JP7503445B2 - 差分抽出装置及び差分抽出プログラム - Google Patents

Description

本開示は、合成開口レーダと実開口レーダといったレーダで取得された画像であるレーダ画像から目標の変化を特定する技術に関する。

レーダで取得された画像であるレーダ画像には、レーダに特有のスペックルノイズが含まれる。スペックルノイズの影響により、２つのレーダ画像の間で差分がある箇所を判定することが困難になる。そこで、差分を抽出する際は、事前にｂｏｘｃａｒ型平均化処理等を施し、ノイズを低減した後に差分抽出することが行われている。

特許文献１には、目標を撮影した２つの画像を重ね合わせて、差分がある不一致領域を求めることで同一性を判断する技術が記載されている。特許文献１では、輝度による区別及び領域の連続性を考慮した処理を行い画像を二値化した上で、不一致領域を求めている。

特開２００５－３０９７９５号公報

ｂｏｘｃａｒ型平均化処理を施すと画像の解像度が低下し、詳細な差分抽出をすることができない。
例えば、港湾に停泊している船舶の動向を監視する場合には、異なる日に撮影されたレーダ画像の差分抽出を行うことが、船舶の動向を知る有効な手段になる。しかし、上述したようにｂｏｘｃａｒ型平均化処理を適用した差分抽出では、詳細な動向を判別することができない。

特許文献１に記載されたように二値化を行っても、依然としてノイズの影響があり、適切に差分がある箇所を判定することが困難である。

本開示は、レーダ画像を用いて、適切に目標の変化を特定可能にすることを目的とする。

本開示に係る差分抽出装置は、
レーダによって得られた２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、目標を表す画素値と目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する二値画像生成部と、
前記二値画像生成部によって前記２つのレーダ画像それぞれから生成された二値画像の差分を抽出して、前記２つのレーダ画像における前記目標の変化を特定する差分抽出部とを備える。

前記２つのレーダ画像は、異なる時刻に対象領域を撮像して得られた画像であり、
前記差分抽出部は、
前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とが重なっている重複領域とを特定する領域特定部と、
前記第１領域における前記重複領域と重なっている領域の割合と、前記第２領域における前記重複領域と重なっている領域の割合との少なくともいずれかの割合が領域閾値よりも低いか否かに応じて目標数の増減の有無を判定する増減判定部と
を備える。

前記増減判定部は、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上である場合には、目標数の増減が有ったと判定する。

前記一方の二値画像は、前記他方の二値画像の生成元のレーダ画像よりも先に得られたレーダ画像から生成された画像であり、
前記増減判定部は、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第１画素の画素数が前記第２画素の画素数よりも多い場合には、目標数が減ったと判定し、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第２画素の画素数が前記第１画素の画素数よりも多い場合には、目標数が増えたと判定する。

前記２つのレーダ画像は、異なる時刻に対象領域を撮像して得られた画像であり、
前記差分抽出部は、
前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域とを特定する領域特定部と、
前記一方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＡＰと、前記画素数ｎｕｍＡに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＡＭと、前記他方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＢＰと、前記画素数ｎｕｍＢに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＢＭとに基づき、前記２つのレーダ画像における前記目標が入れ替わったか否かを判定する入替判定部と
を備える。

前記入替判定部は、前記画素数ｎｕｍＡが前記画素数ｎｕｍＢよりも多く、かつ、前記割合ｒＡＰと前記割合ｒＡＭとの少なくともいずれかの割合が入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定し、前記画素数ｎｕｍＢが前記画素数ｎｕｍＡよりも多く、かつ、前記割合ｒＢＰと前記割合ｒＢＭとの少なくともいずれかの割合が前記入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定する。

本開示に係る差分抽出プログラムは、
レーダによって得られた２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、目標を表す画素値と目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する二値画像生成処理と、
前記二値画像生成処理によって前記２つのレーダ画像それぞれから生成された二値画像の差分を抽出して、前記２つのレーダ画像における前記目標の変化を特定する差分抽出処理と
を行う差分抽出装置としてコンピュータを機能させる。

前記２つのレーダ画像は、異なる時刻に対象領域を撮像して得られた画像であり、
前記差分抽出処理では、
前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とが重なっている重複領域とを特定する領域特定処理と、
前記第１領域における前記重複領域と重なっている領域の割合と、前記第２領域における前記重複領域と重なっている領域の割合との少なくともいずれかの割合が領域閾値よりも低いか否かに応じて目標数の増減の有無を判定する増減判定処理と
を行う。

