JPH0256848B2 - - Google Patents

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JPH0256848B2
JPH0256848B2 JP57191750A JP19175082A JPH0256848B2 JP H0256848 B2 JPH0256848 B2 JP H0256848B2 JP 57191750 A JP57191750 A JP 57191750A JP 19175082 A JP19175082 A JP 19175082A JP H0256848 B2 JPH0256848 B2 JP H0256848B2
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JP
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point
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Ii Barii Patoritsuku
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Grumman Aerospace Corp
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
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    • G—PHYSICS
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    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional [2D] tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G—PHYSICS
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はデータ信号処理の分野、そして特に
三次元の閾値化したモザイクセンサーデータにお
ける直線的な標的トラツクからノイズを識別する
ための方法及び装置に関するものである。
スターリングモザイクセンサーシステムを用い
た移動標的の検出及び追跡に関する典型的な処理
シーケンスは、次の５つの機能的サブプロセスに
分解される。すなわち背景消去、事象検出、トラ
ツク検出、トラツク連想及び軌道評価である。背
景における低周波部分が除去された後において通
常考えられる最も単純な型の事象検出は残存デー
タフレームの単一ピツト弁別である。この処理を
経た二進データフレームは次にトラツク検出プロ
セツサに入力される。このプロセツサは時空間デ
ータにおける標的トラツクの直線性を用いること
により誤り点ビツトから標的ビツトを識別するも
のである。
トラツクサーチ手続はそのコンピユータ演算速
度及び記憶機能の要求に応じてきわめて高価にな
るものであり、これは特に入つてくるデータ上の
誤り点率が高い場合に著しい。このことは事象検
出ブロセツサにおいて薄暗い標的を検出しないよ
うにするめ、高い閾値をセツトするか、又はその
ような薄暗い標的における信号対雑音比を十分高
くして標的検出の許容能力に関する高い閾値の設
定を可能にするかのいずれかを要求する。この高
い信号対雑音比の要求は光学系の必要なサイズ及
び性能に大きな影響を与えるため、閾値化したデ
ータにおける高い誤り点率において機能し得るよ
うなトラツク検出技術を開発することにより顕著
な利得が実現されることになる。
信号から雑音を識別するためのフイルタ技術
は、この技術分野においてよく知られている。一
般に整合フイルタと称される理想フイルタは、出
力信号対ノズル比が最大化されたものである。
フイルタ技術において、アナログ信号処理法を
用いることによりそのような理想フイルタの特性
に近似させようとする種々の試みが従来よりなさ
れてきた。しかしながらアナログ装置の使用によ
り必要となる装置パラメータの厳格な制御及びノ
イズに対するアナログ装置の感受性は、いくつか
の応用分野においてはある種の制限を受けること
になる。
同様にデジタル信号処理技術を用いることによ
りフイルタ機能を理想フイルタの特性に近似させ
ようとする試みも従来よりなされている。しかし
