JP5219901B2 - Image processing device - Google Patents
Image processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5219901B2 JP5219901B2 JP2009086004A JP2009086004A JP5219901B2 JP 5219901 B2 JP5219901 B2 JP 5219901B2 JP 2009086004 A JP2009086004 A JP 2009086004A JP 2009086004 A JP2009086004 A JP 2009086004A JP 5219901 B2 JP5219901 B2 JP 5219901B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coherence
- maximum likelihood
- likelihood
- function
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
この発明は、航空機や人工衛星に搭載したレーダを用いて、同一領域を異なる時間に複数回観測して得られたレーダ画像から、地表面に生じた微小変化を高精度に捉えるための指標として用いる複素相関(コヒーレンス)の分布を、解像度の異なる複数枚のコヒーレンスマップを用いて高精度に推定する画像処理装置に関する。 This invention is an index for capturing minute changes occurring on the ground surface with high accuracy from radar images obtained by observing the same region multiple times at different times using radar mounted on an aircraft or an artificial satellite. The present invention relates to an image processing apparatus that estimates a complex correlation (coherence) distribution to be used with high accuracy using a plurality of coherence maps having different resolutions.
取得時間の異なる複数枚のレーダ画像から地表面に生じた変化を抽出する技術の1つにCCD(Coherent Change Detection)がある。CCDでは、レーダ画像の有する輝度情報の他に位相情報をも利用した変化抽出を実施するため、変化に対する感度が輝度変化のみによる変化抽出技術と比較して高い特長がある。 CCD (Coherent Change Detection) is one of the techniques for extracting changes occurring on the ground surface from a plurality of radar images having different acquisition times. Since the CCD performs change extraction using phase information in addition to the luminance information of the radar image, the CCD has a feature that the sensitivity to the change is higher than the change extraction technique based only on the luminance change.
CCDにおいて変化領域を抽出するための指標として、2枚のレーダ画像間の複素相関(コヒーレンス)を用いる。このコヒーレンスは、2枚のレーダ画像において変化のない領域においては1に近い値をとり、変化のある領域においては0に近い値を示す性質がある。 A complex correlation (coherence) between two radar images is used as an index for extracting a change area in the CCD. This coherence has a property of taking a value close to 1 in a region where there is no change in two radar images and showing a value close to 0 in a region where there is a change.
この性質を利用して、コヒーレンスの分布(コヒーレンスマップ)の強弱に基づいた閾値処理を実施して、2枚のレーダ画像間の違い(変化)を抽出する手法がある(例えば、非特許文献1参照)。 Using this property, there is a method of extracting a difference (change) between two radar images by performing threshold processing based on the strength of a coherence distribution (coherence map) (for example, Non-Patent Document 1). reference).
また、2枚のレーダ画像間のコヒーレンスを精度よく推定するために、コヒーレンスを推定する局所領域(以下、窓と称す)を予め設定した変化形状に分割し、その類似性から注目画素と同じ属性にある画素を選択し、選択された画素により窓を再構成し、再構成された窓を用いてコヒーレンスを推定する技術がある(例えば、特許文献1参照)。 In addition, in order to accurately estimate the coherence between two radar images, a local region for estimating the coherence (hereinafter referred to as a window) is divided into preset change shapes, and the same attribute as the target pixel due to its similarity There is a technique of selecting a pixel in the area, reconstructing a window with the selected pixel, and estimating coherence using the reconstructed window (see, for example, Patent Document 1).
さらに、2枚のレーダ画像間にコヒーレンスを精度よく推定するために、予め設定した大きさの窓を用いて推定したコヒーレンスの値を最尤推定処理することで注目画素のコヒーレンスを推定する技術がある(例えば、非特許文献2参照)。 Furthermore, in order to accurately estimate the coherence between two radar images, there is a technique for estimating the coherence of a target pixel by performing maximum likelihood estimation processing on a coherence value estimated using a window having a preset size. Yes (for example, see Non-Patent Document 2).
CCDによる変化抽出処理を高精度に実施する場合、2枚のレーダ画像間のコヒーレンスを高精度に得る必要があるが、2枚のレーダ画像間のコヒーレンスはアンサンブル平均により与えられるため、実際の処理においてはこれを推定する必要がある。一般的なコヒーレンスの推定方式として、注目画素とその近傍画素で構成される窓に含まれるデータから、次式(1)に示すような空間平均処理により推定する方式がある。 When the change extraction processing by the CCD is performed with high accuracy, it is necessary to obtain the coherence between the two radar images with high accuracy. However, since the coherence between the two radar images is given by the ensemble average, the actual processing is performed. In this case, it is necessary to estimate this. As a general coherence estimation method, there is a method of estimating from a data included in a window composed of a pixel of interest and its neighboring pixels by a spatial averaging process as shown in the following equation (1).
