JPH03156687A - 水平線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、船舶等に於いて外界の画像から水平線を検出
する画像処理機構に於いて、空と海がローコントラスト
な外界の画像が入力された場合、更には同人力画像に船
舶等の映像が含まれている場合等であっても安定して水
平線を検出できる水平線検出装置に関する。

［従来の技術］ 第２図は、従来の画像処理機構に於ける水平線検出装置
の構成を示すブロック図である。図中、ｌは撮像装置、
２は同撮像装置ｌより得られるアナログ量のビデオ信号
、３は同ビデオ信号２をデジタル量の画像データに変換
するＡ／Ｄ変換回路、４は同Ａ／Ｄ変換回路３より得ら
れるデジタル画像データ、５は同デジタル画像データ４
を処理対象画像として貯えるフレームメモリ、６は同フ
レムメモリ５より読出される第２のデジタル画像データ
、７は同画像データ６でなる１画面分の画像をｙ方向す
なわち画像垂直下方へ微分する微分回路、８は同微分回
路７より得られる画像微分ブタ、１１は同画像微分デー
タ８をＸ方向すなわち画像水平方向へ加算する加算回路
、１２は同加算回路より得られるＸ方向１ライン分の加
算値、１３は同Ｘ方向１ライン分の加算データを貯える
第１のラインメモリ、１４は同ラインメモリより読出さ
れる一次元データ、３９は同ラインメモリ１３に貯えら
れた一次元データ１４のうち、外部より与えられる高度
情報から許容されるＹアドレス３８内の一次元データ１
４の最大値を求めるピーク値検出回路、３４は同ピーク
値検出回路３３より得られる水平線Ｙアドレスである。

第２図において、外界の画像は撮像装置ｌによって撮像
され、同装置ｌよりアナログ量のビデオ信号２が得られ
る。このビデオ信号２は、Ａ／Ｄ変換回路３によりアナ
ログ−デジタル変換され第１のデジタル画像データ４と
して出力される。以後、この第１のデジタル画像データ
４をＦ　（Ｘ。

Ｙ）と表記する。ここで、Ｘは１からＮまで、Ｙは１か
らＭまでの自然数であり、Ｘ座標およびｙ座標はそれぞ
れ画像の水平方向および垂直方向と定め、Ｆ　（Ｘ、Ｙ
）の値は輝度に対応するＰビットデータであるとする。

上記第１のデジタル画像データ４はフレームメモリ５に
供給される。

Ｘが１からＮまでの画像データの系列を１ラインとする
と、ｙ方向微分回路７は一例として式（１）の微分演算
を行なう。

ＤＦＹ　（Ｘ、Ｙ）−Ｆ　（Ｘ、Ｙ＋１）−Ｆ　（Ｘ、
Ｙ−１）・・・（１） ここで、上記フレームメモリ５の出力６は、Ｆ　（Ｘ、
Ｙ）のＹ＋１アドレス、Ｙ−１アドレスの２ライン分の
データである。

上記ｙ方向微分回路７の出力ＤＦＹ　（Ｘ、Ｙ）８はＸ
方向加算回路１１において１ライン分加算される。すな
わち、式（２）により１ライン分加算され、５ＤＦＹ　
（Ｙ）１２となる。

ここで、５ＤＦＹ　（Ｙ）１２は第１のラインメモリ１
３のＹアドレスに格納される。

上記第１のラインメモリ１３に、Ｙが２から（Ｍｌ）ま
でのデータが格納されると、それらのブタ１４に対して
、外部から与えられる高度情報より許容されるＹアドレ
ス３８内でのピーク値とビクアドレスをピーク値検出回
路３９で求め、ピークアドレス３４を水平線情報として
取り出す。

［発明が解決しようとする問題点］ 第３図（ａ）は上記第２図に示した従来の装置に於いて
、第１のラインメモリ１３に記憶された波形の一例を示
している。同図に於ける中央部のピークは、水平線上の
船の甲板の上下での輝度変化を取り出しており、船の影
の影響で、喫水線または水平線を検出するピークは見当
たらない。

