JPH07329894A - 機体位置・姿勢検出装置 - Google Patents
機体位置・姿勢検出装置Info
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- JPH07329894A JPH07329894A JP6131747A JP13174794A JPH07329894A JP H07329894 A JPH07329894 A JP H07329894A JP 6131747 A JP6131747 A JP 6131747A JP 13174794 A JP13174794 A JP 13174794A JP H07329894 A JPH07329894 A JP H07329894A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 航空機に適用される画像処理を用いた機体の
位置・姿勢検出装置に関し、近距離の画像でも位置・姿
勢を検出できる。 【構成】 航空機に搭載した撮像装置１からビデオ信号
２がＡ／Ｄ変換回路３に入力し、ディジタルデータ４が
フレームメモリ５に記憶される。モデルポイント設置回
路２２は前フレームの画像データにモデルポイントを投
影し、その座標を出力する。直線算出回路２４はその座
標より前フレームの滑走路のサイドライン、センターラ
インを算出し、直線検出回路２１はフレームメモリ５よ
り入力する画像の直線を検出する。水平間検出回路２７
でこれらの間隔を求め、この間隔によりパラメータ変化
量算出回路２９、更新回路３１で現フレームと前フレー
ムとの変化量を求め、前フレームに加算して現フレーム
の位置・姿勢を検出するので近距離データでも検出が可
能である。
位置・姿勢検出装置に関し、近距離の画像でも位置・姿
勢を検出できる。 【構成】 航空機に搭載した撮像装置１からビデオ信号
２がＡ／Ｄ変換回路３に入力し、ディジタルデータ４が
フレームメモリ５に記憶される。モデルポイント設置回
路２２は前フレームの画像データにモデルポイントを投
影し、その座標を出力する。直線算出回路２４はその座
標より前フレームの滑走路のサイドライン、センターラ
インを算出し、直線検出回路２１はフレームメモリ５よ
り入力する画像の直線を検出する。水平間検出回路２７
でこれらの間隔を求め、この間隔によりパラメータ変化
量算出回路２９、更新回路３１で現フレームと前フレー
ムとの変化量を求め、前フレームに加算して現フレーム
の位置・姿勢を検出するので近距離データでも検出が可
能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機の自律的着陸誘
導システムの画像処理装置に使用される、機体の位置・
姿勢検出装置に関するものである。
導システムの画像処理装置に使用される、機体の位置・
姿勢検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】航空機の自律的着陸誘導システムの画像
処理装置に使用される、従来の機体の位置検出装置の構
成を図６に示す。１は撮像装置、２はビデオ信号、３は
Ａ／Ｄ変換回路、４はディジタル画像データ、５はフレ
ームメモリ、６は読み出されたディジタル画像データ、
７は滑走路領域検出回路、８は滑走路領域位置データ、
９は滑走路領域切り出し回路、１０は滑走路領域画像デ
ータ、１１はp-tile２値化回路、１２は２値化データ、
１３は慣性主軸算出回路、１４は主軸の傾きデータ、１
５は左右ズレ量算出回路、１６は機体のグライドパスに
対する左右方向のズレ量データ、１７はアスペクトレシ
オ算出回路、１８はアスペクトレシオデータ、１９は上
下ズレ量算出回路、２０は機体のグライドパスに対する
上下方向のズレ量データである。
処理装置に使用される、従来の機体の位置検出装置の構
成を図６に示す。１は撮像装置、２はビデオ信号、３は
Ａ／Ｄ変換回路、４はディジタル画像データ、５はフレ
ームメモリ、６は読み出されたディジタル画像データ、
７は滑走路領域検出回路、８は滑走路領域位置データ、
９は滑走路領域切り出し回路、１０は滑走路領域画像デ
ータ、１１はp-tile２値化回路、１２は２値化データ、
１３は慣性主軸算出回路、１４は主軸の傾きデータ、１
５は左右ズレ量算出回路、１６は機体のグライドパスに
対する左右方向のズレ量データ、１７はアスペクトレシ
オ算出回路、１８はアスペクトレシオデータ、１９は上
下ズレ量算出回路、２０は機体のグライドパスに対する
上下方向のズレ量データである。
【０００３】図６の構成にあって、外界の着陸対象とな
る滑走路、等の画像は撮像装置１によって撮像され、ア
ナログのビデオ信号２が得られる。この信号は、Ａ／Ｄ
変換回路３によりディジタル画像データ４に変換され、
フレームメモリ５に一画面ずつ一時的に保持される。滑
走路領域検出回路７は、フレームメモリ５から読み出さ
