JP2008514483A - 海上乗物用衝突防止警報装置および衝突防止解析方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(発明の簡単な説明)
本発明は、海上乗物の水平線の少なくとも一部を視野におさめる少なくとも1つの光学検出器と、
光学検出器から供給される画像から実時間で海面上で監視される少なくとも1つの監視対象に関する位置情報を抽出する画像処理手段と、
少なくとも1つの監視対象の位置情報の展開を周期的に算出し、監視対象の位置情報の展開に応じて監視対象と衝突する当該海上乗物の危険性を評価する衝突防止解析手段とを具備する海上乗物に搭載される衝突防止警報装置に関する。
本質的に垂直方向を向く光学軸を有するレンズを具備する1つのビデオカメラと、
モータによって駆動され、レンズの視野に配置されレンズの光学軸に関して45度傾けられた鏡を支持する回転アセンブリと、
回転アセンブリの位置角度を計測する位置角度計測装置とを具備する。
スタンドとして使用される基礎上に組み立てられた筐体と、
安定化装置上に搭載され、光学検出器のスタンドとして使用される安定化タンクを具備する。
筐体と、
筐体の中に格納され、垂直軸モータによって駆動される回転アセンブリと、
開口を有する回転アセンブリを保護するための保護カバーと、
回転アセンブリ上に固定され単線検出素子を具備するデジタルビデオカメラと、
回転アセンブリの回転によって水平線を走査することが可能な光学軸を有するレンズとを具備する。
光学検出器によって供給される画像から海面で監視される少なくとも1つの対象の位置情報を抽出する段階と、
監視対象の位置情報の展開を周期的に算出する段階と、
監視対象の位置情報の展開に応じて、監視対象と当該海上乗物とが衝突する危険性が存在するときには危険とみなされる監視対象と当該海上乗物との衝突の危険性を評価する段階とを具備する。
光学検出器によって供給される画像の有効部分を区切る段階(a)と、
画像の少なくとも一部の平均光度を計測する段階(b)と、
平均光度の画素を比較し、比較結果に応じて各画素に2進値を割り付ける段階(c)と、
監視対象を形成する近隣画素の組を形成する予め定められた値の画素を探索し、監視対象の位置および大きさを測定する段階(d)と、
連続する画像中で監視される対象の位置または大きさの少なくとも一方の変化に基づいて危険対象を決定する段階(e)とを具備する。
(図面の簡単な説明)
これら、および他の本発明の目的、特徴および利点は、以下の、しかしながら、これに限定されない図面中に与えられる以下の本発明の実施例中に、より詳細に説明されるであろう。
(最良の形態の詳細な説明)
図1に示すように、本発明に係る装置は、
―ここでは船舶12の上部構造物に設置された光学検出器群10と、
―船舶の操舵ブリッジに格納されたコンピュータ13とを具備している。
―海上乗物の水平線の少なくとも一部を視野に含む1つ、あるいは、複数の光学検出器10と、
―検出器をコンピュータに接続し、検出器によって供給される画像を収集し、検出器を制御する結合手段IFCと、
―対象物の位置情報を抽出する画像処理手段IMPとを具備する。
―各監視対象の位置情報の展開の周期的な計算を実行し、海上乗物の各監視対象との衝突の危険を評価する衝突防止解析手段ACOLと、
―海上乗物の制御装置に組み込み可能であり、危険対象が検出されたときに信号を発する信号手段を含むマンマシーンインターフェイスIHMとを具備する。
―1つは、水平線の有用な領域上の画像を中心とする安定化されたプラットフォーム上にビデオカメラを搭載する方法であり、
―他の1つは、画像の有用な部分だけを処理するために船舶の姿勢(ロール角度およびピッチ角度)に関する情報を使用する方法である。この情報は、(姿勢制御装置の)外部の検出器、あるいは、水平線が可視であるときには(水平線の検出の)画像処理から導出され得る。
―スタンドとして使用されるベース22と透明なドーム状の覆い23とで構成される筐体21と、
―ジンバル25と電気モータ27によって駆動されるジャイロホイール26とによって構成される安定化装置上に搭載される安定化タンク24と、
―安定化タンク上に固定され、天頂を向くレンズ29を指向するビデオカメラ28と、
―安定化タンクに搭載され、安定化タンクの底部に配置され、減速器を介して垂直軸回転モータ31によって駆動され、回転アセンブリ30の回転による光軸の主平面の走査を可能とするために45度傾斜しビデオカメラのレンズに到達するように光線を反射する鏡32および日覆い33を上部に支持する回転アセンブリ30と、
―回転アセンブリ30の角度位置を測定するための測定器、あるいはモータ31、技術的に可能であれば(ステッピングモータ)と一体化可能なレゾルバ34とを具備する。
―標準フォーマット(JPEG)により実時間で動作可能な1/3インチのCCDセル
―レンズ29(36度対角)の角度開口と角度解像度との間の最良の兼ね合いを提供するXGA高解像度フォーマット(1、024×768画素)
