JPS58194484A - 目標抽出処理装置 - 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】 この発明は、　ｉ”　Ｖカメラや赤外線撮像袋１置から
供給される画像に２次元フィルタを作用させて１画像中
の目標を自動的に抽出する目標抽出処理装置に関するも
のである。

従来のこの柿装置は、第１図に示す構成を持−）でいた
。第１図において、目標の抽出に用いるフィルタを求め
る場合には、１ず、抽出すべき目標のみを′１゛ｖカメ
ラ（１）で撮像し、得られた目標像を画像メモ１月２）
に記憶する。次に、２次だフーリエ変換回路（３）によ
り上記の記憶した目標像のフーリエ変換パターンを求め
た後、パヮスヘクトル計算回路（４）によりパワースペ
クトルを求める。次にフィルタ合成回路（５）により。

に記目標像のパワースペクトルのうち、空間周波数の零
近傍を除いたパワースペクトルを通過させる帯域通過フ
ィルタを求めて、これをフィルタメモリ（６）に記憶す
る。一方、」−記帯域フィルタを用いて目標像の抽出処
理をする場合には、抽出すべき目標像を含む画像を′Ｉ
″Ｖカメラ（１）より人力し、これを画像メモ１月２）
に記憶した後。

２次元フーリエ変換回路（３１によりフーリエ変換パタ
ーンを求める。次にフィルタ処理回路（７）により、上
記で求めた目標像を含む画像のフーリエ変換パターンに
上記フィルタメモ１月６）に記憶した帯域通過フィルタ
を乗算して、上記フーリエ変換パターンから目標像のフ
ーリエ変換パターンのみを引き出す。これを２次元フー
リエ変換回路（３）により逆フーリエ変換した後、その
結果を画像メモ１月２）を介してＯＲ，Ｔ　＋８１に表
示して抽出した目標像を得ていた。

いま、第２図に示す画像中から、目標として船を抽出す
る場合を考える。−！ず、フづルタを求める場合におい
て９画像メモ１月２）に記憶した目標像をｏｆｘ、ｙ）
とし、２次元フーリエ変換回路（３）により求まる目標
像のフーリエ変換パターンを０（ｕ、ｖ’）とする。た
だし、Ｘ及びｙはそれぞれ９画像メモリにおける水平方
向及び垂直方向の座標であり、Ｕ及びＶはそれぞれ、空
間周波数領域における水平方向及び垂直方向の座標であ
る。上記Ｏ（Ｕ　＋　Ｖ　）を用いて、パワースペクト
ル計算回路（４）により求まる目標像のノ（ワースベク
トルＩ）（ｕ、ｖ）は第３図（ａ）に示すノくターンと
なり、　ｆ’　（ｕ、ｖ）のうちＰ（ｏ、ｏ）近傍を除
くものは目標特有のものである。フィルタ合成回路（５
）により求まる帯域通過フィルタＬｌ　（ｕ、　Ｖ）は
、　Ｐ　（ｏ、ｏ）近傍を除くパワースペクトルを通過
させるフィルタであり、すなわち、第３図（ａ）におい
て破線で囲んだ空間周波数領域を通過させるフィルタで
ある。

次に、目標の抽出処理において、第２図の画像をｇ（ｘ
、ｙ）、そのター　リエ変換ノくターンをＯ（ｕ、ｖ）
とすると、フィルタ処理回路（７）による処理結果３　
（Ｈ，Ｖ）は Ｓ（ｕ、ｖ）二０（ｕ、ｖ）・１１（ｕ、■）・・・・
・・・・・（１）となる。ここで、　ＩＴ　（ｕ、ｖ）
は、第３図（ｂ）に示すｇ（ｘ、ｙ）Ωパワースペクト
ルから第８図（ｂ）の破線で囲んだ領域に含まれるパワ
ースペクトル、　　　　　　　　（＋すなわち、目標特
有のパワースペクトルを引き出す帯域通過フィルタであ
るため、第（１）式のＳｆｕ、　ｖ）は、目標のフーリ
エ変換ノぐター１０（ｕ、ｖ）にほぼ等しいものとなる
。すなわち。

