JP5086490B1 - 飛翔体の障害物接近警告システム - Google Patents

Abstract

【課題】飛翔体または移動物体の障害物を検知する手段としてレーザ、超音波を使用する方法では、障害物が平面で且つ入射角度が小さい時は検知できるが入射角度が大きい場合や複雑な形状または反射率の小さい物体では検知されない恐れがある。又これまでの画像認識による距離測定方法では単体の物体では容易でも複数の物体が存在した時は特定が難しく、加えてレーダを利用する方法では小型化軽量化が難しく高価であるという課題があった。
【解決手段】本発明に係わる飛翔体の障害物接近警告システムは、中心に固定されたＣＣＤカメラ１１ａと、それぞれ等距離に配設されてレンズの方向が可動する構造になっているＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと、内部に全てのＣＣＤカメラを配設した障害物検知センサ（図１）は前面が透明カバー２で覆われていて、飛翔体の進行方向の前面に固定されている。ＣＣＤカメラ１１ａの左右のＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃのどちらか１台と上下のＣＣＤカメラ１１ｄ、１１ｅのどちらか１台のレンズは半固定になっていて距離設定スイッチ５３を押してレンズの方向を変えて目的の距離に設定される。残りのそれぞれの１台は連続して障害物をスキャンし、障害物までの距離をコントロールボックス５０の距離表示ＬＥＤ５１に表示させる。距離表示ＬＥＤ５１の表示は設定される距離とスキャンした距離が自動的に切り換わる。操縦席に設置されるコントロールボックス５０の内部には、ＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅのレンズ３２の方向を制御する信号と、距離を手動で設定する電子回路と、画像信号を認識比較照合処理する電子回路と、障害物検知センサ（図１）に供給する電源回路と、表面にはモニタディスプレー５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、距離表示ＬＥＤ５１と、危険告示灯５４及び警告灯５６と、距離設定スイッチ５３が配設されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はヘリコプターや飛行船等飛翔体が障害物に接近した時、予め決められた距離で画像認識比較照合による危険及び警告を発するシステムに関する。

飛翔体または移動物体の障害物を検知する手段としては、撮影位置の異なる２画像のデータを比較して物体の距離を検出するステレオ測距法（例えば特許文献１参照）、超音波センサで障害物を検知する方法（例えば特許文献２参照）、カメラの画像とレーダ装置の組み合わせで相対距離を算定する方法（例えば特許文献３参照）、障害物の形状と特徴を画像認識することで立体的に検出する方法（例えば特許文献４参照）、電磁波のビームを障害物に照射してその反射波から相対位置を測定、撮像して画像認識によって障害物を認識する方法（例えば特許文献５参照）、ＣＣＤカメラとレーザ距離計を組み合わせて障害物を検知する方法（例えば特許文献６参照）等が提案されている。

特開公 平１０−２２２６６５ 特開公 平 ６−２４７３９３ 特開公２００８−２０２７６ 特開公２００７−４６９７ 特開公２００６−２５８５０７ 特開公２００６−２０１０３０

前記で提案されているレーザ、超音波を使用する方法では、障害物が平面で且つ入射角度が小さい時は検知できるが入射角度が大きい場合や複雑な形状または反射率の小さい物体では検知されない恐れがある（特許文献２、特許文献３、特許文献５）。又これまでの画像認識による距離測定方法では単体の物体では容易でも複数の物体が存在した時は特定が難しい（特許文献１、特許文献４）。他にもレーダを利用する方法も存在するが小型化軽量化が難しく高価であるという課題がある。

このような課題を解決するために本発明に係わる飛翔体の障害物接近警告システムは、中心に固定された１台のＣＣＤカメラと、それぞれ等距離に配設される上下、左右に１台ずつのＣＣＤカメラと、中心のＣＣＤカメラを除く上下、左右のＣＣＤカメラのレンズは伸縮しないで上下或いは左右に方向が可動する構造になっていて，内部に全てのＣＣＤカメラを配設した障害物検知センサは前面が透明カバーで覆われていて飛翔体の進行方向の前面に固定されている。

前記上下のどちらか１台と左右のどちらか１台のＣＣＤカメラのレンズは半固定になっていて、距離設定スイッチを押してレンズの方向を変えて目的の距離に設定できる。残りのそれぞれ１台のＣＣＤカメラは連続して障害物をスキャンし、障害物までの距離をコントロールボックスの距離表示ＬＥＤに表示させる。

飛翔体の操縦席に設置されるコントロールボックスには、ＣＣＤカメラのレンズ方向を制御する信号と距離を手動で設定する電子回路と、画像を認識比較照合処理する電子回路と、障害物検知センサに供給する電源回路と、３台のモニタディスプレーと距離表示ＬＥＤと、危険告示灯及び警告灯が配設されている。