ながらそれらはたとえばＡ／Ｄ変換器、高速の掛
算機及び加算機などの高精度な要素を要求するも
のである。これらの要素はフイルタのコストを比
較的高くし、適用分野によつてはきわめて不経済
なものとなる。
したがつて、本発明の一般的な目的は、通常の
フイルタ技術に関して前述した制約及び欠点を克
服して前述した種々の要求を満たすことである。
本発明の特定の目的は、信号からノイズを識別
するための改良された方法及び装置を提供するこ
とである。
本発明のさらに別の目的は、三次元モザイクセ
ンサーデータにおける直線的な標的トラツクから
ノイズを識別するためのブール型フイルタ法及び
装置を提供することである。
その他の目的は以下の詳細な説明及び本発明の
実施において明確になるであろう。
すなわち好ましい実施例の詳細な説明及び本発
明の実施において明確になるであろう前述した、
もしくはそれ以外の目的及び利益は、ここにその
特徴を概括した本発明の構成によつて達せられ
る。本発明は各々等しい数の点を含む複数の二進
データフレームからなるデータを、フイルタ処理
するためのリアルタイム法及び装置であつて、そ
の方法は複数の二進データフレームの各々を順次
ストアする段階と、前記複数のストアされた二進
データフレームの各々をそれに先行する二進デー
タフレーム及びそれに後続する二進データフレー
ムと点対点比較法において論理的に比較するとと
もに、前記複数のストアされた二進データフレー
ムにおいて比較された点が連続したストリングを
形成するときに前記フイルタ処理されたデータを
出力する段階からなるものである。又、本発明の
装置は前記複数の二進データフレームの各々を順
次ストアするための手段と、前記複数のストアさ
れた二進データフレームの各々をそれぞれに先行
する二進データフレーム及びそれに後続する二進
データフレームと点対点比較法において論理的に
比較するとともに、前記複数のストアされた二進
データフレームにおける比較された点が連続した
ストリングを形成するときに前記フイルタ処理さ
れたデータを出力するための手段とからなるもの
である。
トラツク検出プロセツサの設計に関する１つの
試みは、時空間データにおいて連続性から直線性
の範囲に変動するような、徐々に複雑となる標的
特性のシリーズからなる標的トラツクを検出する
ために有限状態逐次処理機械を特に構成すること
である。この試みはリアルタイム演算要求におい
て、算術型でなく論理型のフイルタオペレーシヨ
ンに関する記憶及び論理の付勢電圧低下が可能と
なるため、トラツク検出の問題に論理上最適であ
るように考えられる。
本発明における逐次処理機械、すなわちブール
型フイルタは連続ストリングを形成しないか、又
は次の最高識別レベルにおいて単調な連続ストリ
ングを形成しないような時空間データにおける諸
点を除去するように設計された２つの型に分類さ
れる。これらの型は連続性フイルタ又は単調性フ
イルタと称される。
ブール型フイルタの一般形式は次式によつて与
えられる。
ｘ（ｎ＋１）＝Ｆ（ｘ（ｎ），ｕ（ｎ），ｔ（ｎ））
(1) ｙ（ｎ）＝Ｇ（ｘ（ｎ）） (2) ここに、ベクトルｘ（ｎ），ｕ（ｎ），ｔ（ｎ），ｙ
（ｎ）はそれぞれ時間ｎにおける機械の内部状態、
入力ノイズ、入力標的及び機械出力を表わすもの
である。各ベクトルのすべての要素は値０又は１
をとる二進変数である。入力ノイズベクトルｕ
（ｎ）は仮りに白色であるものとし、すべての要
素は独立して同様に分配されているものとする。
相関ノイズは同一の構造において把握される。関
数Ｆ（・，・，・）及びＧ（・）はいずれもブール表
現式である。
機械オペレーシヨンの完全な統計的特徴づけは
その関連出力密度関数ｐ（ｙ（ｎ））と共同する機
械状態の連合密度関数ｐ（ｘ（ｎ））の伝播を含む
ものである。状態密度関数は入力ノイズ特性及び
式(1)及び(2)の状態反復を用いて反復的に伝播され
ることができる。
連続性フイルタは一定の割合において、いずれ
も点として認識される（有意味な）標的点及び誤
り点のビツトを含む等しい数の二進データフレー
ムを受け入れるように構成されたブール径フイル
タである。Ｍステージ連続性フイルタについての
状態反復条件（state recursion）は、等しい数
の二進フレームを出力し、その等数の二進フレー
ムにおいては、いかなるフレーム中の点も連続ス
トリームを形成するＭ点に関連しなければならな
いものとして設計されている。したがつて時空間
において長い連続した流れを形成しないようなノ
