JP2007017081A - Infrared guide device and infrared guide method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば誘導飛翔体に搭載され、赤外線画像センサにより目標飛翔体を撮像して得られる画像から追随点を特定し、当該追随点に向けて誘導するための誘導信号を生成する赤外線誘導装置及び赤外線誘導方法に関する。 The present invention is, for example, mounted on a guided flying object, specifies a tracking point from an image obtained by imaging a target flying object with an infrared image sensor, and generates an induction signal for guiding toward the tracking point. The present invention relates to an apparatus and an infrared guidance method.
従来の誘導飛翔体に搭載される赤外線誘導装置では、航空機等の目標飛翔体を赤外線画像センサにより撮像して中波長帯(3〜5μs)の赤外線画像を取得し、その画像から排気等の高温部を検出して追随点に特定し、当該追随点に向けて搭載飛翔体を誘導するための誘導信号を生成している(例えば特許文献1参照)。 In an infrared guiding device mounted on a conventional guided flying object, a target flying object such as an aircraft is imaged by an infrared image sensor to acquire an infrared image in a medium wavelength band (3 to 5 μs), and a high temperature such as exhaust is obtained from the image. The part is detected and specified as a tracking point, and a guidance signal for guiding the mounted flying object toward the tracking point is generated (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の赤外線誘導装置では、目標飛翔体の排気の高温部を追随点に特定していることから、目標飛翔体に近づくにつれて飛翔体本体と排気部分が同一視できなくなり、追随点が飛翔体本体から離れて、目標の正確な位置を誤るおそれがある。 However, in the conventional infrared guidance device, the high temperature part of the exhaust of the target flying object is specified as the tracking point, so the flying object main body and the exhaust part cannot be identified as approaching the target flying object, and the tracking point flies. There is a risk that the correct position of the target may be mistaken away from the body.
一方、長波長帯(8〜12μs)の赤外線画像を用いて目標飛翔体を検知し、その重心等を追随点として特定する手法もある。しかしながら、長波長の赤外線では大気の減衰を受け易いため、目標飛翔体が遠くにある場合には、目標を検出することができない。
以上のように、従来の赤外線誘導装置では、目標飛翔体の高温となる排気部分を追随点としているため、目標が近づくに従って追随点が飛翔体本体から離れてしまい、目標の正確な位置を誤って追随が不能になるおそれがあった。 As described above, in the conventional infrared guidance device, the exhaust portion that becomes a high temperature of the target flying object is used as the tracking point, so the tracking point moves away from the flying object body as the target approaches, and the target's accurate position is mistaken. There was a risk of being unable to follow.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、目標飛翔体との距離に応じて追随点の特定位置を制御可能とし、これによって搭載飛翔体が目標飛翔体に近づいても目標飛翔体の本体に追随点をセットし続けることのできる赤外線誘導装置及び赤外線誘導方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and enables the specific position of the tracking point to be controlled in accordance with the distance from the target flying object, so that the target flying object approaches the target flying object. It is an object of the present invention to provide an infrared guiding device and an infrared guiding method capable of continuously setting a tracking point on a flying body.
