JPH09101096A

JPH09101096A - 画像目標探知追尾装置

Info

Publication number: JPH09101096A
Application number: JP7255070A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakagawa; 雅博中川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の画像目標探知追尾装置は、高輝度な水
平線近傍の目標がコントラストフィルタによって抑圧さ
れ探知されないという問題があり、水平コントラストフ
ィルタ、垂直コントラストフィルタを用いて課題を解決
することを目的とする。【解決手段】入力光を映像化する撮像装置と、水平方
向の微小領域を強調する水平コントラストフィルタと、
垂直方向の微小領域を強調する垂直コントラストフィル
タと、コントラスト画像を二値化する二値化回路と、目
標の判定、追尾を行う目標判定追尾回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は水平線などの混在
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、追尾するための画像目標探知追尾装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の画像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、３７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、３
８は微小領域を強調したコントラスト画像、６はコント
ラスト画像３８を二値化するコントラスト画像二値化回
路、７はコントラスト画像二値化回路６で二値化された
二値化コントラスト画像、８は二値化コントラスト画像
７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、９はラベル付け回路８で付与されたラベル情報、１
０はラベル付け回路８で判定された連結情報、１１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、１２は領域特徴量計測回路１１で計測された領
域毎特徴量、１３は計測された領域毎特徴量１２から目
標を判定／追尾を行う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】近傍画素のコントラストフィルタ３７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）を算出し、中心画素の輝
度Ｉ（Ｘ，Ｙ）とからコントラスト値Ｃ（Ｘ，Ｙ）を演
算し、微小領域を強調したコントラスト画像３８を出力
する。

【０００５】コントラスト画像二値化回路６はコントラ
スト画像３８を二値化し、二値化コントラスト画像７を
生成する。

【０００６】ラベル付け回路８は二値化コントラスト画
像７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
９、連結情報１０を出力する。

【０００７】領域特徴量計測回路１１はラベル情報９、
連結情報１０、およびコントラスト画像３８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１２を計測する。目標判定追尾回路１３は
“数１”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。

【０００８】

【数１】

【０００９】図１５はコントラストフィルタの動作を示
す図で、１８は中心画素、３９は従来装置のコントラス
トフィルタで代表輝度を得るための近傍画素ウインドウ
である。

【００１０】コントラストフィルタ３７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１８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
２”に示す。近傍領域の代表輝度Ｎ（Ｘ，Ｙ）と中心画
素１８の輝度Ｉ（Ｘ，Ｙ）とから“数３”に基づいてコ
ントラストフィルタ出力値Ｃ（Ｘ，Ｙ）を演算する。

【００１１】

【数２】

【００１２】

【数３】

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図１６（ａ）は従来の
画像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１６（ｂ）は従来の画像目標
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、３５は目標、３６は水平線、
３９は従来装置のコントラストフィルタで代表輝度を得
るための近傍画素ウインドウである。

【００１４】図１６（ａ）のように、水平線クラッタが
存在しても、目標がその近傍にないときは微小目標のみ
を強調するコントラストフィルタによって目標のみを強
調することができる。

【００１５】しかし、図１６（ｂ）のように、水平線ク
ラッタの近傍に目標が存在するとき、コントラストフィ
ルタは近傍画素の代表輝度として水平線下の画素の輝度
を代表輝度とする場合があり、従来装置のコントラスト
フィルタで代表輝度を得るための近傍画素ウインドウ３
９の一部に目標輝度Ｉ（Ｘ，Ｙ）以上の輝度（Ｈ（Ｘ，
Ｙ））を持つ水平線が入力された場合、“数２”によれ
ば、近傍領域の代表輝度Ｎ（Ｘ，Ｙ）はＨ（Ｘ，Ｙ）と
なり、Ｉ（Ｘ，Ｙ）＜Ｈ（Ｘ，Ｙ）であるため目標が強
調されず、探知、追尾が安定しなくなるという問題があ
った。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の実施の形態１
によ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代わりに水平コ
ントラストフィルタによって、画素毎にその画素を中心
画素とした水平方向の近傍領域の代表輝度と中心画素の
輝度との差分値に一定の水平ゲインを乗算した水平コン
トラスト値を演算することにより、水平方向の微小領域
を強調する。このとき、水平線の輝度成分は水平方向に
均一と考えられるので、水平コントラストフィルタによ
る近傍画素との差分値はほぼ０となり、得られた水平コ
ントラスト画像では水平線の影響を抑圧される。さら
に、垂直コントラストフィルタ、二値化処理を行うこと
により、従来コントラストフィルタでは水平線によって
抑圧されていた水平線近傍の微小目標を効果的に判定
し、探知、追尾する手段を用いたものである。