Ｓ　（ｕ、　ｖ）　：Ｏ（ｕ、　ｙ）　　・・・・・・
・・・・・・・・・・（２）となるから、２次元フーリ
エ変換回路（３１により求まるＳ（ｕ、ｖ）の逆フーリ
エ変換ｓ、　（ｘ、　ｙ）もまた ｓ　　（ｘ＋　ｙ）　；Ｏ（ｘ、　ｙ）　　・・・・・
・・・・・・・・・・・（３）となり＋　ｓ　（ｘ、ｙ
）は目標像にほぼ等しいものとなる。

上記のようにして、従来のこの種装置は、目標とほぼ等
しい像をｓ　（ｘ、ｙ）を抽出していた。

ところが、上記装置における２次元フーリエ変換回路は
１例えば横方向１２８画素縦方向１２８画素からなる画
像のフーリエ変換において、どのような高速なものでも
数秒かかるのが現状であり、しかも、上記目標の抽出処
理ではフーリエ変換と逆フーリエ変換の２回の変換が必
要となり、実時間での処理ができなかった。また。

フーリエ変換の結果は実数部と虚数部が存在し、それぞ
れに画像１枚分の容量のメモリが必要であり、さらに１
画像メモ１月２）及びフィルタメモ１月６）として、そ
れぞれ画像１枚分の容量のメモリが必要であるため１合
計１画像４枚分の容置のメモリが必要となり、装置の小
型・低価格化が困難であった。

この発明はこれらの欠点を除去するため、簡単な十字型
の重み列からなるフィルタをＴ　Ｖカメラより供給され
る画像に直接作用させ１画像中の目標を実空間領域の処
理により実時間で抽出できるようにして装置の小型・低
価格化をはかったもので以下図面について詳細に説明す
る第４図はこの発明の実施例の構成図である。

第４図において、目標の抽出に用いるフィルりを求める
場合には、まず、抽出すべき目標のみを′１゛■カメラ
（１）を用いて撮像し、得られた目標像を画像メモ１月
２）に記憶する。次に、１次元フリエ変換回路（９）に
より、上記の如く記憶した目標像の中心を通り目標像を
水平方向及び垂直方向に横ぎる２つの画素列のフーリエ
変換ノ（タンをそれぞれ求めた後、さらに、ノクワース
ペクトル計算回路（４）により、上記、２つの画素列の
パワースペクトルをそれぞれ求めてフィルタ選別回路（
１０に入力する。ところで、フィルタメモ１月６）には
、あらかじめ空間周波数領域での１次元帯域通過フィル
タに相当する１次元の実空間フィルタが複数個記憶され
ており、フィルタ選別回路ｔ１［）は、上記の如く求め
た２つの画素列のパワースペクトルそれぞれに対して、
空間周波数の零近傍を除くパワースペクトルを通過させ
る帯域通過フィルタに近い空間周波数の透過率特性を持
つ実空間フィルタをフィルタメモリ（６）からそれぞれ
選別する。次にフィルタ合成回路（５）により、上記の
如く選別した水平方向の画素列に対する実空間フィルタ
を横方向に、さらに、垂直方向の画素列に対する実空間
フィルタを縦方向に配置させて十字型のフィルタを求め
る。

一方、上記十字型のフィルタを用いて目標像の抽出処理
をする場合には、抽出すべき目標像−を含む画像をＴＶ
右カメラ１）より入力し５画像メモ１月２１に記憶する
。次にフィルタ処理回路（７）により、Ｌ記の如く記憶
した画像と上記の如く求めた十字型のフィルタのコンボ
リューション積分を求め、その結果を画像メモ１月２）
ヲ介して（］Ｈｉ”　＋８１に表示］〜で抽出し、た目
標像を得る。

