JPS5819572A - 自動捜索画像追尾装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は目標物体を自動的に追尾する捜索画像追尾装
置の改良に関するものである。

この種の自動追尾装置社、目標をセンサーで撮像し、そ
のビデオ信号から目標信号を抽出し。

テレビ画面内の基準位置に対する目標位置偏移を判定し
て、その偏移を打ち消すようにセンサーを機械的に駆動
することＫよって自動追尾を可能にするよう構成される
。　。

第１図はこの種装置の従来例を示すもので。

図中（１）は撮像装置、（２）は目標信号を抽出する目
標抽出回路、（３１ａ目標抽出回路ｅ）で抽出された目
標信号の画面自位置を測定し１画面内基準点からの偏移
信号を発生する目標位置検出回路。

（４）は処理領域設定回路、（ｎ社処理領域設定回路（
４）からのゲート表示信号と撮像装置（１）からの画像
を混合する２キサ−回路ｅ（ａ）１１目標等を画健とし
て見るための受像器、（ηは目標を撮像装置の視野に入
れるための初期架台駆動信号発生部。

（８）は目標を捜索している時と追尾している時で架台
駆動信号源を切換えるための架台駆動信号切換回路、（
９）は操作員が受像器（６）を見ながら画像の状況によ
シ指令等を出す操作盤、α・は架台駆動信号切換回路（
８）で選択された信号によって撮像装置（１）の方向を
変える架台である。

このような構成において撮像器０）で撮像された目標を
含む画像信号は、目標抽出回路に与えられる。

そして目標位置検出回路は１画像信号の中から、目標抽
出回路（４）で指定された部分のビデオ信号レベルを目
標としてとらえ、その周囲の背景のビデオ信号レベルと
の差（コントラスト）を利用して目標信号のみを抽出す
る。

さらに目標位置検出回路（３）は、目標信号の画面的座
標位置があらかじめ定めた基準点、たとえば画面の中心
からどのくらい偏位しているかを測定し、その偏位出力
が架台駆動信号切換回路（８）を経由して架台軸に与え
られる。

架台ａ・は可動軸を有しており、その軸に撮像装置（１
）を機械的に接続しておけば、架台ａ櫓の作用によって
撮像装置（１）の向きを変えることができる。

すなわち撮像装置（１）、目標抽出回路（２）９位置検
出１回路（３）、架台（１（Ｉでフィードバックループ
を構成しているｏ−６シたがって目標が移動すれば。

それに追従して撮像装置（１）が向きを変え、受像器（
６）上では常に目標が画面内の基準位置にとどまって観
測されるよう自動追尾が行われる。また、受像器（６）
上では、撮像装置（１）からの画像と処理領域設定回路
（４）からの処理領域を表示するマーカ信号をミキサー
回路（団で混合したものが観測される。

なお第１図では、１つのループしか示していないが、実
際には撮像装置（ｌ）、を水平及び垂直のあらゆる方向
に向けるためには、２つの駆動軸が必要で、ループも二
つとなる。

以上で述べたこと紘目標が撮像装置の視野の中に入った
後の追尾装置についてであシ、捜索時に目標を撮像装置
（１）の視野内に入れるためには初期架台駆動信号発生
部（７）からの信号を架台駆動信号切換回路（８）で選
択し、架台ａ時を駆動し捜索中に操作員が受像器（６）
を監視していて画面内に目標が入ってくると操作員が操
作盤（９）より処理領域設定回路（４）へ信号を送シ、
目標を処理領域内に入れる０位置検出回路（３）で偏位
出力が算出力可能になったを確認して操作盤（９）よシ
架台駆動信号切換回路（８）へ、架台（ＩＩの駆動信号
として位置検出回路（３）からの偏位出力を選択するた
めの指令信号を送る。

以上のように捜索機能から追尾機能へと移管していくが
、初期架台駆動信号発生部としては。

ジョイスティック又はトラックボール等を操作員が操作
することによるもの、光学照準機に連動したもの、レー
ダの捜索装置に連動したもの等がある。

ところで、レーダ等の捜索装置が使用不可能で、光学装
置のみで捜索機能から追尾機能まで一貫して行う場合に
は１両機能の間に人間が介在するために時間がかかった
シ、捜索機能としても全方向を監視することは困難であ
った０又、捜索時は目標までの距離が遠いため、撮像さ
れる目標は画面内で線点状であり、背景とのコントラス
トがとれずパッシブな撮像装置ではｉ比が悪く目標検出
が困難であった。捜索装置のセンサーとして、パッシブ
な撮像装置を用いると目標や障害物までの距離に無関係
に視野内にあるものが画面に映るので、近距離に在るも
のが画面上大きく映ったシコントラストが大きくなりた
りする欠点があうた。

