JP7669239B2 - Target detection device, target detection method, and program - Google Patents
Target detection device, target detection method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP7669239B2 JP7669239B2 JP2021149384A JP2021149384A JP7669239B2 JP 7669239 B2 JP7669239 B2 JP 7669239B2 JP 2021149384 A JP2021149384 A JP 2021149384A JP 2021149384 A JP2021149384 A JP 2021149384A JP 7669239 B2 JP7669239 B2 JP 7669239B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frame image
- target
- map
- target detection
- detection device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
Description
本発明の実施形態は、目標検出装置、目標検出方法、およびプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a target detection device, a target detection method, and a program.
地上から射出されたのち、目標に向かって飛しょうする誘導飛しょう体が知られている。この種の飛しょう体には、自身が飛しょう中に、飛来してくる目標を検出可能な目標検出装置を備えるものがある。目標検出装置は、赤外線カメラ等の撮像機器で取得した画像データを画像処理し、輝度値や形状等の特徴量を抽出して目標を検出する。 Guided flying objects are known that fly towards a target after being launched from the ground. Some of these types of flying objects are equipped with a target detection device that can detect an approaching target while the flying object itself is in flight. The target detection device processes image data acquired by an imaging device such as an infrared camera, and detects the target by extracting features such as brightness value and shape.
目標が低空から飛来する場合、その目標よりも高高度から目標を見下ろす状況が発生し得る。この状況で飛しょう体から目標を撮像しようとすると、地表面に起因する複雑な背景が撮像画像の大部分を占めることとなる。このようなケースでは、目標より輝度値が大きい背景や、大きさや形状が目標と類似する背景が撮像されてしまい、背景を目標として誤検出する可能性が高くなる。
そこで、目的は、背景によらず目標を確実に検出することの可能な目標検出装置、目標検出方法、およびプログラムを提供することにある。
When a target approaches from a low altitude, a situation may occur in which the target is overlooked from a higher altitude than the target. If an attempt is made to capture an image of the target from a flying object in this situation, the complex background caused by the ground surface will take up most of the captured image. In such cases, the background captured will have a higher brightness value than the target, or a background similar in size and shape to the target, increasing the possibility of erroneously detecting the background as the target.
SUMMARY OF THE DISCLOSURE An object of the present invention is to provide a target detection device, a target detection method, and a program that are capable of reliably detecting a target regardless of the background.
実施形態の目標検出装置は、飛しょう体に搭載可能な目標検出装置である。この目標検出装置は、情報取得部と、撮像範囲算出部と、撮像装置と、推定画像生成部と、特徴マップ生成部と、判定部とを具備する。情報取得部は、飛しょう中の飛しょう体の位置情報および姿勢角情報を取得する。撮像範囲算出部は、位置情報と姿勢角情報とに基づいて撮像範囲を算出する。撮像装置は、撮像範囲を撮像してフレーム画像を逐次生成する。推定画像生成部は、撮像範囲とフレーム画像との変位量に基づいて次のフレーム画像を予測して予測フレーム画像を生成する。特徴マップ生成部は、最新のフレーム画像と予測フレーム画像との差分を計算して、最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルする。判定部は、背景成分をキャンセルされたフレーム画像から目標を判定する。 The target detection device of the embodiment is a target detection device that can be mounted on a flying object. This target detection device includes an information acquisition unit, an imaging range calculation unit, an imaging device, an estimated image generation unit, a feature map generation unit, and a determination unit. The information acquisition unit acquires position information and attitude angle information of the flying object during flight. The imaging range calculation unit calculates the imaging range based on the position information and attitude angle information. The imaging device captures the imaging range and sequentially generates frame images. The estimated image generation unit predicts the next frame image based on the amount of displacement between the imaging range and the frame image to generate a predicted frame image. The feature map generation unit calculates the difference between the latest frame image and the predicted frame image, and cancels the background component from the latest frame image. The determination unit determines the target from the frame image from which the background component has been canceled.
