JPH0549927B2 - - Google Patents

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JPH0549927B2
JPH0549927B2 JP21491289A JP21491289A JPH0549927B2 JP H0549927 B2 JPH0549927 B2 JP H0549927B2 JP 21491289 A JP21491289 A JP 21491289A JP 21491289 A JP21491289 A JP 21491289A JP H0549927 B2 JPH0549927 B2 JP H0549927B2
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circuit
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zero
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Akira Hitachi
Mitsuaki Hamazaki
Takashi Furubayashi
Kazumasa Myamoto
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Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、飛しよう体の自動航行システムの画
像処理装置に使用される水平線検出装置に関す
る。
[従来の技術] 飛しよう体の自動航行システムの画像処理装置
に使用される水平線検出装置の一般的な構成を第
6図に示す。
同図に於いて、31は撮像装置、32はビデオ
信号、33はA/D(アナログ/デジタル)変換
器、34はA/D変換されたデジタル画像デー
タ、35はフレームメモリ、36はフレームメモ
リ35から読出されたデジタル画像データ、37
は微分回路、38は微分画像データ、39は周辺
分布演算回路、40は周辺分布データ、41は移
動差分演算回路、42は移動差分データ、43は
ゼロクロス検出回路、44は検出結果である。
上記のような構成に於いて、外界の画像が撮像
装置31により撮像されると、撮像装置31より
アナログのビデオ信号32が得られる。このビデ
オ信号32はA/D変換器33でデジタル画像デ
ータ34に変換され、フレームメモリ35に1画
面単位で一時保持される。フレームメモリ35か
ら読出されたデジタル画像データ36は微分回路
37で微分される。これは、画像データをF(x,
y)とし、X座標及びY座標をそれぞれ画像の水
平方向及び垂直方向として、F(x,y)値が輝
度に対するPビツトデータであるとすると、微分
回路37は、Y方向の微分、すなわち、 DFY(x,y)=F(x,y+1)−F(x,y)
……(1) なる演算を行なう。
微分回路37からの出力であるDFY(x,y)
(微分画像データ)38にに対し、周辺分布演算
回路39は、 SDFY(y)= 〓x |DFY((x,y)| ……(2) なる演算を行なう。
周辺分布演算回路39からの出力であるSDFY
(x,y)(周辺分布データ)40にに対し、次に
移動差分演算回路41は、 DD(y)=1/l・y+l-1y SDFY(y)−1/l・y-1y-l SDFY(y) ……(3) (ただし、l:移動長さ) なる演算を行なう。移動差分演算回路41からの
出力あるMD(y)(移動差分データ)42ははゼ
ロクロス検出回路43で最大ピークが見つけら
れ、そのY座標を出発点として、Yアドレスの増
加する方向で最初のゼロクロス点が検出され、そ
の値が水平線アドレスして出力される。
[発明が解決しようとする課題] しかして、上記のような構成の水平線検出装置
にあつては、第7図aに示す周辺分布の如く、海
と空との温度差が大きい場合には、水平線を比較
的容易に検出することができるが、第7図bに示
すようにシークラツタ(波)が多い場合や、第7
図cに示すように温度差が小さくてシークラツタ
が少なく、結果として周辺分布に顕著な水平線特
徴が現れない場合などには誤検出となる可能性が
高かつた。
また、第7図bに示したように水平線特徴が顕
