(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３６０度の全方位において向首して接近する目標物体が放射する赤外線を検出して追尾し、前記目標物体の情報を画像と共にディスプレイ上に表示する赤外線探知装置において、
３６０度の全方位を走査して撮像する赤外線センサ手段と、
前記赤外線センサ手段が走査する毎に、前記全方位画像信号中の前記物体に対応するＳ／Ｎ比を計測し、前記Ｓ／Ｎ比と、予め入力された気象条件と前記物体を想定した目標条件をもとに計算された前記物体に対するＳ／Ｎ比とから前記物体までの距離を演算する信号処理手段と、
前記全方位画像信号を全方位画像データとして蓄積する全周画像メモリ手段と、
前記全方位画像データから円形状に表示可能な全方位赤外線画像信号に変換処理をするアドレス変換手段と、
前記信号処理手段からの前記物体の角度情報に基づくシンボルマークを前記全方位赤外線画像信号に重畳するとともに、前記シンボルマークを重畳した全方位赤外線画像信号と同心円上に表示可能な、前記信号処理手段からの前記物体の距離情報に基づくシンボルマークを付したＰＰＩ画像信号を生成し、且つ表示フォーマットに変換する走査変換手段と、
前記表示フォーマットに変換された画像信号を表示する表示手段とを、
備えることを特徴とする赤外線探知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全周走査型の赤外線探知装置に係る赤外線画像等の表示方式に関する。
【０００２】
艦船等に搭載される全周走査型の赤外線探知装置は、３６０度の全方位において向首、近接飛来する航空機やミサイル等の目標物体が放射する赤外線を検出・追尾し、該目標物体の情報を画像と共にディスプレイ上に表示する際に、該画像や目標物体の方位の他、目標までの推定距離や高角も含めて視覚的に分かり易く表示することが求められている。
【０００３】
【従来の技術】
図９は、従来の赤外線探知装置の原理説明図で、１は赤外線センサ部、２ａは信号処理部、３ａは全周画像メモリ部、４ａは走査変換部、５は表示部であり、そして、１１は光学系、１２は赤外線撮像器、１３はＡＤ変換器、１４はジンバルである。
【０００４】
赤外線センサ部１は、光学系１１と赤外線撮像器１２とＡＤ変換器１３とジンバル１４とから構成されている。
【０００５】
赤外線センサ部１では、光学系１１は入射した赤外線を集光し、集光された赤外線は赤外線撮像器１２へ送られ、赤外線撮像器１２では該赤外線をアナログ電気信号の赤外線画像信号に光電変換してＡＤ変換器１３に送られ、ＡＤ変換器１３では該アナログ電気信号の赤外線画像信号をデジタル信号に変換する。
【０００６】
一方、ジンバル１４は動揺を修正する機能を持ったピッチ軸とロール軸及びヨー軸の３軸を持ち、更に旋回機能を有しており、光学系１１と赤外線撮像器１２とＡＤ変換器１３とはジンバル１４上に固定設置されている。
【０００７】
従って、赤外線センサ部１では、ジンバル１４が例えば、１回転／秒の速度で旋回すると３６０度の全方位のデジタル赤外線画像信号が得られ、該赤外線画像信号と、対応したジンバル１４での角度情報（方向と高さ）とが信号処理部２ａと全周画像メモリ部３ａとに送られる。
【０００８】
信号処理部２ａでは、該赤外線画像信号の点目標フィルタリング処理や赤外線受信強度算出処理を行って、赤外線受信強度が増加する画像部分を向首・接近してくる目標物体として検出し、該目標物体の方位情報を走査変換部４ａに送る。
【０００９】
全周画像メモリ部３ａでは、該赤外線画像信号をデータとして蓄積する。
【００１０】
走査変換部４ａでは、全周画像メモリ部３ａより該データを順次読み出し、信号処理部２ａからの該目標物体の方位情報を基にシンボルキャラクタを該データの該当する部分に重畳し、また、ジャイロシステムからの艦船の艦首方位情報をも重畳し、そして、重畳した全方位の該データを３つまたは４つ等複数に分割して一画面に編集すると共にテレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画面を表示部５に送出する。
【００１１】
表示部５では、該テレビジョン画面をディスプレイ上に表示する。
【００１２】
尚、上記とは別に、別途指定することにより、該テレビジョン画面上の任意の方位の画像部分を拡大表示することも出来る。
【００１３】
図１０は、従来の全方位赤外線画像の表示例と任意の方位の拡大表示例を示し、図９にて説明した内容を示している。
【００１４】
７１はディスプレイ、７２は第一の方位画像、７３は第二の方位画像、７４は第三の方位画像、７５は第一の目標物体のシンボルマーク、７６は第二の目標物体のシンボルマーク、７７は艦首方位表示、そして７８は拡大表示画像である。
【００１５】