前記増減判定処理では、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上である場合には、目標数の増減が有ったと判定する。

前記一方の二値画像は、前記他方の二値画像よりも先に得られたレーダ画像から生成された画像であり、
前記増減判定処理では、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第１画素の画素数が前記第２画素の画素数よりも多い場合には、目標数が減ったと判定し、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第２画素の画素数が前記第１画素の画素数よりも多い場合には、目標数が増えたと判定する。

前記２つのレーダ画像は、異なる時刻に対象領域を撮像して得られた画像であり、
前記差分抽出処理では、
前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域とを特定する領域特定処理と、
前記一方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＡＰと、前記画素数ｎｕｍＡに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＡＭと、前記他方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＢＰと、前記画素数ｎｕｍＢに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＢＭとに基づき、前記２つのレーダ画像における前記目標が入れ替わったか否かを判定する入替判定処理と
を行う。

前記入替判定処理では、前記画素数ｎｕｍＡが前記画素数ｎｕｍＢよりも多く、かつ、前記割合ｒＡＰと前記割合ｒＡＭとの少なくともいずれかの割合が入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定し、前記画素数ｎｕｍＢが前記画素数ｎｕｍＡよりも多く、かつ、前記割合ｒＢＰと前記割合ｒＢＭとの少なくともいずれかの割合が前記入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定する。

本開示では、ＣＦＡＲ処理を行い、目標を表す画素値と目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像の差分を抽出して、目標の変化を特定する。ＣＦＡＲ処理では、画像の解像度を低下させずに、スペックルノイズを除去することが可能である。そのため、詳細な差分抽出が可能になり、適切に目標の変化を特定可能にすることが可能である。

実施の形態１に係る差分抽出装置１０の構成図。 実施の形態１に係る差分抽出装置１０の全体的な処理のフローチャート。 実施の形態１に係る二値画像の説明図。 実施の形態１に係る差分画像の説明図。 実施の形態１に係る増減判定処理のフローチャート。 実施の形態１に係る第１領域の説明図。 実施の形態１に係る第２領域の説明図。 実施の形態１に係る有無判定処理の説明図。 実施の形態１に係る有無判定処理の説明図。 実施の形態１に係る差分抽出装置１０の全体的な処理の説明図。 変形例１に係る差分抽出装置１０の構成図。 実施の形態２に係る差分抽出装置１０の構成図。 実施の形態２に係る差分抽出装置１０の全体的な処理のフローチャート。 実施の形態２に係る入れ替わり判定処理のフローチャート。 実施の形態２に係る第２割合判定処理の説明図。 実施の形態２に係る第２割合判定処理の説明図。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る差分抽出装置１０の構成を説明する。
差分抽出装置１０は、コンピュータである。
差分抽出装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信インタフェース１４とのハードウェアを備える。プロセッサ１１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ１１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

メモリ１２は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ１２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

ストレージ１３は、データを保管する記憶装置である。ストレージ１３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージ１３は、ＳＤ（登録商標，Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ，登録商標）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）といった可搬記録媒体であってもよい。

通信インタフェース１４は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標，Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のポートである。

差分抽出装置１０は、機能構成要素として、画像取得部２１と、二値画像生成部２２と、差分抽出部２３と、結果出力部２４とを備える。差分抽出部２３は、画素特定部２５と、領域特定部２６と、増減判定部２７とを備える。差分抽出装置１０の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ１３には、差分抽出装置１０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが格納されている。このプログラムは、プロセッサ１１によりメモリ１２に読み込まれ、プロセッサ１１によって実行される。これにより、差分抽出装置１０の各機能構成要素の機能が実現される。

図１では、プロセッサ１１は、１つだけ示されていた。しかし、プロセッサ１１は、複数であってもよく、複数のプロセッサ１１が、各機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図２から図１０を参照して、実施の形態１に係る差分抽出装置１０の動作を説明する。
実施の形態１に係る差分抽出装置１０の動作手順は、実施の形態１に係る差分抽出方法に相当する。また、実施の形態１に係る差分抽出装置１０の動作を実現するプログラムは、実施の形態１に係る差分抽出プログラムに相当する。