また第４図（ａ）も上記同様に第２図に示す従来装置で
の第１のラインメモリ１３に記憶された波形の一例であ
るが、外部より与えられる高度情報から許容される中央
部には、いくつかのピークがあり、これが水平線である
と確定するのに十分な有意差がない。すなわち、これら
のピークは、船の喫水線、甲板、船の上部構造物と空と
の境界線、波の反射等であり、喫水線または水平線を特
定することが困難である。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、デジタル画像Ｆ　（Ｘ、Ｙ）のＹ方向微分の絶対値を
１ライン分加算することにより船の影等の影響を除き、
さらに数値微分のゼロクロス点を求めることにより、ノ
イズ的ピークを除いて全体としてのピークを見つけるこ
とにより水平線を検出する。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる画像処理を用いた水平線検出装置は、
デジタル画像データを記憶するフレームメモリと、デジ
タル画像データをｙ方向に微分し、絶対値を取り、ライ
ンごとに加算する回路と、加算した結果を保存する第１
のラインメモリと、それを数値微分する回路と、その結
果を保存する第２のラインメモリと、第２のラインメモ
リのゼロクロス点を見つける第１のゼロクロス検出回路
と、両端のゼロクロス点より内側のデータを記憶する第
３のラインメモリと、第３のラインメモリのデータのピ
ーク値を求め、外部から与えられる閾値係数とピーク値
より閾値を求め、第３のラインメモリで閾値以上の領域
を選定する第１の領域選定回路と、外部から与えられる
高度情報から許容される領域範囲より第１の領域選定回
路で選定された領域をさらに限定する第２の領域選定回
路と、第２の領域選定回路の出力の範囲内で第３のライ
ンメモリのデータのピーク値を見つける第２のピーク値
検出回路と、ピーク値よりラインアドレスが増加する方
向にデータを探索して最初のゼロクロス点を発見する第
２のゼロクロス検出回路とを備えたものである。

［作用］ 本発明においては、デジタル画像データＦ　（Ｘ。

Ｙ）をｙ方向に微分し、その絶対値を１ライン分加算す
ることにより、船や雲の影の影響を受けずにｙ方向に輝
度変化が激しい部分の検出が可能となり、さらにその数
値微分を取り、そのゼロクロス点を求めることによりノ
イズ的なピークではなく、幅をもったピークの検出が有
効に行なえ、水平線の検出が可能となる。これにより、
船舶等に於いて外界の画像から水平線を検出する画像処
理機構に於いて、空と海がローコントラストな外界の画
像が入力された場合、更には同人力画像に船舶等の映像
が含まれている場合等であっても安定して水平線を検出
できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例による水平線検出装置の構成
を示すブロック図である。

第１図に於いて、外界の画像は撮像装置ｌによって撮像
され、同装置ｌからはアナログ量のビデオ信号２が得ら
れる。このビデオ信号２はＡ／Ｄ変換回路３によりアナ
ログ−デジタル変換され、第１のデジタル画像データＦ
　（Ｘ、Ｙ）４として出力される。この第１のデジタル
画像データＦ（Ｘ、Ｙ）４はフレームメモリ５に供給さ
れ１画面単位で同フレームメモリ５に貯えられる。更に
このフレームメモリ５より読出されたデジタル画像デー
タ６は微分回路７に供給される。

ｙ方向微分回路７は一例として式（１）の微分演算を行
なう。

ＤＦＹ　（Ｘ、Ｙ）−Ｆ　（Ｘ、Ｙ＋１）Ｆ　（Ｘ、Ｙ
−１）・・・（１） ここでフレームメモリ５の出力６はＦ　（Ｘ、Ｙ）の（
Ｙ＋１）アドレス、（Ｙ−１）アドレスの２ライン分の
データである。

