夜間被災地撮影チャート
夜間被災地撮影チャートを
チャートを用いた超低照度画像
いた超低照度画像に
超低照度画像に関する検討
する検討
環境リモートセンシング研究室 酒井 真也
1. はじめに地震などの大規模な災害が発生した場合、道路の断絶等により、陸上交通手段などによる被災地へのアクセスが不能となることが十分に想定される。そのため、消防防災ヘリコプターを活用して上空から被災地にアクセスし、被災状況を把握し、これを発信することが、迅速かつ確実な情報収集の上で極めて有用である。しかし、夜間では、コントラストや分解能の低下、SN 比(信号対雑音比)の低下によるノイズ増加により、消防防災ヘリ

図 1 夜間被災地撮影チャート

コプターによって被災状況を把握することは困

外寸：W80cm、H60cm(1/100 スケール)難となっているのが現状である。
昨年の研究 1) では、白黒の濃淡チャートを使用

3. データのデータの取得して、夜間における視認性の向上を行った。その3.1.撮影機材
3.1.撮影機材

結果、時間蓄積処理が最も視認性向上に有用だと撮影に用いた機材は、
民生 CCD ビデオカメラ、分かった。また、視認性に影響を及ぼす分解能を民生デジタルカメラ、そして、夜間被災地撮影チ一定にして撮影を行っていた。

ャートである。ビデオカメラの可視域を捉えるモ

それらのことを踏まえ、本研究では、被災地映ードと、可視域と近赤外線の双方を捉えるモード

像を模した夜間被災地撮影チャートを用いた超を使用し、撮影を行った。ここでは、ビデオカメ

低照度画像に関して、分解能と視認性の関係、視ラによって撮影された画像に焦点を絞る。

認性向上の限界照度、蓄積効果と視認性の関係について検討した。

3.2.撮影方法
3.2.撮影方法
各撮影照度 1、0.5、0.1、0.05、0.01lx において、

2. 夜間被災地撮影チャート
夜間被災地撮影チャート

チャートとカメラ間の距離を 4.3m に設定し、画超低照度において、実際の空撮を行わなくても、 角を固定した。そして、その画角を保持させた状
概ねの特性を評価するために、昨年、本研究室に態で、撮影距離を 6.5m、8.6ｍ、10.8m と変えながおいて本チャートは作成された。ここで超低照度

らビデオカメラ(民生)を使用して撮影を行った。

とは、日没後 1 時間後の人工照明のない領域での撮影距離に対応する飛行高度、分解能を表 1 に示

照度 0.1lx 以下のことを指す。

す。なお、本研究では、視認性向上の効果や視認

本チャートは、建物崩壊、火災、土砂崩れなど性の評価を検討しやすいと考えられた、撮影照に係わる被災地域の状況を設定している。また、

度：0.5lx の映像を基に解析を進めた。

センターラインのある道路、建物の輪郭・形状、色彩を模したチャートである。図 1 に夜間被災地

3.3.原画像
3.3.原画像の原画像の作成撮影チャートを示す。

撮影したビデオカメラの画像から、1 フレーム-1-

分解能チャート
G1(約 1/30 秒)の静止画を作成し、各処理の基となる原画像を作成した。
表 1 撮影距離に対応する飛行高度、分解能

撮影距離(m)

飛行高度(ft)

分解能(mm/pixel)

4.3

1000

1.2

6.5

1500

1.8

8.6

2500

2.4

10.8

3000

3.0

A4

図 2 評価箇所(赤,青,緑枠)
表 2 目視による数値と評価の意味づけ

4. 視認性向上処理
夜間、ビデオカメラで撮影された画像の視認性評価

数値が低くなる原因として、S/N 比(信号対雑音比)が明瞭に視認できる3

関わる。太陽光を対象物体が反射する光をカメラ

視認できる

2

が信号として捉えているが、日没後、対象物から視認ほぼ困難1の反射光が減少することで信号が減少する。その視認できない0

ため、雑音(ノイズ) に対して信号の比が小さくな
次に、視認性を簡潔に評価できるように、総合

り、結果的に画像全体にノイズが表示される。
1)より、視認性向上に有効な処理は得点と視認性得点の項目を設け、総合的立場のも

時間蓄積処理と確認されているため、本研究ではとで視認性を評価した。総合得点とは、図 2 に示

時間蓄積処理を視認性向上処理に用いた。なお、してある A4、G1 の道路、白線、構造物、円と分

照度 0.5lx で、蓄積時間として、連続する 10 フレ

解能チャートの 1.00、0.50、0.25、0.10、0.05 の評ーム(1/3 秒)、 90 フレーム(3 秒)の 2 パターンの処

価結果を足し合わせたものである。一方、視認性理を行い、画像を作成した。

得点とは、評価基準画像の総合得点を 100 と換算

昨年の研究したときの値であり、この視認性得点の結果から、
5. 視認性の視認性の評価方法

分解能と視認性の関係、視認性向上の限界照度、本研究ではチャートの視認性を評価するため蓄積効果と視認性の関係について検討した。

に、被験者テストを行った。被験者テストに参加していただいたのは、長岡技術科学大学・大学院

6. 分解能と分解能と視認性の視認性の関係の学生 6 名である。評価していただいた箇所を図

撮影照度：0.5lx の条件化で撮影し、各撮影距離2 に示す。赤枠、青枠では道路、白線、構造物、(各分解能)に蓄積処理を施した際の分解能と視認円を、緑枠では、1.00、0.50、0.25、0.10、0.05 の性の関係を検討した。図 3,4 は横軸が分解能、縦縦線をそれぞれ評価していただいた。評価前の基軸が 5. で述べた視認性得点である。

