(57)【要約】【課題】  衛星画像から目標物である反射体の領域を抽出する処理の前処理を行う画像正規化装置に係り、衛星画像を正規化し、抽出に用いる閾値を共通化することを課題とする。【解決手段】  ヒストグラム算出部４は、原画像について正規化前の平均と標準偏差を算出し、正規化パラメータ算出部８は、目標物を含む領域の分布が拡張されるように、正規化後の平均と標準偏差を算出する。正規化ＬＵＴ算出部１１は、正規化前の輝度に対応する正規化後の輝度を算出し、その結果に基づいて、正規化画像生成部１３は、正規化画像を生成する。正規化画像は、共通の閾値を用いた目標領域の抽出処理に供される。【選択図】        図１
2005071215.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正規化装置
（１）多階調の画素群からなる画像を入力する画像入力部
（２）入力した画像を記憶する画像記憶部
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する画像正規化処理部。
【請求項２】
前記画像正規化処理部は、
記憶している画像について、輝度を階級とし、画素数を度数とするヒストグラムに関する正規化前の平均と、正規化前の標準偏差を算出するヒストグラム算出部と、
正規化前の平均と、正規化前の標準偏差とに基づいて、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出する正規化パラメータ算出部と、
正規化前の平均と、正規化前の標準偏差と、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とにより、正規化前の画像を正規化後の画像に変換する画像変換部とを有することを特徴とする請求項１記載の画像正規化装置。
【請求項３】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする請求項２記載の画像正規化装置。
【請求項４】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度よりも小さいと想定される値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする請求項３記載の画像正規化装置。
【請求項５】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最小値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする請求項４記載の画像正規化装置。
【請求項６】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の前記領域中に含まれる全ての画素の輝度のうち最大値である実在最大輝度を、正規化後の所定の輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする請求項２記載の画像正規化装置。
【請求項７】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記実在最大輝度よりも大きいと想定される値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする請求項６記載の画像正規化装置。
【請求項８】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最大値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする請求項７記載の画像正規化装置。
【請求項９】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の小側輝度に変換するように、且つ正規化前の前記領域中に含まれる全ての画素の輝度のうち最大値である実在最大輝度を、正規化後の所定の大側輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする請求項２記載の画像正規化装置。
【請求項１０】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度よりも小さいと想定される値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、前記実在最大輝度よりも大きいと想定される値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする請求項９記載の画像正規化装置。
【請求項１１】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最小値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、輝度を示す範囲のうち最大値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする請求項１０記載の画像正規化装置。
【請求項１２】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の小側輝度に変換するように、且つ正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の大側輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする請求項２記載の画像正規化装置。
【請求項１３】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する正規化前の輝度よりも小さいと想定される値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、前記正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当する正規化前の輝度よりも大きいと想定される値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする請求項１２記載の画像正規化装置。
【請求項１４】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最小値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、輝度を示す範囲のうち最大値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする請求項１３記載の画像正規化装置。
【請求項１５】
画像変換部は、
正規化前の平均と、正規化前の標準偏差と、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とにより、正規化前の輝度を示す範囲の各値に対し、正規化後の輝度の値を算出する正規化ＬＵＴ算出部と、
正規化ＬＵＴ算出部で算出した正規化前の輝度を示す範囲の各値に対する正規化後の輝度の値を記憶するＬＵＴ配列記憶部と、
