WO2020070792A1 - 船舶検出システム、方法およびプログラム - Google Patents

船舶検出システム、方法およびプログラム

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WO2020070792A1
WO2020070792A1 PCT/JP2018/036847 JP2018036847W WO2020070792A1 WO 2020070792 A1 WO2020070792 A1 WO 2020070792A1 JP 2018036847 W JP2018036847 W JP 2018036847W WO 2020070792 A1 WO2020070792 A1 WO 2020070792A1
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ship
candidate
cell
interest
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PCT/JP2018/036847
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健太 先崎
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日本電気株式会社
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Publication date
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    • G06T2207/20076—Probabilistic image processing

Definitions

  • the present invention relates to a ship detection system, a ship detection method, and a ship detection program for detecting a ship from a synthetic aperture radar image.
  • Non-Patent Document 1 discloses ship detection using adaptive threshold processing.
  • the concept of adaptive threshold processing is very simple, and adaptive threshold processing is a method of detecting a pixel that is extremely bright as compared with surrounding pixels as a ship. This method is realized by appropriately setting a threshold value of a pixel to be detected as a ship based on a statistical analysis of surrounding pixels.
  • the method of setting an appropriate threshold uses the concept of constant false alarm probability (Constant False Alarm Rate: CFAR).
  • CFAR Constant False Alarm Rate
  • peripheral pixels other than the detection target are regarded as background pixels, and the distribution of the pixel values of the background pixels is fitted to a predetermined probability density function.
  • a random variable whose cumulative distribution function of the obtained probability density function becomes a predetermined false alarm probability is used as a threshold.
  • the probability density function a K-distribution, a generalized gamma distribution, or the like is used.
  • Non-Patent Document 2 discloses a technique called Two Parameter CFAR (TP-CFAR) or Cell-Averaging CFAR (CA-CFAR) as a CFAR-based technique. These two methods assume that the distribution of pixel values is assumed to be a Gaussian distribution, and the threshold value is calculated based on the calculation results of the local average pixel value and the local pixel value variance. Local average pixel value and local pixel value variance are per pixel TP-CFAR and CA-CFAR enable high-speed processing.
  • TP-CFAR Two Parameter CFAR
  • CA-CFAR Cell-Averaging CFAR
  • Patent Document 1 discloses an image processing system for extracting a ship candidate area from input image data.
  • the image processing system described in Patent Literature 1 uses a pixel detected as a ship candidate from input image data as a representative point, and determines a frame in a predetermined range surrounding the representative point.
  • the image processing system includes a first region of a pixel group having a pixel value equal to or more than a predetermined threshold value among pixels existing inside the frame, and a pixel having a pixel value equal to or more than the predetermined threshold value among pixels existing outside the frame.
  • a second region which is a group and is adjacent to the frame at at least one point and each pixel is adjacent to each other, is extracted. Then, the image processing system extracts the ship candidate region by combining the first region and the second region.
  • the size of the ship to be detected reaches 10 m for small vessels and several hundred m for large vessels.
  • Non-Patent Document 1 Since comparison is performed for each pixel, detection can be performed regardless of the size of the ship. However, on the other hand, there is a problem that one ship is divided into a plurality of parts and detected. In addition, since high waves easily reflect radar waves, pixels corresponding to high waves tend to be bright pixels. Therefore, the method disclosed in Non-Patent Document 1 has a problem that high waves are easily erroneously detected as ships.
  • Non-Patent Document 2 in calculating a local average or a variance, a plurality of pixels around a pixel of interest are used for integrated analysis, so that one ship has a plurality of parts. Is more robust than the method described in Non-Patent Document 1. On the other hand, there is a problem that complicated parameter setting is required for setting a cell size for calculating a local average or a variance, and that the size of a ship that can be detected is limited by the cell size.
  • an object of the present invention is to provide a ship detection system, a ship detection method, and a ship detection program capable of stably detecting ships of various sizes.
  • the ship detection system sets each pixel of the synthetic aperture radar image as a target pixel, and for each target pixel, a size of a target cell including the target pixel, and a background cell and a target cell including peripheral pixels of the target cell.
  • ship candidate pixel deriving means for determining whether the target pixel is a ship candidate pixel that is a candidate for a pixel representing a ship, for each target pixel, Integrating means for integrating the determination result as to whether or not the pixel is a ship candidate pixel, and ship pixel detecting means for detecting a pixel corresponding to the ship based on the integrated result obtained for each pixel of interest by the integrating means. It is characterized by.
  • the computer sets each pixel of the synthetic aperture radar image as a target pixel, and for each target pixel, a size of a target cell including the target pixel, and a background cell including peripheral pixels of the target cell.
  • a ship candidate pixel deriving process that determines whether the pixel of interest is a ship candidate pixel that is a candidate for a pixel representing a ship, For each pixel of interest, an integration process for integrating the determination result of whether or not the pixel is a ship candidate pixel is performed, and a ship that detects a pixel corresponding to the ship based on the integration result obtained for each pixel of interest in the integration process It is characterized by performing a pixel detection process.
  • the ship detection program allows a computer to set each pixel of the synthetic aperture radar image as a target pixel, and for each target pixel, a target cell size including the target pixel, and a background cell including peripheral pixels of the target cell. For each combination with the size of the guard cell corresponding to the area between the target cell, a ship candidate pixel deriving process for determining whether the target pixel is a ship candidate pixel that is a candidate for a pixel representing a ship, for each target pixel.
  • an integration process of integrating the determination result of whether or not a ship candidate pixel, and a ship pixel detection process of detecting a pixel corresponding to the ship based on the integration result obtained for each pixel of interest in the integration process It is characterized by being executed.
  • ships of various sizes can be stably detected.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a ship detection system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of an image processing unit. It is explanatory drawing which shows the kind of cell used by ship detection.
  • 6 is a flowchart illustrating an example of a process progress of an image processing unit according to the first embodiment. It is a block diagram showing an example of an image processing part of a 2nd embodiment. It is a schematic diagram which shows the example which fitted the pixel value distribution of the sea surface with the generalized gamma distribution.
  • 11 is a flowchart illustrating an example of a process progress of an image processing unit according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a process progress of an image processing unit according to the second embodiment. It is a schematic block diagram which shows the example of a structure of the computer which concerns on the ship detection system in each embodiment. It is a block diagram showing the outline of the vessel detection system of the present invention.
  • the synthetic aperture radar image is an image obtained by the synthetic aperture radar.
  • the synthetic aperture radar image will be referred to as an SAR image.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a ship detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • the ship detection system according to the first embodiment includes an image holding unit 1, an image processing unit 2, and a result output unit 3.
  • the image holding unit 1 is, for example, a storage device for holding a database of SAR images obtained by irradiating the sea surface with electromagnetic waves by the antenna of the synthetic aperture radar.
  • the information processing apparatus including such a storage device and the image processing unit 2 may be configured to be connected via a communication network.
  • the SAR image is input from the image holding unit 1 to the image processing unit 2.
  • the image processing unit 2 performs a process of detecting a pixel corresponding to a ship from each pixel of the SAR image input from the image holding unit 1 and outputs information indicating the pixel in the SAR image to the result output unit 3. I do.
  • the result output unit 3 is, for example, an output device that outputs a SAR image in which pixels corresponding to a ship are represented as ships.
  • the output device may be a display device or a printer.
  • the output device may be a storage medium (for example, a hard disk or a memory card) that stores the processing results of the image processing unit 2 and that can read the processing results from outside.
  • the information processing apparatus including such various types of output devices and the image processing unit 2 may be configured to be connected via a communication network.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the image processing unit 2.
  • the image processing unit 2 includes a multiple statistic calculation unit 2001, a ship index calculation unit 2002, a ship candidate pixel extraction unit 2003, a ship candidate integration unit 2004, a ship probability calculation unit 2005, and a ship detection unit 2006. .
  • the multi-statistic calculation unit 2001 sets each pixel of the SAR image input from the image holding unit 1 as a target pixel, and calculates a plurality of local pixel value statistics for each target pixel. Specifically, the multiple statistic calculation unit 2001 changes the cell size of the cell including the target pixel for each target pixel, and calculates a pixel value statistic for each cell size. As a result, a plurality of pixel value statistics are obtained for each pixel of interest. The multiple statistic calculation unit 2001 outputs a plurality of pixel value statistics calculated for each pixel of interest to the ship index calculation unit 2002.
  • the cell size can also be referred to as a window size.
  • the ship index calculation unit 2002 calculates, for each pixel of interest, a ship index value indicating the likelihood that the pixel of interest corresponds to the ship using a plurality of pixel value statistics calculated for the pixel of interest. At this time, the ship index calculation unit 2002 calculates a plurality of ship index values for each pixel of interest. The ship index calculation unit 2002 outputs a plurality of ship index values calculated for each pixel of interest to the ship candidate pixel extraction unit 2003.
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 compares, for each pixel of interest, a plurality of ship index values calculated for the pixel of interest with a predetermined threshold value, so that the pixel of interest is a candidate for a pixel representing a ship. It is determined whether the pixel is a pixel. When the vessel index value is larger than the predetermined threshold, the vessel candidate pixel extraction unit 2003 determines that the pixel of interest is a vessel candidate pixel. Since a plurality of ship index values are calculated for one target pixel, the target pixel is determined to be a ship candidate pixel or a non-ship candidate pixel based on the ship index value. That is, a plurality of determination results are obtained for one target pixel. The ship candidate pixel extraction unit 2003 outputs a plurality of determination results obtained for each pixel of interest to the ship candidate integration unit 2004.
  • the ship candidate integration unit 2004 integrates, for each pixel of interest, a plurality of determination results obtained for the pixel of interest. Specifically, the ship candidate integration unit 2004 counts, for each pixel of interest, the number of times that the pixel of interest is determined to be a ship candidate pixel. Hereinafter, this counting result will be referred to as the number of ship candidate determination times. The number of ship candidate determinations is obtained for each pixel of interest. The ship candidate integration unit 2004 outputs the number of ship candidate determinations obtained for each pixel of interest to the ship probability calculation unit 2005.
  • the ship probability calculation unit 2005 calculates, for each pixel of interest, a probability that the pixel of interest is a pixel derived from a ship (hereinafter, referred to as a ship probability) based on the number of times of candidate ship determination.
  • the ship probability calculation unit 2005 outputs the ship probability calculated for each pixel of interest to the ship detection unit 2006.
  • the ship detection unit 2006 compares the ship probability with a predetermined threshold for each pixel of interest, and refers to a pixel of interest whose ship probability is equal to or greater than the predetermined threshold as a pixel corresponding to a ship (hereinafter, referred to as a ship pixel). ).
  • the ship detection unit 2006 outputs information indicating the ship pixel in the SAR image to the result output unit 3.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 the ship index calculation unit 2002, the ship candidate pixel extraction unit 2003, the ship candidate integration unit 2004, the ship probability calculation unit 2005, and the ship detection unit 2006 will be described in more detail.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 will be described.
  • the input SAR image be S.
  • the pixel value of the target pixel is described as S (x, y).
  • the multiple statistic calculation unit 2001 changes the cell size of the cell including the target pixel for each target pixel, and calculates the pixel value statistic for each cell size.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 applies a box filter process for obtaining a local average of pixel values to the cell size. , Calculate pixel value statistics.
  • This box filter processing is described below.
  • the cells are square, and box filter processing according to the square cells is shown.
  • the cell size is represented by the length of one side of the cell (the number of pixels corresponding to one side), and the cell size is denoted by w i .
  • w i ′ (w i ⁇ 1) / 2.
  • the box filter processing for obtaining the local average of the pixel value at the position (x, y) of the target pixel is represented by the following equation (1).
  • the multiple statistic calculation unit 2001 calculates a pixel value statistic U i (x, y) for each target cell at the position (x, y) by calculating Expression (1) for each cell size.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 performs the same processing for each of the other target pixels.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 does not perform the normalization processing in consideration of the subsequent processing.
  • the cells are square will be described as an example, but the cells need not be square.
  • Cell size may be specified by the user.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 may calculate a plurality of cell sizes using information on the size of the ship to be detected.
  • N the number of cells (number of cell sizes).
  • L max the maximum length of the vessel to be detected
  • L min the minimum length of the vessel to be detected
  • R the ground resolution of the input SAR image.
  • the values of N, Lmax , Lmin , and R are assumed to be given in advance.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 calculates a plurality of cell sizes by calculating the following equations (2), (3), and (4).
  • the multiple statistic calculation unit 2001 rounds w i obtained by Expression (4) to the nearest odd value. Further, the cell size calculated by the multiple statistic calculation unit 2001 and the cell size specified by the user may be combined. Further, in addition to the N cell sizes calculated by the multiple statistic calculation unit 2001, a larger cell size may be added.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 may calculate the pixel value feature amount according to the cell size by applying a box filter process for obtaining the local variance of the pixel value to the cell size.
  • the box filter processing for obtaining the local variance of the pixel values is represented by the following equation (5). That is, the multiple statistic calculation unit 2001 may calculate the pixel value feature amount according to the cell size by the calculation of Expression (5) shown below.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 may calculate the pixel value statistic V i (x, y) by calculating Expression (5) for each cell size for the pixel of interest at the position (x, y). In this case, the multiple statistic calculation unit 2001 performs the same processing on each of the other target pixels.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 does not perform the normalization processing of dividing by the number of pixels of the cell or the processing of subtracting the square of the average value.
  • the ship index calculation unit 2002 calculates a plurality of ship index values for each target pixel.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing types of cells used in ship detection.
  • FIG. 3 shows a target cell 51, a guard cell 52, and a background cell 53 in an SAR image 50 in which a ship 55 is captured.
  • the target cell 51 is a cell including a target pixel (not shown in FIG. 3).
  • the background cell 533 is a cell including the peripheral pixels of the target cell.
  • the guard cell 52 is a cell corresponding to an area between the background cell 53 and the target cell 51.
  • the guard cell 52 is set in consideration of the detection object protruding from the target cell 51 so that the analysis of the surrounding pixels is not deteriorated by the detection object.
  • the outer edges of the target cell 51, the guard cell 52, and the background cell 53 are square.
  • the cell size of each of the target cell 51, the guard cell 52, and the background cell 53 is represented by the length of one side of the square as the outer edge (the number of pixels corresponding to one side).
  • the cell size of the target cell 51 is represented by w tar
  • the cell size of the guard cell 52 is represented by w grd
  • the cell size of the background cell 53 is represented by w bgr .
  • the ship index calculation unit 2002 calculates the pixel value statistics of the target cell 51 and the pixel value statistics of the background cell 53 using the pixel value statistics calculated for the target pixel according to the plurality of cell sizes. . In the present embodiment, the ship index calculation unit 2002 calculates an average pixel value as the pixel value statistics of the target cell 51 and the pixel value statistics of the background cell 53. Further, the ship index calculation unit 2002 may calculate the variance of the pixel value in addition to the average pixel value as the pixel value statistic of the background cell 53.
  • the result of box filter processing for calculating an average pixel value (calculation result of formula (1)), and U tar.
  • the calculation result of Expression (1) corresponding to the cell size of the guard cell 52 is defined as Ugrd .
  • the calculation result of Expression (1) corresponding to the cell size of the background cell 53 is defined as U bgr .
  • the result of the box filter processing for calculating the local variance of the pixel value corresponding to the cell size of the guard cell 52 (the calculation result of Expression (5)) is set as V grd .