図２を参照して、実施の形態１に係る差分抽出装置１０の全体的な処理を説明する。
（ステップＳ１１：画像取得処理）
画像取得部２１は、合成開口レーダと実開口レーダといったレーダによって得られた２つのレーダ画像を取得する。実施の形態１では、２つのレーダ画像は、異なる時刻に対象領域を撮像して得られた画像である。画像取得部２１は、２つのレーダ画像をメモリ１２に書き込む。
先に得られたレーダ画像をレーダ画像Ａと呼び、後に得られたレーダ画像をレーダ画像Ｂと呼ぶ。レーダ画像Ａは、時刻Ｔに得られた画像であり、レーダ画像Ｂは、時刻ＴのΔｔだけ後の時刻Ｔ＋Δｔに得られた画像である。

（ステップＳ１２：幾何補正処理）
二値画像生成部２２は、ステップＳ１１で取得された２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対して精密幾何補正を施す。そして、２つのレーダ画像について、サブピクセル単位で位置合わせを行う。

（ステップＳ１３：二値画像生成処理）
二値画像生成部２２は、２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、目標を表す画素値と目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する。実施の形態１では、二値画像生成部２２は、目標を表す画素値を１とし、目標以外を表す画素値を０として、二値画像を生成する。
レーダ画像Ａから生成された二値画像を二値画像Ａと呼び、レーダ画像Ｂから生成された二値画像を二値画像Ｂと呼ぶ。つまり、二値画像Ａは、二値画像Ｂの生成元のレーダ画像Ｂよりも先に得られたレーダ画像Ａから生成された二値画像である。
具体例としては、図３に示すように、二値画像Ａ及び二値画像Ｂが生成される。

（ステップＳ１４：画素特定処理）
差分抽出部２３の画素特定部２５は、ステップＳ１３で生成された２つの二値画像において差分がある画素を特定する。
具体的には、画素特定部２５は、二値画像Ａの各画素を対象として、二値画像Ａの対象の画素の画素値から、対象の画素に対応する二値画像Ｂの画素の画素値を減算する。画素特定部２５は、減算して得られた値を示す差分画像を生成する。その結果、図４に示すように、画素値として、０と１と－１とのいずれかの値を持つ３値の差分画像が生成される。
画素値が０の画素は、２つの二値画像の間で差のない画素である。画素値が１又は－１の画素は、２つの二値画像の間で差のある画素である。画素値が１の画素は、二値画像Ｂでは目標を表しておらず、二値画像Ａでは目標を表している画素である。画素値が－１の画素は、二値画像Ａでは目標を表しておらず、二値画像Ｂでは目標を表している画素である。

（ステップＳ１５：増減判定処理）
差分抽出部２３の領域特定部２６及び増減判定部２７は、目標の数である目標数の増減があったか否かを判定する。

（ステップＳ１６：結果出力処理）
結果出力部２４は、通信インタフェース１４を介して、ステップＳ１５で判定された結果を出力する。

図５を参照して、実施の形態１に係る増減判定処理を説明する。
（ステップＳ２１：凸包処理）
領域特定部２６は、ステップＳ１４で生成された差分画像において一方の二値画像Ａが目標を表し他方の二値画像Ｂが目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域を特定する。つまり、第１画素は、差分画像において、画素値が１の画素である。実施の形態１では、図６に示すように、領域特定部２６は、第１画素の凸包を第１領域Ｐとして計算する。
同様に、領域特定部２６は、ステップＳ１４で生成された差分画像において他方の二値画像Ｂが目標を表し一方の二値画像Ａが目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域を特定する。つまり、第２画素は、差分画像において、画素値が－１の画素である。実施の形態１では、図７に示すように、領域特定部２６は、第２画素の凸包を第２領域Ｍとして計算する。

（ステップＳ２２：重複特定処理）
領域特定部２６は、ステップＳ２１で特定された第１領域Ｐと第２領域Ｍとが重なっている重複領域ＰＭを特定する。

（ステップＳ２３：割合計算処理）
増減判定部２７は、第１領域Ｐにおける、ステップＳ２２で特定された重複領域ＰＭと重なっている領域の割合ｒＰを計算する。つまり、増減判定部２７は、ｒＰ＝重複領域ＰＭの画素数／第１領域Ｐの画素数を計算する。
同様に、増減判定部２７は、第２領域Ｍにおける、ステップＳ２２で特定された重複領域ＰＭと重なっている領域の割合ｒＭを計算する。つまり、増減判定部２７は、ｒＭ＝重複領域ＰＭの画素数／第２領域Ｍの画素数を計算する。

