JPH10285583A - 火災位置及び映像表示伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の航空機テレビシステムは、地上へ送信
されたカメラ映像から、地図と見比べて人的に災害の発
生位置を特定する必要があり、救助や消火活動の迅速な
初動体制の確立ができないという問題があった。 【解決手段】 赤外線カメラ８、炎透過フィルタ２５、
火点抽出画像処理装置３０、火災位置算出装置３２、地
図発生装置３４、画面合成装置３８を備える。火災発生
時において、赤外線カメラの画像処理による火点抽出を
行うとともに、自機位置（緯度、経度）とカメラの指向
情報から火点位置を緯度、経度により算出し、地図デー
タ上にマーカ表示し、カメラ映像と合成して地上へ送信
することにより、災害位置の特定と状況の確認がリアル
タイムで行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は航空機等の飛しょ
う体に搭載して地上を撮影する装置において、災害発生
時に迅速な初動体制を確立するため、搭載するカメラの
映像から災害発生位置を特定し、地図上に表示する火災
位置及び映像表示伝送システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の航空機テレビシステムを示
すもので、１は航空機に搭載して任意の方向に指向させ
ることのできるカメラジンバル、２はカメラジンバル１
に対する制御信号、３はカメラジンバル１を制御するカ
メラジンバル制御装置、４はカメラジンバル１の操作信
号、５はオペレータが操作入力を行うための操作部、６
はカメラジンバル１に内蔵されて地上を撮像する撮影装
置、７は赤外線を取り込む赤外線レンズ、８は取り込ん
だ赤外線を映像信号に変換する赤外線カメラ、９は赤外
線カメラ８を制御する赤外線カメラ制御信号、１０は赤
外線映像信号、１１は可視光を取り込むレンズ、１２は
可視光を映像信号に変換するカラーカメラ、１３はカラ
ーカメラ１２を制御するカラーカメラ制御信号、１４は
カラー映像信号、１５はカメラジンバル１と内蔵される
撮影装置６の状態を示す制御ステータス信号、１６は航
空機の自機位置（緯度、経度、高度）を出力するＧＰＳ
等の自機位置測位装置、１７は自機位置信号、１８は赤
外線映像信号１０とカラー映像信号１４に制御ステータ
ス信号１５と自機位置信号１７を多重化するデータ多重
化装置、１９は多重化映像信号、２０は多重化映像信号
を記録、表示するためのモニタやＶＴＲ等の記録表示
部、２１は地上へ送信する送信映像信号、２２は送信映
像信号２１を周波数変調する映像送信装置、２３は送信
出力信号、２４は送信空中線である。

【０００３】次に動作について説明する。オペレータは
撮影した映像を記憶表示部２０によりモニタ上で確認し
ながら、操作部５を操作してカメラジンバル１を撮影し
たい方向へ指向させる。また、操作部５は撮影装置６の
ズーム、フォーカス等の機能を備え、オペレータの操作
により車両の追跡や災害発生区域の撮像等、目的に応じ
た映像の取得を行う。カメラジンバル１及び撮影装置６
の制御状態は、カメラジンバル制御装置３より制御ステ
ータス信号１５として、データ多重化装置１８へ出力さ
れる。自機位置測位装置１６は、航空機の自機位置（緯
度、経度、高度）信号１７をリアルタイムにデータ多重
化装置１８に出力する。データ多重化装置１８は、赤外
線映像信号１０、カラー映像信号１４、制御ステータス
信号１５、自機位置信号１７を入力し、映像信号の無映
像期間に制御ステータス信号１５と自機位置信号１７を
多重化し、多重化映像信号１９及び送信映像信号２１と
して出力する。記録表示部２０により、多重化映像信号
１９のＶＴＲ記録やモニタ表示を行う。映像送信装置２
２は、送信映像信号２１を周波数変調し、送信出力信号
２３を送信空中線２４より地上へ送信する。送信された
多重化映像は地上において受信され、映像の記録表示や
多重化データの読み出しが行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は以上のよ
うに構成されているので、広域災害時における火災の発
生場所の特定は、地上において受信したカメラ映像を地
図と見比べて探索するか、地理についての人的な知識や
災害現場からの通報によって判断することとなり、特定
までにかなりの時間を必要とするため、消火活動や人命
救助のための迅速な初動体制の確立ができないという問
題があった。

