(57)【要約】      （修正有）【課題】外乱の影響によって、撮像器の指向方向にずれが発生することを抑制する。【解決手段】実施形態によれば、撮像部１１にて撮像視野内の目標に関する画像情報を得て、この画像情報を画像処理部にて画像処理することで撮像部の指向方向と目標の方向との差異となる目標方向情報を得て、駆動部１２、１４にて目標方向情報及び当該駆動部の駆動に関するセンサ情報に基づいて撮像部１１の視軸方向を目標の方向に指向させて追跡する目標追跡装置において、センサ情報に基づいて、駆動部自体に内在する外乱の量を算出する外乱量演算手段１４３と、この外乱量演算手段で得られた外乱の量に基づいて、当該外乱が印加された場合に発生する撮像部の指向方向のずれ量を算出するずれ量算出手段１４４と、画像処理部から出力される目標方向情報をずれ量で補正する補正手段とを備えた目標追跡装置を提供する。【選択図】図２
2012059145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部にて撮像視野内の目標に関する画像情報を得て、この画像情報を画像処理部にて画像処理することで前記撮像部の指向方向と前記目標の方向との差異となる目標方向情報を得て、駆動部にて前記目標方向情報及び当該駆動部の駆動に関するセンサ情報に基づいて前記撮像部の視軸方向を前記目標の方向に指向させて追跡する目標追跡装置において、
前記センサ情報に基づいて、前記駆動部自体に内在する外乱の量を算出する外乱量演算手段と、
この外乱量演算手段で得られた外乱の量に基づいて、当該外乱が印加された場合に発生する前記撮像部の指向方向のずれ量を算出するずれ量算出手段と、
前記画像処理部から出力される目標方向情報を前記ずれ量で補正する補正手段とを具備したことを特徴とする目標追跡装置。
【請求項２】
前記ずれ量算出手段は、前記外乱量と前記ずれ量とを対応付けたテーブルを備え、前記外乱量に対応するずれ量を前記テーブルから読み出して前記補正手段に出力することを特徴とする請求項１記載の目標追跡装置。
【請求項３】
前記ずれ量算出手段は、
モータ駆動トルクを算出するトルク算出手段と、
このトルク算出手段により求められたモータ駆動トルクの大きさと前記外乱量演算手段で得られた外乱量の大きさとを比較し、前記モータ駆動トルクの大きさが前記外乱量の大きさより小さい場合にのみ、前記補正手段に補正処理を実行させる制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の目標追跡装置。
【請求項４】
前記外乱量演算手段、前記ずれ量算出手段及び前記補正手段は、前記画像処理部に備えられることを特徴とする請求項１記載の目標追跡装置。
【請求項５】
撮像部にて撮像視野内の目標に関する画像情報を得て、この画像情報を画像処理部にて画像処理することで前記撮像部の指向方向と前記目標の方向との差異となる目標方向情報を得て、駆動部にて前記目標方向情報及び前記駆動部の駆動に関するセンサ情報に基づいて前記撮像部の視軸方向を前記目標の方向に指向させて追跡する目標追跡方法において、
前記センサ情報に基づいて、前記駆動部自体に内在する外乱の量を算出し、
この外乱の量に基づいて、当該外乱が印加された場合に発生する前記撮像部の指向方向のずれ量を算出し、
前記画像処理部から出力される目標方向情報を前記ずれ量で補正することを特徴とする目標追跡方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、撮像装置を用いて移動目標を撮影し、その撮像情報から移動目標を追跡する目標追跡装置及び目標追跡方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、目標追跡装置にあっては、撮像器を搭載して、その撮像画像を解析することで移動目標の検出・追跡を行うものがある。この目標追跡装置では、目標物の方向にできるだけ正確に撮像器を含む搭載機器を指向させることが求められる。そのために搭載機器を駆動する機構を設けるが、その駆動装置自体に内在する外乱（例：駆動モータのコギングトルク、角度・角速度センサの誤差）の影響によって、撮像器の指向方向にずれが発生する場合がある。
【０００３】
特に、目標物の方向に対して撮像器を高精度で指向させる場合には、このような指向方向のずれを制御によって補正することが行われている。例えば、モータ駆動装置におけるトルクリップルや推力リップルを抑制するために、モータ回転角やモータ電流を基に外乱による影響を補正するトルクを算出し、それに応じてモータを駆動するアンプに補正信号を印加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４７７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、目標物の方向に対して撮像器を指向させる制御方式として、直接的に指向方向を制御（位置制御）するのではなく、目標物の方向と撮像器の指向方向との差に応じたトルクをモータで発生させるような速度制御を行う場合、目標物の方向と撮像器の指向方向との差異が微小な場合にはモータが発生するトルクは小さく（両者が一致する場合はゼロ）、そこに、上記外乱が作用した場合には、それと釣合う駆動トルクをモータに発生させる必要があり、定常偏差（目標追跡誤差）が発生する。