JPH1063821A - 回転ストリップ開口映像測定を使用する超解像度全円形開口情景合成 - Google Patents
回転ストリップ開口映像測定を使用する超解像度全円形開口情景合成Info
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- JPH1063821A JPH1063821A JP9117621A JP11762197A JPH1063821A JP H1063821 A JPH1063821 A JP H1063821A JP 9117621 A JP9117621 A JP 9117621A JP 11762197 A JP11762197 A JP 11762197A JP H1063821 A JPH1063821 A JP H1063821A
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- G01—MEASURING; TESTING
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- 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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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、大きい円形開口に匹敵する高い解
像度のが得られる回転ストリップ開口放射線センサシス
テムおよび測定方法を得ることを目的とする。 【解決手段】 光軸を中心に回動して情景の時間的に順
次の映像を生成する回転ストリップ開口12を備えた望遠
鏡11と、この望遠鏡の焦点平面に配置され２次元の検出
器アレイ17と、検出器アレイ17に結合され、ストリップ
開口12が望遠鏡の光軸を中心に回動するときストリップ
開口映像の複数の映像フレームを記録し、回転するスト
リップ開口の空間周波数カットオフよりも大きい空間周
波数に対する記録された映像から観察された情景の評価
を合成する評価プロセッサ23を備えている信号プロセッ
サ20とを備えていることを特徴とする。
像度のが得られる回転ストリップ開口放射線センサシス
テムおよび測定方法を得ることを目的とする。 【解決手段】 光軸を中心に回動して情景の時間的に順
次の映像を生成する回転ストリップ開口12を備えた望遠
鏡11と、この望遠鏡の焦点平面に配置され２次元の検出
器アレイ17と、検出器アレイ17に結合され、ストリップ
開口12が望遠鏡の光軸を中心に回動するときストリップ
開口映像の複数の映像フレームを記録し、回転するスト
リップ開口の空間周波数カットオフよりも大きい空間周
波数に対する記録された映像から観察された情景の評価
を合成する評価プロセッサ23を備えている信号プロセッ
サ20とを備えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転開口放射線測
定装置および放射線検出方法に関し、特に、合成された
超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像の測定か
ら評価される回転ストリップ（部分的）開口映像生成用
放射線測定装置および方法に関する。
定装置および放射線検出方法に関し、特に、合成された
超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像の測定か
ら評価される回転ストリップ（部分的）開口映像生成用
放射線測定装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間で使用するプラットホームから
高解像度の映像を得るために、例えば通常のセンサ技術
では大型で、重く、展開可能な光学システムの能動制御
装置を使用している。要求される使命および１次反射鏡
の大きさに応じて、センサを構成する全ての光学素子の
位置、傾斜、形状、および整列の制御のために１次反射
鏡セグメントの周期的な位置および傾斜の制御が行われ
る。
高解像度の映像を得るために、例えば通常のセンサ技術
では大型で、重く、展開可能な光学システムの能動制御
装置を使用している。要求される使命および１次反射鏡
の大きさに応じて、センサを構成する全ての光学素子の
位置、傾斜、形状、および整列の制御のために１次反射
鏡セグメントの周期的な位置および傾斜の制御が行われ
る。
【０００３】本発明と同じ解像度を有する全開口システ
ムは比較的大きい開口面積のために多量の集光能力を有
している。しかしながら、軌道上に数十メートルの直径
の開口を配置するためには、本発明と競合する全開口シ
ステムは次のようなことが必要になる。すなわち光学シ
ステムの直径が宇宙船の発射装置の直径よりも大きくな
るとセグメント化された光学表面および折畳まれた支持
構造が必要になる。また、重量を節減するために薄い変
形可能な反射鏡が使用される場合には複雑で潜在的に高
い帯域幅の適応光学技術が必要である。さらに、位相ア
レイとして構成される場合には複雑な位置および瞳孔整
合制御が要求される。それ故、全開口システムは本発明
と比較して比較的重く、コストが高く、また高い技術的
リスクを有している。
ムは比較的大きい開口面積のために多量の集光能力を有
している。しかしながら、軌道上に数十メートルの直径
の開口を配置するためには、本発明と競合する全開口シ
ステムは次のようなことが必要になる。すなわち光学シ
ステムの直径が宇宙船の発射装置の直径よりも大きくな
るとセグメント化された光学表面および折畳まれた支持
構造が必要になる。また、重量を節減するために薄い変
形可能な反射鏡が使用される場合には複雑で潜在的に高
い帯域幅の適応光学技術が必要である。さらに、位相ア
レイとして構成される場合には複雑な位置および瞳孔整
合制御が要求される。それ故、全開口システムは本発明
と比較して比較的重く、コストが高く、また高い技術的
リスクを有している。
【０００４】本発明に関係する従来技術は米国特許第５
２４３３５１号明細書に記載されており、スピンＡｐシ
ステムと呼ばれている。スピンＡｐシステムと本発明の
方法（超スピンＡｐシステムと呼ぶ）との共通性は、映
像の合成または情景の評価のために時間的に整合したス
トリップ開口を使用する点にある。
２４３３５１号明細書に記載されており、スピンＡｐシ
ステムと呼ばれている。スピンＡｐシステムと本発明の
方法（超スピンＡｐシステムと呼ぶ）との共通性は、映
像の合成または情景の評価のために時間的に整合したス
トリップ開口を使用する点にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、合成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開
口映像測定から評価される回転ストリップ開口映像放射
線測定装置および測定方法を提供することである。
は、合成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開
口映像測定から評価される回転ストリップ開口映像放射
線測定装置および測定方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の、およびその他の
目的を達成するために、本発明の１形態においては、合
成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像
測定から評価される回転ストリップ開口映像放射線測定
装置および測定方法が提供される。ここで使用される超
解像度とは開口を限定している空間周波数カットオフよ
り大きい空間周波数に対して情景情報を正確に評価する
能力を言う。特にここに記載したセンサシステムおよび
データ処理方法に対して、超解像度とはストリップ開口
システムの光学的カットオフを越えて評価された情景の
情報内容を拡張すること、および／または回転する開口
の形状と関係する最大の相関長に等しい半径を有する等
価全円形開口の光学的カットオフを越えて拡張すること
を意味する。表現“ストリップ開口”は米国特許第５２
４３３５１号明細書に記載されたような一般的な開口形
状を意味するものである。
目的を達成するために、本発明の１形態においては、合
成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像
測定から評価される回転ストリップ開口映像放射線測定
装置および測定方法が提供される。ここで使用される超
解像度とは開口を限定している空間周波数カットオフよ
り大きい空間周波数に対して情景情報を正確に評価する
能力を言う。特にここに記載したセンサシステムおよび
データ処理方法に対して、超解像度とはストリップ開口
システムの光学的カットオフを越えて評価された情景の
情報内容を拡張すること、および／または回転する開口
の形状と関係する最大の相関長に等しい半径を有する等
価全円形開口の光学的カットオフを越えて拡張すること
を意味する。表現“ストリップ開口”は米国特許第５２
４３３５１号明細書に記載されたような一般的な開口形
状を意味するものである。
【０００７】本発明のシステムは時間的に連続する、或
いは順次の映像を生成する回転ストリップ開口望遠鏡を
備えている。回転ストリップ開口望遠鏡は典型的に回転
ストリップ開口１次反射器および２次反射器を備えてい
る。２次元の検出器アレイが設けられて望遠鏡の焦点平
面に位置する映像を検出する。回転補償装置が設けられ
て、アレイの検出器の積分時間中の回転により軌跡が描
かれるのを阻止するために使用されている。信号プロセ
ッサが設けられて、望遠鏡の光学軸を中心としてストリ
ップ開口が回転するとき望遠鏡により映像の形成された
目標の情景の複数の映像フレームを記録し、回転するス
トリップ開口の空間周波数カットオフより大きい空間周
波数、および／または回転開口システムの全円形開口の
光学的カットオフを越える記録された映像から観察され
た情景の超解像度評価を合成する。
いは順次の映像を生成する回転ストリップ開口望遠鏡を
備えている。回転ストリップ開口望遠鏡は典型的に回転
ストリップ開口１次反射器および２次反射器を備えてい
る。２次元の検出器アレイが設けられて望遠鏡の焦点平
面に位置する映像を検出する。回転補償装置が設けられ
て、アレイの検出器の積分時間中の回転により軌跡が描
かれるのを阻止するために使用されている。信号プロセ
ッサが設けられて、望遠鏡の光学軸を中心としてストリ
ップ開口が回転するとき望遠鏡により映像の形成された
目標の情景の複数の映像フレームを記録し、回転するス
トリップ開口の空間周波数カットオフより大きい空間周
波数、および／または回転開口システムの全円形開口の
光学的カットオフを越える記録された映像から観察され
た情景の超解像度評価を合成する。
【０００８】したがって、本発明は、複数の回転ストリ
ップ開口映像測定からの超解像度放射線測定情景評価を
合成する回転ストリップ（部分的）開口映像放射線測定
装置を提供する。本発明はしたがって、同じ重量の従来
のスピンＡｐシステムと比較したとき、或いは同じ重量
の従来の全開口システムと比較したとき、改善された高
い解像度の映像を提供する。
ップ開口映像測定からの超解像度放射線測定情景評価を
合成する回転ストリップ（部分的）開口映像放射線測定
装置を提供する。本発明はしたがって、同じ重量の従来
のスピンＡｐシステムと比較したとき、或いは同じ重量
の従来の全開口システムと比較したとき、改善された高
い解像度の映像を提供する。
【０００９】上述の説明を要約すると、本発明のセンサ
およびプロセッサによって行われる合成処理の１実施形
態は以下のとおりである。望遠鏡の光学軸を中心として
ストリップ開口が回転するとき、次のような動作が行わ
れる。回転補償装置は検出器の積分時間中逆回転してそ
れによって時間的に静止している映像が与えられる。映
像フレームは記録され、保存される。回転する（情景に
対して）検出器アレイ構造が選択されるならば、捕捉さ
れたフレームは座標変換され、（超解像度ではない）合
成された映像の基準グリッドに補間される。データはフ
ーリエ変換され、記憶される。新しいフレームは記録お
よび保存される。ランダムな照準線エラーにより記録さ
れたデータのフレーム毎の不整合の評価が得られる。ス
トリップ開口映像またはフーリエ変換は照準線エラーに
対して補正され、記憶される。上述のステップは各スト
リップ開口映像フレームに対して順次反復され、或いは
フレームは順次捕捉され、記憶され、その後グローバル
な照準線の評価がフレームを整合するために決定され
る。
およびプロセッサによって行われる合成処理の１実施形
態は以下のとおりである。望遠鏡の光学軸を中心として
ストリップ開口が回転するとき、次のような動作が行わ
れる。回転補償装置は検出器の積分時間中逆回転してそ
れによって時間的に静止している映像が与えられる。映
像フレームは記録され、保存される。回転する（情景に
対して）検出器アレイ構造が選択されるならば、捕捉さ
れたフレームは座標変換され、（超解像度ではない）合
成された映像の基準グリッドに補間される。データはフ
ーリエ変換され、記憶される。新しいフレームは記録お
よび保存される。ランダムな照準線エラーにより記録さ
れたデータのフレーム毎の不整合の評価が得られる。ス
トリップ開口映像またはフーリエ変換は照準線エラーに
対して補正され、記憶される。上述のステップは各スト
リップ開口映像フレームに対して順次反復され、或いは
フレームは順次捕捉され、記憶され、その後グローバル
な照準線の評価がフレームを整合するために決定され
る。
【００１０】個々のストリップ開口フレームが整合され
たならば、超解像度合成処理が監視される。超解像度合
成処理の１実施形態では以下のようなステップが行われ
る。通過帯域拡張の所望の量は合成された超解像度映像
に対するサンプル間隔を決定するために使用される。座
標系および超解像度映像と関連する空間グリッドは高い
解像度または超解像度グリッドと呼ばれる。超解像度合
成映像の最初の評価および高解像度グリッドにおける超
解像度映像の平均値が決定される。超解像度映像に対す
る最初の評価はデータに接近するスピンＡｐ処理を適用
し、低雑音サンプルを得るためにローパス空間周波数フ
ィルタ処理を行い、全開口伝達関数に対して補償し、画
素複製により超解像度グリッドに評価を拡張することに
よって得られることができる。超解像度映像の平均値に
対する最初の評価は同様の方法で得ることができる。
たならば、超解像度合成処理が監視される。超解像度合
成処理の１実施形態では以下のようなステップが行われ
る。通過帯域拡張の所望の量は合成された超解像度映像
に対するサンプル間隔を決定するために使用される。座
標系および超解像度映像と関連する空間グリッドは高い
解像度または超解像度グリッドと呼ばれる。超解像度合
成映像の最初の評価および高解像度グリッドにおける超
解像度映像の平均値が決定される。超解像度映像に対す
る最初の評価はデータに接近するスピンＡｐ処理を適用
し、低雑音サンプルを得るためにローパス空間周波数フ
ィルタ処理を行い、全開口伝達関数に対して補償し、画
素複製により超解像度グリッドに評価を拡張することに
よって得られることができる。超解像度映像の平均値に
対する最初の評価は同様の方法で得ることができる。
【００１１】一度開始点が設定されると非線形超解像度
および相互作用超解像度技術が現在の評価の非線形関数
と超解像度情景の現在の評価との積を形成することによ
り超解像度情景の次の評価が形成される。非線形関数は
測定されたフレームの数ニヨッテスケールされた複数の
回転測定の指数積である。指数の論点は測定、ストリッ
プ開口センサの応答関数、および現在の超解像度情景評
価の関数である。各回転位置に関連する指数の論点は補
助関数により特定の回転位置に対する反射されたストリ
ップ開口の応答関数のコンボリューションを実行するこ
とによって得られる。補助関数発生の１素子は、特定の
回転位置に対するストリップ開口の空間応答関数を有す
る超解像度情景の現在の評価のコンボリューションによ
り画素測定を分割することからなる。
および相互作用超解像度技術が現在の評価の非線形関数
と超解像度情景の現在の評価との積を形成することによ
り超解像度情景の次の評価が形成される。非線形関数は
測定されたフレームの数ニヨッテスケールされた複数の
回転測定の指数積である。指数の論点は測定、ストリッ
プ開口センサの応答関数、および現在の超解像度情景評
価の関数である。各回転位置に関連する指数の論点は補
助関数により特定の回転位置に対する反射されたストリ
ップ開口の応答関数のコンボリューションを実行するこ
とによって得られる。補助関数発生の１素子は、特定の
回転位置に対するストリップ開口の空間応答関数を有す
る超解像度情景の現在の評価のコンボリューションによ
り画素測定を分割することからなる。
【００１２】本発明の放射線センサシステムおよび映像
合成処理方法は特定の使命の要求および技術的妥協に依
存するから、放射線センサシステムおよび映像合成処理
方法は、フレーム間の照準線のランダムおよび／または
系統的なドリフトを補償する手段、およびイソプラナテ
ィック光学系の点の広がる作用、映像の運動および検出
器の有限の電子的帯域幅によるフィールド点と関係のな
い映像の軌跡、映像の補償されない回転運動により生じ
たフィールド点と関係する映像の軌跡のような、過去お
よび後の知識によるエラー源を補償する手段を具備する
こともできる。情景構造に関する仮定を実効するための
マルコフ（Ｍarkov ）ランダムフィールドの使用、全エ
ネルギ測定基準の使用、別の条件確率密度関数の使用の
ような過去および後の知識を伴うことにより、前述の説
明した処理技術の率直な変形が得られる。本発明のシス
テムおよび方法において使用される補償技術の性能は過
去および後の知識の正確度および実効信号対雑音比に依
存する。
合成処理方法は特定の使命の要求および技術的妥協に依
存するから、放射線センサシステムおよび映像合成処理
方法は、フレーム間の照準線のランダムおよび／または
系統的なドリフトを補償する手段、およびイソプラナテ
ィック光学系の点の広がる作用、映像の運動および検出
器の有限の電子的帯域幅によるフィールド点と関係のな
い映像の軌跡、映像の補償されない回転運動により生じ
たフィールド点と関係する映像の軌跡のような、過去お
よび後の知識によるエラー源を補償する手段を具備する
こともできる。情景構造に関する仮定を実効するための
マルコフ（Ｍarkov ）ランダムフィールドの使用、全エ
ネルギ測定基準の使用、別の条件確率密度関数の使用の
ような過去および後の知識を伴うことにより、前述の説
明した処理技術の率直な変形が得られる。本発明のシス
テムおよび方法において使用される補償技術の性能は過
去および後の知識の正確度および実効信号対雑音比に依
存する。
【００１３】本発明のシステムおよび方法は、回転スト
リップ開口を備えた光学系から超解像度映像を提供する
ことのできる回転開口形式の改良された宇宙船搭載光学
映像センサおよび処理構造を提供する。本発明の映像測
定および合成手順は、リスクが低く、コストが安く、軽
量で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用と
して複雑で大きい開口の適応光学系を展開するのに比較
して簡単な展開構造を与える利点がある。
リップ開口を備えた光学系から超解像度映像を提供する
ことのできる回転開口形式の改良された宇宙船搭載光学
映像センサおよび処理構造を提供する。本発明の映像測
定および合成手順は、リスクが低く、コストが安く、軽
量で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用と
して複雑で大きい開口の適応光学系を展開するのに比較
して簡単な展開構造を与える利点がある。
【００１４】本発明のシステムおよび方法は、特に望遠
鏡の重量がペイロードの重量の大きい割合を占めている
場合に衛星軌道から高い解像度の映像を提供する。衛星
の発射のコストは主として軌道中の重量の関数である。
動作システムの状態に応じて、所定の許容可能な望遠鏡
の重量に対して、本発明は従来のスピンＡｐシステムよ
り５０％まで解像度を増加させることができる。本発明
は高解像度（大きい開口と等価）の宇宙船搭載観察装置
としてそのようなシステムで使用されることができる。
鏡の重量がペイロードの重量の大きい割合を占めている
場合に衛星軌道から高い解像度の映像を提供する。衛星
の発射のコストは主として軌道中の重量の関数である。
動作システムの状態に応じて、所定の許容可能な望遠鏡
の重量に対して、本発明は従来のスピンＡｐシステムよ
り５０％まで解像度を増加させることができる。本発明
は高解像度（大きい開口と等価）の宇宙船搭載観察装置
としてそのようなシステムで使用されることができる。
【００１５】本発明の超スピンＡｐシステムは利用でき
る測定の使用により全開口映像を生成し、ストリップ開
口と関連した最大の相関長と関連した空間周波数カット
オフを越えた、すなわち、等価なスピンＡｐシステム
（帯域制限されている）の合成全開口空間周波数カット
オフを越えた空間周波数カットオフを有する。本発明の
超スピンＡｐシステムは最大の相関長を有するスピンＡ
ｐシステムから発生された映像を表示する。それ故所定
の実効合成開口寸法に対する低いペイロード重量が得ら
れる変形されたスピンＡｐ映像処理方法が得られる利点
がある。さらに、リスクが低く、コストが安く、軽量
で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用とし
て複雑で大きい全円形開口の適応光学系を展開するもの
（または位相アレイ）のに比較して簡単な展開構造を与
える利点がある。さらに、超解像度評価技術はストリッ
プ開口の通過帯域の外側の情景情報の評価を可能にする
から、超スピンＡｐ処理手順はより少ない回転サンプル
によるスピンＡｐと同じ合成映像品質を提供することが
できる。
る測定の使用により全開口映像を生成し、ストリップ開
口と関連した最大の相関長と関連した空間周波数カット
オフを越えた、すなわち、等価なスピンＡｐシステム
（帯域制限されている）の合成全開口空間周波数カット
オフを越えた空間周波数カットオフを有する。本発明の
超スピンＡｐシステムは最大の相関長を有するスピンＡ
ｐシステムから発生された映像を表示する。それ故所定
の実効合成開口寸法に対する低いペイロード重量が得ら
れる変形されたスピンＡｐ映像処理方法が得られる利点
がある。さらに、リスクが低く、コストが安く、軽量
で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用とし
て複雑で大きい全円形開口の適応光学系を展開するもの
（または位相アレイ）のに比較して簡単な展開構造を与
える利点がある。さらに、超解像度評価技術はストリッ
プ開口の通過帯域の外側の情景情報の評価を可能にする
から、超スピンＡｐ処理手順はより少ない回転サンプル
によるスピンＡｐと同じ合成映像品質を提供することが
できる。
【００１６】本発明の種々の特徴および利点は、添付図
面に関連した以下の詳細な説明に関して一層容易に理解
され、添付図面において、同一の参照番号は同一の構造
素子を示している。
面に関連した以下の詳細な説明に関して一層容易に理解
され、添付図面において、同一の参照番号は同一の構造
素子を示している。
【００１７】
【発明の実施の形態】米国特許第5,243,351 号明細書の
図１に対応する図１を参照すると、本発明の原理によっ
て変更された回転開口映像生成放射線センサシステム10
の一例が示されている。米国特許第5,243,351 号の内容
が本明細書において参照文献とされている。回転開口映
像生成放射線センサシステム10は、超解像度の情景の評
価を合成し、他方で、照準線ジッタを取除き、同じ重量
の通常の光学システムおよび同じ重量の回転開口システ
ムとの比較において改良された高解像度の映像を供給す
るように構成されている。回転開口映像生成放射線セン
サシステム10は、１次反射器12a および２次反射器12b
を含む回転ストリップ開口望遠鏡11を具備している。所
定の環境の下では３次反射器（図示されていない）が望
遠鏡11において使用されることがある。
図１に対応する図１を参照すると、本発明の原理によっ
て変更された回転開口映像生成放射線センサシステム10
の一例が示されている。米国特許第5,243,351 号の内容
が本明細書において参照文献とされている。回転開口映
像生成放射線センサシステム10は、超解像度の情景の評
価を合成し、他方で、照準線ジッタを取除き、同じ重量
の通常の光学システムおよび同じ重量の回転開口システ
ムとの比較において改良された高解像度の映像を供給す
るように構成されている。回転開口映像生成放射線セン
サシステム10は、１次反射器12a および２次反射器12b
を含む回転ストリップ開口望遠鏡11を具備している。所
定の環境の下では３次反射器（図示されていない）が望
遠鏡11において使用されることがある。
【００１８】本発明を開示する目的のために、システム
10は、地球指向アンテナ13a を有する静止セクション13
を具備している衛星の形態で示されている。望遠鏡11
は、プラットフォーム14上に配置され、そこには静止セ
クション13も結合されている。回転開口映像生成放射線
センサシステム10は、（ストリップ開口12を有してい
る）１次反射器12a が望遠鏡11の光学軸の周囲を回転す
る際に望遠鏡11によって映された複数のターゲット情景
の映像フレームを記録するように構成されている。照準
線安定反射器15および映像回転除去装置16は、検出器ア
レイ17によって感知される前に映像の安定化および回転
除去を行うように構成された望遠鏡11の光路に沿って配
置されている。回転除去装置16は、回転補償制御装置19
の制御の下で、検出器アレイ17を構成している検出器の
積分時間中に映像を逆に回転させ、それによって静止映
像を供給する。照準線安定反射器15は、システム10の軌
道力学のために、照準線エラーの大きい帯域幅ならびに
照準線エラーを取除くために（信号プロセッサあるいは
別の専用制御システム等によって供給された）照準線制
御システムによって使用される。ターゲット情景は、映
像フレームを処理するように調整された信号プロセッサ
20に結合された望遠鏡11の焦点平面に位置された検出器
アレイ17上に映像が形成される。その代りに、信号プロ
セッサ20が専用の基礎プロセッサを具備していることも
ある。望遠鏡11、検出器アレイ17、および関連したハー
ドウェアは、本明細書においてセンサシステム21と呼ば
れる。センサシステム21によって生成された個々の映像
フレームは、信号プロセッサ20において処理および結合
され、それによって、本発明のシステム10および方法30
に従って超解像度情景評価を合成し、それは特に図２乃
至１１を参照にして説明されている。
10は、地球指向アンテナ13a を有する静止セクション13
を具備している衛星の形態で示されている。望遠鏡11
は、プラットフォーム14上に配置され、そこには静止セ
クション13も結合されている。回転開口映像生成放射線
センサシステム10は、（ストリップ開口12を有してい
る）１次反射器12a が望遠鏡11の光学軸の周囲を回転す
る際に望遠鏡11によって映された複数のターゲット情景
の映像フレームを記録するように構成されている。照準
線安定反射器15および映像回転除去装置16は、検出器ア
レイ17によって感知される前に映像の安定化および回転
除去を行うように構成された望遠鏡11の光路に沿って配
置されている。回転除去装置16は、回転補償制御装置19
の制御の下で、検出器アレイ17を構成している検出器の
積分時間中に映像を逆に回転させ、それによって静止映
像を供給する。照準線安定反射器15は、システム10の軌
道力学のために、照準線エラーの大きい帯域幅ならびに
照準線エラーを取除くために（信号プロセッサあるいは
別の専用制御システム等によって供給された）照準線制
御システムによって使用される。ターゲット情景は、映
像フレームを処理するように調整された信号プロセッサ
20に結合された望遠鏡11の焦点平面に位置された検出器
アレイ17上に映像が形成される。その代りに、信号プロ
セッサ20が専用の基礎プロセッサを具備していることも
ある。望遠鏡11、検出器アレイ17、および関連したハー
ドウェアは、本明細書においてセンサシステム21と呼ば
れる。センサシステム21によって生成された個々の映像
フレームは、信号プロセッサ20において処理および結合
され、それによって、本発明のシステム10および方法30
に従って超解像度情景評価を合成し、それは特に図２乃
至１１を参照にして説明されている。
【００１９】本発明による超スピンＡｐシステム10およ
び方法30の特定の実施形態が以下に説明される。特に、
図２乃至１１において、本発明の原理にしたがった超ス
ピンＡｐ処理方法30の種々の実施形態が示されており、
それらは、本発明の原理を実行するために適切に変更さ
れた図１に示された回転開口放射線センサシステムおよ
び方法によって使用される。観測シナリオおよび時間
線、使用できる従来技術の知識の量、および処理の流れ
における使用可能な計算スループットに基づいて特定の
実施形態が選択される。
び方法30の特定の実施形態が以下に説明される。特に、
図２乃至１１において、本発明の原理にしたがった超ス
ピンＡｐ処理方法30の種々の実施形態が示されており、
それらは、本発明の原理を実行するために適切に変更さ
れた図１に示された回転開口放射線センサシステムおよ
び方法によって使用される。観測シナリオおよび時間
線、使用できる従来技術の知識の量、および処理の流れ
における使用可能な計算スループットに基づいて特定の
実施形態が選択される。
【００２０】図２において、本発明によるシステム10お
よび方法30の第１の実施形態が示されており、そこにお
いて、最高レベルの超スピンＡｐ映像合成方法30が信号
プロセッサ20において実行される。回転開口センサ21
は、一組のストリップ開口映像22を捕捉および生成し、
それは超スピンＡｐプロセッサ23に移送される。超スピ
ンＡｐプロセッサ23は、超解像度情景評価24を合成す
る。
よび方法30の第１の実施形態が示されており、そこにお
いて、最高レベルの超スピンＡｐ映像合成方法30が信号
プロセッサ20において実行される。回転開口センサ21
は、一組のストリップ開口映像22を捕捉および生成し、
それは超スピンＡｐプロセッサ23に移送される。超スピ
ンＡｐプロセッサ23は、超解像度情景評価24を合成す
る。
【００２１】図３を参照すると、第２のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は一組のス
トリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に移される。フレーム整合
エラープロセッサ25は、その組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。例えば、フレームの整合は
以下のように達成される。回転ストリップ開口が望遠鏡
11の光学軸の周囲を回転しているとき、以下のように動
作する。回転除去装置16は、検出器アレイ17の積分時間
中、逆に回転し、それによって時間的に静止映像を供給
する。映像フレームは記録され、蓄えられる。（情景に
関して）回転する検出器アレイ構造が選択された場合、
捕捉されたフレームは、調和して変換され、（超解像度
でない）合成映像の基準グリッドに補間される。データ
はフーリエ変換され、記憶される。新しいフレームが記
録され、記憶される。ランダムな照準線エラーのために
生じた記録されたデータのフレーム毎の不整合の評価が
得られる。ストリップ開口映像、すなわちフーリエ変換
は、それらの照準線エラーを補正され、記憶される。前
述のステップは、各ストリップ開口映像フレーム毎に連
続的に反復され、そうでなければ、フレームは順次連続
的に捕捉および記憶され、その後、フレームを整合させ
るために照準線の全体的な評価が決定される。整合プロ
セッサ25は、一組の補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよびフレーム間の整合エ
ラー評価、もしくはその両方を超解像度プロセッサ23に
転送する。補正されたフレーム、あるいは補正されてい
ないフレームおよびそれに対応する一組の整合エラーを
使用して、超解像度評価プロセッサ23は、超解像度情景
評価24を生成する。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は一組のス
トリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に移される。フレーム整合
