JPH06265619A - 目標捜索探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 俯仰方向の視野角を狭く設定でき、山等の稜
線付近での探知性能が良好な目標捜索探知装置を得る。 【構成】 俯仰方向の視野角を狭く設定した撮像器６
と、この撮像器６を搭載して旋回、俯仰できるサーボ機
構２と、上記撮像器６から出力される画像データから背
景中の山等の稜線の位置を自動検出する稜線検出回路９
と、この検出された稜線の位置信号に基き上記撮像器６
の視線方向が山等の稜線に沿って走査するように上記サ
ーボ機構２を制御駆動するサーボ駆動回路１０を設け
た。 【効果】 撮像器の視線方向を山等の稜線に沿って走査
するように撮像器を搭載したサーボ機構を制御駆動でき
るように構成したので、撮像器の俯仰方向の視野角を狭
くして山等の稜線付近が監視でき、山等の稜線付近での
目標検出の高感度化が図られ良好な探知性能を得ること
ができる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、広範囲を捜索し目標
物を探知する目標捜索探知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年陸上においては山陰からポップアッ
プして攻撃する攻撃ヘリコプタが脅威となっており、こ
れらに対処するためには山の稜線付近の監視が重要にな
っている。山陰からポップアップ攻撃する敵のヘリコプ
タ等のように広範囲、瞬間暴露目標の捜索探知、検出を
行うためには、捜索速度が速く捜索範囲等運用目的に合
致する捜索、高感度、広分解能センサによる探知、複雑
背景下での目標検出等の機能を有するシステムが必要で
ある。

【０００３】従来このような要求に応えるものとして、
図６に示すようなＴＶ撮像器または赤外線撮像器等の撮
像センサを使用し、画像処理により目標の検出、追尾を
行う装置が実用化されている。図６は従来の目標捜索探
知装置の構成を示す一例であり、１は撮像器、２はこの
撮像器１を搭載して旋回、俯仰するサーボ機構、３は上
記サーボ機構２を制御駆動するサーボ駆動回路、４は上
記撮像器１より出力された画像データから目標を抽出す
る信号処理を行う目標抽出回路、５は上記画像及び抽出
した目標を表示する表示器である。

【０００４】撮像器１は図７に示すように重点的に監視
する山の稜線Ａ付近が捜索対象の水平方向の全範囲にわ
たって視野内に入るよう充分に広く設定した俯仰方向の
視野角θを有し、予め設定された旋回方向の範囲をサー
ボ機構２及びサーボ駆動回路３により走査される。上記
俯仰方向の視野角θは通常１０゜〜３０゜程度に設定さ
れている。上記撮像器１から出力された画像データは目
標抽出回路４により信号処理され、目標Ｔの位置が検出
される。また検出された目標及び画像は表示器５上に表
示される。図８に表示器５の表示画面の例を示す。図８
において、Ｂは山の画像、Ｃは背景（空）の画像、Ｄは
表示画面を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の目標捜索探知装
置は上記のように捜索対象の水平方向の全範囲にわたっ
て高低に分布する山の稜線Ａ付近が視野内に入るよう撮
像器の俯仰方向の視野角を広く設定するため、感度及び
分解能が低くなり探知距離が短くまた識別能力も劣ると
いう問題点があった。

【０００６】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、撮像器の俯仰方向の視野角を狭
く設定でき、探知性能が良好な目標捜索探知装置を得る
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による目標捜索
探知装置は、俯仰方向の視野角を狭く設定した撮像器
と、この撮像器を搭載して旋回、俯仰できるサーボ機構
と、上記撮像器の視野が背景中の山等の稜線に対して指
向するときの上記サーボ機構の旋回及び俯仰方向の角度
データを記憶する記憶回路と、この記憶回路のデータに
基き上記撮像器の視野方向が山等の稜線に沿って走査す
るように上記サーボ機構を制御駆動するサーボ駆動回路
とを設けるようにしたものである。

