JP3201902B2 - 目標角度測定装置 - Google Patents
目標角度測定装置Info
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Description
標の方向を測定する目標角度測定装置に関するものであ
る。
構成図である。図において、1bは歪曲収差のない光学
系、2は撮像装置、3は目標検出手段、4bは角度算出
手段B、5はデータ出力手段である。
い光学系1bに入射した光は、撮像装置2の素子上に結
像され画像として出力される。ここでいう歪曲収差のな
い光学系とは、図2に示すある基準軸に対して目標のな
す角θと、図3に示す基準軸の画像位置(基準点とい
う)と目標の画像位置との画像上での距離rとが線形の
関係を持つ光学系のことである。上記撮像装置2の撮像
センサとして、2次元固体撮像素子またはイメージイン
テンシファイアと2次元固体撮像素子を組み合わせたも
のを用いる。これは、これらの撮像センサは、センサ自
身による歪曲が発生しないためである。上記撮像装置2
の出力画像信号を目標検出手段3により、例えばミサイ
ルの火炎のような画像中の高輝度目標のみを検出する処
理(例えば二値化処理)を行う。二値化処理とは、図4
のように得られた画像をある輝度レベル(しきい値とい
う)以上の輝度レベルを相対的な輝度レベルが1となる
ように、また、しきい値以下の輝度レベルを相対的な輝
度レベルが0となるように変換する処理である。このよ
うにして得られた目標に関して、角度算出手段B4bに
より基準点からの目標点の方向を算出する。この角度算
出手段B4bでは、歪曲のない画像に対して処理するも
のなので、基準点を画像上の任意の点としてこの点から
目標点までの画像上の距離によって基準点に対する目標
の水平及び垂直方向の角度を算出する。図3に、上記の
ような画像上の目標及び基準点の考え方を示す。図3に
おいて、目標点が基準点に対して画像上の(x,y)の
距離にある場合水平及び垂直方向の目標角度は次式によ
り(θx,θy)となる。
などのような特徴点として一義的に規定する。このよう
にして得られた角度データをデータ出力手段5により表
示・出力する。
えばミサイルや航空機などの脅威に対して常時警戒し、
その到来方向を測定するために使用される。
置は以上のように構成されているので、歪曲収差のある
光学系を使用すると画像上の距離を角度に変換する場
合、”数1”のような1次の換算式では、正確な目標の
角度を測定できない。これは、歪曲収差のある光学系
が、ある基準点に対して目標のなす角と画像上の距離と
が非線形であり、それは多くの場合回転対称であるため
である。一般に光学系は視野角が広くなると歪曲収差が
大きくなるので従来の方式によると広視野角の光学系は
使用できない。したがって、従来の狭視野角の光学系で
広範囲を監視するためには、撮像装置自体を回転させる
などその範囲内で装置の視野を機械的に動かして広視野
を確保する方法があるが、常時同じ視野を監視できない
ため、瞬発的な現象には対応できないという問題点があ
った。
用いて、正確な角度を測定するためには、角度算出手段
B4bにおいて、二次元撮像素子の1画素毎に角度を対
応させたデータを持つ方法もあるが、全ての画素に対応
する莫大なデータが必要であり、そのデータを測定する
ために莫大な時間と、莫大な処理装置の記憶容量が必要
となるという問題点があった。
ためになされたもので、歪曲収差のある光学系を用い広
範囲を常時監視して正確な目標の角度を測定できる装置
を得ることを目的とする。また、そのためのデータ取得
も容易であり、処理装置のデータ記憶容量も少なくて済
む装置を得ることを目的とする。
度測定装置は、回転対称の歪曲収差のある光学系を使用
して目標の角度を測定するために光学系の歪曲中心に相
当する画像上の点を基準点として、この点から目標点ま
での画像上の距離(図3におけるr)及び基準点と目標
を結ぶ直線の水平面とのなす角度(図3におけるφ)を
画像から得ることにより目標の角度を測定するものであ
る。
の歪曲中心を基準軸とし、基準軸に対する目標の位置に
より目標の角度を求める方法で、従来の目標角度測定装
置と同様の構成で、歪曲収差のある広視野角の光学系を
使用した目標角度の測定ができる利点を得るものであ
る。
ある。図において、2,3,5は従来の装置と同一のも
のである。1aは回転対称の歪曲収差のある光学系、4
aは歪曲収差の補正処理を含めた角度算出手段Aであ
る。
系の歪曲中心を画像上の基準点として、そこから目標ま
での画像上の距離r及び基準点と目標点を結ぶ直線が水
平面となす角度φを画像から得ることにより目標の方向
を算出する。
て述べる。図5は、歪曲中心を算出するためのデータ取
得時の構成図である。図5において1a,2,3は、図
1の構成図と同一である。6は距離算出手段であり、任
意の点から目標までの水平及び垂直方向の画像上の距離
を出力・表示するものである。7は疑似目標であり、取
得画像に目標を含めるための光源である。8は撮像装置
2を取り付け角度を自由に設定できる回転傾斜台であ
る。
において画面の中心付近に原点を仮定し、その点に疑似
目標がくるように設定する。水平及び垂直方向に一定の
角度ステップで目標が動くように回転傾斜台8の角度を
調整して、画像上の目標位置(x’,y’)を測定する
と図6の点線に示すような歪曲特性が得られる。水平あ
るいは垂直方向の角度を一定としたときの(x’,
y’)の値を最小二乗法などで近似し水平方向の角度を
一定とした場合
値を求めると図6の×で示すようになる。”数2”及
び”数3”より算出した極値をそれぞれ図6の一点鎖線
のように一次式に近似してその交点を歪曲の中心とす
る。
る。図5の構成で、上記により算出した歪曲中心に光源
の像が画像上に設定されるように光源1a及び撮像装置
2を設定する。歪曲中心を基準として一定の角度ステッ