  • the calculation result of Expression (5) corresponding to the cell size of the background cell 53 is set to Vbgr .
  • the ship index calculation unit 2002 calculates a pixel value statistic of the target cell 51 (specifically, an average pixel value ⁇ tar of the target cell 51) by the following equation (6).
  • the ship index calculation unit 2002 calculates the pixel value statistic of the background cell 53 (specifically, the average pixel value ⁇ bgr of the background cell 53) by the following equation (7).
  • the ship index calculation unit 2002 calculates the variance ⁇ bgr 2 of the pixel value of the background cell 53 by the following equation (8). Is calculated by
  • the ship index calculation unit 2002 uses the average pixel value ⁇ tar of the target cell 51 and the average pixel value ⁇ bgr of the background cell 53 calculated as described above (further, the variance ⁇ bgr of the pixel value of the background cell 53 ). 2 may be used.), And the ship index value at the target pixel is calculated.
  • the cell size of the background cell 53 may be set to a fixed value, or may be changed similarly to the cell size of the target cell 51 or the guard cell 52.
  • h is an index number of a combination of the cell size of the target cell 51 and the cell size of the guard cell 52.
  • the number of combinations of the cell size of the target cell 51 and the cell size of the guard cell 52 is M.
  • the ⁇ ship index calculating unit 2002 ⁇ performs a process of calculating M ⁇ ship index values for each pixel of interest.
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 determines whether or not the target pixel is a ship candidate pixel for each target pixel.
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 obtains a plurality of determination results for each pixel of interest.
  • the ship index value of the pixel of interest is written as I CA-CFAR (h) (x, y).
  • a pixel corresponding to the position (x, y) and represented by a binary pixel value according to whether or not the target pixel is a ship candidate pixel is represented by O CA-CFAR (h) ( x, y).
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 determines that the pixel of interest is a ship candidate pixel when the ship index value I CA-CFAR (h) is larger than a predetermined threshold, and sets the ship index value I CA-CFAR (h) Is smaller than or equal to a predetermined threshold, it is determined that the pixel of interest is not a ship candidate pixel.
  • the predetermined threshold be ⁇ CA-CFAR .
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 performs this processing for each pixel of interest.
  • O CA-CFAR (h) (x, y) is obtained for M pixels of interest.
  • a set of O CA-CFAR (h) (x, y) at each position where h is a common value is a binary image in which a ship candidate pixel is represented by 1 and a pixel that is not a ship candidate pixel is represented by 0.
  • the ship index value of the target pixel is written as ITP-CFAR (h) (x, y).
  • a pixel corresponding to the position (x, y) and represented by a binary pixel value according to whether or not the pixel of interest is a ship candidate pixel is represented by O TP-CFAR (h) ( x, y).
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 determines that the pixel of interest is a ship candidate pixel when the ship index value I TP-CFAR (h) is larger than a predetermined threshold, and determines the ship index value I TP-CFAR (h) Is smaller than or equal to a predetermined threshold, it is determined that the pixel of interest is not a ship candidate pixel.
  • the predetermined threshold be ⁇ TP-CFAR .
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 performs this processing for each pixel of interest.
  • M TP-CFAR (h) (x, y) are obtained for one pixel of interest.
  • a set of OTP-CFAR (h) (x, y) at each position where h is a common value is a binary image in which a ship candidate pixel is represented by 1 and a pixel that is not a ship candidate pixel is represented by 0.
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 may set the thresholds ⁇ CA-CFAR and ⁇ TP-CFAR as fixed values or may change the thresholds for each h.
  • the ship candidate integration unit 2004 integrates a plurality of determination results obtained for the target pixel for each target pixel. Specifically, the ship candidate integration unit 2004 counts, for each pixel of interest, the number of times that the pixel of interest is determined to be a ship candidate pixel. This counting result is referred to as the number of ship candidate determinations.
  • the ship candidate integrating unit 2004 obtains the ship candidate determination count C by calculating the following expression (11).
  • ⁇ Ship candidate integration section 2004 performs processing to determine ship candidate determination count C ⁇ by equation (11) for each pixel of interest.
  • ⁇ Ship candidate integration unit 2004 performs processing for obtaining the number of ship candidate determinations C ⁇ by equation (12) for each pixel of interest.
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 calculates the value of O CA-CFAR (h) (x, y) and O TP-CFAR (h) (x, When both values of y) are determined, the ship candidate integrating unit 2004 obtains the ship candidate determination count C by calculation of the following equation (13).
  • the vessel candidate integration unit 2004 performs a process of calculating the number of times of vessel candidate determination C by equation (13) for each pixel of interest.
  • the ship probability calculation unit 2005 calculates, for each pixel of interest, the probability (ship probability) that the pixel of interest is a pixel derived from a ship, based on the number of times of determining a ship candidate.
  • the ship probability calculation unit 2005 normalizes the number of ship candidate determinations C ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ obtained by the ship candidate integration unit 2004 using M ⁇ (the number of combinations of the cell size of the target cell 51 and the cell size of the guard cell 52). To calculate the ship probability.
  • the vessel candidate integration unit 2004 has calculated the number C of vessel candidate determinations using Equation (11) or Equation (12).
  • the ship probability calculation unit 2005 executes a process of calculating the ship probability P for each pixel of interest.
  • the problem that one ship is divided into multiple parts and detected is improved by using CA-CFARCF or TP-CFAR based methods.
  • This problem can be further improved by integrating and analyzing local ship probabilities by kernel density estimation.
  • the ship detection unit 2006 compares the ship probability with the predetermined threshold for each target pixel, and determines the target pixel whose ship probability is equal to or higher than the predetermined threshold as a pixel (ship pixel) corresponding to the ship. ).
  • a pixel corresponding to the position (x, y) and represented by a binary pixel value according to whether or not the pixel of interest is a ship pixel is referred to as O ship (x, y). I do.
  • the ship detection unit 2006 determines that the target pixel is a ship pixel when the ship probability P is equal to or greater than a predetermined threshold, and determines that the target pixel is not a ship pixel when the ship probability P is less than the predetermined threshold. judge. This predetermined threshold is ⁇ ship .
  • the ship detection unit 2006 calculates the value of O ship (x, y) by the following equation (14).
  • the ship detection unit 2006 performs this processing for each pixel of interest.
  • the ship detection unit 2006 may perform a process of uniquely assigning a label to each ship pixel cluster based on the connectivity of the ship pixels as post-processing of ship pixel detection. Furthermore, the ship detection unit 2006 may exclude clusters that do not fall within the predetermined range from the result of the ship detection. In addition, since the SAR image is often accompanied by geographical information, the ship detection unit 2006 refers to land area data in the area shown in the SAR image, and determines the position of a pixel detected as a ship pixel. If it corresponds to the land area, the ship pixel may be excluded from the detection result. In this case, the land area data in the area captured in the SAR image may be separately input to the ship detection unit 2006.
  • the image processing unit 2 including the multiple statistic calculation unit 2001, the ship index calculation unit 2002, the ship candidate pixel extraction unit 2003, the ship candidate integration unit 2004, the ship probability calculation unit 2005, and the ship detection unit 2006
  • a CPU Central Processing Unit
  • the CPU reads a ship detection program from a program recording medium such as a program storage device of a computer, and in accordance with the ship detection program, a multiple statistic calculation unit 2001, a ship index calculation unit 2002, and a ship candidate pixel extraction unit. What is necessary is just to operate as the image processing unit 2 including the 2003, the ship candidate integration unit 2004, the ship probability calculation unit 2005, and the ship detection unit 2006.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of processing progress of the image processing unit 2 according to the first embodiment. The description of the items already described will be omitted as appropriate.
  • the multiple statistic calculation unit 2001 uses the individual pixels of the input SAR image as target pixels, and changes the cell size of the cell including the target pixel for each target pixel. Is calculated (step S1). As a result, a plurality of pixel value statistics are obtained for each pixel of interest.
  • the ship index calculation unit 2002 calculates a plurality of ship index values based on the pixel value statistics obtained in step S1, while changing the cell size of the target cell and the cell size of the guard cell.
  • the ship index calculation unit 2002 performs this process for each pixel of interest (step S2).
  • the ship candidate pixel extraction unit 2003 determines whether or not the target pixel is a ship candidate pixel based on each ship index value obtained in step S2 for each target pixel (step S3). As a result, a plurality of determination results are obtained for each pixel of interest.
  • the ship candidate integration unit 2004 counts the number of times that the target pixel is determined to be a ship candidate pixel for each target pixel (step S4).
  • the ship probability calculation unit 2005 divides the count result (the number of ship candidates) obtained in step S4 for each pixel of interest by the number M of combinations of the cell size of the target cell and the cell size of the guard cell. Then, the ship probability is calculated (step S5).
  • the ship detection unit 2006 detects a ship pixel by comparing the ship probability with a predetermined threshold ⁇ ship for each pixel of interest (step S6). Note that the ship detection unit 2006 outputs information indicating the ship pixel in the SAR image (for example, information indicating the position of the ship pixel in the SAR image) to the result output unit 3.
  • the result output unit 3 outputs, for example, a SAR image in which pixels corresponding to a ship are highlighted as ships.
  • the output mode of the result output unit 3 is not limited to this example.
  • the image processing unit 2 determines, for each combination of the cell size of the target cell and the cell size of the guard cell, whether or not the target pixel is a ship candidate pixel. Then, the image processing unit 2 integrates, for each pixel of interest, a determination result as to whether or not the pixel is a ship candidate pixel. Then, the image processing unit 2 detects a ship pixel based on the integration result (the number of ship candidates) obtained for each pixel of interest. Therefore, detection omission or erroneous detection that can occur in a cell of a certain cell size can be covered by another cell size. Therefore, according to the present embodiment, ships of various sizes can be stably detected from the SAR image.
  • the cell size of the background cell 53 is determined in order to stably obtain the pixel value statistics of the background cell.
  • the background cell contains only the pixel corresponding to the sea surface, but if the cell size of the background cell is increased at random, the background cell is different from the vessel to be detected by the pixel of interest. The possibility that a pixel corresponding to a ship is included increases. When such a pixel is included in the background cell, it is difficult to stably calculate the pixel value statistics of the background cell, and the ship detection performance is reduced.
  • the ship detection system of the second embodiment enables more stable detection of a ship than the ship detection system of the first embodiment.
  • a ship detection system according to the second embodiment will be described.
  • the target cell 51, the guard cell 52, and the background cell 53 are the same as the target cell 51, the guard cell 52, and the background cell 53 in the first embodiment.
  • the ship detection system according to the second embodiment of the present invention can be represented as shown in FIG. 1, as in the first embodiment.
  • the image holding unit 1 and the result output unit 3 (see FIG. 1) in the second embodiment are the same as the image holding unit 1 and the result output unit 3 in the first embodiment.
  • the image processing unit 2 in the second embodiment executes a process of detecting a pixel corresponding to a ship from each pixel of the SAR image input from the image holding unit 1 and indicates the pixel in the SAR image.
  • the information is output to the result output unit 3.
  • This is the same as in the first embodiment.
  • elements included in the image processing unit 2 and operations thereof are partially different from those of the first embodiment.
  • the image processing unit 2 according to the second embodiment will be described.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the image processing unit 2 according to the second embodiment.
  • the image processing unit 2 of the second embodiment includes a blocking unit 4001, a threshold calculation unit 4002, a first ship candidate pixel extraction unit 4003, a block integration unit 4004, a multiple statistic calculation unit 4005, a ship index It includes a calculation unit 4006, a second ship candidate pixel extraction unit 4007, a ship candidate integration unit 4008, a ship probability calculation unit 4009, and a ship detection unit 2006.
  • the ship detection unit 2006 is the same as the ship detection unit 2006 of the first embodiment (see FIG. 2), and a detailed description is omitted.
  • the blocking unit 4001 divides the input SAR image into blocks of a predetermined size.
  • Blocking section 4001 outputs each block obtained by the division to threshold value calculating section 4002 and first ship candidate pixel extracting section 4003.
  • Each block obtained by division is a divided image, and may be referred to as a block image.
  • the threshold value calculation unit 4002 calculates, for each block, a threshold value for determining whether or not the pixel is a ship candidate pixel according to the pixel value. Therefore, a threshold is obtained for each block.
  • the threshold value calculation unit 4002 calculates the threshold value of each block based on an electromagnetic wave scattering model on the sea surface (electromagnetic wave sea surface scattering model).
  • the threshold calculation unit 4002 outputs the threshold calculated for each block to the first ship candidate pixel extraction unit 4003.
  • Each threshold value calculated by the threshold value calculation unit 4002 is used by the first ship candidate pixel extraction unit 4003.
  • the first ship candidate pixel extraction unit 4003 determines, for each block, whether or not each pixel in the block is a ship candidate pixel, using a threshold value corresponding to the block. Then, the first ship candidate pixel extracting unit 4003 sets, for each block, the pixel value of a pixel determined to be a ship candidate pixel to 1 and the pixel value of a pixel determined to be not a ship candidate pixel to 0. Generate data. Each pixel of the image data corresponds to each pixel of the block. This image data is obtained for each block. The first ship candidate pixel extraction unit 4003 outputs the image data generated for each block to the block integration unit 4004.
  • a pixel determined to be a ship candidate pixel by the first ship candidate pixel extraction unit 4003 may be referred to as a first ship candidate pixel.
  • the block integration unit 4004 generates one image by integrating image data generated for each block.
  • the pixel value of a pixel determined to be a ship candidate pixel is 1, and the pixel value of a pixel determined to be not a ship candidate pixel is 0. Therefore, it can be said that this image represents the extraction result of the ship candidate pixels (first ship candidate pixels).
  • Each pixel of this image corresponds to each pixel of the input SAR image.
  • the block integration unit 4004 outputs the generated image (hereinafter, referred to as an integrated image) to the multiple statistic calculation unit 4005 and the ship candidate integration unit 4008.
  • the multiple statistics calculating unit 4005 sets each pixel of the input SAR image as a target pixel, and calculates a plurality of local pixel value statistics for each target pixel. Specifically, the multiple statistic calculation unit 4005 changes the cell size of the cell including the target pixel for each target pixel, and calculates the pixel value statistic for each cell size. As a result, a plurality of pixel value statistics are obtained for each pixel of interest. The multiple statistic calculation unit 4005 outputs a plurality of pixel value statistics calculated for each pixel of interest to the ship index calculation unit 4006.
  • the multiple statistic calculation unit 4005 performs the same operation as the multiple statistic calculation unit 2001 (see FIG. 2) in the first embodiment.
  • the method of calculating the pixel value statistic is the first embodiment. And different. The method of calculating the pixel value statistics will be described later.
  • the method of calculating the pixel value statistics for the other cell sizes is the same as the method of calculating the pixel value statistics in the first embodiment.
  • the ship index calculation unit 4006 calculates, for each pixel of interest, a ship index value indicating the likelihood that the pixel of interest corresponds to a ship, using a plurality of pixel value statistics calculated for the pixel of interest. At this time, the ship index calculation unit 4006 calculates a plurality of ship index values for each pixel of interest. The ship index calculation unit 4006 outputs a plurality of ship index values calculated for each pixel of interest to the second ship candidate pixel extraction unit 4007.