上記問題を解決するために、本発明に係る赤外線誘導装置は、誘導飛翔体に搭載され、赤外線により目標を捕捉してその目標に被搭載飛翔体を誘導するものであって、前記目標の発する第1波長帯の赤外線を検出する第1波長帯赤外線検出部と、前記第1波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定する第1波長帯画像処理部と、前記目標の発する前記第1の波長帯より長い第2の波長帯の赤外線を検出する第2波長帯赤外線検出部と、前記第2波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定すると共に、その目標画像の大きさを求める第2波長帯画像処理部と、前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較し、前記目標画像が閾値に達するまでは前記第1波長帯画像処理部で特定された追随位置を導出し、閾値に達した時点で前記第2波長帯画像処理部で特定された追随位置の導出に切り替える目標判定処理部と、前記目標判定処理部から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理部とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above problem, an infrared guiding device according to the present invention is mounted on a guided flying object, captures a target by infrared rays, and guides the mounted flying object to the target. A first wavelength band infrared detecting section for detecting infrared light in the first wavelength band; a first wavelength band image processing section for obtaining a target image from the infrared detection signal in the first wavelength band; A second wavelength band infrared detection unit for detecting infrared light in a second wavelength band longer than the first wavelength band emitted from the light source, and a target image is determined from the infrared detection signal in the second wavelength band and a tracking position thereof is specified. In addition, a second wavelength band image processing unit for obtaining the size of the target image is compared with a preset threshold value, and the first wavelength band image is reached until the target image reaches the threshold value. Follow-up identified by the processing unit A target determination processing unit that switches to derivation of the tracking position specified by the second wavelength band image processing unit when the threshold is reached, and the tracking position output from the target determination processing unit And a guidance processing unit that guides the mounted flying object.
また、本発明に係る赤外線誘導方法は、誘導飛翔体に搭載され、第1波長帯及び当該波長帯より長い第2の波長帯の赤外線それぞれにより目標を捕捉し、その目標に被搭載飛翔体を誘導するための誘導信号を生成する赤外線誘導方法であって、前記第1波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する第1波長帯画像処理過程と、前記第2波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する第2波長帯画像処理過程と、前記第2波長帯の赤外線検出信号から目標画像の大きさを求める目標画像大きさ演算過程と、前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較する大きさ比較過程と、前記大きさ比較過程で、前記目標画像が閾値に達するまでは前記第1波長帯画像処理過程で特定された追随位置を出力し、閾値に達した時点で前記第2波長帯画像処理過程で特定された追随位置の出力に切り替える目標判定処理過程と、前記目標判定処理過程から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理過程とを具備することを特徴とする。 In addition, the infrared guiding method according to the present invention is mounted on a guided flying object, captures a target by each of infrared rays in a first wavelength band and a second wavelength band longer than the wavelength band, and sets the flying object to the target. An infrared guidance method for generating a guidance signal for guidance, the first wavelength band image processing step for obtaining the target image from the infrared detection signal of the first wavelength band and specifying a tracking position thereof, and the second A second wavelength band image processing process for obtaining the target image from the infrared detection signal in the wavelength band and specifying the tracking position, and a target image size calculation for obtaining the size of the target image from the infrared detection signal in the second wavelength band In the first wavelength band image processing process until the target image reaches the threshold value in the process, the size comparison process for comparing the size of the target image with a preset threshold value, and the size comparison process Was Based on the target determination process step of outputting the follow position and switching to the output of the follow position specified in the second wavelength band image process step when the threshold is reached, and the follow position output from the target decision process step And a guiding process for guiding the mounted flying object.
上記構成による赤外線誘導装置及び方法では、第2波長帯(長波長帯)の赤外線によれば、第1波長帯(中波長帯)の赤外線より目標全体を捉えやすいが、距離に対応する減衰が大きいため、目標が遠くにある場合には目標検出が不能になることに着目し、運用初期には第1波長帯の赤外線目標画像から目標追随点を特定し、第2波長帯の赤外線画像による目標の大きさが基準とする閾値に達した時点で第2波長帯の赤外線目標画像に切り替えて目標追随点を特定するようにしている。 In the infrared guiding device and method having the above-described configuration, the second wavelength band (long wavelength band) infrared ray is easier to capture the entire target than the first wavelength band (medium wavelength band) infrared ray, but the attenuation corresponding to the distance is reduced. Focusing on the fact that the target detection becomes impossible when the target is far away because it is large, the target tracking point is identified from the infrared target image in the first wavelength band at the initial stage of operation, and is based on the infrared image in the second wavelength band When the target size reaches a reference threshold value, the target tracking point is specified by switching to the infrared target image in the second wavelength band.
