(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割する分割手段と、
前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する第一決定手段と、
前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定する第二決定手段と、
前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する生成手段と、
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記分割手段は、前記入力画像を所定の大きさのブロック画像に分割したのち、前記ブロック画像を構成する画素に対して、前記所定の分割基準が示す第一の二値化閾値に基づく二値化処理を行うことによって、前記ブロック画像を前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像とに分別する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記分割手段によって分別された前記海面ブロック画像の数、及び、前記ブロック画像の大きさが、所定の再分割基準を満たすか否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記分割手段は、前記判定手段によって、前記海面ブロック画像の数、及び、前記ブロック画像の大きさが、前記再分割基準を満たすと判定された場合、前記入力画像をさらに細かく前記ブロック画像に再分割したのち、さらに細かく再分割した前記ブロック画像を、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像とに分別する、
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記分割手段は、さらに細かく再分割する対象を、前記ブロック画像のうちの前記地表ブロック画像に限定する、
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記再分割基準は、前記海面ブロック画像の数が所定の必要最小値より小さく、かつ、前記ブロック画像の大きさが所定の再分割可能最小値より大きいことを示す、
請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記海面ブロック画像の数が前記必要最小値より小さく、かつ、前記ブロック画像の大きさが前記再分割可能最小値と等しい状態にある再分割不可状態を検出し、
前記生成手段は、前記判定手段が前記再分割不可状態を検出した場合、前記入力画像の全体が前記地表領域であることを表す前記ランドマスク画像を生成する、
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記第二決定手段は、前記海面ブロック画像に対する二値化基準が示す第二の二値化閾値に、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との間の距離に基づく重み付け加算を行なうことによって、前記地表ブロック画像に対する二値化基準が示す第三の二値化閾値を算出する、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記海面ブロック画像に属する画素に関しては前記海面ブロック画像に対する二値化基準を適用し、前記地表ブロック画像に属する画素に関しては前記地表ブロック画像に対する二値化基準を適用することを表す、前記入力画像に含まれる各画素に対する二値化基準を決定する第三決定手段をさらに備え、
前記生成手段は、前記各画素に対する二値化基準に基づく、前記入力画像に対する二値化処理を行うことによって、前記ランドマスク画像を生成する
請求項２乃至請求項７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
情報処理装置によって、
上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割し、
前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定し、
前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定し、
前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する、
画像処理方法。
【請求項１０】
上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割する分割機能と、
前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する第一決定機能と、
前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定する第二決定機能と、
前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する生成機能と、
をコンピュータに実現させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、上空から海面領域と地表領域を観測して解析するリモートセンシング技術において、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海面や地表（陸地）の状況等を把握することを目的として、観測したい地域を上空から観測して解析するリモートセンシング技術が普及してきている。このリモートセンシング技術における代表的な技術の１つとして、合成開口レーダ（本願では以降ＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar）と称する場合がある）を用いた能動型センシング技術がある。この能動型センシング技術では、航空機や衛星に搭載されたＳＡＲのアンテナから地上に向けて電磁波（マイクロ波）を照射し、地上にある対象物によって後方散乱した電磁波をアンテナにより取得する。ＳＡＲは観測対象に向けて自ら電磁波を照射するので、太陽の反射光を用いる受動型センシング技術とは異なり、昼夜を問わず撮影することが可能である。また、ＳＡＲから照射される電磁波の波長は比較的長いことから、その電磁波は、雲や霧、雨を貫通する。このため、ＳＡＲは、悪天候の下でもリモートセンシングを行うことを可能とする。【０００３】
ＳＡＲに関する有効な応用分野の一つとして、海洋に対するリモートセンシングがある。即ち、水面では、照射される電磁波の大部分が鏡面反射し、アンテナ方向への後方散乱がほとんどないので、観測される信号の強度は小さくなる。これに対して、海上に存在する船舶などの物体からは強い後方散乱が生じるので、観測される信号の強度は大きくなる。これにより、ＳＡＲによる観測結果を表す画像（ＳＡＲ画像）では、海上に存在する船舶等を、背景の海面と容易に区別することができる。したがって、このようなＳＡＲによる観測結果が有する特性を用いた、不審船や違法操業船の検出などへの応用が期待されている。【０００４】
一方で、海面領域と比較して地表領域も強い後方散乱を生じるので、海洋に対するリモートセンシングでは、画像上の地表領域をマスクし（覆い隠し）、処理の対象から除外するランドマスキング処理が行われる。リモートセンシングにより得られたＳＡＲ画像等の画像の多くは、各画素に緯度及び経度などの地図（位置）情報を持つので、ランドマスキング処理の一例としては、例えば、補助情報としての海岸線情報や土地被覆情報などを、当該画像を構成する画素ごとに参照することによって、各画素が海面領域に含まれるのかそれ以外かを判別する方法がある。【０００５】
このような海岸線情報や土地被覆情報を用いる方法では、事前にこれらの情報を補助情報として準備する必要があること、あるいは新しい埋め立て地などの情報がこれらの情報に含まれていない場合があること等が問題となる。このような問題に対応するため、例えば非特許文献１に示されている通り、補助情報が不要であり、入力されたＳＡＲ画像のみに基づいて海面領域と地表領域を推定し、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する技術がある。そして、このようなランドマスク画像を高い精度で生成することを可能とする画像処理技術が期待されている。【０００６】
