JP2013196097A - 対象物検出システムおよび対象物検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SAR衛星200は、複数の船舶が存在する監視海域の上空を飛行する監視時刻に監視海域を撮像して海域画像を取得する。静止衛星300は、位置情報を監視時刻に送信することを船舶の通信機に要求する位置情報要求を監視海域に向けて発信し、位置情報要求に応じる船舶101から監視時刻に送信される位置情報を通信位置情報として受信する。監視施設400の装置は、SAR衛星200によって取得された海域画像に基づいて監視時刻の監視海域に存在した複数の船舶それぞれの位置情報を画像位置情報として算出する。監視施設400の装置は、複数の船舶それぞれの画像位置情報と静止衛星300によって収集された船舶101の通信位置情報とを比較し、位置情報要求に応じない不審船102の位置情報を特定する。
【選択図】図1
Description
一方、船舶は、安全航行を目的として自機の識別コード、位置および行き先等の情報をAIS(Automatic Identification System)やVMS(Vessel Monitoring System)の情報として常時発信する。そして、衛星や沿岸設備は、各船舶から発信されるAIS情報(またはVMSの情報。以下同様)をAIS受信機で収集する。AIS情報は味方の船舶(適法な船舶)からしか発信されないため、収集したAIS情報と敵味方の船舶が映った画像の情報とでマッチングを取ることにより、敵の船舶(違法な船舶)を検出することができる。
このため、監視衛星で得られる海上の画像とAIS衛星で得られる船舶のAIS情報との同期性が低く、マッチング精度も低い。また、沿岸AISは広域をカバーすることができない。
さらに、優れた漁場を知られたくない漁船など、味方の船舶がAIS情報を発信しない場合も考えられる。
複数の対象物が存在する特定地域を特定時間帯に撮像して地域画像を取得する地域撮像装置と、
前記特定時間帯の位置情報を要求する位置情報要求を前記特定地域に向けて発信し、前記複数の対象物のうち前記位置情報要求に応じる対象物から送信される前記特定時間帯の位置情報を通信位置情報として受信する位置情報収集装置と、
前記地域撮像装置によって取得される前記地域画像に基づいて前記特定時間帯の前記特定地域に存在する前記複数の対象物それぞれの位置情報を画像位置情報として算出し、前記複数の対象物それぞれの画像位置情報と前記位置情報収集装置によって収集された前記対象物の通信位置情報とを比較し、前記位置情報要求に応じない対象物の位置情報を特定する対象物検出装置とを備える。
前記位置情報要求装置は、前記地域撮像装置を搭載した前記周回衛星が前記特定地域の上空を飛行する所定の時間帯を前記特定時間帯として前記位置情報要求を発信する。
地域撮像装置が、複数の対象物が存在する特定地域を特定時間帯に撮像して地域画像を取得し、
位置情報収集装置が、前記特定時間帯の位置情報を要求する位置情報要求を前記特定地域に向けて発信し、前記複数の対象物のうち前記位置情報要求に応じる対象物から送信される前記特定時間帯の位置情報を通信位置情報として受信し、
対象物検出装置が、前記地域撮像装置によって取得される前記地域画像に基づいて前記特定時間帯の前記特定地域に存在する前記複数の対象物それぞれの位置情報を画像位置情報として算出し、前記複数の対象物それぞれの画像位置情報と前記位置情報収集装置によって収集された前記対象物の通信位置情報とを比較し、前記位置情報要求に応じない対象物の位置情報を特定する。
監視海域に存在する正当な船舶(味方の船舶)と不審な船舶(敵の船舶)とを判別するシステムについて説明する。但し、船舶は対象物の一例であり、船舶以外の対象物(例えば、建物のような静止体、または車両や航空機のような移動体)を判別しても構わない。
実施の形態1における敵味方判別システム100の構成について、図1に基づいて説明する。
図中の白丸は船舶101を表し、黒丸は不審船102を表している。
但し、SAR衛星200の代わりに、SAR以外の画像センサ(例えば、光学カメラ)を備えた人工衛星またはその他の飛行体(例えば、飛行機)を用いても構わない。
不審船102は、正当な船舶ではないため、静止衛星300と通信するための船舶通信機を備えていない。
静止衛星300は、位置情報の要求を監視時刻に監視海域の各船舶101に向けて発信する。
各船舶101の船舶通信機は、静止衛星300から位置情報の要求を受信し、測位装置によって測位された位置情報を静止衛星300へ送信する。以下、各船舶101から静止衛星300へ送信される位置情報を「通信位置情報」という。不審船102は、船舶通信機を持たないため、位置情報を監視時刻に静止衛星300へ送信しない。
SAR衛星200は海域画像を監視施設400に送信し、静止衛星300は各船舶101の通信位置情報を監視施設400に送信する。