イズ点がフイルタアレーにより除去されることに
なる。
Ｍステージフイルタの場合、時間ｎにおける機
械状態は等しい数Ｍ個のフレームのシーケンスと
して組織され、ｉ番目フレームは時間ｎ−ｉ＋１
において長さｉの連続した流れに接続されたその
入力フレーム中の点を含むことになる。時間ｎに
おける出力は同じ時間において単純に第Ｍ番目フ
レームとなる。
Xr ij（ｎ）が時間ｎにおけるメモリーフレームｒ
の（ｉ，ｊ）画素を表わすものとすれば、連続性
フイルタの状態及び出力伝播のための反復式は次
のように表現される。
x1 ij（ｎ＋１）＝uij（ｎ） (3) xr+1 ij（ｎ＋１）＝xr ij（ｎ） ｛1 〓k=1 1 〓l=-1 xr-1 i-k,j-l（ｎ）｝ (4) ｒ＝１，２…，Ｍ−１ yij（ｎ）＝xM ij（ｎ） (5) 基本的にこれらの式は、フレーム(i)における点
をフレームｉ−１における９個の近接した点と比
較して連続性要求が満足されているか否かを判断
するためのものである。
連続性フイルタの基本概念は第１図に図解され
ている。ここに示す通り、２つの連続フレームに
おけるデータ点はそれらの対応する要素位置が近
接もしくは一致する場合に、“連続”と言われる。
したがつてストリングＡ及びＢは全５フレームに
わたつて連続したデータ点からなり、したがつて
連続トラツクと称される。一方、ストリングＣは
第２番目の先行フレームにおけるデータ点を欠く
ため、連続トラツクとは言えないものである。
以下に述べる通り、連続性フイルタの完全な統
計的特徴づけは連合密度関数ｐ（ｘ（ｎ））の反復
的伝播を要求する。しかしながらこのフイルタの
性能は好ましい上限Ａ(i)の展開及びフイルタのフ
レーム（又はステージ）ｉにおいて生じる誤り点
の通常的な確率によつて表現される。この確率に
おける上限は各ステージにおいて無作為変数xr ij
（ｎ），ｉ，ｊ＝１，…Ｎ，が独立しているものと
慎重に仮定される場合には、反復的に展開される
ことになる。この場合、Ａ(i)の上限は(i)として
指定され、次の式に従うものである。
Ａ（ｉ＋１）＝α（１−（１−Ａ(i)）9） (6) ここにαは入力データフレームにおける誤り点
の確率である。
式(6)の解はα＝0.1及び0.05の場合の連続性フ
イルタにおけるステージ数の関数として第２図及
び第３図に作図されている。これらに示す通り、
式(6)の解はある興味深い現象を示している。入力
誤り点の確率αが与えられているとき、そこには
非ゼロ安定状態の解が存在し、ステージ数とは無
関係に誤り点率が一定となる。これはそれらの点
がステージ数を増大する場合にのみ削除されると
いう脅威的事実の表わしている。この漸近線的な
制限は第２図において曲線Ａ１により示されてい
る。
誤り点率は５％より大きい入力超過分について
のステージ関数の場合急激には降下しないため、
連続性の、比較的高い識別力がある形式として、
時空間において単調なビツトシーケンスのみが通
過するようにしたものが開発された。
連続性（continuty）フイルタと同様な一般構
造を用いることにより、単調性
（monotoninicity）フイルタは現実には単調な連
続トラツクのみを通過させるように形成される。
第１図を再び参照すると、トラツクＢは連続性及
び単調性を有するが、トラツクＡは連続性のみを
有する。単調性トラツクには９個の可能な型、す
なわち直進、上向、下向、右向、左向、上右向、
上左向、下右向及び下左向がある。トラツクの型
は単調性フイルタにおいてステージごとに注目さ
れる。直進型はトラツクがその方向に移動を開始
しようとするとき、他のいずれかの型に変化する
ことができる。上向型は上右向又は上左向型にの
み変更することができ、同様に下向型、右向型及
び左向型を変更することができる。しかしながら
上右向型その他の隅部型は他の型に変更するるこ
とはできず、連続するか、削除されるかのいずれ
かである。
連続性フイルタにおいて上限Bj(i)の場合、ｉ
番目メモリーフレームにおけるある与えられた画
素がｊ型のストリングを含む通常的な確率は、与
えられたメモリーフレーム内での独立した無作為
変数の存在を慎重に仮定することにより設定され
得る。この型の確率を支配する式は次の３つのク
ラス、すなわち直線クラス、上、下、右、左クラ
ス、上右、……下左クラスの範囲内で特定され、
代表的なクラス確率の上限がそれぞれ1(j)，2
(j)，3(j)として指定されるようにする。これら
