(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像した画像を電荷像として蓄積する時間が調整でき、かつ、蓄積された電荷像を電気信号として出力する撮像装置と、この撮像装置から出力された電気信号を２値化する２値化装置と、この２値化装置で２値化された電気信号をもとに、２値化された画像領域の面積を計算する２値化面積計算装置と、この２値化面積計算装置で計算された面積が基準値となるように前記撮像装置の電荷像の蓄積時間を設定する蓄積時間設定装置とを具備した画像誘導装置。
【請求項２】
撮像した画像を電荷像として蓄積し、かつ、蓄積した電荷像を電気信号として出力する撮像装置と、この撮像装置から出力された電気信号を所定の２値化しきい値で２値化する２値化装置と、この２値化装置で２値化された電気信号をもとに、２値化された画像領域の面積を計算する２値化面積計算装置と、この２値化面積計算装置で計算された面積が基準値となるように前記２値化しきい値を設定する２値化しきい値設定装置とを具備した画像誘導装置。
【請求項３】
撮像した画像を電荷像として蓄積し、かつ、蓄積した電荷像を電気信号として出力する撮像装置と、この撮像装置から出力された電気信号のゲインを制御するゲイン制御装置と、このゲイン制御装置でゲインが制御された電気信号を所定の２値化しきい値で２値化する２値化装置と、この２値化装置で２値化された電気信号をもとに、２値化された画像領域の面積が基準値となるように前記ゲイン制御装置で制御されるゲインを設定するゲイン設定装置とを具備した画像誘導装置。
【請求項４】
基準値が、目標までの距離に対応して大きさが変化する面積データであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の１つに記載された画像誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標を撮像して得られた画像データを用いて誘導弾を誘導する画像誘導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導弾を誘導する方法として、これまでいろいろな方法が実用化されている。その１つに、目標を撮像し、そこから得られた画像データを用いて誘導する画像誘導装置がある。ここで、従来の画像誘導装置について図４を参照して説明する。  符号４１は赤外線撮像装置で、赤外線撮像装置４１は例えば赤外線を利用して目標を撮像し、そして、撮像した画像を電気信号に変換して出力している。赤外線撮像装置４１は例えばＣＣＤセンサで構成され、撮像した画像を電荷像として所定時間蓄積し、また、蓄積した電荷像をある時間間隔で読み出し電気信号として出力する構成になっている。
【０００３】
赤外線撮像装置４１から出力された電気信号は輝度検出装置４２および２値化装置４３に送られる。輝度検出装置４２は、赤外線撮像装置４１から出力された各画面ごとの輝度を検出し、検出された輝度情報を蓄積時間設定装置４４に送っている。蓄積時間設定装置４４は、輝度検出装置４２から送られた輝度情報をもとに、各画面の輝度が等しくなるように赤外線撮像装置４１の電荷像の蓄積時間を設定している。
【０００４】
２値化装置４３には、しきい値設定装置４５から所定の２値化しきい値が入力されており、この２値化しきい値によって赤外線撮像装置４１から出力された電気信号が２値化される。２値化された電気信号は目標重心計算装置４６に加えられ、２値化された目標領域の重心が計算される。そして、目標領域の重心が計算されると、目標の重心情報は誘導装置Ｇに送られ、誘導装置Ｇによって目標の重心方向に誘導弾が誘導される。
【０００５】
ところで、上記した画像誘導装置では、赤外線撮像装置４１で撮像された画像は、例えば、図４（ｂ）のような画面になっている。符号Ｂ１は標的機で、符号Ｂ２は標的機に取り付けられたフレアで、また、符号Ｂ３はフレアの燃焼で発生した排気煙である。このとき、図４（ｂ）の線Ａ−Ａ´における電気信号レベルを縦軸にとると、赤外線撮像器４１から出力される電気信号レベルは目標の温度に対応しており、例えば図４（ｃ）に示すように、フレアＢ２部分が一番大きく、標的機Ｂ１部分がその次に大きく、排気煙Ｂ３部分が一番低くなっている。
【０００６】
この場合、電気信号を２値化する２値化しきい値を、例えば図１（ｃ）の符号Ｔに設定すると、２値化しきい値Ｔを越えた斜線部分Ａが目標領域と判定され、斜線部分Ａをもとに目標の重心が計算される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の画像誘導装置には次のような問題がある。
【０００８】
