TOP > 国内特許検索 > 画像解析装置、画像解析プログラム、及び画像解析方法

画像解析装置、画像解析プログラム、及び画像解析方法 コモンズ

国内特許コード P100001308
整理番号 02-094A
掲載日 2010年12月6日
出願番号 特願2003-076294
公開番号 特開2004-184391
登録番号 特許第4142966号
出願日 平成15年3月19日(2003.3.19)
公開日 平成16年7月2日(2004.7.2)
登録日 平成20年6月20日(2008.6.20)
優先権データ
  • 60/431.169 (2002.12.4) US
発明者
  • 小杉 幸夫
  • 小阪 尚子
  • 井上 潮
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 画像解析装置、画像解析プログラム、及び画像解析方法 コモンズ
発明の概要

【課題】ミクセルを含む画像データから、周期的な空間分布を有する対象物の占有率を推定する。
【解決手段】画像解析装置は、周期的な空間分布を有する対象物の反射率及び背景の反射率の混合信号を含む画像データから、対象物の占有率を算出するものであり、分析部と、基準値設定部と、任意性消去部とを有する。分析部は、対象物の反射率と背景の反射率との差を混合比とすると共に、対象物の占有率を独立成分として、独立成分分析により混合信号からノイズを分離して、混合比及び独立成分を任意性のある解として算出する。基準値設定部は、背景の反射率の波長微分において安定した値を、基準値として求めておく。任意性消去部は、背景の反射率が基準値をとると仮定して、任意性のある解として算出された混合比及び独立成分を、それぞれ1つの解に決定する。従って、前述の混合信号から、対象物の占有率を算出できる。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要
リモートセンシングは、航空機画像等を用いることで、立ち入り困難な地域の地理的状況を、調査に赴く事なくある程度把握できるという利点を有している。このため、リモートセンシングは、農業、環境、防災等の様々な分野においての利用が期待されている。
【0003】
通常、上空から撮影した衛星画像や航空機映像では、撮像系の解像度に限界があるため、対象とする構造物と背景とが、1画素内に複数混在することが多い。即ち、画像データにおける少なくとも一部の画素値(スペクトル)は、その画素内における各対象物の値(ピュアスペクトル)を、混合した値(混合スペクトル)となっている。このように混合スペクトルとなっている画素を、ミクセルという。
【0004】
ミクセルを含む画像データから被覆パターン(各対象物の占有率)を求めるためには、混合スペクトルを複数のピュアスペクトルに分離する作業を、全てのミクセルに対して行う必要がある。
ミクセルを含む画像データを解析する場合、従来の手法では、混合スペクトルは既知な構成要素のピュアスペクトルの線形和であると仮定している(例えば、非特許文献1参照)。しかし、このように構成要素を全て既知として扱うことは現実的でなく、各構成要素もそれらの混合比も未知である場合が殆どである。そして、各構成要素が推測不可能な場合に混合スペクトルをピュアスペクトルに分離することは、極めて困難であるため、極く一部の分野でしか利用可能な精度で実現できていない。
【0005】
混合スペクトルをピュアスペクトルに分離する方法が既に実用化されている分野の1つとして、ハイパースペクトル計測を用いた鉱物等の資源探査の分野が知られている(例えば、非特許文献2、及び非特許文献3参照)。なお、ハイパースペクトル計測は、数ナノメートルの波長分解能で、対象物の反射スペクトルを計測するものであり、これにより得られる観測データをハイパースペクトルデータという。また、ここでの反射スペクトルは、数十~数百種類の波長に対して輝度値を有するハイパースペクトルとなる。
【0006】
上述した鉱物の資源探査方法は、ハイパースペクトル計測の高波長分解能という特徴と、鉱物毎に局所的な吸収特性が異なることとを利用したものである。具体的には、線形モデルを多次元空間に展開し、スペクトル空間における局所的なピークをピュアスペクトルとして抽出する。この後、鉱物毎の吸収特性との整合性をとることにより、高精度に特定の鉱物を検出する。
【0007】
【非特許文献1】
著者:小熊宏之、島崎彦人、山形与志樹著
題名:『森林樹冠率推定におけるミクセル分類手法の有効性に関する研究』
出典:写真測量とリモートセンシング、Vol.41、No2、p.4-14
出版社:写真測量学会 2002年4月出版
【非特許文献2】
著者:J.W.Boardman
題名:『AUTOMATING SPECTRAL UNMIXING OF AVIRIS DATA USING CONVEX
GEOMETRY CONCEPTS』
出典:Fourth JPL Airborne Geoscience Workshop, JPL
Publication 93-26, Vol.1, pp. 11-14 (1993)
http://makalu.jpl.nasa.gov/docs/workshops/93#docs/4.PDF
【非特許文献3】
著者:J.W.Boardman, F.A.Kruse and R.O.Green
題名:『MAPPING TARGET SIGNATURES VIA PARTIAL UNMIXING
OF AVIRIS DATA』
出典:Fifth JPL Airborne Geoscience Workshop
JPL Publication 95-1, Vol.1, pp. 23-26 (1995)
http://makalu.jpl.nasa.gov/docs/workshops/95#docs/7.PDF
産業上の利用分野
本発明は、画像解析装置、画像解析プログラム、及び画像解析方法に関する。具体的には、上空から撮影された土地の画像データなどが有する混合スペクトルを複数のピュアスペクトルに分離して、その被覆パターンを解析する技術に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】周期的な空間分布を有する対象物の反射率及び背景の反射率の混合信号を含む画像データを解析する画像解析装置であって、
独立成分分析における混合比を『前記対象物の反射率』と『前記背景の反射率』との差とすると共に、独立成分分析における独立成分を『前記対象物の占有率』として、独立成分分析により前記混合信号からノイズを分離して、前記混合比及び前記独立成分を任意性のある解として算出する分析部と、
前記背景の反射率の波長微分値において、前記背景の種類に拘わらずに同じ値とみなせるものを、基準値として求めておく基準値設定部と、
前記背景の反射率が前記基準値をとると仮定して、任意性のある解として算出された前記混合比及び前記独立成分を、それぞれ1つの解に決定する任意性消去部と
を備えていることを特徴とする画像解析装置。
【請求項2】請求項1記載の画像解析装置において、
前記分析部は、
前記画像データが撮像されたときの入射光強度をI0(λ)、ノイズ成分をN(λ,x)、対象物の占有率をηV(x)、背景の占有率をηS(x)、対象物の反射率をRV(λ)、背景の反射率をRS(λ)として(ここで、(x)は前記画像データにおける画素の位置xの関数であることを示し、(λ)は波長λの関数であることを示し、(λ,x)はx及びλの関数であることを示す。)、
ηS(x)=1-ηV(x) とみなし、次式

