JPH0516231B2 - - Google Patents

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JPH0516231B2
JPH0516231B2 JP58157832A JP15783283A JPH0516231B2 JP H0516231 B2 JPH0516231 B2 JP H0516231B2 JP 58157832 A JP58157832 A JP 58157832A JP 15783283 A JP15783283 A JP 15783283A JP H0516231 B2 JPH0516231 B2 JP H0516231B2
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JP
Japan
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image
linear array
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statistics
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JP58157832A
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JPS6051377A (ja
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Koichi Honma
Fuminobu Furumura
Nobutake Yamagata
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/67Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
    • H04N25/671Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
    • H04N25/677Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction for reducing the column or line fixed pattern noise

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、リニアアレイセンサにより撮像され
た画像データの補正方式にかかわり、特にリニア
アレイセンサの画像検出器間相互の感度のばらつ
きを補正する好適な補正方式に関する。
〔発明の背景〕
第1図はリニアアレイセンサによる地表面撮像
の様子を示す。
第1図において、リニアアレイセンサ10は、
多数の半導体検出器が直線状に並んだものであ
る。リニアアレイセンサと撮像対象11を、相対
的に矢印12の方向に移動させつつレンズ13を
通して撮像し、画像検出器の出力を順次サンプル
すると、撮像対象の幅Wにわたる画像データを得
ることができる。
一般に、リニアアレイセンサは、製造上の問題
から各検出器間には特性のばらつきがある。その
ため、人工衛星に搭載して地球を撮像するような
場合には、画像上に濃淡の縞模様が生じ画質を低
下させる。この例を模式的に第2図に示す。第2
図において、横軸iは画像検出器の番号を示し、
縦軸jは走査ライン番号を示す。
複数検出器(これを#1〜#nとする)から成
るセンサの強度補正には絶対補正と相対補正があ
る。絶対補正とは、各検出器独立に行なうもの
で、較正用基準光源を用いて第3図のような入出
力関係を測定し、理想的特性に合わせて、それぞ
れの出力値を変換するものである。本補正は一般
的なものであり、リニアアレイセンサについても
適用される。
相対補正とは、上記絶対補正によつても残る入
出力特性のばらつき、および特性の経時変化を補
正し、わずかな縞模様も除去しようとするもので
ある。
従来、LANDSAT衛星MSS(Multi Spectral
Scanner)センサの場合には、各検出器ごとの撮
像データの頻度分布を合わせこむ手法がとられて
きた。6個の検出器で6ライン平行に地表を走査
するため、どの検出器も一様に地上データをサン
プルしていることになり、入力強度の頻度分布は
統計的に等しいと言えるからである。ところが、
リニアアレイセンサでは、各検出器が走査する画
面上の位置は異なつているため、頻度分布を合わ
せ込んでも、対象とする地域依存した補正誤差を
生ずるという欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点を取り除くためになされたも
ので、その目的とするところは、リニアアレイセ
ンサ画像の検出器間の感度特性の微少なばらつき
に起因する画像上の縞模様ノイズを除去補正する
方式を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため本発明においては、リ
ニアアレイセンサの各画像検出器ごとに出力画像
強度の統計量を算出し、各画像検出器別統計量か
ら、それが隣接検出器間では急激に変化しないこ
とを前提に各画像検出器ごとの強度補正量を求
め、求められた強度補正量に応じてリニアアレイ
センサ撮像画像を補正する点に特徴がある。
〔発明の実施例〕
まず、本発明の原理を詳しく述べる。
本発明による補正方式では、まず検出器別に実
際の地表撮像データの統計量を充分な量のデータ
について求め、次に隣接検出器の統計量は本来急