ここで、Zn(y、x)はn枚目のレーダ画像の位置(y、x)が持つデータ値を示し、Zn+1(y、x)はn+1枚目のレーダ画像の位置(y、x)が持つデータ値を示す。また、lは注目画素(y、x)のコヒーレンスを算出するために用いる画素の個数であり、コヒーレンスを計算する範囲に相当する。*は複素共役を示す。コヒーレンスは、コヒーレンス算出に用いる2枚のレーダ画像が同一の軌道で取得されるという前提の下、地表面に変化がない場合に「1」に近い値をとり、地表面に変化が生じた場合には小さい値をとることが知られている。 Here, Z n (y, x) represents the data value of the position (y, x) of the n-th radar image, and Z n + 1 (y, x) represents the position (y, x) of the n + 1-th radar image. x) indicates the data value possessed. Further, l is the number of pixels used for calculating the coherence of the target pixel (y, x), and corresponds to a range for calculating the coherence. * Indicates a complex conjugate. Coherence takes a value close to “1” when there is no change in the ground surface under the assumption that the two radar images used for coherence calculation are acquired in the same trajectory. It is known to take a small value.
空間平均処理によるコヒーレンスの推定では、コヒーレンスマップの空間分解能とコヒーレンスの推定精度に相反関係があり、高精度かつ高分解能なコヒーレンスマップを得ることが困難であった。このため、高いコヒーレンスの推定精度と高いコヒーレンスマップの空間分解能を得るために、特許文献1に記載されている従来の画像処理装置では、予め地表面に生じた変化の形状を仮定し、その形状に応じてコヒーレンスを推定するための窓の形状を適応的に変化させながらコヒーレンスの推定を実施した。
In the estimation of coherence by spatial averaging, there is a conflict between the spatial resolution of the coherence map and the estimation accuracy of the coherence, and it is difficult to obtain a high-precision and high-resolution coherence map. Therefore, in order to obtain high coherence estimation accuracy and high spatial resolution of the coherence map, the conventional image processing apparatus described in
しかし、特許文献1に記載されている従来の画像処理装置では、予め地表面に生じた変化の形状を予め仮定しているため、変化の形状が複雑な形状をしている場合には、再構成される窓の形状が地表面に生じた変化の形状と対応しておらず、その結果、コヒーレンスの推定精度が低下する問題があった。
However, in the conventional image processing apparatus described in
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、地表面に生じた変化を高精度に捉えることができる画像処理装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an image processing apparatus capable of capturing changes occurring on the ground surface with high accuracy.
この発明に係る画像処理装置は、取得時間の異なる同一領域を観測した複数枚のレーダ画像を格納するデータ格納手段と、複数枚のレーダ画像から2枚のレーダ画像を選択して、2枚のレーダ画像の複素相関分布であるコヒーレンスマップを異なる窓の大きさでそれぞれについて複数枚算出するコヒーレンス算出処理手段と、得られた解像度の異なる各コヒーレンスマップにおける注目画素のコヒーレンスの結合確率密度関数の尤度関数を用いて注目画素の真のコヒーレンスを推定する最尤推定処理を実施するコヒーレンス最尤推定処理手段と、推定されたコヒーレンスの結果を格納する出力格納手段とを備える。 An image processing apparatus according to the present invention includes a data storage unit that stores a plurality of radar images obtained by observing the same region having different acquisition times, and selects two radar images from the plurality of radar images. Coherence calculation processing means for calculating a plurality of coherence maps, which are complex correlation distributions of radar images, with different window sizes, and the likelihood of the joint probability density function of the coherence of the pixel of interest in the obtained coherence maps with different resolutions. Coherence maximum likelihood estimation processing means for performing maximum likelihood estimation processing for estimating true coherence of the target pixel using a degree function, and output storage means for storing the estimated coherence result.
この発明によれば、複数枚の解像度の異なるレーダ画像間の複素相関分布に基づいて、注目画素の各解像度で推定されたコヒーレンスの値から最尤推定処理を実施することで、注目画素の真のコヒーレンスを高精度に得ることができる。 According to the present invention, the maximum likelihood estimation process is performed from the coherence values estimated at the respective resolutions of the target pixel based on the complex correlation distribution between the plurality of radar images having different resolutions. Can be obtained with high accuracy.
