JP2013210346A - Portable laser radar apparatus - Google Patents

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英司 佐保田
Atsushi Moriya
篤 森谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable laser radar apparatus capable of easily confirming setting of a desired area required to be detected by a radar and improving resolution of at least underwater radar detection.SOLUTION: The portable laser radar apparatus includes: a near-infrared camera 110 for acquiring an image of a visible area and/or a near infrared area; a laser device 10 to be a laser radar for irradiating a laser beam having high permeability to water and a wavelength of 400 to 550 nm to a predetermined area around an imaging center of the near infrared camera 110; a GPS device 20 and a posture azimuth meter 30 for detecting a self-position of the laser device 10 and an emission center direction of the laser beam; an input/output part 40 for monitor-displaying an image picked up by the near infrared camera 110; and a monitor and control module M1 for monitor-displaying a detection area of the laser device 10 around the imaging center of the near infrared camera 110 on the input/output part 40.

Description

この発明は、レーダ検出したい所望領域の設定確認を容易に行うことができるとともに、少なくとも水中のレーダ検出の解像度を高くすることができる可搬型レーザレーダ装置に関する。   The present invention relates to a portable laser radar device capable of easily confirming the setting of a desired area to be detected by radar and at least increasing the resolution of underwater radar detection.

水中間の通信やレーダ検知では、水中で電磁波が大きく減衰することから、現在、音波を用いた通信やレーダ検知が実用化されている。特に、海中ではイオンなどの電気的影響を受けて電磁波の減衰は大きくなる。一方、可視光は水中での減衰が小さいことから水中通信システムの実用化が検討されている。   In underwater communication and radar detection, electromagnetic waves are greatly attenuated in water, so communication and radar detection using sound waves are currently in practical use. In particular, the attenuation of electromagnetic waves increases greatly under the sea due to electrical influences such as ions. On the other hand, since visible light has a small attenuation in water, practical application of an underwater communication system has been studied.

例えば、特許文献1では、青緑色のレーザ光を用いて水中間の通信を行う水中通信システムが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an underwater communication system that performs underwater communication using blue-green laser light.

特開2009−55408号公報JP 2009-55408 A

ところで、近年の津波などによって海岸近傍の比較的浅い水深30m程度の海底状態を探査する場合に音波を用いても解像度が低いため、海底状態を精度高く探査することができなかった。   By the way, since the resolution is low even when using a sound wave when searching for a relatively shallow water depth of about 30 m near the coast due to a tsunami in recent years, it has not been possible to search the seabed with high accuracy.

