JP2019207597A - 目標識別装置およびこれを備える特定動作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な識別性能を実現しつつ、目標データを容易かつ低コストで準備することができる目標識別装置を提供する。【解決手段】 目標識別装置１０においては、画像情報記憶部１１に記憶される画像情報は、目標３０についての公開情報に基づいて作成された陰影付画像である。テンプレート情報生成部１２は、陰影付画像から抽出された特徴量をテンプレート情報として生成する。識別用情報生成部１３は、撮影画像から特徴量を抽出し、目標３０を識別するための識別用情報を生成する。目標識別部１４は、テンプレート情報と識別用情報とを対比し、当該テンプレート情報との相関度が高い情報が当該識別用情報に含まれるときに、撮影画像に目標３０が含まれていると判定する。特定動作装置２０は、識別結果に基づいて、特定動作を制御可能となっている。【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像部による撮影画像に特定の目標が含まれていると識別したときに、当該目標に対して予め設定される特定動作を実行する特定動作装置に設けられる、目標識別装置と、当該目標識別装置を備える特定動作装置とに関する。

従来から、撮影画像に特定の目標が含まれていることを識別するために用いられる手法としては、テンプレートマッチングが知られている。テンプレートマッチングは、例えば、非特許文献１に開示されているように、テンプレート画像を目標が含まれている入力画像で走査させ、入力画像上の各位置における類似度を算出し、最大または閾値以上の類似度を有する位置を検出する手法である。

このようなテンプレートマッチングを用いた目標検出装置としては、例えば、特許文献１に開示されている赤外線目標検出装置が知られている。この赤外線目標検出装置は、艦船または航空機に搭載され、撮像された赤外線画像に基づいて、船舶、航空機等の目標（特許文献１では「小目標」）を検出するものであり、テンプレートマッチングを利用して良好な目標検出性能の実現を図っている。

具体的には、特許文献１に開示される赤外線目標検出装置として、赤外線撮像器と、ジンバル駆動制御部と、目標検出処理部と、ステレオマッチング処理部とを備え、さらに、テンプレートマッチング処理部等を備える構成が開示されている。赤外線撮像器が撮像した赤外線画像から目標検出処理部は、二値化閾値を用いて二値化画像（特許文献１では「二値画像」）を出力する。ステレオマッチング処理部は、二値化画像で検出された目標に対して、目標の形状および空間的な位置の同一性を評価し、同一性が高いと判断された目標についての二値化画像を出力する。

さらに、ステレオマッチング処理部は、予め目標の輝度形状を表したテンプレートを備えており、テンプレートマッチング回路は、前記テンプレートと前記二値化画像から得られる目標位置を中心とした赤外線画像の輝度形状との比較により、目標の形状の同一性を評価している。

特開２０１４−１３４４４２号公報 秋月秀一、櫻本泰憲、"基本的なテンプレートマッチング"、［online］、２０１３年６月８日最終更新、中京大学知的センシング研究室（橋本研究室、橋本学教授）、［２０１８年５月２９日検索］、インターネット〈URL：http://isl.sist.chukyo-u.ac.jp/ Archives/tm.html〉

しかしながら、前記従来の技術では、テンプレートマッチングを用いたとしても、目標の背景の一部が高温部であり、このような高温部の上に目標が存在する場合、あるいは、目標の一部が低温になっているような場合では、二値化によって目標と背景とを分離することが困難となる場合がある。

例えば、特許文献１に開示される赤外線目標検出装置は、艦船または航空機に搭載されるものであるため、目標の背景は空中または海上であると想定される。そのため、背景に高温部が存在しても、ほとんど目標またはその候補であると想定できる。しかしながら、地上または地上付近で目標を識別するような場合には、背景が地表面となるため空中または海上に比べて道路等のような高温部となり得る領域が多く存在し得る。