以下、この発明の画像処理装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an image processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による画像処理装置の構成を示すブロック構成図である。なお、この実施の形態1では、レーダ画像の一例として合成開口レーダ(Synthetic Aperture radar:SAR)により得られた地表面のSAR画像を対象に説明するが、この発明はSAR画像に限定されるものではなく、これに類するものであれば種類は問わない。また、使用するSAR画像も2枚として説明するが、複数枚のデータを用いてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to
以下、図1に従い、その構成を説明する。図1に示す実施の形態1に係る画像処理装置は、取得時間の異なる2回の同一領域の観測により得られた2枚のSAR画像を格納するデータ格納部1と、データ格納部1に格納されている2枚のSAR画像から大きさの異なるL個の窓によりそれぞれ前述した式(1)に基づいて注目画素のコヒーレンスを算出するコヒーレンス算出部10と、コヒーレンス算出部10において算出されたL個のコヒーレンスからあるコヒーレンスDを母数とする注目画素の結合確率密度関数の尤度関数を算出する尤度関数算出部20と、尤度関数算出部20において算出された注目画素のコヒーレンスを異なる大きさの窓で推定した場合に得られる結合確率密度関数の尤度関数が最大となるコヒーレンスを算出することにより注目画素の真のコヒーレンスを推定する最尤推定処理部30と、最尤推定処理部40により算出された注目画素のコヒーレンスを格納する出力格納部2とを備える。なお、尤度関数算出部20と最尤推定処理部30とにより、解像度の異なる各コヒーレンスマップにおける注目画素のコヒーレンスに値から最尤推定処理を実施するコヒーレンス最尤推定処理手段を構成する。
Hereinafter, the configuration will be described with reference to FIG. The image processing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 stores a
次に動作について説明する。データ格納部1では、同一の観測領域に対して取得時間が異なる2回の観測を実施して得られたそれぞれの観測領域における地表面の複素データが格納されている。
Next, the operation will be described. The
コヒーレンス算出部10では、データ格納部1に格納されている2枚のSAR画像に基づいて、注目画素とその近傍画素により構成される大きさの異なるL個の窓に含まれるデータから、2枚のSAR画像上の注目画素に関するL個のコヒーレンスd1,d2,・・・,dLをそれぞれ式(1)に基づいて算出して得る。
Based on the two SAR images stored in the
その概念図を図2に示す。図2におけるコヒーレンスマップ1は、最も小さい窓の大きさで推定したコヒーレンスマップを示しており、コヒーレンスマップ2がコヒーレンスマップ1よりも大きい窓で推定したコヒーレンスマップ、コヒーレンスマップLが最も大きい窓で推定したコヒーレンスマップである。これら1からLまでのコヒーレンスマップにおける注目画素のコヒーレンスがd1,d2,・・・,dLである。
The conceptual diagram is shown in FIG. A
なお、大きさの異なる窓により算出されるL個のコヒーレンスを予め計算し、データ格納部1に格納しておいてもよく、その場合にはこのコヒーレンス算出部10を省略することも可能である。
Note that L coherences calculated using windows of different sizes may be calculated in advance and stored in the
尤度関数算出部20では、コヒーレンス算出部10において算出されたL個の注目画素のコヒーレンスから、注目画素の真のコヒーレンスDを母数とする結合確率密度関数p(d1,d2,・・・,dL|D)に基づく尤度関数を算出する。なお、ここでは尤度関数による説明を実施するが、事後確率分布のように真のコヒーレンスDを母数として異なる大きさの窓で推定されたコヒーレンスの値がパラメータとなる確率密度関数であれば何を用いてもよい。
In the likelihood
図3は、真のコヒーレンスがDである注目画素について、2つの異なる大きさの窓でコヒーレンスを推定した場合の結合確率密度分布を等高線により示した概念図である。2つの異なる大きさの窓で推定されたコヒーレンスの値がそれぞれd2,d3とであるならば、真のコヒーレンスがDであるデータを異なる2つの窓の大きさで推定した場合の結合確率密度は、同図において2つのコヒーレンスの交点となる。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing, by contour lines, the joint probability density distribution when coherence is estimated using two windows of different sizes for a pixel of interest whose true coherence is D. If the coherence values estimated in two different size windows are d 2 and d 3 , respectively, the joint probability when data with true coherence D is estimated in two different window sizes Density is the intersection of two coherences in the figure.
このように、2つのコヒーレンスの交点に位置する結合確率密度を各Dについて算出することで、図4に示す尤度関数を得ることができる。ここで、尤度関数lik(D)=p(d1,d2,・・・,dL|D)のように表される。なお、予め各Dおよび各窓の大きさで算出される結合確率密度関数や尤度関数を計算しておき、データベースなどに格納しておくことで尤度関数を計算することを省略することが可能となり、処理の高速化を図ることができる(図示省略)。 Thus, the likelihood function shown in FIG. 4 can be obtained by calculating the joint probability density located at the intersection of two coherences for each D. Here, the likelihood function lik (D) = p (d 1 , d 2 ,..., D L | D). Note that it is possible to omit calculating the likelihood function by calculating the joint probability density function or likelihood function calculated in advance for each D and the size of each window and storing the function in a database or the like. This makes it possible to increase the processing speed (not shown).
尤度関数算出部20において算出した注目画素における結合確率密度関数の尤度関数は、図4に示すように真のコヒーレンスDの時に最大の尤度を有する。従って、最尤推定処理部30は、式(2)に基づいて尤度が最大となるコヒーレンスDを算出することで、注目画素における真のコヒーレンスDを高精度に推定することができる。
The likelihood function of the joint probability density function at the target pixel calculated by the likelihood
出力格納部2は、この実施の形態1において算出された結果を格納すると共に、例えば表示部(図示省略)に表示する。
The
したがって、実施の形態1によれば、複数枚の解像度の異なるレーダ画像間の複素相関分布に基づいて、注目画素の各解像度で推定されたコヒーレンスの値から最尤推定処理を実施することで、注目画素の真のコヒーレンスを高精度に得ることができ、地表面に生じた変化を高精度に捉えることができる。 Therefore, according to the first embodiment, by performing the maximum likelihood estimation process from the coherence value estimated at each resolution of the pixel of interest based on the complex correlation distribution between a plurality of radar images having different resolutions, The true coherence of the pixel of interest can be obtained with high accuracy, and changes occurring on the ground surface can be captured with high accuracy.
