(57)【要約】【課題】複数の船舶がほぼ同時入港することがある場合でもそれぞれの船舶を検知して船舶の入港を管理することができる。【解決手段】船舶入港管理システムは、入港する船舶1の前方または後方に配置され、所定の領域を撮像する撮像手段41と、撮像手段41によって撮像された画像から船舶1の像を認識する認識手段42と、を有する。撮像手段41は、海上浮き場40に配置される。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入港する船舶の前方または後方に配置され、所定の領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像から船舶の像を認識する認識手段と、
を有する船舶入港管理システム。
【請求項２】
前記認識手段が、前記撮像した画像から水面と陸上との境界線を特定し、該境界線を船舶の像を認識するときの認識基準として使用することを特徴とする請求項1に記載の船舶入港管理システム。
【請求項３】
前記境界線を横断する像の所定時間毎の画素数の増減を認識することを特徴とすることを特徴とする請求項2に記載の船舶入港管理システム。
【請求項４】
前記境界線を横断する所定画素数以上の像を船舶と認識することを特徴とすることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の船舶入港管理システム。
【請求項５】
前記船舶に取り付けられ、入港するための許可情報を送信するＩＤタグと、
前記ＩＤタグからの許可情報を受信する許可情報受信手段と、
前記受信した許可情報に基づき前記船舶の入港を許可するか、許可しないかの判別を行う許可不許可判別手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の船舶入港管理システム。
【請求項６】
前記許可不許可判別手段は、前記受信した許可情報の数と、前記認識した船舶の数とを比較し、両者の数が一致しない場合には警告手段を作動することを特徴とする請求項5に記載の船舶入港管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水上の所定領域内に船舶が入港する場合に用いられる船舶入港管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から陸上においては、駐車場等に車両が出入りする場合の入出管理システムが知られている(特許文献1〜3)。これは、駐車場の出入り口にゲートを設けて、一般車の入場を制限し、登録車のＩＤ情報を読み取り、ゲートを開くことが便利である。
【０００３】
このように、陸上の場合は車両が走行する道路が決められているので、監視ポイントや管理ゲートは道路沿いに設置すればよく、又、領域の区画はフェンスなどにより設定できる。
【特許文献１】特開2002−366992号公報
【特許文献２】特開2003−256996号公報
【特許文献３】特開2004−199604号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、海等の水上に所定領域を設置して入出管理や監視をしようとした場合、船舶は水上を自由に航行できるため、管理ゲートの設置場所を特定するのが難しく、又、領域を区画しようとしても海上へのフェンスの設置が難しいという問題がある。
【０００５】
また、例えば、船舶の進行方向とは直角の方向から光や電波などによる透過や反射を用い、あるいはカメラによる画像を用いて船舶の検知を行うことが考えられるが、しかし、この場合には、複数の船舶がほぼ同時入港することがあると、それぞれの船舶を検知することが困難である。
【０００６】
そこで、この発明は、以上のような従来の問題点を解決するためになされたもので、複数の船舶がほぼ同時入港することがある場合でもそれぞれの船舶を検知して船舶の入港を管理することができる船舶入港管理システム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】