  • the second ship candidate pixel extraction unit 4007 performs the same operation as the ship candidate pixel extraction unit 2003 (see FIG. 2) of the first embodiment. That is, the second ship candidate pixel extracting unit 4007 obtains a plurality of determination results as to whether or not the target pixel is a ship candidate pixel for each target pixel. Note that the second ship candidate pixel extraction unit 4007 uses a predetermined threshold when determining whether or not the pixel of interest is a ship candidate pixel, as in the first embodiment. The threshold value calculated for each block by the threshold value calculation unit 4002 is not used in the processing of the second ship candidate pixel extraction unit 4007. The second ship candidate pixel extraction unit 4007 outputs a plurality of determination results obtained for each pixel of interest to the ship candidate integration unit 4008.
  • the pixel determined as the candidate ship pixel by the second candidate ship pixel extraction unit 4007 may be referred to as a second candidate ship pixel to be distinguished from the first candidate ship pixel.
  • the operation of the second ship candidate pixel extraction unit 4007 is the same as that of the first ship candidate pixel extraction unit 2003 of the first embodiment, and thus detailed description is omitted.
  • the vessel candidate integration unit 4008 integrates, for each pixel of interest, a plurality of determination results obtained for the pixel of interest. Specifically, the vessel candidate integration unit 4008 counts, for each pixel of interest, the number of times that the pixel of interest is determined to be the second vessel candidate pixel, and counts the result and displays the pixel of interest as the first vessel. The number of times that the pixel is determined to be a candidate pixel is added. In the second embodiment, this sum is referred to as the number of ship candidate determinations. The number of ship candidate determinations is obtained for each pixel of interest. The ship candidate integration unit 4008 outputs the number of ship candidate determinations obtained for each pixel of interest to the ship probability calculation unit 4009.
  • the ship probability calculation unit 4009 calculates, for each pixel of interest, a probability (ship probability) that the pixel of interest is a pixel derived from a ship, based on the number of ship candidate determinations.
  • the ship probability calculation unit 4009 outputs the ship probability calculated for each pixel of interest to the ship detection unit 2006.
  • the threshold value calculation unit 4002 the first ship candidate pixel extraction unit 4003, the multiple statistic calculation unit 4005, the ship index calculation unit 4006, the ship candidate integration unit 4008, and the ship probability calculation unit 4009 will be described in more detail.
  • the threshold value calculation unit 4002 calculates the threshold value for each block based on the scattering model of electromagnetic waves on the sea surface. This threshold is a threshold used to determine whether the pixel is a ship candidate pixel (first ship candidate pixel).
  • the threshold value calculation unit 4002 calculates a threshold value that satisfies Expression (15) for each block.
  • the threshold calculated for the j-th block is ⁇ j .
  • the probability density function f PDF of the generalized gamma distribution is defined as shown in the following equation (16).
  • ⁇ Parameters k ⁇ , ⁇ , and ⁇ are estimated from N observation data ⁇ xi ⁇ , i ⁇ [1, N] ⁇ by the following equation (17), as shown in Reference 1.
  • ⁇ Sgn (•) ⁇ represents a function representing a sign.
  • ⁇ (•) represents a digamma function.
  • ⁇ (m, ⁇ ) represents a polygamma function.
  • FIG. 6 shows an example in which the pixel value distribution on the sea surface is fitted with a generalized gamma distribution.
  • the distribution used to calculate the threshold based on the electromagnetic wave scattering model on the sea surface is not limited to the generalized gamma distribution, but uses other distributions such as K-distribution and Weibull distribution. You may.
  • the first ship candidate pixel extraction unit 4003 determines, for each block, whether or not each pixel in the block is a ship candidate pixel, using the threshold value corresponding to the block.
  • Each block is obtained by the blocking unit 4001 dividing the SAR image.
  • the threshold value corresponding to the block is a threshold value calculated for each block by the threshold value calculation unit 4002.
  • the j-th block be B j and the threshold value corresponding to the j-th block be ⁇ j .
  • a pixel corresponding to the position (x, y) and represented by a binary pixel value according to whether or not the pixel in the block corresponding to the pixel is a ship candidate pixel is denoted by O G-Gamma (j) (x, y).
  • j is the index number of the block.
  • the pixel value of the pixel in the block corresponding to the position (x, y) is described as B j (x, y).
  • the first ship candidate pixel extracting unit 4003 determines that the pixel is a ship candidate pixel. In addition, the first ship candidate pixel extraction unit 4003 determines that the pixel value B j (x, y) of the pixel in the block corresponding to the position (x, y) is equal to or smaller than the threshold ⁇ j corresponding to the block. It is determined that the pixel is not a ship candidate pixel. Specifically, the first ship candidate pixel extraction unit 4003 determines the value of OG-Gamma (j) (x, y) by the following equation (18).
  • the first ship candidate pixel extraction unit 4003 performs this processing for each pixel of each block, and collects a set of OG -Gamma (j) (x, y) for each block.
  • a set of O G-Gamma (j) (x, y) obtained for one block is a binary image in which ship candidate pixels are represented by 1 and pixels that are not ship candidate pixels are represented by 0.
  • a set of OG-Gamma (j) (x, y) obtained for one block is the above-described image data.
  • a binary image (image data) is obtained in which the ship candidate pixels are represented by 1 and the non-vessel candidate pixels are represented by 0 for each block.
  • the block integration unit 4004 generates one image (integrated image) by integrating the image data generated for each block.
  • the pixel value of a pixel determined to be a ship candidate pixel is 1, and the pixel value of a pixel determined to be not a ship candidate pixel is 0.
  • the multiple statistic calculation unit 4005 changes the cell size of the cell including the target pixel for each target pixel, and calculates the pixel value statistic for each cell size. As a result, a plurality of pixel value statistics are obtained for each pixel of interest.
  • the method for calculating the pixel value statistics for the cell size corresponding to the cell size of the background cell 53 (the largest cell size) and the cell size other than the cell size corresponding to the cell size of the guard cell 52 is the first embodiment. This is the same as the calculation method of the pixel value statistics in the embodiment. In other words, the method of calculating the pixel value statistics for the cell size corresponding to the cell size of the target cell 51 is the same as the method of calculating the pixel value statistics in the first embodiment. That is, the multiple statistic calculation unit 4005 may perform the process of calculating the pixel value statistic by the formula (1) or the formula (5) for each target pixel for each cell size.
  • the pixel value of the pixel at the position (x, y) in the integrated image is referred to as O G-Gamma (x, y).
  • a cell size corresponding to the cell size of the background cell 53 is represented as w bgr .
  • w bgr ' (w bgr -1) / 2.
  • a cell size corresponding to the cell size of the guard cell 52 is represented as w grd .
  • w grd ' (w grd -1) / 2.
  • the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the pixel value statistic by the following equation (19a). Calculate the value statistic U bgr .
  • the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the following equation (19b). To calculate the pixel value statistics U grd .
  • the position of the pixel of interest is (x, y).
  • More statistic calculation unit 4005 for each target pixel, a pixel value statistic U bgr corresponding to the cell size w bgr calculated by the calculation equation (19a). Further, the multiple statistic calculation unit 4005 calculates, for each pixel of interest, a pixel value statistic U grd corresponding to the cell size w grd by calculation of Expression (19b).
  • the multiple statistic calculation unit 4005 may calculate the pixel value statistic corresponding to the cell size w bgr by a box filter process for obtaining the local variance of the pixel value.
  • the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the pixel value statistic Vbgr by the calculation of Expression (20a) shown below.
  • the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the pixel value statistic by the following equation (20b). Calculate the pixel value statistics V grd .
  • the position of the pixel of interest is (x, y).
  • More statistic calculation unit 4005 for each target pixel, a pixel value statistic V bgr corresponding to the cell size w bgr calculated by the calculation equation (20a). Further, the multiple statistic calculation unit 4005 calculates, for each pixel of interest, a pixel value statistic V grd corresponding to the cell size w grd by calculating Expression (20b).
  • the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the above-described normalization term ⁇ bgr in the target pixel by calculating the following equation (21a). Furthermore, the regularization term filtering results corresponding to the cell size w grd and omega grd. The multiple statistic calculation unit 4005 calculates the above-described normalized term ⁇ grd at the pixel of interest by calculating the following equation (21b). The position of the pixel of interest is (x, y).
  • the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the normalized term ⁇ bgr for each pixel of interest by calculating Expression (21a). In addition, the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the normalized term ⁇ grd for each pixel of interest by calculating Expression (21b).
  • the ship index calculation unit 4006 calculates a ship index value for each pixel of interest using a plurality of pixel value statistics calculated for the pixel of interest. At this time, the ship index calculation unit 4006 calculates a plurality of ship index values for each pixel of interest.
  • the ship index calculation unit 4006 calculates the pixel value statistics of the target cell 51 and the pixel value statistics of the background cell 53 using the pixel value statistics calculated for the target pixel according to the plurality of cell sizes. . In this embodiment, the ship index calculation unit 4006 calculates an average pixel value as the pixel value statistics of the target cell 51 and the pixel value statistics of the background cell 53. Further, the ship index calculation unit 4006 may calculate a variance value of the pixel value in addition to the average pixel value as the pixel value statistic of the background cell 53.
  • the cell size of the target cell 51 is represented by w tar
  • the cell size of the guard cell 52 is represented by w grd
  • the cell size of the background cell 53 is represented by w bgr .
  • Utar be the result of the box filter processing for obtaining the average pixel value corresponding to the cell size of the target cell 51.
  • the result of the box filter processing for obtaining the average pixel value corresponding to the cell size of the guard cell 52 is defined as Ugrd .
  • the result of the box filter processing for obtaining the average pixel value corresponding to the cell size of the background cell 53 is defined as U bgr .
  • the result of the box filter processing for obtaining the local variance of the pixel value corresponding to the cell size of the guard cell 52 is set as V grd .
  • the result of the box filter processing for obtaining the local variance of the pixel value corresponding to the cell size of the background cell 53 is set to Vbgr .
  • the ship index calculation unit 4006 calculates a pixel value statistic of the target cell 51 (specifically, an average pixel value ⁇ tar of the target cell 51) by the following equation (22).
  • the ship index calculation unit 4006 calculates a pixel value statistic of the background cell 53 (specifically, an average pixel value ⁇ bgr of the background cell 53) by the following equation (23).
  • the ship index calculation unit 4006 calculates the variance value ⁇ bgr 2 of the pixel value of the background cell 53 by the following equation (24). Is calculated by
  • the ship index calculation unit 4006 uses the average pixel value ⁇ tar of the target cell 51 and the average pixel value ⁇ bgr of the background cell 53 calculated as described above (further, the variance ⁇ bgr of the pixel value of the background cell 53 ). 2 may be used.), And the ship index value at the target pixel is calculated.
  • the cell size of the background cell 53 may be set to a fixed value, or may be changed similarly to the cell size of the target cell 51 or the guard cell 52.
  • h is an index number of a combination of the cell size of the target cell 51 and the cell size of the guard cell 52.
  • the number of combinations of the cell size of the target cell 51 and the cell size of the guard cell 52 is M.
  • the ⁇ ship index calculating unit 4006 ⁇ performs a process of calculating M ⁇ ship index values for each pixel of interest.
  • the operation of the second ship candidate pixel extraction unit 4007 is the same as that of the first ship candidate pixel extraction unit 2003 of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the ship candidate integration unit 4008 integrates, for each pixel of interest, a plurality of determination results obtained for the pixel of interest. Specifically, the ship candidate integrating unit 4008 counts, for each pixel of interest, the number of times that the pixel of interest is determined to be the second ship candidate pixel by the second ship candidate pixel extraction unit 4007, and the counting result And the number of times that the pixel of interest is determined to be the first ship candidate pixel by the first ship candidate pixel extraction unit 4003. In the second embodiment, this sum is referred to as the number of ship candidate determinations. Note that the number of times that the first ship candidate pixel extraction unit 4003 has determined that the pixel of interest is the first ship candidate pixel is 0 or 1.
  • the ship candidate integration unit 4008 obtains the ship candidate determination count C by calculating the following expression (25).
  • the ⁇ ship candidate integration unit 4008 ⁇ performs a process of obtaining the number of ship candidate determinations C by equation (25) for each pixel of interest.
  • ⁇ Ship candidate integration section 4008 performs processing for obtaining the number of ship candidate determinations C ⁇ by equation (26) for each pixel of interest.
  • the second ship candidate pixel extraction unit 4007 determines the value of O CA-CFAR (h) (x, y) and O TP-CFAR (h) ( When both the values of (x, y) are determined, the ship candidate integrating unit 4008 obtains the ship candidate determination count C by calculating the following expression (27).
  • the vessel candidate integration unit 4008 performs processing for obtaining the number of vessel candidate determinations C by equation (27) for each pixel of interest.
  • the ship probability calculation unit 4009 calculates, for each pixel of interest, the probability (ship probability) that the pixel of interest is a pixel derived from a ship, based on the number of times of candidate ship determination.
  • the ⁇ ship probability calculation unit 4009 ⁇ calculates the probability of the ship by normalizing the number C of candidate ship determinations obtained by the candidate ship integration unit 4008.
  • the vessel candidate integration unit 4008 has calculated the number C of vessel candidate determinations using Equation (25) or Equation (26).
  • the ship probability calculation unit 4009 executes a process of calculating the ship probability P for each pixel of interest.
  • the vessel candidate integration unit 4008 has calculated the number of vessel candidate determinations C using Expression (27).
  • ship probability calculation unit 4009 may apply kernel density estimation to the calculation of the ship probability P, similarly to the ship probability calculation unit 2005 of the first embodiment.
  • the image processing unit 2 including the 4007, the ship candidate integration unit 4008, the ship probability calculation unit 4009, and the ship detection unit 2006 is realized by, for example, a CPU of a computer that operates according to a ship detection program.
  • the CPU reads a ship detection program from a program recording medium such as a program storage device of a computer, and in accordance with the ship detection program, a blocking unit 4001, a threshold calculation unit 4002, and a first ship candidate pixel extraction unit 4003.
  • a block integrating unit 4004 a plurality of statistics calculating unit 4005, a ship index calculating unit 4006, a second ship candidate pixel extracting unit 4007, a ship candidate integrating unit 4008, a ship probability calculating unit 4009, and a ship detecting unit It is only necessary to operate as the image processing unit 2 including 2006.
  • FIGS. 7 and 8 are flowcharts illustrating an example of the processing progress of the image processing unit 2 according to the second embodiment. The description of the items already described will be omitted as appropriate.
  • the blocking unit 4001 divides the input SAR image into blocks of a predetermined size (Step S21).
  • the threshold value calculation unit 4002 fits the distribution of pixel values to a predetermined probability distribution model for each block, and calculates a threshold value (step S22).
  • the first ship candidate pixel extraction unit 4003 determines, for each block, whether or not individual pixels in the block are ship candidate pixels, using a threshold value corresponding to the block. Then, the first ship candidate pixel extracting unit 4003 sets the pixel value of a pixel determined to be a ship candidate pixel to 1 and the pixel value of a pixel determined to be not a ship candidate pixel to 0 for each block. Data is generated (step S23).
  • the block integration unit 4004 generates an integrated image by integrating the image data generated for each block (step S24).
  • the multiple statistic calculation unit 4005 uses the individual pixels of the input SAR image as target pixels, and changes the cell size of the cell including the target pixel for each target pixel. Calculate the amount. At this time, the multiple statistic calculation unit 4005 calculates the pixel value statistics of the cell size corresponding to the cell size of the background cell 53 and calculates the pixel value statistics of the cell size corresponding to the cell size of the guard cell 52. If so, the integrated image is used (step S25). As a result of step S25, a plurality of pixel value statistics are obtained for each pixel of interest.
