(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導飛翔体に搭載され、赤外線により大きさが既知の目標を捕捉してその目標に被搭載飛翔体を誘導する赤外線誘導装置において、
前記目標の発する中波長帯の赤外線を検出する中波長帯赤外線検出部と、
前記中波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定する中波長帯画像処理部と、
前記目標の発する前記中波長帯の波長帯より長い長波長帯の赤外線を検出する長波長帯赤外線検出部と、
前記長波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定すると共に、その目標画像の大きさを求める長波長帯画像処理部と、
前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較し、前記目標画像が閾値に達するまでは前記中波長帯画像処理部で特定された追随位置を導出し、閾値に達した時点で前記長波長帯画像処理部で特定された追随位置の導出に切り替える目標判定処理部と、
前記目標判定処理部から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理部と
を具備することを特徴とする赤外線誘導装置。
【請求項２】
誘導飛翔体に搭載され、中波長帯及び当該波長帯より長い長波長帯の赤外線それぞれにより大きさが既知の目標を捕捉し、その目標に被搭載飛翔体を誘導するための誘導信号を生成する赤外線誘導方法であって、
前記中波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する中波長帯画像処理過程と、
前記長波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する長波長帯画像処理過程と、
前記長波長帯の赤外線検出信号から目標画像の大きさを求める目標画像大きさ演算過程と、
前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較する大きさ比較過程と、
前記大きさ比較過程で、前記目標画像が閾値に達するまでは前記中波長帯画像処理過程で特定された追随位置を出力し、閾値に達した時点で前記長波長帯画像処理過程で特定された追随位置の出力に切り替える目標判定処理過程と、
前記目標判定処理過程から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理過程と
を具備することを特徴とする赤外線誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば誘導飛翔体に搭載され、赤外線画像センサにより目標飛翔体を撮像して得られる画像から追随点を特定し、当該追随点に向けて誘導するための誘導信号を生成する赤外線誘導装置及び赤外線誘導方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導飛翔体に搭載される赤外線誘導装置では、航空機等の目標飛翔体を赤外線画像センサにより撮像して中波長帯（３〜５μｍ）の赤外線画像を取得し、その画像から排気等の高温部を検出して追随点に特定し、当該追随点に向けて搭載飛翔体を誘導するための誘導信号を生成している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の赤外線誘導装置では、目標飛翔体の排気の高温部を追随点に特定していることから、目標飛翔体に近づくにつれて飛翔体本体と排気部分が同一視できなくなり、追随点が飛翔体本体から離れて、目標の正確な位置を誤るおそれがある。
【０００４】
一方、長波長帯（８〜１２μｍ）の赤外線画像を用いて目標飛翔体を検知し、その重心等を追随点として特定する手法もある。しかしながら、長波長の赤外線では大気の減衰を受け易いため、目標飛翔体が遠くにある場合には、目標を検出することができない。
【特許文献１】特開平０５−１０９１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来の赤外線誘導装置では、目標飛翔体の高温となる排気部分を追随点としているため、目標が近づくに従って追随点が飛翔体本体から離れてしまい、目標の正確な位置を誤って追随が不能になるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、目標飛翔体との距離に応じて追随点の特定位置を制御可能とし、これによって搭載飛翔体が目標飛翔体に近づいても目標飛翔体の本体に追随点をセットし続けることのできる赤外線誘導装置及び赤外線誘導方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明に係る赤外線誘導装置は、誘導飛翔体に搭載され、赤外線により目標を捕捉してその目標に被搭載飛翔体を誘導するものであって、前記目標の発する第１波長帯の赤外線を検出する第１波長帯赤外線検出部と、前記第１波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定する第１波長帯画像処理部と、前記目標の発する前記第１の波長帯より長い第２の波長帯の赤外線を検出する第２波長帯赤外線検出部と、前記第２波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