(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物を含む画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により得られた画像より目標物部分の画像を抽出する手段と、
この抽出した目標物の画像から目標物の縦横長さ情報を得る手段と、
この長さ情報から目標物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
目標物の抽出画像からそのエッジ部分を検出して当該エッジより前記姿勢検出手段にて求めた姿勢情報対応の所要のオフセット量分移動させた位置に目標点を定めるオフセット処理手段と、
より構成したことを特徴とする目標位置設定装置。
【請求項２】
目標物を含む画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により得られた画像より目標物部分の画像を抽出する手段と、
この抽出した目標物の画像から目標物の縦横長さ情報を得る手段と、
この長さ情報から目標物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
目標物の抽出画像からそのエッジ部分を検出して当該エッジより前記姿勢検出手段にて求めた姿勢情報対応の所要のオフセット量分移動させた位置に目標点を定めるオフセット処理手段と、
このオフセット処理手段により求めた目標点に向けて誘導制御する制御手段とより構成したことを特徴とする誘導装置。
【請求項３】
目標物を含む画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により得られた画像より目標物部分の画像を抽出する手段と、
この抽出した目標物の画像から目標物の縦横長さ情報を得る手段と、
この長さ情報から抽出画像の縦横比を知りこれより目標物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
目標物の抽出画像からそのエッジ部分を検出して当該エッジより前記姿勢検出手段にて求めた姿勢情報対応の所要のオフセット量分移動させた位置に目標点を定めるオフセット処理手段と、
このオフセット処理手段により求めた目標点に向けて誘導制御する制御手段とより構成したことを特徴とする誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の目標位置設定装置および飛翔体の誘導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遠方の目標物に向けて飛翔体を発射し、その後は飛翔体自身に自律的に目標物に向かって飛行させて最終的には目標物に到達させるといった誘導を行う場合、従来は例えば、赤外線カメラを搭載させ、この赤外線カメラで捉えた目標物の映像から、その目標物の重心点を計算し、当該重心点に向かうように誘導信号を発生して飛翔方向を制御すると云った手法を採用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、例えば領海内に不法侵入した不審船等に対する停船命令を実行するために、その不審船に対して飛翔体を発射して逃走を阻止するといったことが実行されることがあるが、このような場合に、従来技術では、飛翔体に搭載した赤外線カメラから得られる目標物の画像データを処理することにより、画像上での当該目標物の重心点を求め、この重心点に向けて誘導するようにしていた。このため、例えば、目標物が船舶などの場合であって、目標物に乗務員がいる場合に、その乗務員がいるであろう、居室部分に飛翔体が誘導される可能性が高く、人身に被害が及ぶことが予想される。
【０００４】
不審船などの取り締まりにおいては、目的は停船させて臨検することであり、逃走する場合には航行不能にすれば目的が達成される。従って、人身に被害を与えることなく、飛翔体を目標物に命中させることができるように誘導する誘導装置の開発が嘱望されている。
【０００５】
従って、本発明の目的とするところは、映像として捉えた目標物の画像から当該目標物における居室などを外して、人的被害のない安全な部分に飛翔体を誘導することができるようにした誘導装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する。すなわち、目標物