【０００５】また、大規模地震に起因する災害において
は、建設物や橋梁の倒壊が発生するため、危険区域を避
けた非難ルートの確保や、救急車両の通行可能なルート
の探索等、把握すべき情報が多大となり、カメラ映像や
無線連絡のみでは必要な情報がつかめないという問題が
あった。

【０００６】さらに、機上のオペレータがカメラをズー
ムアップして映像を撮像する時には、火点を映像上に捕
えても、航空機の旋回や、カラーカメラ映像における煙
やガスによる視界不良から目標を見失なうことが多く、
火点を追跡するためにオペレータに多大な負荷がかかる
上に、災害情報の収集に手間どるという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の火災位置及び
映像表示伝送システムは、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、炎透過フィルタを使用し
た赤外線カメラの映像を画像処理することにより火点を
抽出し、さらに、航空機の自機位置（緯度、経度、高
度）とカメラジンバルの制御ステータス情報から、抽出
した火点の位置（緯度、経度）を算出し、地図映像上に
表示するとともにカメラ映像と合成して地上へ送信する
ことにより、火災位置の特定と周囲状況の把握をリアル
タイムに行うものである。

【０００８】また、この発明の火災位置及び映像表示伝
送システムは、オペレータがカメラ映像上で確認した建
設物や橋梁の倒壊、道路の渋滞状況、要救助者発見場所
などの情報について、災害判別指定入力装置から、モニ
タ上の映像にポイントを合わせて災害情報を入力するこ
とで、地図映像上にもその情報をリアルタイムに表示す
ることにより、危険区域を避けた避難ルートの確保や救
急車両の通行ルートの探索が容易に把握できるようにし
たものである。

【０００９】また、この発明の火災位置及び映像表示伝
送システムは、赤外線映像から画像処理によって抽出し
た火点が、映像の中心位置となるようにカメラジンバル
の指向制御を行って火点を自動追尾することにより、航
空機の旋回やカラーカメラ映像における視界不良などに
より火点を見失うことが無い。また、オペレータの火点
追尾操作が不要となるので負荷が低減されるとともに、
カラーカメラのズームを自由に切り換えて、火災現場や
周囲の状況について詳細な情報収集ができるようにした
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、図において２５は炎が放射する赤外線の波
長帯（４．３〜４．８μｍ）を透過する炎透過フィル
タ、２６は炎透過フィルタ２５の有無を切り換えるフィ
ルタ切換部、２７はフィルタ切換部２６を駆動するフィ
ルタ制御信号、２８及び２９はカメラジンバル１の制御
ステータス信号、３０は炎透過フィルタ２５を使用した
赤外線カメラ８の映像を入力し、撮像された火点成分を
抽出して画像上の位置座標（ｘ，ｙ）を算出する火点抽
出画像処理装置、３１は火点抽出画像処理装置３０にお
いて算出した火点抽出座標信号、３２は自機位置測位装
置１６からの自機位置信号１７と火点抽出座標信号３１
とカメラジンバル１の制御ステータス信号２９を入力
し、自機位置（緯度、経度、高度）とカメラジンバル１
の指向角度とカメラの画角、及び、抽出された火点の画
像上の位置座標（ｘ，ｙ）から、火点の緯度、経度を算
出する火災位置算出装置、３３は火災位置算出装置３２
により算出された火点の緯度、経度と自機位置信号と制
御ステータス信号からなる位置情報信号、３４はカーナ
ビゲーション等に利用される地図データをＣＤ−ＲＯＭ
や外部装置から読み取り、または内蔵するメモリに記憶
し、位置情報信号３３の自機位置や火災位置を中心とし
た地図上にそれらをマーカ表示した地図映像信号を出力
する地図発生装置、３５は地図発生装置３４により出力
される地図映像信号及び位置情報信号３３からなる地図
情報信号、３６はデータ多重化装置１８により位置情報
信号３３を多重化した赤外線カメラ８及びカラーカメラ
１２の多重化カメラ映像信号、３７はデータ多重化装置
１８により位置情報信号３３を地図映像信号に多重化し
た多重化地図映像信号、３８は多重化カメラ映像信号３
６と多重化地図映像信号３７の２つの映像を合成する画
面合成装置、３９は画面合成装置３８より出力され、地
上へ送信される送信映像信号、４０は画面合成装置３８
より出力される多重化映像信号である。