一方、可視光レーザレーダを用いることが考えられるが、レーダ検知した所望領域の設定確認が容易ではなく、レーダ検知結果を得るまでに多大な時間と労力とが必要であった。   On the other hand, although it is conceivable to use a visible light laser radar, it is not easy to confirm the setting of the desired region detected by the radar, and much time and labor are required to obtain the radar detection result.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーダ検出したい所望領域の設定確認を容易に行うことができるとともに、少なくとも水中のレーダ検出の解像度を高くすることができる可搬型レーザレーダ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and is capable of easily confirming the setting of a desired region to be detected by radar, and at least improving the resolution of underwater radar detection. The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、可視領域および/または近赤外領域の画像を取得する撮像部と、前記撮像部の撮像中心を中心とした所定領域に対して、水に対して透過性の高い波長400〜550nmのレーザ光を照射するレーザレーダと、前記レーザレーダの自己位置および前記レーザ光の出射中心方向を検出する位置姿勢検出部と、前記撮像部が撮像した画像をモニタ表示する出力部と、前記撮像部の撮像中心を中心とした前記レーザレーダの検出領域を前記出力部にモニタ表示する制御部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a portable laser radar device according to the present invention includes an imaging unit that acquires an image in a visible region and / or a near-infrared region, and an imaging center of the imaging unit. A laser radar that irradiates laser light having a wavelength of 400 to 550 nm that is highly permeable to water with respect to a predetermined region in the center, and a position and orientation that detects the self-position of the laser radar and the emission center direction of the laser light A detection unit; an output unit that displays an image captured by the imaging unit on a monitor; and a control unit that monitors and displays the detection area of the laser radar centered on the imaging center of the imaging unit on the output unit. It is characterized by that.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記撮像部のズーミングに合わせて前記レーザレーダの検出領域を変更表示することを特徴とする。   In the portable laser radar device according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit changes and displays the detection area of the laser radar in accordance with zooming of the imaging unit.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、圧力センサを備え、前記位置姿勢検出部は慣性計測機能を有し、前記制御部は、前記圧力センサの検出結果から自己位置が水中であると判断した場合に、前記位置姿勢検出部の慣性計測機能を用いて水中の自己位置を検出することを特徴とする。   In the portable laser radar device according to the present invention, the portable laser radar device includes a pressure sensor, the position / orientation detection unit has an inertial measurement function, and the control unit self-positions based on a detection result of the pressure sensor. Is determined to be underwater, the self-position in water is detected using the inertial measurement function of the position and orientation detection unit.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、圧力センサを備え、前記制御部は、前記圧力センサの検出結果から自己位置が空中であると判断した場合に、水面からの反射をもとに前記レーダ光が照射された水面までの距離を求め、前記水面における屈折による水面下のレーダ検出対象位置を補正することを特徴とする。   Further, the portable laser radar device according to the present invention includes the pressure sensor in the above invention, and the control unit determines whether the self-position is in the air based on the detection result of the pressure sensor. A distance to the water surface irradiated with the radar light is obtained based on reflection, and a radar detection target position under the water surface due to refraction on the water surface is corrected.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記出力部に前記レーザレーダが検出した3次元データをモニタ表示することを特徴とする。   In the portable laser radar device according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit monitors and displays the three-dimensional data detected by the laser radar on the output unit.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、遠赤外領域の画像を取得する遠赤外撮像部を備え、前記制御部は、前記撮像部が撮像した画像と前記遠赤外撮像部が撮像した画像とを重畳してモニタ表示することを特徴とする。   The portable laser radar device according to the present invention further includes a far-infrared imaging unit that acquires an image of a far-infrared region in the above-described invention, and the control unit includes the image captured by the imaging unit and the far-infrared imaging unit. An image captured by the infrared imaging unit is superimposed and displayed on a monitor.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、送受信機能を有した通信部を備え、前記制御部は、少なくとも、前記レーザレーダの自己位置および前記レーザ光の出射中心方向とともに、前記レーザレーダの検出結果を、前記通信部を介して送信することを特徴とする。   The portable laser radar device according to the present invention further comprises a communication unit having a transmission / reception function in the above invention, wherein the control unit includes at least the self-position of the laser radar and the emission center direction of the laser beam. The detection result of the laser radar is transmitted via the communication unit.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記撮像部が撮像した画像を、前記通信部を介して送信することを特徴とする。   In the portable laser radar device according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit transmits an image captured by the imaging unit via the communication unit.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記通信部を介して音声通信を行うことを特徴とする。   In the portable laser radar device according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit performs voice communication via the communication unit.

また、この発明にかかる可搬型レーザレーダ装置は、上記の発明において、前記通信部は、前記レーザレーダのレーダ光を変復調して送受信することを特徴とする。   In the portable laser radar device according to the present invention as set forth in the invention described above, the communication unit modulates / demodulates and transmits / receives the radar light of the laser radar.

この発明によれば、レーザレーダが、可視領域および/または近赤外領域の画像を取得する撮像部の撮像中心を中心とした所定領域に対して、水に対して透過性の高い波長400〜550nmのレーザ光を照射し、制御部が、前記撮像部の撮像中心を中心とした前記レーザレーダの検出領域を前記出力部にモニタ表示するようにしているので、レーダ検出したい所望領域の設定確認を容易に行うことができるとともに、少なくとも水中のレーダ検出の解像度を高くすることができる。   According to the present invention, the laser radar has a wavelength 400 to a wavelength that is highly permeable to water with respect to a predetermined region centered on the imaging center of the imaging unit that acquires an image in the visible region and / or the near-infrared region. Since the laser beam is irradiated with 550 nm and the control unit displays the laser radar detection area centered on the imaging center of the imaging unit on the output unit, confirmation of setting of a desired area to be detected by the radar is confirmed. Can be easily performed, and at least the resolution of underwater radar detection can be increased.

