JPH0326180A - 移動目標物体自動追尾装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジェット戦闘機などの移動目標物体を画像に
より捕えて自動追尾し、ロケット．ミサイルなどの飛翔
体によりこの移動目標物体を要撃する場合等に用いる移
動目標物体自動追尾装置に関する。

〔従来の技術〕

ロケットやミサイルなどの飛翔体をジェット戦闘機など
の移動目標物体（以下、適宜、目標と略す。）に対して
発射する場合、飛翔体の命中率を上げるため目標の将来
位置を予想し要撃計算を打う必要があり、目標を追尾す
ることが要求される。

この追尾を行うため、電波レーダ方式や、可視光．赤外
線による画像を利用する方式が採用されている。このう
ち、画像を利用する方式に関しては、種々の有利な点を
有するＣＣＤなどの固体撮像素子が多く用いられている
。

そして、この固体撮像素子を用いた撮像装置が捕えた画
像に対し、微分，２値化等の画像処理を施すことにより
、目標を含む背景の中からこの目標を識別している。こ
の場合、目標の移動に応じて、撮像装置自体も方位．高
低についての調整が行なわれ、常に撮像装置の視野の中
心で目標をｔｌＩｉえるように追尾がなされる。

第４図は、上記のような画像による追尾方式を採用した
従来例の構成図である。

撮像装置１は、複数のレンズが組合わされてなる光学系
２と、可視光ＣＣＤや赤外線ＣＯＤ等の固体撮像素子を
含んでなる撮像部３とから構戒されている。目標の入射
像は固体撮像素子の複数の画素上に結像されるが、撮像
部３はこの際の感光時間の調整や読み出し等についての
コントロールを行う機能を有するものである。

なお、撮像装置１は駆動機構４に取付けられており、方
位，高低等に関する姿勢が自在に制御されるようになっ
ている。また、この駆動機構４は、撮像装置１の姿勢を
検出し、その方位角，高低角に関する検出信号を出力す
る機能を有するものである。

撮像部３からの画素信号は画像処理器５に送られ、画像
処理器５は、この画素信号により得られるデータに対し
て微分．２値化等の画像処理を施す。一方、画像処理器
５は、撮像部３に対して、読み出し信号や前回データの
コントラストにより、最適と考えられる感光時間指令を
与えるようになっている。

画像処理器５は画像処理後のデータを目標検出器６に送
出し、目標検出器６は、このデータにより前回データと
の相関を取るなどして、最も目標らしい物体を検出する
ようにする。目標検出器６は、さらに、この検出した物
体の画面上における重心座標を演算することも行う。

自動追尾制御器７には、この目標検出器６からの目標検
出情報，演算結果が入力され、また、駆動機構４からも
撮像装置１についての方位角，高低角の情報が人力され
る。自動追尾制御器７は、これらの情報に基いて目標位
置を演算し、その結果を要撃計算器８に出力する。

要撃計算器８は、この演算結果に赳いて、目陳の速度，
加速度等の計算あるいは将来α置の予想などの要撃計算
を実行する。

この場合、オペレータの操作により、追尾指令器９から
追尾指令信号が出力されているとすると、自動追尾制御
器７は駆動機構４に適切な方位角指令信号，高低角指令
信号を出力し、常に画血の中央で目標が映し出されるよ
うに撮像装置１の姿勢を制御する。

なお、方位・高低指示器１０は、追尾指令を出す前すな
わち初期の段階で、オペレータが外部からの目標位置情
報に基き、自らの操作により撮像装置１を目標に向ける
場合などに使用するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような撮像装置１で捕捉された目標の背景画像は
第５図（ａ）．　　（ｂ）のように示される。

第５図（ａ）は目標が近距離にある場合の画像であり、
第５図（ｂ）は目標が遠距離にある場合の画像である。

そして、第５図（ａ）の場合は、目標が充分に多くの数
の画素で捕捉されているのに対し、第５図（ｂ）の場合
は僅か１〜２画素程度でしか捕捉されていない。したが
って、第５図（ｂ）の状態で、さらに、ノイズ除去２微
分等の画像処理を行うと目標を画面で捕えられなくなり
、一定以上の捕捉距離を得ることができなくなる場合が
生じていた。