れた図７（ａ）に示す滑走路４０のディジタル画像デー
タ６から、前記滑走路領域検出回路７が保持していた前
フレームの滑走路領域位置データを元に、テンプレート
マッチングで滑走路領域を検出して、現フレームにおけ
る滑走路領域位置データ８を出力する。滑走路領域切り
出し回路９は、前記滑走路領域位置データ８を元に、滑
走路領域を含む部分画像を画像データ６から切り出し、
部分画像データ１０を出力する。p-tile２値化回路１１
は前記部分画像データ１０をp-tile法によって２値化
し、２値画像データ１２を出力する。慣性主軸計算回路
１３は、前記２値画像データ１２から図８（ａ）に示す
画像の滑走路領域の主軸４１を検出し、主軸４１の傾き
データ１４を出力する。左右ズレ量算出回路１５は前記
主軸の傾きデータ１４から、グライドパスに対する機体
のローカライザ計器上における左右方向のズレ量データ
１６を算出する。同時に、アスペクトレシオ計算回路１
７は、前記２値画像データ１２から図８（ｂ）の滑走路
領域４２の縦の長さ（Ｈ）と横の長さ（Ｌ）の比率（Ｈ
／Ｌ）を表すアスペクトレシオを算出し、アスペクトレ
シオデータ１８を出力する。上下ズレ量算出回路１９は
前記アスペクトレシオデータ１８から、グライドパスに
対する機体のグライドパス計器上における上下方向のズ
レ量データ２０を算出する。
る滑走路、等の画像は撮像装置１によって撮像され、ア
ナログのビデオ信号２が得られる。この信号は、Ａ／Ｄ
変換回路３によりディジタル画像データ４に変換され、
フレームメモリ５に一画面ずつ一時的に保持される。滑
走路領域検出回路７は、フレームメモリ５から読み出さ
れた図７（ａ）に示す滑走路４０のディジタル画像デー
タ６から、前記滑走路領域検出回路７が保持していた前
フレームの滑走路領域位置データを元に、テンプレート
マッチングで滑走路領域を検出して、現フレームにおけ
る滑走路領域位置データ８を出力する。滑走路領域切り
出し回路９は、前記滑走路領域位置データ８を元に、滑
走路領域を含む部分画像を画像データ６から切り出し、
部分画像データ１０を出力する。p-tile２値化回路１１
は前記部分画像データ１０をp-tile法によって２値化
し、２値画像データ１２を出力する。慣性主軸計算回路
１３は、前記２値画像データ１２から図８（ａ）に示す
画像の滑走路領域の主軸４１を検出し、主軸４１の傾き
データ１４を出力する。左右ズレ量算出回路１５は前記
主軸の傾きデータ１４から、グライドパスに対する機体
のローカライザ計器上における左右方向のズレ量データ
１６を算出する。同時に、アスペクトレシオ計算回路１
７は、前記２値画像データ１２から図８（ｂ）の滑走路
領域４２の縦の長さ（Ｈ）と横の長さ（Ｌ）の比率（Ｈ
／Ｌ）を表すアスペクトレシオを算出し、アスペクトレ
シオデータ１８を出力する。上下ズレ量算出回路１９は
前記アスペクトレシオデータ１８から、グライドパスに
対する機体のグライドパス計器上における上下方向のズ
レ量データ２０を算出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図７は、フレームメモ
リ５に取得された画像データ６の例を表す図であって、
図（ａ）は遠中距離画像データ、図（ｂ）は近距離画像
データを表す。従来の機体位置検出装置にあっては、図
３（ａ）の遠中距離画像データ図のように滑走路４０全
体の形状が見えていないと、機体の位置を算出できな
い。つまり、着陸地点に近づくに従って、図３（ｂ）の
近距離画像データ図では、滑走路の一部が画像データの
外に存在するようになり、前記主軸の傾きや前記アスペ
クトレシオを算出できなくなる。そのため、従来の機体
位置検出装置では、前記近距離画像データから機体の位
置を算出できないという問題があった。
リ５に取得された画像データ６の例を表す図であって、
図（ａ）は遠中距離画像データ、図（ｂ）は近距離画像
データを表す。従来の機体位置検出装置にあっては、図
３（ａ）の遠中距離画像データ図のように滑走路４０全
体の形状が見えていないと、機体の位置を算出できな
い。つまり、着陸地点に近づくに従って、図３（ｂ）の
近距離画像データ図では、滑走路の一部が画像データの
外に存在するようになり、前記主軸の傾きや前記アスペ
クトレシオを算出できなくなる。そのため、従来の機体
位置検出装置では、前記近距離画像データから機体の位
置を算出できないという問題があった。
【０００５】本発明は、かかる問題を解決するためにな
されたもので、滑走路の一部が画像外に存在するような
図３（ｂ）の近距離画像データから、機体の位置と姿勢
を算出することが可能な機体位置・姿勢検出装置を提供
することを目的としてなされたもので、時系列に取得さ
れる前記画像データから、撮像装置を搭載した機体の位
置と姿勢を安定して算出していくことに特徴を有するも
のである。
