WO2005121839A1 - 検出対象位置特定装置及び検出対象位置特定方法 - Google Patents

検出対象位置特定装置及び検出対象位置特定方法 Download PDF

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WO2005121839A1
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marker
image
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Inventor
Jun Fujiwara
Motoyuki Sato
Original Assignee
Tokyo Gas Co., Ltd.
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/12—Means for clearing land minefields; Systems specially adapted for detection of landmines

Definitions

  • the present invention relates to a detection target position specifying device and method, and more particularly to a sensor detection target position specifying device and method excellent in portability.
  • Patent document 1 JP-A-11-251446
  • the present invention provides a technique relating to an apparatus and a method for specifying the position of a detection target with a simple configuration without requiring a fixed installation object.
  • the gist of the detection target position specifying device according to the present invention is as follows. Ie
  • a device for exploring a target area to identify the position of a detection target which is a sensor for measuring predetermined physical property values of the detection target, supporting means for holding the sensor, and provided in the target area.
  • Imaging means fixed to the supporting means so as to be able to image the marker, the sensor and the marker, and the position of the sensor based on the relative positional relationship between the marker and the sensor in the image taken by the imaging means. It is characterized in that it comprises means for specifying, and means for specifying the position of the detection target based on the sensor position and the physical property value.
  • the imaging means is fixed to the supporting means so as to be able to image the sensor and the marker, the positions of the sensor and the marker can always be displayed in the image.
  • Image analysis makes it possible to determine the relative positional relationship between the marker and the sensor. Further, by measuring the physical property value of the detection target, it is possible to obtain the correspondence between the sensor position and the physical property value of the detection target.
  • the "detection target” is a concept including not only tangible objects such as land mines and gas pipes but also intangible objects such as gas such as gas, leakage current from a circuit board, and leakage electromagnetic field.
  • the “physical property value” is a concept including, for example, current, magnetism, magnetic field, electromagnetic field, temperature, sound pressure, light, smell, gas concentration, and the like.
  • the “sensor” is a concept including, for example, a magnetic sensor, an electric field sensor, an electromagnetic field sensor, a temperature sensor, a sound pressure sensor, an optical sensor, an odor sensor, a gas concentration sensor, and the like.
  • the “imaging means” includes, for example, an infrared camera, a CCD camera, and the like.
  • the present invention is characterized in that there is provided a means for displaying a sensor position when a physical property value of a detection target exceeds a predetermined threshold value in an image.
  • the position of the sensor can be displayed on the image even when the physical property value of the detection target is equal to or less than a predetermined threshold value, and when the physical property value exceeds the threshold value. It is characterized in that a means for displaying differently when the value is equal to or less than the threshold value is provided. By employing such a display means, all the search points in the target area can be displayed on the image, so that the search can be performed without leakage!
  • the present invention is characterized in that the marker is a feature existing in the target area.
  • a road sign such as a white line drawn on the ground surface, a rock, or the like can be used as a marker without preparing a special marker.
  • the present invention is characterized in that the imaging means is a CCD camera.
  • the present invention is characterized in that the sensor is a metal detection sensor and the detection target is a buried mine.
  • the present invention can be easily applied to a metal detector in which know-how for buried mine exploration is accumulated, thereby greatly improving the work efficiency of mine exploration.
  • the present invention is characterized in that the sensor is an electromagnetic field sensor, and the detection target is a gas pipe buried underground.
  • the senor In conventional underground radars, the sensor is moved one-dimensionally, and the position information of the sensor cannot be obtained in a one-dimensional manner. For this reason, it was difficult to distinguish between long objects such as gas pipes and pebbles.
  • horizontal position information of a sensor can be easily and two-dimensionally acquired. For this reason, it is possible to display the underground three-dimensionally, and there is an effect that a long object such as a gas pipe can be easily distinguished from a pebble.
  • the detection target position specifying method includes a step of imaging a marker and a sensor so as to be included in an image, and a step of searching a target area to obtain a predetermined property value of the detection target. Measuring, determining the sensor position based on the relative positional relationship between the marker and the sensor in the image captured by the imaging means, and based on the relationship between the specified sensor position and the physical property value! Identifying the position of the detection target by performing the above-mentioned steps.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antipersonnel landmine burying position specifying device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a flow of the embedded position analysis.