以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1は、実施形態に係わる目標検出システムの一例を示す機能ブロック図である。図1に示される目標検出システム1は、例えば誘導飛しょう体に搭載されることが可能である。
目標検出システム1は、撮像装置10と、慣性装置20と、目標検出装置30とを備える。目標検出システム1は、撮像装置10により取得された画像データに画像処理を施して目標を検出する。画像処理では、慣性装置20で取得した目標検出システム1の位置情報および姿勢角情報から撮像装置10の撮像範囲を求め、この撮像範囲の地表面の位置座標が使用される。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 is a functional block diagram showing an example of a target detection system according to an embodiment. The target detection system 1 shown in Fig. 1 can be mounted on, for example, a guided flying object.
The target detection system 1 includes an imaging device 10, an inertial device 20, and a target detection device 30. The target detection system 1 detects targets by applying image processing to image data acquired by the imaging device 10. In the image processing, the imaging range of the imaging device 10 is calculated from position information and attitude angle information of the target detection system 1 acquired by the inertial device 20, and the position coordinates of this imaging range on the earth's surface are used.
撮像装置10は、撮像した画像データを目標検出装置30へ出力する。撮像装置10は、例えば、目標を含むシーンの画像を時系列的に撮像するカメラである。撮像装置10は、例えば、赤外線領域に感度を持つ撮像素子を備えた、赤外線カメラであってもよい。あるいは、撮像装置10は、可視光領域に感度を持つ撮像素子を備えたカメラであってもよい。 The imaging device 10 outputs captured image data to the target detection device 30. The imaging device 10 is, for example, a camera that captures images of a scene including a target in a time-series manner. The imaging device 10 may be, for example, an infrared camera equipped with an imaging element sensitive to the infrared range. Alternatively, the imaging device 10 may be a camera equipped with an imaging element sensitive to the visible light range.
慣性装置20は、目標検出装置30を搭載する飛しょう体の位置、および姿勢角を取得するセンサである。慣性装置20は、例えば、加速度計と角速度計から位置と回転を算出する慣性センサであってもよい。慣性装置20は、例えば、衛星からの測位信号を使用して位置を算出するGPS(Global Positioning System)であってもよい。 The inertial device 20 is a sensor that acquires the position and attitude angle of the flying object on which the target detection device 30 is mounted. The inertial device 20 may be, for example, an inertial sensor that calculates the position and rotation from an accelerometer and a gyroscope. The inertial device 20 may be, for example, a GPS (Global Positioning System) that calculates the position using positioning signals from satellites.
目標検出装置30は、入力装置31と、プロセッサ32と、メモリ33と、記憶装置34と出力装置35とを備える。すなわち目標検出装置30は、コンピュータである。 The target detection device 30 includes an input device 31, a processor 32, a memory 33, a storage device 34, and an output device 35. In other words, the target detection device 30 is a computer.
入力装置31は、撮像装置10で逐次取得された画像データをプロセッサ32へ入力するための、インターフェース装置である。入力装置31は、慣性装置20で逐次取得された、目標検出システム1の位置・姿勢角をプロセッサ32へ入力するためのインタフェース装置である。 The input device 31 is an interface device for inputting image data sequentially acquired by the imaging device 10 to the processor 32. The input device 31 is an interface device for inputting the position and attitude angles of the target detection system 1 sequentially acquired by the inertial device 20 to the processor 32.
プロセッサ32は、記憶装置に記憶された目標検出プログラム34aを実行することによって、入力装置31を介して取得された撮像画像、位置、および姿勢角情報から、撮像画像内における目標を検出する。プロセッサ32は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。プロセッサ32は、MPU、GPU、ASIC、FPGA等であってもよい。プロセッサ32は、単一のCPU等であってもよいし、複数のCPU等であってもよい。 The processor 32 executes the target detection program 34a stored in the storage device to detect a target in the captured image from the captured image, position, and attitude angle information acquired via the input device 31. The processor 32 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The processor 32 may be an MPU, a GPU, an ASIC, an FPGA, or the like. The processor 32 may be a single CPU, or multiple CPUs, or the like.