エラープロセッサ25は、その組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。例えば、フレームの整合は
以下のように達成される。回転ストリップ開口が望遠鏡
11の光学軸の周囲を回転しているとき、以下のように動
作する。回転除去装置16は、検出器アレイ17の積分時間
中、逆に回転し、それによって時間的に静止映像を供給
する。映像フレームは記録され、蓄えられる。（情景に
関して）回転する検出器アレイ構造が選択された場合、
捕捉されたフレームは、調和して変換され、（超解像度
でない）合成映像の基準グリッドに補間される。データ
はフーリエ変換され、記憶される。新しいフレームが記
録され、記憶される。ランダムな照準線エラーのために
生じた記録されたデータのフレーム毎の不整合の評価が
得られる。ストリップ開口映像、すなわちフーリエ変換
は、それらの照準線エラーを補正され、記憶される。前
述のステップは、各ストリップ開口映像フレーム毎に連
続的に反復され、そうでなければ、フレームは順次連続
的に捕捉および記憶され、その後、フレームを整合させ
るために照準線の全体的な評価が決定される。整合プロ
セッサ25は、一組の補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよびフレーム間の整合エ
ラー評価、もしくはその両方を超解像度プロセッサ23に
転送する。補正されたフレーム、あるいは補正されてい
ないフレームおよびそれに対応する一組の整合エラーを
使用して、超解像度評価プロセッサ23は、超解像度情景
評価24を生成する。
【００２２】図４を参照すると、第３のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整
合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの間
の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサ25は、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を回転開口帯域限定映像合成プロセッサ
26および超解像度評価プロセッサ23に送る。回転開口帯
域限定映像合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351
号明細書に記載された回転開口処理によって全円形開口
映像を表す映像を生成する。一組の補正されたフレー
ム、あるいは一組の補正されていないフレームおよびフ
レーム間の整合エラー評価、もしくはその両方、ならび
に回転開口帯域限定映像を使用して、超解像度評価プロ
セッサは超解像度情景24の評価を生成する。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整
合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの間
の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサ25は、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を回転開口帯域限定映像合成プロセッサ
26および超解像度評価プロセッサ23に送る。回転開口帯
域限定映像合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351
号明細書に記載された回転開口処理によって全円形開口
映像を表す映像を生成する。一組の補正されたフレー
ム、あるいは一組の補正されていないフレームおよびフ
レーム間の整合エラー評価、もしくはその両方、ならび
に回転開口帯域限定映像を使用して、超解像度評価プロ
セッサは超解像度情景24の評価を生成する。
【００２３】図５を参照すると、第４のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および発生し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に転送する。さ
らに、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正
されていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評
価が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に送られ
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、映像合成デー
タベース27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去
の知識を組入れる。補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよび対応する一組の整合
エラー評価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用し
て、超解像度評価プロセッサは超解像度情景評価24を生
成し、一方で、データベース27に記憶された情景あるい
は物体の構造の過去の知識を組入れる。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および発生し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に転送する。さ
らに、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正
されていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評
価が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に送られ
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、映像合成デー
タベース27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去
の知識を組入れる。補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよび対応する一組の整合
エラー評価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用し
て、超解像度評価プロセッサは超解像度情景評価24を生
成し、一方で、データベース27に記憶された情景あるい
は物体の構造の過去の知識を組入れる。
【００２４】図６を参照すると、第５のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に送る。さら
に、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正さ
れていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価
が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に転送され
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、データベース
27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去の知識を
組入れる。帯域限定された回転開口映像は、訓練アルゴ
リズムプロセッサ28に移送される。帯域限定された回転
開口映像から得られた情報に基づいて、訓練プロセッサ
は、情景の内容および構造に関する情報を抽出し、それ
はデータベース27に含まれた過去の情報を変更するため
に使用される。補正されたフレーム、あるいは補正され
ていないフレームおよび対応する一組の整合エラー評
価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用して、超解像
度評価プロセッサ23は超解像度情景評価24を生成し、一
方で、データベース27に記憶され、訓練アルゴリズムプ
ロセッサ28によって変更された情景あるいは物体の構造
の過去の知識を組入れる。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に送る。さら
に、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正さ
れていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価
が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に転送され
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、データベース
27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去の知識を
組入れる。帯域限定された回転開口映像は、訓練アルゴ
リズムプロセッサ28に移送される。帯域限定された回転
開口映像から得られた情報に基づいて、訓練プロセッサ
は、情景の内容および構造に関する情報を抽出し、それ
はデータベース27に含まれた過去の情報を変更するため
に使用される。補正されたフレーム、あるいは補正され
ていないフレームおよび対応する一組の整合エラー評
価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用して、超解像
度評価プロセッサ23は超解像度情景評価24を生成し、一
方で、データベース27に記憶され、訓練アルゴリズムプ
ロセッサ28によって変更された情景あるいは物体の構造
の過去の知識を組入れる。
【００２５】超スピンＡｐ処理の実現方法が以下に説明
される。図７および８において、図２乃至６のシステム
10および方法30において使用される回転開口の超解像度
処理方法23の実施形態が示されている。図７および８に
示された方法23において、回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整合
エラープロッサ25は、その一組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に転送する。
される。図７および８において、図２乃至６のシステム
10および方法30において使用される回転開口の超解像度
処理方法23の実施形態が示されている。図７および８に
示された方法23において、回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整合
エラープロッサ25は、その一組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に転送する。
【００２６】さらに、正確に整合されたフレームおよび
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に移される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域が限定
された回転開口映像は、超解像度情景の第１の評価33を
供給するために変更される。
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に移される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域が限定
された回転開口映像は、超解像度情景の第１の評価33を
供給するために変更される。
【００２７】現在の情景評価34の観察から得られる各フ
レームの測定結果を決定するために現在の超解像度情景
評価33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用さ
れる。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評
価33を個々のフレーム37のシステム応答関数でコンボリ
ューション処理することによって決定される。処理の流
れにおける次のステップ39および40では、測定結果22を
予測された測定結果34で除算し、そこから１を減算し、
その後、各フレームの反射された応答関数38でコンボリ
ューション処理する。結果として生じたコンボリューシ
ョン40は、各フレーム41毎に合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43で乗算される。第１の
超解像度評価における終わりの方のステップにおいて、
ステップ39乃至43の出力が指数関数化され（43）、指数
関数化された結果が現在の超解像度情景評価34で乗算さ
れる（ステップ45）。ステップ21乃至45の結果、回転開
口超解像度情景の第１の真の評価46が得られる。その
後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46が現在の
情景評価33として使用され、このプロセスは所望された
回数だけ反復される。
レームの測定結果を決定するために現在の超解像度情景
評価33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用さ
れる。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評
価33を個々のフレーム37のシステム応答関数でコンボリ
ューション処理することによって決定される。処理の流
れにおける次のステップ39および40では、測定結果22を
予測された測定結果34で除算し、そこから１を減算し、
その後、各フレームの反射された応答関数38でコンボリ
ューション処理する。結果として生じたコンボリューシ
ョン40は、各フレーム41毎に合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43で乗算される。第１の
超解像度評価における終わりの方のステップにおいて、
ステップ39乃至43の出力が指数関数化され（43）、指数
関数化された結果が現在の超解像度情景評価34で乗算さ
れる（ステップ45）。ステップ21乃至45の結果、回転開
口超解像度情景の第１の真の評価46が得られる。その
後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46が現在の
情景評価33として使用され、このプロセスは所望された
回数だけ反復される。
【００２８】図９および１０において、図２乃至６のシ
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。この方
法23において、図９および１０において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に移送される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に転送する。
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。この方
法23において、図９および１０において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に移送される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に転送する。
【００２９】また、正確に整合されたフレームおよびフ
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に送られる。回転開口帯域限定映像合成プロ
セッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載され
た手段によって全円形開口映像を表す映像を生成する。
帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景サンプル
手段の第１の評価33を供給するように変更される。
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に送られる。回転開口帯域限定映像合成プロ
セッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載され
た手段によって全円形開口映像を表す映像を生成する。
帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景サンプル
手段の第１の評価33を供給するように変更される。
【００３０】現在の情景サンプル平均評価34の観察によ
り得られる各フレームの測定を決定するために現在の超
解像度情景サンプル平均評価33およびシステム応答関数
37の過去の情報が使用される。予測された測定結果34
は、現在の超解像度情景サンプル平均評価33を個々のフ
レーム37のシステム応答関数でコンボリューション処理
することによって決定される。処理の流れにおける次の
ステップ39および40では、測定結果22を予測された測定
結果34で除算し、そこから１を減算し、その後、各フレ
ームの反射された応答関数38でコンボリューションする
（ステップ40）。結果として生じたコンボリューション
40は、ステップ41において各フレーム毎に合計され、そ
の後、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算さ
れる。第１の超解像度評価における最終のステップにお
いて、ステップ39乃至43の出力が指数関数化（ステップ
44）され、ステップ45において、指数関数化された結果
が現在の超解像度情景サンプル平均評価33と乗算され
る。ステップ21乃至46の結果、回転開口超解像度情景の
第１の真の評価46が得られる。その後、回転開口超解像
度情景の第１の真の評価46が現在の情景サンプル平均評
価33を更新するために使用され、このプロセスは所望さ
れた回数だけ反復される。
り得られる各フレームの測定を決定するために現在の超
解像度情景サンプル平均評価33およびシステム応答関数
37の過去の情報が使用される。予測された測定結果34
は、現在の超解像度情景サンプル平均評価33を個々のフ
レーム37のシステム応答関数でコンボリューション処理
することによって決定される。処理の流れにおける次の
ステップ39および40では、測定結果22を予測された測定
結果34で除算し、そこから１を減算し、その後、各フレ
ームの反射された応答関数38でコンボリューションする
（ステップ40）。結果として生じたコンボリューション
40は、ステップ41において各フレーム毎に合計され、そ
の後、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算さ
れる。第１の超解像度評価における最終のステップにお
いて、ステップ39乃至43の出力が指数関数化（ステップ
44）され、ステップ45において、指数関数化された結果
が現在の超解像度情景サンプル平均評価33と乗算され
る。ステップ21乃至46の結果、回転開口超解像度情景の
第１の真の評価46が得られる。その後、回転開口超解像
度情景の第１の真の評価46が現在の情景サンプル平均評
価33を更新するために使用され、このプロセスは所望さ
れた回数だけ反復される。
【００３１】図１１および１２において、図２乃至６の
システム10および方法30において使用される回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１１および１２において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に送られる。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。整合されたフレーム29から、超ス
ピンＡｐプロセッサはステップ29a において全ての検出
器およびフレームの測定結果の合計を決定し、全ての検
出器の測定結果と全てのフレームの測定結果の合計は１
より小さい。その合計は、正規化された補正項39a の成
分となる。
システム10および方法30において使用される回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１１および１２において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に送られる。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。整合されたフレーム29から、超ス
ピンＡｐプロセッサはステップ29a において全ての検出
器およびフレームの測定結果の合計を決定し、全ての検
出器の測定結果と全てのフレームの測定結果の合計は１
より小さい。その合計は、正規化された補正項39a の成
分となる。
【００３２】また、正確に整合されたフレームおよびフ
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた手段によって全円形開口映像を表す映像を生成す
る。帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景の第
１の評価33を供給するように変更される。
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた手段によって全円形開口映像を表す映像を生成す
る。帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景の第
１の評価33を供給するように変更される。
【００３３】現在の情景評価34の観察から得られる各フ
レームの測定を決定するために現在の超解像度情景評価
33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用され
る。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評価
33を個々のフレーム37のシステム応答関数37でコンボリ
ューション処理することによって決定される。予測され
た測定結果34はまた、現在の情景評価33の観察から得ら
れる全てのフレームおよび画素の合計35を決定するため
に使用される。予測された測定結果34は、ステップ36に
おいて１より小さい全てのフレームにわたる全ての画素
および全ての画素にわたって合計され、それによって、
正規化された補正項39a の成分が生成される。
レームの測定を決定するために現在の超解像度情景評価
33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用され
る。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評価
33を個々のフレーム37のシステム応答関数37でコンボリ
ューション処理することによって決定される。予測され
た測定結果34はまた、現在の情景評価33の観察から得ら
れる全てのフレームおよび画素の合計35を決定するため
に使用される。予測された測定結果34は、ステップ36に
おいて１より小さい全てのフレームにわたる全ての画素
および全ての画素にわたって合計され、それによって、
正規化された補正項39a の成分が生成される。
【００３４】処理の流れにおける次のステップ40では、
測定結果22を予測された測定結果34で除算し、１を減算
した後、それは各フレームの反射された応答関数38でコ
ンボリューション処理される。結果として生じたコンボ
リューション40は、各フレーム41に対して合計され（ス
テップ41）、その後、ステップ29a,35,36 の結果を有す
る正規化された補正項がこの合計から減算される。この
結果は、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算
される。第１の超解像度評価における最後の方のステッ
プ44において、ステップ39乃至43の出力が指数関数化さ
れ、ステップ45において、指数関数化された結果が現在
の超解像度情景評価33と乗算される。ステップ21乃至45
の結果が、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46と
なる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価
46が現在の情景評価33として使用され、このプロセスは
所望された回数だけ反復される。
測定結果22を予測された測定結果34で除算し、１を減算
した後、それは各フレームの反射された応答関数38でコ
ンボリューション処理される。結果として生じたコンボ
リューション40は、各フレーム41に対して合計され（ス
テップ41）、その後、ステップ29a,35,36 の結果を有す
る正規化された補正項がこの合計から減算される。この
結果は、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算
される。第１の超解像度評価における最後の方のステッ
プ44において、ステップ39乃至43の出力が指数関数化さ
れ、ステップ45において、指数関数化された結果が現在
の超解像度情景評価33と乗算される。ステップ21乃至45
の結果が、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46と
なる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価
46が現在の情景評価33として使用され、このプロセスは
所望された回数だけ反復される。
【００３５】図１３および１４において、図２乃至６の
システム10および方法30において使用された回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１３および１４において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。フレーム整合エラープロセッサ25は、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に供給する。
システム10および方法30において使用された回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１３および１４において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。フレーム整合エラープロセッサ25は、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に供給する。
【００３６】さらに、正確に整合されたフレームおよび
フレーム間の整合エラー評価は、回転開口帯域限定合成
映像プロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像
合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に
記載された全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域
が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサンブ
ル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
フレーム間の整合エラー評価は、回転開口帯域限定合成
映像プロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像
合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に
記載された全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域
が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサンブ
ル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
【００３７】現在の情景アンサンブル平均評価34の観察
から得られる各フレームの測定を決定するように現在の
超解像度情景アンサンブル平均評価33およびシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
個々のフレームのシステム応答関数37でコンボリューシ
ョンすることによって決定される。処理の流れにおける
次のステップ39では、測定結果22を予測された測定結果
34で除算し、その後、ステップ40において各フレームの
反射された応答関数38でコンボリューション処理する。
結果として生じたコンボリューション40は、ステップ41
において各フレームに対して合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43と乗算される。第１の
超解像度評価における終段のステップ45において、ステ
ップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アンサンブル
平均評価34と乗算される。ステップ21乃至45の結果が、
回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１の真の評
価46となる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真
の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33として使
用され、このプロセスは所望された回数だけ反復され
る。
から得られる各フレームの測定を決定するように現在の
超解像度情景アンサンブル平均評価33およびシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
個々のフレームのシステム応答関数37でコンボリューシ
ョンすることによって決定される。処理の流れにおける
次のステップ39では、測定結果22を予測された測定結果
34で除算し、その後、ステップ40において各フレームの
反射された応答関数38でコンボリューション処理する。
結果として生じたコンボリューション40は、ステップ41
において各フレームに対して合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43と乗算される。第１の
超解像度評価における終段のステップ45において、ステ
ップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アンサンブル
平均評価34と乗算される。ステップ21乃至45の結果が、
回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１の真の評
価46となる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真
の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33として使
用され、このプロセスは所望された回数だけ反復され
る。
【００３８】図１５および１６おいて、図２乃至６のシ
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法23
において、図１５および１６において示されているよう
に、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22を
捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセッ
サ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法23
において、図１５および１６において示されているよう
に、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22を
捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセッ
サ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。
【００３９】さらに、正確に整合されたフレームおよび
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に転送される。回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載
