JPS63238698A - 航空機の存在領域検出装置 - 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、画像処理技術を応用することにより空港内を
地上走行する航空機の存在領域を自動的に検出する装置
に関する。

〔従来の技術〕

空港内を地上走行する航空機の管制システムにおいて、
航空機の存在位置を決定することは空港内の安全を確保
するために重要な問題である。

従来、空港内の航空機の存在位置を決定する方法トして
は、コントロールタワー上からの管制官による目視判定
が主であり、一部外国においてはループコイルを用いた
電磁誘導方式等が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記した目視判定による方法は、人間の判断が介入する
こと、コントロールタワー上からの視野が限定されるこ
と等の理由から誤判定の可能性が高かった。一方、ルー
プコイルを用いた電磁誘導方式の場合、性能上の制約か
らループコイルの大きさをそれ程大きくすることができ
ないために、正確な位置を決定することが困難であり、
これを避けるためにはいくつかのループコイルを併用し
、いわゆるチェックイン・チェックアウト方式による検
知手法を用いなければならなし・等の問題があった。

本発明は、上記事情に基づき発明されたもので、画像処
理技術を用い、広範囲の検出領域をカバーすると共に、
航空機の存在位置を自動的に決定することのできる航空
機の存在領域検出装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題を解決するために、空港内の対象と
する航空機検出エリアを航空機の地上走行方向側面から
撮像する画像入力部と、該画像入力部から送られてくる
航空機検出エリア画像を一定時間間隔で記憶する画像記
憶部と、該航空機検出エリア画像中の航空機地上走行軌
跡内に位置して予め地平線と平行に、定めた１本又は複
数本のデータサンプルラインに沿って画像の輝度レベル
を読み取る航空機検出エリアデータ読取部と、該データ
サンプルラインに沿ッた画像の輝度レベルの変化から航
空機の進入を検出する航空機進入検出部と、該航空機進
入検出部が航空機の進入なしと判定したときに前記画像
記憶部に記憶されている航空機検出エリア画像を背景画
像として記憶する背景記憶部と、前記航空機進入検出部
が航空機の進入ありと判定したときにその時点における
前記画像記憶部に記憶されている航空機検出エリア画像
と前記背景記憶部に記憶されている背景画像との間で画
像間減算を行ない、航空機映像のみを抽出する差分演算
部と、該得られた差分画像からノイズ等の不要成分を除
去して航空機の存在領域を決定する存在領域判定部とか
ら構成したものである。

〔作　　　用〕

本発明の詳細な説明する前に、まず本発明の画像処理上
の特徴について述べる。

一般に、画像から検出対象物を抽出するには、処理対象
画像と背影画像の差をとる方法が用いられる。例えば無
人室の侵入者の検出には、予め室内の画像を背景画像と
して登録しておき、必要に応じて処理対象画像と背景画
像の画像間減算を行ない、侵入者を検出する方法がとら
れる。従って、背景画像を特定することはこのような画
像処理をするシステムでは極めて重要なことであり、ま
た多くの場合は上記のようにし・て背景画像を予め特定
にしておくことができる。

ところが、本発明が対象とする航空機の場合は、屋外で
の画像が対象となり、雲の移動などによる背景画像の変
動或は周囲環境の変化による照度の変動などがあり、簡
単に背景画像を特定することが困難である。本発明者等
は、これらの点に鑑みて種々実験を重ねた結果、次のよ
うな知見を得た。

即ち、航空機を側面から撮像した場合の画面では、航空
機が画面上に存在しないと地平線に平行なうイン上の輝
度レベルはほぼ一定値を示し、他方、航空機が画面上に
進入してくると、上記の地平線に平行なうイン上の輝度
レベルは航空機のために大幅に変化する。

本発明はこのような特性をとらえて地平線に平行に画像
データ収集用のデータサンプルラインを設け、このデー
タサンプルライン上で常時検出エリア内への航空機の進
入を監視し、航空機が存在していない場合はそれまで記
憶していた背景画像にかえてそのときの検出エリア画像
を最新の背景画像としてリフレッシ−記憶し、航空機が
進入した場合には前記最新の背景画像を用いて画面内の
航空機の存在位置を検出するようにしたものである。

進んで、本発明の作用につき説明する。

空港内の対象とする航空機検出エリアをビデオカメラ等
の画像入力部により航空機の地上走行方向側面から撮像
し、その映像信号をＡ／Ｄ変換、量子化して航空機検出
エリア画像として一定時間間隔で画像記憶部に記憶する
。

航空機検出エリアデータ読取部は、前記画像記憶部に記
憶されている画像中の予め定めたデータサンプルライン
に沿って画像の輝度レベルを読み取る。航空機進入検出
部は、このデータサンプルライン上の輝度レベルの変化
が予め定めた閾値よりも大きいか小さいかにより航空機
の検出エリア内への進入の有無を判断する。航空機の進
入なしと判断した場合には、背景記憶部はそのときに画
像記憶部に記憶されている航空機検出エリアの画像を背
景画像として記憶する。航空機の進入がない場合には、
このようにして背景記憶部の背景画像は一定周期毎に最
新画像にリフレッシュされる。

