JPH03295364A - 撮像信号処理装置 - Google Patents

撮像信号処理装置

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JPH03295364A
JPH03295364A JP2097331A JP9733190A JPH03295364A JP H03295364 A JPH03295364 A JP H03295364A JP 2097331 A JP2097331 A JP 2097331A JP 9733190 A JP9733190 A JP 9733190A JP H03295364 A JPH03295364 A JP H03295364A
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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〕 本発明は人工衛星等から高分解能立体撮像等の画像観測
を行う際の撮像信号処理装置に関する。
〔従来の技術〕
人工衛星等から地表面の諸現象を撮像し地上へ伝送する
システムにおいて、高分解能化の要求が進むに伴い、そ
の画像データは膨大な量となってきている。特に、立体
視機能が付加されるに伴いデータ量は更に急激に増加し
、データ圧縮の実現化が急務となっている。
従来から多くのデータ圧縮方式の検討が行われており、
地上の通信系では様々のデータ圧縮方式が採用されてき
た。
但し、衛星搭載機器においては以下に示すような問題が
あり、地上の通信系にて実施されているような複雑な構
成のデータ圧縮の適用が困難のため、撮像信号処理装置
にデータ圧縮は使用せずに、或いは極く簡単なデータ圧
縮しか採用せずに、伝送可能な限界内迄分解能或いは観
測するバンド数その他の機能を削減して使用せざるを得
なかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したように衛星搭載用の撮像装置が出力した画像デ
ータをデータ圧縮する撮像信号処理装置は、電力、寸法
、及び重量の制約から簡潔な構成のデータ圧縮方式しか
採用できず、また圧縮後の画像に対して高精密画像とし
ての品質確保が要請される等の特質があり、地上にて実
施されているようなデータ圧縮方式をそのまま適用する
ことは問題がある。
一方、構成が簡単な、例えば予測符号化方式等ではデー
タ量が大幅に削減出来ない問題があった。
また、実行上の問題として、特に立体撮像においてはデ
ータ圧縮を有効に行うために高速大容量の画像メモリを
駆使することが必要であるが、立体視においては前方及
び後方を撮像する間の時間差が大きく、この間の画像メ
モリ量は膨大なものとなる。
本発明の目的は、少ないメモリ量で大幅なデータ圧縮が
できる撮像信号処理装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の撮像信号処理装置は、移動する撮像装置に進行
方向に沿って配置され撮像対象物の同一点をそれぞれ異
った時間に撮像する複数の受光素子が出力したデータを
データ圧縮するデータ圧縮回路と、時間的に隣接して前
記同一点を撮像する１対の前記受光素子のうち先に撮像
する方の前記受光素子が出力したデータを前記データ圧
縮回路によりデータ圧縮して得たデータを一時記憶し前
記１対の前記受光素子の撮像時間差に等しい時間だけ遅
延させて出力する第１の記憶回路と、前記１対の前記受
光素子のうち後に撮像する方の前記受光素子か出力した
データを前記データ圧縮回路によりデータ圧縮して得な
データから前記第１の記憶回路が出力したデータを減算
する第１の減算回路とを備えている。
又、本発明の信号処理装置は、前記第１の減算回路が出
力したデータを一時記憶し前記１対の前記受光素子のう
ち後に撮像する方の前記受光素子と前記１対の前記受光
素子に続いて撮像する前記受光素子との撮像時間差に等
しい時間だけ遅延させて出力する第２の記憶回路と、こ
の第２の記憶回路が出力したデータから前記第１の減算
回路の入力データに近似したデータを再生する部分復号