メモリ33は、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)を含む。ROMは、目標検出装置30の起動プログラム、および目標検出装置30の動作に必要な各種のパラメータを記憶する。RAMは、プロセッサ32による各種の処理における作業メモリとして用いられる。例えば、RAMは、入力装置31を介して取得された撮像画像を複数枚保存しておくために用いられる。 The memory 33 includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The ROM stores the startup program for the target detection device 30 and various parameters necessary for the operation of the target detection device 30. The RAM is used as a working memory for various processes performed by the processor 32. For example, the RAM is used to store multiple captured images acquired via the input device 31.
記憶装置34は、目標検出プログラム34aを記憶する記憶装置である。記憶装置34は、フラッシュメモリ等であってもよい。 The storage device 34 is a storage device that stores the target detection program 34a. The storage device 34 may be a flash memory or the like.
出力装置35は、プロセッサ32で検出された目標の情報を外部に出力するためのインターフェース装置である。 The output device 35 is an interface device for outputting information about targets detected by the processor 32 to the outside.
図2は、図1のプロセッサ32の一例を示す機能ブロック図である。プロセッサ32は、その処理機能として撮像制御部32aと、撮像範囲算出部32bと、推定画像生成部32cと、特徴マップ生成部32dと、目標判定部32eと、出力制御部32fとを備える。例えば、プロセッサ32は、目標検出プログラム34aを実行することによって、撮像制御部32a、撮像範囲算出部32b、推定画像生成部32c、特徴マップ生成部32d、目標判定部32e、および、出力制御部32fとして機能する。 FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the processor 32 of FIG. 1. The processor 32 includes, as its processing functions, an imaging control unit 32a, an imaging range calculation unit 32b, an estimated image generation unit 32c, a feature map generation unit 32d, a target determination unit 32e, and an output control unit 32f. For example, the processor 32 executes a target detection program 34a to function as the imaging control unit 32a, the imaging range calculation unit 32b, the estimated image generation unit 32c, the feature map generation unit 32d, the target determination unit 32e, and the output control unit 32f.
撮像制御部32aは、撮像装置10の動作を制御する。撮像制御部32aは、撮像装置10に対して、例えば撮像方向の指向角を制御する。 The imaging control unit 32a controls the operation of the imaging device 10. The imaging control unit 32a controls, for example, the directivity angle of the imaging direction for the imaging device 10.
撮像範囲算出部32bは、撮像装置10で撮像される基準座標系における地表面の座標を、画素ごとに逐次算出する。撮像範囲算出部32bは、時系列間の画素ごとの撮像範囲の変位量を算出する。 The imaging range calculation unit 32b sequentially calculates the coordinates of the ground surface in the reference coordinate system captured by the imaging device 10 for each pixel. The imaging range calculation unit 32b calculates the amount of displacement of the imaging range for each pixel between time series.
図3は、撮像範囲算出部32bにより算出される領域の一例を示す図である。図3において、基準座標系501は慣性座標系であり、その原点を、例えば飛しょう体の射点、または過去フレームの飛しょう体の位置502aに設定する。過去フレーム時点での目視線方向及び撮像範囲を点線で示し、最新フレーム時点での目視線方向及び撮像範囲を実線で示す。 Figure 3 is a diagram showing an example of an area calculated by the imaging range calculation unit 32b. In Figure 3, the reference coordinate system 501 is an inertial coordinate system, and its origin is set to, for example, the launch point of the flying object, or the position 502a of the flying object in a previous frame. The line of sight direction and imaging range at the time of the previous frame are indicated by dotted lines, and the line of sight direction and imaging range at the time of the latest frame are indicated by solid lines.
