JPH10221166A - ターゲット光源の存在を決定する方法とそのための装置 - Google Patents

ターゲット光源の存在を決定する方法とそのための装置

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JPH10221166A
JPH10221166A JP9342996A JP34299697A JPH10221166A JP H10221166 A JPH10221166 A JP H10221166A JP 9342996 A JP9342996 A JP 9342996A JP 34299697 A JP34299697 A JP 34299697A JP H10221166 A JPH10221166 A JP H10221166A
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Gary J Buttner
ジェイ バットナー ゲイリー
Rodney Norman
ノーマン ロドニー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 宇宙船のナビゲーション、ターゲットの捕捉
あるいはイメージトラッキング等においては、ターゲッ
ト光源の存在を決定することが必要であるが、従来の方
法では、装置が高価であることや、遅延線を使用してい
るために、高速度で動いている光源を捕捉できないとい
う解決すべき課題があった。 【解決手段】 光検出器の走査されたアレイの連続する
画素の強度値を行から行、列から列へと順次受信するこ
と、それが受信されたとき各画素の強度値を上側および
下側の閾値と比較すること、連続する画素の行を、閾値
の上方、間および下方の強度値の各行が予め定められた
基準に合致するかどうかに依存して暗い、明るい、エッ
ジまたはヌルとして宣言すること、光源を、下側の閾値
を超えている画素のアレイが下側の閾値より低い強度の
画素によって完全に囲まれている場合に検出されたとし
て宣言すること、そして光源の検出を表示する信号を光
源が検出されたとして宣言されたアレイのアドレスを識
別する記憶場所とともにメモリに記憶することを含んで
いるターゲット光源の存在を決定する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤのような光
センサからの星のようなターゲット光源 (targetlight
sources) の存在を決定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターゲット光源の決定は、宇宙船のナビ
ゲーション、軍のターゲット捕捉、イメージトラッキン
グ等々のために必要である。典型的に、イメージはＣＣ
Ｄアレイにおいて検出され、そしてそれは検出された光
の強度をそれが記憶されるメモリにダウンロードする。
ソフトウエアのプログラムが記憶されたイメージを分析
し、そして光源が存在していることを決定する。
【０００３】光源の存在の決定は様々な方法によってな
される。方法の１つは、Loral Aerospace Corp. に対し
て1995年１月24日に発行された米国特許明細書第5,384,
860号に記述されているように適用している結合性のア
ルゴリズム (connectivity algorithm) を含み、そして
それは、もし、主題画素の周りに存在しているどんな形
状の任意の閉じられたパスがあるならば、画素はポテン
シャル正のコントラストターゲット(contrast target)
の部分であることを決定することを含んでいる。このア
ルゴリズムを行なうための構成は、信号が供給される遅
延線の連続する段からの信号によって可能になる大きさ
比較器のアレイである。ディジタル化されたビデオの８
ラインが遅延線に保持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このシステムは高価で
あり、そして大気の反射によってもてあそばれ得ること
は明らかであり、その理由は、主要な基準が、閉じられ
たパスが考えられている画素の周りに存在すべきである
ということだからである。さらに、分析に先立つ遅延線
でのイメージの記憶は、イメージが遅延線を進行しそし
て分析される時間だけ処理を遅くし、光源は地平線の下
方に動いてしまう。
【０００５】Hughes Aircraft Company に対して1996年
11月９日に発行された米国特許明細書第5,260,557 号
は、光源がウィンドウエッジの２個の画素内にないこと
を要求している。システムは光源の存在を決定するため
にソフトウエアを使用するから、それ（システム）は低
速度であり、高速度で動いている光源の捕捉に対してそ
れを不適当にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源の存在を
