JP2004325165A

JP2004325165A - 異物探知装置および方法、並びに地雷探知装置

Info

Publication number: JP2004325165A
Application number: JP2003118105A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Tatsubo; 宏和田壷; Toshiro Nakajima; 利郎中島; Kazuo Takashima; 和夫高嶋; Hiroshi Nishizawa; 博志西沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】地中内に存在する可能性のある地雷を探知する際に、誤検出する確率を大幅に低下させることのできる地雷探知装置を提供する。
【解決手段】地中内に存在する地雷Ｍを探知する装置２は、地表面Ｇを撮像する赤外線カメラ４および可視カメラ６と、赤外線カメラ４および可視カメラ６でそれぞれ撮像した第１および第２の画像データに対し画像処理を施すための画像処理部１６とを備える。可視カメラ４と赤外線カメラ６の視野は実質的に等しく設定される。画像処理部１６は、赤外線カメラ６で撮像した第１の画像データに基づいて地雷候補を抽出し、可視カメラ４で撮像した第２の画像データに基づいて上記地雷候補を弁別する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、対象物内に存在する異物を探知する装置および方法に関する。本発明は特に、地中に埋設された地雷を探知する地雷探知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設された地雷を安全且つ効率的に除去するには、予め地雷位置を特定しなければならないが、従来、地雷を効果的に探知するための地雷探知装置が種々提案されている。例えば、特許文献１に開示された地雷探知装置では、赤外線カメラで地表に生じる温度差を表す画像データを撮像し、画像データに生じる受光輝度差のプロフィールから地雷を探知している。すなわち、この装置は、地雷とその周囲の物質とでは熱容量や熱伝導率が異なるため、下に地雷が存在すると考えられる地表面エリアと該エリア周囲のエリアとの温度差を検出することで、地雷を探知するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７４３９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、石や地表面の凹凸等によっても受光輝度差が生じるため、上記地雷探知装置では、石や凹凸等を地雷と誤検出する可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、地中などの対象物内に存在する可能性のある地雷などの異物を探知する際に、誤検出する確率を大幅に低下させることのできる異物探知装置および方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明はまた、地中内に存在する可能性のある地雷を探知する際に、誤検出する確率を大幅に低下させることのできる地雷探知装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る異物探知装置は、
対象物上および対象物内の異物を探知する装置において、
対象物表面エリアをそれぞれ所定の撮像倍率で撮像する赤外線カメラおよび可視カメラと、
赤外線カメラおよび可視カメラで撮像した第１および第２の画像データに対し、画像処理を施すための画像処理部とを備え、
可視カメラのレンズ機構の光軸と赤外線カメラのレンズ機構の光軸は、少なくとも上記対象物表面エリアの近傍領域において一致するように設定され、