ディスプレイ７１に表示されている画像は図９にて説明した３６０度の全方位の赤外線画像を、第一の方位画像７２と第二の方位画像７３と第三の方位画像７４とに３分割して同一画面上に表示したものである。即ち、基準方位（真北）を０度として、第一の方位画像７２は０度から１２０度までの、第二の方位画像７３は１２０度から２４０度までの、第三の方位画像７４は２４０度から３６０度（０度）までのそれぞれ画像である。
【００１６】
そして、第一の目標物体のシンボルマーク７５は探知した一つの目標物体を示し、第二の目標物体のシンボルマーク７６は探知した他の目標物体を示している。また、艦首方位表示７７は赤外線探知装置が搭載されている艦船の艦首の向いている方位を示している。即ち、図１０では艦首と同方位に該一つの目標物体が存在していることを示す。
【００１７】
更に、拡大表示画像７８は、第一の方位画像７２内に表示されている第一の目標物体のシンボルマーク７５の方位を別途指定することにより第一の方位画像７２内の点線の範囲を拡大した別画面である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、全方位赤外線画像を複数に分割して一つの画面に表示するため、併せて方位を数値表示をしてはいるものの、真方位、或いは自艦船の艦首の方位を基準とすると目標物体が飛来して来る方位、更には目標物体の高角（水平面に対する高さ方向の角度）が把握しずらいと言う問題がある。
【００１９】
また、レーダのように発射した電波の目標物体からの反射波を検知するアクティブセンサと異なり、赤外線探知装置は目標物体が発する赤外線を一方的に検知するパッシブセンサであるため、目標物体までの距離が判らず、従って画像上に距離を表示できないと言う課題もある。
【００２０】
本発明は、この問題に鑑み、３６０度の全方位における画像と共に、目標物体の情報として、目標物体の方位の他、推定距離や高角も含めて視覚的に分かり易く表示する全周走査型の赤外線探知装置の提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る赤外線探知装置の表示方式では、赤外線センサにて撮像された全方位画像信号を全方位画像データとして蓄積する全周画像メモリ手段と、該全方位画像データから円形状に表示可能な全方位赤外線画像信号に変換処理をするアドレス変換手段と、信号処理手段からの抽出した向首・接近する物体の角度情報に基づくシンボルマークを該全方位赤外線画像信号に重畳し、且つ表示フォーマットに変換する走査変換手段と、該表示フォーマットに変換された画像信号を表示する表示手段とを備える。
【００２２】
そして、本発明に係る赤外線探知装置の表示方式において、前記走査変換手段は、前記シンボルマークを重畳した全方位赤外線画像信号と同心円上に表示可能な、前記信号処理手段からの前記物体の距離情報に基づくシンボルマークを付したＰＰＩ画像信号を生成する走査変換手段でもよい。
【００２３】
また、本発明に係る赤外線探知装置の表示方式において、前記信号処理手段は前記赤外線センサ手段が走査する毎に、前記全方位画像信号中の前記物体に対応するＳ／Ｎ比を計測し、該Ｓ／Ｎ比と、予め入力された気象条件と該物体を想定した目標条件をもとに計算された該物体に対するＳ／Ｎ比とから該物体までの距離を演算する信号処理手段であってもよい。
【００２４】
更に、本発明に係る赤外線探知装置の表示方式において、前記走査変換手段は、前記全方位赤外線画像信号とは別に、前記信号処理手段からの前記物体の距離情報と前記赤外線センサ手段に端を発する高角情報とに基づいて、前記物体に対応するシンボルマークを付した高角情報画像信号を生成して、且つ表示フォーマットに変換する走査変換手段でもよい。
【００２５】
加えて、本発明に係る赤外線探知装置の表示方式において、前記走査変換手段は、方位情報を含む表示切替指示により、前記全方位赤外線画像信号と前記ＰＰＩ画像信号とは別に、該全方位赤外線画像信号中の該方位情報に対応する部分の拡大された指定方位画像信号を生成して、且つ表示フォーマットに変換する走査変換手段でもよい。
【００２６】
赤外線センサにて撮像された全方位画像信号より向首・接近して来る物体を抽出して、該物体のＳ／Ｎ比を計測し、該Ｓ／Ｎ比と予め入力された気象条件（温度、湿度、視程）と目標条件（該物体の種類を想定した面積と速力）等から算出したＳ／Ｎ比とから演算された距離と該物体の角度情報（方位と高角）とを含む目標情報を生成する。
【００２７】
一方、該全方位画像信号が全方位画像データとして蓄積され、該全方位画像データを変換して円形状に表示可能とし、該目標情報をもとに該物体の位置にシンボルマークを付した全方位赤外線画像信号と、該全方位赤外線画像信号と同心円上に表示可能で、該目標情報をもとにシンボルマークを付すことで該物体の距離を示すＰＰＩ画像信号とを一画面として表示する。
【００２８】