【００１７】また、この発明の実施の形態２による画像
目標追尾装置は、発明の実施の形態１による画像目標追
尾装置の水平コントラストフィルタを用いる代わりに水
平ラブラシアンフィルタによって、画素毎にその画素を
中心画素とした水平方向の近傍領域の畳み込み演算を行
なうことにより、水平方向の微小領域を強調する。この
とき、水平線の輝度成分は水平方向に均一と考えられる
ので、水平ラプラシアンフィルタによる畳み込み演算出
力値はほぼ０となり、得られた水平微分画像では水平線
の影響を抑圧される。さらに、垂直コントラストフィル
タ、二値化処理を行うことにより、同様の効果を得る。

【００１８】また、この発明の実施の形態３による画像
目標追尾装置は、発明の実施の形態１による画像目標追
尾装置において、入力したデジタル画像信号について、
複数個の垂直輝度変化計測ウインドウを設定し、垂直方
向の輝度変化点を垂直輝度変化計測ウインドウ毎に計測
して水平線を検出し、画面の水平方向の傾きである画面
傾斜角を検出する画面傾斜検出回路と、デジタル画像信
号と画面傾斜角を入力し、デジタル画像信号について画
面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の水平方向の傾き
の補正を行って、水平線が常に画面内で水平になるよう
に画像回転補正を行う画像回転補正回路を付加し、常
に、水平線が画面内で水平になった画像を水平コントラ
ストフィルタに入力することにより、画面が回転してお
り水平線と画像の水平軸が一致しない状況下でも同様の
効果を得る。

【００１９】また、この発明の実施の形態４による画像
目標追尾装置は、発明の実施の形態２による画像目標追
尾装置において、入力したデジタル画像信号について、
複数個の垂直輝度変化計測ウインドウを設定し、垂直方
向の輝度変化点を垂直輝度変化計測ウインドウ毎に計測
して水平線を検出し、画面の水平方向の傾きである画面
傾斜角を検出する画面傾斜検出回路と、デジタル画像信
号と画面傾斜角を入力し、デジタル画像信号について画
面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の水平方向の傾き
の補正を行って、水平線が常に画面内で水平になるよう
に画像回転補正を行う画像回転補正回路を付加し、常
に、水平線が画面内で水平になった画像を水平ラプラシ
アンフィルタに入力することにより、画面が回転してお
り水平線と画像の水平軸が一致しない状況下でも同様の
効果を得る。

【００２０】また、この発明の実施の形態５による画像
目標追尾装置は、発明の実施の形態１による画像目標追
尾装置において、撮像装置と同じ座面上に設置し、撮像
装置の光軸方向の慣性座標上の水平面に対する傾斜角を
計測する傾斜角検出装置と、デジタル画像信号と傾斜角
を入力し、デジタル画像信号について傾斜角だけ画像の
回転を行い、画面の水平方向の傾きの補正を行って、水
平線が常に画面内で水平になるように画像回転補正を行
う画像回転補正回路を付加し、常に水平線が画面内で水
平になった画像を水平コントラストフィルタに入力する
ことにより、画面が回転しており水平線と画像の水平軸
が一致しない状況下でも同様の効果を得る。

【００２１】また、この発明の実施の形態６による画像
目標追尾装置は、発明の実施の形態２による画像目標追
尾装置において、撮像装置と同じ座面上に設置し、撮像
装置の光軸方向の慣性座標上の水平面に対する傾斜角を
計測する傾斜角検出装置と、デジタル画像信号と傾斜角
を入力し、デジタル画像信号について傾斜角だけ画像の
回転を行い、画面の水平方向の傾きの補正を行って、水
平線が常に画面内で水平になるように画像回転補正を行
う画像回転補正回路を付加し、常に水平線が画面内で水
平になった画像を水平ラプラシアンフィルタに入力する
ことにより、画面が回転しており水平線と画像の水平軸
が一致しない状況下でも同様の効果を得る。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１