【００１１】図２はこの発明の実施の形態１を示す炎の
放射赤外線波長グラフであり、炎が放射する赤外線は
４．３〜４．８μｍ帯にピークを有する。この波長帯を
透過するバンドパスフィルタを使用することにより、炎
のみが画像上に鮮明に撮像され、画像処理によって容易
にその位置を特定することができる。

【００１２】次に動作について説明する。オペレータ
は、操作部５によりカメラジンバル１、赤外線カメラ
８、カラーカメラ１２を操作し、上空より災害発生区域
の映像を撮像する。記録表示部２０でカメラ映像をモニ
タしながら、火災の発生地域へカメラジンバル１を指向
し、フィルタ切換部２６により炎透過フィルタ２５を有
にする。

【００１３】火点抽出画像処理装置３０は、制御ステー
タス信号２８から、炎透過フィルタ２５が有となったこ
とを認識し、炎の位置抽出のために赤外線カメラ８の映
像を取り込むとともに、取り込み時点における制御ステ
ータス信号２８から、カメラの画角、カメラジンバル１
の指向角度を読み込む。画像処理によって火点が抽出さ
れた場合には、火点の画像上の位置座標（ｘ，ｙ）を火
災位置算出装置３２に対してリアルタイムに出力する。
また、画像処理手法は、取り込んだ赤外線画像を２値化
処理し、抽出された画素成分の重心位置座標（ｘ，ｙ）
を計算してこれを火点の位置座標とする等、画像処理に
おける汎用の手法を利用する。

【００１４】火災位置算出装置３２は、自機位置信号１
７から自機位置（緯度、経度、高度）を、火点抽出座標
信号３１から火点の画像上の位置座標（ｘ，ｙ）を、制
御ステータス信号２９からカメラジンバル１の指向角度
とカメラ画角を取り込み、火点の緯度、経度を算出し、
入力された信号情報と算出した火点の緯度、経度情報を
地図発生装置３４へ出力する。以下に、画像上の位置座
標（ｘ，ｙ）を緯度、経度に変換する計算方法の一例
を、自機位置測位装置としてＧＰＳ測位装置を利用した
場合について示す。

【００１５】

【数１】

【００１６】ＧＰＳ測位における航空機の自機位置（緯
度、経度、高度）は、地球を楕円体として観測した楕円
体座標であるから、これを３次元直交座標（ｘ，ｙ，
ｚ）に変換する。“数１”において、ある地点における
自機位置が、緯度φ、経度λ、楕円体高ｈで表わされる
とき、この点の３次元直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）は数式
（１）で求められる。このとき、楕円体高ｈ＝０を地表
面とみなせば、地表面の位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）
は（１）式にｈ＝０を代入して得られる。

【００１７】また、カメラジンバル１の指向角度は、方
位角度（ＡＺ）と上下角度（ＥＬ）の２つからなり、方
位角度は真北からの角度、上下角度は水平０度からの角
度により表わす。カメラの光軸がカメラジンバル１の指
向角度と一致し、カメラ撮像範囲においては地表面は平
面であるとみなして、カメラの光軸が楕円体高ｈ＝０の
面と交わる点における３次元直交座標（ｘ１，ｙ１，ｚ
１）を（２）式により求める。これを楕円体座標系に再
変換して緯度φ１と経度λ１を求めれば、この座標はカ
メラ光軸と楕円体面の交点であるから、カメラ画像の中
心に撮像される地点の位置座標（緯度、経度）を得る。

【００１８】次に、前述の３次元直交座標とカメラの画
角がθ_H （水平）×θ_V （垂直）であれば、カメラの光
軸中心はカメラの画角を２等分するので、カメラの指向
角度について、水平方向に（ＡＺ＋θ_H ／２）、（ＡＺ
−θ_H ／２）垂直方向に（ＥＬ＋θ_V ／２）、（ＥＬ−
θ_V ／２）の角度について上記の計算を行えば、カメラ
視野範囲の４点における位置座標（緯度、経度）が得ら
れる。

【００１９】この４点の位置座標をもとに、画像上の
（ｘ，ｙ）座標との対応付けを行えば、画像上の任意の
座標（ｘ，ｙ）において抽出された火点の緯度、経度を
割り出すことができる。

【００２０】地図発生装置３４は、ＣＤ−ＲＯＭやメモ
リに記憶した地図データから、自機位置または火点位置
を中心とした地域の地図を読み出し、自機位置や火点を
マーカ表示した後に、地図データを映像信号に変換して
位置情報信号３３とともに地図情報信号３５としてデー
タ多重化装置１８へ出力する。

