JPH01280280A - 自船位置自動補正用演算装置 - 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、船舶の現時点での位置を検出する装置に関し
、特に、概略の船舶位置を海図画像とレーダ画像とを用
いて自動的に補正する自船位置自動補正用演算装置に関
する。

［従来の技術］ 船舶が狭水路を航行する場合、座礁等の船舶の事故を未
然に防止するために、高精度に自船の位置を連続的に検
出する必要がある。この種の自船位置自動検出方法とし
ては、二つまたはそれ以上の固定発＠機からの同期され
たパルス信号の受信時刻の差を測定して位置の双曲線を
決定する方法（ロラン：　ｌｏｎｇ　ｒａｎｇｅ　ｎａ
ｖｉｇａｔｉｏｎ　）や衛星から発射される電波の受信
周波数のドツプラー効果による偏移を観測して測位を行
う方法（ＮＮＳＳ：ｎａｖｙ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　
５ａｔｅｌｌｉｔｅ　５ｙｓｔｅｎ）等の電波式船位測
定法や、ジャイロ、ログによる推定法が用いられている
が、精度が低いため狭水路の航行には不向きである。

これを解決するため、上記従来の自船位置自動検出方法
で検出された船舶の概略位置（座標）を高精度で補正す
る装置が提案されている（例えば、特開昭６２−１５７
５８４号公報参照）。

との自船位置自動補正用演算装置では、海図仮想レーダ
作成部は海図画像と概略座標Ｐを入力し、この画像上で
座ＷＡＰを中心とした走査を行い、所定の幅の海岸線の
海図仮想レーダ画像を作成する。

レーダ仮想レーダ作成部はレーダ画像と座標Ｐを入力し
、海図仮想レーダ作成部と同様に海岸線のレーダ仮想レ
ーダ画像を作成する。こうして作成された２つの仮想レ
ーダ画像のパターンマツチング処理を行って座標Ｐの補
正値を求めている。即ち、相関値算出部で２つの仮想レ
ーダ画像の２次元の相互相関値を算出し、相互相関値が
最大となる位置を補正値として出力する。この補正値に
より自船位置をビデオデイスプレィ上に表示し、自動的
に連続して補正する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の自船位置自動補正用演算装置にお
いては、相関値算出部による相互相関演算が１画素のシ
フト量でもって行われていたので、相互相関演算を施す
領域を広くすると、たとえ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）
を用いて高速化を図ったとしても、パターンマツチング
処理の時間が長゛くなるという欠点がある。従って、処
理時間を短くするなめには、相互相関演算を施す領域を
狭くするか、相互相関演算のシフト量を大きく（２画索
具上）する必要かある。しかしながら、前者の方法では
、補正可能範囲が狭くなってしまうし、後者の方法では
、補正精度を悪くしてしまう欠点がある。

従って、本発明の目的は、高速にかつ精度良く船舶の概
略位置を補正することができる自船位置自動補正用演算
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明による自船位置自動補正用演算装置は、船舶の概
略位置を中心として、識別対象を論理“１”レベルと論
理“０”レベルの２値により区分した画素が２次元に配
列された海図画像を記憶する第値の記憶手段と、前記概
略位置を中心として、レーダによる識別対象からの反射
点を論理“１”レベル、それ以外を論理“０”レベルと
した２値の画素が２次元に配列されたレーダ画像を記憶
する第２の記憶手段と、前記海図画像と前記レーダ画像
との２次元のパターンマチング処理を行うことにより、
前記概略位置の補正値を求めるマツチング手段とを有す
る自船位置自動補正用演算装置において、前記マツチン
グ手段は、少なくとも２画素のシフト量でもって、前記
海図画像と前記レーダ画像との２次元の相互相関を算出
し、第値の相互相関値を出力する第値の演算手段と、前
記第値の相互相関値の最大値を示す２次元の座標成分を
検出し、該検出された２次元の座標成分を前記概略位置
の粗い補正値として出力する第値の最大値位置検出手段
と、前記粗い補正値の近傍についてのみ、１画素のシフ
ト量でもって、前記海図画像と前記レーダ画像との２次
元の相互相関を算出し、第２の相互相関値を出力する第
２の演算手段と、前記第２の相互相関値の最大値を示す
２次元の座標成分を検出し、該検出された２次元の座標
成分を前記概略位置の詳しい補正値として出力する第２
の最大値位置検出手段とを有することを特徴とする。