【０００８】また、この発明による目標捜索探知装置
は、俯仰方向の視野角を狭く設定した撮像器と、この撮
像器を搭載して旋回、俯仰できるサーボ機構と、上記撮
像器から出力される画像データから背景中の山等の稜線
の位置を自動検出する稜線検出回路と、この検出された
稜線の位置信号に基き上記撮像器の視線方向が山等の稜
線に沿って走査するように上記サーボ機構を制御駆動す
るサーボ駆動回路とを設けるようにしたものである。

【０００９】さらに、この発明による目標捜索探知装置
は、目標及び背景の画像データを出力するとともに俯仰
方向の視野角を狭く設定した第１の撮像器と、この第１
の撮像器と視線方向が一致するように設置し目標及び背
景の画像データを出力するとともに俯仰方向の視野角を
狭く設定した第２の撮像器と、上記二つの撮像器を搭載
して旋回、俯仰できるサーボ機構と、上記第２の撮像器
から出力された画像データから背景中の山等の稜線の位
置を自動検出する稜線検出回路と、この検出された稜線
の位置信号に基き上記二つの撮像器の視線方向が山等の
稜線に沿って走査するように上記サーボ機構を制御駆動
するサーボ駆動回路と、上記第１の撮像器から出力され
る画像データから目標を抽出する信号処理を行う目標抽
出回路とを設けるようにしたものである。

【００１０】

【作用】この発明における目標捜索探知装置では、撮像
器の視線方向を背景中の山等の稜線に沿って走査するよ
うにすることにより俯仰方向の視野角を狭く設定し、山
等の稜線付近での目標探知性能を良好にする。

【００１１】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明による目標捜索探知装置の一
実施例を示す構成図であり、６は狭く設定された俯仰方
向の視野角を有して目標及び背景の画像データを出力す
る撮像器、７は上記撮像器６の視線が背景中の山等の稜
線に対して指向するときのサーボ機構２の旋回及び俯仰
方向の角度データを記憶する記憶回路、８はこの記憶回
路７のデータに基き上記撮像器６の視線方向が山等の稜
線に沿って走査するように上記サーボ機構２を制御駆動
するサーボ駆動回路である。図１において図６と同一部
分又は相当部分には同一符号が付してある。

【００１２】図２に山等の稜線付近での目標捜索の様子
を示す。また図３に表示器５の表示画像の例を示す。図
２、図３において、０は画面の中心点、Ｅは撮像器の視
線である。あらかじめ撮像器６で山等の稜線Ａ付近を撮
像して捜索対象範囲を走査する。このときオペレータが
表示器５の表示画像をみて画像中の上記山等の稜線Ａを
検出してこの稜線が例えば表示器５の画面中心等の所定
の位置を通るサーボ機構２の旋回、俯仰方向の角度デー
タを測定し、このデータを記憶回路７に記憶させる。そ
の後サーボ駆動回路８は上記角度データに基きサーボ機
構２を旋回、俯仰方向に制御駆動することにより、撮像
器６の視線Ｅ方向を稜線に沿って走査する。このとき撮
像器６の俯仰方向の視野角は望遠レンズを用いて狭くす
ることにより山の稜線付近の拡大した画像を得る。望遠
鏡レンズの寸法等を考慮しても１゜〜３゜程度の視野角
は容易に実現でき、従来の１／１０にも狭くすることが
可能である。撮像器６の俯仰方向の視野角を狭くして山
の稜線付近を監視することにより、目標検出の高感度化
が図られ探知性能の改善ができる。また拡大した画像が
得られるため目標識別能力の改善も図ることができる。

【００１３】実施例２．図４はこの発明による目標捜索
探知装置の別の一実施例を示す構成図であり、６は狭く
設定された俯仰方向の視野角を有して目標及び背景の画
像データを出力する撮像器、９は撮像器６から出力され
る画像データから背景中の山等の稜線の位置を自動的に
検出する稜線検出回路、１０はこの検出された稜線の位
置信号に基き上記撮像器６の視線方向が山等の稜線に沿
って走査するように上記撮像器６を搭載したサーボ機構
２を制御駆動するサーボ駆動回路である。図４において
図６と同一部分又は相当部分には同一符号が付してあ
る。

