JPH02285875A - 画像追尾システムの目標捕捉位置設定装置 - 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】 （概要） 撮像センサが取得した画像から目標を抽出し、この目標
を捕捉し続けるべく撮像センサのジンバルを駆動する１
ｉｉｉ追尾システムに関し、観測視野領域の無駄をなく
すことにより、光学系の規模を小さくでき、又、分解能
を向上できることを目的とし、 撮像センサの視軸と目標が置かれた面とがなす角度を検
出する視軸角度検出手段と、視野上端と目標との距離と
、視野下端と目標との距離とが等しくなるように、予め
設定されている算出式に基づいて、撮像センタの追尾ウ
ィンドウ中心を目標視野中心からずらすためのオフセッ
ト角を演算する演算手段とを設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ｌｌＦ＆センサが取得した画像から目標を抽
出し、この目標を捕捉し続けるべく撮像センサのジンバ
ルを駆動する画像追尾システムに関する。

このような画像追尾システムは、撮像センサを例えば航
空機等に搭載して地上の目標を追尾し、この目標位置を
地上局等に通知する等する。このようなシステムにおい
ては、追尾目標周辺のなるべく広い範囲を観測できるこ
とが要求されるが、航空機から地上を斜めに見る場合、
目標を視軸方位（視野中心）に一致させると目標より手
前の観測領域が狭くなる。このため、目標より遠方の観
測領域は必要以上に広くなって無駄となり、そこで、こ
のような無駄をなくす必要がある。

〔従来の技術〕

一般の画像追尾システムにおいては、撮像センりにて目
標を追尾するに際し、画像上の目標の視野中心からの偏
差を検出してこれを零とするように（即ち、追尾ウィン
ドウ中心（目標捕捉位置）は視野中心に固定されるよう
に）ジンバルを駆動制御する。第３図に示す如く、航空
機１に撮像センサ２を搭載して地表を観測する場合、従
来のシステムは一点鎖線ＩｌＩで示す如く、撮像セン＋
１２の視野中心（視軸方位）は目標物３と一致するよう
に制御され０１は目標方位角（俯角）視野上端は破線ｍ
１．視野下端は破線ｎ１となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図に示す如く、航空機１から地表を斜めにｖＵ測し
ている場合、従来システムは撮像セン＋ｊ２の視軸と目
標物が垂直でないと視野の一方の端までの距離が他方ま
での距離と異なり、観測領域の広さが視野中心に対して
点対称でなくなる。従って、追尾点（目標物）を中心と
した等距離の範囲（円形）を観測したくても、１８！測
領域が狭くなる手ＩｙＪ１１′４ｒ基準に視野を設定せ
ざるを得ず、反対の遠方の視野は必要以上に広くなって
無駄となる。

即ち、光学系の規模を必要以上に大きく構成しなければ
ならず、又、分解能も余り高くとれない問題点があった
。

本発明は、観測視野領域の無駄をなくすことにより、光
学系の規模を小さくでき、又、分解能を向上できる目標
捕捉設定装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図を示す。同図中、２１は目標抽
出処理手段で、 撮像センタ２０が取得した画像から目標２３を抽出して
視野中心（ｌ１）からの偏角を得、目標２３を捕捉し続
けるべく偏角に応じて撮像センサ２０のジンバル２２を
駆動する。２４は視軸角度検出手段で、ｌｌｌＣｌセン
サ２０の視軸と撮像センサ２０が見る目標２３が置かれ
た面とがなす角度（θ）を検出する。２５は演算手段で
、上記面上において撮像セン＋Ｊ２０の視野上端（ｍ２
）と目標２３との距離（ａ）と、視野下端（ｎ２）と目
標２３との距離（ｂ）とが等しくなるように、予め設定
されている算出式に基づいて、角度（θ）、高度（ｈ）
、視野角（φ）から、Ｒｆ＆センサ２０の追尾ウィンド
ウ中心（乏２）を前記目標視野中心（Ｉｌ＋）からずら
すためのオフセット角（ｘ）を演算する。

〔作用〕

本発明では、観測領域（面）上での追尾目標位置から視
野上端ｍｚの位置までの距１１１ａと、追尾目標位置か
ら視野下端ｎ２の位置までの距ｗＪｂとが等しくなる様
に、目標捕捉位置（追尾ウィンドウ中心）Ｉ１２の視野
中心１１＋からのオフセット角Ｘを計韓する。このオフ
セット角Ｘを、目標抽出処理手段２１により得られる視
野中心之ｌからの偏角から差し引き、残りの偏差をＯと
する様にジンバル２２を駆動することにより、目標２３
を視野中心２１から必要なだけオフセットさせた位置に
捕捉することができ、目標２３を中心として地表におい
て各方向に均等な範囲を観測することが可能になる。