（１）航空機や艦船、車両などの目標に接近すると、目標の排気煙部分の赤外線レベルが大きくなり、排気煙部分の赤外線レベルが２値化しきい値を越えるようになる。この場合、排気煙部分も目標領域の一部と判定され、排気煙部分を含んだ領域から目標の重心が計算される。したがって目標の正確な重心位置が求められず、誘導弾の誘導精度が悪化する。
【０００９】
（２）標的機や曳航標的を使用した誘導弾の射撃演習では、火薬を内蔵したフレアが標的機や曳航標的に取り付けられ疑似目標とされる。この場合も、標的機や曳航標的に接近すると、フレアの燃焼によって標的機などの後方に帯状に残る燃焼物の赤外線レベルが大きくなり目標と判定される。このため、誘導弾の誘導精度を正しく評価できなくなる。
【００１０】
（３）画像誘導を行う場合、撮像装置で撮像された画像の平均輝度が一定となるように電荷像の蓄積時間が制御されている。しかし、目標に接近し、目標の一部領域の赤外線レベルが高くなると、撮像装置を構成するセンサ素子が飽和することがある。センサ素子が飽和すると、真の平均輝度に制御ができなくなる。このような状態では、目標と目標以外の部分の輝度の差が接近し、目標以外の部分も目標領域と判定され誘導精度が悪化する。
【００１１】
本発明は、上記した欠点を解決するもので、誘導精度を向上させた画像誘導装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像誘導装置は、撮像した画像を電荷像として蓄積する時間が調整でき、かつ、蓄積された電荷像を電気信号として出力する撮像装置と、この撮像装置から出力された電気信号を２値化する２値化装置と、この２値化装置で２値化された電気信号をもとに、２値化された画像領域の面積を計算する２値化面積計算装置と、この２値化面積計算装置で計算された面積が基準値となるように前記撮像装置の電荷像の蓄積時間を設定する蓄積時間設定装置とを具備している。
【００１３】
また、本発明の画像誘導装置は、撮像した画像を電荷像として蓄積し、かつ、蓄積した電荷像を電気信号として出力する撮像装置と、この撮像装置から出力された電気信号を所定の２値化しきい値で２値化する２値化装置と、この２値化装置で２値化された電気信号をもとに、２値化された画像領域の面積を計算する２値化面積計算装置と、この２値化面積計算装置で計算された面積が基準値となるように前記２値化しきい値を設定する２値化しきい値設定装置とを具備している。
【００１４】
また、本発明の画像誘導装置は、撮像した画像を電荷像として蓄積し、かつ、蓄積した電荷像を電気信号として出力する撮像装置と、この撮像装置から出力された電気信号のゲインを制御するゲイン制御装置と、このゲイン制御装置でゲインが制御された電気信号を所定の２値化しきい値で２値化する２値化装置と、この２値化装置で２値化された電気信号をもとに、２値化された画像領域の面積が基準値となるように前記ゲイン制御装置で制御されるゲインを設定するゲイン設定装置とを具備している。
【００１５】
また、基準値が、目標までの距離に対応して大きさが変化する面積データとなっている。
【００１６】
上記した構成によれば、撮像装置の電荷像の蓄積時間や２値化しきい値、そして電気信号のゲインが、２値化面積計算装置で計算された目標領域の面積が基準値となるように設定されている。したがって、基準値を、例えば目標領域の面積に相当する大きさに設定すれば、電気信号レベルが大きい順に基準値に等しい面積、即ち、ほぼ目標領域のみが抽出され、排気煙部分は除去される。この結果、目標領域の正しい重心位置を求めることができ、誘導弾の誘導精度が向上する。また、射撃演習などにおいて正しい評価を得ることができる。
【００１７】
また、基準値として、目標までの距離に対応して大きさが変化する目標の推定面積データを利用している。この場合、目標までの距離に応じて撮像装置の視野が変化し目標の大きさが変化するが、このような視野の変化があっても目標領域のみを正しく抽出でき、誘導精度をより向上できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１を参照して説明する。符号１１は、赤外線などを利用して目標を撮像する赤外線撮像装置で、赤外線撮像装置１１で撮像された画像は電気信号として出力される。赤外線撮像装置１１は例えばＣＣＤセンサで構成され、撮像した画像を電荷像として所定時間蓄積し、また、蓄積した電荷像を電気信号として出力する構成になっている。そして、赤外線撮像装置１１から出力された電気信号は２値化装置１２に供給される。
【００１９】
２値化装置１２には、しきい値設定装置１３から所定の２値化しきい値が入力されており、２値化装置１２において、赤外線撮像装置１１から出力された電気信号が２値化される。２値化された電気信号は目標重心計算装置１４および目標面積計算装置１５に加えられる。目標重心計算装置１４では２値化された目標領域の重心が計算される。そして、計算された目標の重心データは誘導装置Ｇに送られ、誘導装置Ｇによって目標の重心方向に誘導弾が誘導される。
