JP4921857B2 - 目標検出装置及び飛しょう体 - Google Patents

Description

本発明は、移動する目標物体を追跡する飛しょう体にかかわり、特に複数の目標物体を複数の飛しょう体が追跡する場合の目標検出装置の改良に関する。

従来、飛しょう体が移動する目標物体を追跡するとき、各飛しょう体は自己の判断で目標物体を特定し、その目標物体を追跡するようになっている。

しかし、複数の飛しょう体が複数の目標物体を追跡する場合、各飛しょう体が同一の目標物体を追跡することがあり、複数の目標物体をすべて効率よく、各々の飛しょう体が追跡することは困難であった。

特許文献１には、多数の目標情報から所定の算出基準に基づいて自動的に優先順位をつけて目標情報を選択できる艦艇の目標選択装置が記載されている。また、特許文献２には、母機ロケットに搭載した複数の誘導体飛しょう体が、母機ロケットを離れた後、情報を交換しながらなるべく異なる目標体を目標として設定することが記載されている。しかしながら、特許文献１は艦艇の目標選択装置でありまた異なる算出基準を多く有して複雑な基準により選択されるものであり、また特許文献２でも誘導飛しょう体が情報交換しながら個別目標を選択するものであって時間がかかり、実際には非常に高速で移動している複数の飛しょう体を追跡することが困難であった。
特開２００２−１４５１８８号公報 特開２００３−１１４０９６号公報

本発明は上記のような従来の問題点にかんがみてなされたもので、複数の目標物体を複数の飛しょう体が追跡するとき、特定の目標物を集中して追跡することがなく、効率的にかつすばやく目標物体を追跡可能な目標検出装置及び飛しょう体を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、撮像画像から独立物体をセグメントとして検知するセグメント検知手段と、このセグメント検知手段により検知されたセグメントの少なくとも移動方向を特徴量として測定する特徴量測定手段と、この特徴量測定手段により測定された移動方向のほぼ同じ、複数のセグメントを編隊目標として検出する編隊目標検出手段と、この編隊目標検出手段により検出された前記複数のセグメントの１つを予め定めた追跡目標基準により特定する目標特定手段と、を備え、前記追跡目標基準は、前記編隊目標検出手段により検出された複数のセグメントの位置によりその１つを特定することを特徴とする目標検出装置を提供する。

本発明によれば、複数の目標物体を複数の飛しょう体が追跡するとき、特定の目標物を集中して追跡することがなく、効率的にかつすばやく目標物体を追跡可能な目標検出装置及び飛しょう体が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明一実施形態の飛しょう体の全体構成を示す。

この飛しょう体は、目標物体方向の画像を得るセンサ部１０と、このセンサ部１０により得られた画像を処理して、目標物体となる候補物体を選定し、自己の追跡する目標物体を特定し追跡方向を決定する画像処理部２０と、この画像処理部２０により決定された追跡方向に自己を誘導しその方向に舵を取る誘導処理部３０とを有する。

センサ部１０は、所定方向の画像情報を得る画像センサ１１と、画像中に目標物体が含まれるようにセンサ部１０を所定の方向に向ける観測方向制御部１２とを有する。

画像処理部２０は、センサ部１０で得られた画像信号を受信してその画像から独立した物体を検出するセグメント検出部２１と、このセグメント検出部２１において検出されたセグメントの各々について特徴量を計算する特徴量計算部２２と、この特徴量計算部２２において計算された特徴量に基づいて、目標物体となり得るセグメントを選定する目標候補選定部２３と、この目標候補選定部２３において目標物体を編隊目標として把握する編隊目標検出部２４と、編隊目標検出部２４により捉えられた編隊のどの目標物体を自己の目標とするかを決める追跡目標特定部２５と、この追跡目標特定部２５により特定された自己の追跡目標の画像上の位置と現在位置の誤差を検出する誤差検出部２６とを有する。

誘導処理部３０は、自己の位置、速度、姿勢、方位等の航法情報を取得する航法情報取得部３１と、上記誤差検出部２６により検出された誤差と航法情報取得部３１からの航法情報を踏まえて特定された追跡目標の実際の位置に誘導するための誘導信号を生成する誘導信号生成部３２と、この誘導信号に基づいてこの飛しょう体の舵を取るための信号を生成する操舵信号生成部３３とを有する。航法情報取得部３１において得られた航法情報は、画像処理部２０にも供給される。

次に、この実施形態の動作を図２に示すフローチャートに従って説明する。ステップＳ２０１で、まずセンサ部１０の画像センサ１１において２次元の電気的な画像信号を取得する。この２次元画像信号は画像処理部２０のセグメント検出部２１に入力され、各セグメントが検出される（ステップＳ２０２）。セグメントは、背景画像から識別され抽出される物体であり、順次、セグメント番号が付される。このセグメント番号が付されるセグメントの例を図３に示す。各セグメントにＳＧ１〜ＳＧ１５までのセグメント番号が付されている、これらのセグメントのいくつかは後で判断される目標物体であり、目標物体の候補である。

