JPH04127283A - 画像追尾装置 - 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］ この発明は、飛翔体誘導や火器管制の画像追尾において
９画像を二値化するためのしきい値が。

フレア等の高輝度領域に影響されることを防止し、追尾
目標を安定に検出できる画像追尾装置に関するものであ
る。ここで画像の二値化とは、多値画像を”０″と　１
″からなる二値画像に変換することであり２通常、目標
領域には有意領域として１″が、背景領域には０″が割
り当てられる。

［従来の技術］ 第６図は、従来の画像追尾装置の一例を示す図であって
、（１）は外界を撮像する撮像装置、（２）は撮像装置
から出力されるデジタルビデオデータ、（３）は多値の
デジタルビデオデータな二値画像に変換する二値化回路
、（４）は目標領域が１″。

背景領域が”０”の二値画像データ、（５）は二値画像
中の値が１″の画素からなる連結閉領域の幾何学的特徴
を計測する連結閉領域特徴計測回路。

（６）は各連結″ド領域毎の特徴量データ、（７）は各
領域の特徴量データを記録する特徴ベクトルバッファ、
（８）は画像の輝度ヒストグラムを計測するヒストグラ
ム演算回路、（９）は画像の輝度ヒストグラムデータ、
　　（１０１は二値化のためのしきい値データ、　　ｆ
ｌｌ）はマイクロコンピュータ、　（１２）は外部機器
とのインタフェース回路である。

図において、外界の情景は撮像装置（１）により撮像さ
れ通常のテレビ信号と同様、ラスク走査の順にデジタル
ビデオデータ　（２）として出力される。デジタルビデ
オデータ　（２）は９通常、同期信号と各画素の輝度デ
ータ（典型的には８ビツト）とからなる。ヒストグラム
演算回路（８）は、このデジタルビデオデータ　（２）
を受け１画像の全画面の輝度ヒストグラムを計算する。

例えば、Ｉｉ度ヒストグラムは、デジタルビデオデータ
　（２）が８ビツトの場合、２５６レベルん各輝度の頻
度を現す。

これを旧５Ｔ（ｉ）、ｉ・０・・・２５５と表記する。

マイクロコンピュータ（１１）は、前記のヒストグラム
演算回路（８）からヒストグラムデータ　（９）を読み
取り。

二値化のためのしきい値を決定する。しきい値をＴＨと
表記すれば、　ＴＨは１例えば次式のように決められる
。

μ＝　（Σ　ＨＩＳＴ　ｆｉ）　”　ｉｌ　／ＮＴＨ＝
α０　。

ここで、Ｎはヒストグラムを取った全画素数（通常のテ
レビ信号の場合ｌフィールドあたり５１２°２４０）　
、μは平均輝度、０は輝度の標準偏差。

ａは実験的に与えられる定数＋　５ｑｒｔｆ　）は平方
根を求める関数である。マイクロコンピュータ（１１）
は、求めたしきい値をしきい値データ　（ｌＯ）として
、二値化回路（３）に供給する。二値化回路（３）は、
デジタルビデオデータ　（２）としきいイ直データ（１
０）とを比較し、輝度がしきい値より大か等しいならば
ｌ″、そうでなければ０”とする画像の二値化を行ない
、二値画像データ（４）として出力する。連結閉領域特
徴計測回路（５）は、前記のデジタルビデオデータ　（
２）及び二値画像データ（４）を受け、二値画像中の連
結した″ド領域毎に各種特徴量を計測し、特徴量データ
（６）として出力する。特徴量データ（６）としては９
例えば、各領域の面積７重心座標、最大輝度、平均輝度
、外接長方形データ等がリアルタイムに計測される。こ
れら計測された特徴量データ（６）は、各連結閉領域毎
にルコードの特徴ベクトルとして、特徴ベクトルバッフ
ァに記録される。マイクロコンピュータ（１１）は、前
記の特徴ベクトルを読みだし、あらかじめ設定した評価
基準に従って、特徴量ベクトルを評価し、一つの領域を
選択する。選択された領域の重心座標が、追尾誤差デー
タとして、インタフェース回路（１２）を通して、ジン
バルサーボ系などの外部機器に転送される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の装置においては、全画面のヒストグラムを計測し
、それに基づいて二値化のためのしきい値を決めていた
。従って９図７及び図８に示すように画像中に比較的低
輝度の目標と飽和輝度レベルに達する高輝度フレア等が
共存すると９図９に示すようにフレアによるピークの影
響を受け、輝度の標準偏差σが大きくなる。従って９図
８，９に示すようにしきい値ＴＨが高めに定まってしま
い、目標部を”１″領域として検出できないという問題
点があった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、撮像視野中にフレア等の高輝度妨害が存在する場
合においても、安定に追尾目標を″ｌ″領域として検出
し、対妨害能力を大幅に改善する手段を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上述の課題を解決するために、飽和輝度レ
ベルを有するフレア等に起因する高輝度領域とその周辺
とを、輝度ヒストグラム演算に含まれないように、マス
クする手段を設けたものである。

［作用］ この発明に係る装置におでは、フレア等の妨害による高
輝度領域が、ヒストグラム演算に含まれないようにして
いるので、しきい値が高輝度妨害領域の輝度に影響され
て、高めに定まることを防止できる。従って、追尾目標
とフレア等の高輝度妨害が視野中に同時に存在しても、
安定に目標を検出することができる。

［実施例］ 第１図は、この発明の１実施例の構成を示すものであっ
て、　　（１，３）は第２の二値化回路、　　（１４）
は二値化画像メモリ、　　＋１５１　は二値画像拡大回
路、　ｆ１６）は画素マスクデータ、　　（１７）は面
積演算回路、　　ｆ１８）は面積データである。

第１図において、撮像装置（１）、第１の二値化回路（
３）、連結閉領域特徴計測回路（５）、特徴ベクトルバ
ッファ（７）、ヒストグラム演算回路（８）。

マイクロコンピュータ（１１）、インタフェース回路（
１２）の動作は、第６図に於けるものと同等であるので
説明を省略する。

第２の二値化回路（１３）は、デジタルビデオデータ　
（２）を受け、飽和輝度レベルを有する画素を”１″に
、それ以外の画素を０″にするように二値化する。第２
の二値化回路（１３）の出力二値画像は、二値画像メモ
リ　（１４）に記憶される。あるフィールドで二値画像
メモリ　（１４）に記憶された二値画像は２次のフィー
ルドで読みだされ、二値画像拡大回路　（１５）に供給
される。二値画像拡大回路（１５）は、二値画像メモリ
　（Ｉ４）中の二値画像を読みだしつつ　ｎＩ″領域の
拡大処理を行なう。

拡大処理は二値画像の各画素毎に近傍画素間の論理演算
を行なうことによって実現される。Ｎｉ、ｊ）を拡大処
理の出力二値画像、　ｇｆｉ、ｊ）を入カニ値画像＋　
（ｉ、ｊ）を画像座標とすれば、拡大処理は次式％式％ ここでｄｉ、ｄｊは整数９ｍは拡大する画素数、■は論
理和を示す。この拡大処理は９画素ｆｉ、ｊ）の近傍後
素の並列読みだし法を工夫することにより、リアルタイ
ムに実現することができ、得られたｆ　（ｉ、　ｊｔが
画素マスクデータ（１６）として出力される。第２図は
画素マスクデータ（１６）の説明図であって、二値画像
メモリ　（１４）中の二値画像は２図に示すフレア領域
が１″であるような二値画像であり１画素マスクデータ
（１６）はその二値画像に拡大処理を施して２図に示す
マスク領域が”ｌ”であるような二値画像である。

画素マスクデータ（１６）は、ヒストグラム演算回路（
８）のヒストグラムの求め方を制御するために使われる
。すなわち画素マスクデータ（１６）が０″の場合、対
応する画素をヒストグラム演算の対象とし、１″の場合
対象としない。

これによりフレア領域に対応する画像及びその近傍領域
が、ヒストグラム演算の対象とならないため、高輝度フ
レアがヒストグラムに及ぼす影響を防止することができ
る。一方２画素マスクデータ（１６）は２面積演算回路
（１７）にも供給され。

″０″領域の面積がカウントされる。従って、ヒストグ
ラム演算を行った領域の面積である面積データ（１８）
を得ることができる。マイクロコンピュータけ１）は１
面積データ（１８）とヒストグラムデータ（９）を読み
込むことにより、高輝度フレア部を除外した領域の輝度
標準偏差等を計算することができる。

第３図は、この発明により改善されたヒストグラムを示
す図であって、ヒストグラムにフレア部が含まれないた
めしきい値ＴＩが低めに定まり、追尾目標を“１”領域
として抽出することができることを示している。

ところで、目標検出回路のハードウェア量に制限がない
場合には、上述の構成により高輝度妨害の影響を除去し
、目標検出精度を高めることができるが、飛翔体用画像
追尾装置への応用の様に。

特に小形化が要求される場合には９画像メモリやＪアル
タイムの画像拡大回路等を設けねばならない上述の構成
では、ハードウェアの規模が大きくなり、応用が困難と
なる場合がある。

第５図はこのような難点を解決するための別の実施例の
構成の部分を示す図であって、　　（１９）は画像アド
レス発生回路、　　（２０）は画面アドレスデータ、　
　＋２１１はマスクデータ、　　（２２）はマスクデー
タレジスタ、　　（２３）はアドレス比較回路、　　ｆ
２４）は画素マスク信号である。

画素アドレス発生回路（１９）は、デジタルビデオデー
タ　（２）の同期信号に同期して、ラスラスキャン上の
各画素の画面アドレスを発生し９画面アドレスデータ　
（２０）として出力する。一方特徴ベクトルバッファ（
７）には、前述したように、二値画像中の連結した”■
”領域毎に計測された面積。

重心座標、最大輝度、平均輝度、外接長方形データ等の
各種特徴量が記憶されている。マイクロコンピュータ（
１１）は、これらの特徴量データを読みだし、最大輝度
が飽和輝度レベルである領域の外接長方形座標からマス
クデータ　（２１）を計算し。

マスクデータレジスタ　（２２）に書き込む。例えば、
外接長方形データを（ｔｌ、、）１．ｔ２．ｊ２）とす
れば、マスクデータ　（２１）は（ｉｌ−ｍ、ｊｌ−ｍ
、ｉ２＋ｍ、ｊ２＋ｍ）となる。ここでｆｉｔ、ｊｌ）
は長方形の左上角の座標、　　（ｉ２．ｊ２）は右下角
の座標９ｍは拡大する画素数である。アドレス比較回路
（２３）は、マスクデータレジスタ　（２２）中のマス
クデータ　（２１）と画面アドレスデータ　（２０）と
を比較し９画面アドレスがマスクデータ　（２１）によ
る長方形領域内にあればｌ”を、そうでなければ”０″
を１画素マスクデータ（１６）として出力する。ヒスト
グラム演算回路（８）の動作はこの発明一実施例と同様
である。

第４図は、この発明の別の実施例による画素マスクデー
タ（１６）の説明図であり１図に示す長方形マスク領域
中の画素がヒストグラム演算から除外される。

この構成によれば、ハードウェアは比較的少数のカウン
タ、レジスタ、コンパレータにより構成できるため９回
路が著しい小型化できる。

［発明の効果〕 このように本発明によれば、フレア等の高輝度妨害と比
較的低輝度目標が同時に存在しても、追尾目標を安定に
二値化、検出することが可能となる。従って９画像追尾
装置の目標検出精度及び対妨害性を著しく向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図。 第２図は画素マスクデータの説明図、第３図はこの発明
により改善されたヒストグラムの説明図。 第４図は別の実施例による画素マスクデータの説明図、
第５図は別の一実施例の構成を示す図、第６図は従来の
この種画像追尾装置の構成の１例を示す図、第７図は目
標と高輝度フレアが共存する画像の１例を示す図、第８
図は画像の輝度断面を示す図、第９図は目標と高輝度フ
レアが共存する画像のヒストグラムの１例を示す図であ
る。 区において（１）は撮像装置、（３）は第１の二値化回
路、（５）は連結閉領域特徴計測回路、（７）は特徴ベ
クトルバッファ、（８）はヒストグラム演算回路、　ｆ
ｉｌ）はマイクロコンピュータ、　（１２）はインタフ
ェース回路、　　（１３）は第２の二値化回路。 （１４）は二値画像メモリ、　　（１５）は二値画像拡
大回路、　　（１７）は面積演算回路、　　（１９）は
画面アドレス発生回路、　　（２２１はマスクデータレ
ジスタ。 （２３）はアドレス比較回路である。 なお９図中同一あるいは相当部分には、同一符号を付し
て示しである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外界を撮像しデジタルビデオ信号を出力する撮像
   装置と、デジタルビデオ信号をしきい値により二値画像
   に変換する第１の二値化回路と、第１の二値化回路の出
   力二値画像から連結閉領域毎に特徴量を計測する連結閉
   領域特徴計測回路と、計測された領域毎の特徴量ベクト
   ルを記憶する特徴ベクトルバッファと、撮像装置出力デ
   ジタルビデオ信号から飽和輝度レベルを有する画素を“
   １”画素として二値化する第２の二値化回路と、第２の
   二値化回路の出力二値画像を蓄積する二値画像メモリと
   、二値画像の拡大処理を行なう二値画像拡大回路と、画
   像の輝度ヒストグラムを計測するヒストグラム演算回路
   と、二値画像の“０”領域の面積を計測する面積演算回
   路と、装置全体を制御するマイクロコンピュータと、外
   部装置とのインタフェース回路とを備えたことを特徴と
   する画像追尾装置。
2. （２）外界を撮像しデジタルビデオ信号を出力する撮像
   装置と、デジタルビデオ信号をしきい値により二値画像
   に変換する二値化回路と、二値化回路の出力二値画像か
   ら連結閉領域毎に特徴量を計測する連結閉領域特徴計測
   回路と、計測された領域毎の特徴量ベクトルを記憶する
   特徴ベクトルバッファと、撮像装置出力デジタルビデオ
   信号から同期信号を受けて画面内アドレスを発生する画
   面アドレス発生回路と、画面内のマスクすべき長方形領
   域の指示データを書き込むマスクデータレジスタと、画
   面内アドレスが長方形マスク領域内にあるときヒストグ
   ラム演算を禁止するアドレス比較回路と、画像の輝度ヒ
   ストグラムを計測するヒストグラム演算回路と、装置全
   体を制御するマイクロコンピュータと、外部装置とのイ
   ンタフェース回路とを備えたことを特徴とする画像追尾
   装置。