JP2005337809A

JP2005337809A - 赤外線画像識別装置

Info

Publication number: JP2005337809A
Application number: JP2004154933A
Authority: JP
Inventors: Toru Iida; 徹飯田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】目標から放射される赤外線から複数の所定の波長帯光を抽出するための比較的簡単な構成を提供する。
【解決手段】ＩＲドーム１及び集光するレンズ２を透過した赤外線は、ハーフミラー３で分割され、透過光は予め設定した第１波長帯を透過する赤外線フィルタ４により第１波長帯成分を２次元アレイの検知器６に集光する。一方、ハーフミラー３で反射した光は第１波長帯とは異なる第２波長帯を透過する赤外線フィルタ５により第２波長帯成分を２次元アレイの検知器７に集光する。２次元アレイの検知器６、７で検知された第１、第２の波長帯成分は、それぞれ照度変換器８、９に入力され、アレイ素子毎の照度信号に変換され、温度計算器１０で、アレイ素子毎に照度比が計算されて温度が算出される。目標候補算出器１１は、算出された温度が所定の温度範囲となる領域を真の目標候補として抽出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線画像識別装置に関し、特におとりとなるフレアデコイを射出できる航空機等を追尾する飛翔体に搭載される赤外線追尾装置に適用可能な技術に関する。

従来、航空機等の目標から発生する赤外線を受光して、該目標を追尾している状態で、追尾中の目標から追尾妨害等を受けた場合にも、継続して所望の目標を追尾できるようにする技術が特許文献１、２等に記載されている。

特許文献１に記載の技術では、画像追尾中の目標から過大光照射などの追尾妨害がなされた場合に、画面全体が飽和して目標を見失うという問題を解消するために、例えば分光フィルタと複数のバンドパスフィルタを用意して過大光の波長特性を検出し、過大光抑圧に使用するフィルタを選択することにより過大光の入射を抑圧または調節して過大光像を絞り込み、追尾の継続を可能にしている。

特許文献２に記載の技術では、複数目標に対する複数の異なる波長帯の赤外線画像信号を出力する赤外線撮像部と、該赤外線撮像部から出力される複数の異なる波長帯の赤外線画像信号の照度を計算する照度計算手段と、前記複数の異なる波長帯の赤外線画像信号の照度比率を計算する照度比率計算手段と、前記赤外線画像信号の照度比から複数目標を分離し、追尾すべき目標を特定する手段とを備え、追尾の継続を可能にしている。

特開平１１−２９５４０８号公報特開２００１−４１６９０号公報

特許文献１に記載の赤外線画像誘導装置では、目標に追尾した後ではフレアデコイに欺瞞されることなく目標に追尾することが可能であるが、目標、特に航空機に追尾する前に目標からフレアデコイ（おとり）を射出されると温度の高い（エネルギの強い）フレアデコイに追尾してしまい、真の目標を追尾することができないという問題がある。

一方、特許文献２に記載の赤外線画像誘導装置の場合には、複数目標から放射される赤外線から複数の異なる波長帯の赤外線画像信号の照度を計算し、目標毎の照度比率により複数の目標を識別しているので所望の目標を識別することが可能であるが、特許文献２には、目標から放射される赤外線から複数の異なる波長帯の赤外線を抽出するための具体的構成については記載されていない。

本発明の目的は、複数目標から放射される赤外線から複数の異なる波長帯の赤外線画像信号の照度を計算し、目標毎の照度比率により複数の目標を識別する方式において、目標から放射される赤外線から複数の所定の波長帯光を抽出するための比較的簡単な構成を提供することにある。

本発明の赤外線画像識別装置は、目標から放出される赤外線を透過するＩＲドームと、該ＩＲドームを透過した光を集光するレンズと、該集光中の光を２方向に分けるハーフミラーと、該２方向に分けられた光の一方が入射されて該入射された光から所定の第１の波長帯成分を透過させる第１の赤外線フィルタと、前記２方向に分けられた光の他方が入射されて該入射された光から前記第１の波長帯とは異なる所定の第２の波長帯成分を透過させる第２の赤外線フィルタと、前記第１の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第１波長帯検知器と、前記第２の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第２波長帯検知器と、前記第１及び第２の波長帯検知器で検知された信号からアレイ素子毎の照度を出力する第１及び第２の照度変換器と、前記第１及び第２の照度変換器から出力される照度の比をアレイ素子毎に求めて、アレイ素子ごとの温度を計算する温度計算器と、該温度計算器で求められた温度が所定の温度範囲となっている領域を真の目標候補として抽出する目標候補算出器とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の赤外線画像識別装置は、目標から放出される赤外線を透過するＩＲドームと、該ＩＲドームを透過した光を集光するカセグレン方式の第１反射鏡と、該第１反射鏡で反射された集光中の光の半分を透過するとともに半分を反射することによりカセグレン方式の第２反射鏡機能を備えたハーフミラーと、該ハーフミラーを透過した光が入射され、該入射された光から所定の第１の波長帯成分を透過させる第１の赤外線フィルタと、前記ハーフミラーで反射された光が入射され、該入射された光から前記第１の波長帯とは異なる所定の第２の波長帯成分を透過させる第２の赤外線フィルタと、前記第１の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第１波長帯検知器と、前記第２の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第２波長帯検知器と、前記第１及び第２の波長帯検知器で検知された信号からアレイ素子毎の照度を出力する第１及び第２の照度変換器と、前記第１及び第２の照度変換器から出力される照度の比をアレイ素子毎に求めて、アレイ素子ごとの温度を計算する温度計算器と、該温度計算器で求められた温度が所定の温度範囲となっている領域を真の目標候補として抽出する目標候補算出器とを備えていることを特徴とする。

本発明の赤外線画像識別装置では、フレアデコイと真の目標の温度が相違するという特徴に着目し、目標候補の発する赤外線を２方向に分けるハーフミラーを搭載し、２つの光路に対して異なる波長帯を通過させるフィルタを通過した成分を２次元アレイの検知器で光電変換し、２次元アレイ素子毎に異なる波長帯の照度比率を計測して視野内にある目標候補の温度を素子毎に算出し、算出された温度が所定の温度範囲となる領域を真の目標候補として識別する。

本発明によれば、目標から放射される赤外線から複数の所定の波長帯光を抽出する手段を、比較的簡単な構成で実現できるので、特に、航空機等を追尾する飛翔体に搭載される赤外線追尾装置に適用するのに好適である。

図１は、本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。

本実施形態の赤外線画像識別装置は、目標から放出される赤外線を透過するＩＲドーム（１）と、このＩＲドーム（１）を透過した光を集光するレンズ（２）と、集光中の光を２方向に分けるハーフミラー（３）と、２方向に分けられた光の一方を入射して所定の第１の波長帯成分を透過させる第１波長帯フィルタ（４）と、２方向に分けられた光の他方を入射して第１の波長帯とは異なる所定の第２の波長帯成分を透過させる第２波長帯フィルタ（５）と、第１波長帯フィルタ（４）を経由して集光された光を光電変換する２次元アレイからなる第１波長帯検知器（６）と、第２波長帯フィルタ（５）経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第２波長帯検知器（７）と、第１及び第２の波長帯検知器（６）、（７）で検知された信号からアレイ素子毎の照度を出力する第１及び第２の照度変換器（８）、（９）と、第１及び第２の照度変換器（８）、（９）から出力される照度の比をアレイ素子毎に求めて、アレイ素子ごとの温度を計算する温度計算器（１０）と、該温度計算器（１０）で求められた温度が所定の温度範囲となっている領域を真の目標候補として抽出する目標候補算出器（１１）とにより構成される。

図２及び図３は、本実施形態において視野内に存在する２つの異なる目標を識別する方法を説明する座標図である。以下、図１〜図３を参照して本実施形態の動作について説明する。

目標から放出され、ＩＲドーム（１）及び集光レンズ（２）を透過した赤外線は、ハーフミラー（３）で透過光と反射光の２つの光路に分けられる。２つの光路の内、ハーフミラー（３）を透過した一方の光はあらかじめ任意に設定した第１波長帯を選択的に透過する赤外線フィルタ（４）により第１波長帯成分の赤外線のみが２次元アレイの検知器（６）に集光する。２つの光路の内、ハーフミラー（３）で反射した他方の光は第１の波長帯とは別の波長帯である第２の波長帯を選択的に透過する赤外線フィルタ（５）により第２波長帯成分の赤外線のみが２次元アレイの検知器（７）に集光する。

２次元アレイの検知器（６）、（７）に集光されて検知された第１、第２の波長帯成分の信号は、それぞれ照度変換器（８）、（９）に入力され、アレイ素子毎の照度信号に変換される。温度計算器（１０）は、これらの照度変換器（８）、（９）から出力される照度信号を入力してアレイ素子毎に照度比を計算して温度を算出する。

例えば２次元アレイの検知器上に目標候補Ａ及びＢがあり、第１波長帯と、この第１の波長帯よりも短波長の第２波長帯により各目標候補の照度を算出したとき、図２に示すように、目標候補Ａの照度変換器１（８）による出力がＫＡ１、目標候補Ａの照度変換器２（９）による出力がＫＡ２、目標候補Ｂの照度変換器１（８）による出力がＫＢ１、目標候補Ｂの照度変換器２（９）による出力がＫＢ２であるとする。

温度計算器（１０）では、（ＫＡ２／ＫＡ１）、（ＫＢ２／ＫＢ１）を算出するが、一般に、高温体は短波長の照度の比率が長波長より高くなるため、その比が温度に対応して決定されるため、それぞれの温度ＴＡ及びＴＢが算出できる。実際は、本計算は２次元アレイの素子毎に温度が算出され、各素子があらかじめ設定された真の目標の温度範囲にあるかを目標候補算出器で符合させ、あらかじめ設定された温度範囲にある目標を真の目標として抽出する（図３では、前記ＴＡ及びＴＢの各温度の内、目標候補Ａが真の目標となる）。

図４は、本発明の第２の実施形態を示すブロック図であり、カセグレン方式の光学系による実施例を示している。

本実施形態の赤外線画像識別装置は、目標から放出される赤外線を透過するＩＲドーム（１）と、このＩＲドーム（１）を透過した光を集光するカセグレン方式の第１反射鏡（１２）と、第１反射鏡（１２）で反射された集光中の光の半分を透過するとともに半分を反射することによりカセグレン方式の第２反射鏡機能も備えたハーフミラー（１３）と、ハーフミラー（１３）で反射した光を入射して所定の第１の波長帯成分を透過させる第１波長帯フィルタ（４）と、ハーフミラー（１３）を透過した光を入射して所定の第２の波長帯成分を透過させる第２波長帯フィルタ（５）と、第１波長帯フィルタ（４）を経由して集光された光を光電変換する２次元アレイからなる第１波長帯検知器（６）と、第２波長帯フィルタ（５）経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第２波長帯検知器（７）と、第１及び第２の波長帯検知器（６）、（７）で検知された信号からアレイ素子毎の照度を出力する第１及び第２の照度変換器（８）、（９）と、第１及び第２の照度変換器（８）、（９）から出力される照度の比をアレイ素子毎に求めて、アレイ素子ごとの温度を計算する温度計算器（１０）と、該温度計算器（１０）で求められた温度が所定の温度範囲となっている領域を真の目標候補として抽出する目標候補算出器（１１）とを含んで構成される。

本実施形態では、目標から放出される赤外線はＩＲドームを透過した後にカセグレン構成の第１反射鏡（１２）で反射し、第２反射鏡に入射するが、その第２反射鏡をハーフミラー（１３）にすることで透過光と反射光の２方向に光を分けるものである。したがって、ハーフミラー（１３）を第２反射鏡として兼用させることができるとともに、第２反射鏡（ハーフミラー１３）の裏側に第２波長帯フィルタ（５）と第２波長帯検知器（７）を配置することにより、スペースの有効利用が図れる。

本実施形態において、第１及び第２の波長帯検知器（６）、（７）で検知された信号から真の目標候補を抽出するための動作については、第１の実施形態と同様であるので、その動作説明は省略する。

本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。本実施形態において視野内に存在する２つの異なる目標を識別する方法の説明図である。本実施形態において視野内に存在する２つの異なる目標を識別する方法の説明図である。本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１ＩＲドーム
２レンズ
３，１３ハーフミラー
４第１波長帯フィルタ
５第２波長帯フィルタ
６第１波長帯検知器
７第２波長帯検知器
８第１照度変換器
９第２照度変換器
１０温度計算器
１１目標候補算出器
１２１次反射器

Claims

目標から放出される赤外線を透過するＩＲドームと、該ＩＲドームを透過した光を集光するレンズと、該集光中の光を２方向に分けるハーフミラーと、該２方向に分けられた光の一方が入射されて該入射された光から所定の第１の波長帯成分を透過させる第１の赤外線フィルタと、前記２方向に分けられた光の他方が入射されて該入射された光から前記第１の波長帯とは異なる所定の第２の波長帯成分を透過させる第２の赤外線フィルタと、前記第１の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第１波長帯検知器と、前記第２の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第２波長帯検知器と、前記第１及び第２の波長帯検知器で検知された信号からアレイ素子毎の照度を出力する第１及び第２の照度変換器と、前記第１及び第２の照度変換器から出力される照度の比をアレイ素子毎に求めて、アレイ素子ごとの温度を計算する温度計算器と、該温度計算器で求められた温度が所定の温度範囲となっている領域を真の目標候補として抽出する目標候補算出器とを備えていることを特徴とする赤外線画像識別装置。
目標から放出される赤外線を透過するＩＲドームと、該ＩＲドームを透過した光を集光するカセグレン方式の第１反射鏡と、該第１反射鏡で反射された集光中の光の半分を透過するとともに半分を反射することによりカセグレン方式の第２反射鏡機能を備えたハーフミラーと、該ハーフミラーを透過した光が入射され、該入射された光から所定の第１の波長帯成分を透過させる第１の赤外線フィルタと、前記ハーフミラーで反射された光が入射され、該入射された光から前記第１の波長帯とは異なる所定の第２の波長帯成分を透過させる第２の赤外線フィルタと、前記第１の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第１波長帯検知器と、前記第２の赤外線フィルタ経由で集光された光を光電変換する２次元アレイの第２波長帯検知器と、前記第１及び第２の波長帯検知器で検知された信号からアレイ素子毎の照度を出力する第１及び第２の照度変換器と、前記第１及び第２の照度変換器から出力される照度の比をアレイ素子毎に求めて、アレイ素子ごとの温度を計算する温度計算器と、該温度計算器で求められた温度が所定の温度範囲となっている領域を真の目標候補として抽出する目標候補算出器とを備えていることを特徴とする赤外線画像識別装置。