JPH0227284A - Laser radar image processing system - Google Patents

Laser radar image processing system

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Publication number
JPH0227284A
JPH0227284A JP17861188A JP17861188A JPH0227284A JP H0227284 A JPH0227284 A JP H0227284A JP 17861188 A JP17861188 A JP 17861188A JP 17861188 A JP17861188 A JP 17861188A JP H0227284 A JPH0227284 A JP H0227284A
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JP
Japan
Prior art keywords
image
noise
laser radar
distance
measured
Prior art date
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Pending
Application number
JP17861188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Yamada
修 山田
Minoru Kimura
実 木村
Hidemi Takahashi
秀実 高橋
Kunio Yoshida
邦夫 吉田
Hiroyuki Naito
宏之 内藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0227284A publication Critical patent/JPH0227284A/en
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To effectively reduce the noise on a distance image measured by laser radar by performing speckle noise processing using reflected beam and blur noise processing using a parametric Wiener filter. CONSTITUTION:When the resolving power of laser radar is sufficiently smaller than one pixel, a point image 42 obtained by removing a speckle is used with respect to the image of the point object 41 measured by the laser radar. When the distance resolving power of the laser radar is larger than one pixel, a step object 43 is measured at first to obtain a step image 44. This image 44 is subjected to differentiation and Fourier transform while a component vertical to a stepping direction is extracted from the Fourier transform value to calculate a unidirectional component 45 of a blur function. By this method, step images in various directions are measured on an image and the directional components of respective blur functions are calculated and reconstituted to make it possible to specify a blur function 46.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザレーダによって井書キ#肯計測された
距離画像に対して画質改善処理を施すレーザレーダ画像
処理システムに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a laser radar image processing system that performs image quality improvement processing on a distance image measured by a laser radar.

従来の技術 レーザレーダは、レーザ光を被測定物体に照射し、その
反射光を測定することによって被測定物体までの距離や
輝度情報を得るもので、被測定物体をレーザ光で走査す
ることにより距離画像情報を得ることができる。
Conventional technology Laser radar obtains information about the distance and brightness of the object by irradiating the object with laser light and measuring the reflected light. Distance image information can be obtained.

そもそもレーザレーダは、レーザ光を物体に照射し、そ
の反射光を計測することによって距離情報を得ることを
原理としている。そのため、照射光の特性が、計測され
る画像上で雑音となる。この点からみて、レーザ光の特
性から生じる雑音として影響の大きいものには、レーザ
光の発散角が要因となって生じるぼけ雑音と、レーザ光
がコヒーレントであるためにレーザ光同士が干渉しあっ
て発生するスペックル雑音とがある。
The principle of laser radar is to obtain distance information by irradiating an object with laser light and measuring the reflected light. Therefore, the characteristics of the irradiated light become noise on the measured image. From this point of view, the two types of noise that have a large effect due to the characteristics of laser light are blurring noise caused by the divergence angle of laser light, and noise caused by interference between laser lights because laser light is coherent. There is also speckle noise generated by

従来のレーザレーダ画像処理システムにおいては、スペ
ックル雑音のような画像雑音に対しては、バイパスフィ
ルタ、メジアンフィルタ等のフィル夕が用いられている
。またぼけ雑音についてはウイナフィルタを用いて対処
している。
In conventional laser radar image processing systems, filters such as bypass filters and median filters are used for image noise such as speckle noise. Also, blur noise is dealt with using a Wiener filter.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、バイパスフィルタ等による補正は、あく
まで画像の修復であり、雑音の根本的解決にはいたって
いなかった。また、ぼけ雑音に対してのウイナフィルタ
の応用も、スペックル雑音の影響によってぼけ関数の導
出が難しく、顕著な成果は得られなかった。
Problems to be Solved by the Invention However, correction using a bypass filter or the like is merely a restoration of the image, and has not been able to fundamentally solve the problem of noise. Furthermore, application of the Wiener filter to blur noise has not yielded significant results because it is difficult to derive a blur function due to the influence of speckle noise.

本発明は、従来技術の以上のような課題を解決するもの
で、レーザレーダによって計測される距離画像上から、
雑音を除去できるレーザレーダ画像処理システムを提供
することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is based on a distance image measured by a laser radar.
An object of the present invention is to provide a laser radar image processing system that can remove noise.

