embodiment, the brightness correction
In the third embodiment, the transmittance correction
In the third embodiment, the reflection correction
補正値算出部42の画像再結合部44は、上記実施の形態2と同様に、第1の補正値の2次元配列Aを生成するほかに、輝度補正値算出部8から出力された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第4の補正値であるLscat(b,i,j)を結合して、第4の補正値の2次元配列Dを生成する。
また、画像再結合部44は、第2の補正値の2次元配列Bを生成するほかに、透過率補正値算出部9から出力された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第5の補正値である大気透過率τ(b,i,j)を結合して、第5の補正値の2次元配列Eを生成する。
また、画像再結合部44は、第3の補正値の2次元配列Cを生成するほかに、反射補正値算出部43から出力された各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度の第6の補正値である大気反射放射輝度Lr(b,i,j)を結合して、第6の補正値の2次元配列Fを生成する。Similar to the second embodiment, the
Further, the
Further, the
補正値算出部42の補正値補間部45は、上記実施の形態2と同様に、画像再結合部44から出力された2次元配列A,B,Cのそれぞれを補間する。
また、補正値補間部45は、画像再結合部44から出力された2次元配列D,E,Fのそれぞれを補間する。
これにより、第4の補正値であるLscat(b,i,j)は、Lscat(b,x,y)に変換され、変換後の第4の補正値であるLscat(b,x,y)が補正値補間部45から放射輝度補正部13に出力される。
第5の補正値である大気透過率τ(b,i,j)は、τ(b,x,y)に変換され、変換後の第5の補正値であるτ(b,x,y)が補正値補間部45から透過率補正部14に出力される。
第6の補正値である大気反射放射輝度Lr(b,i,j)は、Lr(b,x,y)に変換され、変換後の第6の補正値であるLr(b,x,y)が補正値補間部45から反射補正部47に出力される。The correction
Further, the correction
As a result, the fourth correction value L scat (b, i, j) is converted to L scat (b, x, y), and the converted fourth correction value L scat (b, x) , Y) is output from the correction
The atmospheric transmittance τ (b, i, j) that is the fifth correction value is converted into τ (b, x, y), and τ (b, x, y) that is the fifth correction value after conversion. Is output from the correction
The atmospheric reflection radiance Lr (b, i, j) that is the sixth correction value is converted into Lr (b, x, y), and Lr (b, x, y) that is the sixth correction value after conversion. ) Is output from the correction
放射輝度補正部13は、上記実施の形態1,2と同様に、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する。
また、放射輝度補正部13は、マルチスペクトル画像のバンドb毎の各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度Lsensor(b,i,j)から、補正値補間部45から出力された第4の補正値であるLscat(b,x,y)を減算することで、マルチスペクトル画像における分光放射輝度を補正する。The
Further, the
反射補正部47は、上記実施の形態2と同様に、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する。
また、反射補正部47は、放射輝度補正部13から出力されたマルチスペクトル画像の補正後の各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度Lsensor(b,i,j)から、補正値補間部45から出力された第6の補正値であるLr(b,x,y)を減算することで、マルチスペクトル画像における分光放射輝度を補正する。The
The
透過率補正部14は、上記実施の形態1,2と同様に、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する。
また、透過率補正部14は、反射補正部47から出力されたマルチスペクトル画像の補正後の各々の小領域S(i,j)における分光放射輝度Lsensor(b,i,j)を、補正値補間部45から出力された第5の補正値であるτ(b,x,y)で除算することで、マルチスペクトル画像における分光放射輝度を補正する。The
Further, the
色合成処理部48は、補正部46により分光放射輝度が補正されたパンクロマチック画像と、補正部46により分光放射輝度が補正されたマルチスペクトル画像との色合成処理を実施し、色合成処理後の画像を出力する。
色合成処理として、例えば、IHS(Intensity Hue Saturation)変換と呼ばれる色合成処理を用いることができる。IHS変換と呼ばれる色合成処理では、マルチスペクトル画像から色空間である輝度、色相及び彩度を算出し、この算出した輝度をパンクロマチック画像に置き換えることで、パンクロマチック画像の分解能を持つ輝度情報に、色相及び彩度の情報を加えるものである。
色合成処理としては、brovey変換、Gram−Schmidt変換、あるいは、主成分分析を用いた変換処理なども使用することができる。
高解像度のパンクロマチック画像と低解像度のマルチスペクトル画像とを合成し、高解像度かつ色情報を保有する画像は、パンシャープン画像と呼ばれることがある。The color
As the color composition process, for example, a color composition process called IHS (Intensity Hue Saturation) conversion can be used. In color synthesis processing called IHS conversion, luminance, hue, and saturation, which are color spaces, are calculated from a multispectral image, and the calculated luminance is replaced with a panchromatic image, thereby obtaining luminance information having the resolution of the panchromatic image. , Adding hue and saturation information.
