(57)【要約】【課題】従来の装置は、有意目標の分光輝度データをあらかじめ保持しておく必要があり、未知の目標に関しては対応することができなかった。また、別な装置は、背景クラッタを１種類として処理するため、複数の背景クラッタが含まれていた場合、探知能力が低下する。【解決手段】互いに異なる波長帯域で、同一視野の被写体画像を得る２つの撮像部と、前記２つの撮像部で得られた出力を縦軸および横軸とする直交座標系に夫々プロットしたときの座標点と、座標系の原点から上記座標点までの距離を計算する距離演算部と、前記座標点と前記原点を結ぶ直線と横軸との成す角を計算する角度演算部と、前記２つの演算部で得られる値を閾値処理することで有意目標を抽出する目標判定部を備える。【選択図】図１
2005208023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長帯域で、同一視野の被写体画像を得る２つの撮像部と、
前記２つの撮像部で得られた出力を縦軸および横軸とする直交座標系に夫々プロットしたときの座標点と、座標系の原点から上記座標点までの距離を計算する距離演算部と、
前記座標点と前記原点を結ぶ直線と横軸との成す角を計算する角度演算部と、
前記２つの演算部で得られる値を閾値処理することで有意目標を抽出する目標判定部を備えたことを特徴とする目標探知装置。
【請求項２】
前記２つの撮像部は夫々遠赤外の波長帯域と中赤外の波長帯域を有するものであることを特徴とする請求項１記載の目標探知装置。
【請求項３】
前記目標判定部の後に抽出した有意目標を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の目標探知装置。
【請求項４】
前記表示部が、有意目標の種類または状態を表示する機能を備えた構成にされたことを特徴とする請求項３記載の目標探知装置。
【請求項５】
前記距離演算部と前記角度演算部の前に環境条件による信号量の変化を補正または除去するフィルタ部を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項６】
前記フィルタ部が空間的な高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタであることを特徴とする請求項５記載の目標探知装置。
【請求項７】
前記距離演算部が、目標周辺の画素出力分布に対する共分散行列を用いて計算したマハラノビス汎距離を出力することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項８】
前記目標判定部の処理後のデータを記憶しておくデータ記憶部を備え、前記距離演算部において距離を計算する際にデータ記憶部に記憶された過去のデータを参照することを特徴とすることを請求項７記載の目標探知装置。
【請求項９】
前記撮像部の出力から、目標の可能性が高い画素を抽出し、当該画素の出力を距離演算部と角度演算部に出力する目標探知部を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項１０】
前記目標判定部の処理後のデータを記憶しておくデータ記憶部を備え、前記目標探知部は目標の可能性が高い画素の抽出処理にデータ記憶部に記憶された過去のデータを参照することを特徴とする請求項９記載の目標探知装置。
【請求項１１】
装置周辺および目標の環境条件を測定する環境測定部を備え、前記目標判定部はその閾値を環境測定部の測定結果により調整することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項１２】
前記環境測定部が前記撮像部の視野に対する太陽の方向を測定する機能を有することを特徴とする請求項１１記載の目標探知装置。
【請求項１３】
前記目標判定部において、前記中赤外線撮像部の感度をＥ３、前記遠赤外線撮像部の感度をＥ８とするとき、ｔａｎθ＝Ｆ＊Ｅ３／Ｅ８（但しＦは０．５＜Ｆ＜２．０）を満足するθの値を境界として異なる閾値を設定したことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項１４】
前記目標判定部において、前記２つの撮像部で得られた出力のうち、一方の出力のみから得られる距離演算部の出力結果を用いて判定処理を行う機能を備えたことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項１５】
前記目標判定部の処理後のデータを記憶しておくデータ記憶部を備え、前記目標判定部は有意目標を抽出する際にデータ記憶部に記憶された過去のデータを参照することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項１６】
互いに異なる波長帯域を対する前記２つの撮像部に加え、さらにそれ以外の波長帯に対する撮像部を備えたことを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項１７】
前記目標判定部において、前記角度演算部で得られる角度θから得た目標の真の角度をθｏ、前記距離演算部で得られるマハラノビス汎距離をＤとするとき、定数Ｇを用いてθｏ−Ｇ／Ｄ≦θ≦θｏ＋Ｇ／Ｄが有意目標の領域となるように閾値を設定したことを特徴とする請求項７記載の目標探知装置。
【請求項１８】
前記目標判定部において、複数の目標分布があるとき、前記２つの撮像部で発生した雑音の信号出力に対し前記直交座標系でプロットしたときに横軸となる出力をａ１、縦軸となる出力をａ２とし、それぞれの目標分布に対しＧ／√（（ａ１＊ｓｉｎθｏ）２＋（ａ２＊ｃｏｓθｏ）２）＝一定となるように定数Ｇを設定したことを特徴とする請求項１７記載の目標探知装置。
【請求項１９】
前記目標判定部において、前記角度演算部で得られる角度θから得た目標の真の角度をθｏ、前記距離演算部で得られるマハラノビス汎距離をＤ、目標分布が発生していないときのマハラノビス汎距離をＤｏとしたとき、定数ＨおよびＪを用いてＤ≧Ｄｏ−Ｈ√（１−（Ｄｏ（θ−θｏ）)２／Ｊ２ ）が有意目標の領域となるように閾値を設定したことを特徴とする請求項７または１７または１８記載の目標探知装置。
【請求項２０】
前記目標判定部において、Ｊ＝Ｇを満足することを特徴とする請求項１９記載の目標探知装置。
【請求項２１】
前記目標判定部において、前記距離演算部で得られるマハラノビス汎距離をＤとしたとき、定数Ｋ，Ｌ，Ｍを用いて、Ｄ＝Ｋ√（（Ｌ＊ｃｏｓθ）２＋（Ｍ＊ｓｉｎθ）２）が有意目標の領域となるように閾値を設定したことを特徴とする請求項７または１７から２０のいずれかに記載の目標探知装置。
【請求項２２】
前記目標判定部において、Ｌ／Ｍ＝ａ１／ａ２を満足することを特徴とする請求項２１記載の目標探知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機などの移動体や固定設備に設置され、画像信号から有意目標を検出、判定するための目標探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標探知装置の技術は大きく二つに分けることができる。
