JPS63238700A - 航空機の所属識別装置 - 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】 〔産業上の利用分野コ 本発明は、空港内を地上走行する航空機の管制システム
において、画像処理技術を応用して航空機の所属を自動
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所属航空会社を認識する
ことは、当該航空機を安全かつ迅速に所定の位置に誘導
するために重要な問題である。

従来、空港内の航空機の所属を識別する方法としては、
コントロールタワー上からの管制官とパイロットによる
無線通信若しくは管制官による目視判定が主であり、航
空機側に所属識別用の特別な装置を装備することなしに
所属の識別を自動的に行なう方法は実施されていなかっ
た。

［発明が解決しようとする問題点コ 無線通信若しくは目視判定による方法は、人間の判断力
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、誤判定の可能性が多かった。

本発明は、上記事情に°基づぎ発明されたもので、画像
処理技術を用い、広範囲の検出領域をカバーできると共
に、航空機の所属を自動的に識別できる航空機の所属識
別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コ 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検出エリア画像と進入直前
の航空機の存在しない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差
分画像中から垂直尾翼位置を判定する尾翼判定部と、該
尾翼判定部の判定結果を用いて検出エリア画像中の航空
機の垂直尾翼部分の画像データを読み取る尾翼部読取部
と、該読み取った垂直尾翼部分の画像データの輝度レベ
ルを統計処理して２値化のための閾値を決定する輝度レ
ベル分布計測部と、該閾値な用いて垂直尾翼部分の画像
を２値化すると共に、該尾翼部分の輝度レベルを多値正
規化する輝度レベル正規化部と、垂直尾翼に描かれた各
航空会社の所属マークの特徴データを予め記憶しておく
所属パターン記憶部と、前記輝度レベル正規化部から出
力される特徴データと前記所属パターン記憶部の特徴デ
ータとを比較して航空機の所属を判定する所属判定部と
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
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
。

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
存在しない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。

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
在することを確認する。航空機が完全に検出エリア内に
進入したことが確認されると、尾翼判定部は差分画像中
から垂直尾翼の位置を判定する。

尾翼部読取部は、前記尾翼判定部から送られてくる垂直
尾翼位置情報に基づき、画像記憶部に記憶されている検
出エリア画像中から航空機の垂直尾翼部分の画像データ
を読み取る。輝度レベル分布計測部は、該読み取られた
垂直尾翼部分のデータの輝度レベルを統計処理し、２値
化のための閾値を決定する。

輝度レベル正規化部は、上記閾値な用いて前記垂直尾翼
部分のデータを明暗２値化し、所属を示す特微量である
尾翼に描かれた所属航空機会社マークを抽出すると共に
、該尾翼部分の輝度レベルを多値正規化し、垂直尾翼部
分の所属航空機会社マークを鮮明化する。

所属判定部は、前記輝度レベル正規化部で得られた２値
化データ、多値正規化データの一方又は両方を用い、所
属パターン記憶部に記憶されている各航空会社の所属マ
ークとの比較を行ない、特微量が一致、或は最も近似す
る所属マークを選定し、該選定された所属マークの航空
会社を当該航空機の所属会社として出力する。

［実　施　例コ 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
存在領域判定部、４は尾部検出部、５は尾翼判定部、６
は尾翼読取部、７は輝度レベル分布計測部、８は輝度レ
ベル正規化部、９は所属パターン記憶部、１０は所属判
定部である。

画像入力部１はビデオカメラ等からなり、第５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５図
の如き航空機検出エリア画像１１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薮秒間隔でもよい。

存在領域判定部３は、前記航空機検出エリア画像１１を
常時監視し、検出エリア内に航空機１２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６図に示す
ような航空機１２の映像のみからなる差分画像１３を得
る回路である。具体的には、第２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、上記存在領域判定部３から送られてく
る航空機存在情報と差分画像とを基に、航空機１２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、航空機の最大特徴点たる垂直尾翼Ｌ４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６図中に示すように、すべての機種についての垂
直尾翼位置範囲をカバーする高さ位置に尾翼検知エリア
１５ａを設定し、このエリア１５ａ部分を垂直尾翼１４
が横切ったときのエリア１５ａ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１２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６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１５ｂ
を設けておけばよい。

尾翼判定部５は、上記尾部検出部４により航空機の最後
部が検出されたことを条件に、前記存在領域判定部３の
出力する差分画像１３中から航空機の垂直尾翼位置を判
定する回路である。

具体的には、第３図に示すように、差分画像１３中から
予め定められた処理対像エリアのデータを読み取る処理
対象エリアデータ読取部５１、該読＆取られたデータを
基に垂直尾翼１４の高さを計測する尾翼高評測部５２、
垂直尾翼１４の幅を計測する尾翼幅計測部５３等から構
成されている。