前記航空機進入検出部がデータサンプルライン上の輝度
レベルの変化から検出エリア内に航空機が進入したと判
断すると、差分演算部はこの判断時点において画像記憶
部に記憶されている航空機検出エリアの画像と、前記の
如くして背景記憶部に記憶されている最新の背景画像と
の間で画像間減算を行ない、画像中から航空機映像のみ
を抽出する。

存在領域判定部は、上記のようにして得られた航空機映
像中からノイズ等の不要成分を除去し、航空機の正確な
存在位置を決定する。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例の構成を示し、図中、１はビ
デオカメラ等からなる画像入力部、２は画像記憶部、３
は航空機検出エリアデータ読取部、４は航空機進入検出
部、５は背景記憶部、６は差分演算部、７は存在領域判
定部、８は外部照度検出部である。

画像入力部１はビデオカメラ等からなり、第２図に例示
する如く、空港内の対象とする航空機検出エリアを航空
機の地上走行方向側面から撮像し、これを映像信号に交
換して出力するものである。ここで使用するビデオカメ
ラのレンズは、後述する外部照度検出部８の信号を受け
て自動的に絞りを調節する機能を与えることもできるし
、また、カメラレンズを通して得られる光量がＡＧＣ（
オートゲインコントロール）に与える影響が小さい場合
には、自動絞り（オートアイリス）のレンズを用いるこ
ともできる。

画像記憶部２は、画像入力部１から送られてくる第２図
の如き航空機検出エリア画像２１をＡ／Ｄ化、量子化し
てフレームメモリに記憶する回路である。この画像デー
タの記憶は一定時間間隔で行われる。なお、この一定時
間間隔としては、毎フレームごとでもよいし、或はシス
テムの要求する処理時間に応じて数秒間隔でもよ（−。

航空機検出エリアデータ読取部３は、第２図に示す航空
機検出エリア画像２１中の地平線２２に平行に引いたデ
ータサンプルライン２３に沿って画像の輝度レベルを読
み取る回路である。このデータサンプルライン２３は、
地平線と平行に、かつ航空機２４の地上走行軌跡内に位
置して設定されるもので、図示例の場合、画像２１が水
平方向から撮像した画面であるため、データサンプルラ
イン２３は空２５０部分に位置して引かれている。なお
、データサンプルライン２３の設定本数は１本に限らず
複数本設けてもよいのであって、画面処理時間の余裕さ
えあれば複数本のデータサンプルラインを設定し、二次
元的床がりを持った輝度レベルデータを抽出し、処理デ
ータの信頼度を上げることが望ましい。

航空機進入検出部４は、前記したデータサンプルライン
２３上の輝度レベルの変化に有意差があるか否かを調べ
、航空機検知エリア内に航空機が進入したか否かを検知
する回路である。第２図に示すように、データサンプル
ライン２３は地平線２２と平行に引かれているので、航
空機２４が存在しない場合には、データサンプルライン
２３に沿ってほぼ一定の輝度レベルが得られる。

しかし、航空機が存在する場合には、航空機２４の機体
部分の塗装色或は機体各部に設けられている回転灯に応
じて第２図中に示すように輝度レベルの変化が現われる
。従って、この輝度レベルの変化から航空機２４の存在
の有無を検知することかできる。なお、夜間時において
は、特に回転灯による輝度レベルの変化が顕著であるた
め検知に支障をきたすことはない。

背景記憶部５は、前記航空機進入検出部４が航空機の進
入なしと判断したときに、その時点において画像記憶部
２に記憶されている検出エリアの画像２１を背景画像と
して記憶する回路である。この背景画像の書き換えは、
航空機進入検出部４が航空機の進入なしと一１断したと
きに随時行なうことにより、常に最新の背景画像を記憶
する。

差分演算部６は、航空機進入検出部４が航空機の進入あ
りと判断したときに、その時点において画像記憶部２に
記憶されている検出エリア画像と、前記背景記憶部５に
記憶されて（・る最新の背景画像との間で画像間減算を
行ない、航空機検出エリア内の航空機映像のみを抽出す
る回路である。この画像間減算により、例えば第３図に
示すように航空機だけが明部となった画像を得ることが
できる。

存在領域判定部７は、差分画像中に含まれるノイズを除
去して航空機の正確な存在位置を決・定する回路である
。得られた差分画像データ中には、時として各種のノイ
ズが含まれることがあり、上記のようにして得られた画
像データが航空機ではなくてノイズであることがある。

そこで、最終的ｔこ航空機存在領域を決定する際には航
空機とノイズとを区別する必要がある。このノイズ除去
の方法としては、例えば、得られた第３図の差分画像デ
ータ上の明部の面積を計算し、一定面積以上の場合に航
空機と判定する方法がある。この方法は、通常検出対象
とする航空機が画面上で占める面積はノイズに比較して
桁違いに大きいことを利用したものである。