ここで、地上または地上付近で目標識別する場合であっても、目標に関するデータベース（目標データベース）を事前に準備することにより、識別性能を向上することが考えられる。しかしながら、この場合、例えば赤外線画像等のように特定波長で撮影した実際の画像データが必要になるため、目標データベースを容易かつ低コストで準備することは困難である。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、良好な識別性能を実現しつつ、目標データを容易かつ低コストで準備することができる目標識別装置を提供することを目的とする。

本開示に係る目標識別装置は、前記の課題を解決するために、特定動作を実行する特定動作装置に設けられ、当該特定動作の実行中に、撮像部による撮影画像に特定の目標が含まれていることを識別する、目標識別装置であって、前記目標を含む画像情報を記憶する画像情報記憶部と、前記画像情報から前記目標を識別するためのテンプレート情報を生成するテンプレート情報生成部と、前記撮影画像から前記目標を識別するための識別用情報を生成する識別用情報生成部と、前記テンプレート情報と前記識別用情報とを対比し、当該テンプレート情報との相関度が高い情報が当該識別用情報に含まれるときに、前記撮影画像に前記目標が含まれていると識別する目標識別部と、を備え、前記画像情報記憶部に記憶される前記画像情報は、前記目標について公開されている公開情報に基づいて作成された陰影付画像であり、前記テンプレート情報生成部は、これら前記陰影付画像から抽出された特徴量を前記テンプレート情報として生成するとともに、前記識別用情報生成部は、前記撮影画像から抽出された特徴量を前記識別用情報として生成する構成である。

前記構成によれば、画像情報記憶部に記憶される画像情報は、目標についての公開情報に基づいて陰影が付与されるように作成された陰影付画像である。そのため、目標を実際に撮影する必要がなく、低コストで目標データベースを準備することができる。しかも、陰影付画像は目標の種類等に応じて人為的に作成されるので、目標を実際に撮影した画像と比較して様々な距離または方向からの撮影を模擬することが可能になる。さらに、複数の陰影付画像から特徴量を抽出してテンプレート情報とすることで、テンプレートマッチングの精度を向上させることが可能になる。これにより、目標の認識性能をより良好なものとすることができる。

前記構成の目標識別装置においては、前記特徴量は、輝度勾配の強度および方向の少なくとも一方である構成であってもよい。

また、前記構成の目標識別装置においては、前記公開情報は、刊行物または電気通信回線により公開されている三次元形状データであってもよい。

また、前記構成の目標識別装置においては、前記陰影付画像は、前記目標の材質の違い、前記目標と周囲との違い、前記目標の画面法線方向における部分的差異、並びに、前記目標が備える特定部位の強調から構成される群の少なくとも２つ以上の条件に基づいて、複数種類作成されて、前記画像情報記憶部に記憶されている構成であってもよい。

本開示に係る特定動作装置は、前記構成の目標識別装置を備え、前記目標識別部の識別結果に基づいて前記特定動作を制御する構成であればよい。

前記構成の特定動作装置においては、前記撮像部としては、可視光撮像器または赤外光撮像器を備えている構成であってもよい。

また、前記構成の特定動作装置においては、前記特定動作として、前記目標に向かって空中移動する空中移動装置である構成であってもよい。

また、前記構成の特定動作装置においては、前記空中移動装置は、無人航空機である構成であってもよい。

本発明では、以上の構成により、良好な識別性能を実現しつつ、目標データを容易かつ低コストで準備することができる目標識別装置を提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る目標識別装置およびこれを備える特定動作装置の具体的な構成の一例を示すブロック図である。 （Ａ）は、図１に示す本実施の形態に係る目標識別装置における目標識別の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、比較の形態に係る目標識別装置における目標識別の一例を示す模式図である。 図１に示す目標識別装置における目標識別方法の具体的な一例を示すフローチャートである。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す目標識別装置を備える特定動作装置の一例である空中移動装置の具体例を示す模式図である。

以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

［目標識別装置］
本開示に係る目標識別装置およびこれを備える特定動作装置の代表的な一例について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、目標識別装置１０は、特定動作装置２０に設けられており、画像情報記憶部１１、テンプレート情報生成部１２、識別用情報生成部１３および目標識別部１４を備えている。また、特定動作装置２０は、目標識別装置１０に加えて、撮像部２１および特定動作部２２を備えている。

