JP2000205789A - パッシブ型地上目標攻撃弾 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テレビジョンカメラの視野範囲を制御するこ
とにより、目標までの距離が最大有効射程距離の範囲内
か否かの判定を確実に行うことができるパッシブ型地上
目標攻撃弾を提供する。 【解決手段】 撮影画像を得るテレビジョンカメラ３
と、爆薬と、地形画像を記憶する地形メモリ４と、部分
地形画像と撮影画像との相関をとる相関器５と、撮影画
像相互間の移動量Ｓを求めるフレーム間移動量計算回路
６と、移動量Ｓから地上までの距離Ｒを計算する距離計
算回路７と、最大の有効射程距離Ｒ₀が設定されている
最大有効射程距離設定回路８と、最大有効射程距離Ｒ₀
と移動量Ｓから地上までの計算距離とを比較して爆薬の
起爆を指示する比較器９と、地形画像２２と最大有効射
程距離Ｒ₀に基づきテレビジョンカメラ３の視野を制御
する視野制御器１０とを備えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョンカメ
ラと爆薬とを備え、パラシュート等の空中浮遊物に吊り
下げられた状態で地上の目標を捜索し、該目標との距離
が所定値以下になったときに該目標を前記爆薬で攻撃す
る地上目標攻撃弾に関し、特に、目標の捜索に電波等を
用いることなく、予め記憶した地上画像との相関が顕著
に得られるようにテレビジョンカメラの視野範囲を制御
するパッシブ型地上目標攻撃弾に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電波等を放射せずに地上の目
標を捜索し、該目標を爆薬で攻撃するパッシブ型地上目
標攻撃弾がある。このパッシブ型地上目標攻撃弾は、ミ
サイル等により戦場の上空へ運搬された親弾から発射さ
れ、パラシュートに吊り下げられて落下しながら目標を
捜索し、目標との距離が所定以下になったときに鍛造破
片等を目標に向け発射するものである。このパッシブ型
地上目標攻撃弾では、攻撃の標的となる目標までの距離
を、テレビジョンカメラの画像上の目標の大きさ（画角
Θ）と予め知り得る目標の寸法Ｌとを用いて距離Ｒを求
める距離計算方法が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のパッシブ型地上
目標攻撃弾においては、捜索した目標が予測したとおり
の寸法Ｌの目標であれば、画角Θさえ測定すれば求める
べき距離Ｒは正確に測定することができる。しかしなが
ら、捜索した目標が予測したとおりの寸法Ｌの目標でな
かった場合、例えば、予測目標より大きい寸法Ｌ’の目
標物が、有効射程距離Ｒ₀よりさらに遠方の距離Ｒ’か
ら撮像された場合に、寸法Ｌの目標と同一の画角Θにな
ることがあり、テレビジョンカメラの画像上の画角Θよ
り求めた距離Ｒが、実際の距離Ｒ’より小さくなってし
まう場合がある。

【０００４】したがって、従来のパッシブ型地上目標攻
撃弾では、目標までの距離Ｒが有効射程距離Ｒ₀より遠
方にあるにもかかわらず、有効射程距離Ｒ₀内にあると
誤認してしまう虞がある。この結果、目標が有効射程距
離Ｒ₀外にもかかわらず、目標を検出すると直ちに起爆
し発射してしまう虞があるという問題点があり、改善が
望まれていた。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、予め記憶した地上の一定領域の画像である
地形画像との相関が顕著に得られるようにテレビジョン
カメラの視野範囲を制御することにより、目標までの距
離が最大有効射程距離の範囲内か否かの判定を確実に行
うことができるパッシブ型地上目標攻撃弾を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様なパッシブ型地上目標攻撃弾を提供
した。すなわち、請求項１記載のパッシブ型地上目標攻
撃弾は、画像を得るテレビジョンカメラと、爆薬とを備
え、空中の浮遊物に吊下した状態で垂直線を中心に旋回
することにより、前記テレビジョンカメラにより地上を
撮影して複数フレームの画像を撮影画像として時系列に
取得し、該撮影画像の処理により地上の目標を捜索し、
該目標を前記爆薬で攻撃する地上目標攻撃弾において、
予め地上の一定領域を地形画像として記憶する地形メモ
リと、該地形メモリから読み出した部分地形画像と前記
テレビジョンカメラで得られた前記撮影画像との相関を
とる相関器と、該相関器により連続する２つのフレーム
の前記撮影画像の共通の部分地形画像間で相関が得られ
たときの該撮影画像相互間の移動量を求めるフレーム間
移動量計算回路と、前記移動量から地上までの距離を計
算する距離計算回路と、前記爆薬を爆発させて前記目標
に損害を与え得る最大の有効射程距離が予め設定されて
いる最大有効射程距離設定回路と、前記最大有効射程距
離と前記移動量から地上までの計算距離とを比較し、該
計算距離の方が小さい場合に爆薬の起爆を指示する比較
器と、前記地形画像と前記最大有効射程距離に基づき前
記テレビジョンカメラの視野を制御する視野制御器とを
備えてなることを特徴としている。