【００２３】図１は画像目標追尾装置の実施の形態１を
示す図であって、１４は水平方向の微小領域を強調する
水平コントラストフィルタ、１５は水平コントラストフ
ィルタ１４で水平方向の微小領域を強調した水平コント
ラスト画像、１６は水平コントラスト画像１５の出力の
うち垂直方向の微小領域を強調する垂直コントラストフ
ィルタ、１７は水平コントラストフィルタ１４および垂
直コントラストフィルタ１６で水平、垂直方向の微小領
域を強調し、水平線を抑圧したコントラスト画像であ
る。

【００２４】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は水平コ
ントラストフィルタ１４に入力される。

【００２５】水平コントラストフィルタ１４では座標
（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中心画素とした水平方
向の近傍領域の代表輝度と中心画素の輝度との差分値に
一定の水平ゲインを乗算した水平コントラスト値を演算
し水平方向の微小領域を強調した水平コントラスト画像
１５を出力する。

【００２６】垂直コントラストフィルタ１６は水平コン
トラスト画像１５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垂直方向の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することで水平コン
トラスト画像１５の出力のうち垂直方向の微小領域を強
調し、結果として水平、垂直方向の微小領域を強調し、
水平線を抑圧したコントラスト画像１７を生成し、コン
トラスト画像二値化回路６に出力する。

【００２７】コントラスト画像二値化回路６は水平線を
抑圧したコントラスト画像１７を二値化し、二値化コン
トラスト画像７を生成し、ラベル付け回路８に出力す
る。ラベル付け回路８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１１はラベル情報９、連結情報
１０、および水平線を抑圧したコントラスト画像１７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１２を計測し、目標判定追尾回路
１３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。

【００２８】図２は水平コントラストフィルタ１４の動
作の１例を示す図であって、図２（ａ）はデジタル画像
信号５のうちの局所領域を示す図、図２（ｂ）は局所領
域内の詳細を示す図で、図において１８は中心画素、１
９は水平近傍画素ウインドウの１例である。

【００２９】水平コントラストフィルタ１４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１８としたＭ×１（Ｍは任意）の近傍領域
の代表輝度Ｎｈ（Ｘ，Ｙ）を算出する。算出式の例を
“数４”に示す。近傍領域の代表輝度Ｎｈ（Ｘ，Ｙ）と
中心画素１８の輝度Ｉ（Ｘ，Ｙ）とから“数５”に基づ
いて水平コントラスト値Ｃｈ（Ｘ，Ｙ）を演算する。

【００３０】

【数４】

【００３１】

【数５】

【００３２】図３は垂直コントラストフィルタ１６の動
作の１例を示す図であって、図３（ａ）はデジタル画像
信号５のうちの局所領域を示す図、図３（ｂ）は局所領
域内の詳細を示す図で、図において２０は垂直近傍画素
ウインドウの例である。

【００３３】垂直コントラストフィルタ１６は水平コン
トラスト画像１５について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎に、
その画素を中心画素１８とした１×Ｎ（Ｎは任意）の近
傍領域の代表輝度Ｎｖ（Ｘ，Ｙ）を算出する。算出式の
例を“数６”に示す。近傍領域の代表輝度Ｎｖ（Ｘ，
Ｙ）と中心画素１８の輝度Ｉ（Ｘ，Ｙ）とから“数７”
に基づいて垂直コントラスト値Ｃｖ（Ｘ，Ｙ）を演算す
る。

【００３４】

【数６】

【００３５】

【数７】

【００３６】実施の形態２

【００３７】図４は画像目標追尾装置の実施の形態２を
示す図であって、２１は水平方向の微小領域を強調する
水平ラプラシアンフィルタ、２２は水平ラプラシアンフ
ィルタ２１で水平方向の微小領域を強調した水平微分画
像である。

【００３８】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は水平ラ
プラシアンフィルタ２１に入力される。

【００３９】水平ラプラシアンフィルタ２１では座標
（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中心画素とした水平方
向の近傍領域の畳み込み演算を行ない水平方向の微小領
域を強調した水平微分画像２２を出力する。

【００４０】垂直コントラストフィルタ１６は水平微分
画像２２について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を
中心画素とした垂直方向の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することで水平微分画像２２
の出力のうち垂直方向の微小領域を強調し、結果として
水平、垂直方向の微小領域を強調し、水平線を抑圧した
コントラスト画像１７を生成し、コントラスト画像二値
化回路６に出力する。コントラスト画像二値化回路６は
水平線を抑圧したコントラスト画像１７を二値化し、二
値化コントラスト画像７を生成し、ラベル付け回路８に
出力する。ラベル付け回路８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１１はラベル情報９、連
結情報１０、および水平線を抑圧したコントラスト画像
１７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１２を計測し、目標判定追尾
回路１３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。