  • anti-personnel mine embedding position specifying device 1 includes a metal detection coil (sensor unit) 4 attached to a front end of support arm 2, and a handle of support arm 2. 7) A CCD camera 3 attached near the camera, and a personal computer (PC) 8 (corresponding to image analysis means), which is an image analysis means that takes in signals sent from the sensor unit 4 and the CCD camera 3 via a signal line 9. , With markers 5 and 6 placed on the ground (GL). The CCD camera 3 is adjusted so that the sensor unit 4 and the markers 5 and 6 can be simultaneously contained in the field of view (V), and is fixed to the support arm 2.
  • PC personal computer
  • the personal computer 8 reads out the detected value data and image data from the sensor unit 4 and the CCD camera 3 and a memory unit for storing the image data, and reads out the image data, and recognizes the marker in the image based on the shape parameter of the marker.
  • An image analysis unit for performing the calculation, a calculation unit for calculating the relative position between the marker and the sensor, a display unit for displaying the sensor position, and the like are provided.
  • step S101 the field of view of the CCD camera 3 is adjusted so that the screen includes an area that appropriately divides the entire area to be detected (step S101), and then the marker is set at a position that fits within the screen ( Step S102). Then take the captured image The content is loaded into the computer 8 (step S103).
  • step S104 the image data is stored in a predetermined image storage address
  • step S105 marker recognition in the image is performed based on the shape parameters of the marker stored in advance
  • step S106 position coordinate data in the image is obtained, and stored at a predetermined storage address
  • step S107 the detection value of the sensor unit 4 is taken into the personal computer 8 (step S107) and stored in a predetermined storage address (step S108). Next, it is determined whether or not this value exceeds a predetermined threshold (step S109). When the threshold value is not exceeded (NO in step S109), the sensor unit 4 is moved (step S117), and the detection value is acquired again at that position * 1).
  • step S109 If the threshold value is exceeded (YES in step S109), the sensor unit 4 in the image is recognized (step S110).
  • the recognition method is the same as the marker recognition step described above. Further, the relative position coordinates of the sensor with respect to the marker position coordinates obtained in the above steps are calculated (step S111), and the position coordinate data is stored in a predetermined storage address (step S112). Next, a marker indicating the sensor position is displayed at a position corresponding to the relative coordinates of the sensor with respect to the marker in the image (step S113).
  • step S114 it is determined whether or not the exploration of the section area has been completed. If not finished, move the sensor position within the defined area (step S117), and capture the image again (*: 0.
  • step S115 it is next determined whether or not the exploration has been completed in all areas to be detected. If it is not completed, move to the next section area and take in a new image (step S116). When the exploration of all areas is completed, end the work.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a display screen for displaying the sensor position in the above-described steps.
  • each point indicated by the square mark 21 indicates a position where the sensor detection value exceeds a predetermined threshold.
  • the mine burial location can be recognized as a relative position to the marker 5 or 6.
  • the senor Although the position where the detected value exceeds the predetermined threshold is displayed on the image, in the present embodiment, all the sensor detected positions are displayed.
  • FIG. 4 shows such an embodiment. In the same figure, a portion indicated by a square 21 is a position exceeding the threshold, and a portion indicated by a back 31 is below the threshold. It shows the position.
  • the shape of the mark is changed and displayed according to the sensor detection value, it is possible to easily determine whether or not a force has been detected in the partitioned area without leaking.
  • the form of taking in one image for one section area is not limited to this.
  • the marker is not limited to the force placed by the measurer, but may be a feature such as a rock or a white line placed on the ground surface. Furthermore, by specifying the position of the marker using GPS, it is possible to specify the absolute position on the map.
  • the present invention can be widely applied as a method and an apparatus for acquiring a sensor position regardless of a detection target.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antipersonnel landmine burying position specifying device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a flow of a mine burial position analysis.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a display screen showing a sensor position exceeding a predetermined threshold.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a display screen showing a sensor detection position according to another embodiment of the present invention.