正規化前の画像に含まれる各画素の値を読み出し、その値に対する正規化後の輝度の値をＬＵＴ配列記憶部から読み出し、正規化後の画像に含まれる同じ位置の画素の値に書き込む正規化画像生成部とを有することを特徴とする請求項２記載の画像正規化装置。
【請求項１６】
画像正規化装置は、更に、正規化後の画像のうち、前記領域に相当する領域から反射体である目標物の領域を、輝度についての所定の閾値を用いて抽出する目標領域抽出部を有することを特徴とする請求項１記載の画像正規化装置。
【請求項１７】
以下の要素を有することを特徴とする画像正規化方法
（１）多階調の画素群からなる画像を入力する工程
（２）入力した画像を記憶する工程
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する工程。
【請求項１８】
画像正規化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）多階調の画素群からなる画像を入力する処理
（２）入力した画像を記憶する処理
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する処理。
【請求項１９】
画像正規化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）多階調の画素群からなる画像を入力する手順
（２）入力した画像を記憶する手順
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する手順。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星画像から目標物である反射体の領域を抽出する画像処理装置の前処理に係り、衛星画像を正規化し、抽出に用いる閾値を共通化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星画像から船舶等の反射体の領域を抽出する場合、輝度に対する閾値を設定し、その閾値を用いて目標物である反射体の領域を抽出する。適切な閾値が設定されていない場合には、反射体の領域を正確に抽出することができない。従って、適切な閾値を用いることが重要である。
【０００３】
しかし、衛星画像は、撮影の条件（天候や撮影時刻など）により、明暗の差が生じる。そのため、輝度の分布は、衛星写真毎に異なる。図２３は、ヒストグラムと閾値の関係を示す図である。
【０００４】
画像Ａと画像Ｂについてのヒストグラムを示している。ヒストグラムは、輝度を階級とし、画素数を度数としている。画像Ａは、全体として暗い画像であるため、輝度の小さい方に分布が集中している。一方、画像Ｂは、比較的明るい画像であるため、輝度の分布が中心よりに広がっている。
【０００５】
各画像において、適切な閾値は異なる。画像Ａで適切な閾値は、画像Ｂで適切な閾値よりも大幅に小さく、仮に、画像Ｂで用いた閾値を画像Ａにおいてそのまま用いると、一切目標物の領域を抽出することができない。
【０００６】
従って、各画像毎に閾値を調整しながら、目標物の領域を抽出しなければならず、大変煩わしい作業を要していた。
【特許文献１】特開昭６３−２２０３７５号公報
【特許文献２】特開平０９−１１４９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、衛星画像の情報から目標物である反射体の領域を抽出する画像処理装置において、前処理として各衛星画像について正規化を施すことにより、抽出に用いる閾値を共通化し、抽出の精度を高め、安定させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像正規化装置は、
以下の要素を有することを特徴とする
（１）多階調の画素群からなる画像を入力する画像入力部
（２）入力した画像を記憶する画像記憶部
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する画像正規化処理部。
【０００９】
前記画像正規化処理部は、
記憶している画像について、輝度を階級とし、画素数を度数とするヒストグラムに関する正規化前の平均と、正規化前の標準偏差を算出するヒストグラム算出部と、
正規化前の平均と、正規化前の標準偏差とに基づいて、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出する正規化パラメータ算出部と、
正規化前の平均と、正規化前の標準偏差と、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とにより、正規化前の画像を正規化後の画像に変換する画像変換部とを有することを特徴とする。
【００１０】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする。
【００１１】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度よりも小さいと想定される値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする。
【００１２】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最小値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする。
【００１３】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の前記領域中に含まれる全ての画素の輝度のうち最大値である実在最大輝度を、正規化後の所定の輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする。
【００１４】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記実在最大輝度よりも大きいと想定される値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする。
【００１５】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最大値を、前記正規化後の所定の輝度として記憶していることを特徴とする。
【００１６】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の小側輝度に変換するように、且つ正規化前の前記領域中に含まれる全ての画素の輝度のうち最大値である実在最大輝度を、正規化後の所定の大側輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする。
【００１７】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度よりも小さいと想定される値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、前記実在最大輝度よりも大きいと想定される値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする。