  • the ship index calculation unit 4006 calculates a plurality of ship index values based on the pixel value statistics obtained in step S25 while changing the cell size of the target cell and the cell size of the guard cell.
  • the ship index calculation unit 4006 performs this processing for each pixel of interest (step S26).
  • the second ship candidate pixel extracting unit 4007 determines whether or not the target pixel is a ship candidate pixel based on each ship index value obtained in step S26 for each target pixel (step S27). ). As a result of step S27, a plurality of determination results are obtained for each pixel of interest.
  • the ship candidate integration unit 4008 counts, for each pixel of interest, the number of times that the pixel of interest is determined to be a ship candidate pixel (step S28).
  • the ship probability calculation unit 4009 calculates the ship probability by normalizing the count result (the number of ship candidates) obtained in step S28 for each pixel of interest (step S29).
  • the ship detection unit 2006 detects a ship pixel by comparing the ship probability with a predetermined threshold ⁇ ship for each pixel of interest (step S30). Note that the ship detection unit 2006 outputs information indicating the ship pixel in the SAR image (for example, information indicating the position of the ship pixel in the SAR image) to the result output unit 3.
  • the result output unit 3 outputs, for example, a SAR image in which pixels corresponding to a ship are highlighted as ships.
  • the output mode of the result output unit 3 is not limited to this example.
  • the multiple statistic calculation unit 4005 uses the integrated image to calculate the pixel value statistic U bgr , the pixel value statistic U bgr , The value statistic V bgr and the normalization term ⁇ bgr are calculated. Further, the multiple statistic calculation unit 4005 uses the integrated image to calculate the pixel value statistics U grd and the pixel value statistics V grd by the above-described equations (19b), (20b), and (21b). , Calculate the normalized term ⁇ grd . Then, the ship index calculation unit 4006 calculates the pixel value feature amount of the background cell 53 by using Expression (23) or Expression (24) using these values.
  • the pixel value feature amount of the background cell 53 is calculated by excluding the pixels detected as the ship candidate pixels in the background cell 53 by the first ship candidate pixel extraction unit 4003. Therefore, it is possible to suppress a decrease in ship detection performance due to the presence of another ship in the area corresponding to the background cell 53. Therefore, a ship can be more stably detected from the SAR image.
  • FIG. 9 is a schematic block diagram showing a configuration example of a computer according to the ship detection system in each embodiment.
  • the computer 1000 includes a CPU 1001, a main storage device 1002, an auxiliary storage device 1003, an interface 1004, and an output device 1005.
  • the ship detection system in each embodiment is mounted on the computer 1000, and its operation is stored in the auxiliary storage device 1003 in the form of a ship detection program.
  • the CPU 1001 reads the ship detection program from the auxiliary storage device 1003 and expands the program in the main storage device 1002, and executes the operations described in the above embodiments according to the ship detection program.
  • the auxiliary storage device 1003 is an example of a non-transitory tangible medium.
  • Other examples of non-transitory tangible media include a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory) connected via an interface 1004, A semiconductor memory and the like are included.
  • the program When the program is distributed to the computer 1000 via a communication line, the computer 1000 that has received the program may load the program into the main storage device 1002 and execute the above-described processing.
  • the program may be for realizing a part of the above-described processing. Furthermore, the program may be a difference program that implements the above-described processing in combination with another program already stored in the auxiliary storage device 1003.
  • Some or all of the components may be realized by a general-purpose or dedicated circuit (processor), a processor, or a combination thereof. These may be configured by a single chip, or may be configured by a plurality of chips connected via a bus. Some or all of the components may be realized by a combination of the above-described circuit and the like and a program.
  • processor general-purpose or dedicated circuit
  • processor processor
  • a combination thereof may be configured by a single chip, or may be configured by a plurality of chips connected via a bus.
  • Some or all of the components may be realized by a combination of the above-described circuit and the like and a program.
  • the plurality of information processing devices, circuits, and the like may be centrally arranged or may be distributed.
  • the information processing device, the circuit, and the like may be realized as a form in which each is connected via a communication network, such as a client and server system or a cloud computing system.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an outline of the ship detection system of the present invention.
  • the ship detection system of the present invention includes a ship candidate pixel deriving unit 81, an integrating unit 82, and a ship pixel detecting unit 83.
  • the ship candidate pixel deriving means 81 (for example, a part corresponding to the multiple statistic calculation unit 2001, the ship index calculation unit 2002, the ship candidate pixel extraction unit 2003, the multiple statistic calculation unit 4005, and the ship index calculation unit 4006 And a portion corresponding to the second ship candidate pixel extraction unit 4007), each pixel of the synthetic aperture radar image as a target pixel, and for each target pixel, the size of the target cell including the target pixel and the target cell For each combination of the size of the guard cell corresponding to the area between the background cell including the surrounding pixels and the target cell, it is determined whether or not the target pixel is a ship candidate pixel that is a candidate for a pixel representing a ship.
  • the integration means 82 (for example, a part corresponding to the ship candidate integration unit 2004 or a part corresponding to the ship candidate integration unit 4008) integrates, for each pixel of interest, a determination result as to whether or not the pixel is a ship candidate pixel.
  • the ship pixel detection unit 83 (for example, a part corresponding to the ship probability calculation unit 2005 and the ship detection unit 2006, and a part corresponding to the ship probability calculation unit 4009 and the ship detection unit 2006) is focused on by the integration unit 82. A pixel corresponding to the ship is detected based on the integration result obtained for each pixel.
  • Each pixel of the synthetic aperture radar image is set as a target pixel, and for each target pixel, a size of a target cell including the target pixel, and a guard cell corresponding to an area between a background cell and a target cell including peripheral pixels of the target cell.
  • a ship candidate pixel deriving unit that determines whether or not the pixel of interest is a ship candidate pixel that is a candidate for a pixel representing a ship, Integrating means for integrating, for each pixel of interest, a determination result as to whether or not the pixel is a ship candidate pixel;
  • a ship pixel detection unit configured to detect a pixel corresponding to a ship based on an integration result obtained for each pixel of interest by the integration unit.
  • the ship candidate pixel deriving means is: For each pixel of interest, a pixel value statistic of the target cell and a pixel value statistic of the background cell are calculated for each combination of the size of the target cell and the size of the guard cell, and the pixel value statistic of the target cell and the The ship detection system according to claim 1, wherein whether the pixel of interest is a ship candidate pixel is determined based on a relationship with the pixel value statistics of the background cell.
  • the ship candidate pixel deriving means is: 3.
  • a pixel value statistic of a background cell is calculated by excluding a pixel detected as a ship candidate pixel by the constant / false alarm probability processing means.
  • the means of integration is Integrating the result of determination as to whether or not the target pixel is a ship candidate pixel by counting the number of times that the target pixel is determined to be a ship candidate pixel. Ship detection according to any one of Supplementary notes 1 to 4. system.
  • Each pixel of the synthetic aperture radar image is set as a target pixel, and for each target pixel, a size of a target cell including the target pixel, and a guard cell corresponding to an area between a background cell and a target cell including peripheral pixels of the target cell.
  • the ship candidate pixel deriving process of determining whether the target pixel is a ship candidate pixel that is a candidate for a pixel representing a ship.
  • a ship pixel detection process for detecting a pixel corresponding to a ship based on an integration result obtained for each pixel of interest in the integration process.
  • Each pixel of the synthetic aperture radar image is set as a target pixel, and for each target pixel, a size of a target cell including the target pixel, and a guard cell corresponding to an area between a background cell and target cells including peripheral pixels of the target cell.
  • an integration process for integrating the determination result of whether or not the pixel is a ship candidate pixel; and A ship detection program for executing a ship pixel detection process for detecting a pixel corresponding to a ship based on an integration result obtained for each pixel of interest in the integration process.
  • the ship detection program according to Supplementary Note 11 or 12 which executes a constant false alarm probability process of detecting a candidate ship pixel from a synthetic aperture radar image based on a relationship between a sea surface scattering model of an electromagnetic wave and a predetermined false alarm probability.
  • the present invention is suitably applied to the detection of a ship from an SAR image.

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Abstract

船舶候補画素導出手段８１は、合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する。統合手段８２は、注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する。船舶画素検出手段８３は、統合手段８２によって注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する。

Description

船舶検出システム、方法およびプログラム
　本発明は、合成開口レーダ画像から船舶を検出する船舶検出システム、船舶検出方法および船舶検出プログラムに関する。
　近年、違法漁業による環境破壊や資源の枯渇が世界的に問題視されている。
　違法漁業を抑止するために、船舶の識別符号、種類、位置、針路、速力、航海状態等の情報を船舶や地上基地局と相互通信する船舶自動識別装置（Automatic Identification System ：ＡＩＳ）と、合成開口レーダ（Synthetic Aperture Radar：ＳＡＲ）との組み合わせによる違法漁船監視が注目されている。ＳＡＲ画像に対して船舶検出処理を適用し、ＡＩＳとマッチングが取れない船舶を違法漁船とみなすことで、注目海域における違法漁業の実態を把握し、巡視船によるパトロール経路の最適化等につなげることが可能となる。
　非特許文献１には、適応閾値処理を用いた船舶検出が開示されている。適応閾値処理の考え方は非常にシンプルであり、適応閾値処理は、周辺の画素と比較して極端に明るい画素を船舶として検出する手法である。この手法は、周辺画素の統計的な解析に基づき、船舶として検出する画素の閾値を適切に設定することで実現される。適切な閾値の設定方法には、定誤警報確率（Constant False Alarm Rate ：CFAR）の考え方が用いられる。CFARでは、検出対象物以外に該当する周辺画素を背景画素とみなし、背景画素の画素値の分布を所定の確率密度関数にフィッティングする。そして、得られた確率密度関数の累積分布関数が所定の誤警報確率となる確率変数を閾値として用いる。確率密度関数としてはK-分布、一般化ガンマ分布等が用いられる。
非特許文献２には、CFARベースの手法として、Two Parameter CFAR（TP-CFAR ）やCell-Averaging CFAR (CA-CFAR )と呼称される手法が開示されている。この２つの手法は、画素値の分布をガウス分布と仮定し、閾値の算出を、局所平均画素値、局所画素値分散の算出結果に基づいて行う手法である。局所平均画素値および局所画素値分散は１画素あたり
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 の計算コストで算出できるため、TP-CFARとCA-CFARでは高速な処理が可能である。
　また、特許文献１には、入力画像データ中から船舶候補領域を抽出する画像処理システムが記載されている。特許文献１に記載の画像処理システムは、入力画像データ中から船舶候補として検出された画素を代表点とし、その代表点を囲む所定範囲のフレームを決定する。そして、その画像処理システムは、フレーム内部に存在する画素のうち所定閾値以上の画素値を有する画素群の第１の領域と、フレーム外部に存在する画素のうち所定閾値以上の画素値を有する画素群であってフレームと少なくとも１点で隣接し各画素が互いに隣接する第２の領域とを抽出する。そして、画像処理システムは、第１の領域と第２の領域とを結合して船舶候補領域を抽出する。
特開２００４－３０２５７２号公報
J. Martin-de-Nicolas, P. Jarabo-Amores, N. Rey-Maestre, D. Mata-Moya, J.L. Barcena-Humanes, "A NON-PARAMETRIC CFAR DETECTION BASED ON SAR SEA CLUTTER STATISTICAL MODELING," ICIP 2015, P.4426-4430 D.J. Crisp, "The State-of-the-Art in Ship Detection in Synthetic Aperture Radar Imagery," Intell., Surveillance and Reconnaissance Div., Inf. Sci. Lab., Def., Sci. Technol. Org., Edinburgh, S.A., Australia, May 2004, Res. Rep. DSTO-RR-0272.