尾翼部読取部６は、上記尾翼判定部５により得られた垂
直尾翼位置データをもとに、画像記憶部２に記憶されて
いる検出エリア画像ｌｌ中から航空機１２の垂直尾翼１
４部分のみの画像輝度レベルデータな読み取る回路であ
る。

輝度レベル分布計測部７は、上記尾翼部読取部６で得ら
れた垂直尾翼１４部分の輝度レベルデータの頻度分布・
各レベルでの生起確率・平均値・最大値・最小値などを
算出し、これをもとにして一定のアルゴリズムに従って
２値化のための閾値を決定する回路である。輝度レベル
データから２値化のための最適閾値を求める方法として
は、例えば、大津による分散最大法（大津展之＝　「判
別および最小２乗規準に基づく自動しきい値選定法」、
電子通信学会論文誌’８０／４．　　Ｖｏｌ、　　ｊ６
３−　ＤＮＩＬ４．３４９〜３５６頁）等を利用すれば
よい。

輝度レベル正規化部８は、上記輝度レベル分布計測部７
で求めた閾値を用いて垂直尾翼１４部分の画像を明暗の
２値表示化し、垂直尾翼１４部分に描かれた所属を示す
特徴量である所属航空会社マークを第７図のように抽出
すると共に、垂直尾翼１４部分の輝度レベルを予め定め
た段階数（例えば０〜２５５レベル）間で多値正規化し
、得られた尾翼部分の航空会社マークを鮮明化する回路
である。具体的には、第４図に例示するように、２値化
処理部８１、多値処理部８２等から構成されている・ 所属パターン記憶部９は、航空機の垂直尾翼に描かれた
各航空機会社の所属マークの特徴データを予め記憶して
おく回路である。一般に、航空機は垂直尾翼に描かれた
所属航空会社のマークに大きな特徴がある。従って、本
発明ではこの垂直尾翼部分に描かれた所属マークを識別
することにより航空機の所属を判定するものである。

所属判定部１０は、前記輝度レベル正規化部８で得られ
た２値化データと多値化データの一方もしくは両方を上
記所属パターン記憶部９に記憶されている各航空会社の
所属マークと比較−し、航空機の所属航空会社を決定す
る回路である。２値化データ、多値化データの一方だけ
を用いて決定するか、両方のデータを用いて決定するか
は、周囲の照度、航空会社マークの識別難易度により変
わる。

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きた航空機の所属航空会
社名を自動的に識別する。

画像入力部１によって撮像された航空機検出エリア画像
１１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２図に示す存在領域判定部３は、航空機検出エリア画
像１１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１６　（第５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１２が存在しない場合、サ
ンプルライン１６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１６
上の輝度レベルが変化しない場合には航空機１２が存在
しないと判断し、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が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５図のように画面内に航空機１２が進入すると、サン
プルライン１６上の輝度レベルは第５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１２が進入したこと
を検知する。

変化検出部３２が画面内に航空機１２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１１と背景記憶部３
３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６図に示すように画像中から航空機１２の
みを抽出して明部と暗部からなる差分画像１３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１３と航空機存在情報とを出力する。な
お、第２図中に示す外部照度検出部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３
２の判定閾値を変えるためのものである。

第１図中の尾部検出部４は、上記のようにして得られた
差分画＠１３と航空機存在情報を受は取ると、第６図中
に予め設定した尾翼検知エリア１５ａ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、該エリ
ア１５ａ内を垂直尾翼１４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１２の全体が画面
内に完全に入ったことを検知する。

上記のようにして航空機１２が完全に画面内に入ったこ
とが判定されると、第３図に示す尾翼判定部５は差分画
像１３中から垂直尾翼１４の位置を判定する◎即ち、処
理対象エリアデータ読取部５１は、差分画像１３から予
め定められた処理対象エリア１７のデータを読み取る。

通常、この処理対象エリア１７は最も大きな航空機の外
形寸法に合わせて設定する。このように予めエリアを設
定しておくことにより処理速度を上げることが可能とな
る。処理時間に余裕がある場合ｔこは、画面全面を処理
対象エリアとしてもかまわない。

尾翼高評測部５２と尾翼幅計測部５３は、上記処理対象
エリアデータ読取部５１から送られてくるデータを基に
垂直尾翼１４の位置を判定する。垂直尾翼１４の位置は
、第６図中に示すように、垂直足翼高Ｈと、１画素分づ
つ水平方向に引いたサンプルライン上の各垂直尾翼幅Ｗ
によって決定可能である。即ち、垂直尾翼１４０尾翼高
Ｈな求めるには、処理対象エリア１７内に水平方向に引
いたサンプルライン１８をエリア１７の最下部から最上
部位置まで１画素分づつ移動させたとき、航空機１２の
胴体上部１．を境にしてサンプルライン１８上の輝度レ
ベルの明部データの長さが第６図中の波形（ハ）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１１を垂直尾翼１４の最下端とする。サンプルラ
イン１８をさらに上方に移動していくと、垂直尾翼１４
の最上部１２を外部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１２を垂直
尾翼１４の最上端とすればよい。従って、垂直足翼高Ｈ
は前記１１と１２から決定される。また、垂直尾翼１４
の各位置の尾翼幅は、上記サンプルライン１８の移動中
における垂直尾翼位置６１〜１２間の各サブルライン上
の輝度レベルの明部長さによって決定される。例えば、
第６図中の　１３位置における垂直尾翼幅Ｗは第６図の
下部に示す波形（ロ）中の明部データの画素数Ｗに等し
い゛。従って、１１〜１２間における各サンプルライン
上の明部データのそれぞれの画素数Ｗを各ラインごとに
読み取っていけば、各部の垂直尾翼幅Ｗを得ることがで
きる。

上記のようにして垂直足Ｒ１４の位置が判定されると、
尾翼部読取部６は、尾翼判定部５からの位置情報に従っ
て画像記憶部２に記憶されている航空機検出エリア画像
１１中から垂直尾翼１４部分の輝度レベルデータを読み
取り、輝度レベル分布計測部７に送る。

輝度レベル分布計測部７は、尾翼部読取部６から送られ
てくる垂直尾翼部の輝度レベルデータの頻度分布・各レ
ベルでの生起確率・平均値・最大値・最小値などを求め
、これらを基に、前述した大津の「分散最大法」等のア
ルゴリズムに従って頻度分布の谷を決定し、この谷位置
の輝度レベルを２値化のための閾値として決定する。そ
して、第４図に示す輝度レベル正規化部８は、２値化処
理部８１において前記輝度レベル分布計測部７で決定さ
れた２値化のための閾値を基に垂直尾翼部分の輝度デー
タを２値化処理し、第７図に例示するように航空機の所
属を示す垂直尾翼に描かれた航空会社マークを抽出する
。同時に、多値処理部８２は、垂直尾翼部分の輝度レベ
ルデータを例えば０〜２５５レベルの間で正規化し、尾
翼部分の航空会社マークを鮮明化する。

所属判定部１０は、輝度レベル正規化部８で得られた２
値化データ及び多値化データの一方又は両方を用い、こ
れを所属パターン記憶部９に記憶されている各航空会社
の所属マークと比較し、航空機の所属航空会社名を決定
する。

２値化データ又は多値化データの一方のみを用いた比較
処理とするか、両方のデータを用いた比較処理とするか
は、周囲の照度、航空会社マークの塗装色などによって
変わる。また、所属マーク比較のための各種特徴量とし
ては、例えば、所属マークの面積１周囲長、穴の数９重
心の位置、慣性等価楕円主軸傾斜角度などが利用サレ、
パターンマツチングによって最も相関性のある所属マー
クを当該航空機の所属マークとして決定する。

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、以後各
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（％０ ［発明の効果コ 本発明は、以上説明した如き構成１作用になるものであ
るから、従来の目視判定や無線交信によることなしに検
出エリア内に存在する航空機の所属航空会社を自動的に
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図は本発明の存
在領域判定部の具体的構成図、第３図は本発明の尾翼判
定部の具体的構成図、第４図は本発明の輝度レベル正規
化部の具体的構成図、第５図は航空機検出エリアの画像
側図、第６図は差分画像側図、第７図は所属マークの２
値化画像何区である。 １：画像入力部（ビデオカメラ）、２：画像記憶部、３
：存在領域判定部、４：尾部検出部、５：尾翼判定部、
６：尾翼部読取部、７：輝度レベル分布計測部、８：輝
度レベル正規化部、９：所属パターン記憶部、１０：所
属判定部、１１：航空機検出エリア画像、１２：航空機
、１３：差分画像、１４：垂直尾翼。

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、該画像入力面か
   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検出エリア
   画像と進入直前の航空機の存在しない検出エリア画像と
   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
   ことを条件に差分画像中から垂直尾翼位置を判定する尾
   翼判定部と、該尾翼判定部の判定結果を用いて検出エリ
   ア画像中の航空機の垂直尾翼部分の画像データを読み取
   る尾翼部読取部と、該読み取った垂直尾翼部分の画像デ
   ータの輝度レベルを統計処理して２値化のための閾値を
   決定する輝度レベル分布計測部と、該閾値を用いて垂直
   尾翼部分の画像を２値化すると共に、該尾翼部分の輝度
   レベルを多値正規化する輝度レベル正規化部と、垂直尾
   翼に描かれた各航空会社の所属マークの特徴データを予
   め記憶しておく所属パターン記憶部と、前記輝度レベル
   正規化部から出力される特徴データと前記所属パターン
   記憶部の特徴データとを比較して航空機の所属を判定す
   る所属判定部とからなることを特徴とする航空機の所属
   識別装置。