【００１８】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最小値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、輝度を示す範囲のうち最大値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする。
【００１９】
正規化パラメータ算出部は、正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の小側輝度に変換するように、且つ正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当する正規化前の輝度を、正規化後の所定の大側輝度に変換するように、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とを算出することを特徴とする。
【００２０】
正規化パラメータ算出部は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、前記正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する正規化前の輝度よりも小さいと想定される値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、前記正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当する正規化前の輝度よりも大きいと想定される値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする。
【００２１】
正規化パラメータ算出部は、輝度を示す範囲のうち最小値を、前記正規化後の所定の小側輝度として記憶し、更に、輝度を示す範囲のうち最大値を、前記正規化後の所定の大側輝度として記憶していることを特徴とする。
【００２２】
画像変換部は、
正規化前の平均と、正規化前の標準偏差と、正規化後の平均と、正規化後の標準偏差とにより、正規化前の輝度を示す範囲の各値に対し、正規化後の輝度の値を算出する正規化ＬＵＴ算出部と、
正規化ＬＵＴ算出部で算出した正規化前の輝度を示す範囲の各値に対する正規化後の輝度の値を記憶するＬＵＴ配列記憶部と、
正規化前の画像に含まれる各画素の値を読み出し、その値に対する正規化後の輝度の値をＬＵＴ配列記憶部から読み出し、正規化後の画像に含まれる同じ位置の画素の値に書き込む正規化画像生成部とを有することを特徴とする。
【００２３】
画像正規化装置は、更に、正規化後の画像のうち、前記領域に相当する領域から反射体である目標物の領域を、輝度についての所定の閾値を用いて抽出する目標領域抽出部を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る画像正規化方法は、
以下の要素を有することを特徴とする
（１）多階調の画素群からなる画像を入力する工程
（２）入力した画像を記憶する工程
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する工程。
【００２５】
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、
画像正規化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）多階調の画素群からなる画像を入力する処理
（２）入力した画像を記憶する処理
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する処理。
【００２６】
本発明に係るプログラムは、
画像正規化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）多階調の画素群からなる画像を入力する手順
（２）入力した画像を記憶する手順
（３）記憶した画像のうち少なくとも一部の領域を正規化し、当該領域を正規化した正規化後の画像を生成する手順。
【発明の効果】
【００２７】
異なるヒストグラムを構成する画像群に対しても、前述の正規化を行うことにより、背景と目標物領域を同じ閾値で分けることが可能となる。また、目標物領域の分布を拡張することにより目標物領域に残存する背景との輝度差を大きくすることができる。これにより、設定する閾値の精度が向上し、異なるヒストグラムを構成する画像群からの自動目標物抽出の品質が向上し、安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。図１は、実施の形態１に係る画像正規化装置の構成を示す図である。
【００２９】
画像正規化装置は、原画像入力部１、画像記憶部２、陸域除去部３、ヒストグラム算出部４、ヒストグラム配列記憶部５、平均値記憶部６、標準偏差記憶部７、正規化パラメータ算出部８、正規化後平均値記憶部９、正規化後標準偏差記憶部１０、正規化ＬＵＴ（ルックアップテーブル）算出部１１、ＬＵＴ配列記憶部１２、正規化画像生成部１３、及び正規化画像記憶部１４の各要素を有している。
【００３０】
これらの要素のうち、正規化ＬＵＴ算出部１１、ＬＵＴ配列記憶部１２、及び正規化画像生成部１３により、正規化前の画像を正規化後の画像に変換する画像変換部が構成されている。
【００３１】
また、ヒストグラム算出部４、正規化パラメータ算出部８、及び前述の画像変換部により、画像正規化処理部が構成されている。
【００３２】
この例では、更に、正規化された画像を利用して目標領域（例えば船舶のような高輝度を示す反射する物体の領域）を抽出する目標領域抽出部１５と、目標領域抽出部１５により抽出した目標領域情報を記憶する目標領域情報記憶部１６を備えている。
【００３３】
図２は、実施の形態１に係る画像正規化の全体処理フローを示す図である。順に、処理の概要を説明する。
【００３４】
先ず、原画像入力部１による原画像入力処理（Ｓ２０１）を行い、原画像を入力する。この例では、原画像として、陸地の領域（陸域という。）と海洋の領域（海域という。）を含む衛星画像（衛星で撮影した写真画像）を用いる。東西方向の画素数（ピクセル数）と南北方向の画素数（ライン数）を乗じることにより、総画素数を求めることができる。この例では、１画素が１平方ｍに相当する分解能と、２の１６乗の階調（輝度Ｋ：０〜２16−１＝６５５３５）の画像を用いている。具体的には、ＣＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等の記憶媒体から原画像を読み込む。読み込んだ原画像は、画像記憶部２に記憶される。
【００３５】
次に、陸域除去部３による陸域除去処理（Ｓ２０２）を行い、陸域を処理の対象外として区別する処理を行う。この実施の形態では、陸域部分の画素の輝度を０に変更し、海域と区別するとともに、海域部分のうち輝度が０の画素の輝度を１に変更し、陸域と区別する。つまり、輝度が０の画素を陸域とし、輝度が１以上の画素を海域とするように画像を変換する。変換された画像（海域画像という。）は、画像記憶部２に記憶される。
【００３６】
陸域除去処理（Ｓ２０２）については、図３を用いて後述する。
