JP2008227807A - 画像スタビライザ - Google Patents

Abstract

【課題】 慣性空間上で空間安定化された目標画像情報を得るためには、撮像装置１を３軸ジンバルに搭載する必要であるが、装置の小型化が困難である。一方、小型化が可能な２軸ジンバル５を採用した場合では、上下左右方向のみ空間安定化されない。
【解決手段】 画像安定処理部１４を設け、検出した画像の傾き角６の情報から、画像処理によって、画像を回転させることで、慣性空間上で空間安定化された目標画像情報１３を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、目標画像情報をもとに画像を安定させる画像スタビライザに関するものである。

現在、移動体に搭載する撮像装置から取得した目標画像情報については、人間が目標画像情報から情報を把握しやすくなるように、移動体の動揺に対して空間安定化された目標画像情報を取得できる、空間安定化が可能なジンバルに撮像装置を搭載した撮像スタビライザについては、すでに多くの新聞、雑誌等で取り上げられており、そのシステム構成に関して様々な提案がなされていることは、周知のところである。

撮像スタビライザを小型な移動体に搭載するためには、撮像装置を搭載した空間安定化が可能なジンバルについて、３軸ジンバルよりも、小型・軽量化に有利な２軸ジンバルを採用したスタビライザの方が、搭載性に優れていることも周知のところである。

しかし、３軸ジンバルを採用した撮像スタビライザでは画像の上下左右及び回転方向に対して空間安定された目標画像情報を取得できるのに対して、２軸ジンバルを採用した撮像スタビライザでは、画像の上下左右方向のみに対して空間安定された目標画像情報しか取得できない。

目標画像情報をもとに射手器で威嚇射出する場合には、威嚇のために必要な目標からの慣性空間上の上下左右方向にオフセット量を設定する必要があるが、目標画像が回転方向で動揺している場合には、慣性空間上で目標画像が安定化していない、すなわち、画像が上下左右及び回転方向に安定化していないために、目標画像から捜査員がオフセット量を設定することは困難となるため、回転方向に対しても安定化した目標画像情報を取得する必要がある。

空間安定化された目標画像情報を取得する別な方法として、移動体からの動揺信号を利用して目標画像情報を画像処理にて動揺を補正することで、安定化が可能となる画像処理装置を搭載するといった技術は開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平３−２４０３７５公報（第３頁、第１図）

ただし、当従来技術では、目標画像情報の上下左右方向の空間安定化が可能ではあるが、本発明で必要とする回転方向の空間安定化には対応できない。

小型な移動体に搭載するために必要となる撮像スタビライザの小型・軽量化に対し、小型・軽量化に有利な２軸ジンバルを採用した撮像スタビライザでは、上下左右方向のみ空間安定化された目標画像情報しか取得できないことに問題がある。

この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、２軸ジンバルを採用した撮像スタビライザでも、上下左右及び回転方向に空間安定化された目標画像情報を取得することを目的とする。

第１の発明の画像スタビライザは、船舶に搭載され、ジンバルに支持された撮像装置から取得した目標画像情報を空間安定化するための画像スタビライザにおいて、ジンバルに支持されたジャイロと、上記ジャイロの検出信号に基づいて、船舶の姿勢変化による撮像装置のピッチング及びヨー角変化を打消すようにジンバルを駆動するジンバル駆動部と、ジャイロの検出信号に基づいて得られる移動体の姿勢変化による撮像装置のロール角変化を補正するように、画像中心に対して、上記撮像装置で得られる目標画像を回転する画像処理装置とを備えたものである。

第２の発明の画像スタビライザは、船舶に搭載され、ジンバルに支持された撮像装置から取得した目標画像情報を空間安定化するための画像スタビライザにおいて、ジンバルに支持されたジャイロと、上記ジャイロの検出信号に基づいて、船舶の姿勢変化による撮像装置のピッチング及びヨー角変化を打消すようにジンバルを駆動するジンバル駆動部と、画像安定処理部で、目標画像情報の画像フレーム間の輝度勾配情報から傾き角（ロール角）情報をもとに、目標画像情報の画像フレーム間の輝度勾配情報から傾き角（ロール角）情報をもとに撮像装置のロール角変化を補正するように、画像中心に対して、上記撮像装置で得られる目標画像を回転する画像処理装置とを備えたものである。

第１の発明の画像スタビライザは、ジャイロ部からの傾き角（ロール角）情報をもとに、目標画像情報の画像中心に対して回転するようにすることによって、２軸ジンバルを採用した撮像スタビライザでも、上下左右及び回転方向に空間安定化された目標画像情報を取得することができるという効果が得られるものである。

第２の発明の画像スタビライザは、目標画像情報の画像フレーム間の輝度勾配情報から傾き角（ロール角）情報をもとに、目標画像情報の画像中心に対して回転するようにしたことによって、２軸ジンバルを採用した撮像スタビライザでも、上下左右及び回転方向に空間安定化された目標画像情報を取得することができるという効果が得られるものである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる構成及び動作を示す図であり、図３は、この発明の実施の形態１に係わる機構図を示すものであり、図４はこの発明の実施の形態１に係わる撮像画面を示すものであり、図４（ａ）はスタビライザが無い状態での撮像画像を示しており、図４（ｂ）はスタビライザ機能が働いて画像が安定している状態を表している図である。

この発明は、小型船舶等の移動体に搭載し、ジンバルに搭載された撮像装置から取得した空間安定化された目標画像情報をもとに射手器によって射出するシステムのうち、空間安定化された目標画像情報をもとに目標を追尾できる小型な目標追尾撮像スタビライザに関するものである。

撮像装置１と、撮像装置１から出力された目標画像情報２から画面中心に対する目標位置のズレ量３を出力する目標追尾処理部４と、撮像装置１を搭載した２軸ジンバル５と、２軸ジンバル５の慣性空間上の傾き角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）６を出力するジャイロ部７と、２軸ジンバル５を駆動するモータ８と、２軸ジンバル５の駆動角度９を出力する角度検出器１０と、慣性空間上の傾き角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）６と駆動角度９と目標位置のズレ量３を入力としてモータ８の駆動指令角度量１１を出力する姿勢制御部１２と、慣性空間上の傾き角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）６のうちの傾き角（ロール角）１６と目標画像情報２を入力としてロール方向に安定化された目標画像情報１３を出力する画像安定処理部ａ１４と、ロール方向に安定化された目標表示画像情報１３を入力して画面に表示する表示部１５と、から構成される。

ここで、画像安定処理部ａ１４の動作を説明する。
画像安定処理部１４は、傾き角１６から、目標画像情報２の画像の中心に対し、傾き角１６に対して、傾き角１６の値の反対方向へ同じ大きさの角度分だけ画像を回転させることで、ロール方向に安定化された目標表示画像情報１３を出力することができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係わる構成及び動作を示す図であり、図３は、この発明の実施の形態２に係わる機構図を示すものであり、図４はこの発明の実施の形態１に係わる撮像画面を示すものであり、図４（ａ）はスタビライザが無い状態での撮像画像を示しており、図４（ｂ）はスタビライザ機能が働いて画像が安定している状態を表している図である。
装置の構成は、実施の形態１と同等である。動作の異なる部位は、画像安定処理部ｂ１４０である。

ジャイロ７の検出信号に基づいて、船舶の姿勢変化による撮像装置１のピッチング及びヨー角変化を打消すようにジンバル５を駆動するジンバル駆動部と、
画像安定処理部ｂ１４０で、目標画像情報の画像フレーム間の輝度勾配情報から傾き角情報をもとめる。

この輝度勾配情報から傾き角情報をもとめる方法については、例えば、目標の最明点の位置が画像フレーム間で移動した座標変化から画像中心からの傾き角１６に相当するロール角の大きさを計算することができる。
また、目標の形状処理を実施し、舟艇の特徴点の座標が画像フレーム間で移動した座標変化から画像中心からの傾き角１６に相当するロール角の大きさを計算することでも可能である。
さらに、目標のＸ方向、Ｙ方向での輝度変化点が画像フレーム間で移動した座標変化から画像中心からの傾き角１６に相当するロール角の大きさを計算することでも可能である。

以上の画像処理により得られたロール角の方向と反対方向へ同じ大きさの角度分だけ画像を回転させることで、撮像装置１のロール角変化を補正するように、画像中心に対して、上記撮像装置１で得られる目標画像を回転する画像処理装置とを持っている。

ここで、画像安定処理部ｂ１４０の動作を説明する。
ロール方向に安定化された目標表示画像情報１３を出力する手段として、目標画像情報２の１フレーム間での各画素の輝度勾配情報を利用して画像の傾き角を検出することである。目標は増情報１３を出力するために必要となる画像の回転方法は、実施の形態１と同じである。

この発明の実施の形態１に係わる構成及び動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係わる構成及び動作を示す図である。 この発明の実施の形態１、２に係わる機構図を示すものである。 この発明の実施の形態１、２に係わる撮像画面を示すものである。

符号の説明

１ 撮像装置、 ２ 目標画像情報、 ３ 画面中心に対する目標位置のズレ量、 ４ 目標追尾処理部、 ５ ２軸ジンバル、 ６ 傾き角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）、 ７ ジャイロ部、 ８ モータ、 ９ 駆動角度、 １０ 角度検出器、 １１ 駆動指令角度量、 １２ 姿勢制御部、 １３ 目標表示画像情報、 １４ 画像安定処理部ａ、 １５ 表示部、 １６ 傾き角、 １４０ 画像安定処理部ｂ。

Claims (2)

1. 船舶に搭載され、ジンバルに支持された撮像装置から取得した目標画像情報を空間安定化するための画像スタビライザにおいて、
   ジンバルに支持されたジャイロと、
   上記ジャイロの検出信号に基づいて、上記船舶の姿勢変化による撮像装置のピッチング及びヨー角変化を打消すようにジンバルを駆動するジンバル駆動部と、
   ジャイロの検出信号に基づいて得られる上記船舶の姿勢変化による撮像装置のロール角変化を補正するように、画像中心に対して、上記撮像装置で得られる目標画像を回転する画像処理装置と
   を備えた画像スタビライザ。
2. 船舶に搭載され、ジンバルに支持された撮像装置から取得した目標画像情報を空間安定化するための画像スタビライザにおいて、
   ジンバルに支持されたジャイロと、
   上記ジャイロの検出信号に基づいて、船舶の姿勢変化による撮像装置のピッチング及びヨー角変化を打消すようにジンバルを駆動するジンバル駆動部と、
   画像安定処理部で、目標画像情報の画像フレーム間の輝度勾配情報から傾き角情報をもとに、
   目標画像情報の画像フレーム間の輝度勾配情報から傾き角情報をもとに撮像装置のロール角変化を補正するように、画像中心に対して、上記撮像装置で得られる目標画像を回転する画像処理装置と
   を備えた画像スタビライザ。

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