(57)【要約】【課題】  複数の光学センサを搭載した光学衛星で撮影した衛星画像について、光学センサ毎の受光感度の差異に起因する画像上の領域間の輝度のバラツキを補正することを課題とする。【解決手段】  画像読込処理（Ｓ１０）で、衛星画像を読み込み、輝度不連続位置算出処理（Ｓ４０）で、衛星画像上で画素の輝度値が不連続である位置を算出し、輝度不連続位置確定処理（Ｓ５０）で、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定し、輝度不連続画素値修正処理（Ｓ６０）で、不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を修正する。そして、画像書込処理（Ｓ６０）で、輝度値を修正した画像をハードディスク等に書き込む。【選択図】        図２
2005159886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の要素を有することを特徴とする画像輝度補正処理装置
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する画像入力処理部
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する輝度不連続位置算出処理部
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する輝度不連続位置確定処理部
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する輝度不連続画素値補正処理部
（５）輝度値を補正した画像を出力する画像出力部。
【請求項２】
前記画像は、衛星で撮影した衛星画像であり、
画像輝度補正処理装置は、更に、衛星画像に含まれる陸域領域をマスクし、不連続である位置の算出の対象外とする画像陸域マスク処理部を有することを特徴とする請求項１記載の画像輝度補正処理装置。
【請求項３】
以下の要素を有することを特徴とする画像輝度補正処理方法
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する工程
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する工程
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する工程
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する工程
（５）輝度値を補正した画像を出力する工程。
【請求項４】
画像輝度補正処理装置となるコンピュータに、以下の処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する処理
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する処理
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する処理
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する処理
（５）輝度値を補正した画像を出力する処理。
【請求項５】
画像輝度補正処理装置となるコンピュータに、以下の手順を実行させるためのプログラム
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する手順
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する手順
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する手順
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する手順
（５）輝度値を補正した画像を出力する手順。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学衛星画像について、光学衛星センサに起因する影響を除去した衛星画像を得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４に示すように、光学衛星は、搭載された光学センサで撮影を行う。図１４は、人工衛星による撮影の概念を示す図である。
【０００３】
この光学センサは、受光素子の集合体（通常直線状に並んでいる）であるが、受光素子は、衛星出荷時においてすでに微細な品質（受光感度）のバラツキを有している。また、受光素子は、経年変化によっても品質（受光感度）のバラツキが生じる。従って、当該光学センサで撮影された画像には、受光感度のバラツキに起因して、画素の輝度値にバラツキが現れ、画像にその差が記録される。特に海表面部分では「受光感度のバラツキ」が、「海自体の輝度差」を上回ることがある。
【０００４】
図１５は、受光感度のバラツキの例を示す図である。１５０１のように見えるはずの画像に、１５０２に示すような縞模様が入ってしまう。
【０００５】
次に、カラーの衛星画像における縞模様について説明する。光学衛星は、搭載された光学センサで撮影を行うが、この光学センサは、複数搭載され、それぞれが特定波長帯をカバーするように設計される。例えば、近赤外波長帯用センサ、可視光波長帯用センサ（赤波長帯用センサ、緑波長帯用センサ、青波長帯用センサ）の４つのカラーセンサを持ち、同時にそれら全波長帯域をカバーするパンクロマティック（グレースケール）センサを１つ持つ衛星では、カラー画像を、４つのカラーセンサによる各画像の合成により得る。
【０００６】
図１６は、画像合成の例を示す図である。例えば、カラー画像１６０１は、３枚の赤波長帯画像１６０３、緑波長帯画像１６０４、青波長帯画像１６０５の合成結果である。図に示すように、各画像１６０３〜１６０５での縞模様の現われ方が異なっている。これは、各センサの品質（受光感度）が異なるためである。