【００３７】
次に、ヒストグラム算出部４によるヒストグラム算出処理（Ｓ２０３）を行い、海域画像に含まれる全画素について、輝度を階級とするヒストグラム配列（度数分布）を算出し、更に、海域に含まれる画素（輝度が０以外の画素）についての平均値ｍと標準偏差σを算出する。ヒストグラム配列は、ヒストグラム配列記憶部５に記憶され、平均値ｍは、平均値記憶部６に記憶され、標準偏差σは、標準偏差記憶部７に記憶される。
【００３８】
ヒストグラム算出処理（Ｓ２０３）については、図４と図５を用いて後述する。
【００３９】
次に、正規化パラメータ算出部８による正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）を行い、海域画像を正規化するためのパラメータを算出する。具体的には、正規化後の平均値ｍ´と、正規化後の標準偏差σ´を算出する。正規化は、海域画像に含まれる輝度のうち最大の輝度（実在最大輝度Ｋmax）が、理論的に取り得る最大の輝度（理論最大輝度：この例では、２16−１）に変換され、且つ海域画像に含まれる輝度ｍ＋Ａσが、輝度０に変換されるように行う。正規化後平均値ｍ´は、正規化後平均値記憶部９に記憶され、正規化後標準偏差σ´は、正規化後標準偏差記憶部１０に記憶される。
【００４０】
正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）については、図８を用いて後述する。
【００４１】
次に、正規化ＬＵＴ算出部１１による正規化ＬＵＴ算出処理（Ｓ２０５）を行い、ＬＵＴ（輝度変換テーブル）配列を算出する。ＬＵＴ配列は、各正規化前輝度Ｋに対応する正規化後輝度Ｋ´を格納する為の正規化前輝度Ｋをインデックスとする配列型（ＬＵＴ（Ｋ）と記述する。）の情報である。正規化後輝度Ｋ´は、正規化前輝度Ｋ、正規化前平均値ｍ、正規化前標準偏差σ、正規化後平均値ｍ´、及び正規化後標準偏差σ´を用いて算出される。ＬＵＴ配列は、ＬＵＴ配列記憶部１２に記憶される。
【００４２】
正規化ＬＵＴ算出処理（Ｓ２０５）については、図９を用いて後述する。
【００４３】
次に、正規化画像生成部１３による正規化画像生成処理（Ｓ２０６）を行い、ＬＵＴ配列を用いて海域画像に含まれる全画素の輝度を変換する。これにより、変換した輝度からなる正規化画像が得られる。
【００４４】
正規化画像生成処理（Ｓ２０６）については、図１１を用いて後述する。
【００４５】
最後に、正規化画像書込処理（Ｓ２０７）により、正規化画像が、正規化画像記憶部１４に記憶される。正規化画像記憶部１４は、例えば、ハードディスク等の記憶媒体あるいはシステムで管理するメモリ上のテンポラリ領域に確保される。
【００４６】
正規化画像は、目標領域抽出部１５で目標領域を抽出する処理に用いられる。目標領域抽出処理では、例えば、各画素の輝度を所定の閾値を比較し、高輝度の画素を判定する処理と、判定した高輝度の画素と所定の位置関係にある画素を選択する処理を組み合わせて、目標領域を抽出する。
【００４７】
以下、各処理の詳細について説明する。
【００４８】
先ず、陸域除去処理（Ｓ２０２）について説明する。図３は、陸域除去処理（Ｓ２０２）フローを示す図である。
【００４９】
原画像中の陸域を除去するため、全画素について、順次位置および輝度を取得し、各画素に対して以下の処理を行う（Ｓ３０１）。順次インクリメント（＋１）するループカウンタとして、画素番号Ｉを用いる。画素番号Ｉにより、画素の位置が特定できる。例えば、画素番号をライン数で割り、商をライン番号とし、余りをピクセル番号とすることができる。
【００５０】
次に、陸域判定処理（Ｓ３０２）を行う。本処理では、従来の方法（例えば、特開２０００−３５３２３４公報「衛星画像からの海面抽出処理方法」に開示されている方法）により各画素が陸域か水域かを判定した情報を用いる。この例では、陸域に含まれる画素の画素番号群からなる陸域情報を用いる。当該画素の画素番号Ｉが陸域情報に含まれる場合には、当該画素は陸域であると判定する。他方、当該画素の画素番号Ｉが陸域情報に含まれない場合には、当該画素は陸域でない（海域である）と判定する。あるいは、陸域情報としてビットマップを用いて、各画素を各ビットに対応付けて管理し、ビットのＯＮとＯＦＦによって、陸域と海域を区別する形態も有効である。
【００５１】
当該画素が陸域であると判定した場合には、陸域輝度設定処理（Ｓ３０３）を行う。これにより、当該画素の輝度を０に変更する。これ以降、輝度０は、陸域を示すコードとして用いられる。
【００５２】
当該画素が陸域でないと判定した場合には、海域輝度判定処理（Ｓ３０４）を行う。この処理では、当該画素の輝度が０かどうかを判定し、０である場合には、海域輝度変更処理（Ｓ３０５）を行う。この処理は、海域であるにも関わらず陸域と誤判定されることを避けるために、当該画素の輝度を本来の輝度０に近似する値である１に変更する。すべての画素について処理した時点で、処理を終了する（Ｓ３０６）。
【００５３】
上述の処理により、陸域を特定のコード（輝度０）で識別できるように加工した海域画像を画像記憶部２上に生成する。尚、この海域画像では、前述のように海域で輝度０を示していた画素について、その輝度を１に変更している。従って、海域の画素が取り得る輝度の範囲は、１〜２16−１（理論最大輝度）となり、変更された輝度１は、当該範囲の最小値である。
【００５４】
次に、ヒストグラム算出処理（Ｓ２０３）について説明する。図４と図５は、ヒストグラム算出処理（Ｓ２０３）フローを示す図であり、図６は、ヒストグラム配列の例を示す図である。
【００５５】
先ず、図６を用いて、ヒストグラム配列の構成について説明する。図に示すように、ヒストグラム配列は、輝度が階級で、画素数が度数である度数分布を記憶するための情報である。具体的には、輝度をインデックスとして画素数を記憶する配列型の情報である。
【００５６】
続いて、処理について説明する。先ず、ヒストグラム初期化処理（Ｓ４０１）により、ヒストグラム配列を初期化する。具体的には、画素数のカウントアップに備えるために、各配列の値を０にする。
【００５７】
そして、全画素の輝度を順次取得し、各画素毎にヒストグラム算出処理（Ｓ４０３）を繰り返す（Ｓ４０２）。尚、順次インクリメント（＋１）するループカウンタとして、画素番号Ｉを用いる。ヒストグラム算出処理（Ｓ４０３）では、当該画素の輝度を、画像記憶部２から取得し、その輝度をインデックスとするヒストグラム配列の値をインクリメント（＋１）する。これにより、当該輝度の画素数をカウントアップする。プログラムとしては、以下のように記述される。
ヒストグラム配列（Ｉ番目画素の輝度）
＝  ヒストグラム配列（Ｉ番目画素の輝度）＋１；
そして、すべての画素について処理した時点で、次の処理に移行する（Ｓ４０４）。
【００５８】
以下、平均値ｍと標準偏差σを求める処理を行う。
【００５９】
先ず、内部変数の初期化処理（Ｓ４０５）を行う。内部変数領域に輝度総和Ｓと偏差二乗総和Ｔの２つの変数記憶領域を確保し、両変数ともに０に初期化する。
【００６０】
