JP2013190273A - 飛しょう体の誘導装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、照射光出力を効率的に利用することのできるアクテイブ画像誘導装置を提供することにある。
【解決手段】目標検出器４は、追尾演算器５から入力される処理領域信号１３に基づき、受光器２から入力される画像信号８のうち、特定の処理領域の中から追尾対象となる目標を検出する。追尾演算器５は目標検出器４から出力された目標情報９に基づき、次のフレームの目標検出処理条件となる処理領域信号１３を演算し、目標検出器４と送光器１に出力する。送光器１は、処理領域信号１３に基づいて受光器２の撮像視野７のうち、目標検出処理の対象となる処理領域にのみ光を照射するよう照射視野３８を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、飛しょう体に搭載した撮像装置によって撮像した画像から目標を検出し、飛しょう体を目標方向へ誘導する誘導装置に関する。

飛しょう体の誘導装置では、撮像対象から到来する光を検出して画像化し、画像信号を処理して目標に誘導する処理が行なわれる。撮像対象から到来する光として、太陽光が撮像対象から反射された反射光を使用するものや、撮像対象自身が放出する赤外光を使用し、到来する光の強度を検出して画像化するものがある。これらはいずれも誘導装置の外部から放射される光を利用することから、パッシブ型の画像誘導装置と呼ばれている。

パッシブ型の画像誘導装置の目標検出特性は外部光の状態に依存することから、誘導装置が自ら必要な光を照射して目標を検出するアクティブ型の画像誘導装置が考案されている（例えば、特開昭５８−２００１８２（特許文献１）、特開２０１１−２３７０６７（特許文献２）参照）。

特許文献２のアクティブ画像型の誘導装置では、レーザ光を撮像範囲の全体に照射し、撮像範囲内にある対象から反射される反射光を受信光学系、受信部のセンサで受け画像生成処理をしている。

特開昭５８−２００１８２ 特開２０１１−２３７０６７

誘導装置で使用される撮像装置は、対象を検出するのに十分な反射光を受光する必要がるため、撮像視野全体に照射するにはアクティブ画像型の誘導装置に高出力の光照射器を備える必要がある。高出力の光照射器は、装置の小型軽量化と低消費電力化の妨げとなり、誘導装置が飛しょう体に搭載されるものであることから望ましくない。

本発明は、照射光出力を効率的に利用することのできるアクティブ画像誘導装置を提供することにある。

本発明によれば、飛しょう体から光を照射し、その反射光を撮像するアクティブ画像型の誘導装置において、照射光の照射領域を誘導信号の演算過程で得られる追尾点演算結果に基づいて制御することを特徴とする誘導装置が得られる。

本発明の実施形態によれば、照射光を所定の照射視野で照射する送光器と、目標によって反射された反射光を所定の撮像視野で受ける受光器と、前記受光器の出力する画像信号を処理し追尾対象となる目標を検出し目標情報を出力する目標検出器と、前記目標情報に基づき、次のフレームの目標検出処理領域を示す処理領域信号を出力するとともに、目標の追尾点を演算し撮像視野中心と前記追尾点の誤差を示す誤差角信号を発生する追尾演算器と、前記誤差角信号と追尾利得に基づき飛しょう体を誘導制御するための誘導信号を発生する誘導信号発生手段と、前記受光器の方向を前記誘導信号に基づき撮像視野中心が前記追尾点に合うように制御する駆動手段と、前記処理領域信号に基づき前記送光器から放射される照射光の照射領域を制御する光学機構と、を含む請求項１記載の誘導装置が得られる。

本発明によれば、照射光は、目標検出処理に必要な照射視野を照射するため、効率的に照射光を利用することができる。

本発明の実施形態を説明するための誘導装置の構成図である。 本発明の実施形態を説明するための処理画像のイメージを示している。 本発明の実施形態の誘導装置において、画像信号の入力から誤差角信号の出力までの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における送光器の構成を示すブロック図である。

遠方の物体を撮像するアクティブ型の撮像装置においては、撮像視野全体にわたって所望の光量を得るためには大出力の光源が必要となり、装置が大型化するとともに大きな消費電力が必要となるが、誘導装置の最終的な出力信号である誘導信号を演算するためには、必ずしも撮像視野全体の画像情報は必要ではなく、追尾点を中心とした一部の領域の画像情報があればよい。この点に鑑み、本発明の実施形態では、必要最低限の領域に照射光を集中させる。このため光源の負担を軽減し、装置の小型軽量化と低消費電力化に資することが可能になる。