の確率は次の反復式を満足するものである。
B1（ｊ＋１）＝α1(j) (7) 2（ｊ＋１）＝α（１−1(j)）（１−2(j)）2）
(8)3 （ｊ＋１）＝α（１−（１−1(j)）（１−2(j)
）4（１−3(j)）4）(9) 1(2)＝2(2)＝3(a)＝α2 (10) これら上限確率の解は単調性フイルタにおける
ステージ数の関数として、それぞれ10％及び５％
の入力超過率につき第２図及び第３図に示されて
いる。より高い超過率の場合に、連続性フイルタ
の性能において認められる安定限界点の現象が、
この単調性の場合において同様に発生する。より
以上の識別力を有する単調性フイルタの使用によ
り達成される性能利得は、すべての場合において
明確である。
検出器アレーにおけるデツトセル（死要素）又
はデツドチヤネルの存在はノイズ漏れの増加及び
トラツク検出の確率的低下という形で厳密に性能
を低下させるものである。従つて、フイルタに単
一ビツトデツドセルメモリーを含むことにより、
デツドセルにおいては新しいトラツクが開始され
なくなり、したがつてデツドセルを横切つて確立
されたトラツクは削除されることがなく、検出性
能におけるデツドセルの効果を最小にすることが
できる。
連続性フイルタ及び単調性フイルタは、それら
の伝播式が反復型であるためシフトレジスタ型装
置に特に適している。
第４図には実質上すべてのフイルタ動作が、フ
レームメモリーデータを直列CCDデータ母線に
向かつて、及びこの母線から取り出すように並列
シフトすることにより達せられるようにした電荷
結合デバイス（CCD）を用いた単調性フイルタ
が図解されている。ここに示す通り、入力二進デ
ータフレームは各々理論的及び逐次的に比較され
るべき画素情報を含む等しい数の点を収容してお
り、それらのフレームはたとえばフエアチヤイル
ドF264からなる複数の（CCD）シフトレジスタ
１００にストアれる。このストアされたデータは
非破壊的に読み出され、クロツクドライバ４００
の制御を受け、（CCD）アクセス母線３００を介
して、たとえばハリスHM−0104のようなプログ
ラムされた論理アレー（PLA）２００を駆動す
るのに用いられる。点対点比較法により順次比較
されるべき入力データフレームはたとえばハリス
H15−5712A−８からなる複数のＡ／Ｄ変換器５
００を経て論理アレー２００と接続される。さら
にたとえばハリスHM−7616からなるデツドセル
メモリー６００もまたPLA２００を駆動して上
述した補償技術が効果的に発揮されるようにす
る。PLA２００の出力はたとえばハリスHI1−
0562−８からなるＤ／Ａ変換器７００を含む適当
なインターフエースを介してCCD母線３００上
の妥当な画素情報を更新するのに用いられる。フ
イルタ処理された出力データはたとえばフエアチ
ヤイルドF264からなる複数のCCDストレージ装
置８００を含むトラツクメモリーにストアされ
る。
論理アレー２００を適当にプログラムすること
により単調性トラツクの発生をもたらすような順
次比較点のみがトラツクメモリー８００に対して
出力される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のブール型フイルタにおいて具
体化された連続性概念を示す図、第２図は入力超
過率10％の場合の出力誤り点の確率を示す図、第
３図は入力超過率５％の場合の出力誤り点の確率
を示す図、第４図は本発明に従つて構成されたブ
ール型フイルタのブロツク線図である。 １００……CCDシフトレジスタ、２００……
プログラム論理アレー、３００……CCDアクセ
ス母線、４００……クロツクドライバ、８００…
…CCDストレージ装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 各々等しい数の空間的要素位置を代表する点
    を収容した複数（Ｍ）個の二進データフレームか
    らなるデータを、フイルタ処理するための方法で
    あつて、 (a) 前記複数の二進データフレームの各々を順次
    ストアする段階、並びに (b) 前記複数のストアされた二進データフレーム
    の各々をそれに先行する二進データフレーム及
    びそれに後続する二進データフレームと、点対
    点比較法により論理的に比較し、前記複数のス
    トアされた二進データフレームにおいて比較さ
    れた有意味点がフレーム毎に、順次、実質的対