激に変化しないという仮定から検出器の感度相対
誤差を求めようとするものである。統計量として
は、平均値と標準偏差を用いる。
第2図に示すように、i番目の検出器に関する
jライン目の真の画像データをx(i,j)とす
る。強度補正を行う前には、画像データx′(i,
j)は検出器ごとの感度,オフセツトの誤差を持
つている。
x′(i,j)=α(i)・x(i,j)+β(i) α(i),β(i)0 (1) 従つて、充分なライン数Nに関する各検出器ご
との画像データの平均値m′(i),標準偏差σ′(i)は、 となる。ここでm(i),σ(i)はそれぞれ真の画像デ
ータの平均と分散である。LANDSATによる実
際の画像データの解析結果などからm(i),α(i)は
検出器iに関して急激には変化しないと考えられ
る。そこで、画像データx′(i,j)の平均
m′(i),標準偏差σ′(i)の急激な変化はすべて検出器
の感度相対誤差α(i),β(i)によるものと考え、真
の値m(i),α(i)は下記低域フイルタで推定を行な
う。
ここで、vk,wkは荷重であり、pk=-p vk=1,pk=
−p wk=1である。
式(3)を式(2)のm(i),σ(i)に代入しα(i),β(i)を
求めれば、式(1)より真の画像データx(i,j)
をつぎのように求めることができる。
x(i,j)=1/α(i){x′(i,j)−β(i) α(i)=σ′(i)/σ/^(i),β(i)=m′(i)−σ′(i
)/σ/^(i)・m(i) ……(4) 以上、本発明の基本的原理を示したが、画像検
出器のダイナミツクレンジを越えるデータが入力
した場合には、このような基本原理だけでは正し
く補正を行なえない場合が生ずる。すなわち、雲
や雪などの明るいデータ、水面などの暗いデータ
が検出器ダイナミツクレンジの不足から上下限値
に飽和した場合には、真値から誤差を持つ平均,
分散が求まることになる。しかもこの誤差は、検
出器の感度に依存するため、前記基本原理では画
像の正しい補正ができないことになる。
ここでは、上記問題を解決するため、飽和値を
平均,分散の算出から除く方式を示す。第4図
は、各々の検出器(#1〜#N)に関する撮像デ
ータのヒストグラムであり、それぞれ上下限値で
異なる飽和の様子を示している。今、式(3)のフイ
ルタ処理の区間〔i−p,i+p〕を考え、フイ
ルタ処理で入力する平均m′(i+k),分散σ′2(i
+k){k=−p〜p}を、飽和値のないヒスト
グラムから算出したものに修正することを考え
る。手順は、 (1) 区間〔i−p,i+p〕で下限飽和値の個数
のもつとも多いものを見出し、その個数分のデ
ータを区間内の各ヒストグラムの下限値の方か
ら取除いていく。
(2) 同様の操作を上限飽和値について実行する。
修正後のヒストグラム(第4図b)の平均,分
散により式(3),(4)を計算すれば、検出器感度の
ばらつきと飽和値の存在による画像補正誤差を
除くことができる。
以下、本発明の実施例を第5図により説明す
る。衛星1に搭載されたリニアアレイセンサによ
る地球観測データは、アンテナ2により受信され
衛星の上空通過時にリアルタイムで記録システム
3により高密度磁気テープ4に記録される。高密
度磁気テープ4は画像処理システムにおいて強度
的歪みと幾何学的歪みが除かれ補正画像データ5
として出力される。画像処理システムでは、まず
高密度磁気テープ4の未補正画像データは高密度
磁気テープ装置6により読込まれ、磁気デイスク
装置9に格納されると同時に演算装置7によりリ
ニアアレイセンサの各検出器ごとの統計量が計算
される。統計量としては最終的に平均値と分散値
が用いられるが演算に要するメモリ容量を少なく
するため、逐次型の演算とする。すなわち記憶装
置8には、第rライン目までの画像加算値rj=1
x′(i,j)自乗加算値rj=1 x′(i,j)2のみを記憶
し、高密度磁気テープ4から1ライン入力する度
に下記演算をおこなう。
r+1j=1 x′(i,j)=rj=1 x′(i,j)+x′(i,r+1) r+1j=1 x′(i,j)2rj=1 x′(i,j)2+x′(i,r+1)2……(5) したがつて統計量記憶装置8の記憶容量は、検
出器数を4000とすると、32KByteですむことに
なる。第6図に検出器別統計量を求める演算装置
7の構成を示す。今、第r+1番目の画像データ
列x′(i,r+1)(i=1,……,M:M画素
数)が装置7に転送されると、乗算器71と加算
器73に逐次入力される。乗算器71では画像値
の自乗演算がなされ、加算器72によりデータメ
モリ8より読み出された第r番目までの自乗加算
値列rj=1 x′(i,j)2と順次加算され、結果は第r
+1番目までの自乗加算値r+1j=1 x′(i,j)2として
再度データメモリ8に格納される。加算器73で
は、データメモリ8より読み出された第rライン
目までの画像加算値列rj=1 x′(i,j)と第r+1
番目の画像データ列x′(i,r+1)が順次加算
され、結果は再度データメモリ8に格納される。
磁気デイスク装置9に全画像データが格納された
段階で、記憶装置8上の各検出器ごとの画像加算
値と自乗加算値は、強度補正量演算装置10によ
り、下式で平均値m′(i),標準偏差値σ′(i)に変換さ
れる。
m′(i)=1/NNj=1 x′(i,j)σ′(i)={1/NNj=1 x′(i,j)2−m′(i)2} ……(6) m(i)とσ′(i)を用いて式(4)より計算された1/α(
i) とβ(i)が強度補正係数記憶装置11に格納され
る。ここでNは、入力した画像データのライン数