図1は、この発明の実施の形態である可搬型レーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a portable laser radar apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した可搬型レーザレーダ装置の上部筐体を除いた外観構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an external configuration of the portable laser radar device shown in FIG. 図3は、図1に示した可搬型レーザレーダ装置の上部筐体を除いた外観構成を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing an external configuration of the portable laser radar device shown in FIG. 図4は、図1に示した可搬型レーザレーダ装置の上部筐体を除いた外観構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an external configuration of the portable laser radar device shown in FIG. 図5は、水中における吸収係数および到達距離の波長依存性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence of the absorption coefficient and the reach distance in water. 図6は、レーダ検出結果である3次元画像の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a three-dimensional image that is a radar detection result. 図7は、モニタ表示されるレーダ検出領域の変更表示例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a display example of changing the radar detection area displayed on the monitor. 図8は、図1に示した可搬型レーザレーダ装置の使用態様の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of how the portable laser radar device shown in FIG. 1 is used.

図1は、この発明の実施の形態である可搬型レーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。また、図2は、この可搬型レーザレーダ装置の上部筐体を除いた外観構成を示す平面図である。図3は、この可搬型レーザレーダ装置の上部筐体を除いた外観構成を示す正面図である。さらに、図4は、この可搬型レーザレーダ装置の上部筐体を除いた外観構成を示す斜視図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a portable laser radar apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the external configuration of the portable laser radar device excluding the upper housing. FIG. 3 is a front view showing an external configuration of the portable laser radar device excluding the upper housing. Further, FIG. 4 is a perspective view showing an external configuration of the portable laser radar device excluding the upper housing.

図1〜図4において、この可搬型レーザレーダ装置100は、可搬型のレーザレーダ装置である。可搬型レーザレーダ装置100は、レーザ装置10、GPS装置20、姿勢方位計30、圧力センサ31、入出力部40、メモリ50、操作部60、通信部70、バッテリ80、近赤外線カメラ110、遠赤外線カメラ120、および上述した各部が接続される監視制御モジュールM1を有する。また、監視制御モジュールM1は、レーダ制御モジュールM2、撮像制御モジュールM3、通信制御モジュールM4、および制御部Cを有する。なお、バッテリ80は、上述した各構成部分に電源供給を行うものである。   1 to 4, the portable laser radar device 100 is a portable laser radar device. The portable laser radar device 100 includes a laser device 10, a GPS device 20, an orientation compass 30, a pressure sensor 31, an input / output unit 40, a memory 50, an operation unit 60, a communication unit 70, a battery 80, a near-infrared camera 110, a far-infrared camera 110. An infrared camera 120 and a monitoring control module M1 to which the above-described units are connected are included. The monitoring control module M1 includes a radar control module M2, an imaging control module M3, a communication control module M4, and a control unit C. The battery 80 supplies power to the above-described components.

レーザ装置10は、送光部11および受光部12を有し、それぞれの光軸C1,C2は、近赤外線カメラ110の光軸C3および遠赤外線カメラ120の光軸C4に平行であり、近赤外線カメラ110および遠赤外線カメラ120に隣接配置される。送光部11は、半導体レーザモジュール11aおよびスキャン部11bを有し、レーダ制御モジュールM2の制御のもとに、半導体レーザモジュール11aからパルスレーザ光を出力させるとともに、スキャン部11bによってこのパルスレーザ光を所定範囲でスキャンさせる。受光部12は、送光部11から出射されたパルスレーザ光の反射光を受光する。レーダ制御モジュールM2は、送光部11から出射したパルスレーザ光と受光部12で受光したパルスレーザ光との時間差とをもとに観測対象までの距離を測定し、この距離とパルスレーザ光の出射方向とをもとに、観測対象の3次元データを生成する。   The laser device 10 includes a light transmitting unit 11 and a light receiving unit 12, and the optical axes C1 and C2 are parallel to the optical axis C3 of the near-infrared camera 110 and the optical axis C4 of the far-infrared camera 120, respectively. The camera 110 and the far-infrared camera 120 are disposed adjacent to each other. The light transmitting unit 11 includes a semiconductor laser module 11a and a scanning unit 11b. Under the control of the radar control module M2, the light transmitting unit 11 outputs pulsed laser light from the semiconductor laser module 11a, and the scanning unit 11b outputs the pulsed laser light. Are scanned within a predetermined range. The light receiving unit 12 receives reflected light of the pulse laser beam emitted from the light transmitting unit 11. The radar control module M2 measures the distance to the observation object based on the time difference between the pulse laser light emitted from the light transmitting unit 11 and the pulse laser light received by the light receiving unit 12, and this distance and the pulse laser light Based on the emission direction, three-dimensional data to be observed is generated.