されたもので、滑走路の一部が画像外に存在するような
図３（ｂ）の近距離画像データから、機体の位置と姿勢
を算出することが可能な機体位置・姿勢検出装置を提供
することを目的としてなされたもので、時系列に取得さ
れる前記画像データから、撮像装置を搭載した機体の位
置と姿勢を安定して算出していくことに特徴を有するも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのため本発明では、機
体に搭載した撮像装置から得られるビデオ信号をディジ
タルデータ化してフレームメモリに記憶しておき、フレ
ームメモリ上の現フレームメモリとあらかじめ保有して
おいた前フレームメモリとの間で画像上の滑走路におけ
る両サイドライン、センターラインを表す直線の水平方
向の距離の差を算出し、この算出した値から機体の位置
と姿勢の変化量を求め現フレームメモリにおける機体の
位置・姿勢を検出するために，モデルポイント設置回
路、同モデルポイント設置回路の算出した座標から直線
を算出する直線算出回路、フレームメモリの画像からサ
イドライン、センターラインの直線を検出する回路、前
フレームと現フレームとの間の直線の水平間距離算出回
路、この距離から変化量を算出する位置・姿勢パラメー
タ変化量算出回路及び位置・姿勢パラメータ更新回路と
を設けたものである。
体に搭載した撮像装置から得られるビデオ信号をディジ
タルデータ化してフレームメモリに記憶しておき、フレ
ームメモリ上の現フレームメモリとあらかじめ保有して
おいた前フレームメモリとの間で画像上の滑走路におけ
る両サイドライン、センターラインを表す直線の水平方
向の距離の差を算出し、この算出した値から機体の位置
と姿勢の変化量を求め現フレームメモリにおける機体の
位置・姿勢を検出するために，モデルポイント設置回
路、同モデルポイント設置回路の算出した座標から直線
を算出する直線算出回路、フレームメモリの画像からサ
イドライン、センターラインの直線を検出する回路、前
フレームと現フレームとの間の直線の水平間距離算出回
路、この距離から変化量を算出する位置・姿勢パラメー
タ変化量算出回路及び位置・姿勢パラメータ更新回路と
を設けたものである。
【０００７】即ち、本発明は、航空機に搭載し、着陸対
象の滑走路、等を撮影する撮像装置と、同撮像装置が出
力するアナログのビデオ信号をディジタル化するＡ／Ｄ
変換回路と、同Ａ／Ｄ変換回路が出力したディジタル画
像データをうけて記憶するフレームメモリとを備え、同
フレームメモリが記憶した２次元の画像データを一時記
憶させた後に、同画像データから画像処理によって着陸
対象の滑走路のサイドラインとセンターラインを表す直
線を検出し、前フレームメモリの画像との間の前記検出
した直線の水平方向の移動量から、前記機体の位置と姿
勢の変化量を求めて、現フレームメモリにおける前記機
体の位置と姿勢を算出する機体位置・姿勢検出装置にお
いて、前記滑走路の両サイドラインを含む直線とセンタ
ーラインを含む直線の上にそれぞれ仮想的に配置した複
数個のモデルポイントを、あらかじめ保有していた前フ
レームメモリで算出された機体の位置と姿勢の値から、
この画像データ上に投影して、同モデルポイントの２次
元座標を算出するモデルポイント設置回路と、同モデル
ポイント設置回路の出力した各モデルポイントの画像デ
ータ上の前記座標データから、前記前フレームメモリに
おける滑走路のサイドラインとセンターラインの画像デ
ータ上の位置を表す直線を算出する直線算出回路と、前
記フレームメモリの出力した画像データから、前記直線
算出回路の出力した各直線の近傍において、同画像デー
タの滑走路のサイドラインとセンターラインを表す直線
を検出する直線検出回路と、同直線検出回路の出力した
直線と、前記モデルポイント設置回路の出力したモデル
ポイントの座標の画像データ上への投影点とから、この
間の同画像データ上の水平方向の間隔を算出する水平間
距離算出回路と、同水平間距離算出回路の出力した水平
方向の間隔から、前フレームメモリと現フレームメモリ
との間の機体の位置と姿勢の変化量を算出する位置・姿
勢パラメータ変化量算出回路と、同位置・姿勢パラメー
タ変化量算出回路の算出した機体の位置と姿勢の変化量
を、前フレームメモリで算出されていた機体の位置と姿
勢の値に加算して、現フレームメモリにおける機体の位
置と姿勢の値を算出する位置・姿勢パラメータ更新回路
とを具備してなることを特徴とする機体位置・姿勢検出
装置を提供する。
象の滑走路、等を撮影する撮像装置と、同撮像装置が出
力するアナログのビデオ信号をディジタル化するＡ／Ｄ
変換回路と、同Ａ／Ｄ変換回路が出力したディジタル画
像データをうけて記憶するフレームメモリとを備え、同
フレームメモリが記憶した２次元の画像データを一時記
憶させた後に、同画像データから画像処理によって着陸
対象の滑走路のサイドラインとセンターラインを表す直
