目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラム
【課題】夜間でも複数の目標対象物の捜索が可能な目標位置検出装置を提供する。
【解決手段】目標対象物位置特定手段（画像処理・座標演算装置２１）により、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄが解析され、発熱物体が存在する位置が目標対象物の位置として特定される。この場合、画像処理・座標演算装置２１により、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を、赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群が生成され、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分が目標対象物の絶対座標（緯度、経度、及び高さ）として特定されて対象地点座標データｅｄが出力される。
【解決手段】目標対象物位置特定手段（画像処理・座標演算装置２１）により、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄが解析され、発熱物体が存在する位置が目標対象物の位置として特定される。この場合、画像処理・座標演算装置２１により、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を、赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群が生成され、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分が目標対象物の絶対座標（緯度、経度、及び高さ）として特定されて対象地点座標データｅｄが出力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラムに係り、たとえば、山岳における遭難者など、熱を有する目標対象物を捜索する場合に用いて好適な目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳などで遭難が発生した場合、遭難者に対してヘリコプタなどによる航空捜索が行われることが多いが、遭難者の発見に至るケースは少ない。その理由としては、捜索方法が、基本的には担当者の目視による確認が主体であり、樹木に遮られているエリアを広範囲にわたって捜索しても、目標対象物を見つけ出すことが困難であることによる。また、目標対象物が多数ある場合は、さらに発見漏れも増えてくる。また、夜間には捜索活動そのものが行えないという事情もある。このため、遭難者の早期の発見及び救出を目指して、夜間でも遭難者の捜索が可能な支援装置が望まれている。
【０００３】
この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された架空線撮影システムがある。
この架空線撮影システムでは、レーザ測距装置、選択装置及び代表線距離・方向算出装置により、ビデオカメラから見た代表架空線までの距離と方向とが算出される。カメラ・架台制御装置は、代表線距離・方向算出装置の出力に従い、ビデオカメラのフォーカスと撮影方向を制御する。線抽出装置により、ビデオカメラの撮影画像から線画像が抽出され、傾き算出装置により、線画像の傾きが算出される。制御目標決定装置により、抽出された線の情報からビデオカメラの光学ズームの制御目標及び撮影中心の制御目標が決定される。追尾モードで、カメラ・架台制御装置により、光学ズーム機能の制御目標に従い、ビデオカメラの光学ズームが制御され、傾き算出装置の算出結果に従い、架空線が撮影画面内で水平になるようにビデオカメラを回転させ、撮影中心の制御目標に従ってビデオカメラがチルトされ、また、代表線距離・方向算出装置の出力に従ってビデオカメラがパンされる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された位置特定装置では、空中を移動可能な機体の位置が、機体位置特定手段により特定される。機体に搭載されている撮影手段により、地表面上の目標物が撮影される。方向検出手段により、機体に対して撮影手段の向いている方向が検出される。地表面記録手段では、地表面の三次元的な位置を表すデータが記録されている。演算処理手段では、機体位置特定手段、撮影手段、方向検出手段及び地表面記録手段からの出力に応答し、機体の位置から撮影手段の向いている方向に延ばした直線と地表面との交点を算出し、目標物の位置として特定する。
【０００５】
また、特許文献３に記載された測距装置は、航空機の胴体下にポット形態で搭載され、センサ部、座標検出部、初期値生成部、及び距離計算部からなる。測定した結果は、表示器に表示される。目標航空機は、熱をもつため、必ず赤外線を放出しているので、目標航空機が放出する赤外線を測定することにより、測距装置軸からの目標航空機の方位が経時的に測定され、パッシブ測距方式を用いて精度良く短時間で測距される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０８６４７１号公報
【特許文献２】特開平０８−２８５５９０号公報
【特許文献３】特開平０９−２５７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、特許文献１に記載された架空線撮影システムでは、架空線が適正なサイズと方向で撮影されるが、レーザ測距装置のようなアクティブな距離センサが用いられているので、この発明とは構成が異なっている。
【０００８】
特許文献２に記載された位置特定装置では、目標物の高度を含む三次元の測定が行われるので、二次元平面として地表面を取り扱う場合の誤差を避けることができ、空中から地表面上の目標物の位置が精度良く特定されるが、目標を特定する手段に関する記載がなく、操作者の指定によると考えられ、この発明のような複数の目標を同時に検出する構成にはなっていない。
【０００９】
特許文献３に記載された測距装置では、精度良く短時間で測距が可能であるが、検出の対象となる目標は一つであり、特許文献２と同様に、複数の目標を同時に検出する構成にはなっていない。
【００１０】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、夜間でも複数の目標対象物の捜索が可能な目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、目標位置検出装置に係り、撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段と、前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定手段とを備えてなることを特徴としている。
【００１２】
この発明の第２の構成は、撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段とを有する目標位置検出装置に用いられ、目標位置検出プログラムがコンピュータに、目標対象物の位置を検出させる目標位置検出方法に係り、前記コンピュータに、前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析させることにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定処理を行わせることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の構成によれば、複数の目標対象物に対して高精度かつ迅速な捜索が可能となる。特に、多数の候補が想定される場合には、非常に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１の実施形態である目標位置検出装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１の目標位置検出装置が用いられる環境の例を示す模式図である。