また、高角表示への表示切替指示により、該目標情報をもとに該物体の距離と高角を示す高角情報画像信号を生成して画面表示する。更に、方位情報を含む表示切替指示により、該全方位赤外線画像信号中の該方位情報に対応する部分の拡大された指定方位画像信号を生成して画面表示する。
【００２９】
従って、赤外線画像や目標物体の方位の他、目標までの推定距離や高角も含めて視覚的に分かり易く画面表示すること出来る。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は本発明の原理説明図であり、図２は本発明のメモリマッピング例である。
【００３２】
図１において、１は赤外線センサ部、２は信号処理部、３は全周画像メモリ部、４は走査変換部、５は表示部、６はアドレス変換部である。
【００３３】
赤外線センサ部１では、旋回することにより得られる３６０度の全方位のデジタル赤外線画像信号と、該赤外線画像信号と対応した角度情報（方位と高角）とが信号処理部２と全周画像メモリ部３とに送られる。
【００３４】
信号処理部２では、赤外線センサ部１からの該全方位の赤外線画像信号について点状目標を抽出するフィルタリング処理や赤外線受信強度算出処理を行って、赤外線受信強度が増加する画像部分を向首・接近してくる目標物体として検出する。即ち、目標として検出される物体は当初遠距離に存在するため画像上では点状であり、接近して来るにしたがって画像上で大きくなり且つ赤外線受信強度も増加する結果、計測されるＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が徐々に上昇する信号として観測される。そして、検出された目標物体に対応したＳ／Ｎ比値と赤外線センサ部１からの該角度情報が一走査毎（赤外線センサ部１が一回旋回する毎）に蓄積される。
【００３５】
そして、該計測されるＳ／Ｎ比値が一定値を超えると「脅威となるべき目標物体」として捉える。
【００３６】
該計測されるＳ／Ｎ比値にはばらつきがあるため、該一走査毎の該計測されるＳ／Ｎ比値から最小二乗近似演算によりＳ／Ｎ比値の増加率を算出する。即ち、ｎ回目の走査時の最小二乗近似演算による換算Ｓ／Ｎ比値Ｑ（ｎ）は、
Ｑ（ｎ）＝ｂｅan    ───────（１）
となる。
【００３７】
但し、ａとｂは次の二つの式の解として求められる。
【００３８】
n ・logb＋( Σt)・a ＝ΣlogZ(t)
( Σt)・logb＋( Σt2）・a ＝Σt ・logZ(t)
ここで、ｔは変数（ｔ＝１，２，・・ｎ）であり、Ｚ（ｔ）はｔ回目の走査時の計測されたＳ／Ｎ比値である。
【００３９】
また、該角度情報（方位と高角）より、検出した該目標物体の中心の座標を後述する図２の（Ａ）と同様に座標（ｘ1 ，ｙ1 ）として捉える。
【００４０】
一方、目標物体の距離Ｒにおける探知Ｓ／Ｎ比値は、
Ｓ／Ｎ＝τ（Ｒ）×Ｐ／ＮＥＰ  ────（２）
となる。
【００４１】
ここで、τ（Ｒ）は距離Ｒに於ける大気中の赤外線透過率で、気象条件（気温、湿度、視程）や赤外線の波長帯より大気透過率算出モデル（ＬＯＷＴＲＡＮ：米空軍地球物理学研究所発行）により求めることができる。ＮＥＰ（Noise Equivalent Powerの略）はセンサノイズと等しくなる赤外線放射強度でセンサ装置ごとに一定値である。
Ｐは目標物体が放射する赤外線放射強度で、
P ＝S ・∫((C1/ λ5)/(exp(C2/ λT)−1))dλ
となる。
【００４２】
但し、Ｓは目標物体の面積、λは赤外線波長であって変数、Ｃ1 とＣ2 は定数であり、Ｔは目標物体の温度で目標物体の速力により決まる。即ち、
T ＝T a (1＋γ((γ−1)/2)M2 )
となり、γは定数、Ｍは速力、T a は気温である。
【００４３】
従って、気温と本発明の赤外線探知装置が搭載されている艦船の置かれている状況により、目標物体の種類を想定して目標物体の面積と速力を入力することによりＰを求めることが出来る。
【００４４】
そして、（１）式で最小二乗近似演算により算出された換算Ｓ／Ｎ比値と（２）式により算出した探知Ｓ／Ｎ比値とを照合することにより目標物体までの距離を推定出来る。そして、目標物体に対する該座標（ｘ1 ，ｙ1 ）と得られた推定距離と脅威となるべき目標か否かの情報とをを目標情報として走査変換部４に送る。
【００４５】
全周画像メモリ部３では、該デジタル赤外線画像信号をデータとして蓄積する。
【００４６】
ここで、図２において、（Ａ）は全周画像メモリ部３の書き込みマップで、３１は蓄積データであり、赤外線センサ部１が一旋回して収集して得た一走査分の該データを（ｘ，ｙ）座標として蓄積した例を示す。ここでは、方位角（θ）の３６０度分が水平方向サンプルとして３０，０００サンプルをｘ軸方向に蓄積し、高さとして高角０度をベース角として２．４度迄が垂直方向サンプルとして２００サンプルをｙ軸方向に蓄積した例を示す。尚、該ベース角は赤外線センサ部１にて任意に設定でき、該ベース角から該ベース角プラス２．４度迄が蓄積データ３１を構成することになる。