［作　用］ 海図画像をＶＣ（Ｘ、Ｙ）　、レーダ画像ヲＶＲ（Ｘ、
Ｙ）とする０本発明では、以下に詳細に述べるように、
２段階の相互相関演算により、高速にかつ高精度で船舶
の概略位置の細かい補正値（ΔＸ′、ΔＹ′）を求める
。まず、第１段階では、第値の演算手段により、広い範
囲の粗い２次元の相互相関値を演算し、粗い相互相関値
の最大値を示す２次元の座標成分（粗い補正値）を求め
る。次に、第２段階では、第２の演算手段により、粗い
補正値の近傍についてのみ、細かい２次元の相互相関値
を演算し、その細かい相互相関値の最大値を示す２次元
の座標成分を細かい補正値とする。次に、更に詳細に説
明する。

第１段階では、第値の演算手段は、海図画像■ｃ　（ｘ
、ｙ）とレーダ画像ＶＲ（Ｘ、Ｙ）のシフト値（ＤＸ、
ＯＹ）ノ２次元ノ相互相関値ＣＲ（ＯＸ。

ＤＹ）　　を　、　　（−ＤＸＨＡＸ≦ＤＸ≦　ＤＸＩ
４ＡＸ、　−ＤＹＨＡＸ≦ＤＹ≦ＤＹＨＡＸ　）のシフ
ト範囲で、以下の式によって算出する。但し、シフト値
ＯＸの増分（シフト量）を少なくとも２画素のＤＤＸ、
シフト値ＤＹの増分（シフト量）を少なくとも２画素の
ＤＤＹとする。

但し、×は論理積を示す。

この相互相関演算により、ＤＤＸ、　　ＤＤＹ毎の粗い
相互相関関数が得られる。第値の最大値位置検出手段は
、この演算により得られた広い範囲の粗い２次元の相互
相関値ＣＲ（ＯＸ、　ＤＹ）が最大値を示すシフト値（
ＯＸ、　ＤＹ）を粗い補正値（ΔＸ、ΔＹ）として出力
する。この粗い補正値（ΔＸ、ΔＹ）の精度は、（＋Ｄ
ＤＸ、＋　ＤＤＹ）　テア６゜第２段階では、第２の演
算手段は、シフト値（ＯＸ、　ＤＹ）を、（ＡＸ−ＯＤ
Ｘ＋　１　≦ＤＸ≦ＡＸ＋ＤＤＸ−１、ＡＹ−ＤＤＹ＋
　１　≦ＤＹ≦ＡＹ＋　ＤＤＹ−１）のシフト範囲で、
１画素毎のシフト量でもって、海図画像Ｖｃ（Ｘ、ｙ）
とレーダ画像ＶＲ（Ｘ。

Ｙ）のシフト値（ＯＸ、　ＤＹ）の２次元の相互相関値
ＣＲ（ＤＸ、　ＤＹ）を第（１）式に従って求める。即
ち、この演算により、第１段階で得られた粗い補正値（
ΔＸ、ΔＹ）の近傍で１画素毎の細かい２次元の相互相
関関数が得られる。第２の最大値位置検出手段は、この
演算により得られた狭い範囲の細かい２次元の相互相関
値ＣＲ（ＯＸ、　ＤＹ）が最大値を示すシフト値（ＯＸ
、　ＤＹ）を細かい補正値（ΔＸ′、ΔＹ′）として出
力する。この細かい補正値（ΔＸ′、ΔＹ’）の精度は
、±１、即ち１画素分である。

