画像目標検出装置および画像目標検出方法
【課題】画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出する。
【解決手段】目標検出回路（３０）は、周囲領域の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測回路（３１）と、ノイズ量の比較に基づいて画素毎に算出したノイズ比の大きさから、第１の特徴領域と第２の特徴領域とに分割する特徴領域分割回路（３２）と、第１の特徴領域の画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化回路（３３）と、第２の特徴領域の画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化回路（３４）と、第１の二値化画像と第２の二値化画像との論理和による統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路（３５）とを含む。
【解決手段】目標検出回路（３０）は、周囲領域の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測回路（３１）と、ノイズ量の比較に基づいて画素毎に算出したノイズ比の大きさから、第１の特徴領域と第２の特徴領域とに分割する特徴領域分割回路（３２）と、第１の特徴領域の画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化回路（３３）と、第２の特徴領域の画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化回路（３４）と、第１の二値化画像と第２の二値化画像との論理和による統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路（３５）とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像機を利用した監視システムにおいて、赤外線撮像機と位置検出回路とを組み合わせて、監視エリア内の航空機、飛翔物を自動検出し、ディスプレィに検出位置を表示する画像目標検出装置および画像目標検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の画像目標検出装置の構成図である（例えば、特許文献１参照）。図１３に示す従来の画像目標検出装置は、赤外線撮像機１０、Ａ／Ｄ変換器２０、目標検出回路３０、位置検出回路４０、およびディスプレィ５０で構成されている。また、目標検出回路３０は、微小目標検出回路３９で構成されている。
【０００３】
Ａ／Ｄ変換器２０は、赤外線撮像機１０から出力される信号を、ディジタル画像信号に変換する。目標検出回路３０内の微小目標検出回路３９は、Ａ／Ｄ変換器２０から出力されるディジタル画像信号から、周囲より高い輝度値で形成される微小な画素群を検出することで、微小目標を抽出し、有意画素を示す微小目標二値化画像を出力する。
【０００４】
位置検出回路４０は、微小目標二値化画像の有意画素の連結状態を判別し、画面位置を検出し、検出位置情報を出力する。そして、ディスプレィ５０は、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号と、位置検出回路４０の出力である検出位置情報とを受けて、撮像画像上に検出位置を表示する。
【０００５】
特許文献１における従来の画像目標検出装置では、目標検出回路３０内の微小目標検出回路３９において、画素毎に局所領域の輝度標準偏差を計算し、局所空間的に画素毎の閾値を算出し、二値化するフィルタを画像全体に施すことで、微小目標の検出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２０９４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
特許文献１は、微小目標に限定したフィルタにより、二値化画像が生成されるように構成されており、微小目標となる航空機、飛翔物の検出を行っている。しかしながら、このような微小目標とともに、画素面積が大きい目標が混在するような場合には、微小目標のみが抽出されてしまい、画素面積が大きい目標は検出できない。また、画素面積が大きい目標のみが存在する場合にも、目標が検出できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することのできる画像目標検出装置および画像目標検出方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像目標検出装置は、赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出回路を備えた画像目標検出装置において、目標検出回路は、画素毎に複数の周囲領域を設け、複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測回路と、周囲領域ノイズ量計測回路により複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて画素毎にノイズ比を算出し、算出したノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出したノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割回路と、特徴領域分割回路により第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化回路と、特徴領域分割回路により第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化回路と、第１の二値化回路で生成された第１の二値化画像と、第２の二値化回路で生成された第２の二値化画像との論理和を算出することで、目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路とを含むものである。
【００１０】
また、本発明に係る画像目標検出方法は、赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出処理を備えた画像目標検出方法において、目標検出処理は、画素毎に複数の周囲領域を設け、複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測処理ステップと、周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて画素毎にノイズ比を算出し、算出したノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出したノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割処理ステップと、特徴領域分割処理ステップにより第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化処理ステップと、特徴領域分割処理ステップにより第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化処理ステップと、第１の二値化処理ステップで生成された第１の二値化画像と、第２の二値化処理ステップで生成された第２の二値化画像との論理和を算出することで、目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合処理ステップとを含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像目標検出装置および画像目標検出方法によれば、画素毎に、周囲領域の輝度値のばらつき具合に基づいて特徴領域分割を行うことで、目標の大きさおよび輝度に応じて適切な閾値を用いて２値化検出処理することを可能にすることにより、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することのできる画像目標検出装置および画像目標検出方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における周囲領域ノイズ量計測回路の動作の様子を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の運用形態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における赤外線撮像機で撮像され、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後のディジタル信号画像の例示図である。
【図５】本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路によるノイズ比の算出に関する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路によるフラグ信号の生成に関する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路によって出力されるフラグ信号により、第１の特徴領域と第２の特徴領域とが識別された様子を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における第１の二値化回路の内部構成図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第２の二値化回路の内部構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における第１の二値化回路および第２の二値化回路３４から出力される二値化画像を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における二値化画像統合回路から出力される二値画像を示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における画像目標検出装置の構成図である。