このような事態を改善するため、固体撮像素子の画素数
を充分に増加させることもひとつの方策として採用され
ている。しかし、画素数を増加させると、その分、画像
処理時間も増大し、目標を検出するまでに多くの時間を
要するため、今度は追随性の悪化を招く結果となってい
た。特に、目標が高速で移動するものである場合には、
このような画像処理を行なっている間に、目標が視野外
領域に到達してしまい、以後の自動追尾が不可能になる
等の問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、撮像素子
の画素数を増加させることなく、すなわち追随性を悪化
させることなく、目標に対する追尾性能を向上させるこ
とができる移動目標物体自動追尾装置を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための手段として、第１の発明にあ
っては、移動目標物体を追尾するため自在に姿勢が制御
され、且つこの移動目標物体の入射像が光学レンズを介
して複数の画素上に結像される撮像部を有する撮像装置
を備え、この撮像装置からの画素信号の処理を行うこと
により前記移動目標物体についての画像情報を得るよう
にした移動目標物体自動追尾装置において、前記移動目
標物体までの距離情報を出力する距離情報出力手段と、
前記距離情報に基いて、前記複数の画素上に結像される
入射像の倍率を指令する倍率指令手段と、前記倍率指令
手段からの倍率指令信号に基いて、前記光学レンズの倍
率調整動作を行う光学レンズ装置とを備えた構成として
ある。

そして第２の発明にあっては、移動目標物体を追尾する
ため自在に姿勢が制御され、且つこの移動目標物体の入
射像が光学レンズを介して複数の画素上に結像される撮
像部を有する撮像装置を備え、この撮像装置からの画素
信号の処理を行うことにより前記移動目標物体について
の画像情報を得るようにした移動目標物体自動追尾装置
において、前記画素信号の処理により得られた画像情報
の大きさが追尾目標とするのに充分な大きさでない場合
、又はこの画像情報が得られない場合に、前記移動目標
物体を捜索するための捜索指令信号を出力する捜索指令
出力手段と、前記捜索指令信号に基いて、前記複数の画
素上に結像される入１・１像の倍率を逐次変化させるよ
う指令する倍率変化指令手段と、前記倍率変化指令手段
からの倍率食化指令信号に基いて、前記光学レンズの倍
率嚢化調整動作を行う光学レンズ装置と、を備えた横或
としてある。

〔作　用〕

第１の発明の構成において、距離情報出力手．段が移動
目標物体までの距離情報を出力すると、倍率指令手段は
この情報に基いて、撮像部の複数の画素上に結像される
入射像の倍率を指令する。

光学レンズ装置は、この倍串指令信号に基いて、光学レ
ンズの倍率調整動作を行うので、移動口漂物体が遠距離
にある場合でも、複数の画素上に結像される入射像を大
きくすることができ、移動目標物体は充分に多くの画素
数で捕えられる。

第２の発明の構成において、画素信号処理により得られ
た画像情報の大きさが追尾口漂とするのに充分な大きさ
でない場合、又はこの画像情報が得られない場合に、捜
索指令出力手段は移動口漂物体を捜索するための捜索指
令信号を出力する。

倍率変化指令手段は、この捜索指令信号に基いて、撮像
部の複数の画素上に結像される入射像の倍率を逐次変化
させるよう指令する。

この倍率変化指令信号に基いて、光学レンズ装置は光学
レンズの倍率調整動作を行うので、当初画像上に移動目
標物体を捕捉することができない場合にも、速やかにこ
れを捕捉する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基き説明す
る。但し、第４図と同様の構戊要素には同一符号を付し
て重複した説明を省略することとする。

第１図において、撮像装置１１は光学レンズ装置１２と
撮像部３とから構成されており、光学レンズ１２は、さ
らに、光学系１３ａ，１．３ｂ，１３ｃと、視野角すな
わち倍率を調整する視野角（倍率）調整器１４とから構
成されている。この光学系１３ａ．１３ｂ，１３ｃはそ
れぞれ固定の視野角を有しており、光学系１３ａから１
．　３　ｃに向うにつれて次第に広角（倍率は小）から
狭角（倍率は大）へ移るようになっている。