【０００７】請求項２記載のパッシブ型地上目標攻撃弾
は、請求項１記載のパッシブ型地上目標攻撃弾におい
て、前記視野制御器は、前記地形メモリに取り込まれて
いる地形画像の分解距離に適合してテレビジョンカメラ
の視野範囲を制御することを特徴としている。

【０００８】請求項３記載のパッシブ型地上目標攻撃弾
は、請求項２記載のパッシブ型地上目標攻撃弾におい
て、前記制御は、テレビジョンカメラの視野角をΘ、地
形画像の分解距離をΔｒ、画素数をＮ、最大有効射程距
離をＲ₀とすると、Θ＝Δｒ×Ｎ／Ｒ₀が成り立つよう
に、テレビジョンカメラの視野範囲を制御することを特
徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のパッシブ型地上目標攻撃
弾の一実施形態について図面に基づき説明する。図１は
本発明の一実施形態のパッシブ型地上目標攻撃弾の概観
を示す斜視図である。このパッシブ型地上目標攻撃弾１
は、略円柱状の爆薬２と、目視線の方向が爆薬２の弾頭
発射方向と異なる可視画像または赤外線画像を得るテレ
ビジョンカメラ３とを備えており、パラシュートに吊り
下げられ垂直線を中心に一定の角速度ωで旋回すること
により、テレビジョンカメラ３の視野中心軸と水平面と
の交点の軌跡を外から内に向かって収束する渦巻型と
し、テレビジョンカメラ３で地上を撮影して複数フレー
ムの画像を撮影画像として時系列に取得し、これらの撮
影画像を処理することにより地上の目標を捜索し、捜索
した目標を爆薬２で攻撃する。

【００１０】図２は上記のパッシブ型地上目標攻撃弾を
示すブロック図であり、テレビジョンカメラ３と、予め
定めた分解能で撮像した地上の一定領域の画像を地形画
像として記憶しておく地形メモリ４と、地形メモリ４か
ら読み出した地形画像の一部分である部分地形画像とテ
レビジョンカメラ３で得られた撮影画像との相関をとる
相関器５と、相関器５により連続する２つのフレームの
撮影画像に関し共通の部分地形画像との間で相関が得ら
れたときの２つのフレームの撮影画像相互の間の移動量
を求めるフレーム間移動量計算回路６と、前記移動量か
ら地上までの距離を計算する距離計算回路７と、爆薬２
を爆発させて目標に損害を与え得る最大の有効射程距離
が予め設定されている最大有効射程距離設定回路８と、
爆薬２を爆発させて目標に損害を与え得る最大有効射程
距離Ｒ₀と距離計算回路７で計算された計算距離Ｒとを
比較し、計算距離Ｒが最大有効射程距離Ｒ₀以下になっ
たとき爆薬２の起爆を可とする信号を発生する比較器９
と、地形画像の分解能と最大有効射程距離Ｒ₀に基づき
前記テレビジョンカメラ３の画角（視野）を制御するカ
メラ視野制御器１０とにより構成されている。