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

【課題】固定設置物を必要とすることなく、簡易な構成により対象物の位置を特定する装置及び方法に関する技術を提供する。 【解決手段】対人地雷埋設位置特定装置１は、支持アーム２の先端部に取り付けられた金属探知コイル（センサ部）４と、支持アーム２の把手部７近傍に取り付けられたＣＣＤカメラ３と、センサ部４及びＣＣＤカメラ３からの情報を、信号線９を介して取り込む画像解析手段であるパーソナル・コンピューター（パソコン）８と、地面（ＧＬ）に置かれたマーカー５、６を備えている。ＣＣＤカメラ３の視野は、センサ部４とマーカー５、６を同時に視野（Ｖ）に収めることができるように支持アーム２に固定されている。  

Description

明 細 書
検出対象位置特定装置及び検出対象位置特定方法
技術分野
[0001] 本発明は検出対象位置特定装置及び方法に関し、特に可搬性に優れたセンサ検 出対象位置特定装置及び方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、地中に埋設されている検出対象 (例えば地雷等)を探知するに際しては、セ ンサ (金属探知機等）により地表面を探査し、埋設箇所を音の変化を聞き分けること により探知する方法が一般的である。しかし、音による検知では埋設位置情報を正確 に記録することは困難であり、また作業効率も悪いという問題がある。この問題を解消 するため、三脚等で固定した CCDカメラにより金属探知機を撮影し、測定位置を記 録することにより対象物の位置を特定する方法や、センサに超音波発信機等を付設 して三脚等で固定した受信機で信号を受信することにより位置を推定する方法が提 案されている。しかし、これらの方法によれば、センサに加えて三脚等の固定設置物 が必要であるため可搬性に欠けるため、現場での可搬性、操作性が重要な地雷探 知には不向きであるという問題がある。また、測定者力 Sカメラや受信機の影になって 正確な位置特定ができな 、箇所が生じると!、う問題もある。
[0003] 上記の他に、埋設地雷と地表面の温度差を赤外線カメラで捕らえ、予め敷設したレ 一ザ一マーカー等の位置決め部材を利用して散布地雷を探知する方法も提案され ている（例えば、特許文献 1参照)。しかし、この方法についても、固定設置物を必要 とすると 、う問題は解消されて ヽな 、。
特許文献 1：特開平 11― 251446号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明は、このような課題を踏まえ、固定設置物を必要とすることなく簡易な構成に より、検出対象物の位置を特定する装置及び方法に関する技術を提供するものであ る。 課題を解決するための手段
[0005] 本発明に係る検出対象位置特定装置は以下の内容をその要旨とする。すなわち
(1)対象エリアを探査して検出対象の位置を特定する装置であって、検出対象の所 定の物性値を測定するセンサと、センサを保持するための支持手段と、対象エリア内 に設けられたマーカーと、センサ及びマーカーとを撮像可能とするように支持手段に 固定される撮像手段と、撮像手段により撮影された画像中の、マーカーとセンサとの 相対位置関係に基きセンサの位置を特定する手段と、センサ位置と物性値に基き、 検出対象の位置を特定する手段と、を備えて成ることを特徴とする。
[0006] 本発明によれば、撮像手段がセンサ及びマーカーとを撮像可能とするように支持手 段に固定されているため、センサ及びマーカー位置を常に画像内に表示することが でき、また、画像解析によりマーカーとセンサとの相対位置関係を求めることが可能と なる。また、検出対象の物性値を測定することにより、センサ位置と検出対象の物性 値の対応を求めることができる。
[0007] 本発明において、「検出対象」とは、地雷やガス管などの有形物に限らず、ガスなど の気体、回路基板からの漏れ電流、漏れ電磁界等の無形物を含む概念である。 また、「物性値」とは、例えば、電流、磁気、磁界、電磁界、温度、音圧、光、におい 、ガス濃度等を含む概念である。
また、「センサ」とは、例えば、磁気センサ、電界センサ、電磁界センサ、温度センサ 、音圧センサ、光センサ、においセンサ、ガス濃度センサ等を含む概念である。 また、「撮像手段」とは、例えば、赤外線カメラ、 CCDカメラ等を含む。
[0008] (2)また、本発明は、検出対象の物性値が所定の閾値を超えたときのセンサ位置を 、画像に表示可能とする手段を備えたことを特徴とする。
このようにすることにより、検知対象が存在する可能性が高い位置を画像に表示す ることがでさる。