【００４１】図５は水平ラプラシアンフィルタ２１の動
作の１例を示すための図であって、図５（ａ）はデジタ
ル画像信号５のうちの局所領域を示す図、図５（ｂ）は
局所領域内の詳細を示す図、図５（ｃ）は水平ラプラシ
アンフィルタカーネルの例を示す図である。図において
２３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１８とした１×３の局所領域の例、２４は
１×３の水平ラプラシアンフィルタカーネルの例であ
る。

【００４２】水平ラプラシアンフィルタ２１は図５に示
すように中心座標（Ｘ，Ｙ）の１×３の局所領域２３に
対し、同等の大きさの水平ラプラシアンフィルタカーネ
ル２４を用いて、対応する画素毎に“数８”に従って水
平ラプラシアン画像の値Ｌ（Ｘ，Ｙ）を演算し、中心画
素１８の輝度と近傍画素の輝度の差を強調し、水平微小
領域を強調することができる。

【００４３】

【数８】

【００４４】実施の形態３

【００４５】図６は画像目標探知追尾装置の実施の形態
３を示す図であって、２５は画面の水平方向の傾きであ
る画面傾斜角を検出する画面傾斜検出回路、２６は画面
の水平方向の傾きを示す画面傾斜角、２７は水平線が常
に画面内で水平になるように画像回転補正を行う画像回
転補正回路、２８は回転補正したデジタル画像である。

【００４６】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は画面傾
斜検出回路２５に入力される。

【００４７】画面傾斜検出回路２５では複数個の垂直輝
度変化計測ウインドウを設定し、垂直方向の輝度変化点
を垂直輝度変化計測ウインドウ毎に計測して水平線を検
出し、画面の水平方向の傾きである画面傾斜角２６を検
出する。

【００４８】画像回転補正回路２７ではデジタル画像信
号５と画面傾斜角２６を入力し、デジタル画像信号５に
ついて画面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の水平方
向の傾きの補正を行って、水平線が常に画面内で水平に
なるように画像回転補正を行い、回転補正したデジタル
画像２８を水平コントラストフィルタ１４に出力する。

【００４９】水平コントラストフィルタ１４では座標
（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中心画素とした水平方
向の近傍領域の代表輝度と中心画素の輝度との差分値に
一定の水平ゲインを乗算した水平コントラスト値を演算
し水平方向の微小領域を強調した水平コントラスト画像
１５を出力する。垂直コントラストフィルタ１６は水平
コントラスト画像１５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垂直方向の近傍領域の代表
輝度と中心画素の輝度との差分値を演算することで水平
コントラスト画像１５の出力のうち垂直方向の微小領域
を強調し、結果として水平、垂直方向の微小領域を強調
し、水平線を抑圧したコントラスト画像１７を生成し、
コントラスト画像二値化回路６に出力する。コントラス
ト画像二値化回路６は水平線を抑圧したコントラスト画
像１７を二値化し、二値化コントラスト画像７を生成
し、ラベル付け回路８に出力する。ラベル付け回路８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
１１はラベル情報９、連結情報１０、および水平線を抑
圧したコントラスト画像１７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１
２を計測し、目標判定追尾回路１３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】図７は画面傾斜検出回路２５の動作の１例
を示すための図であって、図７（ａ）はデジタル画像信
号５に設定した垂直輝度変化計測ウインドウを示す図、
図７（ｂ）は垂直輝度変化計測ウインドウ内で観測した
垂直輝度輝度変化点から水平線を検出し、画面傾斜角を
検出している状況を示す図である。図において２９は垂
直輝度変化計測ウインドウの例、３０は観測した垂直輝
度変化点の例、３１は検出した水平線の例である。

【００５１】画面傾斜検出回路２５は図７（ａ）に示す
ように画面の垂直中心に、水平方向に均等に垂直輝度変
化計測ウインドウ２９を設定する。図７（ｂ）に示すよ
うに各垂直輝度変化計測ウインドウ２９において、注目
画素の上下の輝度を比較し、輝度差のもっとも大きい点
を垂直輝度変化点３０とする。各垂直輝度変化計測ウイ
ンドウ２９の垂直輝度変化点３０を直線近似したものを
検出した水平線３１とし、検出した水平線３１と画面と
の角度θを画面傾斜角２６として画像回転補正回路２７
に出力する。