本発明によればヘリコプターや飛行船等飛翔体が障害物に接触する事故を低コストの装置で未然に防ぐことができる飛翔体の障害物接近警告システムを提供することが出来る。

本発明の実施の形態の飛翔体の障害物接近警告システムの障害物検知センサの外観図である。 同障害物検知センサ内部の外観図である。 同ＣＣＤカメラの拡大外観図である。 同コントロールボックスの外観図である。 同半固定ＣＣＤカメラを距離設定した時の図である。 同ＣＣＤカメラの画像をｎ分割した図である。 同電子回路のブロック図である。 同フローチャート図である。

以下図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
前面が透明カバー２で覆われた障害物検知センサ（図１）の内部には、レンズ可動機構を省いたギャボックス３０の内部に１枚の回路基板（図示せず）を収納したＣＣＤカメラ１１ａと、該ＣＣＤカメラ１１ａの上下、左右にはそれぞれ等距離の位置にレンズ可動機構を備えた半固定またはスキャンするＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ、１１ｅと、モニタディスプレー５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、距離表示ＬＥＤ５１と障害物までの距離（例えば図５のｈ点）を自由に設定する距離設定スイッチ５３と、画像データを処理するＭＰＵを含む画像認識回路及びデータ比較照合回路と、レンズ可動機構を駆動する回路と電源回路を１枚の回路基板（図示せず）に集約して内蔵するコントロールボックス５０で構成されている。

前記レンズ可動機構はステッピングモータ３４と、回転を減速させる複数の歯車（図示せず）を内蔵するギャボックス３０と、該ギャボックス３０に固定するブラケット３３とレンズ固定ブラケット３１で構成されていて、レンズ固定ブラケット３１にはレンズ３２とＣＣＤイメージセンサ（図示せず）を配設する回路基板３５が固定されている。レンズ固定ブラケット３１はブラケット３３の両端を支点に左右に回転させてレンズ３２の方向を変える。レンズ３２を上下方向に変えるＣＣＤカメラ１１ｄ、１１ｅは、ＣＣＤイメージセンサ（図示せず）の配設を変えて全体を９０度回転させた位置で筐体に組み込まれている。

左右の半固定ＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃのどちらか１台と上下のＣＣＤカメラ１１ｄ、１１ｅのどちらか１台は、コントロールボックス５０に配設されている距離設定スイッチ５３で障害物までの距離（例えば図５のｈ点）を自由に設定できる。残りの各々１台は前記ＣＣＤカメラで設定された距離（例えば図５のｈ点）から無限大の距離まで、またはその逆に連動してスキャンし、その距離を距離表示ＬＥＤ５１に表示する。該距離表示ＬＥＤ５１の表示は設定する距離とスキャンした距離を自動的に切り換えて表示している。ＣＣＤカメラ１１ａと半固定ＣＣＤカメラ１１ｂまたは１１ｃと１１ｄまたは１１ｅの各々の画像は、それぞれのモニタディスプレー５２に全体画像が常時映し出されている。ＣＣＤカメラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅの筐体がＣＣＤカメラ固定板１０に固定されていて、該ＣＣＤカメラ固定板１０は固定板１に内部で固定されている。

次に作用について説明する。
飛翔体から障害物までの距離はＣＣＤカメラ１１ａの画像データをテンプレートとして半導体メモリに録画し、ＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅの画像データの形状とその輪郭が一致した時の距離である。ＣＣＤカメラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅの画像データは同時に定間隔で複数回取り込まれて、それぞれ画像メモリ上でｎ分割（例えば水平方向を５分割、垂直方向を３分割）されていて、それぞれの画像を認識比較照合して判定される。

ＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅのそれぞれのレンズ３２をＣＣＤカメラ１１ａの方向に傾ける（図５）と、ＣＣＤカメラ１１ａのｎ分割された画像（図６）Ｆ２Ｘ１、Ｆ２Ｘ２、Ｆ２Ｘ３、Ｆ２Ｘ４、Ｆ２Ｘ５と、ＣＣＤカメラ１１ｄ及び１１ｅのｎ分割された画像の形状とその輪郭がそれぞれで一致する。ＣＣＤカメラ１１ａのｎ分割された画像（図６）Ｆ１Ｘ３、Ｆ２Ｘ３、Ｆ３Ｘ３と、ＣＣＤカメラ１１ｂ及び１１ｃのｎ分割された画像の形状とその輪郭が一致する。

数字がアップダウン可能の距離設定スイッチ５３で、距離（例えば図５のｈ点）を設定する半固定ＣＣＤカメラ１１ｂまたは１１ｃのどちらか１台とＣＣＤカメラ１１ｄまたは１１ｅのどちらか１台は、それぞれのステッピングモータ３４に加えるパルス数と距離との相関を予め決めていて、コントロールボックス５０に配設された距離表示ＬＥＤ５１に距離を表示し、距離設定スイッチ５３から手を放すと距離が設定されて表示がスキャンする距離に自動的に切り換わる。