[0009] (3)また、本発明は、（2)において、さらに、検出対象の物性値が所定の閾値以下 のときもセンサの位置を画像に表示可能とし、かつ、閾値を超えたときと閾値以下の ときでは、異なる表示とする手段を備えたことを特徴とする。 このような表示手段を採用することにより、対象エリア中の全ての探査ポイントを画 像に表示できるので、漏れのな!、探査が可能となる。
[0010] (4)また、本発明は、マーカーが、対象エリア内に存在する特徴物であることを特徴 とする。
本発明によれば、特別のマーカーを準備することなぐ例えば地表面に描かれた白 線などの道路標識や岩石などをマーカーとして用いることができる。
[0011] (5)また、本発明は、撮像手段が CCDカメラであることを特徴とする。
撮像手段として小型化が容易な CCDカメラを用いることにより、支持手段に固定可 能であり、また、可搬性に優れるという特長を有する。
[0012] (6)また、本発明は、センサが金属探知センサであり、検出対象が埋設地雷である ことを特徴とする。
本発明は、埋設地雷探査用としてのノウハウが蓄積されている金属探知機に容易 に応用可能であり、これにより地雷探査の作業効率の大幅な改善が可能となる。
[0013] (7)また、本発明は、センサが電磁界センサであり、検出対象が地中に埋設された ガス配管であることを特徴とする。
従来の地中レーダーでは一次元的にセンサを動かし、センサの位置情報も一次元 的にし力得られないため、地下の断面画像し力得ることができな力つた。このため、ガ ス管等の長尺物と小石等の判別が困難であった。
本発明によれば、センサの水平位置情報を二次元的に簡便に取得することができ る。このため、地下を三次元的に表示することが可能となり、ガス管等の長尺物と小 石等を容易に判別することができると 、う効果がある。
[0014] (8)また、本発明に係る検出対象位置特定方法置は、マーカーとセンサとを画像内 に収めるように撮像するステップと、対象エリアを探査して検出対象の所定の物性値 を測定するステップと、撮像手段により撮影された画像中のマーカーとセンサとの相 対位置関係に基づいてセンサ位置を特定するステップと、特定したセンサ位置と、物 性値の関係に基づ!、て検出対象の位置を特定するステップと、を含むことを特徴と する。
発明の効果 [0015] 上述の各発明によれば、センサ出力を視覚情報として表示することができるため、 検出対象の位置をイメージィ匕できるという効果がある。さらに、得られた画像に対して 合成開口やマイグレーション等の信号処理を行うことにより、より高精度の画像を作成 することができると!/、う効果がある。
小型軽量ィ匕が容易であるため、水平、垂直の位置を問わず利用可能であり、また、 屋外での作業が極めて容易という効果がある。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明に係るセンサ検出対象位置特定装置の実施形態について、図 1乃至 4を参照してさらに詳細に説明する。重複を避けるため、各図において同一構成には 同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のもので あって、以下の実施形態に限定されな 、ことは 、うまでもな!/、。
[0017] 図 1は、本発明の一実施形態である対人地雷埋設位置特定装置の構成を示す図 である。また、図 2は、埋設位置解析のフローを示す図である。
[0018] 図 1を参照して、本発明に係る対人地雷埋設位置特定装置 1は、支持アーム 2の先 端部に取り付けられた金属探知コイル (センサ部) 4と、支持アーム 2の把手部 7近傍 に取り付けられた CCDカメラ 3と、センサ部 4及び CCDカメラ 3から送られる信号を信 号線 9を介して取り込む画像解析手段であるパーソナル 'コンピューター (パソコン） 8 (画像解析手段に該当）と、地面 (GL)に置かれたマーカー 5、 6を備えている。なお、 CCDカメラ 3は、センサ部 4とマーカー 5、 6を同時に視野 (V)に収めることができるよ うに調整され、支持アーム 2に固定されている。
[0019] パソコン 8は、センサ部 4及び CCDカメラ 3から取り込んだ検出値データ、画像デー タを格納するメモリー部、画像データを読み出して、マーカーの形状パラメータに基 づいて画像中のマーカー認識を行う画像解析部、マーカーとセンサの相対位置を演 算する演算部、センサ位置を表示する表示部等を備えて 、る。