―9ミリメートルの焦点距離のレンズ29
図4Aおよび図4Bに示す第2の実施形態において、光学検出器10は、固定されたスタンドに搭載された指向可能な単線ビデオカメラを具備する。
―船舶のマストに固定された筒状筐体41と、
―筐体41中にボールベアリング43によって支持され、筐体の底部に配置された垂直軸回転モータ44によって駆動され、上部にカバーを通して光線がレンズに到達することを可能とする長方形窓49を具備する筒状保護カバー45を具備する回転アセンブリ42と、
―回転アセンブリ42上に固定されたデジタルビデオカメラ46、およびビデオカメラの筐体上部にオフセット設置され、検出素子が典型的には垂直線上に配置される512から8192個の基本素子からなる単線検出装置47と、
―典型的には30ないし55度の角度開口を有し、回転アセンブリ42の回転により光軸が水平線を走査するように配置されたレンズ48と、
―飛沫および雨滴から検出器の内部を保護するために装置が動作していないときには磁気制御装置51により駆動される長方形窓49を覆うシャッター50とを具備している。
―船舶の上部構造物上に固定され、ガラス開口62を具備する筐体61と、
―筐体61上に固定された1または複数(典型的には4)のビデオカメラ63と、
―各ビデオカメラ63に対応し、水平線の本質的部分(典型的には187度)を走査するレンズ64と、
―すべてのビデオカメラから伝送される画像を同時に処理可能な接続・多重装置65とを具備する。この接続・多重装置は、画像処理の一部を実行する集積回路を一体化することもできる。
―コンピュータに一体化された結合部と、
―中間筐体に格納される結合部とを具備する。
―画像の収集、および、検出器が回転アセンブリを備える場合には、方位測定値を収集する機能
―検出器の制御、即ち、ビデオカメラへの指令、および、検出器が回転アセンブリを備える場合には、指向モータへ指令する機能
光学検出器10が回転によって水平線をカバーするために指向され得るビデオカメラである、上記し、図3Aおよび図3Bに示した第1の実施形態において、結合部IFCは、コンピュータに一体化された電子回路である。
―光学検出器10から供給される画像の有効な部分を区切る段階と、
―画像の少なくとも1箇所の平均光度を測定する段階と、
―平均光度を有する各画素を比較し、差が光度閾値以上か以下かに応じて各画素に2進数を割り当てる段階と、
―近隣画素の組を形成する予め定められた値の画素に対して、監視対象を形成する近隣画素の組の夫々を探索する段階と、
―監視対象の位置および大きさを測定する段階とから成り立っている。
―水平線を自動的に決定する段階と、
―水平線が画像の底辺と平行を維持するように画像を調整する段階と、
―水平線に中心が合わされた画像の少なくとも一部の平均光度を測定する段階と、
―各画素を平均光度に応じて変化する光度閾値と比較し、差が光度閾値以上であるか否かに応じて各画素に2進値を割り当てる段階と、
―近隣画素の組を形成するために所定値の画素を探索する段階と、
―検出された組のデータベースBDG中にすべての画素の組の位置情報を記録する段階と、
―連続的に形成された検出された組のデータベースと光学検出器によって供給される各画像を比較する段階と、
―検出された組のいくつかのデータベース中の残光に応じて監視対象を形成する組を決定する段階とを含む。
―水平線を自動的に決定する段階と、
―水平線が画像の底辺から所定画素数の一定距離を維持するように画像を再調整する段階と、
―水平線に中心が合わされた画像の少なくとも一部の平均光度を測定する段階と、
―各画素を平均光度に応じて変化する光度閾値と比較し、差が光度閾値以上であるか否かに応じて各画素に2進値を割り当てる段階と、
―連続する垂直線によって形成される画像を再構成する段階とを含む。
―近隣画素の組を構成する所定値の画素を探索する段階と、
―検出された組のデータベースBDG中のすべての画素の組の位置情報を記録する段階と、
―構成された検出された組のデータベースと連続する再構成された画像とを比較する(典型的には3から10の画素を比較する)段階と、
―検出された組のいくつかのデータベース内の残光に応じて監視対象を構成する組を決定する段階とを含む。
―水平線を自動的に決定する段階と、
―水平線が画像の底辺と平行を維持するように画像を調整する段階と、
―水平線に中心が合わされた画像の少なくとも一部の平均光度を測定する段階と、
―各画素を平均光度に応じて変化する光度閾値と比較し、差が光度閾値以上であるか否かにおうじて各画素に2進値を割り当てる段階と、
―近隣画素の組を形成するために所定値の画素を探索する段階と、
―検出された組のデータベースBDG中のすべての画素の組の位置情報を記録する段階と、
―構成された検出された組のデータベースと連続する再構成された画像とを比較する(典型的には3から10の画素を比較する)段階と、
―検出された組のいくつかのデータベース内の残光に応じて監視対象を構成する組を決定する段階とを含む。