【００１４】稜線検出回路９は撮像器６から出力される
画像データ中から山等の稜線の位置を自動的に検出し、
位置信号をサーボ駆動回路１０へ出力する。画像データ
中から山等の稜線の位置を自動的に検出する方法として
画像信号処理によるエッジ検出がある。上記画像中、山
の領域と背景の空の領域では明暗の差があり、その境界
線が山の稜線である。すなわち画像中の山の領域のエッ
ジを検出することにより稜線の位置を求めることが出来
る。画像信号処理によりエッジを検出する方法として
は、１次微分、２次微分などの差分法が代表的である。

【００１５】サーボ駆動回路１０は上記位置信号に基き
表示器５の画面内の稜線の位置が例えば画面中心等の所
定の位置を通るようにサーボ機構２を旋回、俯仰方向に
制御駆動することにより、撮像器６の視線方向を稜線に
沿って走査する。このため撮像器６の俯仰方向の視野角
を狭くして稜線付近が監視でき、目標検出の高感度化が
図られ探知性能の改善ができる。また拡大した画像が得
られるため目標識別能力の改善も図ることができる。

【００１６】実施例３．なお、上記実施例２では、稜線
検出及び目標抽出のための画像データは一つの撮像器６
から出力するようにしたものを示したが、図５に実施例
３として示すように、稜線検出及び目標抽出用にそれぞ
れ撮像器を配置するように構成してもよい。図５におい
て、１１は探知対象の目標検出に適する検出波長帯、感
度等の性能及び狭く設定された俯仰方向の視野角を有し
て目標及び背景の画像データを出力する第１の撮像器、
１２はこの第１の撮像器１１と視線方向が一致するよう
に設置し、山等の稜線の撮像に適する検出波長帯、感度
等の性能及び狭く設定された俯仰方向の視野角を有して
目標及び背景の画像データを出力する第２の撮像器であ
り、図５において図４、図６と同一部分又は相当部分に
は同一符号が付してある。

【００１７】第１の撮像器１１から出力された画像デー
タは目標抽出回路４へ入力される。目標抽出回路４は画
像信号処理により画像データから目標を抽出し、目標の
位置を検出する。一方、第２の撮像器１２から出力され
た画像データは稜線検出回路９へ入力される。稜線検出
回路９は第２の撮像器１２から出力される画像データ中
からエッジ検出処理等の画像信号処理を行い山等の稜線
の位置を自動的に検出し、位置信号をサーボ駆動回路１
０へ出力する。サーボ駆動回路１０はこの位置信号に基
き表示器５の画面内の稜線の位置が例えば画面中心等の
所定の位置を通るようにサーボ機構２を旋回、俯仰方向
に制御駆動することにより、第１の撮像器１１及び第２
の撮像器１２の視線方向を稜線に沿って走査する。この
ため上記二つの撮像器の俯仰方向の視野角を狭くして稜
線付近が監視でき、目標検出の高感度化が図られ探知性
能の改善ができる。また拡大した画像が得られるため目
標識別能力の改善も図ることができる。

【００１８】なお、昼夜を通じて監視するためには撮像
器として通常赤外線撮像器が用いられ、その検出波長帯
は大気透過率のよい３〜５μｍ帯又は８〜１２μｍ帯が
使用される。山等の稜線の赤外線撮像器による撮像特性
は、大気の放射特性、大気の透過率、山と背景の温度差
等に依存し、検出する波長帯により変化する。また上記
特性は季節によって変化するため、季節によっても見え
方が変わる。装置条件等により異なるが８〜１２μｍ帯
では夏季等にコントラストが低下することがある。