回路と、前記１対の前記受光素子に続いて撮像する前記
受光素子が出力したデータを前記データ圧縮回路により
データ圧縮して得たデータから前記部分復号回路が出力
したデータを減算する第２の減算回路とを含んで構成さ
れていてもよい。
前記部分復号回路は、前記第２の記憶回路が出力したデ
ータを一方の入力データとする加算回路と、この加算回
路が出力したデータを１画素分遅延させ定数を掛け前記
加算回路の他方の入力データとして出力する予測回路と
を有して構成されていてもよい。
又、前記部分復号回路を増幅回路によって構成してもよ
い。
更に、前記データ圧縮回路は予測符号化方式によりデー
タ圧縮を行うように構成されていてもよい。
更に又、前記データ圧縮回路は可変長符号化方式を加え
てデータ圧縮を行うように構成されていてもよい。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例である信号処理部４のブ
ロック図、第２図は信号処理部４を用いた撮像システム
の全体動作を説明するための図である。
まず、第２図を参照して撮像システム全体について説明
する。
第２図において、１は撮像装置を搭載する地球観測衛星
を示している。２は集光光学系、３はＣＣＤ等の受光素
子、４は第１図に示す信号処理部、５は送信部、６は送
信アンテナを示す。７は撮像対象となる地表面であり、
地表面７の像は集光光学系２により受光素子３に結像さ
れる。
ある時刻に於いて、第２図に示すように、地表面７の７
−１．７−２．７−３の各部分がそれぞれ受光素子３−
１．３−２．３−３に結像され、電気信号に変換される
。
地球観測衛星１は速度■にて進行しなから撮像を続ける
ため、ある一定距離Ｂ１を進んだ位置において地表面７
−１の部分は受光素子３−２により再び撮像され、更に
距離Ｂ２進んだ位置において受光素子３−３により撮像
される。
衛星高度をＨ５衛星の進行速度をＶ、受光素子３−１．
３−２．３−３にて撮像する角度差を０１、θ２とする
と、再撮像される時間間隔Ｔｌ。
Ｔ２は次式のごとく表される。
Ｂ１＝Ｈｔａｎθ１−　Ｂ２＝Ｈｔａｎθ２Ｔ　１　＝
　Ｂ　１．　／　ｖ、Ｔ　２　＝　Ｂ　２　／　ｖ即ち
、地表面は撮像角度を変えて複数回撮像されることにな
り、これにより地表面７の高精度三次元情報（立体画像
情報）が取得されることとなる。
このようにして受光素子３により撮像され、電気信号に
変換されたデータは信号処理部４にて処理され、送信部
５．アンテナ６を経て地上局８へ伝送される。
地上局８においては、受信部９を経た後、受信信号処理
部１０により画像信号に再生される。
次に、第１図を参照して信号処理部４について説明する
。
各受光素子３−１〜３−３の出力信号はデータ圧縮回路
１１−１〜１１−３に供給され、例えば予測符号化方式
或いはこれに可変長符号化方式を加えた方式等により例
えば１画素当たり８ビツトの量子化レベルを持つ入力信
号を４〜６ビツトの信号に圧縮する。
受光素子３−１の信号出力はデータ圧縮回路１１−１を
経て出力される。また、この出力は遅延メモリ回路１２
−１に供給され、一定時間Ｔ１だけ遅延される。
受光素子３−２の信号出力もデータ圧縮回路１１−２を
経てデータ量を圧縮された後、減算回路１３−１に供給
される。データ圧縮回路１３〜１において遅延メモリ回
Ｎ１２−１出力との減算動作が行われ、データ圧ｗ１回
路１１−２出力のデータ量は更に削減される。
同様に受光素子３−３の出力信号もデータ圧縮回路１１
−３を経た後、データ圧縮回路１１−２出力信号を時間
Ｔ２だけ遅延メモリ回路１２−２で遅延させた信号との
減算動作が減算回路１３−２にて行われ、データ量の削
減が行われる。
第１図の実施例による送出データ量削減の様子を第３図
の波形図により説明する。第３図の横軸は時間、縦軸は
各部の信号のレベルを示す、ス、ＴＬは地表面、例えば
、７−１の観測幅における各画素のデータを送出する時
間を示す、尚、実際の構成においては各部はディジタル
回路にて構成されることが多いが、第３図では説明を分
かりやすくするため各部の出力はアナログ（ＲＡＭ）信
号として示している。
第３図において、Ｓｌ　（ｉ）は受光素子３−１の出力
信号を示し、ｄｓｌ　Ｃｉ）はデータ圧縮回路１１−１
の出力信号を示す。同様に、５２（ｉ）は受光素子３−
２の出力信号、ｄｓ２（ｉ）はデータ圧縮回路１１−２
の出力信号を示し、Ｓ３〔ｉ〕は受光素子３−３の出力
信号、ｄｓ３〔ｉ〕はデータ圧縮回路１１−３の出力信
号を示す。
第１図にて説明したごとく、データ圧縮回路１１−１の
出力信号ｄｓｌ（ｉ）は遅延メモリ回路１２−１により
時間Ｔ１だけ遅延されてｄｓｌ（ｉ−ＴＩ）となり、デ
ータ圧縮回路１１−２の出力ｄｓ２ｃｉ）と減算動作が
行われる。
立体撮像においては、前にも述べた通り、はぼ同一の地
域が角度を変えて再撮像されるため、再撮像されたデー
タとＴ１時間前に撮像されたデータとの類似性が大きい
、その結果、第３図に示すように、減算回路１３−１出
力である信号ｄｓ２（ｉ”１−ｄｓｌ　Ｃ１−ＴＩ）は
信号レベルの小さい信号となる。尚、第３図では信号ｓ
ｌ　（ｉ）〜５３（ｉ）に対して信号ｄｓｌ（ｉ：ｌ　
〜ｄｓ３〔ｉ〕は縦軸を各２倍、信号ｄｓ２−ｄｓｌ、
ｄｓ３−ｄｓ２は各８倍に拡大して示してあり、実際の
信号レベルは非常に小さくなることを示している。
その結果、これら小さな信号レベルに対応した量子化ビ
ット数（例えば２〜３ビット程度）にて伝送可能となる
なめ、出力データ量、即ち、出力のデータレートは大幅
に削減される。
同様に、データ圧縮回路１１−２の出力信号ｄｓ２（ｉ
”ｌは遅延メモリ回路１２−２により時間Ｔ２だけ遅延
された後、データ圧縮回路１１−３の出力ｄｓ３（ｉ：
］と減算動作が行われ、同様に出力データ量が大幅に削
減される。
第４図は第２図における受信信号処理部１０の一例のブ
ロック図である。
入力端子１４−１．１４−２及び１４−３に、送信側の
信号処理部４のデータ圧縮回路１１−１及び減算回路１
３−１．１３−２からの信号に対応する信号かそれぞれ
供給される。１５−１゜１５−２は加算回路、１６−１
．１６−２は遅延メモリ回路、１７−１〜１７−３は復
号回路である。
端子１４−１に供給された送信側のデータ圧縮回路１１
−１からの信号ｄｓｌ（ｉ：］はデータ圧縮回路】１−
１に対応する復号回路１７−１により原信号ｓｌ　（ｉ
）に再生される。
また、端子１４−２に供給された信号ｄｓ２（ｉｌ−ｄ
ｓｌ　（ｉ−Ｔｌ’：ｌは次のごとく再生される。即ち
、遅延メモリ回路１６−１の出力は信号ｄｓｌ　Ｃｉ’
ｌを時間Ｔ１だけ遅延させた信号ｄｓｌ［１−Ｔｌ）で
あり、これに減算回路１３１からの信号ｄｓ２（ｉ〕−
ｄｓｌ　Ｃ１−Ｔｌ〕の信号が加算されるため、加算回
路１５−１の出力は信号ｄｓ２（ｉ）となり、更に復号
回路１７２により原信号５２（ｉ）に再生される。
同様に、端子１４−３に加えられた信号ｄｓ３（ｉ）−
ｄｓ２　（ｉ−Ｔｌ）は遅延メモリ回路１６−１の出力
信号ｄｓ２［：１−ＴＩ）と加算され、加算回路】５−
２の出力に信号ｄｓ３（ｉ）が得られ、復号回路１７−
３により原信号Ｓ３〔ｉ〕に再生される。
以上説明したように、第１図の実施例により送出データ
量の大幅な削減及びメモリ量の削減が可能となり、デー
タ量の多い立体撮像信号の情報量を失わずに伝送させる
ことが可能となる。
第５図は本発明の第２の実施例である信号処理部４ａの
ブロック図である。
第５図の実施例は、第１図の実施例の遅延メモリ回路１
２−２を遅延メモリ回路１２−２ａで置換え、更に部分
復号回路１８を付加して構成されている。
第２図の撮像システムで信号処理部４の代りに第５図の
信号処理部４ａを用いる場合、受信信号処理部１０を第
６図の受信信号処理部１０ａで置換える。
受光素子３−１の出力信号は第１図の実施例におけると
同様に簡単なデータ圧縮回路１１−１を経て出力され、
受信側の受信信号処理部１．０　ａにてこれと対応した
復号回路１７−１により原信号に再生される。
次に、受光素子３−２の出力も、第１図の実施例におけ
ると同様に遅延メモリ回路１２−１の出力との減算動作
により、大幅に削減されたデータとして出力される。第
５図の実施例においてはこの出力を遅延メモリ回路１２
−２ａに加え時間Ｔ２だけ遅延させる。第５図の実施例
の特徴は、減算回路１３−１の出力データ量が小さいた
め、遅延メモリ回路１２−２ａにおけるメモリ量が小さ
くできることである。遅延メモリ回路１２−２ａの出力
は部分復号回路１８に供給される０部分後号回路１８に
おいては、予測符号化方式における復号回路と類似の回
路により減算回路１３−１の入力信号に近似した出力を
再生することができる０部分後号回路１８の出力とデー
タ圧縮回路１１−３を経た受光素子３−３からの出力信
号とを減算回路１３−２に供給することにより、減算回
路１３−２の出力信号においては第２図の実施例におけ
る減算回路１３−２出力と同様にデータ量を大幅に削減
することができる。
部分復号回路１８の構成例を第７図に示す。
第７図において２０は加算回路、２１は予測符号化等に
て使用される予測回路である。予測回路２１は、簡単な
構成例としては１画素遅延回路と定数係数回路により構
成される。
第５図の実施例の各部の波形例を第８図に示す。第８図
においてＳＩ　Ｃｉ）からｄｓ３（ｉ）迄は第３図の波
形図と同じである。第５図の実施例においては減算回路
１３−１の出力である信号ｄｓ２　（ｉ）−ｄｓｌ　（
ｉ−ＴＩ）が遅延メモリ回路１２−２ａに供給され、時
間Ｔ２だけ遅延されてｄｓ２　（ｉ−Ｔ２）−ｄｓｌ　
Ｃｉ　−Ｔｌ　−Ｔ２）の信号となる。
部分復号回路１８においては第７図に示した回路により
、前画素との遅延及び加算動作が行われ、第８図に示す
ように信号Ｒ（ｄｓ２　Ｃ１−Ｔ２）ｄｓｌ　Ｃ１−Ｔ
ｌ−Ｔ２）が得られる。この信号が減算回路１３−２に
供給されて信号ｄｓ３（ｉ）−Ｒ（ｄｓ２（ｉ−Ｔ２）
−ｄｓｌ　（ｉＴｌ−Ｔ２））が出力される。第８図に
示すように、この信号も原信号５３Ｃｉ’ｌや信号ｄｓ
３Ｃｉ）に比較して信号レベルが小さくなり、必要な伝
送データレートを削減することができる。
なお、第６図における遅延メモリ回路１６−２ａ２部分
復号回路１９はそれぞれ第５図の遅延メモリ回路１２−
２ａ、部分復号回路１８と同じ動作をする回路である。
第５図の実施例は部分復号回路１８として、第７図に示
すように、予測符号化の復号回路と類似の回路を用いて
いるが、これを更に簡単な定数係数回路とすることも可
能である。この場合の実施例の１つである本発明の第３
の実施例の各部の波形例を第９図に示す。この場合は部
分復号回路は一定増幅率にの増幅回路にて構成され、そ
の出力信号はＫ　（ｄｓ２　（ｉ−Ｔ２）−ｄｓｌ　Ｃ
１−Ｔｌ−Ｔ２）となる。これと信号ｄｓ３Ｔｉ〕の減
算動作が減算回路１３−２にて行われ、出力として信号
ｄｓ３　（ｉ）−Ｋ　（ｄｓ２　（ｉ−Ｔ２）ｄｓｌ　
（ｉ−Ｔｌ−Ｔ２））が得られる。この信号も図に示す
ごとく原信号に比較して信号レベルが小さく、出力デー
タを削減することができる。
以上説明した各実施例は受光素°子３−１．３−２．３
−３に対応してデータ圧縮回路１１−１１１−２．１１
−３を備えているが、受光素子が２次元配列された１つ
のＣＣＤの３つの列を受光素子３−１．３−２．３−３
として用いる場合、受光素子３−１〜３−３の出力信号
はＣＣＤ内で時分割多重化されて出力されるので、デー
タ圧縮も１つのデータ圧縮回路により行うことができる
。
第１０図は、このような場合の実施例の１つとして、本
発明の第４の実施例である信号処理部４ｂを示すブロッ
ク図である。
受光素子３−１〜３−３の出力信号は、時分割多重化さ
れて、１列のデータとしてデータ圧縮回路１１ｂに入力
される。データ圧縮回路１１ｂは、入力した信号をデー
タ圧縮し、その結果を受光素子３−１．３−２．３−３
からのそれぞれの入力信号に対応させて分離し、出力す
る。以降の動作は第１図の実施例におけると同じである
。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、高分解能立体視撮像にお
いて問題となる送出データレートの増大に対し、複数の
受光素子の出力データを構成の簡単なデータ圧縮方式に
てますデータ圧縮し、更にデータ圧縮したデータを１対
ごとに時間をそろえて減算し出力データ量の大幅削減を
行うことにより、データ削減のために必要な高速画像メ
モリの量を有効に削減することが出来、衛星搭載用等と
して実用性の高い撮像信号処理装置を提供することがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
第１の実施例を用いた撮像システムの全体動作を説明す
るための図、第３図は第１図の実施例の各部の波形図、
第４図は第２図における受信信号処理部１０のブロック
図、第５図は本発明の第２の実施例のブロック図、第６
図は第５図の実施例に対応する受信信号処理部１０ａの
ブロック図、第７図は第５図における部分復号回路１８
のブロック図、第８図は第５図の実施例の各部の波形図
、第９図は第５図の実施例の部分復号回路１８を定数係
数回路で置換えた本発明の第３の実施例の各部の波形図
、第１０図は本発明の第４の実施例のブロック図である
。 １・・・地球観測衛星、２・・・集光光学系、３，３１
〜３〜３・・・受光素子、４．４ａ、４ｂ・・・信号処
理部、５・・・送信部、６・・・送信アンテナ、７，７
−１〜７−３・・・撮像対象地表面、８・・・地上局、
９・・・受信部、１０・・・受信信号処理部、１１−１
〜１１３、ｌｌｂ・・・データ圧縮回路、１２−１．１
２２．１２−２ａ・・・遅延メモリ回路、］］３−１１
３−２・・減算回路、１４−１〜１４−３・・・入力端
子、１５−１．１５−２・・・加算回路、１６−１１６
−２．１６−２ａ・・・遅延メモリ回路、１７−１〜１
７−３・・・復号回路、１８．１９・・・部分復号回路
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、移動する撮像装置に進行方向に沿つて配置され撮像
    対象物の同一点をそれぞれ異った時間に撮像する複数の
    受光素子が出力したデータをデータ圧縮するデータ圧縮
    回路と、時間的に隣接して前記同一点を撮像する１対の
    前記受光素子のうち先に撮像する方の前記受光素子が出
    力したデータを前記データ圧縮回路によりデータ圧縮し
    て得たデータを一時記憶し前記１対の前記受光素子の撮
    像時間差に等しい時間だけ遅延させて出力する第１の記
    憶回路と、前記１対の前記受光素子のうち後に撮像する
    方の前記受光素子が出力したデータを前記データ圧縮回
    路によりデータ圧縮して得たデータから前記第１の記憶
    回路が出力したデータを減算する第１の減算回路とを備
    えたことを特徴とする撮像信号処理装置。 ２、前記第１の減算回路が出力したデータを一時記憶し
    前記１対の前記受光素子のうち後に撮像する方の前記受
    光素子と前記１対の前記受光素子に続いて撮像する前記
    受光素子との撮像時間差に等しい時間だけ遅延させて出
    力する第２の記憶回路と、この第２の記憶回路が出力し
    たデータから前記第１の減算回路の入力データに近似し
    たデータを再生する部分復号回路と、前記１対の前記受
    光素子に続いて撮像する前記受光素子が出力したデータ
    を前記データ圧縮回路によりデータ圧縮して得たデータ
    から前記部分復号回路が出力したデータを減算する第２
    の減算回路とを含むことを特徴とする請求項１記載の撮
    像信号処理装置。 ３、前記部分復号回路は、前記第２の記憶回路が出力し
    たデータを一方の入力データとする加算回路と、この加
    算回路が出力したデータを１画素分遅延させ定数を掛け
    前記加算回路の他方の入力データとして出力する予測回
    路とを有することを特徴とする請求項２記載の撮像信号
    処理装置。 ４、前記部分復号回路を増幅回路によって構成したこと
    を特徴とする請求項２記載の撮像信号処理装置。 ５、前記データ圧縮回路は予測符号化方式によりデータ
    圧縮を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像信号処
    理装置。 ６、前記データ圧縮回路は可変長符号化方式を加えてデ
    ータ圧縮を行うことを特徴とする請求項５記載の撮像信
    号処理装置。
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