【００２０】
また、目標面積計算装置１５では、２値化装置１２から入力される２値化された電気信号をもとに目標領域の面積が計算される。そして、計算された目標領域の面積データは比較装置１６に供給される。比較装置１６には、基準面積データ発生装置１７から例えば一定値の基準面積データが入力されており、目標面積計算装置１５から入力された目標領域の面積データと基準面積データが比較される。そして、その比較データが蓄積時間設定装置１８に送られる。蓄積時間設定装置１８は、目標領域の面積データと基準面積データが等しくなるように、赤外線撮像装置１１の電荷像の蓄積時間を制御している。
【００２１】
上記した構成によれば、目標面積計算装置１５で計算された目標領域の面積データと基準面積データが等しくなるように、赤外線撮像装置１１の電荷像の蓄積時間が制御される。したがって、比較装置１６に入力される基準面積データを、図１（ｂ）のフレア部分Ｂ２や標的機Ｂ１部分の面積に等しくなるように設定すれば、フレア部分Ｂ２や標的機Ｂ１部分に相当する斜線領域Ａのみが２値化される。このとき、排気煙Ｂ３部分など目標領域でない温度の低い領域は２値化されず、目標の重心位置が正しく計算される。なお、図１（ｂ）の符号Ｔは２値化しきい値を示し、また、符号Ｓは赤外線撮像装置を構成するセンサ素子の飽和レベルを示している。
【００２２】
この構成では、赤外線撮像装置１１の電荷像の蓄積時間を制御している。したがって、目標領域の赤外線レベルが強い場合でも、電荷像の蓄積時間を短くすることによってセンサ素子が飽和しないようにでき、例えば、目標に接近し赤外線レベルが大きい場合などに適している。
【００２３】
次に、本発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。
【００２４】
符号２１は、赤外線などを利用して目標を撮像する赤外線撮像装置で、赤外線撮像装置２１で撮像された画像は電気信号として出力される。赤外線撮像装置２１は例えばＣＣＤセンサで構成され、撮像した画像を電荷像として所定時間蓄積し、また、蓄積した電荷像を電気信号として出力する構成になっている。そして、赤外線撮像装置２１から出力された電気信号は輝度検出装置２２および２値化装置２３に供給される。輝度検出装置２２は、電気信号として出力される各画面の輝度を検出し、検出されたその輝度情報は蓄積時間設定装置２４に送られる。蓄積時間設定装置２４は、輝度検出装置２２から送られた輝度情報をもとに、赤外線撮像装置２１から出力される各画面の輝度が等しくなるように赤外線撮像装置２１の電荷像の蓄積時間を設定している。
【００２５】
２値化装置２３には、しきい値設定装置２５から所定の２値化しきい値が入力されており、赤外線撮像装置２１から出力された電気信号は２値化装置２３で２値化される。２値化された電気信号は目標重心計算装置２６および目標面積計算装置２７に加えられる。目標重心計算装置２６は２値化された目標領域の重心を計算する。計算された目標の重心情報は誘導装置Ｇに送られ、誘導装置Ｇによって目標の重心方向に誘導弾が誘導される。
【００２６】
また、目標面積計算装置２７は、２値化装置２３から入力される２値化された電気信号をもとに目標領域の面積を計算する。そして、この目標領域の面積データは比較装置２８に供給される。比較装置２８には、基準面積データ発生装置２９から、例えば一定値の基準面積データが入力されており、目標面積計算装置２７から入力される目標領域の面積データと基準面積データが比較される。そして、その比較データがしきい値設定装置２５に送られる。しきい値設定装置２５は、送られてきた比較データをもとに、目標領域の面積データと基準面積データが等しくなるように２値化しきい値を制御する。
【００２７】
上記した構成によれば、目標面積計算装置２７で計算される目標領域の面積データが基準面積データと等しくなるように２値化しきい値が制御される。したがって、比較装置２８に入力される基準面積データを、図２（ｂ）のフレア部分Ｂ２や標的機Ｂ１部分の面積に等しくなるように設定すれば、２値化しきい値が符号Ｔに設定され、フレア部分Ｂ２や標的機Ｂ１本体部分のみが２値化される。このとき、排気煙Ｂ３部分など目標領域でない温度の低い領域は２値化されず、目標の重心位置が正しく計算される。
【００２８】
次に、本発明のもう１つの他の実施形態について図３を参照して説明する。
【００２９】
