(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域の第１の撮影画像を得る撮像手段と、
この撮像手段で得た前記撮影画像の領域を細区分化する第１の領域分割手段と、
この第１の領域分割手段の細区分化により形成された各小領域の画像特徴値に基づき目標を検出する第１の目標検出手段と、
この第１の目標検出手段によって検出された目標を中に含む領域を第１の目標捕捉領域として設定する第１の目標捕捉領域設定手段と、
この第１の目標捕捉領域設定手段による第１の目標捕捉領域設定後に前記撮像手段によって撮像された第２の撮影画像の領域に対し、前記第１の目標捕捉領域に対応する第２の目標捕捉領域を設定する第２の目標捕捉領域設定手段と、
この第２の目標捕捉領域設定手段で設定された第２の目標捕捉領域を細区分化する第２の領域分割手段と、
この第２の領域分割手段で細区分化された前記第２の目標捕捉領域内に、前記第１の目標捕捉領域内の背景と異なる背景が検出されたとき、その背景の異なる部分の画像特徴値を補正して、第２の目標捕捉領域内の画像特徴値に基づき目標を検出する第２の目標検出手段と
を具備することを特徴とする目標検出装置。
【請求項２】
前記画像特徴値は、輝度、輝度平均、輝度分散または微分値のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項３】
撮像対象領域の第１の撮影画像を得る第１の撮像工程と、
この第１の撮像工程で得た撮影画像を細区分化する第１の領域分割工程と、
この第１の領域分割工程の細区分化により形成された各小領域の画像特徴値に基づき目標を検出する第１の目標検出工程と、
この第１の目標検出工程により検出された目標を中に含む領域を第１の目標捕捉領域として設定する第１の目標捕捉領域設定工程と、
この第１の目標捕捉領域設定工程の後に、前記撮像対象領域について第２の撮影画像を得る第２の撮像工程と、
この第２の撮像工程によって撮影された画像上に、前記第１の目標捕捉領域に対応する第２の目標捕捉領域を設定する第２の目標捕捉領域設定工程と、
この第２の目標捕捉領域設定工程で設定された第２の目標捕捉領域を細区分化する第２の領域分割工程と、
この第２の領域分割工程で細区分化された第２の目標捕捉領域内に、前記第１の目標捕捉領域内の背景と異なる背景が検出されたとき、その背景の異なる部分の画像特徴値を補正して、画像特徴値に基づき目標を検出する第２の目標検出工程と
を具備することを特徴とする目標検出方法。
【請求項４】
前記画像特徴値は、輝度、輝度平均、輝度分散または微分値のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３記載の目標検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば誘導ミサイルや軍用の航空機等に搭載し、飛行する他の航空機等を検出し、追尾するのに好適な目標検出装置及び検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動する航空機を誘導ミサイルが追尾する場合、誘導ミサイルにはＣＣＤカメラ等の撮像機器を搭載し、対象目標である航空機を含む空間領域の静止画像を得て、その静止画像全体を画素単位で走査（スキャンニング）することにより、移動目標の有無及びその位置を検出していた。
【０００３】
航空機等の目標の捕捉には、撮影により得られた静止画像の例えば平均輝度を算出し、画像内各画素毎に輝度を比較し、平均輝度レベルとの差の大きい目標等の映像を識別し抽出することで、撮影画像の中から雲や陸地等の背景を除外した目標の検出が行われていた。
【０００４】
このとき、処理速度向上のために、一度抽出した目標の周辺に処理ゲートを設け、処理ゲート内に限る平均輝度を求めて画像処理器への入力信号レベルの調整を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の目標検出装置は、各静止撮影画像を画素単位で処理し、航空機等の目標や背景物の影像パターンを抽出するものであったから、例えば目標以外には何も存在しない空間領域の中に、目標のみが単独で存在する場合は、平均輝度との差から比較的明瞭にまた容易に移動目標等を識別し検出することができた。
【０００６】