【０００７】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成されている。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、入港する船舶の前方または後方に配置され、所定の領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像から船舶の像を認識する認識手段と、を有する船舶入港管理システムである。
【０００９】
請求項2に記載の発明は、前記認識手段が、前記撮像した画像から水面と陸上との境界線を特定し、該境界線を船舶の像を認識するときの認識基準として使用することを特徴とする請求項1に記載の船舶入港管理システムである。
【００１０】
請求項3に記載の発明は、前記境界線を横断する像の所定時間毎の画素数の増減を認識することを特徴とすることを特徴とする請求項2に記載の船舶入港管理システムである。
【００１１】
請求項4に記載の発明は、前記境界線を横断する所定画素数以上の像を船舶と認識することを特徴とすることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の船舶入港管理システムである。
【００１２】
請求項5に記載の発明は、前記船舶に取り付けられ、入港するための許可情報を送信するＩＤタグと、前記ＩＤタグからの許可情報を受信する許可情報受信手段と、前記受信した許可情報に基づき前記船舶の入港を許可するか、許可しないかの判別を行う許可不許可判別手段と、を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の船舶入港管理システムである。
【００１３】
請求項6に記載の発明は、前記許可不許可判別手段は、前記受信した許可情報の数と、前記認識した船舶の数とを比較し、両者の数が一致しない場合には警告手段を作動することを特徴とする請求項5に記載の船舶入港管理システムである。
【発明の効果】
【００１４】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１５】
請求項１に記載の発明では、入港する船舶の前方または後方に配置された撮像手段で、所定の領域を撮像し、この撮像された画像から船舶の像を認識することで、船舶の重なりが回避できて複数の船舶を検知して船舶の入港を管理することができる。
【００１６】
請求項2に記載の発明では、撮像した画像から水面と陸上との境界線を特定し、該境界線を船舶の像を認識するときの認識基準として使用することで、水面の船舶の像を確実に検知することができる。
【００１７】
請求項3に記載の発明では、境界線を横断する像の画素数が所定時間経過後に増加していれば近づいてくる船舶であり、所定時間経過後に減少していれば遠ざかっていく船舶であるとして認識可能である。
【００１８】
請求項4に記載の発明では、境界線を横断する像の画素数が所定数以上であれば船舶として認識する。
【００１９】
請求項5に記載の発明では、受信した許可情報に基づき船舶の入港を許可するか、許可しないかの判別を行うことで、船舶への出入り時の指示を確実に行うことができる。
【００２０】
請求項6に記載の発明では、受信した許可情報の数と、認識した船舶の数とを比較し、両者の数が一致しない場合には警告することで、船舶の入港管理を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の船舶入港管理システムの実施の形態について説明するが、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
【００２２】
図1は船舶入港管理システムの概略構成を示す図である。この実施の形態の船舶入港管理システムは、船舶検知手段11と、ＩＤタグ2と、許可情報受信手段12と、許可不許可判別手段53と、警告手段13と、撮像手段41と、認識手段42と、画像表示手段43を備え、水上において所定領域Ｅ内への入港管理が自動的に行われる。
【００２３】
船舶検知手段11は、船舶1を検知する指向性を有する複数の検知センサＳ1を有し、複数の検知センサＳ1は船舶1が通過する方向Ｘに沿って配置され、この複数の検知センサＳ1によって船舶1を検知するための検知領域Ｇが形成される。
【００２４】
