JPH07209402A

JPH07209402A - 目標探知追尾装置

Info

Publication number: JPH07209402A
Application number: JP6000778A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakagawa; 雅博中川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1995-08-11
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP3216385B2

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の目標探知追尾装置は、複雑背景下では
逆にクラッタを強調し誤探知するという問題があり、局
所領域の輝度標準偏差によりしきい値を空間的に最適化
することで課題を解決することを目的とする。【構成】入力光を映像化する撮像装置と、微小領域を
強調するコントラストフィルタと、標準偏差を計測する
局所領域輝度標準偏差計測回路と、空間しきい値を生成
する空間しきい値回路と、二値画像を生成する空間しき
い値二値化回路と、目標の判定、追尾を行う目標判定追
尾回路を備える。【効果】目標探知追尾装置は局所領域の輝度標準偏差
によりしきい値を空間的に最適化し、複雑背景下でも安
定に探知、追尾できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は雲によるクラッタ、地
上背景の混在する状況において、航空機などの微小目標
のみを正確に探知、追尾するための目標探知追尾装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の目標探知追尾装置の構成の
一例を示す図であり、１は外界からの入力光、２は入力
光１を光電変換する撮像装置、３は撮像装置２により電
気信号に変換されたアナログ画像信号、４はアナログ画
像信号３をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路、５は変換
されたデジタル画像信号、６はデジタル画像信号５から
微小領域を強調するコントラストフィルタ、７は微小領
域を強調したコントラスト画像、８はコントラスト画像
７を二値化するコントラスト画像二値化回路、９はコン
トラスト画像二値化回路８で二値化された二値化コント
ラスト画像、１０は二値化コントラスト画像９の連結さ
れた領域毎にラベルを付与するラベル付け回路、１１は
ラベル付け回路１０で付与されたラベル情報、１２はラ
ベル付け回路１０で判定された連結情報、１３はラベル
付けされた領域毎に特徴量を計測する領域特徴量計測回
路、１４は領域特徴量計測回路１３で計測された領域毎
特徴量、１５は計測された領域毎特徴量１４から目標を
判定する目標判定追尾回路である。

【０００３】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５として出
力される。

【０００４】コントラストフィルタ６はデジタル画像信
号５について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎に、その画素を中
心画素としたＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは任意）の近傍領域の代表
輝度Ｎ（Ｘ，Ｙ）を算出する。算出式の例を“数１”に
示す。近傍領域の代表輝度Ｎ（Ｘ，Ｙ）と中心画素の輝
度Ｉ（Ｘ，Ｙ）とから“数２”に基づいてコントラスト
値Ｃ（Ｘ，Ｙ）を演算し、微小領域を強調したコントラ
スト画像７を出力する。

【０００５】

【数１】

【０００６】

【数２】

【０００７】コントラスト画像二値化回路８はコントラ
スト画像７を二値化し、二値化コントラスト画像９を生
成する。

【０００８】ラベル付け回路１０は二値化コントラスト
画像９から有意画素の連結を判定し、連結した画素の集
合を領域として領域毎にラベル付けを行い、ラベル情報
１１、連結情報１２を出力する。

【０００９】領域特徴量計測回路１３はラベル情報１
１、連結情報１２、およびコントラスト画像７から領域
毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベル）、最大輝度（Ｂ
ｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）（ｉ：ラベル）等の
領域毎特徴量１４を計測する。目標判定追尾回路１５は
“数３”に従って領域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：
ラベル）を演算し、評価値が最も高い領域を目標と判定
する。

【００１０】

【数３】

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１０（ａ）は従来の
目標探知追尾装置でも安定して目標を探知、追尾できる
場合の例を示す図、図１０（ｂ）は従来の目標探知追尾
装置では安定して目標を探知、追尾できない場合の例を
示す図であって、３９は空間的な周波数、コントラスト
が小さく単調な背景のみの画面の例、４０は空間的な周
波数、コントラストが大きく複雑な背景を含む場合の画
面の例、４１は３９で示した画面の二値化コントラスト
画像、４２は４０で示した画面の二値化コントラスト画
像である。

【００１２】図１０（ａ）のように、画面内のクラッタ
が存在しても、空間的な周波数が低く、クラッタのコン
トラストも小さい場合、微小目標のみを強調するコント
ラストフィルタによって抑圧され、目標と弁別すること
ができる。

【００１３】しかし、図１０（ｂ）のように、空間的な
周波数が高く、コントラストも大きいクラッタが画面内
にある場合、クラッタはコントラストフィルタによって
さらに強調され、目標との弁別が困難となり、探知、追
尾が安定しなくなるという問題があった。

【００１４】また、微小目標を強調するフィルタとし
て、コントラストフィルタの換わりに座標（Ｘ，Ｙ）の
画素毎にその画素を中心画素としたＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは任
意）の局所領域について、畳み込み演算を行ない、微分
画像を生成するラプラシアンフィルタを用いても同様の
問題があった。