【図１３】従来の画像目標検出装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の構成図である。図１に示す本実施の形態１における画像目標検出装置は、赤外線撮像機１０、Ａ／Ｄ変換器２０、目標検出回路３０、位置検出回路４０、およびディスプレィ５０で構成されている。そして目標検出回路３０は、周囲領域ノイズ量計測回路３１、特徴領域分割回路３２、第１の二値化回路３３、第２の二値化回路３４、および二値化画像統合回路３５を備えている。
【００１４】
先の図１３における従来の画像目標検出装置の構成と比較すると、本実施の形態１における画像目標検出装置は、この目標検出回路３０の内部構成が異なっている。そこで、本実施の形態１における図１の目標検出回路３０の機能を中心に、以下に説明する。
【００１５】
目標検出回路３０内の周囲領域ノイズ量計測回路３１は、画素毎に複数の周囲領域を設け、周囲領域毎に、その領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する。特徴領域分割回路３２は、周囲領域ノイズ量計測回路３１により複数の周囲領域毎に計測されたノイズ量に基づいて、周囲領域同士のノイズ比（ノイズ量比率）を算出し、算出結果に基づいて各画素を第１の特徴領域と第２の特徴領域のいずれかに割り当てることで、特徴領域分割を行う。
【００１６】
そして、特徴領域分割回路３２は、特徴領域分割の結果に基づいて、画素毎に、その画素が含まれる特徴領域を識別するためのフラグ信号を出力する。この際、特徴領域分割回路３２は、第１の特徴領域に対応する画素についてはフラグ信号として「１」を出力し、第２の特徴領域に対応する画素についてはフラグ信号として「２」を出力する。
【００１７】
第１の二値化回路３３は、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号に対して第１の閾値を用いて第１の二値化処理を施すことで有意画素を検出する。さらに、第１の二値化回路３３は、検出した有意画素の中から、フラグ信号が「１」である画素のみを通過させ、他のフラグ信号である画素はマスク処理を施すことで、第１の特徴領域における有意画素のみを抽出し、第１の二値化画像として出力する。なお、第１の二値化回路３３は、マスク処理を行った後に、第１の二値化処理を行うことも可能である。
【００１８】
同様に、
第２の二値化回路３４は、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号に対して第２の閾値を用いて第２の二値化処理を施すことで有意画素を検出する。さらに、第２の二値化回路３４は、検出した有意画素の中から、フラグ信号が「２」である画素のみを通過させ、他のフラグ信号である画素はマスク処理を施すことで、第２の特徴領域における有意画素のみを抽出し、第２の二値化画像として出力する。なお、第２の二値化回路３４は、マスク処理を行った後に、第２の二値化処理を行うことも可能である。
【００１９】
二値化画像統合回路３５は、第１の二値化回路３３の出力である第１の二値化画像、および第２の二値化回路３４の出力である第２の二値化画像のそれぞれの論理和を算出することで、統合された二値化画像を出力する。
【００２０】
このようにして、本実施の形態１における図１の目標検出回路３０は、ノイズ量の比較結果に基づいて第１の特徴領域および第２の特徴領域を識別するとともに、領域に応じた個別の閾値を用いて二値化処理を施すことができる。この結果、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態１における図１の目標検出回路３０の詳細な処理内容を、図面を用いて具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における周囲領域ノイズ量計測回路３１の動作の様子を示す説明図である。図２では、注目画素１を中心とした領域２を、所定の画素数を含むように９分割し、８つの周囲領域２ａ〜２ｈを規定している状態を示している。なお、注目画素１は、画素毎に移動するものであり、注目画素１の位置に応じて、異なる８つの周囲領域２ａ〜２ｈが規定されることとなる。
【００２２】
周囲領域ノイズ量計測回路３１は、図２で示したように、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号の注目画素１ごとに、８つの周囲領域２ａ〜２ｈを規定する。さらに、周囲領域ノイズ量計測回路３１は、注目画素１に対する複数の周囲領域２ａ〜２ｈのノイズ量を、注目画素ごとに計算する。
【００２３】
例えば、周囲領域ノイズ量計測回路３１は、第１の周囲領域２ａについてのノイズ量を、下式（１）を用いて求める。
【００２４】
【数１】
【００２５】
上式（１）における各符号は、以下の内容を意味するものである。
（ｘ、ｙ）：注目画素１の画像座標
Ｎａ：第１の周囲領域２ａを構成する画素数
Ｂａｉ：第１の周囲領域２ａのＮａ個で構成された画素の中で、ｉ（ｉは、１以上Ｎａ以下の整数）番目の画素の輝度値
Ｂａ（￣）：第１の周囲領域２ａのＮａ個の構成画素の輝度値の平均値
なお、表記（￣）は、かっこの前の文字列の上部にバーが付された平均値を意味している。
【００２６】
周囲領域ノイズ量計測回路３１は、第１の周囲領域２ａと同様に、第２の周囲領域２ｂ〜第８の周囲領域２ｈについてのノイズ量も、下式（２）〜（８）を用いて求めることができる。なお、式（１）〜（８）における添え字ａ〜ｈは、第１の周囲領域２ａ〜第８の周囲領域２ｈの添え字に対応するものである。
【００２７】
【数２】
【００２８】
次に、特徴領域分割回路３２の動作を説明する。本実施の形態１における特徴領域分割回路３２は、周囲領域ノイズ量計測回路３１で算出された８つの周囲領域のそれぞれのノイズ量に基づいて、注目画素１をはさんで対角に位置する２つの周囲領域のノイズ量からノイズ比を算出する。そこで、まず始めに、第２の周囲領域２ｂと、その対角に位置する第７の周囲領域２ｇとのノイズ比の算出を例に、具体的に説明する。
【００２９】
特徴領域分割回路３２は、第２の周囲領域２ｂのノイズ量ＳＤｂと、第７の周囲領域２ｇのノイズ量ＳＤｇとのノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）を、下式（９）により求める。
【００３０】
【数３】
【００３１】
すなわち、上式（９）において、特徴領域分割回路３２は、第２の周囲領域２ｂと、第７の周囲領域２ｇとで、ノイズ量が大きい方を分子として、ノイズ量が小さい方を分母として、ノイズ比を求めている。また、両ノイズ量が等しい場合には、ノイズ比は１として求められる。従って、算出されたノイズ比は、１以上の値となる。
【００３２】
そして、特徴領域分割回路３２は、上式（９）で算出したノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）を、定数Ｃｏｎｓｔ０と比較し、下式（１０）に従って、フラグ信号（０）を「１」または「２」にセットする。
【００３３】
【数４】
【００３４】
すなわち、上式（１０）において、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）の値が定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、第１の特徴領域を示す「１」をフラグ信号（０）にセットする。一方、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）の値が定数Ｃｏｎｓｔ０以下の場合には、第２の特徴領域を示す「２」をフラグ信号（０）にセットする。
【００３５】
同様に、特徴領域分割回路３２は、図２において対角に位置する「第１の周囲領域２ａと第８の周囲領域２ｈ」に関するノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ１（ｘ、ｙ）、「第３の周囲領域２ｃと第６の周囲領域２ｆ」に関するノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ２（ｘ、ｙ）、および「第４の周囲領域２ｄと第５の周囲領域２ｅ」に関するノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ３（ｘ、ｙ）を、下式（１１）〜（１３）により求める。
【００３６】
【数５】
【００３７】
さらに、特徴領域分割回路３２は、下式（１４）〜（１６）に従って、フラグ信号（１）〜フラグ信号（３）をセットする。
【００３８】
【数６】
【００３９】
そして、特徴領域分割回路３２は、フラグ信号（０）〜フラグ信号（３）のいずれか１つでも「１」にセットされている場合には、最終的にフラグ信号を「１」として出力する。一方、特徴領域分割回路３２は、フラグ信号（０）〜フラグ信号（３）のいずれもが「２」にセットされている場合には、最終的にフラグ信号を「２」として出力する。すなわち、対角に位置する周辺領域に関して算出した４つのノイズ比のうち、いずれか１つでも定数Ｃｏｎｓｔ０より大きい場合には、フラグ信号を「１」として出力することとなる。
【００４０】
図３は、本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の運用形態を示す図である。図３における各符号は、以下の内容を意味している。
符号６１：遠方の航空機
符号６２：遠方の飛翔体
符号６３：離陸した航空機
符号６４：画像目標検出装置の赤外線撮像機１０が、飛行場の上空を監視するように設置された建屋、監視塔
符号６５：赤外線撮像機１０の監視エリア
符号６６：飛行場等の滑走路
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態１における赤外線撮像機１０で撮像され、Ａ／Ｄ変換器２０でＡ／Ｄ変換された後のディジタル信号画像の例示図である。図４におけるディジタル信号画像内で、各符号は、以下の内容を意味している。
７１、７２：遠方の航空機６１、および遠方の飛翔体６２の赤外線画像（画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当）
７３：、離陸直後で加速中の航空機６３の赤外線画像（画素面積が大きく輝度値が高い目標に相当）
【００４２】