上記技術のようなモータのトルク補正を行うことによって、目標追跡誤差を減少させることは可能であるが、撮像器の指向方向を直接的には制御していないため、駆動装置の応答遅れ等によって目標追跡誤差を十分に低減させることは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、外乱の影響によって、撮像器の指向方向にずれが発生することを抑制でき、目標の方向に対して撮像器を高精度で指向させ得る目標追跡装置及び目標追跡方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、撮像部にて撮像視野内の目標に関する画像情報を得て、この画像情報を画像処理部にて画像処理することで撮像部の指向方向と目標の方向との差異となる目標方向情報を得て、駆動部にて目標方向情報及び当該駆動部の駆動に関するセンサ情報に基づいて撮像部の視軸方向を目標の方向に指向させて追跡する目標追跡装置において、センサ情報に基づいて、駆動部自体に内在する外乱の量を算出する外乱量演算手段と、この外乱量演算手段で得られた外乱の量に基づいて、当該外乱が印加された場合に発生する撮像部の指向方向のずれ量を算出するずれ量算出手段と、画像処理部から出力される目標方向情報をずれ量で補正する補正手段とを備えた目標追跡装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る目標追跡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同第１の実施形態に係る目標追跡装置の具体的構成を示す回路ブロック図である。
【図３】同第１の実施形態における外乱なし／補正なしの撮像器画像を示す図である。
【図４】同第１の実施形態における外乱あり／補正なしの撮像器画像を示す図である。
【図５】同第１の実施形態における外乱あり／補正ありの撮像器画像を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る目標追跡装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した補正テーブルの記憶内容の一例を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る目標追跡装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係る外乱量算出部の制御処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る目標追跡装置の構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１において、符号１１は撮像器で、駆動装置１２によって例えば高低方向（ＡＺ軸回り）及び方位方向（ＥＬ軸回り）に回動自在に支持される。撮像器１１は、移動する目標物Ｔを撮像し、得られる画像データを画像処理装置１３に出力する。
【００１１】
画像処理装置１３は、撮像器１１から送られた画像データに基づいて、撮像器１１の指向方向と目標物Ｔの方向との差異となる目標方向情報を算出し、この目標方向情報を駆動制御装置１４に出力する。
【００１２】
駆動制御装置１４は、上記目標方向情報と駆動装置１２からの位置・速度・角度・角速度等のセンサ情報に基づいて駆動信号を生成する。この駆動信号は、駆動装置１２に供給され、撮像器１１の撮像視野、つまり視軸方向を目標中心に位置させる制御に供される。
【００１３】
図２は、上記目標追跡装置の具体的構成を示す回路ブロック図である。  
撮像器１１で得られた画像データは、画像処理装置１３の目標方向検出部１３１に出力される。目標方向検出部１３１は、画像データから目標方向座標を検出し、この目標方向座標を加算部１３２を介して駆動制御装置１４の角速度制御系１４１に出力する。
【００１４】
角速度制御系１４１では、目標方向座標と駆動装置１２の駆動機構１２１から得られる位置・速度・角度・角速度等の情報とに基づいて、駆動装置１２の各軸のモータ１２２に対する速度指令データが生成される。この速度指令データは、アンプ１４２で増幅されて各軸のモータ１２２に供給され、モータ１２２の駆動に供される。これにより、駆動機構１２１によって撮像器１１は移動する目標物Ｔを追跡するように指向方向が制御される。
【００１５】
従って、図３に示すように、撮像器１１の指向方向と目標物Ｔの方向と撮像器基準指向方向とが一致することとなる。
【００１６】
一方、モータ１２２または駆動機構１２１において、外乱トルク（例えばコキングトルク）が加えられた場合、図４に示すように、撮像器１１の指向方向及び撮像器基準指向方向が目標物Ｔの方向とずれてしまうことになる。
【００１７】
そこで、本第１の実施形態では、駆動制御装置１４に、外乱量算出部１４３と、指向方向ずれ算出部１４４と、補正手段としての加算部１４５とを備えるようにしている。外乱量算出部１４３は、駆動機構１２１から出力されるセンサ信号に基づいて、駆動装置１２自体に内在する外乱の量を算出する。
【００１８】
指向方向ずれ算出部１４４は、外乱量算出部１４３で算出された外乱量に基づいて、当該外乱が印加された場合に発生する撮像器１１の指向方向のずれ量を算出する。加算部１４５は、上記指向方向ずれ算出部１４４で算出されたずれ量を撮像器追跡原点座標に加算する。この加算値は、画像処理装置１３の加算部１３２により目標方向座標に加えられる。すると、図５に示すように、撮像器基準指向方向を外乱トルクによる指向方向のずれ量分ずらした状態で、撮像器１１の指向方向と目標物Ｔの方向を一致させることができる。