この発明は上記従来の一困難や欠点を改善するために架
台を回転させながらテレビの垂直同期信に同期してレー
ザーを発射し１反射して来る画像のうち時間的にゲート
をかけて撮像装置へ取シ込み、その取り込まれた画像を
テレビ走査で読み出し、信号処理を行う為の捜索信号処
理部を付加した０ 以下図面に従りてこの発明の特徴とする自動捜索を説明
する０ 第２図は目標に向けて発射されたレーザゼームを横から
見た図であり、ａｌはこの自動捜索画像追尾装置を搭載
した艦船、ａりは海面、ａｌａ！航ミサイル等の目標、
ａ◆は雲、煙幕、レーダ探知妨害用金属片等の外乱、Ｌ
！はレーザビーム。

ｔｅａ撮像装置に設定する時間ゲートに対応した距離ゲ
ートである。

この装置を搭載した艦船ａ力は従来の電波レーダーで探
知されないように海面（１つから数メートルの高さで飛
んで来る巡航ミサイル等の目標Ｉへ向けてレーザーを発
射すると外乱ａ◆を通過して目標■からの反射波がレー
ザービーム（２）と同一の視野を持つ撮像装置によシ撮
像される。

パッシブな撮像装置では目標−の前方にある外乱ａ◆が
画面全体を包んだシ、海面輪が入って来たシするため、
目標検出が困難である。

レーザーを発射後１時間後の前後２Ｔ（１時間の間だゆ
撮像装置で画像を取）込んで画面の輝度方向に自動利得
制御を行う件９画面の中には外乱ＯＩＪも海面ａコも入
らないばかシか、均一背景中に高い／ＮＮ持持た目標ｎ
が撮像されることになる。まお、Ｔ及び′ｒｏと距離ゲ
ートａｅ中のＬ及びＬＯの関係は（１）　−’　（３）
式で与えられる。

”　＝　２　　／ｃ　　−−−−−−−−−一−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−（１）Ｔｏ　−
／ｃ−−−−−−−−−−−−−−−−−一…−−−−
−−−用…−（２）２ＩＪｏ　＝　Ｖ　−Ｎ　−Ｔｏ　
−−−−−−−−、−−−−−−−−−−−−−−−−
４３）ここでＣは光の速一度、Ｖは目標の速度、Ｔａは
捜索領域を捜索する周期、Ｎは捜索信号処理部が目標を
認識するのに要する捜索回数である。

第３図社目標に向けて発射されたレーザビームを上から
見た図であ！）、ａＬａｌａ第２図と同一であシ、ａη
は時間Ｔ１に発射されたレーザビーム１．鱈は時間Ｔ２
に発射されたレーザビーム２．鱈紘時間Ｔ３に発射され
たレーザビーム３、（至）は撮像ゲートである。艦船ａ
力から時間Ｔ１に発射されたレーザビーム１ａ１の内に
社目標が存在しない為、目標、は、撮像されないが１次
の時間Ｔ２（おいて水平方向に架台が移動して発射され
たレーザビーム舖の内には目標−が存在するため撮像装
置により画像として捕えられる。

次の時間Ｔ３で発射されたレーザビームα唾でれレーザ
ビーム１ａηの場合と同様である。

第２図の距離グー）　（１１１の撮像装置に画像が取り
込まる距離２Ｌｏに相当する上から見た区間が撮像ゲー
ト（至）である０なか、第３図ではレーザビームＳ　ａ
Ｓは同様な繰シ返しで水平方向に全周に発射され、各々
隣シ合りたレーザビー五間隔は接しているか、任意の時
間内でどの水平方向の角度も同一確率でレーザが発射さ
れるべきである。

以上の説明から判るように捜索時には、撮像装置の視野
による高さの内半径Ｌ−ＩＪｏと外半径Ｌ＋″ＬＯで囲
まれた円柱の監視空間が出来る０この監視空間以外の外
乱には悪影譬を及ぼされないというアクティブ捜索装置
が実現する０第４図はこの発明の一実施例を示すもので
。

図にオイテ（１）−’（４）　、　（７）　、　（８）
　、　Ｈは従来のものと同一であり、（財）は捜索処理
部、（２）は目標移管判断回路、ａｌはレーザタイミン
グ部、（財）はレーザ発射部である０ このような構成において、垂直方向の位置を指定された
固定座標で、水平方向を全周上で移動させたり、水平方
向内の一定角度内を移動するための架台駆動信号を、捜
索架台信号発生部（７）で発生して架台部を駆動して、
架台−に機械的に連動した撮像装置（１）及びレーザ発
射部（２）を移動させる。