―検出情報、即ち、対象の存在、方位角、および、複数の検出器を有する装置の場合には対象までの距離を出力すること
―人間の目による監視状態と同じ状態において昼夜を問わず適当な(例えば、赤外線まで検出できる)検出器により監視可能であること、過酷な条件においても運転可能であること
―夜間には、装置は赤外線照明装置を含んでもよく、暗い障害物を検出する距離は2,000メートル以上であること
―装置の構成および運搬海上乗物の運動に応じて、1,000メートル以上の検出距離を有するとともに、至近の対象を検出できること
―小型船および漂流難破船のようなレーダによって検出されない対象を検出可能であること
―画像処理はカラーでもモノクロームであっても実行され得ること
―以下のプラットフォームの動きに対して動作すること
周期が5から15秒である±35度のローリング
10度/秒以下の角速度である±15度のピッチング
―防水、機械的および電気的保護、太陽、飛沫および振動に対する耐性のように海上環境に適用可能な状態で格納されていること
衝突防止解析手段ACOLによって実行される衝突防止解析方法は、
―光学検出器によって供給される画像中の監視対象の位置に応じて、データベースBDOV中の各監視対象の位置情報を決定する段階と、
―各監視対象の位置情報の展開を周期的に計算する段階と、
―各監視対象の位置情報の展開に応じて本船と監視対象との衝突の危険性を評価する段階とを含む。
―20分以上の履歴に基づく30秒毎の監視対象のデータベースの解析によって、各監視対象の方位および大きさの展開を周期的に算出する段階と、
―方位変化が毎秒1.5度以下である対象を抽出する段階と、
―少なくとも大きさが増加するか、または、(計算可能であるときは)距離が減少する対象を抽出する段階と、
―先の2段階で抽出された監視対象の特徴を含む危険対象のデータベースBDODを生成する段階とを含む。
―最初の検出時刻
―方位
―角度幅
―計算可能であれ名本船からの距離
―本船からの距離の精度
―残光
―コントラスト
マンマシーンインターフェイスIHMは、乗組員に通知し、装置を制御する機能を果たす。乗組員への通知機能は、
―危険対象のデータベースが新たな要素を含むと同時に、音、可視的信号、あるいは特別の要望(合成音声または携帯装置の振動)により警報を発生し、
―危険対象の位置情報、特に方位、および状況の緊急度合(例えば、衝突までの時間および距離)を表示し、
―監視対象および危険多和尚のデータベースの履歴を記録する。
―(貿易、漁業、長距離航海、国有船舶)の専門家によって操船される船舶
―乗組員の安全および安心のために、特にレーダのないプレジャーボート
―交通および最も危険な領域における衝突防止の安全の冗長の監視および制御により、沿岸の海峡航路(ブイ、灯台、ビーコン、桟橋等)
―特にドローンの派遣地域が操縦者によって視覚的に制御されない場合であっても、衝突防止安全の永久的な操縦を保証する可能性により、海軍のドローン
さらに、どの海上乗物において、本発明の装置は、ブラックボックスあるいは航海データレコーダVDR中に自動的に蓄積されるデータを強化可能な監視対象の検出を自動的に記録することを可能とする。
Claims (22)
- 海上乗物の水平線の少なくとも一部を視野におさめる少なくとも1つの光学検出器(10)と、
前記光学検出器から供給される画像から実時間で海面上で監視される少なくとも1つの監視対象に関する位置情報を抽出する画像処理手段(IMP)と、
前記少なくとも1つの監視対象の位置情報の展開を周期的に算出し、前記監視対象の位置情報の展開に応じて前記監視対象と衝突する当該海上乗物の危険性を評価する衝突防止解析手段(ACOL)とを具備する海上乗物用衝突防止警報装置。 - 前記光学検出器(10)が、当該海上乗物に固定され、水平線の少なくとも本質的な部分を連続的に視野におさめる少なくとも1つのビデオカメラである請求項1に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 前記光学検出器(10)が、水平線を視野におさめるために、回転により指向され得る少なくとも1つのビデオカメラである請求項1に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 前記光学検出器(10)が、
本質的に垂直方向を向く光学軸を有するレンズ(29)を具備する1つのビデオカメラと、
モータ(31)によって駆動され、前記レンズの視野に配置され前記レンズの光学軸に関して45度傾けられた鏡(32)を支持する回転アセンブリ(30)と、
前記回転アセンブリ(30)の位置角度を計測する位置角度計測装置とを具備する請求項3に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。 - スタンドとして使用される基礎(22)上に組み立てられた筐体(21)と、
安定化装置(25、26)上に搭載され、前記光学検出器(10)のスタンドとして使用される安定化タンク(24)を具備する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。 - 前記安定化装置が、
ジンバル(25)とジャイロホイール(26)とを具備する請求項5に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。 - 前記光学検出器(10)が、垂直軸の回りで回転駆動される単線ビデオカメラである請求項3に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 筐体(41)と、
前記筐体(41)の中に格納され、垂直軸モータ(44)によって駆動される回転アセンブリ(42)と、
開口(49)を有する前記回転アセンブリを保護するための保護カバー(45)と、
前記回転アセンブリ上に固定され単線検出素子(47)を具備するデジタルビデオカメラ(47)と、
前記回転アセンブリ(42)の回転によって水平線を走査することが可能な光学軸を有するレンズ(48)とを具備する請求項7に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。 - 前記光学検出器(10)が、前記レンズ(48)を保護するために排気ファン(53)を使用して換気される保護ガラス(52)を具備する請求項8に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 画像処理集積回路基板(56)が前記回転アセンブリ(42)中に固定される請求項7または請求項8に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 前記回転アセンブリ(42)の角度位置を測定する測定装置(57)を具備する請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 前記光学検出器(10)のデジタル出力データが、前記回転アセンブリ(42)の要素への電力供給の接触をも確実とする回転接点(58)を介して伝送される請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 羅針盤と接続するための接続手段を具備する請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 他の検出器と接続する接続手段と、前記他の検出器によって供給される情報との整合解析を実行する解析手段とを具備する請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 危険対象が検出されたことを信号する信号手段(IHM)を具備する請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 各監視対象の位置情報が対象の方位および大きさを具備する請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の海上乗物用衝突防止警報装置。
- 海上乗物の水平線の少なくとも一部を視野におさめる少なくとも1つの光学検出器を具備する海上乗物用衝突防止警報装置(12)で使用される衝突防止警報方法であって、
前記光学検出器によって供給される画像から海面で監視される少なくとも1つの対象の位置情報を抽出する段階と、
前記監視対象の位置情報の展開を周期的に算出する段階と、
前記監視対象の位置情報の展開に応じて、前記監視対象と当該海上乗物とが衝突する危険性が存在するときには危険とみなされる前記監視対象と当該海上乗物との衝突の危険性を評価する段階とを具備する衝突防止警報方法。 - 各危険対象に関する情報を表示する段階と、新たな危険対象物が検出されると直ちに警報信号を送出する段階とを具備する請求項17に記載の衝突防止警報方法。
- 前記光学検出器(10)によって供給される画像の有効部分を区切る段階(e)と、
前記画像の少なくとも一部の平均光度を計測する段階(f)と、
前記平均光度の画素を比較し、比較結果に応じて各画素に2進値を割り付ける段階(g)と、
前記監視対象を形成する近隣画素の組を形成する予め定められた値の画素を探索し、前記監視対象の位置および大きさを測定する段階(h)と、
連続する画像中に認められる対象の位置または大きさの少なくとも一方の変化に基づいて危険対象を決定する段階(i)とを具備する請求項17または請求項18に記載の衝突防止警報方法。 - 連続する画像の画素の組の残光を評価し、前記残光に基づいて監視対象を構成する組を決定する段階とを具備する請求項19に記載の衝突防止警報方法。
- 有効部分を区切る段階が、水平線の自動検出を具備する請求項19または請求項20に記載の衝突防止警報方法。
- 前記段階(d)および段階(e)が各画像に対して実行される請求項17に記載の衝突防止警報方法。
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