（ステップＳ２４：有無判定処理）
増減判定部２７は、ステップＳ２３で計算された割合ｒＰと割合ｒＭとの少なくともいずれかの割合が領域閾値よりも低いか否かに応じて目標数の増減の有無を判定する。領域閾値は、シミュレーション等によって事前に設定される値であり、例えば５０％である。
具体的には、増減判定部２７は、いずれかの割合が領域閾値よりも低い場合には、目標数の増減があると判定する。つまり、増減判定部２７は、図８に示すように、第１領域Ｐと第２領域Ｍとの少なくともいずれかに重複していない部分が多く含まれる場合には、目標の位置が変わったとは考えづらいため、目標数の増減があると判定する。一方、いずれの割合も領域閾値以上の場合には、目標数の増減がないと判定する。増減判定部２７は、図９に示すように、第１領域Ｐ及び第２領域Ｍの両方の大部分が重複している場合には、目標の位置が変わっただけであると考えられるため、目標数の増減がないと判定する。
増減判定部２７は、目標数の増減があると判定した場合には、処理をステップＳ２５に進める。一方、増減判定部２７は、目標数の増減がないと判定した場合には、増減判定処理を終了する。

（ステップＳ２５：画素数カウント処理）
増減判定部２７は、ステップＳ１４で生成された差分画像における第１画素（画素値が１の画素）の数ｎｕｍＰをカウントする。同様に、増減判定部２７は、ステップＳ１４で生成された差分画像における第２画素（画素値が－１の画素）の数ｎｕｍＭをカウントする。

（ステップＳ２６：目標数判定処理）
増減判定部２７は、ステップＳ２５でカウントされた第１画素の数ｎｕｍＰが第２画素の数ｎｕｍＭよりも多い場合には、目標数が減ったと判定する。一方、増減判定部２７は、ステップＳ２５でカウントされた第２画素の数ｎｕｍＭが第１画素の数ｎｕｍＰ以上の場合には、目標数が増えたと判定する。
なお、ここでは、増減判定部２７は、第１画素の数ｎｕｍＰと第２画素の数ｎｕｍＭとが同じ場合には、目標数が増えたと判定した。しかし、増減判定部２７は、第１画素の数ｎｕｍＰと第２画素の数ｎｕｍＭとが同じ場合には、目標数が減ったと判定してもよい。

つまり、図１０に示すように、差分抽出装置１０は、異なる時刻に対象領域を撮像して得られたレーダ画像Ａ，Ｂに対してＣＦＡＲ処理を行い、二値画像Ａ，Ｂを生成する。そして、差分抽出装置１０は、二値画像Ａと二値画像Ｂとの間の差分を抽出し、差分のあった画素群を用いて目標数の増減を判定する。なお、図１０では、港湾を対象領域とし、船舶を目標としている。これにより、港湾における船舶の動向を特定している。
この際、差分抽出装置１０は、差分のあった画素だけを用いて目標数の増減を判定するのではなく、差分のあった画素を網羅する領域を用いて目標数の増減を判定する。つまり、変化のあった画素だけでなく、変化のなかった一部の画素も用いて、目標数の増減を判定する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る差分抽出装置１０は、レーダ画像に対してＣＦＡＲ処理を行い二値画像を生成した上で、差分を抽出して、目標の変化を特定する。ＣＦＡＲ処理では、画像の解像度を低下させずに、スペックルノイズを除去することが可能である。そのため、詳細な差分抽出が可能になり、適切に目標数の増減を特定可能にすることが可能である。

ＣＦＡＲ処理では、背景のノイズ強度に合わせて閾値を適応的に調整して処理が行われる。そのため、ＣＦＡＲ処理では、多様な背景の画像から適切に目標の信号を抽出することが可能であり、スペックルノイズを適切に除去することが可能である。また、ＣＦＡＲ処理を行っても、処理前の解像度を維持することが可能である。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、変形例１として、各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。この変形例１について、実施の形態１と異なる点を説明する。

図１１を参照して、変形例１に係る差分抽出装置１０の構成を説明する。
各機能構成要素がハードウェアで実現される場合には、差分抽出装置１０は、プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３とに代えて、電子回路１５を備える。電子回路１５は、各機能構成要素と、メモリ１２と、ストレージ１３との機能とを実現する専用の回路である。