【００１５】また、微小目標を強調するフィルタとし
て、コントラストフィルタの換わりに座標（Ｘ，Ｙ）の
画素毎にその画素を中心画素としたＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは任
意）の局所領域について、中間輝度値（メディアン値）
を計測し、原画像からの差をとり、差分画像を生成する
メディアン差分フィルタを用いても同様の問題があっ
た。

【００１６】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものである。画素毎に局所領域の輝度の標準偏差
を計測し、近傍領域の空間周波数、コントラストの程度
に応じたしきい値を演算し、それを画像化した空間しき
い値を生成する。空間的な周波数、コントラストが大き
くコントラストフィルタによって強調されたクラッタが
ある場合でも、空間しきい値に基づき二値化すること
で、クラッタを抑圧し、目標のみを正確に判定し、探
知、追尾することのできる目標探知追尾装置を得ること
を目的とする。

【００１７】また、この発明の実施例２では、画素毎に
局所領域の各画素の輝度と平均輝度との差の絶対値平均
を計測し、周辺画素の空間周波数、コントラストの程度
に応じたしきい値を演算し、それを画像化した空間しき
い値を生成する。空間的な周波数、コントラストが大き
くコントラストフィルタによって強調されたクラッタが
ある場合でも、空間しきい値に基づき二値化すること
で、クラッタを抑圧し、目標のみを正確に判定し、探
知、追尾することのできる目標探知追尾装置を得ること
を目的とする。

【００１８】また、この発明の実施例３では、画素毎に
局所領域の輝度の標準偏差を計測し、近傍領域の空間周
波数、コントラストの程度に応じたしきい値を演算し、
それを画像化した空間しきい値を生成する。空間的な周
波数、コントラストが大きくラプラシアンフィルタによ
って強調されたクラッタがある場合でも、空間しきい値
に基づき二値化することで、クラッタを抑圧し、目標の
みを正確に判定し、探知、追尾することのできる目標探
知追尾装置を得ることを目的とする。

【００１９】また、この発明の実施例４では、画素毎に
局所領域の輝度の差の絶対値平均を計測し、近傍領域の
空間周波数、コントラストの程度に応じたしきい値を演
算し、それを画像化した空間しきい値を生成する。空間
的な周波数、コントラストが大きくラプラシアンフィル
タによって強調されたクラッタがある場合でも、空間し
きい値に基づき二値化することで、クラッタを抑圧し、
目標のみを正確に判定し、探知、追尾することのできる
目標探知追尾装置を得ることを目的とする。

【００２０】また、この発明の実施例５では、画素毎に
局所領域の輝度の標準偏差を計測し、近傍領域の空間周
波数、コントラストの程度に応じたしきい値を演算し、
それを画像化した空間しきい値を生成する。空間的な周
波数、コントラストが大きくメディアン差分フィルタに
よって強調されたクラッタがある場合でも、空間しきい
値に基づき二値化することで、クラッタを抑圧し、目標
のみを正確に判定し、探知、追尾することのできる目標
探知追尾装置を得ることを目的とする。

【００２１】また、この発明の実施例６では、画素毎に
局所領域の輝度の差の絶対値平均を計測し、近傍領域の
空間周波数、コントラストの程度に応じたしきい値を演
算し、それを画像化した空間しきい値を生成する。空間
的な周波数、コントラストが大きくメディアン差分フィ
ルタによって強調されたクラッタがある場合でも、空間
しきい値に基づき二値化することで、クラッタを抑圧
し、目標のみを正確に判定し、探知、追尾することので
きる目標探知追尾装置を得ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる画像目
標追尾装置は、従来微小目標を強調するために用いてい
たコントラストフィルタの出力を二値化する場合、画素
毎の近傍局所領域の輝度の標準偏差を計測し、その画素
周辺の空間周波数に応じたしきい値を画素毎に設定し、
空間しきい値を生成して、それに基づいて二値化するこ
とにより、従来コントラストフィルタでは逆に強調して
いた、空間周波数の高い領域のクラッタの影響を受けず
に、効果的に目標を判定し、探知、追尾する手段を用い
たものである。

【００２３】また、空間しきい値を生成するために、画
素毎の近傍局所領域の輝度の標準偏差を用いる代わりに
近傍局所領域の輝度の差の絶対値平均を用いる。

【００２４】また、微小目標を強調するために用いてい
たコントラストフィルタの代わりにラプラシアンフィル
タを用いる。

【００２５】また、微小目標を強調するために用いてい
たコントラストフィルタの代わりにラプラシアンフィル
タを用い、空間しきい値を生成するために、画素毎の近
傍局所領域の輝度の標準偏差を用いる代わりに近傍局所
領域の輝度の差の絶対値平均を用いる。