線を検出し、前フレームメモリの画像との間の前記検出
した直線の水平方向の移動量から、前記機体の位置と姿
勢の変化量を求めて、現フレームメモリにおける前記機
体の位置と姿勢を算出する機体位置・姿勢検出装置にお
いて、前記滑走路の両サイドラインを含む直線とセンタ
ーラインを含む直線の上にそれぞれ仮想的に配置した複
数個のモデルポイントを、あらかじめ保有していた前フ
レームメモリで算出された機体の位置と姿勢の値から、
この画像データ上に投影して、同モデルポイントの２次
元座標を算出するモデルポイント設置回路と、同モデル
ポイント設置回路の出力した各モデルポイントの画像デ
ータ上の前記座標データから、前記前フレームメモリに
おける滑走路のサイドラインとセンターラインの画像デ
ータ上の位置を表す直線を算出する直線算出回路と、前
記フレームメモリの出力した画像データから、前記直線
算出回路の出力した各直線の近傍において、同画像デー
タの滑走路のサイドラインとセンターラインを表す直線
を検出する直線検出回路と、同直線検出回路の出力した
直線と、前記モデルポイント設置回路の出力したモデル
ポイントの座標の画像データ上への投影点とから、この
間の同画像データ上の水平方向の間隔を算出する水平間
距離算出回路と、同水平間距離算出回路の出力した水平
方向の間隔から、前フレームメモリと現フレームメモリ
との間の機体の位置と姿勢の変化量を算出する位置・姿
勢パラメータ変化量算出回路と、同位置・姿勢パラメー
タ変化量算出回路の算出した機体の位置と姿勢の変化量
を、前フレームメモリで算出されていた機体の位置と姿
勢の値に加算して、現フレームメモリにおける機体の位
置と姿勢の値を算出する位置・姿勢パラメータ更新回路
とを具備してなることを特徴とする機体位置・姿勢検出
装置を提供する。
【０００８】
【作用】本発明は前述のような手段により、モデルポイ
ント設置回路により前フレームメモリの画像データ上に
モデルポイントの座標が求められ、これら座標より前フ
レームメモリの滑走路における両サイドライン、センタ
ーラインの直線が求められる。一方、直線検出回路より
フレームメモリの出力した画像データにおけるサイドラ
イン、センターラインの各直線が検出され、モデルポイ
ント設置回路と直線検出回路で算出された画像上のデー
タより両者間の水平間の間隔が水平間距離算出回路で算
出される。この水平間の間隔データから位置・姿勢パラ
メータ変化量算出回路で前フレームメモリと現フレーム
メモリとの間の変化量が算出され、位置・姿勢パラメー
タ更新回路でこの算出した変化量をあらかじめ保有され
ている前フレームメモリで算出された変化量に加算して
現フレームメモリにおける機体の位置と姿勢が算出され
る。
ント設置回路により前フレームメモリの画像データ上に
モデルポイントの座標が求められ、これら座標より前フ
レームメモリの滑走路における両サイドライン、センタ
ーラインの直線が求められる。一方、直線検出回路より
フレームメモリの出力した画像データにおけるサイドラ
イン、センターラインの各直線が検出され、モデルポイ
ント設置回路と直線検出回路で算出された画像上のデー
タより両者間の水平間の間隔が水平間距離算出回路で算
出される。この水平間の間隔データから位置・姿勢パラ
メータ変化量算出回路で前フレームメモリと現フレーム
メモリとの間の変化量が算出され、位置・姿勢パラメー
タ更新回路でこの算出した変化量をあらかじめ保有され
ている前フレームメモリで算出された変化量に加算して
現フレームメモリにおける機体の位置と姿勢が算出され
る。
【０００９】従って、従来、近距離画像データからは、
滑走路の一部が画像データの外に存在するため、主軸の
傾きデータやアスペクトレシオデータから、機体の位置
を算出できなくなるが、本発明では前記近距離画像デー
タに対しても現フレームメモリにおける機体の位置と姿
勢を算出することができる。
滑走路の一部が画像データの外に存在するため、主軸の
傾きデータやアスペクトレシオデータから、機体の位置
を算出できなくなるが、本発明では前記近距離画像デー
タに対しても現フレームメモリにおける機体の位置と姿
勢を算出することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る機体位置
・姿勢検出装置の構成を示すブロック図である。図にお
いて、符号１乃至６は図６の従来と同じ部分であるので
同一符号を付して説明する。本発明の特徴となる構成に
ついて述べると、２１は直線検出回路、２２はモデルポ
イント設置回路、２３はモデルポイント投影座標デー
タ、２４は直線算出回路、２５は算出直線データ、２６
は検出直線データ、２７は水平間距離算出回路、２８は
水平間距離データ、２９は位置・姿勢パラメータ変化量
算出回路、３０は位置・姿勢パラメータ変化量、３１は
位置・姿勢パラメータ更新回路、３２は位置・姿勢パラ
