JPH09152300A - 光学センサのシミュレーション方法 - Google Patents

光学センサのシミュレーション方法

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JPH09152300A
JPH09152300A JP7312974A JP31297495A JPH09152300A JP H09152300 A JPH09152300 A JP H09152300A JP 7312974 A JP7312974 A JP 7312974A JP 31297495 A JP31297495 A JP 31297495A JP H09152300 A JPH09152300 A JP H09152300A
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JP
Japan
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optical sensor
image
target
conversion
missile
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JP7312974A
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English (en)
Inventor
Tadashi Adachi
立 忠 司 足
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータにおいて環境をモデル化するの
に多大な労力とコストがかかる等の問題があり、このよ
うな問題を解決することが課題であった。 【解決手段】 目標検知用の光学センサを搭載した移動
体における光学センサのシミュレーション方法であっ
て、目標を含む実環境を撮像した原画像をデジタル画像
に変換し、設定した移動体から目標までの距離および移
動体の速度に基づいてデジタル画像の画角変換を行い、
このデジタル画像に対して光学センサの目標認識処理を
行うことにより、データ作成の労力およびコストを削減
し、実環境に近い状態での模擬運用を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、惑星に着陸する探
査機や誘導ミサイル等の移動体に搭載する光学センサの
性能評価などに利用される光学センサのシミュレーショ
ン方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学センサの性能評価、あるいは光学セ
ンサを搭載したミサイルの攻撃に対する防御手段の性能
評価を行うには、実環境において実物の光学センサを用
いるのが最も確実である。ところが、惑星に着陸する探
査機や誘導ミサイル等の移動体に搭載される光学センサ
は、運用される環境が特異であり、現実には様々な制約
を受けることから、全てを実物にして評価することはき
わめて困難である。
【0003】そこで、シミュレーションによる性能評価
を行うことになるが、従来では、光学センサの目標を含
む環境をモデル化してコンピュータに入力し、そのモデ
ル化した環境において光学センサの目標認識処理を行う
ことにより、光学センサの性能評価を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の光学センサのシミュレーションでは、環
境をモデル化するのに多大な労力とコストがかかると共
に、例えば煙のような不定形のものを含む場合にはモデ
ル化がより困難になるという問題があり、このような問
題を解決することが課題であった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、労力およびコストを低減することができ
ると共に、精度の高い模擬運用を行うことができる光学
センサのシミュレーション方法を提供することを目的と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる光学セン
サのシミュレーション方法は、請求項1として、目標検
知用の光学センサを搭載した移動体における光学センサ
のシミュレーション方法であって、目標を含む実環境を
撮像した原画像をデジタル画像に変換し、設定した移動
体から目標までの距離および移動体の速度に基づいてデ
ジタル画像の画角変換を行い、このデジタル画像に対し
て光学センサの目標認識処理を行う構成とし、請求項2
として、画像変換が、アフィン変換による画角の変換、
もしくは光学センサの視野角を変化させることによる画
角の変換である構成とし、請求項3として、デジタル画
像における目標の特定部位を同一座標点にして画角変換
を行う構成とし、請求項4として、デジタル画像に別の
映像を合成して画像変換を行う構成としており、上記の
構成を課題を解決するための手段としている。
【0007】上記構成において、対象となる光学センサ
としては可視光線もしくは赤外線を検知する光学センサ
があり、これに対応して、原画像としては可視光線画像
もしくは赤外線画像が用いられる。これらの原画像は、
一定の距離から目標を撮像したものでよい。そして、可
視光線画像の場合にはデジタル画像において目標の形状
や高さなどが表され、赤外線画像の場合にはデジタル画
像において赤外線の放射輝度の強弱が表される。
【0008】なお、より具体的には、様々な実環境を撮
像した原画像を連続したデジタル画像にしてファイル化
しておき、ファイル化されたデジタル画像を選択して用
いることとなり、時間経過に対する画像の変化あるいは
移動体の速度などに応じて画像を間引くようにしてもよ
い。
【0009】また、請求項1に記載の画角変換は、実環
境を撮像したときの目標に対する距離および画角と、シ
ミュレーションで想定する距離および画角が異なるた
め、その差を修正してシミュレーション上で設定した移
動体の位置に対応した画像を作るものであり、移動体が
目標に接近する状態として時間経過に伴って目標までの
距離および画角が小さくなるように処理を行い、この処
理に請求項2に記載のアフィン変換もしくは光学センサ
の視野角変更が用いられる。
【0010】さらに、光学センサの目標認識処理の方式
としては、例えば、四象限方式、レティクル方式、ある
いはイメージ方式などがある。
【0011】
【発明の作用】本発明の請求項1係わる光学センサのシ
ミュレーション方法では、実環境を撮像した原画像をデ
ジタル画像にし、設定した移動体の条件に基づいて、請
求項2に記載したようなアフィン変換による画角変換も
しくは光学センサの視野角を変化させる画角変換を行
い、この画角変換されたデジタル画像に対して光学セン
サの目標認識処理を行うことから、環境をモデル化する
必要がなく、実環境にきわめて近い環境での模擬運用が
行われることとなる。
【0012】本発明の請求項3係わる光学センサのシミ
ュレーション方法では、デジタル画像における目標の特
定部位を同一座標点に設定することにより、原画像にお
ける目標の位置が不安定である場合あるいは目標が移動
している場合に、これを定位置に修正し得ることとな
る。
【0013】本発明の請求項4係わる光学センサのシミ
ュレーション方法では、デジタル画像に別の映像を合成
して画像変換を行うことにより、実環境に様々な環境変
化を与えた状態にして模擬運用が可能となる。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明に係わる光学セ
ンサのシミュレーション方法を説明する。この実施例で
は、図2に示すように、目標Tに接近する赤外線誘導ミ
サイル(移動体)Mに搭載した光学センサのシミュレー
ションを示しており、目標Tからは欺瞞用の赤外線デコ
イ弾Dが発射される。
【0015】光学センサのシミュレーション方法は、図
1に示すように、ステップS1において初期条件を設定
する。初期条件設定においては、ミサイルの機種および
光学センサ方式などのミサイル条件や、目標に対する初
期方位、距離および速度等の攻撃条件を設定する。この
のち、シミュレーションを開始(ステップS2)し、ス
テップS3においてミサイルの運動を計算する一方で、
ステップS4で赤外線画像を入力する。
【0016】ステップS4において入力される赤外線画
像は、目標Tを含む実環境を定位置から撮像し、これを
連続するデジタル画像に変換したものであって、図2に
符号Fで示すようにファイル化されており、例えば、ミ
サイルMが高速である場合あるいは時間経過に対して画
像の変化が少ない場合には間引きして用いられる。な
お、図2の画像(F)は実環境の状態で示してあるが、
実際には赤外線の放射輝度の強弱が表される。
【0017】次に、上記の赤外線画像(デジタル画像)
にミサイルMの運動を入力し、ステップS5において画
角変換を行う。この画角変換は、実環境を撮像したとき
の目標Tに対する距離および画角と、シミュレーション
で想定する距離および画角が異なるため、その差を修正
してシミュレーション上で設定したミサイルMの位置に
対応した画像を作るものである。この場合、アフィン変
換もしくは光学センサの視野角変更により画角変換が行
われ、図2の符号A1〜A7に示すように、時間経過に
伴って目標Tまでの距離および画角が小さくなるように
処理を行う。
【0018】ここで、画角変換では、原画像における目
標Tの位置が不安定である場合あるいは目標Tが移動し
ている場合には、連続したデジタル画像における目標T
の特定部位を同一座標点にすることによって前後の画像
を関係づけるようにしており、これにより光学センサが
とらえた画像となるように目標Tを定位置に修正する。
このほか、画像変換には、大気透過率などを考慮した修
正も行われる。
【0019】そして、ステップS6において、画角変換
されたデジタル画像に対して光学センサの目標認識処理
を行う。この実施例では、例えば四象限方式の赤外線光
学センサを想定しており、同ステップS6において光学
センサ視野内の赤外線強度重心計算を行っている。これ
により、デジタル画像に対して光学センサがどの様に反
応しているかが把握される。
【0020】ステップS6で得られたデータは、ステッ
プS3のミサイル運動計算にフィードバックされると共
に、照準誤差としてジンバルコントローラへ送ることに
よって姿勢制御用のデータなどに用いられ、さらに、ス
テップS7において光学センサ画像のパラメータを算出
したのち、ステップS8においてモニタに光学センサ画
面を表示する。
【0021】こののち、ステップS9において目標Tま
での距離を判断し、距離がゼロではない場合(No)に
はステップS3に戻って上記の処理を繰り返し行い、距
離がゼロである場合(Yes)には、ステップS10に
おいて最終ミスディスタンスを算出し、シミュレーショ
ンを終了(ステップS11)する。
【0022】このようにして、上記シミュレーションで
は、実環境を原画像として用いているので、例えばデコ
イ弾Dの煙のように不定形の映像もそのまま表現され、
実環境にきわめて近い状態で模擬運用が行われることと
なり、図2の画像A4,A5に示すようにミサイルMが
目標Tに向かったか、あるいは画像A6,A7に示すよ
うにデコイ弾Dに向かったかが確認され、ステップS1
0において最終的なミサイルMと目標Tとの距離が確認
され、光学センサの性能評価が成されることとなる。
【0023】図3は、データ運用の例を説明するブロッ
ク図であって、ブロックB1〜B4に示す上述のシミュ
レーションのほか、ブロックB5に示す目標Tの画像と
ブロックB6に示すデコイ弾の画像を合成(ブロックB
7)して用いることが可能であり、この場合、コンピュ
ータグラフィックによって別の映像を合成することがで
きる。さらには、赤外線のほかに電波による検知機能を
備えた複合光学センサを設定することも可能であり、ブ
ロックB1およびB8〜B10に示すように移動体(ミ
サイル)や目標Tを選択したり、実環境に様々な環境変
化を与えた状態にしたりして模擬運用が行われることと
なる。
【0024】また、上記実施例のようにミサイルMと目
標(艦艇)Tのシミュレーションを行う場合、光学セン
サの性能評価のほかに、デコイ弾の性能あるいは運用の
要領などを評価することも可能である。
【0025】さらに、当該シミュレーション方法では、
可視光線を検知する光学センサの模擬運用も可能であ
り、具体的には、惑星に着陸する探査機において着陸地
点を検知する光学センサの目標認識処理機能を評価する
場合に適用でき、この場合には、既に撮像されている映
像を原画像とし、地形の高度などを表すデジタル画像が
使用されることとなる。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の請求
項1および2に係わる光学センサのシミュレーション方
法によれば、実環境を撮像した原画像を用いることか
ら、環境をモデル化する必要がなく、実環境にきわめて
近い環境での模擬運用を行うことができ、例えば、煙の
ような不定形のものを含む場合であってもデータ作成が
容易であって、データ作成の労力やコストを大幅に削減
することができると共に、精度が著しく高い模擬運用を
行うことができ、且つ信頼性の高い結果を得ることがで
き、さらに、移動体側の光学センサの性能評価だけでは
なく目標側の応答手段の性能評価なども精度良く行うこ
とが可能であって、汎用性の高いシミュレーションシス
テムを実現することができる。
【0027】本発明の請求項3に係わる光学センサのシ
ミュレーション方法によれば、請求項1および2による
効果に加えて、原画像における目標の位置が不安定であ
る場合あるいは目標が移動している場合に、光学センサ
の視野として目標を定位置に修正することができ、精度
のさらなる向上を実現することができる。
【0028】本発明の請求項4に係わる光学センサのシ
ミュレーション方法によれば、請求項1〜3による効果
に加えて、実環境に様々な環境変化を与えた状態にして
模擬運用を行うことができ、シミュレーションシステム
の汎用性などをより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる光学センサのシミュレーション
方法を説明するフローチャートである。
【図2】設定された移動体および目標の一例と移動体が
接近する過程における画像を示す説明図である。
【図3】データ運用の例を説明するブロック図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標検知用の光学センサを搭載した移動
    体における光学センサのシミュレーション方法であっ
    て、目標を含む実環境を撮像した原画像をデジタル画像
    に変換し、設定した移動体から目標までの距離および移
    動体の速度に基づいてデジタル画像の画角変換を行い、
    このデジタル画像に対して光学センサの目標認識処理を
    行うことを特徴とする光学センサのシミュレーション方
    法。
  2. 【請求項2】 画像変換が、アフィン変換による画角の
    変換、もしくは光学センサの視野角を変化させることに
    よる画角の変換であることを特徴とする請求項1に記載
    の光学センサのシミュレーション方法。
  3. 【請求項3】 デジタル画像における目標の特定部位を
    同一座標点にして画角変換を行うことを特徴とする請求
    項1または2に記載の光学センサのシミュレーション方
    法。
  4. 【請求項4】 デジタル画像に別の映像を合成して画像
    変換を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに
    記載の光学センサのシミュレーション方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110108303A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 山东航天电子技术研究所 一种在轨空间目标探测识别仿真系统及方法

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