【００２６】また、微小目標を強調するために用いてい
たコントラストフィルタの代わりにメディアン差分フィ
ルタを用いる。

【００２７】また、微小目標を強調するために用いてい
たコントラストフィルタの代わりにメディアン差分フィ
ルタを用い、空間しきい値を生成するために、画素毎の
近傍局所領域の輝度の標準偏差を用いる代わりに近傍局
所領域の輝度の差の絶対値平均を用いる。

【００２８】

【作用】この発明における画像目標追尾装置は、微小領
域を強調したコントラスト画像を出力するコントラスト
フィルタに対し、画像毎の局所領域について輝度の標準
偏差を計測する局所領域輝度標準偏差計測回路と、画素
毎の局所領域輝度標準偏差をもとに画素毎のしきい値を
算出し、空間的なしきい値を生成する空間しきい値生成
回路と、コントラスト画像と空間しきい値を入力し、対
応する各画素についてそれぞれ比較し、二値化コントラ
スト画像を出力する空間しきい値二値化回路を加えるこ
とにより、コントラストが強く複雑な形状をもつ背景下
で、通常のコントラストフィルタでは逆にクラッタを強
調してしまう場合でも、近傍領域の状態に応じてしきい
値を画素毎に設定できるので、クラッタを抑圧し、目標
のみを正確に判定し、探知、追尾することができる。

【００２９】また、局所領域の輝度の標準偏差の代わり
に局所領域の輝度の差の絶対値平均を用いることにより
上記発明と同等の効果を得ることができる。

【００３０】また、微小領域を強調するために微分画像
を出力するラプラシアンフィルタを用いた場合でも、上
記の局所領域輝度標準偏差計測回路と空間しきい値生成
回路と、微分画像と空間しきい値を入力し、対応する各
画素についてそれぞれ比較し、二値化微分画像を出力す
る空間しきい値二値化回路を加えることにより上記発明
と同等の効果を得ることができる。

【００３１】また、微小領域を強調するために微分画像
を出力するラプラシアンフィルタを用いた場合でも、上
記の局所領域の輝度の標準偏差の代わりに局所領域の輝
度の差の絶対値平均を用いることにより上記発明と同等
の効果を得ることができる。

【００３２】また、微小領域を強調するために差分画像
を出力するメディアン差分フィルタを用いた場合でも、
上記の局所領域輝度標準偏差計測回路と空間しきい値生
成回路と、差分画像と空間しきい値を入力し、対応する
各画素についてそれぞれ比較し、二値化差分画像を出力
する空間しきい値二値化回路を加えることにより上記発
明と同等の効果を得ることができる。

【００３３】また、微小領域を強調するために差分画像
を出力するメディアン差分フィルタを用いた場合でも、
上記の局所領域の輝度の標準偏差の代わりに局所領域の
輝度の差の絶対値平均を用いることにより上記発明と同
等の効果を得ることができる。

【００３４】

【実施例】

実施例１

【００３５】図１は画像目標追尾装置の１実施例を示す
図であって、１６は注目する画素の近傍領域の背景状態
を表す輝度標準偏差の計測を行なう局所領域輝度標準偏
差計測回路、１７は局所領域輝度標準偏差計測回路１６
で計測した局所領域輝度標準偏差、１８は局所領域輝度
標準偏差１７によって画素毎のしきい値を決定する空間
しきい値生成回路、１９は空間しきい値生成回路１８で
生成された空間しきい値、２０は空間しきい値１９で二
値化する空間しきい値二値化回路である。

【００３６】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５は局所領
域輝度標準偏差計測回路１６に入力される。

【００３７】局所領域輝度標準偏差計測回路１６では座
標（Ｘ，Ｙ）の画素毎に、その画素を中心画素としたＰ
×Ｑ（Ｐ、Ｑは任意の奇数）の局所領域について、“数
４”に従って、輝度の標準偏差ＳＤ（Ｘ、Ｙ）を演算
し、画素毎の局所領域輝度標準偏差１７を空間しきい値
生成回路１８に出力する。

【００３８】

【数４】

【００３９】空間しきい値生成回路１８は局所領域輝度
標準偏差１７を入力し、“数５”に従って、画素毎のし
きい値ＴＨＲ（Ｘ、Ｙ）を演算して、空間しきい値１９
を生成し、空間しきい値二値化回路２０に出力する。

【００４０】

【数５】

【００４１】空間しきい値二値化回路２０はコントラス
ト画像７と空間しきい値１９を入力し、対応する画素毎
にコントラスト画像７と空間しきい値１９を比較し、コ
ントラスト画像において空間しきい値以上の輝度値をも
つ画素については有意とし“１”を、そうでない画素に
ついては有意でないとし“０”を与えた二値化コントラ
スト画像９を生成し、ラベル付け回路１０に出力する。

