JPH06199297A - 駐機位置計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 空港エプロンの航空機進入路を終端側よりＴ
Ｖカメラで撮像し(S0)、得られた映像信号を画像処理し
て航空機進入路に進入した航空機のノーズギアタイヤ及
び２箇所のメインギアタイヤを抽出して(S3)、これら各
ギアタイヤの地表面上の位置３箇所を算定し(S4)、各ギ
アタイヤの位置と機種対応表より、航空機の機種(S6)、
駐機適正位置との離間距離(S7)及び現在の方位姿勢(S8)
を算出する各過程からなる。 【効果】 駐機のため進入してくる航空機の位置（距
離）に加えて、方位情報（姿勢）をも計測し操縦者への
表示に供することができる。なお特別な地上設備及び地
上操作員が不要であるため実施も容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願は、画像処理技術を用いて、
空港において航空機がエプロンに進入し所定位置に正確
に停止し駐機する過程でパイロットに自機の方位（進入
姿勢）と進入路上での位置を知らせる目的で該航空機の
位置等を自動的に計測するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】民間用航空機が空港において一般乗客を
乗降させるためには、航空機はエプロンに接近し、正確
にエプロンと適合した駐機位置に停止（駐機）しなけれ
ばならない。このため、航空機のパイロットには自機の
エプロンに対する姿勢（方位情報）及び目標駐機位置ま
での距離を正確に知らせなければならない。このために
は、地上の誘導員により一定の合図動作が行われること
もあるが、これに替え正確に駐機位置に停止できるよう
に、電子的計測装置を用いてパイロットに必要情報を提
供する装置（駐機位置計測装置）も開発使用されてい
る。

【０００３】図５は、上述装置に係る空港設備等を説明
するための空港エプロン部及び航空機の概観図である。
エプロンに進入した航空機１は旅客の乗降用に空港建物
２よりエプロンに張り出し屈曲した橋状通路３の先端部
に乗降口４を一致させて停止、駐機する。この駐機まで
の地上移動中には駐機位置計測装置が用いられ、航空機
の位置が計測され航空機正面で建物２の側面に取付けら
れた位置表示板５に表示されるので航空機の操縦士はこ
の情報を確認しつつ所定駐機位置に停止する。

【０００４】図６（ａ）、（ｂ）はこうした位置表示板
５の一例を示すもので、図６（ａ）は航空機が移動中の
表示内容の一例を示しており、地上側が認知している機
種名の表示５ａと、現在の航空機の位置から所定停止位
置までの離間距離（残距離）を伝える表示５ｂ、そして
同じく離間距離を視角的に表す停止線相当の表示５ｃと
これに順次接近して表示される矢印表示５ｄが発光ダイ
オードマトリクスで点灯表示されている。航空機が所定
位置に達すると、図６（ｂ）に示すように停止線表示５
ｃと矢印表示５ｄの先端は一致して表示され、また離間
距離の替わりに停止すべき旨のメッセージ（例えばＳＴ
ＯＰ）５ｅが表示される。

【０００５】このような従来の駐機位置計測装置とし
て、航空機に備えられた衝突防止灯を点灯させておき適
宜の撮像手段で得た当該航空機の映像を画像処理して衝
突防止灯までの距離を測定し（測距）て航空機の位置を
得る装置が知られている。図７は、エプロン部に進入し
てくる航空機１を前方から見た様子を示している。上記
の撮像手段を用いる装置では航空機進入路を前方から撮
影した画像を監視して、航空機が進入してきた場合に画
像処理をして衝突防止灯７を抽出し航空機の位置を算定
するようになっている。

【０００６】図８は、このようにして得られる監視画像
の一例を示している。なお、この画像で航空機が画面内
で水平に見えないのは、カメラの光軸に対して航空機の
方位（進行方向、姿勢）が、水平方向にずれている結果
で、航空機自体は地表面にあり当然水平を保っている。

