(57)【要約】【課題】移動体において、赤外線センサが捕捉した自己及び背景の赤外線画像を模擬的に生成することができる対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置を提供する。【解決手段】移動体の表面の複数箇所に配置した温度センサＡ１〜ＡＮと、移動体を中心とする全方位の景観を撮像する赤外線カメラＢ１，Ｂ２と、温度センサＡ１〜ＡＮ及び赤外線カメラＢ１，Ｂ２の各データに基づいて赤外線画像を生成する主制御装置Ｄを備えると共に、主制御装置Ｄが、移動体の三次元データと温度データに基づいて移動体赤外線画像を生成する第１画像生成手段Ｄ１と、撮像データに基づいて景観赤外線画像を生成する第２画像生成手段Ｄ２と、移動体赤外線画像と景観赤外線画像を合成して合成赤外線画像を生成する第３画像生成手段Ｄ３を備えた構成とし、赤外線センサが捕捉したのと同等の赤外線画像を模擬的に生成することを可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の表面の複数箇所に配置した温度センサと、
移動体を中心とする全方位の景観を撮像する赤外線カメラと、
温度センサ及び赤外線カメラの各データに基づいて赤外線画像を生成する主制御装置を備え、
主制御装置が、
移動体の三次元データと各温度センサの温度データに基づいて移動体の赤外線放射強度を三次元的に示す移動体赤外線画像を生成する第１画像生成手段と、
赤外線カメラの撮像データに基づいて景観の赤外線放射強度を示す景観赤外線画像を生成する第２画像生成手段と、
第１画像生成手段の移動体赤外線画像と第２画像生成手段の景観赤外線画像を合成して移動体及び景観の赤外線放射強度を三次元的に示す合成赤外線画像を生成する第３画像生成手段を備えたことを特徴とする対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置。
【請求項２】
気温、湿度、気圧、視程、照度及び降雨等を計測する気象計測手段を備え、気象計測手段の気象データから算出した大気特性に基づいて少なくとも移動体赤外線画像補正することを特徴とする請求項１に記載の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置。
【請求項３】
移動体が、自己の赤外線放射強度を低減させるための赤外線低減手段を備えていると共に、主制御手段が、赤外線低減手段に指令を出力する指令制御手段を備えており、指令制御手段が、第３画像生成手段の合成赤外線画像から、移動体を所定の方向から見た状態の二次元合成赤外線画像を選択し、この二次元合成赤外線画像に基づいて赤外線低減手段に指令を出力する手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ステルス技術に適用される対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
赤外線ステルス技術は、航空機、船舶及び車両等の各種移動体において、赤外線センサを搭載した飛翔体の脅威に対処するものであって、欺瞞を図るものとしては、移動体から離れた位置に熱源を発生させるデコイ弾の類が知られており、また、移動体からの赤外線放射を調整するものとしては、移動体の温度を下げたり移動体の高温部分を隠したりする手段が周知である。
【特許文献１】『最新防衛技術大成』株式会社Ｒ＆Ｄプランニング、昭和６０年２月１１日、ｐ．１７０、ｐ．６３３−６３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のデコイ弾は、発生する熱源の赤外線放射強度と移動体の赤外線放射強度の差が大きければ非常に有効であるが、例えば、移動体が充分に冷えていて赤外線放射強度が低い場合に、発射によって移動体の位置を飛翔体側に認識させてしまう可能性もあり得ることから、発射のタイミングや方向を正確に判断するのが困難であった。また、移動体からの赤外線放射を調整する手段は、移動体の種類や構造によっては採用に制限があるうえに、全方位に対処することも困難であった。
【０００４】
このため、従来にあっては、赤外線センサを搭載した飛翔体の脅威に対して、欺瞞、回避及び無害化等の対策を実施するうえで、移動体において、赤外線センサが捕捉した自己の状態を模擬的に判断できるようにすることが要望されていた。