第１の技術は、有意目標の特徴（輝度・分光特性等）をあらかじめデータとして保持しておき、目標の可能性があるデータに対して保持データと比較することで有意目標を抽出していく技術である。
第２の技術は、取得データから背景による出力（背景クラッタ）データの特性を分析し、背景とは異なる性質を持つデータを抽出することで有意目標を探知する技術である。
【０００３】
図１１は第１の従来技術の例として、特開平08-068844号公報によって示された従来の目標探知装置のブロック図である。図１１において、赤外線撮像部１は、同一視野の被写体画像を得ることができる２つの撮像部１ｃ、１ｄで構成されている。分光輝度データ部１２は、各種物体（有意目標およびそれ以外の背景クラッタ等）の分光輝度データを前記２つの撮像部１ｃ、１ｄの波長帯に対する輝度信号を直交軸とする２次元の輝度座標系の領域として保有している。輝度正規化部１１ａ、１１ｂは、前記赤外線撮像部１の撮像部１ｃ、１ｄで得られた夫々の画像信号を前記分光輝度データ部１２に保持するデータと同一輝度スケールに変換する。目標判定部４は、前記輝度正規化部１１ａ、１１ｂにおいて正規化された複数の画像信号と分光輝度データ部１２の出力とを比較演算し目標領域に含まれている有意目標の抽出を行う。
【０００４】
前記赤外線撮像部１で使用される波長帯としては例えば中赤外線と遠赤外線があげられる。以下で、波長帯として中赤外線と遠赤外線を選択したときの動作を例として示す。図１２（ａ）は分光輝度データ部１２の保持データ例である。縦軸は遠赤外線の輝度、横軸は中赤外線の輝度であり、図中には航空機目標領域、雲クラッタ領域、排気ガス領域が示されている。この図中の雲のデータは、地上から中赤外線に感度のある撮像器と遠赤外線に感度がある撮像器でとらえた昼間の高度約３０００［ｍ］における高積雲と巻雲とのデータをもとに、簡易的に示した図である。また、図中の航空機のデータは、巡航している航空機が空力加熱で温度上昇したと仮定して算出した値である。さらに、図中の排ガスのデータは排ガスの温度及びその成分から算出した値である。
【０００５】
目標判定部４では、前記輝度正規化部１１ａ、１１ｂの出力から図１２（ｂ）に示すような輝度マップを作成する。この図は、遠赤外線撮像部及び中赤外線撮像部の画像で同じポジション（同一の座標の画素）の輝度を輝度マップ上にプロットしたものであり、この操作を全画素について行った結果である。図１２（ｂ）を前記分光輝度データ部１２の保存する分光輝度データの目標領域と比較演算し、有意目標を検出する。図１２（ｃ）は図１２（ｂ）に図１２（ａ）を重ねることで有意目標を判定した例であり、図１２（ｃ）の中で航空機目標の楕円に囲まれているプロットに対応する画素を抽出することで有意目標を探知することができる。
【０００６】
図１３は第２の従来技術の例として、A. D. Stocker らにより示された "Multi-dimensional signal processing for electro-optical detection," SPIE Vol. 1305(1990) による従来の目標探知装置のブロック図である。撮像部１は、同一視野の被写体画像を複数の波長帯で得ることができる。ハイパスフィルタ１３は画像出力のオフセット成分による変動を除去することにより空間的な高周波成分のみを抽出する。フィルタ演算部１４は、目標周辺の背景画素出力分布に基づいて有意目標を抽出するアダプティブ２波長フィルタのパラメータを計算し求める。目標判定部４は前記フィルタ演算部１４により得られたフィルタを画素出力に適用することにより有意目標を抽出する。
【０００７】
第２の従来技術において、フィルタ演算部１４は全画素出力を背景クラッタ出力の特性に応じて正規化するフィルタを計算する。図１４（ａ）にハイパスフィルタ１３適用後に得られた撮像部１の出力分布を、図１４（ｂ）にフィルタ演算部１４で得られたフィルタを目標判定部４で適用した後に得られた出力分布を簡易的に示す。フィルタ演算部１４で計算されたフィルタを目標判定部４で画素出力に適用すると、大半の画素の出力である背景クラッタ出力と異なる分光特性を持った出力はその違いが増大されて出力されるため、背景クラッタとは異なる性質を持つ有意目標を抽出することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−０６８８４４号公報
【非特許文献１】A. D. Stocker，Ｉ.Ｓ.Reed，X.Yu "Multi-dimensional signal processing for electro-optical detection," SPIE Vol. 1305(1990).p218-231
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような従来の第１の技術に基づいた目標探知装置においては、有意目標の分光輝度データをあらかじめ保持しておく必要があり、未知の目標に関しては対応することができなかった。また、既知の目標に対しても大気の温度や視程、太陽光の散乱の影響などの環境条件により分光輝度は変化するため、それら全ての条件の分光輝度データをあらかじめ保持しておくことは現実的には非常に困難であるというという問題があった。
【００１０】
一方、第２の従来技術に基づいた目標探知装置においては、背景クラッタは常に１種類と仮定して処理が行われるため、複数の背景クラッタが含まれていた場合には背景クラッタとして判定される領域が広がる。また、分布の見積もり自体も不正確になる。その結果、有意目標として探知される領域が減少するため、探知能力が低下するという問題があった。
この発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、目標の特性データを保持しておく必要がなく、環境変化による影響が小さく、赤外線の波長に対する物理特性を利用することで複数の種類の背景クラッタが存在する場合であっても探知性能が低下しない目標探知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る目標探知装置は、
互いに異なる波長帯域で、同一視野の被写体画像を得る２つの撮像部と、
前記２つの撮像部で得られた出力を縦軸および横軸とする直交座標系に夫々プロットしたときの座標点と、座標系の原点から上記座標点までの距離を計算する距離演算部と、
前記座標点と前記原点を結ぶ直線と横軸との成す角を計算する角度演算部と、