【００１９】
以上のように上記第１の実施形態では、駆動制御装置１４において、駆動装置１２から得られるセンサ信号を利用して、駆動装置１２自体に内在する外乱の量を算出し、この外乱量に基づいて外乱が印加された場合に発生する撮像器１１の指向方向のずれ量を算出し、このずれ量で画像処理装置１３で得られる目標方向情報を補正するようにしている。
【００２０】
従って、外乱の影響による撮像器１１の指向方向のずれを抑制でき、目標物Ｔの方向に対して撮像器１１を高精度で指向させることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）  
図６は、第２の実施形態に係わる目標追跡装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、図６において、上記図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】
第２の実施形態では、指向方向ずれ算出部１４４に代えて、補正テーブル１４６を設けるようにしている。ここでは、計測したセンサ情報に対して外乱の量が一意に定まり、そのばらつきが小さい（再現性が良い）場合に、計測するセンサ情報（例えば、駆動機構角度）に対する外乱印加時の撮像器１１の指向方向のずれによる補正量を予め算出しておくようにしている。
【００２３】
補正テーブル１４６には、図７に示すように、センサ情報と撮像器横方向及び縦方向それぞれへのずれ補正量Ｘ及びＹとの対応関係を表すデータが記憶されている。すなわち、外乱量算出部１４３は、センサ情報（駆動機構角度）θ１に対応するずれ補正量（Ｘ１，Ｙ１）を補正テーブル１４６から読み出して加算部１４５に出力する。これにより、補正処理に要する演算負荷を低減できる。
【００２４】
以上のように上記第２の実施形態では、駆動制御装置１４に補正テーブル１４６を設けておくことで、補正テーブル１４６に記憶されたセンサ情報（駆動機構角度）に対応するずれ補正量を用いて、簡単な手順により目標方向情報を補正するようにしている。従って、補正処理に要する演算負荷を低減できる。
【００２５】
（第３の実施形態）  
図８は、第３の実施形態に係わる目標追跡装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、図８において、上記図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２６】
第３の実施形態では、指向ずれ量算出部１４８において、アンプ１４２に流れる電流を検出し、この電流を利用してモータ駆動トルクを算出し、モータ駆動トルクの大きさにより、目標方向情報の補正処理の実行・停止を制御するようにした。
【００２７】
上記指向ずれ量算出部１４８は、目標物Ｔを追跡する際に、図９の制御処理手順を実行する。
【００２８】
まず、上記指向ずれ量算出部１４８は、アンプ１４２に流れる電流を検出し（ステップＳＴ８ａ）、このアンプ１４２の電流に基づいて、モータ駆動トルクを算出する（ステップＳＴ８ｂ）。
【００２９】
続いて、指向ずれ量算出部１４８は、外乱量算出部１４３で算出された外乱量の大きさと、ステップＳＴ８ｂにて算出されたモータ駆動トルクの大きさとを比較して、モータ駆動トルクの大きさが外乱量の大きさより大きいか否かの判断を行う（ステップＳＴ８ｄ）。ここで、モータ駆動トルクの大きさが外乱量の大きさ以下の場合（Ｎｏ）、指向ずれ量算出部１４８は、外乱量算出部１４３で算出された外乱量に基づいて、当該外乱が印加された場合に発生する撮像器１１の指向方向のずれ量を算出し、加算部１４５に出力する（ステップＳＴ８ｅ）。
【００３０】
一方、モータ駆動トルクの大きさが外乱量の大きさより大きい場合（Ｙｅｓ）、指向ずれ量算出部１４８は補正値を０として加算部１４５に出力する（ステップＳＴ８ｆ）。
【００３１】
以上のように第３の実施形態では、指向ずれ量算出部１４８において、アンプ１４２の電流を利用して予めモータ駆動トルクを算出し、このモータ駆動トルクの大きさが外乱量の大きさより小さい場合にのみ、目標方向情報の補正処理を実行させるようにしているので、目標方向情報の補正における信頼性を高めることができる。
【００３２】
（その他の実施形態）  
各コギングトルクのように、モータ角度に依存して大きさが決まる外乱トルクについて、モータ角度から外乱トルクを算出するようにしてもよい。
【００３３】
上記実施形態以外において、駆動制御装置１４から画像処理装置１３へセンサ信号を送信し、画像処理装置１３にて外乱量の算出、外乱による撮像器１１の指向方向のずれの算出、及び目標方向情報の補正を行うようにしてもよい。
【００３４】
その他、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。
【符号の説明】
【００３５】
１１…撮像器、１２…駆動装置、１３…画像処理装置、１４…駆動制御装置、１３１…目標方向検出部、１４１…角速度制御系、１４２…アンプ、１４３…外乱量算出部、１４４…指向方向ずれ算出部、１４５…加算部、１４６…補正テーブル、１４８…指向方向ずれ算出部、Ｔ…目標物。
【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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