監視施設400は、SAR衛星200から海域画像を受信し、静止衛星300から各船舶101の通信位置情報を受信する。
監視施設400は、海域画像に基づいて船舶101および不審船102の位置情報を算出する。以下、海域画像に基づいて算出する位置情報を「画像位置情報」という。
監視施設400は、画像位置情報と通信位置情報とを比較し、不審船102の位置情報を特定する。
実施の形態1における敵味方判別システム100の機能構成について、図2に基づいて説明する。
海域撮像装置201(地域撮像装置の一例)は、海域撮像部210と、海域画像送信部220と、撮像装置記憶部290とを備える。
海域撮像部210(地域撮像部の一例)は、SARを用いて監視時間帯に監視海域を撮像し、海域画像291を取得する。
海域画像送信部220(地域画像送信部の一例)は、海域撮像部210によって取得される海域画像291を無線通信装置を用いて監視施設400へ送信する。
撮像装置記憶部290は、海域撮像装置201で使用するデータを記憶する。例えば、撮像装置記憶部290は、海域撮像部210によって取得される海域画像291を記憶する。
目標情報収集装置301(位置情報収集装置の一例)は、目標情報収集部310と、目標情報送信部320と、収集装置記憶部390とを備える。
目標情報収集部310(位置情報収集部の一例)は、無線通信装置を用いて次のような通信を行う。目標情報収集部310は、目標情報要求を監視時刻に監視海域に向けて発信し、監視海域の各船舶101から応答される目標情報を受信する。目標情報要求は、船舶101の船舶通信機に対して位置情報(通信位置情報)を含んだ目標情報を監視時間帯に送信することを要求するデータである。例えば、目標情報収集部310は、SAR衛星200の周回軌道を表す軌道情報(SAR軌道情報499)を監視施設400から受信し、受信した軌道情報に基づいて監視時刻を算出する。
目標情報送信部320(位置情報送信部の一例)は、目標情報収集部310が各船舶101から受信した目標情報391を無線通信装置を用いて監視施設400へ送信する。
収集装置記憶部390(要求装置記憶部の一例)は、目標情報収集装置301で使用するデータを記憶する。例えば、収集装置記憶部390は、目標情報収集部310が受信した各目標情報391を記憶する。
敵味方判別装置401(対象物検出装置の一例)は、監視通信部410、海域画像処理部420、敵味方判別部430および判別装置記憶部490を備える。
監視通信部410(地域画像受信部、位置情報受信部の一例)は、無線通信装置を用いて次のような通信を行う。監視通信部410は、SAR衛星200から送信される海域画像291を受信する。監視通信部410は、静止衛星300から送信される各目標情報391を受信する。
海域画像処理部420(画像位置情報生成部の一例)は、海域画像291を画像処理して検出情報491を生成する。検出情報491は、監視海域に存在する船舶101および不審船102それぞれの位置情報(画像位置情報)を含んだデータである。
敵味方判別部430(対象物検出部の一例)は、各検出情報491に含まれる位置情報と各目標情報391に含まれる位置情報とを比較し、敵味方判別情報492を生成する。敵味方判別情報492は、各検出情報491に含まれる位置情報のうち不審船102の位置情報を特定したデータである。
判別装置記憶部490(検出装置記憶部の一例)は、敵味方判別装置401で使用するデータを記憶する。例えば、判別装置記憶部490は、監視通信部410が受信した海域画像291および目標情報391、海域画像処理部420が生成した検出情報491、敵味方判別部430が生成した敵味方判別情報492、SAR衛星200の周回軌道を表すSAR軌道情報499などを記憶する。
実施の形態1における敵味方判別システム100の敵味方判別方法(対象物検出方法の一例)について、図3に基づいて説明する。
S110の後、S120に進む。
目標情報391は、船舶101の測位装置によって測位された監視時刻の位置情報(三次元の座標値)を含んだデータである。船舶通信機は、船舶101の登録情報(国籍、識別コードなど)や、船舶101の速度計および方位計によって計測される速度ベクトルなどを目標情報391に含めてもよい。また、船舶通信機は、目標情報391に含める登録情報から一部の情報(識別コード)を除いてもよい。例えば、目標情報391に識別コードを含めないことで、船舶101の匿名性を担保することができる。
このとき、不審船102は、静止衛星300と通信するための船舶通信機を備えていないため、目標情報要求を静止衛星300から受信して監視時刻の目標情報を静止衛星300へ送信することができない。
S120の後、S130に進む。
S130の後、S140に進む。
S140の後、S310に進む。
例えば、海域撮像部210は、SAR軌道情報499に基づいてSAR衛星200が監視海域の上空を飛行する監視時間帯を算出し、算出した監視時間帯に地上(監視海域)の撮像を行う。また、海域撮像部210は、監視施設400から監視時間帯を受信しても構わない。