複数の検知センサＳ1は船舶1が検知領域Ｇを通過するときに船舶1を検知し、この検知情報を許可不許可判別手段53へ送る。許可不許可判別手段53では、検知情報から船舶1の数の検知と船舶1の通過する方向を検知する。
【００２５】
ＩＤタグ2は、船舶1に取り付けられ、検知領域Ｇを通過するための許可情報を送信する。許可情報受信手段12は、ＩＤタグ2からの許可情報を受信する。許可不許可判別手段53は、受信した許可情報に基づき船舶1の入港を許可するか、許可しないかの判別を行う。すなわち、許可不許可判別手段53には、許可される船舶の情報が予め登録され、許可情報(ID符号)としてメモリ内に格納されている。船舶1が有する許可情報と許可不許可判別手段53内の登録した許可情報が一致するかどうかで許可または不許可を判別する。許可情報としては、所属するマリーナの船舶登録番号、船体固有番号、所有者名、船名などが登録されている。
【００２６】
許可不許可判別手段53は、船舶検知手段11の出力により船舶1が入港を検知し、入港許可船舶ではないと判断された時に、警告手段13を駆動して船舶1に対して警告を行う。警告手段13は、拡声器や警告灯などで構成される。
【００２７】
撮像手段41は、入港する船舶1の前方または後方に配置され、所定の領域を撮像する。撮像手段41は、海上浮き場に配置されるが地上に設置してもよい。この撮像手段41は例えば赤外線カメラが用いられ、ビデオ信号が認識手段42へ送られる。
【００２８】
認識手段42は、撮像手段41で撮像した画像を取り込み、この撮像された画像から船舶1の像と数を認識し、画像表示手段43に表示される。
【００２９】
また、許可不許可判別手段53は、許可情報受信手段12からの出力と、認識手段42からの出力に基づき、受信した許可情報の数と、認識した船舶1の数とを比較し、両者の数が一致しない場合には警告手段13を作動し、船舶1に対して警告を行うことで、船舶1への出入り時の指示を確実に行うことができる。
【００３０】
このように、入港する船舶の前方または後方に配置された撮像手段41で、所定の領域を撮像し、この撮像された画像から認識手段42で船舶1の像を認識することで、複数の船舶1がほぼ同時入港する場合でも進行方向の前後から船舶の画像を検知し、船舶1の重なりが回避できて船舶の入港を確実に管理することができる。
【００３１】
図2は船舶入港管理システムをマリーナに備える概略構成を示す図である。この実施の形態の船舶入港管理システムは、例えばマリーナの所定領域Eへの航行を管理するものであり、この所定領域Eは周囲が防波堤Fで囲まれ、この内側に住居施設、リゾート施設、多数の船舶1が保管される保管場所等が設けられる。防波堤Fには、マリーナゲートＦ1が設けられ、マリーナゲートＦ1の間に出入り口Hが設けられ、この出入り口Hから船舶1が入港し、あるいは出港する。
【００３２】
水上の入港側の所定位置には、入港側海上浮き場10が設置され、出港側の所定位置には、出港側海上浮き場20が設置されている。また、入港側海上浮き場10と出港側海上浮き場20の中間位置で、入港側海上浮き場10から所定距離Ｄ1入港した位置に中間海上浮き場30が設置されている。さらに、入港側海上浮き場10から所定距離Ｄ2入港した位置に監視海上浮き場40が設置されている。
【００３３】
マリーナの地上には、管理センタ50が設置されている。管理センタ50と入港側海上浮き場10とは長距離無線ＬＡＮ60で接続され、入港側海上浮き場10と中間海上浮き場30とは有線61で接続され、入港側海上浮き場10と監視海上浮き場40とは短距離有線62で接続されている。
【００３４】
入港側海上浮き場10には、船舶1が通過するときに船舶1を検知するための検知領域Ｇを形成する船舶検知手段11と、船舶1に取り付けられているＩＤタグ2からの許可情報を受信する許可情報受信手段12と、船舶1に対して警告を行う警告手段13が備えられている。警告手段13は、拡声器13ａが用いられる。拡声器13ａとして、例えば、入港の船舶1に対して音声で固定メッセージを伝えたり、あるいは入港の船舶1に対して管理センタ50からの音声メッセージを伝えることができる。
【００３５】
出港側海上浮き場20にも同様に、船舶検知手段11と、許可情報受信手段12とが備えられているが、この実施の形態では備えていなくてもよい。