撮像制御部32aから撮像装置10に指示された撮像装置10の指向角と、慣性装置20で取得された目標検出システム1の位置および姿勢角とに基づいて、撮像範囲算出部32bは、基準座標系501における過去フレームの目視線方向503aと最新フレームの目視線方向503bとを算出する。 Based on the directional angle of the imaging device 10 instructed by the imaging control unit 32a to the imaging device 10 and the position and attitude angle of the target detection system 1 acquired by the inertial device 20, the imaging range calculation unit 32b calculates the line of sight direction 503a of the previous frame and the line of sight direction 503b of the latest frame in the reference coordinate system 501.
撮像範囲算出部32bは、算出した目視線方向と、慣性装置20で取得した目標検出システム1の位置情報とに基づいて、基準座標系501における過去フレーム撮像範囲504a、および最新フレーム撮像範囲504bを算出する。撮像変位量505は、過去フレーム撮像範囲504a、および最新フレーム撮像範囲504bの各画素ごとに差分として算出される。 The imaging range calculation unit 32b calculates the previous frame imaging range 504a and the latest frame imaging range 504b in the reference coordinate system 501 based on the calculated line of sight direction and the position information of the target detection system 1 acquired by the inertial device 20. The imaging displacement amount 505 is calculated as the difference for each pixel between the previous frame imaging range 504a and the latest frame imaging range 504b.
再び図2に戻って説明を続ける。
推定画像生成部32cは、撮像変位量505に基づいて、過去フレームで撮像した画像を画像変換することにより、最新フレームで撮像されるはずの画像(予測フレーム画像)を生成する。すなわち推定画像生成部32cは、算出された撮像範囲と過去フレーム画像との変位量に基づいて次のフレーム画像を予測することにより、予測フレーム画像を生成する。
Returning to FIG. 2 again, the explanation will be continued.
The estimated image generating unit 32c generates an image (predicted frame image) that is to be captured in the latest frame by converting the image captured in the past frame based on the imaging displacement amount 505. That is, the estimated image generating unit 32c generates a predicted frame image by predicting the next frame image based on the calculated imaging range and the displacement amount between the past frame image.
図4は、予測フレーム画像の生成について説明するための図である。図4は、撮像変位量505が撮像画像の縦方向、および横方向の平行移動であった場合での、最新フレームに撮像される画像を生成する方法を示す。
図4において、最新フレーム撮像範囲602は、過去フレーム画像601に対して撮像変位量505の分だけ、右方向および下方向にシフトした領域になる。これをもとに、推定画像生成部32cは、過去フレーム画像601の画素座標をそれぞれ撮像変位量505の分だけ平行移動(移行)して、最新フレームの予測フレーム画像605を生成する。このとき、過去フレーム画像601において移行先が存在しない無効領域604aと、予測フレーム画像605において移行元が存在しない無効領域604bとが発生する。この無効領域604a、604bには画像が存在しないので、撮像変位量505の分だけ有効視野が狭くなる。
Fig. 4 is a diagram for explaining generation of a predicted frame image. Fig. 4 shows a method for generating an image to be captured in the latest frame when the amount of capture displacement 505 is a translation of the captured image in the vertical and horizontal directions.
4, the latest frame imaging range 602 is an area shifted rightward and downward by the amount of imaging displacement 505 with respect to the past frame image 601. Based on this, the estimated image generating unit 32c translates (shifts) each of the pixel coordinates of the past frame image 601 by the amount of imaging displacement 505 to generate a predicted frame image 605 of the latest frame. At this time, an invalid area 604a where no destination exists in the past frame image 601 and an invalid area 604b where no source exists in the predicted frame image 605 are generated. Because no images exist in these invalid areas 604a and 604b, the effective field of view is narrowed by the amount of imaging displacement 505.
図4においては、全ての画素の撮像変位量505が、画像の縦方向および横方向に同じだけ平行移動するケースを例示した。一方、実システムにおいては、撮像背景が拡大する方向への変位量、回転の変位量、画素毎の変位量が異なること等が考えられる。この場合には、ホモグラフィ変換を適用する。 Figure 4 shows an example of a case where the imaging displacement amount 505 of all pixels translates the same amount in the vertical and horizontal directions of the image. On the other hand, in a real system, it is possible that the displacement amount in the direction in which the imaging background expands, the rotational displacement amount, and the displacement amount for each pixel are different. In this case, homography transformation is applied.