　検出対象となる船舶の大きさは、小さいものでは１０ｍ、大きなものでは数百ｍにも達する。
　非特許文献１に開示されている船舶検出手法では１画素毎に比較を行うため、船舶の大きさによらない検出が可能である。しかし、一方で、１つの船舶が複数のパートに分割されて検出される問題がある。また、高波はレーダ波を反射しやすいので、高波に該当する画素は明るい画素になりやすい。そのため、非特許文献１に開示されている手法では、高波を船舶として誤検出しやすいという問題がある。
　また、非特許文献２に開示されている船舶検出手法では、局所的な平均や分散の算出において、注目画素周辺の複数の画素を用いて統合的に解析するため、１つの船舶が複数のパートに分割される問題については非特許文献１に記載された手法より頑健である。一方で、局所的な平均や分散を算出するためのセルサイズの設定等について煩雑なパラメータ設定が必要である点や、セルサイズによって検出できる船舶のサイズが限定されるという問題がある。
　そこで、本発明は、様々な大きさの船舶を安定的に検出することができる船舶検出システム、船舶検出方法および船舶検出プログラムを提供することを目的とする。
　本発明による船舶検出システムは、合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出手段と、注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合手段と、統合手段によって注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出手段とを備えることを特徴とする。
　本発明による船舶検出方法は、コンピュータが、合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出処理を実行し、注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合処理を実行し、統合処理で注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出処理を実行することを特徴とする。
　本発明による船舶検出プログラムは、コンピュータに、合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出処理、注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合処理、および、統合処理で注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出処理を実行させることを特徴とする。
　本発明によれば、様々な大きさの船舶を安定的に検出することができる。
本発明の第１の実施形態の船舶検出システムの例を示すブロック図である。 画像処理部の例を示すブロック図である。 船舶検出で用いられるセルの種類を示す説明図である。 第１の実施形態の画像処理部の処理経過の例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の画像処理部の例を示すブロック図である。 海面の画素値分布を一般化ガンマ分布でフィッティングした例を示す模式図である。 第２の実施形態の画像処理部の処理経過の例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の画像処理部の処理経過の例を示すフローチャートである。 各実施形態における船舶検出システムに係るコンピュータの構成例を示す概略ブロック図である。 本発明の船舶検出システムの概要を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、合成開口レーダ画像は、合成開口レーダによって得られた画像であり、以下、合成開口レーダ画像を、ＳＡＲ画像と記す。
実施形態１．
　図１は、本発明の第１の実施形態の船舶検出システムの例を示すブロック図である。第１の実施形態の船舶検出システムは、画像保持部１と、画像処理部２と、結果出力部３とを備える。
　画像保持部１は、例えば、合成開口レーダのアンテナが海面に電磁波を照射することによって得られたＳＡＲ画像のデータベースを保持する記憶装置である。なお、そのような記憶装置を含む情報処理装置と、画像処理部２とが、通信ネットワークを介して接続される構成であってもよい。画像保持部１から、ＳＡＲ画像が画像処理部２に入力される。
　画像処理部２は、画像保持部１から入力されるＳＡＲ画像の各画素の中から船舶に該当する画素を検出する処理を実行し、ＳＡＲ画像におけるその画素を示す情報を結果出力部３に出力する。
　結果出力部３は、例えば、船舶に該当する画素を船舶として表したＳＡＲ画像を出力する出力デバイスである。出力デバイスの態様は、ディスプレイ装置であっても、プリンタであってもよい。また、出力デバイスは、画像処理部２の処理結果を蓄積し、その処理結果を外部から読み出し可能な記憶媒体（例えば、ハードディスクやメモリカード）であってもよい。なお、そのような種々の態様の出力デバイスを含む情報処理装置と、画像処理部２とが、通信ネットワークを介して接続される構成であってもよい。
　図２は、画像処理部２の例を示すブロック図である。画像処理部２は、複数統計量算出部２００１と、船舶指標算出部２００２と、船舶候補画素抽出部２００３と、船舶候補統合部２００４と、船舶確率算出部２００５と、船舶検出部２００６とを備える。
　複数統計量算出部２００１は、画像保持部１から入力されるＳＡＲ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、複数の局所的な画素値統計量を算出する。具体的には、複数統計量算出部２００１は、注目画素毎に、注目画素を含むセルのセルサイズを変化させ、セルサイズ別に、画素値統計量を算出する。この結果、個々の注目画素に関して、それぞれ、複数の画素値統計量が得られる。複数統計量算出部２００１は、注目画素毎に算出した複数の画素値統計量を、船舶指標算出部２００２に出力する。
　なお、セルサイズを、ウィンドウサイズと称することもできる。
　船舶指標算出部２００２は、注目画素毎に、注目画素に関して算出された複数の画素値統計量を用いて、注目画素が船舶に該当している確からしさを示す船舶指標値を算出する。このとき、船舶指標算出部２００２は、個々の注目画素に関して、それぞれ、船舶指標値を複数、算出する。船舶指標算出部２００２は、注目画素毎に算出した複数の船舶指標値を、船舶候補画素抽出部２００３に出力する。
　船舶候補画素抽出部２００３は、注目画素毎に、注目画素に関して算出された複数の船舶指標値と、所定の閾値とを比較することによって、注目画素が、船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する。船舶候補画素抽出部２００３は、船舶指標値が所定の閾値よりも大きい場合、注目画素が船舶候補画素であると判定する。１つの注目画素に関して複数の船舶指標値が算出されているので、その注目画素は、船舶指標値によって、船舶候補画素であると判定されたり、船舶候補画素でないと判定されたりする。すなわち、１つの注目画素に関して、複数の判定結果が得られる。船舶候補画素抽出部２００３は、注目画素毎に得た複数の判定結果を、船舶候補統合部２００４に出力する。
　船舶候補統合部２００４は、注目画素毎に、注目画素に関して得られた複数の判定結果を統合する。具体的には、船舶候補統合部２００４は、注目画素毎に、注目画素が船舶候補画素であると判定された回数を計数する。以下、この計数結果を、船舶候補判定回数と記す。船舶候補判定回数は、注目画素毎に得られる。船舶候補統合部２００４は、注目画素毎に求めた船舶候補判定回数を、船舶確率算出部２００５に出力する。
　船舶確率算出部２００５は、注目画素毎に、船舶候補判定回数に基づいて、注目画素が船舶由来の画素である確率（以下、船舶確率と記す。）を算出する。船舶確率算出部２００５は、注目画素毎に算出した船舶確率を、船舶検出部２００６に出力する。
　船舶検出部２００６は、注目画素毎に、船舶確率と所定の閾値とを比較し、船舶確率が所定の閾値以上となっている注目画素を、船舶に該当する画素（以下、船舶画素と記す。）として検出する。船舶検出部２００６は、ＳＡＲ画像中の船舶画素を示す情報を、結果出力部３に出力する。
　以下、複数統計量算出部２００１、船舶指標算出部２００２、船舶候補画素抽出部２００３、船舶候補統合部２００４、船舶確率算出部２００５および船舶検出部２００６について、より詳細に説明する。
　まず、複数統計量算出部２００１について説明する。入力されたＳＡＲ画像をS とする。また、ＳＡＲ画像S において、注目画素の位置を(x,y) としたときに、その注目画素の画素値をS(x,y)と記す。
　前述のように、複数統計量算出部２００１は、注目画素毎に、注目画素を含むセルのセルサイズを変化させ、セルサイズ別に、画素値統計量を算出する。ここで、複数統計量算出部２００１は、１つのセルサイズに応じた画素値統計量を算出する場合、局所的な画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理を、そのセルサイズに適用することによって、画素値統計量を算出する。このボックスフィルタ処理を以下に示す。ここでは、セルが正方形であるものとし、正方形のセルに応じたボックスフィルタ処理を示す。セルサイズをセルの一辺の長さ（一辺に相当する画素の個数）で表し、セルサイズをwiとする。さらに、wi’=(wi-1)/2とする。この場合、注目画素の位置(x,y) における局所的な画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理は、以下に示す式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　複数統計量算出部２００１は、位置(x,y) の注目画素に関して、セルサイズ毎に、式（１）の計算によって、画素値統計量Ui(x,y) を算出する。複数統計量算出部２００１は、他の注目画素に関しても、それぞれ、同様の処理を行う。
　なお、この時点では、後段の処理を考慮して、複数統計量算出部２００１は、正規化処理を行わない。また、本実施形態では、セルを正方形とする場合を例にして説明するが、セルは正方形でなくてもよい。
　セルサイズは、ユーザによって指定されてもよい。
　あるいは、複数統計量算出部２００１が、検出対象の船舶の大きさに関する情報を用いて、複数のセルサイズを算出してもよい。以下、セルサイズの算出例を示す。セルの数（セルサイズの数）をN とする。また、検出対象の船舶の最大長をLmaxとし、検出対象の船舶の最小長をLminとする。また、入力されるＳＡＲ画像の地表分解能をR とする。N ，Lmax，Lmin，R の値は、予め与えられているものとする。この場合、複数統計量算出部２００１は、以下に示す式（２）、式（３）および式（４）の計算によって、複数のセルサイズを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、wiは奇数となることが好ましいため、複数統計量算出部２００１は、式（４）で得られたwiを最近傍の奇数値に丸める。また、複数統計量算出部２００１によって算出されたセルサイズと、ユーザによって指定されたセルサイズとを組み合わせてもよい。また、複数統計量算出部２００１によって算出されたN 個のセルサイズに加えて、さらに、大きいセルサイズを追加してもよい。
　また、複数統計量算出部２００１は、画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理をセルサイズに適用することによって、セルサイズに応じた画素値特徴量を算出してもよい。画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理は、以下に示す式（５）で表される。すなわち、複数統計量算出部２００１は、以下に示す式（５）の計算によって、セルサイズに応じた画素値特徴量を算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　複数統計量算出部２００１は、位置(x,y) の注目画素に関して、セルサイズ毎に、式（５）の計算によって、画素値統計量Vi(x,y) を算出してもよい。この場合、複数統計量算出部２００１は、他の注目画素に関しても、それぞれ、同様の処理を行う。
　なお、この時点では、後段の処理を考慮して、複数統計量算出部２００１は、セルの画素数で除算する正規化処理や、平均値の二乗を減算する処理を行わない。
　また、既に説明したように、wi’=(wi-1)/2である。
　次に、船舶指標算出部２００２について説明する。前述のように、船舶指標算出部２００２は、個々の注目画素に関して、それぞれ、船舶指標値を複数、算出する。
　図３は、船舶検出で用いられるセルの種類を示す説明図である。図３では、船舶５５を写したＳＡＲ画像５０内における目標セル５１、ガードセル５２および背景セル５３を示す。目標セル５１は、注目画素（図３において図示略）を含むセルである。背景セル５３３は、目標セルの周辺画素を含むセルである。ガードセル５２は、背景セル５３と目標セル５１との間の領域に該当するセルである。ガードセル５２は、目標セル５１から検出対象物がはみ出ることを考慮し、周辺画素の解析が検出対象物によって劣化されないようにするために設定される。
　ここでは、目標セル５１、ガードセル５２および背景セル５３の外縁が正方形であるものとして説明する。また、目標セル５１、ガードセル５２および背景セル５３それぞれのセルサイズを、外縁となる正方形の一辺の長さ（一辺に相当する画素の個数）で表すものとする。以下、目標セル５１のセルサイズをwtarと表し、ガードセル５２のセルサイズをwgrdと表し、背景セル５３のセルサイズをwbgrと表す。
　船舶指標算出部２００２は、注目画素に関して複数のセルサイズに応じて算出された画素値統計量を用いて、目標セル５１の画素値統計量、および、背景セル５３の画素値統計量を算出する。本実施形態では、船舶指標算出部２００２は、目標セル５１の画素値統計量、および、背景セル５３の画素値統計量として、平均画素値を算出する。また、船舶指標算出部２００２は、背景セル５３の画素値統計量として、平均画素値に加え、画素値の分散値を算出してもよい。
　目標セル５１のセルサイズに対応する、画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理の結果（式（１）の計算結果）を、Utarとする。同様に、ガードセル５２のセルサイズに対応する式（１）の計算結果を、Ugrdとする。同様に、背景セル５３のセルサイズに対応する式（１）の計算結果を、Ubgrとする。
　また、ガードセル５２のセルサイズに対応する、画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理の結果（式（５）の計算結果）を、Vgrdとする。同様に、背景セル５３のセルサイズに対応する式（５）の計算結果を、Vbgrとする。
　船舶指標算出部２００２は、目標セル５１の画素値統計量（具体的には、目標セル５１の平均画素値μtar）を以下に示す式（６）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　船舶指標算出部２００２は、背景セル５３の画素値統計量（具体的には、背景セル５３の平均画素値μbgr）を以下に示す式（７）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、背景セル５３の画素値統計量として、画素値の分散値も算出する場合、船舶指標算出部２００２は、背景セル５３の画素値の分散値σbgr 2を、以下に示す式（８）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　船舶指標算出部２００２は、上記のように算出した目標セル５１の平均画素値μtar、および、背景セル５３の平均画素値μbgrを用いて（さらに背景セル５３の画素値の分散値σbgr 2も用いてもよい。）、注目画素における船舶指標値を算出する。
　船舶指標値としてCA-CFAR（Cell-Averaging CFAR）を用いる場合、船舶指標算出部２００２は、船舶指標値ICA-CFARを、ICA-CFAR＝μtar／μbgrの計算によって算出する。
　また、船舶指標値としてTP-CFAR （Two Parameter CFAR）を用いる場合、船舶指標算出部２００２は、船舶指標値ITP-CFARを、ITP-CFAR＝（μtar－μbgr）／σbgrの計算によって算出する。
　船舶指標算出部２００２は、１つの注目セルに関して、目標セル５１のセルサイズおよびガードセル５２のセルサイズを変化させながら、上記の処理を繰り返し、M 個の船舶指標値ICA-CFAR(h)，h=1,2,・・・,M、または、ITP-CFAR(h)，h=1,2,・・・,Mを算出する。このとき、背景セル５３のセルサイズは一定の値に定めてもよいし、目標セル５１やガードセル５２のセルサイズと同様に変更してもよい。h は、目標セル５１のセルサイズとガードセル５２のセルサイズとの組合せのインデックス番号である。ここでは、目標セル５１のセルサイズとガードセル５２のセルサイズとの組合せの数をM としている。
　船舶指標算出部２００２は、M 個の船舶指標値を算出する処理を、個々の注目画素毎に行う。
　また、船舶指標算出部２００２は、上記の処理において、ICA-CFAR(h)，h=1,2,・・・,M、と、ITP-CFAR(h)，h=1,2,・・・,Mの両方を算出してもよい。
　次に、船舶候補画素抽出部２００３について説明する。前述のように、船舶候補画素抽出部２００３は、注目画素毎に、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する。船舶候補画素抽出部２００３は、注目画素毎に、複数の判定結果を得る。
　まず、船舶指標算出部２００２が、注目画素毎に、ICA-CFAR(h)，h=1,2,・・・,Mを算出した場合について説明する。注目画素の位置を(x,y) としたときに、その注目画素の船舶指標値をICA-CFAR(h)(x,y)と記すこととする。また、位置 (x,y)に対応する画素であって、注目画素が船舶候補画素であるか否かに応じた２値の画素値で表される画素を、OCA-CFAR(h)(x,y)と記す。船舶候補画素抽出部２００３は、船舶指標値ICA-CFAR(h) が所定の閾値よりも大きい場合に、注目画素が船舶候補画素であると判定し、船舶指標値ICA-CFAR(h) が所定の閾値以下である場合に、注目画素が船舶候補画素でないと判定する。所定の閾値をτCA-CFAR とする。具体的には、船舶候補画素抽出部２００３は、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、以下に示す式（９）によって、OCA-CFAR(h)(x,y)の値を定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　船舶候補画素抽出部２００３は、この処理を個々の注目画素毎に行う。OCA-CFAR(h)(x,y)=1であるということは、注目画素が船舶候補画素であるという判定結果を意味する。また、OCA-CFAR(h)(x,y)=0であるということは、注目画素が船舶候補画素であるという判定結果を意味する。OCA-CFAR(h)(x,y)は、１つの注目画素に関して、M 個得られる。
　h が共通の値である各位置のOCA-CFAR(h)(x,y)の集合は、船舶候補画素を１で表し、船舶候補画素でない画素を０で表した２値画像となる。
