JP5207177B2 - 目視認識支援装置及び目視認識支援方法 - Google Patents
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Description
の情報を表示し、本装置側から他船のレーダー捕捉・解除可能な目視認識支援装置として実現される。重畳用表示装置に、レーダーエコー及び捕捉した他船シンボルを重畳して表示する際、レーダーエコーや他船シンボルは、操船者視点からの透視画像に変換して表示される。その結果、実景観上の他船と重畳用レーダーエコーはほぼ重なって表示されるため、レーダー上の他船と、目視上の他船を容易に同定できる。船舶では、他のヴィークルの操縦席等に比し比較的空間に余裕があることから、半透過型情報表示機能全体を架台として回転させることにより覆域を広げ、視野角が狭いことをカバーする。また、この回転操作は、現在コンパス上で他船や物標の方位を測定する動作と非常に親和性が高いため、違和感なく操船者に受け入れられることが期待できる。本装置は、既存のレーダー、GPS等の航海機器から情報を受け取るので、各船舶において新たなアンテナ、センサ等の設置は不要である。
1.メインシステム部 構成
メインシステム部はGPS、ジャイロコンパス、RADAR/ARPA、AISからの情報を統合し、レーダエコー及び他船シンボルを操船者の視点からの透視画像に座標変換し重畳用表示装置に表示する。また操船者の表示設定に合わせて、方位線や補助線や重畳用表示装置に表示する。水平状況表示装置には実際の方位に対応したコンパス画像を表示する。
メインシステム部には重畳表示用表示装置、水平状況表示装置、レーダーターゲットの捕捉や解除、表示設定の変更に用いられる操作部を含む。
2.ハードウェア仕様
2.1 組込用PC
・本システム稼働中に、リアルタイムで遅れなく表示を行い、また操作に対応する動作を行う能力を有すること。
2.2 重畳用表示装置
信号入力 DVI及びRGB
dimmer機能を有すること
dimmer
機能は、ボリューム状のつまみによって常時調光可能なこと
dimmer
調整用のつまみは、指定位置に取り付け可能なこと
ベゼルが極力少ないものであること
2.3 水平状況表示装置
信号入力 DVI及びRGB
dimmer機能を有すること
dimmer
機能は、ボリューム状のつまみによって常時調光可能なこと
ベゼルが極力少ないものであること
スタイラス等のペン状の指示器が使用可能なタッチパネルであること
2.4 操作部
視点高さ調整器(バネ入り原点自動復帰)、拡大縮小調整器(バネ入り原点自動復帰)、情報量調整器については、スライダ型と回転型とする。
各1の予備を準備する。
各操作部のソフトウェア的な実装については、各操作要素を接続し、操作権を切り換えれば使用できる状態にあることとする。
3.ソフトウェア一般仕様
3.1 基本環境
3.2 RADAR/ARPA
との接続及び操作
・レーダーエコー信号の取得
・レーダーターゲットの捕捉及び解除
・捕捉したレーダーターゲット情報の取得(進路(course), 速度, 最接近距離(DCPA),最接近時間(TCPA))
・自船情報の取得(針路(Heading), 経緯度(Lat. Lon.) , 対地速度(S.O.G.) , 対地進路(C.O.G))
・EBL(電子カーソル)、VRM(可変距離環) の操作
3.3 AISレシーバ
との接続及び情報の取得
・AISレシーバまたは同模擬信号を発するPCと、インターフェースを介し接続し、他船のAIS情報を取得すること
3.4 架台部方位角検出装置との接続及び情報の取得
・架台部方位角検出装置(回転角検出器)からの出力に基づき、全方位360度について、0.1度の精度で装置の回転方位を得ること。
3.5 その他の機器との接続
3.5.1 GPSレシーバとの接続及び情報の取得
・GPSレシーバとインターフェースに基づくGPS情報(経緯度(Lat. Lon.) , 対地速度(S.O.G.) , 対地進路(C.O.G)),
針路(Heading, サテライトコンパスの場合))を取得する