S210の後、S220に進む。
S220の後、S310に進む。
さらに、監視通信部410は、S220でSAR衛星200から送信された海域画像291を受信する。
S310の後、S320に進む。
海域画像処理部420は、SAR軌道情報499と監視時間帯とに基づいて監視海域の範囲(三次元の座標値)を算出する。但し、監視海域の所定範囲を予め記憶しておいても構わない。
海域画像処理部420は、海域画像291から船舶が映っている画素範囲(海域画像291内の座標値)を特定する。例えば、海域画像処理部420は、画素の輝度が周囲(海面)より所定の輝度閾値以上明るい部分を船舶が映っている画素範囲として特定する。
海域画像処理部420は、監視海域の範囲と船舶の画素範囲とに基づいて船舶の位置情報(三次元の座標値)を算出する。
海域画像処理部420は、船舶の位置情報(三次元の座標値)を含んだデータを検出情報491として生成する。
S320の後、S330に進む。
例えば、敵味方判別情報492は、船舶101の位置情報を除いて不審船102の位置情報を含んだデータである。
但し、敵味方判別情報492は、船舶101の位置情報と不審船102の位置情報とを含んでも構わない。この場合、敵味方判別情報492は、位置情報毎に船舶101と不審船102とのいずれの位置情報であるかを判別するための判別情報(例えば、「0」は船舶101、「1」は不審船102)を含む。
例えば、敵味方判別部430は、各検出情報491に含まれる位置情報のうち、いずれかの目標情報391と同じ位置情報(所定の誤差範囲内の位置情報を含む)を船舶101の位置情報として判定する。つまり、敵味方判別部430は、各検出情報491に含まれる位置情報のうち、いずれの目標情報391とも異なる位置情報を不審船102の位置情報として判定する。
例えば、敵味方判別部430は、検出情報491に含まれる位置情報と目標情報391に含まれる位置情報とを座標値の近い順に組み合わせ、余った検出情報491に含まれる位置情報を不審船102の位置情報として判定する。
この場合、監視通信部410は位置情報と速度ベクトルとを含んだ目標情報391を各船舶101から目標情報収集装置301を介して受信する(S310)。
また、海域画像処理部420は海域画像291に基づいて船舶の速度ベクトル(画像速度ベクトル)を算出し、船舶の速度ベクトルを含んだ検出情報491を生成する(S320)。例えば、海域画像291(SAR画像)に基づいて速度ベクトルを算出する方法として、特許文献4、5に開示されている方法を用いることができる。
敵味方判別部430は、「位置情報」を「位置情報および速度ベクトル」に置き換えて上記のマッチング処理を行い、不審船102の位置情報および速度ベクトルを特定する敵味方判別情報492を生成する(S330)。
S330により、敵味方判別方法の処理は終了する。
図4において、敵味方判別装置401(コンピュータの一例)は、CPU901(Central Processing Unit)を備えている。CPU901は、バス902を介してROM903、RAM904、通信ボード905(通信装置)、ディスプレイ911(表示装置)、キーボード912、マウス913、ドライブ914、磁気ディスク装置920などのハードウェアデバイスと接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ドライブ914は、FD(Flexible Disk Drive)、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)などの記憶媒体を読み書きする装置である。
ROM903、RAM904、磁気ディスク装置920およびドライブ914は記憶装置の一例である。キーボード912、マウス913および通信ボード905は入力装置の一例である。ディスプレイ911および通信ボード905は出力装置の一例である。
フローチャートなどに基づいて説明する実施の形態の処理はCPU901、記憶装置、入力装置、出力装置などのハードウェアを用いて実行される。
敵味方判別システム100は、従来の周回衛星によるAIS受信機ではなく、静止軌道や準天頂軌道等の定点観測を可能にする送受信機(例えば、静止衛星300の通信装置)を備え、味方の船舶(船舶101)には定点観測の送受信機と通信可能な送受信機(船舶通信機)を配布しておく。これらは、自機の位置を含む目標情報(目標情報391)を送信できるものとする。
定点観測の送受信機は目標情報を収集するためにトリガ情報(目標情報要求)を各船舶に送信し、各船舶はトリガ情報を受信後に目標情報を発信する。すなわち、敵味方判別システム100は、任意の時刻(例えば、監視時刻)に目標情報を収集することができる。
敵味方判別システム100は、周回衛星(SAR衛星200)で取得した画像(海域画像291)に対して画像撮像時の目標情報を収集できるため、画像と目標情報との高精度なマッチング処理によって敵(不審船102)を検出することができる。