定すると共に、その目標画像の大きさを求める第２波長帯画像処理部と、前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較し、前記目標画像が閾値に達するまでは前記第１波長帯画像処理部で特定された追随位置を導出し、閾値に達した時点で前記第２波長帯画像処理部で特定された追随位置の導出に切り替える目標判定処理部と、前記目標判定処理部から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理部とを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る赤外線誘導方法は、誘導飛翔体に搭載され、第１波長帯及び当該波長帯より長い第２の波長帯の赤外線それぞれにより目標を捕捉し、その目標に被搭載飛翔体を誘導するための誘導信号を生成する赤外線誘導方法であって、前記第１波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する第１波長帯画像処理過程と、前記第２波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する第２波長帯画像処理過程と、前記第２波長帯の赤外線検出信号から目標画像の大きさを求める目標画像大きさ演算過程と、前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較する大きさ比較過程と、前記大きさ比較過程で、前記目標画像が閾値に達するまでは前記第１波長帯画像処理過程で特定された追随位置を出力し、閾値に達した時点で前記第２波長帯画像処理過程で特定された追随位置の出力に切り替える目標判定処理過程と、前記目標判定処理過程から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理過程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
上記構成による赤外線誘導装置及び方法では、第２波長帯（長波長帯）の赤外線によれば、第１波長帯（中波長帯）の赤外線より目標全体を捉えやすいが、距離に対応する減衰が大きいため、目標が遠くにある場合には目標検出が不能になることに着目し、運用初期には第１波長帯の赤外線目標画像から目標追随点を特定し、第２波長帯の赤外線画像による目標の大きさが基準とする閾値に達した時点で第２波長帯の赤外線目標画像に切り替えて目標追随点を特定するようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、本発明によれば、目標飛翔体との距離に応じて追随点の特定位置を制御可能となり、これによって搭載飛翔体が目標飛翔体に近づいても目標飛翔体の本体に追随点をセットし続けることのできる赤外線誘導装置及び赤外線誘導方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る赤外線誘導装置の一実施形態を示す全体構成図である。この赤外線誘導装置は、詳細は図示しないが、航空機等の目標飛翔体に向けて発射される飛翔体に搭載され、初期捕捉された目標飛翔体から発する中波長帯（３〜５μｍ）の赤外線を検出する中波長赤外線検出部１１ａと、目標から発する長波長帯（８〜１２μｍ）の赤外線を検出する長波長赤外線検出部１１ｂと、中波長赤外線検出部１１ａで検出した中波長赤外線の画像処理を行う中波長画像処理部１２ａと、長波長赤外線検出部１１ｂで検出した長波長赤外線の画像処理を行う長波長画像処理部１２ｂと、中波長画像処理部１２ａ及び長波長画像処理部１２ｂで処理された画像信号から目標の判定処理を行う目標判定処理部１３と、目標判定処理部１３で決定された目標位置を追随点として誘導信号を生成する誘導処理部１４とを備える。
【００１３】
中波長赤外線検出部１１ａは、目標からの中波長帯の赤外線を画像として検出し、その画像信号を中波長画像処理部１２ａに送る。中波長画像処理部１２ａは、中波長赤外線検出部１１ａで検出された中波長帯赤外線による画像信号を入力して、その画像内の特徴検出によって目標成分を求め、画像上の目標位置情報を出力する。
【００１４】
一方、長波長赤外線検出器１１ｂは、目標からの長波長帯の赤外線を画像として検出し、その画像信号を長波長用画像処理部１２ｂに送る。長波長用画像処理部１２ｂは、長波長赤外線検出器１１ｂで検出された長波長帯赤外線による画像信号を入力して、その画像内の目標成分を求め、画像上の目標位置とその大きさを出力する。目標判定処理部１３は、中波長用画像処理部１２ａからの目標位置または長中波長用画像処理部１２ｂからの目標位置のいずれかを目標位置として出力する。
【００１５】
上記中波長画像処理部１２ａは、具体的には図２に示すように構成され、目標セグメント化処理部Ａ１１及び目標位置計算処理部Ａ１２等を備える。目標セグメント化処理部Ａ１１は、入力画像に対して２値化処理等を施して目標領域をセグメント化する。また、目標位置計算処理部Ａ１２は、セグメント化された目標領域の重心を求め、重心位置のセグメント画素を目標位置情報として出力する。
【００１６】
上記長波長画像処理部１２ｂは、具体的には図３に示すように構成され、中波長の場合と同様、目標セグメント化処理部Ｂ１１及び目標位置計算処理部Ｂ１２等を備えるが、さらに目標領域計算処理部Ｂ１３を備える。目標領域計算処理部Ｂ１３は、セグメント化された目標領域の大きさ、すなわち目標領域を形成しているセグメントの画素数を計算し、目標大きさ情報として出力する。