半導体レーザモジュール11aは、809nmのレーザ光を出射する半導体レーザを有し、この809nmの吸収線を有するNd:YAG結晶に照射して励起させ、946nmのレーザ光を出力させ、さらに、この946nmのレーザ光を2次高調波発生素子(SHG)に照射して473nm(青色)の2次高調波のレーザ光を出力する。この473nmのレーザ光は、レーザ制御モジュールM2による外部変調によってパルス出力される。このパルスレーザ光は、ポリゴンミラーなどのスキャン部11bによって走査されて出力される。   The semiconductor laser module 11a has a semiconductor laser that emits a laser beam of 809 nm. The Nd: YAG crystal having an absorption line of 809 nm is irradiated and excited to output a laser beam of 946 nm. The second harmonic generation element (SHG) is irradiated with the laser beam, and the second harmonic laser beam of 473 nm (blue) is output. The 473 nm laser light is pulsed by external modulation by the laser control module M2. This pulsed laser beam is scanned and output by a scanning unit 11b such as a polygon mirror.

図5は、水中における光の透過と到達距離とを示した図である。図5に示すように、水中における光の吸収係数αは、可視光領域で急激に小さくなる。吸収係数αの逆数、すなわち光強度が1/e(37%)となる距離を到達距離とすると、到達距離が30m以上となる波長域は、400nm〜550nm(紫色〜青色〜緑色)となる。可視光領域から離れると、紫外光側で波長が200nm〜0.2nm くらいの範囲では到達距離が1mm以下になり、赤外光側でも波長が1.3μm〜2cmくらいの範囲では到達距離が1mm以下となり、実質的に透過しない。   FIG. 5 is a diagram showing light transmission and reach distance in water. As shown in FIG. 5, the light absorption coefficient α in water rapidly decreases in the visible light region. When the reciprocal of the absorption coefficient α, that is, the distance at which the light intensity is 1 / e (37%) is defined as the reaching distance, the wavelength region where the reaching distance is 30 m or more is 400 nm to 550 nm (purple to blue to green). When moving away from the visible light region, the reach distance is 1 mm or less in the wavelength range of 200 nm to 0.2 nm on the ultraviolet light side, and the reach distance is 1 mm or less in the wavelength range of 1.3 μm to 2 cm on the infrared light side. And substantially does not transmit.

ここで、半導体レーザモジュール11aから出力されるレーザ光は、473nm(青色)であり、30m以上の到達距離を得ることができる。なお、半導体レーザモジュール11aは、473nmに限らず、400〜550nmのレーザ光を出力できるものであればよい。これによって、水中のレーダ検出の解像度を高めることができる。   Here, the laser beam output from the semiconductor laser module 11a is 473 nm (blue), and an reach distance of 30 m or more can be obtained. The semiconductor laser module 11a is not limited to 473 nm, and any semiconductor laser module that can output laser light having a wavelength of 400 to 550 nm may be used. Thereby, the resolution of underwater radar detection can be increased.

なお、レーダ制御モジュールM2は、レーザ装置10が計測したレーダ情報をもとに、図6に示したような3次元画像を生成する。   The radar control module M2 generates a three-dimensional image as shown in FIG. 6 based on the radar information measured by the laser device 10.

GPS装置20は、可搬型レーザレーダ装置100が空中に存在する場合、衛星からの情報をもとに、自己位置(3次元位置)を求める。   When the portable laser radar device 100 exists in the air, the GPS device 20 obtains its own position (three-dimensional position) based on information from the satellite.

姿勢方位計30は、3軸ジャイロなどによって、慣性計測を行うとともにレーザ装置10の光軸C1の方向を計測する。特に、可搬型レーザレーダ装置100が水中に存在する場合、GPS装置20の計測結果を引き継いで自己位置を計測する。   Attitude direction meter 30 performs inertial measurement and measures the direction of optical axis C1 of laser device 10 using a three-axis gyro. In particular, when the portable laser radar device 100 is present in water, the self-position is measured by taking over the measurement result of the GPS device 20.

圧力センサ31は、圧力を検出する。そして、レーダ制御モジュールM2は、この圧力検出結果をもとに、可搬型レーザレーダ装置100が水中に存在するか否かを判断し、水中に存在する場合、姿勢方位計30によって自己位置を計測させ、水中に存在しない場合、すなわち空中に存在する場合には、GPS装置20によって自己位置を計測させる。   The pressure sensor 31 detects pressure. The radar control module M2 determines whether or not the portable laser radar device 100 is present in the water based on the pressure detection result. If it does not exist in the water, that is, if it exists in the air, the GPS device 20 causes its own position to be measured.