次のステップＳ２０３では、特徴量計算部２２において上記セグメント番号が付されたセグメントの各々について特徴量が計算され、特徴量テーブルとして記憶される。特徴量は、例えば、速度ベクトル（速度の大きさと方向）とセグメントの大きさと輝度である。センサ部１０での画像の取得は所定時間毎になされ、画像センサ１１では、各フレーム画像が得られる。セグメントの上記速度ベクトルを構成する速度の大きさと方向は、時間的に近いフレーム間のセグメントを比較することにより得られ、そのフレーム間の差異によりどれくらいの速度で当該セグメントが移動しているか検知できる。当該セグメントの方向も隣接フレーム間の差異により検知できる。図４にそれらのセグメントの移動方向を直感的にわかりやすく図示した。図４においてその速度の方向、大きさは必ずしも正確ではない。それらのセグメントにつき特徴量計算部２２において計算され記憶される特徴量テーブルの例を、図５に示す。

ステップＳ２０４では例えば、順次番号順に、各セグメントがピックアップされ、ステップＳ２０５では、セグメントの速度の大きさが所定以上であるか、例えば分速、１ｋｍ以上であるかを上記特徴量テーブルにより調べる。セグメントＳＧ１０やセグメントＳＧ１１はこの速度の大きさが、１０００ｍ／ｓｅｃ以上であるので、ステップＳ２０５では、
ｙｅｓとなり、ステップ２０６では上記特徴量テーブルの面積の特徴量が調べられる。そのセグメントの面積が所定面積以上、例えば３ｍ^２以上であるかどうか調べられ、ｙｅｓであれば後述するステップに移動する。

ステップＳ２０５において速度大きさが所定の大きさ以上でないとき、及びステップＳ２０６においてセグメントの面積が所定の大きさ以上でないときには、ステップＳ２０７に移ってそのセグメントは目標物体でないと判断し、ステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０５、Ｓ２０６により、次のセグメントについて特徴量の速度の大きさと、面積を調べる。

次のステップＳ２０８では、上記の速度の大きさ及び面積が所定値以上のセグメントの速度ベクトルの方向、すなわち移動方向を上記特徴量テーブルにより調べ、ほぼ同じ方向になっているセグメントが複数あるか、検知する。そのようなセグメントが複数ない場合、すなわち１つだけの場合にはステップＳ２０９において、そのセグメントは１つの目標物体と判断する。

上記のように同じ方向に移動中のセグメントが複数ある場合には、ステップＳ２１０に移り、図１の画像処理部２０にある編隊目標検出部２４において、それらのセグメントを複数の目標物体から成る編隊目標と判断する。

次のステップＳ２１１では、追跡目標特定部２５において、上記編隊目標を追跡する飛しょう体がいくつあるかにより、予め定めた追跡目標基準に基づいて、飛しょう体は自己のどの目標物体を自己の追跡目標とするか、特定する。例えば、第１，第２，第３の３つの飛しょう体があるとすると、複数の目標物体はその現在位置により特定できるので、第１の飛しょう体は、その最も東に位置する目標物体を追跡し、第２の飛しょう体は次に東に位置する目標物体を追跡し、第３飛しょう体は３番目に東に位置する目標物体を追跡目標とすることとする。このような追跡基準は、実際に追跡を行うより前に予め定められており、その基準は複数あってもよくそのような場合には、どの追跡基準によるかは、前もって選択しておく。

次のステップＳ２１２では、誤差検出部２６において上記のようにして特定された自己の追跡目標の現在の位置とその速度ベクトルから実際にあると推定される位置の誤差を検出する。この誤差検出信号に基づいてセンサ部１０の観測方向制御部１２は制御され、自己の追跡目標が含まれるように、画像センサ１１の方向を変更する。

一方、誤差検出信号は誘導処理部３０にも供給され、ステップＳ２１３で、誤差を考慮して追跡目標の方向に飛しょう体を誘導する。これは、航法情報取得部３１において得られた自己飛しょう体の位置、速度、姿勢、方位等の航法情報と、誤差検出部２６から得られた誤差検出信号に基づいて図１の誘導信号生成部３２により誘導信号が生成される。この誘導信号は、操舵信号生成部３３において実際の移動を行う操舵信号に変換され、この操舵信号により飛しょう体の舵を取ることになる。

このようにしてこの実施形態では追跡する飛しょう体が複数の場合は、複数の目標物体から成る編隊目標の各々を効率よくすばやく追跡することが可能となる。

本発明のこの実施形態によれば、複数の目標物体を追跡する複数の飛しょう体は予め定めた追跡目標基準により、自己の追跡目標を決めるので、中央の制御指示部や他の飛しょう体と通信することなく、短時間に決定できる利点がある。

上記実施形態では、目標物体を特定するためにその速度ベクトル（移動量と移動方向）と面積を用いて編隊目標を判断していた。しかし、その移動方向は目標物体を特定するために必要であるが、移動量の代わりに輝度を用いることも可能である。また移動方向と移動量、及び輝度を用いることも可能であり、このようにそれらの特徴量に関する条件を絞ると、正確に目標物体を特定できる利点がある。

しかし、本発明では、１つの特徴量、例えば移動方向だけにより、目標物体を決定することもでき、また目標物体を検出するための特徴量は種々変更することが可能である。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。

本発明一実施形態による全体の構成を示す図。 本発明一実施形態の動作を説明するための図。 本発明一実施形態において、各セグメントを抽出し番号を付けることを説明するための図。 本発明一実施形態において、各セグメントの速度ベクトルを説明するための図。 本発明一実施形態において、特徴量テーブルの例を示す図。

符号の説明

１０・・・センサ部、
１１・・・画像センサ、
１２・・・観測方向制御部、
２０・・・画像処理部、
２１・・・セグメント検出部、
２２・・・特徴量計算部、
２３・・・目標候補選定部、
２４・・・編隊目標検出部、
２５・・・追跡目標特定部、
２６・・・誤差検出部、
３０・・・誘導処理部、
３１・・・航法情報取得部
３２・・・誘導信号生成部、
３３・・・操舵信号生成部。

Claims (4)

1. 撮像画像から独立物体をセグメントとして検知するセグメント検知手段と、
   このセグメント検知手段により検知されたセグメントの少なくとも移動方向を特徴量として測定する特徴量測定手段と、
   この特徴量測定手段により測定された移動方向のほぼ同じ、複数のセグメントを編隊目標として検出する編隊目標検出手段と、
   この編隊目標検出手段により検出された前記複数のセグメントの１つを予め定めた追跡目標基準により特定する目標特定手段と、を備え、
   前記追跡目標基準は、前記編隊目標検出手段により検出された複数のセグメントの位置によりその１つを特定することを特徴とする目標検出装置。
2. 撮像画像から独立物体をセグメントとして検知するセグメント検知手段と、
   このセグメント検知手段により検知されたセグメントの少なくとも移動方向を特徴量として測定する特徴量測定手段と、
   この特徴量測定手段により測定された移動方向のほぼ同じ、複数のセグメントを編隊目標として検出する編隊目標検出手段と、
   この編隊目標検出手段により検出された前記複数のセグメントの１つを予め定めた追跡目標基準により特定する目標特定手段と、を備え、
   前記特徴量測定手段は、更にセグメントの移動速度の大きさを特徴量として測定し、前記編隊目標検出手段は、前記移動方向及び前記移動速度の大きさのほぼ同じ複数のセグメントを編隊目標として検出し、
   前記追跡目標基準は、前記編隊目標検出手段により検出された複数のセグメントの位置によりその１つを特定することを特徴とする目標検出装置。
3. 撮像画像から独立物体をセグメントとして検知するセグメント検知手段と、
   このセグメント検知手段により検知された複数のセグメントの少なくとも移動方向を特徴量として測定する特徴量測定手段と、
   この特徴量測定手段により測定された移動方向のほぼ同じ複数のセグメントを検出する編隊目標検出手段と、
   この編隊目標検出手段により検出された前記複数のセグメントの１つを予め定めた追跡目標基準により特定する目標特定手段と、
   この目標特定手段により特定されたセグメントに追随する追随手段と、を備え、
   前記追跡目標基準は、前記編隊目標検出手段により検出された複数のセグメントの位置によりその１つを特定することを特徴とする飛しょう体。
4. 撮像画像から独立物体をセグメントとして検知するセグメント検知手段と、
   このセグメント検知手段により検知された複数のセグメントの少なくとも移動方向を特徴量として測定する特徴量測定手段と、
   この特徴量測定手段により測定された移動方向のほぼ同じ複数のセグメントを検出する編隊目標検出手段と、
   この編隊目標検出手段により検出された前記複数のセグメントの１つを予め定めた追跡目標基準により特定する目標特定手段と、
   この目標特定手段により特定されたセグメントに追随する追随手段と、を備え、
   前記特徴量測定手段は、更にセグメントの移動速度の大きさを特徴量として測定し、前記編隊目標検出手段は、前記移動方向及び前記移動速度の大きさのほぼ同じ複数のセグメントを編隊目標として検出し、
   前記追跡目標基準は、前記編隊目標検出手段により検出された複数のセグメントの位置によりその１つを特定することを特徴とする飛しょう体。

Images