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JP6266882B2 - Tracking support device - Google Patents
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Description

本発明は、追尾機能を有する一次レーダにおいて追尾の対象となる目標を安定に維持する追尾支援装置に関する。   The present invention relates to a tracking support apparatus that stably maintains a target to be tracked in a primary radar having a tracking function.

船舶用レーダには、航行の安全を図るために、他船等の目標を追尾する機能が備えられているものがある。
図4は、目標追尾の機能を有するレーダ装置の構成例を示す図である。
Some marine radars have a function of tracking a target of another ship or the like in order to ensure navigation safety.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a radar apparatus having a target tracking function.

図において、送信部41の出力はサーキュレータ42の第一の開口に接続され、そのサーキュレータの第二の開口は給電部43を介して空中線系44の給電点に接続される。サーキュレータ42の第三の開口は受信部45および信号処理部46を介して指示部47の入力に接続される。送信部41、受信部45、信号処理部46および指示部47の制御端子には、制御部48の対応する入出力ポートが接続される。   In the figure, the output of the transmission unit 41 is connected to the first opening of the circulator 42, and the second opening of the circulator is connected to the feeding point of the antenna system 44 via the feeding unit 43. The third opening of the circulator 42 is connected to the input of the instruction unit 47 via the reception unit 45 and the signal processing unit 46. The corresponding input / output ports of the control unit 48 are connected to the control terminals of the transmission unit 41, the reception unit 45, the signal processing unit 46 and the instruction unit 47.

このような構成のレーダ装置では、送信部41は、制御部48の配下でパルス波である送信波を生成する。このような送信波は、サーキュレータ42および給電部43を介して空中線系44から他船が位置し得る海域に向けて放射される。   In the radar apparatus having such a configuration, the transmission unit 41 generates a transmission wave that is a pulse wave under the control of the control unit 48. Such a transmission wave is radiated from the aerial system 44 via the circulator 42 and the power feeding unit 43 toward the sea area where another ship can be located.

このような送信波を反射した他船等の目標から空中線系44に到来した反射波は、給電部43およびサーキュレータ42を介して受信部45に引き渡される。
受信部45は、その反射波を復調することにより、Aスコープを示すベースバンド信号を生成する。
The reflected wave that has arrived at the aerial system 44 from a target such as another ship that has reflected such a transmitted wave is delivered to the receiving unit 45 via the power feeding unit 43 and the circulator 42.
The receiving unit 45 generates a baseband signal indicating the A scope by demodulating the reflected wave.

信号処理部46は、そのベースバンド信号で示されるAスコープを空中線系44によって行われるスイープおよびスキャンに同期してマッピングすることにより、指示画像を生成する。なお、このような指示画像には、以下の画像が適宜含まれる。   The signal processing unit 46 generates an instruction image by mapping the A scope indicated by the baseband signal in synchronization with the sweep and scan performed by the antenna system 44. Note that such an instruction image appropriately includes the following images.

(1) 反射波の発生源である他船等の目標の航跡を示す画像(以下、「航跡画像」という。)
(2) 後述する目標追尾の下で生成され、追尾の対象となっている目標を視覚情報(衝突の危険度等を意味する。)として示すシンボル画像
(1) An image showing the track of the target of another ship, etc., which is the source of the reflected wave (hereinafter referred to as “track image”)
(2) A symbol image that is generated under target tracking, which will be described later, and shows the target that is the target of tracking as visual information (meaning the risk of collision, etc.)

ここに、目標追尾は、所定の周期で得られたレーダ画像等から、目標毎に方位、距離、進路等を識別し、これらに基づいて速度や進行方向を予測する処理として実現される。このような処理の過程では、追尾の対象毎に、近接する目標への乗り移りやロストの可能性を低減する処理が併せて行われることによって、追尾性能の維持が図られる。   Here, the target tracking is realized as a process of identifying the azimuth, the distance, the course, and the like for each target from the radar image obtained at a predetermined cycle and predicting the speed and the traveling direction based on these. In the course of such processing, the tracking performance is maintained by performing processing for reducing the possibility of transfer to a nearby target and the possibility of being lost for each tracking target.

制御部48は、レーダ装置の稼働状況、操作者が与えた指示に応じて行われた処理の結果として文字やグラフィック情報を生成する。
信号処理部46は、上記指示画像(航跡画像、シンボル画像が含まれてもよい。)、文字、グラフィック情報を所定の形式およびレイアウトの画像として併合し、指示部47に引き渡す。
The control unit 48 generates text and graphic information as a result of processing performed in accordance with the operating status of the radar apparatus and instructions given by the operator.
The signal processing unit 46 merges the instruction image (which may include a wake image and a symbol image), characters, and graphic information as an image having a predetermined format and layout, and delivers the image to the instruction unit 47.

指示部47は、所定の指示方式に基づく指示画像を指示画面上に表示する。
したがって、このような追尾機能を備えたレーダ装置が備えられた船舶では、操船者は、容易に他船の動きを把握しつつ的確な操船を行うことができる。
The instruction unit 47 displays an instruction image based on a predetermined instruction method on the instruction screen.
Therefore, in a ship equipped with such a radar device having a tracking function, a ship operator can perform an appropriate ship operation while easily grasping the movement of another ship.