そして、海域における全画素の輝度の総和を求めるために、輝度０を除いたヒストグラム配列の値（それぞれの輝度での度数＝画素数）を取得し、輝度毎に輝度総和算出処理（Ｓ４０７）を繰り返す（Ｓ４０６）。順次インクリメント（＋１）するループカウンタとして、輝度Ｋを用いる。
【００６１】
輝度総和算出処理（Ｓ４０７）では、各輝度毎に、輝度Ｋをインデックスとしてヒストグラム配列の値（画素数）を取得し、ヒストグラム配列の値に輝度Ｋを乗じ、得られる積を輝度総和Ｓに順次加算する処理を行う。プログラムとしては、以下のように記述される。
輝度総和Ｓ  ＝  輝度総和Ｓ＋輝度Ｋ×ヒストグラム配列（輝度Ｋ）；
海域の画素が理論的に取り得るすべての輝度（１〜２16−１）について処理した時点で、ループ処理を終了する（Ｓ４０８）。これにより、海域における輝度の総和が求められる。
【００６２】
次に、平均値算出処理（Ｓ４０９）を行う。この処理により、海域における輝度の平均値を算出する。全画素数からヒストグラム配列（輝度０）を減ずることにより海域の画素数を求め、更に、前述の輝度総和Ｓを海域の画素数で割ることにより平均値を求める。プログラムとしては、以下のように記述される。
平均値ｍ  ＝  輝度総和Ｓ／（全画素数−ヒストグラム配列（輝度０））；
次に、海域における全画素について偏差の二乗の総和（偏差二乗総和、あるいは差分自乗和という。）を求めるために、輝度０を除いたヒストグラム配列の値（それぞれの輝度の画素数）を取得し、輝度毎に偏差二乗総和算出処理（Ｓ４１１）を繰り返す（Ｓ４１０）。順次インクリメント（＋１）するループカウンタとして、輝度Ｋを用いる。
【００６３】
偏差二乗総和算出処理（Ｓ４１１）では、各輝度毎に、輝度Ｋから平均値を差し引いて、変数として偏差を求め、その偏差を二乗し、変数として偏差二乗を求める。更に、輝度Ｋをインデックスとしてヒストグラム配列の値（画素数）を取得し、偏差二乗に当該ヒストグラム配列の値（画素数）を乗じ、得られる積を偏差二乗総和Ｔに順次加算する処理を行う。プログラムとしては、以下のように記述される。
偏差  ＝  輝度Ｋ−平均値ｍ；
偏差二乗  ＝  二乗関数（偏差）；
偏差二乗総和Ｔ  ＝
偏差二乗総和Ｔ＋偏差二乗×ヒストグラム配列（輝度Ｋ）；
海域の画素が理論的に取り得るすべての輝度（１〜２16−１）について処理した時点で、ループ処理を終了する（Ｓ４１２）。これにより、海域における偏差の二乗の総和が求められる。
【００６４】
次に、標準偏差算出処理（Ｓ４１３）を行う。この処理により、海域における輝度の標準偏差σを算出する。全画素数からヒストグラム配列（輝度０）を減ずることにより海域の画素数を求め、更に、前述の偏差二乗総和Ｔを海域の画素数で割り、分散を得て一時記憶し、その分散の平方根を算出することにより標準偏差σを求める。プログラムとしては、以下のように記述される。
分散  ＝  偏差二乗総和Ｔ／（全画素数−ヒストグラム配列（輝度０））；
標準偏差σ  ＝  平方根関数（分散）；
図７は、正規化前ヒストグラムと正規化後ヒストグラムを示す図である。図中の上段は、正規化前ヒストグラムであって、上述の算出処理によりこのヒストグラムの平均値ｍと標準偏差σを求められる。このヒストグラムで、背景となる海面に相当する画素の輝度の範囲と、目標物の領域に相当する画素を含む輝度の範囲に区別する。これらを区別する基準輝度７０１は、定数Ａ×標準偏差σの積を平均値ｍに加えることにより得られる。また、海域画像に含まれる輝度のうち最大の輝度（実在最大輝度Ｋmax）７０２は、各画素の輝度を順次比較し、大きい輝度を選択する処理により求められる。
【００６５】
下段は、正規化により得られる画像についてのヒストグラムを示している。後述する正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）では、実在最大輝度Ｋmax７０２が、理論的に取り得る最大の輝度（理論最大輝度：この例では、２16−１）７１２に変換され、且つ基準輝度（平均値ｍ＋定数Ａ×標準偏差σ）７０１が、７１１に示した輝度０に変換される正規化のためのパラメータを求める。具体的には、正規化後の平均値ｍ´と正規化後の標準偏差σ´を求める。
【００６６】
ここで、正規化後の平均値ｍ´と正規化後の標準偏差σ´を算出する式について説明する。一般に、平均値ｍ0と標準偏差σ0の正規分布で表される元のヒストグラムを、平均値ｍ1と標準偏差σ1の正規分布で表される新しいヒストグラムに変換する場合には、次式に従って、元のヒストグラムの輝度Ｋ0を新しいヒストグラムの輝度Ｋ1に変換する。
輝度Ｋ1  ＝
（標準偏差σ1／標準偏差σ0）×（輝度Ｋ0−平均値ｍ0）＋平均値ｍ1
従って、上述の正規化の条件より、以下の連立方程式が導き出せる。
理論最大輝度（２16−１）  ＝
（正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ）×
（実在最大輝度Ｋmax−正規化前平均値ｍ）＋正規化後平均値ｍ´
輝度０  ＝
（正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ）×
（（正規化前平均値ｍ＋定数Ａ×正規化前標準偏差σ）−正規化前平均値ｍ）
＋正規化後平均値ｍ´
従って、正規化後平均値ｍ´と正規化後標準偏差σ´が次式で得られる。
正規化後標準偏差σ´＝理論最大輝度（２16−１）×正規化前標準偏差σ／
（実在最大輝度Ｋmax−正規化前平均値ｍ−定数Ａ×正規化前標準偏差σ）
正規化後平均値ｍ´  ＝  −定数Ａ×正規化後標準偏差σ´
次に、正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）について説明する。図８は、正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）フローを示す図である。
【００６７】
先ず、正規化後標準偏差算出処理（Ｓ８０１）により、正規化後標準偏差σ´を算出する。変数として分母を算出するために、正規化前標準偏差σに定数Ａを乗じて、変数として積を一時記憶する。そして、実在最大輝度Ｋmaxから正規化前平均値ｍを引いて、その差から更に一時記憶している積を引いて、得られる差を分母の値として一時記憶する。変数として分子を算出するために、理論最大輝度（２16−１）に正規化前標準偏差σを乗じ、積を分子の値として一時記憶する。最後に、分子と分母の値を読み出し、分子の値を分母の値で割り、得られた商を正規化後標準偏差σ´として正規化後標準偏差記憶部１０に記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
変数積  ＝  定数Ａ×正規化前標準偏差σ；
変数分母  ＝  実在最大輝度Ｋmax−正規化前平均値ｍ−変数積；
変数分子  ＝  理論最大輝度（２16−１）×正規化前標準偏差σ；
正規化後標準偏差σ´  ＝  変数分子／変数分母；
次に、正規化後平均値算出処理（Ｓ８０２）を行う。Ｓ８０１で求めた正規化後標準偏差σ´に、予め記憶している定数Ａを乗じ、得られた積の符合を反転させ、得られた値を正規化後平均値ｍ´として正規化後平均値記憶部９に記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
正規化後平均値ｍ´  ＝  −定数Ａ×正規化後標準偏差σ´；