前記２つの演算部で得られる値を閾値処理することで有意目標を抽出する目標判定部を備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る目標探知装置は、波長帯域の異なる２つの撮像部の被写体画像出力を直交軸の縦軸と横軸に夫々プロットしたときの座標点と座標軸の原点結ぶ直線と、横軸との成す角から物体の種類が分離でき、この角度に応じた閾値で、座標軸の原点から座標点迄の距離を判定して有意目標か否かを判定するので、あらかじめ各種物体の分光輝度データを備えていなくても目標探知ができる。また、背景クラッタとして複数の物質が含まれている場合であっても、角度により種類毎に分離できるため、複数の背景クラッタの混在による探知性能の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック図であり、図２は撮像部の出力をグラフ化した特性図である。図１において１は赤外線撮像部であり、同一視野の被写体画像を得ることができる中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａからなる。２は角度演算部で、遠赤外線撮像部１ａにより得られた画素出力を横軸に、中赤外線撮像部１ｂにより得られた画素出力を縦軸にプロットした２次元グラフ上の座標点と原点を結ぶ直線が横軸と成す角の角度θを計算する（図２）。３は距離演算部で、前述の２次元グラフ上で座標点における原点からの距離ｄを計算する（図２）。４は目標判定部で、角度演算部２の出力に応じた閾値で距離演算部３により得られる値を２値化し、有意目標を抽出する。具体的には、任意画素に対する距離演算部３の出力が角度演算部２の出力に応じて設定された閾値以上である場合に、その画素出力を有意目標によるものと判定する。
【００１４】
図２において、原点からの距離ｄは目標の距離や温度など主に目標の状態によって変化し、角度θは目標の放射率や目標が炎である場合など目標の種類によって変化する。したがって、あらかじめ各種物体の分光輝度データを備えていなくても、角度θにより物体の種類を分離することができる。当然、背景クラッタとして複数の物質が含まれている場合であっても、角度θにより種類毎に分離できるため、複数の背景クラッタの混在による探知性能の低下を防ぐことができる。例えば、昼間の雲クラッタには雲の熱放射による出力と太陽光反射による出力の２種類現れるが、これらの出力は角度θが異なるため分離することは容易であり、角度θに応じて個別に閾値を設定することにより判別処理の精度を向上することが可能である。
【００１５】
また、角度θは主に分光特性に起因しており、分光特性は物質に固有のものであるため、同種の目標に対して角度θは概ね同じ値をとり環境変化の影響は小さい。このことは、例えば、可視領域において赤色の目標がある時、大気の温度変化や目標までの距離などの環境変化による色相の変化はほぼ見られず、どの環境下でも赤色に見えるのと同様である。例えば、夕日に見られるように大気伝搬距離が長い場合には物体の色相は赤の方へ移動するが、青い物体が赤に近い物体の色相を飛び越えてより赤の方に移動するといったことは起こらず、角度θの大小関係は相対的に保存される。従って、角度θによる種類の分離は環境条件によらず常に有効である。
【００１６】
以下に、詳細な動作例を示す。前述の通り、本実施の形態では撮像部１により得られた出力から、物体の種類を表す角度θおよび物体の状態を表す距離ｄを計算する。得られたθ、ｄを直交軸とするグラフ上にプロットする（図１５）。種類毎すなわちθに分けてその分布を計算すると、出力の大半は背景クラッタであるため、背景クラッタの分布が得られる。図１５では背景クラッタを３種とし、Ａ，Ｂ，Ｃと名付けた。角度θにより種類毎に背景クラッタの分布を求めているため、複数種類の背景クラッタがあったとしてもそれらの背景クラッタが混在して分布が不正確になることはない。もちろん、既知の背景クラッタのデータがあるときには、図１５のグラフ上にその分布を加えることで、より高精度に目標判定ができることは言うまでもない。背景クラッタの分布の境界が閾値となる。図１５においては、背景クラッタの分布の外にある丸点、すなわち角度θが等しい背景クラッタである背景クラッタＢによる閾値よりも距離ｄが大きい丸点を有意目標として判定することができる。
【００１７】
前記実施の形態においては、距離演算部３において計算する距離ｄは、遠赤外線撮像部１ａにより得られた出力を横軸に、中赤外線撮像部１ｂにより得られた出力を縦軸とする２次元グラフ上で画素出力に対する原点からの距離としたが、着目画素を周辺画素の変動量で正規化した後の着目画素の原点からの距離としてもよい。周辺画素の変動量の大きさとして、例えば分散やＰＶ値を用いることができる。この演算処理を用いることにより、例えば雑音が大きな装置においては雑音による誤判定が発生しやすくなるが、誤判定の発生頻度を正規化し常に一定となるように抑える効果がある。
【００１８】
また、背景クラッタ出力の変動量が大きい場合にも同様に出力の極大点あるいは極小点で誤判定が発生する可能性があるが、着目画素を周辺画素の変動量で正規化しすることはその誤判定を抑えることにも効果がある。また、前記周辺画素領域として着目画素の隣接画素あるいは目標と想定される大きさの近隣画素を含めずに設定することにより、背景クラッタ出力への目標の出力の混入を防ぐことができるので、目標判定の精度を向上することができる。具体的には、例えば着目画素から数画素離れたリング上の領域に対して分散やＰＶ値を計算し、その結果をその周辺画素の変動量として規格化するとういう方法がある。
【００１９】
あるいは、距離演算部３において着目画素を周辺画素出力で正規化を行ったマハラノビス汎距離Ｄを用いてもよい。マハラノビス汎距離Ｄとは周辺画素出力の共分散行列をΣ、着目画素の出力をｓ、周辺画素出力の平均をｂとし、２波長出力を要素とするベクトルで表すとき数１により計算される量である。この演算処理を用いることにより、周辺画素出力（背景クラッタ出力）と異なる分光特性を持った出力はその違いが増大されて出力されるため、背景とは異なる性質を持つ有意目標を抽出することができる（図１４）。前記の通り周辺画素として隣接または目標と想定される大きさの近隣画素を含めずに設定することにより目標判定の精度を向上することができることは言うまでもない。
【００２０】
【数１】
2005208023.tif 000003
【００２１】
また、前記の実施の形態において中赤外線撮像部１ｂの感度すなわち単位量の赤外線入力に対する出力の比がＥ３、遠赤外線撮像部１ａの感度がＥ８であるとき、目標判定部４においてｔａｎθ＝Ｆ＊Ｅ３／Ｅ８，（但しＦは０．５＜Ｆ＜２．０とする）となる角度θを境界に異なる閾値を設定してもよい。赤外線入力の大きさの単位には、例えば目標からの撮像部に入射する赤外線の放射輝度を使用し、出力の大きさの単位には例えば撮像部における出力電流を使用する。このθより小さい目標は温度が高くても数十度であり大気温度と同程度もしくは空力加熱している程度の目標であるが、このθより大きい目標は温度が数百度から数千度と高く、発熱もしくは燃焼状態（太陽光を反射している場合も含めて）にある。これらは明らかに目標の種類が異なるため、個別に閾値を設定することでより高精度な目標の判定を行うことができる。
【００２２】
目標判定部４において着目１画素の出力だけではなく周辺画素の出力を用いてもよい。このときの周辺画素出力として、例えば平均値を用いてもいいし、最大値を用いてもよい。中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａの対応画素に位置ずれが生じている場合、２つの画像間で本来大きな出力を持つ有意目標による出力を背景クラッタによる小さな出力と誤って対応させてしまうため、有意目標の出力低下が発生する。目標判定部４に前記の機能を備えることにより、この対応画素の位置ずれによる出力の低下を低減・補正することができ、有意目標の判定精度向上に効果がある。
