(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空港の地上エリアを俯瞰して撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像画像を画像処理して目標物の位置を検出する目標検出手段と、
この目標検出手段から出力された前記目標物の座標情報を前記撮像手段の歪曲特性に対応して歪曲補正する画像歪曲補正手段と、
この画像歪曲補正手段により歪曲補正された前記目標物の座標情報を前記地上エリア上の座標情報に変換する座標変換手段と、
この座標変換手段から出力された前記地上エリア上の目標物の座標情報に前記空港の地図情報を重ねて表示する目標位置表示手段とを備えたことを特徴とするエプロン監視装置。
【請求項２】
目標検出手段は、中赤外線撮像信号を処理して目標物を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエプロン監視装置。
【請求項３】
目標位置決定手段には、目標物の高さ誤差補正手段を付加して、検出座標位置を補正するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエプロン監視装置。
【請求項４】
対応する目標物の状況を表示する撮像映像表示装置を付加したことを特徴とする請求項１記載のエプロン監視装置。
【請求項５】
目標検出手段は、検出目標を区別するマーク表示を併用して出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエプロン監視装置。
【請求項６】
目標検出手段は、検出した目標物を電子的に拡大して出力する検出目標電子拡大手段を付加したことを特徴とする請求項１記載のエプロン監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この装置は空港面のエプロン等に存在する航空機等を監視するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、特開昭６３−２３８６９８「航空機の存在領域検出装置」公報に示された従来の装置を示す構成図である。図において、１０１は画像入力部、１０２は画像記憶部、１０３は航空機検出エリアデータ読み取り部、１０４は航空機進入検出部、１０５は背景記憶部、１０６は差分演算部、１０７は存在領域判定部、１０８は外部照度検出部である。また、図１３は航空機の検出の様子を示す動作説明図である。
【０００３】
従来の装置は次のように動作する。
空港面において、航空機の走行経路中の監視したいポイントに、航空機を側面から撮像するようにカメラ等の画像入力部１０１を設定する。得られた撮像映像に対してデータ読取部１０３で画像処理を行い、侵入検出部１０４で航空機の有無を判定し、判定部１０７で位置情報が得られると、管制官などの空港面の監視者に通報するものである。しかし、画像入力部１０１は狭い範囲のみを監視し、図１３に示される検出エリア画像１２１の範囲情報のみを出力する。また、カメラは必要に応じて暗視カメラや、赤外投光器で照らされた機体を赤外線カメラで撮像することが述べられている。しかし、いずれにせよ図１３に示す検出エリアの画像または輝度レベルの検出信号のみが出力されるだけである。
この従来の装置は、監視者の死角になるエリアについて特定ポイントでの管理に限られるが、航空機の監視を可能にするという効果があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の装置は、予め設定した直接の画像が得られるポイント位置の航空機の有無のみを監視するものであり、設定ポイント位置以外での航空機の予測外の動きに対しては著しく監視の確度が低下するという課題があった。
また、非監視部分を少なくするためには、狭い範囲であっても撮像するポイント位置を数多く設定すればよいが、そうすると装置構成が膨大になるという課題があった。つまり広範囲の空港面を１つの簡単な映像監視装置で監視するという思想の装置はなかった。
また、空港面の目標検出のためには空港面探知レーダ装置もあるが、電波の送信装置も設けねばならず、装置が大規模で高価であるという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、装置規模は小さいままで監視範囲を拡くし、それに伴う補正手段を設けて、監視エリアの中のどこに目標がいても目標の位置を常時検出して監視できる装置を得ることを目的とする。
また、検出した航空機位置を判り易く表示することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエプロン監視装置は、空港の地上エリアを俯瞰して撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像画像を画像処理して目標物の位置を検出する目標検出手段と、この目標検出手段から出力された前記目標物の座標情報を前記撮像手段の歪曲特性に対応して歪曲補正する画像歪曲補正手段と、この画像歪曲補正手段により歪曲補正された前記目標物の座標情報を前記地上エリア上の座標情報に変換する座標変換手段と、この座標変換手段から出力された前記地上エリア上の目標物の座標情報に前記空港の地図情報を重ねて表示する目標位置表示手段とを備えた。