【０００７】
従来技術として、衛星画像からセンサの特徴を読み取り補正する方法や装置は見当たらない。
【０００８】
一般には、従来技術として平滑化処理が行われている。具体的には、平滑化フィルタ」と呼ばれるものを用いて、目的の画像解析処理の前段に、又は目的の画像処理の後段に、又は目的の画像処理の前段と後段に、画像全体に平滑化処理を施すことで、画像全体を滑らかにして、画像上に現れる縞模様を「目立たなく」することが行われている。図１７は、平滑化フィルタ処理の概念を示す図である。平滑化フィルタとしては、ぼかしフィルタや加重平均フィルタ等が用いられる。
【０００９】
しかし、平滑化処理は、その目的が「画素の輝度値のバラツキを目立たなくする」ことであり、処理の方法も「画像全体を平滑化処理するだけ」なので、滑らかになった画像上に依然として縞模様が残っている。図１８は、平滑化された画像の縞模様の様子を示す図である。
【００１０】
従来技術では、衛星画像がどのように撮影されるか、あるいは光学センサがどのような特性を有するかなどが考慮されておらず、その特性に起因して生じるセンサ走査方向での縞模様を除去することができない。その為、図１８の矢印で示すように、依然として縞模様が存在する。
【特許文献１】特開昭６３−２９９４５７号公報
【特許文献２】特開平４−２９７１８６号公報
【特許文献３】特開２０００−３５７２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、撮影された光学衛星画像のみから、撮影に用いられた光学衛星センサ特性に起因する画素の輝度値のバラツキ情報を得て、撮影された光学衛星画像を補正（縞模様の除去・軽減、画像の均質化）することにより光学衛星センサに起因する影響を除去した衛星画像を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る画像輝度補正処理装置は、
以下の要素を有することを特徴とする
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する画像入力処理部
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する輝度不連続位置算出処理部
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する輝度不連続位置確定処理部
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する輝度不連続画素値補正処理部
（５）輝度値を補正した画像を出力する画像出力部。
【００１３】
前記画像は、衛星で撮影した衛星画像であり、
画像輝度補正処理装置は、更に、衛星画像に含まれる陸域領域をマスクし、不連続である位置の算出の対象外とする画像陸域マスク処理部を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る画像輝度補正処理方法は、
以下の要素を有することを特徴とする
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する工程
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する工程
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する工程
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する工程
（５）輝度値を補正した画像を出力する工程。
【００１５】
本発明に係るプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
画像輝度補正処理装置となるコンピュータに、以下の処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とする
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する処理
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する処理
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する処理
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する処理
（５）輝度値を補正した画像を出力する処理。
【００１６】
本発明に係るプログラムは、
画像輝度補正処理装置となるコンピュータに、以下の手順を実行させるためのプログラムであることを特徴とする
（１）多段階の輝度値を取り得る画素群からなる画像を入力する手順
（２）画素の輝度値が不連続である位置を算出する手順
（３）前記算出した位置のうち、並行の直線成分群のみを抽出し、不連続位置として確定する手順
（４）前記不連続位置で区分けされた領域同士の輝度値を補正する手順
（５）輝度値を補正した画像を出力する手順。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、撮影された光学衛星画像上で輝度値が不連続である不連続位置を特定し、不連続位置で区分けされた領域単位で輝度を補正することにより、光学衛星センサに起因する影響を除去した衛星画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明では、撮影された生成画像のみから、撮影に用いられた人工衛星の光学センサ特性に起因する画素の輝度値のバラツキ情報を得て、撮影された衛星画像を補正（縞模様の除去・軽減、画質の均質化）を行う。図１は、本発明に係る処理画像の例を示す図である。図に示すように、当初縞模様が入っていた画像１０１が補正され、補正後の画像１０２は縞模様が除去され、画像が均質化される。
【００１９】
本発明は、アルゴリズム（処理手順）として、アルゴリズムを具現化するソフトウェアとして、あるいはアルゴリズムを具現化するソフトウェアを搭載したハードウェア（画像処理装置の一種）として実現可能である。また、本件発明の処理を実施することで、当該衛星画像のデータ自体及び表示状態を改善する単体装置や、本件発明の処理を、衛星画像解析を実施するに先立って実施（前処理）することで当該衛星画像解析の処理結果のクォリティを高めることができる組み込み装置などへの適用が考えられる。
【００２０】
続いて、本発明に係る衛星画像輝度補正装置の処理について説明する。図２は、衛星画像輝度補正処理フローを示す図である。
【００２１】
Ｓ１０では、画像読込処理部により、画像読込処理を行う。具体的には、ＣＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等から画像一時領域に目標画像（カラー画像）を読み込む。
【００２２】
次に、Ｓ２０では、画像付属情報読込処理部により、画像付属情報読込処理を行う。この処理で、衛星画像撮影時の撮影条件に係る情報を読み込む。この情報は、衛星画像に付属するものである。具体的には、光学センサのスキャン角度（例えば、北を０度、南を１８０度とする時計回り方位）情報を利用する。
【００２３】
Ｓ３０では、画像陸域マスク処理部により、画像陸域マスク処理を行う。陸域部分を処理対象外とするために、マスクする。これにより、例えば陸域部分の画素輝度値＝０とする。図３は、画像陸域マスク処理に係る画像の例を示す図である。３０１の画像をマスクし、３０２の陸域マスク画像を得る。
【００２４】
Ｓ４０では、輝度不連続位置算出処理部により、輝度不連続位置算出処理を行う。この処理では、前述の処理により海域部分だけになった画像から、輝度値が不連続になった位置を算出し、輝度不連続位置の当該画素に識別用フラグを付与する。これを、不連続位置フラグという。そして、輝度不連続位置フラグのみで構成された画像を算出する。算出結果は、画像でなく、データ配列でも良い。この処理の詳細については、図４等を用いて後述する。
【００２５】
Ｓ５０では、輝度不連続位置確定処理部により、輝度不連続位置確定処理を行う。この処理で、輝度不連続位置フラグの直線成分を抽出し、これを不連続位置と確定し、それ以外は除去する。この処理の詳細については、図７等を用いて後述する。
【００２６】
Ｓ６０では、輝度不連続画素値補正処理部により、輝度不連続画素値補正処理を行う。この処理では、輝度不連続位置算出処理（Ｓ４０）中の輝度不連続位置判定処理（Ｓ４０３で後述する）及び輝度不連続位置確定処理（Ｓ５０）で得たデータを用いて、当該衛星画像の輝度値を補正する。この処理の詳細については、図１２等を用いて後述する。
【００２７】
Ｓ７０では、画像書込処理部により、画像書込処理を行う。上述の処理により補正された衛星画像を、保存するためハードディスク等に書き込む。但し、印刷や送信等、書込み以外の出力形態であっても有効である。
【００２８】
次に、輝度不連続位置算出処理（Ｓ４０）について詳述する。図４は、輝度不連続位置算出処理フローを示す図である。図５は、輝度不連続位置算出処理の概念を示す図である。
【００２９】
Ｓ４０１では、図５の５０１に示すように、衛星画像上をゲート枠で走査する。そして、Ｓ４０２では、図５の５０２に示すように、前の処理で設定した各ゲート枠について平均値を算出する。Ｓ４０３では、図５の５０３に示すように、
平均値の変化から輝度不連続位置を判定する。そして、本処理で得られたデータは、輝度変化データテーブルとして保持する。本データは、配列の形式で保持してもよい。このデータは、輝度不連続画素値補正処理（Ｓ６０）に用いられる。
【００３０】
Ｓ４０４では、輝度不連続位置にフラグを付与する。例えば、不連続位置の輝度値をフラグとして用い、０或いはＮＵＬＬ等に書き換える。これにより、図６の６０２の画像が得られる。図６は、輝度不連続位置算出処理に係る画像の例を示す図である。
【００３１】
Ｓ４０５では、輝度不連続位置フラグ画像を生成する。この画像は、不連続位置のフラグと、他の画素を区別する画像である。これにより、図６の６０３の画像が得られる。この画像は、Ｓ４０４の結果をわかりやすくするものであって、内部処理のためには必ずしも画像化しなくて良い。つまり、処理の省略が可能である。
【００３２】
続いて、輝度不連続位置確定処理（Ｓ５０）について詳述する。図７は、輝度不連続位置確定処理フローを示す図である。
【００３３】
Ｓ５０１では、輝度不連続位置フラグ探索処理により、衛星画像の画素値を除き、輝度不連続位置フラグを探索する。これにより、図８に示した８０２の画像あるいは図９に示した９０２の画像が得られる。
【００３４】
図８と図９は、輝度不連続位置確定処理のうち輝度不連続位置フラグ直線判定処理までに係る画像の例を示す図である。図８は、スキャン角度がある場合（Ｓ２０の処理で光学衛星センサの撮影方位角を取得できた場合）の例であり、図９は、スキャン角度がない場合の例である。
【００３５】
Ｓ５０２では、輝度不連続位置フラグ直線判定処理により、点状に分布するフラグ（フラグ位置）から線成分（直線、及び曲線）を認識する。そのうち、曲線成分は排除する。そして、直線成分が、画面を縦断し、又は横断するか判定する。直線が断続している場合も同様に、その間が繋がっていたとしたら直線と想定される成分が、画面を縦断し、又は横断するか判定する。具体的には「ある線分の延長線上に他の線分が（任意の個数、又は、任意の長さ）存在するか否か判定する。存在する場合に、直線と想定して処理する。この例で、縦断する場合とは、
スキャン方向が南北の場合であり、横断する場合とは、スキャン方向が東西の場合である。これにより、図８に示した８０３の画像あるいは図９に示した９０３の画像が得られる。
【００３６】
Ｓ５０３では、輝度不連続位置フラグ結線処理により、画面を縦断し、又は横断し、分断されている直線成分同士を結線する。つまり、連続する直線として再定義する。これにより、図１０に示した１００１の画像あるいは図１１に示した１１０１の画像が得られる。
【００３７】
図１０と図１１は、輝度不連続位置確定処理のうち輝度不連続位置フラグ結線処理からに係る画像の例を示す図である。図１０は、スキャン角度がある場合の例であり、図１１は、スキャン角度がない場合の例である。
【００３８】
Ｓ５０４では、直線成分とならなかった不要な輝度不連続位置フラグを除去する処理を行う。これにより、図１０に示した１００２の画像あるいは図１１に示した１１０２の画像が得られる。
【００３９】
Ｓ５０５では、輝度不連続位置確定処理で、不連続位置を示す直線を確定する。これにより、画像上下左右４辺と不連続位置を示す直線で囲まれたいくつかの分割領域を確定し、認識する。そして、図１０に示した１００３の画像あるいは図１１に示した１１０３の画像が得られる。
【００４０】
最後に、Ｓ６０の輝度不連続画素補正処理について説明する。図１２は、輝度不連続画素値補正処理の概念を示す図である。この処理では、輝度不連続位置判定処理（Ｓ４０３）で得た輝度変化データテーブルと、輝度不連続位置確定処理（Ｓ５０５）で得た輝度不連続位置確定情報から、衛星画像上で対応する画素での輝度補正値を算出し、当該画素の輝度値と置き換える。その際、ゲート枠走査処理（Ｓ４０１）におけるゲート枠走査の開始点の画素輝度値を基準とする。図１３は、輝度不連続画素値補正処理に係る画像の例を示す図である。
【００４１】
衛星画像輝度補正装置は、コンピュータであり、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。また、プログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からコンピュータに読み取られるようにすることができる。
【００４２】
図１９は、衛星画像輝度補正装置のハードウエア構成例を示す図である。バスに、ディスプレイ装置１９０１、演算装置１９０２、データ記憶装置１９０３、画像出力装置１９０４、操作入力装置１９０５、メモリ１９０６、及び画像入力装置１９０７が接続されている。データ記憶装置１９０３は、例えばハードディスクであり、画像出力装置１９０４は、例えばプリンタであり、画像入力装置１９０７は、例えばスキャナである。
【００４３】
プログラムは、通常データ記憶装置１９０３に記憶されており、メモリ１９０６にロードされた状態で、順次演算装置１９０２に読み込まれ処理を行う。
【００４４】
図２０は、衛星画像輝度補正装置の主な要素とデータフローを示す図である。画像入力処理部２００１は、画像入力処理部の例であり、図２のＳ１０の処理を行うように構成されている。同様に、輝度不連続位置算出処理部２００２は、Ｓ４０の処理を、輝度不連続位置確定処理部２００３は、Ｓ５０の処理を、輝度不連続画像補正処理部２００４は、Ｓ６０の処理を行うように構成されている。また、画像書込処理部２００５は、画像書込処理部の例であり、Ｓ７０の処理を行うように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る処理画像の例を示す図である。
【図２】衛星画像輝度補正処理フローを示す図である。
【図３】画像陸域マスク処理に係る画像の例を示す図である。
【図４】輝度不連続位置算出処理フローを示す図である。
【図５】輝度不連続位置算出処理の概念を示す図である。
【図６】輝度不連続位置算出処理に係る画像の例を示す図である。
【図７】輝度不連続位置確定処理フローを示す図である。
【図８】輝度不連続位置確定処理のうち輝度不連続位置フラグ直線判定処理までに係る画像の例（スキャン角度がある場合）を示す図である。
【図９】輝度不連続位置確定処理のうち輝度不連続位置フラグ直線判定処理までに係る画像の例（スキャン角度がない場合）を示す図である。
【図１０】輝度不連続位置確定処理のうち輝度不連続位置フラグ結線処理から確定処理までに係る画像の例（スキャン角度がある場合）を示す図である。
【図１１】輝度不連続位置確定処理のうち輝度不連続位置フラグ結線処理から確定処理までに係る画像の例（スキャン角度がない場合）を示す図である。
【図１２】輝度不連続画素値補正処理の概念を示す図である。
【図１３】輝度不連続画素値補正処理に係る画像の例を示す図である。
【図１４】人工衛星による撮影の概念を示す図である。
【図１５】受光感度のバラツキの例を示す図である。
【図１６】画像合成の例を示す図である。
【図１７】平滑化フィルタ処理の概念を示す図である。
【図１８】平滑化された画像の縞模様の様子を示す図である。
【図１９】衛星画像輝度補正装置のハードウエア構成例を示す図である。
【図２０】衛星画像輝度補正装置の主な要素とデータフローを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１９０１  ディスプレイ装置、１９０２  演算装置、１９０３  データ記憶装置、１９０４  画像出力装置、１９０５  操作入力装置、１９０６  メモリ、１９０７  画像入力装置、２００１  画像入力処理部、２００２  輝度不連続位置算出処理部、２００３  輝度不連続位置確定処理部、２００４  輝度不連続画像補正処理部、２００５  画像書込処理部。
【図１】
2005159886.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005159886.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005159886.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005159886.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005159886.tif 000017
【図１６】
2005159886.tif 000018
【図１７】
2005159886.tif 000019
【図１８】
2005159886.tif 000020
【図１９】
2005159886.tif 000021
【図２０】
2005159886.tif 000022