である。強度補正量演算装置10は、装置7,1
2に比べ、画素ごとの処理でないため高速性は要
求されず、ミニコンピユータで実現できる。装置
10の演算フローを第7図に示す。演算フロー
は、検出器ごとの画像平均値,標準偏差の算出ス
テツプ71、真の平均値,標準偏差の推定ステツプ
72、補正係数の算出ステツプ73からなる。画像強
度補正装置12は、画像データを磁気デイスク装
置から1ラインずつ読出し、記憶装置11上の強
度補正係数により、式(4)の強度補正演算を行う。
第8図に示すように、第r番目の画像データ列
x′(i,r)は加算器120により、検出器対応
のオフセツト補正係数β(i)を減ぜられ、続いて乗
算器121によりゲイン係数1/α(i)を乗ぜられ、 パイプライン的に出力される。強度補正済画像は
磁気テープ装置13により磁気テープ5に出力さ
れる。
以上の実施例において、入力画像データと検出
器のダイナミツクレンジの関係から飽和値を生ず
る場合には、検出器ごとの画像加算値と自乗加算
値ばかりでなく、上下限値付近の頻度値も求める
必要がある。従つて、検出器別統計量演算装置7
では上下限値付近の頻度の算出も行ない、統計量
記憶装置8は上下限値付近の頻度値も記憶する。
また、画像強度補正量演算装置10では、式(6)の
算出を次のように修正して行なう。ただし、式(3)
のフイルタ処理区間〔i−p,i+p〕中の最大
飽和値を上下限値xp,xnそれぞれに対してN0 i
Ni nとし、各検出器の算出頻度をh(x)とする。
m′(i)=1/N{Nj=1 x′(i,j)−l0l=0 (x0+l)・h(x0+l)−lnl=0 (xn−l)・h(xn−l)} σ′2(i)=1/N{Nj=1 x′(i,j)2l0l=0 (x0+l)2・h(x0+l)−lnl=0 (xn−l)2h(xn−l)}−m′(i)2 ただし、N0 ilpl=0 h(x0+l),Ni nlnl=0 h(xn−l) 以下、補正係数α(i),β(i)の算出手段、画像デ
ータの補正手段は、前記基本的実施例と同一であ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、リニアアレイセンサの検出器
間の感度特性の微少なばらつき、経時変化に起因
する画像上の縞模様ノイズを除去補正できる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はリニアアレイセンサによる地表面撮像
の様子を示す図、第2図は撮像された画像中の縞
パタンを示す図、第3図は各検出器の入出力特性
のばらつきの様子を示す図、第4図は各検出器に
よる撮像データのヒストグラム、第5図は本発明
の方式による衛星搭載リニアアレイセンサの地上
局画像補正システムの構成図、第6図は検出器別
の統計量を求める演算装置の構成図、第7図は強
度補正量演算装置における演算のフローチヤー
ト、第8図は画像強度補正装置の構成図である。 1……リニアアレイセンサ搭載衛星。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 リニアアレイセンサの画像検出器ごとに所定
    数の走査ラインにおける出力画像強度の統計量を
    算出するステツプと、算出された各画像検出器別
    統計量から該統計量が隣接検出器間では急激に変
    化しないことを前提に画像検出器ごとの強度補正
    量を算出するステツプと、算出された強度補正量
    に応じてリニアアレイセンサの出力画像を補正す
    るステツプとからなることを特徴とするリニアア
    レイセンサ素子間感度補正方式。 2 上記統計量を算出するステツプは画像検出器
    ごとの出力画像強度と該強度の自乗を上記走査ラ
    インにわたつて累加する演算からなることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項のリニアアレイセン
    サ素子間感度補正方式。 3 上記統計量を算出するステツプは画像検出器
    ごとの上下限値画素数および上下限値付近の画像
    値区間頻度を計算する演算を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項のリニアアレイセンサ素
    子間感度補正方式。
JP58157832A 1983-08-31 1983-08-31 リニアアレイセンサ素子間感度補正方式 Granted JPS6051377A (ja)

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JP58157832A JPS6051377A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 リニアアレイセンサ素子間感度補正方式

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Publication Number Publication Date
JPS6051377A JPS6051377A (ja) 1985-03-22
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JP58157832A Granted JPS6051377A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 リニアアレイセンサ素子間感度補正方式

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