そして、自動追尾器１５は倍率指令手段１５ａを含んで
おり、倍率指令手段１５ａは、レーダ等の距離情報出力
手段１６から移動目標物体までの距離情報を入力するよ
うになっている。倍率指令手段１５ａはこの距離情報に
基いて、倍率指令信号を視野角調整器１４に出力するよ
うになっている。

次に、このような第１図の丈施例の動作について説明す
る。

まず、オペレータが移動目標物体を発見し、，方位・高
低角指示器１０を撮作し、さらに追尾指令器９に追尾指
令信号を出力させているものとする。

このεき、移動目標物体までの距離が近距離である場合
、倍率指令手段１．　５　ａは距離情報出力手段１６か
らの距離情報に基いて、この近距離に対応した倍率を視
野角調整器１４に出力する。

視野角調整器１４は、この倍率指令信号に基いて、光学
系１３ａ，１３ｂ，１３ｃのうちから光学系１３ａを選
択し、光学系１３ａを介しての入射像のみを撮像部３の
個体撮像素子上に結１象させる。この場合に得られる、
移動目標物体の画像は第５図（　ａ．　）に示されるも
のと同様のものである。

そして、移動目標物体が、このまま遠ざかっていくもの
とすると、そのとき得られる画１象は従来例で説明した
ように、第５図（ｂ＞に示すようなものとなる。しかし
、この第１図の場合では、移動目標物体が一定距離以上
遠ざかると、倍率指令手段１．　５　ａは距離情報出力
手段１６からの距離情報に基いて、視野角調整器に指令
してある倍率を所定の数値に変更するようになっている
。

すなわち、それまで光学系１３ａ，１３ｂ、１３ｃのう
ちから光学系１３ａを選択していた視野角調整器１４は
、今度は光学系１３ｂを選択し、この光学系１３ｂを介
しての入射像のみを撮像部３の固体撮像素子上に結像さ
せる。そして、移動目標物体がさらに遠ざかると、同様
の過程を経て視野角調整器１４は光学系１．　３　ｃを
選択することになる。

このように、移動目標物体までの距離に応じて、光学系
１．３ａ．１３ｂ，１３ｃのうちから適切なものを選択
し、固体撮像素子の画素上に結像される入射像の倍率を
調整することにより、遠距離であっても、ほぼ第５図（
ａ）と同様の画像を得ることができる。そして、第１図
のものは固体撮像素子の画素数を増加させているわけで
はないため、画像処理に要する時間は珈人せず、したが
って、追随性が悪化することもない。

次に、第１の発明の他の実施例を第２図に基き説明する
。この実施例における光学レンズ装置１７は、ズームレ
ンズを有する光学系１３ｄをＩｆしており、その焦点距
離を変えることにより視野角調整器１８が倍率を調整す
るようになっている。

第１図の場含、固体撮像素子に結像される入射像の倍率
は光学系１　３ａ，　　ｉ．　３ｂ，　　１　３ｃ間で
切換えが行なわれる毎に段階的に変化するｔ７ｓ或とな
っていたが、第２図の場合では、この倍率を連続的に、
従って、滑らかに変化させることができる。

次に第２の発明の実施例を第３図に基き説明する。この
第２の発明は、オペレータが移動目標物体を発見して方
位・高低角指示器〕０を操作し、駆動機構４を介して撮
像装置１１の姿勢を制御］７たものの、第５図（ｂ）の
ような画像しか得らねない場合、あるいは全く画像を得
られない場合に有効に機能するものである。

つまり、．このような場合、オペ１ノー夕は撮像装置１
１を移動目標物体の方向に向けた状態で、捜索指令手段
２０から捜索指令信号を、自動追尾器１９内の倍率変化
指令手段１９ａに出力する。倍率変化指令手段１９ａは
、この捜索指令信号に基いて、入射像の倍率を逐次変化
させるよう視野角調整器１４に対して指令を行う。そし
て、視野角調整器１４は所定時間毎に順次光学系１３ａ
１３ｂ，１３ｃ間の切換え動作を行う。