されたように全円形開口映像を表す映像を生成する。帯
域が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサン
ブル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に転送される。回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載
されたように全円形開口映像を表す映像を生成する。帯
域が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサン
ブル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
【００４０】現在の情景アンサンブル平均評価34の観察
から得られる第１のフレームに対する測定結果を決定す
るように現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33お
よび第１の回転開口フレーム測定に関連したシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
第１のフレーム37のシステム応答関数でコンボリューシ
ョン処理することによって決定される。処理の流れにお
ける次のステップ39では、第１の回転開口の測定結果22
を予測された第１の測定結果34で除算し、その後、それ
をステップ40において第１のフレームの反射された応答
関数38でコンボリューション処理する。ステップ39b に
おいて、結果として生じたコンボリューションから１を
減算し、その結果は、ステップ41a において情景アンサ
ンブル平均の現在の評価34で乗算される。この結果は、
ステップ42においてスケーリング係数43と乗算される。
第１の超解像度評価における終段のステップ44a におい
て、ステップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アン
サンブル平均評価34に加算される。ステップ21乃至45の
結果が、回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１
の真の評価46となる。その後、回転開口超解像度情景の
第１の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33とし
て使用され、このプロセスは所望された回数だけ反復さ
れる。
から得られる第１のフレームに対する測定結果を決定す
るように現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33お
よび第１の回転開口フレーム測定に関連したシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
第１のフレーム37のシステム応答関数でコンボリューシ
ョン処理することによって決定される。処理の流れにお
ける次のステップ39では、第１の回転開口の測定結果22
を予測された第１の測定結果34で除算し、その後、それ
をステップ40において第１のフレームの反射された応答
関数38でコンボリューション処理する。ステップ39b に
おいて、結果として生じたコンボリューションから１を
減算し、その結果は、ステップ41a において情景アンサ
ンブル平均の現在の評価34で乗算される。この結果は、
ステップ42においてスケーリング係数43と乗算される。
第１の超解像度評価における終段のステップ44a におい
て、ステップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アン
サンブル平均評価34に加算される。ステップ21乃至45の
結果が、回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１
の真の評価46となる。その後、回転開口超解像度情景の
第１の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33とし
て使用され、このプロセスは所望された回数だけ反復さ
れる。
【００４１】超解像度の回転開口の式を以下に示す。Ｓ
m により示される時間的に静止した情景を実現するた
め、回転開口センサの焦点平面アレイからの雑音のない
検出器出力Ｇm は次式のように表されることができる。
m により示される時間的に静止した情景を実現するた
め、回転開口センサの焦点平面アレイからの雑音のない
検出器出力Ｇm は次式のように表されることができる。
【００４２】
【数１】 ★下付け文字ｍはストリップ開口のｍ番目の回転方向を
示しており、その期間にｍ番目の画像フレームが捕捉さ
れ、Ｈm は全体のシステム応答関数である。Ｓmはｍ番
目の測定に関する情景の実体を表している。これは雑音
のない回転開口画像捕捉の最も一般的なモデルである。
示しており、その期間にｍ番目の画像フレームが捕捉さ
れ、Ｈm は全体のシステム応答関数である。Ｓmはｍ番
目の測定に関する情景の実体を表している。これは雑音
のない回転開口画像捕捉の最も一般的なモデルである。
【００４３】システム応答関数による情景のコンボリュ
ーションのディスクリートな形態は次式により表される
ことができる。
ーションのディスクリートな形態は次式により表される
ことができる。
【００４４】
【数２】 ★ここでｊは位置／ｒｊからの検出器出力を示してお
り、ｋは焦点平面の空間的位置／ｒｋへ幾何学的に投影
されたディスクリートな情景素子を示している。
り、ｋは焦点平面の空間的位置／ｒｋへ幾何学的に投影
されたディスクリートな情景素子を示している。
【００４５】システム応答関数Ｈm はｍ番目の画像捕捉
用の光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリューシ
ョンであり、個々の検出器応答関数Ｗm はｍ番目のフレ
ームの光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリュー
ションであり、次式のように表される。
用の光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリューシ
ョンであり、個々の検出器応答関数Ｗm はｍ番目のフレ
ームの光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリュー
ションであり、次式のように表される。
【００４６】
【数３】 ★Ｇm はＧm により示される列マトリックスにより表さ
れることができ、各エレメントは焦点平面アレイの各検
出器測定に対応する。Ｈm はＨm により示されている２
次元マトリックスにより表され、エレメントは電子光セ
ンサのシステム応答関数に対応する。同様に、情景はＳ
m により示される列マトックスとして表され、超解像度
のグリッドへ投影されるｍ番目の情景実体のサンプルに
対応する素子Ｓx を有する。
れることができ、各エレメントは焦点平面アレイの各検
出器測定に対応する。Ｈm はＨm により示されている２
次元マトリックスにより表され、エレメントは電子光セ
ンサのシステム応答関数に対応する。同様に、情景はＳ
m により示される列マトックスとして表され、超解像度
のグリッドへ投影されるｍ番目の情景実体のサンプルに
対応する素子Ｓx を有する。
【００４７】超スピン開口プロセス処理の１実施形態
は、最大事後確率評価と通常呼ばれているバイエル（Ba
yes ）評価方法を使用する。最大事後評価は測定を行う
目標物体の条件付き確率を最大にする未知の目標物体の
値を求める。超スピン開口に対する最大事後方法は１組
の回転開口センサ測定を行う超解像度の情景の確率を最
大にする超解像度の情景の評価を模索する。超スピン開
口のこの実施形態では、式２で与えられる画像モデルは
次式により特定化される。
は、最大事後確率評価と通常呼ばれているバイエル（Ba
yes ）評価方法を使用する。最大事後評価は測定を行う
目標物体の条件付き確率を最大にする未知の目標物体の
値を求める。超スピン開口に対する最大事後方法は１組
の回転開口センサ測定を行う超解像度の情景の確率を最
大にする超解像度の情景の評価を模索する。超スピン開
口のこの実施形態では、式２で与えられる画像モデルは
次式により特定化される。
【００４８】
【数４】 ★ここで情景Ｓは回転開口測定間隔期間の単一の情景実
体であると仮定されている。
体であると仮定されている。
【００４９】バイエルの法則を回転開口測定の全ての組
に適用すると、Ｓの測定値を与える条件付き確率の式が
導かれる。
に適用すると、Ｓの測定値を与える条件付き確率の式が
導かれる。
【００５０】
【数５】 ★Ｇは全測定マトリックスであり、これは個々のフレー
ム測定マトリックスからなるブロック列のマトリックス
である。
ム測定マトリックスからなるブロック列のマトリックス
である。
【００５１】
【数６】 ★ここでｎf は捕捉されるフレームの総数である。Ｓは
超解像度グリッドに投影される情景サンプルのマトリッ
クスである。
超解像度グリッドに投影される情景サンプルのマトリッ
クスである。
【００５２】情景放射または各画素素子に対する光子の
反射が統計的に独立していると仮定すると、１次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
反射が統計的に独立していると仮定すると、１次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
【００５３】
【数７】 ★ソース光子変動により左右される情景統計では、情景
画素素子の確率密度関数はポアッソン（Poisson ）の分
布式であると仮定され、
画素素子の確率密度関数はポアッソン（Poisson ）の分
布式であると仮定され、
【００５４】
【数８】 ★ここでｋは情景の投影された画素素子を示す指数であ
る。
る。
【００５５】統計的に独立したフレーム測定では、情景
が与えられた全測定ベクトルのジョイントの確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
が与えられた全測定ベクトルのジョイントの確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
【００５６】
【数９】 ★同様に、統計的に独立した検出器測定では、情景が与
えられたフレーム測定の発生についての条件付き確率は
情景上で条件付けされた個々の画素確率密度の積として
表されることができる。
えられたフレーム測定の発生についての条件付き確率は
情景上で条件付けされた個々の画素確率密度の積として
表されることができる。
【００５７】
【数１０】 ★全体の測定の条件付き確率密度はそれ故、情景上で条
件付けされた画素およびフレーム測定確率の積により与
えられる。
件付けされた画素およびフレーム測定確率の積により与
えられる。
【００５８】
【数１１】 ★個々のベクトル測定がポアッソンプロセスであると仮
定すると、個々の測定の条件付き確率は次式のように与
えられることができる。
定すると、個々の測定の条件付き確率は次式のように与
えられることができる。
【００５９】
【数１２】 ★ここでΣk Ｈm （ｊ−ｋ）Ｓ（ｋ）は個々の検出器測
定の平均値である。条件付き確率密度を最大にする情景
を発見することは確率密度の対数を最大にする情景を発
見することに等しいので、次式を最大にするＳに対する
解が求められる。
定の平均値である。条件付き確率密度を最大にする情景
を発見することは確率密度の対数を最大にする情景を発
見することに等しいので、次式を最大にするＳに対する
解が求められる。
【００６０】
【数１３】 ★積の対数が対数の和であることを認識すると、Ｓが与
えられた測定マトリックスＧの確率は次式のようにな
る。
えられた測定マトリックスＧの確率は次式のようにな
る。
【００６１】
【数１４】 ★
【００６２】
【数１５】 ★
【００６３】（１３）を（１２）に代入すると、以下の
スターリング（Stirling）の概算式 ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘ （１４） をＳ（ｋ）！に適用すると次式が得られる。
スターリング（Stirling）の概算式 ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘ （１４） をＳ（ｋ）！に適用すると次式が得られる。
【００６４】
【数１６】 ★条件付き確率を最大にするＳ（ｌ）値を決定するた
め、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関数がゼロになる値Ｓ
（ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関数
は次式により与えられる。
め、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関数がゼロになる値Ｓ
（ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関数
は次式により与えられる。
【００６５】
【数１７】 ★導関数をゼロに設定すると、Ｓを解く非線形の式が得
られる。
られる。
【００６６】
【数１８】 ★この式はＨm を指数関数化し係数化した後、次式のよ
うになる。
うになる。
【００６７】
【数１９】 ★ピカール（Picard）法として知られる反復プロセスは
非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解を解くた
めに使用される。反復プロセスは以下の式により示され
る。
非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解を解くた
めに使用される。反復プロセスは以下の式により示され
る。
【００６８】
【数２０】 ★ここで上付き文字［ｎ］と［ｎ＋１］はそれぞれ現在
および次の情景評価を表している。
および次の情景評価を表している。
【００６９】超解像度の回転開口が元来の測定よりも高
い空間周波数に対応するグリッド点を評価するので、反
復プロセスは、超解像度の座標グリッドと、測定（また
は中間基準）グリッドとの間で再度マッピングすること
を含んでいる。反復的アルゴリズムの１実施形態はブロ
ック平均により超解像度グリッドのダウンサンプリング
を行い、複製により測定グリッドのアップサンプリング
を行うことによって、測定座標グリッドと超解像度の座
標グリッドとの間のサンプル間隔の差に適応する。代わ
りに、アップサンプリングとダウンサンプリングはより
高い次数の補間技術を使用して実行されることができ
る。反復的解は次式により与えられる。
い空間周波数に対応するグリッド点を評価するので、反
復プロセスは、超解像度の座標グリッドと、測定（また
は中間基準）グリッドとの間で再度マッピングすること
を含んでいる。反復的アルゴリズムの１実施形態はブロ
ック平均により超解像度グリッドのダウンサンプリング
を行い、複製により測定グリッドのアップサンプリング
を行うことによって、測定座標グリッドと超解像度の座
標グリッドとの間のサンプル間隔の差に適応する。代わ
りに、アップサンプリングとダウンサンプリングはより
高い次数の補間技術を使用して実行されることができ
る。反復的解は次式により与えられる。
【００７０】
【数２１】 ★上向きの矢印でアップサンプリングを、下向きの矢印
でダウンサンプリングを示す。ここで指数関数の和は次
式を使用して簡単にされる。
でダウンサンプリングを示す。ここで指数関数の和は次
式を使用して簡単にされる。
【００７１】
【数２２】 ★現在の評価値／Ｓ（ｌ）[n] の平均値は現在の評価値
Ｓ（ｌ）[n] に置き換えられる。スケール係数はコンバ
ージェンスを制御するため指数関数に含まれてもよい。
Ｓ（ｌ）[n] に置き換えられる。スケール係数はコンバ
ージェンスを制御するため指数関数に含まれてもよい。
【００７２】先に説明した超スピン開口の実施形態は情
景Ｓを評価するため最大事後評価方法を使用する。別の
実施形態は情景を表すためにサンプリング統計を使用す
る。式（１）と（２）のＳm とＧm はランダムフィール
ド（ランダム変数の二次元アレイ）であるので、これら
のランダムフィールドの平均値を解析することが可能で
ある。測定全体にわたるサンプル平均を示すため＜ ＞
を使用すると、コンボリューションの平均値は次式のよ
うに表されることができる。
景Ｓを評価するため最大事後評価方法を使用する。別の
実施形態は情景を表すためにサンプリング統計を使用す
る。式（１）と（２）のＳm とＧm はランダムフィール
ド（ランダム変数の二次元アレイ）であるので、これら
のランダムフィールドの平均値を解析することが可能で
ある。測定全体にわたるサンプル平均を示すため＜ ＞
を使用すると、コンボリューションの平均値は次式のよ
うに表されることができる。
【００７３】
【数２３】 ★ここで情景実体全体のサンプル平均は以下のように表
される。
される。
【００７４】
【数２４】 ★ここでｎf は測定された回転開口のフレームの数であ
る。先の実施形態のように反復的評価プロセスを得るた
めに最大事後方程式は公式化され、ピカール技術が適用
される。
る。先の実施形態のように反復的評価プロセスを得るた
めに最大事後方程式は公式化され、ピカール技術が適用
される。
【００７５】この実施形態ではＧは式６で定められ、Ｓ
は同様に情景実体で限定される。
は同様に情景実体で限定される。
【００７６】情景放射または各画素素子に対する光子の
反射が統計的に独立し、実体Ｓm が測定フレームにわた
って統計的に独立しているものと仮定すると、１次元情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができる。即ち、
反射が統計的に独立し、実体Ｓm が測定フレームにわた
って統計的に独立しているものと仮定すると、１次元情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができる。即ち、
【００７７】
【数２５】 ★ソース光子の変動により左右される情景統計では、情
景画素素子の確率密度関数は次式のポアッソン（Poisso
n ）の分布式であると仮定され、
景画素素子の確率密度関数は次式のポアッソン（Poisso
n ）の分布式であると仮定され、
【００７８】
【数２６】 ★ｋは情景の投影された画素素子を示す指数である。全
体の平均値／Ｓ（ｋ）はサンプル平均式３ａにより近似
され、次式が得られる。
体の平均値／Ｓ（ｋ）はサンプル平均式３ａにより近似
され、次式が得られる。
【００７９】
【数２７】 ★ダミー指数ｐは特定のフレームｍからのフレームにわ
たるカウントを弁別するために使用されている。
たるカウントを弁別するために使用されている。
【００８０】統計と独立したフレーム測定では、情景を
与えられた全体の測定ベクトルのジョイント確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
与えられた全体の測定ベクトルのジョイント確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
【００８１】
【数２８】 ★同様に、統計と独立したベクトル測定では、情景を与
えられたフレーム測定の発生の条件付き確率は情景につ
いて条件付けされた個々の画素確率密度の積として表さ
れることができる。
えられたフレーム測定の発生の条件付き確率は情景につ
いて条件付けされた個々の画素確率密度の積として表さ
れることができる。
【００８２】
【数２９】 ★それ故、全体の測定の条件付き確率密度は情景につい
て条件付けされた画素およびフレーム測定確率の積によ
り与えられる。
て条件付けされた画素およびフレーム測定確率の積によ
り与えられる。
【００８３】
【数３０】 ★個々の検出器の測定がポアッソンプロセスであると仮
定すると、個々の測定の条件付き確率は次式により表さ
れることができる。
定すると、個々の測定の条件付き確率は次式により表さ
れることができる。
【００８４】
【数３１】 ★ここで／Ｇ（ｊ）は個々の検出器測定の全体的平均値
である。全体的平均値は式３のサンプル平均値＜Ｇ
m （ｊ）＞により評価され、以下の測定確率密度が導か
れる。
である。全体的平均値は式３のサンプル平均値＜Ｇ
m （ｊ）＞により評価され、以下の測定確率密度が導か
れる。
【００８５】
【数３２】 ★条件付き確率密度を最大にする情景を発見することは
確率密度の対数を最大にする情景を発見することに等し
いので、次式を最大にするＳの解が求められる。
確率密度の対数を最大にする情景を発見することに等し
いので、次式を最大にするＳの解が求められる。
【００８６】
【数３３】 ★
【００８７】積の対数が対数の和であることを認識する
と、Ｓが与えられる測定マトリックスＧの確率は次式の
ように表されることができる。
と、Ｓが与えられる測定マトリックスＧの確率は次式の
ように表されることができる。
【００８８】
【数３４】 ★
【００８９】式（２５）を式（２４）に代入すると、以
下の式が導かれる。
下の式が導かれる。
【００９０】
【数３５】 ★
【００９１】以下のスターリングの概算式 ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘ （２６） をＳm （ｋ）！に適用すると次式が得られる。
【００９２】
【数３６】 ★
【００９３】反復的な手順が得られ、ここでｑ番目の実
体Ｓq が評価され、この評価値は＜Ｓ＞の評価値を更新
するために使用される。条件付き確率を最大にする値Ｓ
q （ｌ）を決定するため、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関
数がゼロになる値Ｓq （ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ
（Ｓ｜Ｇ）］の導関数は次式により与えられる。
体Ｓq が評価され、この評価値は＜Ｓ＞の評価値を更新
するために使用される。条件付き確率を最大にする値Ｓ
q （ｌ）を決定するため、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関
数がゼロになる値Ｓq （ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ
（Ｓ｜Ｇ）］の導関数は次式により与えられる。
【００９４】
【数３７】 ★
【００９５】導関数をゼロに設定すると、Ｓq を解く次
の非線形の式が得られる。
の非線形の式が得られる。
【００９６】
【数３８】 ★この式はＨm を指数関数化し係数化した後、次式のよ
うになる。
うになる。
【００９７】
【数３９】 ★
【００９８】ピカール法として知られる反復プロセスは
非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解を解くた
めに使用されることができる。反復プロセスは以下の式
により示される。
非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解を解くた
めに使用されることができる。反復プロセスは以下の式
により示される。
【００９９】
【数４０】 ★上向きの矢印はアップサンプリングを、下向きの矢印
はダウンサンプリングを示す。ここで上付き文字［ｎ］
と［ｎ＋１］はそれぞれ現在および次の情景評価を表し
ている。先の実施形態のように、上下の矢印で示される
アップサンプリングとダウンサンプリングは測定座標グ
リッドと超解像度の座標グリッドとの間のサンプル間隔
の差に適応するために使用されることができる。
はダウンサンプリングを示す。ここで上付き文字［ｎ］
と［ｎ＋１］はそれぞれ現在および次の情景評価を表し
ている。先の実施形態のように、上下の矢印で示される
アップサンプリングとダウンサンプリングは測定座標グ
リッドと超解像度の座標グリッドとの間のサンプル間隔
の差に適応するために使用されることができる。
【０１００】全体の測定に適応する単一の確率密度を使
用する最大事後方法を以下説明する。先に示したアルゴ
リズム手順は基本的に決定しなければならない２つの未
知数と、超解像度の情景画素と超解像度の情景画素平均
値を有する。第１の組の超解像度情景評価に関するアル
ゴリズムの実行は情景画素平均値を評価するための付属
プロセスを伴う。第２の組の超解像度情景評価式に関す
るアルゴリズムの実行は各情景画素の全体平均を概算す
るためにサンプル統計を使用する。
用する最大事後方法を以下説明する。先に示したアルゴ
リズム手順は基本的に決定しなければならない２つの未
知数と、超解像度の情景画素と超解像度の情景画素平均
値を有する。第１の組の超解像度情景評価に関するアル
ゴリズムの実行は情景画素平均値を評価するための付属
プロセスを伴う。第２の組の超解像度情景評価式に関す
るアルゴリズムの実行は各情景画素の全体平均を概算す
るためにサンプル統計を使用する。
【０１０１】代わりの方法は定数である独立したランダ
ム変数の総数を認識し、即ち全ての合計された測定の総
数または合計された部分的測定の総数は個々の測定で条
件付けされたランダム変数である。
ム変数の総数を認識し、即ち全ての合計された測定の総
数または合計された部分的測定の総数は個々の測定で条
件付けされたランダム変数である。
【０１０２】それ故、合計された測定の総数と１より小
さい１組の測定が与えられた超解像度の情景の条件付き
確率を最大にするバイエル（Bayes ）法則が求められ
る。代わりのプロセスの体系はここで説明した第１の実
施形態と同一である。
さい１組の測定が与えられた超解像度の情景の条件付き
確率を最大にするバイエル（Bayes ）法則が求められ
る。代わりのプロセスの体系はここで説明した第１の実
施形態と同一である。
【０１０３】光子変動により左右される情景および測定
統計では、個々の情景および測定素子の確率密度関数は
ポアッソンであると仮定され、即ち次式のようになる。
統計では、個々の情景および測定素子の確率密度関数は
ポアッソンであると仮定され、即ち次式のようになる。
【０１０４】
【数４１】 ★ここで／Ｓ（ｋ↑）は情景のｋ↑番目の統計された
“画素”の平均値であり、Ｇm （ｋ↓）はフレームｍか
らのｊ番目の検出器測定である。
“画素”の平均値であり、Ｇm （ｋ↓）はフレームｍか
らのｊ番目の検出器測定である。
【０１０５】平均値／Ｘ1 と個々のポアッソン分布を有
するｎ個の統計的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ
1 …Ｘn では以下のようになる。
するｎ個の統計的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ
1 …Ｘn では以下のようになる。
【０１０６】
【数４２】 ★ポアッソンランダム変数の合計は次式のようになり、
【０１０７】
【数４３】 ★この式はF. A. Haight氏による文献Handbook of the
Poisson Distributionの71頁で与えられる分布を有する
ポアッソンランダム変数である。
Poisson Distributionの71頁で与えられる分布を有する
ポアッソンランダム変数である。
【０１０８】
【数４４】 ★ここで、
【０１０９】
【数４５】 ★
【０１１０】平均値／Ｘ1 …／Ｘn を有するｎ個の統計
的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ1 …Ｘn では、
個々のポアッソン分布ｐ（Ｘk ）と、Ｘ1 ，…Ｘn-2 ，
Ｘn- 1 の条件付き確率分布と、以下の合計されたランダ
ム変数の総数、即ち、
的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ1 …Ｘn では、
個々のポアッソン分布ｐ（Ｘk ）と、Ｘ1 ，…Ｘn-2 ，
Ｘn- 1 の条件付き確率分布と、以下の合計されたランダ
ム変数の総数、即ち、
【０１１１】
【数４６】 ★は多項式であり、F. A. Haight氏による文献Handbook
of the Poisson Distributionの71頁により与えられて
いる。
of the Poisson Distributionの71頁により与えられて
いる。
【０１１２】
【数４７】 ★
【０１１３】式（２８）を１組の超スピン開口測定に適
用することは、条件付き確率に明白に存在しない測定を
選択することに依存する。測定のナンバリングは任意で
あるので、合計された測定の総数が与えられる条件付き
確率は次式のように表される
用することは、条件付き確率に明白に存在しない測定を
選択することに依存する。測定のナンバリングは任意で
あるので、合計された測定の総数が与えられる条件付き
確率は次式のように表される
【０１１４】。
【数４８】 ★ここで、Ｎが単位フレーム当たりの検出器数−１であ
るならば、Ｍ＝フレーム数であり、Ｎが単位フレーム当
たりの検出器数であるならば、Ｍ＝フレーム数−１であ
り、次式が成り立つ。
るならば、Ｍ＝フレーム数であり、Ｎが単位フレーム当
たりの検出器数であるならば、Ｍ＝フレーム数−１であ
り、次式が成り立つ。
【０１１５】
【数４９】 ★
【０１１６】データの任意のサブセットに関しては、次
式が成り立つ。
式が成り立つ。
【０１１７】
【数５０】 ★独立したランダム変数の総数が一定であり、即ち合計
された全ての測定の総数または合計された測定部分の総
数が個々の測定で条件付けされたランダム変数であるこ
とを認識することは、超解像度情景の評価を発見するた
め別の変形された自己一貫最大事後方法を設定するため
の手段を与える。全体の測定と１より小さい１組の測定
が与えられる超解像度の情景のバイエルの評価規則は次
式のようになる。
された全ての測定の総数または合計された測定部分の総
数が個々の測定で条件付けされたランダム変数であるこ
とを認識することは、超解像度情景の評価を発見するた
め別の変形された自己一貫最大事後方法を設定するため
の手段を与える。全体の測定と１より小さい１組の測定
が与えられる超解像度の情景のバイエルの評価規則は次
式のようになる。
【０１１８】
【数５１】 ★ここでＧ＿は測定の１より小さい総セットに対応する
ブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度グリッドに
投影される情景サンプルのマトリックスである。マトリ
ックスＧ＿の素子は以下の組に対応する。
ブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度グリッドに
投影される情景サンプルのマトリックスである。マトリ
ックスＧ＿の素子は以下の組に対応する。
【０１１９】
【数５２】 ★ここで、Ｎ＝単位フレーム当たりの検出器数−１であ
るならば、Ｍはフレーム数であり、またはＮ＝単位フレ
ーム当たりの検出器数であるならば、Ｍはフレーム数−
１である。
るならば、Ｍはフレーム数であり、またはＮ＝単位フレ
ーム当たりの検出器数であるならば、Ｍはフレーム数−
１である。
【０１２０】自己一貫の必要性は、個々の検出器測定の
平均値を仮定することにより再度取入れられ、全体の回
転開口測定の和の平均値は雑音のない組の測定に対応
し、即ち次式のようになる。
平均値を仮定することにより再度取入れられ、全体の回
転開口測定の和の平均値は雑音のない組の測定に対応
し、即ち次式のようになる。
【０１２１】
【数５３】 ★
【０１２２】↑と↓は超解像度および測定座標の空間グ
リッドを示している。
リッドを示している。
【０１２３】画像センサ測定が情景から伝播される光子
の検出に対応するので、情景の評価値は正でなければな
らない。それ故、付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０ （３１）であり、これは超解像度アルゴ
リズムの実施形態により不明瞭に満足される。
の検出に対応するので、情景の評価値は正でなければな
らない。それ故、付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０ （３１）であり、これは超解像度アルゴ
リズムの実施形態により不明瞭に満足される。
【０１２４】確率密度の最大値の決定はｌｎ［ｐ（Ｓ｜
Ｇ＿，Ｇtot ）］の最大値の決定と等価である。
Ｇ＿，Ｇtot ）］の最大値の決定と等価である。
【０１２５】個々の測定は統計的に独立したポアッソン
ランダム変数であると仮定され、合計された全体の測定
の全てまたはその一部の合計値も同様に個々の測定の平
均値はポアッソンランダム変数であると仮定される。さ
らに、ポアッソンランダム変数の平均値は雑音のない測
定であると仮定され、即ち合計された総回転開口測定の
平均値は以下のようになり、
