JP2012008021A - 監視装置、方法及びプログラム並びに監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】
バードストライクの危険のある鳥の接近を監視し、警告する。
【解決手段】
レーダ装置（１０）が、周囲を走査して得られるレーダ画像データを周期的に出力する。コンピュータ（３０）で動作する監視プログラムの背景生成機能（３２ａ）が、複数シーン数のレーダ画像データから背景画像データを生成し、背景除去機能（３２ｃ）が、その後のレーダ画像データから背景画像データを除去する。２値化機能（３２ｄ）がエコー画像を２値化し、中心決定機能（３２ｅ）が各エコー画像の中心を決定し、雨雪除去機能（３２ｆ）が、雨雪を除去する。追跡機能（３２ｇ）は、複数シーンの前雪除去結果から、鳥を追跡する。警告機能（３２ｈ）は、鳥が所定領域に入ると警告を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鳥類等の移動体を監視する監視装置、方法及びプログラム並びに監視システムに関する。

飛行場や風力発電設備等では鳥類の衝突が大きな問題となっており、このため、接近する鳥類等を監視する監視システムが必要とされる。

例えば、特許文献１には、空港監視レーダ、気象観測用レーダ、航空機追跡（追尾）レーダ、海洋監視レーダなどを使い、鳥類を観測することが記載され、更には、夜間に飛翔する鳥類を暗視手段で暗視しつつ、鳥類の発する音を集音手段で集音し、暗視手段３０の暗視方向と集音手段の集音方向を鳥類の移動に合わせて調節し、その調節位置を保持することで、鳥類の位置を容易に且つ高精度に取得する鳥類観測装置及び鳥類観測方法が記載されている。

また、特許文献２には、ミリ波レーダを上空に向け、このミリ波レーダで取得された距離情報と受信信号の強度情報に基づいて、目標体がヘリコプタであるか鳥であるかを識別することが記載されている。反射波の受信強度により、鳥のような小さな物体か、ヘリコプタや小型飛行機のような小型飛行体を区別する。

特開２００５−１８９１０３号公報 特開２００５−２３３７６３号公報

レーダを用いる従来の監視システムでは、レーダ計測画面を監視員が注視し、鳥類らしきものとその接近を目視観察するものであり、接近する鳥類の接近の程度を精度良く検出することができず、従って、接近する鳥類に向け適したタイミングで警告することが難しかった。また、従来の技術では、広範囲を一括監視することが難しかった。

鳥類以外にも、集団化した昆虫の接近を監視したいとする要望もあるし、無線操縦飛行機、小型飛行機等の飛行体の接近を監視する必要のある分野もある。

本発明は、所定のエリアに接近する鳥類等の移動体を広範囲で効率的に監視できる監視装置、方法及びプログラム並びに監視システムを提示することを目的とする。

本発明に係る監視装置は、所定角度範囲を走査して得られるレーダ画像データであって、時間の経過とともに順次、供給される複数シーンのレーダ画像データに従い移動体を監視する監視装置であって、所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成する背景生成手段と、当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去する背景除去手段と、当該背景除去手段で背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成する２値化手段と、当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定する中心決定手段と、当該中心決定手段により決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去する雨雪除去手段と、時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去手段による雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡する追跡手段と、当該追跡手段による追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力する警告手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る監視方法は、所定角度範囲を走査して得られるレーダ画像データであって、時間の経過とともに順次、供給される複数シーンのレーダ画像データに従いコンピュータに移動体を監視させる監視方法であって、当該コンピュータが、所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成する背景生成ステップと、当該コンピュータが、当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去する背景除去ステップと、当該コンピュータが、当該背景除去ステップで背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成する２値化ステップと、当該コンピュータが、当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定する中心決定ステップと、当該コンピュータが、当該中心決定ステップにより決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去する雨雪除去ステップと、当該コンピュータが、時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去ステップによる雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡する追跡ステップと、当該コンピュータが、当該追跡ステップによる追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力する警告ステップとを具備することを特徴とする。

本発明に係る監視プログラムは、所定角度範囲を走査して得られるレーダ画像データであって、時間の経過とともに順次、供給される複数シーンのレーダ画像データに従いコンピュータに移動体を監視させる監視プログラムであって、当該コンピュータに、所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成させる背景生成機能と、当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去させる背景除去機能と、当該背景除去機能で背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成させる２値化機能と、当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定させる中心決定機能と、当該中心決定機能により決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去させる雨雪除去機能と、時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去機能による雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡させる追跡機能と、当該追跡機能による追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力させる警告機能とを実現させることを特徴とする。

本発明に係る監視システムは、所定角度範囲を繰り返し走査し、当該所定角度範囲のレーダ画像データを順次、生成し出力するレーダ装置と、当該レーダ装置からの複数シーンの当該レーダ画像データに従い、当該所定角度範囲に存在する移動体を監視する監視装置とからなる監視システムであって、当該監視装置が、所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成する背景生成手段と、当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去する背景除去手段と、当該背景除去手段で背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成する２値化手段と、当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定する中心決定手段と、当該中心決定手段により決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去する雨雪除去手段と、時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去手段による雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡する追跡手段と、当該追跡手段による追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力する警告手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、レーダ画像データから鳥などに移動体を効果的に追跡し、所定領域への侵入を精度良く検知できる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。 コンピュータ３０で動作する監視プログラムのメインルーチンの動作フローチャートを示す。 図２の鳥計測処理における鳥認識・追跡処理の動作フローチャートを示す。 図３の前処理の詳細なフローチャートを示す。 図３の本処理の詳細なフローチャートを示す。 追跡機能による鳥追跡の詳細なフローチャートを示す。 エコー中心点を追跡し接続する手順の説明図である。 エコー中心点を追跡し接続する別の手順の説明図である。 エコー中心点を追跡し接続する更に別の手順の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。レーダ装置１０は、アンテナ部１２をモータ１４により水平面内で３６０度にわたり一定速度（例えば、２．５秒に１回転）で回転させながら、水平方向に電波パルスビームを放射し、その反射波を検出する。なお、本実施例では、地上面反射（グランドクラッタ）を低減するため、電波を放射するスロットアンテナを若干、上向きにしている。

アンテナ部１２から放射されるビームの水平幅が、方位分解能を決定し、垂直幅が高度分解能を決定する。パルス幅が距離分解能を決定する。基本的に狭ビームであるほど、分解能が高くなる。方位分解能は、等距離に位置するが方位角度がわずかに異なる２つの目標物を区別できる最小の方位角度である。距離分解能は、同一方位上の異なる距離に位置する２つの目標物を区別できる、当該２つの目標物間の最短距離であり、パルス幅が狭い程、距離分解能が高くなる。高度分解能は、垂直ビーム角度の正弦値に距離を乗算した値となる。

ロータリエンコーダ１６はアンテナ部１２の回転角度位置を検出し、所定角度間隔のパルス信号を出力する。ロータリエンコーダ１６はまた、事前に、アンテナ部１２が基準方位（例えば、北）を向いている時点でトリガー信号を出力するように調整さる。

画像化回路１８は、ロータリエンコーダ１６からのパルス信号及びトリガー信号に従い、アンテナ部１２による受信反射波の強度分布を示すグレースケールの画像データ（レーダ画像データ）を生成する。生成されるレーダ画像データは、アンテナ部１２を中心として一定距離範囲の円形の画像データ、又は、そのような円形の画像データを水平方向と垂直方向に走査した、ビデオ信号に準拠した画像データとなる。前者の画像データの各画素は、距離方向と方位角方向の極座標系で特定され、後者の画像データは水平方向と垂直方向の直交座標系で特定される。レーダ画像の場合、レーダ装置１０から遠く離れるほど、放射ビームが水平及び垂直方向に拡散することから、１画素の代表する地理的な範囲が広くなる。

アンテナ部１２の１回転毎に画像化回路１８により生成される各画像データは、ロータリエンコーダ１６からのトリガー信号により、風等によるアンテナ部１２の回転ムラを解消された、一定方位（基準方向）に向いたものとなる。画像化回路１８はまた、生成したレーダ画像データを、トリガー信号に同期してコンピュータ３０に出力する。アンテナ部１２が基準方向から１回転して得られるレーダ画像データを１シーンの画像データとする。

コンピュータ３０は、レーダ装置１０からのレーダ画像データを使って、監視対象の鳥が所定の管理領域に入るか否かを監視する監視装置として機能する。コンピュータ３０は、コンピュータの一般的構成と同様、ＣＰＵ３２、種々の指示を入力するキーボード３４及びマウス３６、ＣＰＵ３２の演算ワーク領域となるメモリ３８、並びに、種々の画像及びテキスト等を表示する表示装置４０を具備する。ＣＰＵ３２は、後述する監視プログラムにより種々の機能３２ａ〜３２ｈを実現する。

レーダ装置１０により観測されたレーダ画像データ及びこれを処理した画像データを観測用にシーン単位で記憶する手段として、コンピュータ３０は、４シーン分のデータを記憶可能なデータメモリ４２を具備する。データメモリ４２は、一連の互いに異なる時刻ｔｃ，ｔｃ−Ｔ，ｔｃ−２Ｔ，ｔｃ−３Ｔにおけるレーダ画像データを処理して得られる１シーンの画像データがそれぞれ格納されるシーンメモリ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４を具備する。ｔｃは現在時刻であり、Ｔは、アンテナ部１２が１回転するのに要する時間である。実際には、メモリ３８の記憶領域をデータメモリ４２として利用するが、本実施例の理解を容易にするために、メモリ３８とは別の手段としてデータメモリ４２（シーンメモリ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４）を図示した。

ハードディスク装置（ＨＤＤ）５０には、ＣＰＵ３２で動作する監視プログラムと、観測データ及び結果が格納される。更に、コンピュータ３０は、レーダ装置１０により観測されるレーダ画像データを取り込むデータ取り込み装置５２を具備する。データ取り込み装置５２は、レーダ装置１０のロータリエンコーダ１６からのトリガー信号に従い、画像化回路１８からのレーダ画像データを取り込み、メモリ３８に格納する。

図２乃至図６は、コンピュータ３０で動作する監視プログラムの動作フローチャートを示す。図２は、メインルーチンの動作フローチャートを示す。

監視プログラムが起動されると、オペレータに表示装置４０の画面上の表示スケールを入力させ（Ｓ１）、管理領域設定機能３２ａが、オペレータによるキーボード３４及びマウス３６の操作に従い、１又は複数の監視領域及びマスク領域を設定する（Ｓ２、Ｓ３）。監視領域は鳥類の接近を監視する領域であり、マスク領域はそのような監視が不要な領域であり、何れも複数設定可能である。監視領域及びマスク領域は、円形、楕円形又は矩形として設定できる。

オペレータは、警報の条件（羽数及び増加率等）を指定し、雨雪除去の閾値等を指定した上で、計測の実行を指示し、監視プログラムは、オペレータのこの指示に従い計測を開始する（Ｓ４）。

図３は、図２のステップＳ４の計測処理における鳥認識・追跡処理の動作フローチャートを示す。コンピュータ３０は、レーダ装置１０からのレーダ画像データを、オペレータが指定したシーン数だけ取り込み、背景生成機能３２ｂを使ってこれらを合成させて背景画像とし、背景画像の画像データをメモリ３８に格納する（Ｓ１１）。例えば、背景生成機能３２ｂは、全シーンのレーダ画像データから、ピクセル毎に最小輝度、最大輝度及び平均輝度を算出する。そして、ピクセル単位で、最小輝度と平均輝度の差（α）が平均輝度と最大輝度の差（β）以上の場合には、最大輝度を背景輝度とし、それ以外では、平均輝度＋αを背景輝度とする。気温や湿度、浮遊する埃等の影響を受けやすいレーダ画像に対しても、このような方法で背景輝度をピクセル単位で決定することにより、精度良く背景画像を決定できる。ただし、全シーンのレーダ画像データを単純に加算し平均化してもよい。背景画像は静物のみからなり、後述するように、鳥を含むレーダ画像データから背景画像データを減算することで、鳥、雨、雪、その他の移動体の各エコーを抽出できる。

次に、オンライン計測の前処理を実行する（Ｓ１２）。鳥を追跡するために、本実施例では、直前の３つのシーンの画像を利用するので、前処理として、これらのシーンのレーダ画像データを取り込み、追跡のための処理を施し、逐次、シーンメモリ４２−１，４２−２，４２−３に格納する。