次に、図４に示すディジタル信号画像を用いて、特徴領域分割回路３２の動作を説明する。図５は、本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路３２によるノイズ比の算出に関する説明図である。具体的には、図５（ａ）〜図５（ｆ）は、それぞれ以下の内容を示す図である。
図５（ａ）：図４のディジタル信号画像における航空機６３の赤外線画像の部分に設定された断面７３ａを示す図である。
図５（ｂ）：画素面積が大きく輝度値が高い目標となる、離陸直後で加速中の航空機６３の赤外線画像７３における断面７３ａの輝度値分布を示す図である。
図５（ｃ）：図５（ｂ）の輝度値分布に対応するノイズ量分布の様子を示した図である。
図５（ｄ）：図５（ｃ）のノイズ量分布に対応するノイズ比の様子を示した図である。
図５（ｅ）：図５（ａ）のディジタル信号画像をｙ方向に投影したときの輝度値の最大値分布を示した図である。
図５（ｆ）：画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当する遠方の航空機６１、および飛翔体６２に対して算出されたノイズ比の様子を示した図である。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、画素面積が大きい目標となる離陸直後で加速中の航空機６３の赤外線画像７３付近の輝度値分布は、背景部と高輝度部に大きく分けられる。低い値の輝度値分布を有する背景部と比較して、点線で囲まれた高輝度部の頂点付近の輝度値分布は、航空機６３のアフターバーナ内燃焼の影響で起伏が生じる。
【００４４】
図５（ｃ）に示すように、周囲領域ノイズ量計測回路３１により上式（１）〜（８）を用いて算出されるノイズ量は、背景部にあたる部分では少なくなるが、高輝度部に当たる部分では、図５（ｂ）に示すような輝度値分布の起伏の影響で、背景部のノイズ量と比較して大きくなる。
【００４５】
また、図５（ｂ）の輝度値分布におけるエッジ部では、先の図２に示したような８つの周辺領域２ａ〜２ｈ内に、背景部と高輝度部が両方含まれることとなるため、算出されたノイズ量は大きくなる。
【００４６】
図５（ｃ）に示すようなノイズ量分布に対して、特徴領域分割回路３２により上式（９）および上式（１１）〜（１３）を用いて算出されるノイズ比（Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ０（ｘ、ｙ）〜Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ３（ｘ、ｙ））の分布は、図５（ｄ）のようになる。上式（９）および上式（１１）〜（１３）では、対角に位置する周辺領域２ａ〜２ｈを用いてノイズ比を求めているため、背景部のノイズ比は、小さくなる。一方、高輝度部のエッジ部付近でのノイズ比は大きくなり、高輝度部の頂点付近でのノイズ比は輝度起伏より背景部のノイズ比より大きく、エッジ部のノイズ比より小さくなる。
【００４７】
これに対して、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当する遠方の航空機６１、および飛翔体６２は、図５（ｅ）に示すように、航空機６３と比較して、高輝度部の輝度値が低い値であるとともに、頂点付近の輝度値は起伏がなく安定している。従って、このような微小目標に対して算出されたノイズ比は、図５（ｆ）に示すように、その高輝度部の頂点付近でのノイズ比が背景部のノイズ比と同程度に低い値となる。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路３２によるフラグ信号の生成に関する説明図である。具体的には、図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれ以下の内容を示す図である。
図６（ａ）：画素面積が大きく輝度値が高い目標となる、離陸直後で加速中の航空機６３について算出されたノイズ比分布（図５（ｄ）に相当）と、定数Ｃｏｎｓｔ０（図６（ａ）中の破線に相当）との関係を示す図である。
図６（ｂ）：図６（ａ）に関し、上式（１０）および上式（１４）〜（１６）に基づいて、特徴領域分割回路３２により出力されるフラグ信号を示す図である。
図６（ｃ）：画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる、遠方の航空機６１、および飛翔体６２について算出されたノイズ比分布（図５（ｆ）に相当）と、定数Ｃｏｎｓｔ０（図６（ａ）中の破線に相当）との関係を示す図である。
図６（ｄ）：図６（ｃ）に関し、上式（１０）および上式（１４）〜（１６）に基づいて、特徴領域分割回路３２により出力されるフラグ信号を示す図である。
【００４９】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０以下の場合には、フラグ信号を「２」にセットする。図６（ｂ）において、フラグ信号が「１」となる領域が第１の特徴領域に相当し、フラグ信号が「２」となる領域が第２の特徴領域に相当する。このようにして、特徴領域分割回路３２は、画素面積が大きく輝度値が高い目標となる部分を、第１の特徴領域として抽出することができる。
【００５０】
同様に、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０以下の場合には、フラグ信号を「２」にセットする。図６（ｄ）において、フラグ信号が「１」となる領域が第１の特徴領域に相当し、フラグ信号が「２」となる領域が第２の特徴領域に相当する。このようにして、特徴領域分割回路３２は、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる部分について、そのエッジ部分を第１の特徴領域として抽出し、エッジ部分より内側の部分を第２の特徴領域として抽出することができる。
【００５１】
図７は、本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路３２によって出力されるフラグ信号により、第１の特徴領域と第２の特徴領域とが識別された様子を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、Ａ／Ｄ変換後のディジタル信号画像を示しており、図７（ｂ）は、フラグ信号の画素毎の分布を示している。
【００５２】
次に、第１の二値化回路３３および第２の二値化回路３４の動作について説明する。図８は、本発明の実施の形態１における第１の二値化回路３３の内部構成図である。第１の二値化回路３３は、比較回路３３ａおよび第１のマスク回路３３ｂで構成されている。比較回路３３ａは、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号の各画素に対して、大局閾値による第１の二値化処理を施す。具体的には、比較回路３３ａは、大局閾値よりも大きい画素を論理値「１」、それ以外を論理値「０」とする二値画像を出力する。
【００５３】
次に、第１のマスク回路３３ｂは、特徴領域分割回路３２の出力であるフラグ信号を読み込み、比較回路３３ａによる第１の二値化処理結果のうち、フラグ信号が「２」である第２の特徴領域をマスクすることで、フラグ信号が「１」である第１の特徴領域の二値化処理結果のみを出力する。
【００５４】
一方、図９は、本発明の実施の形態１における第２の二値化回路３４の内部構成図である。第２の二値化回路３４は、微小目標検出回路３４ａおよび第２のマスク回路３４ｂで構成されている。微小目標検出回路３４ａは、先の図１３における従来の微小目標検出回路３９に相当し、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号の各画素に対して、微小目標を抽出するための第２の二値化処理を施す。具体的には、微小目標検出回路３４ａは、微小目標を検出するための閾値よりも大きい画素を論理値「１」、それ以外を論理値「０」とする二値画像を出力する。
【００５５】
次に、第２のマスク回路３４ｂは、特徴領域分割回路３２の出力であるフラグ信号を読み込み、微小目標検出回路３４ａによる第２の二値化処理結果のうち、フラグ信号が「１」である第１の特徴領域をマスクすることで、フラグ信号が「２」である第２の特徴領域の二値化処理結果のみを出力する。
【００５６】
図１０は、本発明の実施の形態１における第１の二値化回路３３および第２の二値化回路３４から出力される二値化画像を示す図である。具体的には、具体的には、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、それぞれ以下の内容を示す図である。
図１０（ａ）：Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル信号画像（多値画像）
図１０（ｂ）：第１の二値化回路３３により、画素面積が大きく輝度値が高い目標を抽出するために行われた第１の二値化処理により得られた二値画像
図１０（ｃ）：第２の二値化回路３４により、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標を抽出するために行われた第２の二値化処理により得られた二値画像
【００５７】
なお、画素面積が大きく輝度値が高い目標を抽出するための第１の二値化処理に用いられる大局閾値は、例えば、先の図５に示すような輝度部分におけるディジタル信号画像内の平均輝度およびノイズ量を元に、下式（１７）で算出することができる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
上式（１７）において、ＢＩｍａｇｅ ｍａｘはディジタル信号画像内の平均輝度値、Ｃは定数、σｉｍａｇｅはディジタル信号画像内の標準偏差である。
【００６０】
先の図８に示した第１の二値化回路３３は、先の図７（ｂ）のフラグ信号画像で白色として示した第１の特徴領域について、大局閾値を用いた第１の二値化処理を行うこととなる。ここで、第１の特徴領域としては、画素面積が大きく輝度値が高い目標の領域とともに、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標の周囲部分も含まれる（図７（ｂ）参照）。
【００６１】