ランダム変数であると仮定され、合計された全体の測定
の全てまたはその一部の合計値も同様に個々の測定の平
均値はポアッソンランダム変数であると仮定される。さ
らに、ポアッソンランダム変数の平均値は雑音のない測
定であると仮定され、即ち合計された総回転開口測定の
平均値は以下のようになり、
【０１２６】
【数５４】 ★個々の検出器測定の平均値は次式のようになる。
【０１２７】
【数５５】 ★
【０１２８】それ故、合計された全体の測定が与えられ
ている測定の確率の多項分布に平均値を代入すると、情
景の出現で条件付けられた対応する確率が得られ、即
ち、
ている測定の確率の多項分布に平均値を代入すると、情
景の出現で条件付けられた対応する確率が得られ、即
ち、
【０１２９】
【数５６】 ★積の対数は対数の合計であり、情景で条件付けされた
測定の対数は次式のようになる。 ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ＿，Ｇtot ）］＝ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ＩＳ）］＋ｌｎ［ｐ（Ｓ）］−ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ）］ スターリング近似を超解像度情景の投影された画素の統
計に適用し、積の対数が対数の合計であることを認識
し、適切な確率分布をバイエルの定理に代入すると次式
が得られる。
測定の対数は次式のようになる。 ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ＿，Ｇtot ）］＝ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ＩＳ）］＋ｌｎ［ｐ（Ｓ）］−ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ）］ スターリング近似を超解像度情景の投影された画素の統
計に適用し、積の対数が対数の合計であることを認識
し、適切な確率分布をバイエルの定理に代入すると次式
が得られる。
【０１３０】
【数５７】 ★超スピン開口の最大事後の実施形態の最大が条件付き
確率を最大にする超解像度の情景を発見することに依存
するので、条件付き確率の対数の微分から生じる非線形
の部分的微分方程式を解く情景評価が求められ、即ち、
次式が得られる。
確率を最大にする超解像度の情景を発見することに依存
するので、条件付き確率の対数の微分から生じる非線形
の部分的微分方程式を解く情景評価が求められ、即ち、
次式が得られる。
【０１３１】
【数５８】 ★
【０１３２】先の方法に関しては、超解像度情景の解
は、情景の超解像度画素に関する条件付き確率の導関数
がゼロになることを必要とすることによって生成される
１組の非線形の結合式を満足しなければならない。この
セクションで説明している実施形態の１組の連立方程式
を以下に示す。
は、情景の超解像度画素に関する条件付き確率の導関数
がゼロになることを必要とすることによって生成される
１組の非線形の結合式を満足しなければならない。この
セクションで説明している実施形態の１組の連立方程式
を以下に示す。
【０１３３】
【数５９】 ★
【０１３４】１組の連立方程式の数値解は指数関数とピ
カールの反復的方法を適用することにより実行されるこ
とができる。
カールの反復的方法を適用することにより実行されるこ
とができる。
【０１３５】合計された測定の超解像度の実施形態を説
明する。この超解像度の回転開口実施形態では付加的な
超解像度式の組が回転開口フレーム中の測定された総光
子の数に基づいて設定される。評価された情景値が、測
定された回転開口フレームが与えられた情景値に対する
条件付き確率密度の極値であるのと同様に、全体の測定
の発生が与えられた情景値に対する条件付き確率密度の
極値であることを必要とすることにより超解像度の情景
値は決定される。２つの組の式は未知の平均画素値を消
去するために使用されることができ、超解像度の情景画
素値用の１組の非線形の式を残す。１組の非線形の式は
ピカールの方法を用いて解かれる。この代わりの超解像
度手段の定義に導かれる手順の詳細について以下説明す
る。
明する。この超解像度の回転開口実施形態では付加的な
超解像度式の組が回転開口フレーム中の測定された総光
子の数に基づいて設定される。評価された情景値が、測
定された回転開口フレームが与えられた情景値に対する
条件付き確率密度の極値であるのと同様に、全体の測定
の発生が与えられた情景値に対する条件付き確率密度の
極値であることを必要とすることにより超解像度の情景
値は決定される。２つの組の式は未知の平均画素値を消
去するために使用されることができ、超解像度の情景画
素値用の１組の非線形の式を残す。１組の非線形の式は
ピカールの方法を用いて解かれる。この代わりの超解像
度手段の定義に導かれる手順の詳細について以下説明す
る。
【０１３６】雑音のない測定を実施する別の方法を説明
する。回転開口の超解像度アルゴリズムの導出の第１の
バージョンに関しては、雑音のない画像測定はセンサシ
ステム応答関数Ｈm のコンボリューションとして表さ
れ、観察された情景Ｓまたは次式を有する。
する。回転開口の超解像度アルゴリズムの導出の第１の
バージョンに関しては、雑音のない画像測定はセンサシ
ステム応答関数Ｈm のコンボリューションとして表さ
れ、観察された情景Ｓまたは次式を有する。
【０１３７】
【数６０】 ★ｍ番目の雑音のない画像測定のディスクリートな形態
と、全てのフレームに対する全ての検出器の雑音のない
全体の測定は次式で表される。
と、全てのフレームに対する全ての検出器の雑音のない
全体の測定は次式で表される。
【０１３８】
【数６１】 ★
【０１３９】先の式では、ｊは検出器位置ベクトル／ｒ
j に関連する一次元指数であり、ｋは検出器位置ベクト
ル／ｒk に関連する一次元指数である。
j に関連する一次元指数であり、ｋは検出器位置ベクト
ル／ｒk に関連する一次元指数である。
【０１４０】イソプラネティック光学システムと空間的
に均一な応答焦点平面アレイ検出器に対して、ｍ番目の
フレームシステム応答関数は個々の検出器応答関数Ｗm
を有する光学システムの点分布関数ＰＳＦm のコンボリ
ューションとして表され、即ち次式のようになる。
に均一な応答焦点平面アレイ検出器に対して、ｍ番目の
フレームシステム応答関数は個々の検出器応答関数Ｗm
を有する光学システムの点分布関数ＰＳＦm のコンボリ
ューションとして表され、即ち次式のようになる。
【０１４１】
【数６２】 ★
【０１４２】変更された最大事後方法は、超解像度の情
景の評価値を発見するため２つの異なったバイエルの確
率規則を使用する。２つのバイエル規則は次式であり、
景の評価値を発見するため２つの異なったバイエルの確
率規則を使用する。２つのバイエル規則は次式であり、
【０１４３】
【数６３】 ★この式は１組の回転開口測定全体が与えられる超解像
度情景が出現する確率と、全ての回転開口測定の和が与
えられる超解像度情景が出現する確率にそれぞれ対応す
る。先に定めたように、Ｇは全体の測定マトリックスで
あり、これは個々のフレーム測定マトリックスからなる
ブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度座標グリッ
ドに投影される個々の情景素子からなる列マトリックス
であり、即ち、
度情景が出現する確率と、全ての回転開口測定の和が与
えられる超解像度情景が出現する確率にそれぞれ対応す
る。先に定めたように、Ｇは全体の測定マトリックスで
あり、これは個々のフレーム測定マトリックスからなる
ブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度座標グリッ
ドに投影される個々の情景素子からなる列マトリックス
であり、即ち、
【０１４４】
【数６４】 ★
【０１４５】ここでｎf は測定フレームの総数であり、
ｎpixel は超解像度情景の評価の超解像度点の総数であ
る。
ｎpixel は超解像度情景の評価の超解像度点の総数であ
る。
【０１４６】情景が与えられた全体の測定に対する条件
付き確率を有する自己一貫の超解像度方法は、情景Ｓに
対する評価値を求め、これは回転開口測定の完全な組が
与えられる情景の条件付き確率を最大にし、全ての回転
開口測定の和が与えられる情景の条件付き確率を最大に
し、即ち、同時にｐ（Ｓ｜Ｇ）とｐ（Ｓ｜Ｇtot ）を最
大にするＳの解が求められる。一般的な分布では、両者
の条件を満たす極値の解は可能ではないが、以下のセク
ションで説明する手順および統計的な必要条件は非線形
の１組の方程式に関する解を許容する。
付き確率を有する自己一貫の超解像度方法は、情景Ｓに
対する評価値を求め、これは回転開口測定の完全な組が
与えられる情景の条件付き確率を最大にし、全ての回転
開口測定の和が与えられる情景の条件付き確率を最大に
し、即ち、同時にｐ（Ｓ｜Ｇ）とｐ（Ｓ｜Ｇtot ）を最
大にするＳの解が求められる。一般的な分布では、両者
の条件を満たす極値の解は可能ではないが、以下のセク
ションで説明する手順および統計的な必要条件は非線形
の１組の方程式に関する解を許容する。
【０１４７】自己一貫の要求は個々の検出器測定の平均
値を仮定することにより組入れられ、回転開口測定の和
の合計の平均値は雑音のない組の測定に対応し、即ち、
値を仮定することにより組入れられ、回転開口測定の和
の合計の平均値は雑音のない組の測定に対応し、即ち、
【０１４８】
【数６５】 ★
【０１４９】↑と↓は超解像度と“測定”座標空間グリ
ッドを示す。
ッドを示す。
【０１５０】画像センサ測定は情景から伝播する光子の
検出に対応し、情景の評価値は常に正である。それ故、
付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０， （３４）であり、これは前述の超解像
度アルゴリズムにより暗黙的に満たされる。
検出に対応し、情景の評価値は常に正である。それ故、
付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０， （３４）であり、これは前述の超解像
度アルゴリズムにより暗黙的に満たされる。
【０１５１】対数は単調な関数であるので、確率密度の
最大値の決定はｌｎ［ｐ（ＳＩＧ）］とｌｎ［ｐ（ＳＩ
Ｇtot ）］の確率密度の最大値を決定することに等し
い。対数をバイエルの定理に適用すると、次式の最大値
が求められる。
最大値の決定はｌｎ［ｐ（ＳＩＧ）］とｌｎ［ｐ（ＳＩ
Ｇtot ）］の確率密度の最大値を決定することに等し
い。対数をバイエルの定理に適用すると、次式の最大値
が求められる。
【０１５２】
【数６６】 ★
【０１５３】統計的に独立したフレーム測定に対して、
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
【０１５４】
【数６７】 ★
【０１５５】同様に、統計的に独立した検出器測定に対
して、情景が与えられるフレーム測定の発生の条件付き
確率は情景で条件付けされる個々の画素確率密度の積と
して表されることができる。
して、情景が与えられるフレーム測定の発生の条件付き
確率は情景で条件付けされる個々の画素確率密度の積と
して表されることができる。
【０１５６】
【数６８】 ★
【０１５７】全体の測定の条件付き確率密度はそれ故、
情景について条件付けされる画素とフレーム測定確率の
積により与えられる。
情景について条件付けされる画素とフレーム測定確率の
積により与えられる。
【０１５８】
【数６９】 ★
【０１５９】情景放射または各画素素子に対する光子の
反射が統計的に独立していると仮定すると、一次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
反射が統計的に独立していると仮定すると、一次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
【０１６０】
【数７０】 ★
【０１６１】ソースの光子変動により左右される情景統
計では、情景画素素子の確率密度関数は次式のように仮
定される。
計では、情景画素素子の確率密度関数は次式のように仮
定される。
【０１６２】
【数７１】 ★ここで／Ｓ（ｋ↑）はｋ↓番目の投影された“画素”
の平均値である。
の平均値である。
【０１６３】個々の検出器測定もポアッソンランダムプ
ロセスであると仮定すると、個々の検出器測定確率密度
関数は次式のようになることが示唆される。
ロセスであると仮定すると、個々の検出器測定確率密度
関数は次式のようになることが示唆される。
【０１６４】
【数７２】 ★ｍ番目のフレーム測定ｊ↓番目の“画素”の平均値を
置換すると、
置換すると、
【０１６５】
【数７３】 ★この式は情景を与える検出器測定の確率の式を導出す
る。
る。
【０１６６】
【数７４】 ★
【０１６７】統計的に独立したポアッソンランダム変数
の和もポアッソンランダム変数であるので、合計された
全ての回転開口検出器確率の全体はポアッソンランダム
変数であり、次式により与えられる。
の和もポアッソンランダム変数であるので、合計された
全ての回転開口検出器確率の全体はポアッソンランダム
変数であり、次式により与えられる。
【０１６８】
【数７５】 ★合計された回転開口測定の全体の平均値は次式のよう
になり、
になり、
【０１６９】
【数７６】 ★これをポアッソン確率密度に代入すると、所定のＳが
発生するＧtot の条件付き確率が得られる。
発生するＧtot の条件付き確率が得られる。
【０１７０】
【数７７】 ★
【０１７１】積の対数は対数の和であるので、情景で条
件付けされた測定の対数は以下のようになる。
件付けされた測定の対数は以下のようになる。
【０１７２】
【数７８】 ★
【０１７３】同様に、情景確率密度の対数は以下のよう
になる。
になる。
【０１７４】
【数７９】 ★
【０１７５】先の式を情景が与えられる１組の情景測定
に対する条件付き確率に代入すると次式が得られる。
に対する条件付き確率に代入すると次式が得られる。
【０１７６】
【数８０】 ★
【０１７７】ｐ（Ｓ｜Ｇtot ）の対数の決定は情景が与
えられる合計された全体の測定の条件付き確率の対数を
決定することに依存する。
えられる合計された全体の測定の条件付き確率の対数を
決定することに依存する。
【０１７８】
【数８１】 ★
【０１７９】条件付き確率の関係に対してバイエルの法
則へ代入すると、次式が得られる。
則へ代入すると、次式が得られる。
【０１８０】
【数８２】 ★
【０１８１】約５０を越える光子をカウントした場合、
スターリング近似である。
スターリング近似である。
【０１８２】ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘの式は計
算手順を簡単にするために使用される。問題の２つの条
件付き確率に適用されるスターリング概算は次式を導
く。
算手順を簡単にするために使用される。問題の２つの条
件付き確率に適用されるスターリング概算は次式を導
く。
【０１８３】
【数８３】 ★
【０１８４】所望の情景画素素子Ｓ（ｌ↑）に関して適
切な確率の対数を微分することにより、確率を最大にす
る情景の解を要求する極値方程式が得られる。微分によ
って次式が得られる。
切な確率の対数を微分することにより、確率を最大にす
る情景の解を要求する極値方程式が得られる。微分によ
って次式が得られる。
【０１８５】
【数８４】 ★
【０１８６】クロネッカー（Kronecker ）のデルタ関数
指標積の合計を計算することにより式を簡単にすると、
指標積の合計を計算することにより式を簡単にすると、
【０１８７】
【数８５】 ★
【０１８８】測定が与えられる情景確率の対数の導関数
の設定に関連する１組の式を以下示す。
の設定に関連する１組の式を以下示す。
【０１８９】
【数８６】 ★
【０１９０】Ｓ（ｌ↑）を解くことによって、１組の結
合された非線形の式が得られる。
合された非線形の式が得られる。
【０１９１】
【数８７】 ★
【０１９２】指数関数化によって次式が得られる。
【０１９３】
【数８８】 ★
【０１９４】合計された全体の測定が与えられる情景確
率の対数の導関数を設定することに関する１組の式を以
下示す。
率の対数の導関数を設定することに関する１組の式を以
下示す。
【０１９５】
【数８９】 ★
【０１９６】Ｓ（ｌ↑）の対数を解くと、次の１組の結
合された非線形の式が得られる。
合された非線形の式が得られる。
【０１９７】
【数９０】 ★
【０１９８】指数関数化によって次式が得られる。
【０１９９】
【数９１】 ★
【０２００】２つの組の式（３５）、（３６）はＳ（ｌ
↑）または／Ｓ（ｌ↑）の評価プロセスを公式化するた
めに同時に解かれることができる。
↑）または／Ｓ（ｌ↑）の評価プロセスを公式化するた
めに同時に解かれることができる。
【０２０１】以上説明した超スピン開口の実施形態は最
大事後評価技術を適用する。超スピン開口プロセスに対
する別の方法は最大尤度評価と通常呼ばれるバイエルの
評価方法を使用する。最大尤度評価は目標が与えられる
測定の条件付き確率を最大にする未知の目標の値を求め
る。即ち、目標の最大尤度評価は１組の観察された回転
開口センサ測定全体に導かれる可能性が最も高い目標で
ある。
大事後評価技術を適用する。超スピン開口プロセスに対
する別の方法は最大尤度評価と通常呼ばれるバイエルの
評価方法を使用する。最大尤度評価は目標が与えられる
測定の条件付き確率を最大にする未知の目標の値を求め
る。即ち、目標の最大尤度評価は１組の観察された回転
開口センサ測定全体に導かれる可能性が最も高い目標で
ある。
【０２０２】前述したように、Ｇは全測定マトリックス
であり、これは個々のフレーム測定マトリックスからな
るブロック列マトリックスであり、以下に示す。
であり、これは個々のフレーム測定マトリックスからな
るブロック列マトリックスであり、以下に示す。
【０２０３】
【数９２】 ★ここでｎf は捕捉されるフレームの総数である。Ｓは
ランダム情景のｎf 実体に関するブロック列マトリック
スである。
ランダム情景のｎf 実体に関するブロック列マトリック
スである。
【０２０４】
【数９３】 ★
【０２０５】情景Ｓがランダムフィールドであるとする
と、情景平均値の最大尤度評価が計算される。最大尤度
評価は情景平均／Ｓの値であり、これは尤度関数Ｐ（Ｇ
｜／Ｓ）を最大にする。
と、情景平均値の最大尤度評価が計算される。最大尤度
評価は情景平均／Ｓの値であり、これは尤度関数Ｐ（Ｇ
｜／Ｓ）を最大にする。
【０２０６】統計的に独立したフレーム測定に対して、
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
【０２０７】
【数９４】 ★
【０２０８】同様に、統計的に独立した検出器測定で
は、情景が与えられるフレーム発生の条件付き確率は情
景について条件付けされた個々の画素確率密度の積とし
て表されることができる。
は、情景が与えられるフレーム発生の条件付き確率は情
景について条件付けされた個々の画素確率密度の積とし
て表されることができる。
【０２０９】
【数９５】 ★
【０２１０】全体の測定条件付き確率密度はそれ故、情
景について条件付けされた画素とフレーム測定確率の積
により与えられる。
景について条件付けされた画素とフレーム測定確率の積
により与えられる。
【０２１１】
【数９６】 ★
【０２１２】個々の検出器測定がポアッソンプロセスで
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式の
ように表される。
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式の
ように表される。
【０２１３】
【数９７】 ★
【０２１４】条件付き確率密度を最大にする情景を発見
することは、確率密度の対数を最大にする情景を発見す
ることに等しいので、次式を最大にする／Ｓの解が求め
られる。
することは、確率密度の対数を最大にする情景を発見す
ることに等しいので、次式を最大にする／Ｓの解が求め
られる。
【０２１５】
【数９８】 ★積の対数が対数の和であることを認識すると、／Ｓが
与えられる測定マトリックスＧの確率は以下のようにな
る。
与えられる測定マトリックスＧの確率は以下のようにな
る。
【０２１６】
【数９９】 ★
【０２１７】式（４３）を式（４２）に代入すると、次
式が得られる。
式が得られる。
【０２１８】
【数１００】 ★条件付き確率を最大にする／Ｓ（ｌ）値を決定するた
め、ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／Ｓ）］の導関数がゼロになる値／
Ｓ（ｌ）が要求される。ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／Ｓ）］の導関
数は次式により与えられる。
め、ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／Ｓ）］の導関数がゼロになる値／
Ｓ（ｌ）が要求される。ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／Ｓ）］の導関
数は次式により与えられる。
【０２１９】
【数１０１】 ★
【０２２０】導関数をゼロに設定すると、／Ｓを解く非
線形の式が得られる。
線形の式が得られる。
【０２２１】
【数１０２】 ★
【０２２２】光学システムの特性を保存する光子によ
り、ほとんどの構成例では、式の左側はｎf に合計され
る。ピカールの技術を適用するため、式（４４）の各側
は／Ｓ（ｌ）により乗算され、評価は次式のように反復
して形成される。
り、ほとんどの構成例では、式の左側はｎf に合計され
る。ピカールの技術を適用するため、式（４４）の各側
は／Ｓ（ｌ）により乗算され、評価は次式のように反復
して形成される。
【０２２３】
【数１０３】 ★ここで上付き文字ｎは反復数を示している。
【０２２４】超スピン開口の最大尤度評価を計算するこ
の方法は予期最大アルゴリズムである。予期最大アルゴ
リズムは情景平均の最大尤度評価へ集中する。
の方法は予期最大アルゴリズムである。予期最大アルゴ
リズムは情景平均の最大尤度評価へ集中する。
【０２２５】以上説明したアルゴリズム手順の各反復で
は、乗算の補正係数はｎf 回転開口測定の全体の組から
計算される。反復予期最大アルゴリズムは最大尤度評価
を計算するために使用されてもよい。反復アルゴリズム
は個々に各フレームに基づく評価値を更新し、それによ
って最大尤度評価を決定する計算上の必要性をなくす。
は、乗算の補正係数はｎf 回転開口測定の全体の組から
計算される。反復予期最大アルゴリズムは最大尤度評価
を計算するために使用されてもよい。反復アルゴリズム
は個々に各フレームに基づく評価値を更新し、それによ
って最大尤度評価を決定する計算上の必要性をなくす。
【０２２６】予期される最大アルゴリズムの反復形態
は、超スピン開口に適用するためTitterington氏による
文献Journal of the Royal Statistical Society-B、46
巻、No.2、257 〜267 頁、1984年により展開された方法
に発展される。以下の反復的予期最大アルゴリズムはｎ
＝０，１，…，、ｍ＝０，１，…，Ｎf −１、ｌ＝１，
２，…，Ｎpixel で得られる。
は、超スピン開口に適用するためTitterington氏による
文献Journal of the Royal Statistical Society-B、46
巻、No.2、257 〜267 頁、1984年により展開された方法
に発展される。以下の反復的予期最大アルゴリズムはｎ
＝０，１，…，、ｍ＝０，１，…，Ｎf −１、ｌ＝１，
２，…，Ｎpixel で得られる。
【０２２７】
【数１０４】 ★
【０２２８】この反復的な予期される最大アルゴリズム
は先に説明した方法を用いて初期化されるか、情景の平
均評価の各素子を回転開口フレームの光子の平均数に基
づいて一定値に初期化される。
は先に説明した方法を用いて初期化されるか、情景の平
均評価の各素子を回転開口フレームの光子の平均数に基
づいて一定値に初期化される。
【０２２９】
【数１０５】 ★
【０２３０】前述の超スピン開口の実施形態は未知の情
景を評価するための２つの広い解決方法、即ち最大事後
評価と、最大尤度評価を含む。最大事後評価のカテゴリ
ー内には４つの実施形態が開示されており、それらは、
情景の現在の評価に等しい情景平均を評価することによ
り情景平均／Ｓ（ｌ）が特別な方法で評価される最大事
後方法と、サンプル統計を用いて情景平均／Ｓ（ｌ）が
評価され、情景Ｓq （ｌ）の各実体を評価するための反
復アルゴリズムを生じ、それに続いてサンプル平均の再
評価が行われる最大事後方法と、単一の確率密度関数が
測定と１組の測定された回転開口フレームの総光子とで
公式化される最大事後方法と、別々の確率密度関数が１
組の測定された回転開口フレームの総光子で公式化さ
れ、それに続いて２つの組の非線形の式を同時的に解く
最大事後方法とを含んでいる。
景を評価するための２つの広い解決方法、即ち最大事後
評価と、最大尤度評価を含む。最大事後評価のカテゴリ
ー内には４つの実施形態が開示されており、それらは、
情景の現在の評価に等しい情景平均を評価することによ
り情景平均／Ｓ（ｌ）が特別な方法で評価される最大事
後方法と、サンプル統計を用いて情景平均／Ｓ（ｌ）が
評価され、情景Ｓq （ｌ）の各実体を評価するための反
復アルゴリズムを生じ、それに続いてサンプル平均の再
評価が行われる最大事後方法と、単一の確率密度関数が
測定と１組の測定された回転開口フレームの総光子とで
公式化される最大事後方法と、別々の確率密度関数が１
組の測定された回転開口フレームの総光子で公式化さ
れ、それに続いて２つの組の非線形の式を同時的に解く
最大事後方法とを含んでいる。
【０２３１】最大尤度評価のカテゴリー内では２つの実
施形態が説明されている。第１の実施形態は情景の全体
平均／Ｓ（ｌ）の評価を形成するために１組の測定され
た回転開口フレームを使用し、ここでは回転開口フレー
ムの組全体は評価のそれぞれの更新で使用される。第２
の最大尤度実施例では、反復的アルゴリズムが使用さ
れ、ここでは情景の全体平均は、一度に１つの回転開口
フレーム測定を用いて更新される。各最大尤度実施形態
は予期最大手順であり、それ故ピカール反復が最大尤度
評価へ集中することを保証する。
施形態が説明されている。第１の実施形態は情景の全体
平均／Ｓ（ｌ）の評価を形成するために１組の測定され
た回転開口フレームを使用し、ここでは回転開口フレー
ムの組全体は評価のそれぞれの更新で使用される。第２
の最大尤度実施例では、反復的アルゴリズムが使用さ
れ、ここでは情景の全体平均は、一度に１つの回転開口
フレーム測定を用いて更新される。各最大尤度実施形態
は予期最大手順であり、それ故ピカール反復が最大尤度
評価へ集中することを保証する。
【０２３２】説明を完全にするため、図１７は放射状の
試験パターンの超解像度の画像を生成するために使用さ
れる超スピン開口合成方法30の実施結果を示している。
図１８は超スピン開口合成動作の例を示している。動作
の定量的測定は目標の既知の基準パワースペクトルと超
解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を決定
することにより得られる。図１９は真の情景が水平バー
ターゲットである超スピン開口合成の例を示している。
動作の定量的測定は物体の既知の基準パワースペクトル
と超解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を
決定することにより発見される。
試験パターンの超解像度の画像を生成するために使用さ
れる超スピン開口合成方法30の実施結果を示している。
図１８は超スピン開口合成動作の例を示している。動作
の定量的測定は目標の既知の基準パワースペクトルと超
解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を決定
することにより得られる。図１９は真の情景が水平バー
ターゲットである超スピン開口合成の例を示している。
動作の定量的測定は物体の既知の基準パワースペクトル
と超解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を
決定することにより発見される。
【０２３３】以上、回転ストリップ（部分的）開口画像
放射線センサ装置と、複数の回転ストリップ開口画像測
定からの超解像度情景評価を合成する方法を説明した。
所望の実施形態は本発明の原理の応用を表した多数の特
定の実施形態のうちの数例にすぎないことが理解されよ
う。明らかに、多数のおよび他の装置が本発明の技術範
囲を逸脱することなく当業者により容易に行われること
ができる。
放射線センサ装置と、複数の回転ストリップ開口画像測
定からの超解像度情景評価を合成する方法を説明した。
所望の実施形態は本発明の原理の応用を表した多数の特
定の実施形態のうちの数例にすぎないことが理解されよ
う。明らかに、多数のおよび他の装置が本発明の技術範
囲を逸脱することなく当業者により容易に行われること
ができる。
【図１】本発明の原理による回転開口画像放射線センサ
システムの概略図。
システムの概略図。
【図２】本発明の原理によるシステムおよび方法の第１
の実施形態の概略図。
の実施形態の概略図。
【図３】本発明の第２の実施形態の概略図。
【図４】本発明の第３の実施形態の概略図。
【図５】本発明の第４の実施形態の概略図。
【図６】本発明の第５の実施形態の概略図。
【図７】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理方
法の実施形態の概略図。
法の実施形態の概略図。
【図８】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理方
法の実施形態の概略図。
法の実施形態の概略図。
【図９】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理方
法の別の実施形態の概略図。
法の別の実施形態の概略図。
【図１０】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理
方法の別の実施形態の概略図。
方法の別の実施形態の概略図。
【図１１】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１２】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１３】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１４】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１５】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１６】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１７】試験パターンに関する本発明を用いた試験結
果の図。
果の図。
【図１８】別の試験パターンに関する本発明を用いた試
験結果の図。
験結果の図。
【図１９】さらに別の試験パターンに関する本発明を用
いた試験結果の図。
いた試験結果の図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年４月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 回転ストリップ開口映像測定を使
用する超解像度全円形開口情景合成
用する超解像度全円形開口情景合成
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転開口放射線測
定装置および放射線検出方法に関し、特に、合成された
超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像の測定か
ら評価される回転ストリップ（部分的）開口映像生成用
放射線測定装置および方法に関する。
定装置および放射線検出方法に関し、特に、合成された
超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像の測定か
ら評価される回転ストリップ（部分的）開口映像生成用
放射線測定装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間で使用するプラットホームから
高解像度の映像を得るために、例えば通常のセンサ技術
では大型で、重く、展開可能な光学システムの能動制御
装置を使用している。要求される使命および１次反射鏡