【００２３】
また、目標判定部４において縦２画素、横２画素の合計４画素の平均出力もしくは出力の和を用いてもよい。例えば、有意目標が１画素の大きさよりも小さく撮像される場合、画素間に撮像された目標像は隣接する２画素にまたがって出力されることになる。このため、目標判定部４において前記処理を行うことにより画素間にまたがる目標像に関しても出力の総和を評価することができ、出力の精度向上に効果がある。また、４画素の平均をとることによる雑音の低減効果（白色雑音を含む信号に対し、４個の信号の平均をとると、雑音の大きさは約２分の１になる）が期待できることはいうまでもない。
【００２４】
さらに、目標判定部４において、中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａの一方の出力のみから得られる距離演算部３の出力結果を用いて判定処理を行う機能を備えてもよい。このときの距離演算部３の処理として、正常な方の撮像部による出力をそのまま出力してもいいし、前述の通り周辺画素の変動量で規格化してもよい。例えばこの機能により、仮に一方の撮像部が故障しても判定処理を行うことができ、故障に強い装置を得ることができる。
【００２５】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示すブロック図である。図３において１から４は実施の形態１の構成要素と同一である。５は表示部で、目標判定部４の判定結果を表示する機能を持つ。表示部５により、本装置のユーザーは容易に目標の方位を認識することができるという効果がある。
本実施の形態において、表示部５で目標判定の確かさを表示する機能を備えてもよい。この表示により、ユーザーは判定処理の信頼性を把握することができる。表示方法は例えば数値で示してもいいし、目標表示の色・形・輝度・点滅など視覚的に表現してもよい。
【００２６】
また、表示部５において目標の種類や状態を表示してもよい。この表示によりユーザーは目標の脅威度を認識することができる。表示内容としては、例えば目標が航空機であった場合にはヘッドオン・テールオンなどの進行方向、温度・アフターバーナー使用・ミサイル発射などの状態などが上げられる。表示方法は例えば文字で示してもいいし、目標表示の色・形・輝度・点滅など視覚的に表現してもよい。目標の種類や状態は前記の通り角度演算部２による出力から種類を、距離演算部３の出力から状態を判定してもいいし、角度演算部２による出力から物質の有無を判定し、状態を判断してもよい。例えば目標が航空機であった場合には角度演算部２による出力から炎の有無などを判定し、状態を判断することもできる。
【００２７】
あるいは、２次元グラフ上での時間的な変化から脅威度を判定してもよい。例えば航空機に対してはアフターバーナーの前後では排気の温度が大きく変化するため、種類の変化と同様に角度θの時間変化となって現れる。また、距離が近づいてくる目標は２次元グラフ上での距離ｄが大きくなるので、画像上での大きさが１画素以下で大きさからは接近しているか不明な目標であっても距離ｄの時間変化から判定することができる。当然、遠ざかっている目標に関しても２次元グラフ上での距離ｄが小さくなるので、距離ｄの時間変化から判定することができる。
【００２８】
本実施の形態では、表示部５を備えることでユーザに目標の位置などの情報を提供する構造としたが、表示部５の代わりにあるいは表示部５に加えてこの発明の目標探知装置を搭載しているシステムの制御系に情報を提供する機能を備えてもよい。例えば、本目標探知装置で得られた有意目標の位置を追尾処理の情報として提供することにより、追尾精度の向上が期待できる。本目標探知装置自身が目標判定後にその目標の位置を重点的に探索する追尾状態に入ることで、目標の位置を高精度に把握することができる。また、他のセンサの制御系に有意目標の位置を提供することにより、他のセンサでも有意目標の存在・特性を確認することができ、探知精度を向上することができる。あるいは、目標に対してミサイルなどの物理的な衝撃を与えるシステムにおいては、本目標探知装置で目標が判定された段階でミサイルなどの発射準備を始めることにより発射時間の短縮を実現したり、目標に照準を合わせる機能を備えることで目標に衝撃を与えることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示すブロック図である。図４において１から４は実施の形態１の構成要素と同一である。６はフィルタ部で、環境条件などによる出力変動を小さくする機能を持つ。
赤外線撮像部１による出力は赤外線撮像部１内部の温度変化や中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａ間の視野条件などの環境条件により当然変動する。したがって、角度演算部２と距離演算部３の前にフィルタ部６を設けて環境条件による出力変化を補償あるいは除去することで、環境条件変化による性能低下の発生しない目標探知装置を得ることができる。
【００３０】
例えば、フィルタ部６に赤外線撮像部１の画像出力に対し、空間的な高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタを作用する機能を持たせる。この処理により、例えば赤外線撮像部１内部の温度変化などにより発生する画像出力のオフセット成分変動を除去することができる。このようなオフセット成分は目標の出力とは無関係な測定誤差なので、除去することにより目標判定の精度を向上することができる。
【００３１】
同様の効果は、フィルタ部６として出力を輝度あるいは目標の温度に換算する機能を持たせることでも得ることができる。赤外線撮像部１には、ダイナミックレンジが小さいために人為的にオフセット成分を加えることでダイナミックレンジ内に出力を抑えた装置を用いることもあるが、この場合でも加えたオフセット成分を補完することで出力を輝度あるいは目標の温度に換算することができる。
【００３２】
また、フィルタ部６において画像に歪曲を加える処理を行ってもよい。例えば、赤外線撮像部１の光学系に歪曲が発生している場合、逆方向の歪曲を出力画像に適用することで歪曲を補正し、目標の位置精度を向上することができる。補正に必要な歪曲の大きさは、設計条件から解析したり、作成した光学系に対して測定を行うことで得ることができる。
【００３３】
フィルタ部６において、赤外線撮像部１で得られた一方の出力画像に対し画素座標系を平行移動させる処理を行う機能を持たせてもよい。この処理により、中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａで視軸が一致しないために対応画素の位置ずれが発生している場合、その影響を補正することができる。その結果、目標の位置精度を向上することができ、また対応画素の位置ずれにより発生する分光特性の誤差を補正することができるので目標判定の精度向上にも効果がある。