【図３】赤外カメラ１３から出力される赤外画像ｉｖの例を示す図である。
【図４】図１の目標位置検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記目標対象物位置特定手段（計測制御装置、画像処理・座標演算装置）は、上記赤外画像及び上記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、上記各赤外画像上の上記発熱物体（人体など、発熱体）の座標位置を上記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、上記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、上記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を上記目標対象物の絶対座標（緯度、経度、高さの情報）として特定する構成とされている目標位置検出装置を実現する。
【００１６】
また、上記姿勢位置データ生成手段（姿勢位置計測装置）は、飛行体（ヘリコプタ）に搭載され、上記赤外線カメラ（赤外カメラ）は、上記飛行体の所定の位置に固定され、同飛行体の姿勢角及び現在位置と連動する。
【００１７】
また、上記姿勢位置データ生成手段（姿勢位置計測装置）は、飛行体（ヘリコプタ）に搭載され、上記赤外線カメラ（赤外カメラ）は、上記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、同赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、上記目標対象物位置特定手段（計測制御装置、画像処理・座標演算装置）は、上記赤外画像、上記赤外線カメラ姿勢位置データ及び上記撮像方位情報を解析することにより、上記発熱物体が存在する位置を上記目標対象物の位置として特定する構成とされている。
【００１８】
また、上記目標対象物位置特定手段（計測制御装置、画像処理・座標演算装置）は、上記赤外画像、上記赤外線カメラ姿勢位置データ及び上記撮像方位情報に基づいて、上記各赤外画像上の上記発熱物体の座標位置を上記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、上記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、上記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を上記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされている。
【実施形態１】
【００１９】
図１は、この発明の第１の実施形態である目標位置検出装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の目標位置検出装置は、同図に示すように、搭載機器１０と、地上機器２０とから構成されている。搭載機器１０は、たとえばヘリコプタなどの飛行体に搭載され、ＧＰＳ（Global Positioning System ）アンテナ１１と、姿勢位置計測装置１２（ＧＰＳ／ＩＭＵ、Global Positioning System/Inertial Measurement Unit ）と、赤外カメラ１３と、計測制御装置３０とから構成されている。
【００２０】
赤外カメラ１３は、撮像可能範囲を撮像して同撮像可能範囲に存在する発熱物体（たとえば、人体などの発熱体）から放射される赤外線を検出して赤外画像ｉｖを出力する。この場合、赤外カメラ１３は、人体の温度を感知しやすい遠赤外線カメラ又は中赤外線カメラが使用される。また、赤外カメラ１３は、上記ヘリコプタの所定の位置に固定され、同ヘリコプタの姿勢角及び現在位置と連動する。ＧＰＳアンテナ１１は、図示しない３つ以上の衛星から送信される各信号電波を受信する。姿勢位置計測装置１２は、ＧＰＳアンテナ１１で受信された各信号電波に基づいて、赤外カメラ１３の姿勢角及び現在位置情報を時刻データ（ＧＰＳ時刻）に対応して取得してＧＰＳ／姿勢データｇｄ（赤外線カメラ姿勢位置データ）を生成する。この姿勢位置計測装置１２は、たとえば、Ｋ−ＧＰＳ（Kinematic GPS ）方式に基づいて構成され、基準局データ（電子基準点などの既知固定点のＧＰＳデータ）と移動局データ（本装置のＧＰＳ／ＩＭＵデータ）を用いて、ＧＰＳ時刻に対応した高精度の姿勢位置データを生成する。なお、ＧＰＳ方式としては、少し位置精度の低いＤ−ＧＰＳ（differential GPS）方式を用いても良い。
【００２１】
計測制御装置３０は、制御部３１と、表示部３２と、画像記録部３３と、データ記録部３４とを有している。制御部３１は、姿勢位置計測装置１２で生成されるＧＰＳ／姿勢データｇｄ、及び赤外カメラ１３から出力される赤外画像ｉｖを入力し、赤外画像ｉｗを表示部３２に送出して表示させる。また、制御部３１は、時刻データｔａを付与した赤外画像ｉｕを画像記録部３３に送出して記録させると共に、時刻データｔｂを付与したＧＰＳ／姿勢データｆｄをデータ記録部３４に送出して記録させる。
【００２２】
地上機器２０は、地上の施設などに設置され、画像処理・座標演算装置２１を有している。画像処理・座標演算装置２１は、目標位置検出プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成され、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄを解析することにより、上記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する。特に、この実施形態では、画像処理・座標演算装置２１は、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を赤外カメラの１３位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を目標対象物の絶対座標（すなわち、緯度、経度、及び高さの情報）として特定して対象地点座標データｅｄを出力する。
【００２３】
図２は、図１の目標位置検出装置が用いられる環境の例を示す模式図である。
この図２では、図１中の赤外カメラ１３がヘリコプタ４０に搭載され、地すべり及び雪崩によって発生した遭難者などの目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の捜索が行われている状態が示されている。
【００２４】
図３は、赤外カメラ１３から出力される赤外画像ｉｖの例を示す図、及び図４が、図１の目標位置検出装置の動作を説明するフローチャートである。
これらの図を参照して、この形態の目標位置検出装置に用いられる目標位置検出方法の処理内容について説明する。