−・例と１〜て、第２図中の目標を抽出する場合を考え
る。目標像のパワースペクトルＰ（ｕ、ｖ）は、第３〆
１（ａ）のようになるが、この発明の実施例のパワース
ペクトル計算回路（４）で求まるパワースペクトルは、
目標像の中心を水平方向及び垂直方向に横きる画素列の
パワースペクトルであるため、第３図（ａ）のＵ軸方向
及びＶ軸方向のパワースペクトルＰ　（ｕ＋　ｏ）及び
ｐ　（ｏ、　ｖ）にほぼ等しい。いま、第２図の画像は
横方向１２８画素、縦方向１２８画素からなるものとし
、目標像は横方向４画素、縦方向２画素からなるものと
するならば、　Ｐ　（ｕ、ｏｉ及びＰ（ｏ、ｖ）は第５
図（ａ）及！（ び第５図（ｂ）に黒く示したようになる。ただし。

第５図（ａ）及び第５図（ｂ）はＵ≧０及びＶ≧０の範
囲のみを示しており、また、Ｕ及びＶは第２図に示した
画像の横方向及び縦方向の大きさを１爺として、　ｃｙ
ｃｌｅｊの単位で示している。Ｉ゛（ｕ、ｏ）及びＰ（
ｏ、ｖ）かられかるように、目標像の持つ水平方向及び
垂直方向の空間周波数成分は、空間周波数の零近傍を除
いてそれぞれ１５ｃｙｃｌｅ／−及び３０ｃｙｃｌｅ／
−付近に存在している。一方、第６図（ａ）及び第６図
（ｂ）に示す１次元の実空間フィルタは、空間周波数領
域においてそれぞれ第５図（ａ）及び第５図（ｂ）の破
線で示す透過率特性を持つため、フィルタメモ１月５）
に記憶されているフィルタのうちから、フィルタ選別回
路０旬により、第６図（ａ）及び第６図（ｂ）のフィル
タを選別１２．フィルタ合成回路（５）により横方向及
び縦方向に配置して第６図（ｃ）に示す十字型のフィル
タとすることにより、水平方向には第５図（ａ）の破線
、垂直方向には第５図（ｂ）の破線で示した透過率特性
を持つ２次元フィルタを求めることができる。

なお、上記フィルタメモ１月５）に記憶されている１次
元の重み列からなる実空間フィルタは。

フィルタの大きさに相当する画素列を多項式曲線近イリ
した後、２次微分することにより求まる重み列からなり
、空間周波数領域における任意の１次元の帯域通過フィ
ルタに近い空間周波数の透過率特性を持つフィルタを構
成することができる。

ところで、上記十字型のフィルタをｈ′（ｘ＋　ｙ　）
　＋第２図に示した画像をｇ（ｘ、ｙ）とすると、フィ
ルタ処理回路（７）により求まる両者のコンボリューシ
ョン積分ｓ′（Ｘ、ｙ）は ｓ’（’ｘ、Ｙ）−Ｓ’５ｇ（ｘ：　　ｙ’）ｈ（ｘ−
マ、ｙ−ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’・−・・・＋４＋となる。

ここで、第（４）式の両辺をフーリエ変換すると Ｓ’　（ｕ、　ｖ）　＝　０　（１１，ｖ＋　＊　Ｉｔ
’　（ｕ、　ｖｌ　−（５）となる。ただし、記号Ｓ’
　（ｕ、　ｖ）　＋　Ｏ（ｕ、　ｖ）及びＩｆ’　（ｕ
、　ｖ）は、それぞれｓ’　（ｘ、　ｙ）　＋　ｇ（ｘ
＋　ｙ）及びｈ（ｘ、ｙ）のフーリエ変換パターンであ
る。

第（５）式は第（１）式に対応する形となるため、第１
５）式のＳ’　（ｕ　＋　ｖ　ｌを逆フーリエ変換して
求まる第（４）式のｓ’　（ｘ、　ｙ）は、第（１１式
のＳ（ｕ、ｖ）を逆フーＩＪ工変換し２て求壕る第（３
）式のＢ（ｘ、ｙ）に対応することがわかる。したがっ
て第（４）式のコンポリニージョン積分処理を用いて目
標像を抽出することができる。