【００３４】
補正に必要な平行移動量は、例えば赤外線撮像部１で得られる２画像の画像の特徴点の位置を比較し、そのずれ量を用いてもよい。特徴点には、例えば、輝度の高い点や輝度がほぼ一様な線を用いればよい。あるいは撮像部にジャイロを備えることで視軸のずれ量を測定し、その値を平行移動量に用いてもよい。もちろん、対応画素の位置ずれ量が常に等しい場合には、あらかじめ取得しておいたその大きさの測定値を用いてもよい。
【００３５】
あるいは、フィルタ部６において赤外線撮像部１で得られた一方の出力画像に対し、画素座標系の拡大・縮小処理を行う機能を持たせてもよい。この処理により、中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａで光学系の焦点距離が一致しないために発生する対応画素の位置ずれを補正することができる。その結果、目標の位置精度・目標判定の精度が向上する効果があることはフィルタ部６において平行移動させる処理を行う場合と同様である。補正に必要な拡大・縮小量は、例えば赤外線撮像部１で得られる２画像の画像の特徴点の位置を比較し、そのずれ量を用いてもよい。特徴点には、例えば、輝度の高い点や線を用いればよい。あるいは光学系に対する焦点距離の設計・測定値を用いてもよい。
【００３６】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４を示すブロック図である。図５において１から４は実施の形態１の構成要素と同一である。７は目標探知部で、簡易な処理により目標である可能性が高い画素を抽出する機能を持つ。
角度演算部２及び距離演算部３で行う処理は計算負荷が高いため、全ての取得画素に対してこれらの演算を行うと長い処理時間を必要とする。したがって、その前に簡易な処理で目標の可能性が高い画素のみを抽出する目標探知部７を用いて処理するデータ量を削減することにより、これらの演算処理を効率化・高速化することができる。演算処理の効率化・高速化は低速で安価な計算システムでも処理を実現可能にするとともに、高速な計算システムにおいては目標判定処理回数の増大による判定精度の向上に効果がある。
【００３７】
前記目標探知部７において一方の赤外線撮像部１から得られた画素出力が非常に小さい、もしくは負である場合にはもう一方の信号出力の大きさに関わりなく目標の可能性がある出力として探知しない機能を備えてもよい。例えば、雲の背景クラッタに対し航空機を有意目標とする場合のように有意目標が背景クラッタの出力より大きい場合を想定する。この時、一方の赤外線撮像部からの出力が負となる場合や、一方の撮像部の出力が大きくてもう一方の撮像部の出力が非常に小さい場合には、雑音により発生した誤判定である可能性が高い。したがって、目標探知部７においてこの様な誤判定を取り除くことで、効率的に目標判定処理のデータ数を削減できる。
【００３８】
目標探知部７において着目１画素の出力だけではなく周辺画素の出力を用いてもよい。このときの周辺画素出力として、例えば平均値を用いてもいいし、最大値を用いてもよい。中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａの対応画素に位置ずれが生じている場合、２つの画像間で本来大きな出力を持つ有意目標による出力を背景クラッタによる小さな出力と誤って対応させてしまうため、有意目標の出力低下が発生する。目標探知部７に前記の機能を備えることにより、この対応画素の位置ずれによる出力の低下を低減・補正することができ、有意目標の判定精度向上に効果がある。
【００３９】
また、目標探知部７において縦２画素、横２画素の合計４画素の平均出力もしくは出力の和を用いてもよい。例えば、有意目標が１画素の大きさよりも小さく撮像される場合、画素間に撮像された目標像は隣接する２画素にまたがって出力されることになる。このため、目標探知部７において前記処理を行うことにより画素間にまたがる目標像に関しても出力の総和を評価することができ、出力の精度向上に効果がある。また、４画素の平均をとることによる雑音の低減効果（白色雑音を含む信号に対し、４個の信号の平均をとると、雑音の大きさは約２分の１になる）が期待できることはいうまでもない。
【００４０】
目標探知部７において目標の大きさを評価し、有意目標である可能性がある大きさを持った画素のみを抽出する機能を備えてもよい。例えば、雑音は１画素のみで発生しているため、１画素の大きさしか持たない画素を目標判定画素から除去することで雑音による誤判定を低減し、判定処理時間を短縮することができる。また、雲や陸地形状などの背景クラッタは有意目標と比べて一般に大きいため、適切な大きさの目標のみを抽出することで有意目標だけを得ることができる。大きさの評価には、例えばピーク出力に対する半値全幅や、出力の８０％の信号が含まれる円領域の直径などを用いればよい。
【００４１】
あるいは、目標探知部７において前回取得の画素出力と異なる出力の画素を抽出する機能を備えてもよい。一般に有意目標は移動しているため、有意目標を撮影している画素は前回画素取得時には背景クラッタを撮像しており、その出力変化は大きい。したがって、出力が大きく変化した画素を抽出することで有意目標の可能性が高い画素を得ることができる。
【００４２】
また、目標探知部７において有意目標の可能性が高い画素の周辺では、探知の閾値を下げて有意目標の可能性が高い画素の抽出を行う機能を備えてもよい。例えば、編隊を組んで飛行する航空機などは当然、視野内の近い領域に撮像される。この処理により、このような類似行動をしている複数の有意目標を高感度に探知することができる。また、１つの有意目標に対しても、例えば前記の通り大きさを評価して目標探知を行っている場合にはその大きさを高感度に評価することができる。目標探知部７において複数の赤外線画像で探知を行っている場合には、１つの赤外線画像で有意目標を探知したときに、他の波長帯画像に対して周辺での探知の閾値を下げても同様に効果が得られる。
【００４３】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５を示すブロック図である。図６において１から４は実施の形態１の構成要素と同一である。８は環境測定部であり、目標判定処理を行っている環境条件を測定する機能を有する。
目標判定部４において目標判定処理に使用する最適な閾値は、当然環境条件によって変化する。したがって、環境測定部８において最適な閾値に大きな変化を与える環境条件を測定し、目標判定部４において得られた環境条件に応じて閾値を変化させることで、環境条件により発生する目標判定性能の低下を抑えたり、逆に環境条件に応じて目標判定性能を向上したりすることができる。
【００４４】
例えば、環境測定部８において赤外線撮像部１による撮像時刻を測定する機能を備えてもよい。昼間は太陽光の反射成分により、雲などの背景クラッタに対する距離演算部３の出力値が増大する。したがって、撮影時刻を測定して昼間には閾値を上げることで、背景クラッタにより発生する誤判定を低減することができる。