電子回路１５としては、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、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が想定される。
各機能構成要素を１つの電子回路１５で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路１５に分散させて実現してもよい。

＜変形例２＞
変形例２として、一部の各機能構成要素がハードウェアで実現され、他の各機能構成要素がソフトウェアで実現されてもよい。

プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３と電子回路１５とを処理回路という。つまり、各機能構成要素の機能は、処理回路により実現される。

実施の形態２．
実施の形態２は、目標の入れ替わりを判定する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明して、同一の点については説明を省略する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１２を参照して、実施の形態２に係る差分抽出装置１０の構成を説明する。
差分抽出装置１０は、機能構成要素として、入替判定部２８を備える点が図１に示す差分抽出装置１０と異なる。入替判定部２８は、他の機能構成要素と同様に、ソフトウェア又はハードウェアによって実現される。

図１３から図１６を参照して、実施の形態２に係る差分抽出装置１０の動作を説明する。
実施の形態２に係る差分抽出装置１０の動作手順は、実施の形態２に係る差分抽出方法に相当する。また、実施の形態２に係る差分抽出装置１０の動作を実現するプログラムは、実施の形態２に係る差分抽出プログラムに相当する。

図１３を参照して、実施の形態２に係る差分抽出装置１０の全体的な処理を説明する。
ステップＳ３１からステップＳ３５の処理は、図２のステップＳ１１からステップＳ１５の処理と同じである。

（ステップＳ３６：入れ替わり判定処理）
入替判定部２８は、２つのレーダ画像における目標が入れ替わったか否かを判定する。つまり、入替判定部２８は、レーダ画像Ａに含まれる目標と、レーダ画像Ｂに含まれる目標とが異なる目標になっているか否かを判定する。

（ステップＳ３７：結果出力処理）
結果出力部２４は、通信インタフェース１４を介して、ステップＳ３５及びステップＳ３６で判定された結果を出力する。

図１４を参照して、実施の形態２に係る入れ替わり判定処理を説明する。
（ステップＳ４１：画素カウント処理）
入替判定部２８は、ステップＳ１３で生成された二値画像Ａにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡをカウントする。つまり、入替判定部２８は、二値画像Ａにおける画素値が１の画素の画素数をカウントする。
同様に、入替判定部２８は、ステップＳ１３で生成された二値画像Ｂにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢをカウントする。つまり、入替判定部２８は、二値画像Ｂにおける画素値が１の画素の画素数をカウントする。

（ステップＳ４２：割合計算処理）
入替判定部２８は、二値画像Ａにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡに対する第１画素の画素数の割合ｒＡＰを計算する。つまり、入替判定部２８は、ｒＡＰ＝ｎｕｍＰ／ｎｕｍＡを計算する。
同様に、入替判定部２８は、二値画像Ａにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡに対する第２画素の画素数の割合ｒＡＭを計算する。つまり、入替判定部２８は、ｒＡＰ＝ｎｕｍＭ／ｎｕｍＡを計算する。
同様に、入替判定部２８は、二値画像Ｂにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢに対する第１画素の画素数の割合ｒＢＰを計算する。つまり、入替判定部２８は、ｒＢＰ＝ｎｕｍＰ／ｎｕｍＢを計算する。
同様に、入替判定部２８は、二値画像Ｂにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢに対する第２画素の画素数の割合ｒＢＭを計算する。つまり、入替判定部２８は、ｒＢＭ＝ｎｕｍＭ／ｎｕｍＢを計算する。

（ステップＳ４３：画素数判定処理）
入替判定部２８は、二値画像Ａにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡが、二値画像Ｂにおいて目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢよりも多いか否かを判定する。
入替判定部２８は、画素数ｎｕｍＡが画素数ｎｕｍＢよりも多い場合には、処理をステップＳ４４に進める。一方、入替判定部２８は、画素数ｎｕｍＢが画素数ｎｕｍＡ以上の場合には、処理をステップＳ４５に進める。
なお、ここでは、入替判定部２８は、画素数ｎｕｍＡと画素数ｎｕｍＢとが等しい場合には、処理をステップＳ４５に進めた。しかし、入替判定部２８は、画素数ｎｕｍＡと画素数ｎｕｍＢとが等しい場合には、処理をステップＳ４４に進めてもよい。