レーダ制御モジュールM2は、レーザ装置10が計測したレーダ情報、GPS装置20あるいは姿勢方位計30が計測した自己位置、および姿勢方位計30が計測した光軸C1の方向をもとに観測対象の3次元データを生成する。なお、レーダ制御モジュールM2は、可搬型レーザレーダ装置100が空中に存在し、光軸C1の方向が鉛直かつ下方以外の場合、光軸C1の方向およびパルスレーザ光の水面から反射光の時間差をもとに、水面位置を検出し、空中と水中とのレーザ光の屈折を加味して観測対象のレーダ情報を補正する。   The radar control module M2 is an object to be observed based on the radar information measured by the laser device 10, the self-position measured by the GPS device 20 or the attitude azimuth meter 30, and the direction of the optical axis C1 measured by the attitude azimuth meter 30. Generate dimensional data. The radar control module M2 calculates the time difference between the reflected light from the direction of the optical axis C1 and the water surface of the pulsed laser beam when the portable laser radar device 100 is present in the air and the direction of the optical axis C1 is vertical and other than downward. Originally, the water surface position is detected, and the radar information to be observed is corrected in consideration of the refraction of the laser light in the air and in the water.

近赤外線カメラ110は、可視領域あるいは近赤外領域の画像を撮像する。遠赤外線カメラ120は、遠赤外領域の画像を撮像する。近赤外線カメラ110および遠赤外線カメラ120は、これらの撮像の制御を行う撮像制御モジュールM3に接続される。なお、遠赤外線カメラ120は、ボロメータ型の撮像素子を有している。   The near infrared camera 110 captures an image in the visible region or near infrared region. The far-infrared camera 120 captures an image in the far-infrared region. The near-infrared camera 110 and the far-infrared camera 120 are connected to an imaging control module M3 that controls these imaging operations. The far-infrared camera 120 has a bolometer-type image sensor.

近赤外線カメラ110と遠赤外線カメラ120は、それぞれ光学ズーム機能および/またはデジタルズーム機能を有し、撮像制御モジュールM3は、近赤外線カメラ110と遠赤外線カメラ120とのズームを同じにし、それぞれ取得する画像の視野角(画角)が同じになるように連動させる制御を行う。したがって、近赤外線カメラ110と遠赤外線カメラ120とのズーム倍率は常に同じとなる。しかも、近赤外線カメラ110の光軸C3と遠赤外線カメラ120の光軸C4とは平行であり、近赤外線カメラ110と遠赤外線カメラ120とは隣接配置されるため、光軸C3,C4は、ほぼ同一の光軸を有することになる。この結果、近赤外線カメラ110が取得する近赤外画像と遠赤外線カメラ120が取得する遠赤外画像とは、常に同一の被写体領域をもつ画像が取得されることになる。   The near-infrared camera 110 and the far-infrared camera 120 each have an optical zoom function and / or a digital zoom function, and the imaging control module M3 makes the zoom of the near-infrared camera 110 and the far-infrared camera 120 the same, and acquires images respectively. Control is performed so that the viewing angles (viewing angles) of the images are the same. Therefore, the zoom magnification of the near-infrared camera 110 and the far-infrared camera 120 is always the same. In addition, since the optical axis C3 of the near-infrared camera 110 and the optical axis C4 of the far-infrared camera 120 are parallel, and the near-infrared camera 110 and the far-infrared camera 120 are disposed adjacent to each other, the optical axes C3 and C4 are substantially It has the same optical axis. As a result, the near-infrared image acquired by the near-infrared camera 110 and the far-infrared image acquired by the far-infrared camera 120 always acquire images having the same subject area.

また、撮像制御モジュールM3は、撮像操作部61の指示あるいは予め設定されることによって、近赤外画像と遠赤外画像とに対してエッジ処理などの所定の画像処理を施し、それぞれを重ね合わせた合成画像を生成する。   In addition, the imaging control module M3 performs predetermined image processing such as edge processing on the near-infrared image and the far-infrared image by an instruction from the imaging operation unit 61 or preset, and superimposes each of them. Generate a composite image.