従って、従来例のように遠方の領域のみ必要以上に広い
視野をみなくてもよく、従来例と同じ範囲をＨＭするの
であれば光学系視野角を狭くできるので、従来例よりも
光学系を小規模にでき、又、狭い範囲を従来例と同じ数
の検知素子で視るのであれば分解能を高くすることがで
きる。

〔実施例〕

第２図は本発明の・一実施例のブロック図を示す。

同図において、撮像センｇ２は航空機に搭載されており
、例えば多素子赤外線検知器等でシーンを撮像して得ら
れる目標方位情報とジンバルからの視軸方位情報とから
、視野中心（視軸方位）がらの偏差情報（ＬＯ８：　Ｌ
ｉｎｅ　ｏｆ　　５ｉｏｈｔ）を画像データで出力する
。４は目標抽出処理器で、撮像センサ２の出力偏差情報
を視野中心からの偏角として電気信号で抽出する。５は
目標捕捉位演口器で、演算用？イクロプロッサ６．ＡＤ
変換器７．８ｇｇにて構成されており、目標捕捉位置く
追尾ウィンドウ中心ｆｌｚ）の視野中心２１からのオフ
セット角Ｘを専用する。９は加輝器で、目標抽出処理器
４の出力（視野中心からの偏角情報）から目標捕捉り位
演算器５の出力（オフセット角Ｘ情報）を減じ、目標を
捕捉しておきたい方位からの偏差データを得る。目標捕
捉位演韓器５及び加篩器９は本発明の要部をなす。

１０は追尾指令演算器で、目標捕捉位置く追尾ウィンド
ウ中心）から偏差を基にして例えばαβγ法によりジン
バル（８！軸変向機構）１１を駆動するための電気信号
を生成する。ジンバル１１は入力信号に応じて撮像セン
サ２の視軸の向きを変える。１２は角度センサで、ポテ
ンショメータやレゾルバ等にて構成されており、機体に
対する撮像センサ２の視軸の向き（視軸角度θ）を検出
して目標捕捉方位演算器５へ供給する。

次に、本発明の動作について第３図と併せて説明する。

第２図において、撮像センサ２から出力される視野中心
（視軸方位）からの偏差情報（ｔ−ＯＳ　）は目標抽出
処理器４に供給され、視野中心からの偏角を電気信号で
出力される。従来のものは、この視野中心からの偏角を
そのまま追尾指令演算器１０を介してジンバル１１に供
給し、目標の視野中心からの偏差が零となるように（追
尾ウィンドウ中心（目標捕捉位置）が視野中心となるよ
うに、即ち、第３図において、撮像センサ２の視野中心
（視軸中心）は目標物３と一致するように）ＩＩＩＩＩ
Ｉされる。

これに対して本発明では、以下に説司する方法に基づい
て視野中心からの偏角からオフセット角Ｘを減じること
により追尾ウィンドウ中心をオフセット角Ｘだけずらし
、第３１図において、目標物３を中心に地表において等
距離の領域に視野が収まるようにする。

第２図における角度センサ１２にて機体に対する撮像セ
ンサ２の視軸の向き（視軸角度θ）が検出され、目標捕
捉方位演算器５のマイクロプロセッサ６に供給される。

一方、撮像センサ°２には予め視野データ（視野角）φ
が、視野切換方式のものでは必要とする視野の広／狭に
応じて設定されており、又、ズーム方式のものでは視野
角検出電圧として設定されている。視野角情報φは目標
捕捉方位演算器５のＡＤ変換器７でデジタル信号に変換
され（視野角情報φがデジタル信号で得られるものでは
ＡＤ変換器７は不要）、マイクロブ０セツザ６に供給さ
れる。又、機体の高度情報りもマイク０プロセツサ６に
供給される。

マイクロプロセッサ６には以）に示す枠出式（１）が設
定されており、高度情報り、角度センサ１２からの視軸
角度情報θ、ＩＩ像センサ２からの視野角情報φからオ
フセット角Ｘが算出される。目標物３（追尾点）かう本
発明の視野上端ｍ２までのｆｆｌｌｌ１ｌｉをａ、目標
物３から本発明の視野下端ｎ２までの距離をｂとすると
、 ａ＝・ｂ のとき、目標物３を中心に地表において等距離の領域に
視野が収まる。即ち、本発明による俯角をθ２とすると
、ａ＝ｂは ｈ（ｊａｎ（−〇２＋〕す）− π“ π ｔａｎ（−０２＋Ｘｏ）） π 一＝ｔ１（ｔａｎ（−θ２　”ＸＯ）　−む８口（−θ
　２−−φ−）） π となり、求めるオフセット角Ｘｏは ＸＯ−θ２−　π となる。