実施の形態2.
実施の形態1においては、注目画素に対する予め設定したL個の異なる大きさの窓により推定されたコヒーレンスの値から最尤推定処理を実施して、注目画素のコヒーレンスの値を推定した。コヒーレンスを推定する窓の大きさが大きくなった場合、異なるコヒーレンスを有する領域の境界付近においては、コヒーレンスの推定結果の推定精度が低下するため、これを含んだ最尤推定処理の結果、得られる結果の精度も低下すると考えられる。
In the first embodiment, the maximum likelihood estimation process is performed from the coherence values estimated by the L different size windows set in advance for the target pixel, and the coherence value of the target pixel is estimated. When the size of the window that estimates coherence increases, the estimation accuracy of the coherence estimation result decreases near the boundary between regions with different coherence. It is thought that the accuracy of the results also decreases.
境界付近を大きい窓の大きさで推定した場合には、2つの異なるコヒーレンスを有する領域が混在するデータについては、結合確率密度の尤度が低い値を示すと考えられる。本実施の形態2においては、この性質を利用して、尤度に対して予め設定した閾値処理を実施し、尤度が閾値以下の場合にはある窓の大きさで推定したコヒーレンスの値を注目画素のコヒーレンスとする。 When the vicinity of the boundary is estimated with the size of a large window, it is considered that the likelihood of the joint probability density is low for data in which two regions having different coherence are mixed. In the second embodiment, using this property, a threshold process set in advance for the likelihood is performed, and when the likelihood is equal to or smaller than the threshold, the coherence value estimated with a certain window size is obtained. Let it be the coherence of the pixel of interest.
図5は、この発明の実施の形態1による画像処理装置の構成を示すブロック構成図である。なお、図1と同一もしくはそれに相当する部分は同一もしくはそれに相当する符号で示しており、詳細な説明は割愛する。
FIG. 5 is a block diagram showing the structure of the image processing apparatus according to
図5に示す実施の形態2に係る画像処理装置は、図1に示す実施の形態1の構成に対し、尤度関数算出部20において算出した注目画素における異なるL個の窓により推定されたコヒーレンスの結合確率密度の尤度関数において、最大となる尤度を算出する最大尤度算出部31と、最大尤度算出部31において算出した注目画素における最大尤度と予め設定した閾値とを比較し、注目画素が異なるコヒーレンスを有する領域付近に位置する画素であるかを判定する尤度判定処理部40と、予め設定した窓の大きさで推定された注目画素におけるコヒーレンスの値を出力するコヒーレンス出力部50とをさらに備える。
The image processing apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 5 is different from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the coherence estimated by different L windows in the target pixel calculated by the likelihood
次に動作について説明する。最大尤度算出部31は、異なる窓の大きさで算出された注目画素に関するL個のコヒーレンスの結合確率密度関数に関する尤度関数において最大となる尤度を式(3)に基づいて算出する。
Next, the operation will be described. The maximum
なお、max[f(x)]は関数f(x)の最大値を算出する演算子である。 Note that max [f (x)] is an operator that calculates the maximum value of the function f (x).
尤度判定処理部40は、最大尤度算出部31において算出された最大尤度Likと予め設定した閾値を式(4)に基づいて比較・判定処理する。例えば、注目画素が2つの異なるコヒーレンスを有する境界付近に位置する画素である場合、推定する窓が小さい場合にはこれら2つの境界のコヒーレンスを有するデータが混在する可能性は低いが、窓の大きさを大きくなると異なるコヒーレンスを有するデータが混在するデータによりコヒーレンスを推定することになる。この場合、得られる尤度関数は、図6に示すように、一様な領域に対して本処理を実施した場合と比較して尤度が低い値を示すと考えられる。この性質を利用し、注目画素が異なる2つのコヒーレンスを有する境界付近に位置する画素であるかを判定することができる。
The likelihood
コヒーレンス出力部50は、予め設定した窓の大きさで推定された注目画素のコヒーレンスを出力する。例えば、尤度判定処理部40にて注目画素が異なるコヒーレンスを有する領域の境界付近に位置する画素であると判定された場合には、小さい窓で推定されたコヒーレンスの値を用いることで、2つの領域のデータが混在したデータによるコヒーレンスの推定による影響を低減することが可能となる。なお、ここでは予め設定した小さい窓で推定されたコヒーレンスの値を出力するとしているが、最適なものを使用者が選択してもよいし、いくつか設定した窓の大きさで推定されたコヒーレンスの平均値などを用いてもよい。
The
尤度に対して閾値処理を実施することで、異なる2つのコヒーレンスを有するデータによるコヒーレンス推定を実施することを回避することが可能となり、異なる2つのコヒーレンスを有する境界付近でのコヒーレンスの推定精度の低下を防止することが可能となる。 By performing threshold processing on likelihood, it becomes possible to avoid performing coherence estimation using data having two different coherences, and the accuracy of estimation of coherence near the boundary having two different coherences can be avoided. It is possible to prevent the decrease.