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態を説明するための誘導装置の構成図である。図１において、誘導装置１００は、送光器１、受光器２、ジンバル機構３、目標検出器４、追尾演算部５、乗算器６を含む。受光器２は、撮像視野７から入射する光信号を電気信号に変換して画像信号８を目標検出器４へ出力する画像センサである。画像センサとしては、可視光を検出する画像センサ以外にも紫外線や赤外線を検出するものなどがある。

目標検出器４は、追尾演算器５から入力される処理領域信号１３の処理条件に基づき、受光器２から入力される画像信号８から追尾すべき目標を検出し、目標の位置や形状などの目標情報９を演算して追尾演算器５へ出力する画像処理器である。

追尾演算器５は、目標検出器４から入力される目標情報９に基づいて追尾点を演算し、撮像視野中心と追尾点の誤差量を誤差角信号１０として乗算器６へ出力する画像処理器である。また追尾演算器５では、次フレームの画像信号８に対する目標検出処理の条件を示す処理領域信号１３を演算し送光部１と目標検出器４へ出力する。

乗算器６は、追尾演算器５から入力される誤差角信号１０に追尾ゲイン１２を乗算し誘導信号１１として外部へ出力する。誘導信号１１は、飛しょう体を誘導制御するための信号として使用されるとともに、ジンバル機構３へ出力される。

送光器１は、受光器２が検出できる波長帯の光を照射する光源である。ここで、送光器１は、追尾演算器５から入力される処理領域信号１３に基づいて照射光の照射中心と照射中心を中心とした照射範囲である照射視野を調整できる光学機構を備えている。光源としては、狭い視野範囲に強い光を照射できるレーザ光源などを使用する。図４は、送光器を示すもので、送光器１は、レーザ発信器３７と送光光学系（光学機構）を含む。レーザ発振器３７からのレーザ光は、送光光学系に入射し、送光光学系によって所定の照射視野で送光される。送光光学系３６は、処理領域信号１３を受けその信号に応じた照射視野で照射光を放射する。

ジンバル機構３には、送光器１と受光器２が搭載されており、乗算器６から入力される誘導信号１１に基づいて、受光器の撮像視野中心を追尾点方向に指向させるための機構である。送光器と受光器は一つのジンバル機構３に固定されているため、常に同じ動きをする。ジンバル機構は上下、左右任意の方向に向けることができ、任意の方向を撮像するために使われる。一方、送光器に備えたられた光学機構は、撮像視野（受光器の視野）の範囲内で照射中心を微調節するための機構である。即ち、図２で、照射視野３８は、送光器に備えられた光学機構によって、撮像視野７の範囲内で上下左右に調整することができる。

本実施形態の動作を誘導装置全体の構成を示す図１のほかに、図２及び図３を用いて説明する。ここで、図２は処理画像のイメージを示している。図３は画像信号の入力から誤差角信号の出力までの処理の流れを示すフローチャートである。

受光器２は、撮像視野７から入射する光信号を電気信号に変換し、所望のフレームレートの画像信号８を目標検出器４へ出力する。

目標検出器４には撮像視野７の画像信号８が入力されるが、目標検出処理２０は追尾目標１５を含む特定の処理領域１４に対してのみ実行する。これは処理領域１４を絞り込むことによって、演算負荷の大きい画像処理の規模を軽減するためであり、また追尾目標１５が誤って近接する目標候補１８に変更されることを防ぐためである。目標検出処理２０によって検出された追尾目標１５の位置、形状などの目標情報９は追尾演算器９へ出力される。

追尾演算器５では、目標検出器１５から入力される目標情報９に基づき追尾点１６を演算するとともに、目標検出処理２０の処理領域サイズ２４を演算する。ここで演算された追尾点１６と処理領域サイズ２４は、目標検出器４へ入力され、次のフレームの画像信号８に対する目標検出処理２０の処理領域信号１３として使用される。また、撮像視野中心１７に対する追尾点１６のずれ量を演算し、誤差角信号１０として乗算器６へ出力する。

追尾演算器５から出力された誤差角信号１０は、乗算器６にて所望の追尾ゲイン１２を乗算され、誘導信号１１として出力する。誘導信号１１は、ジンバル機構３に入力され、撮像視野中心１７を追尾目標１５の方向に指向させるための制御信号として使用されるとともに、飛しょう体を目標方向へ誘導制御するための信号として使用される。

送光器１は、受光器２が撮像する撮像視野７のうち、特定の照射視野３８にのみ光を照射する。ここで照射視野３８は、追尾演算器５から入力される処理領域信号１３によって制御する。すなわち、追尾点１６を中心に目標検出処理２０の処理領域１４を含む範囲に照射するように制御する。言い換えると、処理領域１４の中心が追尾点１６の中心となるように制御する。

要約すると、本実施形態では、目標検出器４は、追尾演算器５から入力される処理領域信号１３に基づき、受光器２から入力される画像信号８のうち、特定の処理領域の中から追尾対象となる目標を検出する。追尾演算器５は目標検出器４から出力された目標情報９に基づき、次のフレームの目標検出処理条件となる処理領域信号１３を演算し、目標検出器４と送光器１に出力する。送光器１は、処理領域信号１３に基づいて受光器２の撮像視野７のうち、目標検出処理の対象となる処理領域にのみ光を照射するよう照射視野３８を制御している。

本実施の形態では、送光器１が出力する照射光は、目標検出処理２０に必要な最小減の照射視野３８にのみを照射するため、送光器１が出力する光量を低減することができる。このため、装置を小型軽量化、低消費電力化、低価格化することができる。

上記実施形態では、目標検出処理の領域に応じて、照射光の照射中心と照射視野を制御している。しかしながら、照射視野を制御するためには送光部の光学機構が複雑になるため、照射光の照射視野は固定とし、照射中心のみを制御してもよい。

本発明は上記実施形態及び変形例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、適宜変更され得ることは明らかである。

本発明は、飛しょう体に搭載した撮像装置にて目標を検出し、飛しょう体を目標方向に誘導するための画像誘導装置分野に属する。なお、画像誘導装置と同様な分野として、撮像した画像の中から特定の目標を検出し追尾する監視カメラや航空機搭載カメラへの適用も可能である。

１ 送光器
２ 受光器
３ ジンバル機構
４ 目標検出器
５ 追尾演算器
６ 乗算器
７ 撮像視野
１４ 処理領域
１５ 追尾目標
１６ 追尾点
１７ 撮像視野中心
３６ 送光光学系
３７ レーザ発振器
３８ 照射視野

Claims (5)

1. 飛しょう体から光を照射し、その反射光を撮像するアクティブ画像型の誘導装置において、
   照射光の照射領域を誘導信号の演算過程で得られる追尾点演算結果に基づいて制御することを特徴とする誘導装置。
2. 照射光を所定の照射視野で照射する送光器と、
   目標によって反射された反射光を所定の撮像視野で受ける受光器と、
   前記受光器の出力する画像信号を処理し追尾対象となる目標を検出し目標情報を出力する目標検出器と、
   前記目標情報に基づき、次のフレームの目標検出処理領域を示す処理領域信号を出力するとともに、目標の追尾点を演算し撮像視野中心と前記追尾点の誤差を示す誤差角信号を発生する追尾演算器と、
   前記誤差角信号と追尾利得に基づき飛しょう体を誘導制御するための誘導信号を発生する誘導信号発生手段と、
   前記受光器の方向を前記誘導信号に基づき撮像視野中心が前記追尾点に合うように制御する駆動手段と、
   前記処理領域信号に基づき前記送光器から放射される照射光の照射領域を制御する光学機構と、
   を含む請求項１記載の誘導装置
3. 前記照射視野は、前記撮像視野より小さくなるように制御されることを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
4. 前記追尾点に基づき目標に対する照射光の照射中心を演算し、前記照射中心に照射光を向けるように制御することを特徴とする請求項１、２叉は３に記載の誘導装置。
5. 前記送光器から放射される照射光の照射領域は、前記受光器の撮像視野のうち、目標検出処理の対象となる処理領域にのみ光が照射される照射視野に制御されることを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。

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