【０００７】この他の装置には、例えばセンサとして地
上にループコイルを埋設してこの上を通過する磁性体
（航空機）を検知するものがあり、ループコイルは誘導
表示線６に沿って路面下に適宜間隔で埋設され機体の通
過を検知する。しかし、このループコイルを用いる装置
は地上に埋設物を固定的に設備しなければならず、大規
模な工事が必要であり又対象機種の変更等に細かに対応
することができない等の欠点がある。

【０００８】ところで、従来の駐機位置計測装置は、ど
れも単に一次元的な位置（距離）を知ることしかできな
いものであった。航空機の誘導設備としてはこの距離以
外にも航空機の方位、即ち目標進行方向に対して現在自
機がどの様な姿勢であるかを操縦者が知ることができる
と、より一層適切に航空機を移動させることができ好都
合である。また、従来の各装置は、何れも機種の入力等
のため地上操作員の介入が必要で完全自動化はなされて
いない。

【０００９】以上の問題に加えて、特に画像処理を用い
ており衝突防止灯の検出に基づき動作する装置は、地上
にても衝突防止灯の点灯を義務づけなければならないし
機種によらず衝突防止灯の配設位置を統一しなければな
らず、また画像内の他機の衝突防止灯や他の燈火を誤認
する虞もあるという問題点もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上述した
事情に鑑みて為されたものであって、画像処理技術を用
いて、駐機時の航空機の方位（姿勢）及び位置（距離）
を計測することができ、しかも特別な地上設備及び地上
操作員が不要従って実施容易な駐機位置計測方法を新た
に提案するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の駐機位置計測方
法は、空港エプロンの航空機進入路を終端側よりＴＶカ
メラで撮像し、得られた映像信号を画像処理して航空機
進入路に進入した航空機のノーズギアタイヤ及び２箇所
のメインギアタイヤを抽出してこれら各ギアタイヤの地
表面上の位置３箇所を算定し、各ギアタイヤの位置と機
種対応表より航空機の機種、現在の方位姿勢及び駐機適
正位置との離間距離を算出するとの各過程を順に行う。

【００１２】

【作用】上記発明方法によれば、所定角度で航空機を撮
像して得た映像信号を画像処理して画像中の各ギアタイ
ヤ部分を抽出し、地表面上での位置を求め、ノーズギア
タイヤ及び２箇所のメインギアタイヤの幾何学的配置よ
り航空機の方位情報（姿勢）そして当該航空機の機種を
特定し、機種別情報を利用して航空機各部の位置を算出
して機種対応表を用いて機種を特定し、機種に応じた駐
機適正位置との離間距離（位置情報）を計測値として得
る。なお、上述方位情報及び位置情報は表示等の適宜手
段により当該航空機の操縦者に報知される。

【００１３】

【実施例】以下、本願発明を添附図面に示す実施例に基
づき詳しく説明する。先ず、本願発明方法を実施するの
に好適な画像処理装置について説明する。図１は、本発
明方法に係る画像処理装置100 の一例を示すブロック図
である。この画像処理装置100 は、画像入力部101 、後
続する画像記憶部102 、この画像記憶部102 に接続され
た背景画像記憶部104 、同じく画像記憶部102 に接続さ
れ記憶された画像より航空機の進入・退出を検知する航
空機判別部103 、この航空機判別部103 の出力より各ギ
アタイヤ に相当する部分のみを抽出し２値画像に変換
するギアタイヤ抽出部105 と、これに後続する航空機位
置計測部106 とを含み構成されている。

【００１４】上述の航空機位置計測部106 は、抽出され
たギアタイヤの画像に基づき航空機の地表面上での位置
を求めてノーズギアタイヤ及び２箇所のメインギアタイ
ヤを識別しこれらの幾何学的配置より航空機の姿勢（方
位情報）そして当該航空機の機種を特定して機種別情報
を利用して航空機各部の位置を算出して機種に応じた駐
機適正位置との離間距離（位置情報）を計測値として得
る。