3.5.2 ジャイロコンパスとの接続及び情報の取得
・ジャイロコンパスとインターフェースを介し接続し、ジャイロコンパス情報(真北)を取得する
・真北情報から、Heading を計算する能力を有する
4.重畳用表示について
4.1 重畳用表示概念
(1) 自船仕様(船橋床高さ、レピータコンパス位置、レーダアンテナ位置)、GPS情報(Lat.,
Lon.) から、視点水平位置及び視点高さが定まる
(2) レーダエコー、レーダターゲット、AIS情報を、覆域海面にマッピング(配置)する
(3) 透視画像平面を仮定する。そして、海面上のレーダーエコー、他船シンボルを透視画像平面上に変換(写像)する
(4) 架台部
から与えられる、重畳用表示装置光学部を介す場合の光学幾何補正式(表)を、透視画像平面上の表示データに適用し、重畳表示用表示装置 画像源用表示データを作成する。
4.2 重畳用表示内容
重畳用表示装置に表示される内容は、階層構造からなる。
・水平線・捕捉線
・船首尾線
・方位線・方位表示
・補助線
・レーダーエコー
・他船情報・引き出し線
・他船シンボル
5.機能仕様
5−1設定
(1)設定ファイル
・各種設定パラメータは、全てtext形式設定ファイルに記述される。起動時または必要時に読み込むことにより、各機能が設定値に設定される。
(2)設定項目:初期設定項目として、以下の情報を入力する
・船名:整理に利用する
・船橋高さ:標準喫水の時の海面から船橋床面までの高さ。船橋床面から目視認識支援装置使用時の眼の高さとの和が、視点(EP : Eye Point)高さとなる。
・RADARアンテナの位置:目視認識支援装置位置上の自船位置補正に使用
・GPSアンテナの位置:目視認識支援装置位置上のレーダーエコー位置補正に使用
5−2情報源の選択
(1)船首方位:船首方位はジャイロコンパス、サテライトコンパス、RADAR/ARPAを同時に接続した状態で、設定画面より何れを用いるか選択できる
(2)現在位置:現在位置の経緯度座標は、GPSレシーバ(またはサテライトコンパス)、RADAR/ARPAを同時に接続した状態で、メニューより何れを用いるか選択できる
(3)AIS情報:AISによる他船情報は、AISレシーバまたは同信号を模擬するPCから取得する
5−3重畳用表示
(1)概要:目視認識支援装置の所定の位置に視点を置いて前方を光学部の半透過型表示装置を透して見た場合、以下に示す基本表示と、目測を取りやすくするための補助表示、レーダーエコーが、海面上に重なるように透視表示されること。各表示機能について以下に示す。目視認識支援装置の回転に応じ、装置の方位角を検出し、方位角に対応する表示をリアルタイムで更新する。
(2)色調:全表示の色調を一括して、調整する機能を有する。緑系、赤系、白系、黄系、青系
に関しては予め準備されている。
5−4基本表示
(1)水平線
・水平線を表示する。
・太さ、色、線種、濃淡(透明度)を調整可能とする
(2)捕捉線
・目視認識支援装置の中央正面延長線上のラインを「捕捉線」と呼び、常時正面中央に表示する。
・太さ、色、線種、濃淡(透明度)を調整可能とする
(3)船首尾線
・目視認識支援装置の方位角を基に船首尾線を表示する
・太さ、色、線種、濃淡(透明度)を調整可能とする
(4)方位目盛
・水平線上に方位目盛りを表示する。
・方位目盛りは真方位と船首方位を零度とした相対方位を選択可能とする。
・方位目盛りは、360度表示、32点表示から選択可能とする。
・時計表示の場合、方位目盛りは真方位(360度表示、32点表示)、船首方位を零度とした相対方位を選べるものとする。
・太さ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
(5)方位表示
・方位表示は度表示の場合は10度毎に表示する。
・点表示の場合で真方位の場合は、N,NNE, NE の様に16方位分を表示する。
・表示・非表示、フォント、文字の大きさ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
5−5補助表示
目測を容易にするために、海面に重畳して以下の表示を可能とする