著であつてもゼロクロス検出で誤検出してしまう
こともあり得る。
第8図はその誤検出の状態を示すもので、第8
図aは周辺分布がパルス状であるため、移動差分
のゼロクロスポイントが存在するが、第8図bに
示すように周辺分布がステツプ状である場合に
は、移動差分にゼロクロスポイントが存在しな
い。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされても
ので、空と海との温度差が大きい場合は勿論、シ
ークラツタが多い場合での水平線検出を可能と
し、さらに海と空との温度差が小さくてシークラ
ツタが少なく、結果として周辺分布に顕著な水平
線特徴が現れない場合には誤検出を避けるために
検出不可とし、水平線検出確率を向上させること
が可能な水平線検出装置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] 本発明は、撮像装置で撮像されたアナログ量の
ビデオ信号をA/D変換器でデジタル化し、フレ
ームメモリに一時的に記憶させた後に画像処理し
て、同ビデオ信号中から水平線を検出する水平線
検出装置に於いて、上記フレームメモリから読出
されるデジタル画像データを微分回路で微分し、
そのデジタル画像データにより周辺分布演算回路
で周辺分布を求め、この周辺分布のパターンを分
類するために、その周辺分布の特徴量を第1の周
辺分布特徴量演算回路で求める。又、シークラツ
タ位置検出装置に於いて、上記フレームメモリか
ら読出されるデジタル画像データからシークラツ
タ位置を検出し、その特徴量とシークラツタ位置
によりパターン分類回路で周辺分布のパターンを
分類し、その分類結果により周辺分布置換回路で
周辺分布の置き換えが必要な場合は置換を行な
い、周辺分布置換回路の出力する周辺分布の移動
差分をぬ移動差分演算回路で算出し、移動差分波
形から水平線候補となるゼロクロス点と最大ピー
ク点をゼロクロスピーク検出回路で検出し、ゼロ
クロス点に限り精度よく水平線を検出するために
ゼロクロス点補正回路で補正し、その補正された
点の周辺分布の特徴量を周辺分布特徴量演算回路
で求め、上記ゼロクロスピーク検出回路の出力で
あるピーク点の水平線候補と上記ゼロクロス点補
正回路の出力であるゼロクロス点の水平線候補の
いずれを選択するか、又は、そのいずれかも選択
しないかの判定を水平線検出判定回路で行なうよ
うにしたものである。
[作用] 周辺分布の特徴量を計算することによつて周辺
分布のパターンを分類し、シークラツタ位置情報
により周辺分布の置換を行ない、シークラツタの
影響を排除して、移動差分データからゼロクロス
点とピーク点の2つの水平線候補を検出し、周辺
分布の特徴量や移動差分の特徴量を選択条件にし
たことによつて、温度差の大小やシークラツタの
有無等、気象条件が変化しても安定した水平線検
出が可能となり、また、天候が悪く、水平線が検
出しずらい場合には検出不能と判断して、誤検出
を減少させることができる。
[実施例] 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。
第1図は本発明の一実施例に於ける水平線検出
装置の回路構成を示すブロツク図である。
図中、1は検出対象となる水平線部分を含む外
界を撮像する撮像装置、2は撮像装置1より出力
されるアナログのビデオ信号である。3はビデオ
信号2を所定のサンプリングクロツク、量子化ビ
ツト数でデジタル化するA/D変換器、4はA/
D変換器3より出力されるデジタル画像データで
ある。5はデジタル画像データ4を1画面単位で
記憶するフイルムメモリ、6はフレームメモリ5
から読出されたデジタル画像データである。7は
デジタル画像データ6を微分する微分回路、8は
微分回路7より出力される微分画像データであ
る。9は微分画像データ8から周辺分布を演算に
より作成する周辺分布演算回路、10は周辺分布
演算回路9により作成された周辺分布データであ
る。
13は周辺分布データ10から海と空のそれぞ
れの平均値や最大値を算出する第1の周辺分布特
徴量演算回路である。14は第1の周辺分布特徴
演算回路13で求められてた特徴量である。
25はデジタル画像データ6からシークラツタ
位置を検出するシークラツタ位置検出装置、26