　次に、船舶指標算出部２００２が、注目画素毎に、ITP-CFAR(h)，h=1,2,・・・,Mを算出した場合について説明する。注目画素の位置を(x,y) としたときに、その注目画素の船舶指標値をITP-CFAR(h)(x,y)と記すこととする。また、位置 (x,y)に対応する画素であって、注目画素が船舶候補画素であるか否かに応じた２値の画素値で表される画素を、OTP-CFAR(h)(x,y)と記す。船舶候補画素抽出部２００３は、船舶指標値ITP-CFAR(h) が所定の閾値よりも大きい場合に、注目画素が船舶候補画素であると判定し、船舶指標値ITP-CFAR(h) が所定の閾値以下である場合に、注目画素が船舶候補画素でないと判定する。所定の閾値をτTP-CFAR とする。具体的には、船舶候補画素抽出部２００３は、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、以下に示す式（１０）によって、OTP-CFAR(h)(x,y)の値を定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　船舶候補画素抽出部２００３は、この処理を個々の注目画素毎に行う。OTP-CFAR(h)(x,y)=1であるということは、注目画素が船舶候補画素であるという判定結果を意味する。また、OTP-CFAR(h)(x,y)=0であるということは、注目画素が船舶候補画素であるという判定結果を意味する。OTP-CFAR(h)(x,y)は、１つの注目画素に関して、M 個得られる。
　h が共通の値である各位置のOTP-CFAR(h)(x,y)の集合は、船舶候補画素を１で表し、船舶候補画素でない画素を０で表した２値画像となる。
　上記の処理において、船舶候補画素抽出部２００３は、閾値τCA-CFAR やτTP-CFAR を固定値としてもよいし、h 毎に変化させてもよい。
　次に、船舶候補統合部２００４について説明する。前述のように、船舶候補統合部２００４は、注目画素毎に、注目画素に関して得られた複数の判定結果を統合する。具体的には、船舶候補統合部２００４は、注目画素毎に、注目画素が船舶候補画素であると判定された回数を計数する。この計数結果を、船舶候補判定回数と記す。
　まず、船舶候補画素抽出部２００３が、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、OCA-CFAR(h)(x,y)の値を定めた場合について説明する。この場合、船舶候補統合部２００４は、船舶候補判定回数C を、以下に示す式（１１）の計算によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　船舶候補統合部２００４は、式（１１）によって船舶候補判定回数C を求める処理を、注目画素毎に行う。
　船舶候補画素抽出部２００３が、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、OTP-CFAR(h)(x,y)の値を定めた場合についても同様である。すなわち、船舶候補統合部２００４は、船舶候補判定回数C を、以下に示す式（１２）の計算によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　船舶候補統合部２００４は、式（１２）によって船舶候補判定回数C を求める処理を、注目画素毎に行う。
　なお、船舶候補画素抽出部２００３が、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、OCA-CFAR(h)(x,y)の値と、OTP-CFAR(h)(x,y)の値の両方を定めた場合には、船舶候補統合部２００４は、船舶候補判定回数C を、以下に示す式（１３）の計算によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　この場合にも、船舶候補統合部２００４は、式（１３）によって船舶候補判定回数C を求める処理を、注目画素毎に行う。
　次に、船舶確率算出部２００５について説明する。前述のように、船舶確率算出部２００５は、注目画素毎に、船舶候補判定回数に基づいて、注目画素が船舶由来の画素である確率（船舶確率）を算出する。
　船舶確率算出部２００５は、船舶候補統合部２００４によって得られた船舶候補判定回数C を、M （目標セル５１のセルサイズとガードセル５２のセルサイズとの組合せの数）を用いて正規化することによって、船舶確率を算出する。
　例えば、船舶候補統合部２００４が式（１１）または式（１２）を用いて船舶候補判定回数C を算出したとする。この場合、船舶確率算出部２００５は、船舶確率P を、P=C/M の計算によって求める。船舶確率算出部２００５は、船舶確率P を算出する処理を、注目画素毎に実行する。
　また、例えば、船舶候補統合部２００４が式（１３）を用いて船舶候補判定回数C を算出したとする。この場合、船舶確率算出部２００５は、船舶確率P を、P=C/(2M)の計算によって求める。この場合も、船舶確率算出部２００５は、船舶確率P を算出する処理を、注目画素毎に実行する。
　なお、１つの船舶が複数のパートに分割されて検出される問題は、CA-CFAR やTP-CFAR ベースの手法を用いることで改善される。この問題は、カーネル密度推定により、局所的な船舶確率を統合して解析することでさらに改善することができる。船舶確率算出部２００５は、カーネル密度推定を行う場合には、船舶確率P に対して、所定のガウスカーネルG を用いて、P’=G*Pという畳み込み演算を適用し、この演算によってえられたP’を船舶検出部２００６に出力する。
　次に、船舶検出部２００６について説明する。前述のように、船舶検出部２００６は、注目画素毎に、船舶確率と所定の閾値とを比較し、船舶確率が所定の閾値以上となっている注目画素を、船舶に該当する画素（船舶画素）として検出する。
　位置 (x,y)に対応する画素であって、注目画素が船舶画素であるか否かに応じた２値の画素値で表される画素を、Oship(x,y)と記すこととする。船舶検出部２００６は、船舶確率P が所定の閾値以上である場合に、注目画素が船舶画素であると判定し、船舶確率P が所定の閾値未満である場合に、注目画素が船舶画素でないと判定する。この所定の閾値を、τshipとする。船舶検出部２００６は、以下に示す式（１４）によって、Oship(x,y)の値を求める
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　船舶検出部２００６は、この処理を個々の注目画素毎に行う。Oship(x,y)=1であるということは、注目画素が船舶画素であるという判定結果を意味する。Oship(x,y)=0であるということは、注目画素が船舶画素でないという判定結果を意味する。従って、船舶検出部２００６は、Oship(x,y)=1となった位置の注目画素を、船舶画素として検出すればよい。
　なお、上記の閾値τshipについては、単純な多数決ルールに従うとするなら、τship=0.5としてよい。また、ユーザがτshipを微調整してもよい。また、船舶確率が上記のカーネル密度推定を適用して得られたのであれば、ガウスカーネルG の中心係数Gcを用いて、τship=0.5*Gc と補正してもよい。
　また、船舶検出部２００６は、船舶画素の検出の後処理として、船舶画素の連結性に基づいて、船舶画素のかたまり（クラスタ）毎に、一意にラベルを与える処理を行ってもよい。さらに、船舶検出部２００６は、所定範囲内の大きさに該当しないクラスタを、船舶検出の結果から除外してもよい。また、ＳＡＲ画像には地理情報が付随していることが多いため、船舶検出部２００６は、ＳＡＲ画像に写された領域内の陸域データを参照し、船舶画素として検出された画素の位置が陸域に該当する場合には、その船舶画素を検出結果から除外してもよい。この場合、ＳＡＲ画像に写された領域内の陸域データは、別途、船舶検出部２００６に入力しておけばよい。
　複数統計量算出部２００１と、船舶指標算出部２００２と、船舶候補画素抽出部２００３と、船舶候補統合部２００４と、船舶確率算出部２００５と、船舶検出部２００６とを含む画像処理部２は、例えば、船舶検出プログラムに従って動作するコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit ）によって実現される。この場合、例えば、ＣＰＵが、コンピュータのプログラム記憶装置等のプログラム記録媒体から船舶検出プログラムを読み込み、船舶検出プログラムに従って、複数統計量算出部２００１と、船舶指標算出部２００２と、船舶候補画素抽出部２００３と、船舶候補統合部２００４と、船舶確率算出部２００５と、船舶検出部２００６とを含む画像処理部２として動作すればよい。
　次に、処理経過について説明する。図４は、第１の実施形態の画像処理部２の処理経過の例を示すフローチャートである。なお、既に説明した事項については、適宜、説明を省略する。
　まず、複数統計量算出部２００１が、入力されたＳＡＲ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素として、注目画素毎に、注目画素を含むセルのセルサイズを変化させ、セルサイズ別に、画素値統計量を算出する（ステップＳ１）。この結果、個々の注目画素に関して、それぞれ、複数の画素値統計量が得られる。
　次に、船舶指標算出部２００２が、目標セルのセルサイズおよびガードセルのセルサイズを変化させながら、ステップＳ１で得られた画素値統計量に基づいて、複数の船舶指標値を算出する。船舶指標算出部２００２は、この処理を注目画素毎に行う（ステップＳ２）。
　次に、船舶候補画素抽出部２００３が、注目画素毎に、ステップＳ２で得られたそれぞれの船舶指標値に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する（ステップＳ３）。この結果、注目画素毎に、複数の判定結果が得られる。
　次に、船舶候補統合部２００４が、注目画素毎に、注目画素が船舶候補画素であると判定された回数を計数する（ステップＳ４）。
　次に、船舶確率算出部２００５が、注目画素毎に、ステップＳ４で得られた計数結果（船舶候補回数）を、目標セルのセルサイズおよびガードセルのセルサイズの組合せの数M で除算することによって、船舶確率を算出する（ステップＳ５）。
　次に、船舶検出部２００６が、注目画素毎に、船舶確率を所定の閾値τshipとを比較することによって、船舶画素を検出する（ステップＳ６）。なお、船舶検出部２００６は、ＳＡＲ画像中の船舶画素を示す情報（例えば、ＳＡＲ画像中の船舶画素の位置を示す情報）を、結果出力部３に出力する。
　船舶検出部２００６の処理が終了すると、画像処理部２の処理が終了する。
　結果出力部３は、例えば、船舶に該当する画素を船舶として強調表示したＳＡＲ画像を出力する。ただし、結果出力部３による出力態様は、本例に限定されない。
　本実施形態によれば、画像処理部２は、目標セルのセルサイズおよびガードセルのセルサイズの組合せ毎に、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する。そして、画像処理部２は、注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する。そして、画像処理部２は、注目画素毎に得られた統合結果（船舶候補回数）に基づいて、船舶画素を検出する。従って、あるセルサイズのセルで生じ得る検出漏れや誤検出を、他のセルサイズでカバーすることができる。従って、本実施形態によれば、ＳＡＲ画像から、様々な大きさの船舶を安定的に検出することができる。
実施形態２．
　第１の実施形態では、船舶指標値ICA-CFARや船舶指標値ITP-CFARを算出する過程において、背景セルの画素値統計量を安定的に求めるために、背景セル５３のセルサイズを可能な限り大きくすることが好ましい。また、背景セルには、海面に該当する画素のみが含まれることが理想であるが、背景セルのセルサイズを無作為に大きくすると、背景セルに、注目画素によって検出しようとする船舶とは異なる船舶に該当する画素が含まれる可能性が増加する。背景セルに、そのような画素が含まれると、背景セルの画素値統計量の安定的な算出が困難になり、船舶検出性能が低下する。
　第２の実施形態の船舶検出システムは、第１の実施形態の船舶検出システムよりも、安定的な船舶の検出を可能とする。以下、第２の実施形態の船舶検出システムについて説明する。
　なお、目標セル５１、ガードセル５２および背景セル５３（図３参照）は、第１の実施形態における目標セル５１、ガードセル５２および背景セル５３と同様である。
　本発明の第２の実施形態の船舶検出システムは、第１の実施形態と同様に、図１に示すように表すことができる。第２の実施形態における画像保持部１および結果出力部３（図１参照）は、第１の実施形態における画像保持部１および結果出力部３と同様である。
　また、第２の実施形態における画像処理部２は、画像保持部１から入力されるＳＡＲ画像の各画素の中から船舶に該当する画素を検出する処理を実行し、ＳＡＲ画像におけるその画素を示す情報を結果出力部３に出力する。この点は、第１の実施形態と同様である。ただし、画像処理部２に含まれる要素やその動作は、一部、第１の実施形態とは異なる。以下、第２の実施形態の画像処理部２について説明する。
　図５は、第２の実施形態の画像処理部２の例を示すブロック図である。第２の実施形態の画像処理部２は、ブロック化部４００１と、閾値算出部４００２と、第１船舶候補画素抽出部４００３と、ブロック統合部４００４と、複数統計量算出部４００５と、船舶指標算出部４００６と、第２船舶候補画素抽出部４００７と、船舶候補統合部４００８と、船舶確率算出部４００９と、船舶検出部２００６とを備える。
　船舶検出部２００６は、第１の実施形態の船舶検出部２００６（図２参照）と同様であり、詳細な説明を省略する。
　ブロック化部４００１は、入力されたＳＡＲ画像を所定の大きさのブロックに分割する。ブロック化部４００１は、分割によって得られた各ブロックを閾値算出部４００２および第１船舶候補画素抽出部４００３に出力する。分割によって得られた個々のブロックは、分割された画像であり、ブロック画像と称することもできる。
　閾値算出部４００２は、画素値に応じて画素が船舶候補画素であるか否かを判定するための閾値を、ブロック毎に算出する。従って、ブロック毎に閾値が得られる。閾値算出部４００２は、個々のブロックの閾値を、それぞれ、海面における電磁波の散乱モデル（電磁波の海面散乱モデル）に基づいて算出する。閾値算出部４００２は、ブロック毎に算出した閾値を第１船舶候補画素抽出部４００３に出力する。閾値算出部４００２によって算出された各閾値は、第１船舶候補画素抽出部４００３によって用いられる。
　第１船舶候補画素抽出部４００３は、ブロック毎に、ブロック内の個々の画素が船舶候補画素であるか否かを、ブロックに対応する閾値を用いて判定する。そして、第１船舶候補画素抽出部４００３は、ブロック毎に、船舶候補画素であると判定された画素の画素値を１とし、船舶候補画素でないと判定された画素の画素値を０とする画像データを生成する。画像データの各画素は、ブロックの各画素に対応する。この画像データは、ブロック毎に得られる。第１船舶候補画素抽出部４００３は、ブロック毎に生成した画像データをブロック統合部４００４に出力する。
　以下、第１船舶候補画素抽出部４００３によって船舶候補画素であると判定された画素を、第１の船舶候補画素と記す場合がある。
　ブロック統合部４００４は、ブロック毎に生成された画像データを統合することによって、１枚の画像を生成する。この画像において、船舶候補画素であると判定された画素の画素値は１であり、船舶候補画素でないと判定された画素の画素値は０である。従って、この画像は、船舶候補画素（第１の船舶候補画素）の抽出結果を表わしているということができる。また、この画像の各画素は、入力されたＳＡＲ画像の各画素に対応する。ブロック統合部４００４は、生成した画像（以下、統合画像と記す。）を、複数統計量算出部４００５および船舶候補統合部４００８に出力する。
　複数統計量算出部４００５は、入力されるＳＡＲ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、複数の局所的な画素値統計量を算出する。具体的には、複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、注目画素を含むセルのセルサイズを変化させ、セルサイズ別に、画素値統計量を算出する。この結果、個々の注目画素に関して、それぞれ、複数の画素値統計量が得られる。複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に算出した複数の画素値統計量を、船舶指標算出部４００６に出力する。
　すなわち、複数統計量算出部４００５は、第１の実施形態における複数統計量算出部２００１（図２参照）と同様の動作を行う。ただし、背景セル５３のセルサイズに該当するセルサイズ（一番大きなセルサイズ）、および、ガードセル５２のセルサイズに該当するセルサイズに関しては、画素値統計量の算出方法が、第１の実施形態と異なる。この画素値統計量の算出方法については、後述する。その他のセルサイズ（すなわち、目標セル５１のセルサイズに該当するセルサイズ）に関して画素値統計量を算出する方法は、第１の実施形態における画素値統計量の算出方法と同様である。
　船舶指標算出部４００６は、注目画素毎に、注目画素に関して算出された複数の画素値統計量を用いて、注目画素が船舶に該当している確からしさを示す船舶指標値を算出する。このとき、船舶指標算出部４００６は、個々の注目画素に関して、それぞれ、船舶指標値を複数、算出する。船舶指標算出部４００６は、注目画素毎に算出した複数の船舶指標値を、第２船舶候補画素抽出部４００７に出力する。
　第２船舶候補画素抽出部４００７は、第１の実施形態の船舶候補画素抽出部２００３（図２参照）と同様の動作を行う。すなわち、第２船舶候補画素抽出部４００７は、注目画素毎に、注目画素が船舶候補画素であるか否かの判定結果を複数得る。なお、第２船舶候補画素抽出部４００７は、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する際、第１の実施形態と同様に、所定の閾値を用いる。閾値算出部４００２によってブロック毎に算出された閾値は、第２船舶候補画素抽出部４００７の処理では用いられない。第２船舶候補画素抽出部４００７は、注目画素毎に得た複数の判定結果を、船舶候補統合部４００８に出力する。第２船舶候補画素抽出部４００７によって、船舶候補画素であると判定された画素を、第１の船舶候補画素と区別して、第２の船舶候補画素と記す場合がある。第２船舶候補画素抽出部４００７の動作は、第１の実施形態の船舶候補画素抽出部２００３と同様であるので、詳細な説明を省略する。
　船舶候補統合部４００８は、注目画素毎に、注目画素に関して得られた複数の判定結果を統合する。具体的には、船舶候補統合部４００８は、注目画素毎に、注目画素が第２の船舶候補画素であると判定された回数を計数し、その計数結果と、その注目画素が第１の船舶候補画素であると判定された回数とを合算する。第２の実施形態では、この合算結果を、船舶候補判定回数と記す。船舶候補判定回数は、注目画素毎に得られる。船舶候補統合部４００８は、注目画素毎に求めた船舶候補判定回数を、船舶確率算出部４００９に出力する。
　船舶確率算出部４００９は、注目画素毎に、船舶候補判定回数に基づいて、注目画素が船舶由来の画素である確率（船舶確率）を算出する。船舶確率算出部４００９は、注目画素毎に算出した船舶確率を、船舶検出部２００６に出力する。
　以下、閾値算出部４００２、第１船舶候補画素抽出部４００３、複数統計量算出部４００５、船舶指標算出部４００６、船舶候補統合部４００８および船舶確率算出部４００９について、より詳細に説明する。
　まず、閾値算出部４００２について説明する。前述のように、閾値算出部４００２は、ブロック毎に、海面における電磁波の散乱モデルに基づいて、閾値を算出する。この閾値は、画素が船舶候補画素（第１の船舶候補画素）であるか否かを判定するために用いられる閾値である。
