JPH083838B2 - 移動物検知シミュレーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は検知装置に係り、特にスクリーンの前面に設
けた被衝突部材に水、ボールなどの移動物を衝突させた
時に、その衝突位置を検知する移動物検知シミュレーシ
ョン装置に関する。

実際に起こり得る過程を、何らかのモデルを通して模
擬実験を行なうことにより現実の過程を体得させるシミ
ュレーションは、従来より教習，訓練などを目的とする
ものなどが種々知られている。

しかし、例えば消化訓練をシミュレーションにより行
なうシミュレーションシステムは従来知られておらず、
かかるシミュレーションシステムを構築する場合は、レ
ーザービームを消火水に見立てそれをスクリーンに投写
すると共に、そのスクリーンに火災物の画像を表示し、
その表示画像への上記レーザービームの投射位置を検出
し、それを計算機能処理にて判別し、表示画像を炎が拡
大した画像、あるいは炎が縮小した画像へ切替えること
が考えられる。

しかし、レーザービームでは消火水としての実感がな
いので、上記消火訓練シミュレーションシステムのレー
ザービームの代りに、実際に水を使うことが考えられ
る。このようなシミュレーションシステムにおいては、
スクリーンのどの位置に水などの物が当ったかの検知が
重要となる。

従来の技術 実際に水を使って消火訓練を行なうシミュレーション
システムでは、スクリーン前面に配置した透明の強化ガ
ラスに水を当てたときに、その射突位置を検知するため
の検知装置として、スクリーン前面に第６図に示す如き
光センサーマトリクスを配設し、これにより水が当った
場所を検出すると共に、その検出信号をコンピュータへ
送出する構成が考えられる。

第６図に示す光センサーマトリクスは、スクリーン前
面の検出領域を複数のブロックに分割し、水の通過をブ
ロック毎に検出し、また検出した水の位置と炎の画像と
の相対位置関係に応じてマトリクスの重要度を変化させ
る。また光センサーマトリクスは第６図に示すように、
その光検出のための光路が水の投射方向に対して３層と
なるように構成されており、1,2,3と順番に水を検出し
た場合に限り、コンピュータへ検出信号を送出する構成
とされている。これにより、外部からスクリーンへ放水
された水の検知だけを行ない、スクリーン（実際は前記
強化ガラス）から反射された水を検知しないようにする
ことが考えられる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記の光センサーマトリクスでは、実際には
スクリーンへ放水される水の速度が、３層の光センサに
よる各層順次の検出スキャン速度よりもかなり速く、ス
クリーン前面の強化ガラスから反射した飛沫が光センサ
により検出されてしまい、水がどこに当ったかの検知が
正確にできなかった。

しかも、水滴が光センサに付着し、特に光センサを発
光部と共に構成している受光部に付着した水滴により発
光部よりの光が遮られ、水がスクリーンのどこに当った
かの正しい検知ができなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記従来の欠点に鑑みなされたものであり、
スクリーンの前面に該スクリーンと対応して設けられ、
非可視光線を透過すると共に、該非可視光線を遮る性質
を持った移動物を衝突させる被衝突部材と、 前記被衝突部材の全面に前記非可視光線を入射して、
この非可視光線を出射して前記スクリーンの前面全体を
照明する照明手段と、 前記スクリーンの後方又は前方に配置されており、該
スクリーンの像を該非可視光線の波長領域の光のみを透
過するフィルタを通して撮像する撮像手段と、 前記撮像手段よりの映像信号を入力信号として受け、
この入力信号を前記スクリーンの前面と対応させて複数
の区画に分割したときに該複数の区画のうち各々予め割
当てられた区画における像の有無を検出する全部で複数
個のビデオセンサからなる検出手段と、 前記被衝突部材に衝突した際に前記非可視光線を遮ら
れた前記移動物の像を前記スクリーンに写し、この写し
た像の位置を前記検出手段の出力信号から判別する判別
手段とを具備したことを特徴とする移動物検知シミュレ
ーション装置を提供するものである。

作用 水，ボールなどの移動物がスクリーンに直接当たる
か、又はスクリーン前方の強化ガラス等の部材に当たる
と、その移動物が非可視光線を遮るので、スクリーン面
にそれによる像が形成される。この像は撮像手段により
撮像されて映像信号に変換された後、検出手段に供給さ
れる。検出手段はスクリーン前面を複数の区画にマトリ
クス状に分割したときに、複数の区画のうち各々予め割
当てられた区画における像の有無を検出する全部で複数
個のビデオセンサを含んで構成されている。