はシークラツタ位置検出装置25より出力される
シークラツタ座標である。
15は周辺分布の特徴量14とシークラツタ検
出結果のシークラツタ座標26から周辺分布のパ
ターンを分類するパターン分類回路、16はパタ
ーン分類回路15で分類された周辺分布の分類結
果である。17はパターン分類結果16により必
要ならば周辺分布データ10をシークラツタ位置
情報26を使つて周辺分布の特徴量で置き換える
周辺分布置換回路、18は周辺分布置換回路17
より出力される置換された周辺分布データであ
る。19は周辺分布データ18から移動差分を算
出する移動差分演算回路、20は移動差分演算回
路19で作成された移動差分データである。21
は移動差分データ20から水平線候補となるゼロ
クロス点の座標とピーク点の座標を検出し、その
特微量を算出するゼロクロスピーク検出回路、2
2はゼロクロスピーク検出回路21より出力され
るゼロクロス点とピーク点、それに関する特徴量
である。23はパターン分類結果16が特定のパ
ターンである場合に、周辺分布データ18を用い
てゼロクロス点22の補正をするゼロクロス点補
正回路、24ゼロクロス点補正回路23で補正さ
れた水平線候補のゼロクロス点である。
11は補正されたゼロクロス点24の周辺分布
データ10での特徴量を算出する第2の周辺分布
特徴量演算回路、12は周辺分布特徴量演算回路
11に求められた特徴量である。27はパターン
分類結果16をもとに、ゼロクロスピーク検出回
路21により出力される移動差分波形の特徴量2
2や、第2の周辺分布特徴量演算回路11より出
力される周辺分布データの特徴量12や、シーク
ラツタ位置検出装置25より出力されるシークラ
ツタ位置26により、ゼロクロス点補正回路23
より出力されるゼロクロス点座標24とゼロクロ
スピーク検出回路21より出力されるピーク点座
標22のいずれかを水平線として選択するか、あ
るいはいずれも選択しないかを判定する水平線検
出判定回路、28は水平線検出判定回路27の判
定結果である。
ここで上記第1図に示す水平線検出装置の動作
を説明する。
外界の画像は撮像装置1により撮像され、撮像
装置1からはアナログのビデオ信号2が得られ
る。このビデオ信号2はA/D変換器3によりデ
ジタル画像データ(x,y)4に変換され、フレ
ームメモリ5に1画面単位で一時保持される。フ
レームメモリ5から読出されたデジタル画像デー
タ6は微分回路7で微分される。すなわち、 DFY(x,y)=F(x,y+1)−F(x,y)
……(4) なる演算を行なう。微分回路7からの出力である
DFY(x,y)(微分画像データ)8に対し周辺
分布演算回路9は、 SDFY(y)= 〓x |DFY(x,y)| ……(5) なる演算を行なう。周辺分布演算回路9の出力で
あるSDFY(x,y)(周辺分布データ)10よ
り、第1の周辺分布特微量演算回路13では、第
2図に示すような海の平均値HSC、空の平均値
HSKY、最大値Mを算出し、特微量14として
パターン分類回路15に送出する。
シークラツタ位置検出装25ではデジタル画像
データ6を入力し、シークラツタ位置検出結果2
6を送出する。
パターン分類回路15では特微量14とシーク
ラツタ位置検出結果26より次のようなパターン
に分類し、その結果をパターン分類結果16とし
て出力する。
(1) シークラツタで周辺分布にパルスが強く現わ
れている場合、 M≧α*HSCを満たすとき、 パターン1とする。
(2) シークラツタ大でシークラツタ位置検出可の
場合、 M<α*HSC、かつシークラツタ検出可、
かつ、HSC≧β*HSKYを満たすとき、パタ
ーン2とする。
(3) その他 パターン3とする。
周辺分布置換回路17ではパターン分類結果1
6がパターン2の場合、第3図に示すように、シ
ークラツタ位置以下の周辺分布を空の平均値
HSKYで置き換え、又、パターン1,3の場合
は、置き換えをせずに周辺分布データ18が出力
される。移動差分演算回路19ではSDFY(x,
y)(周辺分布データ)18に対し、 DY(y)=1/l・l-1j=0 SDFY(y+i)−1/l・lj=1 SDFY(y−j) ……(6) なる演算を行なう。
移動差分演算回路19から出力されたDY(y)
(移動差分データ)20は、ゼロクロスピーク検