【０００７】
また更に、目標検出装置は、中赤外線撮像信号を処理して目標物を検出するようにした。
【０００８】
また更に、目標位置決定装置には、目標物の高さ誤差補正手段を付加して、検出座標位置を補正するようにした。
【０００９】
また更に、対応する目標物の状況を表示する撮像映像表示装置を付加した。
【００１０】
また更に、目標検出装置は、検出目標を区別するマーク表示を併用して出力するようにした。
【００１１】
目標検出装置は、検出した目標物を電子的に拡大して出力する検出目標電子拡大手段を付加した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエプロン監視装置の構成を示す図である。図において、１は撮像装置であり、空港面の映像を取得する。２は目標検出装置であり、撮像装置１で得た撮像映像から画像処理によって航空機などの目標を検出する。３は目標位置決定装置であり、目標検出装置で検出された目標について撮像映像中の位置から座標変換によって地上の位置を求める。４は目標位置表示装置であり、目標位置決定装置３で求めた目標の地上位置を空港面地図と重ねてディスプレイ上に表示する。
図２は、図１の構成の装置の動作を説明するための動作説明である。
【００１３】
上述のように構成されたエプロン監視装置の動作を図２を用いて説明する。
図２（ａ）は、空港面のエプロン等の監視したいエリア全体を俯瞰的に撮像するように建物上の高所に設置された撮像装置１を示している。撮像装置１は、広い範囲を撮像できるように、後述の画像処理による目標検出が可能な範囲でできるだけ広角であることが広いエリアをカバーする上で望ましい。なお、設置した撮像装置については、その指向方向及び歪曲特性が管理されていることが後述の目標位置標定のために必要である。
次に図２（ｂ）のように、この撮像映像１から、目標検出装置で画像処理によって、航空機等の監視目標物を検出する。監視目標物を検出する画像処理は、パターンマッチングによる方法やオプティカルフローを用いる方法等、様々な方法により実現可能である。こうして撮像映像中の監視目標物を特定できる。
【００１４】
次に、目標位置決定装置では、撮像映像中の座標と地上の座標が１対１に対応することを利用して、座標変換によって撮像映像中の監視目標位置から対応する地上の監視目標位置を求める。位置標定装置では、目標検出装置で特定した画像中の目標位置座標（Ｈ，Ｖ）、撮像装置１の光軸中心の方位θ及び俯角φのデータを用いて、地上の座標（Ｘ，Ｙ）を求めるものである。
まず撮像装置が基準方位（Ｙ軸方向）を指向しているときの空港面座標（Ｘ０  ，Ｙ０  ）は下記の式（１）、（２）で求めることができる。
Ｘ０  ＝−ｈｃ・Ｈ／（Ｖ・ｃｏｓφ−ｆ・ｓｉｎφ）  …（１）
Ｙ０  ＝−ｈｃ（Ｖ・ｓｉｎφ＋ｆ・ｃｏｓφ）／
（Ｖ・ｃｏｓφ−ｆ・ｓｉｎφ）  …（２）
ただし、ｈｃ：撮像装置の空港面からの高さ
ｆ  ：撮像装置の光学系焦点距離
【００１５】
さらに、撮像装置を地上投影座標（Ｘｃ，Ｙｃ）に設置し、方位θの方向を指向したときの空港面座標は下記の式（３）、（４）で求めることができる。
Ｘ＝（Ｘ０  ・ｃｏｓθ＋Ｙ０  ・ｓｉｎθ）＋Ｘｃ      …（３）
Ｙ＝（−Ｘ０  ・ｓｉｎθ＋Ｙ０  ・ｃｏｓθ）＋Ｙｃ    …（４）
このとき、本発明のエプロン監視装置では広い範囲を撮像する必要があるが、撮像装置は一般に広角になるほど画像の周辺部の歪曲が大きくなるので、座標変換の前に、予め判っている歪曲特性に基づき歪曲補正を施す必要がある。図２はまず図２（ｃ）のように歪曲補正を施した後に、図２（ｄ）のように地上位置の標定を行った様子である。
こうして求めた監視目標物の地上位置を図２（ｅ）のように目標位置表示装置４によりディスプレイ上のマップに表示することで、航空機等の監視目標物の現在位置をだれでも簡単に確認することができる。
【００１６】
なお、実施の形態１において、特に撮影装置として中赤外線撮影装置を用いてもよい。これは、中赤外線撮影装置は主に物体から自己投射される３〜５μｍ帯や８〜１２μｍ帯等の中赤外線を撮像するため、可視光では撮像性能が低下するような夜間の暗いときにおいても高いコントラストの撮像映像を得ることができ、昼夜を問わず安定した監視を行うことができるためである。
【００１７】
更に、実施の形態１において撮像装置として近赤外線撮像装置を用いてもよい。図３は近赤外線撮像装置を用いたエプロン監視装置の構成を示す。図において、５は近赤外線撮像装置であり、０．７８〜３μｍ帯等の近赤外線で撮像する。６は近赤外線照明灯であり、撮像しようとする区域に近赤外線を照射する。