実施の形態3.
実施の形態2においては、注目画素が異なるコヒーレンスを有する領域の境界付近に位置する画素であることの指標として尤度を用いて判定し、境界付近に位置する画素であると判定された場合には、予め設定した窓の大きさで推定されたコヒーレンスを出力することで、境界付近におけるコヒーレンスの推定精度の低下を防止した。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, when a pixel of interest is determined using likelihood as an index indicating that it is a pixel located near the boundary of a region having different coherence, and is determined to be a pixel located near the boundary Outputs a coherence estimated with a preset window size, thereby preventing a decrease in coherence estimation accuracy near the boundary.
しかし、注目画素が境界付近に位置する画素であるかを判定するための閾値や出力するコヒーレンスの窓の大きさなどを予め設定する場合、設定値が性能を満足する値でないと、得られる性能も十分ではない可能性がある。この発明における実施の形態3では、異なる大きさの窓で推定されたコヒーレンスの結合確率密度を異なる組み合わせで複数用意し、その中から最適なものを選択し最尤推定処理により注目画素におけるコヒーレンスを推定する。 However, if the threshold value for determining whether the target pixel is a pixel located near the boundary, the size of the coherence window to be output, etc. are set in advance, the performance will be obtained if the set value does not satisfy the performance. May not be enough. In Embodiment 3 of the present invention, a plurality of joint probability densities of coherence estimated using windows of different sizes are prepared in different combinations, and the optimum one is selected from the combinations, and the coherence at the target pixel is determined by maximum likelihood estimation processing. presume.
図7は、この発明の実施の形態3による画像処理装置の構成を示すブロック構成図である。なお、図1及び図5と同一もしくはそれに相当する部分は同一もしくはそれに相当する符号で示しており、詳細な説明は割愛する。以下、図7に示した各ブロック図の機能について説明する。 FIG. 7 is a block diagram showing the structure of the image processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 1 and 5 are denoted by the same or corresponding reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, the function of each block diagram shown in FIG. 7 will be described.
図7に示す実施の形態3に係る画像処理装置は、図1に示す実施の形態1の構成に対し、コヒーレンス算出部10においてコヒーレンスの推定に使用されたL個の異なる窓の大きさについて、尤度関数算出部20において算出する異なる窓の大きさで推定されるコヒーレンスの結合確率密度関数及びその尤度関数の組み合わせを設定する組み合わせ選択部60と、尤度関数算出部20において算出した注目画素における異なるL個の窓により推定されたコヒーレンスの結合確率密度の尤度関数において、最大となる尤度を算出する最大尤度算出部31と、異なる大きさの窓の組み合わせで得られたそれぞれの最大尤度の中から最大となる尤度を算出する最大尤度算出処理部32とさらに備え、尤度関数算出部20及び最大尤度算出部31を窓の組み合わせの数だけ備えられる。
The image processing apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 7 is different from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 in terms of L different window sizes used for coherence estimation in the
次に動作について説明する。組み合わせ選択部60は、コヒーレンス算出部10において算出されたL個の大きさの異なる窓で推定されたコヒーレンスについて、尤度関数算出部20において結合確率密度関数及びその尤度関数を算出するためのS個の窓の組み合わせを設定する。例えば、組み合わせる個数を2個とした場合、L1={1,2},L2={3,4},LS={L−1,L}という組み合わせなどがある。なお、ここでは、隣り合う2つのLを有するデータを使用したが、この組み合わせの方法についてはこれに限ったものではなく、どのような組み合わせを用いてもよい。また、組み合わせの数も2つに限定されるものではない。
Next, the operation will be described. The combination selection unit 60 calculates a joint probability density function and its likelihood function in the likelihood
最大尤度算出処理部32は、組み合わせ選択部60で設定したS個の組み合わせに基づいて尤度関数算出部20及び最大尤度算出部31において算出された各組み合わせにおけるS個の最大尤度から最も尤度が最大となるものを算出し、最適な窓の組み合わせの尤度関数を出力する。
The maximum likelihood
図8と図9は、組み合わせる窓の大きさを順に大きくしていった場合に得られる窓の組み合わせと尤度の関係について示した概念図である。図8はコヒーレンスが一様な領域、図9は異なるコヒーレンスを有する領域の境界付近に注目画素が存在する場合を想定している。また、図8及び図9において、横軸の窓の組み合わせは、大きくなるにつれて組み合わせに用いる窓の大きさが大きくなっている。 FIG. 8 and FIG. 9 are conceptual diagrams showing the relationship between window combinations and likelihoods obtained when the sizes of the windows to be combined are sequentially increased. FIG. 8 assumes a region where the coherence is uniform, and FIG. 9 assumes a case where a pixel of interest exists near the boundary between regions having different coherence. 8 and 9, the size of the window used for the combination increases as the size of the combination of the windows on the horizontal axis increases.