なお、本発明に関連性がある先行技術としては、後述する特許文献1ないし特許文献4があった。
(1) 「パルス圧縮によりレンジ方向の分解能を向上し、さらに目標の回転あるいは移動により生じるドップラー効果を利用してクロスレンジ方向の分解能を向上することによって目標のレーダ画像を得るレーダ装置において、受信機より出力される受信信号から目標のレーダ画像を再生する画像再生手段と、同じ受信信号から目標の位置、移動方向および速度などを計測する目標追尾手段と、この出力より、このレーダ装置の点像応答関数を推
定する点像応答推定手段と、ラインオブサイトと目標進行方向との成す角度を推定する目標アスペクト角推定手段と、あらかじめ認識・識別の対象とする目標の3次元形状データを格納しておく目標形状データ蓄積手段と、この目標形状データ蓄積手段より順次目標形状データを読み出し、上記目標アスペクト角推定手段により推定した目標アスペクト角に基づいて目標形状データから目標上のRCS(Radar Cross Section)分布を算出するRCS算出手段と、これにより算出された目標上のRCS分布と上記点像応答関数との畳み込み積分を行うことにより目標を認識・識別するための辞書画像を生成する畳み込み積分手段と、順次出力される辞書画像と上記受信信号から再生したレーダ画像を同時に表示するレーダ画像表示手段とを備える」ことによって、「オペレータが容易にレーダ画像から目標を認識・識別したり、あるいはレーダによる自動識別が可能」である点に特徴があるレーダ装置…特許文献1
In addition, there existed patent document 1 thru | or patent document 4 mentioned later as a prior art relevant to this invention.
(1) “In a radar device that obtains a target radar image by improving the resolution in the range direction by pulse compression and further improving the resolution in the cross range direction by utilizing the Doppler effect caused by the rotation or movement of the target. Image reproduction means for reproducing the target radar image from the received signal output from the machine, target tracking means for measuring the position, moving direction, speed, etc. of the target from the same received signal; Point image response estimation means for estimating the image response function, target aspect angle estimation means for estimating the angle formed by the line of sight and the target traveling direction, and three-dimensional shape data of the target to be recognized and identified in advance are stored Target shape data storage means to be read out, and the target shape data are sequentially read out from the target shape data storage means, RCS calculation means for calculating an RCS (Radar Cross Section) distribution on the target from the target shape data based on the target aspect angle estimated by the spect angle estimation means, the RCS distribution on the target calculated thereby, and the point image response Convolution integration means for generating a dictionary image for recognizing and identifying a target by performing convolution integration with a function, and radar image display means for simultaneously displaying a dictionary image sequentially output and a radar image reproduced from the received signal The radar apparatus is characterized in that “the operator can easily recognize and identify the target from the radar image or can be automatically identified by the radar”.

(2) 「レーダエコーから作成されるレンジ−ドプラ平面からなる2次元レーダイメージを指定された大きさの領域に分割し、目標の部分を含む各領域内で最大振幅を持つ画像セルを領域毎に選択する画像セル選択手段と、この手段で選択された各画像セルについて、1単位時間前のレーダイメージに対して選択されていた画像セルの点を中心とする領域内で、振幅最大となる画像セルの点を新たな選択画像セルとしてその位置と複素数値を出力する画像セル追尾手段と、選択された画像セル点列の複素数値の位相を算出し、位相の時間に対する2階微分を算出し、その算出結果を加速度に変換し出力する画像セル加速度算出手段と、前記2次元レーダイメージ、加速度を入力し、前記画像セル追尾点のレンジ−ドプラ平面上の2次元の位置(レンジ、ドプラ周波数)に加速度を加えた3次元量(レンジ、ドプラ周波数、加速度)と前記画像セル追尾点の強度を合わせて、(レンジ位置、ドプラ周波数、加速度、強度)の量を前記画像セル追尾点の3次元レーダイメージとして出力する3次元レーダイメージ作成手段と、前記3次元レーダイメージの(レンジ位置、ドプラ周波数、加速度)を座標点とみなし、レンジ軸、ドプラ軸、加速度軸で表される3次元座標系上にその強度を示す点を表示する3次元レーダイメージ表示手段とを具備する」ことによって、「レーダ目標から見たときのレーダの様々なアスペクト方向のデータを収集することなく、技術の確立しているレンジ−ドプラ平面上に得られるレーダイメージを用いて、目標の3次元形状情報が得られる」点に特徴があるレーダイメージ処理装置…特許文献2 (2) “A two-dimensional radar image consisting of a range-Doppler plane created from radar echoes is divided into regions of a specified size, and an image cell having the maximum amplitude in each region including the target portion is divided for each region. The image cell selection means for selecting the image cell, and each image cell selected by this means has the maximum amplitude within the area centered on the point of the image cell selected for the radar image one unit time ago. Image cell tracking means for outputting the position and complex value of a point in the image cell as a new selected image cell, and calculating the complex value phase of the selected image cell point sequence and calculating the second derivative with respect to the phase time Then, the image cell acceleration calculating means for converting the calculation result into acceleration and outputting it, the two-dimensional radar image, and the acceleration are input, and the two-dimensional position (record) on the range-Doppler plane of the image cell tracking point is input. 3D quantity (range, Doppler frequency, acceleration) added to acceleration and Doppler frequency) and the intensity of the image cell tracking point, the amount of (range position, Doppler frequency, acceleration, intensity) is the amount of the image cell 3D radar image creation means for outputting as a 3D radar image of the tracking point, and (range position, Doppler frequency, acceleration) of the 3D radar image are regarded as coordinate points and are represented by a range axis, a Doppler axis, and an acceleration axis. 3D radar image display means for displaying a point indicating the intensity on a three-dimensional coordinate system, without collecting data in various aspect directions of the radar as viewed from the radar target. 3D shape information of the target can be obtained using the radar image obtained on the established range-Doppler plane. Da image processing apparatus ... Patent Document 2

(3) 「レーダで観測済みの候補目標の追尾データおよびシミュレーションで生成済みの追尾データを含み、目標の位置/速度情報である追尾データと、レーダ観測諸元データとに基づいて、目標の運動あるいは姿勢に関する目標パラメータ推定値を推定する目標パラメータ推定器と、候補目標の3次元形状データである目標別諸元データと、前記レーダ観測諸元データと、前記目標パラメータ推定器からの目標パラメータ推定値とに基づいて、候補目標ごとの辞書時系列画像列データを生成する辞書時系列画像列生成器と、種類不明の目標をレーダで観測して得られた観測時系列画像列データと、前記辞書時系列画像列生成器からの前記辞書時系列画像列データとに基づいて、前記観測時系列画像列データに含まれる種類不明の目標の種類判別を行う種類判別器とを備える」ことによって、「レーダで得られる画像データを対象に、形状や運動が似ている目標間での類識別を実現する」点に特徴がある目標識別装置…特許文献3 (3) “The target motion based on the tracking data, which is the target position / velocity information, including the tracking data of the candidate target observed by the radar and the tracking data generated by the simulation, and the radar observation data. Alternatively, a target parameter estimator for estimating a target parameter estimation value related to a posture, target-specific specification data that is three-dimensional shape data of a candidate target, the radar observation specification data, and target parameter estimation from the target parameter estimator And a dictionary time-series image sequence generator for generating dictionary time-series image sequence data for each candidate target, observation time-series image sequence data obtained by observing an unknown target with a radar, and Based on the dictionary time-series image sequence data from the dictionary time-series image sequence generator, the type identification of the unknown target included in the observed time-series image sequence data A target discriminating device characterized by "realizing class discrimination between targets with similar shapes and motions for image data obtained by radar" ... Patent Reference 3

(4) 「送信された信号が物標で反射してなるエコー信号を含む入力信号に基づいて生成された画像データから、注目物標を検出するレーダ装置において、注目物標に係るエコー信号の特性に基づいて生成されたテンプレート画像データを記憶する記憶手段と、前記画像データと前記テンプレート画像データとのパターンマッチングを行う手段と、パターンマッチングの結果、前記画像データから注目物標を検出した場合、前記テンプレート画像データに係る注目物標が含まれる前記画像データにおける領域を特定する特定手段とを備える」ことによって、「画像データから特定の注目物標の検出を精度よく行うことを可能にする」点に特徴があるレーダ装置…特許文献4 (4) In the radar device that detects the target of interest from the image data generated based on the input signal including the echo signal that is reflected by the transmitted signal, the echo signal of the target of interest A storage unit that stores template image data generated based on characteristics, a unit that performs pattern matching between the image data and the template image data, and a target of interest detected from the image data as a result of pattern matching , Including a specifying unit that specifies a region in the image data including the target of interest related to the template image data ”, thereby enabling a specific target of interest to be accurately detected from the image data. "Radar device characterized by point ... Patent Document 4

特開平06−174838号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-174838 特開平08−271612号公報JP 08-271612 A 特許4772341号公報Japanese Patent No. 4772341 特開2012−108050号公報JP 2012-108050 A

ところで、上述した従来例では、目標追尾の精度や安定度を確保することは、一般に、その目標追尾の対象となる船舶等が位置し得る海域が地理的に広範であり、かつ気象状況が多様に変化し得るために、レーダ信号処理だけでは容易には達成され難かった。   By the way, in the above-described conventional example, to ensure the accuracy and stability of target tracking, in general, the sea area where a ship or the like targeted for target tracking can be located is geographically wide and the weather conditions are diverse. Therefore, it has been difficult to achieve with radar signal processing alone.

なお、このような目標追尾の精度や安定度については、一般に、以下に列記する技術が適用されることにより確保され、例えば、雑音、海面反射、雨雪反射などに起因する阻害要因は低減され得る。   Note that the accuracy and stability of such target tracking are generally secured by applying the techniques listed below, and for example, obstruction factors caused by noise, sea surface reflection, rain and snow reflection, etc. are reduced. obtain.

(1) 船舶自動識別装置(AIS:Automatic Identification
System) との連係
(2) レーダ装置と共に自船に搭載されたジャイロとの連係
(3) ログ等の方位角度センサによる真運動の補正等の併用
(1) Automatic Identification System (AIS: Automatic Identification)
System)
(2) Cooperation with gyro mounted on own ship along with radar equipment
(3) Combined correction of true motion by azimuth angle sensors such as logs

しかし、これらの技術は、小型の船舶に搭載されるレーダ装置には、コスト等の制約に阻まれて適用され難かった。   However, these techniques have been difficult to apply to radar devices mounted on small ships due to cost constraints.

本発明は、目標の形状、サイズ、相対距離、相対位置、進路の実体および経過に柔軟に適応して、その目標を安定にかつ安価に追尾できる追尾支援装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a tracking support apparatus that can flexibly adapt to a target shape, size, relative distance, relative position, course substance, and course, and can track the target stably and inexpensively.

請求項1に記載の発明では、特徴識別手段は、レーダ信号の反射波から得られる画像の内、追尾の対象である目標が位置する特定の部位の特徴量を求める。追尾対象推定手段は、前記画像の部位の内、前記特徴量との相関が最大でありまたは既定の閾値を超える部位に前記目標が位置すると推定する。   According to the first aspect of the present invention, the feature identifying means obtains a feature amount of a specific part where a target to be tracked is located in an image obtained from a reflected wave of a radar signal. The tracking target estimation means estimates that the target is located in a part of the image that has the maximum correlation with the feature amount or exceeds a predetermined threshold.

すなわち、追尾目標の位置は、反射波の強度や周波数成分に基づいてその追尾目標の方位、距離、進路等が識別され、さらに、これらに基づいて速度や進行方向が予測される従来のレーダ信号処理とは異なり、その反射で示される画像の特徴に基づいて確度高く、かつ余剰の処理量の活用により容易に推定される。   That is, the position of the tracking target is a conventional radar signal in which the direction, distance, course, etc. of the tracking target is identified based on the intensity and frequency component of the reflected wave, and the speed and traveling direction are predicted based on these. Unlike the processing, the accuracy is high based on the feature of the image indicated by the reflection, and it is easily estimated by utilizing the surplus processing amount.

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の追尾支援装置において、前記特徴量は、前記追尾の対象となり得る目標に適した特徴量である。   According to a second aspect of the present invention, in the tracking support device according to the first aspect, the feature amount is a feature amount suitable for a target that can be a target of the tracking.

すなわち、追尾目標の位置の推定は、その追尾目標に適した特徴量に基づいて行われる。   That is, the position of the tracking target is estimated based on the feature amount suitable for the tracking target.

請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の追尾支援装置において、前記特徴量は、前記追尾の対象の形状、サイズ、相対距離、相対位置および進路の全てもしくは一部の実体と経過との双方または何れか一方の学習によって求められた複数の特徴量の結合である。   According to a third aspect of the present invention, in the tracking support device according to the first or second aspect, the feature amount includes all or part of the shape, size, relative distance, relative position, and course of the tracking target. Is a combination of a plurality of feature amounts obtained by learning either or both of the entity and the course.

すなわち、追尾目標の位置の推定は、1つの特徴量のみでは高い精度が達成されない場合であっても、精度が必ずしも高くはない複数の特徴量の結合に基づいて精度よく安定に実現される。   That is, the tracking target position is estimated accurately and stably based on a combination of a plurality of feature amounts that are not necessarily high in accuracy even when only one feature amount cannot achieve high accuracy.

請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の追尾支援装置において、前記特徴量は、前記追尾の対象の相対距離、相対位置および進路の全てまたは一部の履歴に基づいて選択される。   According to a fourth aspect of the present invention, in the tracking support device according to any one of the first to third aspects, the feature amount includes all or one of a relative distance, a relative position, and a course of the tracking target. Selected based on the history of the part.

すなわち、追尾目標の位置の推定は、目標の状態や振る舞いに対して柔軟に適応しつつ実現される。   That is, the estimation of the position of the tracking target is realized while flexibly adapting to the state and behavior of the target.

本発明によれば、追尾目標が位置する地域やその地域における気象状況が多様に変化し得る場合であっても、目標追尾の精度や安定性が高められる。   According to the present invention, the accuracy and stability of target tracking can be improved even when the area where the tracking target is located and the weather conditions in the area can be variously changed.

また、本発明では、追尾の対象となり得る目標が多様であっても、その目標に適した特徴量の特定(選定)および算出が可能であるならば、目標追尾の精度および安定性が高く維持される。   In the present invention, even if there are various targets that can be tracked, if the feature quantity suitable for the target can be specified (selected) and calculated, the accuracy and stability of the target tracking can be maintained high. Is done.

さらに、目標追尾が、その対象となる目標の属性に柔軟に適応して確度高く実現される。
また、目標の実体に即した追尾が、精度よく安定性に実現される。
Furthermore, target tracking can be realized with high accuracy by flexibly adapting to target target attributes.
In addition, tracking in accordance with the target substance is realized with high accuracy and stability.

したがって、本発明に係るレーダ装置が備えられたレーダサイトや移動体では、目標追尾の信頼性の向上および安定な維持が図られることにより、航行の安全性が高められる。   Therefore, in a radar site or a mobile body equipped with the radar apparatus according to the present invention, the reliability of target tracking is improved and stable maintenance is achieved, thereby improving navigation safety.

本発明の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention. 本実施形態における制御部の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the control part in this embodiment. 本実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of this embodiment. 目標追尾の機能を有するレーダ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the radar apparatus which has the function of target tracking.

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、図4に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ符号を付与し、ここでは、その説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
In the figure, components having the same functions and configurations as those shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted here.

本実施形態と図4に示す従来例との構成の相違点は、信号処理部46に代えて信号処理部11が備えられた点にある。
図2は、本実施形態における制御部の動作フローチャートである。
図3は、本実施形態の動作を説明する図である。
The difference between the present embodiment and the conventional example shown in FIG. 4 is that a signal processing unit 11 is provided instead of the signal processing unit 46.
FIG. 2 is an operation flowchart of the control unit in the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment.

以下、図1ないし図3を参照して本実施形態の動作を説明する。
本発明の特徴は、本実施形態では、信号処理部11によって後述するように行われる目標追尾の処理の手順にある。
The operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
In the present embodiment, the feature of the present invention resides in the procedure of target tracking processing performed by the signal processing unit 11 as will be described later.

なお、信号処理部11以外の要素の機能および動作については、図4に示す従来例と同じであるので、ここでは、説明を省略する。   The functions and operations of elements other than the signal processing unit 11 are the same as those in the conventional example shown in FIG.

本実施形態では、信号処理部11の主記憶には、図3に示すように、本実施形態において行われる目標追尾処理の過程で参照される以下の項目がそれぞれ格納されるレジスタが予め配置される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the main memory of the signal processing unit 11 is pre-arranged with registers for storing the following items that are referred to in the course of the target tracking process performed in the present embodiment. The

(1) 以下に列記する特徴量a)〜v)のそれぞれ対応し、該当する特徴量が目標追尾に適用されるか否かを示すを示す2値情報(論理値「1」、「0」がそれぞれ「適」と「否」とに対応する。)がパックされて格納されるフラグレジスタ11FR (1) Binary information (logical values “1” and “0”) corresponding to each of the feature amounts a) to v) listed below and indicating whether or not the corresponding feature amount is applied to target tracking Corresponds to “appropriate” and “no”, respectively, and the flag register 11 FR is stored packed.

a) haar-like特徴量:近接する2つの矩形領域の明度差として与えられる。
b) EOH(Edge of Orientation Histograms)特徴量:多数の局所領域の特徴量が低レベルな特徴量として組み合わせとして与えられる。
c) HOG(Histogram of Oriented Gradient)特徴量:エッジのヒストグラムとして与えられる。
a) Haar-like feature value: given as the brightness difference between two adjacent rectangular areas.
b) EOH (Edge of Orientation Histograms) feature quantity: The feature quantities of many local regions are given as a combination of low-level feature quantities.
c) HOG (Histogram of Oriented Gradient) feature value: given as an edge histogram.

d) Edgelet特徴量:エッジのつながりを意味する。
e) Joint Haar-like特徴量:輝度の特徴の相関性として与えられる。
f) Shapelet特徴量:特徴に該当し得るエッジの相関性を意味する。
d) Edgelet feature: Means the connection of edges.
e) Joint Haar-like feature: given as the correlation of luminance features.
f) Shapelet feature amount: means the correlation of edges that can fall under a feature.

g) Joint HOG特徴量:2つの領域におけるエッジ勾配の相関性を意味する。
h) SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特徴量
i) SURF(Speeded Up Robust Features)特徴量
g) Joint HOG feature: Means the correlation of edge gradients in two regions.
h) SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) feature
i) SURF (Speeded Up Robust Features) features

j) RIFF特徴量
k) BRIFF特徴量
l) ORB(Oruented FAST and Rotated BRIEF)特徴量
j) RIFF feature
k) BRIFF feature
l) ORB (Oruented FAST and Rotated BRIEF) features

m) BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoint)特徴量
n) CARD(Compact And Real-time Descriptors)特徴量
o) 重心モーメント
m) BRISK (Binary Robust Invariant Scalable Keypoint) feature
n) CARD (Compact And Real-time Descriptors) feature
o) Center of gravity moment

p) Zernike モーメント
q) 高次局所自己相関特徴:Log-Polar変換によって求められ、大きさと、回転と、光学系の光軸に対する整脈面の傾きとの何れに対しても普遍である。
r) LBP(Local Binary Pattern)特徴量
p) Zernike moment
q) Higher order local autocorrelation features: found by Log-Polar transformation, universal for both magnitude, rotation, and tilt of the arrhythmia plane relative to the optical axis of the optical system.
r) LBP (Local Binary Pattern) features

s) Center-Symmetric LBP特徴量
t) Ferns特徴量
u) HoF特徴量
v) FREAK(Fast retina Keypoint descriptor)特徴量
s) Center-Symmetric LBP feature
t) Ferns feature
u) HoF feature
v) FREAK (Fast retina Keypoint descriptor) feature

(2) 上記特徴量a)〜v)の値が個別に格納される記憶領域の集合である特徴値レジスタ11FVR (2) A feature value register 11 FVR which is a set of storage areas in which the values of the feature amounts a) to v) are individually stored.

信号処理部11は、本実施形態に係るレーダ装置が始動したとき、およびそのレーダ装置の運用の形態(レンジの切り替え等)が変更されたときに、以下の処理を行う。   The signal processing unit 11 performs the following processing when the radar apparatus according to the present embodiment is started and when the operation mode (range switching, etc.) of the radar apparatus is changed.

(1) その時点におけるレーダ装置の状態等に適した初期値にフラグレジスタ11FR上の各二値情報の論理値を初期化し、あるいはレーダ装置の新たな運用の形態に適した値に更新する(図2ステップS1)。
(2) 特徴値レジスタ11FVR の全ての記憶領域を初期化する(図2ステップS2)。
(1) The logical value of each binary information on the flag register 11 FR is initialized to an initial value suitable for the state of the radar apparatus at that time, or updated to a value suitable for a new operation form of the radar apparatus. (FIG. 2, step S1).
(2) Feature value register 11 All the storage areas of the FVR are initialized (step S2 in FIG. 2).

信号処理部11は、定常状態では、従来例と同様に、既述のベースバンド信号で示されるAスコープをスイープおよびスキャンに同期してマッピングすることにより、既述の「航跡画像」に併せて、目標追尾の結果として生成された「シンボル画像」を含んだ指示画像を生成する(図2ステップS3)。   In the steady state, the signal processing unit 11 maps the A scope indicated by the above-described baseband signal in synchronization with the sweep and the scan in the same manner as the conventional example, so that it is combined with the above-described “wake image”. Then, an instruction image including the “symbol image” generated as a result of the target tracking is generated (step S3 in FIG. 2).

このような目標追尾は、以下の手順で行われる。
(1) 始動後の初回には、追尾の対象となっている目標(以下、「追尾目標」という。)について、方位、距離、進路等を識別し、これらに基づいて速度や進行方向を予測する(図2ステップS4)。
Such target tracking is performed in the following procedure.
(1) For the first time after starting, identify the direction, distance, course, etc. of the target that is the target of tracking (hereinafter referred to as “tracking target”) and predict the speed and direction of travel based on these. (Step S4 in FIG. 2).

(2) この時点における指示画像の内、上述したように速度や進行方向が予測された追尾目標が位置する部位を特定する。(図2ステップS5) (2) In the instruction image at this time point, the part where the tracking target with the predicted speed and traveling direction is located is specified as described above. (FIG. 2, step S5)

(3) その部位について、既述の特徴量a)〜v)の内、フラグレジスタ11FRに格納されている二値情報の値が「1」である特定の特徴量Vfを算出し、特徴量レジスタ11FVR の対応する記憶領域に格納する(図2ステップS6、図3(1))。 (3) Among the above-described feature values a) to v), a specific feature value Vf whose binary information value stored in the flag register 11 FR is “1” is calculated for the part. The quantity register 11 is stored in the corresponding storage area of the FVR (step S6 in FIG. 2, FIG. 3 (1)).

(4) 後続するスイープの過程では、更新された指示画像上における追尾目標およびその近傍の領域(図3(2))について、上記特定の特徴量Vf′を算出し(図2ステップS7)、その特徴量Vf′と上記特徴量Vfとの相関度と所定の閾値とを比較する(図2ステップS8)。 (4) In the subsequent sweep process, the specific feature value Vf ′ is calculated for the tracking target on the updated instruction image and its neighboring region (FIG. 3 (2)) (step S7 in FIG. 2), The degree of correlation between the feature quantity Vf ′ and the feature quantity Vf is compared with a predetermined threshold value (step S8 in FIG. 2).

(5) その相関度が上記閾値を下回るときには、特徴量Vf、Vf′の平均値(移動平均や指数平滑値であってもよい。)で特徴量Vfを更新し(図2ステップS9、図3(3))、従来例と同様の手順に基づいて追尾目標の方位、距離、進路等を識別することによって追尾目標の速度や進行方向を予測する(図2ステップS10)。 (5) When the degree of correlation is below the threshold, the feature value Vf is updated with the average value of feature values Vf and Vf ′ (may be a moving average or an exponential smooth value) (step S9 in FIG. 2, FIG. 2). 3 (3)), the speed and traveling direction of the tracking target are predicted by identifying the azimuth, distance, and course of the tracking target based on the same procedure as in the conventional example (step S10 in FIG. 2).

(6) 反対に上記相関度が上記閾値を超えるときには、以下の処理を行う。
(6-1) 特徴量Vfを最新の特徴量Vf′に更新する(図2ステップS11)。
(6-2) 従来例と同様の手順に基づいて追尾目標の方位、距離、進路等を識別する(図2ステップS12)。
(6) Conversely, when the correlation degree exceeds the threshold value, the following processing is performed.
(6-1) The feature value Vf is updated to the latest feature value Vf ′ (step S11 in FIG. 2).
(6-2) The direction, distance, course, etc. of the tracking target are identified based on the same procedure as in the conventional example (step S12 in FIG. 2).

(6-3) これらの方位、距離および進路を指示画像上で該当する相関が最大となった位置を追尾目標の位置と見なすことによって、追尾目標の速度や進行方法を予測結果を補正する(図2ステップS13)。 (6-3) By correcting the predicted result of the tracking target's speed and traveling method by regarding the direction, distance, and course as the tracking target position, the position where the corresponding correlation is maximized on the instruction image is considered ( FIG. 2 step S13).

(7) このような目標追尾の結果に基づいて従来例と同様に生成された文字、グラフィック情報を既述の指示画像(航跡画像、シンボル画像が含まれてもよい。)に併合して指示部47に引き渡す(図2ステップS14)。 (7) Characters and graphic information generated in the same manner as in the conventional example based on the result of such target tracking are merged with the above-described instruction image (a wake image or a symbol image may be included). Delivered to the unit 47 (step S14 in FIG. 2).

すなわち、本実施形態によれば、指示画像上で追尾対象およびその周辺の部位の画像の特徴量に基づいて、その追尾対象の乗り移りやロストが生じていないことが確度高く判別され、さらに、従来例より高い精度で目標追尾が実現される。   That is, according to the present embodiment, it is determined with high certainty that the tracking target has not changed or lost based on the feature amount of the image of the tracking target and its surrounding parts on the instruction image. Target tracking is realized with higher accuracy than the example.

したがって、本実施形態に係るレーダ装置が備えられた船舶では、目標追尾の信頼性が向上することによって、操船の利便性が向上し、かく航行の安全性が高められる。   Therefore, in a ship equipped with the radar apparatus according to the present embodiment, the reliability of target tracking is improved, so that the convenience of maneuvering is improved and thus the safety of navigation is enhanced.

なお、本実施形態では、レーダ装置が運用される形態で定まる1つの特徴量のみに基づいて、追尾対象の乗り移りやロストの回避が図られている。   In the present embodiment, the change of the tracking target and the avoidance of the loss are attempted based on only one feature amount determined by the form in which the radar apparatus is operated.

しかし、本発明では、目標の判定は、1つの特徴量のみでではなく、複数の局所特徴量
をヒストグラムとして表現する「Bags-of-Word表現」に基づいて行われてもよい。
However, in the present invention, the target determination may be performed based on “Bags-of-Word expression” in which a plurality of local feature amounts are expressed as a histogram, instead of only one feature amount.

また、本発明では、局所特徴量の組み合わせや重み付けは、以下のような機械学習法の何れに基づいて適宜設定され、または更新されてもよい。
(1)
ブースティング
(2)
SVM(サポートベクタマシン)
(3)
決定木学習
(4)
ニューラルネットワーク
(5)
クラスタリング
In the present invention, the combination and weighting of local feature amounts may be appropriately set or updated based on any of the following machine learning methods.
(1)
Boosting
(2)
SVM (Support Vector Machine)
(3)
Decision tree learning
(Four)
neural network
(Five)
Clustering

また、このような学習の過程では、例えば、目標の相対距離、相対位置および進路の全てまたは一部の履歴に基づいて選択される好適な特徴量が選択されることにより、目標の状態や振る舞いに対する柔軟な適応が図られてもよい。   Further, in such a learning process, for example, by selecting a suitable feature amount selected based on the history of all or part of the relative distance, relative position, and course of the target, the state and behavior of the target are selected. A flexible adaptation to may be achieved.

さらに、本実施形態では、目標追尾のために行われる特徴的な処理のために、指示部47に引き渡されるべき指示画像が直接参照されている。
しかし、目標追尾のために参照される画像は、上述した特徴的な処理に適した内容および形式の画像であるならば、指示画像の生成と並行して別途行われる処理の下で生成される如何なる画像で代替されてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, an instruction image to be delivered to the instruction unit 47 is directly referred to for characteristic processing performed for target tracking.
However, if the image referred to for target tracking is an image having a content and format suitable for the characteristic processing described above, the image is generated under a process separately performed in parallel with the generation of the instruction image. Any image may be substituted.

また、本実施形態では、適用され得る特徴量は、目標の形状、サイズ、相対距離、相対位置、進路の実体および経過に対して、所望の精度および実時間性が損なわれることなく柔軟に適応するならば、如何なる特徴量であってもよい。   Further, in the present embodiment, the feature amount that can be applied is flexibly adapted to the target shape, size, relative distance, relative position, course substance and course without impairing desired accuracy and real-time characteristics. If so, any feature amount may be used.

さらに、本実施形態では、上記特徴的な処理は、信号処理部11が余剰の処理量を活用することによって実現されている。
しかし、このような処理は、既存の追尾処理を行うモジュールやパッケージと別体、または連係するモジュールもしくはパッケージによって実行されてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the above characteristic processing is realized by the signal processing unit 11 utilizing the surplus processing amount.
However, such processing may be executed by a module or package that is separate from or linked with an existing tracking processing module or package.

また、本実施形態では、指示画像上で既述の相関が最大となった位置が追尾目標の位置であると見なされることによって、追尾目標の速度や進行方法の予測結果が補正されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、先行して求められた追尾目標の位置の更新値として、既述の相関が最大となった位置が適用されてもよい。
Further, in the present embodiment, the position where the aforementioned correlation is maximized on the instruction image is regarded as the position of the tracking target, so that the speed of the tracking target and the prediction result of the traveling method are corrected.
However, the present invention is not limited to such a configuration, and for example, the position where the aforementioned correlation is maximized may be applied as the update value of the position of the tracking target obtained in advance.

さらに、このような構成が採用される場合には、指示画像上で上記相関が取られる領域は、追尾目標の位置の現在値およびその近傍に限定されず、例えば、指示画像上の全て、あるいはその指示画像が区分されてなる部分画像の何れであってもよい。   Further, when such a configuration is adopted, the area where the correlation is taken on the instruction image is not limited to the current value of the position of the tracking target and the vicinity thereof, for example, all on the instruction image or Any of partial images obtained by dividing the instruction image may be used.

また、本実施形態では、追尾目標の速度や進行方向の予測結果は、指示画像上における相関の最大点が確実にかつ安定に存在する状態では、補正されなくてもよい。   Further, in the present embodiment, the tracking target speed and the traveling direction prediction result may not be corrected in a state where the maximum correlation point on the instruction image exists reliably and stably.

さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be made within the scope of the present invention, and any improvement may be applied to all or some of the components.

11,46 信号処理部
11FR フラグレジスタ
11FVR 特徴値レジスタ
41 送信部
42 サーキュレータ
43 給電部
44 空中線系
45 受信部
47 指示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 46 Signal processing part 11 FR flag register 11 FVR feature value register 41 Transmission part 42 Circulator 43 Power supply part 44 Antenna system 45 Reception part 47 Instruction part

Claims (1)

レーダ装置が送信したレーダ信号の反射波から得られる画像の内、追尾の対象である目標が位置する特定の部位についての複数の特徴量の中から、前記複数の特徴量それぞれに対して「適」と「否」を意味する二値情報が記載されたフラグレジスタを参照し、前記フラグレジスタにて前記二値情報のうち「適」を意味する値の少なくとも1つの特徴量を選択し、前記特定の部位の特徴量Vfを求め、一定時間後に前記特定の部位及び前記特定の部位の近傍領域の特徴量Vf’を求める特徴識別手段と、
前記特徴量Vf’の内、前記特徴量Vfとの相関が最大でありまたは既定の閾値を超える部位に前記目標が位置すると推定する追尾対象推定手段と
を備えており、
前記複数の特徴量が、
(a)haar−like特徴量、
(b)EOH(Edge of Orientation Histograms)特徴量、
(c)HOG(Histogram of Oriented Gradient)特徴量、
(d)Edgelet特徴量、
(e)Joint Haar−like特徴量、
(f)Shapelet特徴量、
(g)Joint HOG特徴量、
(h)SIFT(Scale−Invariant Feature Transform)特徴量、
(i)SURF(Speeded Up Robust Features)特徴量、
(j)RIFF特徴量、
(k)BRIFF特徴量、
(l)ORB(Oruented FAST and Rotated BRIEF)特徴量、
(m)BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoint)特徴量、
(n)CARD(Compact And Real−time Descriptors)特徴量、
(o)重心モーメント、
(p)Zernikeモーメント、
(q)高次局所自己相関特徴、
(r)LBP(Local Binary Pattern)特徴量、
(s)Center−Symmetric LBP特徴量、
(t)Ferns特徴量、
(u)HoF特徴量、及び
(v)FREAK(Fast retina Keypoint descriptor)特徴量
であることを特徴とする追尾支援装置。
Among the images obtained from the reflected wave of the radar signal transmitted by the radar device, among the plurality of feature values of the specific part where the target to be tracked is located , “appropriate” for each of the plurality of feature values. ”And“ flag ”in which the binary information that means“ not ”is described, and at least one feature amount of the value that means“ suitable ” is selected from the binary information in the flag register , A feature identifying means for obtaining a feature value Vf of a specific part and obtaining a feature value Vf ′ of the specific part and a neighborhood region of the specific part after a predetermined time;
Tracking target estimation means for estimating that the target is located in a part of the feature quantity Vf ′ that has the maximum correlation with the feature quantity Vf or exceeds a predetermined threshold;
The plurality of feature quantities are
(A) haar-like feature value,
(B) EOH (Edge of Orientation Histograms) feature,
(C) HOG (Histogram of Oriented Gradient) feature quantity,
(D) Edgelet feature amount,
(E) Joint Haar-like feature,
(F) Shapelet features,
(G) Joint HOG feature,
(H) SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) feature,
(I) SURF (Speeded Up Robust Features) features
(J) RIFF feature amount,
(K) BRIFF feature,
(L) ORB (Oriented FAST and Rotated BREF) features,
(M) BRISK (Binary Robust Innovative Scalable Keypoint) feature,
(N) CARD (Compact And Real-Time Descriptors) feature quantity,
(O) Center of gravity moment,
(P) Zernike moment,
(Q) higher order local autocorrelation features;
(R) LBP (Local Binary Pattern) feature,
(S) Center-Symmetric LBP feature,
(T) Ferns feature,
A tracking support apparatus, characterized in that (u) a HoF feature amount and (v) a FREEAK (Fast retina keypoint descriptor) feature amount.
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