しかしながら、撮影画像中に目標の映像に加えて陸地や雲の映像のように、目標に似た紛らわしい輝度の映像パターンが存在し、処理ゲート内に入り込んだ場合は、平均輝度値が不適切な値となり、その中で目標のみを特定し、背景と的確に排除し、かつ迅速に検出することは容易でなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、まず本発明の目標検出装置は、対象領域の第１の撮影画像を得る撮像手段と、この撮像手段で得た前記撮影画像の領域を細区分化する第１の領域分割手段と、この第１の領域分割手段の細区分化により形成された各小領域の画像特徴値に基づき目標を検出する第１の目標検出手段と、この第１の目標検出手段によって検出された目標を中に含む領域を第１の目標捕捉領域として設定する第１の目標捕捉領域設定手段と、この第１の目標捕捉領域設定手段による第１の目標捕捉領域設定後に前記撮像手段によって撮像された第２の撮影画像の領域に対し、前記第１の目標捕捉領域に対応する第２の目標捕捉領域を設定する第２の目標捕捉領域設定手段と、この第２の目標捕捉領域設定手段で設定された第２の目標捕捉領域を細区分化する第２の領域分割手段と、この第２の領域分割手段で細区分化された前記第２の目標捕捉領域内に、前記第１の目標捕捉領域内の背景と異なる背景が検出されたとき、その背景の異なる部分の画像特徴値を補正して、第２の目標捕捉領域内の画像特徴値に基づき目標を検出する第２の目標検出手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の目標検出方法は、撮像対象領域の第１の撮影画像を得る第１の撮像工程と、この第１の撮像工程で得た撮影画像を細区分化する第１の領域分割工程と、この第１の領域分割工程の細区分化により形成された各小領域の画像特徴値に基づき目標を検出する第１の目標検出工程と、この第１の目標検出工程により検出された目標を中に含む領域を第１の目標捕捉領域として設定する第１の目標捕捉領域設定工程と、この第１の目標捕捉領域設定工程の後に、前記撮像対象領域について第２の撮影画像を得る第２の撮像工程と、この第２の撮像工程によって撮影された画像上に、前記第１の目標捕捉領域に対応する第２の目標捕捉領域を設定する第２の目標捕捉領域設定工程と、この第２の目標捕捉領域設定工程で設定された第２の目標捕捉領域を細区分化する第２の領域分割工程と、この第２の領域分割工程で細区分化された第２の目標捕捉領域内に、前記第１の目標捕捉領域内の背景と異なる背景が検出されたとき、その背景の異なる部分の画像特徴値を補正して、画像特徴値に基づき目標を検出する第２の目標検出工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
以上のように、本発明による目標検出装置及び目標検出方法は、いずれも目標検出に先立ち、撮影画像の細区分（ブロック）化により、処理データ量の削減を図ったので、検出処理演算の迅速化が可能となった。
【００１０】
特に、第２の撮影画像に対して、第２の目標捕捉領域を設定し、その限られた領域内での細区分化を行うので、処理データの一層の少量化が図られ、迅速な目標検出とともに検出率の向上を実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明による目標検出装置の一実施の形態を図１ないし図５を参照し、詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施の形態による目標検出装置は、まず誘導ミサイル等に搭載されたＣＣＤカメラ等の撮像機器１が、移動する目標２を含む空間領域を任意の時間（ｔ秒）の間隔をおいて順次撮影するものとする。この撮像機器１の撮影により得られたデジタル映像信号は画像特徴値を検出するため輝度検出器３に供給される。ここで画像特徴値とは、輝度、輝度平均、輝度分散あるいは微分値等を示すものであるが、以下で説明する実施の形態では、輝度及び平均輝度を取り扱うものとして説明する。
【００１３】
輝度検出器３は図２に示すように構成され、撮像機器１からのまず最初に撮像された移動目標２を含む空間領域の画像特徴値、すなわち例えばデジタル輝度信号は一旦メモリ３１に記憶された後、まず順次読み出され識別回路４に供給されるとともに、第１の平均輝度検出回路３２に供給される。
【００１４】
第１の平均輝度算出回路３２には、第１の領域分割設定回路３３が接続され、その第１の領域分割設定回路３３は、図３（ａ）に示すように、撮影された画像を、横軸（ｘ軸）方向及び縦軸（ｙ軸）方向にそれぞれに所定間隔でｑ、ｐ個に分割する第１の分割信号が予め設定されている。
【００１５】
そこで、第１の平均輝度算出回路３２は、第１の領域分割設定回路３３からのｑ×ｐの第１の分割信号の供給を受け、図３（ａ）に示すように、撮像領域をｑ×ｐ個に細区分（ブロック）化を行い、各細区分化領域での平均輝度信号とともに画面全体の平均輝度を算出し、それぞれ第１の目標捕捉領域設定回路３４及び識別回路４に供給する。なお、画面全体の平均輝度は、各細区分化領域の各平均輝度を基に算出する。また、輝度平均値を、例えば２５６階調の濃淡表示で表すことができる。