【００２１】データ多重化装置１８は、位置情報信号３
３のデータを、赤外線映像信号１０、カラー映像信号１
４、及び、地図データの映像信号における無映像期間に
多重化し、多重化カメラ映像信号３６、及び、多重化地
図映像信号３７として画面合成装置３８に出力する。

【００２２】画面合成装置３８は、データ多重化装置１
８からの多重化カメラ映像信号３６と多重化地図映像信
号３７を合成して１つの画面上に表示する。合成画像は
一方の画像を他方の画像にはめ込むことにより、多重化
したデータに影響を与えずに、地図表示とカメラ映像表
示により災害発生位置とその状況把握を同時に行える。

【００２３】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、４１はオペレータがカメラ映
像を見て確認した災害箇所とその種別をモニタ画面に対
して入力することにより、カメラ映像と地図映像にその
情報をオーバレイ表示する災害判別指定入力装置、４２
は指定したポイントの画像上の指定入力位置座標信号、
４３は地図発生装置３４において地図映像上に表示する
災害指定入力信号である。

【００２４】次に動作について説明する。オペレータは
カメラ映像をズームアップして橋梁や建設物の被災状況
を確認し、倒壊や火災等を確認した場合に災害判別指定
入力装置４１によりモニタ画面上の災害箇所をポイント
で指定する。指定されたポイントの位置座標（ｘ，ｙ）
は、火災位置算出装置３２に出力され、その時点の自機
位置信号１７と制御ステータス信号２９から、指定され
たポイントの緯度、経度を火災位置算出装置３２が算出
して返送する。

【００２５】また、指定したポイントに対して災害種別
を示す情報を文字入力や記号入力すると、指定ポイント
の位置（緯度、経度）と災害種別が地図発生装置に出力
され、地図データ上に災害情報が表示される。建設物の
倒壊や破損を地図映像上に表示することにより、広域災
害時における避難ルートや救急車両の通行ルートを迅速
に確立できる。

【００２６】実施の形態３．次にこの発明の他の実施例
を図について説明する。図４において、４４は火点抽出
画像処理装置３０が抽出した炎成分を、画像の中心に位
置するようにカメラジンバル制御装置３の指向制御を行
う火点追尾装置、４５は火点追尾装置４４からのカメラ
ジンバル指向制御信号、４６は火点抽出画像処理装置３
０で抽出された火点抽出座標信号である。

【００２７】次に動作について説明する。火点追尾装置
４４は、抽出された火点の位置座標をリアルタイムに入
力し、それが画像の中心座標に一致するようにカメラジ
ンバル制御装置３にカメラジンバル指向制御信号４５を
出力する。カメラジンバル１が火点を自動追尾するの
で、オペレータは航空機の旋回時にカメラジンバル１の
指向操作をミスしたり、カラーカメラ映像が煙やガスの
発生によって視界不良となることで火点を見失うことが
無い。また、指向制御操作の負荷から開放されるので、
カメラのズーム操作を重点的に行うことで、ズームアッ
プによる火災現場の状況や、広角による周囲の状況を詳
細に確認できるので、より迅速に災害情報の収集が行え
る。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、災害時の赤外線カメ
ラ映像から火災を自動的に検出して地図データ上に表示
し、且つ、カメラ映像と同時に地上へ送信することがで
きるので、火災発生地域の特定と周囲状況の把握をリア
ルタイムに行うことができ、救援活動や消火活動におけ
る迅速な初動体制の確立ができる。

【００２９】この発明によれば、橋梁や建設物の倒壊、
破損においても、オペレータが機上で災害種別をカメラ
映像上で指定することで地図データ上に表示されるの
で、避難ルートや救急車両の通行ルート等、必要な情報
を速やかに確認できる。

【００３０】この発明によれば、火点追尾装置により火
点を常に映像の中心に捕捉できるので、視界不良や機体
の旋回により目標を見失うことがなく、また、カメラジ
ンバルの指向操作が不要となるため、オペレータがカメ
ラを操作して災害状況の把握に専念することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による航空機搭載火災位置及び映像
表示伝送システムの実施の形態１を示す図である。