すなわち、過去フレーム画像601と最新フレーム撮像範囲602とからホモグラフィ行列を求め、過去フレーム画像601の有効領域603aに対して、ホモグラフィ変換を実施することで、予測フレーム画像605を生成することができる。 That is, a homography matrix is calculated from the past frame image 601 and the latest frame imaging range 602, and a homography transformation is performed on the valid area 603a of the past frame image 601, thereby generating a predicted frame image 605.
再び図2に戻って説明を続ける。
特徴マップ生成部32dは、撮像装置10から取得した最新フレームの撮像画像と、推定画像生成部32cで生成した予測フレーム画像605との差分を取ることで、撮像画像から背景成分をキャンセルする。これにより、検出すべき目標成分が強調される。
Returning to FIG. 2 again, the explanation will be continued.
The feature map generating unit 32d cancels the background component from the captured image by calculating the difference between the captured image of the latest frame acquired from the imaging device 10 and the predicted frame image 605 generated by the estimated image generating unit 32c. This emphasizes the target component to be detected.
図5は、特徴マップ生成部32dの処理について説明するための図である。図5において、まず、最新フレーム画像701と予測フレーム画像605の差分マップ702を算出する。 Figure 5 is a diagram for explaining the processing of the feature map generating unit 32d. In Figure 5, first, a difference map 702 between the latest frame image 701 and the predicted frame image 605 is calculated.
予測フレーム画像605の変位量は、撮像範囲全体を地表面背景として算出される。一方、飛しょう目標は地表面よりも高い高度を飛しょうしているので、撮像装置10で撮像した画像内における、背景成分と目標成分との運動視差が異なる。よって、画像内において地表面を仮定し、背景の位置合わせを行った予測フレーム画像605と最新フレーム画像701との差分をとることにより、背景成分をキャンセルできる。さらに、運動視差の異なる目標成分はキャンセルされず残存する。 The amount of displacement of the predicted frame image 605 is calculated with the entire imaging range as the ground surface background. On the other hand, since the flying target is flying at an altitude higher than the ground surface, the motion parallax between the background components and the target components in the image captured by the imaging device 10 is different. Therefore, by assuming the ground surface in the image and taking the difference between the predicted frame image 605, which has been aligned with the background, and the latest frame image 701, the background components can be cancelled. Furthermore, the target components with different motion parallax remain without being cancelled.
このとき、差分マップ702において残存した目標成分は、プラス成分の画素とマイナス成分の画素が発生するので、これをプラス成分マップ703とマイナス成分マップ704とに分割する。プラス成分マップ703に結像する目標は、最新フレーム画像701の目標成分であるので、目標の結像する位置は最新の目標位置である。一方、マイナス成分マップ704に結像する目標は、過去フレーム画像601から背景成分の変位量分を変換した位置であるので、最新の目標位置を示していない。 At this time, the target components remaining in the difference map 702 contain positive and negative component pixels, and are therefore divided into a positive component map 703 and a negative component map 704. The target imaged in the positive component map 703 is the target component of the latest frame image 701, and so the position at which the target is imaged is the latest target position. On the other hand, the target imaged in the negative component map 704 is a position transformed by the amount of displacement of the background component from the previous frame image 601, and so does not indicate the latest target position.
