（一社）日本リモートセンシング学会
平成２６年５月１６日（金）第５６回（平成２６年度春季）学術講演会

於：（独）産業技術総合研究所・つくばセンター共用講堂

錯視誘発ＳＡＲ画像特徴合成動画に対する視認性定量評価の試み○植原光俊1)・ 重岡匠1) ・青木智広2)
小島尚人2)・小栗直宏4)１）東京理科大学大学院 理工学研究科 土木工学専攻２）東京理科大学 理工学部 土木工学科
３）東京理科大学 理工学部 土木工学科
４）株式会社イメージワン

研究の背景

元画像（SAR画像）

合成
錯視誘発・ＳＡＲ画像特徴合成動画
残像錯視：元画像の画質を維持・鮮鋭化
擬似回転錯視：画像特徴そのものを凹凸強調（特許第5246770号、2013年4月19日）（特許第号、年 月）

昨年の秋季学術講演会において錯視誘発ＳＡＲ画像特徴合成動画について発表…
会場より利用者ニーズをいただく…

＜研究目的＞

画像特徴強調画像（画像特徴：平均）

錯視誘発・ＳＡＲ画像特徴合成の「見え方」、すなわち、「視認性を定量評価」して、画像化できないないか？
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

1

本研究で使用するクレーター錯視

出っ張って見える

へこんで見える

影から凹凸を判断

出っ張って見える2

へこんで見える

擬似回転錯視：凹凸強調効果
残像錯視：鮮鋭化効果

錯視誘発画像特徴合成画像作成アルゴリズム－ 光学センサデータに基づくカラー合成画像を元画像とする場合－
錯視誘発画像特徴合成動画の例 http://www.rs.noda.tus.ac.jp/estlab/movie/index.htm

STEP1：合成元画像と合成対象画像の設定

フィルタ
処理後画像

合成対象画像単バンド
画像
テクスチャ、エッジ抽出
テクスチャ、エッジ強調
画像

STEP2：エンボス画像の作成 STEP3：画像特徴合成画像（カラー静止画）の作成

エンボスフィルタ

θ = 90°θ = 0°
θ = 45°
θ = 90°θ = 135°
θ = 180°
θ = 225°
θ = 270°
θ = 315°

θ = 0°°
θ = 45°
θ = 90°

任意合成
光の照射方向の定義（例：90度）

STEP4：画像特徴合成動画の作成

θ = 135°

連続表示θ = 180°
θ = 225°

画像特徴合成動画
擬似回転錯視誘発

R画像
合成元画像
RGBカラー画像θ = 270°

RGB分解

G画像
θ = 315°
B画像＊ＳＡＲ画像から錯視誘発画像特徴合成強調動画を作成する場合
ＳＴＥＰ１：合成元・偏波画像そのものに対して各種画像特徴を計算
ＳＴＥＰ２：これを合成元・偏波画像に合成して「錯視誘発画像特徴合成強調動画」を作成

3

検討ケース：ＳＡＲ画像に対する錯視誘発画像特徴合成動画

ＨＨ、ＨＶ、ＶＶ偏波画像：３種類

×
画像特徴：１４種類

錯視誘発画像特徴合成動画
計：４２種類

合成元画像：富士山周辺SAR画像
例：HV偏波画像 RADARSAT‐2Standardモード（25m/pixel）
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合成対象画像：各種テクスチャ、エッジ特徴強調画像（ ） ネルギ（ａ）エネルギー（ｂ） ント ピ（ｂ）エントロピー（ ） ントラ ト（ｃ）コントラスト（ ）ソ ベル水平強調（ｄ）ソ ベル垂直強調 （ｅ）ソーベル水平強調（ｄ）ソーベル垂直強調（ｆ）データレンジ（ｇ）ラプラシアン４方向（ｈ）ラプラシアン８方向 （ｉ）画像判読支援動画（ｊ）尖度

画像特徴：１４種類（ｋ）鮮鋭化ラプラシアン（ｌ）分散（ｍ）平均（ｎ）歪度

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4合成対象画像:分散画像に対する錯視誘発処理例

エンボス処理：画像特徴そのものを凹凸強調！
擬似回転錯視誘発へ
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315度

0度

45度

例：画像特徴・分散に対して…

270度

225度

エンボス画像
光の照射方向：8方向180度

90度

135度

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5

315度
度

0度度

45度
度

例：画像特徴・分散に対して…

270度

225度

エンボス画像光の照射方向：8方向

180度

90度

135度

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画像特徴合成処理
エンボス画像

合成元画像

画像合成

画像特徴合成画像（静止画）
元画像の色調を保持しつつ画像特徴を強調！

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6画像特徴合成画像（静止画）の連続表示 → 動画化：錯視誘発画像特徴合成動画