そこで、マイクロプロセッサ６には、 π ｊａｎ（−−θ）×）） ・・ｈ（ｊａｎ（ヱＬ−・θ＋ｘ）− なる算出式が設定されており、マイクロプロセッサ６か
らは角度センサ１２からの視軸角度情報θに応じたオフ
セット角Ｘ Ｘ＝θ−π／２ →−ｔａｎ（−・θ２−Δし））ｌ π が出力され、加算器９の出力に応じてジンバル１１が駆
動される。ジンバル１１が駆動されることによって角度
センサ１２からの視軸角度情報θ。

が変り、目標抽出処理器４から出力される視野中心から
の偏角から、オフセット角Ｘを減じた井りの偏差が零と
なるように、即ち、従来例における俯角（目標方位角θ
電）とオフセット角Ｘｏとの和が俯角θ２となるまでジ
ンバル１１８−１動される。

これにより、追尾ウィンドウ中心（第３図の２２）は視
野中心１１＋　　（目標物３追尾点）からオフセット角
Ｘｏだけずらされたことになり、従って、目標物３を中
心に地表において等距離の領域に視野を収めることがで
きる。このように地表において目標物３を中心に等距離
の領域を視野にできるということは、従来例のように遠
方の領域のみ必要以上に広い視野をみなくてもよ（、こ
のため、従来例と同じ範囲を観測するのであれば光学系
視野角を狭くできるので、従来例よりも光学系を小着模
にでき、又、狭い範囲を従来例と同じ数の検知素子で視
るのであれば分解能を高くすることができる。

なお、このままでも十分に上述の効果を得ることができ
るが、より一層刊能を良（するのであれば、予め地図等
から得られる地表傾斜角等の地形情報、及び、機体から
得られるピッチ角（垂直方向の傾き角）、ヨー角（水平
方向の傾き角）、ロール角（横揺れ角）Ｗの機体姿勢情
報をマイクロプロセッサ６に入れ、これらの情報に前述
の視軸角度θ、高高度、視野データφを併せて演粋を行
なうことによってオフセット角を算出する。

（発明の効果〕 以上説明した如く、本発明によれば、追尾ウィンドウ中
心を視野中心からオフセット角だけずらすようにしてい
るので、目標を中心として地表において各方向に均等な
範囲を観測することができ、必ｅＲ小限の視野を確保す
ればよい。このため、従来例と同じ範囲を観測するので
あれば光学系視野角を狭くできるので、従来例よりも光
学系を小規模にでき、低コストに構成でき、又、狭い範
囲を従来例と同じ数の検知素子で視るのであれば分解能
を高くすることができる。

２５は演ｐ手段 を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例のブ［１ツク図、第３図は本
発明と従来例との１２ｍとの観測領域の違いを説明する
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像センサ（２０）が取得した画像から目標（２３）を
   抽出して視野中心（ｌ＿１）からの偏角を得る目標抽出
   処理手段（２１）を設けられ、上記目標（２３）を捕捉
   し続けるべき上記偏角に応じて上記撮像センサ（２０）
   のジンバル（視軸変向機構）（２２）を駆動する画像追
   尾システムにおいて、 上記撮像センサ（２０）の視軸と上記撮像センサ（２０
   ）が見る上記目標（２３）が置かれた面とがなす角度（
   θ）を検出する視軸角度検出手段（２４）と、 上記面上において上記撮像センサ（２０）の視野上端（
   ｍ＿２）と上記目標（２３）との距離（ａ）と、視野下
   端（ｎ＿２）と上記目標（２３）との距離（ｂ）とが等
   しくなるように、予め設定されている算出式に基づいて
   、上記角度（θ）、上記撮像センサ（２０）の高度（ｈ
   ）、上記撮像センサ（２０）の視野角（φ）から、上記
   撮像センサ（２０）の追尾ウィンドウ中心（ｌ＿２）を
   前記目標視野中心（ｌ＿１）からずらすためのオフセッ
   ト角（ｘ）を演算する演算手段（２５）とを設けてなる
   ことを特徴とする画像追尾システムの目標捕捉位置設定
   装置。