あるいは、環境測定部８において大気温度を測定する機能を備えてもよい。大気温度の上昇は有意目標や雲などのクラッタの温度も上昇させることになり、出力変動が発生する。したがって、例えば大気温度に応じて出力を正規化したり、大気温度の上昇に従って閾値も増大させることにより、この変動を補正し目標判定性能の低下を抑えることができる。
【００４５】
環境測定部８において、大気湿度を測定する機能を備えてもよい。大気湿度の上昇は赤外線透過率の低下として働くため、出力信号の低下や見かけ温度の低下、あるいは見かけ距離の増大として目標判定性能に影響を与える。したがって、例えば遠方目標に対しては大気湿度に応じて閾値を下げて判別することにより、出力の低下を補正し、探知の低下を抑えることができるという効果を持つ。
【００４６】
環境測定部８において、太陽方向を測定する機能を備えてもよい。前記の通り、太陽光反射は雲などによる背景クラッタの出力を増大し、誤判定を引き起こす原因となる。したがって、例えば太陽方向と視軸方向から太陽光反射の発生の可能性が高いと計算される画素に対しては閾値を上げて判定処理を行うことにより、太陽光反射による誤判定を低減することができる。
【００４７】
環境測定部８において、視軸の仰角を測定する機能を備えてもよい。一般に、水平線・地平線より上側における主な背景クラッタの要因は空や雲、下側における主な背景クラッタの要因は海面や地面・植物などである。つまり、視軸の条件により背景クラッタの種類は異なるため、目標判定処理の閾値もそれに対応して変化したほうが判定精度は向上する。例えば、水平線・地平線より上側における誤判定の原因は主に雲による背景クラッタであるが、雲は低温であるため出力は小さく、この領域において目標判定処理の閾値を下げることで探知性能を向上することができる。
【００４８】
環境測定部８において、目標までの距離を測定する機能を備えてもよい。目標までの距離により画像上での目標の大きさは変化するため、例えば実施の形態４で示した目標探知部７において目標の大きさを評価する構成を用いた場合は、目標の大きさを補正することで探知精度を向上することが可能になる。あるいは、大気による出力の減衰量は距離に応じて変化するため、例えば遠方目標に対しては閾値を下げて目標判定処理を行うことにより、目標探知性能の低下を補正することができる。このとき、信号の減衰量は波長帯によって異なるため、中赤外線撮像部１ｂと遠赤外線撮像部１ａで得られた出力に対して個別にその影響を補正することでさらに高精度化できる。目標の距離は、例えばレーザーを用いた三角測量やレーザーの伝播時間により測定することができる。あるいは、画像上での目標の大きさにより見積もることもできるし、等速運動を行っていると見なせる目標の場合にはその移動速度から見積もることも可能である。
【００４９】
本目標探知装置を航空機に搭載した場合に、環境測定部８において、自機の高度を測定する機能を備えてもよい。雲や海面・陸地などの背景クラッタは、例えば海面は高度０ｍ付近にあるなど、高度により主な背景クラッタの要因がわかっている。したがって、自機高度を測定することによりその高度における背景クラッタの要因を特定することができ、クラッタに合わせて閾値を補正することで判別精度を向上することができる。例えば、自機高度が上空３０００ｍを超える場合には背景クラッタはほぼ低温な雲と見なせるため、前述の通り、この高度において目標判定処理の閾値を下げることで探知性能を向上することができる。あるいは、高度から大気温度・湿度を見積もることができるため、前述のとおり温度変化によるオフセットや湿度による探知性能の低下を抑えることができる。また、前述の視軸の仰角を測定する機能を合わせて備えることにより、背景クラッタをより高精度に特定することが可能である。
【００５０】
環境測定部８において目標の高度を測定する機能を備えてもよい。目標の温度は目標自身が発熱・冷却していない場合には周囲の大気温度とほぼ等しく、発熱している場合でも空力加熱である場合には移動速度からその温度を見積もることができる。前述のとおり、高度から大気温度を見積もることができるため、目標の温度を見積もることも可能である。目標の温度に合わせて最適な閾値を設定することができるため、例えば高温な目標に対しては出力も増大することから閾値を高く設定することにより、誤判定を低減することができる。目標の高度は、例えば自機高度・視軸仰角・目標までの距離の３つを測定することにより計算することができる。
【００５１】
環境測定部８において、自機の緯度・経度を測定する機能を備えてもよい。大気温度・湿度は気候で変化する。自機の緯度・経度を測定することにより地球上の位置を特定でき、その土地の気候が分かるため、前述のとおり温度変化によるオフセット成分変動や湿度による探知性能の低下を抑えることができる。緯度・経度を測定するには、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)を用いればよい。さらに、地図情報を備えることにより、地表が海面・陸地あるいはその境目であるのかが分かるため背景クラッタの要因を特定することができ、背景クラッタに合わせて閾値を補正することで誤判定を低減することができる。加えて、視軸方向を測定する機能と発電所など固定の熱源に対する地図情報を備えることにより、既知の有意目標に対する出力特性の確認による高精度化、または探知の省略による高速度化などを行うことができる。あるいは、脅威度の低い既知目標を有意目標から除くことができるので、例えば、本目標探知装置が脅威度の高い目標を抽出することを目的として用いられるシステムにおいては実利的に効果がある。
【００５２】
環境測定部８において、取得画像の水平方向を測定する機能を備えてもよい。雲や水面など背景クラッタの要因には水平方向に伸びた形状をとるものが多い。そこで、例えば実施の形態５で示したように目標探知部７を備えた構成とし、目標探知部７で水平方向に伸びた目標を除去することで誤判定を低減することができる。水平方向の測定は、例えば傾度計を用いてもいいし、ＧＰＳを用いてもいい。取得画像から水平線や地平線などを識別することでも、水平方向を求めることができる。あるいは、偏光子を用いて水面の偏光状態を調べることにより、水平方向では反射光のｐ波成分が最小となることから測定することもできる。
【００５３】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６を示すブロック図である。図７において１から４は実施の形態１の構成要素と同一である。９はデータ記録部であり、目標判定部４が目標判定処理を行った後の判定データを保持する機能を持つ。
【００５４】
過去の判定データには現在判定を行っている有意目標および背景クラッタのデータが含まれているため、例えば過去のデータを解析することで遠赤外線撮像部１ａにより得られた出力を横軸に、中赤外線撮像部１ｂにより得られた出力を縦軸とする２次元グラフ上で有意目標・背景クラッタの分布を抽出することができる。そして、その分布を元に両者を分離する閾値を再設定することで、目標判定精度を向上することができる。例えば、未知な有意目標に関しては分布も不明であるため、通常背景クラッタと異なる特性を持つ目標を有意目標として抽出する。つまり、背景クラッタの分布のみで目標判定の閾値が決定される。しかし、過去の判定データがあれば未知な有意目標に関してもその分布が分かるため、有意目標の分布に最適な閾値を設定して目標判定性能を向上することが可能となる。