の関係に基づいて、RV(λ)とRS(λ)との差を前記混合比として独立成分分析を行う
ことを特徴とする画像解析装置。
【請求項3】請求項1または請求項2記載の画像解析装置において、
前記基準値設定部は、
前記対象物の反射率の微分値がゼロとなる波長λi(i=1,2,・・・,p、pは2以上の自然数) における、前記背景の反射率値からなる行列をRefSJとして、
前記RefSJの波長微分で与えられる行列RefSJ’と、前記RefSJ’のミラー行列とを判別分析により写像して、写像後の行列の要素から前記基準値を選択する
ことを特徴とする画像解析装置。
【請求項4】請求項1~請求項3のいずれか1項記載の前記分析部、前記基準値設定部、及び前記任意性消去部として、コンピュータを機能させるための画像解析プログラム。
【請求項5】周期的な空間分布を有する対象物の反射率及び背景の反射率の混合信号を含む画像データを解析する画像解析方法であって、
独立成分分析における混合比を『前記対象物の反射率』と『前記背景の反射率』との差とすると共に、独立成分分析における独立成分を『前記対象物の占有率』として、独立成分分析により前記混合信号からノイズを分離して、前記混合比及び前記独立成分を任意性のある解として算出する手順と、
前記背景の反射率の波長微分値において、前記背景の種類に拘わらずに同じ値とみなせるものを、基準値として求めておく手順と、
前記背景の反射率が前記基準値をとると仮定して、任意性のある解として算出された前記混合比及び前記独立成分を、それぞれ1つの解に決定する手順と
を有することを特徴とする画像解析方法。
産業区分
  • 測定
  • 写真映画
  • 計算機応用
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2003076294thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳しくお知りになりたい方は下記「問合せ先」まで直接お問合わせください


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close