［実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
や 第１図を参照すると、本発明の一実施例による自船位置
自動補正用演算装置は、ロランＣ’ＰＮＮＳＳ等の電波
式航法装置（図示せず）により検出された船舶の概略位
置Ｐを中心として、海岸線を論理“１″レベル、それ以
外を論理“０”レベルとした２値の画素が２次元に配列
された海図画像ＶＣ（Ｘ、Ｙ）を記憶する海図画像レジ
スタ１０と、概略位置Ｐを中心として、レーダ（図示せ
ず）による海岸線からの反射点を論理“１”レベル、そ
れ以外を論理“Ｏ”レベルとした２Ｍの画素が２次元に
配列されたレーダ画（ＩＶＲ（Ｘ、Ｙ）を記憶するレー
ダ画像レジスタ１１とを有する。

これら画像レジスタ１０及び１１に記憶された画像は、
マツチング回路１５に供給される。マツチング回路１５
は、海図面１象ＶＣ（Ｘ、Ｙ）とレーダ画像ＶＲ（Ｘ、
Ｙ）との２次元のパターンマツチング処理を、以下に述
べるように、高速に行い、概略位置Ｐの補正値〈ΔＸ′
、ΔＹ′）を求める。

マツチング回路１５は、第値の相互相関演算回路１６を
有する。第値の相互相関演算回路１６は、シフｔｌａ　
（ＯＸ、　ＤＹ）　ノシ７　ト範囲を（−ＤＸＨＡＸ≦
ＤＸ≦ＤＸＨＡＸ、−ＤＹＨＡＸ≦ＤＹ≦ＤＹＨＡＸ）
　、シフ　ト増分を（ＤＤＸ、　　ＤＤＹ）　　（但し
、ＤＤＸ及びＤＤＹは２以上の整数）として、海図面ｆ
ｉＶｃ（Ｘ、Ｙ）とレーダ画像ＶＲ（Ｘ、Ｙ）　のシフ
ト値（１）Ｘ、　１）Ｙ）　ノ２次元の相互相関値ＣＲ
（ＯＸ、　ＤＹ）を、上記第（１）式に従って算出する
。

第２図には、シフト増分ＤＤＸを２とした場合の広いシ
フト範囲の粗い１次元の相互相関値ＣＲ（ＤＸ）の−例
が示されている。

この第値の相互相関演算回路１６によって得られた広い
範囲の粗い２次元の相互相関値ＣＲ（ＤＸ。

ＤＹ）は、第値の最大値位置検出回路２１に供給される
。第値の最大値位置検出回路２１は、この２次元の相互
相関値ＣＲ（ＤＸ、　ＤＹ）の最大値を示すシフト値（
ＯＸ、　ＤＹ）を検出し、その検出値を粗い補正値（Δ
Ｘ、ΔＹ）として出力する。ここで、粗い補正値（ΔＸ
、ΔＹ）の精度は、（±ＤＤＸ、±ＤＤＹ）である。

広いシフト範囲の■い１次元の相互相関１ｉ！￥ＣＲ（
ＯＸ）の場合、第２図に示されるように、斜線で示され
る最大値を示すシフト値Ｏｘを粗い補正値ΔＸとする。

この粗い補正値（ΔＸ、ΔＹ）は、第２の相互相関演算
回路１７に供給される。

第２の相互相関演算回路１７は、シフト値（’ＯＸ。

ＤＹ）ノシフト範囲を（ＡＸ−ＤＤＸ＋１≦ＤＸ≦ＡＸ
＋ＤＤＸ−１，ΔＹ−［ＩＤＹ＋１≦ＯＹ≦ΔＹ＋　０
［ＩＹ−１）、シフト増分を（１，１）として、海図画
像ＶＣ（Ｘ、Ｙ）とレーダ画像ＶＲ（Ｘ、Ｙ）（７）シ
フト値（ＯＸ、　ＤＹ）の２次元の相互相関値ＣＲ（［
ｌＸ。