近赤外線撮像装置は可視光線と同様に光源からの放射が物体で反射したものを主に撮像するため、夜間は太陽光に代わる照明として近赤外線照明灯が必要である。しかし近赤外線は、肉眼では見えないため空港面の作業者にとって不要な光による眩惑の恐れがない。この構成によれば中赤外線撮像装置を用いた場合と同様に夜間の監視に優れる効果があり、更に、中赤外線撮像装置に比べて安価に構成できる。
【００１８】
実施の形態２．
本実施の形態におけるエプロン監視装置は、上述の実施の形態１の装置に、目標位置決定の精度向上のための高さ誤差補正手段を付加したものである。
監視目標の高さが高いときや、撮像装置から監視目標物を俯瞰する俯角が小さいときは、監視目標物の高さに原因する位置決定誤差が大きくなる。図４は、本実施の形態におけるエプロン監視装置の構成を示す図であり、目標の高さ情報によって位置決定の補正を行おうとするものである。
図４において、７は目標高さ情報生成手段であり、目標検出装置で目標を検出する際に目標の見かけの大きさから目標の高さを求めたり、使用者が機種情報を手入力したりする等の方法により目標の高さ情報を生成する。８は高さ誤差補正手段であり、目標位置決定装置３に内蔵され、目標高さ情報生成手段７の情報を用いて目標の高さにより発生する位置決定の誤差を補正する。
【００１９】
図５を用いて上述のように構成されたエプロン監視装置の高さ誤差補正手段を説明する。
図５は高さ誤差補正手段の動作を説明する図である。
図５（ａ）のように比較的高さの高い監視目標物を俯角φで撮像する場合、撮像装置１で得られた図５（ｂ）の撮像映像から監視目標物の位置を決定すると、図５（ａ）に示すように撮像装置からｒの地上距離の点として見かけの位置が求まる。この見かけの位置と監視目標物の真の位置（距離Ｒ）とのずれ（ｒ−Ｒ）は目標の高さｈｔ  と撮像装置の俯角φを用いて
ｒ−Ｒ＝ｈｔ  ／ｔａｎφ  …（５）
のように表される。監視目標物の高さｈｔ  が大きいとき及び撮像装置の俯角φが小さいときはこの位置ずれ（ｒ−Ｒ）が大きくなるので補正が必要になる。本実施の形態では、目標の見かけの大きさから目標の高さを求めたり、使用者が機種情報を手入力したりする等の方法により目標の高さ情報を生成して位置補正を行うものである。
【００２０】
上述の実施の形態２の装置では、目標の位置決定は撮像映像のみに基づいて行っていたが、レーザー測距器等の直接測距手段を用いて撮像装置から目標までの距離を直接に計測し、位置標定精度を高めてもよい。
図６にその場合の構成図を示す。図において、９は直接測距手段であり、レーザー測距器等によって目標検出装置で撮像映像中に検出した監視目標物までの距離を直接に測定する。１０は位置補正手段であり、直接測距手段９で得られた監視目標物までの距離情報に基づき目標の地上位置を補正する。即ち、図５において直接測距手段９が得る測定結果のｄを撮像装置１から目標物までの距離とすれば、
Ｒ＝ｄｃｏｓφ      （６）
となる。
撮像映像中の目標の位置のみに基づく方式では、特に遠方の目標については俯角が小さくなるに従い距離方向の位置精度が低下するが、上述の構成の装置によれば距離方向の位置精度を安定して得ることができる。
【００２１】
実施の形態３．
実施の形態１の構成において、撮像装置で取得した撮像映像を表示する撮像映像表示装置を付加して備え、監視者が目視によって監視目標物の状況を監視するようにしてもよい。こうすることで座標位置で示される目標位置表示だけでは判らないような目標の状況、例えば機種や、機体に描かれた航空会社のマークや、万一の事故の様子など監視者が必要に応じて目視確認ができる。
図７に本実施の形態におけるエプロン監視装置の構成を示す。１１は撮像装置で得た映像を表示する、撮像映像表示装置である。これは図２の（ｂ）の映像をそのまま表示することに相当する。しかし、この撮像映像表示装置１１があることで、監視者は目標位置表示装置４に表示された図２（ｅ）の映像と比較して、例えば航空機が停止した原因を推測できたり、機種々別を識別できたりする。
上述の構成によれば、監視者は撮像映像表示装置１１を見て目標物の状況を確認し、目標位置表示装置で地上座標系による目標位置を確認することができる。
【００２２】
上述の実施の形態３において特に目標検出装置で検出された目標について、撮像映像表示装置上の映像に識別マークを重畳表示するようにすると、監視をより楽に、判り易く実施できる。即ち、監視者は、目標位置表示画面で地図上に示された目標と、撮像映像表示画面上の目標との対応を容易に把握することができる。例えばマップ上にＮｏ．１とＮｏ．２の目標が表示されている場合、それと対応する映像中の目標にもＮｏ．１とＮｏ２を付加して表示する。
図８はこの場合の構成を示す図である。また図９はその動作を説明するための映像表示例を示す図である。図８において、１２は識別マーク書き込み手段であり、この識別マーク書き込み手段１２は、目標検出装置２によって画像処理され、検出された各目標物の目標位置表示４による位置表示と撮像装置により撮像された映像とを対応づけて撮像映像装置に表示させるための識別マークを書き込むためのものであり、目標検出装置２で検出した目標について撮像映像上に目標物の識別マークを書き込み、図９に示すように、Ｎｏ１とＮｏ２とを区別した記号を追記して重畳表示する。