[0020] 次に図 2をも参照して、対人地雷埋設位置特定装置 1における地雷埋設位置特定 のフローについて説明する。最初に、検出対象の全エリアを適当に区画した区画エリ ァが画面に含まれるように CCDカメラ 3の視野を調整し (ステップ S101)、次にマー カーを画面内に収まる位置に設置する (ステップ S102)。次いで撮影した画像をパソ コン 8に取り込む（ステップ S103)。
[0021] パソコン 8では以下の処理が行われる。まず、画像データを所定の画像記憶アドレ スに格納する（ステップ S104)。次に、予め格納されているマーカーの形状パラメ一 タに基づき画像中のマーカー認識を行い (ステップ S105)、画像中の位置座標デー タを求め、所定の記憶アドレスに格納する (ステップ S106)。
[0022] 次に、センサ部 4の検出値をパソコン 8に取り込み (ステップ S107)、所定の記憶ァ ドレスに格納する（ステップ S108)。次に、この値が予め定められた閾値を超えている か否かを判定する（ステップ S 109)。閾値を超えていないときは（ステップ S 109にお いて NO)、センサ部 4を移動して (ステップ S117)、その位置で改めて検出値の取り 込みを行う ※ 1)。
[0023] 閾値を超えているときは (ステップ S109において YES)、画像中のセンサ部 4の認 識を行う（ステップ S 110)。認識方法は、上述のマーカー認識ステップと同様である。 さらに、上述のステップで求めたマーカー位置座標に対するセンサの相対位置座標 を演算し (ステップ S 111)、位置座標データを所定の記憶アドレスに格納する (ステツ プ S112)。次に、画像中にマーカーに対するセンサの相対座標に該当する位置に、 センサ位置を示す標識を表示する (ステップ S 113)。
[0024] 次に、当該区画エリアの探査が終了したか否かを判定する (ステップ S114)。終了 していないときはセンサ位置を区画エリア内で移動して (ステップ S117)、再度画像 の取り込みを行う（※： 0。
[0025] 当該区画エリアの探査が終了したときは、次に検出対象の全エリアの探査が終了し た力否かを判定する（ステップ S 115)。終了して ヽな 、ときは次の区画エリアに移動 して新たに画像の取り込みを行う（ステップ S 116)。全エリアの探査が終了したときは 作業を終了する。
[0026] 図 3は、上述のステップにおいてセンサ位置を表示する表示画面の一例を示す図 である。表示画面 20において、四角印 21で示された各点は、センサ検出値が所定 の閾値を超えた位置を示している。この画像を解析することにより、地雷の埋設箇所 をマーカー 5又は 6との相対位置として認識することができる。
[0027] さらに、本発明の他の実施形態について説明する。上述の実施形態では、センサ 検出値が所定の閾値を超えた位置を画像に表示する形態としたが、本実施形態で はセンサ検出位置を全て表示する形態としたものである。図 4は、そのような実施形 態を示すものであり、同図において四角印 21で示した箇所は閾値を超えた位置であ り、また、バッ印 31で示した箇所は閾値以下である位置を示すものである。このように 、センサ検出値によりマークの形状を変えて表示しているので、区画エリア内を漏れ なく探査した力否かを容易に判定することができる。
[0028] なお、上記各実施形態では、 1区画エリアについて 1画像を取り込む形態とした力 これに限らず 1区画について複数の画像を取り込む形態、又は、複数区画について 1画像を取り込む形態等とすることもできる。
[0029] また、上記実施形態では、マーカーとして測定者が置いた力 これに限らず地表に 置かれた岩石や白線などの特徴物を用いることも可能である。さらに、 GPSを利用し てマーカーの位置を特定することにより、地図上の絶対位置を特定することも可能と なる。
産業上の利用可能性
[0030] 本発明は、センサ位置を取得する方法及び装置として、検知対象を問わず広く適 用可能である。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]本発明の一実施形態における対人地雷埋設位置特定装置の構成を示す図で ある。
[図 2]地雷埋設位置解析のフローを示す図である。
[図 3]所定の閾値を超えたセンサ位置を示す表示画面の一例を示す図である。
[図 4]本発明の他の実施形態におけるセンサ検出位置を示す表示画面の一例を示 す図である。
符号の説明
[0032] 1 · · · ·対人地雷埋設位置特定装置
2· · · ·支持アーム
3 ·—CCDカメラ
4· · · '金属探知コイル (センサ部） 、 6··· 'マーカー
···，把手
··· 'パーソナル 'コンピューター（パソコン)