出回路21により検出処理されて、第4図に示す
ように、セロクロス点点がすべて見つけられ、そ
のクロス点を挟む正のピークと負のピークの差が
最大となるゼロクロス点座標と、その差
MAXMINや、正の最大ピーク点座標と、そのピ
ーク値MAXが出力される。
ゼロクロス点補正回路23ではゼロクロスピー
ク検出回路21に求まつたゼロクロス点座標を第
5図に示すように周辺分布SDFY(y)のある範
囲内でピークになるy座標に再設定する。その再
設定されたゼロクロス点座標(Y ZC)24の
評価を行なうために、第2の周辺分布特徴量演算
回路11では、次の特徴量X212を算出する。
X2=SDFY(YZC−1)+SDFY(YZC) +SDFY(ZYZC+1) ……(7) 水平線検出判定回路27ではゼロクロス点補正
回路23の出力であるゼロクロス点座標24とゼ
ロクロスピーク検出回路21の出力であるピーク
点座標22とを水平線候補とし、第2の周辺分布
特徴量演算回路11の出力である特徴量X2,1
2とゼロクロスピーク検出回路21の出力である
特徴量MAXMINやMAとシークラツタ位置検出
装置25の出力であるシークラツタ位置検出装置
結果により、次のような評価を行ない、水平線検
出結果28を出力する。
まず、ゼロクロス点算出可の場合のみ、第2の
周辺分布特徴量演算回路11で求めた特徴量X2
を用い[X2<K]なら海と空の温度差があまり
ないといて水平線検出不可とする。、又、[X2≧
K]またはゼロクロス点算出不可の場合、ゼロク
ロスピーク検出回路21で得られた特徴量
MAXMIN,MAXを用い、以下の方法で判定を
行なう。
(1) パターン分類で、パターン1,2と分類され
た場合、 [MAXMIN>k1]であるときは、水平線
検出可で、水平線位置Y HL=Y ZCとし、そ
れ以外は水平線検出不可とする。
(2) パターン分類で、パターン3と分類された場
合、 (a) [MAX>k1]であるときは、水平線検出
可で、水平線位置Y HL=Y ZCとする。
(b) (a)を満足しない場合で、 [MAX>k2]であるときは、水平線検出可で
水平線位置Y HL=ピーク点座標とする。
(a)(b)を満足しない場合は水平線検出不可とす
る。
次に上記(1)(2)の判定で検出可になり、シークラツ
タ位置検出可の場合に限り、[Y HL<シーク
ラツタ位置]であれば水平線検出不可にする。
上記した実施例の構成としたことにより、海と
空の温度差の大小やシークラツタの有無等、気象
条件が変化しても安定した水平線検出が可能とな
り、又、気候が悪く、水平線が検出しづらい場合
には、検出不能と判断して、誤検出を減少させ、
結果として検出確率を充分高いものすることが可
能となる。
[発明の効果] 以上詳記した如く本発明によれば、デジタル画
像データを微分回路で微分し、得られたデジタル
画像データにより周辺分布演算回路で周辺分布を
求め、この周辺分布の空の平均値、海の平均値、
最大値の特微量やシークラツタ位置情報を利用し
て周辺分布のパターン分類を行ない、シークラツ
タが多い場合には、そのシークラツタによる悪影
響を排除するために周辺分布の置換を行ない、そ
の後、移動差分演算回路で移動差分データを求
め、その移動差分データから水平線候補となるゼ
ロクロス点、ピーク点を検出し、周辺分布の特微
量や移動差分の特微量によりゼロクロス点かピー
ク点のいずれかを選択するか、またはいずれも選
択しないかの判定を水平線検出判定回路で行なう
ようにしたもで、海と空の温度差の大小やシーク
ラツタの有無等、気象条件が変化しても安定した
水平線検出が可能となり、また、気候が悪く、水
平線が検出しづらい場合には、検出不能と判断
し、誤検出を減少させ、結果として検出確率を充
分高いものとすることが可能な水平線検出装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図はそれぞれ本発明の一実施例
を示すもので、第1図は回路構成を示すブロツク
図、第2図は周辺分布パターンのパターン分類の
特微量を示す図、第3図はシークラツタが多い場
合の周辺分布の置換を示す図、第4図はゼロクロ
ス点、ピーク点による水平線候補の検出とその特
微量を示す図、第5図はゼロクロス点補正回路の