メータデータである。
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る機体位置
・姿勢検出装置の構成を示すブロック図である。図にお
いて、符号１乃至６は図６の従来と同じ部分であるので
同一符号を付して説明する。本発明の特徴となる構成に
ついて述べると、２１は直線検出回路、２２はモデルポ
イント設置回路、２３はモデルポイント投影座標デー
タ、２４は直線算出回路、２５は算出直線データ、２６
は検出直線データ、２７は水平間距離算出回路、２８は
水平間距離データ、２９は位置・姿勢パラメータ変化量
算出回路、３０は位置・姿勢パラメータ変化量、３１は
位置・姿勢パラメータ更新回路、３２は位置・姿勢パラ
メータデータである。
【００１１】図１の構成にあって、外界の画像は撮像装
置１によって撮像され、アナログのビデオ信号２が得ら
れる。前記ビデオ信号２は、Ａ／Ｄ変換回路３によりデ
ィジタル画像データ４に変換され、フレームメモリ５に
一画面ずつ一時的に保持される。
置１によって撮像され、アナログのビデオ信号２が得ら
れる。前記ビデオ信号２は、Ａ／Ｄ変換回路３によりデ
ィジタル画像データ４に変換され、フレームメモリ５に
一画面ずつ一時的に保持される。
【００１２】モデルポイント設置回路２２は、図２のモ
デルポイント設定図に示すように設置したモデルポイン
ト４３の各点を、位置・姿勢パラメータ更新回路３１が
あらかじめ保持していた前フレームの位置・姿勢パラメ
ータデータ３２による座標変換で、画像データ６上に投
影し、モデルポイント投影座標データ２３を出力する。
（図４参照）直線算出回路２４は、前記モデルポイント
投影座標データ２３から、前フレームにおける滑走路の
サイドラインやセンターラインの画像上の位置を表す直
線を算出し、算出直線データ２５を出力する。
デルポイント設定図に示すように設置したモデルポイン
ト４３の各点を、位置・姿勢パラメータ更新回路３１が
あらかじめ保持していた前フレームの位置・姿勢パラメ
ータデータ３２による座標変換で、画像データ６上に投
影し、モデルポイント投影座標データ２３を出力する。
（図４参照）直線算出回路２４は、前記モデルポイント
投影座標データ２３から、前フレームにおける滑走路の
サイドラインやセンターラインの画像上の位置を表す直
線を算出し、算出直線データ２５を出力する。
【００１３】ここで、位置・姿勢パラメータデータ３２
を図３に示す。前記位置・姿勢パラメータデータ３２
は、滑走路中心軸４４からの水平方向ズレを表す水平方
向偏位（ＤX ）データ３２Ａ、滑走路面からの高さを表
す垂直方向偏位（ＤY ）データ３２Ｂ、そして、機体の
３方向の姿勢角度ピッチ角度（ψ）データ３２Ｃ、ヨー
角度（θ）データ３２Ｄ、ロール角度（φ）データ３２
Ｅの計５個のデータを含む。
を図３に示す。前記位置・姿勢パラメータデータ３２
は、滑走路中心軸４４からの水平方向ズレを表す水平方
向偏位（ＤX ）データ３２Ａ、滑走路面からの高さを表
す垂直方向偏位（ＤY ）データ３２Ｂ、そして、機体の
３方向の姿勢角度ピッチ角度（ψ）データ３２Ｃ、ヨー
角度（θ）データ３２Ｄ、ロール角度（φ）データ３２
Ｅの計５個のデータを含む。
【００１４】図１に戻って、直線検出回路２１は前記フ
レームメモリ５から読み出された画像データ６上から、
前記算出直線データ２５の近傍で、滑走路のサイドライ
ンとセンターラインを表す直線を検出し、検出直線デー
タ２６を出力する。水平間距離算出回路２７は、図４に
示す水平間距離算出図のように前記モデルポイント４３
の投影座標データ２３から前記検出直線データ２６への
水平方向の間隔を算出し、複数の水平間距離データ２８
を出力する。位置・姿勢パラメータ変化量算出回路２９
は、５個の前記水平間距離データ２８から、位置・姿勢
パラメータ変化量データ３０を出力する。
レームメモリ５から読み出された画像データ６上から、
前記算出直線データ２５の近傍で、滑走路のサイドライ
ンとセンターラインを表す直線を検出し、検出直線デー
タ２６を出力する。水平間距離算出回路２７は、図４に
示す水平間距離算出図のように前記モデルポイント４３
の投影座標データ２３から前記検出直線データ２６への
水平方向の間隔を算出し、複数の水平間距離データ２８
を出力する。位置・姿勢パラメータ変化量算出回路２９
は、５個の前記水平間距離データ２８から、位置・姿勢
パラメータ変化量データ３０を出力する。
【００１５】ここで、前記水平間距離データ２８と前記
位置・姿勢パラメータ変化量データ３０との関係を説明
する。図５において、直線ＬN-1 は画像データ６上の前
記算出直線データ２５を表す直線、直線ＬN は現フレー
ムの画像データ６上の前記検出直線データ２６を表す直
線、点ＰN-1 は画像データ６上の前記モデルポイント投
影座標データ（ｘ，ｙ）２３を表す点、点ＰN は前記点