【００５５】
あるいは、過去の判定データに基づいて前回の判定において目標が抽出された画素の周辺では閾値を下げて目標を判定するという機能を備えてもよい。前回抽出された目標は当然その近くに今回も現れる可能性が高いため、閾値を下げることにより高感度にその目標を抽出することができる。閾値を下げる領域は前回目標を認識した領域周辺に限定されるため、閾値を下げたことによる誤判定の増加は抑えられる。また、今回目標を抽出した画素の周辺画素に対して過去の判定データを遡って閾値を下げて目標を再判定する機能を備えてもよい。この機能により、目標の判定を高感度に行い、有意目標の過去のデータを増加させることができる。有意目標の過去のデータの増加は目標特性分布の情報を与えるとともに、例えば位置変化から次回判定時に現れる位置を予測することができ、特に本目標探知装置が追尾システムに使用されている場合には有効である。あるいは、過去に目標の周辺画素に有意目標は抽出されない場合にはその目標は誤判定である可能性が高く、判定の信頼性を把握することができる。目標の再判定領域を目標周辺に限定することは前述の通り誤判定増加を抑えることにも効果があるし、処理時間の短縮にも効果がある。
【００５６】
他の実施例１．
前記実施の形態では、データ記憶部９の判定データを目標判定部４での処理に使用したが、目標探知装置を図８で示すブロック図の構成とし、距離演算部３における演算において判定データを使用してもよい。例えば、実施の形態１に示したように距離演算部３でマハラノビス汎距離を演算する構成としたときには、共分散行列Σが高精度に背景クラッタの分布を表しているほど目標判定精度が向上する。共分散行列Σはデータ数が多いほど精度が向上するため、過去の判定データも用いて背景クラッタのデータ数を増大することにより目標判定精度が向上することができる。
【００５７】
他の実施例２．
あるいは、目標探知装置を図９で示す実施の形態４の目標探知部７を備えるブロック図の構成とし、目標探知部７における演算においてデータ記憶部９の判定データを使用してもよい。前述の通り、過去の判定データには現在判定を行っている有意目標および背景クラッタのデータが含まれている。例えば、データ記憶部９から得られた情報に従って、過去に有意目標と判定した画素と同等な空間的な大きさや出力の大きさ、分光特性を持った目標のみを目標探知部７で選択することにより、効率的に有意目標を抽出することができる。
【００５８】
なお、データ記憶部９において全てのデータを記憶する必要はなく、もちろん現在のデータと比較する際に必要なデータのみを記憶しておけば良い。例えば、有意目標の分布の高精度化に使用する場合には有意目標と判定された画素出力のみを保存しておけば良いし、欠陥画素による出力や雑音による出力が不要な場合にはこれらのデータを保存する必要はない。また、画像出力自体を保存しておく必要はなく、例えば分布を保存する場合にはその平均値と分散、データ数などを保存してもよい。このように、加工された後のデータを保存することにより保存するデータ量を減少させることができ、保存容量が小さくなり、同容量で保存数を増やすことができ、しかもデータへのアクセス時間が短くなるなどの利点がある。
【００５９】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７を示すブロック図である。図１０において２から４は実施の形態１の構成要素と同一である。１０は中赤外線撮像部１ｂ、遠赤外線撮像部１ａ及び可視領域撮像部１ｅを備えた同一視野の撮像部である。
本実施の形態では中赤外線撮像部１ｂ、遠赤外線撮像部１ａに加えて可視領域の撮像部１ｅを備えることで色情報を有意目標の判定条件に加えて判定精度を向上することができる。
また、可視領域の撮像部１ｅの代わりに、中赤外線撮像部１ｂの波長帯を細分化して複数の撮像部に分けることで詳細な分光特性を取得し、有意目標の判定条件に加えるのも目標判定精度を向上する上で効果がある。もちろん、遠赤外線撮像部１ａを細分化することも同様に効果がある。
更に、中赤外線撮像部１ｂ、遠赤外線撮像部１ａ及び可視領域撮像部１ｅの他に中赤外線撮像部１ｂの波長帯を細分化して複数の撮像部に分ける、同様に遠赤外線撮像部１ａを細分化することで詳細な分光特性を取得し、有意目標の判定条件に加えるのも目標判定精度を向上する上で効果がある。
【００６０】
また、撮像部として前記中赤外線あるいは遠赤外線以外の複数波長帯域を使用してもよい。例えば、１−２μｍ帯の近赤外線撮像部は８−１２μｍ帯の遠赤外線撮像部よりも数百から数千度といった高温な温度変化に対しては高感度である。したがって、前記の各実施の形態に対し８−１２μｍ帯の遠赤外線撮像部の代わりに１−２μｍ帯の近赤外線撮像部を使用することで高温な目標に対して高精度に判定することが可能となる。
【００６１】
実施の形態８．
本実施の形態は、撮像部１の出力に雑音成分が含まれ、目標分布の広がりがあっても探知性能が低下しない閾値処理を行う目標探知装置を提供する。
本実施の形態の構成は図１に示すブロック図と同じである。図１６は目標判定部４の閾値処理をグラフ化した特性図である。図１６において、グラフの横軸は距離演算部３により得られたマハラノビス汎距離、縦軸は角度演算部２により得られた角度である。
【００６２】
撮像部１の出力には雑音による成分も含まれているため、同一目標を撮像したとしても出力は一定にはならない。また、温度変化など環境条件が変化した場合にも同様に目標信号が変化するため出力が変動する。この目標分布の広がりはマハラノビス汎距離が小さいほど大きくなる。図１７は雑音等を含んだ有意目標からの信号に対する撮像部１の出力をグラフ化した特性図である。目標からの信号は雑音等により前述の通り広がるが、２つの撮像部１ａ、１ｂの雑音の量や感度は一般に異なるため、その分布は縦軸と横軸で大きさが異なる楕円形状になる。原点からこの分布を見込む角が図１６での縦軸方向の分布Δθになり、原点からの距離に反比例してΔθは小さくなる。マハラノビス汎距離はおおまかに原点からの距離に比例するので、マハラノビス汎距離をＤとすると、定数Ｇを用いてΔθ＝２Ｇ／Ｄという関係が得られる。雑音等が存在しないときの目標の角度、すなわち、真の目標の角度をθｏとすると図１６における有意目標分布はθｏ−Ｇ／Ｄ≦θ≦θｏ＋Ｇ／Ｄとなるので、この領域θを有意目標の判定領域に含むように閾値処理を設定することにより、雑音等により目標分布の広がりがあっても探知性能が低下しない目標探知装置を得ることができる。
【００６３】
複数の目標が存在する場合には、それぞれの目標に対して前述のマハラノビス汎距離Ｄに反比例して角度分布が小さくなる領域を設定することで、雑音等により目標分布の広がりがあっても探知性能が低下しない目標探知装置を得ることができる。このとき、目標分布に対するＧの値は目標分布が原点から単位距離に位置するとき、原点から目標分布を見込む角に比例する。すなわち、同じ距離においた目標分布に対して見込み角が大きい分布ほどＧの値は大きい。２つの撮像部において発生した雑音の信号出力に対し前記直交座標系でプロットしたときに横軸となる出力をａ１、縦軸となる出力をａ２とすると、単位距離においた目標分布の見込み角はおおまかに√（（ａ１＊ｓｉｎθｏ）２＋（ａ２＊ｃｏｓθｏ）２）となる。したがって、各目標分布に対してＧ／√（（ａ１＊ｓｉｎθｏ)２＋（ａ２＊ｃｏｓθｏ)２）＝一定という関係が成り立つので、この関係により一つの目標分布のＧの値から他の目標分布のＧの値を簡単に計算することができる。
【００６４】
本実施の形態では、雑音等を含んだ有意目標分布の領域に対する目標判定部４における判定処理の閾値として使用したが、目標探知性能を決定する閾値として使用してもよい。上記の通り、雑音等を含む目標からの信号出力は図１７のように楕円の分布を持つ。このため、グラフの横軸を距離演算部３により得られたマハラノビス汎距離、縦軸を角度演算部２により得られた角度とした、目標判定部４の閾値処理を示したグラフ上でもおおまかに楕円の分布を持つ（図１８）。したがって、この楕円分布の中心よりマハラノビス汎距離が小さい側の縁（周辺）を閾値として使用することにより、例えば探知能力の遠方限界の距離にある目標など、同一条件にある目標に対して雑音等の影響による探知性能の低下を起こさずに目標の判定が可能になる。楕円の目標分布に対してこの閾値処理は定数Ｈ，ＪおよびＤｏを用いてＤ≧Ｄｏ−Ｈ√（１−（Ｄｏ（θ−θｏ））２／Ｊ２ ）となる。Ｄｏは探知性能の限界を決める目標条件に対し、雑音等による分布が発生していないときのマハラノビス汎距離に等しい。あるいは、閾値処理をＤ≧Ｄｏ−Ｈ（１−（Ｄｏ（θ−θｏ）)２／Ｊ２ ）／２と近似することで計算を簡略化してもよい。
【００６５】
この、雑音等を含んだ有意目標分布を目標探知性能を決定する閾値として使用する処理は単独で使用してもよいし、前述の目標分布の領域に対する判定処理の閾値と組み合わせて使用してもよい（図１９）。このとき、定数Ｊは撮像部の出力をグラフ化した特性図の原点から目標分布を見込む角に比例し、ほぼ定数Ｇと等しい。そこで、定数Ｊの値として定数Ｇの値を使用することにより、閾値の計算を簡略化することができる。
【００６６】
実施の形態９．
本実施の形態は、目標判定部４において、目標の探知性能の低下が少なく、かつ効率的に誤警報を低減する目標探知装置を提供する。
本実施の形態の構成は図１に示すブロック図と同じである。図２０は目標判定部４の閾値処理をグラフ化した特性図である。図２０において、グラフの横軸は距離演算部３により得られたマハラノビス汎距離、縦軸は角度演算部２により得られた角度である。
前述の通り、マハラノビス汎距離Ｄを用いることによって背景クラッタ出力を抑えているが、雑音や環境条件の変化などにより発生した誤差出力は現れるため、これが誤警報を発生する要因となる。目標の探知性能の低下を少なくしてなおかつ効率的に誤警報を低減するためには、誤警報の特性に合わせた閾値処理を行う必要がある。図２１は雑音等により発生した信号に対する撮像部１の出力をグラフ化した特性図である。２つの撮像部１ａ、１ｂの雑音の量や感度は一般に異なるため、雑音等による信号の分布は縦軸と横軸で大きさが異なる楕円形状になる。その結果、閾値処理に用いる横軸はマハラノビス汎距離Ｄ、縦軸を角度θとしたグラフ上では図２０のようになる。図２０における雑音等の分布の形状は定数Ｋ，Ｌ，Ｍを用いて、Ｄ＝Ｋ√（（Ｌ＊ｃｏｓθ）２＋（Ｍ＊ｓｉｎθ）２）と表されるため、この形状を閾値とする処理を行うことで、誤警報を効率的に低減することができる。
【００６７】
定数Ｌ，Ｍはシステムにより取得したデータを解析してそのパラメータを定めることもできるが、主にこのパラメータはシステムの雑音により決まるのでその設計値や測定値を用いて決定してもよい。このことにより、目標探査装置が稼働前でデータを取得する前であってもパラメータの決定が可能となり、また別のシステムのパラメータを決定する際にも設計値を使って換算するだけで行うことができるようになる。このとき、Ｌ／Ｍ＝ａ１／ａ２を満足する。
【００６８】
この閾値処理は単独で行ってもいいし、実施の形態８の処理と組み合わせて閾値を設定してもよい。実施の形態８と組み合わせた場合には、有意目標分布に対しても雑音等による分布の広がりがあっても探知性能が低下せず、効率的に探知性能を高める処理を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
この発明は航空機などの移動体や固定設備に設置される目標探知装置に適用されることで、従来の装置では探知できなかった未知の目標に関しても対応することができ、探知装置の適用範囲が拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】撮像部の出力をグラフ化した特性図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態５を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態６を示すブロック図である。
【図８】実施の形態６における他の実施例を示すブロック図である。
【図９】実施の形態６における別な他の実施例を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態６を示すブロック図である。
【図１１】従来技術による目標探知装置のブロック図である。
【図１２】物体の遠赤外線と中遠赤外線による輝度特性図である。
【図１３】他の従来技術による目標探知装置のブロック図である。
【図１４】他の従来技術においてフィルタ適用後における出力の分布特性図である。
【図１５】物体の種類と物体の状態を座標上に表示した特性図である。
【図１６】実施の形態８による目標判定部の閾値処理をグラフ化した特性図である。
【図１７】実施の形態８による雑音等を含んだ有意目標からの信号に対する撮像部の出力をグラフ化した特性図である。
【図１８】目標判定部の閾値処理結果をグラフ化した特性図である。
【図１９】図１６と図１８の閾値処理を組み合わせた閾値処理結果をグラフ化した特性図である。
【図２０】実施の形態９による目標判定部の閾値処理をグラフ化した特性図である。
【図２１】実施の形態９による雑音等により発生した信号に対する撮像部の出力をグラフ化した特性図である。
【符号の説明】
【００７１】
１：赤外線撮像部、１ａ：遠赤外線撮像部、１ｂ：中赤外線撮像部、１ｅ：可視領域撮像部、２：角度演算部、３：距離演算部、４：目標判定部、５：表示部、６：フィルタ部、７：目標探知部、８：環境測定部、９：データ記録部、１０：撮像部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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