【００１９】一方３〜５μｍ帯では昼夜及び季節を通じ
て山等の稜線を比較的安定して検出できるため、稜線検
出用の上記第２の撮像器１２として３〜５μｍ帯の赤外
線撮像器が適している。一方、目標検出用の上記第１の
撮像器１１としては対象とする目標の赤外線放射特性等
に応じ、３〜５μｍ帯又は８〜１２μｍ帯の赤外線撮像
器を使用する。航空機の排気口等の高温目標や排気ガス
を対象とするときには３〜５μｍ帯の赤外線撮像器が、
ヘッドオンで到来する航空機等の低温目標を対象とする
ときには８〜１２μｍ帯の赤外線撮像器が適している。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、撮像器
の視線方向を山等の稜線に沿って走査するように撮像器
を統制したサーボ機構を制御駆動できるように構成した
ので、撮像器の俯仰方向の視野角を狭くして山等の稜線
付近が監視でき、山等の稜線付近での目標検出の高感度
化が図られ良好な探知性能を得ることができる効果があ
る。また拡大した高分解能の画像が得られるため目標識
別能力の改善も図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による目標捜索探知装置の実施例１を
示す構成図である。

【図２】この発明による目標捜索探知装置の動作を説明
する図である。

【図３】この発明による目標捜索探知装置の表示器の表
示画面を示す図である。

【図４】この発明による目標捜索探知装置の実施例２を
示す構成図である。

【図５】この発明による目標捜索探知装置の実施例３を
示す構成図である。

【図６】従来の目標捜索探知装置の一実施例を示す構成
図である。

【図７】従来の目標捜索探知装置の動作を説明する図で
ある。

【図８】従来の目標捜索探知装置の表示器の表示画面を
示す図である。

【符号の説明】

１ 撮像器 ２ サーボ機構 ３ サーボ駆動回路 ４ 目標抽出回路 ５ 表示器 ６ 撮像器 ７ 記憶回路 ８ サーボ駆動回路 ９ 稜線検出回路 １０ サーボ駆動回路 １１ 第１の撮像器 １２ 第２の撮像器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標及び背景の画像データを出力する撮
   像器と、この撮像器を搭載して旋回、俯仰できるサーボ
   機構と、上記撮像器の視線が背景中の山等の稜線に対し
   て指向するときの上記サーボ機構の旋回及び俯仰方向の
   角度データを記憶する記憶回路と、この記憶回路のデー
   タに基き上記撮像器の視線方向が山等の稜線に沿って走
   査するように上記サーボ機構を制御駆動するサーボ駆動
   回路と、上記撮像器から出力される画像データから目標
   を抽出する信号処理を行う目標抽出回路と、上記画像及
   び抽出した目標を表示する表示器とを備えたことを特徴
   とする目標捜索探知装置。
2. 【請求項２】 目標及び背景の画像データを出力する撮
   像器と、この撮像器を搭載して旋回、俯仰できるサーボ
   機構と、上記撮像器から出力される画像データから背景
   中の山等の稜線の位置を自動検出する稜線検出回路と、
   この検出された稜線の位置信号に基き上記撮像器の視線
   方向が山等の稜線に沿って走査するように上記サーボ機
   構を制御駆動するサーボ駆動回路と、上記撮像器から出
   力される画像データから目標を抽出する信号処理を行う
   目標抽出回路と、上記画像及び抽出した目標を表示する
   表示器とを備えたことを特徴とする目標捜索探知走査。
3. 【請求項３】 目標及び背景の画像データを出力する第
   １の撮像器と、この第１の撮像器と視野方向が一致する
   ように設置し目標及び背景の画像データを出力する第２
   の撮像器と、上記二つの撮像器を搭載して旋回、俯仰で
   きるサーボ機構と、上記第２の撮像器から出力された画
   像データから背景中の山等の稜線の位置を自動検出する
   稜線検出回路と、この検出された稜線の位置信号に基き
   上記二つの撮像器の視野方向が山等の稜線に沿って走査
   するように上記サーボ機構を制御駆動するサーボ駆動回
   路と、上記第１の撮像器から出力される画像データから
   目標を抽出する信号処理を行う目標抽出回路と、上記画
   像及び抽出した目標を表示する表示器とを備えたことを
   特徴とする目標捜索探知装置。
4. 【請求項４】 上記第１の撮像器を波長範囲が３〜５μ
   ｍ帯あるいは８〜１２μｍ帯の赤外線画像データを出力
   する赤外線撮像器、第２の撮像器を波長範囲が３〜５μ
   ｍ帯の赤外線画像データを出力する赤外線撮像器とした
   ことを特徴とする請求項第３項記載の目標捜索探知装
   置。