この目標位置検出装置では、姿勢位置計測装置１２は、ヘリコプタ４０に搭載され、赤外カメラ１３が、ヘリコプタ４０の所定の位置に固定され、同ヘリコプタ４０の姿勢角及び現在位置と連動するようになっている。そして、画像処理・座標演算装置２１により、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄが解析され、発熱物体が存在する位置が目標対象物の位置として特定される。この場合、画像処理・座標演算装置２１により、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を、赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群が生成され、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分が目標対象物の絶対座標（すなわち、緯度、経度、及び高さの情報）として特定されて対象地点座標データｅｄが出力される（目標対象物位置特定処理）。
【００２５】
すなわち、図４に示すように、初期設定として、赤外カメラ１３の取付け位置及びカメラ軸の方位角と、姿勢位置計測装置１２の取付け位置及び取付け角度との関連付けを行う（ステップＡ１）。そして、捜索フライトの作業が開始され（フライトスタート）、ステップＡ２で、姿勢位置計測装置１２により離陸前のＧＰＳデータが取得され、同姿勢位置計測装置１２によるＧＰＳ／姿勢データｇｄ、及びカメラ軸の方位角データに基づいて、赤外カメラ１３で撮像された赤外画像ｉｖの各ピクセル座標に対応する方位角（方位ベクトル線）が決まる。この後、ヘリコプタ４０が離陸して移動し（ステップＡ３）、対象エリアが捜索されて赤外カメラ１３による撮影が行われ、制御部３１に、赤外画像ｉｖが取り込まれると共に、姿勢位置計測装置１２による姿勢位置計測データ（ＧＰＳ／姿勢データｇｄ）が取り込まれる。
【００２６】
制御部３１から赤外画像ｉｗが表示部３２に送出されて表示され、また、時刻データｔａが付与された赤外画像ｉｕが画像記録部３３に送出されて記録されると共に、時刻データｔｂが付与されたＧＰＳ／姿勢データｆｄがデータ記録部３４に送出されて記録される（ステップＡ４）。赤外カメラ１３を使用することで、遭難者などの人物が高温物として背景の樹木などから分離して撮影しやすくなっている。遭難現場付近では、ヘリコプタ４０が広い範囲を網羅的に移動して撮像していき、その後、帰着し（ステップＡ５）、姿勢位置計測装置１２により着陸後のＧＰＳデータが取得され（ステップＡ６）、フライトが終了する。
【００２７】
フライトの終了後、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄが、地上機器２０の画像処理・座標演算装置２１に取り込まれてデータ処理が行われる。
すなわち、画像処理・座標演算装置２１では、赤外画像ｉｕから画像処理によって目標対象物の画面上でのピクセル座標が求められ、このピクセル座標がＧＰＳ／姿勢データｆｄを用いて方位ベクトル線に対応付けられる。この方位ベクトル線は、各時刻でヘリコプタ４０の移動と共に変化するため、同一目標を画像処理によって同定して追尾することで（座標系変換処理、画像内候補抽出／追尾、ステップＢ１）、目標対象物に対する複数の方位ベクトル線が求められる（候補点方位ベクトル算出、ステップＢ２）。これらの方位ベクトル線の交点（すなわち、共通部分）が目標対象物の座標となる（候補点座標位置算出、ステップＢ３）。そして、目標対象物の位置と、ヘリコプタ４０の座標位置とから、両者間の距離が算出され、目標対象物の大きさの判定が行われるため（距離算出、目標対象物大きさ算出、ステップＢ４）、最終的に目標候補が絞り込まれ、その座標が提供されて（対象候補選別、座標位置特定、ステップＢ５）処理が終了する。
【００２８】
図３（ａ）では、時刻ｔ１における赤外カメラ１３で撮像された赤外画像ｉｖが示されている。この場合、時刻ｔ１での救難機（ヘリコプタ４０）の位置、すなわちカメラ位置Ｐ１（座標Ｐ１）が決定され、画像処理・座標演算装置２１で画像処理して抽出された目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ方位ベクトル線ｖ１1 ，ｖ２1 ，ｖ３1 上にある。この後、ヘリコプタ４０が移動することにより、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ２での救難機（ヘリコプタ４０）の位置、すなわちカメラ位置Ｐ２（座標Ｐ２）が決定される。目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、パターン認識などの画像処理により同一目標として追尾処理された結果、時刻ｔ２では、それぞれ方位ベクトル線ｖ１2 、ｖ２2 、ｖ３2 上にある。ここで、同一目標で、時刻毎の異なる方位ベクトル線の交点位置（すなわち、共通部分）が目標対象物の座標として求められる。この座標は、ある程度誤差を有するが、同一目標としての追尾時間が長ければ長いほど方位ベクトル線も多くなり、この誤差範囲が小さくなる。
【００２９】
以上のように、この第１の実施形態では、画像処理・座標演算装置２１により、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を、赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群が生成され、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分が目標対象物の絶対座標として特定されて対象地点座標データｅｄが出力されるので、遭難者などの目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対して高精度かつ迅速な捜索が可能となる。特に、多数の候補が想定される場合には、非常に有効となる。また、同時に可視カメラ映像を併用すれば、目視確認も容易になるため、詳細な捜索活動に迅速に利用できる。また、ヘリコプタ４０に搭載された赤外カメラ１３を活用することにより、昼間だけでなく、薄暮から夜間にかけての捜索も可能となるが、夜間の捜索データから捜索ポイント（位置座標）の絞り込みも可能となり、地上からの同時捜索も容易となる。これにより、迅速でポイントを絞った捜索が可能となり、遭難者などの目標発見率の向上につながる。
【実施形態２】
【００３０】
この発明の第２の実施形態の目標位置検出装置では、赤外カメラ１３は、ヘリコプタ４０の所定の位置に図示しない旋回装置を介して旋回可能に搭載されていると共に、同赤外カメラ１３の撮像方位情報を生成する構成とされている。また、図１中の画像処理・座標演算装置２１に代えて、新たな機能が付加された画像処理・座標演算装置２１Ａが設けられている。画像処理・座標演算装置２１Ａでは、画像処理・座標演算装置２１の機能に加え、目標対象物の位置（位置座標）を特定する際に、赤外カメラ１３により生成される撮像方位情報を含めて解析する構成とされている。すなわち、画像処理・座標演算装置２１Ａは、赤外画像ｉｕ、ＧＰＳ／姿勢データｆｄ及び赤外カメラ１３により生成される撮像方位情報に基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を目標対象物の絶対座標として特定して対象地点座標データｅｄを出力する。
【００３１】
この形態の目標位置検出装置では、画像処理・座標演算装置２１Ａにより、目標対象物の位置（位置座標）が、赤外カメラ１３により生成される撮像方位情報を含めて解析されるので、人が赤外カメラ１３の方位角を変えて捜索する場合にも位置計測処理が可能であり、より柔軟な捜索が可能となる。