【０００５】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、移動体において、赤外線センサに捕捉された状態と同等な赤外線画像を模擬的に生成することができる対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、移動体の表面の複数箇所に配置した温度センサと、移動体を中心とする全方位の景観を撮像する赤外線カメラと、温度センサ及び赤外線カメラの各データに基づいて赤外線画像を生成する主制御装置を備えている。
【０００７】
そして、対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、上記の主制御装置が、移動体の三次元データと各温度センサの温度データに基づいて移動体の赤外線放射強度を三次元的に示す移動体赤外線画像を生成する第１画像生成手段と、赤外線カメラの撮像データに基づいて景観の赤外線放射強度を示す景観赤外線画像を生成する第２画像生成手段と、第１画像生成手段の移動体赤外線画像と第２画像生成手段の景観赤外線画像を合成して移動体及び景観の赤外線放射強度を三次元的に示す合成赤外線画像を生成する第３画像生成手段を備えている構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置によれば、赤外線環境における移動体の状態を三次元的に正確に判断することが可能となり、移動体において、赤外線センサに捕捉された状態と同等な赤外線画像を模擬的に生成することができる。これにより、赤外線センサを搭載した飛翔体の脅威に対して欺瞞、回避及び無害化等の対策を実施する管制システムの構築に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、本発明の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置の一実施形態を説明する。なお、この実施形態では、移動体として船舶を例示しており、とくに図面においては赤外線を『ＩＲ』と記載している。
【００１０】
対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、図１に示すように、概略として、温度計測手段Ａと、撮像手段Ｂと、気象計測手段Ｃと、主制御装置Ｄを備えている。
【００１１】
温度計測手段Ａは、多数の温度センサＡ１，Ａ２…ＡＮを備えており、船舶（移動体）の表面の複数箇所、具体的には船体側面、甲板、艦橋を含む船体上部の構造物、煙突及びその周囲などの多数の部位に配置してある。これらの温度センサＡ１〜ＡＮには、熱を電気信号に変換する熱電対などを利用することができる。
【００１２】
撮像手段Ｂは、船舶を中心とする全方位の景観を撮像する赤外線カメラであって、中波長帯（３〜５μｍ）の赤外線カメラＢ１と、長波長帯（８〜１２μｍ）の赤外線カメラＢ２を備えており、これにより耐赤外線センサの適応範囲が広くなる。この撮像手段Ｂは、極力視野を妨げないように高所に設置され、赤外線カメラＢ１，Ｂ２を鉛直軸回りに回動させるパン機構や、船舶の動揺に対して赤外線カメラＢ１，Ｂ２を常に水平に保持する安定機構を備えており、赤外線カメラＢ１，Ｂ２の画角により異なるが、例えば水平方向で８方位の景観を撮像する。
【００１３】
また、撮像手段Ｂには、必要に応じて横方向へのスライド機構や上下方向の昇降機構を設けても良い。なお、船舶の動揺による視野の変動については、主制御装置Ｄでの画像処理で補正することも可能である。
【００１４】
気象計測手段Ｃは、気温計Ｃ１、湿度計Ｃ２、気圧計Ｃ３、視程計Ｃ４、照度計Ｃ５及び降雨計Ｃ６を備え、このほか、風速計及び風向計や、大気中の二酸化炭素濃度やオゾン濃度を夫々測定する機器を含むことができる。これらの機器には、計測データを電気信号に変換し得る従来既知のものを用いることができる。
【００１５】
気象データは、後記する大気特性演算手段Ｄ５において、赤外線の大気透過率、大気伝播特性及び大気放射量などの大気特性を算出するのに用いられる。なお、二酸化炭素の濃度は赤外線の大気透過率に影響するので必要なデータとなるが、オゾンの濃度は海上等では無視することができる。
【００１６】
主制御装置Ｄは、上記の温度計測手段Ａ、撮像手段Ｂ及び気象計測手段Ｃといった外部ハードウエアからの各種データが入力されるコンピュータであって、図示例のものは、船体データ演算手段Ｄ４と、大気特性演算手段Ｄ５と、第１〜第３の画像生成手段Ｄ１〜Ｄ３と、指令制御手段Ｄ６を備えている。
【００１７】
船体データ演算手段Ｄ４は、船体の三次元形状や塗料を含む船体表面の物性等の船体データベースを備え、船体表面の物性を含む立体モデルを生成することができる。また、大気特性演算手段Ｄ５は、気象計測手段Ｃの各データに基づいて、大気放射量すなわち大気が自ら輻射する赤外線放射強度や、赤外線の大気透過率及び船体から放射される赤外線の大気伝播特性をといった大気特性を算出する。