決定するためのユニークな方法、そしてそれ（方法）は
正確であることが分かった、を含んでいて、太陽のよう
な明るい光源によってもてあそばれずまた過負荷になら
ず、そして非常に高速度であり、高速度で動いている光
源の捕捉のためにそれを適当にしている。光のパターン
は、ハードウエアの回路において、それらがＣＣＤイメ
ージから受信されたとき、ＣＣＤイメージのデジタル化
された画素から好ましく処理される。こうして、イメー
ジは引き続く分析のためにＣＣＤに記憶される必要がな
く、そして全体のイメージのウィンドウは遅延線に記憶
される必要はない。
【０００７】本発明においては、対照的に、画素の強度
値の行が受信されたとき決定される、行における画素強
度の重みの表示がイメージメモリに記憶される。これ
は、上述した米国特許明細書第5,384,860 号に記述され
た方法と比較して時間を費やすステップを救う。
【０００８】本発明の実施の形態に従えば、ターゲット
光源の存在を決定する方法には、光検出器の走査された
アレイの連続する画素の強度値を行から行、列から列へ
と順次受信すること、それが受信されたとき各画素の強
度値を上側および下側の閾値と比較すること、連続する
画素の行を、上記閾値の上方、間および下方の上記強度
値の各行が予め定められた基準に合致するかどうかに依
存して暗い、明るい、エッジまたはヌルとして宣言する
こと、光源を、上記下側の閾値を超えている画素のアレ
イが下側の閾値より低い強度の画素によって完全に囲ま
れている場合に検出されたとして宣言すること、そして
光源の検出を表示する信号を光源が検出されたとして宣
言されたアレイのアドレスを識別する記憶場所とともに
メモリに記憶することが含まれている。
【０００９】別の実施の形態に従えば、ターゲット光源
の存在を決定するための装置には、上側および下側の画
素値の閾値を記憶するためのレジスタ装置、走査された
ＣＣＤから行および列のアレイにおいて受信された画素
の強度値のストリームを上記閾値と比較するための、お
よび上記値の行の上記値の各々が上記閾値の上方、下方
または間にあるかを表示するための装置、上記表示を受
信するための、および第１の予め定められた基準に従っ
て各行が暗い、明るい、エッジまたはヌルの行かどうか
を決定するための論理装置、アレイの行のための決定の
組み合わせが第２の予め定められた基準に適合するかど
うかを決定するための装置、およびもし第２の予め定め
られた基準に合致するならば光源の存在を表示するため
の装置が含まれている。
【００１０】本発明のより良い理解は、図面を参照し、
以下の詳細な記述を考慮することによって得られるであ
ろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１に
目を向けると、本発明は、点源がどんな形状の閉じられ
たパスによって囲まれているかを単に決定することより
もむしろ、予め定められた基準に従って上述した結合性
のアルゴリズムを遂行する。結合性のアルゴリズムは、
画素の強度値の２次元のグループが、暗い画素によって
すべての側で囲まれた少なくとも１つの明るい画素を含
むべきであることを提供する。
【００１２】ごのパターンに適合する例が、画素のアレ
イ３の２つのエッジに位置されたグレーの影を示してい
る画素１のために不確実である図１Ｂとともに、図１Ａ
と図１Ｃとして図解されている。画素のアレイ３は、８
行および８列、すなわち６４画素を有しているとして図
解されている。
【００１３】本発明の好ましい実施の形態に従えば、そ
れ（画素）が受信されるとき、各画素の強度値が予め定
められた上側と下側の閾値と比較される。画素はこうし
て閾値の下方、上方または間にあるであろう（閾値の値
を有している画素は、任意に閾値の上方または下方に含
まれる）。
【００１４】行は、行のすべての画素の強度値が予め定
められた下側の閾値の下方にあるとき、暗いと宣言され
る。
【００１５】行は、行の始めと終りにおける画素の強度
レベルが下側の閾値の下方にあり、そして行内の少なく
とも１つの他の画素が上側の閾値を超えるとき、明るい
と宣言される。
【００１６】行は、行の始めと終りにおける画素の強度
値が下側の閾値の下方にあり、そしてそれらの間にある
画素が下側の閾値の上方にあるどんな強度値でもあると
き、エッジであると宣言される。
【００１７】アレイの最初と最後の行は“暗い”ことが
見い出されなければならない。第２の行は明るいかまた
はエッジであることが見い出されなければならない。第
２の行と最後の行の間の行は、明るい、エッジまたは暗
い行のどれでもよい。これらのタイプに適合しない行は
“ヌル”の行であると考えられ、そしてパターンをポテ
ンシャル光源として失格させる。
【００１８】図２は、他の回路も使用されるけれども、
本発明を実行するために使用され得る回路のブロックタ