As the color composition processing, brevey conversion, Gram-Schmidt conversion, conversion processing using principal component analysis, or the like can also be used.
An image that combines a high-resolution panchromatic image and a low-resolution multispectral image and has high resolution and color information may be referred to as a pan-sharpened image.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
この発明は、パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する画像処理装置に適している。 The present invention is suitable for an image processing apparatus that corrects spectral radiance in a panchromatic image.
1 画像分割部、2 パラメータ記憶部、3 散乱輝度算出部、4 暗部輝度算出部、5 散乱輝度算出処理部、6 大気透過率算出部、7 補正値算出部、8 輝度補正値算出部、9 透過率補正値算出部、10 画像再結合部、11 補正値補間部、12 補正部、13 放射輝度補正部、14 透過率補正部、21 画像分割回路、22 パラメータ記憶回路、23 散乱輝度算出回路、24 透過率算出回路、25 補正値算出回路、26 補正回路、31 メモリ、32 プロセッサ、41 反射輝度算出部、42 補正値算出部、43 反射補正値算出部、44 画像再結合部、45 補正値補間部、46 補正部、47 反射補正部、48 色合成処理部、51 反射輝度算出回路、52 補正値算出回路、53 補正回路、54 色合成処理回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image division part, 2 Parameter memory | storage part, 3 Scattering brightness | luminance calculation part, 4 Dark part brightness | luminance calculation part, 5 Scattering brightness | luminance calculation process part, 6 Atmospheric transmittance | permeability calculation part, 7 Correction value calculation part, 8 Brightness correction value calculation part, 9 Transmittance correction value calculation unit, 10 image recombination unit, 11 correction value interpolation unit, 12 correction unit, 13 radiance correction unit, 14 transmittance correction unit, 21 image division circuit, 22 parameter storage circuit, 23 scattering luminance calculation circuit , 24 transmittance calculation circuit, 25 correction value calculation circuit, 26 correction circuit, 31 memory, 32 processor, 41 reflection luminance calculation unit, 42 correction value calculation unit, 43 reflection correction value calculation unit, 44 image recombination unit, 45 correction Value interpolation unit, 46 correction unit, 47 reflection correction unit, 48 color synthesis processing unit, 51 reflection luminance calculation circuit, 52 correction value calculation circuit, 53 correction circuit, 54 color synthesis processing circuit.
Claims (4)
前記マルチスペクトル画像が含んでいる複数の画像の波長帯毎に、前記画像分割部により分割された各々の領域における大気散乱を示す大気散乱放射輝度をそれぞれ算出する散乱輝度算出部と、
前記散乱輝度算出部により波長帯毎に算出された各々の領域における大気散乱放射輝度から、前記複数の波長帯を含む単一波長帯の画像であるパンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値算出部により算出された分光放射輝度の補正値を用いて、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正する補正部と
を備えた画像処理装置。An image dividing unit for dividing a multispectral image including images of a plurality of wavelength bands into a plurality of regions;
For each wavelength band of a plurality of images included in the multispectral image, a scattering luminance calculating unit that calculates atmospheric scattering radiance indicating atmospheric scattering in each region divided by the image dividing unit,
A correction value for spectral radiance in a panchromatic image, which is an image in a single wavelength band including the plurality of wavelength bands, is calculated from the atmospheric scattered radiance in each region calculated for each wavelength band by the scattered luminance calculation unit. A correction value calculation unit to
An image processing apparatus comprising: a correction unit that corrects spectral radiance in the panchromatic image using the correction value of spectral radiance calculated by the correction value calculation unit.