【００５２】図８は画像回転補正回路２７の動作の１例
を示すための図であって、３２は画像回転する前の画像
の例、３３は画像回転後の画像の例である。

【００５３】画像回転補正回路２７は図８に示すように
画像回転する前の画像３２と、画面傾斜角２６を入力
し、画像の各画素毎に“数９”に従って、座標変換を行
う。式においてＸ，Ｙは変換後の、ｘ，ｙは変換前の座
標、θは画面傾斜角２６である。この変換によって検出
した水平線３１が画面水平と一致した画像回転後の画像
３３が得られる。

【００５４】

【数９】

【００５５】実施の形態４

【００５６】図９は画像目標探知追尾装置の実施の形態
４を示す図である。

【００５７】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は画面傾
斜検出回路２５に入力される。画面傾斜検出回路２５で
は複数個の垂直輝度変化計測ウインドウを設定し、垂直
方向の輝度変化点を垂直輝度変化計測ウインドウ毎に計
測して水平線を検出し、画面の水平方向の傾きである画
面傾斜角２６を検出する。画像回転補正回路２７ではデ
ジタル画像信号５と画面傾斜角２６を入力し、デジタル
画像信号５について画面傾斜角だけ画像の回転を行い、
画面の水平方向の傾きの補正を行って、水平線が常に画
面内で水平になるように画像回転補正を行い、回転補正
したデジタル画像２８を水平ラプラシアンフィルタ２１
に入力される。水平ラプラシアンフィルタ２１では座標
（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中心画素とした水平方
向の近傍領域の畳み込み演算を行ない水平方向の微小領
域を強調した水平微分画像２２を出力する。垂直コント
ラストフィルタ１６は水平微分画像２２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垂直方
向の近傍領域の代表輝度と中心画素の輝度との差分値を
演算することで水平微分画像２２の出力のうち垂直方向
の微小領域を強調し、結果として水平、垂直方向の微小
領域を強調し、水平線を抑圧したコントラスト画像１７
を生成し、コントラスト画像二値化回路６に出力する。
コントラスト画像二値化回路６は水平線を抑圧したコン
トラスト画像１７を二値化し、二値化コントラスト画像
７を生成し、ラベル付け回路８に出力する。ラベル付け
回路８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１１はラベル情報９、連結情報１０、および水
平線を抑圧したコントラスト画像１７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１２を計測し、目標判定追尾回路１３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。

【００５８】実施の形態５

【００５９】図１０は画像目標探知追尾装置の実施の形
態５を示す図であって、３４は撮像装置と同じ座面上に
設置し、撮像装置の光軸方向の慣性座標上の水平面に対
する傾斜角を計測する傾斜角検出装置である。

【００６０】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は画像回
転補正回路２７に入力される。

【００６１】傾斜角検出装置３４は撮像装置２と同一座
面にあり、撮像装置２の慣性空間に対する傾きを検出
し、これを画面傾斜角２６として出力する。

【００６２】画像回転補正回路２７ではデジタル画像信
号５と画面傾斜角２６を入力し、デジタル画像信号５に
ついて画面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の水平方
向の傾きの補正を行って、水平線が常に画面内で水平に
なるように画像回転補正を行い、回転補正したデジタル
画像２８を水平コントラストフィルタ１４に出力する。
水平コントラストフィルタ１４では座標（Ｘ，Ｙ）の画
素毎にその画素を中心画素とした水平方向の近傍領域の
代表輝度と中心画素の輝度との差分値に一定の水平ゲイ
ンを乗算した水平コントラスト値を演算し水平方向の微
小領域を強調した水平コントラスト画像１５を出力す
る。垂直コントラストフィルタ１６は水平コントラスト
画像１５について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を
中心画素とした垂直方向の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することで水平コントラスト
画像１５の出力のうち垂直方向の微小領域を強調し、結
果として水平、垂直方向の微小領域を強調し、水平線を
抑圧したコントラスト画像１７を生成し、コントラスト
画像二値化回路６に出力する。コントラスト画像二値化
回路６は水平線を抑圧したコントラスト画像１７を二値
化し、二値化コントラスト画像７を生成し、ラベル付け
回路８に出力する。ラベル付け回路８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１１はラベル情
報９、連結情報１０、および水平線を抑圧したコントラ
スト画像１７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（Ｓ
ｉ）（ｉ：ラベル）等の領域毎特徴量１２を計測し、目
標判定追尾回路１３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。

【００６３】実施の形態６

【００６４】図１１は画像目標探知追尾装置の実施の形
態６を示す図である。

【００６５】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は画像回
転補正回路２７に入力される。傾斜角検出装置３４は撮
像装置２と同一座面にあり、撮像装置２の慣性空間に対
する傾きを検出し、これを画面傾斜角２６として出力す
る。画像回転補正回路２７ではデジタル画像信号５と画
面傾斜角２６を入力し、デジタル画像信号５について画
面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の水平方向の傾き
の補正を行って、水平線が常に画面内で水平になるよう
に画像回転補正を行い、回転補正したデジタル画像２８
を水平ラプラシアンフィルタ２１に入力される。水平ラ
プラシアンフィルタ２１では座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎に
その画素を中心画素とした水平方向の近傍領域の畳み込
み演算を行ない水平方向の微小領域を強調した水平微分
画像２２を出力する。垂直コントラストフィルタ１６は
水平微分画像２２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垂直方向の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することで水平微分
画像２２の出力のうち垂直方向の微小領域を強調し、結
果として水平、垂直方向の微小領域を強調し、水平線を
抑圧したコントラスト画像１７を生成し、コントラスト
画像二値化回路６に出力する。コントラスト画像二値化
回路６は水平線を抑圧したコントラスト画像１７を二値
化し、二値化コントラスト画像７を生成し、ラベル付け
回路８に出力する。ラベル付け回路８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１１はラベル情
報９、連結情報１０、および水平線を抑圧したコントラ
スト画像１７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（Ｓ
ｉ）（ｉ：ラベル）等の領域毎特徴量１２を計測し、目
標判定追尾回路１３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。

【００６６】

【発明の効果】図１２はこの発明の効果を示す図であっ
て、図１２（ａ）は従来装置におけるコントラストフィ
ルタによって目標が抑圧される場合の図、図１２（ｂ）
は図１２（ａ）に対し、この発明における水平コントラ
ストフィルタを施した場合の状況を説明する図である。

【００６７】図１２（ａ）に示すように、水平線近傍に
目標が存在し、かつ水平線輝度Ｈ（Ｘ，Ｙ）が目標輝度
Ｉ（Ｘ，Ｙ）よりも大きく、高輝度な水平線３６が従来
装置のコントラストフィルタで代表輝度を得るための近
傍画素ウインドウ３９にかかる場合、近傍領域の代表輝
度Ｎ（Ｘ，Ｙ）は水平線輝度Ｈ（Ｘ，Ｙ）となり、Ｈ
（Ｘ，Ｙ）＞Ｉ（Ｘ，Ｙ）となるため、コントラストフ
ィルタ出力値Ｃ（Ｘ，Ｙ）は０となり目標を抑圧してい
た。

【００６８】この発明によれば、図１２（ｂ）に示す様
に、水平近傍画素ウインドウ１９は、水平線３６にかか
ることなく設定できるので、水平コントラストフィルタ
における近傍領域の代表輝度Ｎ（Ｘ，Ｙ）は水平線輝度
Ｈ（Ｘ，Ｙ）よりも遙かに小さいクリアスカイ背景輝度
Ｓ（Ｘ，Ｙ）となるため、水平コントラストフィルタ出
力値Ｃｈ（Ｘ，Ｙ）は、Ｉ（Ｘ，Ｙ）−Ｓ（Ｘ，Ｙ）と
なり、水平線による抑圧はほとんどない。また、水平線
上の水平コントラストフィルタ出力値Ｃｈ（Ｘ，Ｙ）は
Ｈ（Ｘ，Ｙ）−Ｈ（Ｘ，Ｙ）となり、ほぼ０となって水
平線は抑圧される。

【００６９】また、雲などのクラッタ中には水平方向に
コントラストを有するものも少なくない。そこで、垂直
近傍画素ウインドウ２０を設定し、垂直方向についても
コントラストフィルタ処理を施すことによってクラッタ
を抑圧することができ、目標のみを強調したコントラス
ト画像１７を得ることができる。