イヤを図解している。以下に記述される回路は、好まし
くはＡＳＩＣとして構成される。
【００１９】ＣＣＤにおける画素のアレイは行から行へ
と走査され、そして出力信号はデジタル化されるかまた
はデジタルの形状で発生されるかであり、画素データの
結果としての流れは、例えば８ビットの強度値（８−Ｂ
ＩＴ ＰＩＸＥＬ ＶＡＬＵＥ）として入力端子１０に
供給される。値は、ラッチ１２において連続的にラッチ
される。レジスタ１４と１６には、本発明の一部でない
プロセッサから、上側と下側の閾値がそれぞれロードさ
れる。
【００２０】ラッチされた信号値は、上側と下側の閾値
比較器１８と２０に供給され、そしてそれらはまた、レ
ジスタ１４と１６に記憶された閾値を受信する。比較結
果を表わしている信号は、それぞれ８ビットのシフトレ
ジスタ２２と２４に供給される。
【００２１】シフトレジスタは、新しい画素が入ってく
る各タイミングに、外部クロック源から１ビットを計時
され、そしてそれは、アレイの走査レートすなわち各連
続する画素を表わしているデータが受信されるレートに
同期している。こうして、行の最後においてシフトレジ
スタ２２に記憶されたデータは、各画素が上側の閾値の
上方にあるか下方にあるかを表示している比較器１８か
らの論理出力を表し、そしてシフトレジスタ２４に記憶
されたデータは各画素が下側の閾値の上方にあるか下方
にあるかを表示している比較器２０からの論理出力を表
している。
【００２２】シフトレジスタ２２と２４に記憶されたデ
ータは、８画素が暗い、明るい、エッジまたはヌルの行
に適合するかどうかを決定するために、組み合わせ論理
回路２６（それは、例えば、状態機械から成り立ってい
る）に供給される。結果は、出力端子Ｒ１とＲ２におけ
る２ビットの２進の結果のコードによって表わされる。
【００２３】画素信号検出回路（図示されない）から論
理回路２６によって受信された列のカウント（Column C
ount) はまた、各行における始めの７つの画素はヌルの
結果を作るであろうから、最初の確かな結果は８画素が
処理される後につくられるということを、論理回路をし
て確実にさせる。
【００２４】出力端子Ｒ１とＲ２における結果のコード
はラッチ２８においてラッチされ、そしてパタンメモリ
３０に記憶される。全体の行が暗い、明るい、エッジま
たはヌルであるかどうかの、実際の画素値から区別する
表示である結果のコードは、処理に先立ってランダムア
クセスメモリかまたは遅延線メモリに記憶される。パタ
ーンに関連するどんなデータの記憶も本発明において記
憶されるときまでに、データの有効部分（例えば、全体
の行の性質）の処理はすでに完了している。
【００２５】さて、ラッチ２８の出力は、暗い、明る
い、エッジそしてヌルの行データの組み合わせが確かな
光源の検出、そしてそれらはもしそれらが前に述べた基
準に適合するなら正になるであろう、として見做せるか
どうかを決定するために、組み合わせ論理回路３２（そ
れは状態機械であり得る）に供給される。論理回路３２
によってつくられた結果の論理値は、それの検出出力端
子に出力される。
【００２６】Ｒ１とＲ２の出力端子における７つの最も
新しいデータはパターンメモリ３０に再書き込みされ、
そして８つの行のデータが落される。この方法で、パタ
ーンメモリに記憶されたデータは、変化しているイメー
ジの行についていくために順次シフトされる。
【００２７】画素信号検出回路から論理回路２６によっ
て受信された行のカウント（Row Count)は、確かな検出
信号が８つの行についてスタートさせることにおいての
みつくられるということを確実にするために使用され
る。
【００２８】論理回路３２からの検出信号は、光源の存
在位置の決定に相当する論理回路３２からのイベント出
力をカウントするイベントカウンタ３４に供給される。
イベントカウンタ３４の出力、そしてそれ（出力）は光
源の存在について示している各イベントの発生に相当す
るが、はイベントメモリ３６のイネーブル入力端子に供
給される。ＣＣＤ検出器から受信された行と列のカウン
トは、イベントメモリ３６のアドレス入力端子に供給さ
れる。光源の検出である各イベントのウィンドウの位置
はこうして、イベントメモリ３６に記憶される。イベン
トメモリは、例えば、２５６×２４ビットのＳＲＡＭで
あり得る。
【００２９】入力端子１０から受信された画素値は、行
と列の値であるようにイメージメモリ３８に供給され
る。各画素の画素値はこうして、行と列のカウントに相
当するメモリアドレスにおいてイメージメモリ３８に記
憶される。イメージメモリ３８は５７６Ｋ×８ビットの
ＳＲＡＭであり得る。
【００３０】データは、マルチアレイイメージ読み出し
処理の終わりにおいて、外部のプロセッサによってイベ
ントカウンタから読み出される。これは、如何に多くの
確かな光源が検出されたかをプロセッサに表示してい
る。各光源に対する行と列の値はそのとき、イベントメ
モリ３６から読み出される。各光源に対して、プロセッ
サはそのとき、イメージメモリから単一のアレイに相当
する８×８のサブイメージを読み出し、そこに含まれる
光源の重心をとる。
【００３１】処理されたアレイは、実際上、ＣＣＤによ
って観察されたウィンドウ内の画素のパターンを記述す
る動いているサブウィンドウを形成する。この動いてい
るサブウィンドウは、ＣＣＤイメージからダウンロード
されている現在の画素の位置とともに動く。サブウィン
ドウパターンメモリは、変化している現在の画素の位置
を追跡するためにシフトされる。
【００３２】現在のサブウィンドウのパターンが点光源
と見做されるときはいつでも、イメージメモリに記憶さ
れているウィンドウの位置は外部のプロセッサによって
直ちに使用され得る。これは、舵取りメカニズムのよう
な、それを使用することができる装置にタイムリーな方
法でイメージデータを供給するための方法の能力を有意
に改善する。
【００３３】本発明はこうして、符号化された画素から
なるイメージから光のパターンを処理するために使用さ
れ、一般の背景光源や他の散乱から星のような限定され
た点光源を区別する。
【００３４】さて、本発明を理解している人は、代案と
なる構造や実施形態または上述の変形例について考え出
すことができる。これに添付されたクレームの範囲内の
すべてのそれらは、本発明の一部であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アレイにおける光源のパターンの例を図解して
いる。
【図２】本発明の実施の形態のブロックダイヤである。
【符号の説明】
１０ 入力端子 １２，２８ ラッチ １４，１６ レジスタ １８，２０ 閾値比較器 ２２，２４ シフトレジスタ ２６，３２ 組み合わせ論理回路 ３０ パタンメモリ ３４ イベントカウンタ ３６ イベントメモリ ３８ イメージメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドニー ノーマン カナダ国 ケイ２ビー ６エム９ オンタ リオ ネピアン ベイショア ドライヴ 614−58

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ターゲット光源の存在を決定する方法に
    おいて、該方法は： （ａ）光検出器の走査されたアレイの連続する画素の強
    度値を行から行、列から列へと順次受信すること、 （ｂ）それが受信されたとき各画素の強度値を上側およ
    び下側の閾値と比較すること、 （ｃ）連続する画素の行を、前記閾値の上方、間および
    下方の前記強度値の各行が予め定められた基準に合致す
    るかどうかに依存して暗い、明るい、エッジまたはヌル
    として宣言すること、 （ｄ）光源を、前記下側の閾値を超えている画素のアレ
    イが下側の閾値より低い強度の画素によって完全に囲ま
    れている場合に検出されたとして宣言すること、そして （ｅ）光源の検出を表示する信号を、光源が検出された
    として宣言されたアレイのアドレスを識別する記憶場所
    とともにメモリに記憶することを含んでいることを特徴
    とするターゲット光源の存在を決定する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、基準は、
    行のすべての画素の強度レベルが下側の閾値の下方にあ
    る場合には行が暗いと宣言され、行の始めと終わりにお
    ける画素の強度レベルが下側の閾値の下方にありそして
    行内の少なくとも１つの画素が上側の閾値を超えている
    場合には行が明るいと宣言され、そして行の始めと終わ
    りにおける画素の強度レベルが下側の閾値の下方にあり
    そして行の始めと終わりの間のすべての画素が上側の閾
    値の下方にある場合には行がエッジであると宣言される
    ことを特徴とするターゲット光源の存在を決定する方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、基準は、
    最初と最後の行が暗いと宣言されそして第２の行が明る
    いまたはエッジと宣言されることを特徴とするターゲッ
    ト光源の存在を決定する方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、第３の行
    ないし最後の行から２番目の行までを引っくるめてどれ
    も明るい、暗いそしてエッジのどれでもと宣言されるこ
    とを特徴とするターゲット光源の存在を決定する方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の方法において、画素の数
    は８であることを特徴とするターゲット光源の存在を決