Claims

請求の範囲
[1] 対象エリアを探査して検出対象の位置を特定する装置であって、
検出対象の所定の物性値を測定するセンサと、
前記センサを保持するための支持手段と、
対象エリア内に設けられたマーカーと、
前記センサ及び前記マーカーとを撮像可能とするように前記支持手段に固定される 撮像手段と、
前記撮像手段により撮影された画像中の、前記マーカーと前記センサとの相対位置 関係に基き前記センサの位置を特定する手段と、
前記センサ位置と前記物性値に基き、検出対象の位置を特定する手段と、 を備えて成ることを特徴とする検出対象位置特定装置。
[2] 検出対象の前記物性値が所定の閾値を超えたときに、前記センサの位置を画像に 表示可能とする手段を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の検出対象位置特定 装置。
[3] 請求項 2において、さらに、検出対象の前記物性値が所定の閾値以下のときも前記 センサの位置を画像に表示可能とし、かつ、閾値を超えたときと閾値以下のときでは 、異なる表示とする手段を備えたことを特徴とする検出対象位置特定装置。
[4] 前記マーカーが、対象エリア内に存在する特徴物であることを特徴とする請求項 1乃 至 3に記載の検出対象位置特定装置。
[5] 前記前記撮像手段が CCDカメラであることを特徴とする請求項 1乃至 4に記載の検 出対象位置特定装置。
[6] 前記センサが金属探知センサであり、前記検出対象が埋設地雷であることを特徴と する請求項 1乃至 5に記載の検出対象位置特定装置。
[7] 前記センサが電磁界センサであり、前記検出対象が地中に埋設されたガス配管であ ることを特徴とする請求項 1乃至 6に記載の検出対象位置特定装置。
[8] マーカーとセンサとを画像内に収めるように撮像するステップと、
対象エリアを探査して検出対象の所定の物性値を測定するステップと、
前記撮像手段により撮影された画像中の前記マーカーと前記センサとの相対位置関
Figure imgf000011_0001
、てセンサ位置を特定するステップと、
特定したセンサ位置と、前記物性値の関係に基づいて検出対象の位置を特定する ステップと、
を含むことを特徴とする検出対象位置特定方法。
PCT/JP2005/010054 2004-06-09 2005-06-01 検出対象位置特定装置及び検出対象位置特定方法 WO2005121839A1 (ja)

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