を含む画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段により得られた画像より目標物部分の画像を抽出する手段と、この抽出した目標物の画像から目標物の縦横長さ情報を得る手段と、この長さ情報から（具体的には、抽出した画像の縦横比を知り、この情報から）目標物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、目標物の抽出画像からそのエッジ部分を検出して当該エッジより前記姿勢検出手段にて求めた姿勢情報対応の所要のオフセット量分移動させた位置に目標点を定めるオフセット処理手段と、このオフセット処理手段により求めた目標点に向けて誘導制御する制御手段とより構成した。
【０００７】
このように、撮像手段により撮像した画像より、目標物部分の画像を抽出し、その抽出した画像の長さ情報から（例えば、画像の縦横比から）目標物の姿勢を検出し、そのエッジ部分を検出して当該エッジより姿勢に応じた所要のオフセット量分移動させた位置に目標点を定め、この目標点に向けて誘導するように構成したから、オフセット量を目標物における居室から離れる適宜な距離に設定しておくことで、目標物における居室に遠い部分に飛翔体を命中させるべく誘導することができるようになる。
【０００８】
すなわち、目標物の左右方向におけるエッジを暫定基準点にして目標点をこれよりオフセット量分、移動させて定めると云うことは、目標物における居室に遠い部分の一端を暫定的な基準点にして、その暫定的な基準点を画像中心から所定量オフセットすることにより得た目標点は目標物における居室から外れたところに設定されることとなり、その目標点を目標に飛翔体を誘導することで、目標物に対し、人的被害を及ぼす危険を避けた状態で飛翔体を誘導できる。
【０００９】
【実施の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１０】
本発明は、例えば領海内に不法侵入した不審船等に対する停船命令を実行するため可視光や赤外線等を用いた、いわゆる光並み画像処理誘導装置を使用する状況において、命令を有効かつ人道的に遂行する画像処理とその画像処理を有した誘導装置である。
【００１１】
そして、本発明のポイントは、第一には撮像系から得た目標物（不審船等）の向きを計算から求めるようにしたことにあり、また、第二には、求めた目標物の向きに応じて異なる画像処理を実施するようにしたことにあり、第三には、目標物の向きに応じた最適な画像処理を自動的に選択するようにしたことにあり、また、第四には停船命令を遂行するに当たり、対象内部の乗務員対する被害を最小限にするため、乗務員が潜んでいると思われる居室部分を誘導の対象としないように目標位置をオフセットさせるように画像処理を実施することにある。
【００１２】
そして、以上の処理系を持つことにより、停船命令遂行に対し、有効性を維持しつつも、人道的な特色を持つ誘導装置を実現することにある。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
本発明装置の系統図を図１にブロック図で示す。また、処理の流れを図２に示す。
【００１４】
図１において、１は光学系、２はセンサ、３は空間安定装置、４は信号処理装置、５は制御処理装置である。光学系１は被写体像をセンサ２に導くための系であり、センサ２はＣＣＤ（個体撮像素子）などによる２次元の撮像素子であり、この光学系１により結像された被写体像を画像データとして出力するものである。これら光学系１およびセンサ２により撮像系を構成する。この撮像系で撮像される被写体像は可視光線による光学像であっても、また、赤外線像であっても良い。
【００１５】
空間安定装置３は、この撮像系の姿勢を一定に保つための装置である。また、信号処理装置４は前記撮像系で撮像されて得られた被写体画像を処理して目標物中から所要の目標点を抽出すると云った処理をするものであり、制御処理装置５は、この信号処理装置４の求めた目標点の情報（目標点位置情報）から飛翔体の飛翔方向をその目標点方向となるように誘導制御するためのものである。
【００１６】
本発明システムにおける信号処理装置４の構成例を図２に示す。
【００１７】
図２において、４１は前処理部、４２は情報処理部、４３は目標点検出処理部であって、信号処理部４はこれらより構成される。また、前記目標点検出処理部４３は姿勢判定処理部４３ａ、第１のエッジオフセット処理部４３ｂ、第２のエッジオフセット処理部４３ｃとから構成されている。