画像情報記憶部１１は、目標３０を識別するための画像情報が記憶されており、目標３０の識別情報のデータベース（目標データベース）として機能する。この画像情報は、目標３０を含むものであり、後述するように、目標３０について公開されている公開情報、代表的には、刊行物または電気通信回線により公開されている三次元形状データに基づいて作成された陰影付画像である。陰影付画像は１種類のみ作成され記憶されていればよいが、好ましくは複数種類作成されて記憶されている。

テンプレート情報生成部１２は、画像情報記憶部１１に記憶される画像情報から目標３０を識別するためのテンプレート情報を生成する。テンプレート情報生成部１２は、陰影付画像から抽出された特徴量をテンプレート情報として生成する。特徴量は、陰影付画像から抽出可能な情報であれば特に限定されないが、本実施の形態では、陰影付画像における輝度勾配の強度または方向、もしくはその両方（輝度勾配の強度および方向）を特徴量として抽出している。

識別用情報生成部１３は、撮像部２１により撮影された撮影画像から、目標３０を識別するための識別用情報を生成する。この識別用情報は、テンプレート情報生成部１２により生成されたテンプレート情報と同様に、撮影画像から得られる特徴量であり、テンプレート情報が輝度勾配の強度または方向であれば識別用情報も輝度勾配の強度または方向であればよい。

目標識別部１４は、テンプレート情報生成部１２で生成されたテンプレート情報と、識別用情報生成部１３で生成された識別用情報とを対比する。テンプレート情報との相関度が高い情報が識別用情報に含まれるときには、撮影画像に目標３０が含まれていると識別（判定）して、識別結果を特定動作装置２０の特定動作部２２に出力する。この識別結果は、特定動作部２２の制御情報の一つとして利用される。

特定動作装置２０は、特定動作を実行するものであり、この特定動作の実行中に、目標識別装置１０は、撮像部２１による撮影画像に特定の目標３０が含まれていることを識別する。特定動作は、目標識別装置１０（目標識別部１４）による識別結果に基づいて修正可能である。したがって、目標３０の識別結果は、特定動作装置２０の特定動作部２２を制御する制御情報として用いることができる。特定動作の種類は特に限定されないが、代表的には、目標３０に向かって移動する動作が挙げられる。

目標識別装置１０および特定動作装置２０の具体的な構成は特に限定されない。例えば、目標識別装置１０が備える画像情報記憶部１１は、公知の演算装置の内部メモリとして構成されてもよいし、演算装置から独立した外部メモリとして構成されてもよい。また、テンプレート情報生成部１２、識別用情報生成部１３および目標識別部１４は、記憶装置に格納されるプログラムに従って演算装置が動作することにより実現される機能構成であればよい。プログラムを格納する記憶装置は、画像情報記憶部１１を兼ねていてもよい。あるいは、テンプレート情報生成部１２、識別用情報生成部１３および目標識別部１４は、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等による論理回路等として構成されてもよい。

また、目標識別装置１０は、特定動作装置２０から独立して構成されてもよいし、特定動作装置２０が備える図示しない制御部の一部（目標識別制御部）として構成されてもよい。例えば、特定動作装置２０は、撮像部２１および特定動作部２２を制御する制御部と、記憶部とを備えている場合、記憶部の一部が画像情報記憶部１１として構成され、制御部が、記憶部に格納されるプログラムに従ってテンプレート情報生成部１２、識別用情報生成部１３および目標識別部１４として機能してもよい。

特定動作装置２０が備える撮像部２１および特定動作部２２の具体的な構成も特に限定されず、撮像部２１としては公知のカメラであってもよいし、画像を撮像できるセンサ類であってもよい。また、撮像部２１は、可視光により画像を撮影する可視光撮像器であってもよいし、赤外光により画像を撮影する赤外光撮像器であってもよいし、他の電磁波の照射により目標３０を含む画像を撮影する撮像器であってもよい。他の電磁波の照射による撮像器としては、照射した電磁波の反射波によって画像合成する構成のものを挙げることができ、例えば、合成開口レーダ、紫外線光撮像器等を挙げることができる。