【００４２】ラベル付け回路１０では有意画素の連結を
判定し、連結した画素の集合を領域として領域毎にラベ
ル付けを行い、領域特徴量計測回路１３はラベル情報１
１、連結情報１２、およびコントラスト画像７から領域
毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベル）、最大輝度（Ｂ
ｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）（ｉ：ラベル）等の
領域毎特徴量１４を計測し、目標判定追尾回路１５で領
域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：ラベル）を演算し、
評価値が最も高い領域を目標と判定する。

【００４３】実施例２

【００４４】図２は別の目標探知追尾装置の１実施例を
示す図であって、２１は注目する画素の近傍領域の背景
状態を表す輝度絶対値平均の計測を行なう局所領域輝度
絶対値平均計測回路、２２は局所領域輝度絶対値平均計
測回路２１で計測した局所領域輝度絶対値平均である。

【００４５】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５は局所領
域輝度絶対値平均計測回路２１に入力される。

【００４６】局所領域輝度絶対値平均計測回路２１では
座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎に、その画素を中心画素とした
Ｐ×Ｑ（Ｐ、Ｑは任意の奇数）の局所領域について、
“数６”に従って、輝度の差の絶対値平均ＳＤ（Ｘ、
Ｙ）を演算し、画素毎の局所領域輝度絶対値平均２２を
空間しきい値生成回路１８に出力する。

【００４７】

【数６】

【００４８】空間しきい値生成回路１８は局所領域輝度
絶対値平均２２を入力し、画素毎のしきい値を演算し
て、空間しきい値１９を生成し、空間しきい値二値化回
路２０に出力する。空間しきい値二値化回路２０はコン
トラスト画像７と空間しきい値１９を入力し、対応する
画素毎にコントラスト画像７と空間しきい値１９を比較
し、コントラスト画像において空間しきい値以上の輝度
値をもつ画素については有意とし“１”を、そうでない
画素については有意でないとし“０”を与えた二値化コ
ントラスト画像９を生成し、ラベル付け回路１０に出力
する。

【００４９】ラベル付け回路１０では有意画素の連結を
判定し、連結した画素の集合を領域として領域毎にラベ
ル付けを行い、領域特徴量計測回路１３はラベル情報１
１、連結情報１２、およびコントラスト画像７から領域
毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベル）、最大輝度（Ｂ
ｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）（ｉ：ラベル）等の
領域毎特徴量１４を計測し、目標判定追尾回路１５で領
域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：ラベル）を演算し、
評価値が最も高い領域を目標と判定する。

【００５０】実施例３

【００５１】図３は別の目標探知追尾装置の１実施例を
示す図であって、２３は微小領域を強調するラプラシア
ンフィルタ、２４はラプラシアンフィルタ２３によって
微小領域を強調した微分画像、２５は微分画像２４を空
間しきい値１９で二値化した二値化微分画像である。

【００５２】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５はラプラ
シアンフィルタ２３と局所領域輝度標準偏差計測回路１
６に入力される。

【００５３】ラプラシアンフィルタ２３では座標（Ｘ，
Ｙ）の画素毎に、その画素を中心画素としたＭ×Ｎ
（Ｍ、Ｎは任意）の局所領域について、畳み込み演算を
行ない、微小領域を強調した微分画像２４を空間しきい
値二値化回路２０に出力する。

【００５４】局所領域輝度標準偏差計測回路１６では画
素毎に、その画素を中心画素の局所領域について、輝度
の標準偏差を演算し、画素毎の局所領域輝度標準偏差１
７を空間しきい値生成回路１８に出力する。空間しきい
値生成回路１８は局所領域輝度標準偏差１７を入力し、
画素毎のしきい値を演算して、空間しきい値１９を生成
し、空間しきい値二値化回路２０に出力する。

【００５５】空間しきい値二値化回路２０は微分画像２
４と空間しきい値１９を入力し、対応する画素毎に微分
画像２４と空間しきい値１９を比較し、微分画像２４に
おいて空間しきい値以上の輝度値をもつ画素については
有意とし“１”を、そうでない画素については有意でな
いとし“０”を与えた二値化微分画像２５を生成し、ラ
ベル付け回路１０に出力する。ラベル付け回路１０では
有意画素の連結を判定し、連結した画素の集合を領域と
して領域毎にラベル付けを行い、領域特徴量計測回路１
３はラベル情報１１、連結情報１２、およびコントラス
ト画像７から領域毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベ
ル）、最大輝度（Ｂｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）
（ｉ：ラベル）等の領域毎特徴量１４を計測し、目標判
定追尾回路１５で領域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：
ラベル）を演算し、評価値が最も高い領域を目標と判定
する。

【００５６】図４はラプラシアンフィルタ２３の動作の
１例を示すための図であって、図４（ａ）はデジタル画
像信号５のうちの局所領域を示す図、図４（ｂ）は局所
領域内の詳細を示す図、図４（ｃ）はラプラシアンフィ
ルタカーネルの例を示す図である。図において２６はデ
ジタル画像信号５のうち、座標（Ｘ，Ｙ）の画素を中心
画素とした３×３の局所領域の例、２７は３×３のラプ
ラシアンフィルタカーネルの例である。