ＰN-1 に対応する直線ＬN 上の点を表わし、点ＰN-1 の
３次元地上座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする。前記点ＰN-1
のモデルポイント投影座標データ（ｘ，ｙ）２３は、次
の式〔１〕のように前記３次元地上座標値と前記機体の
位置・姿勢パラメータデータ（ＤX ，Ｄ Y ，ψ，θ，
φ）３２の関数で表現できる。
位置・姿勢パラメータ変化量データ３０との関係を説明
する。図５において、直線ＬN-1 は画像データ６上の前
記算出直線データ２５を表す直線、直線ＬN は現フレー
ムの画像データ６上の前記検出直線データ２６を表す直
線、点ＰN-1 は画像データ６上の前記モデルポイント投
影座標データ（ｘ，ｙ）２３を表す点、点ＰN は前記点
ＰN-1 に対応する直線ＬN 上の点を表わし、点ＰN-1 の
３次元地上座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする。前記点ＰN-1
のモデルポイント投影座標データ（ｘ，ｙ）２３は、次
の式〔１〕のように前記３次元地上座標値と前記機体の
位置・姿勢パラメータデータ（ＤX ，Ｄ Y ，ψ，θ，
φ）３２の関数で表現できる。
【００１６】 （ｘ，ｙ）＝ｆ（ＤX ，ＤY ，ψ，θ，φ，Ｘ，Ｙ，Ｚ） 〔１〕 次に、１フレーム間に、直線ＬN-1 が直線ＬN の位置へ
移動したとする。このとき、直線ＬN-1 上にあった点Ｐ
N-1 が、直線ＬN 上の点ＰN の位置へ移動したと仮定す
る。画像データ６上の点ＰN-1 の水平方向移動成分をΔ
x 、垂直方向移動成分をΔy とおき、前記位置・姿勢パ
ラメータ変化量データ３０をΔＤX ，ΔＤY ，Δψ，Δ
θ，Δφとおくと、１フレーム間の前記機体の位置・姿
勢パラメータデータ３２の変化が小さければ、画像上で
の前記移動成分Δx とΔy は次の式〔２〕の線形関数で
表現できる。
移動したとする。このとき、直線ＬN-1 上にあった点Ｐ
N-1 が、直線ＬN 上の点ＰN の位置へ移動したと仮定す
る。画像データ６上の点ＰN-1 の水平方向移動成分をΔ
x 、垂直方向移動成分をΔy とおき、前記位置・姿勢パ
ラメータ変化量データ３０をΔＤX ，ΔＤY ，Δψ，Δ
θ，Δφとおくと、１フレーム間の前記機体の位置・姿
勢パラメータデータ３２の変化が小さければ、画像上で
の前記移動成分Δx とΔy は次の式〔２〕の線形関数で
表現できる。
【００１７】
【数１】
【００１８】実際の画像処理では、画像データ６上の直
線ＬN-1 上の点ＰN-1 に対応する直線ＬN 上の点ＰN を
求めることは困難である。しかし、前記移動成分Δx ，
Δyは、水平間距離データ２８をｄｘ、直線ＬN の傾き
をｍとすると、式〔３〕のように表現できる。つまり、
前記水平間距離データ２８は、式〔４〕の位置・姿勢パ
ラメータ変化量データ３０の線形関数で表現できる。
線ＬN-1 上の点ＰN-1 に対応する直線ＬN 上の点ＰN を
求めることは困難である。しかし、前記移動成分Δx ，
Δyは、水平間距離データ２８をｄｘ、直線ＬN の傾き
をｍとすると、式〔３〕のように表現できる。つまり、
前記水平間距離データ２８は、式〔４〕の位置・姿勢パ
ラメータ変化量データ３０の線形関数で表現できる。
【００１９】
【数２】
【００２０】すなわち、図４の５個の水平間距離データ
２８から式〔４〕の一次方程式を解けば、前記位置・姿
勢パラメータ変化量データ３０を算出可能である。ここ
で、前記水平間距離データ２８は、前記モデルポイント
設置回路２２において図２のモデルポイントを３本の直
線に対してそれぞれ２個ずつ、計６個設定して、前記水
平間距離データ２８をそれぞれ算出し、その中の５個を
選択するものとする。位置・姿勢パラメータ更新回路３
１は、前記位置・姿勢パラメータ変化量データ３０を、
前記位置・姿勢パラメータ更新回路３１が保持していた
前フレームの機体の位置・姿勢パラメータデータ３２に
加算することによって、現フレームにおける機体の位置
・姿勢パラメータデータ３２を算出する。
２８から式〔４〕の一次方程式を解けば、前記位置・姿
勢パラメータ変化量データ３０を算出可能である。ここ
で、前記水平間距離データ２８は、前記モデルポイント
設置回路２２において図２のモデルポイントを３本の直
線に対してそれぞれ２個ずつ、計６個設定して、前記水
平間距離データ２８をそれぞれ算出し、その中の５個を
選択するものとする。位置・姿勢パラメータ更新回路３
１は、前記位置・姿勢パラメータ変化量データ３０を、
前記位置・姿勢パラメータ更新回路３１が保持していた
前フレームの機体の位置・姿勢パラメータデータ３２に
加算することによって、現フレームにおける機体の位置
・姿勢パラメータデータ３２を算出する。
【００２１】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、従来の