【００１８】
第１画像生成手段Ｄ１は、船体データ演算手段Ｄ４の三次元データと各温度センサＡ１〜ＡＮの温度データに基づいて、船舶から放射される赤外線放射強度を三次元的に示す船体赤外線画像を生成する。また、第２画像生成手段Ｄ２は、赤外線カメラＢ１，Ｂ２の撮像データに基づいて、船舶を中心とする全方位の景観の赤外線放射強度を三次元的に示す景観赤外線画像を生成する。
【００１９】
さらに、第３画像生成手段Ｄ３は、第１画像生成手段Ｄ１の船体赤外線画像と第２画像生成手段Ｄ２の景観赤外線画像を合成して船体及び景観の赤外線放射強度を三次元的に示す合成赤外線画像を生成する。このとき、第３画像生成手段Ｄ３は、上記の如く船体及び景観の合成赤外線画像を生成する際に、気象計測手段の気象データから算出した大気特性すなわち大気特性演算手段Ｄ５のデータに基づいて合成赤外線画像を補正する。
【００２０】
なお、第３画像生成手段Ｄ３では、大気特性演算手段Ｄ５のデータに基づいて、第１画像生成手段Ｄ１の船体赤外線画像及び第２画像生成手段Ｄ２の景観赤外線画像を個別に補正することも可能であり、とくに、船体赤外線画像に関しては、船体における散乱光（太陽光の反射光）を含む赤外線放射強度を示すものに補正することができる。
【００２１】
上記の主制御装置Ｄにおいて、船舶の立体モデル、船体赤外線画像、景観赤外線画像及び合成赤外線画像といった三次元画像は、いずれもコンピュータグラフィクスにより作成することができ、三次元の合成赤外線画像を利用して任意の方向から見た状態の二次元画像を取得することも容易である。
【００２２】
ここで、図１に示すように、当該船舶（移動体）が、自己の赤外線放射強度を低減させるための赤外線低減手段Ｅ、具体的には、船体の各部位に配置した冷却ファンや散水装置などの赤外線低減手段Ｅを備えている場合、指令制御手段Ｄ６は、第３画像生成手段Ｄ３の合成赤外線画像から、当該船舶を所定の方向から見た状態の二次元合成赤外線画像を選択し、この二次元合成赤外線画像に基づいて赤外線低減手段Ｅに指令を出力することができる。この点に関しては、赤外線ステルスの管制システムとして後述する。
【００２３】
図２は、上記の主制御装置Ｄにおける処理フロー、つまり対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置を用いた赤外線画像生成方法を説明する図である。
【００２４】
まず、主制御の開始とは別に、船体データ演算手段Ｄ４では、実質的に変化の無い基礎データとして、ステップＳ１１において船体立体モデル（船体フレームモデル）を作成した後、ステップＳ１２において船体表面の物性を含む船体立体モデルを作成し、これをステップＳ１３において予めデータベース登録している。
【００２５】
主制御装置Ｄは、制御を開始すると、ステップＳ１において、船体データ演算手段Ｄ４から船体表面の形状や物性を示す立体モデルを入力し、ステップＳ２において、温度計測手段Ａから船体表面の各部の温度を入力し、ステップＳ３（第１画像生成手段Ｄ１）において、船体表面の立体モデルに各部の温度データを加えて、船舶からの赤外線放射強度を三次元的に示す船体赤外線画像を生成する。
【００２６】
次に、主制御装置Ｄは、ステップＳ４（第２画像生成手段Ｄ２）において、撮像手段Ｂの撮像データすなわち船舶を中心とする全方位（例えば水平８方位）の景観の撮像データを入力して景観の赤外線放射強度を三次元的に示す景観赤外線画像を生成する。
【００２７】
ここで、本発明の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、赤外線センサを搭載した飛翔体の脅威に対処しようとするものであるから、当該船舶に向けて飛来する飛翔体を想定し、その飛翔体の赤外線センサが捕捉したものと同等な二次元の合成赤外線画像を模擬的に生成することができる必要がある。
【００２８】
このとき、上記の飛翔体は、海上を低空飛行するシースキミングを行うものが対象となり、所定距離をおいた位置から、赤外線センサで船舶とその背景を捕捉する。しかしながら、ここまでのステップＳ１〜Ｓ４で得た第１及び第２の画像生成手段Ｄ１，Ｄ２の赤外線画像は、至近距離から赤外線センサで捕捉したときの赤外線放射強度になっており、これに対して、飛翔体の赤外線センサは、離間した位置から大気層を通して当該船舶を捕捉していることになる。
【００２９】