【００３２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、より処理性能の高い画像処理・座標変換装置を使用すれば、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic GPS ）を使用してフライトしながらのリアルタイムの座標検出も可能である。この場合は、ヘリコプタに搭載した制御部内に画像処理・座標変換装置を内蔵することとなる。また、搭載機器１０は、たとえばロボットなどに搭載しても良く、また、展望台などに設置されていても良い。また、図１中の計測制御装置３０及び地上機器２０は、互いに無線接続される構成とされていても良い。また、姿勢位置計測装置１２は、ＧＰＳに加え、たとえば、「Ｇａｌｉｌｅｏ」や、「準天頂衛星」などを用いる構成としても良い。
【００３３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
【００３４】
（付記１）
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段と、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定手段とを備えてなる目標位置検出装置。
【００３５】
（付記２）
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされている付記１記載の目標位置検出装置。
【００３６】
（付記３）
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動する付記１又は２記載の目標位置検出装置。
【００３７】
（付記４）
前記姿勢位置データ生成手段は、
飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定する構成とされている付記１又は２記載の目標位置検出装置。
【００３８】
（付記５）
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされている付記４記載の目標位置検出装置。
【００３９】
（付記６）
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段とを有する目標位置検出装置に用いられ、
目標位置検出プログラムがコンピュータに、目標対象物の位置を検出させる目標位置検出方法であって、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析させることにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定処理を行わせる目標位置検出方法。
【００４０】
（付記７）
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させる付記６記載の目標位置検出方法。
【００４１】
（付記８）
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動する付記６又は７記載の目標位置検出方法。
【００４２】
（付記９）
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定させる付記６又は７記載の目標位置検出方法。
【００４３】
（付記１０）
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させる付記９記載の目標位置検出方法。
【００４４】
（付記１１）
コンピュータを、付記１乃至５のいずれか一に記載の目標対象物位置特定手段として機能させる目標位置検出プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、遭難者に限らず、背景に比べて温度の高い物体など、赤外画像で特徴的に自動検出及び追尾しやすい目標の位置座標決定に利用でき、たとえば、送電線設備の異常発熱部位の座標、逃走車両位置座標などの決定に利用できる。特に、夜間に利用する場合に効果的である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 搭載機器（目標位置検出装置の一部）
１１ ＧＰＳ（Global Positioning System ）アンテナ（目標位置検出装置の一部）
１２ 姿勢位置計測装置（ＧＰＳ／ＩＭＵ、Global Positioning System/Inertial Measurement Unit ）（姿勢位置データ生成手段）
１３ 赤外カメラ（赤外線カメラ）
２０ 地上機器（目標位置検出装置の一部）
２１ 画像処理・座標演算装置（目標対象物位置特定手段の一部）
３０ 計測制御装置（目標対象物位置特定手段の一部）
３１ 制御部（目標位置検出装置の一部）
３２ 表示部（目標位置検出装置の一部）
３３ 画像記録部（目標位置検出装置の一部）
３４ データ記録部（目標位置検出装置の一部）
４０ ヘリコプタ（飛行体）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 目標対象物
ｖ１1 ，ｖ２1 ，ｖ３1 方位ベクトル線
ｖ１2 、ｖ２2 、ｖ３2 方位ベクトル線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラムに係り、たとえば、山岳における遭難者など、熱を有する目標対象物を捜索する場合に用いて好適な目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳などで遭難が発生した場合、遭難者に対してヘリコプタなどによる航空捜索が行われることが多いが、遭難者の発見に至るケースは少ない。その理由としては、捜索方法が、基本的には担当者の目視による確認が主体であり、樹木に遮られているエリアを広範囲にわたって捜索しても、目標対象物を見つけ出すことが困難であることによる。また、目標対象物が多数ある場合は、さらに発見漏れも増えてくる。また、夜間には捜索活動そのものが行えないという事情もある。このため、遭難者の早期の発見及び救出を目指して、夜間でも遭難者の捜索が可能な支援装置が望まれている。
【０００３】
この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された架空線撮影システムがある。
この架空線撮影システムでは、レーザ測距装置、選択装置及び代表線距離・方向算出装置により、ビデオカメラから見た代表架空線までの距離と方向とが算出される。カメラ・架台制御装置は、代表線距離・方向算出装置の出力に従い、ビデオカメラのフォーカスと撮影方向を制御する。線抽出装置により、ビデオカメラの撮影画像から線画像が抽出され、傾き算出装置により、線画像の傾きが算出される。制御目標決定装置により、抽出された線の情報からビデオカメラの光学ズームの制御目標及び撮影中心の制御目標が決定される。追尾モードで、カメラ・架台制御装置により、光学ズーム機能の制御目標に従い、ビデオカメラの光学ズームが制御され、傾き算出装置の算出結果に従い、架空線が撮影画面内で水平になるようにビデオカメラを回転させ、撮影中心の制御目標に従ってビデオカメラがチルトされ、また、代表線距離・方向算出装置の出力に従ってビデオカメラがパンされる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された位置特定装置では、空中を移動可能な機体の位置が、機体位置特定手段により特定される。機体に搭載されている撮影手段により、地表面上の目標物が撮影される。方向検出手段により、機体に対して撮影手段の向いている方向が検出される。地表面記録手段では、地表面の三次元的な位置を表すデータが記録されている。演算処理手段では、機体位置特定手段、撮影手段、方向検出手段及び地表面記録手段からの出力に応答し、機体の位置から撮影手段の向いている方向に延ばした直線と地表面との交点を算出し、目標物の位置として特定する。
【０００５】