補正を示す図である。第6図は従来の水平線検出
装置の回路構成を示すブロツク図、第7図は各気
性条件での周辺分布を示す図、第8図は周辺分布
と移動差分の対応を示す図である。 1,31……撮像装置、2,32……ビデオ信
号、3,33……A/D変換器、4,6,34,
36……デジタル画像データ、5,35……フレ
ームメモリ、7,37……微分回路、8,38…
…微分画像データ、9,39……周辺分布演算回
路、10,18,40……周辺分布データ、1
9,41……移動差分演算回路、20,42……
移動差分データ、43……ゼロクロス検出回路、
24,44……ゼロクロス点座標、11……第2
の周辺分布特徴量演算回路(周辺分布特徴量演算
回路2)、12,14……特徴量、13……第1
の周辺分布特徴量演算回路(周辺分布特徴量演算
回路1)、15……パターン分類回路、16……
パターン分類結果、17……周辺分布置換回路、
21……ゼロクロスピーク検出回路、22……ゼ
ロクロス点座標、ピーク点座標、特徴量、23点
ゼロクロス点補正回路、25……シークラツタ位
置検出装置、26……シークラツタ位置、27…
…水平線検出判定回路、28……判定結果。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 撮像装置で撮像されたアナログ量のビデオ信
    号をアナログ/デジタル変換器でデジタル化し、
    フレームメモリに一時記憶させた後に画像処理し
    て、同ビデオ信号中から水平線を検出する水平線
    検出装置に於いて、上記フレームメモリから読出
    されるデジタル画像データを微分する微分回路
    と、同微分回路より出力される微分画像データの
    周辺分布を求める周辺分布演算回路と、同周辺分
    布演算回路より出力される周辺分布の特徴量を求
    める第1の周辺分布特徴量演算回路と、上記フレ
    ームメモリから読出されるデジタル画像データか
    らシークラツタ位置を検出するシークラツタ位置
    検出装置と、同シークラツタ位置検出装置より出
    力されるシークラツタ位置と上記周辺分布特徴量
    演算回路より出力される特徴量から上記周辺分布
    演算回路より出力される周辺分布のパターンを分
    類するパターン分類回路と、同パターン分類回路
    より出力される分類結果と上記シークラツタ位置
    検出装置より出力されるシークラツタ位置と上記
    周辺分布特徴量演算回路より出力される特徴量と
    により上記周辺分布演算回路より出力される周辺
    分布を置換する周辺分布置換回路と、同周辺分布
    置換回路より出力される周辺分布の移動差分を算
    出する移動差分演算回路と、同移動差分演算回路
    より出力される移動差分波形から水平線候補とな
    るゼロクロス点や最大ピーク点を検出するゼロク
    ロスピーク検出回路と、同ゼロクロスピーク検出
    回路より出力されるゼロクロス点と上記パターン
    分類回路より出力される分類結果と上記周辺分布
    置換回路より出力される周辺分布とによりゼロク
    ロス点の補正を行なうゼロクロス点補正回路と、
    同ゼロクロス点補正回路より出力されるゼロクロ
    ス点と上記周辺分布演算回路より出力される周辺
    分布とにより周辺分布の特徴量を算出する第2の
    周辺分布特徴量演算回路と、同周辺分布特徴量演
    算回路より出力される特徴量と上記ゼロクロス点
    補正回路より出力されるゼロクロス点と上記ゼロ
    クロスピーク検出回路より出力されるゼロクロス
    ピーク点と上記パターン分類回路より出力される
    分類結果と上記シークラツタ位置検出装置より出
    力されるシークラツタ位置とにより水平線候補を
    選択するか否かを判定する水平線検出判定回路と
    を具備してなることを特徴とする飛しよう体の水
    平線検出装置。
JP21491289A 1989-08-23 1989-08-23 水平線検出装置 Granted JPH0378614A (ja)

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