    定する方法。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の方法において、該方法は （ｆ）画素から画素へと一方向に前記アレイをステップ
    すること、そして （ｇ）ステップ（ａ）−（ｅ）を繰り返すこと、そして
    その後に画素が受信されるのと同じ速度でステップ
    （ｆ）−（ｇ）を繰り返すことを含んでいることを特徴
    とするターゲット光源の存在を決定する方法。
  7. 【請求項７】 ターゲット光源の存在を決定するための
    装置において、該装置は： （ａ）上側および下側の画素値の閾値を記憶するための
    レジスタ手段、 （ｂ）走査されたＣＣＤから行および列のアレイにおい
    て受信された画素の強度値のストリームを前記閾値と比
    較するための、および前記値の行の前記値の各々が前記
    閾値の上方、下方または間にあるかを表示するための手
    段、 （ｃ）前記表示を受信するための、および第１の予めら
    れた基準に従って各行が暗い、明るい、エッジまたはヌ
    ルの行かどうかを決定するための論理手段、 （ｄ）前記アレイの行のための前記決定の組み合わせが
    第２の予め定められた基準に適合するかどうかを決定す
    るための手段、および （ｅ）もし第２の予め定められた基準に合致するならば
    光源の存在を表示するための手段を含んでいることを特
    徴とするターゲット光源の存在を決定するための装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、該装置
    は、第２の予め定められた基準に合致するときの数をカ
    ウントするための、および第２の予め定められた基準に
    合致していることを表示している信号と第２の予め定め
    られた基準に合致する都度ウィンドウのアドレスを記憶
    するための手段を含んでいることを特徴とするターゲッ
    ト光源の存在を決定するための装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の装置において、該装置
    は、第２の予め定められた基準に合致する都度アレイの
    画素値と、第２の予め定められた基準に合致する都度ウ
    ィンドウのメモリアドレスを記憶するための手段とを含
    んでいることを特徴とするターゲット光源の存在を決定
    するための装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７記載の装置において、第１の
    基準は： （ａ）行は、行のすべての画素の強度値が予め定められ
    た下側の閾値の下方にあるとき、暗いと宣言され、行
    は、行の始めと終わりにおける画素の強度レベルが下側
    の閾値の下方にあり、そして行内の少なくとも１つの他
    の画素が上側の閾値を超えるとき、明るいと宣言され、
    そして行は、行の始めと終わりにおける画素の強度値が
    下側の閾値の下方にあり、そしてそれらの間にある画素
    が下側の閾値の上方にあるどんな強度値でもあるとき、
    エッジであると宣言され；そして、その中において第２
    の基準は： （ｂ）アレイの最初と最後の行は“暗い”ことが見い出
    されなければならず、第２の行は明るいかまたはエッジ
    であることが見い出されなければならず、第２の行と最
    後の行の間の行は、明るい、エッジまたは暗い行のどれ
    でもよく、そしてこれらのタイプに適合しない行は“ヌ
    ル”の行であると考えられ、そしてアレイによって規定
    されたパターンをポテンシャル光源として失格させるこ
    とを特徴とするターゲット光源の存在を決定するための
    装置。
JP9342996A 1996-12-18 1997-12-12 ターゲット光源の存在を決定する方法とそのための装置 Pending JPH10221166A (ja)

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NL08/769625 1996-12-18

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JP9342996A Pending JPH10221166A (ja) 1996-12-18 1997-12-12 ターゲット光源の存在を決定する方法とそのための装置

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US (1) US5815590A (ja)
EP (1) EP0851237B1 (ja)
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