　ＳＡＲ画像上の海面における画素値の分布は一般化ガンマ分布に従うことが知られている。そこで、一般化ガンマ分布の確率密度関数をfG-Gammaとし、所定の誤警報確率をPFA とすると、以下に示す式（１５）を満たす閾値τを算出すれば、その閾値τは、誤警報確率をPFA を期待できる閾値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　すなわち、閾値算出部４００２は、ブロック毎に、式（１５）を満たす閾値を算出する。ｊ番目のブロックに関して算出される閾値をτj とする。
　また、一般化ガンマ分布の確率密度関数fPDFは、以下の式（１６）に示すように定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　各パラメータk ，σ，νは、参考文献１に示されるように、N 個の観測データ{xi}，i ∈[1,N] から、以下の式（１７）に示す式で推定される。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　なお、sgn(・) は、符号を表わす関数を表わす。Ψ(・)は、ディガンマ関数を表わす。Ψ(m,・)は、ポリガンマ関数を表わす。
［参考文献］
　Heng-Chao Li, Wen Hong, Yi-Rong Wu, Ping-Zhi Fan, “On the Empirical-Statistical Modeling of SAR Images With Generalized Gamma Distribution,” IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN SIGNAL PROCESSING, VOL.5, NO.3, JUNE 2011
　海面の画素値分布を一般化ガンマ分布でフィッティングした例を、図６に示す。
　なお、海面における電磁波の散乱モデル（電磁波の海面散乱モデル）に基づいて閾値を算出する際に用いる分布は、一般化ガンマ分布に限定されず、K-分布やワイブル分布等の他の分布を用いてもよい。
　次に、第１船舶候補画素抽出部４００３について説明する。前述のように、第１船舶候補画素抽出部４００３は、ブロック毎に、ブロック内の個々の画素が船舶候補画素であるか否かを、ブロックに対応する閾値を用いて判定する。各ブロックは、ブロック化部４００１がＳＡＲ画像を分割することによって得られたものである。ブロックに対応する閾値は、閾値算出部４００２によってブロック毎に算出された閾値である。
　ｊ番目のブロックをBjとし、ｊ番目のブロックに対応する閾値をτj とする。また、位置 (x,y)に対応する画素であって、その画素に対応するブロック内の画素が船舶候補画素であるか否かに応じた２値の画素値で表される画素を、OG-Gamma(j)(x,y)と記す。ｊは、そのブロックのインデックス番号である。また、位置 (x,y)に対応するブロック内の画素の画素値をBj(x,y) と記す。第１船舶候補画素抽出部４００３は、位置 (x,y)に対応するブロック内の画素の画素値Bj(x,y) がそのブロックに対応する閾値τj よりも大きければ、その画素が船舶候補画素であると判定する。また、第１船舶候補画素抽出部４００３は、位置 (x,y)に対応するブロック内の画素の画素値Bj(x,y) がそのブロックに対応する閾値τj 以下であれば、その画素が船舶候補画素でないと判定する。具体的には、第１船舶候補画素抽出部４００３は、以下に示す式（１８）によって、OG-Gamma(j)(x,y)の値を定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　第１船舶候補画素抽出部４００３は、この処理を、個々のブロックの個々の画素毎に行い、ブロック毎に、OG-Gamma(j)(x,y)の集合をまとめる。
　１つのブロックに関して得られたOG-Gamma(j)(x,y)の集合は、船舶候補画素を１で表し、船舶候補画素でない画素を０で表した２値画像となる。そして、１つのブロックに関して得られたOG-Gamma(j)(x,y)の集合が、前述の画像データである。
　第１船舶候補画素抽出部４００３の処理によって、ブロック毎に、船舶候補画素を１で表し、船舶候補画素でない画素を０で表した２値画像（画像データ）が得られる。
　前述のように、ブロック統合部４００４は、ブロック毎に生成された画像データを統合することによって、１枚の画像（統合画像）を生成する。この画像において、船舶候補画素であると判定された画素の画素値は１であり、船舶候補画素でないと判定された画素の画素値は０である。
　次に、複数統計量算出部４００５について説明する。前述のように、複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、注目画素を含むセルのセルサイズを変化させ、セルサイズ別に、画素値統計量を算出する。この結果、個々の注目画素に関して、それぞれ、複数の画素値統計量が得られる。
　背景セル５３のセルサイズに該当するセルサイズ（一番大きなセルサイズ）、および、ガードセル５２のセルサイズに該当するセルサイズ以外のセルサイズに関して画素値統計量を算出する方法は、第１の実施形態における画素値統計量の算出方法と同様である。換言すれば、目標セル５１のセルサイズに該当するセルサイズに関して画素値統計量を算出する方法は、第１の実施形態における画素値統計量の算出方法と同様である。すなわち、複数統計量算出部４００５は、セルサイズ別に、式（１）や式（５）によって画素値統計量を算出する処理を、注目画素毎に行えばよい。
　複数統計量算出部４００５が、背景セル５３のセルサイズに該当するセルサイズに応じた画素値統計量や、ガードセル５２のセルサイズに該当するセルサイズに応じた画素値統計量を算出する処理について説明する。
統合画像における位置(x,y) の画素の画素値をOG-Gamma(x,y) と記す。また、背景セル５３のセルサイズに該当するセルサイズをwbgrと表す。さらに、wbgr’=(wbgr-1)/2とする。同様に、ガードセル５２のセルサイズに該当するセルサイズをwgrdと表す。さらに、wgrd’=(wgrd-1)/2とする。
　複数統計量算出部４００５は、セルサイズwbgrに対応する画素値統計量を、局所的な画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理によって算出する場合、以下に示す式（１９ａ）の計算によって画素値統計量Ubgrを算出する。また、複数統計量算出部４００５は、セルサイズwgrdに対応する画素値統計量を、局所的な画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理によって算出する場合、以下に示す式（１９ｂ）の計算によって画素値統計量Ugrdを算出する。なお、注目画素の位置を(x,y) とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、セルサイズwbgrに対応する画素値統計量Ubgrを式（１９ａ）の計算によって算出する。また、複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、セルサイズwgrdに対応する画素値統計量Ugrdを式（１９ｂ）の計算によって算出する。
　また、複数統計量算出部４００５は、セルサイズwbgrに対応する画素値統計量を、画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理によって算出してもよい。この場合、複数統計量算出部４００５は、以下に示す式（２０ａ）の計算によって画素値統計量Vbgrを算出する。また、複数統計量算出部４００５は、セルサイズwgrdに対応する画素値統計量を、画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理によって算出する場合、以下に示す式（２０ｂ）の計算によって画素値統計量Vgrdを算出する。なお、注目画素の位置を(x,y) とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、セルサイズwbgrに対応する画素値統計量Vbgrを式（２０ａ）の計算によって算出する。また、複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、セルサイズwgrdに対応する画素値統計量Vgrdを式（２０ｂ）の計算によって算出する。
　また、セルサイズwbgrに対応するフィルタ処理結果の正規化項をωbgr とする。複数統計量算出部４００５は、注目画素における上記の正規化項ωbgr を、以下に示す式（２１ａ）の計算によって算出する。また、セルサイズwgrdに対応するフィルタ処理結果の正規化項をωgrd とする。複数統計量算出部４００５は、注目画素における上記の正規化項ωgrd を、以下に示す式（２１ｂ）の計算によって算出する。なお、注目画素の位置を(x,y) とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、正規化項ωbgr を式（２１ａ）の計算によって算出する。また、複数統計量算出部４００５は、注目画素毎に、正規化項ωgrd を式（２１ｂ）の計算によって算出する。
　次に、船舶指標算出部４００６について説明する。前述のように、船舶指標算出部４００６は、注目画素毎に、注目画素に関して算出された複数の画素値統計量を用いて、船舶指標値を算出する。このとき、船舶指標算出部４００６は、個々の注目画素に関して、それぞれ、船舶指標値を複数、算出する。
　船舶指標算出部４００６は、注目画素に関して複数のセルサイズに応じて算出された画素値統計量を用いて、目標セル５１の画素値統計量、および、背景セル５３の画素値統計量を算出する。本実施形態では、船舶指標算出部４００６は、目標セル５１の画素値統計量、および、背景セル５３の画素値統計量として、平均画素値を算出する。また、船舶指標算出部４００６は、背景セル５３の画素値統計量として、平均画素値に加え、画素値の分散値を算出してもよい。
　目標セル５１のセルサイズをwtarと表し、ガードセル５２のセルサイズをwgrdと表し、背景セル５３のセルサイズをwbgrと表す。
　また、目標セル５１のセルサイズに対応する、画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理の結果を、Utarとする。同様に、ガードセル５２のセルサイズに対応する、画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理の結果を、Ugrdとする。同様に、背景セル５３のセルサイズに対応する、画素値平均を求めるためのボックスフィルタ処理の結果を、Ubgrとする。
　また、ガードセル５２のセルサイズに対応する、画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理の結果を、Vgrdとする。同様に、背景セル５３のセルサイズに対応する、画素値の局所分散を求めるためのボックスフィルタ処理の結果を、Vbgrとする。
　船舶指標算出部４００６は、目標セル５１の画素値統計量（具体的には、目標セル５１の平均画素値μtar）を以下に示す式（２２）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　船舶指標算出部４００６は、背景セル５３の画素値統計量（具体的には、背景セル５３の平均画素値μbgr）を以下に示す式（２３）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　また、背景セル５３の画素値統計量として、画素値の分散値も算出する場合、船舶指標算出部４００６は、背景セル５３の画素値の分散値σbgr 2を、以下に示す式（２４）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　船舶指標算出部４００６は、上記のように算出した目標セル５１の平均画素値μtar、および、背景セル５３の平均画素値μbgrを用いて（さらに背景セル５３の画素値の分散値σbgr 2も用いてもよい。）、注目画素における船舶指標値を算出する。
　μtar、μbgr、σbgr 2を算出した後に、船舶指標値を算出する処理は、第１の実施形態と同様である。すなわち、船舶指標算出部４００６は、船舶指標値ICA-CFARを、ICA-CFAR＝μtar／μbgrの計算によって算出してもよい。あるいは、船舶指標算出部４００６は、船舶指標値ITP-CFARを、ITP-CFAR＝（μtar－μbgr）／σbgrの計算によって算出してもよい。
　そして、船舶指標算出部４００６は、１つの注目セルに関して、目標セル５１のセルサイズおよびガードセル５２のセルサイズを変化させながら、上記の処理を繰り返し、M 個の船舶指標値ICA-CFAR(h)，h=1,2,・・・,M、または、ITP-CFAR(h)，h=1,2,・・・,Mを算出する。このとき、背景セル５３のセルサイズは一定の値に定めてもよいし、目標セル５１やガードセル５２のセルサイズと同様に変更してもよい。h は、目標セル５１のセルサイズとガードセル５２のセルサイズとの組合せのインデックス番号である。ここでは、目標セル５１のセルサイズとガードセル５２のセルサイズとの組合せの数をM としている。
　船舶指標算出部４００６は、M 個の船舶指標値を算出する処理を、個々の注目画素毎に行う。
　また、船舶指標算出部４００６は、上記の処理において、ICA-CFAR(h)，h=1,2,・・・,M、と、ITP-CFAR(h)，h=1,2,・・・,Mの両方を算出してもよい。
　前述のように、第２船舶候補画素抽出部４００７の動作は、第１の実施形態の船舶候補画素抽出部２００３と同様であるので、詳細な説明を省略する。第２船舶候補画素抽出部４００７は、注目画素毎に、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、前述の式（９）によって、OCA-CFAR(h)(x,y)の値を定める。または、第２船舶候補画素抽出部４００７は、注目画素毎に、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、前述の式（１０）によって、OTP-CFAR(h)(x,y)の値を定める。
　次に、船舶候補統合部４００８について説明する。前述のように、船舶候補統合部４００８は、注目画素毎に、注目画素に関して得られた複数の判定結果を統合する。具体的には、船舶候補統合部４００８は、注目画素毎に、第２船舶候補画素抽出部４００７によって注目画素が第２の船舶候補画素であると判定された回数を計数し、その計数結果と、その注目画素が第１船舶候補画素抽出部４００３によって第１の船舶候補画素であると判定された回数とを合算する。第２の実施形態では、この合算結果を、船舶候補判定回数と記す。なお、１つの注目画素に関して、第１船舶候補画素抽出部４００３によって第１の船舶候補画素であると判定された回数は、０または１である。
　まず、第２船舶候補画素抽出部４００７が、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、OCA-CFAR(h)(x,y)の値を定めた場合について説明する。この場合、船舶候補統合部４００８は、船舶候補判定回数C を、以下に示す式（２５）の計算によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　式（２５）において、OG-Gamma(x,y)=1であれば、その注目画素は、第１船舶候補画素抽出部４００３によって船舶候補画素であると判定されたことを意味する。また、OG-Gamma(x,y)=0であれば、その注目画素は、第１船舶候補画素抽出部４００３によって船舶候補画素でないと判定されたことを意味する。このことは、後述の式（２６）や式（２７）でも同様である。
　船舶候補統合部４００８は、式（２５）によって船舶候補判定回数C を求める処理を、注目画素毎に行う。
　第２船舶候補画素抽出部４００７が、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、OTP-CFAR(h)(x,y)の値を定めた場合についても同様である。すなわち、船舶候補統合部４００８は、船舶候補判定回数C を、以下に示す式（２６）の計算によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　船舶候補統合部４００８は、式（２６）によって船舶候補判定回数C を求める処理を、注目画素毎に行う。
　なお、第２船舶候補画素抽出部４００７が、h=1からh=Mまでのそれぞれの場合について、OCA-CFAR(h)(x,y)の値と、OTP-CFAR(h)(x,y)の値の両方を定めた場合には、船舶候補統合部４００８は、船舶候補判定回数C を、以下に示す式（２７）の計算によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　この場合にも、船舶候補統合部４００８は、式（２７）によって船舶候補判定回数C を求める処理を、注目画素毎に行う。
　次に、船舶確率算出部４００９について説明する。前述のように、船舶確率算出部４００９は、注目画素毎に、船舶候補判定回数に基づいて、注目画素が船舶由来の画素である確率（船舶確率）を算出する
　船舶確率算出部４００９は、船舶候補統合部４００８によって得られた船舶候補判定回数C を正規化することによって、船舶確率を算出する。
　例えば、船舶候補統合部４００８が式（２５）または式（２６）を用いて船舶候補判定回数C を算出したとする。この場合、第２の実施形態では、船舶確率算出部４００９は、船舶確率P を、P=C/(M+1) の計算によって求める。船舶確率算出部４００９は、船舶確率P を算出する処理を、注目画素毎に実行する。
また、例えば、船舶候補統合部４００８が式（２７）を用いて船舶候補判定回数C を算出したとする。この場合、船舶確率算出部４００９は、船舶確率P を、P=C/(2M+1)の計算によって求める。この場合も、船舶確率算出部４００９は、船舶確率P を算出する処理を、注目画素毎に実行する。
なお、船舶確率算出部４００９は、第１の実施形態の船舶確率算出部２００５と同様に、船舶確率P の算出に、カーネル密度推定を適用してもよい。
　ブロック化部４００１と、閾値算出部４００２と、第１船舶候補画素抽出部４００３と、ブロック統合部４００４と、複数統計量算出部４００５と、船舶指標算出部４００６と、第２船舶候補画素抽出部４００７と、船舶候補統合部４００８と、船舶確率算出部４００９と、船舶検出部２００６とを含む画像処理部２は、例えば、船舶検出プログラムに従って動作するコンピュータのＣＰＵによって実現される。この場合、例えば、ＣＰＵが、コンピュータのプログラム記憶装置等のプログラム記録媒体から船舶検出プログラムを読み込み、船舶検出プログラムに従って、ブロック化部４００１と、閾値算出部４００２と、第１船舶候補画素抽出部４００３と、ブロック統合部４００４と、複数統計量算出部４００５と、船舶指標算出部４００６と、第２船舶候補画素抽出部４００７と、船舶候補統合部４００８と、船舶確率算出部４００９と、船舶検出部２００６とを含む画像処理部２として動作すればよい。
　図７および図８は、第２の実施形態の画像処理部２の処理経過の例を示すフローチャートである。なお、既に説明した事項については、適宜、説明を省略する。
　まず、ブロック化部４００１が、入力されたＳＡＲ画像を所定の大きさのブロックに分割する（ステップＳ２１）。
　次に、閾値算出部４００２が、ブロック毎に、画素値の分布を所定の確率分布モデルにフィッティングし、閾値を算出する（ステップＳ２２）。
　次に、第１船舶候補画素抽出部４００３が、ブロック毎に、ブロック内の個々の画素が船舶候補画素であるか否かを、ブロックに対応する閾値を用いて判定する。そして、第１船舶候補画素抽出部４００３が、ブロック毎に、船舶候補画素であると判定された画素の画素値を１とし、船舶候補画素でないと判定された画素の画素値を０とする画像データを生成する（ステップＳ２３）。
　次に、ブロック統合部４００４が、ブロック毎に生成された画像データを統合することによって、統合画像を生成する（ステップＳ２４）。