符号３１は、赤外線を利用して目標を撮像する赤外線撮像装置で、赤外線撮像装置３１で撮像された画像は電気信号として出力される。赤外線撮像装置３１は例えばＣＣＤセンサで構成され、撮像した画像を電荷像として所定時間蓄積し、蓄積された電荷像を電気信号として出力する構成になっている。そして、赤外線撮像装置３１から出力された電気信号は輝度検出装置３２およびゲイン制御装置３３に供給される。輝度検出装置３２は電気信号として出力される各画面の輝度を検出し、その輝度情報を蓄積時間設定装置３４に送る。蓄積時間設定装置３４は、輝度検出装置３２から送られる輝度情報をもとに、各画面の輝度が等しくなるように赤外線撮像装置３１の電荷像の蓄積時間を設定する。
【００３０】
また、ゲイン制御装置３３には、ゲイン設定装置３５からゲイン設定信号が入力されており、赤外線撮像装置３１から出力された電気信号のゲインを制御している。そして、ゲインが制御された電気信号は２値化装置３６に入力される。２値化装置３６には、しきい値設定装置３７から所定の２値化しきい値が入力されており、ゲイン制御された電気信号が所定の２値化しきい値で２値化される。２値化された電気信号は目標重心計算装置３８および目標面積計算装置３９に加えられる。目標重心計算装置３８では２値化された目標領域の重心が計算される。計算された目標の重心情報は誘導装置Ｇに送られ、誘導装置Ｇは目標の重心方向に誘導弾を誘導する。
【００３１】
また、目標面積計算装置３９は、２値化装置３６から入力される２値化された電気信号をもとに目標領域の面積を計算する。この目標領域の面積データは比較装置４０に供給される。比較装置４０には、基準面積データ発生装置４１から、例えば一定値の基準面積データが入力されており、目標面積計算装置３９から入力される目標領域の面積データが基準面積データと比較される。そして、その比較データがゲイン設定装置３５に送られる。このとき、ゲイン設定装置３５は、目標領域の面積データと基準面積データが等しくなるように、ゲイン制御装置３３のゲインを制御する。
【００３２】
上記した構成によれば、目標面積計算装置３９で計算される目標領域の面積データが基準面積データと等しくなるようにゲイン制御装置３３のゲインが制御されている。このとき、基準面積データを、図３（ｂ）に示すようなフレア部分Ｂ２や標的機Ｂ１本体部分の面積に等しくなるように設定すれば、ゲインの制御で例えば点線Ｍから実線Ｎのように低下し、フレア部分Ｂ２や標的機Ｂ１本体部分のみが２値化される。このため、排気煙Ｂ３部分など低温度の領域は２値化されず、目標の重心位置が正しく計算される。
【００３３】
なお、上記した実施形態ではそれぞれ、目標領域の２値化面積が一定値の基準面積データと比較され、電荷像の蓄積時間や２値化しきい値、あるいは、ゲインが設定されている。しかし、基準面積データとして、目標までの距離に対応して大きさが時間とともに変化する面積データを利用することもできる。例えば、赤外線撮像装置で撮像される目標の大きさは目標に接近するにつれて変化する。このとき、目標までの距離の変化に合わせて基準面積データが変化すれば、大きさが変化する目標領域を正確に抽出でき、誘導精度がより向上する。なお、この場合は、目標までの距離情報が必要になるため、例えばレーダ装置が搭載され、あるいは、目標までの距離情報が外部から供給される。
【００３４】
また、誘導弾を誘導する場合、上記した実施形態を適宜組み合わせて構成することもできる。例えば、２値化しきい値を制御する方法は、画像の平均輝度を一定に制御した状態で実施できるため、画像情報が損なわれない利点がある。また、電荷像の蓄積時間を制御する方法は、その蓄積時間を短くすることによってセンサ素子が飽和しないようにでき、目標に接近した状態でも目標を抽出できる利点がある。したがって、目標から遠い距離では、２値化しきい値を制御する方法によって目標を抽出しながら誘導し、目標に接近した際に電荷像の蓄積時間を制御する方法に切り替えるような構成にすることができる。
【００３５】
また、上記の実施形態では赤外線を利用して目標を撮像しているが、赤外線を利用した撮像に限らず、例えば可視像を利用することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、誘導精度が向上させた画像誘導装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図４】従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１１…赤外線撮像装置
１２…２値化装置
１３…しきい値設定装置
１４…目標面積計算装置
１５…目標面積計算装置
１６…比較装置
１７…基準面積データ発生装置
１８…蓄積時間設定装置
Ｇ…誘導装置
【図１】
0003655017.tif 000002
【図２】
0003655017.tif 000003
【図３】
0003655017.tif 000004
【図４】
0003655017.tif 000005