【００５７】ラプラシアンフィルタ２３は図４に示すよ
うに中心座標（Ｘ，Ｙ）の３×３の局所領域２６に対
し、同等の大きさのラプラシアンフィルタカーネル２７
を用いて、対応する画素毎に“数７”に従ってラプラシ
アン画像の値Ｌ（Ｘ，Ｙ）を演算し、中心画素の輝度と
近傍画素の輝度の差を強調し、微小目標を強調すること
ができる。

【００５８】

【数７】

【００５９】実施例４

【００６０】図５は別の目標探知追尾装置の１実施例を
示す図である。

【００６１】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５はラプラ
シアンフィルタ２３と局所領域輝度絶対値平均計測回路
２１に入力される。ラプラシアンフィルタ２３では画素
毎に、その画素を中心画素とした局所領域について、畳
み込み演算を行ない、微小領域を強調した微分画像２４
を空間しきい値二値化回路２０に出力する。

【００６２】局所領域輝度絶対値平均計測回路２１では
画素毎に、その画素を中心画素とした局所領域につい
て、輝度の差の絶対値平均を演算し、画素毎の局所領域
輝度絶対値平均２２を空間しきい値生成回路１８に出力
する。空間しきい値生成回路１８は局所領域輝度絶対値
平均２２を入力し、画素毎のしきい値を演算して、空間
しきい値１９を生成し、空間しきい値二値化回路２０に
出力する。

【００６３】空間しきい値二値化回路２０は微分画像２
４と空間しきい値１９を入力し、対応する画素毎に微分
画像２４と空間しきい値１９を比較し、微分画像２４に
おいて空間しきい値以上の輝度値をもつ画素については
有意とし“１”を、そうでない画素については有意でな
いとし“０”を与えた二値化微分画像２５を生成し、ラ
ベル付け回路１０に出力する。ラベル付け回路１０では
有意画素の連結を判定し、連結した画素の集合を領域と
して領域毎にラベル付けを行い、領域特徴量計測回路１
３はラベル情報１１、連結情報１２、およびコントラス
ト画像７から領域毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベ
ル）、最大輝度（Ｂｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）
（ｉ：ラベル）等の領域毎特徴量１４を計測し、目標判
定追尾回路１５で領域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：
ラベル）を演算し、評価値が最も高い領域を目標と判定
する。

【００６４】実施例５

【００６５】図６は別の目標探知追尾装置の１実施例を
示す図であって、２８は微小領域を強調するメディアン
差分フィルタ、２９はメディアン差分フィルタ２８によ
って微小領域を強調した差分画像、３０は差分画像２９
を空間しきい値１９で二値化した二値化差分画像であ
る。

【００６６】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５はメディ
アン差分フィルタ２８と局所領域輝度標準偏差計測回路
１６に入力される。

【００６７】メディアン差分フィルタ２８では座標
（Ｘ，Ｙ）の画素毎に、その画素を中心画素としたＭ×
Ｎ（Ｍ、Ｎは任意）の局所領域について、中心画素の値
Ｉ（Ｘ，Ｙ）と局所領域内の輝度の中間値Ｍ（Ｘ，Ｙ）
について“数８”に従ってメディアン差分値ＭＤ（Ｘ，
Ｙ）を演算し、微小領域を強調した差分画像２９を空間
しきい値二値化回路２０に出力する。

【００６８】

【数８】

【００６９】局所領域輝度標準偏差計測回路１６では画
素毎に、その画素を中心画素の局所領域について、輝度
の標準偏差を演算し、画素毎の局所領域輝度標準偏差１
７を空間しきい値生成回路１８に出力する。空間しきい
値生成回路１８は局所領域輝度標準偏差１７を入力し、
画素毎のしきい値を演算して、空間しきい値１９を生成
し、空間しきい値二値化回路２０に出力する。

【００７０】空間しきい値二値化回路２０は差分画像２
９と空間しきい値１９を入力し、対応する画素毎に差分
画像２９と空間しきい値１９を比較し、差分画像２９に
おいて空間しきい値以上の輝度値をもつ画素については
有意とし“１”を、そうでない画素については有意でな
いとし“０”を与えた二値化差分画像３０を生成し、ラ
ベル付け回路１０に出力する。ラベル付け回路１０では
有意画素の連結を判定し、連結した画素の集合を領域と
して領域毎にラベル付けを行い、領域特徴量計測回路１
３はラベル情報１１、連結情報１２、およびコントラス
ト画像７から領域毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベ
ル）、最大輝度（Ｂｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）
（ｉ：ラベル）等の領域毎特徴量１４を計測し、目標判
定追尾回路１５で領域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：
ラベル）を演算し、評価値が最も高い領域を目標と判定
する。

【００７１】実施例６

【００７２】図７は別の目標探知追尾装置の１実施例を
示す図である。

【００７３】入力光１は撮像装置２によって光電変換さ
れ、出力されたアナログ画像信号３はＡ／Ｄ変換回路４
によってデジタル化され、デジタル画像信号５はメディ
アン差分フィルタ２８と局所領域輝度絶対値平均計測回
路２１に入力される。メディアン差分フィルタ２８では
画素毎に、その画素を中心画素とした局所領域につい
て、中心画素の輝度値と局所領域内の輝度の中間値差分
値をメディアン差分値とし、微小領域を強調した差分画
像２９を空間しきい値二値化回路２０に出力する。

【００７４】局所領域輝度絶対値平均計測回路２１では
画素毎に、その画素を中心画素とした局所領域につい
て、輝度の差の絶対値平均を演算し、画素毎の局所領域
輝度絶対値平均２２を空間しきい値生成回路１８に出力
する。空間しきい値生成回路１８は局所領域輝度絶対値
平均２２を入力し、画素毎のしきい値を演算して、空間
しきい値１９を生成し、空間しきい値二値化回路２０に
出力する。

【００７５】空間しきい値二値化回路２０は差分画像２
９と空間しきい値１９を入力し、対応する画素毎に差分
画像２９と空間しきい値１９を比較し、差分画像２９に
おいて空間しきい値以上の輝度値をもつ画素については
有意とし“１”を、そうでない画素については有意でな
いとし“０”を与えた二値化微分画像２５を生成し、ラ
ベル付け回路１０に出力する。ラベル付け回路１０では
有意画素の連結を判定し、連結した画素の集合を領域と
して領域毎にラベル付けを行い、領域特徴量計測回路１
３はラベル情報１１、連結情報１２、およびコントラス
ト画像７から領域毎に重心（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ラベ
ル）、最大輝度（Ｂｉ）（ｉ：ラベル）、面積（Ｓｉ）
（ｉ：ラベル）等の領域毎特徴量１４を計測し、目標判
定追尾回路１５で領域の特徴量からを評価値Ｉｉ（ｉ：
ラベル）を演算し、評価値が最も高い領域を目標と判定
する。

【００７６】

【発明の効果】図８はこの発明の効果を示す図であっ
て、図８（ａ）は従来装置における二値化の動作、図８
（ｂ）はこの発明における二値化の動作を示す。図にお
いて３１は入力画像波形の例、３２はコントラストフィ
ルタの出力波形の例、３３は従来装置におけるしきい値
の例、３４は従来装置における二値化コントラスト波形
の例、３５は空間しきい値波形の例、３６はこの発明に
おける二値化コントラスト波形の例、３７は目標波形の
例、３８はクラッタ波形の例である。

【００７７】図８（ａ）に示すように、従来装置では空
間的な周波数、コントラストが大きくコントラストフィ
ルタによってクラッタが強調されやすい領域において
も、一様な値で二値化を行なっていたため、目標ととも
にクラッタも誤検出していた。

【００７８】この発明によれば、図８（ｂ）に示す様
に、空間的な周波数、コントラストが大きくコントラス
トフィルタによってクラッタが強調されやすい領域で
は、領域の輝度の標準偏差が大きくなり、空間しきい値
波形が高い値に遷移するため、強調されたクラッタも二
値化されず、誤検出されることがなくなり、安定な探
知、追尾を行なうことができる。

【００７９】また、領域の輝度の標準偏差のかわりに領
域の輝度の差の絶対値平均を用いることで、同様の効果
を得ることができ、安定な探知、追尾を行うことができ
る。

【００８０】また、微小目標を検出するために、ラプラ
シアンフィルタを用いた装置においても、空間的な周波
数、コントラストが大きくラプラシアンフィルタによっ
てクラッタが強調されやすい領域で、領域の輝度の標準
偏差によって空間しきい値が高い値に遷移するため、同
様の効果を得ることができ、安定な探知、追尾を行うこ
とができる。

【００８１】また、上記に示すラプラシアンフィルタを
用いた装置においても、領域の輝度の標準偏差のかわり
に領域の輝度の差の絶対値平均を用いることで、同様の
効果を得ることができ、安定な探知、追尾を行うことが
できる。

【００８２】また、微小目標を検出するために、メディ
アン差分フィルタを用いた装置においても、空間的な周
波数、コントラストが大きくメディアン差分フィルタに
よってクラッタが強調されやすい領域で、領域の輝度の
標準偏差によって空間しきい値が高い値に遷移するた
め、同様の効果を得ることができ、安定な探知、追尾を
行うことができる。

【００８３】また、上記に示すメディアン差分フィルタ
を用いた装置においても、領域の輝度の標準偏差のかわ
りに領域の輝度の差の絶対値平均を用いることで、同様
の効果を得ることができ、安定な探知、追尾を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による目標探知追尾装置を
示す構成図である。

【図２】この発明の実施例２による目標探知追尾装置を
示す構成図である。

【図３】この発明の実施例３による目標探知追尾装置を
示す構成図である。

【図４】図３に於けるラプラシアンフィルタを説明する
ための図である。

【図５】この発明の実施例４による目標探知追尾装置を
示す構成図である。

【図６】この発明の実施例５による目標探知追尾装置を
示す構成図である。

【図７】この発明の実施例６による目標探知追尾装置を
示す構成図である。

【図８】この発明の効果を示す図である。

【図９】従来の画像目標追尾装置を示す構成図である。

【図１０】従来の画像目標追尾装置の問題点の例を示す
図である。

【符号の説明】

１入力光２撮像装置３アナログ画像信号４Ａ／Ｄ変換回路５デジタル画像信号６コントラストフィルタ７コントラスト画像８コントラスト画像二値化回路９二値化コントラスト画像１０ラベル付け回路１１ラベル情報１２連結情報１３領域特徴量計測回路１４領域毎特徴量１５目標判定追尾回路１６局所領域輝度標準偏差計測回路１７局所領域輝度標準偏差１８空間しきい値生成回路１９空間しきい値２０空間しきい値二値化回路２１局所領域輝度絶対値平均計測回路２２局所領域輝度絶対値平均２３ラプラシアンフィルタ２４微分画像２５二値化微分画像２６座標（Ｘ，Ｙ）の画素を中心画素とした３×３の
局所領域の例２７３×３のラプラシアンフィルタカーネルの例２８メディアン差分フィルタ２９差分画像３０二値化差分画像３１入力画像波形の例３２コントラストフィルタの出力波形の例３３従来装置におけるしき値の例３４従来装置における二値化コントラスト波形の例３５空間しきい値波形の例３６この発明における二値化コントラスト波形の例３７目標波形の例３８クラッタ波形の例３９空間的な周波数、コントラストが小さい単調な背
景のみの画面の例４０空間的な周波数、コントラストが大きい複雑な背
景を含む場合の画面の例４１空間的な周波数、コントラストが小さい単調な背
景のみの画面の二値化コントラスト画像の例４２空間的な周波数、コントラストが大きい複雑な背
景を含む場合の画面の二値化コントラスト画像の例