　次に、複数統計量算出部４００５が、入力されたＳＡＲ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素として、注目画素毎に、注目画素を含むセルのセルサイズを変化させ、セルサイズ別に、画素値統計量を算出する。このとき、複数統計量算出部４００５は、背景セル５３のセルサイズに該当するセルサイズの画素値統計量を算出するときと、ガードセル５２のセルサイズに該当するセルサイズの画素値統計量を算出するときには、統合画像を用いる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の結果、個々の注目画素に関して、それぞれ、複数の画素値統計量が得られる。
　次に、船舶指標算出部４００６が、目標セルのセルサイズおよびガードセルのセルサイズを変化させながら、ステップＳ２５で得られた画素値統計量に基づいて、複数の船舶指標値を算出する。船舶指標算出部４００６は、この処理を注目画素毎に行う（ステップＳ２６）。
　次に、第２船舶候補画素抽出部４００７が、注目画素毎に、ステップＳ２６で得られたそれぞれの船舶指標値に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７の結果、注目画素毎に、複数の判定結果が得られる。
　次に、船舶候補統合部４００８が、注目画素毎に、注目画素が船舶候補画素であると判定された回数を計数する（ステップＳ２８）。
　次に、船舶確率算出部４００９が、注目画素毎に、ステップＳ２８で得られた計数結果（船舶候補回数）を正規化することによって、船舶確率を算出する（ステップＳ２９）。
　次に、船舶検出部２００６が、注目画素毎に、船舶確率を所定の閾値τshipとを比較することによって、船舶画素を検出する（ステップＳ３０）。なお、船舶検出部２００６は、ＳＡＲ画像中の船舶画素を示す情報（例えば、ＳＡＲ画像中の船舶画素の位置を示す情報）を、結果出力部３に出力する。
　船舶検出部２００６の処理が終了すると、画像処理部２の処理が終了する。
　結果出力部３は、例えば、船舶に該当する画素を船舶として強調表示したＳＡＲ画像を出力する。ただし、結果出力部３による出力態様は、本例に限定されない。
　本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
　さらに、本実施形態では、複数統計量算出部４００５は、統合画像を用いて、前述の式（１９ａ）、式（２０ａ）、および式（２１ａ）の計算により、画素値統計量Ubgr、画素値統計量Vbgr、正規化項ωbgr を算出する。また、複数統計量算出部４００５は、統合画像を用いて、前述の式（１９ｂ）、式（２０ｂ）、および式（２１ｂ）の計算により、画素値統計量Ugrd、画素値統計量Vgrd、正規化項ωgrd を算出する。そして、船舶指標算出部４００６は、それらの値を用いて、式（２３）や式（２４）の計算により、背景セル５３の画素値特徴量を算出する。この動作により、第１船舶候補画素抽出部４００３によって背景セル５３内の船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セル５３の画素値特徴量を算出することになる。よって、背景セル５３に該当する領域に他の船舶が存在することによる船舶検出性能低下を抑止することができる。従って、ＳＡＲ画像から、より安定的に船舶を検出することができる。
　図９は、各実施形態における船舶検出システムに係るコンピュータの構成例を示す概略ブロック図である。コンピュータ１０００は、ＣＰＵ１００１と、主記憶装置１００２と、補助記憶装置１００３と、インタフェース１００４と、出力デバイス１００５とを備える。
　各実施形態における船舶検出システムは、コンピュータ１０００に実装され、その動作は、船舶検出プログラムの形式で補助記憶装置１００３に記憶されている。ＣＰＵ１００１は、その船舶検出プログラムを補助記憶装置１００３から読み出して主記憶装置１００２に展開し、その船舶検出プログラムに従って、上記の各実施形態で説明した動作を実行する。
　補助記憶装置１００３は、一時的でない有形の媒体の例である。一時的でない有形の媒体の他の例として、インタフェース１００４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory ）、半導体メモリ等が挙げられる。また、プログラムが通信回線によってコンピュータ１０００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１０００がそのプログラムを主記憶装置１００２に展開し、上記の処理を実行してもよい。
　また、プログラムは、前述の処理の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、プログラムは、補助記憶装置１００３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで前述の処理を実現する差分プログラムであってもよい。
　また、各構成要素の一部または全部は、汎用または専用の回路（circuitry ）、プロセッサ等やこれらの組み合わせによって実現されてもよい。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。各構成要素の一部または全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
　各構成要素の一部または全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
　次に、本発明の概要について説明する。図１０は、本発明の船舶検出システムの概要を示すブロック図である。本発明の船舶検出システムは、船舶候補画素導出手段８１と、統合手段８２と、船舶画素検出手段８３とを備える。
　船舶候補画素導出手段８１（例えば、複数統計量算出部２００１と、船舶指標算出部２００２と、船舶候補画素抽出部２００３とに相当する部分や、複数統計量算出部４００５と、船舶指標算出部４００６と、第２船舶候補画素抽出部４００７とに相当する部分）は、合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する。
　統合手段８２（例えば、船舶候補統合部２００４に相当する部分や、船舶候補統合部４００８に相当する部分）は、注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する。
　船舶画素検出手段８３（例えば、船舶確率算出部２００５と、船舶検出部２００６とに相当する部分や、船舶確率算出部４００９と、船舶検出部２００６とに相当する部分）は、統合手段８２によって注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する。
　そのような構成によって、様々な大きさの船舶を安定的に検出することができる。
　上記の本発明の各実施形態は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下に限定されるわけではない。
（付記１）
　合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出手段と、
　注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合手段と、
　前記統合手段によって注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出手段とを備える
　ことを特徴とする船舶検出システム。
（付記２）
　船舶候補画素導出手段は、
　注目画素毎に、目標セルのサイズとガードセルのサイズとの組合せ毎に、目標セルの画素値統計量と、背景セルの画素値統計量とを算出し、前記目標セルの画素値統計量と前記背景セルの画素値統計量との関係に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する
　付記１に記載の船舶検出システム。
（付記３）
　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理手段を備える
　付記１または付記２に記載の船舶検出システム。
（付記４）
　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理手段を備え、
　船舶候補画素導出手段は、
　前記定誤警報確率処理手段によって船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セルの画素値統計量を算出する
　付記２に記載の船舶検出システム。
（付記５）
　統合手段は、
　注目画素毎に、船舶候補画素であると判定された回数を計数することによって、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する
　付記１から付記４のうちのいずれかに記載の船舶検出システム。
（付記６）
　コンピュータが、
　合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出処理を実行し、
　注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合処理を実行し、
　前記統合処理で注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出処理を実行する
　ことを特徴とする船舶検出方法。
（付記７）
　コンピュータが、
　船舶候補画素導出処理で、
　注目画素毎に、目標セルのサイズとガードセルのサイズとの組合せ毎に、目標セルの画素値統計量と、背景セルの画素値統計量とを算出し、前記目標セルの画素値統計量と前記背景セルの画素値統計量との関係に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する
　付記６に記載の船舶検出方法。
（付記８）
　コンピュータが、
　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行する
　付記６または付記７に記載の船舶検出方法。
（付記９）
　コンピュータが、
　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行し、
　船舶候補画素導出処理で、
　前記定誤警報確率処理で船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セルの画素値統計量を算出する
　付記７に記載の船舶検出方法。
（付記１０）
　コンピュータが、
　統合処理で、
　注目画素毎に、船舶候補画素であると判定された回数を計数することによって、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する
　付記６から付記９のうちのいずれかに記載の船舶検出方法。
（付記１１）
　コンピュータに、
　合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出処理、
　注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合処理、および、
　前記統合処理で注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出処理
　を実行させるための船舶検出プログラム。
（付記１２）
　コンピュータに、
　船舶候補画素導出処理で、
　注目画素毎に、目標セルのサイズとガードセルのサイズとの組合せ毎に、目標セルの画素値統計量と、背景セルの画素値統計量とを算出させ、前記目標セルの画素値統計量と前記背景セルの画素値統計量との関係に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定させる
　付記１１に記載の船舶検出プログラム。
（付記１３）
　コンピュータに、
　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行させる
　付記１１または付記１２に記載の船舶検出プログラム。
（付記１４）
　コンピュータに、
　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行させ、
　船舶候補画素導出処理で、
　前記定誤警報確率処理で船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セルの画素値統計量を算出させる
　付記１２に記載の船舶検出プログラム。
（付記１５）
　コンピュータに、
　統合処理で、
　注目画素毎に、船舶候補画素であると判定された回数を計数することによって、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合させる
　付記１１から付記１４のうちのいずれかに記載の船舶検出プログラム。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
産業上の利用の可能性
　本発明は、ＳＡＲ画像からの船舶の検出に好適に適用される。
　１　画像保持部
　２　画像処理部
　３　結果出力部
　２００１，４００５　複数統計量算出部
　２００２，４００６　船舶指標算出部
　２００３　船舶候補画素抽出部
　２００４，４００８　船舶候補統合部
　２００５，４００９　船舶確率算出部
　２００６　船舶検出部
　４００１　ブロック化部
　４００２　閾値算出部
　４００３　第１船舶候補画素抽出部
　４００４　ブロック統合部
　４００７　第２船舶候補画素抽出部

Claims (15)

  1. 　合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出手段と、
    　注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合手段と、
    　前記統合手段によって注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出手段とを備える
    　ことを特徴とする船舶検出システム。
  2. 　船舶候補画素導出手段は、
    　注目画素毎に、目標セルのサイズとガードセルのサイズとの組合せ毎に、目標セルの画素値統計量と、背景セルの画素値統計量とを算出し、前記目標セルの画素値統計量と前記背景セルの画素値統計量との関係に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する
    　請求項１に記載の船舶検出システム。
  3. 　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理手段を備える
    　請求項１または請求項２に記載の船舶検出システム。
  4. 　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理手段を備え、
    　船舶候補画素導出手段は、
    　前記定誤警報確率処理手段によって船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セルの画素値統計量を算出する
    　請求項２に記載の船舶検出システム。
  5. 　統合手段は、
    　注目画素毎に、船舶候補画素であると判定された回数を計数することによって、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する
    　請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の船舶検出システム。
  6. 　コンピュータが、
    　合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出処理を実行し、
    　注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合処理を実行し、
    　前記統合処理で注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出処理を実行する
    　ことを特徴とする船舶検出方法。
  7. 　コンピュータが、
    　船舶候補画素導出処理で、
    　注目画素毎に、目標セルのサイズとガードセルのサイズとの組合せ毎に、目標セルの画素値統計量と、背景セルの画素値統計量とを算出し、前記目標セルの画素値統計量と前記背景セルの画素値統計量との関係に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定する
    　請求項６に記載の船舶検出方法。
  8. 　コンピュータが、
    　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行する
    　請求項６または請求項７に記載の船舶検出方法。
  9. 　コンピュータが、
    　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行し、
    　船舶候補画素導出処理で、
    　前記定誤警報確率処理で船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セルの画素値統計量を算出する
    　請求項７に記載の船舶検出方法。
  10. 　コンピュータが、
    　統合処理で、
    　注目画素毎に、船舶候補画素であると判定された回数を計数することによって、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する
    　請求項６から請求項９のうちのいずれか１項に記載の船舶検出方法。
  11. 　コンピュータに、
    　合成開口レーダ画像の個々の画素をそれぞれ注目画素とし、注目画素毎に、注目画素を含む目標セルのサイズと、目標セルの周辺画素を含む背景セルと目標セルとの間の領域に該当するガードセルのサイズとの組合せ毎に、注目画素が船舶を表わす画素の候補である船舶候補画素であるか否かを判定する船舶候補画素導出処理、
    　注目画素毎に、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合する統合処理、および、
    　前記統合処理で注目画素毎に得られた統合結果に基づいて、船舶に該当する画素を検出する船舶画素検出処理
    　を実行させるための船舶検出プログラム。
  12. 　コンピュータに、
    　船舶候補画素導出処理で、
    　注目画素毎に、目標セルのサイズとガードセルのサイズとの組合せ毎に、目標セルの画素値統計量と、背景セルの画素値統計量とを算出させ、前記目標セルの画素値統計量と前記背景セルの画素値統計量との関係に基づいて、注目画素が船舶候補画素であるか否かを判定させる
    　請求項１１に記載の船舶検出プログラム。
  13. 　コンピュータに、
    　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行させる
    　請求項１１または請求項１２に記載の船舶検出プログラム。
  14. 　コンピュータに、
    　電磁波の海面散乱モデルと、所定の誤警報確率との関係に基づいて、合成開口レーダ画像から船舶候補画素を検出する定誤警報確率処理を実行させ、
    　船舶候補画素導出処理で、
    　前記定誤警報確率処理で船舶候補画素として検出された画素を除外して、背景セルの画素値統計量を算出させる
    　請求項１２に記載の船舶検出プログラム。
  15. 　コンピュータに、
    　統合処理で、
    　注目画素毎に、船舶候補画素であると判定された回数を計数することによって、船舶候補画素であるか否かの判定結果を統合させる
    　請求項１１から請求項１４のうちのいずれか１項に記載の船舶検出プログラム。
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