しかしながら、先の図５（ｅ）に示すように、アフターバーナをたいている航空機６３の輝度分布より、遠方の航空機６１の輝度値分布、飛翔体６２の輝度値分布の大きさは小さく、かつ、ディジタル画像信号内の画面に占める画素面積も小さい。このため、先の図８に示した比較回路３３ａから得られる大局閾値を用いた二値化処理によって、航空機６１および飛翔体６２が抽出されることはなく、航空機６３のみを検出することができる（図１０（ｂ）参照）。
【００６２】
一方、先の図９に示した第２の二値化回路３４は、先の図７（ｂ）のフラグ信号画像で黒色として示した第２の特徴領域について、微小目標を抽出するための閾値を用いた第２の二値化処理を行うこととなる。ここで、離陸直後で加速中の航空機６３は、その領域が第１の特徴領域として識別されているため、第２の二値化処理で抽出されることはない。また、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標の領域は、第１の特徴領域に囲まれた第２の特徴領域として識別されており（図７（ｂ）参照）、微小目標を抽出するための適切な閾値を用いて第２の二値化処理を行うことで、微小目標のみを検出することができる（図１０（ｃ）参照）。
【００６３】
次に、二値化画像統合回路３５の動作について説明する。図１１は、本発明の実施の形態１における二値化画像統合回路３５から出力される統合二値化画像を示した図である。二値化画像統合回路３５では、第１の二値化回路３３から出力される第１の特徴領域における二値化画像と、第２の二値化回路３４から出力される第２の特徴領域における二値化画像との論理和を求め、統合二値化画像を生成する。
【００６４】
以上のように、実施の形態１によれば、周囲領域ノイズ量計測回路、特徴領域分割回路、第１の二値化回路、第２の二値化回路、および二値化画像統合回路で構成された目標検出回路を備えている。この結果、画素毎に、周囲領域の輝度値のばらつき具合に基づいて特徴領域分割を行うことで、目標の大きさおよび輝度に応じて適切な閾値を用いて２値化検出処理することができる。従って、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することのできる画像目標検出装置および画像目標検出方法を得ることができる。
【００６５】
実施の形態２．
先の実施の形態１における特徴領域分割回路３２は、対角に位置する周辺領域に関して算出した４つのノイズ比を算出し、フラグ信号を求めていた。これに対して、本実施の形態２における特徴領域分割回路３２は、先の実施の形態１とは異なる方法でノイズ比を算出するものである。
【００６６】
図１２は、本発明の実施の形態２における画像目標検出装置の構成図である。図１２に示す本実施の形態２における画像目標検出装置は、赤外線撮像機１０、Ａ／Ｄ変換器２０、目標検出回路３０、位置検出回路４０、およびディスプレィ５０で構成されている。そして、目標検出回路３０は、周囲領域ノイズ量計測回路３１、特徴領域分割回路３２、第１の二値化回路３３、第２の二値化回路３４、および二値化画像統合回路３５を備えている。
【００６７】
さらに、本実施の形態２における特徴領域分割回路３２は、ノイズ量順序付け回路３２ａ、ノイズ量比率算出回路３２ｂ、および比率比較回路３２ｃで構成されている。ノイズ量順序付け回路３２ａは、周囲領域ノイズ量計測回路３１の出力を受け、８つの周囲領域２ａ〜２ｈについて、ノイズ量の大きさで順序付けする。例えば、下式（１８）に示すようにして、上式（１）〜（８）で算出されたそれぞれの周辺領域のノイズ量の順序付けを行う。
【００６８】
【数８】
【００６９】
上式（１８）において、添え字ｒａｎｋ＊の「＊」は、順序付け番号を示し、小さい順に順序付けした場合の番号である。例えば、ｒａｎｋ１は、ノイズ量が最小値を有することを示す。
【００７０】
次に、ノイズ量比率算出回路３２ｂは、ノイズ量順序付け回路３２ａで算出した最大ノイズ値を示すｒａｎｋ８と、最小ノイズ値を示すｒａｎｋ１との比率を、下式（１９）により算出する。
【００７１】
【数９】
【００７２】
そして、比率比較回路３２ｃは、下式（２０）に従って、フラグ信号を「１」または「２」にセットする。
【００７３】
【数１０】
【００７４】
具体的には、比率比較回路３２ｃは、上式（１９）で算出された最大ノイズ量と最小ノイズ量との比率が、定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、それ以外の場合は、フラグ信号を「２」にセットする。
【００７５】
本実施の形態２における特徴領域分割回路３２は、周囲領域のノイズ量を順序付けし、その最大値と最小値の比を取ることにより、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができる。この結果、先の図７に示したフラブ信号の二値画像と同様の画像を得ることが可能である。
【００７６】
以上のように、実施の形態２によれば、周囲領域のノイズ量を順序付けして、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができ、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
実施の形態３．
先の実施の形態２における特徴領域分割回路３２内のノイズ量順序付け回路３２ａは、最大ノイズ値と最小ノイズ値を出力していた。これに対して、本実施の形態３では、特徴領域分割回路３２内のノイズ量順序付け回路３２ａが、順序付けされたノイズ量の２番目に小さい値と２番目に大きい値を出力する。本実施の形態３における画像目標検出装置の構成は、先の実施の形態２における図１２の構成と同じである。
【００７８】
本実施の形態３におけるノイズ量比率算出回路３２ｂは、ノイズ量順序付け回路３２ａで算出した２番目に大きいノイズ値を示すｒａｎｋ７と、２番目に小さいノイズ値を示すｒａｎｋ２との比率を、下式（２１）により算出する。
【００７９】
【数１１】
【００８０】
そして、比率比較回路３２ｃは、先の実施の形態２と同様にして、上式（２０）に従って、フラグ信号を「１」または「２」にセットする。具体的には、比率比較回路３２ｃは、上式（２１）で算出された２番目に大きいノイズ量と２番目に小さいノイズ量との比率が、定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、それ以外の場合は、フラグ信号を「２」にセットする。
【００８１】
本実施の形態３における特徴領域分割回路３２は、周囲領域のノイズ量を順序付けし、その２番目に大きい値と２番目に小さい値との比を取ることにより、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができる。この結果、画素毎の周囲領域に不確定なノイズ画素が含まれ、かつ変動する場合に、ノイズ量の最大値と最小値を除去してノイズ比を求めることができ、先の実施の形態２よりもロバスト性の向上を図ることができる。
【００８２】
以上のように、実施の形態３によれば、周囲領域のノイズ量を順序付けして、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができ、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。さらに、ノイズ量の最大値と最小値を用いずにノイズ比が高い領域を抽出することで、先の実施の形態２よりもロバスト性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 赤外線撮像機、２０ Ａ／Ｄ変換器、３０ 目標検出回路、３１ 周囲領域ノイズ量計測回路、３２ 特徴領域分割回路、３２ａ ノイズ量順序付け回路、３２ｂ ノイズ量比率算出回路、３２ｃ 比率比較回路、３３ 第１の二値化回路、３３ａ 比較回路、３３ｂ 第１のマスク回路、３４ 第２の二値化回路、３４ａ 微小目標検出回路、３４ｂ 第２のマスク回路、３５ 二値化画像統合回路、４０ 位置検出回路、５０ ディスプレィ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像機を利用した監視システムにおいて、赤外線撮像機と位置検出回路とを組み合わせて、監視エリア内の航空機、飛翔物を自動検出し、ディスプレィに検出位置を表示する画像目標検出装置および画像目標検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の画像目標検出装置の構成図である（例えば、特許文献１参照）。図１３に示す従来の画像目標検出装置は、赤外線撮像機１０、Ａ／Ｄ変換器２０、目標検出回路３０、位置検出回路４０、およびディスプレィ５０で構成されている。また、目標検出回路３０は、微小目標検出回路３９で構成されている。
【０００３】
Ａ／Ｄ変換器２０は、赤外線撮像機１０から出力される信号を、ディジタル画像信号に変換する。目標検出回路３０内の微小目標検出回路３９は、Ａ／Ｄ変換器２０から出力されるディジタル画像信号から、周囲より高い輝度値で形成される微小な画素群を検出することで、微小目標を抽出し、有意画素を示す微小目標二値化画像を出力する。
【０００４】
位置検出回路４０は、微小目標二値化画像の有意画素の連結状態を判別し、画面位置を検出し、検出位置情報を出力する。そして、ディスプレィ５０は、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号と、位置検出回路４０の出力である検出位置情報とを受けて、撮像画像上に検出位置を表示する。
【０００５】
特許文献１における従来の画像目標検出装置では、目標検出回路３０内の微小目標検出回路３９において、画素毎に局所領域の輝度標準偏差を計算し、局所空間的に画素毎の閾値を算出し、二値化するフィルタを画像全体に施すことで、微小目標の検出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２０９４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