（ステップＳ４４：第１割合判定処理）
入替判定部２８は、ステップＳ４２で計算された割合ｒＡＰと割合ｒＡＭとの少なくともいずれかの割合が入替閾値よりも高いか否かを判定する。入替閾値は、シミュレーション等によって事前に設定される値であり、例えば５０％である。
入替判定部２８は、少なくともいずれの割合が入替閾値よりも高い場合には、目標が入れ替わった可能性があると判定する。一方、入替判定部２８は、いずれの割合も入替閾値以下の場合には、目標が入れ替わった可能性がないと判定する。

（ステップＳ４５：第２割合判定処理）
入替判定部２８は、ステップＳ４２で計算された割合ｒＢＰと割合ｒＢＭとの少なくともいずれかの割合が入替閾値よりも高いか否かを判定する。
入替判定部２８は、少なくともいずれの割合が入替閾値よりも高い場合には、目標が入れ替わった可能性があると判定する。一方、入替判定部２８は、いずれの割合も入替閾値以下の場合には、目標が入れ替わった可能性がないと判定する。

図１５に示すような二値画像Ａ及び二値画像Ｂである場合には、差分がある箇所と、元の二値画像で目標を表す画素の領域との一致度合いが低い。この場合には、目標が入れ替わっていないと判定される。
一方、図１６に示すような二値画像Ａ及び二値画像Ｂである場合には、差分がある箇所と、元の二値画像で目標を表す画素の領域との一致度合いが高い。この場合には、目標が入れ替わっていると判定される。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態２に係る差分抽出装置１０は、抽出された差分を用いて、目標の入れ替わりの有無を判定する。これにより、より詳細な目標の変化を特定することが可能である。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例３＞
実施の形態２では、実施の形態１で説明した目標数の増減の判定に加えて、目標の入れ替わりの判定を行った。しかし、目標数の増減の判定をせずに、目標の入れ替わりの判定だけを行うことも可能である。
目標数の増減の判定をせずに、目標の入れ替わりの判定だけを行う場合には、増減判定処理で計算された画素数ｎｕｍＰ及び画素数ｎｕｍＭを、入れ替わり判定処理で計算する必要がある。つまり、入れ替わり判定処理において、増減判定処理の一部を行う必要がある。但し、行う処理は、増減判定処理で説明した通りである。

以上、本開示の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、本開示は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０ 差分抽出装置、１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ ストレージ、１４ 通信インタフェース、１５ 電子回路、２１ 画像取得部、２２ 二値画像生成部、２３ 差分抽出部、２４ 結果出力部、２５ 画素特定部、２６ 領域特定部、２７ 増減判定部、２８ 入替判定部。

Claims (10)