【００１８】
これらのうち、前処理部４１は、撮像系で得られた画像データに対してフィルタ処理等を施すためのものであり、また、情報処理部４２は、このフィルタ処理された画像から目標物の像を抽出すると共に、この目標物の像から目標物長の情報を取得するものである。ここで、画像から目標物の像を抽出するには、目標物が海上を航行する船舶の場合、撮像して得た画像が赤外線像であれば、微分処理をすることにより、温度変化の激しい部分を検出してその部分を輪郭抽出することで、切り出すことができ、光学像であれば画素濃度を所要の閾値で選択して二値化処理してから輪郭抽出するなどして画像データ中の目標物の像を得ることができる。
【００１９】
また、情報処理部４２は、目標物の像から目標長の情報を取得するが、ここでは画像中における目標物の諸元を目標物の画素数の情報として出力することで得る。これは例えば、目標物が工作船の場合、漁船に似せてあるので、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、実物の大きさは全長２５［ｍ］程度、喫水線上の甲板高さ１［ｍ］程度、操舵室などのあるブリッジ（船橋）部分は横幅３［ｍ］程度、高さ５［ｍ］程度、正面の幅３［ｍ］程度、そして、船幅が５［ｍ］程度であったとして、この場合、画面上の目標物の姿勢が横向きで撮像されている場合には、図４（ａ）に示す如く、０．５［ｋｍ］程度離れた距離から上記撮像系で捉えた画像中に占める目標物の画素数をカウントしてみると例えば、画面のＸ軸方向長が２００画素程度、画面のＹ軸方向長が５０画素程度、…、２．５［ｋｍ］程度離れた距離からでは目標物の画素数はＸ軸方向が例えば、５０画素程度で、Ｙ軸方向が８画素程度、…、７．５［ｋｍ］程度離れた距離からでは目標物の画素数はＸ軸方向が例えば、１０画素程度で、Ｙ軸方向が３画素程度、…と云った具合に変化する。
【００２０】
また、画面上の目標物の姿勢が縦向き（画面方向向き）で撮像されている場合には、図４（ｂ）に示す如く、０．５［ｋｍ］程度離れた距離から上記撮像系で捉えた画像中に占める目標物の画素数は例えば、画面のＸ軸およびＹ軸方向長とも７０画素程度、…、２．５［ｋｍ］程度離れた距離からではＸ軸およびＹ軸方向とも  例えば、９画素程度、…、７．５［ｋｍ］程度離れた距離からではＸ軸およびＹ軸方向とも例えば、３画素程度と云った具合に、Ｘ軸、Ｙ軸方向画素数変化がほぼ同値を示すようにと云った具合に変化する。
【００２１】
すなわち、目標物の諸元を変えて、距離別に画像を得て実測値を求めておき、近似のもののＸ，Ｙ軸方向画素数からその目標物の大きさと向きとを情報として得ることができる。情報処理部４２はこのような処理により目標物のＸ，Ｙ軸方向長さの情報を得るものである。
【００２２】
姿勢判定処理部４３は、情報処理部４２にて求められたＸ，Ｙ軸方向の目標長情報を元に、撮影された目標物の姿勢を判定するためのものであって、Ｘ，Ｙ軸方向の目標長が異なるときは横向き（目標物の画像の縦横比が所定の基準値より大きいときは横向きまたは横向きに近い斜め向き）、Ｘ，Ｙ軸方向の目標長がほぼ等しいときは縦向き（目標物の画像の縦横比がほぼ等しいときは縦向き（画面方向向き）または縦方向に近い斜め向き）と姿勢判定するものであって、誘導装置の画像から得られた目標物の縦横比を計算することにより、目標物の姿勢を判定するものである。
【００２３】
第１のエッジオフセット処理部４３ｂは、情報処理部４２にて得た目標物の抽出画像からその側端部（エッジ）を検出し、この検出した目標物の側端部（エッジ）からの所定の位置に目標点位置を移す処理であるエッジオフセット処理を実施するためのものであって、画像として捉えた目標物の姿勢が横向きまたは、横向きに近い状態の時のエッジオフセット処理である。この場合でのオフセット量はエッジである船首甲板または船尾甲板から所定のＸ，Ｙ距離分、船体方向に移動させた位置に目標点が来るように目標点位置補正をし、その補正後の目標点位置情報を基準点位置座標の情報として出力するものである。
【００２４】