この他の方法として、例えば、画像（第３図）の水平方
向の長さによる検定法、画像（第３図）の輪郭抽出によ
る検定法など、種々の方法がある。

外部照度検出部８は、外部環境の照度変化に応じて航空
機進入検出部４の検出論理を切り換え、最適な論理判断
を行なうための付加的回路であって、周囲の照度の変化
に応じて航空機進入検出部４０判定閾値を切り替えるも
のである。照度の検出方法としては、光電変換素子等を
用いて・・−ドウエア的に行なう方法、或は画面上で常
に空の部分が得られるようなエリア（例えば第２図中の
空２５の最上部近傍）の輝度レベルを収集し、それをソ
フトウェア的に処理して周囲の照度を判断する方法等が
ある。

上記構成になる図示実施例の装置は、以下のようにして
航空機の存在位置を自動的に検出する。

画像入力部１によって撮像された航空機検出エリアの画
像２１は画像記憶部２に記憶される。

航空機検出エリアデータ読取部３は、データサンプルラ
イン２３に沿って画像の輝度レベルを読み取る。航空機
進入検出部４は輝度レベルデータな判定閾値と比較し、
航空機２４の進入の有無を判定する。

航空機２４が航空機検出エリア内に進入していない場合
、背景記憶部５はその時点で画像記憶部２に記憶されて
いる航空機検出エリアの画像を背景画像として記憶する
。

航空機進入検出部４が航空機検出エリア内に　　　゛航
空機２４が進入した（第２図）と判断した場合、差分演
算部６は、その時点において画像記憶部２に記憶されて
りる航空機検出エリア画像２１と、背景記憶部５に記憶
されている最新の背景画像との間で画像間減算を行ない
、第３図に例示するように航空機検出エリア内における
航空機２４の映像のみを差分画像として抽出する。

存在領域判定部７は、上記のようにして得られた差分画
像中からノイズ等の不要な成分を除去し、当該映像が航
空機であるか否かを判定し、航空機であると判定した場
合には得られた画像位置に航空機が存在するものとして
表示し、管制官等に知らせるもめである。

上記実施例においては、航空機進入検出部４の処理論理
を外部照度に合わせて切り換えるようにした場合につい
て例示したが、夜間等の低照度時の状態を予め想定し、
画像入力部１として、暗視カメラを用いたり、赤外線投
光器と赤外線カメラを用いるなどの方法を採用すること
も可能である。また、航空機進入検出部４．背景記憶部
５．差分演算部６．存在領域判定部７において処理対象
とする画面上のエリアは、必ずしも航空機検出エリアの
全画面範囲とする必要はなく、航空機の最大外形寸法が
予め分かつているので、それに合わせた画面範囲を切り
出して処理してもよい。これにより処理時間を大幅に短
縮することが可能である。

以上説明した実施例では基本的にモノクロ画像を前提と
して記述したが、カラー画像を対象とする場合でも本質
的には何ら変わるところがない。即ち、カラー画像を処
理する場合、画像入力部１からのカラー画像を光の３原
色であるＲ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）に分解し、以後釜Ｒ
，Ｇ、　　Ｂを別々に処理するか、いずれか−色を用い
て処理すればよい。ＲＧＢの各色につ（・て処理を行な
った場合には、処理されたＲＧＢの各々を最後に再び合
成し、判定処理を行なえばよし１゜ 〔発明の効果〕 本発明は、以上説明した如き構成９作用になるものであ
るから、空港内を地上走行する航空機の存在位置を画像
処理によって自動的に検出して決定することができ、従
来の目視判定等において発生していた誤判断を防止して
空港管制における安全性を格段に向上しうるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すプロ・ツク図、第２図は
航空機検出エリアの画像側図、第３図は差分演算部で得
られる差分画像側図である。 に画像入力部（ビデオカメラ）、２：画像記憶部、３：
航空機検出エリアデータ読取部、４：航空機進入検出部
、５：背景記憶部、６：差分演算部、７：存在領域判定
部、２１：航空機検出エリアの画像、２２：地平線、２
３：データサンプルライン、２４：航空機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空港内の対象とする航空機検出エリアを航空機の地上走
   行方向側面から撮像する画像入力部と、該画像入力部か
   ら送られてくる航空機検出エリア画像を一定時間間隔で
   記憶する画像記憶部と、該航空機検出エリア画像中の航
   空機地上走行軌跡内に位置して予め地平線と平行に定め
   た１本又は複数本のデータサンプルラインに沿って画像
   の輝度レベルを読み取る航空機検出エリアデータ読取部
   と、該データサンプルラインに沿った画像の輝度レベル
   の変化から航空機の進入を検出する航空機進入検出部と
   、該航空機進入検出部が航空機の進入なしと判定したと
   きに前記画像記憶部に記憶されている航空機検出エリア
   画像を背景画像として記憶する背景記憶部と、前記航空
   機進入検出部が航空機の進入ありと判定したときにその
   時点における前記画像記憶部に記憶されている航空機検
   出エリア画像と前記背景記憶部に記憶されている背景画
   像との間で画像間減算を行ない、航空機映像のみを抽出
   する差分演算部と、該得られた差分画像からノイズ等の
   不要成分を除去して航空機の存在領域を決定する存在領
   域判定部とからなることを特徴とする航空機の存在領域
   検出装置。