【００１７】
上記目標判定処理部１３は、具体的には図４に示すように構成され、目標距離判定部Ｃ１１及び切替スイッチＣ１２を備える。目標距離判定部Ｃ１１は、長波長画像処理部１２Ｂから送られてくる目標大きさ情報を入力し、目標の大きさが閾値を越えた時点で、切替制御信号を出力する。切替スイッチＣ１２には、中波長画像処理部１２ａからの目標位置情報と長波長画像処理部１２ｂからの目標位置情報を入力し、切替制御信号に応じていずれか一方を導出するものである。
【００１８】
すなわち、上記の装置構成による目標距離判定部Ｃ１１では、予め大きさが概ねわかっている目標などの物体が所定距離にあるときに、通常、認識される大きさを閾値として設定し、運用初期時には切替スイッチＣ１２を中波長画像側の目標位置情報の選択に設定する。そして、長波長画像判定処理部１３から送られてくる目標大きさ情報の値を閾値と比較して、目標に近づくに従って次第に大きくなる長波長画像内の目標画像の大きさが閾値に達した時点で被搭載誘導装置が目標の所定距離以内に達したと判定して、切替スイッチＣ１２を長波長画像側の目標位置情報に切り替えるようにしている。
【００１９】
したがって、後段の誘導処理部１４では、目標判定処理部１３において、目標の大きさの判定結果から十分に目標に近づいたと判断された時点で近距離の目標が認識しやすい長波長画像から追随点を計算することが可能となり、より確実な目標追尾が可能となる。
【００２０】
ところで、上記装置構成における中波長画像処理部１２ａ、長波長画像処理部１２ｂ及び目標判定処理部１３は、小型コンピュータシステムによるプログラム処理によって実現可能である。図５に上記実施形態の赤外線誘導装置の場合のプログラム処理のフローチャートを示す。
【００２１】
まず、ステップＳ１１で、中波長赤外線検出部１１ａで受信される中波長帯の赤外線画像データを取り込み、ステップＳ１２で、中波長画像処理部１２ａに相当する中波長赤外線画像処理を行い、目標画像をセグメント化する。続いて、ステップＳ１３で、中波長の画像データに基づく赤外目標画像のセグメントから目標の位置を計算する。
【００２２】
次に、ステップＳ１４で、長波長赤外線検出部１１ｂで受信される長波長帯の赤外線画像データを取り込み、ステップＳ１５で、長波長画像処理部１２ｂに相当する長波長赤外線画像処理を行い、目標画像をセグメント化する。続いて、ステップＳ１６で、長波長帯の赤外線に基づく赤外目標画像のセグメントから、中波長画像データから選んだ位置に相当する目標の位置を計算し、合わせてその目標の大きさ（セグメント数）を求める。
【００２３】
ここで、ステップＳ１７〜Ｓ２０で、目標判定処理部１３に相当する処理を実行する。すなわち、ステップＳ１７において、上記ステップＳ１６で求められた目標の大きさＡが閾値Ｂより大きくなったかを判断し、ＮＯならば、ステップＳ１８において、中波長画像での目標位置を追随点（ターゲット）として後段の誘導処理部１４に通知し、ステップＳ１１に戻って処理を続ける。また、ステップＳ１７がＹＥＳの場合には、ステップＳ１９で、切替スイッチＣ１２と同様の処理により中波長画像から長波長画像に切り替えて、ステップＳ２０で、長波長画像での目標位置を追随点（ターゲット）として後段の誘導処理部１４に通知し、ステップＳ１１に戻って処理を続ける。
【００２４】
尚、図５の処理フローでは、ステップＳ１１〜Ｓ１６をシリアルに処理するように示したが、ステップＳ１１，Ｓ１２とステップＳ１４，Ｓ１５をパラレルに処理するようにしてもよい。
【００２５】
以上の処理によれば、目標が所定距離より遠くにあるときには、中波長の赤外線により目標に追随し、目標が所定距離より近くにきたら長波長の赤外線により目標に追随するので、目標が遠距離にある場合にも検出が可能であり、その目標が近くにきた場合には、正確にその目標までの距離を検出可能な、赤外線誘導装置が得られる。
【００２６】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る一実施形態の赤外線誘導装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す中波長画像処理部の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】図１に示す長波長画像処理部の具体的な構成を示すブロック図。
【図４】図１に示す目標判定処理部の具体的な構成を示すブロック図。
【図５】図１に示す赤外線誘導装置を一部ソフトウェア処理によって実現する場合の処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２８】
１１ａ…中波長赤外線検出部、１１ｂ…長波長赤外線検出部、１２ａ…中波長画像処理部、１２ｂ…長波長画像処理部、１３…目標判定処理部、１４…誘導処理部、Ａ１１…目標セグメント化処理部、Ａ１２…目標位置計算処理部、Ｂ１１…目標セグメント化処理部、Ｂ１２…目標位置計算処理部、Ｂ１３…目標領域計算処理部、Ｃ１１…目標距離判定部、Ｃ１２…切替スイッチ。
【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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