また、第２のエッジオフセット処理部４３ｃは、情報処理部４２にて得た目標物の抽出画像からその側端部（エッジ）を検出し、この検出した目標物の側端部（エッジ）からの所定の位置に目標点位置を移す処理であるエッジオフセット処理を実施するためのものであって、画像として捉えた目標物の姿勢が縦向きまたは、縦向きに近い状態の斜め向き時のエッジオフセット処理である。この場合でのオフセット量はエッジである甲板左上端または甲板右上端から所定のＸ，Ｙ距離分、船体方向に移動させた位置に目標点が来るように目標点位置補正をし、その補正後の目標点位置情報を基準点位置座標の情報として出力するものである。
【００２５】
制御処理装置５は、この信号処理装置４における第１のエッジオフセット処理部４３ｂまたは第２のエッジオフセット処理部４３ｃの求めた目標点の位置情報（基準点位置座標の情報）による目標点に飛翔体が向かうように、飛翔方向を誘導制御することになる。
【００２６】
次に、このような構成の本装置の作用を説明する。
【００２７】
飛翔体を目標物に向けて発射すると、当該飛翔体に搭載された光学系１およびセンサ２により構成される撮像系により、当該目標物は撮像され、その画像データは信号処理装置４に与えられる。
【００２８】
すると、この画像データを受けた信号処理装置４では当該信号処理装置４における構成要素である前処理部４１にこの画像データを渡し、当該前処理部４１は、撮像系で得られた画像データに対してフィルタ処理等を施す。そして、このフィルタ処理を施した画像データを情報処理部４２に渡す。情報処理部４２では、この画像データから目標物の画像を抽出する。
【００２９】
また、当該情報処理部４２は、この得られた目標物の画像から目標物画像のＸ，Ｙ軸方向長に関する情報である目標物長情報を取得する。そして、この取得した目標物長情報を姿勢判定処理部４３ａに渡す。
【００３０】
姿勢判定処理部４３ａでは、この目標物長情報のＸ，Ｙ軸方向比率から目標物の姿勢を決定する。すなわち、両者に所要以上の差があれば横向きまたは横向きに近い斜め向き、あまり差が無ければ、つまり、所要の差以下の差であれば縦向きか縦向きに近い斜め向き姿勢と決定する。
【００３１】
そして、この決定した姿勢が“横向きまたは横向きに近い斜め向き”であった場合は第１のエッジオフセット処理部４３ｂを起動させ、決定した姿勢が“縦向き”または“斜め向き”であった場合には、第２のエッジオフセット処理部４３ｃを起動させる。
【００３２】
すなわち、第１のエッジオフセット処理部４３ｂでは、画像として捉えた目標物の姿勢が横向きまたは、横向きに近い状態の時のエッジオフセット処理を施す。具体的には、情報処理部４２で処理されて得られた目標物の抽出画像（図５（ａ）におけるＴ）から目標物のエッジ、例えば、抽出画像Ｔの左端上部あるいは右端上部を検出し、当該エッジである船首甲板または船尾甲板の上端Ｐ１に暫定目標点を定める（図５（ｂ）参照）。
【００３３】
そして、次に、情報処理部４２で処理されて得られたＸ，Ｙ軸方向の目標物長情報を元に、目標物の側端部（エッジ）に暫定的に定めた暫定基準点Ｐ１を、所定のオフセット量分移動させた位置に移して目標点Ｐ０位置を得る処理（エッジオフセット処理）を実施する。
【００３４】
この場合でのオフセット量は図５（ｃ）に示す如く、エッジである船首甲板または船尾甲板上端部位置（Ｐ１位置）から所定のＸ，Ｙ距離分（ＸＬ１，ＹＬ１）、船体方向に移動させる量である。
【００３５】
例えば、ここでのオフセット量の決め方としては、一例をあげると図６に示すように、目標物Ｔにおける船体の喫水線から甲板までの高さがＬであったとして、画面上における暫定基準点Ｐ１の座標位置が図６においては（Ｈ１，Ｖ１）であり、オフセット量分の補正後の位置である目標点位置Ｐ０の座標を（Ｈ０，Ｖ０）とすると、この座標（Ｈ０，Ｖ０）は
（Ｈ０，Ｖ０）＝（−ａ・Ｌ，Ｌ／２）
（ただし、ａは定数である）
となるように処理してオフセット量分の補正を加える、と云った具合である。
【００３６】
このように、オフセット位置は目標物とともに画像の端に移動するが、基準点より下の長さを利用することにより計算できる。
【００３７】
一方、第２のエッジオフセット処理部４３ｃでは、画像として捉えた目標物の姿勢が縦向きまたは、縦向きに近い状態の斜め向き時のエッジオフセット処理を行うためのオフセット処理部であるが、その処理内容を説明すると、具体的には、次の如きである。
【００３８】
情報処理部４２で処理されて得られた目標物の抽出画像（図７（ａ）のＴ）から目標物のエッジ、例えば、抽出画像の左端上部および右端上部を検出し、当該エッジである左舷甲板上端および右舷甲板上端に暫定の基準点Ｐ２，Ｐ３を定める（図７（ｂ））。