オペレータは、以後このような動作により、第５図（ｂ
）よりも充分大きな画像が得られた時点で追尾指令器９
から追尾指令信号を自動追尾器１５に出力させればよい
。

なお、第３図においては、第１図と同一の光学レンズ装
ｉｔｌ２を用いているが、第２図の光学レンズ装ｉｉ１
７を用いることももちろん可能である。

第１，第２の発明の実施例は概ね以上説明した通りのも
のであるが、これらの発明にあっては、次の態様のもの
も包含する。

すなわち、第１図又は第３図における光学装置１２は３
個の光学系１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有し、３段階の切
換えを行うようになっているが、もちろん、３個以上の
光学系を設け、３段階以上の切換えができるようにして
もよい。

そして、撮像部３内の固体撮像素子は、可視光ＣＯＤあ
るいは赤外線ＣＣＤのいずれてあってもよい。また、固
体撮像素子でなく撮像管を用いた装置に対しても、本発
明を適用することが可能である。

移動目標物体としては、通常は、ジェット戦闘機等の飛
行物体を想定しているが、本発明にあってはその他、地
上用戦車などの移動物体を広く含むものである。

〔発明の効果〕

以上のように、第１の発明によれば、移動目標物体まで
の距離に応じて、撮像部の複数の画素上に結像される入
射像の倍率を適切に調整する構成としたので、追随性を
悪化させることなく、移動目標物体に対する追尾性能を
向上させることかできる。

また、第２の発明によれば、移動目標物体を発見したに
もかかわらず移動目標物体に関し充分な大きさの画像情
報を得られない場合、又は全く画像情報を得られない場
合に、捜索指令信号の出力により、撮像部の複数のｉｉ
！！ｉｉ素上に結像される入射像の倍率を逐次変化させ
る構成としたので、速やかに移動目標物体に関して、充
分な大きさの画像情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を示すブロック構成図、第
２図は第１の発明の他の実施例を示すブロック構成図、
第３図は第２の発明の実施例を示すブロック構或図、第
４図は従来例を示すブロック構成図、第５図（ａ），（
ｂ）は従来例より得られる画像を示す説明図である。 ３・・・撮像部、１２，１７・・・光学レンズ装置、１
５ａ・・・倍率指令手段、ｌ６・・・距離情報出力手段
、１９ａ・・・倍率変化指令手段、２０・・・捜索指令
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動目標物体を追尾するため自在に姿勢が制御され
   、且つこの移動目標物体の入射像が光学レンズを介して
   複数の画素上に結像される撮像部を有する撮像装置を備
   え、この撮像装置からの画素信号の処理を行うことによ
   り前記移動目標物体についての画像情報を得るようにし
   た移動目標物体自動追尾装置において、 前記移動目標物体までの距離情報を出力する距離情報出
   力手段と、 前記距離情報に基いて、前記複数の画素上に結像される
   入射像の倍率を指令する倍率指令手段と、前記倍率指令
   手段からの倍率指令信号に基いて、前記光学レンズの倍
   率調整動作を行う光学レンズ装置と、 を備えたことを特徴とする移動目標物体自動追尾装置。 ２、移動目標物体を追尾するため自在に姿勢が制御され
   、且つこの移動目標物体の入射像が光学レンズを介して
   複数の画素上に結像される撮像部を有する撮像装置を備
   え、この撮像装置からの画素信号の処理を行うことによ
   り前記移動目標物体についての画像情報を得るようにし
   た移動目標物体自動追尾装置において、 前記画素信号の処理により得られた画像情報の大きさが
   追尾目標とするのに充分な大きさでない場合、又はこの
   画像情報が得られない場合に、前記移動目標物体を捜索
   するための捜索指令信号を出力する捜索指令出力手段と
   、 前記捜索指令信号に基いて、前記複数の画素上に結像さ
   れる入射像の倍率を逐次変化させるよう指令する倍率変
   化指令手段と、 前記倍率変化指令手段からの倍率変化指令信号に基いて
   、前記光学レンズの倍率変化調整動作を行う光学レンズ
   装置と、 を備えたことを特徴とする移動目標物体自動追尾装置。