従って、この検出手段の出力信号からどの区画に移動
物の像があるか否かを判別手段によって判別される。

実施例 第１図は本発明装置の一実施例のブロック系統図、第
２図はその要部の動作説明図を示す。両図中、同一構成
部分には同一符号を付してある。第１図及び第２図にお
いて、120型スクリーン10の前面には透明な被衝突部材
（以下強化ガラスと記す）11が配置されており、また12
0型スクリーン10の後側には反射ミラー12が夫々設けら
れ、かつ、前面に赤外線のみを透過する赤外線フィルタ
13が配設されたテレビカメラ14が設けられている。ま
た、強化ガラス11の前方には、120型スクリーン10の外
周側縁に対応して四角状とされた半透明の枠が配置され
ると共に、その枠に沿って例えば全部で1500個の赤外線
発光ダイオード15が、その発光部を120型スクリーン10
の前面に向けて配列されている。これにより赤外線発光
ダイオード15から放射された非可視光線である赤外線が
強化ガラス11を通して120型スクリーン10の前面全体を
照明する。

この赤外線は更に第２図に20で示す如く、120型スク
リーン10を透過し、反射ミラー12で反射された後、赤外
線を透過する特性の赤外線フィルタ13を通してテレビカ
メラ14に入射される。従って、テレビカメラ14は120型
スクリーン10の裏面における非可視光線の波長領域の像
だけを撮像する。

一例として、第２図に示す如く、消火器具21より120
型スクリーン10へ向けて放水された水22が、強化ガラス
11に当った場合は、水22は120型スクリーン10の前面を
照明している赤外線を遮るので、120型スクリーン10の
裏面には第３図に示す如く、水が射突した位置の部分に
水の影23ができる。従って、この場合はテレビカメラ14
により水の影23だけを撮像でき、他の可視光線等の影響
を受けない。

上記のテレビカメラ14により撮像して得られた映像信
号は、第１図に示す６組のビデオセンサ16₁〜16₆に並列
に供給される。ここで、６組のビデオセンサ16₁〜16₆の
各々は、120型スクリーン10の前面を第４図（Ａ）〜
（Ｃ）に夫々示すように、縦方向に４つ、横方向に６つ
の計24の切一の大きさの区画（ポイント）31〜54でマト
リクス状に分割したとき、予め割当てられた４つの区画
における像の有無を検出する構成とされている。この
際、各組のビデオセンサ16₁〜16₆は、図示しないビデオ
センサを縦方向に４つずつ備えている。例えば、ビデオ
センサ16₁は区画31,37,43,49を割当てられ、ビデオセン
サ16₂は区画32,38,44,50を割当てられ、ビデオセンサ16
₃は区画33,39,45,51を割当てられ、同様にビデオセンサ
16₄,16₅及び16₆は第４図（Ａ）〜（Ｃ）中、左から４列
目,5列目及び６列目の各４つの区画を割当てられる。

ビデオセンサ16₁〜16₆は入力映像信号中、その割当て
区画に相当する区間の信号部分から、その割当て区画に
おける像の有無の検出を行ない、それに応じた信号を第
１図に示す如くインタフェース17を通して前記演算判別
手段を構成するコンピュータ18に供給する。なお、イン
タフェース17は赤外線発光ダイオード16と電源ラインを
介して接続されている。

コンピュータ18は例えば16ビットのパーソナルコンピ
ュータで、オペレーションモニタ19と接続されており、
インタフェース17よりの入力信号に基づいて120型スク
リーン10の裏面の像の位置座標を演算算出し、その位置
座標が前記した区画31〜54のうち、設定した１又は２以
上の区画からなる検出領域内にあるか否かを検知し、単
位時間で検出領域内のすべての区画に上記像が存在した
場合に検知信号を発生する。

上記の検出領域はコンピュータ18により、例えばそれ
を構成する区画数が時間の経過と共に可変され、またそ
の位置も可変される。一例として、或る時間の検出領域
は第４図（Ａ）に25で示す如く２つの区画52及び53から
なり、次の或る一定期間は第４図（Ｂ）に26で示す如
く、検出領域25とは異なる位置の４つの区画45,46,51,5
2からなり、更に次の所定期間は第４図（Ｃ）に27で示
す如く９つの区画39〜41,45〜47,51〜53からなるよう
に、漸次変化せしめられる。第４図（Ａ）〜（Ｃ）の場
合は、検出領域が時間の経過と共に25,26,27というよう
に漸次広くされるのに対し、前記したように検出領域を
構成する区画のすべてに単位時間内に像が１回でもある
ときのみ検知信号が発生されるから、時間の経過と共に
検知の確率が低くなる。

このように、本実施例によれば、第２図の水22の如
く、像を形成するべき移動物が強化ガラス11により反射
されても、その反射物（第２図の場合は飛沫等）の影響
は一切受けることなく、強化ガラス11の射突位置（実質
的には120型スクリーン10の射突位置）を正確に検知で
きる。