前処理（Ｓ１２）の詳細を、図４を参照して説明する。図４は、前処理（Ｓ１２）の詳細なフローチャートを示す。

ループ変数ｎに１を代入する（Ｓ２１）。レーダ装置１０から１シーンのレーダ画像データを取り込み、メモリ３８に一時格納する（Ｓ２２）。メモリ３８に格納したレーダ画像データがコマ落ちしているような不完全なものの場合（Ｓ２３）、再度、レーダ装置１０から１シーンのレーダ画像データを取り込み、メモリ３８に一時格納する（Ｓ２２）。データ取り込み装置５２が、レーダ装置１０からのレーダ画像データを逐次取り込んで、メモリ３８に格納している場合には、ステップＳ２２、Ｓ２３は、メモリ３８にレーダ画像データが格納済みかどうかを確認する処理に変更される。

メモリ３８に格納したレーダ画像データがコマ落ちしていない場合（Ｓ２３）、背景除去機能３２ｃが、そのレーダ画像データからステップＳ１１で取得した背景画像データを減算して、背景画像を除去する（Ｓ２４）。背景画像を除去したレーダ画像データは、鳥エコーを含む移動体エコーを主として含むエコー画像データとなる。

２値化機能３２ｄが、背景画像を除去したエコー画像データを所定閾値で２値化し、必要によりノイズを除去する（Ｓ２５）。レーダ装置１０による計測の場合、先に説明したように、遠くにいる移動体ほど、その移動体からの反射波強度は小さくなるので、一般的には、２値化閾値は、遠距離ほど小さくするのが望ましい。ただし、本実施例の目的が、接近する鳥を検知することであり、そのような鳥を見逃さない程度の、距離に関わらず一定の２値化閾値を採用する。

２値化機能３２ｄによる得られる２値化エコー画像データの各画素は、本実施例では、鳥を含む移動体に対して２進値”１”、それ以外に対して２進値”０”となる。移動体の大きさを反映し、隣接する複数の画素の画素値が”１”となる。

２値化機能３２ｄは、２値化の後に、目標とする鳥のサイズよりも十分に小さなサイズをカバーするエコーと、目標とする鳥のサイズよりも十分に大きなサイズをカバーするエコーを、ノイズとして削除する。レーダ装置１０から遠距離にある物体ほど、大きなサイズで表現されることになるので、ノイズ判定閾値も、遠距離になるほど、大きなサイズとする。画像データが極座標で表現されている場合、画素数で表現されるノイズ判定閾値は、小さいノイズに対するものも、大きなノイズに対するものも、遠距離ほど少ない画素数となる。他方、直交座標系で表現される場合、画素数で表現されるノイズ判定閾値は、小さいノイズに対するものも、大きなノイズに対するものも、距離に関わらず、一定で良い。

中心決定機能３２ｅが、ノイズ除去機能３２ｄによりノイズを除去された２値化エコー画像データの、各エコーの中心を決定する（Ｓ２６）。具体的には、画素値が”１”の互いに隣接する画素が１つの移動体のエコーを表現しており、これらの一群の画素の重心となる画素をエコー中心として特定する。簡易的には、水平方向と垂直方向の中心を採用すればよい。

雨雪除去機能３２ｆが、雨と雪のエコーを除去する（Ｓ２７）。降雨又は降雪がある地域では、ステップＳ２４〜Ｓ２６の処理後であっても、エコーとして出現するが、降雨又は降雪は、小さなエコーがある程度以上の空間密度で密集した状態で表現されることから、本実施例では、一定の検査半径内に一定サイズ以上のエコーが一定数以上存在する場合に、それらを降雨又は降雪と判定する。より具体的に説明すると、中心決定機能３２ｅで決定された各エコー中心を順に注目し、注目しているエコー中心から所定の検査半径内に一定サイズ以上の他のエコーのエコー中心が存在するかどうかを調べる。検査半径は、実際の降雨又は降雪の観測状況から決定される。検査半径内に一定数以上の他のエコー中心が存在する場合、注目するエコー中心と、検査半径内で発見された他のエコー中心の全てに削除マークを付ける。エコー画像中の全部のエコー中心に対してこの処理を終了したら、削除マークを付加したエコー中心とそのエコーを、２値エコー画像データから削除する。

ステップＳ２４〜Ｓ２７の処理を終えて得られた２値エコー画像データは、監視対象であるサイズの移動体の所在を示すものであり、移動体の多くは監視対象である鳥を示す。

ＣＰＵ３２で動作する監視プログラムは、ステップＳ２４〜Ｓ２７の処理を終えて得られた２値エコー画像データとエコー中心データを、ｎ＝１の場合にはシーンメモリ４２−４に、ｎ＝２の場合にはシーンメモリ４２−３に、ｎ−３の場合には、シーンメモリ４２−２にそれぞれ格納する（Ｓ２８）。

ｎをインクリメントし（Ｓ３０）、ｎが３を越えるまで（Ｓ３１）、ステップＳ２２以降を繰り返す。ｎが３を越えると（Ｓ３１）、必要な３シンーンの観測データが得られたので、前処理（Ｓ１２）を終了する。

図４に示すフローでは、ステップＳ２８において、ループ変数ｎに従って、データの保存先となるシーンメモリを切り替えたが、この時点では、ｎに関わらず、密集データ削除機能３２ｆで処理したデータをシーンメモリ４２−１に格納し、次のレーダ画像データを取り込む前に、すなわち、ステップＳ３０からステップＳ２２に進む前に、シーンメモリ４２−１〜４２−３のデータをそれぞれシーンメモリ４２−２〜４２−４に転送するようにしてもよい。

前処理（Ｓ１２）に続けて、鳥を追跡する本処理を実行する（Ｓ１３）。図５は、本処理（Ｓ１３）の詳細なフローチャートを示す。

レーダ装置１０から１シーンのレーダ画像データを取り込み（Ｓ４１）、メモリ３８に一時格納する（Ｓ４２）。メモリ３８に格納したレーダ画像データがコマ落ちしているような不完全なものの場合（Ｓ４２）、再度、レーダ装置１０から１シーンのレーダ画像データを取り込み、メモリ３８に一時格納する（Ｓ４１）。メモリ３８に格納したレーダ画像データがコマ落ちしていない場合（Ｓ４２）、前処理の場合と同様に、背景除去（Ｓ４３）、２値化及びノイズ除去（Ｓ４４）、中心決定（Ｓ４５）、並びに雨雪除去（Ｓ４６）を実行する。そして、雨雪除去機能３２ｆで処理した２値エコー画像データとエコー中心データをシーンメモリ４２−１に格納する（Ｓ４７）。

この時点で、シーンメモリ４２−１〜４２−４には、４つ連続する時刻（又はシーン）における鳥の位置を示す２値エコー画像データ及びエコー中心データが格納されたことになる。鳥監視プログラムの追跡機能３２ｇが、シーンメモリ４２−１〜４２−４に記憶されるこれら４つのシーンのエコー中心データを使って、鳥を追跡する（Ｓ４８）。追跡機能３２ｇは、各シーンのエコー中心の内で追跡の過程で鳥と認識したものは鳥として登録し、シーン間の接続関係も、判明したものはその接続関係を登録する。この登録データは、メモリ３８（又はＨＤＤ５０）に格納される。追跡機能３２ｇの詳細は後述する。

追跡完了後、ＣＰＵ３２は、シーンメモリ４２−１〜４２−３に記憶される２値エコー画像データ及びエコー中心データをシーンメモリ４２−１〜４２−４に順送りで転送する（Ｓ４９）。すなわち、シーンメモリ４２−３に記憶されるデータをシーンメモリ４２−４に転送し、シーンメモリ４２−２に記憶されるデータをシーンメモリ４２−３に転送し、シーンメモリ４２−１に記憶されるデータをシーンメモリ４２−２に転送する。このとき、シーンメモリ４２−４に記憶されるデータを事後的に利用する場合、シーンメモリ４２−３のデータをシーンメモリ４２−４に転送する前に、シーンメモリ４２−４のデータをＨＤＤ５０に保存する。

追跡の結果、監視領域内に鳥が入る場合（Ｓ５０）、警告機能３２ｈが、警告メッセージを生成する（Ｓ５１）。

ＣＰＵ３２は、直近の観測結果であるレーダ画像又はステップＳ４３〜Ｓ４６の何れかの段階での処理後の画像で、表示装置４０の表示画像を更新する（Ｓ５２）。警告機能３２ｈが警告メッセージを生成している場合、その警告メッセージを表示装置４０の画面に重畳表示する。

図６は、追跡機能３２ｇによる鳥追跡（Ｓ４８）の詳細なフローチャートを示す。理解を容易にするために、連続する４つのシーンを時間の順番でｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３と表記し、シーンｔ０〜ｔ３で雨雪除去処理後の２値エコー画像データに含まれるエコーのエコー中心をｐ０〜ｐ３と表記する。すなわち、シーンメモリ４２−１〜４２−４に記憶される２値エコー画像データに含まれるエコーのエコー中心は、それぞれｐ３，ｐ２，ｐ１，ｐ０となり、エコー中心ｐ０は時刻ｔｃ−３Ｔのシーンｔ０に含まれ、エコー中心ｐ１は時刻ｔｃ−２Ｔのシーンｔ１に含まれ、エコー中心ｐ２は時刻ｔｃ−３Ｔのシンーンｔ２に含まれ、エコー中心ｐ３は時刻ｔｃのシーンｔ３に含まれる。

図６において、まず、シーンｔ０の任意のエコー中心ｐ０を指定し（Ｓ６１）、その点が鳥として登録済みか否かを調べる（Ｓ６２）。

エコー中心ｐ０が鳥として登録されていない場合（Ｓ６２）、エコー中心ｐ０及びシーンｔ１〜ｔ３の未登録のエコー中心ｐ１〜ｐ３がなだらかに連続する組み合わせを探索し、それらのエコー中心ｐ１〜ｐ３を鳥として登録し、接続関係も登録する（Ｓ６３）。

図７を参照して、ステップＳ６３における探索方法を説明する。エコー中心ｐ０に対して、内側半径Ｒ０ａと外側半径Ｒ０ｂの間を初回検査範囲とし、当該初回検査範囲内に入るシーンｔ２のエコー中心を探索し、ｐ１候補とする。エコー中心ｐ０からｐ１候補に接続する直線をｐ０とｐ１候補との間の距離と同じ距離だけ延ばした点ｐａを中心に半径Ｒｅの移動誤差範囲を設定し、その移動誤差範囲内でシーンｔ２のエコー中心を探索し、ｐ２候補とする。ｐ１候補からｐ２候補に接続する直線をｐ１候補とｐ２候補との間の距離と同じ距離だけ延ばした点ｐｂを中心に半径Ｒｅの移動誤差範囲を設定し、その移動誤差範囲内でシーンｔ３のエコー中心を探索し、ｐ３候補とする。｛ｐ０，ｐ１候補，ｐ２候補，ｐ３候補｝の組み合わせで、最も誤差が小さくなる各エコー中心ｐ０，ｐ１候補，ｐ２候補，ｐ３候補を鳥として登録し、その接続関係を登録する。その際、ｐａとｐ２候補との間の距離と、ｐｂとｐ３候補との間の距離の平均値を誤差と評価する。オペレータは、半径Ｒ０ａ，Ｒ０ｂ，Ｒｅを観測対象及び観測地域において適宜に選択し、事前に設定する。ｐ１候補、ｐ２候補又はｐ３候補が見つからない場合、エコー中心ｐ０は鳥として登録されること無しに、探索を終了する。

ステップＳ６３の後、シーンｔ０に次の未処理のｐ０があるかどうかを調べ（Ｓ６８）、ある場合には（Ｓ６８）、次のエコー中心ｐ０を指定して（Ｓ６９）、ステップＳ６２に戻る。未処理のエコー中心ｐ０がない場合には（Ｓ６８）、追跡を終了する。

エコー中心ｐ０が鳥として登録済みの場合（Ｓ６２）、このエコー中心ｐ０に接続するシーンｔ１のエコー中心ｐ１が登録済みかどうかを調べる（Ｓ６４）。シーンｔ１に接続するエコー中心ｐ１が登録されていない場合（Ｓ６４）、鳥として登録されたエコー中心ｐ０はシーンｔ１で消失したことになる。この場合（Ｓ６４）、次のエコー中心ｐ０の処理に移行する（Ｓ６８）。

エコー中心ｐ０に接続するシーンｔ１のエコー中心ｐ１が登録済みである場合（Ｓ６４）、点ｐ１に接続するシーンｔ２のエコー中心ｐ２が鳥として登録済みかどうかを調べる（Ｓ６５）。エコー中心ｐ２が登録済みの場合（Ｓ６５）、これらのエコー中心ｐ０，ｐ１，ｐ２に接続可能なエコー中心ｐ３をシーンｔ３から探索する（Ｓ６６）。図８は、ステップＳ６６における探索処理の説明図を示す。ｐ１からｐ２に接続する直線をｐ１とｐ２との間の距離と同じ距離だけ延ばした仮想点ｐを中心に半径Ｒｅの移動誤差範囲を設定し、その移動誤差範囲内でシーンｔ３のエコー中心を探索し、仮想点ｐに最も近いエコー中心ｐ３を追跡している鳥として登録する。移動誤差範囲内にシーンｔ３のエコー中心を発見できない場合、シーンｔ３で消失した扱いにする。

シーンｔ２にエコー中心ｐ０に接続する鳥として登録されたエコー中心ｐ２が存在しない場合（Ｓ６５）、シーンｔ２で消失したと想定されるので、シーンｔ３上に仮想点ｐを設定し、仮想点ｐから一定距離範囲内でシーンｔ３のエコー中心ｐ３を探索する（Ｓ６７）。図９は、ステップＳ６７における探索処理の説明図を示す。ｐ０からｐ１に接続する直線をｐ０とｐ１との間の距離の２倍の距離だけ延ばした仮想点ｐを中心に半径２Ｒｅの移動誤差範囲を設定し、その移動誤差範囲内でシーンｔ３のエコー中心を探索し、最も点ｐに近い点ｐ３を追跡している鳥として登録する。エコー中心ｐ３とエコー中心ｐ１を結ぶ直線の中点をシーンｔ２におけるエコー中心ｐ２として登録する。移動誤差範囲内にシーンｔ３のエコー中心を発見できない場合に、結局、シーンｔ２で消失した扱いにする。

ステップＳ６６，Ｓ６７の後、シーンｔ０に次の未処理のエコー中心ｐ０があるかどうかを調べ（Ｓ６８）、ある場合には（Ｓ６８）、次のエコー中心ｐ０を指定して（Ｓ６９）、ステップＳ６２に戻る。未処理のエコー中心ｐ０がない場合には（Ｓ６８）、追跡を終了する。

本処理（Ｓ１３）が終了すると、後処理として、シーンメモリ４２−１〜４２−４に格納されるデータをＨＤＤ５０に保存し、シーンメモリ４２−１〜４２−４をクリアする（Ｓ１４）。

上記実施例では、レーダ装置１０がアンテナ部１２を自律的に回転して周囲を計測（撮影）するとしたが、コンピュータ３０の処理能力は、アンテナ部１２の回転速度に比べ十分に速いので、レーダ装置１０がアンテナ部１２を自律的に回転しても、コンピュータ３０は十分に追従できる。逆に、コンピュータ３０の指示に従い、レーダ装置１０がアンテナ部１２を１回転させて、周囲を計測（撮影）してもよいことは勿論である。

レーダ装置１０は、一定の監視角度範囲を繰り返し走査するタイプのものであってもよい。監視対象の飛来方向が限定されている場合には、そのように運用される。

コンピュータ３０は、単体のスタンドアローンのコンピュータであっても、複数のコンピュータが連係動作するシステム構成であってもよいことは、明らかである。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０：レーダ装置
１２：アンテナ部
１４：モータ
１６：画像化回路
１８：ロータリエンコーダ
３０：コンピュータ
３２：ＣＰＵ
３２ａ：領域設定機能
３２ｂ：背景除去機能
３２ｃ：２値化機能
３２ｄ：ノイズ除去機能
３２ｅ：中心決定機能
３２ｆ：雨雪除去機能
３２ｇ：追跡機能
３２ｈ：警告機能
３４：キーボード
３６：マウス
３８：メモリ
４０：表示装置
４２：データメモリ
４２−１，４２−２，４２−３，４２−４：シーンメモリ
５０：ハードディスク装置（ＨＤＤ）

Claims (12)

1. 所定角度範囲を走査して得られるレーダ画像データであって、時間の経過とともに順次、供給される複数シーンのレーダ画像データに従い移動体を監視する監視装置であって、
   所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成する背景生成手段と、
   当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去する背景除去手段と、
   当該背景除去手段で背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成する２値化手段と、
   当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定する中心決定手段と、
   当該中心決定手段により決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去する雨雪除去手段と、
   時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去手段による雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡する追跡手段と、
   当該追跡手段による追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力する警告手段
   とを具備することを特徴とする監視装置。
2. 当該２値化手段が、当該２値化画像データにおいて当該移動体のエコー画像に相当しないエコー画像をノイズとして除去することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
3. 当該雨雪除去手段は、当該中心決定手段により決定されるエコー中心の内、一定以上の密集密度を構成する当該エコー中心を雨及び雪の何れかを示すエコー中心と判定して除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視装置。
4. 所定角度範囲を走査して得られるレーダ画像データであって、時間の経過とともに順次、供給される複数シーンのレーダ画像データに従いコンピュータに移動体を監視させる監視方法であって、
   当該コンピュータが、所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成する背景生成ステップと、
   当該コンピュータが、当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去する背景除去ステップと、
   当該コンピュータが、当該背景除去ステップで背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成する２値化ステップと、
   当該コンピュータが、当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定する中心決定ステップと、
   当該コンピュータが、当該中心決定ステップにより決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去する雨雪除去ステップと、
   当該コンピュータが、時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去ステップによる雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡する追跡ステップと、
   当該コンピュータが、当該追跡ステップによる追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力する警告ステップ
   とを具備することを特徴とする監視方法。
5. 当該２値化ステップが、当該コンピュータが、当該２値化画像データにおいて当該移動体のエコー画像に相当しないエコー画像をノイズとして除去するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の監視方法。
6. 当該雨雪除去ステップは、当該コンピュータが、当該中心決定ステップにより決定されるエコー中心の内、一定以上の密集密度を構成する当該エコー中心を雨及び雪の何れかを示すエコー中心と判定して除去するステップであることを特徴とする請求項４又は５に記載の監視方法。
7. 所定角度範囲を走査して得られるレーダ画像データであって、時間の経過とともに順次、供給される複数シーンのレーダ画像データに従いコンピュータに移動体を監視させる監視プログラムであって、当該コンピュータに、
   所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成させる背景生成機能と、
   当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去させる背景除去機能と、
   当該背景除去機能で背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成させる２値化機能と、
   当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定させる中心決定機能と、
   当該中心決定機能により決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去させる雨雪除去機能と、
   時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去機能による雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡させる追跡機能と、
   当該追跡機能による追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力させる警告機能
   とを実現させることを特徴とする監視プログラム。
8. 当該２値化機能が、当該コンピュータに、当該２値化画像データにおいて当該移動体のエコー画像に相当しないエコー画像をノイズとして除去させる機能を含むことを特徴とする請求項７に記載の監視プログラム。
9. 当該雨雪除去機能は、当該コンピュータに、当該中心決定機能により決定されるエコー中心の内、一定以上の密集密度を構成する当該エコー中心を雨及び雪の何れかを示すエコー中心と判定して除去する機能であることを特徴とする請求項７又は８に記載の監視プログラム。
10. 所定角度範囲を繰り返し走査し、当該所定角度範囲のレーダ画像データを順次、生成し出力するレーダ装置と、
    当該レーダ装置からの複数シーンの当該レーダ画像データに従い、当該所定角度範囲に存在する移動体を監視する監視装置
    とからなる監視システムであって、
    当該監視装置が、
    所定シーン数の当該レーダ画像データを合成して背景画像データを生成する背景生成手段と、
    当該背景画像データの生成後に供給される各レーダ画像データから当該背景画像データを減算することで背景を除去する背景除去手段と、
    当該背景除去手段で背景を除去したレーダ画像データを２値化し、移動体のエコー画像を含む２値化エコー画像データを生成する２値化手段と、
    当該２値化エコー画像データに含まれる当該各移動体のエコー画像の中心を示すエコー中心を決定する中心決定手段と、
    当該中心決定手段により決定されるエコー中心の内、雨及び雪の何れかを示すエコー中心を除去する雨雪除去手段と、
    時間的に連続する３以上の所定数のレーダ画像データに対する当該雨雪除去手段による雨雪の除去結果に従い、当該移動体を追跡する追跡手段と、
    当該追跡手段による追跡の結果、当該移動体が所定領域に入る場合に警告を出力する警告手段
    とを具備することを特徴とする監視システム。
11. 当該２値化手段が、当該２値化画像データにおいて当該移動体のエコー画像に相当しないエコー画像をノイズとして除去することを特徴とする請求項１０に記載の監視システム。
12. 当該雨雪除去手段は、当該中心決定手段により決定されるエコー中心の内、一定以上の密集密度を構成する当該エコー中心を雨及び雪の何れかを示すエコー中心と判定して除去することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の監視システム。

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