上記ｙ方向微分回路７の出力ＤＦＹ　（Ｘ、Ｙ）８は、
絶対値回路９により、ｌ　ＤＦＹ　（Ｘ、Ｙ）の演算結
果のデータｌＯとなり、Ｘ方向加算回路１１において１
ライン分加算される。すなわち、式（２）゛により１ラ
イン分加算され、５ＤＦＹ（Ｙ）１２となる。

（２） 上記Ｘ方向加算回路１１より得られる５ＤＦＹ（Ｙ）１
２は第１のラインメモリ１３のＹアドレスに格納される
。

第１のラインメモリ１３に、Ｙがαから（Ｍ−１）まで
のデータが格納されると、その出力データ１４に対して
、数値微分回路１５により、式（３）に従う数値微分を
行なう。

上記式（３）における外部から与えられる微分平均長ノ
３５は、応用により実験的に得られる整数値とする。

上記数値微分回路１５で数値微分された結果のブタＤＹ
　（Ｙ）１Ｂは第２のラインメモリ１７に格納された後
、第１のゼロクロス検出回路１９に供給される。

第１のロクロス検出回路１９は第２のラインメモリ１７
の一次元出力データ１８のゼロクロス点をすべて検出し
、−次元データＤＹ　（Ｙ）の両端から最初のゼロ点ま
でのデータをゼロセットして、その−次元データＤＹＯ
（Ｙ）　２０を第３のラインメモリ２１に格納する。こ
のシステム制御部２１に貯えられたデータ２２は第１の
ピーク値検出回路２３に供給される。

第１のピーク値検出回路２３は第３のラインメモリ２１
の出力データＤＴＯ（Ｙ）　２２に対して、最大値ＭＸ
データ２４を出力し、閾値算出回路２５に供給する。

閾値算出回路２５は上記最大値データＭ　Ｘ　２４と応
用により実験的に得られる閾値係数α３Ｂの積ＴＨ２６
を式（４）により求める。

Ｔ　Ｈ−Ｍ　Ｘ　Ｘ　ａ　−＝　（４）第１の領域選定
回路２７は、上記積Ｔ　Ｈ２Ｂを閾値データとして、同
閾値データＴＨ２Ｂと上記第３のラインメモリ２１の出
力データＤＴＯ（Ｙ）２２を比較し、下記式（５）を満
たすＹアドレスで連続したものを同一のラベル名でラベ
リングし、ラベル名とラベルアドレス２８を出力し、第
２の領域選定回路２９に供給する。

ＤＹＯ（Ｙ）＞ＴＨ・・・（５） 第２の領域選定回路２９は、外部から与えられる高度情
報から許容される領域範囲３７とラベル名とラベルアド
レス２８より、許容領域範囲３７に少なくとも一部のラ
ベルが含まれるラベル名とラベルアドレス３０を選択し
、同データ３０を第２のピーク値検出回路３Ｉに送出す
る。

第２のピーク値検出回路３１は、第３のラインメモリ２
２の一次元データの中からラベルアドレス３０の範囲内
で最大値ＭＸＸとそのアドレス３２を見つけて、このデ
ータを第２のゼロクロス検出回路３３に送出する。

第２のゼロクロス検出回路３３は、上記最大値ＭＸＸと
そのアドレス３２と第１のゼロクロス検出回路の出力デ
ータ２０より、最大値ＭＸＸをとるアドレスを出発点と
してＹアドレスの増加する方向で最初のゼロクロス点を
検出し、その値を水平線アドレス３４として出力する。

第３図、及び第４図はそれぞれ本発明の一実施例による
作用を説明するための図である。

第３図（ａ）は前述した従来方式による水平線検出結果
であり、図中の中央のピークＡは水平線上にある船舶の
甲板位置を捕らえていて、喫水線は検出していない。

一方、第３図（ｂ）は本発明の実施例による絶対値回路
９を経てＸ方向加算回路１１で加算された結果を示して
いる。ここで、同図（ｂ）に示すＢは同図（ａ）の中央
ピークＡに対応するもので、そのＢの隣りに新たなピー
クＣが検出され、このＣが水平線に対応している。