特許文献１は、微小目標に限定したフィルタにより、二値化画像が生成されるように構成されており、微小目標となる航空機、飛翔物の検出を行っている。しかしながら、このような微小目標とともに、画素面積が大きい目標が混在するような場合には、微小目標のみが抽出されてしまい、画素面積が大きい目標は検出できない。また、画素面積が大きい目標のみが存在する場合にも、目標が検出できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することのできる画像目標検出装置および画像目標検出方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像目標検出装置は、赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出回路を備えた画像目標検出装置において、目標検出回路は、画素毎に複数の周囲領域を設け、複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測回路と、周囲領域ノイズ量計測回路により複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて画素毎にノイズ比を算出し、算出したノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出したノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割回路と、特徴領域分割回路により第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化回路と、特徴領域分割回路により第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化回路と、第１の二値化回路で生成された第１の二値化画像と、第２の二値化回路で生成された第２の二値化画像との論理和を算出することで、目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路とを含むものである。
【００１０】
また、本発明に係る画像目標検出方法は、赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出処理を備えた画像目標検出方法において、目標検出処理は、画素毎に複数の周囲領域を設け、複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測処理ステップと、周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて画素毎にノイズ比を算出し、算出したノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出したノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割処理ステップと、特徴領域分割処理ステップにより第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化処理ステップと、特徴領域分割処理ステップにより第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化処理ステップと、第１の二値化処理ステップで生成された第１の二値化画像と、第２の二値化処理ステップで生成された第２の二値化画像との論理和を算出することで、目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合処理ステップとを含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像目標検出装置および画像目標検出方法によれば、画素毎に、周囲領域の輝度値のばらつき具合に基づいて特徴領域分割を行うことで、目標の大きさおよび輝度に応じて適切な閾値を用いて２値化検出処理することを可能にすることにより、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することのできる画像目標検出装置および画像目標検出方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における周囲領域ノイズ量計測回路の動作の様子を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の運用形態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における赤外線撮像機で撮像され、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後のディジタル信号画像の例示図である。
【図５】本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路によるノイズ比の算出に関する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路によるフラグ信号の生成に関する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路によって出力されるフラグ信号により、第１の特徴領域と第２の特徴領域とが識別された様子を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における第１の二値化回路の内部構成図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第２の二値化回路の内部構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における第１の二値化回路および第２の二値化回路３４から出力される二値化画像を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における二値化画像統合回路から出力される二値画像を示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における画像目標検出装置の構成図である。
【図１３】従来の画像目標検出装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の構成図である。図１に示す本実施の形態１における画像目標検出装置は、赤外線撮像機１０、Ａ／Ｄ変換器２０、目標検出回路３０、位置検出回路４０、およびディスプレィ５０で構成されている。そして目標検出回路３０は、周囲領域ノイズ量計測回路３１、特徴領域分割回路３２、第１の二値化回路３３、第２の二値化回路３４、および二値化画像統合回路３５を備えている。
【００１４】
先の図１３における従来の画像目標検出装置の構成と比較すると、本実施の形態１における画像目標検出装置は、この目標検出回路３０の内部構成が異なっている。そこで、本実施の形態１における図１の目標検出回路３０の機能を中心に、以下に説明する。
【００１５】
目標検出回路３０内の周囲領域ノイズ量計測回路３１は、画素毎に複数の周囲領域を設け、周囲領域毎に、その領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する。特徴領域分割回路３２は、周囲領域ノイズ量計測回路３１により複数の周囲領域毎に計測されたノイズ量に基づいて、周囲領域同士のノイズ比（ノイズ量比率）を算出し、算出結果に基づいて各画素を第１の特徴領域と第２の特徴領域のいずれかに割り当てることで、特徴領域分割を行う。
【００１６】
そして、特徴領域分割回路３２は、特徴領域分割の結果に基づいて、画素毎に、その画素が含まれる特徴領域を識別するためのフラグ信号を出力する。この際、特徴領域分割回路３２は、第１の特徴領域に対応する画素についてはフラグ信号として「１」を出力し、第２の特徴領域に対応する画素についてはフラグ信号として「２」を出力する。
【００１７】
第１の二値化回路３３は、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号に対して第１の閾値を用いて第１の二値化処理を施すことで有意画素を検出する。さらに、第１の二値化回路３３は、検出した有意画素の中から、フラグ信号が「１」である画素のみを通過させ、他のフラグ信号である画素はマスク処理を施すことで、第１の特徴領域における有意画素のみを抽出し、第１の二値化画像として出力する。なお、第１の二値化回路３３は、マスク処理を行った後に、第１の二値化処理を行うことも可能である。
【００１８】
同様に、
第２の二値化回路３４は、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号に対して第２の閾値を用いて第２の二値化処理を施すことで有意画素を検出する。さらに、第２の二値化回路３４は、検出した有意画素の中から、フラグ信号が「２」である画素のみを通過させ、他のフラグ信号である画素はマスク処理を施すことで、第２の特徴領域における有意画素のみを抽出し、第２の二値化画像として出力する。なお、第２の二値化回路３４は、マスク処理を行った後に、第２の二値化処理を行うことも可能である。
【００１９】
二値化画像統合回路３５は、第１の二値化回路３３の出力である第１の二値化画像、および第２の二値化回路３４の出力である第２の二値化画像のそれぞれの論理和を算出することで、統合された二値化画像を出力する。
【００２０】
このようにして、本実施の形態１における図１の目標検出回路３０は、ノイズ量の比較結果に基づいて第１の特徴領域および第２の特徴領域を識別するとともに、領域に応じた個別の閾値を用いて二値化処理を施すことができる。この結果、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態１における図１の目標検出回路３０の詳細な処理内容を、図面を用いて具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における周囲領域ノイズ量計測回路３１の動作の様子を示す説明図である。図２では、注目画素１を中心とした領域２を、所定の画素数を含むように９分割し、８つの周囲領域２ａ〜２ｈを規定している状態を示している。なお、注目画素１は、画素毎に移動するものであり、注目画素１の位置に応じて、異なる８つの周囲領域２ａ〜２ｈが規定されることとなる。
【００２２】
周囲領域ノイズ量計測回路３１は、図２で示したように、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号の注目画素１ごとに、８つの周囲領域２ａ〜２ｈを規定する。さらに、周囲領域ノイズ量計測回路３１は、注目画素１に対する複数の周囲領域２ａ〜２ｈのノイズ量を、注目画素ごとに計算する。