の大きさに応じて、センサを構成する全ての光学素子の
位置、傾斜、形状、および整列の制御のために１次反射
鏡セグメントの周期的な位置および傾斜の制御が行われ
る。
高解像度の映像を得るために、例えば通常のセンサ技術
では大型で、重く、展開可能な光学システムの能動制御
装置を使用している。要求される使命および１次反射鏡
の大きさに応じて、センサを構成する全ての光学素子の
位置、傾斜、形状、および整列の制御のために１次反射
鏡セグメントの周期的な位置および傾斜の制御が行われ
る。
【０００３】本発明と同じ解像度を有する全開口システ
ムは比較的大きい開口面積のために多量の集光能力を有
している。しかしながら、軌道上に数十メートルの直径
の開口を配置するためには、本発明と競合する全開口シ
ステムは次のようなことが必要になる。すなわち光学シ
ステムの直径が宇宙船の発射装置の直径よりも大きくな
るとセグメント化された光学表面および折畳まれた支持
構造が必要になる。また、重量を節減するために薄い変
形可能な反射鏡が使用される場合には複雑で潜在的に高
い帯域幅の適応光学技術が必要である。さらに、位相ア
レイとして構成される場合には複雑な位置および瞳孔整
合制御が要求される。それ故、全開口システムは本発明
と比較して比較的重く、コストが高く、また高い技術的
リスクを有している。
ムは比較的大きい開口面積のために多量の集光能力を有
している。しかしながら、軌道上に数十メートルの直径
の開口を配置するためには、本発明と競合する全開口シ
ステムは次のようなことが必要になる。すなわち光学シ
ステムの直径が宇宙船の発射装置の直径よりも大きくな
るとセグメント化された光学表面および折畳まれた支持
構造が必要になる。また、重量を節減するために薄い変
形可能な反射鏡が使用される場合には複雑で潜在的に高
い帯域幅の適応光学技術が必要である。さらに、位相ア
レイとして構成される場合には複雑な位置および瞳孔整
合制御が要求される。それ故、全開口システムは本発明
と比較して比較的重く、コストが高く、また高い技術的
リスクを有している。
【０００４】本発明に関係する従来技術は米国特許第５
２４３３５１号明細書に記載されており、スピンＡｐシ
ステムと呼ばれている。スピンＡｐシステムと本発明の
方法（超スピンＡｐシステムと呼ぶ）との共通性は、映
像の合成または情景の評価のために時間的に整合したス
トリップ開口を使用する点にある。
２４３３５１号明細書に記載されており、スピンＡｐシ
ステムと呼ばれている。スピンＡｐシステムと本発明の
方法（超スピンＡｐシステムと呼ぶ）との共通性は、映
像の合成または情景の評価のために時間的に整合したス
トリップ開口を使用する点にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、合成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開
口映像測定から評価される回転ストリップ開口映像放射
線測定装置および測定方法を提供することである。
は、合成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開
口映像測定から評価される回転ストリップ開口映像放射
線測定装置および測定方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の、およびその他の
目的を達成するために、本発明の１形態においては、合
成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像
測定から評価される回転ストリップ開口映像放射線測定
装置および測定方法が提供される。ここで使用される超
解像度とは開口を限定している空間周波数カットオフよ
り大きい空間周波数に対して情景情報を正確に評価する
能力を言う。特にここに記載したセンサシステムおよび
データ処理方法に対して、超解像度とはストリップ開口
システムの光学的カットオフを越えて評価された情景の
情報内容を拡張すること、および／または回転する開口
の形状と関係する最大の相関長に等しい半径を有する等
価全円形開口の光学的カットオフを越えて拡張すること
を意味する。表現“ストリップ開口”は米国特許第５２
４３３５１号明細書に記載されたような一般的な開口形
状を意味するものである。
目的を達成するために、本発明の１形態においては、合
成された超解像度情景が複数の回転ストリップ開口映像
測定から評価される回転ストリップ開口映像放射線測定
装置および測定方法が提供される。ここで使用される超
解像度とは開口を限定している空間周波数カットオフよ
り大きい空間周波数に対して情景情報を正確に評価する
能力を言う。特にここに記載したセンサシステムおよび
データ処理方法に対して、超解像度とはストリップ開口
システムの光学的カットオフを越えて評価された情景の
情報内容を拡張すること、および／または回転する開口
の形状と関係する最大の相関長に等しい半径を有する等
価全円形開口の光学的カットオフを越えて拡張すること
を意味する。表現“ストリップ開口”は米国特許第５２
４３３５１号明細書に記載されたような一般的な開口形
状を意味するものである。
【０００７】本発明のシステムは時間的に連続する、或
いは順次の映像を生成する回転ストリップ開口望遠鏡を
備えている。回転ストリップ開口望遠鏡は典型的に回転
ストリップ開口１次反射器および２次反射器を備えてい
る。２次元の検出器アレイが設けられて望遠鏡の焦点平
面に位置する映像を検出する。回転補償装置が設けられ
て、アレイの検出器の積分時間中の回転により軌跡が描
かれるのを阻止するために使用されている。信号プロセ
ッサが設けられて、望遠鏡の光学軸を中心としてストリ
ップ開口が回転するとき望遠鏡により映像の形成された
目標の情景の複数の映像フレームを記録し、回転するス
トリップ開口の空間周波数カットオフより大きい空間周
波数、および／または回転開口システムの全円形開口の
光学的カットオフを越える記録された映像から観察され
た情景の超解像度評価を合成する。
いは順次の映像を生成する回転ストリップ開口望遠鏡を
備えている。回転ストリップ開口望遠鏡は典型的に回転
ストリップ開口１次反射器および２次反射器を備えてい
る。２次元の検出器アレイが設けられて望遠鏡の焦点平
面に位置する映像を検出する。回転補償装置が設けられ
て、アレイの検出器の積分時間中の回転により軌跡が描
かれるのを阻止するために使用されている。信号プロセ
ッサが設けられて、望遠鏡の光学軸を中心としてストリ
ップ開口が回転するとき望遠鏡により映像の形成された
目標の情景の複数の映像フレームを記録し、回転するス
トリップ開口の空間周波数カットオフより大きい空間周
波数、および／または回転開口システムの全円形開口の
光学的カットオフを越える記録された映像から観察され
た情景の超解像度評価を合成する。
【０００８】したがって、本発明は、複数の回転ストリ
ップ開口映像測定からの超解像度放射線測定情景評価を
合成する回転ストリップ（部分的）開口映像放射線測定
装置を提供する。本発明はしたがって、同じ重量の従来
のスピンＡｐシステムと比較したとき、或いは同じ重量
の従来の全開口システムと比較したとき、改善された高
い解像度の映像を提供する。
ップ開口映像測定からの超解像度放射線測定情景評価を
合成する回転ストリップ（部分的）開口映像放射線測定
装置を提供する。本発明はしたがって、同じ重量の従来
のスピンＡｐシステムと比較したとき、或いは同じ重量
の従来の全開口システムと比較したとき、改善された高
い解像度の映像を提供する。
【０００９】上述の説明を要約すると、本発明のセンサ
およびプロセッサによって行われる合成処理の１実施形
態は以下のとおりである。望遠鏡の光学軸を中心として
ストリップ開口が回転するとき、次のような動作が行わ
れる。回転補償装置は検出器の積分時間中逆回転してそ
れによって時間的に静止している映像が与えられる。映
像フレームは記録され、保存される。回転する（情景に
対して）検出器アレイ構造が選択されるならば、捕捉さ
れたフレームは座標変換され、（超解像度ではない）合
成された映像の基準グリッドに補間される。データはフ
ーリエ変換され、記憶される。新しいフレームは記録お
よび保存される。ランダムな照準線エラーにより記録さ
れたデータのフレーム毎の不整合の評価が得られる。ス
トリップ開口映像またはフーリエ変換は照準線エラーに
対して補正され、記憶される。上述のステップは各スト
リップ開口映像フレームに対して順次反復され、或いは
フレームは順次捕捉され、記憶され、その後グローバル
な照準線の評価がフレームを整合するために決定され
る。
およびプロセッサによって行われる合成処理の１実施形
態は以下のとおりである。望遠鏡の光学軸を中心として
ストリップ開口が回転するとき、次のような動作が行わ
れる。回転補償装置は検出器の積分時間中逆回転してそ
れによって時間的に静止している映像が与えられる。映
像フレームは記録され、保存される。回転する（情景に
対して）検出器アレイ構造が選択されるならば、捕捉さ
れたフレームは座標変換され、（超解像度ではない）合
成された映像の基準グリッドに補間される。データはフ
ーリエ変換され、記憶される。新しいフレームは記録お
よび保存される。ランダムな照準線エラーにより記録さ
れたデータのフレーム毎の不整合の評価が得られる。ス
トリップ開口映像またはフーリエ変換は照準線エラーに
対して補正され、記憶される。上述のステップは各スト
リップ開口映像フレームに対して順次反復され、或いは
フレームは順次捕捉され、記憶され、その後グローバル
な照準線の評価がフレームを整合するために決定され
る。
【００１０】個々のストリップ開口フレームが整合され
たならば、超解像度合成処理が監視される。超解像度合
成処理の１実施形態では以下のようなステップが行われ
る。通過帯域拡張の所望の量は合成された超解像度映像
に対するサンプル間隔を決定するために使用される。座
標系および超解像度映像と関連する空間グリッドは高い
解像度または超解像度グリッドと呼ばれる。超解像度合
成映像の最初の評価および高解像度グリッドにおける超
解像度映像の平均値が決定される。超解像度映像に対す
る最初の評価はデータに接近するスピンＡｐ処理を適用
し、低雑音サンプルを得るためにローパス空間周波数フ
ィルタ処理を行い、全開口伝達関数に対して補償し、画
素複製により超解像度グリッドに評価を拡張することに
よって得られることができる。超解像度映像の平均値に
対する最初の評価は同様の方法で得ることができる。
たならば、超解像度合成処理が監視される。超解像度合
成処理の１実施形態では以下のようなステップが行われ
る。通過帯域拡張の所望の量は合成された超解像度映像
に対するサンプル間隔を決定するために使用される。座
標系および超解像度映像と関連する空間グリッドは高い
解像度または超解像度グリッドと呼ばれる。超解像度合
成映像の最初の評価および高解像度グリッドにおける超
解像度映像の平均値が決定される。超解像度映像に対す
る最初の評価はデータに接近するスピンＡｐ処理を適用
し、低雑音サンプルを得るためにローパス空間周波数フ
ィルタ処理を行い、全開口伝達関数に対して補償し、画
素複製により超解像度グリッドに評価を拡張することに
よって得られることができる。超解像度映像の平均値に
対する最初の評価は同様の方法で得ることができる。
【００１１】一度開始点が設定されると非線形超解像度
および相互作用超解像度技術が現在の評価の非線形関数
と超解像度情景の現在の評価との積を形成することによ
り超解像度情景の次の評価が形成される。非線形関数は
測定されたフレームの数ニヨッテスケールされた複数の
回転測定の指数積である。指数の論点は測定、ストリッ
プ開口センサの応答関数、および現在の超解像度情景評
価の関数である。各回転位置に関連する指数の論点は補
助関数により特定の回転位置に対する反射されたストリ
ップ開口の応答関数のコンボリューションを実行するこ
とによって得られる。補助関数発生の１素子は、特定の
回転位置に対するストリップ開口の空間応答関数を有す
る超解像度情景の現在の評価のコンボリューションによ
り画素測定を分割することからなる。
および相互作用超解像度技術が現在の評価の非線形関数
と超解像度情景の現在の評価との積を形成することによ
り超解像度情景の次の評価が形成される。非線形関数は
測定されたフレームの数ニヨッテスケールされた複数の
回転測定の指数積である。指数の論点は測定、ストリッ
プ開口センサの応答関数、および現在の超解像度情景評
価の関数である。各回転位置に関連する指数の論点は補
助関数により特定の回転位置に対する反射されたストリ
ップ開口の応答関数のコンボリューションを実行するこ
とによって得られる。補助関数発生の１素子は、特定の
回転位置に対するストリップ開口の空間応答関数を有す
る超解像度情景の現在の評価のコンボリューションによ
り画素測定を分割することからなる。
【００１２】本発明の放射線センサシステムおよび映像
合成処理方法は特定の使命の要求および技術的妥協に依
存するから、放射線センサシステムおよび映像合成処理
方法は、フレーム間の照準線のランダムおよび／または
系統的なドリフトを補償する手段、およびイソプラナテ
ィック光学系の点の広がる作用、映像の運動および検出
器の有限の電子的帯域幅によるフィールド点と関係のな
い映像の軌跡、映像の補償されない回転運動により生じ
たフィールド点と関係する映像の軌跡のような、過去お
よび後の知識によるエラー源を補償する手段を具備する
こともできる。情景構造に関する仮定を実効するための
マルコフ（Ｍarkov ）ランダムフィールドの使用、全エ
ネルギ測定基準の使用、別の条件確率密度関数の使用の
ような過去および後の知識を伴うことにより、前述の説
明した処理技術の率直な変形が得られる。本発明のシス
テムおよび方法において使用される補償技術の性能は過
去および後の知識の正確度および実効信号対雑音比に依
存する。
合成処理方法は特定の使命の要求および技術的妥協に依
存するから、放射線センサシステムおよび映像合成処理
方法は、フレーム間の照準線のランダムおよび／または
系統的なドリフトを補償する手段、およびイソプラナテ
ィック光学系の点の広がる作用、映像の運動および検出
器の有限の電子的帯域幅によるフィールド点と関係のな
い映像の軌跡、映像の補償されない回転運動により生じ
たフィールド点と関係する映像の軌跡のような、過去お
よび後の知識によるエラー源を補償する手段を具備する
こともできる。情景構造に関する仮定を実効するための
マルコフ（Ｍarkov ）ランダムフィールドの使用、全エ
ネルギ測定基準の使用、別の条件確率密度関数の使用の
ような過去および後の知識を伴うことにより、前述の説
明した処理技術の率直な変形が得られる。本発明のシス
テムおよび方法において使用される補償技術の性能は過
去および後の知識の正確度および実効信号対雑音比に依
存する。
【００１３】本発明のシステムおよび方法は、回転スト
リップ開口を備えた光学系から超解像度映像を提供する
ことのできる回転開口形式の改良された宇宙船搭載光学
映像センサおよび処理構造を提供する。本発明の映像測
定および合成手順は、リスクが低く、コストが安く、軽
量で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用と
して複雑で大きい開口の適応光学系を展開するのに比較
して簡単な展開構造を与える利点がある。
リップ開口を備えた光学系から超解像度映像を提供する
ことのできる回転開口形式の改良された宇宙船搭載光学
映像センサおよび処理構造を提供する。本発明の映像測
定および合成手順は、リスクが低く、コストが安く、軽
量で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用と
して複雑で大きい開口の適応光学系を展開するのに比較
して簡単な展開構造を与える利点がある。
【００１４】本発明のシステムおよび方法は、特に望遠
鏡の重量がペイロードの重量の大きい割合を占めている
場合に衛星軌道から高い解像度の映像を提供する。衛星
の発射のコストは主として軌道中の重量の関数である。
動作システムの状態に応じて、所定の許容可能な望遠鏡
の重量に対して、本発明は従来のスピンＡｐシステムよ
り５０％まで解像度を増加させることができる。本発明
は高解像度（大きい開口と等価）の宇宙船搭載観察装置
としてそのようなシステムで使用されることができる。
鏡の重量がペイロードの重量の大きい割合を占めている
場合に衛星軌道から高い解像度の映像を提供する。衛星
の発射のコストは主として軌道中の重量の関数である。
動作システムの状態に応じて、所定の許容可能な望遠鏡
の重量に対して、本発明は従来のスピンＡｐシステムよ
り５０％まで解像度を増加させることができる。本発明
は高解像度（大きい開口と等価）の宇宙船搭載観察装置
としてそのようなシステムで使用されることができる。
【００１５】本発明の超スピンＡｐシステムは利用でき
る測定の使用により全開口映像を生成し、ストリップ開
口と関連した最大の相関長と関連した空間周波数カット
オフを越えた、すなわち、等価なスピンＡｐシステム
（帯域制限されている）の合成全開口空間周波数カット
オフを越えた空間周波数カットオフを有する。本発明の
超スピンＡｐシステムは最大の相関長を有するスピンＡ
ｐシステムから発生された映像を表示する。それ故所定
の実効合成開口寸法に対する低いペイロード重量が得ら
れる変形されたスピンＡｐ映像処理方法が得られる利点
がある。さらに、リスクが低く、コストが安く、軽量
で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用とし
て複雑で大きい全円形開口の適応光学系を展開するもの
（または位相アレイ）のに比較して簡単な展開構造を与
える利点がある。さらに、超解像度評価技術はストリッ
プ開口の通過帯域の外側の情景情報の評価を可能にする
から、超スピンＡｐ処理手順はより少ない回転サンプル
によるスピンＡｐと同じ合成映像品質を提供することが
できる。
る測定の使用により全開口映像を生成し、ストリップ開
口と関連した最大の相関長と関連した空間周波数カット
オフを越えた、すなわち、等価なスピンＡｐシステム
（帯域制限されている）の合成全開口空間周波数カット
オフを越えた空間周波数カットオフを有する。本発明の
超スピンＡｐシステムは最大の相関長を有するスピンＡ
ｐシステムから発生された映像を表示する。それ故所定
の実効合成開口寸法に対する低いペイロード重量が得ら
れる変形されたスピンＡｐ映像処理方法が得られる利点
がある。さらに、リスクが低く、コストが安く、軽量
で、製造が簡単であり、また宇宙船搭載映像装置用とし
て複雑で大きい全円形開口の適応光学系を展開するもの
（または位相アレイ）のに比較して簡単な展開構造を与
える利点がある。さらに、超解像度評価技術はストリッ
プ開口の通過帯域の外側の情景情報の評価を可能にする
から、超スピンＡｐ処理手順はより少ない回転サンプル
によるスピンＡｐと同じ合成映像品質を提供することが
できる。
【００１６】本発明の種々の特徴および利点は、添付図
面に関連した以下の詳細な説明に関して一層容易に理解
され、添付図面において、同一の参照番号は同一の構造
素子を示している。
面に関連した以下の詳細な説明に関して一層容易に理解
され、添付図面において、同一の参照番号は同一の構造
素子を示している。
【００１７】
【発明の実施の形態】米国特許第5,243,351 号明細書の
図１に対応する図１を参照すると、本発明の原理によっ
て変更された回転開口映像生成放射線センサシステム10
の一例が示されている。米国特許第5,243,351 号の内容
が本明細書において参照文献とされている。回転開口映
像生成放射線センサシステム10は、超解像度の情景の評
価を合成し、他方で、照準線ジッタを取除き、同じ重量
の通常の光学システムおよび同じ重量の回転開口システ
ムとの比較において改良された高解像度の映像を供給す
るように構成されている。回転開口映像生成放射線セン
サシステム10は、１次反射器12a および２次反射器12b
を含む回転ストリップ開口望遠鏡11を具備している。所
定の環境の下では３次反射器（図示されていない）が望
遠鏡11において使用されることがある。
図１に対応する図１を参照すると、本発明の原理によっ
て変更された回転開口映像生成放射線センサシステム10
の一例が示されている。米国特許第5,243,351 号の内容
が本明細書において参照文献とされている。回転開口映
像生成放射線センサシステム10は、超解像度の情景の評
価を合成し、他方で、照準線ジッタを取除き、同じ重量
の通常の光学システムおよび同じ重量の回転開口システ
ムとの比較において改良された高解像度の映像を供給す
るように構成されている。回転開口映像生成放射線セン
サシステム10は、１次反射器12a および２次反射器12b
を含む回転ストリップ開口望遠鏡11を具備している。所
定の環境の下では３次反射器（図示されていない）が望
遠鏡11において使用されることがある。
【００１８】本発明を開示する目的のために、システム
10は、地球指向アンテナ13a を有する静止セクション13
を具備している衛星の形態で示されている。望遠鏡11
は、プラットフォーム14上に配置され、そこには静止セ
クション13も結合されている。回転開口映像生成放射線
センサシステム10は、（ストリップ開口12を有してい
る）１次反射器12a が望遠鏡11の光学軸の周囲を回転す
る際に望遠鏡11によって映された複数のターゲット情景
の映像フレームを記録するように構成されている。照準
線安定反射器15および映像回転除去装置16は、検出器ア
レイ17によって感知される前に映像の安定化および回転
除去を行うように構成された望遠鏡11の光路に沿って配
置されている。回転除去装置16は、回転補償制御装置19
の制御の下で、検出器アレイ17を構成している検出器の
積分時間中に映像を逆に回転させ、それによって静止映
像を供給する。照準線安定反射器15は、システム10の軌
道力学のために、照準線エラーの大きい帯域幅ならびに
照準線エラーを取除くために（信号プロセッサあるいは
別の専用制御システム等によって供給された）照準線制
御システムによって使用される。ターゲット情景は、映
像フレームを処理するように調整された信号プロセッサ
20に結合された望遠鏡11の焦点平面に位置された検出器
アレイ17上に映像が形成される。その代りに、信号プロ
セッサ20が専用の基礎プロセッサを具備していることも
ある。望遠鏡11、検出器アレイ17、および関連したハー
ドウェアは、本明細書においてセンサシステム21と呼ば
れる。センサシステム21によって生成された個々の映像
フレームは、信号プロセッサ20において処理および結合
され、それによって、本発明のシステム10および方法30
に従って超解像度情景評価を合成し、それは特に図２乃
至１１を参照にして説明されている。
10は、地球指向アンテナ13a を有する静止セクション13
を具備している衛星の形態で示されている。望遠鏡11
は、プラットフォーム14上に配置され、そこには静止セ
クション13も結合されている。回転開口映像生成放射線
センサシステム10は、（ストリップ開口12を有してい
る）１次反射器12a が望遠鏡11の光学軸の周囲を回転す
る際に望遠鏡11によって映された複数のターゲット情景
の映像フレームを記録するように構成されている。照準
線安定反射器15および映像回転除去装置16は、検出器ア
レイ17によって感知される前に映像の安定化および回転
除去を行うように構成された望遠鏡11の光路に沿って配
置されている。回転除去装置16は、回転補償制御装置19
の制御の下で、検出器アレイ17を構成している検出器の
積分時間中に映像を逆に回転させ、それによって静止映
像を供給する。照準線安定反射器15は、システム10の軌
道力学のために、照準線エラーの大きい帯域幅ならびに
照準線エラーを取除くために（信号プロセッサあるいは
別の専用制御システム等によって供給された）照準線制
御システムによって使用される。ターゲット情景は、映
像フレームを処理するように調整された信号プロセッサ
20に結合された望遠鏡11の焦点平面に位置された検出器
アレイ17上に映像が形成される。その代りに、信号プロ
セッサ20が専用の基礎プロセッサを具備していることも
ある。望遠鏡11、検出器アレイ17、および関連したハー
ドウェアは、本明細書においてセンサシステム21と呼ば
れる。センサシステム21によって生成された個々の映像
フレームは、信号プロセッサ20において処理および結合
され、それによって、本発明のシステム10および方法30
に従って超解像度情景評価を合成し、それは特に図２乃
至１１を参照にして説明されている。
【００１９】本発明による超スピンＡｐシステム10およ
び方法30の特定の実施形態が以下に説明される。特に、
図２乃至１１において、本発明の原理にしたがった超ス
ピンＡｐ処理方法30の種々の実施形態が示されており、
それらは、本発明の原理を実行するために適切に変更さ
れた図１に示された回転開口放射線センサシステムおよ
び方法によって使用される。観測シナリオおよび時間
線、使用できる従来技術の知識の量、および処理の流れ
における使用可能な計算スループットに基づいて特定の
実施形態が選択される。
び方法30の特定の実施形態が以下に説明される。特に、
図２乃至１１において、本発明の原理にしたがった超ス
ピンＡｐ処理方法30の種々の実施形態が示されており、
それらは、本発明の原理を実行するために適切に変更さ
れた図１に示された回転開口放射線センサシステムおよ
び方法によって使用される。観測シナリオおよび時間
線、使用できる従来技術の知識の量、および処理の流れ
における使用可能な計算スループットに基づいて特定の
実施形態が選択される。
【００２０】図２において、本発明によるシステム10お
よび方法30の第１の実施形態が示されており、そこにお
いて、最高レベルの超スピンＡｐ映像合成方法30が信号
プロセッサ20において実行される。回転開口センサ21
は、一組のストリップ開口映像22を捕捉および生成し、
それは超スピンＡｐプロセッサ23に移送される。超スピ
ンＡｐプロセッサ23は、超解像度情景評価24を合成す
る。
よび方法30の第１の実施形態が示されており、そこにお
いて、最高レベルの超スピンＡｐ映像合成方法30が信号
プロセッサ20において実行される。回転開口センサ21
は、一組のストリップ開口映像22を捕捉および生成し、
それは超スピンＡｐプロセッサ23に移送される。超スピ
ンＡｐプロセッサ23は、超解像度情景評価24を合成す
る。
【００２１】図３を参照すると、第２のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は一組のス
トリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に移される。フレーム整合
エラープロセッサ25は、その組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。例えば、フレームの整合は
以下のように達成される。回転ストリップ開口が望遠鏡
11の光学軸の周囲を回転しているとき、以下のように動
作する。回転除去装置16は、検出器アレイ17の積分時間
中、逆に回転し、それによって時間的に静止映像を供給
する。映像フレームは記録され、蓄えられる。（情景に
関して）回転する検出器アレイ構造が選択された場合、
捕捉されたフレームは、調和して変換され、（超解像度
でない）合成映像の基準グリッドに補間される。データ
はフーリエ変換され、記憶される。新しいフレームが記
録され、記憶される。ランダムな照準線エラーのために
生じた記録されたデータのフレーム毎の不整合の評価が
得られる。ストリップ開口映像、すなわちフーリエ変換
は、それらの照準線エラーを補正され、記憶される。前
述のステップは、各ストリップ開口映像フレーム毎に連
続的に反復され、そうでなければ、フレームは順次連続
的に捕捉および記憶され、その後、フレームを整合させ
るために照準線の全体的な評価が決定される。整合プロ
セッサ25は、一組の補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよびフレーム間の整合エ
ラー評価、もしくはその両方を超解像度プロセッサ23に
転送する。補正されたフレーム、あるいは補正されてい
ないフレームおよびそれに対応する一組の整合エラーを
使用して、超解像度評価プロセッサ23は、超解像度情景
評価24を生成する。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は一組のス
トリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に移される。フレーム整合
エラープロセッサ25は、その組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。例えば、フレームの整合は
以下のように達成される。回転ストリップ開口が望遠鏡
11の光学軸の周囲を回転しているとき、以下のように動
作する。回転除去装置16は、検出器アレイ17の積分時間
中、逆に回転し、それによって時間的に静止映像を供給
する。映像フレームは記録され、蓄えられる。（情景に
関して）回転する検出器アレイ構造が選択された場合、
捕捉されたフレームは、調和して変換され、（超解像度
でない）合成映像の基準グリッドに補間される。データ
はフーリエ変換され、記憶される。新しいフレームが記
録され、記憶される。ランダムな照準線エラーのために
生じた記録されたデータのフレーム毎の不整合の評価が
得られる。ストリップ開口映像、すなわちフーリエ変換
は、それらの照準線エラーを補正され、記憶される。前
述のステップは、各ストリップ開口映像フレーム毎に連
続的に反復され、そうでなければ、フレームは順次連続
的に捕捉および記憶され、その後、フレームを整合させ
るために照準線の全体的な評価が決定される。整合プロ
セッサ25は、一組の補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよびフレーム間の整合エ
ラー評価、もしくはその両方を超解像度プロセッサ23に
転送する。補正されたフレーム、あるいは補正されてい
ないフレームおよびそれに対応する一組の整合エラーを
使用して、超解像度評価プロセッサ23は、超解像度情景
評価24を生成する。
【００２２】図４を参照すると、第３のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整
合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの間
の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサ25は、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を回転開口帯域限定映像合成プロセッサ
26および超解像度評価プロセッサ23に送る。回転開口帯
域限定映像合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351
号明細書に記載された回転開口処理によって全円形開口
映像を表す映像を生成する。一組の補正されたフレー
ム、あるいは一組の補正されていないフレームおよびフ
レーム間の整合エラー評価、もしくはその両方、ならび
に回転開口帯域限定映像を使用して、超解像度評価プロ
セッサは超解像度情景24の評価を生成する。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整
合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの間
の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサ25は、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を回転開口帯域限定映像合成プロセッサ
26および超解像度評価プロセッサ23に送る。回転開口帯
域限定映像合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351
号明細書に記載された回転開口処理によって全円形開口
映像を表す映像を生成する。一組の補正されたフレー
ム、あるいは一組の補正されていないフレームおよびフ
レーム間の整合エラー評価、もしくはその両方、ならび
に回転開口帯域限定映像を使用して、超解像度評価プロ
セッサは超解像度情景24の評価を生成する。
【００２３】図５を参照すると、第４のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および発生し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に転送する。さ