ＤＹ）を、上記第（１）式に従って算出する。

第３図には、狭いシフト範囲の細かい１次元の相互相関
値ＣＲ（ＯＸ）の−例が示されている。

この第２の相互相関演算回路１７によって得られた狭い
シフト範囲の細かい２次元の相互相関値ＣＲ（ＤＸ、　
ＤＹ）は、第２の最大値位置検出回路２２に供給される
。第２の最大値位置検出回路２２は、この２次元の相互
相関１ｉｉｃＲ（ＤＸ、　ＤＹ）の最大値を示すシフト
値（ＤＸ、　ＤＹ）を検出し、その検出値を細かい補正
値（ΔＸ′、ΔＹ’）として出力する。

ここで、細かい補正値（ΔＸ′、ΔＹ′）の精度は、（
±１、±１）である。

狭いシフト範囲の細かい１次元の相互相関値ＣＲ（ＯＸ
）の場合、第３図に示されるように、斜線で示される最
大値を示すシフト値ＯＸを狙い補正値ΔＸ′とする。

このように、第値の相互相関演算回路１６により、広い
範囲の粗い２次元の相互相関値ＣＲ（ＯＸ、　ＤＹ）を
演算し、第値の最大値位置検出回路２１により、この粗
い２次元の相互相関値ＣＲ（ＤＸ、　ＤＹ）の最大値を
示ず粗い補正１ｉａ（ΔＸ、ΔＹ）を求め、次に、第２
の相互相関演算回路１７により、粗い補正値（ΔＸ、Δ
Ｙ）の近傍についてのみ、細かい２次元の相互相関値Ｃ
Ｒ（ＤＸ、　ＤＹ）を演算し、第２の最大値位置検出回
路２２により、この細かい２次元の相互相関値ＣＲ（Ｄ
Ｘ、　ＤＹ）の最大値を示す細かい補正値（ΔＸ′、Δ
Ｙ’）を得ているので、高速にかつ精度良く船舶の概略
位置を補正することができる。

次に、本実施例のように２段階の相互相関演算により船
舶の概略位置を補正する場合と従来のように１段階の相
互相関演算により船舶の概略位置を補正する場合につい
て、具体例を上げて第（１）式の演算回数を比較する。

先ず、従来の第（１）式の演算回数は、（２×ＤＸＨＡ
Ｘ）　ｘ　（２ｘ　　ＤＹＨＡＸ）回である。従って、
例えば、ＤＸＨＡＸ＝　ＤＹＨＡＸ＝　４０　ノ場合、
第（１）式の演算回数は、６４００回となる。

これに対し、本実施例の第（１）式の演算回数は、　　
（２ｘ　　　ＤＸＨＡＸ／　　ＤＤＸ）　　ｘ　　（２
ｘ　　　ＤＹＭＡＸ／　　ＤＤＹ）＋　（２ｘ　　ＤＤ
Ｘ−１）　ｘ　（２ｘ　　ＤＤＹ−１）回である。

従って、例えば、ＤＸＨＡＸ＝　ＤＹＨＡＸ＝　４０で
、［１ＤＸ−ＤＤＹ＝２の場合、第（１）式の演算回数
は、１６０９回となり、従来よりも処理速度が約４倍に
なる。また、ＤＸＨＡＸ＝　ＤＹＨＡＸ＝　４０　テ、
ＤＤＸ＝ＤＤＹ＝　４の場合、第（１）式の演算回数は
、４４９回となり、従来よりも処理速度が約１４倍にな
る。

