JPS63238699A - 航空機の機種識別装置 - 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して空港内に存在する航
空機の機種を自動的に識別する装置に関する。

［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、
航空機の存在領域及び機種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、空港内の航空機の機種を識別する方法トシては、
コントロールタワー上からの管制官の目視判定が主であ
り、航空機側に機種識別用の特別な装置を装備すること
なしに機種の識別を自動的に行なう方法は存在しなかっ
た。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来行なわれていた前記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
が限定される等の理由から誤判定の可能性が多かった。

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、広範囲な検出領域をカバーすると共に、検
出エリア内に存在する航空機の機種を自動的に識別しう
る航空機の機種識別装置を提供するものである。

口問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するために、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、該画像記憶部に記憶された航空機検出エリア画
像を常時監視し、検出エリア内に航空機が進入した場合
にその進入した時点における航空機検出エリア画像と進
入直前の航空機の存在しない航空機検出エリア画像との
間で画像間減算を行ない、航空機映像のみからなる差分
画像を抽出する航空機存在領域判定部と、該存在領域判
定部からの航空機存在情報と差分画像とから航空機の最
後部を検出する尾部検出部と、航空機の最後部が検出さ
れたことを条件に以後の処理に用いる画像データを前記
差分画像中から読み取る処理対象エリアデータ読取部と
、該読み取られた処理対象エリアデータから機体長、垂
直尾翼高さ、垂直尾翼面積等の航空機の特徴データを抽
出する特徴抽出部と、識別すべき航空機の機種毎の特徴
データを予め記憶しておく既知パターン記憶部と、該既
知パターン記憶部のデータと前記特徴抽出部で得られた
データとを比較して航空機の機種を判定する機種判定部
とから構成したものである。

［作　　用コ 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
工り７画像として一定時間間隔で画像記憶部に記憶する
。

航空機存在領域判定部は、前記航空機検出エリア画像を
常時監視し、検出エリア内に航空機が進入した場合にそ
の進入した時点における検出エリア画像と進入直前の航
空機の存在Ｉ−なし・検出エリア画像との間で画像間減
算を行ない、背景画像を減算消去することにより航空機
映像のみからなる差分画像を抽出する。

航空機存在領域判定部から航空機の存在情報と差分画像
が送られてくると、尾部検出部は差分画像中の予め定め
られているサンプルエリア内の輝度レベルの変化から航
空機の最後尾位置を検出し、航空機が完全に検出エリア
内に存在することを確認した後、処理対象エリアデータ
読取部は差分画像中の処理対像エリアのデータを読み取
る。

特徴抽出部は、上記のようにして読み取られた処理対象
エリアのデータを基に、当該航空機の特徴、例えば機体
の長さ、垂直尾翼の高さ。

垂直尾翼の面積等を抽出する。そして、このようにして
抽出された航空機の特徴データは、機種判定部において
既知パターン記憶部に予め記憶されている種々の航空機
の特徴・（ターンと比較され、両者の特徴が一致或は最
も近いパターンの機種が画面上に存在する航空機の機種
として決定される。

口実　施　例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

第１図は本発明の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
航空機存在領域判定部、４は尾部検出部、５は処理対象
エリアデータ読取部、６は特徴抽出部、７は既知パター
ン記憶部、８は機種判定部である。

画像入力部１はビデオカメラ等からなり、第４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、これを映像信号に変
換して出力するものである。

画像記憶部２は、画像入力部１から送られてくる第４図
の如き航空機検出エリア画像４１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なわれる。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い。

航空機存在領域判定部３は、前記航空機検出エリア画像
４１を常時監視し、検出エリア内に航空機４２が進入し
た場合にその時点における画像記憶部２に記憶されてい
る検出エリア画像と航空機進入直前の検出エリア画像と
の間で画像間減算を行ない、背景画像を消去して第５図
に示すような航空機４２の映像のみからなる差分画像４
３を得る回路である。具体的には、第３図に例示するよ
うに、データ読取部３１、変化検出部３２、背景記憶部
３３、差分演算部３４、領域判定部３５、外部照度検出
部３６等から構成されている。

尾部検出部４は、上記航空機存在領域判定部３から送ら
れてくる航空機存在情報とその差分画像４３とを基に、
航空機４２が完全に画面内に進入したか否かを検出する
回路である。最も一般的には、航空機としての最大特徴
点たる垂直尾翼４４の存在によって検知すればよい。こ
れを実現するには、例えば第５図中に示すように、すべ
ての機種についての垂直尾翼位置範囲なカバーする高さ
位置に尾翼検知エリア４５ａを設定し、このエリア４５
ａ部分を垂直尾翼４４が樋切ったときのエリア４５ａ内
のサンプルライン上の輝度レベルの変化を監視すること
により、航空機４２が完全に画面内に進入したか否かを
検知すればよい。なお、航空機の画面内への進入方向が
一方向のみに限られず、左右両方向から自由に進入可能
な場合には、第５図中に示すように、画面反対側にも同
様な尾翼検知エリア４５ｂを設けておけばよい。

処理対象エリアデータ読取部５は、前記尾部検出部４が
航空機４２の最後部を検知した後、前記航空機存在領域
判定部３で得られた差分画像４３から航空機の特徴抽出
のために予め定めた処理対象エリアのデータを読み取る
回路である。

この処理対象エリアとしては、差分画像４３の全画面で
もよいが、望ましくは、機種決定を行なうべき対象中で
最も大きな航空機の外形寸法範囲に合わせて例えば第５
図中のエリア４７の如き範囲に設定する。これにより以
後のデータ処理速度を向上できると共に、余計なノイズ
等の混入を防止して処理の信頼性を上げることができる
。

特徴抽出部６は、前記処理対象エリアデータ読取部５で
読み取られた処理対象エリアデータから画面中に存在す
る航空機４２０機種判定のための特徴を抽出する回路で
ある。即ち、一般に航空機は機種によって各種の外形的
特徴を有する。例えば、「機体長」、「垂直尾翼の高さ
」、「垂直尾翼の面積」、「胴体幅」、「地表面から胴
体までの高さ」、「ジエンｌ−排気口の数」、「機体の
形状」などである。このような種々の特徴点を抽出して
組合わせることにより航空機の機種を決定することが可
能である。上記特徴点の内で、横方向からの映像上で機
種によって最も相違する特徴点としては「機体長」　「
垂直尾翼の高さ」　「垂直尾翼の面積」である。従って
、この実施例では、第２図に示すように特徴抽出部６と
して機体長計測部６１゜尾翼高計測部６２９尾翼面積計
測部６３を設け、上記「機体長」　「垂直尾翼の高さ」
　「垂直尾翼の面積」の３つの特徴点により機種を決定
するようにした。なお、他の特徴点を用いて機種決定し
てもよいことは当然である。

既知パターン記憶部７は、上記のようにして採用された
機種決定のための特徴点のデータを各機種ごとに予め記
憶しておく回路である。

機種判定部８は、前記特徴抽出部６により抽出された特
徴データと予め記憶されている既知パターン記憶部７の
特徴データとを比較し、画面内に存在する航空機の機種
を決定する回路である。

上記構成になる図示実施例の装置は、以下のようにして
航空機検出エリア内に進入して来た航空機の機種を自動
的に決定する。

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４１はＡ／Ｄ変換、量子化され、画像記憶部２に一定
時間間隔で記憶される。

第３図に示す航空機存在領域判定部３は、航空機検出エ
リア画像４１中の航空機走行軌跡内に位置して地平線に
平行に引いた１本又は複数本のサンプルライン４６（第
４図参照）に沿ってデータ読取部３１によりその輝度レ
ベルを読み取る。画面内に航空機４２が存在しない場合
、サンプルライン４６上の輝度レベルは背景を示すほぼ
一定レベルである。変化検出部３２は、サンプルライン
４６上の輝度レベルが変化しない場合には航空機４２が
画面内に存在していないと判断し、そのときの画像記憶
部２に記憶されている航空機検出エリア画像を背景画像
として背景記憶部３３に記憶する。このようにして、航
空機が画面内に存在していない場合には一定時間間隔で
背景記憶部３３に記憶された背景画像は次々とリフレッ
シュされ、最新の背景画像が記憶されていく。

第４図のように画面内に航空機４２が進入すると、サン
プルライン４６上の輝度レベルは第４図中の下部に図示
するように背景レベルから大幅に変化する。変化検出部
３２はこれによって画面内に航空機４２が進入したこと
を検知する・。

変化検知部３２が画面内に航空機が進入したと判断する
と、差分演算部３４はそのときに画像記憶部２に記憶さ
れている航空機検出エリア画像４１と背景記憶部３３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５図に示すように航空機検出エリア内に存在す
る航空機映像のみを抽出し、明部と暗部からなる差分画
像４３として出力する。そして、領域判定部３５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
成分を除去した後、該差分画像４３と航空機存在情報と
を出力する。なお、第３図に示す航空機存在領域判定部
３内の外部照度検出部３６は、外部環境の照度変化に応
じて航空機の進入を検出する変化検出部３２の判定閾値
な変えるためのものである。

第１図中の尾部検出部４は、上記のようにして航空機存
在領域判定部３から差分画像４３と航空機存在情報を受
けとると、第５図中の予め設定した尾翼検知エリア４５
ａ内の水平方向の各サンプルライン上の輝度レベルの変
化を監視し、尾翼検知エリア４５ａ内を垂直尾翼４・４
が横切ってその輝度レベルが明部から暗部に変化したと
き、航空機４２の全体が完全に画面内に入ったことを検
知する。

上記のようにして航空機４２が完全に画面内に進入した
ことが判定されると、処理対象エリアデータ読取部５は
、特徴抽出部６において航空機の特徴を抽出するために
必要な処理対象エリアのデータを読み取る。この処理対
象エリアは第５図に示す差分画像の全画面領域に限らず
、例えば最も大ぎな航空機が納まるだけのエリア４７部
分についてのデータを読み出せば充分である。

特徴抽出部６（第２図参照）は、上記のようにして読み
取られた処理対象エリアデータを基に、機体長計測部６
１により第５図中の機体長りを、尾翼高評測部６２に、
より第５図中の垂直尾翼高Ｈな、また尾翼面積計測部６
３により第５図中の垂直尾翼面積Ｓを求める。例えば、
機体長し　、を求めるには、エリア４７の左右全幅間を
水平に横切るサンプルライン４８をエリア４７の最下部
から最上部位置まで１画素分づつ移動していき、最左端
に位置する明部画素点Ｐ１と最右端に位置する明部画素
点２２間の距離りを機体長として算出すればよい。また
、垂直尾翼高さＨな求めるには、前記サンプルライン４
８を上方に向って１画素づつ移動させたとき、航空機４
２の胴体上部７！ｌを境にしてサンプルライン上の輝度
レベルの明部データの長さが第５図中の波形（・・）か
ら波形（ロ）に示すように大幅に変化する。そこで、こ
の変化位置ｌ、を垂直尾翼４４の最下端とする。サンプ
ルラインをさらに上方に移動していくと、垂直尾翼４４
の最上部　１２を外れた位置でサンプルライン上の輝度
レベルは第５図中の波形（イ）に示すように明部データ
がまったく存在しなくなる。そこで、この位置７！２を
垂直尾翼４４の最上端とする。従って、垂直尾翼４４の
高さＨは、前記ｅＩと１２間の距離から決定できる。更
に、垂直尾翼４４０面積Ｓを求めるには、上記した１１
〜ｅ２間をサンプルラインが移動するときの輝度レベル
の明部画素数を積算すればよい。この積算値Ｓが垂直尾
翼４４の面積を与える。

上記のようにして特徴抽出部６が画面内に存在する航空
機４２０機体長し、垂直尾翼の高さＨ１垂直尾翼の面積
Ｓの特徴データを抽出すると、機種判定部８は、これら
の特徴データを既知パターン記憶部７に予め記憶されて
いる各航空機の特徴データと比較する。そして、両者の
特徴データが一致する機種、或は両者の特徴データが最
も近似する機種をそのときの航空機検出エリア内に存在
する航空機４２の機種として決定する。

このようにして、本発明によるときは航空機が対象とす
る航空機検出エリア内に進入したときに自動的にその機
種を決定できるものである。

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はない。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、
以後者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の各色について処理
を行なった場合には、処理されたＲＧＢの各々を最後に
合成し、判定処理を行なえばよ（ゝＯ ［発明の効果コ 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、従来のような目視判定によることなしに検出エリ
ア内に存在する航空機の機種を自動的に識別することが
でき、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の構成図、第２図は本発明の特
徴抽出部の具体的構成図、第３図は本発明の航空機存在
領域判定部の具体的構成図、第４図は航空機検出エリア
の画像何回、第５図は差分画像何回である。 に画像入力部（ビデオカメラ）、２：画像記憶部、３：
航空機存在領域判定部、４：尾部検出部、５：処理対象
エリアデータ読取部、６：特徴抽出部、７：既知パター
ン記憶部、８：機種判定部、４１：航空機検出エリア画
像、４２：航空機、４３：差分画像、４４：垂直尾翼、
４５ａ、　４５ｂ二尾翼検知エリア、Ｌ二様体長、Ｈ：
垂直尾翼高さ、Ｓ：垂直尾翼面積。

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、該画像記憶部に記憶された航空
   機検出エリア画像を常時監視し、検出エリア内に航空機
   が進入した場合にその進入した時点における航空機検出
   エリア画像と進入直前の航空機の存在しない航空機検出
   エリア画像との間で画像間減算を行ない、航空機映像の
   みからなる差分画像を抽出する航空機存在領域判定部と
   、該存在領域判定部からの航空機存在情報と差分画像と
   から航空機の最後部を検出する尾部検出部と、航空機の
   最後部が検出されたことを条件に以後の処理に用いる画
   像データを前記差分画像中から読み取る処理対象エリア
   データ読取部と、該読み取られた処理対象エリアデータ
   から機体長、垂直尾翼高さ、垂直尾翼面積等の航空機の
   特徴データを抽出する特徴抽出部と、識別すべき航空機
   の機種毎の特徴データを予め記憶しておく既知パターン
   記憶部と、該既知パターン記憶部のデータと前記特徴抽
   出部で得られたデータとを比較して航空機の機種を判定
   する機種判定部とからなることを特徴とする航空機の機
   種識別装置。