課題を解決するための手段 請求項1の本発明は、変調されたレーザ光を物体に照射
し、物体から反射されてくるレーザ反射光を検出し処理
するレーザレーダによって計測された距離画像に対して
、前記反射・光と照射される前記レーザ照射光の位相差
から得られる距離情報から、それに同期して得られる前
記反射光の強度値を用いて、スペックル雑音を除去する
スペックル雑音処理手段を備えることにより、上記目的
を特徴する 請求項2の本発明は、請求項1の本発明において、ウイ
ナフィルタを用いて、前記スペックル雑音処理された画
像を対象として、画像上のぼけ雑音を除去することによ
って、上記目的を達成する。
Means for Solving the Problems The present invention as claimed in claim 1 provides a method for detecting and processing a distance image measured by a laser radar that irradiates an object with modulated laser light and detects and processes the laser reflected light reflected from the object. Speckle noise processing that removes speckle noise using the intensity value of the reflected light obtained in synchronization with the distance information obtained from the phase difference between the reflected light and the laser irradiation light. The invention according to claim 2, characterized by the above object, is characterized in that the invention according to claim 1 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the blurring noise on the image is reduced by using a Wiener filter to target the image subjected to the speckle noise processing. The above objective is achieved by removing.

作    用 本発明は、上記構成において、反射光強度の情報を用い
ることによって、レーザレーダによって計測される距離
画像上に存在するスペックル雑音を算出し、その雑音を
除去する。また、ぼけ関数には、(レーザレーダの分解
能が、一画素よりも十分に小さければ、という条件つき
ではあるが)、レーザレーダで測定されたポイント対象
物の画像からスペックル雑音を除去することによって得
られたポイント画像を用い、それによって、パラメトリ
ック・ウイナフィルタによってぼけ雑音をより効果的に
軽減する。
In the above configuration, the present invention calculates speckle noise existing on a distance image measured by a laser radar and removes the noise by using information on reflected light intensity. In addition, the blur function is used to remove speckle noise from images of point objects measured by laser radar (provided that the resolution of the laser radar is sufficiently smaller than one pixel). By using the point image obtained by , blurring noise can be more effectively reduced by a parametric Wiener filter.

実施例 以下に、本発明の一実施例について図面を参照にしなが
ら、説明する。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の概略を次に説明する。本発明は、上記の距離画
像上の2つの雑音に対して以下に記述する軽減手段を用
いる。
An outline of the present invention will be explained below. The present invention uses mitigation means described below for the above two types of noise on the distance image.

距離情報は、照射光と反射光の位相差から算出されるが
、検出される反射光の強度値は、スペックルとよばれる
レーザ光の干渉によって生じる雑音のため、非常にばら
つきが激しいものとなる。
Distance information is calculated from the phase difference between the irradiated light and the reflected light, but the intensity value of the detected reflected light can vary greatly due to noise caused by laser light interference called speckle. Become.

一方、現在−船釣に用いられる位相検出器では位相差を
検出するためには、反射光強度値を一定値に引き上げる
必要があるが、この強度値の引き上げ時に、その信号の
位相情報に遅延がおこる。この位相遅延のため、距離画
像上にスペックルに依存した雑音が発生する(以下、距
離スペックル雑音という)。この距離スペックル雑音は
、後述する手法によって、あらかじめ求めることのでき
る反射光強度と雑音量の関数(以下、距離雑音関数とい
う)によって算出できる。この関数と距離情報に同期し
て検出される反射光の強度値を用いることによって、逐
次計測される距離情報から距離スペックル雑音量を算出
し、補正する。
On the other hand, in order to detect the phase difference with the phase detector currently used for boat fishing, it is necessary to raise the reflected light intensity value to a constant value, but when increasing this intensity value, there is a delay in the phase information of the signal. occurs. Due to this phase delay, speckle-dependent noise occurs on the distance image (hereinafter referred to as distance speckle noise). This distance speckle noise can be calculated from a function of reflected light intensity and noise amount (hereinafter referred to as a distance noise function) that can be determined in advance using a method described later. By using this function and the intensity value of the reflected light detected in synchronization with the distance information, the amount of distance speckle noise is calculated and corrected from the sequentially measured distance information.

・・・・・・・・・(1) F (u、す;復元画像 G(u、v);雑音を含んだ画像 H(u、す;ぼけ関数 5n(u、v) ;雑音のスペクトル密度5f(u、v
) ;理想画像のスペクトル密度r;処理パラメータ ぼけ雑音には、パラメトリック・ウイナフィルタを用い
て対処する。ここで用いるぼけ関数は、上記の距離スペ
ックル雑音処理によって処理された測定画像中から求め
られるので、より正確なものとなりフィルタの効果を高
めることができる。
・・・・・・・・・(1) F (u,su; restored image G(u,v); image containing noise H(u,su; blur function 5n(u,v); noise spectrum Density 5f (u, v
); Spectral density r of the ideal image; Processing parameters Blur noise is dealt with using a parametric Wiener filter. Since the blur function used here is determined from the measurement image processed by the distance speckle noise processing described above, it is more accurate and can enhance the effectiveness of the filter.