【００２３】
例えば、周囲領域ノイズ量計測回路３１は、第１の周囲領域２ａについてのノイズ量を、下式（１）を用いて求める。
【００２４】
【数１】
【００２５】
上式（１）における各符号は、以下の内容を意味するものである。
（ｘ、ｙ）：注目画素１の画像座標
Ｎａ：第１の周囲領域２ａを構成する画素数
Ｂａｉ：第１の周囲領域２ａのＮａ個で構成された画素の中で、ｉ（ｉは、１以上Ｎａ以下の整数）番目の画素の輝度値
Ｂａ（￣）：第１の周囲領域２ａのＮａ個の構成画素の輝度値の平均値
なお、表記（￣）は、かっこの前の文字列の上部にバーが付された平均値を意味している。
【００２６】
周囲領域ノイズ量計測回路３１は、第１の周囲領域２ａと同様に、第２の周囲領域２ｂ〜第８の周囲領域２ｈについてのノイズ量も、下式（２）〜（８）を用いて求めることができる。なお、式（１）〜（８）における添え字ａ〜ｈは、第１の周囲領域２ａ〜第８の周囲領域２ｈの添え字に対応するものである。
【００２７】
【数２】
【００２８】
次に、特徴領域分割回路３２の動作を説明する。本実施の形態１における特徴領域分割回路３２は、周囲領域ノイズ量計測回路３１で算出された８つの周囲領域のそれぞれのノイズ量に基づいて、注目画素１をはさんで対角に位置する２つの周囲領域のノイズ量からノイズ比を算出する。そこで、まず始めに、第２の周囲領域２ｂと、その対角に位置する第７の周囲領域２ｇとのノイズ比の算出を例に、具体的に説明する。
【００２９】
特徴領域分割回路３２は、第２の周囲領域２ｂのノイズ量ＳＤｂと、第７の周囲領域２ｇのノイズ量ＳＤｇとのノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）を、下式（９）により求める。
【００３０】
【数３】
【００３１】
すなわち、上式（９）において、特徴領域分割回路３２は、第２の周囲領域２ｂと、第７の周囲領域２ｇとで、ノイズ量が大きい方を分子として、ノイズ量が小さい方を分母として、ノイズ比を求めている。また、両ノイズ量が等しい場合には、ノイズ比は１として求められる。従って、算出されたノイズ比は、１以上の値となる。
【００３２】
そして、特徴領域分割回路３２は、上式（９）で算出したノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）を、定数Ｃｏｎｓｔ０と比較し、下式（１０）に従って、フラグ信号（０）を「１」または「２」にセットする。
【００３３】
【数４】
【００３４】
すなわち、上式（１０）において、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）の値が定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、第１の特徴領域を示す「１」をフラグ信号（０）にセットする。一方、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ ０（ｘ、ｙ）の値が定数Ｃｏｎｓｔ０以下の場合には、第２の特徴領域を示す「２」をフラグ信号（０）にセットする。
【００３５】
同様に、特徴領域分割回路３２は、図２において対角に位置する「第１の周囲領域２ａと第８の周囲領域２ｈ」に関するノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ１（ｘ、ｙ）、「第３の周囲領域２ｃと第６の周囲領域２ｆ」に関するノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ２（ｘ、ｙ）、および「第４の周囲領域２ｄと第５の周囲領域２ｅ」に関するノイズ比Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ３（ｘ、ｙ）を、下式（１１）〜（１３）により求める。
【００３６】
【数５】
【００３７】
さらに、特徴領域分割回路３２は、下式（１４）〜（１６）に従って、フラグ信号（１）〜フラグ信号（３）をセットする。
【００３８】
【数６】
【００３９】
そして、特徴領域分割回路３２は、フラグ信号（０）〜フラグ信号（３）のいずれか１つでも「１」にセットされている場合には、最終的にフラグ信号を「１」として出力する。一方、特徴領域分割回路３２は、フラグ信号（０）〜フラグ信号（３）のいずれもが「２」にセットされている場合には、最終的にフラグ信号を「２」として出力する。すなわち、対角に位置する周辺領域に関して算出した４つのノイズ比のうち、いずれか１つでも定数Ｃｏｎｓｔ０より大きい場合には、フラグ信号を「１」として出力することとなる。
【００４０】
図３は、本発明の実施の形態１における画像目標検出装置の運用形態を示す図である。図３における各符号は、以下の内容を意味している。
符号６１：遠方の航空機
符号６２：遠方の飛翔体
符号６３：離陸した航空機
符号６４：画像目標検出装置の赤外線撮像機１０が、飛行場の上空を監視するように設置された建屋、監視塔
符号６５：赤外線撮像機１０の監視エリア
符号６６：飛行場等の滑走路
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態１における赤外線撮像機１０で撮像され、Ａ／Ｄ変換器２０でＡ／Ｄ変換された後のディジタル信号画像の例示図である。図４におけるディジタル信号画像内で、各符号は、以下の内容を意味している。
７１、７２：遠方の航空機６１、および遠方の飛翔体６２の赤外線画像（画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当）
７３：、離陸直後で加速中の航空機６３の赤外線画像（画素面積が大きく輝度値が高い目標に相当）
【００４２】
次に、図４に示すディジタル信号画像を用いて、特徴領域分割回路３２の動作を説明する。図５は、本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路３２によるノイズ比の算出に関する説明図である。具体的には、図５（ａ）〜図５（ｆ）は、それぞれ以下の内容を示す図である。
図５（ａ）：図４のディジタル信号画像における航空機６３の赤外線画像の部分に設定された断面７３ａを示す図である。
図５（ｂ）：画素面積が大きく輝度値が高い目標となる、離陸直後で加速中の航空機６３の赤外線画像７３における断面７３ａの輝度値分布を示す図である。
図５（ｃ）：図５（ｂ）の輝度値分布に対応するノイズ量分布の様子を示した図である。
図５（ｄ）：図５（ｃ）のノイズ量分布に対応するノイズ比の様子を示した図である。
図５（ｅ）：図５（ａ）のディジタル信号画像をｙ方向に投影したときの輝度値の最大値分布を示した図である。
図５（ｆ）：画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当する遠方の航空機６１、および飛翔体６２に対して算出されたノイズ比の様子を示した図である。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、画素面積が大きい目標となる離陸直後で加速中の航空機６３の赤外線画像７３付近の輝度値分布は、背景部と高輝度部に大きく分けられる。低い値の輝度値分布を有する背景部と比較して、点線で囲まれた高輝度部の頂点付近の輝度値分布は、航空機６３のアフターバーナ内燃焼の影響で起伏が生じる。
【００４４】
図５（ｃ）に示すように、周囲領域ノイズ量計測回路３１により上式（１）〜（８）を用いて算出されるノイズ量は、背景部にあたる部分では少なくなるが、高輝度部に当たる部分では、図５（ｂ）に示すような輝度値分布の起伏の影響で、背景部のノイズ量と比較して大きくなる。
【００４５】
また、図５（ｂ）の輝度値分布におけるエッジ部では、先の図２に示したような８つの周辺領域２ａ〜２ｈ内に、背景部と高輝度部が両方含まれることとなるため、算出されたノイズ量は大きくなる。
【００４６】
図５（ｃ）に示すようなノイズ量分布に対して、特徴領域分割回路３２により上式（９）および上式（１１）〜（１３）を用いて算出されるノイズ比（Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ０（ｘ、ｙ）〜Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ３（ｘ、ｙ））の分布は、図５（ｄ）のようになる。上式（９）および上式（１１）〜（１３）では、対角に位置する周辺領域２ａ〜２ｈを用いてノイズ比を求めているため、背景部のノイズ比は、小さくなる。一方、高輝度部のエッジ部付近でのノイズ比は大きくなり、高輝度部の頂点付近でのノイズ比は輝度起伏より背景部のノイズ比より大きく、エッジ部のノイズ比より小さくなる。
【００４７】
これに対して、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標に相当する遠方の航空機６１、および飛翔体６２は、図５（ｅ）に示すように、航空機６３と比較して、高輝度部の輝度値が低い値であるとともに、頂点付近の輝度値は起伏がなく安定している。従って、このような微小目標に対して算出されたノイズ比は、図５（ｆ）に示すように、その高輝度部の頂点付近でのノイズ比が背景部のノイズ比と同程度に低い値となる。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路３２によるフラグ信号の生成に関する説明図である。具体的には、図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれ以下の内容を示す図である。
図６（ａ）：画素面積が大きく輝度値が高い目標となる、離陸直後で加速中の航空機６３について算出されたノイズ比分布（図５（ｄ）に相当）と、定数Ｃｏｎｓｔ０（図６（ａ）中の破線に相当）との関係を示す図である。
図６（ｂ）：図６（ａ）に関し、上式（１０）および上式（１４）〜（１６）に基づいて、特徴領域分割回路３２により出力されるフラグ信号を示す図である。
図６（ｃ）：画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる、遠方の航空機６１、および飛翔体６２について算出されたノイズ比分布（図５（ｆ）に相当）と、定数Ｃｏｎｓｔ０（図６（ａ）中の破線に相当）との関係を示す図である。