１−記のような、十字型のフィルタＩＦよるコンボリュ
ーション積分処理は乗算の回数を大幅に削減できるため
、標準ＴＶ走査方式の３０フレ一ム／秒すなわち約３３
ｍ５の時間で処理することができる利点がある。さらに
、従来の装置では、画ｆ象の２次元フーリエ変換の結果
を記憶するのに画像２枚分、フィルタメモリとして画像
１枚分の合計画像３枚分の容量のメモリが必要であり９
例えば、横方向１２Ｂ画素、縦方向１２８画素の画像を
処理する場合は、１画素に１バイトを割り当てると約４
８にバイトの容量のメモリが必要であるが、この発明の
実施例では、水゛Ｖ力方向び垂直方向の１次元フーリエ
変換の結果を記憶するのに画像２行分の２５６バイト、
またフィルタメモ１月６）に１０棟類のフィルタを記憶
しているとすると、フィルタ１つにつき２０バイト程度
を割り当てると十分であるためフィルタメモリ（６）と
しては高々２００バイトであり９合計約５００バイトの
容量のメモリですみ、装置を小型・低価格化できる利点
がある。

なお以トは、船の抽出について説明したが。

この発明はこれに１１艮らず、飛行機の抽出など。

目標のもつ空間用波数分布が、背景のもつ空間１＾１波
数分布と分離できる場合に鏑用してもよいｏ４た以トは
、横方向１２８画素縦方向１２８画素からなる画像の場
合について説明（７だが、この発明はこれに限らず任意
の画素数からなる画像に連用してもよい。

り上のように、この発明による１」標抽出処理装置では
、実空間領域で簡単な十字型のフィルタと、ＴＶカメラ
より供給される画像のコンポリュー／コン積分を求める
ことにより処理にかかわる乗算の回数を大幅に削減して
いるため実）ｊ 時間で目標を抽出でき、また、その抽出処理に侠するメ
モリの容量を大幅に削減できるため装置ｉ’ｔを小型・
低価格化できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の目標抽出処理装置の構成図。 第２図は入力画像の一例を示す図、第３図（ａ）及び第
３図（ｂ）は目標及び入力画像の・々ワースベクトルを
示す図、第４図はこの発明による実施例の構成図、第５
図（ａ）は目標の水平方向のパワースペクトル及びフィ
ルタの水平方向の透過率特性を示す図、第５図（ｂ）は
目標の垂直方向のノζワースベクトル及びフィルタの垂
直方向の透過率特性を示す図、第６図（ａ）は水平方向
のフィルタ処理に用いる１次元フィルタを示す図、第６
図（ｂ）は１１丁直方向のフィルタ処理に用いる１次元
フィルタを示す図、第６図（Ｃ）は第６図（ａ）Ｒ１び
第６図（ｂ）に、示すフィルタを足し合せて求めた十字
型のフィルタを示す図であり１図中、（１）はＴ　Ｖカ
メラ、（２）は画像メモ１鳳（３）は２次元フーリエ変
換回路、（１）はパワースペクトル計算回路、（５）は
フィルタ合成回路、（６）はフィルタメモリ、（７）は
フィルタ処理回路、（８）はＣＩｔ　Ｔ　、（９）は１
次元フーリエ変換回路、　＋１０＋はフィルタ選別回路
である。 なお９図中、同一あるいは相当部分には同−杓号をｆ目
、で示しである。 代理人　　葛　野　信　− 第３図（ａ） す 第　３　図（ｂ） 第５図（α） 第５図（ｂ） 第６図（ｃＬ） 第６図（ｂ） 第６図（Ｃ，）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １’　Ｖカメラや赤外線撮像装置から供給される画像に
   ２次元フィルタを作用させて画像中の所要の目標を自動
   的に抽出する目標抽出処理装置において、上記目標の水
   平方向と垂直方向の空間周波数分布を求める手段と、上
   記手段で求めた水平方向の空間周波数分布のみを通過さ
   せる１次元の帯域通過フィルタＡと垂直方向の空間周波
   数分布のみを通過させる１次元の帯域通過フィルタ１３
   をあらかじめ備えた初数個のフィルタの中から選ぶ手段
   と、上記フィルタＡを横方向に１寸だフィルタＢを縦方
   向に配置して七字型の２次元フィルタを求める手段と、
   上記２次元フィルタと目標を含む画像のコンポリ−／コ
   ン積分を求める手段とを備えたことを特徴とする目標抽
   出処理装置。