画像処理部は、赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて異物候補を抽出し、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて上記異物候補を弁別することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る異物探知方法は、
対象物上および対象物内の異物を探知する方法において、
対象物表面エリアを赤外線カメラで所定の撮像倍率で撮像して第１の画像データを得るステップと、
上記所定の対象物表面エリアを可視カメラで所定の撮像倍率で撮像して第２の画像データを得るステップと、
第１および第２の画像データに対し画像処理を施す画像処理ステップとを含み、
可視カメラのレンズ機構の光軸と赤外線カメラのレンズ機構の光軸は、少なくとも上記対象物表面エリアの近傍領域において一致するように設定され、
画像処理ステップは、赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて異物候補を抽出し、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて上記異物候補を弁別することを特徴とする。
【０００９】
地表面上および地中内に存在する地雷を探知する装置において、
対象物表面エリアをそれぞれ所定の撮像倍率で撮像する赤外線カメラおよび可視カメラと、
赤外線カメラおよび可視カメラでそれぞれ撮像した第１および第２の画像データに対し画像処理を施すための画像処理部とを備え、
可視カメラのレンズ機構の光軸と赤外線カメラのレンズ機構の光軸は、少なくとも上記所定の地表面エリアの近傍領域において一致するように設定され、
画像処理部は、赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて地雷候補を抽出し、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて上記地雷候補を弁別することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本願明細書では、方向を表す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、およびこれらの用語を含む別の用語）を用いるが、説明に用いる図面中の方向を示すだけのものであって、これらの用語によって本発明が限定的に解釈されるべきでない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る異物探知装置の実施の形態１を示す。この異物探知装置２は、地中（地表面Ｇ近傍）に埋設された地雷Ｍを探知するための地雷探知装置であり、被写体である地表面Ｇを撮像する可視カメラ４および赤外線カメラ６と、カメラ４，６で撮像した画像データに対し所定の処理を行うコンピュータ８とを備える。カメラ４，６は、地表面Ｇに沿って移動可能な移動台車（図示せず）に支持されている。なお、コンピュータ８は移動台車に搭載してもよいが、安全性を考慮して、移動台車から離間した位置に配置するとともに、移動台車が遠隔操作可能であるのが好ましい。また、無人ヘリ等に搭載してもよく、移動台車に限定するものではない。
【００１２】
可視カメラ４は、可視光領域に感度波長を有する可視光用撮像素子（図示せず）と、該撮像素子に画像を結像するためのレンズ機構（図示せず）と、撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）とを有する撮像ユニット４ａを備える。但し、Ａ／Ｄ変換器はコンピュータ８側に備えてもよい。レンズ機構は、撮像倍率が可変のズームレンズ機構であって、レンズ機構の撮像倍率を変化させるためのズームアクチュエータ（図示せず）が併設されている。レンズ機構の光学軸は、可視光用撮像素子の撮像面の中心を通り且つ撮像面に垂直なＺ軸を構成している。可視カメラ４は、被写体である地表面Ｇの鉛直方向上側に配置される。なお、撮像素子は例えばＣＣＤが用いられる。
【００１３】
同様に、赤外線カメラ６は、赤外線領域に感度波長を有する赤外線用撮像素子（図示せず）と、該撮像素子に画像を結像するためのレンズ機構（図示せず）と、撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）とを有する撮像ユニット６ａを備える。但し、Ａ／Ｄ変換器はコンピュータ８側に備えてもよい。レンズ機構は、撮像倍率が可変のズームレンズ機構であって、レンズ機構の撮像倍率を変化させるためのズームアクチュエータ（図示せず）が併設されている。レンズ機構の光学軸は、赤外線用撮像素子の撮像面の中心を通り且つ撮像面に垂直な、Ｚ軸に直交するＸ軸を構成している。
【００１４】
移動台車には、Ｘ軸とＺ軸との交点でＸ軸およびＺ軸に対し４５°傾斜したハーフミラー１０が固定されており、地表面Ｇで反射してハーフミラー１０に入射した光は、一部がハーフミラー１０をＺ方向上側に向けて透過して可視カメラ４に入射し、一部がハーフミラー１０でＸ方向右側に向けて反射して赤外線カメラ６に入射するようになっている。このように、地表面Ｇとハーフミラー１０の間では、カメラ４，６の光軸がＺ軸で一致するようになっている。
【００１５】
移動台車にはまた、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）センサ（図示せず）が可視カメラ４に併設され、ＧＰＳ衛星からの信号を受けて、Ｚ軸の緯度と経度の情報（以下、座標という。）を表す信号をコンピュータ８のＣＰＵ（中央処理装置）１２に送信するようになっている。
【００１６】
コンピュータ８のＣＰＵ１２には、カメラ制御部１４、画像処理部１６、画像メモリ１８，１９、地雷位置特定回路２０、および地雷位置記憶部２２が接続されている。カメラ制御部１４は、可視カメラ４および赤外線カメラ６のズームアクチュエータを制御して、可視カメラ４と赤外線カメラ６の視野を実質的に等しくさせるためのものである。視野を実質的に同一にできるのは、ハーフミラー１０と地表面Ｇとの間において、可視カメラ４と赤外線カメラ６の光軸がＺ軸で等しいためである。
【００１７】
画像処理部１６は、各カメラ４，６で撮像されＡ／Ｄ変換されたデジタル画像を画像メモリ１８，１９から適宜読み出し、種々の画像処理を施して、これにより画像上での地雷位置を特定するためのものである。画像処理部１６で行われる画像処理として、色相・明度・彩度変換、フーリエ変換、フィルタリング、γ補正、２値化、多値化等、公知の処理方法が利用できる。画像メモリ１８，１９はそれぞれ、可視カメラ４および赤外線カメラ６からそれぞれ出力されたデジタル画像データ、および画像処理部１６で画像処理された画像データを記憶するためのものである。
【００１８】
地雷位置特定回路２０は、画像処理部１６で抽出された画像上での地雷位置と、ＧＰＳセンサから受信したＺ軸の座標にもとづいて、地雷位置記憶部２２に予め記憶させた既成の地図上に地雷位置をマッピングするものである。
【００１９】
かかる構成を備えた地雷探知装置２の探知動作を説明する。まず、地表面Ｇの探索エリアを両カメラ４，６が視野に捉えるように移動台車を移動させる。赤外線カメラ６で撮像した画像データは、画像処理部１６で画像処理され、地雷候補が抽出される。図２は、地雷候補を抽出した処理画像の一例を示す。周囲の温度とは異なる温度を有する領域として３つの領域Ｅ１〜Ｅ３が抽出されたとする。画像処理部１６は、可視カメラ４で撮像した画像データに対し、例えば明度変換と２値化処理を行う。この方法を用いると、日中または照明のもとで撮像したとして、ある地表面部分に石や木の枝などの物体が存在すると、異物自体は明るいがその周囲に影が発生していると考えられ、したがって、上記物体およびその周囲に対応する画素領域に明暗部が発生する。これに対し、ある地表面部分に上記物体が存在しなければ、該地表面部分に対応する画素領域での明度の差は小さい。そこで、領域Ｅ１に対応する画素領域で明暗が得られ、他の領域Ｅ２，Ｅ３に対応する画素領域では明部のみが得られたとすると、領域Ｅ１では地表面に何らかの物体が存在するとして地雷候補から除き、領域Ｅ２，Ｅ３を画像上での地雷位置とする。
【００２０】
その後、地雷位置特定回路２０は、画像上での地雷位置と、ＧＰＳセンサから受信したＺ軸の座標にもとづいて、画像上で、その中心に位置するＺ軸位置に対する地雷位置の相対位置を、地雷位置記憶部２２に予め記憶させた既成の地図上にマッピングする。
【００２１】
以上の動作を、他の探索エリアにも行うことで、地雷の埋設位置をマッピングする。このように、可視カメラ４（あるいは、赤外線カメラ６でもよい。）の位置情報を利用すれば、地雷の埋設位置のマッピングが行えるので、地雷を探知する毎に地雷を除去する場合に比べて、多数の探知地雷を一度に除去できるので、地雷除去作業の効率化が図れる。
【００２２】
このように、本実施形態に係る地雷探知装置２では、赤外線カメラ６で得られた画像から抽出した地雷候補を、可視カメラ４で得られた画像に基づいて弁別するため、地雷位置を誤検出する確率を大幅に低下させることができる。また、可視カメラ４の撮像画像より地表面の地雷も当然検出可能である。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本発明の第２の実施形態に係る異物探知装置である地雷探知装置を示す。以下の説明では、実施の形態１と同一または類似の構成要素は同一の符号または同一の符号に適当な添字を付して表す。本実施形態に係る地雷探知装置２ａは、実施の形態１に係る地雷探知装置２において、赤外線カメラ６’と該カメラ６’で撮像した画像データを記憶する画像メモリ１９’をさらに備えている。赤外線カメラ６，６’の感度波長帯域は異なっており（例えば一方が３〜５μｍ、他方が８〜１０μｍ）、赤外線カメラ６’の光軸であるＺ’軸はＺ軸に平行で、Ｘ軸とＺ’軸との交点でＸ軸およびＺ’軸に対し４５°傾斜したハーフミラー１０’が固定されている。地表面で反射してハーフミラー１０に入射し、その後ハーフミラー１０でＸ方向右側に反射した光は、一部がハーフミラー１０’をＺ（Ｚ’）方向上側に向けて反射して赤外線カメラ６’に入射し、一部がハーフミラー１０’を透過して赤外線カメラ６に入射する。可視カメラ４および赤外線カメラ６，６’の視野は、実質的に等しく設定されている。赤外線カメラ６’で撮像した画像データは、コンピュータ８ａの画像メモリ１９’に記憶され、可視カメラ４および赤外線カメラ６で撮像した画像データとともに、画像処理部１８により所定の画像処理が施される。
【００２４】
かかる地雷探知装置２ａでは、異なる赤外線領域に感度波長を有する一対の赤外線カメラ６，６’を用いたので、実施の形態１に比べて探知率が向上する利点がある。
【００２５】
なお、感度波長が異なる赤外線カメラは、３つ以上用いてもよい。
【００２６】
実施の形態３．
１台の赤外線カメラで地表面を撮像する場合、例えば図４に示すように傾斜した地表面Ｇの下に地雷Ｍが埋設している場合、赤外線カメラで得た分光放射輝度に基づく温度分布は、実際の地表面の温度分布とは異なっている。すなわち、地表面温度が等しくても地表面Ｇの表面状態により赤外線カメラで計測する分光放射輝度が異なる場合がある。ある物体の放射する分光放射輝度Ｌ（λ、Ｔ）は、完全放射体の分光放射輝度をＬ_０（λ、Ｔ）、放射率ε（λ、Ｔ）（λ：波長、Ｔ：物体の表面温度）とすると、
Ｌ（λ、Ｔ）＝ε（λ、Ｔ）Ｌ_０（λ、Ｔ）（Ｗ・ｓｒ^−１・ｍ^−３）（式１）
Ｌ_０（λ、Ｔ）＝Ｃ_１λ｛ｅｘｐ（Ｃ_２／λＴ）―１｝^−１・・（式２）
ここで、Ｃ_１（プランクの第１定数）＝３．７４１５×１０^−５Ｗ／ｍ^２、Ｃ_２（プランクの第２定数）＝１．４３８８×１０^−２ｍ／Ｋ
と表せる。すなわち、赤外線カメラでＬ（λ、Ｔ）を計測し、（式１，２）からＴを測定しても、放射率ε（λ、Ｔ）が物体の表面状態により変動するために、正確な物体の表面温度を求めることができない。そこで、本実施形態では、以下に示すように、地表面の真温度データを得るようにしている。
【００２７】
図５は、本発明の実施の形態３に係る異物探知装置である地雷探知装置を示す。この地雷探知装置２ｂは、実施の形態２と同様に２台の赤外線カメラ６，６’を備え、コンピュータ８ｂは、これらのカメラ６，６’でそれぞれ計測した分光放射輝度から地表面Ｇの真温度のデータを得る２色温度検出部３０をさらに備えている。
【００２８】
赤外線カメラ６の受光波長帯域内の波長をλ_１、赤外線カメラ６’の受光波長帯域内の波長をλ_２とすると、赤外線カメラ６，６’がそれぞれ計測する分光放射輝度Ｌ_１（λ_１、Ｔ）、Ｌ_２（λ_２、Ｔ）（Ｔ：地表面温度）は、（式２）から
Ｌ_１（λ_１、Ｔ）＝ε（λ_１、Ｔ）Ｌ_０（λ_１、Ｔ）・・・・・・（式３）
Ｌ_２（λ_２、Ｔ）＝ε（λ_２、Ｔ）Ｌ_０（λ_２、Ｔ）・・・・・・（式４）
と表せる。
したがって、分光放射輝度比Ｒ（Ｔ）は、（式１，３，４）から、
Ｒ（Ｔ）＝Ｌ_１（λ_１、Ｔ）／Ｌ_２（λ_２、Ｔ）＝ε_Ｒ・（λ_２／λ_１）^５・ｅｘｐ（−Ｃ_２／ΛＴ）・・・・（式５）
ここで、ε_Ｒ（放射率比）＝ε（λ_１、Ｔ）／ε（λ_２、Ｔ）、Λ＝λ_１・λ_２／（λ_２―λ_１）
と求まる。したがって、Ｒは計測値Ｌ_１，Ｌ_２から求まるから、放射率が地表面の表面状態により変動しても、放射率比ε_Ｒが一定で既知であれば、
Ｔ＝（Ｃ_２／Λ）（Ｉｎ｛ε_Ｒ・（λ_２／λ_１）^５／Ｒ｝）^−１・・・（式６）
となり、地表面の真温度を求めることができる。
【００２９】
画像処理部１６は、２色温度検出部３０で得た真温度分布を表す画像データと、可視カメラ４で撮像した画像データに対して画像処理を行い、画像上での地雷位置を抽出する。本実施形態では、地面の表面状態による放射率変動の影響を除去して得た真温度分布を表す画像データを用いて、地雷候補を抽出するための画像処理を行っているので、実施の形態１，２に比べて高精度に地雷位置を検出できる。
【００３０】
なお、異なる受光波長領域を有する撮像素子を備えた２つの赤外線カメラ６，６’の代わりに、同じ受光波長帯域の撮像素子を備えた赤外線カメラを２つ用意し、赤外線カメラの前段に赤外線領域内の異なる波長を透過する波長フィルタをそれぞれ設けてもよい。
【００３１】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る異物探知装置である地雷探知装置を示す。この地雷探知装置２ｃは、実施の形態１に係る地雷探知装置２において、カメラ４，６の視野が捉えた地表面Ｇのサイズ（以下、視野サイズという。）を高精度に計測し、これにより地雷位置のマッピングを高精度に行うものである。
【００３２】
具体的に、地雷探知装置２ｃは、可視カメラ４と地表面Ｇとの距離を測定する測距センサ３２を備える。測距センサ３２として、例えば、超音波式のセンサや反射型の光学式センサが用いられる。図の例では、測距センサ３２は、可視カメラ４と隣接して配置されているが、可視カメラ４に内蔵されていてもよい。図７（ａ）を参照して、可視カメラ４の撮像面（合焦面）４ｂと後側主点Ｐとの距離ｋ、撮像面４ｂの一辺ｍ、後側主点Ｐと地表面Ｇまでの距離をｇをとすると、視野サイズの一辺Ｌは、
Ｌ＝ｍ・ｇ／ｋ
と表される。ｋ、ｍは既知であり、測距センサ３２を用いて距離ｇを測定することで、Ｌの長さを求めることができる。
【００３３】
地雷位置特定回路２０は、測距センサ３２からの検出信号に基づいて可視カメラ４および赤外線カメラ６の視野サイズを算出する。このように撮像画像の視野サイズを求めることで、地雷位置特定回路２０は、ＧＰＳセンサから受信したＺ軸の座標と、画像処理部１６で得られた画像上での地雷位置（すなわち、画像中心に位置するＺ軸位置に対する地雷位置の画素のずれ）とから、地雷位置の座標を求めることができる。したがって、地雷位置特定装置２０は、地雷位置を、地雷位置記憶部２２に予め記憶させた既成の地図上に、より正確にマッピングできる。
【００３４】
撮像画像の視野サイズは、画像処理部１６で地雷候補を弁別する際の情報としても利用できる。例えば、地雷の種類毎に形状・サイズを登録したデータベースを予め用意しておけば、本実施形態では撮像画像での地雷候補の形状だけでなくサイズを求めることができるため、データベースに登録された地雷との同定が容易になる（例えば、地雷候補の形状がデータベースに登録された地雷の形状が類似していても、サイズが明らかに異なれば地雷候補から除去する。）。
【００３５】
なお、実施の形態１に係る地雷探知装置２は、本実施形態と異なり視野サイズを正確に求めていないが、可視カメラ４の設置高さ情報（移動台車のどの高さにあるかという情報）から視野サイズの概算値を求めることができるため、地雷位置の大まかなマッピング（ＧＰＳセンサで得た座標を中心とした範囲に地雷が存在するか否か）を行うことは可能である。
【００３６】
図７（ｂ）を参照して、上述のように、ＧＰＳセンサは可視カメラ４の光軸（光軸と地表面Ｇの交点は、可視カメラ４が傾いていない状態で、撮像画像の中心に一致する。）の座標を得るように可視カメラ４に併設されているが、地表面が傾いた位置に移動台車を固定した状態で地雷探知を行うと、カメラ４，６が傾いているため、ＧＰＳセンサにより得られる座標は、可視カメラ４の光軸の座標とも視野の中心の座標とも異なる。そこで、測距センサ３２により可視カメラ４のレンズ機構の後側主点と地表面までの光軸（Ｚ軸）に沿った長さｇ’を求めるとともに、移動台車にジャイロセンサなどの傾斜角検出手段（姿勢検出手段）を設けて、可視カメラ４の傾斜角θを求めることで、視野サイズＬ’を幾何学的に求めることができる。視野内での光軸（地表面Ｇ上の点Ｓに対応）の座標は、ＧＰＳセンサで得た座標を、傾斜角θを利用して補正することで得ることができる。
【００３７】
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５に係る異物探知装置である地雷探知装置を示す。この地雷探知装置２ｄは、実施の形態１の地雷探知装置２において、ハーフミラー１０と被写体である地表面Ｇとの間に配置した走査機構３４をさらに備えたものである。この走査機構３４は、一つまたはそれ以上のミラー（図示せず）と、これらミラーの少なくとも一つをＺ軸に直交する紙面表裏方向に伸びた軸（Ｙ軸）周りに回転駆動するアクチュエータ（図示せず）とを備える。アクチュエータは、コンピュータ８ｄのＣＰＵ１２に接続された駆動回路３６から所定の電圧が印加されると、ミラーを駆動し、これにより、可視カメラ４および赤外線カメラ６の視野を走査する。
【００３８】
さらに、ミラーの傾斜角をミラー軸に取り付けたエンコーダ（図示せず）等で検出するとともに、ミラーの反射面（複数のミラーを用いる場合は、地表面Ｇからの光を最初に反射するミラーの反射面）と地表面Ｇとのミラー反射面に垂直な軸に沿った距離を測距センサ（図示せず）で測定することで、視野のサイズおよびカメラ４，６の視野内での光軸の座標を求めることができる。
【００３９】
かかる地雷探知装置２ｄは、移動台車をある位置に固定した状態で視野を走査することで、高速で且つ広範囲にわたる地雷探索が行える利点を有する。
【００４０】
実施の形態６．
実施の形態１では、画像処理部１６は、赤外線カメラ６で撮像した１枚分の画像データに対して画像処理を施したが、本実施形態に係る異物探知装置である地雷探知装置では、画像処理部１６は、撮像時刻の異なる複数の画像データ（時系列画像データ）に対して画像処理を施す。詳しくは、図１を参照して、画像メモリ１９は、赤外線カメラ６の撮像素子から、一定間隔Ｔすなわち垂直駆動（ＶＤ）信号に同期して画像を取得する。画像処理部１６は、画像メモリ１９に記憶された時系列画像データに対し、例えば以下のような画像処理を施す。すなわち、時間間隔Ｔの整数倍（これは任意に選択できる。）の間隔で取得した時系列画像データから、撮影時刻の古い順に１枚目からＮ枚目までのＮ枚分の画像群Ａと、Ｎ＋Ｆ枚目から２Ｎ＋Ｆ枚目までのＮ枚分の画像群Ｂを選択する（Ｆは任意に選択でき、例えば１０分間隔に相当する。）。次に、画像群Ａに属するＮ枚の画像の平均加算画像Ｃと、画像群Ｂに属するＮ枚の画像の平均加算画像Ｄを取得する。最後に、画像ＣとＤの差分画像Ｅを取得する。そして、画像処理部１６は、差分画像Ｅに基づいて地雷候補を抽出し、可視カメラ４で撮像した画像データを用いて地雷候補を弁別する。
【００４１】
本実施形態では、赤外線カメラ６で撮像した画像データから温度の時間的変化に関する情報を取得している。上述のように地雷はその周囲の物質と熱容量、熱伝導率が異なるため、地雷の探知率を向上させることができる。
【００４２】
地雷とその周囲の温度変化の差を効果的に検出するために、撮像を行うのに先立って地表面を加熱したり冷却してもよい。
【００４３】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれらに限らず種々改変可能である。例えば、上記実施形態では、可視カメラ４の光軸と赤外線カメラ６の光軸を少なくとも地表面の近傍領域で重ねるとともに撮像倍率を制御することで、視野を実質的に等しくしたが、撮像倍率が予め既知であれば、地表面近傍の光軸の一部を重ねるようにすれば、一方のカメラ視野の内部に他方のカメラ視野が存在するようにしても、可視カメラ４の画素と赤外線カメラ６の画素との対応付けができるため、本発明の効果を有する。但し、地雷探知の効率化のため、視野を実質的に等しくして探査エリアをできるだけ大きくする方が好ましい。さらに、可視カメラ４の画素と赤外線カメラ６の画素との対応付けが行えるようアライメント手段を別途設けてやれば、カメラ４，６の地表面近傍の光軸が一致しなくても、カメラ４，６の視野が部分的に重なれば、本発明の効果を有する。この目的のために、探索エリアに、可視カメラ４および赤外線カメラ６の感度波長の光を出力するＬＥＤ等の発光マーカを設置する。このような発光マーカは２つ設置すれば、両カメラ４，６の画素の関連付けが行える。発光マーカを１つ設置する場合であっても、各カメラ４，６の光軸周りの回転角がわかれば、両カメラ４，６の画素の関連付けが行える。但し、上記実施の形態の構成の方が、探索エリアに発光マーカを予め設置する必要がないため、探索の効率性・安全性の点から有利である。
【００４４】
また、地表面からの光を可視カメラ４と赤外線カメラ６の撮像面に向けて分割するビームスプリッタは、ハーフミラーに限らず、例えば、各カメラ４，６の撮像面に向けて各カメラ４，６の受光帯域の波長の光を出射するよう構成したプリズムを用いてもよい。
【００４５】
本発明に係る異物探知装置は、上述のような地中に埋設された地雷を探知する場合に限らず、他の種々の分野に適用できる。例えば、欠陥検査の分野において、可視カメラおよび赤外線カメラで材料を撮像することで材料内の空洞等を発見できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、対象物内の異物を探知する際に、誤検出する確率を大幅に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異物探知装置の実施の形態１を示す図。
【図２】赤外線カメラで撮像した画像データを画像処理して得た地雷候補抽出画像の一例を示す図。
【図３】本発明に係る異物探知装置の実施の形態２を示す図。
【図４】傾斜した地表面の下に地雷が埋設している図。
【図５】本発明に係る異物探知装置の実施の形態３を示す図。
【図６】本発明に係る異物探知装置の実施の形態４を示す図。
【図７】（ａ）図７の異物検査装置において、視野が捉えた地表面のサイズを計測するために必要な物理量を説明するための図。（ｂ）図７の異物探知装置において、可視カメラが傾斜したときに、視野が捉えた地表面のサイズを計測するために必要な物理量を説明するための図。
【図８】本発明に係る異物探知装置の実施の形態５を示す図。
【符号の説明】
２：地雷探知装置（異物探知装置）
４：可視カメラ
６：赤外線カメラ
１０：ハーフミラー
Ｇ：地表面
Ｍ：地雷

Claims

対象物上および対象物内の異物を探知する装置において、
対象物表面エリアをそれぞれ所定の撮像倍率で撮像する赤外線カメラおよび可視カメラと、
赤外線カメラおよび可視カメラで撮像した第１および第２の画像データに対し、画像処理を施すための画像処理部とを備え、
可視カメラのレンズ機構の光軸と赤外線カメラのレンズ機構の光軸は、少なくとも上記対象物表面エリアの近傍領域において一致するように設定され、
画像処理部は、赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて異物候補を抽出し、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて上記異物候補を弁別することを特徴とする異物探知装置。
可視カメラと赤外線カメラの視野が実質的に等しくなるように、可視カメラおよび赤外線カメラの撮影倍率が設定されることを特徴とする請求項１の異物探知装置。
赤外線カメラは、受光波長帯域の異なる２つの赤外線カメラから構成されることを特徴とする請求項１または２の異物探知装置。
上記２つの赤外線カメラでそれぞれ撮像した第１の画像データに基づいて、上記対象物表面エリアの表面温度データを算出する２色温度検出部をさらに備え、
画像処理部は、上記表面温度データに基づいて異物候補を抽出することを特徴とする請求項３の異物探知装置。
可視カメラおよび／または赤外線カメラの視野に捉えた対象物表面部分のサイズを検出する検出手段をさらに備えた請求項１〜４のいずれかに記載の異物探知装置。
可視カメラおよび／または赤外線カメラの視野を走査する走査機構をさらに備えた請求項１〜５のいずれかに記載の異物探知装置。
第１の画像データは、赤外線カメラで撮像した時系列画像データであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の異物探知装置。
赤外線カメラまたは可視カメラの位置情報を得るための位置特定センサをさらに備えた請求項１〜７のいずれかに記載の異物探知装置。
対象物上および対象物内の異物を探知する装置において、
対象物表面エリアを撮像する赤外線カメラおよび可視カメラと、
上記対象物表面エリア上に配置され、赤外線カメラおよび可視カメラ両方で撮像可能な発光マーカと、
赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて抽出した異物候補を、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて弁別する画像処理部とを備えた異物探知装置。
対象物上および対象物内の異物を探知する方法において、
対象物表面エリアを赤外線カメラで所定の撮像倍率で撮像して第１の画像データを得るステップと、
上記所定の対象物表面エリアを可視カメラで所定の撮像倍率で撮像して第２の画像データを得るステップと、
第１および第２の画像データに対し画像処理を施す画像処理ステップとを含み、
可視カメラのレンズ機構の光軸と赤外線カメラのレンズ機構の光軸は、少なくとも上記対象物表面エリアの近傍領域において一致するように設定され、
上記画像処理ステップは、赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて異物候補を抽出し、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて上記異物候補を弁別することを特徴とする異物探知方法。
可視カメラと赤外線カメラの視野が実質的に等しくなるように、可視カメラおよび赤外線カメラの撮影倍率が設定されることを特徴とする請求項１０の異物探知方法。
地表面上および地中内に存在する地雷を探知する装置において、
対象物表面エリアをそれぞれ所定の撮像倍率で撮像する赤外線カメラおよび可視カメラと、
赤外線カメラおよび可視カメラでそれぞれ撮像した第１および第２の画像データに対し画像処理を施すための画像処理部とを備え、
可視カメラのレンズ機構の光軸と赤外線カメラのレンズ機構の光軸は、少なくとも上記所定の地表面エリアの近傍領域において一致するように設定され、
画像処理部は、赤外線カメラで撮像した第１の画像データに基づいて地雷候補を抽出し、可視カメラで撮像した第２の画像データに基づいて上記地雷候補を弁別することを特徴とする地雷探知装置。