    応関係を有する連続したＭ点のストリングを形
    成するときに、そのＭ点のストリングを標的ト
    ラツクとして通過させ、それ以外の有意味点を
    ノイズとして除去してなるフイルタ処理データ
    を出力する段階 を含むことを特徴とするデータのリアルタイムに
    よるブーム型フイルタ法。 ２ 各々空間的要素位置を代表するＮ×Ｎ点を収
    容した複数（Ｍ）個の二進データフレームからな
    るデータをフイルタ処理するための方法であつ
    て、 (a) 前記複数の二進データフレームの各々を順次
    ストアする段階、並びに (b) 前記複数のストアされた二進データフレーム
    の各々をそれに先行する二進データフレーム及
    びそれに後続する二進データフレームと、先に
    比較された有意味点がフレーム毎に、順次、実
    質的対応関係を有する連続したストリングを形
    成していると認められる場合にのみ点対点比較
    法により論理的に比較するとともに、前記複数
    のストアされた二進データにおいて比較された
    点が、前記先の比較により認められた連続スト
    リングと調和して、最終的にＭ点のストリング
    を形成するときに、そのＭ点のストリングを標
    的トラツクとして通過させ、それ以外の有意味
    点をノイズとして除去してなるフイルタ処理デ
    ータを出力する段階 を含むことを特徴とするデータのリアルタイムブ
    ール型フイルタ法。 ３ 各々空間的要素位置を代表するＮ×Ｎ点を収
    容した複数（Ｍ）個の二進データフレームからな
    るデータをフイルタ処理するリアルタイム法であ
    つて、 (a) 前記複数の二進データフレームの各々を順次
    ストアする段階、並びに (b) 前記複数のストアされた二進データフレーム
    の各々をそれに先行する二進データフレーム及
    びそれに後続する二進データフレームと、先に
    比較された有意味点がフレーム毎に、順次履歴
    を加味した対応関係を有する単調なストリング
    を形成していると認められる場合にのみ点対点
    比較法により論理的に比較するとともに、前記
    複数のストアされた二進データにおいて比較さ
    れた点が、前記先の比較により認められた単調
    なストリングと調和して最終的にＭ点のストリ
    ングを形成するときに、そのＭ点のストリング
    を標的トラツクとして通過させ、それ以外の有
    意味点をノイズとして除去してなるフイルタ処
    理データを出力する段階 を含むことを特徴とするデータのリアルタイムブ
    ール型フイルタ法。
JP57191750A 1981-11-06 1982-10-29 ブール型フィルタ法 Granted JPS5885619A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US319040 1981-11-06
US06/319,040 US4482970A (en) 1981-11-06 1981-11-06 Boolean filtering method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5885619A JPS5885619A (ja) 1983-05-23
JPH0256848B2 true JPH0256848B2 (ja) 1990-12-03

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ID=23240620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57191750A Granted JPS5885619A (ja) 1981-11-06 1982-10-29 ブール型フィルタ法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4482970A (ja)
EP (1) EP0079175B1 (ja)
JP (1) JPS5885619A (ja)
AT (1) ATE35580T1 (ja)
AU (1) AU554183B2 (ja)
CA (1) CA1194934A (ja)
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