図8に示した一様な領域の場合、窓の大きさが大きい組み合わせから算出される尤度が小さい組み合わせで推定される尤度と比較して大きくなる傾向にある。一方、図9のような境界付近に位置する画素においては、窓の組み合わせを大きくすると、2つの領域のデータが混在しない組み合わせの最大となる窓の大きさの組み合わせのときに尤度は最大値を示し、それ以上大きくなると尤度が低下する傾向にある。従って、この尤度が最大となるような窓の組み合わせが最適な窓の組み合わせであり、これを最尤推定処理することで注目画素における真のコヒーレンスを得ることができる。 In the case of the uniform region shown in FIG. 8, the likelihood calculated from a combination with a small window size tends to be larger than the likelihood estimated with a small combination. On the other hand, in the pixel located near the boundary as shown in FIG. 9, when the window combination is increased, the likelihood is the maximum value when the combination of the window sizes is the maximum of the combinations in which the data of the two regions are not mixed. The likelihood tends to decrease when it is larger than that. Therefore, the window combination that maximizes the likelihood is the optimal window combination, and true coherence at the pixel of interest can be obtained by performing maximum likelihood estimation processing.
なお、この際に尤度が最大となる真のコヒーレンスDを計算することで最尤推定処理部30を省略することが可能となる。また、最大尤度算出処理部32にて算出された最大尤度が予め設定した閾値に以下の場合に、予め設定した条件で計算されたコヒーレンスの値を出力するような実施の形態2に記載の方法と組み合わせることも可能である。
In this case, the maximum likelihood
実施の形態4.
前述した実施の形態1から3においては、注目画素に関して異なるL個のコヒーレンスを用いて結合確率密度関数を算出し、その尤度関数から真のコヒーレンスを推定した。次に、この発明における実施の形態4では、注目画素とその周囲の画素により構成させる一定の領域に含まれる画素のデータを用いて結合確率密度関数を算出する。
Embodiment 4 FIG.
In
図10は、この発明の実施の形態4による画像処理装置の構成を示すブロック構成図である。なお、図1、図5、図7と同一もしくはそれに相当する部分は同一もしくはそれに相当する符号で示しており、詳細な説明は割愛する。以下、図10に示した各ブロック図の機能について説明する。 FIG. 10 is a block diagram showing the structure of an image processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. 1, FIG. 5, and FIG. 7 are denoted by the same or corresponding reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, the function of each block diagram shown in FIG. 10 will be described.
図10に示す実施の形態4に係る画像処理装置は、図1に示す実施の形態1の構成に対し、予め設定した注目画素とその周囲の領域の大きさに含まれるデータを選択する領域選択部70をさらに備えており、尤度関数算出部20及び最尤推定処理部30による最尤推定処理は、領域選択部70により選択された領域に含まれる画素のデータを用いて実施される。
である。
The image processing apparatus according to the fourth embodiment shown in FIG. 10 is an area selection that selects data included in the size of the pixel of interest and the surrounding area set in advance with respect to the configuration of the first embodiment shown in FIG. The maximum likelihood estimation processing by the likelihood
It is.
次に動作について説明する。領域選択部70は、図11に示す概念図に示すように、予め設定した注目画素とその周囲の領域に含まれる画素を選択する。これにより、一様領域においては最尤推定処理の推定精度を向上させることが可能となる。
Next, the operation will be described. As shown in the conceptual diagram shown in FIG. 11, the
1 データ格納部、2 出力格納部、10 コヒーレンス算出部、20 尤度関数算出部、30 最尤推定処理部、31 最大尤度算出部、32 最大尤度算出処理部、40 尤度判定処理部、50 コヒーレンス出力部、60 組み合わせ選択部、70 領域選択部。 1 data storage unit, 2 output storage unit, 10 coherence calculation unit, 20 likelihood function calculation unit, 30 maximum likelihood estimation processing unit, 31 maximum likelihood calculation unit, 32 maximum likelihood calculation processing unit, 40 likelihood determination processing unit , 50 coherence output unit, 60 combination selection unit, 70 region selection unit.