次に本発明の応用例について第５図と共に説明する。
第５図は第１図に示した実施例装置を有する初期消火の
訓練のためのシミュレーション装置のブロック系統図を
示す。同図中、第１図と同一構成部分に同一符号を付
し、その説明を省略する。第５図において、56は16ビッ
トパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」と記
す）からなるホストコンピュータで、オペレーションモ
ニタ57や入出力装置（図示せず）に接続されており、ま
たループネットワークコントローラ58及びパラレルI/O
インタフェース（PIO）59に夫々接続されている。ホス
トコンピュータ56はループネットワークコントローラ58
を介してノード60₁へ信号を送信する。ノード60₁〜60₆
及びループネットワークコントローラ58は上記の信号を
一方向にのみ伝送し、各ノードは入力信号をすべて一旦
受信し、次のノード又はループネットワークコントロー
ラ58へ再送信する、所謂ローカルエリアネットワーク
（LAN）を構成している。

５台のパソコン61₁〜61₅は例えば８ビットのパソコン
で、ノード60₁〜60₅に双方向バスを介して接続され、ホ
ストコンピュータ56との双方向通信が可能なように構成
されると共に、５台のビデオディスク再生装置62₁〜62₅
に双方向バスを介して別々に接続され、ビデオディスク
再生装置62₁〜62₅のインタラクティブ（対話的）な制御
を可能としている。

４台のビデオディスク再生装置62₁〜62₄は、同一の第
１の映像信号（これは初期段階からシミュレーション結
果が失敗の場合の最終段階までの各段階の画像である、
火災が順次に進行する画像に関する）記録されているビ
デオディスクを別々に、かつ、一定の時間間隔（例えば
５秒〜10秒）をおいて順次に再生開始するようパソコン
61₁〜61₅により制御され、残りの１台のビデオディスク
再生装置62₅は第１の映像信号とは異なり、シミュレー
ション結果が成功の場合の最終段階の焼跡の画像に関す
る第２の映像信号が記録されているビデオディスクを再
生する。なお、上記の焼跡の画像は、例えば消火の時期
に応じて４種類用意してあり、焼跡の程度の低いものか
ら順次に一定期間ずつ連続的に再生される。

映像音声切替器63はビデオディスク再生装置62₁〜62₅
より並列に入力される再生映像信号及び再生音声信号の
うち、一台のビデオディスク再生装置よりの再生映像信
号及び再生音声信号と、次の切替え表示される映像信号
（これは予めわかっている）を再生している別の一台の
ビデオディスク再生装置よりの再生映像信号とを選択出
力する切替器で、そのスイッチング制御はホストコンピ
ュータ56よりPIO59を介して供給されるスイッチング信
号に基づいて行なわれる。従って、映像音声切替器63か
らは５台のうち２台のビデオディスク再生装置からの再
生映像信号が並列に選択出力されてタイムベースコレク
タ（TBC）64,65に夫々別々に供給される。

TBC64及び65は同期信号発生器66より同期信号が供給
され、この同期信号に夫々位相同期した再生映像信号を
映像切替器67へ供給する。映像切替器67はホストコンピ
ュータ56よりPIO59を介して供給されるスイッチング信
号に基づいてTBC64及び65よりの２つの再生映像信号の
一方のみを選択出力し、映像分配器68を通して120型ビ
デオプロジェクタ69へ供給する。これにより、所定の１
台のビデオディスク再生装置よりの再生映像信号が120
型スクリーン10により表示される。また、映像切替器67
により別の１台のビデオディスク再生装置よりの次の段
階の再生映像信号に切替えられた場合もTBC64及び65に
より両再生映像信号は互いに同期信号が位相同期関係に
あるようにされているので、切替の際の画像の乱れは生
じない。

一方、これと同時に映像音声切替器63からは、現在12
0型ビデオプロジェクタ69に供給されている再生映像信
号を再生しているビデオディスク再生装置からの再生音
声信号が選択出力され、音声分配器70及び音声増幅器71
を夫々通してスピーカ72に供給され、ここで発音され
る。

他方、120型スクリーン10にはビデオディスク再生装
置62₁〜62₄のうちいずれかより再生された映像信号によ
る火災発生現場の画像が表示されているので、被訓練者
が第２図に示したように消火器具21を使用してその画像
に向けて水22を放水する。すると、前記したようにコン
ピュータ18は、消火に最も有効な検出領域を設定し、こ
の検出領域（例えば第４図（Ａ）の25）内に水が当った
か否かの検知信号を演算算出して、これをノード60₆及
びループネットワークコントローラ58を夫々通してホス
トコンピュータ56へ転送する。