特定動作部２２は、特定動作の種類に応じて公知のものを好適に用いることができる。例えば、特定動作が前述した移動動作である場合には、具体的な移動動作としては、空中移動、地上移動、水中移動等が挙げられる。これら移動動作を実行する構成としては、例えば、空中移動であれば、ローター、エンジン、翼部等を備える公知の飛行手段または飛しょう手段が用いられる。地上移動であれば、車輪およびエンジン、もしくは、車輪およびモーター、あるいは、無限軌道およびエンジンまたはモーター等の構成が用いられる。

また、目標識別装置１０は、画像情報記憶部１１、テンプレート情報生成部１２、識別用情報生成部１３、および目標識別部１４以外の構成を備えていてもよい。同様に、特定動作装置２０は、撮像部２１および特定動作部２２、並びに、目標識別装置１０以外の構成を備えていてもよい。さらに、目標識別装置１０の画像情報記憶部１１は、当該目標識別装置１０（あるいは目標識別制御部）または特定動作装置２０から独立した記憶装置として構成されてもよい。例えば、特定動作装置２０が空中移動する空中移動装置（例えば、無人航空機等）である時に、画像情報記憶部１１は、空中移動装置と無線（または有線）で通信可能であり、画像情報を送信可能な外部操作装置であってもよい。

［目標識別方法］
次に、前記構成の目標識別装置１０により、撮影画像に特定の目標３０が含まれているか否かを識別する方法の一例について、図２（Ａ），（Ｂ）および図３を参照して具体的に説明する。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、目標３０がトラックであるとし、特定動作装置２０がトラックに向かって空中移動または地上移動する（特定動作として移動動作を実行する）移動装置であるとする。図２（Ａ），（Ｂ）においては、いずれも向かって右側が撮像部２１で撮影された撮影画像４０を示し、向かって左側が画像情報記憶部１１に記憶されている記憶画像であるとする。

図２（Ｂ）に示す形態は、比較の形態であり、画像情報記憶部１１に、撮像部２１もしくは他の撮影装置で撮影された目標３０の実画像４２が記憶されている。このように、予め撮影した実画像４２を収集して画像情報記憶部１１に記憶させて目標データベースを構築することは、高コスト化するとともに目標データベースの構築も容易ではない。また、実画像４２に含まれる目標３０の画像の輝度は、撮影条件（天候、場所、周囲の状況等）によって異なる。そのため、輝度に基づいて記憶画像と撮影画像４０とを比較照合しても、目標３０の識別が難しい。

例えば、図２（Ｂ）左側に示す実画像４２（記憶画像）と、図２（Ｂ）右側に示す撮影画像４０とを比較すると、図中、白黒表示または網掛け表示で模式的に示すように、実画像４２の輝度と撮影画像４０の輝度とは異なっている。なお、図２（Ａ），（Ｂ）における白黒表示または網掛け表示はいずれも輝度の違いを模式的に示す便宜的な表示であり、実際の輝度の濃淡（高低）を反映するものではない。

図２（Ｂ）においては、同じ目標３０（トラック）であっても、撮影条件によっては、実画像４２では、タイヤの輝度が黒で模式的に図示されるのに対して、撮影画像４０では、タイヤの輝度が白で模式的に図示されている。また、実画像４２では、運転席の窓の輝度が白で模式的に図示されているのに対し、撮影画像４０では、窓の輝度が黒で模式的に図示されている。あるいは、実画像４２では、荷台の輝度が格子線網掛けで模式的に図示されているのに対して、撮影画像４０では、荷台の輝度が斜線網掛けで図示されている。このような状況では、輝度に基づいて荷台、窓、タイヤをそれぞれ比較照合しても、実画像４２の目標３０と撮影画像４０の目標３０とは異なるものとして識別されてしまう可能性が高い。