尚、第値の相互相関演算回路１６としてＦＦＴを用いた
計算回路を使用することにより、更に処理速度を高速化
させることが出来る。

又、上記実施例では、海図画像レジスタ１０及びレーダ
画像レジスタ１１はそれぞれ海図画像及びレーダ画像を
記憶しているが、特開昭６２−１５７５８４号公報に記
載されているように、海図仮想レーダ画１象及びレーダ
仮想レーダ画像を記憶するようにしても良い。更に、本
実施例では、２段階の相互相関演算により船舶の概略位
置を補正しているが、相互相関演算の段数をそれ以上に
しても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、相互相関演算を
複数段に分けて行うことにより、高速にかつ高精度で船
舶の概略位置の補正値を求めることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による自船位置自動補正用演
算装置の構成を示すブロック図、第２図は第１図の第値
の相互相関演算回路及び第値の最大値位置検出回路の出
力の一例を示す図、第３図は第１図の第２の相互相関演
算回路及び第２の最大値位置検出回路の出力の一例を示
す図である。 １０・・・海図画像レジスタ、１１・・・レーダ画像レ
ジスタ、１５・・・マツチング回路、１６．１７・・・
相互相関演算回路、２１．２２・・・最大値位置検出回
路。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、船舶の概略位置を中心として、識別対象を論理“１
   ”レベルと論理“０”レベルの２値により区分した画素
   が２次元に配列された海図画像を記憶する第１の記憶手
   段と、 前記概略位置を中心として、レーダによる識別対象から
   の反射点を論理“１”レベル、それ以外を論理“０”レ
   ベルとした２値の画素が２次元に配列されたレーダ画像
   を記憶する第２の記憶手段と、 前記海図画像と前記レーダ画像との２次元のパターンマ
   ッチング処理を行うことにより、前記概略位置の補正値
   を求めるマッチング手段とを有する自船位置自動補正用
   演算装置において、 前記マッチング手段は、 少なくとも２画素のシフト量でもって、前記海図画像と
   前記レーダ画像との２次元の相互相関を算出し、第１の
   相互相関値を出力する第１の演算手段と、 前記第１の相互相関値の最大値を示す２次元の座標成分
   を検出し、該検出された２次元の座標成分を前記概略位
   置の粗い補正値として出力する第１の最大値位置検出手
   段と、 前記粗い補正値の近傍についてのみ、１画素のシフト量
   でもつて、前記海図画像と前記レーダ画像との２次元の
   相互相関を算出し、第２の相互相関値を出力する第２の
   演算手段と、 前記第２の相互相関値の最大値を示す２次元の座標成分
   を検出し、該検出された２次元の座標成分を前記概略位
   置の細かい補正値として出力する第２の最大値位置検出
   手段と を有することを特徴とする自船位置自動補正用演算装置
   。 ２、船舶の概略位置を中心として、識別対象を論理“１
   ”レベルと論理“０”レベルの２値により区分した画素
   が２次元に配列された海図画像を記憶する第１の記憶手
   段と、 前記概略位置を中心として、レーダによる識別対象から
   の反射点を論理“１”レベル、それ以外を論理“０”レ
   ベルとした２値の画素が２次元に配列されたレーダ画像
   を記憶する第２の記憶手段と、 前記海図画像と前記レーダ画像との２次元のパターンマ
   ッチング処理を行うことにより、前記概略位置の補正値
   を求めるマッチング手段とを有する自船位置自動補正用
   演算装置において、 前記マッチング手段は、 少なくとも２画素の第１のシフト量でもって、前記海図
   画像と前記レーダ画像との２次元の相互相関を算出し、
   第１の相互相関値を出力する第１の演算手段と、 前記第１の相互相関値の最大値を示す２次元の座標成分
   を検出し、該検出された２次元の座標成分を前記概略位
   置の第１の補正値として出力する第１の最大値位置検出
   手段と、 前記第１の補正値の近傍についてのみ、前記第１のシフ
   ト量より小さい第２のシフト量でもって、前記海図画像
   と前記レーダ画像との２次元の相互相関を算出し、第２
   の相互相関値を出力する第２の演算手段と、 前記第２の相互相関値の最大値を示す２次元の座標成分
   を検出し、該検出された２次元の座標成分を前記概略位
   置の第２の補正値として出力する第２の最大値位置検出
   手段と を有することを特徴とする自船位置自動補正用演算装置
   。