【００１５】この航空機位置計測部106 で得た方位情報
及び位置情報は航空機位置表示部107 により表示されて
航空機の操縦士により航空機誘導に利用される。なお、
必要に応じて装置の動作監視等の目的でモニタ108 が付
加され画像記憶部102 の多値画像出力とギアタイヤ抽出
部105 の２値画像出力とを重畳表示する。

【００１６】上記画像入力部101 は、ＴＶカメラ及びこ
れに付帯する回路からなり、空港エプロンの航空機進入
路を終端側より所定範囲を撮像してビデオ信号を後続す
る画像記憶部102 に送出する部分である。解像度の点で
ＩＴＶカメラ（工業用ＴＶカメラ）を用いることが望ま
しい。前出の図８はこのような映像信号に対応する画像
の一例を示している。

【００１７】画像記憶部102 は、入力されたビデオ信号
をＡ／Ｄ変換して１フィールド（または１フレーム）分
の多値画像を記憶する部分で、ビデオ信号の輝度レベル
の階調に応じて所定のデジタル値が一画面分記憶され
る。この画像記憶部102 からの出力は航空機判別部103
へと送出される。また、所定時間差で背景画像記憶部10
4 にも記憶される。なお、記録画像（多値画像）はモニ
タ108 にも出力されていて調整や監視のため用いられ
る。

【００１８】航空機判別部103 は、新たに得られた記憶
画像と背景画像記憶部104 の画像を差分演算等で比較す
ることで航空機の画面内への進入・退出を検出する部分
である。今回の退出終了から次の進入開始までは、毎回
の入力画像が背景画像として背景画像記憶部104 に更新
記憶される。

【００１９】こうして航空機の進入開始、誘導終了、退
出終了を検知することで、本装置の動作モードを次のよ
うに切替えている。 １）進入開始から誘導終了まで：航空機位置等の計測 ２）誘導終了から退出終了まで：航空機退出検知 ３）退出終了から次の進入開始まで：背景画像の更新、
航空機進入検知

【００２０】ギアタイヤ抽出部105 は、今回記憶画像と
背景画像との差分演算や、画像に対して濃度抽出処理、
ノイズ除去処理やエッジ抽出処理等の前処理を行った
後、更に連結処理、ラベリング処理等の既知の画像処理
を適切に行い、真のギアタイヤに対応する部分とその他
の部分との２値画像に変換してノーズギアタイヤ及び２
箇所のメインギアタイヤを抽出する。処理結果は航空機
位置計測部106 へと送出される。なお、抽出した各ギア
タイヤの画像上位置の時間経過に対する連続性が得られ
ることを確認することで、装置の自己診断を行うように
している。また、２値画像は、前記モニタ108 にも入力
されて多値画像と重畳して表示される。

【００２１】こうして得られた２値画像の例を図２に示
す。このような画像を基に航空機位置計測部106 は、当
該航空機の各ギアタイヤの地表面上の位置を算定し、各
ギアタイヤの位置より航空機の機種、現在の方位姿勢及
び駐機適正位置との離間距離を算出する。この過程につ
いては詳細に後述する。得られた結果は航空機位置表示
部107 に送られ表示器（図６参照）にて表示され、航空
機操縦者により利用される。

【００２２】以上説明した画像処理装置100 を用いて実
施される、本願発明の駐機位置計測方法について以下に
説明する。図３は、この方法の処理過程の一実施例を示
すフローチャートで、動作モード（１）航空機位置等の
計測処理を説明するものである。