【００１１】このパッシブ型地上目標攻撃弾では、地形
メモリ４はテレビジョンカメラ３で捜索する可能性のあ
る一定の領域に関する地上の地形画像を予め記憶してい
る。相関器５では、テレビジョンカメラ３で地上を撮影
して得た撮影画像２１と、地形メモリ４から読み出した
地形画像２２との相関をとる。図３は、地形メモリ４に
記憶されている地形画像２２を示す模式図であり、図に
おいて、Δｒは１画素に対応する距離であり、地上にお
いて縦横の各距離がΔｒである区画に対応する画像領域
が１画素をなしている。各画素に関しては、輝度が１、
０．５、１等の値で記録されている。

【００１２】この地形メモリ４に記憶されている画像の
各画素に対応する地上の分解距離Δｒは、 Δｒ＝距離Ｒ×テレビジョンカメラ瞬時画角ΔΘ で求められる。一方、テレビジョンカメラ瞬時画角ΔΘ
は、 ΔΘ＝テレビジョンカメラ視野角Θ／画素数Ｎ で表される。

【００１３】ここで、テレビジョンカメラ３の撮影画像
と地形メモリ４との相関をとる上で、地形メモリ４に取
り込まれている画像の分解距離Δｒに適合して視野を制
御することにより最大有効射程距離Ｒ0における相関を
最も強くとることができる。すなわち、最大有効射程距
離Ｒ0における分解距離Δｒに対し テレビジョンカメラ視野角Θ＝Δｒ×Ｎ／Ｒ0 となるように、テレビジョンカメラ３の視野を制御する
ことにより、相関関係を顕著に検出することができる。

【００１４】以下、相関値を検出する方法について、図
４に基づき説明する。まず、相関器５は、図４（ａ）に
示すように、地形メモリ４に記憶されている地形画像２
２の中からあらかじめ定めた地域の画像（以下、テンプ
レート画像と称する）３１を切り出す。このテンプレー
ト画像３１は、図４（ｂ）に示すように、その画像サイ
ズを縦Ｊ、横Ｉの画素とする。次いで、この相関器５で
は、切り出したテンプレート画像３１とテレビジョンカ
メラ３で撮影した画像２１とを重ね合わせ、両画像間の
各画素毎の差分値の合計を相関値Ｃ_k,lとして求める。

【００１５】テンプレート画像３１のデータ（各画素の
輝度）をＰ_i,j（１≦ｉ≦Ｉ、１≦ｊ≦Ｊ）、テレビジ
ョンカメラ３の出力の撮像画像２１のデータをＤ
_k,l（１≦ｋ≦Ｋ、１≦ｌ≦Ｌ）とすると、各画素毎の
差分値の合計、すなわち相関値Ｃ_{k, l}は、

【数１】 で求めることができる。

【００１６】相関値Ｃ_k,lが最小のときにテンプレート
画像３１と撮像画像２１とが最も相関が強くとれたと判
断することができる。ここでは、図４（ｃ）に示すよう
に、テンプレート画像３１の中心位置と一致するＮ−１
フレームの撮像画像２１の位置を便宜上相関点Ｃと呼ぶ
ことにする。相関器５はこの相関点Ｃの位置を出力す
る。

【００１７】いま、Ｎ−１フレームの撮影画像２１とテ
ンプレート画像３１との相関計算を行い、相関点Ｃが撮
影画像２１の中心Ｃｅから左へｎ_N-1画素の位置にあ
り、Ｎフレームの撮影画像２１とテンプレート画像３１
との相関計算を行ったときには、図４（ｄ）に示すよう
に、相関点Ｃが撮影画像２１の中心Ｃｅから右へｎ_N画
素の位置にあったとすると、Ｎ−１フレームとＮフレー
ムとの間での相関点Ｃの位置変位は、ｎ_N-1＋ｎ_N画素と
なる。