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｔ 5/20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力した可視光又は赤外線を映像化しア
ナログ画像信号に変換する撮像装置と、アナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デ
ジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその
画素を中心画素とした近傍領域の代表輝度と中心画素の
輝度との差分値を演算し微小領域を強調したコントラス
ト画像を出力するコントラストフィルタと、デジタル画
像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中
心画素とした局所領域について輝度の標準偏差を計測す
る局所領域輝度標準偏差計測回路と、画素毎の局所領域
輝度標準偏差をもとに画素毎のしきい値を算出し、空間
的なしきい値を生成する空間しきい値生成回路と、コン
トラスト画像と空間しきい値を入力し、対応する各画素
についてそれぞれ比較し、空間しきい値以上の値を有す
る場合を有意とすることによって二値化し、二値化コン
トラスト画像を出力する空間しきい値二値化回路と、二
値化コントラスト画像から画素間の連結判定を行い連結
した領域毎にラベル付けを行うラベル付け回路と、ラベ
ル付けされた領域毎にその領域の重心座標と面積と最大
輝度の領域特徴量を演算する領域特徴量計測回路と、演
算した各領域特徴量から有意目標を判定し探知及び追尾
を行う目標判定追尾回路とを備えたことを特徴とする目
標探知追尾装置。
【請求項２】入力した可視光又は赤外線を映像化しア
ナログ画像信号に変換する撮像装置と、アナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デ
ジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその
画素を中心画素とした近傍領域の代表輝度と中心画素の
輝度との差分値を演算し微小領域を強調したコントラス
ト画像を出力するコントラストフィルタと、デジタル画
像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中
心画素とした局所領域について各画素の輝度と平均輝度
との差の絶対値平均を計測する局所領域輝度絶対値平均
計測回路と、画素毎の局所領域輝度絶対値平均をもとに
画素毎のしきい値を算出し、空間的なしきい値を生成す
る空間しきい値生成回路と、コントラスト画像と空間し
きい値を入力し、対応する各画素についてそれぞれ比較
し、空間しきい値以上の値を有する場合を有意とするこ
とによって二値化し、二値化コントラスト画像を出力す
る空間しきい値二値化回路と、二値化コントラスト画像
から画素間の連結判定を行い連結した領域毎にラベル付
けを行うラベル付け回路と、ラベル付けされた領域毎に
その領域の重心座標と面積と最大輝度の領域特徴量を演
算する領域特徴量計測回路と、演算した各領域特徴量か
ら有意目標を判定し探知及び追尾を行う目標判定追尾回
路とを備えたことを特徴とする目標探知追尾装置。
【請求項３】入力した可視光又は赤外線を映像化しア
ナログ画像信号に変換する撮像装置と、アナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デ
ジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその
画素を中心画素とした近傍領域の畳み込み演算を行ない
微小領域を強調した微分画像を出力するラプラシアンフ
ィルタと、デジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の
画素毎にその画素を中心画素とした局所領域について輝
度の標準偏差を計測する局所領域輝度標準偏差計測回路
と、画素毎の局所領域輝度標準偏差をもとに画素毎のし
きい値を算出し、空間的なしきい値を生成する空間しき
い値生成回路と、微分画像と空間しきい値を入力し、対
応する各画素についてそれぞれ比較し、空間しきい値以
上の値を有する場合を有意とすることによって二値化
し、二値化微分画像を出力する空間しきい値二値化回路
と、二値化微分画像から画素間の連結判定を行い連結し
た領域毎にラベル付けを行うラベル付け回路と、ラベル
付けされた領域毎にその領域の重心座標と面積と最大輝
度の領域特徴量を演算する領域特徴量計測回路と、演算
した各領域特徴量から有意目標を判定し探知及び追尾を
行う目標判定追尾回路とを備えたことを特徴とする目標
探知追尾装置。
【請求項４】入力した可視光又は赤外線を映像化しア
ナログ画像信号に変換する撮像装置と、アナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デ
ジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその
画素を中心画素とした近傍領域の畳み込み演算を行ない
微小領域を強調した微分画像を出力するラプラシアンフ
ィルタと、デジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の
画素毎にその画素を中心画素とした局所領域について各
画素の輝度と平均輝度との差の絶対値平均を計測する局
所領域輝度絶対値平均計測回路と、画素毎の局所領域輝
度絶対値平均をもとに画素毎のしきい値を算出し、空間
的なしきい値を生成する空間しきい値生成回路と、微分
画像と空間しきい値を入力し、対応する各画素について
それぞれ比較し、空間しきい値以上の値を有する場合を
有意とすることによって二値化し、二値化微分画像を出
力する空間しきい値二値化回路と、二値化微分画像から
画素間の連結判定を行い連結した領域毎にラベル付けを
行うラベル付け回路と、ラベル付けされた領域毎にその
領域の重心座標と面積と最大輝度の領域特徴量を演算す
る領域特徴量計測回路と、演算した各領域特徴量から有
意目標を判定し探知及び追尾を行う目標判定追尾回路と
を備えたことを特徴とする目標探知追尾装置。
【請求項５】入力した可視光又は赤外線を映像化しア
ナログ画像信号に変換する撮像装置と、アナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デ
ジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその
画素を中心画素とした局所領域について中心画素の値と
局所領域内の中間値との差分演算を行ないエッジ部分を
強調した差分画像を出力するメディアン差分フィルタ
と、デジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎
にその画素を中心画素とした局所領域について輝度の標
準偏差を計測する局所領域輝度標準偏差計測回路と、画
素毎の局所領域輝度標準偏差をもとに画素毎のしきい値
を算出し、空間的なしきい値を生成する空間しきい値生
成回路と、差分画像と空間しきい値を入力し、対応する
各画素についてそれぞれ比較し、空間しきい値以上の値
を有する場合を有意とすることによって二値化し、二値
化差分画像を出力する空間しきい値二値化回路と、二値
化差分画像から画素間の連結判定を行い連結した領域毎
にラベル付けを行うラベル付け回路と、ラベル付けされ
た領域毎にその領域の重心座標と面積と最大輝度の領域
特徴量を演算する領域特徴量計測回路と、演算した各領
域特徴量から有意目標を判定し探知及び追尾を行う目標
判定追尾回路とを備えたことを特徴とする目標探知追尾
装置。
【請求項６】入力した可視光又は赤外線を映像化しア
ナログ画像信号に変換する撮像装置と、アナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デ
ジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその
画素を中心画素とした局所領域について中心画素の値と
局所領域内の中間値との差分演算を行ないエッジ部分を
強調した差分画像を出力するメディアン差分フィルタ
と、デジタル画像信号について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎
にその画素を中心画素とした局所領域について各画素の
輝度と平均輝度との差の絶対値平均を計測する局所領域
輝度絶対値平均計測回路と、画素毎の局所領域輝度絶対
値平均をもとに画素毎のしきい値を算出し、空間的なし
きい値を生成する空間しきい値生成回路と、差分画像と
空間しきい値を入力し、対応する各画素についてそれぞ
れ比較し、空間しきい値以上の値を有する場合を有意と
することによって二値化し、二値化差分画像を出力する
空間しきい値二値化回路と、二値化差分画像から画素間
の連結判定を行い連結した領域毎にラベル付けを行うラ
ベル付け回路と、ラベル付けされた領域毎にその領域の
重心座標と面積と最大輝度の領域特徴量を演算する領域
特徴量計測回路と、演算した各領域特徴量から有意目標
を判定し探知及び追尾を行う目標判定追尾回路とを備え
たことを特徴とする目標探知追尾装置。