また、特許文献３に記載された測距装置は、航空機の胴体下にポット形態で搭載され、センサ部、座標検出部、初期値生成部、及び距離計算部からなる。測定した結果は、表示器に表示される。目標航空機は、熱をもつため、必ず赤外線を放出しているので、目標航空機が放出する赤外線を測定することにより、測距装置軸からの目標航空機の方位が経時的に測定され、パッシブ測距方式を用いて精度良く短時間で測距される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０８６４７１号公報
【特許文献２】特開平０８−２８５５９０号公報
【特許文献３】特開平０９−２５７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、特許文献１に記載された架空線撮影システムでは、架空線が適正なサイズと方向で撮影されるが、レーザ測距装置のようなアクティブな距離センサが用いられているので、この発明とは構成が異なっている。
【０００８】
特許文献２に記載された位置特定装置では、目標物の高度を含む三次元の測定が行われるので、二次元平面として地表面を取り扱う場合の誤差を避けることができ、空中から地表面上の目標物の位置が精度良く特定されるが、目標を特定する手段に関する記載がなく、操作者の指定によると考えられ、この発明のような複数の目標を同時に検出する構成にはなっていない。
【０００９】
特許文献３に記載された測距装置では、精度良く短時間で測距が可能であるが、検出の対象となる目標は一つであり、特許文献２と同様に、複数の目標を同時に検出する構成にはなっていない。
【００１０】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、夜間でも複数の目標対象物の捜索が可能な目標位置検出装置、該検出装置に用いられる目標位置検出方法及び目標位置検出プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、目標位置検出装置に係り、撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段と、前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定手段とを備えてなることを特徴としている。
【００１２】
この発明の第２の構成は、撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段とを有する目標位置検出装置に用いられ、目標位置検出プログラムがコンピュータに、目標対象物の位置を検出させる目標位置検出方法に係り、前記コンピュータに、前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析させることにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定処理を行わせることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の構成によれば、複数の目標対象物に対して高精度かつ迅速な捜索が可能となる。特に、多数の候補が想定される場合には、非常に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１の実施形態である目標位置検出装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１の目標位置検出装置が用いられる環境の例を示す模式図である。
【図３】赤外カメラ１３から出力される赤外画像ｉｖの例を示す図である。
【図４】図１の目標位置検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記目標対象物位置特定手段（計測制御装置、画像処理・座標演算装置）は、上記赤外画像及び上記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、上記各赤外画像上の上記発熱物体（人体など、発熱体）の座標位置を上記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、上記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、上記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を上記目標対象物の絶対座標（緯度、経度、高さの情報）として特定する構成とされている目標位置検出装置を実現する。
【００１６】
また、上記姿勢位置データ生成手段（姿勢位置計測装置）は、飛行体（ヘリコプタ）に搭載され、上記赤外線カメラ（赤外カメラ）は、上記飛行体の所定の位置に固定され、同飛行体の姿勢角及び現在位置と連動する。
【００１７】
また、上記姿勢位置データ生成手段（姿勢位置計測装置）は、飛行体（ヘリコプタ）に搭載され、上記赤外線カメラ（赤外カメラ）は、上記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、同赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、上記目標対象物位置特定手段（計測制御装置、画像処理・座標演算装置）は、上記赤外画像、上記赤外線カメラ姿勢位置データ及び上記撮像方位情報を解析することにより、上記発熱物体が存在する位置を上記目標対象物の位置として特定する構成とされている。
【００１８】
また、上記目標対象物位置特定手段（計測制御装置、画像処理・座標演算装置）は、上記赤外画像、上記赤外線カメラ姿勢位置データ及び上記撮像方位情報に基づいて、上記各赤外画像上の上記発熱物体の座標位置を上記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、上記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、上記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を上記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされている。
【実施形態１】
【００１９】
図１は、この発明の第１の実施形態である目標位置検出装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の目標位置検出装置は、同図に示すように、搭載機器１０と、地上機器２０とから構成されている。搭載機器１０は、たとえばヘリコプタなどの飛行体に搭載され、ＧＰＳ（Global Positioning System ）アンテナ１１と、姿勢位置計測装置１２（ＧＰＳ／ＩＭＵ、Global Positioning System/Inertial Measurement Unit ）と、赤外カメラ１３と、計測制御装置３０とから構成されている。
【００２０】
赤外カメラ１３は、撮像可能範囲を撮像して同撮像可能範囲に存在する発熱物体（たとえば、人体などの発熱体）から放射される赤外線を検出して赤外画像ｉｖを出力する。この場合、赤外カメラ１３は、人体の温度を感知しやすい遠赤外線カメラ又は中赤外線カメラが使用される。また、赤外カメラ１３は、上記ヘリコプタの所定の位置に固定され、同ヘリコプタの姿勢角及び現在位置と連動する。ＧＰＳアンテナ１１は、図示しない３つ以上の衛星から送信される各信号電波を受信する。姿勢位置計測装置１２は、ＧＰＳアンテナ１１で受信された各信号電波に基づいて、赤外カメラ１３の姿勢角及び現在位置情報を時刻データ（ＧＰＳ時刻）に対応して取得してＧＰＳ／姿勢データｇｄ（赤外線カメラ姿勢位置データ）を生成する。この姿勢位置計測装置１２は、たとえば、Ｋ−ＧＰＳ（Kinematic GPS ）方式に基づいて構成され、基準局データ（電子基準点などの既知固定点のＧＰＳデータ）と移動局データ（本装置のＧＰＳ／ＩＭＵデータ）を用いて、ＧＰＳ時刻に対応した高精度の姿勢位置データを生成する。なお、ＧＰＳ方式としては、少し位置精度の低いＤ−ＧＰＳ（differential GPS）方式を用いても良い。