・自船からの距離の増大にしたがい、線の太さ、または、色の濃淡(透明度)を変化させることが可能なこと
・視点高さ調整器、拡大縮小調整器
の操作にリアルタイムに反応して、補助表示も更新されること
(1)方位・距離表示
・自船の目視認識支援装置コンパス中央を中心とした、方位線及び等距離円を表示する
・目視認識支援装置の回転に応じ、方位線は海面に留まるように回転すること
・表示・非表示、線種、フォント、文字の大きさ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
(2)経緯度表示
・海面に経緯度を表示する
・経緯度は自船の移動に従い、実際の経緯度どおりに更新されること
・経緯度の値を表示可能なこと
・経緯度間隔を設定可能なこと
・表示・非表示、線種、フォント、文字の大きさ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
5−6レーダーエコー
・LANケーブルで接続したレーダインターフェイスを介して、RADAR/ARPAに対しレーダdll を使用し呼び出すことによりレーダーエコーを取得する。
・レーダーエコーは自船レーダアンテナを中心としたPPI表示(真上から見た表示)であるので、エコーを海面に貼り付いていると仮定した上で、視点からの透視画像に変換し表示する。「視野」範囲のレーダエコーを、透視画像平面上に変換する
・表示・非表示、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
5−7レーダ他船捕捉及び解除
・捕捉線と重なった他船、(2)−3:右グリップポインティングスティック、または(3)−3:トラックボールによってカーソルをあわせて、(2)−1:Aトリガー (3)−1:トラックボールの左ボタンを押した他船については、AIS情報を表示する。またARPA捕捉を開始し、進路、速度、TCPA,
DCPA を判明次第表示する。
5−8他船シンボル表示:AIS信号を放送している、またはARPA捕捉中の他船は、レーダーエコーに重ねて他船シンボルを表示する。
・シンボルは IEC60872-1 その他関連するIEC, IMO の基準に準拠する
・他船シンボルは、画面貼り付けと海面貼り付けから選択できる
5−9他船情報表示:他船情報の表示は以下から選択できる
(1)直接重畳表示
・直接他船シンボルの脇に表示する
・表示情報の項目を設定可能とする
・情報表示の位置(上下左右斜め上、計八方向)は設定可能
・表示情報項目を設定可能
・情報を表示する文字のフォント、太さ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
・全て重なるか、または距離が近いものほど上に表示調整可能とする
・警報が鳴っているものを、上に表示調整可能とする
(2)引き出し表示
・他船シンボルから上または斜めに引き出し線を出し、水平線より上方に他船情報を表示する
・表示情報の項目を設定可能とする
・情報表示の位置を設定可能とする
・表示情報項目を設定可能とする
・情報を表示する文字のフォント、太さ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
・全て重なるか、または距離が近いものほど上層に表示調整可能とする
・情報が互いに重ならないように、位置を自動でずらして表示可能とする
(3)引き出し表示(真上)
・他船シンボルより上方に他船情報を表示する
・引き出し線は全て水平線に対し、垂直とする
・情報の横書き表示、横書きにしたまま縦・斜め表示、縦書き表示を設定可能とする
・情報表示の位置(上下左右斜め上、計八方向)は設定可能
・表示情報項目を設定可能
・全て重なるか、または距離が近いものほど上に表示調整可能とする
・情報を表示する文字のフォント、太さ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
・距離と連動して情報を表示する文字のフォント、太さ、色、濃淡(透明度)を調整可能とする