【００２３】図３に示す実施例では、以下の過程を順に
行う。航空機進入路前方よりＴＶカメラで駐機予定位置
を含むように設定された所定範囲を撮像する。（Ｓ
０）。

【００２４】次に、入力画像を記憶（Ｓ１）した後、背
景画像記憶部104 に記憶されている画像と差分演算（比
較）を行う。顕著な差が検出されない場合は航空機進入
無しとし、今回画像を背景画像記憶部104 に更新記録す
る。一方、もし充分に差のある画像と判明した場合、航
空機の進入ありと判定する（Ｓ２）。

【００２５】航空機の進入に対応して、記憶画面より各
ギアタイヤ（通常は単一のノーズギアタイヤ群と２箇所
のメインギアタイヤ）に相当する部分を抽出して２値画
像を得る（Ｓ３）。なお、この抽出は明度差により抽出
した低輝度部分を形状評価することにより行う。即ち、
先ず記憶画像を基に、濃度抽出処理、エッジ抽出処理等
を行い、マーキング部分の候補領域を抽出する等の前処
理を行い、次いで、ノイズ除去処理や連結処理、ラベリ
ング処理等の画像処理を行い、ギアタイヤ相当部分を抽
出する。各ギアタイヤの抽出は、一定明度の部分の連続
部の下端が凹状を呈することを認識する等で確実に検出
することができ、このような画像が得られる他の原因は
考え難いため信頼性は高い。

【００２６】そして、抽出した部分（即ち各ギアタイヤ
相当部分の中央点の地表面上での位置（地表面座標）を
算定し、ギアタイヤ位置の代表値（以下、単にギアタイ
ヤの位置と記述する）とする（Ｓ４）。ここで、上述過
程、即ち画像上の位置から地表面座標を求める手法の一
例に触れると、図４は画像上（即ち、撮像面上）での位
置より、実際の地表面での位置（座標）を求める過程の
原理を説明する図であり、図のような幾何学的関係が常
に成り立っていることから、結局、図中に示した角度あ
るいは位置のパラメータを基に、地表面座標Ｘ及びＹは
図中に示した式で求めることができる。

【００２７】こうして各ギアタイヤの座標が判るので、
更にこれらをノーズギアタイヤとメインギアタイヤとに
弁別する（Ｓ５）。通常はノーズギアタイヤ（１N ）は
メインギアタイヤ（1L、1R）より前方にあり、従って例
えば図２に示す如く画面上ではより下方にあること、メ
インギアタイヤは後方に位置するとともに、両者の位置
（距離）は略同一である等の特徴を利用して行われ容易
に区別できる。航空機の方位（姿勢）が傾いている場合
でも、駐機のための移動中であるから２つのメインギア
タイヤのずれは小さく、ノーズギアタイヤと混同する虞
は無い。

【００２８】続いて、各ギアタイヤ夫々の地表面上での
位置（地表面座標）を基に各ギアタイヤの地表面での位
置関係、即ちノーズギアタイヤとメインギアタイヤ間の
距離（ホイールトラック、図２ではａ）及びメインギア
タイヤ間の距離（ホイールベース、図２中ｂ）を算出
し、この結果と、前もって候補機種毎の固有値を予め記
憶してある所定の対応テーブル（メモリデータ）と比較
することにより進入中の航空機の機種を特定する（Ｓ
６）。

【００２９】次いで、ノーズギアタイヤの位置と機種情
報を基に、当該航空機の駐機適正位置と現在位置との位
置差（離間距離）を算出する（Ｓ７）。上述した様に機
種が特定できているから、ノーズギアタイヤの位置より
乗降口までの距離等の航空機各部の位置は参照可能で、
ノーズギアタイヤの現在位置を知ることより機種毎に異
なる乗降口を、空港設備の通路に一致させることができ
る。適正位置までの残距離を算出することは容易にで
き、実施例では予め機種に応じて対応付けられた駐機適
正位置でのノーズギアタイヤ１N の位置（図２では、或
る機種の場合に対応する位置Ｐが示されている）と現在
のノーズギアタイヤ１N の位置との差距離ｃを上述の位
置差として求めている。なお、地表面に画像処理で識別
容易な所定マーキングを施しておき、実際に得られたマ
ーキングの位置との差をとることで駐機適正位置までの
残距離を算出するようにしても良く、この場合にはカメ
ラの取付けずれ等の経時的変化の影響を排除できる。

【００３０】更には、各ギアタイヤの位置関係から航空
機の方位（ヨー角と呼称される）に関する情報（方位情
報）、即ち進入路の方向に対する航空機の水平方向のず
れ角度（図２、θ）を求める（Ｓ８）。この方位情報
も、例えば左右のメインギアタイヤの位置を比較する等
の手法で容易に知ることができる。

【００３１】以上の過程で得られた機種情報と方位情報
及び距離情報は表示器により表示され、航空機操縦者は
自機の位置を的確に知ることができる（Ｓ９）。方位情
報（ヨー角）の表示には、例えば既述した表示器の表示
矢印全体を対応方向に回転させて表示したり、矢印先頭
部分を曲げて表示したりすれば視認容易である。

【００３２】航空機がさらに進行して駐機適正位置に達
した場合には、停止を指示する表示（例えばＳＴＯＰ）
を行う（Ｓ１０、Ｓ１１）。以後は、動作モード（２）
の航空機退出検知処理に移行する。

【００３３】なお、以上説明した計測過程と平行して抽
出したギアタイヤ相当部が時間経過に従って連続的に移
動していくことを検査確認することで、計測中に自己診
断処理を行うことができる。また、外界の照度変化に対
応してカメラのレンズ絞りを追従させて最適な画像を常
に得るように制御するようにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明では、空
港エプロンの航空機進入路を終端側よりＴＶカメラで撮
像し、得られた映像信号を画像処理して航空機進入路に
進入した航空機のノーズギアタイヤ及び２箇所のメイン
ギアタイヤを抽出してこれら各ギアタイヤの地表面上の
位置３箇所を算定し、各ギアタイヤの位置と機種対応表
より航空機の機種、現在の方位姿勢及び駐機適正位置と
の離間距離を算出するようにしたので、駐機のため進入
してくる航空機の位置（距離）に加えて、方位情報（姿
勢）をも計測し操縦者への表示に供することができる。
なお特別な地上設備及び地上操作員が不要であるため、
実施も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明方法に係る画像処理装置の一例を示す
ブロック図である。

【図２】本願発明方法を説明する進入航空機のギアタイ
ヤ抽出画像の一例である。

【図３】本願発明方法の一実施例を示すフローチャート
である。

【図４】本願に係る画像上位置と地表面上位置の関係を
示す説明図である。

【図５】本願に係る空港設備等を示す説明図である。

【図６】本願に係る空港設備である表示器の一例を示す
夫々説明図である。

【図７】従来の駐機位置計測装置を説明するための進入
路及び航空機を示した図である。

【図８】従来の駐機位置計測装置に係る、進入路の撮像
画面の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…航空機、 １N …ノーズギアタイヤ、 １R 、１L …メインギアタイヤ、 ５…表示器、 １００…画像処理装置、 １０１…ＴＶカメラ（画像入力部）、 １０２…画像記憶部、 １０３…航空機判別部、 １０４…背景画像記憶部、 １０５…ギアタイヤ抽出部、 １０６…航空機位置計測部、 １０７…航空機位置表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空港エプロンの航空機進入路を終端側よ
   りＴＶカメラで撮像し(S0)、 得られた映像信号を画像処理して航空機進入路に進入し
   た航空機のノーズギアタイヤ及び２箇所のメインギアタ
   イヤを抽出して(S1,S2,S3)これら各ギアタイヤの地表面
   上の位置３箇所を算定し(S4)、 各ギアタイヤの位置と機種対応表より航空機の機種、現
   在の方位姿勢及び駐機適正位置との離間距離を算出する
   (S6,S7,S8)との各過程からなる駐機位置計測方法。