そこで、推定画像生成部32cにより、マイナス成分マップ704を逆変換してマイナス成分マップ(逆変換)を生成する。具体的には、過去フレーム画像601から予測フレーム画像605を生成する変換とは逆の変換をマイナス成分マップ704に施し、目標の結像位置を過去フレーム画像601の位置へ戻す処理を実施し、絶対値を取ることでマイナス成分マップ(逆変換)を生成する。最後に、プラス成分マップ703とマイナス成分マップ(逆変換)705の和をとることで、背景成分がキャンセルされる。これにより、目標画素が強調された、特徴マップ706が生成される。 Therefore, the estimated image generating unit 32c inversely transforms the negative component map 704 to generate a negative component map (inverse transformation). Specifically, a transformation inverse to the transformation used to generate the predicted frame image 605 from the past frame image 601 is performed on the negative component map 704, a process is performed to return the target imaging position to the position of the past frame image 601, and the absolute value is taken to generate the negative component map (inverse transformation). Finally, the background component is cancelled out by taking the sum of the positive component map 703 and the negative component map (inverse transformation) 705. As a result, a feature map 706 is generated in which the target pixel is emphasized.
すなわち、特徴マップ生成部32dは、プラス成分の画素を抽出したプラス成分マップ703と、マイナス成分の画素を抽出し画素値の絶対値をマッピングしたマイナス成分マップ704とに差分マップ702を分割する。また、特徴マップ生成部32dは、マイナス成分マップ704を逆変換して目標の画素座標を戻す。さらに、特徴マップ生成部32dは、マイナス成分マップ(逆変換)705とプラス成分マップ703との和を計算して、目標成分の強度を強調させた特徴マップを生成する。 That is, the feature map generating unit 32d divides the difference map 702 into a positive component map 703 in which pixels of positive components are extracted, and a negative component map 704 in which pixels of negative components are extracted and the absolute values of the pixel values are mapped. The feature map generating unit 32d also inversely transforms the negative component map 704 to return the target pixel coordinates. Furthermore, the feature map generating unit 32d calculates the sum of the negative component map (inverse transformation) 705 and the positive component map 703 to generate a feature map in which the intensity of the target component is emphasized.
再び図2に戻って説明を続ける。
目標判定部32eは、特徴マップ生成部32dから最新フレームにおける特徴マップを取得する。そして、目標判定部32eは、特徴マップから、画像における最終的な目標の座標を決定する。例えば、画像輝度値が最大の画素を目標とする。また、特徴マップに対して、さらに二値化処理、エッジ検出等の既知の画像処理を施し、その結果に基づいて目標座標を決定してもよい。
Returning to FIG. 2 again, the explanation will be continued.
The target determination unit 32e obtains the feature map in the latest frame from the feature map generation unit 32d. Then, the target determination unit 32e determines the coordinates of the final target in the image from the feature map. For example, the pixel with the maximum image luminance value is set as the target. In addition, the feature map may be subjected to known image processing such as binarization processing and edge detection, and the target coordinates may be determined based on the results.
出力制御部32fは、目標判定部32eで決定された目標の画素座標から誤差角を算出する。出力制御部32fは、誤差角情報を外部へ出力するための制御をする。例えば、出力制御部32fは、目標の誤差角情報を出力装置35を介して、誘導飛しょう体の制御システム(推進系、操舵機構など)へ出力する。 The output control unit 32f calculates the error angle from the pixel coordinates of the target determined by the target determination unit 32e. The output control unit 32f controls the output of the error angle information to the outside. For example, the output control unit 32f outputs the target error angle information to the control system (propulsion system, steering mechanism, etc.) of the guided missile via the output device 35.
図6は、目標検出装置30の処理手順の一例を示すフローチャートである。図6の処理は、例えばプロセッサ32で実行される。
ステップS101において、プロセッサ32は、撮像装置10から撮像方向を取得し、慣性装置20から目標検出システム1の位置および姿勢角を取得する。
6 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the target detection device 30. The processing of FIG.
In step S<b>101 , the processor 32 acquires the imaging direction from the imaging device 10 , and acquires the position and attitude angle of the target detection system 1 from the inertial device 20 .
ステップS102において、プロセッサ32は、取得した撮像方向、位置、および姿勢角から撮像範囲を算出する。
ステップS103において、プロセッサ32は、撮像装置10から最新フレームの撮像画像を取得し、メモリ33から過去フレームの撮像画像を取得する。
In step S102, the processor 32 calculates the imaging range from the acquired imaging direction, position, and attitude angle.
In step S<b>103 , the processor 32 acquires the captured image of the latest frame from the imaging device 10 , and acquires the captured image of the previous frame from the memory 33 .
ステップS104において、プロセッサ32は、算出した撮像範囲と取得した過去フレームの撮像画像から、最新フレームで撮像されると推定する画像(予測フレーム画像605)を生成する。
ステップS105において、プロセッサ32は、生成した予測フレーム画像605と、取得した最新フレームの撮像画像から背景をキャンセルし、目標を強調させた特徴マップを生成する。
In step S104, the processor 32 generates an image (predicted frame image 605) that is estimated to be captured in the latest frame from the calculated imaging range and the captured image of the acquired past frame.
In step S105, the processor 32 cancels the background from the generated predicted frame image 605 and the captured image of the latest acquired frame, and generates a feature map in which the target is emphasized.
ステップS106において、プロセッサ32は、生成された特徴マップから目標画素座標を決定する。例えば、最も高い値を有する画素を目標画素座標として決定する。
ステップS107において、プロセッサ32は、決定した目標画素座標から誤差角を算出し、出力装置35を介して外部へ出力する。
In step S106, the processor 32 determines a target pixel coordinate from the generated feature map, for example, determining the pixel having the highest value as the target pixel coordinate.
In step S107, the processor 32 calculates an error angle from the determined target pixel coordinates, and outputs the error angle via the output device 35 to the outside.
以上述べたように、実施形態によれば、最新フレームの撮像画像から背景をキャンセルし、目標を強調させた特徴マップを生成することができる。これにより、地表面に起因する複雑な背景があったとしても、目標を精度よく検出することができる。 As described above, according to the embodiment, it is possible to cancel the background from the captured image of the latest frame and generate a feature map that emphasizes the target. This makes it possible to accurately detect the target even if there is a complex background caused by the ground surface.
従って実施形態によれば、地表面に起因する複雑な背景が撮像されても、目標を精度よく検出することが可能になる。すなわち、背景によらず目標を確実に検出することの可能な目標検出装置、目標検出方法、およびプログラムを提供することが可能になる。 Therefore, according to the embodiment, it is possible to accurately detect a target even when a complex background caused by the ground surface is captured. In other words, it is possible to provide a target detection device, a target detection method, and a program that can reliably detect a target regardless of the background.
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図2に示される撮像制御部32a、撮像範囲算出部32b、推定画像生成部32c、特徴マップ生成部32d、目標判定部32e、および出力制御部32fの少なくともいずれか1つは、専用のハードウェア等によって構成されてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, at least one of the imaging control unit 32a, imaging range calculation unit 32b, estimated image generation unit 32c, feature map generation unit 32d, target determination unit 32e, and output control unit 32f shown in FIG. 2 may be configured with dedicated hardware, etc.
実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although an embodiment has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This new embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. This embodiment and its modifications are included within the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
1…目標検出システム、10…撮像装置、20…慣性装置、30…目標検出装置、31…入力装置、32…プロセッサ、32a…撮像制御部、32b…撮像範囲算出部、32c…推定画像生成部、32d…特徴マップ生成部、32e…目標判定部、32f…出力制御部、33…メモリ、34…記憶装置、34a…目標検出プログラム、35…出力装置。 1... target detection system, 10... imaging device, 20... inertial device, 30... target detection device, 31... input device, 32... processor, 32a... imaging control unit, 32b... imaging range calculation unit, 32c... estimated image generation unit, 32d... feature map generation unit, 32e... target determination unit, 32f... output control unit, 33... memory, 34... storage device, 34a... target detection program, 35... output device.