【００７０】また、上記に示す水平コントラストフィル
タのかわりに水平ラプラシアンフィルタを用いた装置に
おいても、水平線の影響を受けることなしに目標を強調
し、かつ、水平線を抑圧することで、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。

【００７１】また、運用上水平線が画面水平方向に一致
しない場合では上記に示す効果が得られない場合があ
る。

【００７２】図１３はこの発明において水平線と画面水
平方向を一致させる効果を説明するための図であって、
図１３（ａ）は水平線が画面水平方向に一致しない場合
を示す図、図１３（ｂ）はそのときに水平コントラスト
フィルタを施した場合の状況を説明する図である。

【００７３】図１３に示すように水平線が画面水平方向
に一致しない場合は、水平コントラストフィルタの代表
輝度を得るための近傍画素ウインドウ３９が水平線３６
にかかる場合が発生し、このときは目標が水平線の影響
によって抑圧されてしまい、安定な目標の探知ができな
い。

【００７４】そこで、実施の形態３に示すように水平線
を検出し、水平線と画面水平方向の偏差を画面傾斜角と
して出力する画面傾斜検出回路と、画面傾斜角とデジタ
ル画像信号を入力し、水平線と画面水平方向が一致する
ように画像を回転処理を施す画像回転補正回路を付加す
ることによって、常に水平線と画面水平方向が一致する
画像を水平コントラストフィルタに入力することで、運
用条件によらず、さらに安定した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。

【００７５】また、画面傾斜検出回路と、画像回転補正
回路を付加し、水平コントラストフィルタのかわりに水
平ラプラシアンフィルタを用いた装置においても、運用
条件によらず、さらに安定した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。

【００７６】また、水平線を検出し、水平線と画面水平
方向の偏差を画面傾斜角として出力する画面傾斜検出回
路のかわりに撮像装置と同一座面にある傾斜角検出装置
を用い、画像回転補正回路を付加し、常に水平線と画面
水平方向が一致する画像を水平コントラストフィルタに
入力することで、運用条件によらず、さらに安定した効
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。

【００７７】また、撮像装置と同一座面にある傾斜角検
出装置と、画像回転補正回路を付加し、水平コントラス
トフィルタのかわりに水平ラプラシアンフィルタを用い
た装置においても、運用条件によらず、さらに安定した
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】この発明の実施の形態１による画像目標探知追
尾装置を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１による水平コントラス
トフィルタの動作の１例を示す図である。

【図３】この発明の実施の形態１による垂直コントラス
トフィルタの動作の１例を示す図である。

【図４】この発明の実施の形態２による画像目標探知追
尾装置を示す構成図である。

【図５】この発明の実施の形態２による水平ラプラシア
ンフィルタの動作の１例を示す図である。

【図６】この発明の実施の形態３による画像目標探知追
尾装置を示す構成図である。

【図７】この発明の実施の形態３による画面傾斜検出回
路の動作の１例を示す図である。

【図８】この発明の実施の形態３による画像回転補正回
路の動作の１例を示す図である。

【図９】この発明の実施の形態４による画像目標探知追
尾装置を示す構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態５による画像目標探知
追尾装置を示す構成図である。

【図１１】この発明の実施の形態６による画像目標探知
追尾装置を示す構成図である。

【図１２】この発明の効果を示す図である。

【図１３】この発明において水平線と画面水平方向を一
致させる効果を説明する図である。

【図１４】従来の画像目標追尾装置を示す構成図であ
る。

【図１５】従来の画像目標追尾装置のコントラストフィ
ルタの動作を示す図である。

【図１６】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コントラスト画像二値化回路７二値化コントラスト画像８ラベル付け回路９ラベル情報１０連結情報１１領域特徴量計測回路１２領域毎特徴量１３目標判定追尾回路１４水平コントラストフィルタ１５水平コントラスト画像１６垂直コントラストフィルタ１７水平線を抑圧したコントラスト画像１８中心画素１９水平近傍画素ウインドウ２０垂直近傍画素ウインドウ２１水平ラプラシアンフィルタ２２水平微分画像２３座標（Ｘ，Ｙ）の画素を中心画素とした１×３の
局所領域の例２４１×３のラプラシアンフィルタカーネルの例２５画面傾斜検出回路２６画面傾斜角２７画像回転補正回路２８回転補正したデジタル画像２９垂直輝度変化計測ウインドウ３０垂直輝度変化点の例３１検出した水平線の例３２画像回転する前の画像の例３３画像回転後の画像の例３４傾斜角検出装置３５目標３６水平線３７コントラストフィルタ３８コントラスト画像３９従来装置のコントラストフィルタで代表輝度を得
るための近傍画素ウインドウ