したがって、本発明によれば、目標飛翔体との距離に応じて追随点の特定位置を制御可能となり、これによって搭載飛翔体が目標飛翔体に近づいても目標飛翔体の本体に追随点をセットし続けることのできる赤外線誘導装置及び赤外線誘導方法を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it becomes possible to control the specific position of the tracking point according to the distance from the target flying object, thereby setting the tracking point in the main body of the target flying object even if the mounted flying object approaches the target flying object. It is possible to provide an infrared guiding device and an infrared guiding method that can be continued.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係る赤外線誘導装置の一実施形態を示す全体構成図である。この赤外線誘導装置は、詳細は図示しないが、航空機等の目標飛翔体に向けて発射される飛翔体に搭載され、初期捕捉された目標飛翔体から発する中波長帯(3〜5μs)の赤外線を検出する中波長赤外線検出部11aと、目標から発する長波長帯(8〜12μs)の赤外線を検出する長波長赤外線検出部11bと、中波長赤外線検出部11aで検出した中波長赤外線の画像処理を行う中波長画像処理部12aと、長波長赤外線検出部11bで検出した長波長赤外線の画像処理を行う長波長画像処理部12bと、中波長画像処理部12a及び長波長画像処理部12bで処理された画像信号から目標の判定処理を行う目標判定処理部13と、目標判定処理部13で決定された目標位置を追随点として誘導信号を生成する誘導処理部14とを備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an infrared guiding device according to the present invention. Although not shown in detail, this infrared guiding device is mounted on a flying object that is launched toward a target flying object such as an aircraft, and emits infrared light in a medium wavelength band (3 to 5 μs) emitted from the initially captured target flying object. Medium-wavelength
中波長赤外線検出部11aは、目標からの中波長帯の赤外線を画像として検出し、その画像信号を中波長画像処理部12aに送る。中波長画像処理部12aは、中波長赤外線検出部11aで検出された中波長帯赤外線による画像信号を入力して、その画像内の特徴検出によって目標成分を求め、画像上の目標位置情報を出力する。
The medium wavelength
一方、長波長赤外線検出器11bは、目標からの長波長帯の赤外線を画像として検出し、その画像信号を長波長用画像処理部12bに送る。長波長用画像処理部12bは、長波長赤外線検出器11bで検出された長波長帯赤外線による画像信号を入力して、その画像内の目標成分を求め、画像上の目標位置とその大きさを出力する。目標判定処理部13は、中波長用画像処理部12aからの目標位置または長中波長用画像処理部12bからの目標位置のいずれかを目標位置として出力する。
On the other hand, the long-wavelength
上記中波長画像処理部12aは、具体的には図2に示すように構成され、目標セグメント化処理部A11及び目標位置計算処理部A12等を備える。目標セグメント化処理部A11は、入力画像に対して2値化処理等を施して目標領域をセグメント化する。また、目標位置計算処理部A12は、セグメント化された目標領域の重心を求め、重心位置のセグメント画素を目標位置情報として出力する。
The medium wavelength
上記長波長画像処理部12bは、具体的には図3に示すように構成され、中波長の場合と同様、目標セグメント化処理部B11及び目標位置計算処理部B12等を備えるが、さらに目標領域計算処理部B13を備える。目標領域計算処理部B13は、セグメント化された目標領域の大きさ、すなわち目標領域を形成しているセグメントの画素数を計算し、目標大きさ情報として出力する。
The long-wavelength
上記目標判定処理部13は、具体的には図4に示すように構成され、目標距離判定部C11及び切替スイッチC12を備える。目標距離判定部C11は、長波長画像処理部12Bから送られてくる目標大きさ情報を入力し、目標の大きさが閾値を越えた時点で、切替制御信号を出力する。切替スイッチC12には、中波長画像処理部12aからの目標位置情報と長波長画像処理部12bからの目標位置情報を入力し、切替制御信号に応じていずれか一方を導出するものである。
The target
すなわち、上記の装置構成による目標距離判定部C11では、予め大きさが概ねわかっている目標などの物体が所定距離にあるときに、通常、認識される大きさを閾値として設定し、運用初期時には切替スイッチC12を中波長画像側の目標位置情報の選択に設定する。そして、長波長画像判定処理部13から送られてくる目標大きさ情報の値を閾値と比較して、目標に近づくに従って次第に大きくなる長波長画像内の目標画像の大きさが閾値に達した時点で被搭載誘導装置が目標の所定距離以内に達したと判定して、切替スイッチC12を長波長画像側の目標位置情報に切り替えるようにしている。
That is, in the target distance determination unit C11 having the above-described apparatus configuration, when an object such as a target whose size is generally known in advance is at a predetermined distance, normally, the recognized size is set as a threshold, and at the initial stage of operation. The change-over switch C12 is set to select target position information on the medium wavelength image side. Then, the value of the target size information sent from the long wavelength image
したがって、後段の誘導処理部14では、目標判定処理部13において、目標の大きさの判定結果から十分に目標に近づいたと判断された時点で近距離の目標が認識しやすい長波長画像から追随点を計算することが可能となり、より確実な目標追尾が可能となる。
Therefore, in the subsequent
ところで、上記装置構成における中波長画像処理部12a、長波長画像処理部12b及び目標判定処理部13は、小型コンピュータシステムによるプログラム処理によって実現可能である。図5に上記実施形態の赤外線誘導装置の場合のプログラム処理のフローチャートを示す。
By the way, the medium wavelength
まず、ステップS11で、中波長赤外線検出部11aで受信される中波長帯の赤外線画像データを取り込み、ステップS12で、中波長画像処理部12aに相当する中波長赤外線画像処理を行い、目標画像をセグメント化する。続いて、ステップS13で、中波長の画像データに基づく赤外目標画像のセグメントから目標の位置を計算する。
First, in step S11, infrared image data in the medium wavelength band received by the medium wavelength
次に、ステップS14で、長波長赤外線検出部11bで受信される長波長帯の赤外線画像データを取り込み、ステップS15で、長波長画像処理部12bに相当する長波長赤外線画像処理を行い、目標画像をセグメント化する。続いて、ステップS16で、長波長帯の赤外線に基づく赤外目標画像のセグメントから、中波長画像データから選んだ位置に相当する目標の位置を計算し、合わせてその目標の大きさ(セグメント数)を求める。
Next, in step S14, long-wavelength infrared image data received by the long-wavelength
ここで、ステップS17〜S20で、目標判定処理部13に相当する処理を実行する。すなわち、ステップS17において、上記ステップS16で求められた目標の大きさAが閾値Bより大きくなったかを判断し、NOならば、ステップS18において、中波長画像での目標位置を追随点(ターゲット)として後段の誘導処理部14に通知し、ステップS11に戻って処理を続ける。また、ステップS17がYESの場合には、ステップS19で、切替スイッチC12と同様の処理により中波長画像から長波長画像に切り替えて、ステップS20で、長波長画像での目標位置を追随点(ターゲット)として後段の誘導処理部14に通知し、ステップS11に戻って処理を続ける。
Here, in steps S17 to S20, processing corresponding to the target
尚、図5の処理フローでは、ステップS11〜S16をシリアルに処理するように示したが、ステップS11,S12とステップS14,S15をパラレルに処理するようにしてもよい。 In the processing flow of FIG. 5, steps S11 to S16 are shown to be processed serially, but steps S11 and S12 and steps S14 and S15 may be processed in parallel.
以上の処理によれば、目標が所定距離より遠くにあるときには、中波長の赤外線により目標に追随し、目標が所定距離より近くにきたら長波長の赤外線により目標に追随するので、目標が遠距離にある場合にも検出が可能であり、その目標が近くにきた場合には、正確にその目標までの距離を検出可能な、赤外線誘導装置が得られる。 According to the above processing, when the target is far from the predetermined distance, the target is followed by the infrared of medium wavelength, and when the target is closer than the predetermined distance, the target is followed by the infrared of long wavelength. In this case, an infrared guiding device capable of accurately detecting the distance to the target is obtained.
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
11a…中波長赤外線検出部、11b…長波長赤外線検出部、12a…中波長画像処理部、12b…長波長画像処理部、13…目標判定処理部、14…誘導処理部、A11…目標セグメント化処理部、A12…目標位置計算処理部、B11…目標セグメント化処理部、B12…目標位置計算処理部、B13…目標領域計算処理部、C11…目標距離判定部、C12…切替スイッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記目標の発する第1波長帯の赤外線を検出する第1波長帯赤外線検出部と、
前記第1波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定する第1波長帯画像処理部と、
前記目標の発する前記第1の波長帯より長い第2の波長帯の赤外線を検出する第2波長帯赤外線検出部と、
前記第2波長帯の赤外線検出信号から目標画像を求めてその追随位置を特定すると共に、その目標画像の大きさを求める第2波長帯画像処理部と、
前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較し、前記目標画像が閾値に達するまでは前記第1波長帯画像処理部で特定された追随位置を導出し、閾値に達した時点で前記第2波長帯画像処理部で特定された追随位置の導出に切り替える目標判定処理部と、
前記目標判定処理部から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理部と
を具備することを特徴とする赤外線誘導装置。 In an infrared guidance device that is mounted on a guided flying object, captures the target with infrared rays, and guides the loaded flying object to the target.
A first wavelength band infrared detection unit for detecting infrared light in the first wavelength band emitted by the target;
A first wavelength band image processing unit for obtaining a target image from the infrared detection signal of the first wavelength band and specifying a tracking position thereof;
A second wavelength band infrared detection unit for detecting infrared light in a second wavelength band longer than the first wavelength band emitted by the target;
A second wavelength band image processing unit that obtains a target image from the infrared detection signal of the second wavelength band and specifies a tracking position thereof, and obtains a size of the target image;
The size of the target image is compared with a preset threshold value, and the tracking position specified by the first wavelength band image processing unit is derived until the target image reaches the threshold value. A target determination processing unit that switches to derivation of the tracking position specified by the second wavelength band image processing unit;
An infrared guidance device comprising: a guidance processing unit that guides the mounted flying object based on a tracking position output from the target determination processing unit.
前記第1波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する第1波長帯画像処理過程と、
前記第2波長帯の赤外線検出信号から前記目標画像を求めてその追随位置を特定する第2波長帯画像処理過程と、
前記第2波長帯の赤外線検出信号から目標画像の大きさを求める目標画像大きさ演算過程と、
前記目標画像の大きさを予め設定される閾値と比較する大きさ比較過程と、
前記大きさ比較過程で、前記目標画像が閾値に達するまでは前記第1波長帯画像処理過程で特定された追随位置を出力し、閾値に達した時点で前記第2波長帯画像処理過程で特定された追随位置の出力に切り替える目標判定処理過程と、
前記目標判定処理過程から出力される追随位置に基づいて前記被搭載飛翔体を誘導する誘導処理過程と
を具備することを特徴とする赤外線誘導方法。 Infrared guidance that is mounted on a guided flying object, captures a target by each of infrared rays in a first wavelength band and a second wavelength band longer than the wavelength band, and generates a guidance signal for guiding the mounted flying object to the target. A method,
A first wavelength band image processing step of obtaining the target image from the infrared detection signal of the first wavelength band and specifying the tracking position;
A second wavelength band image processing step of obtaining the target image from the infrared detection signal of the second wavelength band and specifying the tracking position;
A target image size calculation process for obtaining the size of the target image from the infrared detection signal of the second wavelength band;
A size comparison process for comparing the size of the target image with a preset threshold;
The tracking position specified in the first wavelength band image processing process is output until the target image reaches a threshold value in the size comparison process, and specified in the second wavelength band image processing process when the threshold value is reached. A target determination process for switching to the output of the followed position,
An infrared guidance method comprising: a guidance processing step for guiding the mounted flying object based on a tracking position output from the target determination processing step.
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