ここで、撮像制御モジュールM3は、制御部Cを介してレーザ制御モジュールM2に連動し、入出力部40に表示される近赤外画像あるいは遠赤外画像、または近赤外画像と遠赤外画像との合成画像上に、レーダ検出領域をズームに合わせて表示出力する。   Here, the imaging control module M3 is linked to the laser control module M2 via the control unit C, and displays a near-infrared image or a far-infrared image, or a near-infrared image and a far-infrared displayed on the input / output unit 40. The radar detection area is displayed and output in accordance with the zoom on the composite image with the image.

例えば、図7に示すように、光軸C1,C2を光軸C3,C4に合わせた中心CTに対し、ズームに合わせたレーダ検出領域E1〜E3のモニタ表示を変更表示する。この結果、レーダ検出したい所望領域の設定確認が容易となる。   For example, as shown in FIG. 7, the monitor display of the radar detection areas E1 to E3 in accordance with the zoom is changed and displayed with respect to the center CT in which the optical axes C1 and C2 are aligned with the optical axes C3 and C4. As a result, it becomes easy to confirm the setting of the desired area to be detected by the radar.

入出力部40は、撮像制御モジュールM3から出力される画像、観測対象の3次元画像、可搬型レーザレーダ装置100の自己位置などのデータを出力するものであり、たとえば電子ビューファインダなどによって実現される。電子ビューファインダは入出力部40の出力機能として実現され、接眼レンズ42および接眼レンズ光学系41を介して画像や観察対象の3次元画像を認識することができる。なお、液晶パネルなどによって直接表示出力してもよい。なお、入出力部40は、音声の入出力機能をも有する。   The input / output unit 40 outputs data such as an image output from the imaging control module M3, a three-dimensional image to be observed, and the self-position of the portable laser radar device 100, and is realized by an electronic viewfinder, for example. The The electronic viewfinder is realized as an output function of the input / output unit 40, and can recognize an image and a three-dimensional image to be observed through the eyepiece 42 and the eyepiece optical system 41. Note that direct display output may be performed by a liquid crystal panel or the like. The input / output unit 40 also has an audio input / output function.

通信部70は、無線電波によって外部と送受信する機能を有する。一方、通信制御モジュールM4は、可搬型レーザレーダ装置100が水中に存在するときは、レーザ装置10のレーザ光を用いた通信制御を行う。すなわち、スキャン部11bによるレーザ光の出射方向が光軸C1に一致するように固定するとともに、半導体レーザモジュール11aに対して外部変調を行って、上述した3次元画像、撮像画像、音声データ、テキストデータなどの各種データを送受信する。もちろん、可搬型レーザレーダ装置100が空中に存在する場合であっても、レーザ装置10のレーザ光を用いた通信を行ってもよい。ここで、制御部Cは、レーザ装置10のレーザ光を用いた通信を行う場合であって、通信先の3次元位置が既知の場合、姿勢方位計30の検出結果をもとに、通信先のレーザ光が向いているか否かを入出力部40に出力して案内することが好ましい。   The communication unit 70 has a function of transmitting and receiving with the outside by wireless radio waves. On the other hand, the communication control module M4 performs communication control using the laser beam of the laser device 10 when the portable laser radar device 100 is present in water. That is, the laser beam emission direction by the scanning unit 11b is fixed so as to coincide with the optical axis C1, and external modulation is performed on the semiconductor laser module 11a, so that the above-described three-dimensional image, captured image, audio data, text Send and receive various data such as data. Of course, even when the portable laser radar device 100 exists in the air, communication using the laser light of the laser device 10 may be performed. Here, when the communication using the laser beam of the laser device 10 is performed and the three-dimensional position of the communication destination is known, the control unit C determines the communication destination based on the detection result of the attitude azimuth meter 30. It is preferable to output and guide to the input / output unit 40 whether or not the laser beam is directed.