・距離と連動して情報を表示する位置を、水平線により近くまたは遠方に表示可能とする。
・横切り船の横切り方向に応じて、情報の表示方法を右寄せ、左寄せ、中寄せ(同航・反航船)に設定可能とする
(4)共通事項
・捕捉線で捕捉、またはポインティングデバイスで指示した他船の情報は大きく表示される
・RADAR/ARPAから衝突警報を受け取った他船のシンボルを赤く表示し点滅させる。
5−10視点高さの調整
・他船は船首方向の水平線近傍に集まることとなるため、水平線近傍の他船の情報や位置関係が認識しづらい。
・そこで一つの可変調整器によって視点高さを変更できる視点高さ調整器を備える。
・視点高さは調整器の調整に従い直ちにインタラクティブに変化する。また、手を離すと船橋高さまで自動復帰する
・調整器の操作と動作の関係を設定可能なこと
5−11表示画像の拡大・縮小(圧縮)
・一つの可変調整器によって、一時的に視野を拡大・縮小できる拡大縮小調整器を備える
・画像の拡大縮小は、視点と透視画像平面の位置関係の比を変更することにより行う。
・調整器の操作と動作の関係を設定可能なこと
5−12表示情報量の調整
・一つの可変調整器によって表示情報量を調整できる情報量調整器を備える
・調整器の操作と動作の関係を設定可能なこと
・調整は、船首方向・DCPA・TCPAの三つの要素から判定する
5−13更新レート
(1)表示は可能な限りリアルタイムで更新すること
(2)目視認識支援装置の回転、視点高さ調整器の使用、拡大縮小調整器の使用については、操作に対応してインタラクティブに更新されること。その際、視点の変化に対する更新を優先し、表示情報の更新は一時保留となることも可とする。
(3)更新優先順位
・捕捉線、船首尾線、水平線、方位目盛り(大目盛り)、方位表示(以上要30Hz)
・ポインティングデバイスで指示または、捕捉線と重なった他船情報(要10Hz以上)
・警報
・他船シンボル
・他船情報(警報が出ているもの)
・レーダーエコー(以上2Hz 以上)
・その他の他船情報
・その他操作系の表示(以上1Hz 以上)
5−14光学補正
・視点と景観画像の間に仮想の透視画像平面を設定する。その際、透視平面の各座標と重畳用表示装置画像源の各座標の関係は、数式(行列式を含む)または表の形で、重畳用表示装置光学部より与えられるので、適切な透視画像が表示されるように、変換した画像を生成し、画像源に出力する機能とする。
5−15表示画像:画像位置調整のため以下の機能を有する
5−16位置調整機能
・表示画像の拡大縮小
・表示画像位置の左右及び上下移動
5−17水平状況表示装置
(1)入力切り換えスイッチの選択により、コンパス画面またはレーダ画面を表示する。
(2)画像位置調整のため以下の機能を有する
・表示画像の拡大縮小
・表示画像位置の左右及び上下移動
(3)コンパス画面は、コンパスローズの他、2種類以上を選択可能とする
5−18操作・警告音出力
・設定したイベント(警報、他船情報選択等)が発生した際に、警告音を発生する機能とする。
・警告音は、ファイルの形で用意される。
・設定により、出力・非出力、音声ファイルの選択を可能とする。
Claims (16)
- 船舶の周囲環境及び/もしくは他船状況に関するレーダー情報を取得するレーダー情報取得部と、該取得されたレーダー情報を操船者の視点からの透視画像に変換する変換部と、この変換された透視画像を操船者の目視景観に重ねて重畳画像として表示させる前記船舶に対して少なくとも水平方向に回動可能な表示部と、前記表示部の方位角を検出する回転角検出部とを具備し、前記表示部は表示されるべき重畳画像を前記表示部の回動による前記回転角検出部により検出される方位角に連動して表示することを特徴とする目視認識支援装置。
- 前記レーダー情報に基づいたARPA(自動衝突予防援助装置)情報及び/もしくはAIS(船舶自動識別装置)情報もさらに表示させたことを特徴とする請求項1記載の目視認識支援装置。