前記補正値算出部は、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度の補正値として、前記散乱輝度算出部により波長帯毎に算出された各々の領域における大気散乱放射輝度から、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度の第1の補正値を算出するほかに、前記大気透過率算出部により波長帯毎に算出された各々の領域における大気散乱の大気透過率から、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度の第2の補正値を算出し、
前記補正部は、前記補正値算出部により算出された第1の補正値を用いて、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するほかに、前記補正値算出部により算出された第2の補正値を用いて、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。Calculate atmospheric transmittance of atmospheric scattering in each region divided by the image dividing unit for each wavelength band from atmospheric scattering radiance calculated for each wavelength band by the scattering luminance calculating unit. An atmospheric transmittance calculating unit
The correction value calculation unit calculates spectral radiance in the panchromatic image from the atmospheric scattered radiance in each region calculated for each wavelength band by the scattering luminance calculation unit as a correction value of spectral radiance in the panchromatic image. In addition to calculating the first brightness correction value, the second spectral radiance in the panchromatic image is calculated from the atmospheric transmittance of atmospheric scattering in each region calculated for each wavelength band by the atmospheric transmittance calculator. Calculate the correction value of
In addition to correcting the spectral radiance in the panchromatic image using the first correction value calculated by the correction value calculation unit, the correction unit corrects the second correction calculated by the correction value calculation unit. The image processing apparatus according to claim 1, wherein a spectral radiance in the panchromatic image is corrected using a value.
前記補正値算出部は、前記第1及び第2の補正値を算出するほかに、前記反射輝度算出部により波長帯毎に算出された各々の領域における大気反射放射輝度から、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度の第3の補正値を算出し、
前記補正部は、前記補正値算出部により算出された第1及び第2の補正値を用いて、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正するほかに、前記補正値算出部により算出された第3の補正値を用いて、前記パンクロマチック画像における分光放射輝度を補正することを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。From the spectral radiance in each region for each wavelength band of the multispectral image and the atmospheric scattering radiance in each region calculated for each wavelength band by the scattering luminance calculation unit, for each wavelength band, the image A reflection luminance calculation unit for calculating an atmospheric reflection radiance indicating atmospheric reflection in each region divided by the division unit,
In addition to calculating the first and second correction values, the correction value calculation unit calculates the panchromatic image from the atmospheric reflection radiance in each region calculated for each wavelength band by the reflection luminance calculation unit. Calculating a third correction value of the spectral radiance,
The correction unit corrects spectral radiance in the panchromatic image using the first and second correction values calculated by the correction value calculation unit, and also calculates the first calculated by the correction value calculation unit. The image processing apparatus according to claim 2, wherein a spectral radiance in the panchromatic image is corrected using a correction value of 3.
前記補正部は、前記補正値算出部により算出されたマルチスペクトル画像における分光放射輝度の補正値を用いて、前記マルチスペクトル画像における分光放射輝度を補正し、
前記補正部により分光放射輝度が補正されたパンクロマチック画像と前記補正部により分光放射輝度が補正されたマルチスペクトル画像との色合成を行う色合成処理部を備えたことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。The correction value calculation unit calculates a correction value of the spectral radiance in the multispectral image for each wavelength band from the atmospheric scattering radiance in each region calculated for each wavelength band by the scattering luminance calculation unit. ,
The correction unit corrects the spectral radiance in the multispectral image using the correction value of the spectral radiance in the multispectral image calculated by the correction value calculation unit,
2. A color synthesis processing unit that performs color synthesis of a panchromatic image whose spectral radiance is corrected by the correction unit and a multispectral image whose spectral radiance is corrected by the correction unit. The image processing apparatus described.
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