操作部60は、撮像操作部61、レーダ操作部62、および通信操作部63を有する。撮像操作部61は、ズーミングを行うためのボタンや、レリーズボタンなどを有するとともに、近赤外線カメラ110によって撮像された近赤外画像と遠赤外線カメラ120によって撮像された遠赤外画像とのいずれか一方のみの出力、あるいは双方の重ね合わせ画像あるいは合成画像の出力を指示するボタンも有する。もちろん、電源スイッチも有する。また、レーダ操作部62は、観測対象に対するレーザ光照射を指示するボタンを有する。通信操作部63は、少なくとも、現在、入出力部40に表示されている情報を通信部70による無線電波通信あるいは通信制御モジュールM4によるレーザ通信のいずれかによる送受信制御ボタンや、音声通信ボタンなどを有する。   The operation unit 60 includes an imaging operation unit 61, a radar operation unit 62, and a communication operation unit 63. The imaging operation unit 61 includes a zooming button, a release button, and the like, and is either a near-infrared image captured by the near-infrared camera 110 or a far-infrared image captured by the far-infrared camera 120. There is also a button for instructing to output only one or both superimposed images or composite images. Of course, it also has a power switch. Further, the radar operation unit 62 has a button for instructing irradiation of the laser beam to the observation target. The communication operation unit 63 uses at least a transmission / reception control button, a voice communication button, or the like based on either the radio wave communication by the communication unit 70 or the laser communication by the communication control module M4 on the information currently displayed on the input / output unit 40. Have.

なお、メモリ50は、レーダ制御モジュールM2や撮像制御モジュールM3などが取得した各種の情報を格納する着脱自在の記憶媒体である。   The memory 50 is a detachable storage medium that stores various types of information acquired by the radar control module M2, the imaging control module M3, and the like.

図8は、可搬型レーザレーダ装置100の使用状態の一例を示している。図8に示すように、例えば水深30m以内の海底201の状態をレーダ検知する場合、例えば、ヘリコプター300に搭乗し、可搬型レーザレーダ装置100を空中から鉛直下方に向けてレーザ光を照射することによって、解像度の高い海底状態を迅速に得ることができる。これによって、例えば、海底201に沈んでいる物体の回収等を速やかに行うことができる。なお、水面200によってもレーザ光は反射するが、この反射光の情報は除去することができるとともに、水深を測る場合に用いることができる。また、潜水した人301が水中内で、可搬型レーザレーダ装置100を操作することによって、水中内で海底201の海底状態を得ることもできる。さらに、海底状態に限らず、水中に浮遊する物体202、例えば機雷などを精度高く検知することもできる。   FIG. 8 shows an example of a usage state of the portable laser radar device 100. As shown in FIG. 8, for example, when radar detecting the state of the seabed 201 within a depth of 30 m, for example, boarding the helicopter 300 and irradiating the portable laser radar device 100 vertically downward from the air. By means of this, it is possible to quickly obtain a seabed state with a high resolution. As a result, for example, an object sinking on the seabed 201 can be quickly recovered. Although the laser light is also reflected by the water surface 200, information on this reflected light can be removed and used for measuring the water depth. In addition, the submerged person 301 can operate the portable laser radar device 100 in the water to obtain the seabed state of the seabed 201 in the water. Furthermore, not only the seabed state but also an object 202 floating in water, such as a mine, can be detected with high accuracy.

1 可搬型レーザレーダ装置
10 レーザ装置
11 送光部
11a 半導体レーザモジュール
11b スキャン部
12 受光部
20 GPS装置
30 姿勢方位計
31 圧力センサ
40 入出力部
41 接眼レンズ光学系
42 接眼レンズ
50 メモリ
60 操作部
61 撮像操作部
62 レーダ操作部
63 通信操作部
70 通信部
80 バッテリ
110 近赤外線カメラ
120 遠赤外線カメラ
M1 監視制御モジュール
M2 レーダ制御モジュール
M3 撮像制御モジュール
M4 通信制御モジュール
C 制御部
C1〜C4 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Portable laser radar apparatus 10 Laser apparatus 11 Light transmission part 11a Semiconductor laser module 11b Scan part 12 Light receiving part 20 GPS apparatus 30 Attitude direction meter 31 Pressure sensor 40 Input / output part 41 Eyepiece lens optical system 42 Eyepiece lens 50 Memory 60 Operation part 61 Imaging Operation Unit 62 Radar Operation Unit 63 Communication Operation Unit 70 Communication Unit 80 Battery 110 Near Infrared Camera 120 Far Infrared Camera M1 Monitoring Control Module M2 Radar Control Module M3 Imaging Control Module M4 Communication Control Module
C controller C1 to C4 Optical axis

Claims (10)