中間海上浮き場30には、船舶1に対して警告を行う警告手段13が備えられている。警告手段13としては警告灯13ｂが用いられる。警告灯13ｂは、例えば黄色で１１０回／分のストロボ発光し、この警告灯13ｂは、未契約の船舶1が入港した場合、例えば１０秒間発光する。この未契約の船舶1としては、例えばＩＤタグ2を有していない船舶、マリーナとの保管契約が無い船舶などである。
【００３６】
監視海上浮き場40には、船舶1の画像を撮像する撮像手段41が備えられている。
【００３７】
また、管理センタ50には、管理するためのコンピュータ51やサーバ52などが配置され、コンピュータ51とサーバ52はＬＡＮ接続されている。このコンピュータ51やサーバ52などで図1に示す許可不許可判別手段53、認識手段42と、画像表示手段43などを構成し、所定領域Eへの航行を管理する。
【００３８】
船舶1には、ＩＤタグ2が取り付けられ、このＩＤタグ2から検知領域Ｇを通過するための許可情報を送信する。許可情報としては、例えばアルファベット７桁のＩＤであり、このＩＤは工場出荷時などに設定される。ＩＤタグ2からの許可情報の送信間隔は、例えば最短０．４秒である。また、ＩＤタグ2は電源として電池を有し、電池寿命は、例えば約２年で交換が可能で、かつ出力は微弱電波であり、外付け反射板を付けることで指向性と感度を向上させることができる。
【００３９】
次に、船舶検知手段11と許可情報受信手段12の構成について、図3及び図4に基づいて詳細に説明する。図3は船舶の検知を説明する正面図、図4は船舶の検知を説明する平面図である。
【００４０】
船舶検知手段11には、複数の検知センサＳ1が備えられ、この複数の検知センサＳ1としては、距離センサ11ａ，11ｂが2台用いられる。距離センサ11ａ，11ｂとして赤外線半導体レーザを光源とした距離センサユニットを使用している。この２台の距離センサ11ａ，11ｂは、船舶1を検知する指向性を有し、船舶1が通過する方向Ｘに沿って配置されることで船舶1が通過するときに船舶1を検知するための検知領域Ｇを形成する。
【００４１】
この検知領域Ｇは、距離センサ11ａ，11ｂの配置間隔Ｇ1と、距離センサ11ａ，11ｂの検知範囲Ｇ2によって設定され、この距離センサ11ａ，11ｂによって船舶1の数と船舶1の入港または出港を検知する。
【００４２】
例えば、図4(ａ)に示すように、距離センサ11ｂから投光した赤外線半導体レーザが船舶1に当たり、反射して受光する時間によって船舶1までの距離を測定し、また距離センサ11ａから投光した赤外線半導体レーザが船舶1に当たり、反射して受光する時間によって船舶1までの距離を測定する。この２台の距離センサ11ａ，11ｂが船舶1までの距離を測定し、距離が異なることで、船舶1の数を検知する。
【００４３】
また、図4(ｂ)に示すように、距離センサ11ｂから投光した赤外線半導体レーザが船舶1に当たり、反射して受光する時間によって船舶1までの距離を測定し、また距離センサ11ａから投光した赤外線半導体レーザが船舶1に当たり、反射して受光する時間によって船舶1までの距離を測定する。この２台の距離センサ11ａ，11ｂが船舶1までの距離を測定し、距離が同じで、距離センサ11ｂが検知し、所定時間後に距離センサ11ａが検知することで、船舶1の通過する方向を検知する。
【００４４】
この実施の形態では、検知センサＳ1として、赤外線半導体レーザを光源とした距離センサユニットを使用するが、赤外線センサ(対向型)、マイクロ波センサ（対向型）、マイクロ波移動体センサ（ドップラセンサ）なども使用できる。
【００４５】
次に、許可情報受信手段12の構成について、図5及び図6に基づいて詳細に説明する。図5は船舶の許可情報を検知する平面図、図6は船舶の許可情報を検知する側面図である。この実施の形態の許可情報受信手段12は、アンテナ12ａと受信機12ｂとを有し、船舶1に予め取り付けたＩＤタグ2の許可情報を受信することで、船舶1の許可情報の検知を行う。この実施の形態では、複数のアンテナ12ａが配置され、受信機12ｂでは複数のアンテナ12ａによって複数の船舶1のＩＤタグ2からの許可情報を受信することで、複数の許可情報の同時読み取りが可能である。
【００４６】