第３図（ｂ）は上記第１図に示す第１のラインメモリ１
３の出力１４に対応し、更に、これを数値微分回路１５
で微分した結果が第３図（ｃ）である。

この第３図（Ｃ）に於いて、上記第１図に示す第１のゼ
ロクロス検出回路１９で検出した両端のゼロクロス点が
Ｄｌ、Ｄｌであり、［Ｄｌ、Ｄ２］での最大値がＭＸと
なる。このＭＸと閾値係数α３６の積より、閾値ＴＨは
ＭＸＸαで決定され、それより大きい値をもつ領域のう
ち、外部より与えられている高度情報から許容される領
域範囲３７に少なくとも一部が含まれる領域につき最大
値を求めると、本実施例ではＭＸと一致し、ＭＸより右
側（Ｙアドレスが増加する）方向に進んで最初のゼロク
ロス点Ｅを見つける。このゼロクロス点Ｅは、実は第３
図（ｂ）に示すＣ１即ち水平線に対応している。これは
第３図（ｂ）に於いて、Ｃ近傍をマクロに見れば破線に
示したような形状を示しており、マクロなピーク値を第
３図（ｃ）のゼロクロス点Ｅで見つけていることになる
。

第４図は上記第３図に示す画像と異なる別の画像処理例
を示している。

第４図（ａ）は上記した従来方式による水平線検出結果
であり、ここでは図の中央部分にＡ、Ｂ。

Ｃの３つのピークがあり、何れが水平線かはっきりしな
い。

一方、第４図（ｂ）は本発明の実施例による、絶対値凹
路９を経てＸ方向加算回路１１で加算された結果を示し
ている。ここでは、Ｄが同図（ａ）のＣに対応している
。

更に第４図（ｃ）は数値微分の結果を示しており、上記
第３図で示した例と同様の手順でピーク値ＭＸとゼロク
ロス点Ｅを求め、同Ｅを水平線とする。上記ＥはＤ点と
も一致していて、第４図（ｂ）のＤ近傍をマクロに見た
破線のピーク位置に対応している。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明の水平線検出装置によれば、
デジタル画像データを記憶するフレームメモリと、デジ
タル画像データをｙ方向に微分し、絶対値をとり、ライ
ン毎に加算する回路と、同加算した結果を保存する第１
のラインメモリと、それを数値微分する回路と、その結
果を保存する第２のラインメモリと、同第２のラインメ
モリに貯えられたデータのゼロクロス点を見つける第１
のゼロクロス検出回路と、同検出された両端のゼロクロ
ス点より内側のデータを記憶する第３のラインメモリと
、同第３のラインメモリのデータのピーク値を求め、外
部から与えられる閾値係数とピーク値より閾値を求め、
第３のラインメモリで閾値以上の領域を選定する第１の
領域選定回路と、外部から与えられる高度情報から許容
される領域範囲より第１の領域選定回路で選定された領
域をさらに限定する第２の領域選定回路と、第２の領域
選定回路の出力の範囲内で第３のラインメモリのデータ
のピーク値を見つける第２のピーク値検出回路と、同検
出ピーク値よりラインアドレスが増加する方向にデータ
を探索して最初のゼロクロス点を発見する第２のゼロク
ロス検出回路を備えた構成としたことにより、船や雲の
影の影響を受けずにｙ方向に輝度変化が激しい１部分の
検出が可能となり、さらにノイズ的なピークではなく幅
をもったピークの検出が有効に行なえることから、船舶
等に於いて外界の画像から水平線を検出する画像処理機
構に於いて、空と海がローコントラストな外界の画像が
入力された場合、更には同人力画像に船舶等の映像が含
まれている場合等であっても安定して水平線を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の構成を示すブロック図
、第２図は従来の装置構成例を示すブロック図、第３図
及び第４図はそれぞれ従来の装置構成と本発明の装置構