ホストコンピュータ56はこの入力検知信号と、シミュ
レーション開始時間からの所要時間（具体的にはビデオ
ディスクから再生されたタイムアドレス信号）とに基づ
いて、単位時間内で検出領域内のすべての区画に水が当
ったときは消火検知と判断して、延焼の程度が軽い段階
の再生映像信号を切替出力することを順次繰り返させ
て、最終的に焼跡の再生映像信号を切替出力させる。一
方、ホストコンピュータ56は消火検知ではないと判断し
たときは、火災が順次に拡がる再生映像信号をそのまま
表示させ続け、所定時間内に消火検知がなかったときは
最終的に消火不成功のテロップを120型スクリーン10に
表示させる。なお、コンピュータ18は火災が拡がる画像
の表示に対応して、検出領域を第４図（Ａ），（Ｂ）及
び（Ｃ）に25,26及び27で示す如く、火災範囲に対応し
た検出領域に漸次広げ、消火の難易度を上げる。

このようにして、120型スクリーン10に火災画像を表
示し、消火器具から放水された水のスクリーン10への射
突位置を検知し、火災延焼の画像を切替え、実火災に近
い状況設定のもので初期消火の基礎的な知識，要領及び
消火技術を体得できるシミュレーションが行なえる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えばゴルフのホールインワンゲーム，野球のボー
ル投げゲーム，投的，射撃のゲームなどにおいて、移動
物のスクリーンへの射突位置の検知に広く適用すること
ができる。また、スクリーンを分割している区画数は24
に限定されるものではなく、ビデオセンサの数を変更す
るなどの方法によって任意の数に設定できることは勿論
である。

更に、テレビカメラ14はスクリーン10の前面の非可視
光線による像を撮像するようにしてもよい。

発明の効果 上述の如く、本願発明に係わる移動物検知シミュレー
ション装置によると、非可視光線を遮る性質を持った例
えば水、ボールなどの移動物を、スクリーンの前面に設
けた被衝突部材に衝突させて、スクリーンに写った移動
物の像を非可視光線の波長領域の光のみを透過するフィ
ルタを通して撮像する撮像手段に結像させ、その後、撮
像手段よりの映像信号を入力信号として受け、その入力
信号をスクリーンの前面と対応させて複数の区画に分割
したときに複数の区画のうち各々予め割当てられた区画
における像の有無を検出する全部で複数個のビデオセン
サでスクリーンに写った移動物の像の位置を検出してい
るので、スクリーンの全面を一度に検出でき、これによ
り移動物のスクリーンへの像の位置を素早く正確に判別
できると共に、移動物として例えば水を用いた場合には
消火訓練装置として適用でき、移動物として例えばボー
ルを用いた場合には投球練習装置、テニス練習装置など
として適用でき、更に応用範囲を拡大することができ
る。

また、本願発明の構成部材は容易に入手できる部材を
用いているので、移動物検知シミュレーション装置を簡
単な構造で安価に製作することができるなどの利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック系統図、
第２図は第１図図示ブロック系統の要部の動作説明図、
第３図は第２図中の画像の一例を示す図、第４図は本発
明におけるスクリーン上の分割区画配置と検出領域との
一例を説明する図、第５図は本発明装置の一応用例を示
すブロック系統図、第６図は従来装置の一例の構造図で
ある。 10…120型スクリーン、11…被衝突部材（強化ガラ
ス）、12…反射ミラー、13…赤外線フィルタ、14…テレ
ビカメラ、15…赤外線発光ダイオード、16₁〜16₆…ビデ
オセンサ、18…演算判別手段（コンピュータ）、22…
水、23…水の影、25〜27…検出領域、31〜54…区画。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 駒井 国昭 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−184876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−188952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−189951（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−260983（ＪＰ，Ａ) ＩＣＡＯ ＢＵＬＬＥＴＩＮ，36［１ ］（1981−１），Ｐ．25−27

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリーンの前面に該スクリーンと対応し
   て設けられ、非可視光線を透過すると共に、該非可視光
   線を遮る性質を持った移動物を衝突させる被衝突部材
   と、 前記被衝突部材の全面に前記非可視光線を入射して、こ
   の非可視光線を出射して前記スクリーンの前面全体を照
   明する照明手段と、 前記スクリーンの後方又は前方に配置されており、該ス
   クリーンの像を該非可視光線の波長領域の光のみを透過
   するフィルタを通して撮像する撮像手段と、 前記撮像手段よりの映像信号を入力信号として受け、こ
   の入力信号を前記スクリーンの前面と対応させて複数の
   区画に分割したときに該複数の区画のうち各々予め割当
   てられた区画における像の有無を検出する全部で複数個
   のビデオセンサからなる検出手段と、 前記被衝突部材に衝突した際に前記非可視光線を遮られ
   た前記移動物の像を前記スクリーンに写し、この写した
   像の位置を前記検出手段の出力信号から判別する判別手
   段とを具備したことを特徴とする移動物検知シミュレー
   ション装置。