この2つの手法を合わせて用いることによって、上記課
題を効果的に解決するものである。
By using these two methods together, the above problem can be effectively solved.

第1図は、本発明の一実施例のブロック図である。レー
ザレーダ11 によって同時に計測された距離画像12
及び反射光強度画像13は、画像記憶装置14において
、それぞれ記憶されている。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. Distance image 12 simultaneously measured by laser radar 11
and the reflected light intensity image 13 are each stored in the image storage device 14.

記憶されたそれぞれの画像は、画像処理装置15に適宜
取シ込まれスペックル雑音処理手段16及びぼけ雑音処
理手段17の対象となる。
Each of the stored images is appropriately input into the image processing device 15 and becomes a target of the speckle noise processing means 16 and the blurring noise processing means 17.

以下、第2図、第3図に基いて、スペックル雑音処理に
ついて説明する。2次元走査への応用は容易であるから
、以下、レーザレーダを1次元走査した場合についての
図に基づき説明する。第2図は、反射光強度から距離雑
音関数を導出する手法を示したものである。照射光の光
軸に対して、垂直な平面をレーザレーダによって計測す
る。そのとき、雑音が無ければ、レーザレーダの走査角
が、十分に小さい場合の近似において、距離情報は一定
で、理想信号21のようになるはずであるが、実際には
、図中の反射光距離信号22 のように距離スペックル
雑音を含んだ状態で計測される。
Hereinafter, speckle noise processing will be explained based on FIGS. 2 and 3. Since it is easy to apply to two-dimensional scanning, a description will be given below based on a diagram for one-dimensional scanning using a laser radar. FIG. 2 shows a method for deriving a distance noise function from the intensity of reflected light. A plane perpendicular to the optical axis of the irradiated light is measured using a laser radar. At that time, if there is no noise, the distance information should be constant and should be like the ideal signal 21 in the approximation when the scanning angle of the laser radar is sufficiently small, but in reality, the reflected light in the figure The distance signal 22 is measured with distance speckle noise included.

強度情報においても、同様にスペックル雑音を含んだ状
態で反射光強度信号23の様に計測される。
Similarly, the intensity information is measured as the reflected light intensity signal 23, including speckle noise.

ここで、理想信号21、反射光距離信号22、および反
射光強度信号23のデータを用いて、横軸を反射光強度
、縦軸を距離雑音量となるように分析すると、距離雑音
関数24を求めることができる。次に、この距離雑音関
数24を用いてスペックル雑音を軽減する手法を、第3
図に基いて説明する。
Here, if we analyze the data of the ideal signal 21, the reflected light distance signal 22, and the reflected light intensity signal 23 so that the horizontal axis is the reflected light intensity and the vertical axis is the distance noise amount, we can obtain the distance noise function 24. You can ask for it. Next, the third method of reducing speckle noise using this distance noise function 24 will be described.
This will be explained based on the diagram.

スペックル雑音処理部31には、反射光距離信号32と
反射光強度信号33が人力として与えられる。この反射
光強度信号33を、前述の距離雑音関数34へ入力し、
距離雑音35を算出する。
A reflected light distance signal 32 and a reflected light intensity signal 33 are manually supplied to the speckle noise processing section 31. This reflected light intensity signal 33 is input to the aforementioned distance noise function 34,
Distance noise 35 is calculated.

反射光距離信号32からその距離雑音35を除去し、第
一次復元信号36 を得る。ここで云う、距離信号とは
、距離画像上の各画素の情報にあたり、画素毎にこの処
理を行うことによって、距離画像上のスペックル雑音が
除去された画像(第一次復元画像36)を得ることがで
きることになる。
The distance noise 35 is removed from the reflected light distance signal 32 to obtain a primary restored signal 36. The distance signal referred to here refers to information about each pixel on the distance image, and by performing this processing for each pixel, an image (first restored image 36) from which speckle noise has been removed from the distance image is created. You will be able to get it.

次に、ぼけ雑音処理について、第4図及び第5図に基い
て説明する。ぼけ関数を、測定された画像中から導出す
る手法を第4図に示す。ぼけ関数には、レーザレーダの
分解能が、一画素よシも十分に小さければ、レーザレー
ダで測定されたポイント対象物41 の画像に対してさ
きに記述した手法を用いてスペックル雑音を除去するこ
とによって得られたポイント画像42を用いることがで
きる。レーザレーダの距離分解能が、一画素よシ大きい
場合は、まず、ステップ対象物43を測定してステップ
画像44を得る。このステップ画像44 を微分、フー
リエ変換し、そのフーリエ変換値から、ステップ方向に
垂直な成分を抜き出すことによって、ぼけ関数の一方向
成分45 を求めることができる。このことから、画像
上で様々な方向を持つステップ画像を測定し、それぞれ
のぼけ関数の方向成分を求めて再構成することによって
、ぼけ関数46を特定することができる。つぎに、第5
図に基いて、ぼけ雑音処理部51について説明する。ス
ペックル雑音除去によって得られた前記第一次復元画像
52は、ぼけ関数処理部51において、式(1)のパラ
メトリック・・ウイナフィルタ53によシ、ぼけ雑音を
軽減され、最終的な復元画像54となる。このときの、
復元画像54の状態に応じて、処理パラメータ「をもち
いて、パラメトリック・ウイナフィルタ53の最適化処
理を行う。
Next, blur noise processing will be explained based on FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a method for deriving a blur function from a measured image. For the blur function, if the resolution of the laser radar is sufficiently small to even one pixel, speckle noise is removed using the method described earlier for the image of the point object 41 measured by the laser radar. The point image 42 obtained by this method can be used. If the distance resolution of the laser radar is greater than one pixel, first, the step object 43 is measured to obtain the step image 44. The unidirectional component 45 of the blur function can be obtained by differentiating and Fourier-transforming this step image 44 and extracting a component perpendicular to the step direction from the Fourier-transformed value. From this, the blur function 46 can be specified by measuring step images having various directions on the image, finding and reconstructing the directional components of each blur function. Next, the fifth
The blur noise processing section 51 will be explained based on the figure. The primary restored image 52 obtained by speckle noise removal is processed by a parametric Wiener filter 53 of formula (1) in a blur function processing unit 51 to reduce blur noise, and is converted into a final restored image. It becomes 54. At this time,
According to the state of the restored image 54, optimization processing of the parametric Wiener filter 53 is performed using the processing parameter ".

発明の効果 以上のように本発明では、反射光を用いたスペックル雑
音処理、パラメトリック・ウイナフィルタを用いたぼけ
雑音処理を行うことにより、レーザレーダによって計測
される距離画像上の雑音を効果的に軽減することができ
る。
Effects of the Invention As described above, the present invention effectively eliminates noise on distance images measured by laser radar by performing speckle noise processing using reflected light and blurring noise processing using a parametric Wiener filter. can be reduced to

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例におけるレーザレーダ画像処
理システムのブロック図、第2図は同システムの反射光
強度から距離雑音関数を導出する手法を示したグラフ、
第3図は同システムのスペックル雑音処理部のブロック
図、第4図は同システムのぼけ関数の導出法を示した画
像の図、第5図はぼけ雑音処理部のブロック図である。 23 、32  ・反射光距離信号、23 、33・・
・反射光強度信号、24 、35・・・距離雑音関数、
36 、52・・・第一次復元画像、53・・・パラメ
トリック・ウイナフィルタ。
FIG. 1 is a block diagram of a laser radar image processing system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing a method for deriving a distance noise function from the reflected light intensity of the system.
FIG. 3 is a block diagram of the speckle noise processing section of the system, FIG. 4 is an image diagram showing a method for deriving the blur function of the system, and FIG. 5 is a block diagram of the blur noise processing section. 23 , 32 ・Reflected light distance signal, 23 , 33...
・Reflected light intensity signal, 24, 35... distance noise function,
36, 52... Primary restored image, 53... Parametric Wiener filter.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)変調されたレーザ光を物体に照射し、物体から反
射されてくるレーザ反射光を検出し処理するレーザレー
ダによって計測された距離画像に対して、前記反射光と
照射される前記レーザ照射光の位相差から得られる距離
情報から、それに同期して得られる前記反射光の強度値
を用いて、スペックル雑音を除去するスペックル雑音処
理手段を備えたことを特徴とするレーザレーダ画像処理
システム。
(1) The reflected light and the laser irradiation are applied to a distance image measured by a laser radar that irradiates an object with modulated laser light and detects and processes the laser reflected light reflected from the object. Laser radar image processing characterized by comprising a speckle noise processing means for removing speckle noise by using the intensity value of the reflected light obtained in synchronization with the distance information obtained from the phase difference of light. system.
(2)ウイナフィルタを用いて、前記スペックル雑音処
理された画像を対象として、画像上のぼけ雑音を除去す
ることを特徴とする請求項1記載のレーザレーダ画像処
理システム。
(2) The laser radar image processing system according to claim 1, wherein blurring noise on the image subjected to the speckle noise processing is removed using a Wiener filter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110031820A (en) * 2019-03-05 2019-07-19 中国科学院西安光学精密机械研究所 A kind of laser imaging denoising method and device
JP2020193957A (en) * 2019-05-30 2020-12-03 ファナック株式会社 Distance image generator which corrects abnormal distance measurement

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