らに、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正
されていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評
価が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に送られ
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、映像合成デー
タベース27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去
の知識を組入れる。補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよび対応する一組の整合
エラー評価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用し
て、超解像度評価プロセッサは超解像度情景評価24を生
成し、一方で、データベース27に記憶された情景あるい
は物体の構造の過去の知識を組入れる。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および発生し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に転送する。さ
らに、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正
されていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評
価が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に送られ
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、映像合成デー
タベース27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去
の知識を組入れる。補正されたフレーム、あるいは一組
の補正されていないフレームおよび対応する一組の整合
エラー評価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用し
て、超解像度評価プロセッサは超解像度情景評価24を生
成し、一方で、データベース27に記憶された情景あるい
は物体の構造の過去の知識を組入れる。
【００２４】図６を参照すると、第５のシステム10およ
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に送る。さら
に、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正さ
れていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価
が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に転送され
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、データベース
27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去の知識を
組入れる。帯域限定された回転開口映像は、訓練アルゴ
リズムプロセッサ28に移送される。帯域限定された回転
開口映像から得られた情報に基づいて、訓練プロセッサ
は、情景の内容および構造に関する情報を抽出し、それ
はデータベース27に含まれた過去の情報を変更するため
に使用される。補正されたフレーム、あるいは補正され
ていないフレームおよび対応する一組の整合エラー評
価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用して、超解像
度評価プロセッサ23は超解像度情景評価24を生成し、一
方で、データベース27に記憶され、訓練アルゴリズムプ
ロセッサ28によって変更された情景あるいは物体の構造
の過去の知識を組入れる。
び方法30が示されている。回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それらはフ
レーム整合エラープロセッサ25に転送される。フレーム
整合エラープロセッサ25は、その組の個々のフレームの
間の残りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、
一組の補正されたフレーム、あるいは一組の補正されて
いないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価、も
しくはその両方を超解像度プロセッサ23に送る。さら
に、正確に整合されたフレーム、あるいは一組の補正さ
れていないフレームおよびフレーム間の整合エラー評価
が回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26に転送され
る。回転開口帯域限定映像合成プロセッサ26は、米国特
許第5,243,351 号明細書に記載された手段によって全円
形開口映像を表す映像を生成し、一方で、データベース
27に記憶された情景あるいは物体の構造の過去の知識を
組入れる。帯域限定された回転開口映像は、訓練アルゴ
リズムプロセッサ28に移送される。帯域限定された回転
開口映像から得られた情報に基づいて、訓練プロセッサ
は、情景の内容および構造に関する情報を抽出し、それ
はデータベース27に含まれた過去の情報を変更するため
に使用される。補正されたフレーム、あるいは補正され
ていないフレームおよび対応する一組の整合エラー評
価、ならびに回転開口帯域限定映像を使用して、超解像
度評価プロセッサ23は超解像度情景評価24を生成し、一
方で、データベース27に記憶され、訓練アルゴリズムプ
ロセッサ28によって変更された情景あるいは物体の構造
の過去の知識を組入れる。
【００２５】超スピンＡｐ処理の実現方法が以下に説明
される。図７および８において、図２乃至６のシステム
10および方法30において使用される回転開口の超解像度
処理方法23の実施形態が示されている。図７および８に
示された方法23において、回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整合
エラープロッサ25は、その一組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に転送する。
される。図７および８において、図２乃至６のシステム
10および方法30において使用される回転開口の超解像度
処理方法23の実施形態が示されている。図７および８に
示された方法23において、回転開口センサ21は、一組の
ストリップ開口映像22を捕捉および生成し、それはフレ
ーム整合エラープロセッサ25に送られる。フレーム整合
エラープロッサ25は、その一組の個々のフレーム間の残
りの整合エラーを決定する。整合プロセッサは、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に転送する。
【００２６】さらに、正確に整合されたフレームおよび
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に移される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域が限定
された回転開口映像は、超解像度情景の第１の評価33を
供給するために変更される。
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に移される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域が限定
された回転開口映像は、超解像度情景の第１の評価33を
供給するために変更される。
【００２７】現在の情景評価34の観察から得られる各フ
レームの測定結果を決定するために現在の超解像度情景
評価33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用さ
れる。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評
価33を個々のフレーム37のシステム応答関数でコンボリ
ューション処理することによって決定される。処理の流
れにおける次のステップ39および40では、測定結果22を
予測された測定結果34で除算し、そこから１を減算し、
その後、各フレームの反射された応答関数38でコンボリ
ューション処理する。結果として生じたコンボリューシ
ョン40は、各フレーム41毎に合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43で乗算される。第１の
超解像度評価における終わりの方のステップにおいて、
ステップ39乃至43の出力が指数関数化され（43）、指数
関数化された結果が現在の超解像度情景評価34で乗算さ
れる（ステップ45）。ステップ21乃至45の結果、回転開
口超解像度情景の第１の真の評価46が得られる。その
後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46が現在の
情景評価33として使用され、このプロセスは所望された
回数だけ反復される。
レームの測定結果を決定するために現在の超解像度情景
評価33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用さ
れる。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評
価33を個々のフレーム37のシステム応答関数でコンボリ
ューション処理することによって決定される。処理の流
れにおける次のステップ39および40では、測定結果22を
予測された測定結果34で除算し、そこから１を減算し、
その後、各フレームの反射された応答関数38でコンボリ
ューション処理する。結果として生じたコンボリューシ
ョン40は、各フレーム41毎に合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43で乗算される。第１の
超解像度評価における終わりの方のステップにおいて、
ステップ39乃至43の出力が指数関数化され（43）、指数
関数化された結果が現在の超解像度情景評価34で乗算さ
れる（ステップ45）。ステップ21乃至45の結果、回転開
口超解像度情景の第１の真の評価46が得られる。その
後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46が現在の
情景評価33として使用され、このプロセスは所望された
回数だけ反復される。
【００２８】図９および１０において、図２乃至６のシ
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。この方
法23において、図９および１０において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に移送される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に転送する。
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。この方
法23において、図９および１０において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に移送される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に転送する。
【００２９】また、正確に整合されたフレームおよびフ
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に送られる。回転開口帯域限定映像合成プロ
セッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載され
た手段によって全円形開口映像を表す映像を生成する。
帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景サンプル
手段の第１の評価33を供給するように変更される。
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に送られる。回転開口帯域限定映像合成プロ
セッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載され
た手段によって全円形開口映像を表す映像を生成する。
帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景サンプル
手段の第１の評価33を供給するように変更される。
【００３０】現在の情景サンプル平均評価34の観察によ
り得られる各フレームの測定を決定するために現在の超
解像度情景サンプル平均評価33およびシステム応答関数
37の過去の情報が使用される。予測された測定結果34
は、現在の超解像度情景サンプル平均評価33を個々のフ
レーム37のシステム応答関数でコンボリューション処理
することによって決定される。処理の流れにおける次の
ステップ39および40では、測定結果22を予測された測定
結果34で除算し、そこから１を減算し、その後、各フレ
ームの反射された応答関数38でコンボリューションする
（ステップ40）。結果として生じたコンボリューション
40は、ステップ41において各フレーム毎に合計され、そ
の後、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算さ
れる。第１の超解像度評価における最終のステップにお
いて、ステップ39乃至43の出力が指数関数化（ステップ
44）され、ステップ45において、指数関数化された結果
が現在の超解像度情景サンプル平均評価33と乗算され
る。ステップ21乃至46の結果、回転開口超解像度情景の
第１の真の評価46が得られる。その後、回転開口超解像
度情景の第１の真の評価46が現在の情景サンプル平均評
価33を更新するために使用され、このプロセスは所望さ
れた回数だけ反復される。
り得られる各フレームの測定を決定するために現在の超
解像度情景サンプル平均評価33およびシステム応答関数
37の過去の情報が使用される。予測された測定結果34
は、現在の超解像度情景サンプル平均評価33を個々のフ
レーム37のシステム応答関数でコンボリューション処理
することによって決定される。処理の流れにおける次の
ステップ39および40では、測定結果22を予測された測定
結果34で除算し、そこから１を減算し、その後、各フレ
ームの反射された応答関数38でコンボリューションする
（ステップ40）。結果として生じたコンボリューション
40は、ステップ41において各フレーム毎に合計され、そ
の後、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算さ
れる。第１の超解像度評価における最終のステップにお
いて、ステップ39乃至43の出力が指数関数化（ステップ
44）され、ステップ45において、指数関数化された結果
が現在の超解像度情景サンプル平均評価33と乗算され
る。ステップ21乃至46の結果、回転開口超解像度情景の
第１の真の評価46が得られる。その後、回転開口超解像
度情景の第１の真の評価46が現在の情景サンプル平均評
価33を更新するために使用され、このプロセスは所望さ
れた回数だけ反復される。
【００３１】図１１および１２において、図２乃至６の
システム10および方法30において使用される回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１１および１２において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に送られる。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。整合されたフレーム29から、超ス
ピンＡｐプロセッサはステップ29a において全ての検出
器およびフレームの測定結果の合計を決定し、全ての検
出器の測定結果と全てのフレームの測定結果の合計は１
より小さい。その合計は、正規化された補正項39a の成
分となる。
システム10および方法30において使用される回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１１および１２において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に送られる。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。整合されたフレーム29から、超ス
ピンＡｐプロセッサはステップ29a において全ての検出
器およびフレームの測定結果の合計を決定し、全ての検
出器の測定結果と全てのフレームの測定結果の合計は１
より小さい。その合計は、正規化された補正項39a の成
分となる。
【００３２】また、正確に整合されたフレームおよびフ
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた手段によって全円形開口映像を表す映像を生成す
る。帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景の第
１の評価33を供給するように変更される。
レーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像合成プ
ロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載さ
れた手段によって全円形開口映像を表す映像を生成す
る。帯域限定された回転開口映像は、超解像度情景の第
１の評価33を供給するように変更される。
【００３３】現在の情景評価34の観察から得られる各フ
レームの測定を決定するために現在の超解像度情景評価
33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用され
る。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評価
33を個々のフレーム37のシステム応答関数37でコンボリ
ューション処理することによって決定される。予測され
た測定結果34はまた、現在の情景評価33の観察から得ら
れる全てのフレームおよび画素の合計35を決定するため
に使用される。予測された測定結果34は、ステップ36に
おいて１より小さい全てのフレームにわたる全ての画素
および全ての画素にわたって合計され、それによって、
正規化された補正項39a の成分が生成される。
レームの測定を決定するために現在の超解像度情景評価
33およびシステム応答関数37の過去の情報が使用され
る。予測された測定結果34は、現在の超解像度情景評価
33を個々のフレーム37のシステム応答関数37でコンボリ
ューション処理することによって決定される。予測され
た測定結果34はまた、現在の情景評価33の観察から得ら
れる全てのフレームおよび画素の合計35を決定するため
に使用される。予測された測定結果34は、ステップ36に
おいて１より小さい全てのフレームにわたる全ての画素
および全ての画素にわたって合計され、それによって、
正規化された補正項39a の成分が生成される。
【００３４】処理の流れにおける次のステップ40では、
測定結果22を予測された測定結果34で除算し、１を減算
した後、それは各フレームの反射された応答関数38でコ
ンボリューション処理される。結果として生じたコンボ
リューション40は、各フレーム41に対して合計され（ス
テップ41）、その後、ステップ29a,35,36 の結果を有す
る正規化された補正項がこの合計から減算される。この
結果は、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算
される。第１の超解像度評価における最後の方のステッ
プ44において、ステップ39乃至43の出力が指数関数化さ
れ、ステップ45において、指数関数化された結果が現在
の超解像度情景評価33と乗算される。ステップ21乃至45
の結果が、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46と
なる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価
46が現在の情景評価33として使用され、このプロセスは
所望された回数だけ反復される。
測定結果22を予測された測定結果34で除算し、１を減算
した後、それは各フレームの反射された応答関数38でコ
ンボリューション処理される。結果として生じたコンボ
リューション40は、各フレーム41に対して合計され（ス
テップ41）、その後、ステップ29a,35,36 の結果を有す
る正規化された補正項がこの合計から減算される。この
結果は、ステップ42においてスケーリング係数43で乗算
される。第１の超解像度評価における最後の方のステッ
プ44において、ステップ39乃至43の出力が指数関数化さ
れ、ステップ45において、指数関数化された結果が現在
の超解像度情景評価33と乗算される。ステップ21乃至45
の結果が、回転開口超解像度情景の第１の真の評価46と
なる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真の評価
46が現在の情景評価33として使用され、このプロセスは
所望された回数だけ反復される。
【００３５】図１３および１４において、図２乃至６の
システム10および方法30において使用された回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１３および１４において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。フレーム整合エラープロセッサ25は、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に供給する。
システム10および方法30において使用された回転開口超
解像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法
23において、図１３および１４において示されているよ
うに、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22
を捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセ
ッサ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。フレーム整合エラープロセッサ25は、一組の
補正されたフレーム29およびフレーム間の整合エラー評
価を超解像度プロセッサ23に供給する。
【００３６】さらに、正確に整合されたフレームおよび
フレーム間の整合エラー評価は、回転開口帯域限定合成
映像プロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像
合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に
記載された全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域
が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサンブ
ル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
フレーム間の整合エラー評価は、回転開口帯域限定合成
映像プロセッサ26に供給される。回転開口帯域限定映像
合成プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に
記載された全円形開口映像を表す映像を生成する。帯域
が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサンブ
ル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
【００３７】現在の情景アンサンブル平均評価34の観察
から得られる各フレームの測定を決定するように現在の
超解像度情景アンサンブル平均評価33およびシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
個々のフレームのシステム応答関数37でコンボリューシ
ョンすることによって決定される。処理の流れにおける
次のステップ39では、測定結果22を予測された測定結果
34で除算し、その後、ステップ40において各フレームの
反射された応答関数38でコンボリューション処理する。
結果として生じたコンボリューション40は、ステップ41
において各フレームに対して合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43と乗算される。第１の
超解像度評価における終段のステップ45において、ステ
ップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アンサンブル
平均評価34と乗算される。ステップ21乃至45の結果が、
回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１の真の評
価46となる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真
の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33として使
用され、このプロセスは所望された回数だけ反復され
る。
から得られる各フレームの測定を決定するように現在の
超解像度情景アンサンブル平均評価33およびシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
個々のフレームのシステム応答関数37でコンボリューシ
ョンすることによって決定される。処理の流れにおける
次のステップ39では、測定結果22を予測された測定結果
34で除算し、その後、ステップ40において各フレームの
反射された応答関数38でコンボリューション処理する。
結果として生じたコンボリューション40は、ステップ41
において各フレームに対して合計され、その後、ステッ
プ42においてスケーリング係数43と乗算される。第１の
超解像度評価における終段のステップ45において、ステ
ップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アンサンブル
平均評価34と乗算される。ステップ21乃至45の結果が、
回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１の真の評
価46となる。その後、回転開口超解像度情景の第１の真
の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33として使
用され、このプロセスは所望された回数だけ反復され
る。
【００３８】図１５および１６おいて、図２乃至６のシ
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法23
において、図１５および１６において示されているよう
に、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22を
捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセッ
サ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。
ステム10および方法30において使用される回転開口超解
像度処理方法23の別の実施形態が示されている。方法23
において、図１５および１６において示されているよう
に、回転開口センサ21は一組のストリップ開口映像22を
捕捉および生成し、それはフレーム整合エラープロセッ
サ25に供給される。フレーム整合エラープロセッサ25
は、その一組の個々のフレーム間の残りの整合エラーを
決定する。整合プロセッサは、一組の補正されたフレー
ム29およびフレーム間の整合エラー評価を超解像度プロ
セッサ23に供給する。
【００３９】さらに、正確に整合されたフレームおよび
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に転送される。回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載
されたように全円形開口映像を表す映像を生成する。帯
域が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサン
ブル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
フレーム間のエラー評価は、回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26に転送される。回転開口帯域限定映像合成
プロセッサ26は、米国特許第5,243,351 号明細書に記載
されたように全円形開口映像を表す映像を生成する。帯
域が限定された回転開口映像は、超解像度情景アンサン
ブル平均の第１の評価33を供給するために変更される。
【００４０】現在の情景アンサンブル平均評価34の観察
から得られる第１のフレームに対する測定結果を決定す
るように現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33お
よび第１の回転開口フレーム測定に関連したシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
第１のフレーム37のシステム応答関数でコンボリューシ
ョン処理することによって決定される。処理の流れにお
ける次のステップ39では、第１の回転開口の測定結果22
を予測された第１の測定結果34で除算し、その後、それ
をステップ40において第１のフレームの反射された応答
関数38でコンボリューション処理する。ステップ39b に
おいて、結果として生じたコンボリューションから１を
減算し、その結果は、ステップ41a において情景アンサ
ンブル平均の現在の評価34で乗算される。この結果は、
ステップ42においてスケーリング係数43と乗算される。
第１の超解像度評価における終段のステップ44a におい
て、ステップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アン
サンブル平均評価34に加算される。ステップ21乃至45の
結果が、回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１
の真の評価46となる。その後、回転開口超解像度情景の
第１の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33とし
て使用され、このプロセスは所望された回数だけ反復さ
れる。
から得られる第１のフレームに対する測定結果を決定す
るように現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33お
よび第１の回転開口フレーム測定に関連したシステム応
答関数37の過去の情報が使用される。予測された測定結
果34は、現在の超解像度情景アンサンブル平均評価33を
第１のフレーム37のシステム応答関数でコンボリューシ
ョン処理することによって決定される。処理の流れにお
ける次のステップ39では、第１の回転開口の測定結果22
を予測された第１の測定結果34で除算し、その後、それ
をステップ40において第１のフレームの反射された応答
関数38でコンボリューション処理する。ステップ39b に
おいて、結果として生じたコンボリューションから１を
減算し、その結果は、ステップ41a において情景アンサ
ンブル平均の現在の評価34で乗算される。この結果は、
ステップ42においてスケーリング係数43と乗算される。
第１の超解像度評価における終段のステップ44a におい
て、ステップ39乃至43の出力が現在の超解像度情景アン
サンブル平均評価34に加算される。ステップ21乃至45の
結果が、回転開口超解像度情景アンサンブル平均の第１
の真の評価46となる。その後、回転開口超解像度情景の
第１の評価46が現在の情景アンサンブル平均評価33とし
て使用され、このプロセスは所望された回数だけ反復さ
れる。
【００４１】超解像度の回転開口の式を以下に示す。Ｓ
m により示される時間的に静止した情景を実現するた
め、回転開口センサの焦点平面アレイからの雑音のない
検出器出力Ｇm は次式のように表されることができる。
m により示される時間的に静止した情景を実現するた
め、回転開口センサの焦点平面アレイからの雑音のない
検出器出力Ｇm は次式のように表されることができる。
【００４２】
【数１】下付け文字ｍはストリップ開口のｍ番目の回転
方向を示しており、その期間にｍ番目の画像フレームが
捕捉され、Ｈm は全体のシステム応答関数である。Ｓm
はｍ番目の測定に関する情景の実体を表している。これ
は雑音のない回転開口画像捕捉の最も一般的なモデルで
ある。
方向を示しており、その期間にｍ番目の画像フレームが
捕捉され、Ｈm は全体のシステム応答関数である。Ｓm
はｍ番目の測定に関する情景の実体を表している。これ
は雑音のない回転開口画像捕捉の最も一般的なモデルで
ある。
【００４３】システム応答関数による情景のコンボリュ
ーションのディスクリートな形態は次式により表される
ことができる。
ーションのディスクリートな形態は次式により表される
ことができる。
【００４４】
【数２】ここでｊは位置／ｒｊからの検出器出力を示し
ており、ｋは焦点平面の空間的位置／ｒｋへ幾何学的に
投影されたディスクリートな情景素子を示している。
ており、ｋは焦点平面の空間的位置／ｒｋへ幾何学的に
投影されたディスクリートな情景素子を示している。
【００４５】システム応答関数Ｈm はｍ番目の画像捕捉
用の光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリューシ
ョンであり、個々の検出器応答関数Ｗm はｍ番目のフレ
ームの光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリュー
ションであり、次式のように表される。
用の光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリューシ
ョンであり、個々の検出器応答関数Ｗm はｍ番目のフレ
ームの光学システム点分布関数ＰＳＦm のコンボリュー
ションであり、次式のように表される。
【００４６】
【数３】Ｇm はＧm により示される列マトリックスによ
り表されることができ、各エレメントは焦点平面アレイ
の各検出器測定に対応する。Ｈm はＨm により示されて
いる２次元マトリックスにより表され、エレメントは電
子光センサのシステム応答関数に対応する。同様に、情
景はＳm により示される列マトックスとして表され、超
解像度のグリッドへ投影されるｍ番目の情景実体のサン
プルに対応する素子Ｓx を有する。
り表されることができ、各エレメントは焦点平面アレイ
の各検出器測定に対応する。Ｈm はＨm により示されて
いる２次元マトリックスにより表され、エレメントは電
子光センサのシステム応答関数に対応する。同様に、情
景はＳm により示される列マトックスとして表され、超
解像度のグリッドへ投影されるｍ番目の情景実体のサン
プルに対応する素子Ｓx を有する。
【００４７】超スピン開口プロセス処理の１実施形態
は、最大事後確率評価と通常呼ばれているバイエル（Ba
yes ）評価方法を使用する。最大事後評価は測定を行う
目標物体の条件付き確率を最大にする未知の目標物体の
値を求める。超スピン開口に対する最大事後方法は１組
の回転開口センサ測定を行う超解像度の情景の確率を最
大にする超解像度の情景の評価を模索する。超スピン開
口のこの実施形態では、式２で与えられる画像モデルは
次式により特定化される。
は、最大事後確率評価と通常呼ばれているバイエル（Ba
yes ）評価方法を使用する。最大事後評価は測定を行う
目標物体の条件付き確率を最大にする未知の目標物体の
値を求める。超スピン開口に対する最大事後方法は１組
の回転開口センサ測定を行う超解像度の情景の確率を最
大にする超解像度の情景の評価を模索する。超スピン開
口のこの実施形態では、式２で与えられる画像モデルは
次式により特定化される。
【００４８】
【数４】ここで情景Ｓは回転開口測定間隔期間の単一の
情景実体であると仮定されている。
情景実体であると仮定されている。
【００４９】バイエルの法則を回転開口測定の全ての組
に適用すると、Ｓの測定値を与える条件付き確率の式が
導かれる。
に適用すると、Ｓの測定値を与える条件付き確率の式が
導かれる。
【００５０】
【数５】Ｇは全測定マトリックスであり、これは個々の
フレーム測定マトリックスからなるブロック列のマトリ
ックスである。
フレーム測定マトリックスからなるブロック列のマトリ
ックスである。
【００５１】
【数６】ここでｎf は捕捉されるフレームの総数であ
る。Ｓは超解像度グリッドに投影される情景サンプルの
マトリックスである。
る。Ｓは超解像度グリッドに投影される情景サンプルの
マトリックスである。
【００５２】情景放射または各画素素子に対する光子の
反射が統計的に独立していると仮定すると、１次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
反射が統計的に独立していると仮定すると、１次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
【００５３】
【数７】ソース光子変動により左右される情景統計で
は、情景画素素子の確率密度関数はポアッソン（Poisso
n ）の分布式であると仮定され、
は、情景画素素子の確率密度関数はポアッソン（Poisso
n ）の分布式であると仮定され、
【００５４】
【数８】ここでｋは情景の投影された画素素子を示す指
数である。
数である。
【００５５】統計的に独立したフレーム測定では、情景
が与えられた全測定ベクトルのジョイントの確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
が与えられた全測定ベクトルのジョイントの確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
【００５６】
【数９】同様に、統計的に独立した検出器測定では、情
景が与えられたフレーム測定の発生についての条件付き
確率は情景上で条件付けされた個々の画素確率密度の積
として表されることができる。
景が与えられたフレーム測定の発生についての条件付き
確率は情景上で条件付けされた個々の画素確率密度の積
として表されることができる。
【００５７】
【数１０】全体の測定の条件付き確率密度はそれ故、情
景上で条件付けされた画素およびフレーム測定確率の積
により与えられる。
景上で条件付けされた画素およびフレーム測定確率の積
により与えられる。
【００５８】
【数１１】個々のベクトル測定がポアッソンプロセスで
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式の
ように与えられることができる。
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式の
ように与えられることができる。
【００５９】
【数１２】ここでΣk Ｈm （ｊ−ｋ）Ｓ（ｋ）は個々の
検出器測定の平均値である。条件付き確率密度を最大に
する情景を発見することは確率密度の対数を最大にする
情景を発見することに等しいので、次式を最大にするＳ
に対する解が求められる。
検出器測定の平均値である。条件付き確率密度を最大に
する情景を発見することは確率密度の対数を最大にする
情景を発見することに等しいので、次式を最大にするＳ
に対する解が求められる。
【００６０】
【数１３】積の対数が対数の和であることを認識する
と、Ｓが与えられた測定マトリックスＧの確率は次式の
ようになる。
と、Ｓが与えられた測定マトリックスＧの確率は次式の
ようになる。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
【数１５】
【００６３】（１３）を（１２）に代入すると、以下の
スターリング（Stirling）の概算式 ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘ （１４） をＳ（ｋ）！に適用すると次式が得られる。
スターリング（Stirling）の概算式 ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘ （１４） をＳ（ｋ）！に適用すると次式が得られる。
【００６４】
【数１６】条件付き確率を最大にするＳ（ｌ）値を決定
するため、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関数がゼロになる
値Ｓ（ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導
関数は次式により与えられる。
するため、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関数がゼロになる
値Ｓ（ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導
関数は次式により与えられる。
【００６５】
【数１７】導関数をゼロに設定すると、Ｓを解く非線形
の式が得られる。
の式が得られる。
【００６６】
【数１８】この式はＨm を指数関数化し係数化した後、
次式のようになる。
次式のようになる。
【００６７】
【数１９】ピカール（Picard）法として知られる反復プ
ロセスは非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解
を解くために使用される。反復プロセスは以下の式によ
り示される。
ロセスは非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解
を解くために使用される。反復プロセスは以下の式によ
り示される。
【００６８】
【数２０】ここで上付き文字［ｎ］と［ｎ＋１］はそれ
ぞれ現在および次の情景評価を表している。
ぞれ現在および次の情景評価を表している。
【００６９】超解像度の回転開口が元来の測定よりも高
い空間周波数に対応するグリッド点を評価するので、反
復プロセスは、超解像度の座標グリッドと、測定（また
は中間基準）グリッドとの間で再度マッピングすること
を含んでいる。反復的アルゴリズムの１実施形態はブロ
ック平均により超解像度グリッドのダウンサンプリング
を行い、複製により測定グリッドのアップサンプリング
を行うことによって、測定座標グリッドと超解像度の座
標グリッドとの間のサンプル間隔の差に適応する。代わ
りに、アップサンプリングとダウンサンプリングはより
高い次数の補間技術を使用して実行されることができ
る。反復的解は次式により与えられる。
い空間周波数に対応するグリッド点を評価するので、反
復プロセスは、超解像度の座標グリッドと、測定（また
は中間基準）グリッドとの間で再度マッピングすること
を含んでいる。反復的アルゴリズムの１実施形態はブロ
ック平均により超解像度グリッドのダウンサンプリング
を行い、複製により測定グリッドのアップサンプリング
を行うことによって、測定座標グリッドと超解像度の座
標グリッドとの間のサンプル間隔の差に適応する。代わ
りに、アップサンプリングとダウンサンプリングはより
高い次数の補間技術を使用して実行されることができ
る。反復的解は次式により与えられる。
【００７０】
【数２１】上向きの矢印でアップサンプリングを、下向
きの矢印でダウンサンプリングを示す。ここで指数関数
の和は次式を使用して簡単にされる。
きの矢印でダウンサンプリングを示す。ここで指数関数
の和は次式を使用して簡単にされる。
【００７１】
【数２２】現在の評価値／Ｓ（ｌ）[n] の平均値は現在
の評価値Ｓ（ｌ）[n] に置き換えられる。スケール係数
はコンバージェンスを制御するため指数関数に含まれて
もよい。
の評価値Ｓ（ｌ）[n] に置き換えられる。スケール係数
はコンバージェンスを制御するため指数関数に含まれて
もよい。
【００７２】先に説明した超スピン開口の実施形態は情
景Ｓを評価するため最大事後評価方法を使用する。別の
実施形態は情景を表すためにサンプリング統計を使用す
る。式（１）と（２）のＳm とＧm はランダムフィール
ド（ランダム変数の二次元アレイ）であるので、これら
のランダムフィールドの平均値を解析することが可能で
ある。測定全体にわたるサンプル平均を示すため＜ ＞
を使用すると、コンボリューションの平均値は次式のよ
うに表されることができる。
景Ｓを評価するため最大事後評価方法を使用する。別の
実施形態は情景を表すためにサンプリング統計を使用す
る。式（１）と（２）のＳm とＧm はランダムフィール
ド（ランダム変数の二次元アレイ）であるので、これら
のランダムフィールドの平均値を解析することが可能で
ある。測定全体にわたるサンプル平均を示すため＜ ＞
を使用すると、コンボリューションの平均値は次式のよ
うに表されることができる。
【００７３】
【数２３】ここで情景実体全体のサンプル平均は以下の
ように表される。
ように表される。
【００７４】
【数２４】ここでｎf は測定された回転開口のフレーム
の数である。先の実施形態のように反復的評価プロセス
を得るために最大事後方程式は公式化され、ピカール技
術が適用される。
の数である。先の実施形態のように反復的評価プロセス
を得るために最大事後方程式は公式化され、ピカール技
術が適用される。
【００７５】この実施形態ではＧは式６で定められ、Ｓ
は同様に情景実体で限定される。
は同様に情景実体で限定される。
【００７６】情景放射または各画素素子に対する光子の
反射が統計的に独立し、実体Ｓm が測定フレームにわた
って統計的に独立しているものと仮定すると、１次元情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができる。即ち、
反射が統計的に独立し、実体Ｓm が測定フレームにわた
って統計的に独立しているものと仮定すると、１次元情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができる。即ち、
【００７７】
【数２５】ソース光子の変動により左右される情景統計
では、情景画素素子の確率密度関数は次式のポアッソン
（Poisson ）の分布式であると仮定され、
では、情景画素素子の確率密度関数は次式のポアッソン
（Poisson ）の分布式であると仮定され、
【００７８】
【数２６】ｋは情景の投影された画素素子を示す指数で
ある。全体の平均値／Ｓ（ｋ）はサンプル平均式３ａに
より近似され、次式が得られる。
ある。全体の平均値／Ｓ（ｋ）はサンプル平均式３ａに
より近似され、次式が得られる。
【００７９】
【数２７】ダミー指数ｐは特定のフレームｍからのフレ
ームにわたるカウントを弁別するために使用されてい
る。
ームにわたるカウントを弁別するために使用されてい
る。
【００８０】統計と独立したフレーム測定では、情景を
与えられた全体の測定ベクトルのジョイント確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
与えられた全体の測定ベクトルのジョイント確率密度は
個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積として
表されることができる。
【００８１】
【数２８】同様に、統計と独立したベクトル測定では、
情景を与えられたフレーム測定の発生の条件付き確率は
情景について条件付けされた個々の画素確率密度の積と
して表されることができる。
情景を与えられたフレーム測定の発生の条件付き確率は
情景について条件付けされた個々の画素確率密度の積と
して表されることができる。
【００８２】
【数２９】それ故、全体の測定の条件付き確率密度は情
景について条件付けされた画素およびフレーム測定確率
の積により与えられる。
景について条件付けされた画素およびフレーム測定確率
の積により与えられる。
【００８３】
【数３０】個々の検出器の測定がポアッソンプロセスで
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式に
より表されることができる。
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式に
より表されることができる。
【００８４】
【数３１】ここで／Ｇ（ｊ）は個々の検出器測定の全体
的平均値である。全体的平均値は式３のサンプル平均値
＜Ｇm （ｊ）＞により評価され、以下の測定確率密度が
導かれる。
的平均値である。全体的平均値は式３のサンプル平均値
＜Ｇm （ｊ）＞により評価され、以下の測定確率密度が
導かれる。
【００８５】
【数３２】条件付き確率密度を最大にする情景を発見す
ることは確率密度の対数を最大にする情景を発見するこ
とに等しいので、次式を最大にするＳの解が求められ
る。
ることは確率密度の対数を最大にする情景を発見するこ
とに等しいので、次式を最大にするＳの解が求められ
る。
【００８６】
【数３３】
【００８７】積の対数が対数の和であることを認識する
と、Ｓが与えられる測定マトリックスＧの確率は次式の
ように表されることができる。
と、Ｓが与えられる測定マトリックスＧの確率は次式の
ように表されることができる。
【００８８】
【数３４】
【００８９】式（２５）を式（２４）に代入すると、以
下の式が導かれる。
下の式が導かれる。
【００９０】
【数３５】
【００９１】以下のスターリングの概算式 ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘ （２６） をＳm （ｋ）！に適用すると次式が得られる。
【００９２】
【数３６】
【００９３】反復的な手順が得られ、ここでｑ番目の実
体Ｓq が評価され、この評価値は＜Ｓ＞の評価値を更新
するために使用される。条件付き確率を最大にする値Ｓ
q （ｌ）を決定するため、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関
数がゼロになる値Ｓq （ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ
（Ｓ｜Ｇ）］の導関数は次式により与えられる。
体Ｓq が評価され、この評価値は＜Ｓ＞の評価値を更新
するために使用される。条件付き確率を最大にする値Ｓ
q （ｌ）を決定するため、ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ）］の導関
数がゼロになる値Ｓq （ｌ）が必要とされる。ｌｎ［ｐ
（Ｓ｜Ｇ）］の導関数は次式により与えられる。
【００９４】
【数３７】
【００９５】導関数をゼロに設定すると、Ｓq を解く次
の非線形の式が得られる。
の非線形の式が得られる。
【００９６】
【数３８】この式はＨm を指数関数化し係数化した後、
次式のようになる。
次式のようになる。
【００９７】
【数３９】
【００９８】ピカール法として知られる反復プロセスは
非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解を解くた
めに使用されることができる。反復プロセスは以下の式
により示される。
非線形の式の最も可能性のある未知の情景の解を解くた
めに使用されることができる。反復プロセスは以下の式
により示される。
【００９９】
【数４０】上向きの矢印はアップサンプリングを、下向
きの矢印はダウンサンプリングを示す。ここで上付き文
字［ｎ］と［ｎ＋１］はそれぞれ現在および次の情景評
価を表している。先の実施形態のように、上下の矢印で
示されるアップサンプリングとダウンサンプリングは測
定座標グリッドと超解像度の座標グリッドとの間のサン
プル間隔の差に適応するために使用されることができ
る。
きの矢印はダウンサンプリングを示す。ここで上付き文
字［ｎ］と［ｎ＋１］はそれぞれ現在および次の情景評
価を表している。先の実施形態のように、上下の矢印で
示されるアップサンプリングとダウンサンプリングは測
定座標グリッドと超解像度の座標グリッドとの間のサン
プル間隔の差に適応するために使用されることができ
る。
【０１００】全体の測定に適応する単一の確率密度を使
用する最大事後方法を以下説明する。先に示したアルゴ
リズム手順は基本的に決定しなければならない２つの未
知数と、超解像度の情景画素と超解像度の情景画素平均
値を有する。第１の組の超解像度情景評価に関するアル
ゴリズムの実行は情景画素平均値を評価するための付属
プロセスを伴う。第２の組の超解像度情景評価式に関す
るアルゴリズムの実行は各情景画素の全体平均を概算す
るためにサンプル統計を使用する。
用する最大事後方法を以下説明する。先に示したアルゴ
リズム手順は基本的に決定しなければならない２つの未
知数と、超解像度の情景画素と超解像度の情景画素平均
値を有する。第１の組の超解像度情景評価に関するアル
ゴリズムの実行は情景画素平均値を評価するための付属
プロセスを伴う。第２の組の超解像度情景評価式に関す
るアルゴリズムの実行は各情景画素の全体平均を概算す
るためにサンプル統計を使用する。
【０１０１】代わりの方法は定数である独立したランダ
ム変数の総数を認識し、即ち全ての合計された測定の総
数または合計された部分的測定の総数は個々の測定で条
件付けされたランダム変数である。
ム変数の総数を認識し、即ち全ての合計された測定の総
数または合計された部分的測定の総数は個々の測定で条
件付けされたランダム変数である。
【０１０２】それ故、合計された測定の総数と１より小
さい１組の測定が与えられた超解像度の情景の条件付き
確率を最大にするバイエル（Bayes ）法則が求められ
る。代わりのプロセスの体系はここで説明した第１の実
施形態と同一である。
さい１組の測定が与えられた超解像度の情景の条件付き
確率を最大にするバイエル（Bayes ）法則が求められ
る。代わりのプロセスの体系はここで説明した第１の実
施形態と同一である。
【０１０３】光子変動により左右される情景および測定
統計では、個々の情景および測定素子の確率密度関数は
ポアッソンであると仮定され、即ち次式のようになる。
統計では、個々の情景および測定素子の確率密度関数は
ポアッソンであると仮定され、即ち次式のようになる。
【０１０４】
【数４１】ここで／Ｓ（ｋ↑）は情景のｋ↑番目の統計
された“画素”の平均値であり、Ｇm （ｋ↓）はフレー
ムｍからのｊ番目の検出器測定である。
された“画素”の平均値であり、Ｇm （ｋ↓）はフレー
ムｍからのｊ番目の検出器測定である。
【０１０５】平均値／Ｘ1 と個々のポアッソン分布を有
するｎ個の統計的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ
1 …Ｘn では以下のようになる。
するｎ個の統計的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ
1 …Ｘn では以下のようになる。
【０１０６】
【数４２】ポアッソンランダム変数の合計は次式のよう
になり、
になり、
【０１０７】
【数４３】この式はF. A. Haight氏による文献Handbook
of the Poisson Distributionの71頁で与えられる分布
を有するポアッソンランダム変数である。
of the Poisson Distributionの71頁で与えられる分布
を有するポアッソンランダム変数である。
【０１０８】
【数４４】ここで、
【０１０９】
【数４５】
【０１１０】平均値／Ｘ1 …／Ｘn を有するｎ個の統計
的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ1 …Ｘn では、
個々のポアッソン分布ｐ（Ｘk ）と、Ｘ1 ，…Ｘn-2 ，
Ｘn-1 の条件付き確率分布と、以下の合計されたランダ
ム変数の総数、即ち、
的に独立したポアッソンランダム変数Ｘ1 …Ｘn では、
個々のポアッソン分布ｐ（Ｘk ）と、Ｘ1 ，…Ｘn-2 ，
Ｘn-1 の条件付き確率分布と、以下の合計されたランダ
ム変数の総数、即ち、
【０１１１】
【数４６】は多項式であり、F. A. Haight氏による文献
Handbook of the Poisson Distributionの71頁により与
えられている。
Handbook of the Poisson Distributionの71頁により与
えられている。
【０１１２】
【数４７】
【０１１３】式（２８）を１組の超スピン開口測定に適
用することは、条件付き確率に明白に存在しない測定を
選択することに依存する。測定のナンバリングは任意で
あるので、合計された測定の総数が与えられる条件付き
確率は次式のように表される
用することは、条件付き確率に明白に存在しない測定を
選択することに依存する。測定のナンバリングは任意で
あるので、合計された測定の総数が与えられる条件付き
確率は次式のように表される
【０１１４】。
【数４８】ここで、Ｎが単位フレーム当たりの検出器数
−１であるならば、Ｍ＝フレーム数であり、Ｎが単位フ
レーム当たりの検出器数であるならば、Ｍ＝フレーム数
−１であり、次式が成り立つ。
−１であるならば、Ｍ＝フレーム数であり、Ｎが単位フ
レーム当たりの検出器数であるならば、Ｍ＝フレーム数
−１であり、次式が成り立つ。
【０１１５】
【数４９】
【０１１６】データの任意のサブセットに関しては、次
式が成り立つ。
式が成り立つ。
【０１１７】
【数５０】独立したランダム変数の総数が一定であり、
即ち合計された全ての測定の総数または合計された測定
部分の総数が個々の測定で条件付けされたランダム変数
であることを認識することは、超解像度情景の評価を発
見するため別の変形された自己一貫最大事後方法を設定
するための手段を与える。全体の測定と１より小さい１
組の測定が与えられる超解像度の情景のバイエルの評価
規則は次式のようになる。
即ち合計された全ての測定の総数または合計された測定
部分の総数が個々の測定で条件付けされたランダム変数
であることを認識することは、超解像度情景の評価を発
見するため別の変形された自己一貫最大事後方法を設定
するための手段を与える。全体の測定と１より小さい１
組の測定が与えられる超解像度の情景のバイエルの評価
規則は次式のようになる。
【０１１８】
【数５１】ここでＧ＿は測定の１より小さい総セットに
対応するブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度グ
リッドに投影される情景サンプルのマトリックスであ
る。マトリックスＧ＿の素子は以下の組に対応する。
対応するブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度グ
リッドに投影される情景サンプルのマトリックスであ
る。マトリックスＧ＿の素子は以下の組に対応する。
【０１１９】
【数５２】ここで、Ｎ＝単位フレーム当たりの検出器数
−１であるならば、Ｍはフレーム数であり、またはＮ＝
単位フレーム当たりの検出器数であるならば、Ｍはフレ
ーム数−１である。
−１であるならば、Ｍはフレーム数であり、またはＮ＝
単位フレーム当たりの検出器数であるならば、Ｍはフレ
ーム数−１である。
【０１２０】自己一貫の必要性は、個々の検出器測定の
平均値を仮定することにより再度取入れられ、全体の回
転開口測定の和の平均値は雑音のない組の測定に対応
し、即ち次式のようになる。
平均値を仮定することにより再度取入れられ、全体の回
転開口測定の和の平均値は雑音のない組の測定に対応
し、即ち次式のようになる。
【０１２１】
【数５３】
【０１２２】↑と↓は超解像度および測定座標の空間グ
リッドを示している。
リッドを示している。
【０１２３】画像センサ測定が情景から伝播される光子
の検出に対応するので、情景の評価値は正でなければな
らない。それ故、付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０ （３１）であり、これは超解像度アルゴ
リズムの実施形態により不明瞭に満足される。
の検出に対応するので、情景の評価値は正でなければな
らない。それ故、付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０ （３１）であり、これは超解像度アルゴ
リズムの実施形態により不明瞭に満足される。
【０１２４】確率密度の最大値の決定はｌｎ［ｐ（Ｓ｜
Ｇ＿，Ｇtot ）］の最大値の決定と等価である。
Ｇ＿，Ｇtot ）］の最大値の決定と等価である。
【０１２５】個々の測定は統計的に独立したポアッソン
ランダム変数であると仮定され、合計された全体の測定
の全てまたはその一部の合計値も同様に個々の測定の平
均値はポアッソンランダム変数であると仮定される。さ
らに、ポアッソンランダム変数の平均値は雑音のない測
定であると仮定され、即ち合計された総回転開口測定の
平均値は以下のようになり、
ランダム変数であると仮定され、合計された全体の測定
の全てまたはその一部の合計値も同様に個々の測定の平
均値はポアッソンランダム変数であると仮定される。さ
らに、ポアッソンランダム変数の平均値は雑音のない測
定であると仮定され、即ち合計された総回転開口測定の
平均値は以下のようになり、
【０１２６】
【数５４】個々の検出器測定の平均値は次式のようにな
る。
る。
【０１２７】
【数５５】
【０１２８】それ故、合計された全体の測定が与えられ
ている測定の確率の多項分布に平均値を代入すると、情
景の出現で条件付けられた対応する確率が得られ、即
ち、
ている測定の確率の多項分布に平均値を代入すると、情
景の出現で条件付けられた対応する確率が得られ、即
ち、
【０１２９】
【数５６】積の対数は対数の合計であり、情景で条件付
けされた測定の対数は次式のようになる。 ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ＿，Ｇtot ）］＝ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ＩＳ）］＋ｌｎ［ｐ（Ｓ）］−ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ）］ スターリング近似を超解像度情景の投影された画素の統
計に適用し、積の対数が対数の合計であることを認識
し、適切な確率分布をバイエルの定理に代入すると次式
が得られる。
けされた測定の対数は次式のようになる。 ｌｎ［ｐ（Ｓ｜Ｇ＿，Ｇtot ）］＝ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ＩＳ）］＋ｌｎ［ｐ（Ｓ）］−ｌｎ［ｐ（Ｇ＿，Ｇ
tot ）］ スターリング近似を超解像度情景の投影された画素の統
計に適用し、積の対数が対数の合計であることを認識
し、適切な確率分布をバイエルの定理に代入すると次式
が得られる。
【０１３０】
【数５７】超スピン開口の最大事後の実施形態の最大が
条件付き確率を最大にする超解像度の情景を発見するこ
とに依存するので、条件付き確率の対数の微分から生じ
る非線形の部分的微分方程式を解く情景評価が求めら
れ、即ち、次式が得られる。
条件付き確率を最大にする超解像度の情景を発見するこ
とに依存するので、条件付き確率の対数の微分から生じ
る非線形の部分的微分方程式を解く情景評価が求めら
れ、即ち、次式が得られる。
【０１３１】
【数５８】
【０１３２】先の方法に関しては、超解像度情景の解
は、情景の超解像度画素に関する条件付き確率の導関数
がゼロになることを必要とすることによって生成される
１組の非線形の結合式を満足しなければならない。この
セクションで説明している実施形態の１組の連立方程式
を以下に示す。
は、情景の超解像度画素に関する条件付き確率の導関数
がゼロになることを必要とすることによって生成される
１組の非線形の結合式を満足しなければならない。この
セクションで説明している実施形態の１組の連立方程式
を以下に示す。
【０１３３】
【数５９】
【０１３４】１組の連立方程式の数値解は指数関数とピ
カールの反復的方法を適用することにより実行されるこ
とができる。
カールの反復的方法を適用することにより実行されるこ
とができる。
【０１３５】合計された測定の超解像度の実施形態を説
明する。この超解像度の回転開口実施形態では付加的な
超解像度式の組が回転開口フレーム中の測定された総光
子の数に基づいて設定される。評価された情景値が、測
定された回転開口フレームが与えられた情景値に対する
条件付き確率密度の極値であるのと同様に、全体の測定
の発生が与えられた情景値に対する条件付き確率密度の
極値であることを必要とすることにより超解像度の情景