可視領域および/または近赤外領域の画像を取得する撮像部と、
前記撮像部の撮像中心を中心とした所定領域に対して、水に対して透過性の高い波長400〜550nmのレーザ光を照射するレーザレーダと、
前記レーザレーダの自己位置および前記レーザ光の出射中心方向を検出する位置姿勢検出部と、
前記撮像部が撮像した画像をモニタ表示する出力部と、
前記撮像部の撮像中心を中心とした前記レーザレーダの検出領域を前記出力部にモニタ表示する制御部と、
を備えたことを特徴とする可搬型レーザレーダ装置。
An imaging unit that acquires an image in the visible region and / or the near-infrared region;
A laser radar that irradiates laser light having a wavelength of 400 to 550 nm, which is highly permeable to water, with respect to a predetermined region centered on the imaging center of the imaging unit;
A position and orientation detection unit that detects a self-position of the laser radar and an emission center direction of the laser beam;
An output unit for monitoring and displaying an image captured by the imaging unit;
A control unit that monitors and displays the detection area of the laser radar centered on the imaging center of the imaging unit on the output unit;
A portable laser radar device comprising:
前記制御部は、前記撮像部のズーミングに合わせて前記レーザレーダの検出領域を変更表示することを特徴とする請求項1に記載の可搬型レーザレーダ装置。   The portable laser radar device according to claim 1, wherein the control unit changes and displays the detection area of the laser radar in accordance with zooming of the imaging unit. 圧力センサを備え、
前記位置姿勢検出部は慣性計測機能を有し、
前記制御部は、前記圧力センサの検出結果から自己位置が水中であると判断した場合に、前記位置姿勢検出部の慣性計測機能を用いて水中の自己位置を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の可搬型レーザレーダ装置。
With a pressure sensor,
The position and orientation detection unit has an inertia measurement function,
The control unit detects an underwater self-position using an inertial measurement function of the position and orientation detection unit when the self-position is determined to be underwater from the detection result of the pressure sensor. 3. The portable laser radar device according to 1 or 2.
圧力センサを備え、
前記制御部は、前記圧力センサの検出結果から自己位置が空中であると判断した場合に、水面からの反射をもとに前記レーザ光が照射された水面までの距離を求め、前記水面における屈折による水面下のレーダ検出対象位置を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の可搬型レーザレーダ装置。
With a pressure sensor,
When the control unit determines that the self-position is in the air based on the detection result of the pressure sensor, the control unit obtains the distance to the water surface irradiated with the laser light based on the reflection from the water surface, and refracts the water surface. The portable laser radar device according to claim 1 or 2, wherein the position of the radar detection target under the surface of the water is corrected.
前記制御部は、前記出力部に前記レーザレーダが検出した3次元データをモニタ表示することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の可搬型レーザレーダ装置。   The portable laser radar apparatus according to claim 1, wherein the control unit displays on the output unit three-dimensional data detected by the laser radar. 遠赤外領域の画像を取得する遠赤外撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部が撮像した画像と前記遠赤外撮像部が撮像した画像とを重畳してモニタ表示することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の可搬型レーザレーダ装置。
A far-infrared imaging unit that acquires images in the far-infrared region,
The said control part superimposes the image imaged by the said image pick-up part, and the image imaged by the said far-infrared image pick-up part, and displays it on a monitor, The possible as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Portable laser radar device.
送受信機能を有した通信部を備え、
前記制御部は、少なくとも、前記レーザレーダの自己位置および前記レーザ光の出射中心方向とともに、前記レーザレーダの検出結果を、前記通信部を介して送信することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の可搬型レーザレーダ装置。
It has a communication unit with a transmission / reception function,
The said control part transmits the detection result of the said laser radar via the said communication part with the self-position of the said laser radar and the emission center direction of the said laser beam at least via the said communication part. The portable laser radar device according to any one of the above.
前記制御部は、前記撮像部が撮像した画像を、前記通信部を介して送信することを特徴とする請求項7に記載の可搬型レーザレーダ装置。   The portable laser radar device according to claim 7, wherein the control unit transmits an image captured by the imaging unit via the communication unit. 前記制御部は、前記通信部を介して音声通信を行うことを特徴とする請求項7または8に記載の可搬型レーザレーダ装置。   The portable laser radar device according to claim 7, wherein the control unit performs voice communication via the communication unit. 前記通信部は、前記レーザレーダのレーダ光を変復調して送受信することを特徴とする請求項7〜9のいずれか一つに記載の可搬型レーザレーダ装置。   The portable laser radar device according to any one of claims 7 to 9, wherein the communication unit modulates and demodulates radar light of the laser radar and transmits / receives it.
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