【００２１】
計測制御装置３０は、制御部３１と、表示部３２と、画像記録部３３と、データ記録部３４とを有している。制御部３１は、姿勢位置計測装置１２で生成されるＧＰＳ／姿勢データｇｄ、及び赤外カメラ１３から出力される赤外画像ｉｖを入力し、赤外画像ｉｗを表示部３２に送出して表示させる。また、制御部３１は、時刻データｔａを付与した赤外画像ｉｕを画像記録部３３に送出して記録させると共に、時刻データｔｂを付与したＧＰＳ／姿勢データｆｄをデータ記録部３４に送出して記録させる。
【００２２】
地上機器２０は、地上の施設などに設置され、画像処理・座標演算装置２１を有している。画像処理・座標演算装置２１は、目標位置検出プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成され、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄを解析することにより、上記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する。特に、この実施形態では、画像処理・座標演算装置２１は、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を赤外カメラの１３位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を目標対象物の絶対座標（すなわち、緯度、経度、及び高さの情報）として特定して対象地点座標データｅｄを出力する。
【００２３】
図２は、図１の目標位置検出装置が用いられる環境の例を示す模式図である。
この図２では、図１中の赤外カメラ１３がヘリコプタ４０に搭載され、地すべり及び雪崩によって発生した遭難者などの目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の捜索が行われている状態が示されている。
【００２４】
図３は、赤外カメラ１３から出力される赤外画像ｉｖの例を示す図、及び図４が、図１の目標位置検出装置の動作を説明するフローチャートである。
これらの図を参照して、この形態の目標位置検出装置に用いられる目標位置検出方法の処理内容について説明する。
この目標位置検出装置では、姿勢位置計測装置１２は、ヘリコプタ４０に搭載され、赤外カメラ１３が、ヘリコプタ４０の所定の位置に固定され、同ヘリコプタ４０の姿勢角及び現在位置と連動するようになっている。そして、画像処理・座標演算装置２１により、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄが解析され、発熱物体が存在する位置が目標対象物の位置として特定される。この場合、画像処理・座標演算装置２１により、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を、赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群が生成され、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分が目標対象物の絶対座標（すなわち、緯度、経度、及び高さの情報）として特定されて対象地点座標データｅｄが出力される（目標対象物位置特定処理）。
【００２５】
すなわち、図４に示すように、初期設定として、赤外カメラ１３の取付け位置及びカメラ軸の方位角と、姿勢位置計測装置１２の取付け位置及び取付け角度との関連付けを行う（ステップＡ１）。そして、捜索フライトの作業が開始され（フライトスタート）、ステップＡ２で、姿勢位置計測装置１２により離陸前のＧＰＳデータが取得され、同姿勢位置計測装置１２によるＧＰＳ／姿勢データｇｄ、及びカメラ軸の方位角データに基づいて、赤外カメラ１３で撮像された赤外画像ｉｖの各ピクセル座標に対応する方位角（方位ベクトル線）が決まる。この後、ヘリコプタ４０が離陸して移動し（ステップＡ３）、対象エリアが捜索されて赤外カメラ１３による撮影が行われ、制御部３１に、赤外画像ｉｖが取り込まれると共に、姿勢位置計測装置１２による姿勢位置計測データ（ＧＰＳ／姿勢データｇｄ）が取り込まれる。
【００２６】
制御部３１から赤外画像ｉｗが表示部３２に送出されて表示され、また、時刻データｔａが付与された赤外画像ｉｕが画像記録部３３に送出されて記録されると共に、時刻データｔｂが付与されたＧＰＳ／姿勢データｆｄがデータ記録部３４に送出されて記録される（ステップＡ４）。赤外カメラ１３を使用することで、遭難者などの人物が高温物として背景の樹木などから分離して撮影しやすくなっている。遭難現場付近では、ヘリコプタ４０が広い範囲を網羅的に移動して撮像していき、その後、帰着し（ステップＡ５）、姿勢位置計測装置１２により着陸後のＧＰＳデータが取得され（ステップＡ６）、フライトが終了する。
【００２７】
フライトの終了後、画像記録部３３に記録されている赤外画像ｉｕ、及びデータ記録部３４に記録されているＧＰＳ／姿勢データｆｄが、地上機器２０の画像処理・座標演算装置２１に取り込まれてデータ処理が行われる。
すなわち、画像処理・座標演算装置２１では、赤外画像ｉｕから画像処理によって目標対象物の画面上でのピクセル座標が求められ、このピクセル座標がＧＰＳ／姿勢データｆｄを用いて方位ベクトル線に対応付けられる。この方位ベクトル線は、各時刻でヘリコプタ４０の移動と共に変化するため、同一目標を画像処理によって同定して追尾することで（座標系変換処理、画像内候補抽出／追尾、ステップＢ１）、目標対象物に対する複数の方位ベクトル線が求められる（候補点方位ベクトル算出、ステップＢ２）。これらの方位ベクトル線の交点（すなわち、共通部分）が目標対象物の座標となる（候補点座標位置算出、ステップＢ３）。そして、目標対象物の位置と、ヘリコプタ４０の座標位置とから、両者間の距離が算出され、目標対象物の大きさの判定が行われるため（距離算出、目標対象物大きさ算出、ステップＢ４）、最終的に目標候補が絞り込まれ、その座標が提供されて（対象候補選別、座標位置特定、ステップＢ５）処理が終了する。
【００２８】
図３（ａ）では、時刻ｔ１における赤外カメラ１３で撮像された赤外画像ｉｖが示されている。この場合、時刻ｔ１での救難機（ヘリコプタ４０）の位置、すなわちカメラ位置Ｐ１（座標Ｐ１）が決定され、画像処理・座標演算装置２１で画像処理して抽出された目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ方位ベクトル線ｖ１1 ，ｖ２1 ，ｖ３1 上にある。この後、ヘリコプタ４０が移動することにより、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ２での救難機（ヘリコプタ４０）の位置、すなわちカメラ位置Ｐ２（座標Ｐ２）が決定される。目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、パターン認識などの画像処理により同一目標として追尾処理された結果、時刻ｔ２では、それぞれ方位ベクトル線ｖ１2 、ｖ２2 、ｖ３2 上にある。ここで、同一目標で、時刻毎の異なる方位ベクトル線の交点位置（すなわち、共通部分）が目標対象物の座標として求められる。この座標は、ある程度誤差を有するが、同一目標としての追尾時間が長ければ長いほど方位ベクトル線も多くなり、この誤差範囲が小さくなる。