値は決定される。２つの組の式は未知の平均画素値を消
去するために使用されることができ、超解像度の情景画
素値用の１組の非線形の式を残す。１組の非線形の式は
ピカールの方法を用いて解かれる。この代わりの超解像
度手段の定義に導かれる手順の詳細について以下説明す
る。
明する。この超解像度の回転開口実施形態では付加的な
超解像度式の組が回転開口フレーム中の測定された総光
子の数に基づいて設定される。評価された情景値が、測
定された回転開口フレームが与えられた情景値に対する
条件付き確率密度の極値であるのと同様に、全体の測定
の発生が与えられた情景値に対する条件付き確率密度の
極値であることを必要とすることにより超解像度の情景
値は決定される。２つの組の式は未知の平均画素値を消
去するために使用されることができ、超解像度の情景画
素値用の１組の非線形の式を残す。１組の非線形の式は
ピカールの方法を用いて解かれる。この代わりの超解像
度手段の定義に導かれる手順の詳細について以下説明す
る。
【０１３６】雑音のない測定を実施する別の方法を説明
する。回転開口の超解像度アルゴリズムの導出の第１の
バージョンに関しては、雑音のない画像測定はセンサシ
ステム応答関数Ｈm のコンボリューションとして表さ
れ、観察された情景Ｓまたは次式を有する。
する。回転開口の超解像度アルゴリズムの導出の第１の
バージョンに関しては、雑音のない画像測定はセンサシ
ステム応答関数Ｈm のコンボリューションとして表さ
れ、観察された情景Ｓまたは次式を有する。
【０１３７】
【数６０】ｍ番目の雑音のない画像測定のディスクリー
トな形態と、全てのフレームに対する全ての検出器の雑
音のない全体の測定は次式で表される。
トな形態と、全てのフレームに対する全ての検出器の雑
音のない全体の測定は次式で表される。
【０１３８】
【数６１】
【０１３９】先の式では、ｊは検出器位置ベクトル／ｒ
j に関連する一次元指数であり、ｋは検出器位置ベクト
ル／ｒk に関連する一次元指数である。
j に関連する一次元指数であり、ｋは検出器位置ベクト
ル／ｒk に関連する一次元指数である。
【０１４０】イソプラネティック光学システムと空間的
に均一な応答焦点平面アレイ検出器に対して、ｍ番目の
フレームシステム応答関数は個々の検出器応答関数Ｗm
を有する光学システムの点分布関数ＰＳＦm のコンボリ
ューションとして表され、即ち次式のようになる。
に均一な応答焦点平面アレイ検出器に対して、ｍ番目の
フレームシステム応答関数は個々の検出器応答関数Ｗm
を有する光学システムの点分布関数ＰＳＦm のコンボリ
ューションとして表され、即ち次式のようになる。
【０１４１】
【数６２】
【０１４２】変更された最大事後方法は、超解像度の情
景の評価値を発見するため２つの異なったバイエルの確
率規則を使用する。２つのバイエル規則は次式であり、
景の評価値を発見するため２つの異なったバイエルの確
率規則を使用する。２つのバイエル規則は次式であり、
【０１４３】
【数６３】この式は１組の回転開口測定全体が与えられ
る超解像度情景が出現する確率と、全ての回転開口測定
の和が与えられる超解像度情景が出現する確率にそれぞ
れ対応する。先に定めたように、Ｇは全体の測定マトリ
ックスであり、これは個々のフレーム測定マトリックス
からなるブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度座
標グリッドに投影される個々の情景素子からなる列マト
リックスであり、即ち、
る超解像度情景が出現する確率と、全ての回転開口測定
の和が与えられる超解像度情景が出現する確率にそれぞ
れ対応する。先に定めたように、Ｇは全体の測定マトリ
ックスであり、これは個々のフレーム測定マトリックス
からなるブロックマトリックスであり、Ｓは超解像度座
標グリッドに投影される個々の情景素子からなる列マト
リックスであり、即ち、
【０１４４】
【数６４】
【０１４５】ここでｎf は測定フレームの総数であり、
ｎpixel は超解像度情景の評価の超解像度点の総数であ
る。
ｎpixel は超解像度情景の評価の超解像度点の総数であ
る。
【０１４６】情景が与えられた全体の測定に対する条件
付き確率を有する自己一貫の超解像度方法は、情景Ｓに
対する評価値を求め、これは回転開口測定の完全な組が
与えられる情景の条件付き確率を最大にし、全ての回転
開口測定の和が与えられる情景の条件付き確率を最大に
し、即ち、同時にｐ（Ｓ｜Ｇ）とｐ（Ｓ｜Ｇtot ）を最
大にするＳの解が求められる。一般的な分布では、両者
の条件を満たす極値の解は可能ではないが、以下のセク
ションで説明する手順および統計的な必要条件は非線形
の１組の方程式に関する解を許容する。
付き確率を有する自己一貫の超解像度方法は、情景Ｓに
対する評価値を求め、これは回転開口測定の完全な組が
与えられる情景の条件付き確率を最大にし、全ての回転
開口測定の和が与えられる情景の条件付き確率を最大に
し、即ち、同時にｐ（Ｓ｜Ｇ）とｐ（Ｓ｜Ｇtot ）を最
大にするＳの解が求められる。一般的な分布では、両者
の条件を満たす極値の解は可能ではないが、以下のセク
ションで説明する手順および統計的な必要条件は非線形
の１組の方程式に関する解を許容する。
【０１４７】自己一貫の要求は個々の検出器測定の平均
値を仮定することにより組入れられ、回転開口測定の和
の合計の平均値は雑音のない組の測定に対応し、即ち、
値を仮定することにより組入れられ、回転開口測定の和
の合計の平均値は雑音のない組の測定に対応し、即ち、
【０１４８】
【数６５】
【０１４９】↑と↓は超解像度と“測定”座標空間グリ
ッドを示す。
ッドを示す。
【０１５０】画像センサ測定は情景から伝播する光子の
検出に対応し、情景の評価値は常に正である。それ故、
付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０， （３４）であり、これは前述の超解像
度アルゴリズムにより暗黙的に満たされる。
検出に対応し、情景の評価値は常に正である。それ故、
付加的な自己一貫の要求は、 Ｓ≧０， （３４）であり、これは前述の超解像
度アルゴリズムにより暗黙的に満たされる。
【０１５１】対数は単調な関数であるので、確率密度の
最大値の決定はｌｎ［ｐ（ＳＩＧ）］とｌｎ［ｐ（ＳＩ
Ｇtot ）］の確率密度の最大値を決定することに等し
い。対数をバイエルの定理に適用すると、次式の最大値
が求められる。
最大値の決定はｌｎ［ｐ（ＳＩＧ）］とｌｎ［ｐ（ＳＩ
Ｇtot ）］の確率密度の最大値を決定することに等し
い。対数をバイエルの定理に適用すると、次式の最大値
が求められる。
【０１５２】
【数６６】
【０１５３】統計的に独立したフレーム測定に対して、
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
【０１５４】
【数６７】
【０１５５】同様に、統計的に独立した検出器測定に対
して、情景が与えられるフレーム測定の発生の条件付き
確率は情景で条件付けされる個々の画素確率密度の積と
して表されることができる。
して、情景が与えられるフレーム測定の発生の条件付き
確率は情景で条件付けされる個々の画素確率密度の積と
して表されることができる。
【０１５６】
【数６８】
【０１５７】全体の測定の条件付き確率密度はそれ故、
情景について条件付けされる画素とフレーム測定確率の
積により与えられる。
情景について条件付けされる画素とフレーム測定確率の
積により与えられる。
【０１５８】
【数６９】
【０１５９】情景放射または各画素素子に対する光子の
反射が統計的に独立していると仮定すると、一次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
反射が統計的に独立していると仮定すると、一次元の情
景マトリックスの確率密度は各素子に関連する確率密度
関数の積として表されることができ、即ち、
【０１６０】
【数７０】
【０１６１】ソースの光子変動により左右される情景統
計では、情景画素素子の確率密度関数は次式のように仮
定される。
計では、情景画素素子の確率密度関数は次式のように仮
定される。
【０１６２】
【数７１】ここで／Ｓ（ｋ↑）はｋ↓番目の投影された
“画素”の平均値である。
“画素”の平均値である。
【０１６３】個々の検出器測定もポアッソンランダムプ
ロセスであると仮定すると、個々の検出器測定確率密度
関数は次式のようになることが示唆される。
ロセスであると仮定すると、個々の検出器測定確率密度
関数は次式のようになることが示唆される。
【０１６４】
【数７２】ｍ番目のフレーム測定ｊ↓番目の“画素”の
平均値を置換すると、
平均値を置換すると、
【０１６５】
【数７３】この式は情景を与える検出器測定の確率の式
を導出する。
を導出する。
【０１６６】
【数７４】
【０１６７】統計的に独立したポアッソンランダム変数
の和もポアッソンランダム変数であるので、合計された
全ての回転開口検出器確率の全体はポアッソンランダム
変数であり、次式により与えられる。
の和もポアッソンランダム変数であるので、合計された
全ての回転開口検出器確率の全体はポアッソンランダム
変数であり、次式により与えられる。
【０１６８】
【数７５】合計された回転開口測定の全体の平均値は次
式のようになり、
式のようになり、
【０１６９】
【数７６】これをポアッソン確率密度に代入すると、所
定のＳが発生するＧtot の条件付き確率が得られる。
定のＳが発生するＧtot の条件付き確率が得られる。
【０１７０】
【数７７】
【０１７１】積の対数は対数の和であるので、情景で条
件付けされた測定の対数は以下のようになる。
件付けされた測定の対数は以下のようになる。
【０１７２】
【数７８】
【０１７３】同様に、情景確率密度の対数は以下のよう
になる。
になる。
【０１７４】
【数７９】
【０１７５】先の式を情景が与えられる１組の情景測定
に対する条件付き確率に代入すると次式が得られる。
に対する条件付き確率に代入すると次式が得られる。
【０１７６】
【数８０】
【０１７７】ｐ（Ｓ｜Ｇtot ）の対数の決定は情景が与
えられる合計された全体の測定の条件付き確率の対数を
決定することに依存する。
えられる合計された全体の測定の条件付き確率の対数を
決定することに依存する。
【０１７８】
【数８１】
【０１７９】条件付き確率の関係に対してバイエルの法
則へ代入すると、次式が得られる。
則へ代入すると、次式が得られる。
【０１８０】
【数８２】
【０１８１】約５０を越える光子をカウントした場合、
スターリング近似である。
スターリング近似である。
【０１８２】ｌｎ［ｘ！］＝ｘｌｎ［ｘ］−ｘの式は計
算手順を簡単にするために使用される。問題の２つの条
件付き確率に適用されるスターリング概算は次式を導
く。
算手順を簡単にするために使用される。問題の２つの条
件付き確率に適用されるスターリング概算は次式を導
く。
【０１８３】
【数８３】
【０１８４】所望の情景画素素子Ｓ（ｌ↑）に関して適
切な確率の対数を微分することにより、確率を最大にす
る情景の解を要求する極値方程式が得られる。微分によ
って次式が得られる。
切な確率の対数を微分することにより、確率を最大にす
る情景の解を要求する極値方程式が得られる。微分によ
って次式が得られる。
【０１８５】
【数８４】
【０１８６】クロネッカー（Kronecker ）のデルタ関数
指標積の合計を計算することにより式を簡単にすると、
指標積の合計を計算することにより式を簡単にすると、
【０１８７】
【数８５】
【０１８８】測定が与えられる情景確率の対数の導関数
の設定に関連する１組の式を以下示す。
の設定に関連する１組の式を以下示す。
【０１８９】
【数８６】
【０１９０】Ｓ（ｌ↑）を解くことによって、１組の結
合された非線形の式が得られる。
合された非線形の式が得られる。
【０１９１】
【数８７】
【０１９２】指数関数化によって次式が得られる。
【０１９３】
【数８８】
【０１９４】合計された全体の測定が与えられる情景確
率の対数の導関数を設定することに関する１組の式を以
下示す。
率の対数の導関数を設定することに関する１組の式を以
下示す。
【０１９５】
【数８９】
【０１９６】Ｓ（ｌ↑）の対数を解くと、次の１組の結
合された非線形の式が得られる。
合された非線形の式が得られる。
【０１９７】
【数９０】
【０１９８】指数関数化によって次式が得られる。
【０１９９】
【数９１】
【０２００】２つの組の式（３５）、（３６）はＳ（ｌ
↑）または／Ｓ（ｌ↑）の評価プロセスを公式化するた
めに同時に解かれることができる。
↑）または／Ｓ（ｌ↑）の評価プロセスを公式化するた
めに同時に解かれることができる。
【０２０１】以上説明した超スピン開口の実施形態は最
大事後評価技術を適用する。超スピン開口プロセスに対
する別の方法は最大尤度評価と通常呼ばれるバイエルの
評価方法を使用する。最大尤度評価は目標が与えられる
測定の条件付き確率を最大にする未知の目標の値を求め
る。即ち、目標の最大尤度評価は１組の観察された回転
開口センサ測定全体に導かれる可能性が最も高い目標で
ある。
大事後評価技術を適用する。超スピン開口プロセスに対
する別の方法は最大尤度評価と通常呼ばれるバイエルの
評価方法を使用する。最大尤度評価は目標が与えられる
測定の条件付き確率を最大にする未知の目標の値を求め
る。即ち、目標の最大尤度評価は１組の観察された回転
開口センサ測定全体に導かれる可能性が最も高い目標で
ある。
【０２０２】前述したように、Ｇは全測定マトリックス
であり、これは個々のフレーム測定マトリックスからな
るブロック列マトリックスであり、以下に示す。
であり、これは個々のフレーム測定マトリックスからな
るブロック列マトリックスであり、以下に示す。
【０２０３】
【数９２】ここでｎf は捕捉されるフレームの総数であ
る。Ｓはランダム情景のｎf 実体に関するブロック列マ
トリックスである。
る。Ｓはランダム情景のｎf 実体に関するブロック列マ
トリックスである。
【０２０４】
【数９３】
【０２０５】情景Ｓがランダムフィールドであるとする
と、情景平均値の最大尤度評価が計算される。最大尤度
評価は情景平均／Ｓの値であり、これは尤度関数Ｐ（Ｇ
｜／Ｓ）を最大にする。
と、情景平均値の最大尤度評価が計算される。最大尤度
評価は情景平均／Ｓの値であり、これは尤度関数Ｐ（Ｇ
｜／Ｓ）を最大にする。
【０２０６】統計的に独立したフレーム測定に対して、
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
情景が与えられる全体の測定ベクトルのジョイント確率
密度は個々のｍ番目のフレームジョイント確率密度の積
として表されることができる。
【０２０７】
【数９４】
【０２０８】同様に、統計的に独立した検出器測定で
は、情景が与えられるフレーム発生の条件付き確率は情
景について条件付けされた個々の画素確率密度の積とし
て表されることができる。
は、情景が与えられるフレーム発生の条件付き確率は情
景について条件付けされた個々の画素確率密度の積とし
て表されることができる。
【０２０９】
【数９５】
【０２１０】全体の測定条件付き確率密度はそれ故、情
景について条件付けされた画素とフレーム測定確率の積
により与えられる。
景について条件付けされた画素とフレーム測定確率の積
により与えられる。
【０２１１】
【数９６】
【０２１２】個々の検出器測定がポアッソンプロセスで
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式の
ように表される。
あると仮定すると、個々の測定の条件付き確率は次式の
ように表される。
【０２１３】
【数９７】
【０２１４】条件付き確率密度を最大にする情景を発見
することは、確率密度の対数を最大にする情景を発見す
ることに等しいので、次式を最大にする／Ｓの解が求め
られる。
することは、確率密度の対数を最大にする情景を発見す
ることに等しいので、次式を最大にする／Ｓの解が求め
られる。
【０２１５】
【数９８】積の対数が対数の和であることを認識する
と、／Ｓが与えられる測定マトリックスＧの確率は以下
のようになる。
と、／Ｓが与えられる測定マトリックスＧの確率は以下
のようになる。
【０２１６】
【数９９】
【０２１７】式（４３）を式（４２）に代入すると、次
式が得られる。
式が得られる。
【０２１８】
【数１００】条件付き確率を最大にする／Ｓ（ｌ）値を
決定するため、ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／Ｓ）］の導関数がゼロ
になる値／Ｓ（ｌ）が要求される。ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／
Ｓ）］の導関数は次式により与えられる。
決定するため、ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／Ｓ）］の導関数がゼロ
になる値／Ｓ（ｌ）が要求される。ｌｎ［ｐ（Ｇ｜／
Ｓ）］の導関数は次式により与えられる。
【０２１９】
【数１０１】
【０２２０】導関数をゼロに設定すると、／Ｓを解く非
線形の式が得られる。
線形の式が得られる。
【０２２１】
【数１０２】
【０２２２】光学システムの特性を保存する光子によ
り、ほとんどの構成例では、式の左側はｎf に合計され
る。ピカールの技術を適用するため、式（４４）の各側
は／Ｓ（ｌ）により乗算され、評価は次式のように反復
して形成される。
り、ほとんどの構成例では、式の左側はｎf に合計され
る。ピカールの技術を適用するため、式（４４）の各側
は／Ｓ（ｌ）により乗算され、評価は次式のように反復
して形成される。
【０２２３】
【数１０３】ここで上付き文字ｎは反復数を示してい
る。
る。
【０２２４】超スピン開口の最大尤度評価を計算するこ
の方法は予期最大アルゴリズムである。予期最大アルゴ
リズムは情景平均の最大尤度評価へ集中する。
の方法は予期最大アルゴリズムである。予期最大アルゴ
リズムは情景平均の最大尤度評価へ集中する。
【０２２５】以上説明したアルゴリズム手順の各反復で
は、乗算の補正係数はｎf 回転開口測定の全体の組から
計算される。反復予期最大アルゴリズムは最大尤度評価
を計算するために使用されてもよい。反復アルゴリズム
は個々に各フレームに基づく評価値を更新し、それによ
って最大尤度評価を決定する計算上の必要性をなくす。
は、乗算の補正係数はｎf 回転開口測定の全体の組から
計算される。反復予期最大アルゴリズムは最大尤度評価
を計算するために使用されてもよい。反復アルゴリズム
は個々に各フレームに基づく評価値を更新し、それによ
って最大尤度評価を決定する計算上の必要性をなくす。
【０２２６】予期される最大アルゴリズムの反復形態
は、超スピン開口に適用するためTitterington氏による
文献Journal of the Royal Statistical Society-B、46
巻、No.2、257 〜267 頁、1984年により展開された方法
に発展される。以下の反復的予期最大アルゴリズムはｎ
＝０，１，…，、ｍ＝０，１，…，Ｎf −１、ｌ＝１，
２，…，Ｎpixel で得られる。
は、超スピン開口に適用するためTitterington氏による
文献Journal of the Royal Statistical Society-B、46
巻、No.2、257 〜267 頁、1984年により展開された方法
に発展される。以下の反復的予期最大アルゴリズムはｎ
＝０，１，…，、ｍ＝０，１，…，Ｎf −１、ｌ＝１，
２，…，Ｎpixel で得られる。
【０２２７】
【数１０４】
【０２２８】この反復的な予期される最大アルゴリズム
は先に説明した方法を用いて初期化されるか、情景の平
均評価の各素子を回転開口フレームの光子の平均数に基
づいて一定値に初期化される。
は先に説明した方法を用いて初期化されるか、情景の平
均評価の各素子を回転開口フレームの光子の平均数に基
づいて一定値に初期化される。
【０２２９】
【数１０５】
【０２３０】前述の超スピン開口の実施形態は未知の情
景を評価するための２つの広い解決方法、即ち最大事後
評価と、最大尤度評価を含む。最大事後評価のカテゴリ
ー内には４つの実施形態が開示されており、それらは、
情景の現在の評価に等しい情景平均を評価することによ
り情景平均／Ｓ（ｌ）が特別な方法で評価される最大事
後方法と、サンプル統計を用いて情景平均／Ｓ（ｌ）が
評価され、情景Ｓq （ｌ）の各実体を評価するための反
復アルゴリズムを生じ、それに続いてサンプル平均の再
評価が行われる最大事後方法と、単一の確率密度関数が
測定と１組の測定された回転開口フレームの総光子とで
公式化される最大事後方法と、別々の確率密度関数が１
組の測定された回転開口フレームの総光子で公式化さ
れ、それに続いて２つの組の非線形の式を同時的に解く
最大事後方法とを含んでいる。
景を評価するための２つの広い解決方法、即ち最大事後
評価と、最大尤度評価を含む。最大事後評価のカテゴリ
ー内には４つの実施形態が開示されており、それらは、
情景の現在の評価に等しい情景平均を評価することによ
り情景平均／Ｓ（ｌ）が特別な方法で評価される最大事
後方法と、サンプル統計を用いて情景平均／Ｓ（ｌ）が
評価され、情景Ｓq （ｌ）の各実体を評価するための反
復アルゴリズムを生じ、それに続いてサンプル平均の再
評価が行われる最大事後方法と、単一の確率密度関数が
測定と１組の測定された回転開口フレームの総光子とで
公式化される最大事後方法と、別々の確率密度関数が１
組の測定された回転開口フレームの総光子で公式化さ
れ、それに続いて２つの組の非線形の式を同時的に解く
最大事後方法とを含んでいる。
【０２３１】最大尤度評価のカテゴリー内では２つの実
施形態が説明されている。第１の実施形態は情景の全体
平均／Ｓ（ｌ）の評価を形成するために１組の測定され
た回転開口フレームを使用し、ここでは回転開口フレー
ムの組全体は評価のそれぞれの更新で使用される。第２
の最大尤度実施例では、反復的アルゴリズムが使用さ
れ、ここでは情景の全体平均は、一度に１つの回転開口
フレーム測定を用いて更新される。各最大尤度実施形態
は予期最大手順であり、それ故ピカール反復が最大尤度
評価へ集中することを保証する。
施形態が説明されている。第１の実施形態は情景の全体
平均／Ｓ（ｌ）の評価を形成するために１組の測定され
た回転開口フレームを使用し、ここでは回転開口フレー
ムの組全体は評価のそれぞれの更新で使用される。第２
の最大尤度実施例では、反復的アルゴリズムが使用さ
れ、ここでは情景の全体平均は、一度に１つの回転開口
フレーム測定を用いて更新される。各最大尤度実施形態
は予期最大手順であり、それ故ピカール反復が最大尤度
評価へ集中することを保証する。
【０２３２】説明を完全にするため、図１７は放射状の
試験パターンの超解像度の画像を生成するために使用さ
れる超スピン開口合成方法30の実施結果を示している。
図１８は超スピン開口合成動作の例を示している。動作
の定量的測定は目標の既知の基準パワースペクトルと超
解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を決定
することにより得られる。図１９は真の情景が水平バー
ターゲットである超スピン開口合成の例を示している。
動作の定量的測定は物体の既知の基準パワースペクトル
と超解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を
決定することにより発見される。
試験パターンの超解像度の画像を生成するために使用さ
れる超スピン開口合成方法30の実施結果を示している。
図１８は超スピン開口合成動作の例を示している。動作
の定量的測定は目標の既知の基準パワースペクトルと超
解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を決定
することにより得られる。図１９は真の情景が水平バー
ターゲットである超スピン開口合成の例を示している。
動作の定量的測定は物体の既知の基準パワースペクトル
と超解像度画像のパワースペクトルとの間の相関係数を
決定することにより発見される。
【０２３３】以上、回転ストリップ（部分的）開口画像
放射線センサ装置と、複数の回転ストリップ開口画像測
定からの超解像度情景評価を合成する方法を説明した。
所望の実施形態は本発明の原理の応用を表した多数の特
定の実施形態のうちの数例にすぎないことが理解されよ
う。明らかに、多数のおよび他の装置が本発明の技術範
囲を逸脱することなく当業者により容易に行われること
ができる。
放射線センサ装置と、複数の回転ストリップ開口画像測
定からの超解像度情景評価を合成する方法を説明した。
所望の実施形態は本発明の原理の応用を表した多数の特
定の実施形態のうちの数例にすぎないことが理解されよ
う。明らかに、多数のおよび他の装置が本発明の技術範
囲を逸脱することなく当業者により容易に行われること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による回転開口画像放射線センサ
システムの概略図。
システムの概略図。
【図２】本発明の原理によるシステムおよび方法の第１
の実施形態の概略図。
の実施形態の概略図。
【図３】本発明の第２の実施形態の概略図。
【図４】本発明の第３の実施形態の概略図。
【図５】本発明の第４の実施形態の概略図。
【図６】本発明の第５の実施形態の概略図。
【図７】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理方
法の実施形態の概略図。
法の実施形態の概略図。
【図８】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理方
法の実施形態の概略図。
法の実施形態の概略図。
【図９】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理方
法の別の実施形態の概略図。
法の別の実施形態の概略図。
【図１０】図２乃至６の本発明に関連する超解像度処理
方法の別の実施形態の概略図。
方法の別の実施形態の概略図。
【図１１】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１２】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１３】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１４】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１５】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１６】図２乃至６の本発明に関連する別の超解像度
処理方法の別の実施形態の概略図。
処理方法の別の実施形態の概略図。
【図１７】試験パターンに関する本発明を用いた試験結
果の図。
果の図。
【図１８】別の試験パターンに関する本発明を用いた試
験結果の図。
験結果の図。
【図１９】さらに別の試験パターンに関する本発明を用
いた試験結果の図。
いた試験結果の図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド・エル・ラファネリ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92708、ファウンテイン・バレー、マウン ト・アコマ・サークル 16645 (72)発明者 フィリップ・ジェイ・セメンティリ アメリカ合衆国、アリゾナ州 85718、タ クソン、イー・カレ・エレーナ 1201 (72)発明者 スーザン・ビー・マウント アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90503、トランス、エメラルド・ストリー ト・ナンバー75 3922 (72)発明者 アルバート・エム・ビスビー アメリカ合衆国、アリゾナ州 85749、タ クソン、エヌ・ロングホーン・ドライブ 3101 (72)発明者 ジェイムズ・エフ・モンゴメリー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90254、ハーモサ・ビーチ、マンハッタ ン・アベニュー 1022 (72)発明者 スティーブン・ケー・ジョンソン アメリカ合衆国、バージニア州 22124、 ハーンドン、ヒッコリー・ヒルズ・ドライ ブ 3412
Claims (3)
- 【請求項１】 予め定められた空間周波数カットオフを
有し、光軸を中心に回動して情景の時間的に順次連続す
る映像を生成する回転ストリップ開口を具備する望遠鏡
と、 この望遠鏡の焦点平面に配置され１組のストリップ開口
映像を生成する２次元の検出器アレイと、 この検出器アレイに結合され、ストリップ開口が望遠鏡
の光軸を中心に回動するとき１組のストリップ開口映像
からなる映像情景の複数の映像フレームを記録し、回転
するストリップ開口の空間周波数カットオフよりも大き
い空間周波数に対する記録された映像から観察された情
景の評価を合成する評価プロセッサを備えている信号プ
ロセッサとを具備していることを特徴とする回転ストリ
ップ開口放射線センサシステム。 - 【請求項２】 信号プロセッサは、 情景に対応する過去の知識を記憶する映像合成データベ
ースと、 帯域制限された映像合成プロセッサと映像合成データベ
ースとの間に結合されて映像から情景内容および構造情
報を抽出し、そのデータベースに含まれている過去の情
報を変更する訓練アルゴリズムプロセッサとを具備し、
前記情報は信号プロセッサによって処理されて超解像度
情景の評価を生成する請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 光軸を中心に回動する回転ストリップ開
口望遠鏡と、この望遠鏡の焦点平面に位置された映像を
検出する２次元の検出器アレイと、検出器アレイの検出
器の積分時間中に静止映像を生成する回転補償手段と、
望遠鏡の光軸を中心に回動するとき望遠鏡によって形成
された情景の複数の映像フレームを記憶し、記憶された
映像フレームから全円形開口映像を合成する信号プロセ
ッサとを具備している映像システムを使用して映像を合
成する映像合成方法において、 １組のストリップ開口映像を発生し、 現在の評価の非線形関数と超解像度情景の現在の評価と
の積を形成することにより超解像度の全円形開口映像ス
ペクトルを合成することを特徴とする映像合成方法。
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|---|---|---|---|
| US635073 | 1996-04-19 | ||
| US08/635,073 US6155704A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Super-resolved full aperture scene synthesis using rotating strip aperture image measurements |
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|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JPH1063821A (ja) |
| DE (1) | DE69700718T2 (ja) |
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| US20030068097A1 (en) * | 2001-06-15 | 2003-04-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Adaptive mean estimation and normalization of data |
| US7123780B2 (en) * | 2001-12-11 | 2006-10-17 | Sony Corporation | Resolution enhancement for images stored in a database |
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-
1997
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- 1997-04-19 EP EP97106509A patent/EP0802425B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-21 JP JP9117621A patent/JPH1063821A/ja active Pending
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