これに対して、本開示においては、記憶画像を予め収集した実画像４２で構成せず、目標３０について公開された公開情報に基づいて作成された陰影付画像４１で構成している。この陰影付画像４１は、例えば、目標３０に関して公開されている三次元形状データに基づいて容易に生成することができる人工的な画像である。目標３０を実際に撮影する必要がなく、低コストで目標データベースを準備することができる。

しかも、図２（Ａ）左側に示すように、陰影付画像４１は、三次元形状データに基づいて諸条件に応じて複数作成することができる。例えば、目標３０の材質の違い、目標３０と周囲との違い、目標３０の画面法線方向における部分的差異、並びに、目標３０が備える特定部位の強調から構成される条件群の少なくとも２つ以上の条件に基づいて、陰影付画像４１を作成することができる。テンプレート情報生成部１２では、複数種類の陰影付画像４１から特徴量である輝度勾配の強度または方向を抽出してテンプレート情報とする。目標識別部１４では、図２（Ａ）に示すように、テンプレート情報である輝度勾配の強度または方向を用いて識別用情報の輝度勾配の強度または方向と対比し、識別用情報すなわち撮影画像４０に目標３０が含まれているか否かを識別（判定）する。

図２（Ａ）の模式図においては、陰影付画像４１（左側に示す記憶画像）における目標３０の輝度が、図２（Ｂ）の模式図における記憶画像（すなわち実画像４２）における目標３０の輝度と同様であるとする。目標識別部１４は、図２（Ｂ）に示す比較の形態のように輝度そのものを対比するのではなく、輝度勾配の強度または方向（図２（Ａ）では点線で囲んだ白抜き双方向矢印で図示）を対比するため、荷台、窓、タイヤをそれぞれ比較照合することで、撮影画像４０に含まれる目標３０の候補が、確かに目標３０であると識別することが可能となる。

特に、陰影付画像４１は、三次元形状データに基づいて前述した条件群のような諸条件に応じて適宜作成して目標データベースとして記憶させることができる。そのため、目標３０の種類等に応じて観点を変えた複数種類のデータとして作成することになる。それゆえ、目標３０を実際に撮影した実画像４２と比較して様々な距離または方向からの撮影を模擬することが可能になるとともに、複数種類のデータから特徴量を抽出するため、目標識別部１４におけるテンプレートマッチングの精度を向上させることが可能になる。これにより、目標３０の認識性能をより良好なものとすることができる。

特に、特徴量が輝度勾配の強度または方向である場合には、識別用情報生成部１３は、複数のセルに分割された撮影画像４０について、各セルの特徴量を色および明度で可視化して識別用情報を生成している。テンプレート情報生成部１２においても、陰影付画像４１について、同様に各セルの特徴量を色および明度で可視化してテンプレート情報を生成している。それゆえ、目標識別部１４では、撮影画像４０および陰影付画像４１のそれぞれにおいて各セルの特徴量をヒストグラムで比較しているのではなく、可視化により比較していることになる。その結果、前記の通り、テンプレートマッチングの精度を向上させ、目標３０の認識性能をより良好なものとすることができる。

このような目標識別装置１０による目標識別方法の一例について、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、特定動作が移動動作である場合、特定動作装置２０は移動動作を開始しているものとする。この特定動作装置２０においては、目標識別装置１０においては、公知情報である三次元形状データに基づいて、複数種類の陰影付画像４１を作成して画像情報記憶部１１に予め記憶されている（工程Ｐ０１）。次に、テンプレート情報生成部１２は、画像情報記憶部１１に記憶される陰影付画像４１から目標３０の特徴量として輝度勾配の強度または方向を抽出し、テンプレート情報を生成する（工程Ｐ０２）。

特定動作装置２０においては、テンプレート情報生成部１２によるテンプレート情報の生成に並行して、撮像部２１により目標３０の候補を撮影し、目標識別装置１０の識別用情報生成部１３は、撮像部２１で撮影された撮影画像４０を取得する（工程Ｐ０３）。識別用情報生成部１３は、撮影画像４０から目標３０の特徴量として輝度勾配の強度または方向を取得し、識別用情報を生成する（工程Ｐ０４）。

目標識別装置１０の目標識別部１４は、テンプレート情報生成部１２にて生成されたテンプレート情報（工程Ｐ０２）と、識別用情報生成部１３にて生成された識別用情報（工程Ｐ０４）を取得し、これらを対比照合する。この対比照合によりテンプレート情報と識別用情報とのそれぞれにおける輝度勾配の強度または方向の相関度を計算する（工程Ｐ０５）。

目標識別部１４は、輝度勾配の強度または方向の相関度がしきい値以上であれば、撮影画像４０に含まれる目標３０の候補が「目標３０」であると判定する。一方、輝度勾配の強度または方向の相関度がしきい値に満たなければ、撮影画像４０に含まれる目標３０の候補は「目標３０ではない（非目標である）」と判定する（工程Ｐ０６）。さらに目標識別部１４は、目標３０の候補が「目標３０」であると判定すれば、この識別結果を特定動作部２２の制御情報の一つとして、特定動作部２２に出力する（工程Ｐ０７）。例えば、特定動作が目標３０に向かっての移動であれば、特定動作装置２０は、目標３０に向かう空中移動（飛行または飛しょう）、または、地上移動（車輪回転等による走行）しているが、この移動方向は、識別結果により制御される。したがって、特定動作装置２０は、目標３０に向かって適切に移動（特定動作を実行）することができる。

［特定動作装置の具体例］
このような目標識別装置１０を備える特定動作装置２０の代表的な例としては、前述したように、空中移動、地上移動、水中移動等の移動動作を実行する移動装置を挙げることができる。本実施の形態では、より具体的な一例として、図４（Ａ）または（Ｂ）に示すような空中移動装置を例示する。

空中移動装置は、特定動作部２２が実行する特定動作として、目標３０に向かって空中移動するものであり、少なくともその移動方向は、目標識別装置１０（目標識別部１４）の識別結果に基づいて制御可能であればよいが、代表的には、図４（Ａ）または（Ｂ）に示すような無人飛行機２０Ａ，２０Ｂを挙げることができる。

無人航空機２０Ａ，２０Ｂのうち、図４（Ａ）に示す無人固定翼機２０Ａは、機体本体２３Ａと主翼２４Ａおよび補助翼２５Ａとを備え、さらに、機体本体２３Ａの前部に撮像部２１としてカメラ２１Ａを備え、機体本体２３Ａの後部に特定動作部２２としてエンジン２２Ａおよび図示しない操舵部を備え、さらに、カメラ２１Ａからの撮影画像４０に目標３０が含まれているか否かを識別する目標識別装置１０を備えている。

無人固定翼機２０Ａにおいて、前述したような目標識別方法により撮影画像４０に目標３０が含まれている（カメラ２１Ａが目標３０を撮影している）と識別（判定）されれば、目標識別装置１０（目標識別部１４）は識別結果をエンジン２２Ａおよび操舵部に出力し、無人固定翼機２０Ａは目標３０に向かって飛行する。

無人航空機２０Ａ，２０Ｂのうち、図４（Ｂ）に示す無人回転翼機２０Ｂは、中心から外部に広がるような形状の機体本体２３Ｂと、当該機体本体２３Ｂの下部に複数の脚部２４Ｂを備え、さらに、機体本体２３Ｂの下部に撮像部２１としてカメラ２１Ｂを備え、機体本体２３Ｂの上部に特定動作部２２として複数のローター２２Ｂを備え、カメラ２１Ｂからの撮影画像４０に目標３０が含まれているか否かを識別する目標識別装置１０を備えている。

無人回転翼機２０Ｂにおいて、前述したような目標識別方法により撮影画像４０に目標３０が含まれている（カメラ２１Ｂが目標３０を撮影している）と識別（判定）されれば、目標識別装置１０（目標識別部１４）は識別結果を複数のローター２２Ｂに出力し、無人回転翼機２０Ｂは目標３０に向かって飛行する。

なお、空中移動装置は、無人航空機２０Ａ，２０Ｂに限定されず、他の公知の飛行体等であってもよいことは言うまでもない。また、特定動作装置２０は、空中移動装置に限定されず、前述した地上移動装置または水中移動装置であってもよいし、その他の移動装置であってもよい。さらに、特定動作部２２により実行される特定動作は移動動作に限定されず、目標３０に対する動作であれば、公知のどのような動作であってもよい。

このように、本開示に係る目標識別装置１０は、目標３０を含む画像情報を記憶する画像情報記憶部１１と、画像情報から目標３０を識別するためのテンプレート情報を生成するテンプレート情報生成部１２と、撮影画像４０から目標３０を識別するための識別用情報を生成する識別用情報生成部１３と、テンプレート情報と識別用情報とを対比し、当該テンプレート情報との相関度が高い情報が当該識別用情報に含まれるときに、前記撮影画像４０に目標３０が含まれていると識別する目標識別部１４と、を備え、画像情報記憶部１１に記憶される画像情報は、目標３０について公開されている公開情報に基づいて作成された陰影付画像であり、テンプレート情報生成部１２は、これら陰影付画像４１から抽出された特徴量をテンプレート情報として生成するとともに、識別用情報生成部１３は記撮影画像４０から抽出された特徴量を識別用情報として生成する構成である。

画像情報記憶部１１に記憶される画像情報は、目標３０の公開情報に基づいて陰影が付与されるように作成された陰影付画像４１である。そのため、目標３０を実際に撮影する必要がないため、低コストで目標データベースを準備することができる。しかも、陰影付画像４１は目標３０の種類等に応じて人為的に作成されるので、目標３０を実際に撮影した画像と比較して様々な距離または方向からの撮影を模擬することが可能になる。さらに、複数の陰影付画像４１から特徴量を抽出してテンプレート情報とすることで、テンプレートマッチングの精度を向上させることが可能になる。これにより、目標３０の認識性能をより良好なものとすることができる。

ここで、本実施の形態では、画像情報記憶部１１に記憶される陰影付画像は、刊行物または電気通信回線により公開されている三次元形状データに基づいて作成されるが、本開示はこれに限定されず、公開情報は、このような三次元形状データに限定されず、他のデータであってもよい。例えば、立体形状を推測可能な画像データ等であってもよい。また、公開情報は、刊行物または電気通信回線により公開されている情報であり、「文書」として記述（または説明）される情報を意味する。そのため、例えば、公然に存在する目標３０を撮影することは、実画像４２の取得（図２（Ｂ）参照）を意味し、公開情報から陰影付画像を作成することには当たらない。

また、本実施の形態では、識別用情報生成部１３で生成される識別用情報は、撮影画像４０の輝度勾配の強度または方向として生成されるが、本開示はこれに限定されず、撮影画像４０そのものが識別用情報として用いられてもよいし、撮影画像４０を加工した加工画像が識別用情報として用いられてもよい。識別用情報は、テンプレート情報と比較対照が可能な情報であれば、その具体的な情報様式は特に限定されない。

また、本実施の形態では、特徴量として輝度勾配の強度または輝度勾配の方向、あるいは、前述したように輝度勾配の強度および方向の双方が用いられているが、本開示はこれに限定されず、特徴量は、目標３０の撮影状態を問わず、相対的に安定して抽出可能な情報であればよい。例えば、目標３０そのものの輪郭、目標３０の一部の輪郭、もしくは、陰影付画像４１を学習させて生成させた係数等であってもよい。特徴量としての係数を生成させるための陰影付画像４１の学習方法についても特に限定されず、例えば、線形判別分析、サポートベクターマシン、ニューラルネットワーク、ディープラーニング等を用いることができる。

また、本実施の形態では、特定動作として移動動作を例示しているが、本開示はこれに限定されず、他の動作であってもよい。本実施の形態でいうところの移動動作は、特定動作装置２０そのものの平面的または空間的位置が変化することであるが、特定動作は、例えば、特定動作装置２０の位置は移動せず、特定動作装置２０に含まれる一部の構成が移動するような動作であってもよい。このような動作を例えば「部分可動動作」と称するものとする。

特定動作装置２０が例えば監視カメラであれば、監視カメラは、撮像部２１であるカメラ本体と、特定動作部２２であるカメラ移動部とを備えていることになる。カメラ本体は、目標３０の候補を撮影している（特定動作を実行している）間に、その候補が目標３０そのものであるかを識別し、その結果、目標３０であると識別されれば、識別結果に基づいてカメラ移動部が動作して、カメラ本体の撮影方向を常に目標３０に向けることになる。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、撮像部による撮影画像に特定の目標が含まれていると識別したときに、当該目標に対して予め設定される特定動作を実行する特定動作装置の分野、並びに、当該特定動作装置が備える目標識別装置の分野に広く好適に用いることができる。

１０：目標識別装置
１１：画像情報記憶部
１２：テンプレート情報生成部
１３：識別用情報生成部
１４：目標識別部
２０：特定動作装置
２０Ａ：無人固定翼機（特定動作装置）
２０Ｂ：無人回転翼機（特定動作装置）
２１：撮像部
２１Ａ：カメラ（撮像部）
２１Ｂ：カメラ（撮像部）
２２：特定動作部
２２Ａ：エンジン（特定動作部）
２２Ｂ：ローター（特定動作部）
３０：目標
４０：撮影画像
４１：陰影付画像
４２：実画像
４３：公知文献

Claims (8)

1. 特定動作を実行する特定動作装置に設けられ、当該特定動作の実行中に、撮像部による撮影画像に特定の目標が含まれていることを識別する、目標識別装置であって、
   前記目標を含む画像情報を記憶する画像情報記憶部と、
   前記画像情報から前記目標を識別するためのテンプレート情報を生成するテンプレート情報生成部と、
   前記撮影画像から前記目標を識別するための識別用情報を生成する識別用情報生成部と、
   前記テンプレート情報と前記識別用情報とを対比し、当該テンプレート情報との相関度が高い情報が当該識別用情報に含まれるときに、前記撮影画像に前記目標が含まれていると識別する目標識別部と、
   を備え、
   前記画像情報記憶部に記憶される前記画像情報は、前記目標について公開されている公開情報に基づいて作成された陰影付画像であり、
   前記テンプレート情報生成部は、これら前記陰影付画像から抽出された特徴量を前記テンプレート情報として生成するとともに、
   前記識別用情報生成部は、前記撮影画像から抽出された特徴量を前記識別用情報として生成することを特徴とする、
   目標識別装置。
2. 前記特徴量は、輝度勾配の強度および方向の少なくとも一方であることを特徴とする、
   請求項１に記載の目標識別装置。
3. 前記公開情報は、刊行物または電気通信回線により公開されている三次元形状データであることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の目標識別装置。
4. 前記陰影付画像は、前記目標の材質の違い、前記目標と周囲との違い、前記目標の画面法線方向における部分的差異、並びに、前記目標が備える特定部位の強調から構成される群の少なくとも２つ以上の条件に基づいて、複数種類作成されて、前記画像情報記憶部に記憶されていることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の目標識別装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の目標識別装置を備え、前記目標識別部の識別結果に基づいて前記特定動作を制御することを特徴とする、
   特定動作装置。
6. 前記撮像部としては、可視光撮像器または赤外光撮像器を備えていることを特徴とする、
   請求項５に記載の特定動作装置。
7. 前記特定動作として、前記目標に向かって空中移動する空中移動装置であることを特徴とする、
   請求項５または６に記載の目標識別装置。
8. 前記空中移動装置は、無人航空機であることを特徴とする、
   請求項７に記載の目標識別装置。
   
   

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