次に、正規化ＬＵＴ算出処理（Ｓ２０５）について説明する。図９は、正規化ＬＵＴ算出処理（Ｓ２０５）フローを示す図である。図１０は、ＬＵＴ配列の例を示す図である。ＬＵＴ配列は、正規化前の輝度に対する正規化後の輝度を記憶する情報である。具体的には、正規化前の輝度をインデックスとして正規化後の輝度を格納する配列型の情報である。
【００６８】
先ず、前処理としてＬＵＴ配列を初期化し（Ｓ９０１）、更に、陸域の識別コード（輝度０）に対する正規化後の輝度に、同様に陸域の識別コードである０を設定する（Ｓ９０２）。つまり、ＬＵＴ配列（０）に０を格納する。これにより、正規化後の画像においても、正規化前と同様に陸域と海域を区別できるようになる。
【００６９】
ＬＵＴ配列に正規化後輝度を格納するために、順に以下の処理（Ｓ９０４からＳ９０７）を繰り返す（Ｓ９０３）。順次インクリメント（＋１）するループカウンタとして、正規化前輝度Ｋを用いる。
【００７０】
正規化後輝度算出処理（Ｓ９０４）を行い、変数として正規化後輝度Ｋ´を算出する。先ず、正規化後標準偏差σ´と正規化前標準偏差σを読み出し、正規化後標準偏差σ´を正規化前標準偏差σで割り、得られた商を変数として一時記憶する。次に、正規化前平均値ｍを読み出し、ループカウンタである正規化前輝度Ｋから正規化前平均値ｍを引いて、差を求める。記憶している商に、求めた差を乗じて、得られた積を変数として一時記憶する。更に、正規化後平均値ｍ´を読み出し、記憶している積に加えて、得られた和を正規化後輝度Ｋ´として一時記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
変数商  ＝  正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ；
変数積  ＝  変数商×（正規化前輝度Ｋ−正規化前平均値ｍ）；
正規化後輝度Ｋ´  ＝  変数積＋正規化後平均値ｍ´；
次に、輝度判定処理（Ｓ９０５）により、算出した正規化後輝度Ｋ´が正規化後の輝度の範囲（１から理論最大輝度２16−１）に含まれるか判定する。この例では、正規化後輝度Ｋ´が０以下の場合には、正規化後の輝度の範囲外と判断し、１以上の場合には、正規化後の輝度の範囲内と判断している。
【００７１】
そして、正規化後の輝度の範囲外と判断した場合には、輝度設定処理（Ｓ９０６）により、正規化後輝度Ｋ´に、正規化後の輝度の範囲における最小輝度である１を設定する。正規化後の輝度の範囲内と判断した場合には、算出した正規化後輝度Ｋ´の値をそのまま用いる。
【００７２】
このようにして決定した正規化後輝度Ｋ´の値を、ＬＵＴ設定処理（Ｓ９０７）により、ＬＵＴ配列記憶部１２の正規化前輝度Ｋに対応する正規化後輝度であるＬＵＴ配列に記憶させる。プログラムとしては、以下のように記述される。
ＬＵＴ配列（正規化前輝度Ｋ）  ＝  正規化後輝度Ｋ´；
正規化前輝度Ｋが実在最大輝度Ｋmaxであると判断した時点で、ループ処理を終了する（Ｓ９０８）。
【００７３】
次に、正規化画像生成処理（Ｓ２０６）について説明する。図１１は、正規化画像生成処理（Ｓ２０６）フローを示す図である。
【００７４】
海域画像の輝度を正規化後の画素に変換するため、海域画像の全画素の輝度を順次取得し、各画素毎に輝度変換処理（Ｓ１１０２）を繰り返す（Ｓ１１０１）。尚、順次インクリメント（＋１）するループカウンタとして、画素番号Ｉを用いる。輝度変換処理（Ｓ１１０２）では、ＬＵＴ配列を用いて輝度を変換する。具体的には、画素番号Ｉで特定される当該画素の輝度を、画像記憶部２から取得し、その輝度をインデックスとするＬＵＴ配列をＬＵＴ配列記憶部１２から読み出す。そして、その値を正規化後の輝度として、当該画素番号により特定される正規化画像記憶部１４上の画素に記憶させる。プログラムとしては、以下のように記述される。
Ｉ番目の正規化後輝度Ｋ´  ＝  ＬＵＴ配列（Ｉ番目の正規化前輝度Ｋ）；
上述の処理により、図７の下段に示した正規化後のヒストグラムを形成する正規化後画像が生成され、正規化画像記憶部１４に記憶される。但し、正確には図６に示したように輝度０と１への集中がみられる。図２１に示したように、分布の異なるヒストグラムを形成する画像群も、正規化された結果、同様の分布のヒストグラムを形成する画像群に変換される。
【００７５】
正規化後画像について、背景となる海面に相当する画素の大半は、輝度１となり、輝度２〜２16−１の範囲は、目標物に相当する画素と、海面に相当する画素うちの僅かな部分とを構成する。
【００７６】
正規化画像は、目標領域抽出部１５で目標領域を抽出する処理に用いられる。目標領域抽出処理では、所定の輝度を共通の閾値として用い、その閾値以上の（あるいはその閾値より大きい）輝度の画素を目標領域の画素と判断することにより、目標領域を抽出する。これにより、コントラストの異なる画像群を用いる場合でも、個別に閾値を調整する必要がなくなる。
【００７７】
実施の形態２．
実施の形態１では、先に陸域を識別するコードを含む画像データを生成して、その画像データに基づいて処理したが、本実施の形態では、処理の都度、海域の画素を選択する形態について説明する。
【００７８】
図１２は、実施の形態２に係る画像正規化装置の構成を示す図である。実施の形態１における陸域除去部３が省かれ、ヒストグラム算出部４、正規化パラメータ算出部８、正規化ＬＵＴ算出部１１、及び正規化画像生成部１３は陸域情報を入力する。
【００７９】
図１３は、実施の形態２に係る画像正規化の全体処理フローを示す図である。本実施の形態では、陸域除去処理（Ｓ２０２）が省かれている。
【００８０】
図１４と図１５は、実施の形態２に係るヒストグラム算出処理フローを示す図である。Ｓ４０２のループ処理において、海域情報に基づいて当該画素が海域であるか判断する（Ｓ１４０１）。そして、海域である場合にのみヒストグラム算出処理（Ｓ４０３）を行い、陸域である場合には、処理を行わない。従って、生成されるヒストグラムは、海域の画素のみを対象とする。図１６は、実施の形態２に係るヒストグラム配列の例を示す図である。本実施の形態では、輝度０の度数は、海域における輝度０の画素の数を示している。
【００８１】
輝度総和算出処理（Ｓ４０７）は、輝度０を含めて、０から２16−１までの輝度の総和Ｓを算出する（Ｓ１４０２）。平均値算出処理（Ｓ１４０３）では、ヒストグラム配列の総和を算出し、変数として海域の画素数を求める。そして、前述の輝度総和Ｓを海域の画素数で割ることにより平均値を求める。プログラムとしては、以下のように記述される。
海域画素数  ＝  総和関数（ヒストグラム配列）；
平均値ｍ  ＝  輝度総和Ｓ／海域画素数；
偏差二乗総和算出処理（Ｓ４１１）は、輝度０を含めて、０から２16−１までの輝度の偏差二乗総和Ｔを算出する（Ｓ１４０４）。標準偏差算出処理（Ｓ１４０５）では、ヒストグラム配列の総計を算出し、変数として海域の画素数を求める。プログラムとしては、以下のように記述される。
海域画素数  ＝  総和関数（ヒストグラム配列）；
分散  ＝  偏差二乗総和Ｔ／海域画素数；
標準偏差σ  ＝  平方根関数（分散）；