【００４７】
（Ｂ）は表示画面対応のマップで、７１はディスプレイ、６１（網かけ部分）は赤外線画像、４１はＰＰＩ（Plan  Position Indicatorの略で極座標表示）画像である。即ち、赤外線画像６１はＰＰＩ画像４１と同心円上に構成されており、そして、赤外線画像６１とＰＰＩ画像４１とは画素を単位として共通の（Ｘ，Ｙ）座標構成とし、円状の赤外線画像６１の直径方向の画素数はＬ個であり、画面の中央を軸に画面一周を３６０度として（Ａ）の方位角（θ）に対応した例を示す。
【００４８】
赤外線画像６１には（Ａ）の蓄積データ３１を変換して赤外線画像として表示し、ＰＰＩ画像４１には信号処理部２にて算出された２０Km以内の推定距離( 分かり易くするために中間に１０Kmを示す円が表示されている。) を方位と共に極座標表示する例を示す。
【００４９】
蓄積データ３１のデータ量は２００×３０，０００＝６Ｍサンプルで、水平方向、垂直方向共に均一なデータ量であるのに対し、（Ｂ）にて例えば該Ｌ＝７６８とすると赤外線画像６１の円状画像内の画素数は（７６８／２）2 ×π−（２５６）2 ×π≒２６０Ｋ画素にすぎず、また、赤外線画像６１は円形画像なので円の中心方向（垂直方向で高角が小さくなる方向）に行くに従ってますます画素数が少なくなるため、サンプルの間引きと共に座標の変換を行う必要がある。
【００５０】
再び図１において、アドレス変換部６では、全周画像メモリ部３より図２（Ａ）の蓄積データ３１を読み込み該サンプルの間引きと共に座標の変換を行う。
【００５１】
即ち、垂直方向の表示率（１−間引き率）はＮ／２００で表される。但し、Ｎは図２（Ｂ）における赤外線画像６１の垂直方向の画素数である。
【００５２】
ちなみに、水平方向（円周方向）の表示率はＤｒ（ｎ）／３０，０００となる。但し、Ｄｒ（ｎ）＝Ｄｖ（ｎ）×πであり、Ｄｒ（ｎ）は赤外線画像６１の最外周からｎ番目の円における円周の画素数であり、Ｄｖ（ｎ）は赤外線画像６１の最外周からｎ番目の円における直径に相当する画素数である。
【００５３】
そして、該垂直方向の表示率を踏まえて、（ｘ，ｙ）座標から（Ｘ，Ｙ）座標へは以下の式により変換される。
【００５４】
X ＝L/2 ＋(M＋(N−y ×N/200))sinθ  ──（３）
Y ＝L/2 −(M＋(N−y ×N/200))cosθ  ──（４）
但し、θは方位角で、θ＝（ｘ×３６０／３０，０００）度であり、Ｌは円状の赤外線画像６１の最外周円の直径に相当する画素数、ＭはＰＰＩ画像４１の最外周円の半径に相当する画素数、Ｎは赤外線画像６１の垂直方向の画素数である。
【００５５】
ここで、ｘとｙはそれぞれの軸のサンプル番号で、ＸとＹはそれぞれの軸の画素番号なので何れも正の整数である。従って、（３）及び（４）式において得られたＸとＹそれぞれを四捨五入することによりそれぞれ一つの整数値を得るが、該それぞれ一つの整数値に該当するそれぞれ複数のｘとｙが存在する場合には、該四捨五入以前のX とＹそれぞれが該一つの整数値に一番近い（ｘ，ｙ）座標のサンプル値を採用して該一つの整数値の（Ｘ，Ｙ）座標の画素値とする。
【００５６】
尚、以上単純に間引いて（Ｘ，Ｙ）座標の画素値を採用する方法について記載したが、該複数の（ｘ，ｙ）座標のサンプル値の平均値を採用してもよく、最大値を採用してもよい。
【００５７】
そして、得られた画素値を対応したＸとＹの値と共に走査変換部４に送る。
【００５８】
走査変換部４では、アドレス変換部６からの画素値と対応したＸとＹの値を蓄積し、図２（Ｂ）の赤外線画像６１に相当する画像信号を作成する。一方、信号処理部２からの目標物体に対する座標（ｘ1 ，ｙ1 ）より式（３）と（４）により該目標物体に相当する座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を算出して該赤外線画像６１に相当する画像の該座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）と同じ座標位置にシンボルマークを重畳して赤外線画像信号を作成する。
【００５９】
また、信号処理部２からの目標情報としてのｘ1 座標と推定距離とから座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）を算出してＰＰＩ画像４１に相当する画像の該座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）と同じ座標位置に目標物体の距離を示すシンボルマークを示すことによりＰＰＩ画像を作成する。
【００６０】
即ち、Ｘ2 とＹ2 はそれぞれ、
X2＝L/2 ＋(M×R/R max )sinθ  ───（５）
Y2＝L/2 −(M×R/R max )cosθ  ───（６）