一定速度で回転する撮像装置からの画像を受けて、捜索
信号処理部・９は目標を発見するとその旨を目標移管判
断回路（２）へ知らせると共に。

目標の位置を算出して、初期架台駆動信号発生部（ηへ
位置情報を送シ、撮像装置（１）ｔ”得られる画面の中
心に目標が入るように架台ａ・を駆動する。処理領域設
定回路（菊で作成される処理領域の位置を予め画面の中
心に設定しておけば、撮像装置（１）で撮像された目Ｓ
ｔａ処理領域内に入る０目標抽出回路（２）で目標が抽
出されると、追尾可能なことを目標移管判断回路（２）
へ送ると共に。

抽出された目標は目標位置検出回路り３）によりて目標
の画面中心からの偏位が計算され処理領域設定回路へ送
られ、架台駆動信号切換回路（８）へも同時に送られる
。

目標移管判断回路（至）は捜索処理部酌からの目標発見
した旨の信号と、目標抽出回路（２）からの目標抽出可
能であるという旨の信号を受けて。

架台信号切換回路体）へ架台駆動信号として位置検出回
路（３）で算出された偏位信号を選択するように指令を
送る。なお、レーザタイミング部（２）においてテレビ
の垂直の同期信号に同期してレーザ発射指令をレーザ送
受信部（２）へ送ると共Ｋ。

前記（１）式とけ）式で算出し九Ｔと’ｒｏのタイミン
グで、レーザ発射後↑を中心とする前後の２Ｌ。

間の間だ叶撮像装置（１）にゲートをかけることにより
画像として職シ込む距離方向の制限をっける〇 以上のようにアクティブな捜索機能から追尾機能へと自
動的に機能の移管が可能である。

従ってこの実施例によれば、従来の装置で紘。

捜索機能が全方向を網羅することが困難であったシ、パ
ックプな撮像装置で＃ｉ目標が点状のため検出困難であ
ったり、パッシブな撮像装置で社距離ゲートがか叶れな
馳ために外乱が混在して目標を検出することが不可能に
なるという欠点がありたが、架台を回転させ表からテレ
ビの垂直同期信号に同期してレーザを発射して反射して
来る画像のうち時間的にゲートをかけて撮像装置へ取り
込み、その取シ込まれ九画儂をテレビ走査で読み出した
画像について信号処理を行う捜索信号処理部を付加する
ことＫよシ、パッシブな撮像装置では困難でありた外乱
が混入条る８／Ｎ比の小さい点状の目標についても捜索
し自動的に追尾機能へと目標移管可能な自動捜索画像追
尾装置が実現できる。

以上説明したように、全方向を光学的に捜索し目標の発
見から追尾へ自動的に移管可能となったので、光学装置
だ社で火器管制装置等として実使用可能な自動捜索画像
追尾装置を得ることができる。

なお上記説明中光学ということばを使用しているが、赤
外、紫外勢の可視光以外も含んだ意味である。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像目標追尾に用いられる従来の装置の図、第
２図は目標に向叶て発射されたレーザビームを横から見
た図、第３図社目標に向けて発射されたレーザビームを
上から見た図、第４図はこの発明の一実施例を示す図で
あり、（ｌ）は撮像装置、（２）は目標抽出回路、（３
）は位置検出回路、（４）は処理領域設定回路、（団は
ミキサー回路、（６）は受偉器、ｍｔｉ初期架台駆動信
号発生部。 （８）社架台駆動信号切換回路、（９）は操作盤、拳鴫
は架台、　（１１）は艦船、（２）は海面、ａＳａ目標
、・４拡外乱、ｍｓはレーザビーム、ｆｌｌｉは距離ゲ
ート、α１はレーザビーム１．舖はレーザビーム２．儂
鴫はレーザビームｓ、ａｎは撮儂ゲート、（財）は捜索
処理部、＠は目標移管判断回路、（２）祉し−ザタイ之
ング部、ＣＩ４はレーザ尭射部である０なお図中同一あ
るいは相当部分には同一符号を付して示しである０ 代理人　葛　野　信　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 目標物体を撮像するセンサーと、このセンサーから得ら
   れるビデオ信号から目標信号を抽出する目標抽出器と、
   目標に対するセンサーの指向方向のずれを画面白基準位
   置からの偏位として出力する目標位置検出器と、その出
   方を受けて上記センサーの指向する方向を変える駆動機
   構とから成る画像目標追尾装置において、追尾信号処理
   を行うための撮像装置の視野の中に目標を自動的に入れ
   るため１点状の目標の８７．比を高めるため、および、
   外乱を除去するために。 捜索処理部、目標移管判断回路、レーザタイ電ング部、
   およびレーザ発射部からなる等量を付加して外乱に混在
   して検出困難な点目標についても自動的に追尾信号処理
   へ移管可能としたことを特徴とする自動捜索画像追尾装
   置◇