【図２】 この発明による航空機搭載火災位置及び映像
表示伝送システムの実施の形態１を示す図である。

【図３】 この発明による航空機搭載火災位置及び映像
表示伝送システムの実施の形態２を示す図である。

【図４】 この発明による航空機搭載火災位置及び映像
表示伝送システムの実施の形態３を示す図である。

【図５】 従来の航空機テレビシステムを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ カメラジンバル、２ カメラジンバル制御信号、３
カメラジンバル制御装置、４ 操作信号、５ 操作
部、６ 撮影装置、７ 赤外線レンズ、８ 赤外線カメ
ラ、９ 赤外線カメラ制御信号、１０ 赤外線映像信
号、１１ レンズ、１２ カラーカメラ、１３ カラー
カメラ制御信号、１４ カラー映像信号、１５ 制御ス
テータス信号、１６ 自機位置測位装置、１７ 自機位
置信号、１８データ多重化装置、１９ 多重化映像信
号、２０ 記録表示部、２１ 送信映像信号、２２ 映
像送信装置、２３ 送信出力信号、２４ 送信空中線、
２５炎透過フィルタ、２６ フィルタ切換部、２７ フ
ィルタ制御信号、２８ 制御ステータス信号、２９ 制
御ステータス信号、３０ 火点抽出画像処理装置、３１
火点抽出座標信号、３２ 火災位置算出装置、３３
位置情報信号、３４地図発生装置、３５ 地図情報信
号、３６ 多重化カメラ映像信号、３７ 多重化地図映
像信号、３８ 画面合成装置、３９ 送信映像信号、４
０ 多重化映像信号、４１ 災害判別指定入力装置、４
２ 指定入力位置座標信号、４３ 災害指定入力信号、
４４ 火点追尾装置、４５ カメラジンバル指向制御信
号、４６火点抽出座標信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飛しょう体に搭載され、赤外線映像を撮
   像する赤外線カメラ、炎が放射する赤外線波長のみを透
   過する炎透過フィルタ、赤外線を取り込む赤外線レン
   ズ、可視映像を撮像するカラーカメラおよび可視光を取
   り込むレンズとからなる撮影装置を内蔵したカメラジン
   バルと、このカメラジンバルを任意の方向に指向制御す
   るとともに制御ステータス信号を出力するカメラジンバ
   ル制御装置と、オペレータが操作入力を行う操作部と、
   上記カメラジンバルに内蔵された赤外線カメラの画像か
   ら炎の位置座標を抽出して出力する火点抽出画像処理装
   置と、飛しょう体の自機位置（緯度、経度、高度）を観
   測して自機位置信号を出力する自機位置測位装置と、上
   記カメラジンバル制御装置からの制御ステータス信号と
   火点抽出画像処理装置からの火点抽出座標信号と自機位
   置測位装置からの自機位置信号を入力して火点の位置情
   報（緯度、経度）を計算出力する火災位置算出装置と、
   飛しょう体の自機位置または火点位置を中心とした地図
   データ上に自機位置と火点位置とフライト軌跡等の情報
   をオーバレイ表示して地図映像信号として出力する地図
   発生装置と、カメラ映像や地図映像に制御ステータス信
   号や位置情報信号を多重化するデータ多重化装置と、カ
   メラ映像と地図映像を合成して１つの画面に表示する画
   面合成装置と、この画面合成装置の出力映像を記録表示
   する記録表示部と、上記画面合成装置の出力映像を送信
   するための映像送信装置とを備えたことを特徴とする火
   災位置及び映像表示伝送システム。
2. 【請求項２】 カラーカメラと赤外線カメラの映像を入
   力し、記録表示部のモニタ画面上でオペレータが指定し
   たポイントの位置座標（ｘ，ｙ）を火災位置算出装置に
   出力するとともに、そのポイントに対して入力された災
   害種別情報を地図発生装置に出力し、且つ、入力映像上
   にも災害種別情報をオーバレイ表示してデータ多重化装
   置へ出力する災害判別指定入力装置を備えたことを特徴
   とする、請求項１記載の火災位置及び映像表示伝送シス
   テム。
3. 【請求項３】 火点抽出画像処理装置から出力される火
   点の画像上の位置座標（ｘ，ｙ）が画像中心に位置する
   ように、カメラジンバル制御装置に対して指向制御を行
   う火点追尾装置を備えたことを特徴とする、請求項１記
   載の航空機搭載火災位置及び映像表示伝送システム。