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水平方向の近傍領域の代表輝度と
中心画素の輝度との差分値に一定の水平ゲインを乗算し
た水平コントラスト値を演算し水平方向の微小領域を強
調した水平コントラスト画像を出力する水平コントラス
トフィルタと、水平コントラスト画像について座標
（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中心画素とした垂直方
向の近傍領域の代表輝度と中心画素の輝度との差分値を
演算することで水平コントラスト画像の出力のうち垂直
方向の微小領域を強調したコントラスト画像を出力する
垂直コントラストフィルタと、コントラスト画像としき
い値を入力し、対応する各画素についてそれぞれ比較
し、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コ
ントラスト画像二値化回路と、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画像目標探知追尾装置。
【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水平方向の近傍領域の畳み込み演
算を行ない水平方向の微小領域を強調した水平微分画像
を出力する水平ラプラシアンフィルタと、水平微分画像
について座標（Ｘ，Ｙ）の画素毎にその画素を中心画素
とした垂直方向の近傍領域の代表輝度と中心画素の輝度
との差分値を演算することで水平微分画像の出力のうち
垂直方向の微小領域を強調し、水平線を抑圧したコント
ラスト画像を出力する垂直コントラストフィルタと、コ
ントラスト画像としきい値を入力し、対応する各画素に
ついてそれぞれ比較し、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
ト画像を出力するコントラスト画像二値化回路と、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画像
目標探知追尾装置。
【請求項３】デジタル画像信号を入力し、デジタル画
像信号に対し、複数個の垂直輝度変化計測ウインドウを
設定し、垂直方向の輝度変化点を垂直輝度変化計測ウイ
ンドウ毎に計測して水平線を検出し、画面の水平方向の
傾きである画面傾斜角を検出する画面傾斜検出回路と、
デジタル画像信号と画面傾斜角を入力し、デジタル画像
信号について画面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の
水平方向の傾きの補正を行って、水平線が常に画面内で
水平になるように画像回転補正を行う画像回転補正回路
を付加し、常に、水平線が画面内で水平になった画像を
水平コントラストフィルタに入力するようにしたことを
特徴とする請求項１の画像目標探知追尾装置。
【請求項４】デジタル画像信号を入力し、デジタル画
像信号に対し、複数個の垂直輝度変化計測ウインドウを
設定し、垂直方向の輝度変化点を垂直輝度変化計測ウイ
ンドウ毎に計測して水平線を検出し、画面の水平方向の
傾きである画面傾斜角を検出する画面傾斜検出回路と、
デジタル画像信号と画面傾斜角を入力し、デジタル画像
信号について画面傾斜角だけ画像の回転を行い、画面の
水平方向の傾きの補正を行って、水平線が常に画面内で
水平になるように画像回転補正を行う画像回転補正回路
を付加し、常に、水平線が画面内で水平になった画像を
水平ラプラシアンフィルタに入力するようにしたことを
特徴とする請求項２の画像目標探知追尾装置。
【請求項５】撮像装置と同じ座面上に設置し、撮像装
置の光軸方向の慣性座標上の水平面に対する傾斜角を計
測する傾斜角検出装置と、デジタル画像信号と傾斜角を
入力し、デジタル画像信号について傾斜角だけ画像の回
転を行い、画面の水平方向の傾きの補正を行って、水平
線が常に画面内で水平になるように画像回転補正を行う
画像回転補正回路を付加し、常に水平線が画面内で水平
になった画像を水平コントラストフィルタに入力するよ
うにしたことを特徴とする請求項１の画像目標探知追尾
装置。
【請求項６】撮像装置と同じ座面上に設置し、撮像装
置の光軸方向の慣性座標上の水平面に対する傾斜角を計
測する傾斜角検出装置と、デジタル画像信号と傾斜角を
入力し、デジタル画像信号について傾斜角だけ画像の回
転を行い、画面の水平方向の傾きの補正を行って、水平
線が常に画面内で水平になるように画像回転補正を行う
画像回転補正回路を付加し、常に水平線が画面内で水平
になった画像を水平ラプラシアンフィルタに入力するよ
うにしたことを特徴とする請求項２の画像目標探知追尾
装置。