画像処理装置を用いた機体の位置・姿勢検出装置におい
ては、着陸地点に近づくに従って、滑走路の一部が画像
データの外に存在するようになり、近距離画像データか
らは、滑走路のセンターラインの傾き、等が算出できな
くなることが起ったが、本発明では、前記近距離画像デ
ータに対して、前フレームメモリと現フレームメモリと
の間で、滑走路のサイドラインやセンターラインを表す
画像上の直線の水平方向の移動量を算出して、前記フレ
ーム間の機体の位置と姿勢の変化量を算出し、前フレー
ムメモリで算出されていた機体の位置と姿勢の値に加算
することによって、現フレームメモリにおける機体の位
置と姿勢を算出することができる。
画像処理装置を用いた機体の位置・姿勢検出装置におい
ては、着陸地点に近づくに従って、滑走路の一部が画像
データの外に存在するようになり、近距離画像データか
らは、滑走路のセンターラインの傾き、等が算出できな
くなることが起ったが、本発明では、前記近距離画像デ
ータに対して、前フレームメモリと現フレームメモリと
の間で、滑走路のサイドラインやセンターラインを表す
画像上の直線の水平方向の移動量を算出して、前記フレ
ーム間の機体の位置と姿勢の変化量を算出し、前フレー
ムメモリで算出されていた機体の位置と姿勢の値に加算
することによって、現フレームメモリにおける機体の位
置と姿勢を算出することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る機体位置・姿勢検出装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例におけるモデルポイントの設
定図である。
定図である。
【図３】本発明の一実施例において算出する機体位置・
姿勢パラメータの説明図である。
姿勢パラメータの説明図である。
【図４】本発明の一実施例における画像データ上のモデ
ルポイント投影点と検出された直線から水平間距離を算
出する説明図である。
ルポイント投影点と検出された直線から水平間距離を算
出する説明図である。
【図５】本発明の一実施例における水平間距離と位置・
姿勢パラメータ変化量との関係の説明図である。
姿勢パラメータ変化量との関係の説明図である。
【図６】従来の機体位置・姿勢検出装置のブロック図で
ある。
ある。
【図７】撮像装置により得られる一般的なフレームにお
ける画像の図で、（ａ）は遠距離画像データ、（ｂ）は
近距離画像データの一例を示す図である。
ける画像の図で、（ａ）は遠距離画像データ、（ｂ）は
近距離画像データの一例を示す図である。
【図８】従来の機体位置・姿勢検出装置により算出され
る滑走路領域形状の図で、（ａ）は主軸の傾き、（ｂ）
はアスペクトレシオをそれぞれ示す。
る滑走路領域形状の図で、（ａ）は主軸の傾き、（ｂ）
はアスペクトレシオをそれぞれ示す。
１ 撮像装置 ３ Ａ／Ｄ変換回路 ５ フレームメモリ ２１ 直線検出回路 ２２ モデルポイント設置回路 ２３ モデルポイント投影座標データ ２４ 直線算出回路 ２５ 算出直線データ ２６ 検出直線データ ２７ 水平間距離算出回路 ２８ 水平間距離データ ２９ 位置・姿勢パラメータ変化量算出回路 ３０ 位置・姿勢パラメータ変化量 ３１ 位置・姿勢パラメータ更新回路 ３２ 位置・姿勢パラメータデータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０８Ｇ 5/02 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 航空機に搭載し、着陸対象の滑走路、等
を撮影する撮像装置と、同撮像装置が出力するアナログ
のビデオ信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換回路と、同
Ａ／Ｄ変換回路が出力したディジタル画像データをうけ
て記憶するフレームメモリとを備え、同フレームメモリ
が記憶した２次元の画像データを一時記憶させた後に、
同画像データから画像処理によって着陸対象の滑走路の
サイドラインとセンターラインを表す直線を検出し、前
フレームメモリの画像との間の前記検出した直線の水平
方向の移動量から、前記機体の位置と姿勢の変化量を求
めて、現フレームメモリにおける前記機体の位置と姿勢
を算出する機体位置・姿勢検出装置において、前記滑走
路の両サイドラインを含む直線とセンターラインを含む
直線の上にそれぞれ仮想的に配置した複数個のモデルポ
イントを、あらかじめ保有していた前フレームメモリで
算出された機体の位置と姿勢の値から、この画像データ
上に投影して、同モデルポイントの２次元座標を算出す
るモデルポイント設置回路と、同モデルポイント設置回
路の出力した各モデルポイントの画像データ上の前記座
標データから、前記前フレームメモリにおける滑走路の