【００２９】
以上のように、この第１の実施形態では、画像処理・座標演算装置２１により、赤外画像ｉｕ及びＧＰＳ／姿勢データｆｄに基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を、赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群が生成され、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分が目標対象物の絶対座標として特定されて対象地点座標データｅｄが出力されるので、遭難者などの目標対象物Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対して高精度かつ迅速な捜索が可能となる。特に、多数の候補が想定される場合には、非常に有効となる。また、同時に可視カメラ映像を併用すれば、目視確認も容易になるため、詳細な捜索活動に迅速に利用できる。また、ヘリコプタ４０に搭載された赤外カメラ１３を活用することにより、昼間だけでなく、薄暮から夜間にかけての捜索も可能となるが、夜間の捜索データから捜索ポイント（位置座標）の絞り込みも可能となり、地上からの同時捜索も容易となる。これにより、迅速でポイントを絞った捜索が可能となり、遭難者などの目標発見率の向上につながる。
【実施形態２】
【００３０】
この発明の第２の実施形態の目標位置検出装置では、赤外カメラ１３は、ヘリコプタ４０の所定の位置に図示しない旋回装置を介して旋回可能に搭載されていると共に、同赤外カメラ１３の撮像方位情報を生成する構成とされている。また、図１中の画像処理・座標演算装置２１に代えて、新たな機能が付加された画像処理・座標演算装置２１Ａが設けられている。画像処理・座標演算装置２１Ａでは、画像処理・座標演算装置２１の機能に加え、目標対象物の位置（位置座標）を特定する際に、赤外カメラ１３により生成される撮像方位情報を含めて解析する構成とされている。すなわち、画像処理・座標演算装置２１Ａは、赤外画像ｉｕ、ＧＰＳ／姿勢データｆｄ及び赤外カメラ１３により生成される撮像方位情報に基づいて、各赤外画像ｉｕ上の発熱物体の座標位置を赤外カメラ１３の位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を目標対象物の絶対座標として特定して対象地点座標データｅｄを出力する。
【００３１】
この形態の目標位置検出装置では、画像処理・座標演算装置２１Ａにより、目標対象物の位置（位置座標）が、赤外カメラ１３により生成される撮像方位情報を含めて解析されるので、人が赤外カメラ１３の方位角を変えて捜索する場合にも位置計測処理が可能であり、より柔軟な捜索が可能となる。
【００３２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、より処理性能の高い画像処理・座標変換装置を使用すれば、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic GPS ）を使用してフライトしながらのリアルタイムの座標検出も可能である。この場合は、ヘリコプタに搭載した制御部内に画像処理・座標変換装置を内蔵することとなる。また、搭載機器１０は、たとえばロボットなどに搭載しても良く、また、展望台などに設置されていても良い。また、図１中の計測制御装置３０及び地上機器２０は、互いに無線接続される構成とされていても良い。また、姿勢位置計測装置１２は、ＧＰＳに加え、たとえば、「Ｇａｌｉｌｅｏ」や、「準天頂衛星」などを用いる構成としても良い。
【００３３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
【００３４】
（付記１）
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段と、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定手段とを備えてなる目標位置検出装置。
【００３５】
（付記２）
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされている付記１記載の目標位置検出装置。
【００３６】
（付記３）
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動する付記１又は２記載の目標位置検出装置。
【００３７】
（付記４）
前記姿勢位置データ生成手段は、
飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定する構成とされている付記１又は２記載の目標位置検出装置。
【００３８】
（付記５）
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされている付記４記載の目標位置検出装置。
【００３９】
（付記６）
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段とを有する目標位置検出装置に用いられ、
目標位置検出プログラムがコンピュータに、目標対象物の位置を検出させる目標位置検出方法であって、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析させることにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定処理を行わせる目標位置検出方法。
【００４０】
（付記７）
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させる付記６記載の目標位置検出方法。
【００４１】
（付記８）
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動する付記６又は７記載の目標位置検出方法。
【００４２】
（付記９）
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定させる付記６又は７記載の目標位置検出方法。
【００４３】
（付記１０）
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させる付記９記載の目標位置検出方法。
【００４４】
（付記１１）
コンピュータを、付記１乃至５のいずれか一に記載の目標対象物位置特定手段として機能させる目標位置検出プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、遭難者に限らず、背景に比べて温度の高い物体など、赤外画像で特徴的に自動検出及び追尾しやすい目標の位置座標決定に利用でき、たとえば、送電線設備の異常発熱部位の座標、逃走車両位置座標などの決定に利用できる。特に、夜間に利用する場合に効果的である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 搭載機器（目標位置検出装置の一部）
１１ ＧＰＳ（Global Positioning System ）アンテナ（目標位置検出装置の一部）
１２ 姿勢位置計測装置（ＧＰＳ／ＩＭＵ、Global Positioning System/Inertial Measurement Unit ）（姿勢位置データ生成手段）
１３ 赤外カメラ（赤外線カメラ）
２０ 地上機器（目標位置検出装置の一部）
２１ 画像処理・座標演算装置（目標対象物位置特定手段の一部）
３０ 計測制御装置（目標対象物位置特定手段の一部）
３１ 制御部（目標位置検出装置の一部）
３２ 表示部（目標位置検出装置の一部）
３３ 画像記録部（目標位置検出装置の一部）
３４ データ記録部（目標位置検出装置の一部）
４０ ヘリコプタ（飛行体）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 目標対象物
ｖ１1 ，ｖ２1 ，ｖ３1 方位ベクトル線
ｖ１2 、ｖ２2 、ｖ３2 方位ベクトル線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段と、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定手段とを備えてなることを特徴とする目標位置検出装置。
【請求項２】
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の目標位置検出装置。
【請求項３】
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動することを特徴とする請求項１又は２記載の目標位置検出装置。
【請求項４】
前記姿勢位置データ生成手段は、
飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の目標位置検出装置。
【請求項５】
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされていることを特徴とする請求項４記載の目標位置検出装置。
【請求項６】
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段とを有する目標位置検出装置に用いられ、
目標位置検出プログラムがコンピュータに、目標対象物の位置を検出させる目標位置検出方法であって、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析させることにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定処理を行わせることを特徴とする目標位置検出方法。
【請求項７】
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させることを特徴とする請求項６記載の目標位置検出方法。
【請求項８】
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動することを特徴とする請求項６又は７記載の目標位置検出方法。
【請求項９】
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定させることを特徴とする請求項６又は７記載の目標位置検出方法。
【請求項１０】
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させることを特徴とする請求項９記載の目標位置検出方法。
【請求項１】
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段と、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定手段とを備えてなることを特徴とする目標位置検出装置。
【請求項２】
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の目標位置検出装置。
【請求項３】
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動することを特徴とする請求項１又は２記載の目標位置検出装置。
【請求項４】
前記姿勢位置データ生成手段は、
飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、
前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の目標位置検出装置。
【請求項５】
前記目標対象物位置特定手段は、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定する構成とされていることを特徴とする請求項４記載の目標位置検出装置。
【請求項６】
撮像可能範囲を撮像して該撮像可能範囲に存在する発熱物体から放射される赤外線を検出して赤外画像を出力する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの姿勢角及び現在位置情報を時刻データに対応して取得して赤外線カメラ姿勢位置データを生成する姿勢位置データ生成手段とを有する目標位置検出装置に用いられ、
目標位置検出プログラムがコンピュータに、目標対象物の位置を検出させる目標位置検出方法であって、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像及び前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データを解析させることにより、前記発熱物体が存在する位置を目標対象物の位置として特定する目標対象物位置特定処理を行わせることを特徴とする目標位置検出方法。
【請求項７】
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像及び前記赤外線カメラ姿勢位置データに基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させることを特徴とする請求項６記載の目標位置検出方法。
【請求項８】
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に固定され、該飛行体の姿勢角及び現在位置と連動することを特徴とする請求項６又は７記載の目標位置検出方法。
【請求項９】
前記姿勢位置データ生成手段は、飛行体に搭載され、
前記赤外線カメラは、前記飛行体の所定の位置に旋回可能に搭載されていると共に、該赤外線カメラの撮像方位情報を生成する構成とされ、
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外線カメラから出力される前記赤外画像、前記姿勢位置データ生成手段により生成される前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記赤外線カメラにより生成される前記撮像方位情報を解析することにより、前記発熱物体が存在する位置を前記目標対象物の位置として特定させることを特徴とする請求項６又は７記載の目標位置検出方法。
【請求項１０】
前記目標対象物位置特定処理では、
前記コンピュータに、
前記赤外画像、前記赤外線カメラ姿勢位置データ及び前記撮像方位情報に基づいて、前記各赤外画像上の前記発熱物体の座標位置を前記赤外線カメラの位置を基準とする方位ベクトル線に対応付けることにより、前記発熱物体に対して時系列の方位ベクトル線群を生成し、前記方位ベクトル線群を構成する各方位ベクトル線の共通部分を前記目標対象物の絶対座標として特定させることを特徴とする請求項９記載の目標位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９６９３４（Ｐ２０１３−９６９３４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２０６１（Ｐ２０１１−２４２０６１）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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