図６（ｄ）：図６（ｃ）に関し、上式（１０）および上式（１４）〜（１６）に基づいて、特徴領域分割回路３２により出力されるフラグ信号を示す図である。
【００４９】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０以下の場合には、フラグ信号を「２」にセットする。図６（ｂ）において、フラグ信号が「１」となる領域が第１の特徴領域に相当し、フラグ信号が「２」となる領域が第２の特徴領域に相当する。このようにして、特徴領域分割回路３２は、画素面積が大きく輝度値が高い目標となる部分を、第１の特徴領域として抽出することができる。
【００５０】
同様に、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、特徴領域分割回路３２は、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、ノイズ比分布が定数Ｃｏｎｓｔ０以下の場合には、フラグ信号を「２」にセットする。図６（ｄ）において、フラグ信号が「１」となる領域が第１の特徴領域に相当し、フラグ信号が「２」となる領域が第２の特徴領域に相当する。このようにして、特徴領域分割回路３２は、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標となる部分について、そのエッジ部分を第１の特徴領域として抽出し、エッジ部分より内側の部分を第２の特徴領域として抽出することができる。
【００５１】
図７は、本発明の実施の形態１における特徴領域分割回路３２によって出力されるフラグ信号により、第１の特徴領域と第２の特徴領域とが識別された様子を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、Ａ／Ｄ変換後のディジタル信号画像を示しており、図７（ｂ）は、フラグ信号の画素毎の分布を示している。
【００５２】
次に、第１の二値化回路３３および第２の二値化回路３４の動作について説明する。図８は、本発明の実施の形態１における第１の二値化回路３３の内部構成図である。第１の二値化回路３３は、比較回路３３ａおよび第１のマスク回路３３ｂで構成されている。比較回路３３ａは、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号の各画素に対して、大局閾値による第１の二値化処理を施す。具体的には、比較回路３３ａは、大局閾値よりも大きい画素を論理値「１」、それ以外を論理値「０」とする二値画像を出力する。
【００５３】
次に、第１のマスク回路３３ｂは、特徴領域分割回路３２の出力であるフラグ信号を読み込み、比較回路３３ａによる第１の二値化処理結果のうち、フラグ信号が「２」である第２の特徴領域をマスクすることで、フラグ信号が「１」である第１の特徴領域の二値化処理結果のみを出力する。
【００５４】
一方、図９は、本発明の実施の形態１における第２の二値化回路３４の内部構成図である。第２の二値化回路３４は、微小目標検出回路３４ａおよび第２のマスク回路３４ｂで構成されている。微小目標検出回路３４ａは、先の図１３における従来の微小目標検出回路３９に相当し、Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル画像信号の各画素に対して、微小目標を抽出するための第２の二値化処理を施す。具体的には、微小目標検出回路３４ａは、微小目標を検出するための閾値よりも大きい画素を論理値「１」、それ以外を論理値「０」とする二値画像を出力する。
【００５５】
次に、第２のマスク回路３４ｂは、特徴領域分割回路３２の出力であるフラグ信号を読み込み、微小目標検出回路３４ａによる第２の二値化処理結果のうち、フラグ信号が「１」である第１の特徴領域をマスクすることで、フラグ信号が「２」である第２の特徴領域の二値化処理結果のみを出力する。
【００５６】
図１０は、本発明の実施の形態１における第１の二値化回路３３および第２の二値化回路３４から出力される二値化画像を示す図である。具体的には、具体的には、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、それぞれ以下の内容を示す図である。
図１０（ａ）：Ａ／Ｄ変換器２０の出力であるディジタル信号画像（多値画像）
図１０（ｂ）：第１の二値化回路３３により、画素面積が大きく輝度値が高い目標を抽出するために行われた第１の二値化処理により得られた二値画像
図１０（ｃ）：第２の二値化回路３４により、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標を抽出するために行われた第２の二値化処理により得られた二値画像
【００５７】
なお、画素面積が大きく輝度値が高い目標を抽出するための第１の二値化処理に用いられる大局閾値は、例えば、先の図５に示すような輝度部分におけるディジタル信号画像内の平均輝度およびノイズ量を元に、下式（１７）で算出することができる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
上式（１７）において、ＢＩｍａｇｅ ｍａｘはディジタル信号画像内の平均輝度値、Ｃは定数、σｉｍａｇｅはディジタル信号画像内の標準偏差である。
【００６０】
先の図８に示した第１の二値化回路３３は、先の図７（ｂ）のフラグ信号画像で白色として示した第１の特徴領域について、大局閾値を用いた第１の二値化処理を行うこととなる。ここで、第１の特徴領域としては、画素面積が大きく輝度値が高い目標の領域とともに、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標の周囲部分も含まれる（図７（ｂ）参照）。
【００６１】
しかしながら、先の図５（ｅ）に示すように、アフターバーナをたいている航空機６３の輝度分布より、遠方の航空機６１の輝度値分布、飛翔体６２の輝度値分布の大きさは小さく、かつ、ディジタル画像信号内の画面に占める画素面積も小さい。このため、先の図８に示した比較回路３３ａから得られる大局閾値を用いた二値化処理によって、航空機６１および飛翔体６２が抽出されることはなく、航空機６３のみを検出することができる（図１０（ｂ）参照）。
【００６２】
一方、先の図９に示した第２の二値化回路３４は、先の図７（ｂ）のフラグ信号画像で黒色として示した第２の特徴領域について、微小目標を抽出するための閾値を用いた第２の二値化処理を行うこととなる。ここで、離陸直後で加速中の航空機６３は、その領域が第１の特徴領域として識別されているため、第２の二値化処理で抽出されることはない。また、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標の領域は、第１の特徴領域に囲まれた第２の特徴領域として識別されており（図７（ｂ）参照）、微小目標を抽出するための適切な閾値を用いて第２の二値化処理を行うことで、微小目標のみを検出することができる（図１０（ｃ）参照）。
【００６３】
次に、二値化画像統合回路３５の動作について説明する。図１１は、本発明の実施の形態１における二値化画像統合回路３５から出力される統合二値化画像を示した図である。二値化画像統合回路３５では、第１の二値化回路３３から出力される第１の特徴領域における二値化画像と、第２の二値化回路３４から出力される第２の特徴領域における二値化画像との論理和を求め、統合二値化画像を生成する。
【００６４】
以上のように、実施の形態１によれば、周囲領域ノイズ量計測回路、特徴領域分割回路、第１の二値化回路、第２の二値化回路、および二値化画像統合回路で構成された目標検出回路を備えている。この結果、画素毎に、周囲領域の輝度値のばらつき具合に基づいて特徴領域分割を行うことで、目標の大きさおよび輝度に応じて適切な閾値を用いて２値化検出処理することができる。従って、画素面積が小さく輝度値が低い微小目標と、画素面積が大きく輝度値が高い目標のいずれも安定して検出することのできる画像目標検出装置および画像目標検出方法を得ることができる。
【００６５】
実施の形態２．
先の実施の形態１における特徴領域分割回路３２は、対角に位置する周辺領域に関して算出した４つのノイズ比を算出し、フラグ信号を求めていた。これに対して、本実施の形態２における特徴領域分割回路３２は、先の実施の形態１とは異なる方法でノイズ比を算出するものである。
【００６６】
図１２は、本発明の実施の形態２における画像目標検出装置の構成図である。図１２に示す本実施の形態２における画像目標検出装置は、赤外線撮像機１０、Ａ／Ｄ変換器２０、目標検出回路３０、位置検出回路４０、およびディスプレィ５０で構成されている。そして、目標検出回路３０は、周囲領域ノイズ量計測回路３１、特徴領域分割回路３２、第１の二値化回路３３、第２の二値化回路３４、および二値化画像統合回路３５を備えている。
【００６７】
さらに、本実施の形態２における特徴領域分割回路３２は、ノイズ量順序付け回路３２ａ、ノイズ量比率算出回路３２ｂ、および比率比較回路３２ｃで構成されている。ノイズ量順序付け回路３２ａは、周囲領域ノイズ量計測回路３１の出力を受け、８つの周囲領域２ａ〜２ｈについて、ノイズ量の大きさで順序付けする。例えば、下式（１８）に示すようにして、上式（１）〜（８）で算出されたそれぞれの周辺領域のノイズ量の順序付けを行う。
【００６８】
【数８】
【００６９】
上式（１８）において、添え字ｒａｎｋ＊の「＊」は、順序付け番号を示し、小さい順に順序付けした場合の番号である。例えば、ｒａｎｋ１は、ノイズ量が最小値を有することを示す。
【００７０】
次に、ノイズ量比率算出回路３２ｂは、ノイズ量順序付け回路３２ａで算出した最大ノイズ値を示すｒａｎｋ８と、最小ノイズ値を示すｒａｎｋ１との比率を、下式（１９）により算出する。
【００７１】
【数９】
【００７２】
そして、比率比較回路３２ｃは、下式（２０）に従って、フラグ信号を「１」または「２」にセットする。
【００７３】
【数１０】
【００７４】
具体的には、比率比較回路３２ｃは、上式（１９）で算出された最大ノイズ量と最小ノイズ量との比率が、定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、それ以外の場合は、フラグ信号を「２」にセットする。
【００７５】