準画像として、図 1 を見せた。目視による評価結図 3,4 より、各分解能に対して、蓄積時間を多果を、0 点、1 点、2 点、3 点として点数化した。

くかけると、視認性得点が高くなっていることか

また、目視による評価結果の数値と評価の意味づ

ら、蓄積時間を多くすると、視認性が向上するこけを表 2 に示す。

とが確認できる。

-2-

期待できないと考えられる。特に、蓄積処理を施100であると確認できる。

60
40

100

20

80
視認性得点

視認性得点

しても、視認性が向上しない照度は 0.01lx(可視)

蓄積時間
3秒
1/3秒
1/30秒

80

0
1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
分解能[mm/pixel]
図 3 視認性得点と分解能の関係(可視,蓄積時間別)

40

0
1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

蓄積時間
3秒
1/3秒
1/30秒

分解能[mm/pixel]60

図 5 視認性得点と分解能の関係(可視,照度別)

40

100

20

80
視認性得点

視認性得点

60

20

100
80

0.5lx-蓄積時間3秒
0.1lx-蓄積時間6秒
0.05lx-蓄積時間30秒
0.01lx-蓄積時間30秒

0
1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
分解能[mm/pixel]
図 4 視認性得点と分解能の関係

0.5lx-蓄積時間3秒
0.1lx-蓄積時間6秒
0.05lx-蓄積時間30秒
0.01lx-蓄積時間30秒

60
40
20

(可視・近赤外,蓄積時間別)

0
1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
分解能[mm/pixel]

さらに、分解能が高くなればなるほど、視認性得点が高くなっていることから、分解能を高くす

図 6 視認性得点と分解能の関係(可視・近赤外,照度別)

れば、視認性が向上することが確認できる。図 4より、可視・近赤外画像では蓄積時間を 3 秒以上

分解能を高くしてゆくと、視認性得点が 0.01lx

とっても、それ以上の視認性の向上は期待できな以外は向上してくることが確認できる。つまり、

いと考えられる。

分解能を高くすればするほど、限界照度も低下してくることが確認できる。分解能 3.0mm/pixel に

7. 視認性向上の視認性向上の限界照度

お け る 限 界 照 度 が 0.1lx な の に 対 し 、 分 解 能各撮影照度 0.5、0.1、0.05、0.01lx における、最1.2mm/pixel における限界照度は 0.05lx であることが後付けとなっている。

大の蓄積時間をかけた画像に対して、視認性向上の限界照度の検討を行った。それらの結果が図 5,6

次に図 6 をみると、分解能 3.0mm/pixel におけである。図 5 より、撮影照度 0.5lx において、蓄る限界照度は 0.05lx だが、分解能を高くするにつ

積時間を 3 秒確保すると、蓄積効果が確認できる。

れて、限界照度が 0.01lx まで低下することが確認

しかし、0.5lx より低い照度においては、蓄積をかできる。

けても、視認性得点がほとんど変わらないことより、照度 0.1lx 以下の可視画像では、蓄積効果が-3-

8. 蓄積効果と蓄積効果と視認性の視認性の関係度条件下では、蓄積効果が低下することが確認で分解能 1.2mm/pixel において、照度 0.5lx、蓄積

きる。

フレーム枚数 1 を基準にした等価露光条件指標値を算出し、照度条件別における視認性を比較した。 9. 分解能における分解能における視認性
における視認性の視認性の比較
それらの結果が図 7,8 である。図 7,8 の横軸の等縦軸に分解能 1.2mm/pixel の視認性得点をとり、価露光条件指標の値は 1 を基準としている。等価

横軸に分解能 1.8、2.4、3.0mm/pixel の視認性得点

露光条件指標の値が増える方向につれて、受光エをとった。その結果が図 9 である。図 9 より、分ネルギー量がその数値倍多いことを示している。

解能を高くすればするほど、視認性得点の位置が右によってきていることより、分解能を高くすればするほど、視認性は向上することが確認できる。

100

視認性得点

視認性得点(分解能1.2mm/pixel)

0.5lx
0.1lx
0.05lx0.01lx

80
60
40
20
0

10 20 30 40 50 60 70 80 90
等価露光条件指標

100
80
60
分解能[mm/pixel]
1.8（可視）1.8（可視・近赤外）
2.4（可視）2.4（可視・近赤外）
3.0（可視）3.0（可視・近赤外）

40
20
0
0

20

40

60

80

図 7 等価露光条件指標と視認性得点の関係

視認性得点(可視,照度別)

図 9 分解能における視認性の比較

100

100
10.
10. まとめ

視認性得点

80

分解能を向上させると、視認性は向上すること60を確認した。
蓄積処理を施しても、視認性が向上しない照度

40

0.5lx
0.1lx
0.05lx0.01lx200

は 0.01lx(可視)であると確認した。
超低照度条件下では、蓄積効果が低下すること

10 20 30 40 50 60 70 80 90を確認した。

等価露光条件指標
図 8 等価露光条件指標と視認性得点の関係

参考文献(可視・近赤外,照度別)1)
図 7,8 より、等価露光条件指標が大きくなるに

講神雅人,“夜間撮影画像の視認性向上に関する検討”,長岡技術科学大学課題研究論

つれて、視認性が向上しているのは、0.5lx だと確文,2007

認できる。その他の照度では、視認性がほとんど向上していない。また、等価露光条件指標の値 20付近をみると、照度が低下するにつれて、視認性得点も低下している。これらのことより、超低照-4-