【００１６】
なお、目標映像及び雲や陸地の映像は、それぞれ平均輝度レベルが互いに略近似した分割領域のつらなりからなるパターンとして捕らえられる。従って、この実施の形態では、識別回路４は、従来の画素単位とは相違し、図３（ｂ）に示すように、細区分化単位で目標２領域と、各背景２ａ，２ｂの領域区域をそれぞれ識別してそれぞれの位置信号を導出する。
【００１７】
識別回路４の出力の内、目標２の位置信号４ａは、輝度検出器３の第１の目標捕捉領域設定回路３４に供給され、第１の目標捕捉領域設定回路３４は図３（ｂ）に示すように、目標２をほぼ中央部に含む矩形状の枠の第１の目標捕捉領域２Ａを設定し、図２に示すように目標捕捉領域２Ａ信号を第２の目標捕捉領域設定回路３５へ、またこの目標捕捉領域２Ａ信号とともに領域２Ａ内における各細分化領域の平均輝度値が比較回路３６にそれぞれ供給される。
【００１８】
次に、最初に撮影されてから時間ｔ秒を経て後、再び撮像機器１により目標２領域が撮影され、そのデジタル映像信号は同様にメモリ３１に記憶され識別回路４に供給されるとともに、記憶されたデジタル映像信号のうち、図４（ａ）に示すように、移動目標２を含む空間領域のデジタル輝度信号が順次読み出され、図２に示す第２の平均輝度検出回路３７に供給される。
【００１９】
この平均輝度算出回路３７には、前記第２の目標捕捉領域設定回路３５及び第２の領域分割設定回路３８が接続され、第２の目標捕捉領域設定回路３５は前記第１の目標捕捉領域設定回路３４からの目標捕捉領域２Ａ信号を受け、図４（ａ）に示すように、目標２を画面中央に捕らえた目標捕捉領域２Ａ信号に対応する新たな第２の目標捕捉領域２Ａ´を平均輝度算出回路３７に供給する。もちろん、目標２をその中央に捕らえていれば、第２の目標捕捉領域２Ａ´に代え、第１の目標捕捉領域２Ａ信号そのものを供給するようにしても良い。
【００２０】
また、第２の領域分割設定回路３８は、図４（ａ）に示すように第２の目標捕捉領域２Ａ´内を、横軸（ｘ軸）方向及び縦軸（ｙ軸）方向にそれぞれにｎ、ｍ個に分割する第２の分割信号が予め設定されている。この場合、細区分化の目の粗さは、第１の領域分割設定回路３３における細区分化の目の粗さよりも細かくし、後述する目標２の位置の検出精度、ないしは検出の分解能を高めるようにしても良い。
【００２１】
従って、第２の平均輝度検出回路３７は、前記第１の平均輝度検出回路３２と同様に、第２の目標捕捉領域設定回路３５により設定された移動目標を含む領域２Ａ´内を、第２の領域分割回路３８からの領域分割信号によりｎ×ｍ個に細区分化を行い、第１の平均輝度検出回路３２と同様に、各ｎ×ｍ細区分化領域での平均輝度、及びこの平均輝度を基に算出した領域２Ａ´の平均輝度を、補正回路３９を介して識別回路４に供給するとともに、各ｎ×ｍ細区分化領域での各平均輝度信号をその位置情報とともに比較回路３６に供給する。
【００２２】
補正回路３９を介して、各ｎ×ｍ細区分化領域での各平均輝度信号及び領域２Ａ´の平均輝度信号を受けた識別回路４は、第１の平均輝度検出回路３２からの信号を導入して処理演算を行ったのと同様に処理を行い、撮影画像の内の第２の目標捕捉領域設定回路３５で設定された領域２Ａ´範囲内における目標及び背景の識別を行い、撮像機器１で得られた目標２の位置を検出し図示しない表示装置に表示させるものである。
【００２３】
このように、この実施の形態によれば、識別回路４は、限られた領域２Ａ´について、しかもｎ×ｍ個の制限されたデータによる輝度信号の比較演算によるものであるから、目標２の位置検出処理の迅速化を図ることができる。
【００２４】
なお、一般的には従来と同様に、撮像機器１は識別回路４の出力信号に基づき制御され、撮像機器１が常に捕捉した目標を追尾するように構成されているから、目標が仮に高速移動している場合でも、撮像間隔（ｔ秒）が小さい場合は、第１の目標捕捉領域設定回路３４あるいは第２の目標捕捉領域設定回路３５も、目標２が各領域２Ａ，２Ａ´内のほぼ中央部に位置するよう制御される。
【００２５】
しかしながら、高速移動目標の追尾では、移動目標とその背景の雲や陸地との間の相対位置関係は比較的急速に変化する。従って、図３（ａ），（ｂ）に示した第１回目の撮像時刻から数刻経たのちは、例えば図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、目標２に対する背景２ａ，２ｂの位置関係も変化するから、図４  （ｂ）の状態では図５に拡大して示すように、目標捕捉領域２Ａ´内に背景２ａの一部が新たに入り込むことが考えられる。