- 覆域海面の船舶の周囲環境及び/もしくは他船状況に関するレーダー情報を取得するレーダー装置と、前記レーダー情報の水平面表示を行うための平面情報表示器と、前記レーダー情報に基づき目視景観に重ねて重畳画像を表示する重畳画像表示器と、少なくとも水平方向に回動可能な架台部と、該架台部の回動を検出する回転角検出手段と、前記レーダー装置により取得されたレーダー情報から平面表示情報を得るとともに該平面表示情報あるいは前記レーダー情報に光学幾何補正を加えて重畳表示情報を得る表示情報導出器と、該得られた平面表示情報及び重畳表示情報に基づきそれぞれ前記平面情報表示器及び重畳画像表示器に画像を前記回転角検出手段により検出される前記架台の回動に連動して表示させる画像源器とを具備することを特徴とする目視認識支援装置。
- 前記重畳画像を目視景観に重ねるに当たり、水平線を基準として重畳させることを特徴とする請求項1乃至3のうち1項記載の目視認識支援装置。
- 前記目視景観に重ねる重畳画像を、船舶の姿勢に応じて修正変換させたことを特徴とする請求項1乃至4のうち1項記載の目視認識支援装置。
- 重畳画像の目視中心線を、手動を含む動力により回動可能とし、この回動に応じて前記重畳画像の表示を連動して回動させたことを特徴とする請求項1乃至5のうち1項記載の目視認識支援装置。
- 前記船舶の周囲景観を撮影する撮像手段を更に設け、前記目視中心線の回動に連動して景観画像を取り込み、該取り込まれた景観画像を重畳画像として、もしくは重畳画像近傍に表示可能としたことを特徴とする請求項6記載の目視認識支援装置。
- 前記目視中心線の回動に連動して取り込んだ景観画像のうち少なくとも前記装置の視野範囲外の画像を中心に前記重畳画像近傍に表示したことを特徴とする請求項6もしくは請求項7記載の目視認識支援装置。
- 前記重畳画像を表示させる表示面が立設して略窓面に表示される重畳画像の下方手前に、前記平面情報表示器を略水平に配置し、該平面情報表示器にレーダー平面画像、コンパス情報、電子海図情報、景観画像情報を平面画像に変換した平面景観画像の少なくとも一つを表示させたことを特徴とする請求項3記載の目視認識支援装置。
- 前記重畳画像において、特定される船舶に係るAIS(船舶自動識別装置)情報、ARPA(自動衝突予防援助装置)情報のうち少なくとも一つを含む他船安全情報を文字情報として重畳表示したことを特徴とする請求項2乃至9のうち1項記載の目視認識支援装置。
- 前記他船安全情報を前記重畳画像における略水平線近傍以上の空間部に表示したことを特徴とする請求項10記載の目視認識支援装置。
- 船舶の周囲景観を赤外線画像を含む補完画像として取り込み、該取り込まれた補完画像を前記レーダー重畳画像を補完するために前記重畳画像上に重ねて表示したことを特徴とする請求項1乃至10のうち1項記載の目視認識支援装置。
- 前記レーダー重畳画像及び/もしくは補完画像のうち前記船舶の安全上の支障となる可能性のある対象の存在を警告表示する警告表示部をさらに備えることを特徴とする請求項12記載の目視認識支援装置。
- 前記重畳画像、操船者の視点、及び周囲の目視景観を合わせるための水平方向及び/もしくは上下方向の位置調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至13のうち1項記載の目視認識支援装置。
- 船舶の周囲環境及び/もしくは他船状況に関するレーダー情報をレーダー本体から取得し、前記取得したレーダー情報を操船者視点からの透視画像情報に変換し、前記取得したレーダー情報に基づき覆域海面の水平面画像情報を略水平面に設置された平面情報表示装置に表示し、前記変換された透視画像情報を周囲の目視景観と重畳するように前記船舶に対して少なくとも水平方向に回動可能な重畳用表示装置に表示し、前記重畳用表示装置の方位角を検出し、前記重畳用表示装置は表示されるべき重畳画像を前記重畳用表示装置の回動による前記検出される方位角に連動して表示することを特徴とする目視認識支援方法。
- 前記目視景観の目視中心線は回動可能とし、この回動に応じて前記水平面画像情報及び/もしくは前記透視画像情報が連動して回動することを特徴とする請求項15記載の目視認識支援方法。
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