サイドラインとセンターラインの画像データ上の位置を
表す直線を算出する直線算出回路と、前記フレームメモ
リの出力した画像データから、前記直線算出回路の出力
した各直線の近傍において、同画像データの滑走路のサ
イドラインとセンターラインを表す直線を検出する直線
検出回路と、同直線検出回路の出力した直線と、前記モ
デルポイント設置回路の出力したモデルポイントの座標
の画像データ上への投影点とから、この間の同画像デー
タ上の水平方向の間隔を算出する水平間距離算出回路
と、同水平間距離算出回路の出力した水平方向の間隔か
ら、前フレームメモリと現フレームメモリとの間の機体
の位置と姿勢の変化量を算出する位置・姿勢パラメータ
変化量算出回路と、同位置・姿勢パラメータ変化量算出
回路の算出した機体の位置と姿勢の変化量を、前フレー
ムメモリで算出されていた機体の位置と姿勢の値に加算
して、現フレームメモリにおける機体の位置と姿勢の値
を算出する位置・姿勢パラメータ更新回路とを具備して
なることを特徴とする機体位置・姿勢検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6131747A JPH07329894A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 機体位置・姿勢検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6131747A JPH07329894A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 機体位置・姿勢検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07329894A true JPH07329894A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15065252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6131747A Withdrawn JPH07329894A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 機体位置・姿勢検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07329894A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010108301A1 (zh) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Yu Qifeng | 飞机着陆与无人机回收的地基摄像测量引导方法 |
| JP2014091516A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Ge Aviation Systems Llc | 空港に対する航空機の位置を光学的に求める方法 |
| KR102135725B1 (ko) | 2019-06-03 | 2020-07-20 | 주식회사 한화 | 자동 착륙 제어 장치 및 이의 동작 방법 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP6131747A patent/JPH07329894A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010108301A1 (zh) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Yu Qifeng | 飞机着陆与无人机回收的地基摄像测量引导方法 |
| US9057609B2 (en) | 2009-03-27 | 2015-06-16 | National University Of Defense Technology | Ground-based camera surveying and guiding method for aircraft landing and unmanned aerial vehicle recovery |
| JP2014091516A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Ge Aviation Systems Llc | 空港に対する航空機の位置を光学的に求める方法 |
| KR102135725B1 (ko) | 2019-06-03 | 2020-07-20 | 주식회사 한화 | 자동 착륙 제어 장치 및 이의 동작 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |