JP2011252680A - 標的装置における追尾検知処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動目標の目標情報を取得して目標を検知する検知処理を加えることにより、対象目標の追尾検知精度を向上する標的装置における追尾検知処理方法を提供する。
【解決手段】標的装置における追尾検知処理方法は、赤外線センサにより検出された目標から発せられる赤外線レベル、超音波測距センサにより超音波を用いて目標までの距離を測定した超音波測距情報、及びマイクにより検出された目標からの音量を目標情報として取得する目標情報取得ステップと、前記目標情報取得ステップで得られた赤外線レベル、超音波測距情報、及び音量が規定値以上であれば目標検出値と判定する目標判定ステップと、前記目標判定ステップで判定された目標検出値を基に目標に対する画像処理を規定時間行い目標として認識する目標認識ステップと、前記目標認識ステップで認識された目標の画像データを用いて自動追尾する自動追尾ステップとよりなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、カメラから得られる映像データから目標を自動追尾し、目標に射撃を模擬したレーザ光を照射することにより模擬的な対抗射撃訓練を行うことを可能とした射撃訓練用模擬対抗装置等の標的装置において、対象目標の追尾検知精度を上げる検知処理を加えた標的装置における追尾検知処理方法に関するものである。

従来、標的装置である射撃訓練用模擬対抗装置（例えば、特許文献１参照。）においては、対象とする目標をカメラのみで検知した場合のみ追尾することしか出来ないという問題があり支障があった。

特開２００９−１６８３３２号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、対象とする目標を画像データから追尾処理する際、移動目標の目標情報を取得して目標を検知する検知処理を加えることにより、対象目標の追尾検知精度を向上する標的装置における追尾検知処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の標的装置における追尾検知処理方法は、赤外線センサにより検出された目標から発せられる赤外線レベル、超音波測距センサにより超音波を用いて目標までの距離を測定した超音波測距情報、及びマイクにより検出された目標からの音量を目標情報として取得する目標情報取得ステップと、前記目標情報取得ステップで得られた赤外線レベル、超音波測距情報、及び音量が規定値以上であれば目標検出値と判定する目標判定ステップと、前記目標判定ステップで判定された目標検出値を基に目標に対する画像処理を規定時間行い目標として認識する目標認識ステップと、前記目標認識ステップで認識された目標の画像データを用いて自動追尾する自動追尾ステップとよりなることを特徴とする。

本発明の標的装置における追尾検知処理方法は、対象とする目標を画像データから追尾処理する際、移動目標の目標情報を取得して目標を検知する検知処理を加えることにより、対象目標の追尾検知精度を向上し、効果的な対抗訓練が可能となる。

本発明の実施形態に係る模擬対抗装置を用いた射撃訓練システムを示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るレーザ送受信部を示す構成説明図及び斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す構成説明図及び斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るディテクタを示す構成説明図、前面図及び後面図である。 本発明の実施形態に係る目標を自動追尾するための画像処理用のアルゴリズムを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る模擬対抗装置を用いた射撃訓練システムを示す説明図である。図１において、１１は射撃訓練用模擬対抗装置であるレーザ送受信部、１２は統制部であるパソコン、１３は統制部の構成である無線機(通常は無線ＬＡＮ機器)、１４は統制部の構成であるジョイスティック(またはマウス)、１５はディテクタが装着された訓練者である移動目標、１６はプロジェクタが装着された実銃または模擬銃、１７はレーザ光、１８はレーザ光、１９は射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データ、２０は映像データ及び被弾データ等、２１は被弾データ等である。

図１に示すように、移動目標（訓練者）１５が所持した実銃または模擬銃１６に搭載されたプロジェクタからレーザ光１７を照射することができる。また、レーザ送受信部１１に搭載されたプロジェクタからレーザ光１８を照射することができる。レーザ送受信部１１に搭載されたカメラで撮像された映像データ２０は、無線系を通じて統制部無線機１３によりパソコン１２に表示される。

操作員は、パソコン１２に表示された映像を見てジョイスティック１４の操作により、パソコン１２から無線機１３を介して無線系でレーザ送受信部１１に射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データを送信し、レーザ送受信部１１のプロジェクタから射撃を行うことができる。複数のレーザ送受信部１１からの複数の映像データに基づく複数の画面のうちの１画面については、マニュアル操作により目標の照準と射撃の制御を行うことができる。

また、移動目標（訓練者）１５から照射されたレーザ光１７がレーザ送受信部１１に命中した場合は、レーザ送受信部１１からの被弾データ２０が無線機１３を介して無線系でパソコン１２に送信され、パソコン１２上の画面に結果が表示される。

一方、レーザ送受信部１１のプロジェクタからのレーザ光１８が移動目標（訓練者）１５に搭載されたディテクタの受光器に命中した場合は、移動目標（訓練者）１５に搭載されたディテクタからの被弾データ２１が無線機１３を介して無線系でパソコン１２に送信され、パソコン１２上の画面に結果が表示される。

図２（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るレーザ送受信部を示す構成説明図及び斜視図である。図２（ａ），（ｂ）において、３０は無線機、３１は制御回路、３２は駆動モータ、３３はプロジェクタ、３４はカメラ、３５は射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）、３６はスピーカ、３７は受光器、３８はバッテリー、３９はＡＣ／ＤＣ変換器、４０は映像データ、４１はレーザコード、４２は駆動信号、４３は表示信号、４４は発射模擬音声信号、４５はレーザ受信信号、４６は制御データ、４７は映像データまたは被弾データ、４８はセンサ／マイクで、赤外線センサ、超音波測距センサ、及び指向性を持ったマイクロホンより構成される。４９は目標情報である。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、センサ／マイク４８は、赤外線センサにより検出される目標から発せられる赤外線レベル、超音波測距センサにより超音波を用いて目標までの距離を測定する超音波測距情報、及びマイクにより検出される目標からの音量を目標情報４９として取得して制御回路３１に出力する。制御回路３１は目標情報４９である赤外線レベル、超音波測距情報、及び音量がそれぞれ予め設定されている規定値以上であれば、規定範囲内に近接している目標検出値として判定し、目標として検出する。センサ／マイク４８で目標を検出すると、規定時間内、カメラ３４で撮像した映像データ４０を制御回路３１に入力して目標に対する画像処理を行い目標として認識する。制御回路３１にはカメラ３４から入力された映像データ４０を基に認識された目標を自動追尾するための画像処理用のアルゴリズム実行回路が実装されている。制御回路３１はリアルタイムにカメラ３４から入力された映像データ４０を基に認識された目標を自動追尾するための画像処理した駆動信号４２を駆動モータ３２に出力する。駆動モータ３２は駆動信号４２が入力され、駆動部分と一体化したプロジェクタ３３及びカメラ３４を目標方向に旋回して姿勢制御する。

制御回路３１はカメラ３４で撮像した映像データ４７を無線機３０から無線系で統制部であるパソコン１２に送信する。無線機３０は無線系でパソコン１２から射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データ４６を受信して制御回路３１に出力する。制御回路３１は無線機３０から入力された射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データ４６を基にレーザコード４１を生成してプロジェクタ３３に出力する。プロジェクタ３３はレーザコード４１に基づいて実弾を模擬したレーザ光を照射する。

制御回路３１は、プロジェクタ３３からのレーザ光の照射と同時に表示信号４３を射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）３５に出力すると共に発射模擬音声信号４４をスピーカ３６に出力する。射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）３５は射撃動作を現示するために発光(点滅動作)して模擬表示すると共にスピーカ３６は射撃音を模擬した発射模擬音を出力する。

一方、移動目標（訓練者）１５から照射されたレーザ光１７がレーザ送受信部１１の受光部３７に命中した場合は、受光部３７からレーザ受信信号４５が制御回路３１に出力される。制御回路３１は内部の受信回路において受光部３７から入力されたレーザ受信信号４５のうち一定の閾値を超えた信号を抽出し命中の判定を行って即座に被弾データ４７を無線機３０を介して無線系で統制部であるパソコン１２に送信する。

制御回路３１は被弾と同時に表示信号４３を射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）３５に出力し、被弾現示のために点灯(常時点灯)して模擬表示する。

レーザ送受信部１１の内部で使用する電源は、バッテリー３８または商用電源をＡＣ／ＤＣ変換器３９で変換した電源から供給される。

図５は本発明の実施形態に係る目標を自動追尾するための画像処理用のアルゴリズムを示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳａでセンサ／マイク４８は、赤外線センサにより検出される目標から発せられる赤外線レベル、超音波測距センサにより超音波を用いて目標までの距離を測定する超音波測距情報、及びマイクにより検出される目標からの音量を目標情報として取得する。ステップＳｂで制御回路３１は目標情報である赤外線レベル、超音波測距情報、及び音量がそれぞれ予め設定されている規定値以上であるか否かを判定する。ステップＳｃで目標情報である赤外線レベル、超音波測距情報、及び音量がそれぞれ予め設定されている規定値以上であれば、規定範囲内に近接している目標検出値として判定し、目標として検出すると、ステップＳｄで一定の規定時間内、カメラ３４で撮像した映像データ４０を制御回路３１に入力して検出した目標に対する画像処理を行い正しい目標として認識する。

ステップＳｄで正しい目標を認識すると、ステップＳ１で制御回路３１のアルゴリズム実行回路に画像データ（映像データ）が入力される。ステップＳ２で画像データが２値化される。ステップＳ３で２値化された画像データから背景を除去し、ステップＳ４で目標を抽出する。この場合、ステップＳ５の前フレームデータを用いて背景を除去する。ステップＳ６で抽出した目標の面積・重心を算出する。ステップＳ７で算出した目標の面積・重心から目標を判定し、ステップＳ８で目標を検出しない場合にはステップＳｄに戻る。ステップＳ８で目標を検出した場合には、ステップＳ９で目標指示角（方位／高低）を算出し、ステップＳ１０で算出した目標指示角（方位／高低）になるように駆動モータを駆動する。ステップＳ１１で駆動した駆動モータの現在の指向角（方位／高低）を検出し、ステップＳ１２で駆動モータの現在指向角（方位／高低）が目標指示角（方位／高低）になっていない場合はステップＳ１０に戻り、駆動モータの現在指向角（方位／高低）が目標指示角（方位／高低）になっている場合はステップＳｄに戻る。

図３（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す構成説明図及び斜視図である。図３（ａ），（ｂ）において、５１はプロジェクタ、５２はレーザ駆動回路、５３は引金センサ、５４はレーザダイオード、５５は光学系、５６はバッテリーである。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、プロジェクタ５１は移動目標（訓練者）１５が所持した実銃または模擬銃１６に装着され、プロジェクタ５１の引金センサ５３を操作することによりレーザ光１７を照射することができる。

プロジェクタ５１のレーザ駆動回路５２において、内部スイッチまたは外部からの通信(光または電波)に基づく初期設定信号により、個別番号（ＩＤ）の初期設定を行う。ＩＤデータは、レーザ駆動回路５２で生成されるレーザコードに付与される。

引金センサ５３により引金を引いたことを検出すると、検出信号がレーザ駆動回路５２に出力される。

レーザ駆動回路５２において生成されたレーザコードはレーザ駆動信号としてレーザダイオード５４に出力される。レーザ駆動信号が入力されてレーザダイオード５４より出力されるレーザ出力光は光学系５５の光学レンズにより集光され外部に放射される。プロジェクタ５１の内部回路に必要な電源はバッテリー５６より供給される。

図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るディテクタを示す構成説明図、前面図及び後面図である。図４（ａ），（ｂ）において、６１は受光器、６２はレーザ受光回路、６３は制御回路、６４は無線機、６５はブザー、６６は発光器、６７はバッテリー、６８は初期設定データである。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、受光器６１は移動目標（訓練者）１５の胴体に着用された訓練用衣服の前面及び後面にそれぞれ複数個取付けられると共に、頭部のヘルメットの前部及び後部にそれぞれ取付けられる。移動目標（訓練者）１５の胴体に着用された訓練用衣服にはレーザ受光回路６２、制御回路６３、無線機６４、ブザー６５、発光器６６、バッテリー６７が装着される。

受光器６１はレーザ送受信部１１より照射されたレーザ光を受信する。受光器６１は受信されたレーザ光に基づいてレーザ受光信号をレーザ受光回路６２に出力する。レーザ受光回路６２は入力されるレーザ受光信号に対して一定の閾値を超えた信号を抽出し命中の判定を行う。命中の結果は制御回路６３に出力される。

制御回路６３において命中結果の被弾データ２１を即座に無線機６４を介して無線系で統制部であるパソコン１２に送信すると共に、命中現示のためブザー６５に対してブザー鳴動信号を出力して鳴動し、同時に、発光(点灯)信号を発光器６６に出力して発光する。ディテクタの内部回路に必要な電源はバッテリー６７により供給される。

本発明の実施形態は、カメラ、センサ及びマイク等の移動物体を検知するための回路から得られる画像及び各種情報等から移動目標を検知、自動追尾し、目標の中心に射撃を模擬したレーザ光を照射することにより、模擬的な対抗射撃訓練を行う際に、目標の検知精度を上げることができる。

また、レーザ光の照射機能を取り外すことにより、監視システムへ応用することができる。

なお、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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１１…射撃訓練用模擬対抗装置であるレーザ送受信部、１２…統制部であるパソコン、１３…統制部の構成である無線機(通常は無線ＬＡＮ機器)、１４…統制部の構成であるジョイスティック(またはマウス)、１５…ディテクタが装着された訓練者である移動目標、１６…プロジェクタが装着された実銃または模擬銃、１７…レーザ光、１８…レーザ光、３０…無線機、３１…制御回路、３２…駆動モータ、３３…プロジェクタ、３４…カメラ、３５…射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）、３６…スピーカ、３７…受光器、３８…バッテリー、３９…ＡＣ／ＤＣ変換器、４８…センサ／マイク、５１…プロジェクタ、５２…レーザ駆動回路、５３…引金センサ、５４…レーザダイオード、５５…光学系、５６…バッテリー、６１…受光器、６２…レーザ受光回路、６３…制御回路、６４…無線機、６５…ブザー、６６…発光器、６７…バッテリー。

Claims (1)

1. 赤外線センサにより検出された目標から発せられる赤外線レベル、超音波測距センサにより超音波を用いて目標までの距離を測定した超音波測距情報、及びマイクにより検出された目標からの音量を目標情報として取得する目標情報取得ステップと、
   前記目標情報取得ステップで得られた赤外線レベル、超音波測距情報、及び音量が規定値以上であれば目標検出値と判定する目標判定ステップと、
   前記目標判定ステップで判定された目標検出値を基に目標に対する画像処理を規定時間行い目標として認識する目標認識ステップと、
   前記目標認識ステップで認識された目標の画像データを用いて自動追尾する自動追尾ステップと
   よりなることを特徴とする標的装置における追尾検知処理方法。

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