【００３９】
そして、次に、情報処理部４２で処理されて得られたＸ，Ｙ軸方向の目標物長情報を元に、目標物の側端部（エッジ）に定めた基準点Ｐ２，Ｐ３を用いて、これら基準点Ｐ２，Ｐ３間の中心点を通り、基準点Ｐ２，Ｐ３を結ぶ線より所定量低い位置（例えば、喫水線から甲板までの高さの半分の位置）を求めて、これをオフセット量分移動させて得られた目標点Ｐ０位置とする処理（エッジオフセット処理）を実施する（図７（ｃ））。
このようにして、甲板上端から所定のＸ，Ｙ軸方向距離分、船体方向に移動させた位置に来るように補正した目標点Ｐ０位置の情報がエッジオフセット処理部４３ｂまたは４３ｃにより求められると、この求められた目標点Ｐ０の情報は制御処理装置５に与えられる。
【００４０】
制御処理装置５は、この信号処理装置４における第１のエッジオフセット処理部４３ｂまたは第２のエッジオフセット処理部４３ｃの求めた目標点Ｐ０の位置に飛翔体が向かうように、飛翔方向を誘導制御する。
【００４１】
このように、撮像手段により撮像した画像より、目標物部分の画像を抽出し、その抽出した画像の長さ情報（例えば、抽出した画像の縦横比）から目標物の姿勢を検出し、そのエッジ部分を検出して当該エッジより姿勢に応じた所要のオフセット量分移動させた位置に目標点を定め、この目標点に向けて誘導するように構成したから、オフセット量を目標物における居室から離れる適宜な距離に設定しておくことで、目標物における居室に遠い部分に飛翔体を命中させるべく誘導することができるようになる。すなわち、目標物の左右方向におけるエッジを暫定基準点にして目標点をこれよりオフセット量分、移動させて定めると云うことは、目標物における居室に遠い部分の一端を暫定的な基準点にして、その暫定的な基準点を画像中心から所定量オフセットすることにより得た目標点は目標物における居室から外れたところに目標点が設定されることとなり、その基準点を目標に飛翔体を誘導することで、目標物に対し、人的被害をなくするようにして飛翔体を誘導できる。
【００４２】
なお、本発明は飛翔体の誘導に利用する用途の他、目標物の中心位置ではない偏った位置に目標点を設定する技術として利用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、目標物の左右方向におけるエッジを暫定基準点にして目標点をこれよりオフセット量分、移動させて定めるようにしたことにより、目標物における居室に遠い部分に目標点を定めて当該は目標物に飛翔体を誘導するようにしたから、目標物に対し、人的被害をなくするようにして飛翔体を誘導できる技術が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための図であって、本発明システムの構成を示す概略的なブロック図である。
【図２】本発明を説明するための図であって、本発明システムにおける信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図３】想定する目標物の諸元を説明するための図である。
【図４】目標物の寸法情報からその目標物の姿勢を検出できる原理を説明するための図である。
【図５】目標物が横向き姿勢でとらえられた画像である場合におけるオフセット処理を説明するための図である。
【図６】目標物が横向き姿勢でとらえられた画像である場合におけるオフセット処理を説明するための図である。
【図７】目標物が縦向き姿勢でとらえられた画像である場合におけるオフセット処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光学系
２…センサ
３…空間安定装置
４…信号処理装置
５…制御処理装置
４１…前処理部
４２…情報処理部
４３…目標点検出処理部
４３ａ…姿勢判定処理部
４３ｂ…第１のエッジオフセット処理部
４３ｃ…第２のエッジオフセット処理部。
【図１】
0003631408.tif 000002
【図２】
0003631408.tif 000003
【図３】
0003631408.tif 000004
【図４】
0003631408.tif 000005
【図５】
0003631408.tif 000006
【図６】
0003631408.tif 000007
【図７】
0003631408.tif 000008