次に、撮像手段41の構成について図7及び図8に基づいて詳細に説明する。図7は船舶を撮像する側面図、図8は船舶を撮像する平面図である。この実施の形態では、撮像手段41として赤外線カメラ41ａを用い、船舶1の前方より赤外線カメラ41ａにて撮像してビデオ信号として画像を取り込み、船舶1の数を確認する。赤外線カメラ41ａの設置位置は、マリーナゲート（船体検知場所）Ｆ1より例えば５０ｍ〜１００ｍ前方で水面より約２ｍの高さとしているが、赤外線カメラ41ａの設置は陸上でも可能である。また、赤外線カメラ41ａのため、夜間でも船舶1を確認できる。
【００４７】
図9は入港船画像取り込みのフローチャートである。この実施の形態では、船舶検知手段11が作動し(ステップａ1)、船舶1の前方より赤外線カメラ41ａにて画像を取り込み(ステップａ2)、管理センタ50へ画像データを転送する(ステップａ3)。管理センタ50のコンピュータ51では、画像データにタイムスタンプを付加し(ステップａ4)、サーバ52のデータベースに追加、保存する(ステップａ5)。
【００４８】
このように、船舶1の前方より赤外線カメラ41ａにて画像を取り込み、管理センタ50へ画像データを転送し、コンピュータ51からデータベースに保存し、またコンピュータ51に表示させて、管理センタ50でのマリーナゲートの監視を行うことができる。
【００４９】
図10は船舶を認識するフローである。この実施の形態では、マリーナゲートに船舶1が近づき(ステップｂ1)、船舶1が許可情報受信手段12の検知エリアに入ると、船舶1のＩＤタグ2からの許可情報を受信し、管理センタ５０のサーバ52のデータベースに記録する(ステップｂ2)。船舶検知手段11が形成する検知領域Ｇに、船舶1が入ると、船舶検知手段11が作動し(ステップｂ3)、検知領域Ｇを通過する船舶１を検知する。
【００５０】
この船舶1の検知領域Ｇの通過によって、図3及び図4に示すようにして船舶1の入港か出港かの判断が行われる(ステップｂ4)。出港の場合は終了し、入港の場合には、船舶1の前方より赤外線カメラ41ａにて画像を取り込み(ステップｂ5)、管理センタ５０のコンピュータ51では取り込んだ画像の解析し、船舶1の数を確認する(ステップｂ6)。ステップｂ7において、ＩＤタグ2からの許可情報が受信されず、船舶検知手段11が作動した場合は、警告手段13によって警告を発する。また、ＩＤタグ2からの許可情報の数と、画像の解析による船舶1の数が一致しない場合は、同様に警告手段13によって警告を発する。
【００５１】
ステップｂ6における画像の解析は、図11乃至図13に示すようにして行われる。図11は画像の解析を説明する図、図１2は認識の概略構成のブロック図、図13は背景画像を示す図である。
【００５２】
この実施の形態では、撮像した画像を解析し、船舶1の数を認識する方法として、図１１(a)に示すように撮像した画像を船舶1と背景を分離し、図１１(b)に示すように船舶1のみの画像とし、船舶1を大きな固まり102に分離し、大きな固まり102の数を数える。
【００５３】
この実施の一例を示すと、図１２に示すように、赤外線カメラ41a、Ａ／Ｄ変換器42a、ノイズ除去フィルタ42b、画像メモリ42c、差分器42d、２値化処理部42e、船舶検出回路42ｆを備える。赤外線カメラ41aは撮像方向がある方向に固定され、この方向から入射される被写体を画像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器42aは、赤外線カメラ41aからの画像信号をＡ／Ｄ変換してノイズ除去フィルタ42bに与える。ノイズ除去フィルタ42bは、画像データに含まれるノイズ成分を除去する。画像メモリ42cは、図１３に示すような１枚の背景画像を予め記憶しておくメモリであり、この背景画像は、船舶1がないときに撮像される。
【００５４】
この実施の形態では、赤外線カメラ41ａが、監視海上浮き場40に配置されているため、波によって撮像した画像が上下、あるいは左右に揺れることがある。このため、予め撮像した画像から水面と陸上との境界線100を特定し、この境界線100を船舶1の像を認識するときの認識基準101として使用する。境界線100の特定は、水平線の上が空200の場合や陸201の場合は、水平線を境として明暗の差がはっきりと現れるから、撮像した画像の信号値の変化から水平線を割り出すことができ、この水平線を境界線100とし、画像メモリ42cに予め背景画像として記憶しておく。差分器42ｄは画像メモリ42ｃに記憶された背景画像とノイズ除去フィルタ42ｂを通過した画像データとの差分をとる。２値化処理部42eは、差分結果のしきい値を設け、明度値ごとにしきい値以下ならば“０”、しきい値以上であれば“１”に置換える。船舶検出回路42ｆは、２値化された結果に基づいて船舶1を検出する。