例えば、味方の漁師は、周知された時刻前後の時間帯だけ漁場を変えたり、周知された時刻前後の時間帯を避けて漁業を行ったりすることにより、秘密にしたい良質な漁場の特定を防ぐことができる。
そして、周知した収集時刻に目標情報の収集を行うことにより、収集された目標情報によって特定される船舶が偽造または盗難された送受信機を搭載した敵の船舶であることを特定することができる。このとき、画像は不要である。
(1)SAR衛星200は、地球を周回する周回衛星ではなく、静止衛星、準天頂衛星または気球など、監視海域の上空を飛行する飛行体であっても構わない。
(2)海域撮像装置201と目標情報収集装置301とを同一の飛行体に備えても構わない。
(3)静止衛星300(または他の飛行体。以下同様)に敵味方判別装置401の機能(海域画像処理部420、敵味方判別部430)を備えて静止衛星300で不審船102を判別しても構わない。監視施設400のコンピュータは不審船102の位置情報を示す敵味方判別情報492を静止衛星300から受信する。
対象物検出システム(敵味方判別システム100)は、地域撮像装置(SAR衛星200)と、位置情報収集装置(静止衛星300)と、対象物検出装置(監視施設400)とを備える。
地域撮像装置は、複数の対象物(船舶101および不審船102)が存在する特定地域(監視海域)を特定時間帯(監視時間帯)に撮像して地域画像(海域画像291)を取得する。
位置情報収集装置は、前記特定時間帯の位置情報を要求する位置情報要求(目標情報要求)を前記特定地域に向けて発信する。位置情報収集装置は、前記複数の対象物のうち前記位置情報要求に応じる対象物(船舶101)から送信される前記特定時間帯の位置情報を通信位置情報(目標情報391)として受信する。
対象物検出装置は、前記地域撮像装置によって取得される前記地域画像に基づいて前記特定時間帯の前記特定地域に存在する前記複数の対象物それぞれの位置情報を画像位置情報(検出情報491)として算出する。対象物検出装置は、前記複数の対象物それぞれの画像位置情報と前記位置情報収集装置によって収集された前記対象物の通信位置情報とを比較し、前記位置情報要求に応じない対象物(不審船102)の位置情報を特定する。
Claims (6)
- 複数の対象物が存在する特定地域を特定時間帯に撮像して地域画像を取得する地域撮像装置と、
前記特定時間帯の位置情報を要求する位置情報要求を前記特定地域に向けて発信し、前記複数の対象物のうち前記位置情報要求に応じる対象物から送信される前記特定時間帯の位置情報を通信位置情報として受信する位置情報収集装置と、
前記地域撮像装置によって取得される前記地域画像に基づいて前記特定時間帯の前記特定地域に存在する前記複数の対象物それぞれの位置情報を画像位置情報として算出し、前記複数の対象物それぞれの画像位置情報と前記位置情報収集装置によって収集された前記対象物の通信位置情報とを比較し、前記位置情報要求に応じない対象物の位置情報を特定する対象物検出装置と
を備えることを特徴とする対象物検出システム。 - 前記位置情報収集装置は、前記位置情報要求を前記特定時間帯に送信することにより、前記通信位置情報を前記特定時間帯に受信する
ことを特徴とする請求項1記載の対象物検出システム。 - 前記地域撮像装置は、周回衛星に搭載される装置であり、
前記位置情報要求装置は、前記地域撮像装置を搭載した前記周回衛星が前記特定地域の上空を飛行する所定の時間帯を前記特定時間帯として前記位置情報要求を発信する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の対象物検出システム。 - 前記位置情報要求装置は、前記特定地域の上空に少なくともいずれかの時間帯に存在する飛行体に搭載される装置である
ことを特徴とする請求項1から請求項3いずれかに記載の対象物検出システム。 - 前記位置情報要求装置は、静止衛星、準天頂衛星、飛行船または気球に搭載される装置である
ことを特徴とする請求項4記載の対象物検出システム。 - 地域撮像装置が、複数の対象物が存在する特定地域を特定時間帯に撮像して地域画像を取得し、
位置情報収集装置が、前記特定時間帯の位置情報を要求する位置情報要求を前記特定地域に向けて発信し、前記複数の対象物のうち前記位置情報要求に応じる対象物から送信される前記特定時間帯の位置情報を通信位置情報として受信し、
対象物検出装置が、前記地域撮像装置によって取得される前記地域画像に基づいて前記特定時間帯の前記特定地域に存在する前記複数の対象物それぞれの位置情報を画像位置情報として算出し、前記複数の対象物それぞれの画像位置情報と前記位置情報収集装置によって収集された前記対象物の通信位置情報とを比較し、前記位置情報要求に応じない対象物の位置情報を特定する
ことを特徴とする対象物検出方法。
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