但し、θは方位角で、θ＝（ｘ1 ×３６０／３０，０００）度であり、Ｌは円状の赤外線画像６１の最外周円の直径に相当する画素数、ＭはＰＰＩ画像４１の最外周円の半径に相当する画素数、Ｒは目標物体の推定距離（km）、Ｒmax はＰＰＩ画像の最外周円に割り当てた距離（図２のＰＰＩ画像４１の例では20km）である。
【００６１】
ここで、ｘはｘ軸のサンプル番号で、ＸとＹはそれぞれの軸の画素番号なのでいずれも正の整数である。従って、（５）及び（６）式において得られたX2とY2それぞれを四捨五入することによりそれぞれ一つの整数値を得る。
【００６２】
そして、該赤外線画像と該ＰＰＩ画像とを重畳し、テレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画像信号を表示部５に送出する。
【００６３】
表示部５では、該テレビジョン画像信号をテレビジョン画面としてディスプレイ上に表示する。
【００６４】
図3 は本発明の赤外線探知装置における実施形態を示す構成例で、１は赤外線センサ部、２は信号処理部、３は全周画像メモリ部、４は走査変換部、５は表示部、６はアドレス変換部であり、そして、１１は光学系、１２は赤外線撮像器、１３はＡＤ変換器、１４はジンバル、２１は目標抽出部、２２は目標情報生成部、２３は探知Ｓ／Ｎ算出部である。
【００６５】
赤外線センサ部１は、光学系１１と赤外線撮像器１２とＡＤ変換器１３とジンバル１４とから構成され、信号処理部２は目標抽出部２１と目標情報生成部２２と探知Ｓ／Ｎ算出部２３とから構成されている。
【００６６】
赤外線センサ部１では、光学系１１は入射した赤外線を集光し、集光された赤外線は赤外線撮像器１２へ送られ、赤外線撮像器１２では該赤外線をアナログ電気信号の赤外線画像信号に光電変換してＡＤ変換器１３に送られ、ＡＤ変換器１３では該アナログ電気信号の赤外線画像信号をデジタル信号に変換する。
【００６７】
一方、ジンバル１４は動揺を修正する機能を持ったピッチ軸とロール軸及びヨー軸の３軸を持ち、更に旋回機能を有しており、光学系１１と赤外線撮像器１２とＡＤ変換器１３とはジンバル１４上に固定設置されている。
【００６８】
従って、赤外線センサ部１では、ジンバル１４が例えば、１回転／秒の速度で旋回すると３６０度の全方位のデジタル赤外線画像信号が得られ、該デジタル赤外線画像信号は目標抽出部２１と全周画像メモリ部３とに送られ、該デジタル赤外線画像信号に対応したジンバル１４での角度情報（方位と高さ）は目標情報生成部２２と全周画像メモリ部３とに送られる。
【００６９】
目標抽出部２１では、該デジタル赤外線画像信号を、点状目標を抽出するフィルタリング処理や赤外線強度算出処理等を行って、点状の赤外線受信強度が増加する目標を向首・接近して来る物体として検出すると共に、該赤外線画像信号のＳ／Ｎ比値を計測する。そして、検出した物体に対応する計測されたＳ／Ｎ比値を目標情報生成部２２に送る。
一方、探知Ｓ／Ｎ算出部２３では、操作員により予め入力される該当時点の気象条件（気温、湿度、視程）と、予め記憶されている赤外線センサ部１固有の赤外線の波長帯とから前記の大気透過率算出モデルにより距離毎の大気中の赤外線透過率を算出し、そして、本発明の赤外線探知装置が搭載されている艦船の置かれている状況より該検出した物体の種類を想定して、操作員が入力する該物体の目標条件（面積、速力）と該気象条件とから赤外線放射強度を算出して、前記の式（２）により距離に対応する探知Ｓ／Ｎ比値を求め、該探知Ｓ／Ｎ比値（以降探知Ｓ／Ｎと称する）を目標情報生成部２２に送出する。
【００７０】
目標情報生成部２２では、該計測されたＳ／Ｎ比値（以降計測Ｓ／Ｎと称する）が一定値以上になると「目標物体」と認識して、この時点を一回目の走査とし、更に走査を継続して該計測Ｓ／Ｎが規定値以上になると「脅威となるべき目標物体」と認識する。また、規定回数の走査時点より該計測Ｓ／Ｎを使って、最小二乗近似の前記の式（１）により換算Ｓ／Ｎ比値（以降換算Ｓ／Ｎと称する）を算出する。そして、探知Ｓ／Ｎ算出部２３からの該探知Ｓ／Ｎと、該換算Ｓ／Ｎとを照合することにより目標物体までの距離を推定する。
【００７１】
ここで、該目標物体までの距離を推定する過程を分かり易くするために図４と図５を参照して説明し、該目標物体等の認識状況例を表１にて説明する。
【００７２】
即ち、図４は本発明の走査毎のＳ／Ｎを示すグラフ例であり、走査毎に計測Ｓ／Ｎと対応する算出された換算Ｓ／Ｎが示されている。また、図５は本発明の距離に対するＳ／Ｎを示すグラフ例であり、探知Ｓ／Ｎ算出部２３で算出した離散的な探知Ｓ／Ｎを補間して連続的な線状グラフとして探知Ｓ／Ｎを示し、図４の走査毎の換算Ｓ／Ｎと同じ値を図５の探知Ｓ／Ｎ上で探索して、該当する距離を目標物体と赤外線探知装置との間の距離（推定距離）とする。
【００７３】