1. 停っている目標の動向を監視する差分抽出装置であり、
   レーダによって異なる時刻に対象領域を撮像して得られた得られた画像である２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、前記目標を表す画素値と前記目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する二値画像生成部と、
   前記二値画像生成部によって前記２つのレーダ画像それぞれから生成された二値画像の差分を抽出して、前記２つのレーダ画像における前記目標の変化を特定する差分抽出部とを備え、
   前記差分抽出部は、
   前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素の凸包である第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素の凸包である第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とが重なっている重複領域とを特定する領域特定部と、
   前記第１領域における前記重複領域と重なっている領域の割合と、前記第２領域における前記重複領域と重なっている領域の割合との少なくともいずれかの割合が領域閾値よりも低いか否かに応じて目標数の増減の有無を判定する増減判定部と
   を備える差分抽出装置。
2. 前記増減判定部は、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上である場合には、目標数の増減が有ったと判定する
   請求項１に記載の差分抽出装置。
3. 前記一方の二値画像は、前記他方の二値画像の生成元のレーダ画像よりも先に得られたレーダ画像から生成された画像であり、
   前記増減判定部は、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第１画素の画素数が前記第２画素の画素数よりも多い場合には、目標数が減ったと判定し、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第２画素の画素数が前記第１画素の画素数よりも多い場合には、目標数が増えたと判定する
   請求項２に記載の差分抽出装置。
4. 停っている目標の動向を監視する差分抽出装置であり、
   レーダによって異なる時刻に対象領域を撮像して得られた得られた画像である２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、前記目標を表す画素値と前記目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する二値画像生成部と、
   前記二値画像生成部によって前記２つのレーダ画像それぞれから生成された二値画像の差分を抽出して、前記２つのレーダ画像における前記目標の変化を特定する差分抽出部とを備え、
   前記差分抽出部は、
   前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素の凸包である第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素の凸包である第２領域とを特定する領域特定部と、
   前記一方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＡＰと、前記画素数ｎｕｍＡに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＡＭと、前記他方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＢＰと、前記画素数ｎｕｍＢに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＢＭとに基づき、前記２つのレーダ画像における前記目標が入れ替わったか否かを判定する入替判定部と
   を備える差分抽出装置。
5. 前記入替判定部は、前記画素数ｎｕｍＡが前記画素数ｎｕｍＢよりも多く、かつ、前記割合ｒＡＰと前記割合ｒＡＭとの少なくともいずれかの割合が入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定し、前記画素数ｎｕｍＢが前記画素数ｎｕｍＡよりも多く、かつ、前記割合ｒＢＰと前記割合ｒＢＭとの少なくともいずれかの割合が前記入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定する請求項４に記載の差分抽出装置。
6. 停っている目標の動向を監視する差分抽出プログラムであり、
   レーダによって異なる時刻に対象領域を撮像して得られた得られた画像である２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、前記目標を表す画素値と前記目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する二値画像生成処理と、
   前記二値画像生成処理によって前記２つのレーダ画像それぞれから生成された二値画像の差分を抽出して、前記２つのレーダ画像における前記目標の変化を特定する差分抽出処理と
   を行う差分抽出装置としてコンピュータを機能させ、
   前記差分抽出処理では、
   前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とが重なっている重複領域とを特定する領域特定処理と、
   前記第１領域における前記重複領域と重なっている領域の割合と、前記第２領域における前記重複領域と重なっている領域の割合との少なくともいずれかの割合が領域閾値よりも低いか否かに応じて目標数の増減の有無を判定する増減判定処理と
   を行う差分抽出プログラム。
7. 前記増減判定処理では、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上である場合には、目標数の増減が有ったと判定する
   請求項６に記載の差分抽出プログラム。
8. 前記一方の二値画像は、前記他方の二値画像よりも先に得られたレーダ画像から生成された画像であり、
   前記増減判定処理では、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第１画素の画素数が前記第２画素の画素数よりも多い場合には、目標数が減ったと判定し、前記少なくともいずれかの割合が領域閾値以上であり、かつ、前記第２画素の画素数が前記第１画素の画素数よりも多い場合には、目標数が増えたと判定する
   請求項７に記載の差分抽出プログラム。
9. 停っている目標の動向を監視する差分抽出プログラムであり、
   レーダによって異なる時刻に対象領域を撮像して得られた得られた画像である２つのレーダ画像それぞれを対象として、対象のレーダ画像に対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、前記目標を表す画素値と前記目標以外を表す画素値との二値で表された二値画像を生成する二値画像生成処理と、
   前記二値画像生成処理によって前記２つのレーダ画像それぞれから生成された二値画像の差分を抽出して、前記２つのレーダ画像における前記目標の変化を特定する差分抽出処理と
   を行う差分抽出装置としてコンピュータを機能させ、
   前記差分抽出処理では、
   前記差分を表す差分画像において一方の二値画像が目標を表し他方の二値画像が目標以外を表す第１画素を網羅する第１領域と、前記差分画像において前記他方の二値画像が目標を表し前記一方の二値画像が目標以外を表す第２画素を網羅する第２領域とを特定する領域特定処理と、
   前記一方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＡに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＡＰと、前記画素数ｎｕｍＡに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＡＭと、前記他方の二値画像において目標を表す画素の画素数ｎｕｍＢに対する前記第１画素の画素数の割合ｒＢＰと、前記画素数ｎｕｍＢに対する前記第２画素の画素数の割合ｒＢＭとに基づき、前記２つのレーダ画像における前記目標が入れ替わったか否かを判定する入替判定処理と
   を行う差分抽出プログラム。
10. 前記入替判定処理では、前記画素数ｎｕｍＡが前記画素数ｎｕｍＢよりも多く、かつ、前記割合ｒＡＰと前記割合ｒＡＭとの少なくともいずれかの割合が入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定し、前記画素数ｎｕｍＢが前記画素数ｎｕｍＡよりも多く、かつ、前記割合ｒＢＰと前記割合ｒＢＭとの少なくともいずれかの割合が前記入替閾値よりも高い場合には、前記目標が入れ替わった可能性があると判定する
    請求項９に記載の差分抽出プログラム。

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