成の各検出処理結果の具体例を対比して示す図である。 １・・・撮像装置、２・・・ビデオ信号、３・・・Ａ／
Ｄ変換回路、４・・・第１のデジタル画像データ、５・
・・フレームメモリ、６・・・第２のデジタル画像デー
タ、７・・・ｙ方向微分回路、８・・・デジタル画像デ
ータの微分データ、９・・・絶対値回路、１０・・・絶
対値微分ブタ、ＩＩ・・・Ｘ方向加算回路、１２・・・
１ライン分の加算データ、１３・・・第１のラインメモ
リ、１４・・・絶対値加算データ、１５・・・数値微分
回路、１６・・・数値微分データ、１７・・・第２のラ
インメモリ、１８・・・数値微分データ、１９・・・第
１のゼロクロス検出回路、２０・・・ゼロクロス点デー
タ、２１・・・第３のラインメモリ、２２・・・数値微
分データ（両端から最初のゼロクロスまでをゼロセット
した数値微分データ）、２３・・・第１のピーク値検出
回路、２４・・・ピーク値、２５・・・閾値算出回路、
２６・・・閾値、２７・・・第１の領域選定回路、２８
・・・選定された領域、２９・・・第２の領域選定回路
、３０・・・選定された領域、３１・・・第２の最大値
検出回路、３２・・・最大値とそのアドレス、３３・・
・第２のゼロクロス検出回路、３４・・・水平線アドレ
ス、３５・・・数値微分の微分平均長、３６・・・閾値
係数、３７・・・Ｙアドレス（外部から与えられる高度
情報から許容されるＹアドレス） 第 図（ａ） 第 ３ 図（ｃ） 第 ４ 図（ａ） 第 図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外界の画像をアナログ量のビデオ信号に変換する撮像装
   置と、同装置より得られるビデオ信号をデジタル量の画
   像データに変換するＡ／Ｄ変換回路と、同回路より得ら
   れる画像データを記憶するフレームメモリと、同メモリ
   に貯えられた画像データを画像の垂直方向に微分するｙ
   方向微分回路と、同回路の出力の絶対値をとる絶対値回
   路と、同回路の出力を画像の１ライン分加算するｘ方向
   加算回路と、同回路の出力を各ライン分毎に連続して格
   納する第１のラインメモリと、同メモリに貯えられた１
   次元データを外部から与えられる微分平均長を用いて微
   分する数値微分回路と、同回路の出力データを格納する
   第２のラインメモリと、同メモリの出力データからゼロ
   クロス点を検出する第１のゼロクロス検出回路と、前記
   第２のラインメモリに貯えられた１次元データと前記第
   １のゼロクロス検出回路で検出したゼロ点データとによ
   り、前記１次元データの両端から最初のゼロ点までデー
   タをゼロセットして格納する第３のラインメモリと、同
   メモリに貯えられたデータのピーク値を検出する第１の
   ピーク値検出回路と、同回路の出力と外部から与えられ
   る閾値係数から閾値を算出する閾値算出回路と、同回路
   より得られる閾値をもとに前記第３のラインメモリに貯
   えられた１次元データの有効領域を選定する第１の領域
   選定回路と、同回路で得られた有効領域範囲のうち外部
   より与えられる高度情報から許容される領域範囲を選定
   する第２の領域選定回路と、同回路により得られる領域
   範囲を対象に上記第３のラインメモリに貯えられた１次
   元データの最大値を検出する第２のピーク値検出回路と
   、同回路で検出されたピーク値及びそのピークアドレス
   と前記第１のゼロクロス検出回路の出力から、ピーク値
   よりアドレスが増加する方向の最初のゼロクロス点を検
   出する第２のゼロクロス検出回路とを具備してなること
   を特徴とする水平線検出装置。