連動してスキャンするＣＣＤカメラ１１ｂまたは１１ｃのどちらか１台と、ＣＣＤカメラ１１ｄまたは１１ｅのどちらか１台のステッピングモータ３４に加えるパルス数と距離との相関がとられていて、ＣＣＤカメラ１１ａのｎ分割された画像（図６）のＦ２とＸ３の交わる画像と、２台のスキャンするＣＣＤカメラの中心の画像がＡＮＤで一致した時に距離表示ＬＥＤ５１に距離が表示される。

ｎ分割された画像（図６）データでＣＣＤカメラ１１ａのＦ２とＸ３の交わる画像データが、半固定ＣＣＤカメラ１１ｂまたは１１ｃのデータと一致し、且つ半固定ＣＣＤカメラ１１ｄまたは１１ｅの画像データが一致した時（ＡＮＤ）を危険と判断して危険告示灯を点灯または点滅させる。Ｆ２とＸ３の交わる画像データ以外の画像データＦ２Ｘ１、Ｆ２Ｘ２、Ｆ２Ｘ４、Ｆ２Ｘ５と、Ｆ１Ｘ３、Ｆ３Ｘ３がそれぞれで一致した時は警告灯を点灯または点滅させる。Ｆ２とＸ３の交わる分割画像以外は飛翔体から左右または上下の距離が離れているので危険性はなく事故になることはない。危険告示灯と警告灯はブザーと併用してもよい。

半固定またはスキャンするＣＣＤカメラ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅの画像データと、固定されたＣＣＤカメラ１１ａの画像データは厳密には一致しないが、障害物の位置に設定する距離に比してＣＣＤカメラ相互間の距離は短く、傾きの角度が少さいのでそれぞれの画像データを認識比較照合する際に障害物の外形とその輪郭を照合して、高い確率で一致した場合に同等と判定する。

１ 固定板 ３５ 回路基板
２ 透明カバー ５０ コントロールボックス
１０ ＣＣＤカメラ固定板 ５１ 距離表示ＬＥＤ
１１ ＣＣＤカメラ ５２ モニタディスプレー
３０ ギャボックス ５３ 距離設定スイッチ
３１ レンズ固定ブラケット ５４ 危険告示灯
３２ レンズ ５５ 電源スイッチ
３３ ブラケット ５６ 警告灯
３４ ステッピングモータ

Claims (4)

1. 前面が透明カバーで覆われた障害物検知センサの内部には、レンズ可動機構を省いたギャボックスの内部に１枚の回路基板を配設して固定した１台のＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラの上下、左右の等距離の位置にレンズ可動機構を備えた半固定ＣＣＤカメラをそれぞれに１台と、同様にレンズ可動機構を備えて距離をスキャンするＣＣＤカメラをそれぞれに１台と、３台のモニタディスプレーと、距離表示ＬＥＤと障害物までの距離を設定する距離設定スイッチと、画像データを処理するＭＰＵを含む画像認識回路及びデータ比較照合回路と、レンズ可動機構を駆動する回路と電源回路を１枚の回路基板に集約して内蔵するコントロールボックスで構成されていることを特徴とする飛翔体の障害物接近警告システム。
2. 前記レンズ可動機構を備えた２台の半固定ＣＣＤカメラとスキャンする２台のＣＣＤカメラは、それぞれのステッピングモータに加えるパルス数と距離との相関を予め決めていて、コントロールボックス上に配設された距離表示ＬＥＤに設定する距離とスキャンした距離を自動的に切り換えて表示し、スキャンする２台のＣＣＤカメラは半固定ＣＣＤカメラで設定された距離から無限大の距離まで、またはその逆に連動してスキャンすることを特徴とする請求項１に記載の飛翔体の障害物接近警告システム。
3. 固定したＣＣＤカメラの画像データはｎ分割されてテンプレートとして半導体メモリに録画し、中心の画像データと２台の半固定ＣＣＤカメラのｎ分割された中心の画像データがＡＮＤで一致した時を危険と判断して危険告示灯を点灯または点滅させて、中心の画像データ以外の画像データがそれぞれで一致した時は警告灯を点灯または点滅させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛翔体の障害物接近警告システム。
4. 固定したＣＣＤカメラのｎ分割された中心の画像データと、距離をスキャンする２台のＣＣＤカメラのｎ分割された中心の画像データがＡＮＤで一致した時に距離表示ＬＥＤに距離が表示されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の飛翔体の障害物接近警告システム。

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