表１は計測Ｓ／Ｎから換算Ｓ／Ｎと推定距離とを算出した具体例であり、走査回数と計測Ｓ／Ｎと換算Ｓ／Ｎと推定距離とを対応して例示している。そして、目標抽出部２１からの計測Ｓ／Ｎが５を超えた時点で「目標物体」と認識して１回目の走査回数とし、３回目の走査回数の時点から前記の式（１）と（２）により算出した換算Ｓ／Ｎと推定距離とを示し、計測Ｓ／Ｎが１３を超えた時点、即ち７回目の走査時点から「脅威となるべき目標物体」と認識する。
【００７４】
【表１】
0004649695.tif 000002
また、目標情報生成部２２では、赤外線センサ部１からの該方位情報（方位と高さ）を基に図２（Ａ）に相当する目標物体の座標（ｘ1 ，ｙ1 ）を走査ごとに生成する。
【００７５】
そして、目標物体に対する座標（ｘ1 ，ｙ1 ）と得られた該推定距離と該脅威となる目標物体か否かの情報とを目標情報として走査変換部４に送る。
【００７６】
全周画像メモリ部３では、該デジタル赤外線画像信号をデータとして図２（Ａ）で説明したように、赤外線センサ部１が一旋回して収集して得た一走査分の該データを（ｘ，ｙ）座標に対応して蓄積する。即ち、方位角（θ）の３６０度分が水平方向サンプルとして３０，０００サンプルをｘ軸対応で蓄積し、赤外線センサ１からの方位情報を基に、高角の前記ベース角プラス２．４度迄が垂直方向サンプルとして２００サンプルをｙ軸対応で蓄積する。( 図２（Ａ）では該ベース角が０度の場合を例示している。）そして、ベース角情報を走査変換部４に送る。
【００７７】
アドレス変換部６では、全周画像メモリ部３より図２（Ａ）の蓄積データ３１を（ｘ，ｙ）対応で順次読み込み、前記の式（３）と（４）により図２（Ｂ）の赤外線画像６１に対応した（Ｘ，Ｙ）座標に変換を行う。また、この際、蓄積データ３１のサンプル値から赤外線画像６１の画素値への変換は前記の単純間引きによる。そして、該（Ｘ，Ｙ）座標と該（Ｘ，Ｙ）座標に対応した該画素値とを走査変換部４に送る。
【００７８】
走査変換部４では、全周画像メモリ部３からの該ベース角情報を蓄積し、アドレス変換部６からの画素値と対応したＸとＹの値を蓄積し、図２の赤外線画像６１に相当する画像信号を作成する。一方、信号処理部２からの目標物体に対する座標（ｘ1 ，ｙ1 ）より式（３）と（４）により該目標物体に相当する座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を算出して該赤外線画像６１に相当する画像の該座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）と同じ座標位置にシンボルマークを重畳して全方位赤外線画像信号を作成する。
【００７９】
また、信号処理部２からの目標情報としてのｘ1 座標と推定距離とから式（４）と（５）により座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）を算出してＰＰＩ画像４１に相当する画像の該座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）と同じ座標位置にシンボルマークを重畳して目標物体の距離を示すＰＰＩ画像を作成する。
【００８０】
因みに、図２（Ｂ）にて、Ｌを７６８画素、赤外線画像６１の最内周円の半径に相当する画素数を１２８画素とすると、（ｘ1 ，ｙ1 ）＝（１０００，１２０）とすると（Ｘ1 ，Ｙ1 ）＝（４４８，８４）となり、更にＰＰＩ画像４１の外周円の位置（式(5),(6) の  Ｒmax ) を２０kmとし、推定距離が１０ｋｍであったとすると、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）＝（４１１，２５９）となる。
【００８１】
そして、該全方位赤外線画像信号と該ＰＰＩ画像と、また別のジャイロシステムからの艦船の艦首方位情報を得て図２（Ｂ）の座標（L/2,L/2)を中心にして極座標変換した艦首指示シンボルマークとを重畳し、テレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画像信号と該テレビジョン画像信号と同期した該ベース角情報を表示部５に送出すると共に、表示部５では、テレビジョン画面をディスプレイ上に表示する。尚、説明は省くが該ベース角情報の表示は該テレビジョン画面に重畳してもよく、また、独立に表示してもよい。
【００８２】
図６は本発明の第一の表示例であって、４１はＰＰＩ画像、４２は第一の目標距離シンボル、４３は第二の目標距離シンボル、４４は第一の目標距離軌跡、４５は第二の目標距離軌跡、６１は赤外線画像、６２は指定方位画面、６３は第一の目標シンボル、６４は第二の目標シンボル、６５は艦船シンボルである。
【００８３】
ＰＰＩ画像４１と赤外線画像６１とは、同心円で表示されており、方位０度（真北）は常に正面（図６では上方向）に固定されており、艦船シンボル６５は艦船の進行方向（艦首方向）を表し、ここでは９０度方向を向いている例を示しているが、艦船の進行方向が変化すると共に向きが変わる真方位表示例である。
【００８４】