図８に示した正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）中の正規化後標準偏差算出処理（Ｓ８０１）では、実在最大輝度として、元画像の海域の画素のうち最大の輝度を用いる。この値は、陸域情報に基づいて、海域と判断された画素の輝度を順次比較し、大きい輝度を選択することにより求められる。
【００８２】
図１７は、実施の形態２に係る正規化ＬＵＴ算出処理フローである。Ｓ９０１の初期化では、すべてのＬＵＴ配列に０を設定する。そして、正規化後輝度算出処理（Ｓ９０４）は、輝度０を含めて、０から２１６−１までの正規化後輝度Ｋ′を算出する（Ｓ１７０１）。
【００８３】
輝度判定処理（Ｓ９０５）では、算出した正規化後輝度Ｋ′か正規化後の輝度の範囲（０から理論最大輝度２１６−１）に含まれるか判定する。この例では、正規化後輝度Ｋ′が０未満の場合に、正規化後の輝度の範囲外と判断し、０以上の場合は、輝度の範囲内と判断している。
【００８４】
輝度設定処理（Ｓ１７０４）では正規化後の輝度の範囲外と判断した場合に、正規化後輝度Ｋ′に正規化後の輝度の範囲における最小輝度である０を設定する。図１８は、実施の形態２に係るＬＵＴ配列の例を示す図である。
【００８５】
図１９は、実施の形態２に係る正規化画像生成処理フローを示す図である。Ｓ１１０１のループ処理において、陸域情報に基づいて当該画素が海域であるか判断する（Ｓ１９０１）。そして、海域である場合にのみ輝度変換処理（Ｓ１１０２）を行い、陸域である場合には、処理を行わない。従って、海域の画素のみ正規化され、陸域の画素は元のままである。
【００８６】
目標領域抽出部１５では、陸域情報を用いて、海域と判断される範囲で、目標領域の抽出を行う。
【００８７】
実施の形態３．
本実施の形態では、陸域を含まない画像、つまり海域のみからなる画像を用いる形態について説明する。図２０は、実施の形態３に係る画像正規化装置の構成を示す図である。本実施の形態では、陸域情報は用いない。
【００８８】
全体の処理は、図１３に示したフローに従い、原則として実施の形態２と同様に処理する。但し、海域の判断が不要となる。
【００８９】
図１４と図１５に示した実施の形態２に係るヒストグラム算出処理のうちＳ１４０１における海域の判断が不要となる。
【００９０】
平均値算出処理（Ｓ１４０３）では、輝度総和Ｓを全画素数で割ることにより平均値を求める。プログラムとしては、以下のように記述される。
平均値ｍ＝輝度総和Ｓ／全画素数；
標準偏差算出処理（Ｓ１４０５）では、海域の画素数に代えて全画素数を用いて算出する。プログラムとしては、以下のように記述される。
分散＝偏差二乗総和Ｔ／全画素数；
標準偏差σ＝平方根関数（分散）；
図８に示した正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）中の正規化後標準偏差算出処理（Ｓ８０１）では、実在最大輝度として、元画像の画素のうち最大の輝度を用いる。この値は、全画素の輝度を順次比較し、大きい輝度を選択することにより求められる。
【００９１】
図１９に示した実施の形態２に係る正規化画像生成処理のうちＳ１９０１の判断が不要となる。
【００９２】
実施の形態４．
上述の実施の形態では、図７に示すように、正規化前の平均からの所定の偏差に相当する正規化前の輝度７０１を、輝度を示す範囲のうち最小値７１１に変換し、正規化前の実在最大輝度７０２を、理論最大輝度値７１２に変換するように、正規化し、目標物領域を最も拡大する例を示したが、本実施の形態では、目標物領域の分布を拡張する一般例について説明する。
【００９３】
図２１は、実施の形態４に係る正規化前ヒストグラムと正規化後ヒストグラムを示す図である。この形態では、正規化前の平均からの所定の偏差に相当する輝度２１０１を、正規化後の所定の小側輝度２１１１に変換し、正規化前の実在最大輝度２１０２を、正規化後の所定の大側輝度２１１２に変換するように正規化する。
【００９４】
この例では、正規化パラメータ算出部８は、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、所定の偏差に相当する輝度２１０１よりも小さいと想定される値を小側輝度２１１１として記憶して用いている。また、同様に、正規化の対象となる画像のヒストグラム特性として、実在最大輝度２１０２よりも大きいと想定される値を、大側輝度２１１２として記憶して用いている。小側輝度２１１１と大側輝度２１１２は、各画像の正規化において共通して用いられる。
【００９５】
このように、大側輝度２１１２と小側輝度２１１１の差が、実在最大輝度２１０２と所定の偏差に相当する輝度２１０１の差よりも大きい場合には、目標物領域が拡大することになる。
【００９６】
正規化後の平均値ｍ´と正規化後の標準偏差σ´を算出する式について説明する。上述の正規化の条件より、以下の連立方程式が導き出せる。
大側輝度Ｋ+  ＝
（正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ）×
（実在最大輝度Ｋmax−正規化前平均値ｍ）＋正規化後平均値ｍ´
小側輝度Ｋ-  ＝
（正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ）×
（（正規化前平均値ｍ＋定数Ａ×正規化前標準偏差σ）−正規化前平均値ｍ）
＋正規化後平均値ｍ´
従って、正規化後平均値ｍ´と正規化後標準偏差σ´が次式で得られる。
正規化後標準偏差σ´＝
（大側輝度Ｋ+−小側輝度Ｋ-）×正規化前標準偏差σ／
（実在最大輝度Ｋmax−正規化前平均値ｍ−定数Ａ×正規化前標準偏差σ）
正規化後平均値ｍ´  ＝  小側輝度Ｋ-−定数Ａ×正規化後標準偏差σ´
正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）の正規化後標準偏差算出処理（Ｓ８０１）では以下のように、正規化後標準偏差σ´を算出する。
【００９７】
変数として分母を算出するために、正規化前標準偏差σに定数Ａを乗じて、変数として積を一時記憶する。そして、実在最大輝度Ｋmaxから正規化前平均値ｍを引いて、その差から更に一時記憶している積を引いて、得られる差を分母の値として一時記憶する。変数として分子を算出するために、大側輝度Ｋ+から小側輝度Ｋ-を減じて、変数として輝度差を一時記憶する。輝度差に正規化前標準偏差σを乗じ、積を分子の値として一時記憶する。最後に、分子と分母の値を読み出し、分子の値を分母の値で割り、得られた商を正規化後標準偏差σ´として正規化後標準偏差記憶部１０に記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
変数積  ＝  定数Ａ×正規化前標準偏差σ；
変数分母  ＝  実在最大輝度Ｋmax−正規化前平均値ｍ−変数積；
変数輝度差＝  大側輝度Ｋ+−小側輝度Ｋ-；
変数分子  ＝  変数輝度差×正規化前標準偏差σ；
正規化後標準偏差σ´  ＝  変数分子／変数分母；
尚、輝度差を予め記憶して、変数輝度差の算出に代えて、記憶している輝度差を用いても構わない。
【００９８】