【００２６】
特に、背景２ａの映像の輝度レベルが目標２の映像の輝度レベルに近い場合、図４（ｂ）に示す目標捕捉領域２Ａ´内の平均輝度は、図４（ａ）に示す場合よりも、目標２の輝度レベルに近づくこととなる。上述のように、識別回路４において、目標２の識別を領域２Ａ´の平均輝度を基準値として識別しているから、基準となる輝度レベルが変化し、目標２の識別検出が明瞭に行われにくくなる。そこで、この実施の形態では、図２に示すように、比較回路３６を設け、第１の目標捕捉領域設定回路３４からの領域２Ａにおける領域内輝度信号と、第２の平均輝度検出回路３７からの領域２Ａ´における領域内輝度信号とを対応比較し、検出された新たに領域２Ａ´内に入り込んだ背景部分２ａ´の輝度成分を補正信号として前記補正回路３９に供給するように構成した。
【００２７】
従って、補正回路３９は比較回路３６からの補正信号により、第２の平均輝度検出回路３５からの領域２Ａ´の平均輝度のレベルを補正するので、仮に目標捕捉領域２Ａ´内に背景２ａの一部が新たに入り込み、平均輝度レベルが目標２の輝度に近付くことによって、目標２の検出確率が低下するのが回避され、高い分解能での目標２の映像を捕らえることができる。
【００２８】
このように、比較回路３６及び補正回路３９の構成は、背景の相対移動により、平均輝度のレベルが目標２の輝度のレベルに近付き、目標捕捉領域２Ａ内の平均輝度レベルと目標２の輝度レベルとの差異が狭まり、目標２検出確率が低下するのを回避するものである。
【００２９】
なお、上記説明において、輝度検出器３の第１及び第２の各平均輝度検出回路３２，３７おける各分割領域等の平均輝度の算出処理は、デジタル影像信号の単純な加算演算処理で行うことができるから、高速演算により短時間で処理することができ、このような平均輝度の算出と目標捕捉領域設定３５とにより、識別回路４におけるデータ量が大幅に削減され、迅速な処理演算により、タイムリーに目標２の位置の検出及び追尾が可能である。
【００３０】
また、上記実施の形態における説明において、輝度検出器３及び識別回路４は、撮像機器１からのデジタル映像信号を基にして行う輝度平均化処理は、ハードウェアの構成の組み合わせで行うように説明したが、これらの処理演算をコンピュータのソフトウェア上で行うことができる。
【００３１】
以上述べたように本発明装置及び方法によれば、撮像画面を分割し、目標捕捉領域を設定し、各分割領域内の平均輝度や輝度分散あるいは微分値等の画像特徴値を時系列上で対応比較することで、目標と背景のコントラストが小さく、あるいは背景の輝度等の分散が大きい場合でも、良好な分解能のもとで移動目標等を的確に検出することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明のように、この発明による目標検出装置及び検出方法は、簡単な構成により、演算処理時間の短縮化が図られ、移動目標等を短時間にしかも確実に検出し得るもので、実用上の効果大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による目標検出装置及び検出方法の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示した装置の輝度検出器を示す構成図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示す第１の領域分割設定回路により設定された撮像領域、図３（ｂ）は、図２の第１の目標捕捉領域設定回路により設定された領域２Ａを含む撮像領域をそれぞれ示す説明図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ図２に示す第２の平均輝度検出回路における撮像領域を示す説明図である。
【図５】図４に示す領域２Ａ´の拡大図である。
【符号の説明】
１  撮像機器
２  目標
３  輝度検出器
３１  メモリ
３２  第１の平均輝度検出回路
３３  第１の領域分割設定回路
３４  第１の目標捕捉領域設定回路
３５  第２の目標捕捉領域設定回路
３６  比較回路
３７  第２の平均輝度検出回路
３８  第２の領域分割設定回路
３９  補正回路
４  識別回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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