315度

45度

0度
画像特徴合成画像（静止画）
光の照射方向：8方向

270度

動画化
残像錯視＆擬似回転錯視誘発

90度

225度

180度

135度

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画像特徴合成動画
残像錯視効果：画像全体の鮮鋭化像 体 鮮鋭擬似回転錯視：凹凸強調

錯視誘発画像特徴合成動画 合成画像特徴：分散
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HV偏波 RADARSAT‐2‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

7

視認性評価図作成アルゴリズム
Step1:
合成元画像の定義と合成対象画像の作成

Step3:
画像特徴合成画像の作成

単バンド画像＊１

R画像

R画像

RGB
カラー画像
カラ画像

オーバーレイ処理
オバ レイ処理

G画像θ  315 θ  270
θ  225θ 180θ  135θ  090θ  045000

平均化θ 225

フレーム数

θ 270θ 315

B画像

合成対象画像＊2

テクスチャ、エッジを抽出

Step2:エンボス画像の作成

エンボス処理θ 0

エンボス画像θ 45
θ 90
θ135
θ180

θ 45

θ 225

Ｇ画像：
画像濃度値変動の抽出

B画像

θ 0
θ  45θ 90
θ135
θ180

θ 2255θ 270θ 315

＊1 R画像：赤色域（Red）プレーンに割り当てる画像
G画像：緑色域（Green）プレーンに割り当てる画像
B画像：青色域（Blue）プレーンに割り当てる画像＊2 合成対象画像はＲ画像のみならずＧ画像、B画像も適用可能

パワースペクトルθ  315 θ  270θ  225θ 180θ  135θ  090θ  045000

θ 270θ 315θ 90

θ 135θ180

テクスチャ、エッジ
強調画像

G画像
θ 0

Step5：
画像濃度値変動に対するフーリエ変換

パワー

Ｒ画像

画像濃度値変動

R画像：
画像濃度値変動の抽出

画像濃度値

θ 0

θ  45θ 90
θ135
θ180

Step4:
画像濃度値変動の抽出

Ｂ画像：
画像濃度値変動の抽出θ  315 θ  270θ 225
θ 180θ  135θ  090θ  045000

周波数

Step6：
St
6
視認性評価図の作成
視認性評価図θ 225θ 270θ 315

画像濃度値のプロット

画像濃度値

1

2

3

4

5
6
7
8
動画のコマ送り方向に数えた画素の数 pixel

画像濃度値変動8視認性評価図作成アルゴリズム
Step1:
合成元画像の定義と合成対象画像の作成

Step3:
画像特徴合成画像の作成

単バンド画像＊１

G画像
像
B画像

＊2テクスチャ、エッジを抽出

エンボス処理θ 0

エンボス画像θ 45
θ 90
θ 135θ180

θ 45

θ 225

Ｇ画像：
画像濃度値変動の抽出

パワースペクトルθ  315 θ  270θ 225
θ 180θ  135θ  090θ  045000

θ 270θ 315θ 90

θ135

B画像

θ180

Ｂ画像：
画像濃度値変動の抽出θ 0
θ 45

θ 225

テクスチャ、テクスチャ
エッジ
強調画像

Step5：
画像濃度値変動に対するフーリエ変換

パワー

Ｒ画像

フレーム数

G画像
θ 0

Step2:
合成対象画像 エンボス画像の作成

平均化θ  315 θ  270
θ 225
θ 180θ  135θ  090θ  045000

θ180180
θ 225θ 270θ 315

画像濃度値

オーバーレイ処理

画像濃度値変動

R画像：
画像濃度値変動の抽出

R画像

θ 0

θ 45
θ 90
θ 135

R画像

RGB
カラ 画像
カラー画像

Step4:
画像濃度値変動の抽出θ 270θ 90
θ 135θ180

θ 315

周波数

Step6：
視認性評価図の作成

θ  315 θ  270θ  225θ 180θ  135θ  090θ  045000

視認性評価図θ 225

＊1 R画像：赤色域（Red）プレーンに割り当てる画像
G画像：緑色域（Green）プレーンに割り当てる画像
B画像：青色域（Blue）プレーンに割り当てる画像＊2 合成対象画像はＲ画像のみならずＧ画像、B画像も適用可能

θ 270θ 315基底関数の種類
空間周波数成分ケース1

空間周波数成分ケース３

pixel012345678pixel
01234567

空間周波数 1/8（cycle/pixel）

空間周波数 3/8（cycle/pixel）

空間周波数成分ケース２

空間周波数成分ケース４8pixel
01234567

空間周波数 2/8（cycle/pixel）

8012345678pixel

空間周波数 4/8（cycle/pixel）

9空間周波数成分ケース
空間周波数成分ケース
周期（pixel/cycle）
空間周波数（cycle/pixel）

18/1
1/8
0 125
0.125

2
8/2
2/8
0 25
0.25

3
8/3
3/8
0 375
0.375

4
8/4
4/8
05
0.5

１０９８７６

パワーレベル
パワ
レ ル

５４３２１

視認性評価図作成アルゴリズム
Step1:
合成元画像の定義と合成対象画像の作成

Step3:
画像特徴合成画像の作成

単バンド画像＊１
R画像

オーバーレイ処理
オバ レイ処理G画像θ  315 θ  270
θ  225θ 180θ  135θ  090θ  045000

平均化θ 225

フレーム数

θ 270θ 315

B画像

Step2:
合成対象画像 エンボス画像の作成＊2

テクスチャ、エッジを抽出

テクスチャ、エッジ強調画像

エンボス処理

G画像
θ 0

θ 0

エンボス画像θ 45
θ 90
θ135
θ180

θ 45

θ 225θ 90

θ 135θ180

θ 2255θ 270θ 315

＊1 R画像：赤色域（Red）プレーンに割り当てる画像
G画像：緑色域（Green）プレーンに割り当てる画像
B画像：青色域（Blue）プレーンに割り当てる画像＊2 合成対象画像はＲ画像のみならずＧ画像、B画像も適用可能

Ｇ画像：
画像濃度値変動の抽出

B画像θ 225θ 270θ 315

パワースペクトルθ  315 θ  270θ  225θ 180θ  135θ  090θ  045000

θ 270θ 315θ 0
θ  45θ 90
θ135
θ180

Step5：
画像濃度値変動に対するフーリエ変換

パワー

Ｒ画像

画像濃度値変動

R画像：
画像濃度値変動の抽出

画像濃度値

RGB
カラー画像
カラ画像

R画像

θ 0

θ  45θ 90
θ135
θ180

Step4:
画像濃度値変動の抽出

Ｂ画像：
画像濃度値変動の抽出θ  315 θ  270θ 225
θ 180θ  135θ  090θ  045000

周波数

Step6：
St6
視認性評価図の作成
視認性評価図10

(a)HV偏波画像 2012年9月20日観測 富士地区
RADARSAT-2, Standard mode, 25m/pixel(b)SAR画像特徴合成動画（SAR_FC動画）
合成画像特徴：平均(c)SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル2～10, 1/8(cycle/pixel)(d)SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル4～10, 1/8(cycle/pixel)

合成元画像：HV偏波画像 2012年9月20日観測 富士地区
RADARSAT-2, Standard mode, 25m/pixel
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画像特徴合成動画
合成画像特徴：平均RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
全クラス表示（段階分け無し）,RADARSAT‐21/8(cycle/pixel)
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凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル1～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル2～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

13

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル3～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル4～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

14

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル5～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル6～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

15

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル7～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル8～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

16

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル9～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

17画像特徴合成動画
合成画像特徴：平均RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

凡例

SAR_FC動画に対する視認性評価図
パワーレベル4～10, 1/8(cycle/pixel)
RADARSAT‐2 Data and Products c MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.(2012)‐ All Rights Reserved. RADARSAT is an official trademark of the Canadian Space Agency.

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コンクリート表面への活用事例

元画像：コンクリート表面撮影画像

コンクリート表面への活用事例

画像特徴合成動画：分散

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コンクリート表面への活用事例

視認性評価図パワーレベル７

まとめ
本研究は、SAR画像特徴の判読支援を目的として、錯視誘発ＳＡＲ画像特徴合成動画（SAR_FC動画）の見え方、すなわち「視認性定量評価」の可能性について検討したものである。
研究 内容は 以研究の内容は、以下の２項目にまとめられる。
項目にまとめられる①SAR_FC動画の画像濃度値変動（時間軸方向）に対するパワースペクトルは、SAR_FC
動画の視認性を評価（視認性評価図）する上での一指標となることが確認された。

②空間周波数成分別・パワーレベル別に視認性評価図を作成すれば、各種SAR画像特徴（キメや粗さ、レイオーバー、フォアショートニングに伴う線構造、エッジ情報等）を抽出・分析できることを示した。
SAR画像判読支援策の一つとして有用となる。

20

今後の課題①本研究では画像特徴を１種類合成してSAR_FC動画を作成したが、画像特徴を「複数合成」することもできる。
偏波画像別に画像特徴を見い出す上で興味深い課題となる
偏波画像別に画像特徴を見い出す上で興味深い課題となる。
この検討においても視認性評価図が寄与するものと考えている。
②データセット整備、発信・提供システムの構築

PALSAR-2（ALOS-2衛星）、航空機Pi-SAR-2等、多偏波・多周波SAR観測に期待が寄せられている。
SARデータのみならず、画像特徴強調・判読支援策は、データ利用・普及面につながる重要課題の一つとなる。
本検討内容がこの方面の研究展開の一助にでもなれば幸いである。

21