そこで、本発明の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、大気特性演算手段Ｄ５において、気象計測手段Ｃの気象データから大気特性を算出し、これに基づいて、ステップＳ５において第１及び第２の画像生成手段Ｄ１，Ｄ２の赤外線画像を補正することで、大気層を通して捕らえた赤外線画像（評価距離での赤外線画像）を得ることができ、これにより、三次元的な赤外線環境における船舶の状態をより一層正確に判断することが可能となり、船舶において、遠方から飛来する飛翔体の赤外線センサが捕捉している赤外線画像と実質的に同等である模擬赤外線画像を生成することができる。
【００３０】
その後、主制御装置Ｄは、ステップＳ６（第３画像生成手段Ｄ３）において、ステップＳ５で補正した船体赤外線画像と景観赤外線画像を合成して、船舶及び景観の赤外線放射強度を三次元的に示す合成赤外線画像を生成する。また、ステップＳ７において合成赤外線画像をデータベース登録して、制御を終了する。なお、大気特性を用いた赤外線画像の補正は、基本的には、少なくとも第１画像生成手段Ｄ１の船体赤外線画像に対して行えば良いが、本実施形態のように、必要に応じて第１及び第２の画像生成手段Ｄ１，Ｄ２で生成した船体や景観の赤外線画像に対して行ったり、第３画像生成手段Ｄ３で生成した合成赤外線画像に対して行ったりすることもできる。
【００３１】
上記の第３画像生成手段Ｄ３によって生成された合成赤外線画像から、赤外線環境における船舶の状態を三次元的に判断することや、当該船舶に向けて飛来する飛翔体を想定して、その飛翔体の赤外線センサが捕捉したものと同等の二次元赤外線画像を模擬的に生成することもできる。また、例えば、当該船舶が赤外線センサで捕捉された際のデコイ弾の有効性などを検証するための外部シミュレータＳＳに用いることもできる。
【００３２】
当該対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、上記のような機能を活用することにより、主制御装置Ｄの指令制御手段Ｄ６において、飛翔体の種類及び特性や飛来方向などに基づいて、第３画像生成手段Ｄ３の合成赤外線画像から、飛翔体の赤外線センサが捕捉していると想定される二次元合成赤外線画像を選択し、赤外線低減手段Ｅに対して、飛翔体の脅威を回避するのに有効な適宜の指令を出力する。なお、指令制御手段Ｄ６からの指令は、赤外線低減手段Ｅに対するものだけでなく、当該船舶の回避動作、飛翔体の無害化及びデコイ弾の発射なども含まれる。
【００３３】
赤外線低減手段Ｅは、上記の指令により冷却ファンや散水装置を作動させて赤外線の放射強度を下げる。そして、船舶から放射される赤外線強度を下げることにより、赤外線画像において当該船舶をあたかも背景に溶け込ませるようにして、赤外線センサによる認識を困難にすることで、飛翔体の脅威を回避することが可能となる。
【００３４】
このように、当該対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、赤外線センサを搭載した飛翔体の脅威に対して欺瞞、回避及び無害化等の対策を実施する管制システムの構築に貢献することができ、この実施形態のように、赤外線低減手段Ｅや主制御装置Ｄの指令制御手段Ｄ６とともに赤外線ステルスの管制システムを構成する。
【００３５】
なお、上記の実施形態では、移動体として船舶を例示したが、当該対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置は、船舶以外に走行車両などにも適用することが可能である。さらに、当該対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置を複数の移動体に適用し、夫々の装置が出力する合成赤外線画像を情報交換して外部シミュレータＳＳ等で処理することにより、陣形を組んで行動する場合において、飛翔体からの脅威を回避する方法の策定をより効果的なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の対赤外線センサ用の赤外線画像生成装置の一実施形態を説明するブロック図である。
【図２】赤外線画像生成装置における主制御装置の処理工程を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ１〜ＡＮ  温度センサ
Ｂ１  Ｂ２  赤外線カメラ
Ｃ          気象計測手段
Ｄ          主制御装置
Ｄ１        第１画像生成手段
Ｄ２        第２画像生成手段
Ｄ３        第３画像生成手段
Ｄ６        指令制御手段
Ｅ          赤外線低減手段
【図１】
2008213616.tif 000003
【図２】
2008213616.tif 000004