このような技術に関連する技術として、特許文献１には、高空から撮影した地理画像データにおいて、波長帯の異なる領域を抽出するための閾値を自動的に決定するようにした画像処理装置が開示されている。この装置は、当該地理画像データにおける画素において、第１の波長帯の分光輝度値と、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の分光輝度値と、に基づいて画素を識別するための正規化指標値を演算する。この装置は、各画素における正規化指標値と出現頻度との関係を求め、クラス内分散とクラス間分散の比である分離度が最大となる正規化指標値を判別分析法により求め、画素を識別するための閾値として決定する。そしてこの装置は、閾値と対応付けられる正規化指標値に基づいて、第１及び第２の波長帯により区別される画像データの領域を抽出する。【０００７】
また、特許文献２には、撮像した画像を二値化する閾値を算出することにより、投影する画像の補正に関する情報を算出する画像投影装置が開示されている。この装置は、校正用画像を投影対象物に投影し、その校正用画像が投影された投影対象物を含む領域の画像を撮像する。この装置は、撮像した画像に基づいて、当該領域を分割した複数の第１の分割領域に対応付けられる複数の第１の閾値を算出し、算出した第１の閾値に基づいて、撮像した画像に関する二値画像を生成する。そしてこの装置は、当該校正用画像と当該二値画像との対応点を抽出する。【０００８】
また、特許文献３には、画面内に表示される文字表示領域を、簡易な構成により検出する文字表示領域検出装置が開示されている。この装置は、フレーム毎のエッジ画像データを抽出する。この装置は、連続する複数のフレームのそれぞれのエッジ画像データに対して、画素毎にエッジ輝度の大小を比較し、それぞれの画素に対応付けられるエッジ輝度の最小値によって構成された静止エッジ画像データを出力する。この装置は、静止エッジ画像データを二値化し、二値化したエッジ画像データから表示領域情報を取得する。【０００９】
また、特許文献４には、被写体のレイアウトに応じて画像を補正処理する画像処理装置が開示されている。この装置は、画像の中の被写体を示す画像領域を検出し、検出した画像領域に基づき、画像における被写体のレイアウトを判定する。この装置は、被写体のレイアウトに基づき、検出した画像領域に対する重み付けパターンを決定する。そしてこの装置は、その重み付けパターンに従い、第一の補正処理が行われた後の画像と、第二の補正処理が行われた後の画像とを合成する。【００１０】
また、特許文献５には、目標と参照物体との比較および評価を客観的かつ定量的に行なうようにした目標識別装置が開示されている。この装置は、レーダ受信部により受信された信号に基づいて生成したレーダ画像に対して、距離分解能に基づいて画像処理を実行することによって目標の画像を生成する。この装置は、目標の画像に基づいて、目標の向きおよび特徴量を計算する。この装置は、所定の目標候補の３次元データを用いて、目標の向きなどに基づいて参照画像を生成し、生成した参照画像に基づいて目標候補の特徴量を計算する。そして、この装置は、目標の特徴量と目標候補の特徴量とを比較し、その比較結果を識別結果として出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開2013-089021号公報
【特許文献２】特開2013-065277号公報
【特許文献３】特開2009-093472号公報
【特許文献４】特開2008-147978号公報
【特許文献５】特開2000-275338号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Xiangguang Leng, Kefeng Ji, Shilin Zhou, Xiangwei Xing, Huanxin Zou, "An Adaptive Ship Detection Scheme for Spaceborne SAR Imagery", Sensors 16(9): 1345 (2016 September).
【非特許文献２】Gui Gao, Kewei Ouyang, Yongbo Luo, Sheng Liang, and Shilin Zhou, "Scheme of Parameter Estimation for Generalized Gamma Distribution and Its Application to Ship Detection in SAR Images", IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, VOL. 55, NO. 3, pp1812-1832, MARCH 2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
例えば、非特許文献１が示す一般的なランドマスク画像の生成技術では、リモートセンシングにより得られたＳＡＲ画像等の画像全体を、一つの閾値によって二値化する。そのため、海面領域において、例えば局所領域ごとに後方散乱の強さなどの特性が異なるような場合に、一つの閾値では海面領域と地表領域を適切に区別することができないことによって、生成したランドマスク画像の精度が低下する虞がある。このような例として、ＳＡＲ画像における局所領域ごとに、天候や地形の状況に起因して、波の立ち方が異なるような場合などが考えられる。【００１４】
したがって、ランドマスク画像の生成技術において、ＳＡＲ画像における局所領域ごとに特性が異なる場合であっても、ランドマスク画像を高い精度で生成することが課題となる。上述した特許文献１乃至５が示す技術は、この課題を解決するのに十分であるとは言えない。本願発明の主たる目的は、この課題を解決する画像処理装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明の一態様に係る画像処理装置は、上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割する分割手段と、前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する第一決定手段と、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定する第二決定手段と、前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する生成手段と、を備える。【００１６】
上記目的を達成する他の見地において、本願発明の一態様に係る画像処理方法は、情報処理装置によって、上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割し、前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定し、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定し、前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する。【００１７】
また、上記目的を達成する更なる見地において、本願発明の一態様に係る画像処理プログラムは、上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割する分割機能と、前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する第一決定機能と、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定する第二決定機能と、前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する生成機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムである。【００１８】
更に、本願発明は、係る画像処理プログラム（コンピュータプログラム）が格納された、コンピュータ読み取り可能な、不揮発性の記録媒体によっても実現可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明は、リモートセンシング技術において、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する精度を向上させることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る画像処理装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】一般化ガンマ分布に従って分布する海面領域における画素値の分布を例示する図である。
【図３Ａ】本願発明の第１の実施形態に係る画像処理装置１０の動作を示すフローチャート（１／２）である。
【図３Ｂ】本願発明の第１の実施形態に係る画像処理装置１０の動作を示すフローチャート（２／２）である。
【図４】本願発明の第１の実施形態に係る画像処理装置１０Ａの構成を示すブロック図である。
【図５】本願発明の第２の実施形態に係る画像処理装置１０Ａの動作を示すフローチャートである。
【図６】本願発明の第３の実施形態に係る画像処理装置２０の動作を示すフローチャートである。
【図７】本願発明の各実施形態に係る画像処理装置を実行可能な情報処理装置９００の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本願発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本願発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置１０の構成を概念的に示すブロック図である。画像処理装置１０は、上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像１００を解析するために、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像１５０を入力画像１００に基づいて生成する装置である。
【００２３】
画像処理装置１０は、分割部１１、海面領域二値化基準決定部（第一決定部）１２、地表領域二値化基準決定部（第二決定部）１３、画素別二値化基準決定部（第三決定部）１４、生成部１５、及び、入力画像処理部１６を備えている。
【００２４】
入力画像処理部１６には、外部から、入力画像１００、画像分解能情報１０１、及び、船舶最大長情報１０２が入力される。入力画像１００は、例えばＳＡＲによる観測結果を表すＳＡＲ画像である。画像分解能情報１０１は、入力画像１００に関する分解能を示す情報であり、例えば入力画像１００に付随する情報である。画像分解能情報１０１は、例えば、入力画像１００に含まれる１つの画素が表す実際の長さに相当する。船舶最大長情報１０２は、入力画像１００が示す海面領域に存在する可能性がある船舶に関する長手方向の最大長（最も大きな船舶の全長）を示す情報であり、その値は例えば、当該海面領域を航行する船舶に関する統計情報等に基づいて、ユーザによって設定されてもよい。
【００２５】
入力画像処理部１６は、より詳細には、画像縮小部１６１、及び、メディアンフィルタ部１６２を有する。
【００２６】
画像縮小部１６１は、画像分解能情報１０１と船舶最大長情報１０２とに基づいて、入力画像１００に含まれる船舶を表す領域に対応する画像が１画素になるように入力画像１００を縮小する。即ち、画像分解能情報１０１が示す値をＲとし、船舶最大長情報１０２が示す値をＷｍａｘとした場合、画像縮小部１６１は、入力画像１００を、ＸＹ平面（２次元座標系）におけるＸ軸方向及びＹ軸方向において、Ｒ／Ｗｍａｘ（但し「／」は除算を表す演算子）に縮小する。より具体的には、例えば、Ｒが１０ｍ（メートル）でありＷｍａｘが６０ｍである場合、画像縮小部１６１は、入力画像１００を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、１／６に縮小する。
【００２７】
メディアンフィルタ部１６２は、画像縮小部１６１によって縮小された入力画像１００に対して、例えば３ｘ３画素（但し「ｘ」は乗算を表す演算子）のメディアンフィルタによる画像処理を施すことによって、補正画像１６０を生成する。尚、メディアンフィルタ部１６２は、例えば５ｘ５画素等のメディアンフィルタを用いてもよい。画像縮小部１６１によって縮小された入力画像１００では、船舶を表す領域が１画素以下となっているので、メディアンフィルタによる画像処理が施された補正画像１６０は、船舶を表す領域が除去された状態にある。
【００２８】
分割部１１は、入力画像処理部１６によって上述の通り生成された補正画像１６０を、分割基準１１０に基づいて、所定の大きさのブロック画像（部分画像）に分割する。但し、分割基準１１０は、画像処理装置１０が備えるメモリ等の記憶デバイスに記憶されていることとする。また、分割部１１は、各ブロック画像に関する補正画像１６０における位置とその大きさとを特定可能な情報を、各ブロック画像に付与することとする。分割部１１は、各ブロック画像の位置を特定する情報として、例えば、当該ブロック画像に含まれる、補正画像１６０の位置を表すＸＹ平面における原点に一番近い画素の位置を表すＸＹ座標等を用いてもよい。
【００２９】
分割部１１は、補正画像１６０を構成する画素に対して、分割基準１１０が示す第一の二値化閾値１１１に基づいて二値化処理を行う。第一の二値化閾値１１１は、例えばユーザにより決定された所定の値でもよいし、あるいは、一般的な判別分析法（大津の二値化）を用いて分割部１１によって決定された値でもよい。
【００３０】
そして分割部１１は、補正画像１６０を構成する画素に対して二値化処理を行った結果に基づいて、上述の通りに分割したブロック画像を、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３とに分別する。但し、海面ブロック画像１１２は、補正画像１６０における海面領域に含まれると推測される領域を表すブロック画像であり、地表ブロック画像１１３は、補正画像１６０における地表領域に含まれると推測される領域を表すブロック画像である。分割部１１は、海面ブロック画像１１２に関する情報を海面領域二値化基準決定部１２へ入力し、地表ブロック画像１１３に関する情報を地表領域二値化基準決定部１３へ入力する。尚、分割部１１の動作の詳細については後述する。
【００３１】
海面領域二値化基準決定部１２は、海面における電磁波の散乱モデルに基づいて、個々の海面ブロック画像１１２に対する二値化基準を表す第二の二値化閾値１２０を算出（決定）する。この第二の二値化閾値１２０は、後述する生成部１５がランドマスク画像１５０を生成する際に用いる情報の基となる情報である。海面領域二値化基準決定部１２は、算出した第二の二値化閾値１２０を、例えば画像処理装置１０が備えるメモリ等の記憶デバイスに格納する。尚、海面領域二値化基準決定部１２の動作の詳細については後述する。
【００３２】
地表領域二値化基準決定部１３は、海面領域二値化基準決定部１２によって算出された第二の二値化閾値１２０と、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３との位置関係とに基づいて、個々の地表ブロック画像１１３に対する二値化基準を表す第三の二値化閾値１３０を算出（決定）する。この第三の二値化閾値１３０は、後述する生成部１５がランドマスク画像１５０を生成する際に用いる情報の基となる情報である。地表領域二値化基準決定部１３は、算出した第三の二値化閾値１３０を、例えば画像処理装置１０が備えるメモリ等の記憶デバイスに格納する。尚、地表領域二値化基準決定部１３の動作の詳細については後述する。
【００３３】
画素別二値化基準決定部１４は、海面領域二値化基準決定部１２によって算出された第二の二値化閾値１２０、及び、地表領域二値化基準決定部１３によって算出された第三の二値化閾値１３０に基づいて、補正画像１６０に含まれる個々の画素Ａに対する二値化基準を表す第四の二値化閾値１４０の値τｘを、式１の通りに算出する。
0006977873.tif 000002
・・・・・・（式１）
但し、式１において、τｐは、補正画像１６０に含まれるブロック画像Ｐに対する二値化閾値を表し、Ωｐは、ブロック画像Ｐに属する画素の集合を表す。「∈」は、左辺の要素が右辺の集合に属することを表す符号である。即ちτｐは、ブロック画像Ｐが海面ブロック画像１１２である場合は海面領域二値化基準決定部１２によって算出された第二の二値化閾値１２０となり、ブロック画像Ｐが地表ブロック画像１１３である場合は地表領域二値化基準決定部１３によって算出された第三の二値化閾値１３０となる。画素別二値化基準決定部１４は、ブロック画像同士の境界において、画素に関する二値化閾値が急激に変化することを回避するために、境界付近に位置する画素に対する第四の二値化閾値１４０を算出する際に、例えばローパスフィルタを用いてもよい。
【００３４】
生成部１５は、入力画像処理部１６によって生成された補正画像１６０と、画素別二値化基準決定部１４によって算出された第四の二値化閾値１４０とに基づいて、ランドマスク画像１５０を生成する。生成部１５は、より詳細には、二値化部１５１と、モルフォロジ処理部１５２と、画像拡大部１５３とを有する。
【００３５】
二値化部１５１は、式１の通りに算出された第四の二値化閾値１４０を用いて、補正画像１６０に含まれる画素Ａに対する二値化処理を式２の通りに行うことによって、二値化処理を行った後の画素ＡのクラスＢ２ｘを算出する。
0006977873.tif 000003
・・・・・・（式２）
但し、式２において、Ｉｘは、二値化処理を行う前の補正画像１６０における画素Ａの画素値を表す。「≧」は、左辺の値が右辺の値以上であることを表す符号である。即ち、二値化部１５１は、補正画像１６０を構成する画素Ａの画素値Ｉｘが、第四の二値化閾値１４０の値τｘ以上である場合、画素Ａのクラスを二値化における「１」とし、補正画像１６０を構成する画素Ａの画素値Ｉｘが、第四の二値化閾値１４０の値τｘ未満である場合、画素Ａのクラスを二値化における「０」とする二値化処理を行う。
【００３６】
モルフォロジ処理部１５２は、補正画像１６０が二値化部１５１によって二値化された結果に対して、孤立点の除去や穴埋め等を行うモルフォロジ処理を行う。モルフォロジ処理は、一般的な画像処理において用いられるオープニング処理、クロージング処理、フィリング処理等を含む周知の技術であるので、本願ではその詳細の説明を省略する。
【００３７】
画像拡大部１５３は、二値化部１５１及びモルフォロジ処理部１５２による上述した処理が行われた補正画像１６０を、入力画像１００が画像縮小部１６１によって縮小される前の大きさと同じ大きさになるように拡大する処理を行う。即ち、入力画像１００は上述した通り、画像縮小部１６１によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向においてＲ／Ｗｍａｘに縮小されているので、画像拡大部１５３は、二値化部１５１及びモルフォロジ処理部１５２による上述した処理が行われた補正画像１６０を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向においてＷｍａｘ／Ｒに拡大する。
【００３８】
画像拡大部１５３は、この拡大処理のアルゴリズムとして、例えば最近傍法を用いることができる。画像拡大部１５３は、あるいは、線形補間法等による画素の重みづけ和を用いる場合は、拡大した画像に対して、閾値を例えば「０．５」として二値化処理を行うようにしてもよい。画像拡大部１５３は、上述の通りに拡大処理した画像を、ランドマスク画像１５０として外部へ出力する。
【００３９】
次に、分割部１１、海面領域二値化基準決定部１２、及び、地表領域二値化基準決定部１３について、その動作の詳細を個々に説明する。
【００４０】
（分割部１１）
分割部１１は、第一の二値化閾値１１１を用いて、補正画像１６０を構成する画素Ａに対する二値化処理を式３の通りに行うことによって、二値化処理を行った後の画素ＡのクラスＢ１ｘを算出する。
0006977873.tif 000004
・・・・・・（式３）
但し、式３において、τ０は、第一の二値化閾値１１１の値を表す。
【００４１】
分割部１１は、第一の二値化閾値１１１を、例えば一般的な判別分析法（大津の二値化）を用いて決定する場合、ある閾値τにより補正画像１６０を二値化したときに、式４が示す値が最大となる閾値τを探索し、そのときの閾値τを第一の二値化閾値１１１の値τ０として決定する。
μ０μ１（ω０−ω１）２
・・・・・・（式４）
但し、式４において、ω０及びω１は、ある閾値τによる二値化において、順にクラス０及びクラス１となる画素の数を表し、μ０及びμ１は、ある閾値τによる二値化において、順にクラス０及びクラス１となる画素の画素値の平均値を表す。分割部１１は、上述した探索を、例えば、閾値τを適切な粒度（例えば８ビットや１０ビット等）により設定し、網羅的に探索することにより行えばよい。
【００４２】
分割部１１は、補正画像１６０を構成する画素に対して二値化処理を行った結果に基づいて、分割したブロック画像を、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３とに分別する。ここで、各ブロック画像を構成する画素の数をＮＢとし、各ブロック画像を構成する画素のうち地表領域に含まれると推測される画素の数をＮＬとする。但し、地表領域に含まれると推測される画素は、上述した二値化処理が行われた結果、クラス１となる画素に相当する。
【００４３】
分割部１１は、所定の（第一の）誤警報率ＰＦＡを用いて、上述した分別を行う。但し誤警報率ＰＦＡは、画素が含まれる領域を推測する際に誤りが発生する確率を表す。即ち分割部１１は、あるブロック画像に関して、ＮＬがＰＦＡとＮＢとの積以下の値である場合、当該ブロック画像を海面ブロック画像１１２と判定し、ＮＬがＰＦＡとＮＢとの積よりも大きな値である場合、当該ブロック画像を地表ブロック画像１１３と判定する。より具体的には、例えば、分割されたブロック画像の大きさが１００ｘ１００画素（即ち１００００画素）であり、ＰＦＡが０．００１である場合、分割部１１は、ＮＬが１０（＝１００００ｘ０．００１）以下であるブロック画像を海面ブロック画像１１２と判定する。
【００４４】
（海面領域二値化基準決定部１２）
例えばＳＡＲ画像である入力画像１００において、海面領域における画素値の分布（確率密度分布）は、例えば図２に示すように、一般化ガンマ分布に従うことが知られている。海面領域二値化基準決定部１２は、このような海面領域における画素値の分布特性を利用することによって、式５を満たすような閾値τを第二の二値化閾値１２０として算出する。
0006977873.tif 000005
・・・・・・（式５）
但し、式５において、ＰＦＡは所定の（第二の）誤警報率であり、上述した分割部１１が用いた誤警報率と同じ値でもよいし、異なる値でもよい。また、ｆＧ−ＧＡＭＭＡは、一般化ガンマ分布の確率密度関数を表す。尚、式５における「∫」は積分を表す演算子である。
【００４５】
一般化ガンマ分布の確率密度関数ｆＧ−ＧＡＭＭＡは、非特許文献２によって示されている通り、式６の通りに表すことができる。
0006977873.tif 000006
・・・・・・（式６）
但し、式６において、「Γ」はガンマ関数を表し、「ｅｘｐ」は自然指数関数を表す。
【００４６】
また、式６に含まれるパラメータk、σ、νは、非特許文献２によって示されている通り、Ｎ（Ｎは任意の自然数）個の画素値に関する観測データ{ｘｉ}，ｉ∈[１，Ｎ]に基づいて、式７乃至式１１に示す通りに求められる。
0006977873.tif 000007
・・・・・・（式７）
0006977873.tif 000008
・・・・・・（式８）
0006977873.tif 000009
・・・・・・（式９）
0006977873.tif 000010
・・・・・・（式１０）
0006977873.tif 000011
・・・・・・（式１１）
但し、式７において、「ｌｎ」は自然対数を表す演算子である。また、式１１において、「√」は平方根を表す演算子である。また、式１１において、「ｓｇｎ」は符号関数を表し、「Ψ（ｋ）」はディガンマ関数を表し、「Ψ（１，ｋ）」は１次のポリガンマ関数を表す。
【００４７】
（地表領域二値化基準決定部１３）
上述した分割部１１によって分別された地表ブロック画像１１３は、例えば海岸線を含むブロック画像などである場合、海面領域に含まれる画素を多く含む場合がある。地表領域二値化基準決定部１３は、このような場合にも適切に対応するために、地表ブロック画像１１３に対する第三の二値化閾値１３０の値τｑを、第二の二値化閾値１２０と、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３との位置関係とに基づいて、例えば式１２に示す通りに算出する。
0006977873.tif 000012
・・・・・・（式１２）
但し、式１２において、Ωｓｅａは、海面ブロック画像１１２の集合を表し（即ちＰ∈Ωｓｅａは、ブロック画像Ｐが海面ブロック画像１１２であることを表す）、ｗ（ｐ，ｑ）は、海面ブロック画像１１２が示す海面ブロックｐと地表ブロック画像１１３が示す地表ブロックｑとの間の距離に基づく重みを表す。
【００４８】
地表領域二値化基準決定部１３は、ｗ（ｐ，ｑ）を、例えば式１３に示す通り、ガウス関数を用いて求めてもよい。
0006977873.tif 000013
・・・・・・（式１３）
但し、式１３において、「||ｐ−ｑ||」は、海面ブロックｐと地表ブロックｑとの距離を表し、σはガウス関数における標準偏差を表すパラメータである。
【００４９】
次に図３Ａ及び図３Ｂのフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理装置１０の動作（処理）について詳細に説明する。
【００５０】
入力画像処理部１６における画像縮小部１６１は、画像分解能情報１０１と船舶最大長情報１０２とに基づいて、入力画像１００を、船舶に対応する画像が１つの画素になるように縮小する（ステップＳ１０１）。入力画像処理部１６におけるメディアンフィルタ部１６２は、縮小された入力画像１００に対してメディアンフィルタを適用することによって、船舶を除去した補正画像１６０を生成する（ステップＳ１０２）。
【００５１】
分割部１１は、入力画像処理部１６によって生成された補正画像１６０を、分割基準１１０に基づいて、所定の大きさのブロック画像に分割する（ステップＳ１０３）。分割部１１は、補正画像１６０を構成する画素に対して、第一の二値化閾値１１１による二値化処理を行うことによって、分割したブロック画像を、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３とに分別する（ステップＳ１０４）。
【００５２】
海面領域二値化基準決定部１２は、海面における電磁波の散乱モデルと所定の誤警報率とに基づいて、個々の海面ブロック画像１１２に対する第二の二値化閾値１２０を算出する（ステップＳ１０５）。地表領域二値化基準決定部１３は、個々の海面ブロック画像１１２に関する第二の二値化閾値１２０と、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３との位置関係とに基づいて、個々の地表ブロック画像１１３に対する第三の二値化閾値１３０を算出する(ステップＳ１０６)。
【００５３】
画素別二値化基準決定部１４は、第二の二値化閾値１２０及び第三の二値化閾値１３０に基づいて、補正画像１６０を構成する個々の画素に対する第四の二値化閾値１４０を算出する（ステップＳ１０７）。
【００５４】
生成部１５における二値化部１５１は、補正画像１６０を構成する各画素に対して、第四の二値化閾値１４０による二値化処理を行う（ステップＳ１０８）。生成部１５におけるモルフォロジ処理部１５２は、第四の二値化閾値１４０による二値化処理が行われた補正画像１６０に対して、モルフォロジ処理を行う（ステップＳ１０９）。生成部１５における画像拡大部１５３は、モルフォロジ処理部１５２によるモルフォロジ処理が行われた補正画像１６０の大きさを、入力画像１００の大きさに拡大することによって、ランドマスク画像１５０を生成し（ステップＳ１１０）、全体の処理は終了する。
【００５５】
本実施形態に係る画像処理装置１０は、リモートセンシング技術において、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。その理由は、画像処理装置１０は、入力画像１００を海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３に分割し、海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて海面ブロック画像１１２に対する二値化基準を決定し、当該二値化基準に基づいて地表ブロック画像１１３に対する二値化基準を決定し、決定したそれらの二値化基準を用いて、入力画像１００に対するランドマスク画像１５０を生成するからである。
【００５６】
以下に、本実施形態に係る画像処理装置１０によって実現される効果について、詳細に説明する。
【００５７】
例えば、一般的なランドマスク画像の生成技術では、リモートセンシングにより得られたＳＡＲ画像等の画像全体を、一つの閾値によって二値化する。そのため、海面領域において、例えば、天候や地形の状況等に起因して、局所領域ごとに後方散乱の強さなどの特性が異なるような場合に、一つの閾値では海面領域と地表領域を適切に区別することができないことにより、生成したランドマスク画像の精度が低下する虞がある。したがって、ランドマスク画像を生成する際に、ＳＡＲ画像における局所領域ごとに特性が異なる場合であっても、ランドマスク画像を高い精度で生成することが課題となる。
【００５８】
このような課題に対して、本実施形態に係る画像処理装置１０は、分割部１１と、海面領域二値化基準決定部（第一決定部）１２と、地表領域二値化基準決定部（第二決定部）１３と、生成部１５と、を備え、例えば、図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して上述した通り動作する。即ち、分割部１１は、上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像１００を、所定の分割基準１１０に基づいて、海面領域を表す海面ブロック画像１１２と地表領域を表す地表ブロック画像１１３とに分割する。海面領域二値化基準決定部１２は、海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、海面ブロック画像１１２に対する二値化基準（第二の二値化閾値１２０）を決定する。地表領域二値化基準決定部１３は、海面ブロック画像に対する第二の二値化閾値１２０と、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３との位置関係とに基づいて、地表ブロック画像１１３に対する二値化基準（第三の二値化閾値１３０）を決定する。そして生成部１５は、入力画像１００に対して、第二の二値化閾値１２０と第三の二値化閾値１３０とに基づく二値化処理を行うことによって、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像１５０を生成する。
【００５９】
即ち、本実施形態に係る画像処理装置１０は、入力画像１００から分別した海面ブロック画像１１２を構成する画素の分布が、海面領域における電磁波の散乱モデルに従うという特性を利用することによって、入力画像１００に含まれる海面領域に対する二値化基準と、地表領域に対する二値化基準とを、局所領域ごとに順次決定する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０は、海面領域における局所領域ごとに後方散乱の強さなどの特性が異なることにも応じた、より高い精度でランドマスク画像を生成することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０は、海面ブロック画像１１２に対する第二の二値化閾値１２０に、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３との間の距離に基づく重み付け加算を行なうことによって、地表ブロック画像１１３に対する第三の二値化閾値１３０を算出する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０は、地表ブロック画像１１３に対する二値化基準を高い精度で決定するので、ランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０は、補正画像１６０を海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３とに分割する際、あるいは、海面ブロック画像１１２に対する第二の二値化閾値１２０を算出する際に、誤警報率を用いた処理を行う。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０は、ランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０は、画素別二値化基準決定部１４において、補正画像１６０を構成する画素のうち、ブロック画像同士の境界近辺に位置する特定の画素に関して、第四の二値化閾値１４０を、ローパスフィルタを用いて算出する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０は、ブロック画像同士の境界において、画素に関する二値化閾値が急激に変化することを回避するので、ランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０は、入力画像処理部１６を備え、入力画像１００を縮小したのちメディアンフィルタを用いた処理を施すことによって、入力画像１００から船舶を除去した補正画像１６０を生成し、補正画像１６０に基づいてランドマスク画像１５０を生成する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０は、ランドマスク画像を生成する精度をさらに向上させることができる。
【００６４】
尚、本実施形態に係る画像処理装置１０は、入力画像処理部１６を備えない簡易な構成を採用してもよい。この場合、画像処理装置１０は、補正画像１６０を生成せずに、入力画像１００に対して、本実施形態に関して上述の通り説明した処理を行う。
【００６５】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０は、生成部１５においてランドマスク画像１５０を生成する際に、生成するランドマスク画像１５０に対するモルフォロジ処理を行う。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０は、ランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。
【００６６】
＜第２の実施形態＞
図４は、本願発明の第２の実施の形態に係る画像処理装置１０Ａの構成を概念的に示すブロック図である。本実施形態において、上述した第１の実施形態と同様の機能を有する構成に関しては、第１の実施形態と同一の番号を付与することにより、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、分割部１１Ａ、海面領域二値化基準決定部１２、地表領域二値化基準決定部１３、画素別二値化基準決定部１４、生成部１５Ａ、入力画像処理部１６，及び、判定部１７を備えている。即ち、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、上述した第１の実施形態に係る画像処理装置１０とは、分割部１１Ａ、及び、生成部１５Ａに関する機能が異なるとともに、判定部１７を新たに備えている。
【００６８】
判定部１７は、分割部１１Ａによって分別された海面ブロック画像１１２の数、及び、補正画像１６０が分割されたブロック画像の大きさが、再分割基準１７０を満たすか否かを判定する。再分割基準１７０は、例えば、海面ブロック画像１１２の数が所定の必要最小値よりも小さく、かつ、ブロック画像の大きさが所定の再分割可能最小値よりも大きいことを示す基準である。再分割基準１７０は、あるいは、海面ブロック画像１１２の数とブロック画像の大きさとの組み合わせに依存する、より複雑な基準であってもよい。尚、再分割基準１７０は、画像処理装置１０Ａが備えるメモリ等の記憶デバイスに記憶されていることとする。
【００６９】
判定部１７は、海面ブロック画像１１２の数、及び、ブロック画像の大きさが、再分割基準１７０を満たすと判定した場合、分割部１１Ａに対して、補正画像１６０をさらに細かく再分割することを指示する情報を入力する。分割部１１Ａは、判定部１７による指示を受けた場合、補正画像１６０をさらに細かくブロック画像に再分割する。但し、分割部１１Ａは、再分割したブロック画像の大きさが、上述した再分割基準１７０が示す再分割可能最小値以上となるように、再分割を行なうこととする。そして分割部１１Ａは、さらに細かく再分割したブロック画像に対して、第一の二値化閾値１１１に基づいて二値化処理を行うことによって、ブロック画像を海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３とに再度分別する。
【００７０】
判定部１７は、また、海面ブロック画像１１２の数が上述した必要最小値より小さく、かつ、ブロック画像の大きさが上述した再分割可能最小値と等しい状態にある再分割不可状態を検出する。この再分割不可状態は、ランドマスク画像１５０を最低限必要な精度で生成するのに必要な海面領域に関する情報が得られないことを表す状態である。判定部１７は、再分割不可状態を検出したことを生成部１５Ａに通知する。
【００７１】
生成部１５Ａは、判定部１７から上述した再分割不可状態を検出したことを通知された場合、入力画像１００の全体が地表領域であること（即ち、入力画像１００において、海面領域と地表領域との区別が困難であること）を表すランドマスク画像１５０を生成する。
【００７２】
次に図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａの動作（処理）について詳細に説明する。
【００７３】
入力画像処理部１６は、図３Ａに示すステップＳ１０１及びＳ１０２の処理を行う（ステップＳ２０１）。分割部１１Ａは、補正画像１６０を、ブロック画像に分割する（ステップＳ２０２）。分割部１１Ａは、図３Ａに示すステップＳ１０４の処理を行う（ステップＳ２０３）。
【００７４】
判定部１７は、分別された海面ブロック画像１１２の数が、再分割基準１７０が示す必要最小値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。分別された海面ブロック画像１１２の数が、必要最小値以上である場合（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、画像処理装置１０Ａは、図３Ａ及び図３Ｂに示すステップＳ１０５乃至Ｓ１１０の処理を行い（ステップＳ２０６）、全体の処理は終了する。
【００７５】
分別された海面ブロック画像１１２の数が、必要最小値以上でない場合（ステップＳ２０５でＮｏ）、判定部１７は、分割されたブロック画像の大きさが、再分割基準１７０が示す再分割可能最小値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ブロック画像の大きさが再分割可能最小値よりも大きい場合（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、分割部１１Ａは、分割するブロック画像の大きさを、さらに小さく設定し（ステップＳ２０９）、処理はステップＳ２０２へ戻る。海面ブロック画像１１２の大きさが再分割可能最小値よりも大きくない（即ち等しい）場合（ステップＳ２０８でＮｏ）、生成部１５Ａは、入力画像１００の全体が地表であることを表すランドマスク画像１５０を生成し（ステップＳ２１０）、全体の処理は終了する。
【００７６】
本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、リモートセンシング技術において、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。その理由は、第１の実施形態について説明した通りである。
【００７７】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、海面ブロック画像１１２の数が必要最小値に満たず、分割されたブロック画像の大きさが再分割可能最小値よりも大きい場合、補正画像１６０をさらに細かく再分割し、さらに細かく再分割したブロック画像を、海面ブロック画像１１２と地表ブロック画像１１３とに分別する。
【００７８】
分割部１１Ａにより生成された海面ブロック画像１１２の数が必要最小値に満たないことは、分割する粒度が大きすぎることにより、海面領域における局所領域ごとの特性の差異をふまえて二値化基準を決定することに十分に対応しきれていないことを意味する。また、分割する粒度を必要以上に細かくした場合、二値化閾値を算出するのに必要となる計算量が膨大になることから、分割されたブロック画像の大きさに関して、再分割可能最小値を設定することによって、分割する粒度の細かさに対して制限を設ける必要もある。本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、このような背景をふまえて、効率よく、かつ、確実にランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、海面ブロック画像１１２の数の代わりに、例えば、海面ブロック画像１１２を構成する海面領域の画素数を、海面領域の画素数に関する必要最小値と比較するようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、さらに細かく再分割する対象を、ブロック画像のうちの地表ブロック画像１１３に限定してもよい。即ち、画像処理装置１０Ａは、地表ブロック画像１１３から、より細かい海面ブロック画像１１２を抽出することによって、より多数の海面ブロック画像１１２を効率的に得ることができ、これによって、ランドマスク画像を生成する精度を向上させることを、より効率的に行うことができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、海面ブロック画像１１２の数が必要最小値より小さく、かつ、ブロック画像の大きさが再分割可能最小値と等しい状態にある再分割不可状態を検出し、再分割不可状態を検出した場合、入力画像１００の全体が地表領域であることを表すランドマスク画像１５０を生成する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａは、リモートセンシング技術において、必要最低限の精度を有さないランドマスク画像１５０を用いることによって、入力画像１００に対する不正確な解析が行われることを回避することができる。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
図６は、本願発明の第３の実施形態に係る画像処理装置２０の構成を概念的に示すブロック図である。画像処理装置２０は、分割部２１、第一決定部２２、第二決定部２３、及び、生成部２５を備えている。
【００８３】
分割部２１は、上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像２００を、所定の分割基準２１０に基づいて、海面領域を表す海面ブロック画像２１１と地表領域を表す地表ブロック画像２１２とに分割する。
【００８４】
第一決定部２２は、海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、海面ブロック画像２１１に対する二値化基準２２０を決定する。
【００８５】
第二決定部２３は、海面ブロック画像２１１に対する二値化基準２２０と、海面ブロック画像２１１と地表ブロック画像２１２との位置関係とに基づいて、地表ブロック画像２１２に対する二値化基準２３０を決定する。
【００８６】
生成部２５は、入力画像２００に対して、海面ブロック画像２１１に対する二値化基準２２０と地表ブロック画像２１２に対する二値化基準２３０とに基づく二値化処理を行うことによって、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像２５０を生成する。
【００８７】
本実施形態に係る画像処理装置２０は、リモートセンシング技術において、海面領域と地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する精度を向上させることができる。その理由は、画像処理装置２０は、入力画像２００を海面ブロック画像２１１と地表ブロック画像２１２に分割し、海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて海面ブロック画像２１１に対する二値化基準２２０を決定し、二値化基準２２０に基づいて地表ブロック画像２１２に対する二値化基準２３０を決定し、決定したそれらの二値化基準を用いて、入力画像２００に対するランドマスク画像２５０を生成するからである。
【００８８】
＜ハードウェア構成例＞
上述した各実施形態において図１、図４、及び、図６に示した画像処理装置における各部は、専用のＨＷ（ＨａｒｄＷａｒｅ）（電子回路）によって実現することができる。また、図１、図４、及び、図６において、少なくとも、下記構成は、ソフトウェアプログラムの機能（処理）単位（ソフトウェアモジュール）と捉えることができる。
・分割部１１、１１Ａ、及び２１、
・海面領域二値化基準決定部１２、及び、第一決定部２２、
・地表領域二値化基準決定部１３、及び、第二決定部２３、
・画素別二値化基準決定部１４、
・生成部１５、１５Ａ、及び２５、
・入力画像処理部１６
・判定部１７。
【００８９】
但し、これらの図面に示した各部の区分けは、説明の便宜上の構成であり、実装に際しては、様々な構成が想定され得る。この場合のハードウェア環境の一例を、図７を参照して説明する。
【００９０】
図７は、本願発明の各実施形態に係る画像処理装置を実行可能な情報処理装置９００（コンピュータ）の構成を例示的に説明する図である。即ち、図７は、図１、図４、及び、図６に示した画像処理装置１０、１０Ａ、及び２０を実現可能なコンピュータ（情報処理装置）の構成であって、上述した実施形態における各機能を実現可能なハードウェア環境を表す。
【００９１】
図７に示した情報処理装置９００は、構成要素として下記を備えている。
・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ＿Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＿Ｕｎｉｔ）９０１、
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ＿Ｏｎｌｙ＿Ｍｅｍｏｒｙ）９０２、
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ＿Ａｃｃｅｓｓ＿Ｍｅｍｏｒｙ）９０３、
・ハードディスク（記憶装置）９０４、
・外部装置との通信インタフェース９０５、
・バス９０６（通信線）、
・ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ＿Ｄｉｓｃ＿Ｒｅａｄ＿Ｏｎｌｙ＿Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体９０７に格納されたデータを読み書き可能なリーダライタ９０８、
・モニターやスピーカ、キーボード等の入出力インタフェース９０９。
【００９２】
即ち、上記構成要素を備える情報処理装置９００は、これらの構成がバス９０６を介して接続された一般的なコンピュータである。情報処理装置９００は、ＣＰＵ９０１を複数備える場合もあれば、マルチコアにより構成されたＣＰＵ９０１を備える場合もある。
【００９３】
そして、上述した実施形態を例に説明した本願発明は、図７に示した情報処理装置９００に対して、次の機能を実現可能なコンピュータプログラムを供給する。その機能とは、その実施形態の説明において参照したブロック構成図（図１、図４、及び、図６）における上述した構成、或いはフローチャート（図３Ａ、図３Ｂ、及び、図５）の機能である。本願発明は、その後、そのコンピュータプログラムを、当該ハードウェアのＣＰＵ９０１に読み出して解釈し実行することによって達成される。また、当該装置内に供給されたコンピュータプログラムは、読み書き可能な揮発性のメモリ（ＲＡＭ９０３）、または、ＲＯＭ９０２やハードディスク９０４等の不揮発性の記憶デバイスに格納すれば良い。
【００９４】
また、前記の場合において、当該ハードウェア内へのコンピュータプログラムの供給方法は、現在では一般的な手順を採用することができる。その手順としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の各種記録媒体９０７を介して当該装置内にインストールする方法や、インターネット等の通信回線を介して外部よりダウンロードする方法等がある。そして、このような場合において、本願発明は、係るコンピュータプログラムを構成するコード或いは、そのコードが格納された記録媒体９０７によって構成されると捉えることができる。
【００９５】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本願発明を説明した。しかしながら、本願発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本願発明は、本願発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００９６】
尚、上述した各実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。しかしながら、上述した各実施形態により例示的に説明した本願発明は、以下には限られない。
【００９７】
（付記１）
上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割する分割手段と、
前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する第一決定手段と、
前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定する第二決定手段と、
前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する生成手段と、
を備える画像処理装置。
【００９８】
（付記２）
前記分割手段は、前記入力画像を所定の大きさのブロック画像に分割したのち、前記ブロック画像を構成する画素に対して、前記所定の分割基準が示す第一の二値化閾値に基づく二値化処理を行うことによって、前記ブロック画像を前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像とに分別する、
付記１に記載の画像処理装置。
【００９９】
（付記３）
前記分割手段によって分別された前記海面ブロック画像の数、及び、前記ブロック画像の大きさが、所定の再分割基準を満たすか否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記分割手段は、前記判定手段によって、前記海面ブロック画像の数、及び、前記ブロック画像の大きさが、前記再分割基準を満たすと判定された場合、前記入力画像をさらに細かく前記ブロック画像に再分割したのち、さらに細かく再分割した前記ブロック画像を、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像とに分別する、
付記２に記載の画像処理装置。
【０１００】
（付記４）
前記分割手段は、さらに細かく再分割する対象を、前記ブロック画像のうちの前記地表ブロック画像に限定する、
付記３に記載の画像処理装置。
【０１０１】
（付記５）
前記再分割基準は、前記海面ブロック画像の数が所定の必要最小値より小さく、かつ、前記ブロック画像の大きさが所定の再分割可能最小値より大きいことを示す、
付記３または付記４に記載の画像処理装置。
【０１０２】
（付記６）
前記判定手段は、前記海面ブロック画像の数が前記必要最小値より小さく、かつ、前記ブロック画像の大きさが前記再分割可能最小値と等しい状態にある再分割不可状態を検出し、
前記生成手段は、前記判定手段が前記再分割不可状態を検出した場合、前記入力画像の全体が前記地表領域であることを表す前記ランドマスク画像を生成する、
付記５に記載の画像処理装置。
【０１０３】
（付記７）
前記第二決定手段は、前記海面ブロック画像に対する二値化基準が示す第二の二値化閾値に、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との間の距離に基づく重み付け加算を行なうことによって、前記地表ブロック画像に対する二値化基準が示す第三の二値化閾値を算出する、
付記１乃至付記６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【０１０４】
（付記８）
前記海面ブロック画像に属する画素に関しては前記海面ブロック画像に対する二値化基準を適用し、前記地表ブロック画像に属する画素に関しては前記地表ブロック画像に対する二値化基準を適用することを表す、前記入力画像に含まれる各画素に対する二値化基準を決定する第三決定手段をさらに備え、
前記生成手段は、前記各画素に対する二値化基準に基づく、前記入力画像に対する二値化処理を行うことによって、前記ランドマスク画像を生成する
付記２乃至付記７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【０１０５】
（付記９）
前記第三決定手段は、前記入力画像を構成する画素のうち、前記ブロック画像同士の境界近辺に位置する特定の画素に関して、前記各画素に対する二値化基準を表す第四の二値化閾値を、ローパスフィルタを用いて算出する、
付記８に記載の画像処理装置。
【０１０６】
（付記１０）
前記分割手段は、前記地表領域と前記海面領域との区別を誤る確率を表す第一の誤警報率を用いて、前記入力画像を海面ブロック画像と地表ブロック画像とに分割し、
前記第一決定手段は、第二の誤警報率を用いて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する
付記１乃至付記９のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【０１０７】
（付記１１）
前記入力画像において、前記海面領域に存在する可能性がある船舶を表す領域に対応する画像が１つの画素になるように、前記船舶の大きさの最大値に基づいて前記入力画像を縮小し、縮小した前記入力画像に対してメディアンフィルタを適用することによって、前記船舶を前記入力画像から除去した補正画像を前記分割手段と前記生成手段とに入力する、入力画像処理手段をさらに備え、
前記分割手段は、前記補正画像を、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像とに分別し、
前記生成手段は、前記補正画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行ったのち、前記補正画像を前記入力画像の大きさと等しくなるように拡大することによって、前記ランドマスク画像を生成する、
付記１乃至付記１０のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【０１０８】
（付記１２）
前記生成手段は、前記ランドマスク画像を生成する際に、前記ランドマスク画像に対するモルフォロジ処理を行う、
付記１乃至付記１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【０１０９】
（付記１３）
情報処理装置によって、
上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割し、
前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定し、
前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定し、
前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する、
画像処理方法。
【０１１０】
（付記１４）
上空から海面領域と地表領域とを観測した結果を表す入力画像を、所定の分割基準に基づいて、前記海面領域を表す海面ブロック画像と前記地表領域を表す地表ブロック画像とに分割する分割機能と、
前記海面領域における電磁波の散乱モデルに基づいて、前記海面ブロック画像に対する二値化基準を決定する第一決定機能と、
前記海面ブロック画像に対する二値化基準と、前記海面ブロック画像と前記地表ブロック画像との位置関係とに基づいて、前記地表ブロック画像に対する二値化基準を決定する第二決定機能と、
前記入力画像に対して、前記海面ブロック画像に対する二値化基準と前記地表ブロック画像に対する二値化基準とに基づく二値化処理を行うことによって、前記海面領域と前記地表領域とを区別するためのランドマスク画像を生成する生成機能と、
をコンピュータに実現させるための画像処理プログラムが格納された記録媒体。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    画像処理装置
１０Ａ    画像処理装置
１００    入力画像
１０１    画像分解能情報
１０２    船舶最大長情報
１１    分割部
１１Ａ    分割部
１１０    分割基準
１１１    第一の二値化閾値
１１２    海面ブロック画像
１１３    地表ブロック画像
１２    海面領域二値化基準決定部
１２０    第二の二値化閾値
１３    地表領域二値化基準決定部
１３０    第三の二値化閾値
１４    画素別二値化基準決定部
１４０    第四の二値化閾値
１５    生成部
１５Ａ    生成部
１５０    ランドマスク画像
１５１    二値化部
１５２    モルフォロジ処理部
１５３    画像拡大部
１６    入力画像処理部
１６０    補正画像
１６１    画像縮小部
１６２    メディアンフィルタ部
１７    判定部
１７０    再分割基準
２０    画像処理装置
２００    入力画像
２１    分割部
２１０    分割基準
２１１    海面ブロック画像
２１２    地表ブロック画像
２２    第一決定部
２２０    二値化基準
２３    第二決定部
２３０    二値化基準
２５    生成部
２５０    ランドマスク画像
９００    情報処理装置
９０１    ＣＰＵ
９０２    ＲＯＭ
９０３    ＲＡＭ
９０４    ハードディスク（記憶装置）
９０５    通信インタフェース
９０６    バス
９０７    記録媒体
９０８    リーダライタ
９０９    入出力インタフェース
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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