Claims (7)
複数枚のレーダ画像から2枚のレーダ画像を選択して、2枚のレーダ画像の複素相関分布であるコヒーレンスマップを異なる窓の大きさでそれぞれについて複数枚算出するコヒーレンス算出処理手段と、
得られた解像度の異なる各コヒーレンスマップにおける注目画素のコヒーレンスの結合確率密度関数の尤度関数を用いて注目画素の真のコヒーレンスを推定する最尤推定処理を実施するコヒーレンス最尤推定処理手段と、
推定されたコヒーレンスの結果を格納する出力格納手段と
を備える画像処理装置。 Data storage means for storing a plurality of radar images obtained by observing the same area with different acquisition times;
Coherence calculation processing means for selecting two radar images from a plurality of radar images and calculating a plurality of coherence maps, each of which is a complex correlation distribution of the two radar images, with different window sizes;
Coherence maximum likelihood estimation processing means for performing maximum likelihood estimation processing for estimating the true coherence of the pixel of interest using the likelihood function of the joint probability density function of the coherence of the pixel of interest in each of the obtained coherence maps with different resolutions;
An image processing apparatus comprising output storage means for storing the estimated coherence result.
前記コヒーレンス最尤推定処理手段は、
異なる窓の大きさで推定されるコヒーレンスの結合確率密度関数の尤度関数を算出する尤度関数算出手段と、
得られた尤度関数について尤度が最大となるコヒーレンスを算出する最尤推定算出手段と
を有する
ことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The coherence maximum likelihood estimation processing means includes:
A likelihood function calculating means for calculating a likelihood function of a joint probability density function of coherence estimated with different window sizes;
An image processing apparatus, comprising: a maximum likelihood estimation calculating unit that calculates a coherence having a maximum likelihood for the obtained likelihood function.
前記コヒーレンス最尤推定処理手段は、
前記尤度関数算出手段により算出された尤度関数について最大となる尤度を算出する最大尤度算出手段と、
前記最大尤度算出手段により算出された最大となる尤度を所定の閾値と比較し、注目画素が異なるコヒーレンスを有する領域に位置する画素であるか否かを判定する尤度判定処理手段と、
前記尤度判定処理手段による判定結果に応じて予め設定した条件で得られたコヒーレンスの値を出力するコヒーレンス出力手段と
をさらに有する
ことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 2,
The coherence maximum likelihood estimation processing means includes:
Maximum likelihood calculating means for calculating the maximum likelihood for the likelihood function calculated by the likelihood function calculating means;
A likelihood determination processing means for comparing the maximum likelihood calculated by the maximum likelihood calculating means with a predetermined threshold and determining whether or not the pixel of interest is a pixel located in a region having a different coherence;
An image processing apparatus further comprising coherence output means for outputting a coherence value obtained under a preset condition in accordance with a determination result by the likelihood determination processing means.
尤度関数を算出するための異なる窓の大きさの組み合わせを選択する組み合わせ選択部をさらに備え、
前記コヒーレンス最尤推定処理手段は、
異なる窓の大きさの組み合わせで推定されるコヒーレンスの結合確率密度関数の尤度関数を算出する複数の尤度関数算出手段と、
前記複数の尤度関数算出手段によりそれぞれ算出された尤度関数について最大となる尤度を算出する最大尤度算出手段と、
各組み合わせでの尤度の最大値を比較し最も尤度が最大となる組み合わせを選択する最大尤度算出処理手段と、
最大尤度を有する組み合わせから算出された尤度関数を用いて最尤推定処理により注目画素のコヒーレンスを推定する最尤推定処理部と
を有する
ことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
A combination selection unit for selecting a combination of different window sizes for calculating the likelihood function;
The coherence maximum likelihood estimation processing means includes:
A plurality of likelihood function calculating means for calculating a likelihood function of a joint probability density function of coherence estimated by a combination of different window sizes;
Maximum likelihood calculating means for calculating a maximum likelihood for the likelihood functions respectively calculated by the plurality of likelihood function calculating means;
Maximum likelihood calculation processing means for comparing the maximum likelihood values in each combination and selecting the combination with the maximum likelihood,
An image processing apparatus comprising: a maximum likelihood estimation processing unit configured to estimate coherence of a pixel of interest by maximum likelihood estimation processing using a likelihood function calculated from a combination having maximum likelihood.
前記コヒーレンス算出処理手段により得られた解像度の異なる各コヒーレンスマップにおける注目画素とその周囲の近傍画素で構成される一定の領域を選択する領域選択手段をさらに備え、
前記コヒーレンス最尤推定処理手段は、前記領域選択手段により選択された領域に含まれる画素のデータを用いて最尤推定処理を実施する
ことを特徴とする画像処理装置。 In the image processing device according to any one of claims 1 to 4,
A region selection unit that selects a fixed region composed of a pixel of interest and neighboring pixels around it in each coherence map with different resolutions obtained by the coherence calculation processing unit;
The image processing apparatus, wherein the coherence maximum likelihood estimation processing means performs maximum likelihood estimation processing using data of pixels included in an area selected by the area selection means.
得られた解像度の異なる各コヒーレンスマップにおける注目画素のコヒーレンスの結合確率密度関数の尤度関数を用いて注目画素の真のコヒーレンスを推定する最尤推定処理を実施するコヒーレンス最尤推定処理手段と、
推定されたコヒーレンスの結果を格納する出力格納処理部と
を備える画像処理装置。 Select two radar images from multiple radar images observed in the same area with different acquisition times, and calculate multiple coherence maps, which are complex correlation distributions of the two radar images, for each of the different window sizes. A database for storing the results obtained in advance;
Coherence maximum likelihood estimation processing means for performing maximum likelihood estimation processing for estimating the true coherence of the pixel of interest using the likelihood function of the joint probability density function of the coherence of the pixel of interest in each of the obtained coherence maps with different resolutions;
An image processing apparatus comprising: an output storage processing unit that stores an estimated coherence result.