プで上下左右に回転傾斜台8を動かして画像上の目標の
位置を測定する。歪曲中心からの角度の変化量が、上下
左右方向に同じ場合の歪曲中心からの画像上の距離を比
較しこの4方向の測定結果が一致していることを確認す
る。もし、一致しない場合は、歪曲中心を1〜2画素相
当分ずらして再び上記の測定を行い最も一致する点を探
す。そして、このようにして求めた歪曲中心からの画像
上の距離と角度の関係を最小二乗法などで近似して下式
を得る。
用して目標の方向を算出するために、目標角度を水平
(θaz)と垂直(θel)に分離する。そのために
は、画像上における歪曲中心と目標点の水平軸とのなす
角度φにより下式のように算出する。
対称の歪曲収差を持つ広視野角の光学系を用いて撮像さ
れた画像から目標を抽出し、歪曲中心と目標との画像上
の位置から目標の到来方向を算出する方法により、広範
囲を常時監視して正確な目標の角度を測定することがで
きる。
曲収差のある光学系を使った場合に二次元撮像素子の1
画素毎に角度を対応させたデータを持たせる方法と比較
すると、測定に要する時間も処理に要するデータも少な
くなるため、角度算出手段における処理の負荷が少なく
なる。
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 回転対称の歪曲をもつ光学系と、上記光
学系からの出力光が入射する二次元撮像センサを使用し
た撮像装置と、上記撮像装置により得られた画像信号か
ら目標のみを検出する目標検出手段と、上記光学系の歪
曲中心と目標との、画像上における距離および画像上の
水平軸となす角度(φ)を検出し、予め算出された画像
上における歪曲中心から目標点までの距離に対応付けら
れた目標角度の関係と当該検出された距離とに基づいて
目標角度(θ)を求め、当該求められた目標角度(θ)
と当該検出されたなす角度(φ)から目標方向を算出す
る角度算出手段と、上記角度算出手段で算出された目標
方向の角度データを出力するデータ出力手段とを具備し
たことを特徴とする目標角度測定装置。 - 【請求項2】 上記角度算出手段は、光学系の回転対称
の歪曲の中心点を算出し、この歪曲中心を基準点とし
て、目標の実角度と画像上における目標位置との関係を
測定し、この関係の測定結果を最小二乗法などで近似し
た近似式を用いて、上記歪曲中心から目標までの画像上
の距離と画像の水平ラインに対して歪曲中心と目標を結
ぶ直線がなす画像上の角度から目標の水平及び垂直方向
の角度を算出することを特徴とする請求項1記載の目標
角度測定装置。 - 【請求項3】 画像上の任意の基準点方向に疑似目標を
配置し、撮像装置における水平方向または垂直方向の一
方の方向を固定しかつ他方の方向を一定の角度ステップ
で移動させ、水平方向一定の場合および垂直方向一定の
場合の、それぞれの画像上の疑似目標位置を測定し、測
定された疑似目標位置を最小二乗法などで近似した近似
式を求め、得られた近似式の極値を水平方向一定の場合
と垂直方向一定の場合のそれぞれについて一次式に近似
し、その両近似式の交点を光学系の回転対称の歪曲の中
心点として算出し、算出された歪曲中心点から一定の角
度ステップで撮像装置を移動させ、この移動角度に基づ
いて歪曲中心点からの画像上での目標の距離と当該距離
における歪曲中心点方向からの目標のなす角度との関係
を求めることを特徴とする請求項1記載の目標角度測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04117494A JP3201902B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 目標角度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04117494A JP3201902B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 目標角度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248370A JPH07248370A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3201902B2 true JP3201902B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=12601072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04117494A Expired - Lifetime JP3201902B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 目標角度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3201902B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6322356B2 (ja) * | 2012-04-06 | 2018-05-09 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | 消失点位置算出方法、及び測距方法 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP04117494A patent/JP3201902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07248370A (ja) | 1995-09-26 |
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