正規化後平均値算出処理（Ｓ８０２）では、Ｓ８０１で求めた正規化後標準偏差σ´に、予め記憶している定数Ａを乗じ、得られた積を変数として一時記憶する。そして、小側輝度Ｋ-から記憶している積を差し引いて、差を正規化後平均値ｍ´として正規化後平均値記憶部９に記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
変数積  ＝  定数Ａ×正規化後標準偏差σ´；
正規化後平均値ｍ´  ＝  小側輝度Ｋ-−変数積；
他の処理は、上述の実施の形態と同様である。
【００９９】
実施の形態５．
本実施の形態では、目標物領域の分布を拡張する他の例について説明する。
【０１００】
図２２は、実施の形態５に係る正規化前ヒストグラムと正規化後ヒストグラムを示す図である。この形態では、正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する輝度２２０１を、輝度を示す範囲のうち最小値２２１１に変換し、正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当する輝度２２０２を、輝度を示す範囲のうち最大値である理論最大輝度２２１２に変換するように正規化する。
【０１０１】
尚、最小値２２１１は、正規化後の所定の小側輝度の例、特に、正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する輝度２２０１よりも小さいと想定される値の例である。また、理論最大輝度２２１２は、正規化後の所定の大側輝度の例、特に、正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当するの輝度２２０２よりも大きいと想定される値の例である。
【０１０２】
この例では、正規化パラメータ算出部８は、正規化前の平均からの所定の小側偏差に相当する輝度２２０１を算出するための小側定数Ａと、正規化前の平均からの所定の大側偏差に相当する輝度２２０２を算出するための大側定数Ｂとを予め記憶している。これらの小側定数Ａと大側定数Ｂは、各画像の正規化において共通して用いられる。
【０１０３】
正規化後の平均値ｍ´と正規化後の標準偏差σ´を算出する式について説明する。上述の正規化の条件より、以下の連立方程式が導き出せる。
理論最大輝度Ｋ（２１６−１）  ＝
（正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ）×
（（正規化前平均値ｍ＋大側定数Ｂ×正規化前標準偏差σ）−正規化前平均値ｍ）
＋正規化後平均値ｍ´
輝度０  ＝
（正規化後標準偏差σ´／正規化前標準偏差σ）×
（（正規化前平均値ｍ＋小側定数Ａ×正規化前標準偏差σ）−正規化前平均値ｍ）
＋正規化後平均値ｍ´
従って、正規化後平均値ｍ´と正規化後標準偏差σ´が次式で得られる。
正規化後標準偏差σ´  ＝
理論最大輝度Ｋ（２１６−１）／（大側定数Ｂ−小側定数Ａ）
正規化後平均値ｍ´  ＝  −正規化後標準偏差σ´×小側定数Ａ
正規化パラメータ算出処理（Ｓ２０４）の正規化後標準偏差算出処理（Ｓ８０１）では以下のように、正規化後標準偏差σ´を算出する。
【０１０４】
変数として分母を求めるために、大側定数Ｂから小側定数Ａを減じて、差を分母の値として一時記憶する。そして、理論最大輝度Ｋ（２１６−１）を分母の値で割り、得られた商を正規化後標準偏差σ´として正規化後標準偏差記憶部１０に記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
変数分母  ＝  大側定数Ｂ−小側定数Ａ；
正規化後標準偏差σ´  ＝  理論最大輝度Ｋ（２１６−１）／変数分母；
正規化後平均値算出処理（Ｓ８０２）では、Ｓ８０１で求めた正規化後標準偏差σ´に、予め記憶している小側定数Ａを乗じ、得られた積を変数として一時記憶する。そして、積の正負を逆転させ、その結果を正規化後平均値ｍ´として正規化後平均値記憶部９に記憶する。プログラムとしては、以下のように記述される。
変数積  ＝  小側定数Ａ×正規化後標準偏差σ´；
正規化後平均値ｍ´  ＝  −変数積；
他の処理は、上述の実施の形態と同様である。
【０１０５】
画像正規化装置は、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。
【０１０６】
上述の実施の形態では、予めＬＵＴ配列を算出し、その配列から正規化後の輝度を読み出す例を示したが、輝度の変換の都度、各画素の輝度を正規化前の輝度として正規化後の輝度を計算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施の形態１に係る画像正規化装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る画像正規化の全体処理フローを示す図である。
【図３】陸域除去処理フローを示す図である。
【図４】ヒストグラム算出処理フロー（前半）を示す図である。
【図５】ヒストグラム算出処理フロー（後半）を示す図である。
【図６】ヒストグラム配列の例を示す図である。
【図７】正規化前ヒストグラムと正規化後ヒストグラムを示す図である。
【図８】正規化パラメータ算出処理フローを示す図である。
【図９】正規化ＬＵＴ算出処理フローを示す図である。
【図１０】ＬＵＴ配列の例を示す図である。
【図１１】正規化画像生成処理フローを示す図である。
【図１２】実施の形態２に係る画像正規化装置の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係る画像正規化の全体処理フローを示す図である。
【図１４】実施の形態２に係るヒストグラム算出処理フロー（前半）を示す図である。
【図１５】実施の形態２に係るヒストグラム算出処理フロー（後半）を示す図である。
【図１６】実施の形態２に係るヒストグラム配列の例を示す図である。
【図１７】実施の形態２に係る正規化ＬＵＴ算出処理フローを示す図である。
【図１８】実施の形態２に係るＬＵＴ配列の例を示す図である。
【図１９】実施の形態２に係る正規化画像生成処理フローを示す図である。
【図２０】実施の形態３に係る画像正規化装置の構成を示す図である。
【図２１】実施の形態４に係る正規化前ヒストグラムと正規化後ヒストグラムを示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る正規化前ヒストグラムと正規化後ヒストグラムを示す図である。
【図２３】ヒストグラムと閾値の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  原画像入力部、２  画像記憶部、３  陸域除去部、４  ヒストグラム算出部、５ヒストグラム配列記憶部、６  平均値記憶部、７  標準偏差記憶部、８  正規化パラメータ算出部、９  正規化後平均値記憶部、１０  正規化後標準偏差記憶部、１１  正規化ＬＵＴ算出部、１２  ＬＵＴ配列記憶部、１３  正規化画像生成部、１４  正規化画像記憶部、１５  目標領域抽出部、１６  目標領域情報記憶部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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