算出された結合確率密度関数の尤度関数を用いて最尤推定処理により注目画素の真のコヒーレンスを推定する最尤推定算出手段と、
推定されたコヒーレンスの結果を格納する出力格納処理部と
を備える画像処理装置。 Select two radar images from multiple radar images observed in the same area with different acquisition times, and calculate multiple coherence maps, which are complex correlation distributions of the two radar images, for each of the different window sizes. A database for storing a result of calculating a likelihood function of a joint probability density function of coherence when coherence is estimated using windows of different sizes;
Maximum likelihood estimation calculating means for estimating the true coherence of the pixel of interest by the maximum likelihood estimation process using the likelihood function of the calculated joint probability density function;
An image processing apparatus comprising: an output storage processing unit that stores an estimated coherence result.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009086004A JP5219901B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Image processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009086004A JP5219901B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Image processing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010237068A JP2010237068A (en) | 2010-10-21 |
| JP5219901B2 true JP5219901B2 (en) | 2013-06-26 |
Family
ID=43091516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009086004A Active JP5219901B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Image processing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5219901B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106203271A (en) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 南京大学 | A kind of high ferro main line extracting method based on High Resolution SAR Images coherence |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113240040B (en) * | 2021-05-27 | 2023-04-18 | 西安理工大学 | Polarized SAR image classification method based on channel attention depth network |
| CN121454527B (en) * | 2026-01-05 | 2026-04-10 | 四川电力设计咨询有限责任公司 | Three-dimensional flow velocity field inversion method, system and storage medium based on coherence assisted SAR adaptive offset tracking |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4443320B2 (en) * | 2004-06-21 | 2010-03-31 | 三菱電機株式会社 | Radar image processing device |
| JP4818898B2 (en) * | 2006-12-25 | 2011-11-16 | 三菱電機株式会社 | Radar image processing device |
| JP4884309B2 (en) * | 2007-06-12 | 2012-02-29 | 三菱電機株式会社 | Image processing device |
| JP5137693B2 (en) * | 2008-05-30 | 2013-02-06 | 三菱電機株式会社 | Image processing device |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009086004A patent/JP5219901B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106203271A (en) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 南京大学 | A kind of high ferro main line extracting method based on High Resolution SAR Images coherence |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010237068A (en) | 2010-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7448485B2 (en) | Methods and systems used in point cloud coloring | |
| Zhang et al. | A novel approach to moving targets shadow detection in VideoSAR imagery sequence | |
| CN101498788B (en) | Target rotation angle estimating and transverse locating method for inverse synthetic aperture radar | |
| JP6456141B2 (en) | Generating map data | |
| JP5137693B2 (en) | Image processing device | |
| JP2012533051A (en) | Method for filtering interferogram obtained from SAR image acquired on same region | |
| CN105335965B (en) | Multi-scale self-adaptive decision fusion segmentation method for high-resolution remote sensing image | |
| US20210132214A1 (en) | Synthetic aperture radar image analysis system, synthetic aperture radar image analysis method, and synthetic aperture radar image analysis program | |
| CN110738731B (en) | 3D reconstruction method and system for binocular vision | |
| JP5219901B2 (en) | Image processing device | |
| GB2537831A (en) | Method of generating a 3D representation of an environment and related apparatus | |
| Kim et al. | Digital surface model generation for drifting Arctic sea ice with low-textured surfaces based on drone images | |
| Mountrakis et al. | Enhancing and replacing spectral information with intermediate structural inputs: A case study on impervious surface detection | |
| Bull et al. | Perceptual improvements for super-resolution of satellite imagery | |
| Zou et al. | An object enhancement method for forward-looking sonar images based on multi-frame fusion | |
| Ebel et al. | Multi-sensor time series cloud removal fusing optical and SAR satellite information | |
| CN119295326A (en) | An infrared image enhancement method based on pseudo-noise and convolutional neural network | |
| JP2011108224A (en) | Algorithm for detecting contour point in image | |
| Choi et al. | Discrete and continuous optimizations for depth image super-resolution | |
| CN114265064B (en) | A method for selecting homogeneous pixels filtering window in farmland area | |
| CN110751731B (en) | 3D reconstruction method and system for structured light | |
| CN110136128B (en) | SAR image change detection method based on Rao test | |
| Irmak et al. | A map-based approach to resolution enhancement of hyperspectral images | |
| CN120997061B (en) | A method and system for infrared image enhancement based on local phase correlation | |
| Refice et al. | On the use of anisotropic covariance models in estimating atmospheric DInSAR contributions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110927 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121204 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130116 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130205 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130305 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5219901 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |