JP2021162803A - 情報伝達システム - Google Patents

Abstract

【課題】秘匿性を保ちながら僚機間で情報を暗号化して伝達することが可能な情報伝達システムを提供する。
【解決手段】情報伝達システム１は、一方の航空機Ａに搭載され、情報を暗号化して暗号を作成する暗号化装置２と、当該一方の航空機Ａに搭載され、当該一方の航空機Ａの機体表面の所定の位置Ｓに、暗号化装置２が作成した暗号を表示する表示装置３と、他方の航空機Ｂに搭載され、上記の所定の位置Ｓを含む一方の航空機Ａの機体表面を撮影する撮影装置４と、当該他方の航空機Ｂに搭載され、撮影装置４が撮影した画像Ｉ０中から暗号が撮影されている画像領域ＲＳを検出し、検出した画像領域ＲＳに対して画像処理を行い、暗号を復号して情報を読み出す復号装置５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報伝達システムに係り、特に複数の航空機の間で情報を伝達するシステムに関する。

例えば、戦場を飛行する航空機間で無線通信を行う際に、特に秘匿性が高い情報を送信する場合、送り手はパスワード等を付して情報を暗号化し、受け手はパスワード等を用いて暗号を復号するようにして通信が行われる場合がある。
その際、パスワード等として、一回限り有効なワンタイムパスワード等や定期的に変更されるパスワード等を用いると、秘匿性をさらに向上させることができる（例えば特許文献１等参照）。

特開２０１６−２０３６７４号公報

しかしながら、パスワード等を無線通信で僚機に伝えると、それを傍受されて第三者（敵など）にパスワード等を簡単に盗まれてしまい、暗号を容易に解読されてしまう。そのため、秘匿性を保ちながら僚機間通信を行うことを可能とする情報伝達システムの構築が望まれている。
また、秘匿性が高い僚機間での情報伝達システムは、上記のように情報を暗号化したり暗号を復号するためのパスワード等を送信する際のみならず、情報そのものを暗号化して伝達する際にも使うことができる。そして、情報そのものを暗号化して伝達する際にも、秘匿性を保ちながら僚機間通信を行うことが可能であることが望まれている。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、秘匿性を保ちながら僚機間で情報を暗号化して伝達することが可能な情報伝達システムを提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、情報伝達システムにおいて、
一方の航空機に搭載され、情報を暗号化して暗号を作成する暗号化装置と、
当該一方の航空機に搭載され、当該一方の航空機の機体表面の所定の位置に、前記暗号化装置が作成した前記暗号を表示する表示装置と、
他方の航空機に搭載され、前記所定の位置を含む前記一方の航空機の機体表面を撮影する撮影装置と、
当該他方の航空機に搭載され、前記撮影装置が撮影した画像中から前記暗号が撮影されている画像領域を検出し、検出した前記画像領域に対して画像処理を行い、前記暗号を復号して前記情報を読み出す復号装置と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の情報伝達システムにおいて、前記暗号化装置は、入力された情報を、格子状に並べた各セルの明暗パターンからなる二次元コードに変換して前記暗号を作成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の情報伝達システムにおいて、
前記一方の航空機は、機体表面に模様が塗装されており、
前記暗号は、遠距離から見た場合に前記模様の一部に見える状態で表示されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の情報伝達システムにおいて、前記復号装置は、前記画像中に撮影されている前記一方の航空機の機体の輪郭及び／又は前記機体に固定された物体の輪郭を検出マーカーとして、前記画像中から前記暗号が撮影されている前記画像領域を検出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の情報伝達システムにおいて、前記暗号化装置は、前記復号装置が１つの前記暗号から複数の情報を読み出すことができるように前記暗号を作成することを特徴とする。

本発明によれば、秘匿性を保ちながら僚機間で情報を暗号化して伝達することが可能となる。

本実施形態に係る情報伝達システムの構成を示す図である。 （ａ）撮影装置により撮影された画像の例を表す図であり、（ｂ）（ａ）の画像の位置や倍率等を修正して得られた修正画像の例を表す図である。 暗号の明暗パターンの例を表す図である。 （ａ）２×２セルごとにまとめられた明暗パターンの例を表す図であり、（ｂ）大きなセルに平均値がそれぞれ割り当てられた濃淡パターンの例を表す図である。 （ａ）僚機間の距離が比較的離れている状態で撮影された画像の例を表す図であり、（ｂ）（ａ）の画像の修正画像の例を表す図である。

以下、本発明に係る情報伝達システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、僚機がいずれもヘリコプタである場合について説明するが、例えば戦闘機同士であってもよい。

図１は、本実施形態に係る情報伝達システムの構成を示す図である。
本実施形態に係る情報伝達システム１は、複数の僚機間で情報の伝達を行うためのシステムであり、一方の僚機Ａ（航空機）に搭載された暗号化装置２及び表示装置３と、他方の僚機Ｂ（航空機）に搭載された撮影装置４及び復号装置５とを備えている。

暗号化装置２は、汎用コンピュータや専用装置で構成されており、僚機Ａから僚機Ｂに伝達する情報を暗号化して暗号を作成するように構成されている。
なお、暗号化装置２における情報の暗号化のしかた等については、後で説明する。

表示装置３は、暗号化装置２とともに一方の僚機Ａに搭載されており、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等で構成されている。そして、表示装置３は、僚機Ａの機体表面の所定の位置に、暗号化装置２が上記の情報から作成した暗号を表示するようになっている。
なお、図１では、表示装置３が設けられている位置（すなわち暗号が表示されている所定の位置Ｓ）を明確にするために、表示装置３や所定の位置Ｓが矩形の枠で囲われて表現されているが、実際には、僚機Ａから少なくともある程度離れた位置から機体を見た場合には、表示装置３の表示画面と僚機Ａの機体表面とが見分けがつかず、所定の位置Ｓが特定できないようになっている。

そして、これを実現するために、例えば、僚機Ａの機体表面に表示装置３の表示画面を嵌め込み、表示装置３の表示画面が機体表面と面一になるように構成したり、あるいは、機体表面が僅かに湾曲している場合は、表示装置３の表示画面を機体表面と同じように僅かに湾曲させるなど、表示装置３の表示画面と僚機Ａの機体表面との見分けがつきづらくなるように適宜工夫がなされる。
また、本実施形態のように、僚機Ａの機体表面に表示装置３の表示画面を嵌め込むように構成する代わりに、例えば、表示装置３は、投影機で僚機Ａの機体表面に暗号を投影することで、僚機Ａの機体表面の所定の位置Ｓに暗号を表示するように構成することも可能である。

また、表示装置３の表示画面として反射型液晶ディスプレイ等の、光（電磁波）を放射しない方式のディスプレイを用いることも可能である。
このような光（電磁波）を放射しない方式のディスプレイを用いれば、外光さえあれば所定の位置Ｓに暗号を表示することができ、パッシブ通信を行うことが可能となるため、高い秘匿性を得ることが可能となるといったメリットがある。

撮影装置４は、他方の僚機Ｂに搭載されており、一方の僚機Ａの機体表面の所定の位置Ｓ（すなわち暗号が表示されている機体表面の位置）を含む機体表面を撮影するようになっている。
本実施形態では、撮影装置４は、静止画像を撮影するが、動画を撮影してもよい。また、撮影装置４でカラー画像を撮影するように構成することも可能であり、カラー画像を撮影するように構成すれば、カラー画像の各色成分でそれぞれ異なる情報を伝達することが可能となり、モノクロ画像を撮影する場合に比べて１つの画像で伝達可能な情報の量を増やすことが可能となる。

復号装置５は、撮影装置４とともに他方の僚機Ｂに搭載されており、汎用コンピュータや専用装置で構成されている。
そして、復号装置５は、撮影装置４が撮影した画像中から暗号が撮影されている画像領域を検出し、検出した画像領域に対して画像処理を行い、暗号を復号して情報を読み出すように構成されている。

その際、本実施形態では、上記のように、一方の僚機Ａにおいて表示装置３の表示画面と僚機Ａの機体表面との見分けがつきづらくされているため、複合装置５は、撮影装置４が撮影した画像中から暗号が撮影されている画像領域を検出する処理が必要になる。
そのため、本実施形態では、復号装置５は、画像中に撮影されている一方の僚機Ａの機体の輪郭や、機体に固定された物体の輪郭を検出マーカーとして、画像中から暗号が撮影されている画像領域を検出するようになっている。

具体的には、例えば、撮影装置４が図１に示したように所定の位置Ｓを含む僚機Ａの機体表面を撮影して、図２（ａ）に示すような画像Ｉ０が撮影された場合、復号装置５は、画像Ｉ０中に撮影されている、機体の特徴的な輪郭αや、機体に固定された物体の輪郭βを検出マーカーとし、それらの検出マーカーα、βが画像の所定の位置にくるように画像Ｉ０の位置や倍率等を修正して、図２（ｂ）に示すような修正画像Ｉ１を得る。
そして、復号装置５には、僚機Ａの実際の機体における検出マーカーα、βの位置と暗号が表示された所定の位置Ｓとの相対的な位置関係の情報が予め入力されている。

そのため、本実施形態では、復号装置５は、図２（ｂ）に示すように、修正画像Ｉ１における検出マーカーα、βの画像中の位置（画素）に基づいて、修正画像Ｉ１中から、暗号が表示された所定の位置Ｓに対応する画像領域、すなわち暗号が撮影されている画像領域ＲＳを検出するようになっている。

なお、修正画像Ｉ１を作成せずに、撮影装置４が撮影した画像Ｉ０から、直接、暗号が撮影されている画像領域ＲＳ（図２（ａ）参照）を検出するように構成することも可能である。
そして、復号装置５は、検出した画像領域ＲＳに対して画像処理を行い、暗号を復号して情報を読み出すように構成されているが、復号装置５における復号のしかたは暗号化装置２における暗号化の逆の処理であるため、説明を省略する。

次に、暗号化装置２における情報の暗号化のしかた等について説明する。
本実施形態では、暗号化装置２は、入力された情報を、格子状に並べた各セルの明暗パターンからなる二次元コードに変換して暗号を作成するようになっている。

しかし、本実施形態では、上記のように、復号装置５は、検出マーカーα、βの画像中の位置などに基づいて僚機Ａの機体表面に表示された暗号が撮影されている画像領域ＲＳを検出することができるため、暗号化装置２は、暗号（明暗パターン）を作成する際に、暗号に、ＱＲコード（登録商標）のような位置検出パターン（３か所のり出しシンボル）を組み込む必要はない。
逆に、暗号が表示されている僚機Ａの機体表面の所定の位置Ｓ（図１参照）に位置検出パターン等を表示すると、そこに暗号が表示されていることを第三者（敵など）にわざわざ所定の位置Ｓを知らせることになるため、本実施形態では、暗号を表す領域である上記の格子中に位置検出パターン等の所定のパターンやシンボル等を表示しないようになっている。

また、本実施形態では、図１等に示すように、僚機Ａは機体表面に迷彩模様等の模様が塗装されている。
そして、僚機Ａの機体表面の所定の位置Ｓに暗号が表示されていることを第三者に知られないようにするために、例えば５００ｍ以上等の遠距離から僚機Ａの機体表面を見た場合に、暗号が模様の一部に見える状態で表示されるようになっている。

すなわち、例えば、暗号としての明暗パターンの色の平均値が、僚機Ａの機体表面の迷彩模様等の模様における色の平均値と同じになるように明暗パターンの色を調整することで、遠距離から僚機Ａの機体表面を見る場合のような低い解像度では、機体表面の模様の中に暗号が埋もれてしまい（すなわち模様と暗号が一体化してしまい）、機体表面に暗号が表示されていることが分からないようになっている。

一方、僚機Ａの機体表面に暗号を表示する際、例えば図３に示すように、セルｃごとにセルｃを「明」を表す色又は「暗」を表す色でそれぞれ塗りつぶして明暗の境界が明確になるように表示することが可能である。
また、図示を省略するが、暗号の明暗パターンができるだけ目立たないようにするために、明暗の境界を例えばグラデーション状にぼやかすように表示することも可能である。

さらに、上記のように僚機Ａの機体表面に迷彩模様等の模様が塗装されている場合は、その模様に使われている各色を用いて明暗パターンを形成すれば、暗号の明暗パターンがより目立たなくなる。
なお、模様に使われている色以外の色を用いた方が暗号の明暗パターンがより目立たなくなる場合には、模様に使われている色以外の色を用いて暗号の明暗パターンが形成される。

以上のように、本実施形態に係る情報伝達システム１によれば、一方の僚機Ａの機体表面に表示された暗号を、他方の僚機Ｂが撮影し、撮影した画像中から暗号が撮影されている画像領域を検出し、検出した画像領域に対して画像処理を行うことで暗号を復号して情報を読み出す。
このように、本実施形態に係る情報伝達システム１では、僚機間で情報（情報を伝達するためのパスワード等を含む。）を伝達する際に無線通信を使わないため、それを傍受されて第三者（敵など）に情報を盗まれるような事態が生じることはなく、秘匿性を保ちながら僚機間で情報を暗号化して伝達することが可能となる。

ところで、上記の実施形態では、暗号化装置２は、復号装置５が１つの情報だけを読み出すことができるような暗号を作成する場合について説明したが、復号装置５が１つの暗号から複数の情報を読み出すことができるように暗号を作成することも可能である。
以下、具体的に説明する。

上記の実施形態では、例えば図３に示したように、暗号を、格子状に並べた各セルｃの明暗パターンからなる二次元コードとして作成した。
一方、例えば、図４（ａ）に示すように、この明暗パターンの各セルｃごとの数値（例えば１、０）の２×２セルごとの平均値を算出して、平均値を２×２セルに相当する１つの大きなセルＣにそれぞれ当てはめると、図４（ｂ）に示すように、各セルＣに平均値がそれぞれ割り当てられた濃淡パターンを得ることができる。

そして、この大きなセルＣの濃淡パターンを、上記の明暗パターン（図３参照）とは別の暗号として使うことができる。なお、例えば、図４（ｂ）に示した濃淡パターンを２値化するなどして明暗パターンに変換して用いるように構成することも可能である。
この場合、暗号化装置２は、１つの情報を、格子状に並べた小さな各セルｃの明暗パターン（図３参照）からなる二次元コードに変換して暗号を作成する際に、この明暗パターンに基づいて得られる、より大きなセルＣの濃淡パターン（あるいは明暗パターン。図４（ｂ）参照）からなる二次元コードが別の情報を担持する暗号となるように、二次元コードを作成するように構成することができる。

このように構成すれば、復号装置５が暗号を復号する際にデータレートを切り替え、暗号を復号する対象のセルの大きさを小さなセルｃと大きなセルＣとの間でそれぞれ切り替えて復号することで、二次元コード（暗号）から複数の情報（この場合は２つの情報）を読み出すことが可能となる。
この場合、大きなセルＣは必ずしも小さなセルｃ４個分である必要はなく、データレートを任意に設定することが可能である。そして、暗号化装置２と復号装置５が切り替え可能なデータレートの情報を共有するように構成される。

また、上記のように復号装置５でデータレートを切り替えるように構成する代わりに、例えば、僚機Ｂが僚機Ａの機体表面に表示された暗号を撮影する際の僚機Ａ、Ｂ間の距離を変えて暗号を複数回撮影することで、データレートを切り替えるように構成することも可能である。
すなわち、撮影装置４（図１参照）の解像度等にもよるが、僚機Ｂが僚機Ａから比較的離れている状態（例えば僚機間距離が６０ｍ等）で僚機Ａの機体表面を撮影すると、暗号が例えば図４（ｂ）に示したように大きなセルＣからなる二次元コードとして撮影され、僚機Ｂが僚機Ａにより接近した状態（例えば僚機間距離が３０ｍ等）で僚機Ａの機体表面を撮影すると、暗号が例えば図３に示したように小さなセルｃからなる二次元コードとして撮影される場合がある。

そのため、このように僚機Ａ、Ｂ間の距離を変えて暗号を複数回撮影して復号装置５で暗号をそれぞれ復号することで、１つの暗号から複数の情報を読み出すことができる。
その際、僚機Ａ、Ｂ間の距離が比較的離れている状態で撮影された画像Ｉ０（図５（ａ）参照）を修正して修正画像Ｉ１（図５（ｂ）参照）を得るように構成する場合、図２（ａ）、（ｂ）に示した、僚機Ｂが僚機Ａに接近した状態で撮影された画像Ｉ０を修正する際に用いられる検出マーカーα、β等とは別の、図５（ａ）、（ｂ）に示すような検出マーカーγ〜ε（機体に固定された物体の輪郭γ、εや機体の特徴的な輪郭δ）を検出マーカーとして用いるように構成することも可能である。

なお、僚機Ａ、Ｂ間の距離が比較的離れている場合に用いる検出マーカーγ〜εの一部は、僚機Ｂが僚機Ａに接近している場合に用いる検出マーカーα、βと同じであってもよい。
また、僚機Ａ、Ｂ間の距離が比較的離れている場合（図５（ａ）、（ｂ）参照）も、修正画像Ｉ１を作成せずに、撮影装置４が撮影した画像Ｉ０から、直接、暗号が撮影されている画像領域ＲＳ（図５（ａ）参照）を検出するように構成することも可能である。

なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。

１ 情報伝達システム
２ 暗号化装置
３ 表示装置
４ 撮影装置
５ 復号装置
Ａ 僚機（一方の航空機）
Ｂ 僚機（他方の航空機）
Ｃ、ｃ セル
Ｉ０ 画像
ＲＳ 画像領域
Ｓ 所定の位置
α〜ε 検出マーカー

Claims (5)

1. 一方の航空機に搭載され、情報を暗号化して暗号を作成する暗号化装置と、
   当該一方の航空機に搭載され、当該一方の航空機の機体表面の所定の位置に、前記暗号化装置が作成した前記暗号を表示する表示装置と、
   他方の航空機に搭載され、前記所定の位置を含む前記一方の航空機の機体表面を撮影する撮影装置と、
   当該他方の航空機に搭載され、前記撮影装置が撮影した画像中から前記暗号が撮影されている画像領域を検出し、検出した前記画像領域に対して画像処理を行い、前記暗号を復号して前記情報を読み出す復号装置と、
   を備えることを特徴とする情報伝達システム。
2. 前記暗号化装置は、入力された情報を、格子状に並べた各セルの明暗パターンからなる二次元コードに変換して前記暗号を作成することを特徴とする請求項１に記載の情報伝達システム。
3. 前記一方の航空機は、機体表面に模様が塗装されており、
   前記暗号は、遠距離から見た場合に前記模様の一部に見える状態で表示されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報伝達システム。
4. 前記復号装置は、前記画像中に撮影されている前記一方の航空機の機体の輪郭及び／又は前記機体に固定された物体の輪郭を検出マーカーとして、前記画像中から前記暗号が撮影されている前記画像領域を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の情報伝達システム。
5. 前記暗号化装置は、前記復号装置が１つの前記暗号から複数の情報を読み出すことができるように前記暗号を作成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の情報伝達システム。

Images