【００５５】
この実施の形態の動作は、船舶1が赤外線カメラ41ａの撮像範囲に入ると、図1(a)に示す画像が画像信号に変換された後Ａ／Ｄ変換器42aに与えられる。Ａ／Ｄ変換器42aに与えられた映像信号はディジタルの画像データに変換された後、ノイズ除去フィルタ42bを通して差分器42dに与えられる。画像データは画像メモリ42cに予め記憶された背景画像との差分が認識基準101を基準に合わせてとられる。差分結果は、２値化処理部42eによって“０”と“１”とに変換される。この２値化データは、船舶検出回路42fに与えられて、ここで２値化データの面積を求めることにより、船舶1によるデータの変化量を検出することができる。この結果、境界線100を横断する船舶1を２値化データの面積の大きな固まり102に分離して特定し、この船舶1の像を画像表示手段43に図１１(b)に示すように表示したり、あるいは記録したりすることができる。
【００５６】
このように、映像信号はディジタルの画像データに変換された後、この記憶された背景画像との差分がとられ、２値化データの面積を求めることにより、船舶1を２値化データの面積の大きな固まり102に分離し、大きな固まり102の数を数えることができる。境界線100を横断する像は、２値化データの面積の画素数が所定数以上であれば船舶1として認識する。
【００５７】
また、境界線100を横断する像は、２値化データの面積の画素数が所定時間経過後に増加していれば近づいてくる船舶1であり、所定時間経過後に減少していれば遠ざかっていく船舶1であるとして認識可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、水上の所定領域内に船舶が入港する場合に用いられる船舶入港管理システムに適用でき、複数の船舶がほぼ同時入港することがある場合でもそれぞれの船舶を検知して船舶の入港を管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】船舶入港管理システムの概略構成を示す図である。
【図２】船舶入港管理システムをマリーナに備える概略構成を示す図である。
【図３】船舶の検知を説明する正面図である。
【図４】船舶の検知を説明する平面図である。
【図５】船舶の許可情報を検知する平面図である。
【図６】船舶の許可情報を検知する側面図である。
【図７】船舶を撮像する側面図である。
【図８】船舶を撮像する平面図である。
【図９】入港船画像取り込みのフローチャートである。
【図１０】船舶を認識するフローである。
【図１１】画像の解析を説明する図である。
【図１２】認識の概略構成のブロック図である。
【図１３】背景画像を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
1   船舶
2   ＩＤタグ
10  入港側海上浮き場
11  船舶検知手段
11ａ，11ｂ  距離センサ
12  許可情報受信手段
12a  アンテナ
12ｂ 受信機  
13  警告手段
20  出港側海上浮き場
30  中間海上浮き場
40  監視海上浮き場
41  撮像手段
41a 赤外線カメラ
42  認識手段
43  画像表示手段
50  管理センタ  
51  コンピュータ
52  サーバ
53 許可不許可判別手段
E   所定領域
F 防波堤
F1  マリーナゲート
G   検知領域
S1  検知センサ
【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】
2007140971.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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