第一の目標距離シンボル４２と第二の目標距離シンボル４３とは、ＰＰＩ画像４１内に表示されているそれぞれ第一の目標物体とは第二の目標物体の距離を表すシンボルマークであり、第一の目標シンボル６３と第二の目標シンボル６４は赤外線画像内に表示されているそれぞれ第一の目標物体とは第二の目標物体とを表すシンボルマークである。従って、第一の目標距離シンボル４２と第一の目標シンボル６３の方位、第二の目標距離シンボル４３と第二の目標シンボル６４の方位はそれぞれ一致している。そして、第一の目標距離軌跡４４と第二の目標距離軌跡４５はそれぞれ第一の目標距離シンボル４２と第二の目標距離シンボル４３との過去（当該時点よりも前の走査時）に表示されたシンボルを目標物体の動き（軌跡）を便宜的に示したもので、実際の画面上では表示されない。また、ＰＰＩ画像４１と赤外線画像６１との第一の目標物体のシンボルマーク間と、第二の目標物体のシンボルマーク間とを結ぶそれぞれの直線は便宜的に方位が同じことを説明するもので実際の画面上では表示されない。
【００８５】
指定方位画面６２は赤外線画像６１内の第一の目標シンボル６３近辺（点線で示す範囲）を拡大表示したものである。即ち、図3 の走査変換部４とアドレス変換部６に対して操作員より方位角度を含む表示切替指示が有ると、アドレス変換部６では、全周画像メモリ部３より図２（Ａ）の蓄積データ３１を（ｘ，ｙ）対応で順次読み込むこと中止し、走査変換部４にて、直接蓄積データ３１の該方位角度±１．６度（ｘ軸では±１３３サンプル）の範囲を（ｘ，ｙ）対応で順次読み込み、図２（Ｂ）と同じ（Ｘ，Ｙ）座標に間引きをせずに変換した後、テレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画像信号を表示部５に送出し、表示部５で表示した画面が指定方位画面６２となる。
【００８６】
つまり、図２（Ａ）にて該方位角度をθ0 とすると対応するｘ軸のｘ0 は、
ｘ0 ＝30,000×( θ0/360)  となり、走査変換部４では、ｘp ＝ｘ0 −133 〜ｘ0 ＋133 とy p ＝1 〜200 の座標（ｘp ，y p ）( 但しｘp は整数でy p は正の整数）に対応する全てのサンプル値を順次読み込むことになる。しかしながら実際には、ｘp が３０，０００超や１未満の場合には蓄積データ３１のそれぞれ左側と右側から読み込む必要がある。
【００８７】
つまり、y p は変換せず、ｘp ＞30,000の時はｘp としてｘp −30,000のサンプル値を読み出し、1 ≦ｘp ≦30,000の時はｘp のサンプルを読み出し、ｘp ＜1 の時はｘp としてｘp ＋30,000のサンプル値を読み出す。
【００８８】
そして、指定方位画面をディスプレイ７１のほぼ中央に表示するために（ｘp ，y p ）座標を次の（７）、（８）式により該（Ｘ，Ｙ）座標に変換した後蓄積し、指定方位画面を作成する。
【００８９】
X ＝ｘp −ｘ0 ＋L/2   ───（７）
Y ＝y p −100 ＋L/2   ───（８）
更に、信号処理部２からの前記目標物体に対する座標（ｘ1 ，ｙ1 ）が座標（ｘp ，y p ）と一致するか否かを判定して、一致するものが有ればｘ1 とｙ1 をそれぞれ（７）、（８）式のｘp とy p に代入して座標（ＸP ，ＹP ）を算出して、該指定方位画面の（Ｘ，Ｙ）座標上の座標（ＸP ，ＹP ）と同じ座標位置にシンボルキャラクタを重畳する。
【００９０】
そして、テレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画像信号を表示部５に送出し、表示部５では指定方位画面６２を表示する。
【００９１】
図７は本発明の第二の表示例であって、４１はＰＰＩ画像、４２は第一の目標距離シンボル、４３は第二の目標距離シンボル、４４は第一の目標距離軌跡、４５は第二の目標距離軌跡、６１は赤外線画像、６３は第一の目標シンボル、６４は第二の目標シンボル、６５は艦船シンボルである。
【００９２】
ＰＰＩ画像４１と赤外線画像６１とは、同心円で表示されていて、艦船の進行方向（艦首方向）は常に正面（図７では上方向）に固定されており、艦船シンボル６５は艦船の進行方向（艦首方向）を表し、ここでは９０度方向を向いている例を示しているが、艦船の進行方向が変化すると方位を含むＰＰＩ画像４１と赤外線画像６１とは連動して向きが変わる艦首方位表示例である。つまり、図７の艦首方位表示例は図６の真方位表示例を艦船の方位分だけ回転変換したものである。
【００９３】