【００１８】したがって、Ｎ−１フレームとＮフレーム
との間に、テレビジョンカメラ３は地表面上では（ｎ
_N-1＋ｎ_N）・Δｒの距離を走査したことが判る。すなわ
ち、１フレーム間の走査によって地表上をテレビジョン
カメラ３の視野範囲が移動した距離は（ｎ_N-1＋ｎ_N）・
Δｒで求めることができる。なお、この視野範囲が移動
した距離（ｎ_N-1＋ｎ_N）・Δｒをフレーム間移動量Ｓと
呼ぶことにする。

【００１９】このフレーム間移動量Ｓは、フレーム間移
動量計算回路６において、相関器５から出力される相関
点Ｃを用いて求められる。ここで、このパッシブ型地上
目標攻撃弾１は、図５に示すように、そのテレビジョン
カメラ３の視野範囲４１の走査軌跡４２が、ほぼ一定の
角速度ωで回転しながら、目標４３に向かって空からゆ
っくり降下する。この場合の、Ｎ−１フレームとＮフレ
ームとの間（すなわち１フレーム周期であり、ここでは
１／３０秒である）に撮影画像２１が移動した距離は角
度で表すとω／３０となる。

【００２０】フレーム間移動量計算回路６で計算したフ
レーム間移動量Ｓは、ｎ_N-1＋ｎ_N＝Ｍとすると、Ｓ＝Ｍ
Δｒと表すことができる。距離計算回路７では、フレー
ム間移動量計算回路６で求められたフレーム間移動量Ｓ
（＝ＭΔｒ）を用いて、地上までの距離Ｒを次式で求め
る。 Ｒ＝ＭΔｒ／（ω／３０）＝３０・ＭΔｒ／ω 最大有効射程設定回路８には、パッシブ型地上目標攻撃
弾１に搭載されている爆薬２を爆発させて地上の目標４
３に損害を与え得る最大の有効射程距離Ｒ₀が予め設定
されている。

【００２１】比較器９では、距離計算回路７から距離Ｒ
を受け取ると、最大有効射程距離Ｒ ₀と比較して、 Ｒ＞Ｒ₀であれば有効射程外 Ｒ≦Ｒ₀であれば有効射程内 と判定し、判定信号２３を弾頭の点火トリガ回路に出力
する。

【００２２】なお、地形メモリ４に記憶させる地形画像
２２は予め撮像し取得しておく。この地形画像２２にお
いては、１画素に対応する区画の距離Δｒは、撮像時の
分解能に応じて定められ、分解能が複数であるときに
は、各分解能毎に異なる値のΔｒが地形メモリ４に記憶
されている。このΔｒは、カメラ視野制御器１０に読み
出される。

【００２３】本実施形態のパッシブ型地上目標攻撃弾に
よれば、テレビジョンカメラ３で撮像した画像と、予め
記憶した地上画像と相関をとり、最も強く相関を与える
画像よりフレーム間の相関点Ｃの位置変位量ｎを求め、
この位置変位量ｎよりフレーム間移動量Ｓを検出し、こ
れに対応する地上移動距離ＭΔｒから目標４３までの距
離Ｒを求める上で、地形メモリ４の分解距離に対応して
カメラ視野を制御するので、相関関係を顕著に検出する
ことができ、距離Ｒが最大有効射程距離Ｒ₀内か外かの
判定を確実に行うことができ、従来問題とされた有効射
程外にもかかわらず有効射程内に達したと誤って判断す
るのを防止することができる。