【００２３】
上述の各実施の形態の装置においては、位置表示装置と撮像映像表示装置は個別の専用ディスプレイに表示していたが、こちらを１つのディスプレイに表示してもよい。
図１０にその場合の構成を示す。図において、１３は目標位置・撮像映像表示装置である。１４は表示画面編集手段であり目標位置表示映像と撮像映像を、画面切り替え、画面分割、マルチウインドウなどの方法により、１画面に表示するように画面編集するものである。この図１０の構成によれば、上述の各実施の形態における別画面に表示する方式に比較し、ディスプレイ装置の台数を少なくでき、ディスプレイ設置スペースが狭い場合などに有効である。
【００２４】
実施の形態４．
本実施の形態は、実施の形態３の目視監視用の撮像映像表示装置に、電子式拡大処理により拡大した目標の映像を表示する機構を付加したものである。
図１１に本実施の形態における構成図を示す。図において、１５は検出目標電子式拡大手段であり、撮像映像中から目標検出装置２で検出された目標周辺について電子式拡大処理を行い、撮像映像表示装置１１に拡大した目標の映像を表示する。また１６は高精細撮像装置であり、本実施の形態の場合、電子式拡大処理を行ったときに解像度が粗くならないように高精細撮像を行う。
また、検出目標電子式拡大手段１０を図８に示すエプロン監視装置に付加してもよい。この場合、どの目標物について拡大表示されているか一見に識別でき、モニタによる監視をより向上できる。なお、この場合、拡大された目標物のみの識別マークが撮像映像装置上に表示されるよう、拡大手段等で処理を施すことが必要である。
本実施の形態の装置においては、広域の監視と共に、目視監視用の撮像映像表示装置に撮像映像として目標が大きく表示されるので、監視者は目標の状況をより詳細に監視することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明のエプロン監視装置は、目標検出手段と目標位置決定手段と目標位置表示手段を設けたので、目標の現在位置を常時検出して確度の高い目標位置情報を得られる効果と、空港面の監視者が容易に目標の位置を掌握できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における装置の動作を説明する図である。
【図３】実施の形態１における他のエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図５】実施の形態２における装置の動作を説明する図である。
【図６】実施の形態２における他のエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３におけるエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態３における他のエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図９】実施の形態３における他のエプロン監視装置による識別マークの重畳表示を示す図である。
【図１０】実施の形態３における他のエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態４におけるエプロン監視装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の装置の構成を示す図である。
【図１３】従来の装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  撮像装置、２  目標検出装置、３，３’，３”  目標位置決定装置、４  目標位置表示装置、５  近赤外線撮像装置、６  近赤外線照明灯、７  目標高さ情報生成手段、８  高さ誤差補正手段、９  直接測距手段、１０位置補正手段、１１  撮像映像表示装置、１２  目標マーク書き込み手段、１３  目標位置・撮像映像表示装置、１４  表示画面編集手段、１５  検出目標電子式拡大手段、１６  高精細撮像装置。
【図１】
0003547946.tif 000002
【図２】
0003547946.tif 000003
【図３】
0003547946.tif 000004
【図４】
0003547946.tif 000005
【図５】
0003547946.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003547946.tif 000009
【図９】
0003547946.tif 000010
【図１０】
0003547946.tif 000011
【図１１】
0003547946.tif 000012
【図１２】
0003547946.tif 000013
【図１３】
0003547946.tif 000014