第一の目標距離シンボル４２と第二の目標距離シンボル４３とは、ＰＰＩ画像４１内に表示されているそれぞれ第一の目標物体とは第二の目標物体の距離を表すシンボルマークであり、第一の目標シンボル６３と第二の目標シンボル６４は赤外線画像内に表示されているそれぞれ第一の目標物体とは第二の目標物体とを表すシンボルマークである。従って、第一の目標距離シンボル４２と第一の目標シンボル６３の方位、第二の目標距離シンボル４３と第二の目標シンボル６４の方位はそれぞれ一致している。そして、第一の目標距離軌跡４４と第二の目標距離軌跡４５はそれぞれ第一の目標距離シンボル４２と第二の目標距離シンボル４３との過去（当該時点よりも前の走査時）に表示されたシンボルを目標物体の動き（軌跡）を便宜的に示したもので、実際の画面上では表示されない。また、ＰＰＩ画像４１と赤外線画像６１との第一の目標物体のシンボルマーク間と、第二の目標物体のシンボルマーク間とを結ぶそれぞれの直線は便宜的に方位が同じことを説明するもので実際の画面上では表示されない。
【００９４】
即ち、図3 の走査変換部４に対して操作員より艦首方位表示の表示切替指示が有ると、走査変換部４では、図６の真方位表示に対する（Ｘ，Ｙ）座標をジャイロシステムからの艦首方位角（θS ）分だけ極座標変換をした後、テレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画像信号を表示部５に送出し、表示部５で表示する。
【００９５】
図８は本発明の高角情報画面の例で、横軸（Ｘ軸）に距離を、縦軸（Ｙ軸）に高角（高さ）の90度方向を示し、８１は30度線、８２は60度線、８３はシンボルマークである。30度線８１と60度線８２とは高角の目安を示す補助線で、それぞれ高角３０度の方向と高角６０度の方向とを示し、目標物体の位置（距離と高角）はシンボルマーク８３により示す。そして、ＸとＹを画素数に対応させ、距離は最長２０Kmとして、Ｘ軸上で２０Kmを２００画素とし、高角の実際の感覚と高角情報画面上での感覚を一致させるために、高角４５度上ではＸ軸とＹ軸それぞれの画素数を同数としている。但し、Ｘ軸とＹ軸の表示は説明のため便宜的に示したもので、実際は表示されない。
【００９６】
即ち、図３において、走査変換部４に対して操作員より高角表示への表示切替指示が有ると走査変換部４において、全周画像メモリ部３からのベース角と、目標情報生成部２２からの目標情報の内の目標物体に対する座標（ｘ1 ，ｙ1 ）と推定距離とからＸ軸とＹ軸上の位置を算出して、該位置にシンボルマーク８３を重畳する。そして、高角は、
高角＝ベース角＋2.4 度×(1−ｘ1 ／200)
となり、ここで、目標物体の距離を６．５Km、高角を２度とするとＸは６５（画素）、Ｙは２（画素）（＝65×tan2°) となり、座標（６５，２）の位置を中心としてシンボルマーク８３を重畳する。
【００９７】
ここで、30度線８１と60度線８２とは予めそれぞれα＝３０°または６０°として
Ｙ＝Ｘ・tan α  の式で、Ｘを０から１ずつ増加させた結果を座標（Ｘ，Ｙ）をプロットしたものである。
【００９８】
そして、テレビジョン走査方式の表示フォーマットに変換したテレビジョン画像信号を表示部５に送出し、表示部５で表示する。
【００９９】
尚、本明細書で画面上の画素数及び図２（Ａ）でのサンプル数と高角の範囲を限定しており、図８における補助線（  30度線８１と60度線８２）は２本でそれぞれ３０度と６０度方向に限定しているが、これらの限定にこだわるものではない。
【０１００】
【発明の効果】
前記のように、全方位の赤外線画像を目標物体の距離を表示するＰＰＩ画像と同心円上に構成して一画面として表示し、表示切替指示により赤外線画像の一部を拡大した指定方位画面や目標物体の高角と距離を表す高角情報画面を表示することにより、向首・接近する物体を視覚的に分かり易く表示する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理説明図。
【図２】  本発明のメモリマッピング例。
【図３】  本発明の赤外線探知装置における実施形態を示す構成例。
【図４】  本発明の走査毎のＳ／Ｎを示すグラフ例。
【図５】  本発明の距離に対するＳ／Ｎを示すグラフ例。
【図６】  本発明の第一の表示例。
【図７】  本発明の第二の表示例。
【図８】  本発明の高角情報画面の例。
【図９】  従来の赤外線探知装置の原理説明図。
【図１０】従来の全方位赤外線画像の表示例と任意の方位の拡大表示例。
【符号の説明】
１          赤外線センサ部
２、２ａ    信号処理部
３、３ａ    全周画像メモリ部
４、４ａ    走査変換部
５          表示部
６          アドレス変換部
２１          目標抽出部
２２          目標情報生成部
２３          探知Ｓ／Ｎ算出部
３１          蓄積データ
４１          ＰＰＩ画像
６１          赤外線画像
６２          指定方位画面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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