本実施の形態２における特徴領域分割回路３２は、周囲領域のノイズ量を順序付けし、その最大値と最小値の比を取ることにより、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができる。この結果、先の図７に示したフラブ信号の二値画像と同様の画像を得ることが可能である。
【００７６】
以上のように、実施の形態２によれば、周囲領域のノイズ量を順序付けして、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができ、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
実施の形態３．
先の実施の形態２における特徴領域分割回路３２内のノイズ量順序付け回路３２ａは、最大ノイズ値と最小ノイズ値を出力していた。これに対して、本実施の形態３では、特徴領域分割回路３２内のノイズ量順序付け回路３２ａが、順序付けされたノイズ量の２番目に小さい値と２番目に大きい値を出力する。本実施の形態３における画像目標検出装置の構成は、先の実施の形態２における図１２の構成と同じである。
【００７８】
本実施の形態３におけるノイズ量比率算出回路３２ｂは、ノイズ量順序付け回路３２ａで算出した２番目に大きいノイズ値を示すｒａｎｋ７と、２番目に小さいノイズ値を示すｒａｎｋ２との比率を、下式（２１）により算出する。
【００７９】
【数１１】
【００８０】
そして、比率比較回路３２ｃは、先の実施の形態２と同様にして、上式（２０）に従って、フラグ信号を「１」または「２」にセットする。具体的には、比率比較回路３２ｃは、上式（２１）で算出された２番目に大きいノイズ量と２番目に小さいノイズ量との比率が、定数Ｃｏｎｓｔ０よりも大きい場合には、フラグ信号を「１」にセットし、それ以外の場合は、フラグ信号を「２」にセットする。
【００８１】
本実施の形態３における特徴領域分割回路３２は、周囲領域のノイズ量を順序付けし、その２番目に大きい値と２番目に小さい値との比を取ることにより、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができる。この結果、画素毎の周囲領域に不確定なノイズ画素が含まれ、かつ変動する場合に、ノイズ量の最大値と最小値を除去してノイズ比を求めることができ、先の実施の形態２よりもロバスト性の向上を図ることができる。
【００８２】
以上のように、実施の形態３によれば、周囲領域のノイズ量を順序付けして、画素毎の周辺領域のノイズ比が高い領域を抽出することができ、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。さらに、ノイズ量の最大値と最小値を用いずにノイズ比が高い領域を抽出することで、先の実施の形態２よりもロバスト性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 赤外線撮像機、２０ Ａ／Ｄ変換器、３０ 目標検出回路、３１ 周囲領域ノイズ量計測回路、３２ 特徴領域分割回路、３２ａ ノイズ量順序付け回路、３２ｂ ノイズ量比率算出回路、３２ｃ 比率比較回路、３３ 第１の二値化回路、３３ａ 比較回路、３３ｂ 第１のマスク回路、３４ 第２の二値化回路、３４ａ 微小目標検出回路、３４ｂ 第２のマスク回路、３５ 二値化画像統合回路、４０ 位置検出回路、５０ ディスプレィ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出回路を備えた画像目標検出装置において、
前記目標検出回路は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測回路と、
前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて前記画素毎にノイズ比を算出し、算出した前記ノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化回路と、
前記第１の二値化回路で生成された前記第１の二値化画像と、前記第２の二値化回路で生成された前記第２の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路と
を含むことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像目標検出装置において、
前記特徴領域分割回路は、前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の最小値と最大値との比を前記ノイズ比とする
ことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像目標検出装置において、
前記特徴領域分割回路は、前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の２番目に小さい値と２番目に大きい値との比を前記ノイズ比とする
ことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項４】
赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出処理を備えた画像目標検出方法において、
前記目標検出処理は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測処理ステップと、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて前記画素毎にノイズ比を算出し、算出した前記ノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化処理ステップと、
前記第１の二値化処理ステップで生成された前記第１の二値化画像と、前記第２の二値化処理ステップで生成された前記第２の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合処理ステップと
を含むことを特徴とする画像目標検出方法。
【請求項１】
赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出回路を備えた画像目標検出装置において、
前記目標検出回路は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測回路と、
前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて前記画素毎にノイズ比を算出し、算出した前記ノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化回路と、
前記特徴領域分割回路により前記第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化回路と、
前記第１の二値化回路で生成された前記第１の二値化画像と、前記第２の二値化回路で生成された前記第２の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合回路と
を含むことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像目標検出装置において、
前記特徴領域分割回路は、前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の最小値と最大値との比を前記ノイズ比とする
ことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像目標検出装置において、
前記特徴領域分割回路は、前記周囲領域ノイズ量計測回路により前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量を大きい順に順序付けし、順序付けされたノイズ量の２番目に小さい値と２番目に大きい値との比を前記ノイズ比とする
ことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項４】
赤外線撮像機を用いて取得したディジタル信号画像の各画素に対して二値化処理を施すことで、周囲より高い輝度値で形成される目標を検出する目標検出処理を備えた画像目標検出方法において、
前記目標検出処理は、
画素毎に複数の周囲領域を設け、前記複数の周囲領域のそれぞれについて、周囲領域を構成する複数の画素の輝度値のばらつきに相当するノイズ量を計測する周囲領域ノイズ量計測処理ステップと、
前記周囲領域ノイズ量計測処理ステップにより前記複数の周囲領域について計測されたそれぞれのノイズ量の比較に基づいて前記画素毎にノイズ比を算出し、算出した前記ノイズ比が所定閾値を越える場合には、当該画素を第１の特徴領域と規定し、算出した前記ノイズ比が所定閾値以下の場合には、当該画素を第２の特徴領域と規定することで、前記ディジタル信号画像の各画素をいずれかの特徴領域に分割する特徴領域分割処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第１の特徴領域と規定された画素について、第１の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第１の二値化画像を生成する第１の二値化処理ステップと、
前記特徴領域分割処理ステップにより前記第２の特徴領域と規定された画素について、第２の閾値よりも大きい輝度値を有する画素を抽出することで第２の二値化画像を生成する第２の二値化処理ステップと、
前記第１の二値化処理ステップで生成された前記第１の二値化画像と、前記第２の二値化処理ステップで生成された前記第２の二値化画像との論理和を算出することで、前記目標を検出するための統合二値化画像を生成する二値化画像統合処理ステップと
を含むことを特徴とする画像目標検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１９６９３９（Ｐ２０１１−１９６９３９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６６６７１（Ｐ２０１０−６６６７１）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]