【００２４】以上、本発明のパッシブ型地上目標攻撃弾
の一実施形態について図面に基づき説明してきたが、具
体的な構成は本実施形態に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能であ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、予
め地上の一定領域を地形画像として記憶する地形メモリ
と、該地形メモリから読み出した部分地形画像と前記テ
レビジョンカメラで得られた前記撮影画像との相関をと
る相関器と、該相関器により連続する２つのフレームの
前記撮影画像の共通の部分地形画像間で相関が得られた
ときの該撮影画像相互間の移動量を求めるフレーム間移
動量計算回路と、前記移動量から地上までの距離を計算
する距離計算回路と、前記爆薬を爆発させて前記目標に
損害を与え得る最大の有効射程距離が予め設定されてい
る最大有効射程距離設定回路と、前記最大有効射程距離
と前記移動量から地上までの計算距離とを比較し、該計
算距離の方が小さい場合に爆薬の起爆を指示する比較器
と、前記地形画像と前記最大有効射程距離に基づき前記
テレビジョンカメラの視野を制御する視野制御器とを備
えたので、予め記憶した地上の一定領域の画像である地
形画像との相関が顕著に得られるようにテレビジョンカ
メラの視野範囲を制御することにより、目標までの距離
が最大有効射程距離の範囲内か否かの判定を確実に行う
ことができ、従来問題とされた有効射程外にもかかわら
ず有効射程内に達したと誤って判断するのを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のパッシブ型地上目標攻
撃弾の概観を示す斜視図である。

【図２】 本発明の一実施形態のパッシブ型地上目標攻
撃弾を示すブロック図である。

【図３】 本発明の一実施形態のパッシブ型地上目標攻
撃弾の地形メモリに記憶されている地形画像を示す模式
図である。

【図４】 本発明の一実施形態のパッシブ型地上目標攻
撃弾の相関値を検出する方法を示す過程図である。

【図５】 本発明の一実施形態のパッシブ型地上目標攻
撃弾の動作を示す模式図である。

【符号の説明】

１ パッシブ型地上目標攻撃弾 ２ 爆薬 ３ テレビジョンカメラ ４ 地形メモリ ５ 相関器 ６ フレーム間移動量計算回路 ７ 距離計算回路 ８ 最大有効射程距離設定回路 ９ 比較器 １０ カメラ視野制御器 ２１ 撮影画像 ２２ 地形画像 ２３ 判定信号 ３１ テンプレート画像 ４１ 視野範囲 ４２ 走査軌跡 ４３ 目標 Ｃ 相関点 Ｃｅ 中心 Ｓ フレーム間移動量 Ｒ 地上までの距離

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を得るテレビジョンカメラと、爆薬
   とを備え、空中の浮遊物に吊下した状態で垂直線を中心
   に旋回することにより、前記テレビジョンカメラにより
   地上を撮影して複数フレームの画像を撮影画像として時
   系列に取得し、該撮影画像の処理により地上の目標を捜
   索し、該目標を前記爆薬で攻撃する地上目標攻撃弾にお
   いて、 予め地上の一定領域を地形画像として記憶する地形メモ
   リと、該地形メモリから読み出した部分地形画像と前記
   テレビジョンカメラで得られた前記撮影画像との相関を
   とる相関器と、該相関器により連続する２つのフレーム
   の前記撮影画像の共通の部分地形画像間で相関が得られ
   たときの該撮影画像相互間の移動量を求めるフレーム間
   移動量計算回路と、前記移動量から地上までの距離を計
   算する距離計算回路と、前記爆薬を爆発させて前記目標
   に損害を与え得る最大の有効射程距離が予め設定されて
   いる最大有効射程距離設定回路と、前記最大有効射程距
   離と前記移動量から地上までの計算距離とを比較し、該
   計算距離の方が小さい場合に爆薬の起爆を指示する比較
   器と、前記地形画像と前記最大有効射程距離に基づき前
   記テレビジョンカメラの視野を制御する視野制御器とを
   備えてなることを特徴とするパッシブ型地上目標攻撃
   弾。
2. 【請求項２】 前記視野制御器は、前記地形メモリに取
   り込まれている地形画像の分解距離に適合してテレビジ
   ョンカメラの視野範囲を制御することを特徴とする請求
   項１記載のパッシブ型地上目標攻撃弾。
3. 【請求項３】 前記制御は、テレビジョンカメラの視野
   角をΘ、地形画像の分解距離をΔｒ、画素数をＮ、最大
   有効射程距離をＲ₀とすると、 Θ＝Δｒ×Ｎ／Ｒ₀ が成り立つように、テレビジョンカメラの視野範囲を制
   御することを特徴とする請求項２記載のパッシブ型地上
   目標攻撃弾。