Claims (6)
飛しょう中の前記飛しょう体の位置情報および姿勢角情報を取得する情報取得部と、
前記位置情報と前記姿勢角情報とに基づいて撮像範囲を算出する撮像範囲算出部と、
前記撮像範囲を撮像してフレーム画像を逐次生成する撮像装置と、
前記撮像範囲と前記フレーム画像との変位量に基づいて次のフレーム画像を予測して予測フレーム画像を生成する推定画像生成部と、
最新のフレーム画像と前記予測フレーム画像との差分を計算して、前記最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルする特徴マップ生成部と、
前記背景成分をキャンセルされたフレーム画像から目標を判定する判定部とを具備し、
前記特徴マップ生成部は、
前記最新のフレーム画像と前記予測フレーム画像との差分を計算して、前記最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルし目標成分を残存させた差分マップを生成し、
プラス成分の画素を抽出したプラス成分マップと、マイナス成分の画素を抽出し画素値の絶対値をマッピングしたマイナス成分マップとに前記差分マップを分割し、
前記マイナス成分マップを逆変換して目標の画素座標を戻し、
当該逆変換されたマイナス成分マップと前記プラス成分マップとの和を計算して、前記目標成分の強度を強調させた特徴マップを生成する、目標検出装置。 A target detection device that can be mounted on an aircraft,
an information acquisition unit that acquires position information and attitude angle information of the flying object during flight;
an imaging range calculation unit that calculates an imaging range based on the position information and the attitude angle information;
an imaging device that captures the imaging range and sequentially generates frame images;
an estimated image generating unit that predicts a next frame image based on an amount of displacement between the imaging range and the frame image, and generates a predicted frame image;
a feature map generating unit that calculates a difference between a latest frame image and the predicted frame image and cancels background components from the latest frame image;
a determination unit for determining a target from the frame image in which the background component has been cancelled ,
The feature map generation unit
calculating a difference between the latest frame image and the predicted frame image to generate a difference map in which a background component is cancelled from the latest frame image and a target component is left;
Dividing the difference map into a positive component map in which pixels of positive components are extracted, and a negative component map in which pixels of negative components are extracted and absolute values of pixel values are mapped,
inversely transforming the negative component map to return the target pixel coordinates;
A target detection device that calculates the sum of the inversely transformed negative component map and the positive component map to generate a feature map in which the intensity of the target component is emphasized .
前記目標検出装置が、飛しょう中の前記飛しょう体の位置情報および姿勢角情報を取得することと、The target detection device acquires position information and attitude angle information of the flying object during flight;
目標検出装置が、前記位置情報と前記姿勢角情報とに基づいて撮像範囲を算出することと、a target detection device calculating an imaging range based on the position information and the attitude angle information;
目標検出装置が、撮像装置により、前記撮像範囲を撮像してフレーム画像を逐次生成することと、the target detection device captures the imaging range with an imaging device to sequentially generate frame images;
目標検出装置が、前記撮像範囲と前記フレーム画像との変位量に基づいて次のフレーム画像を予測して予測フレーム画像を生成することと、a target detection device predicting a next frame image based on an amount of displacement between the imaging range and the frame image to generate a predicted frame image;
目標検出装置が、最新のフレーム画像と前記予測フレーム画像との差分を計算して、前記最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルすることと、A target detection device calculates a difference between a latest frame image and the predicted frame image, and cancels a background component from the latest frame image;
目標検出装置が、前記背景成分をキャンセルされたフレーム画像から目標を判定することと、A target detection device determines a target from the frame image in which the background component has been cancelled;
目標検出装置が、前記最新のフレーム画像と前記予測フレーム画像との差分を計算して、前記最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルし目標成分を残存させた差分マップを生成することと、a target detection device calculating a difference between the latest frame image and the predicted frame image, and generating a difference map in which a background component is cancelled from the latest frame image and a target component remains;
目標検出装置が、プラス成分の画素を抽出したプラス成分マップと、マイナス成分の画素を抽出し画素値の絶対値をマッピングしたマイナス成分マップとに前記差分マップを分割することと、A target detection device divides the difference map into a positive component map in which pixels of positive components are extracted, and a negative component map in which pixels of negative components are extracted and absolute values of pixel values are mapped;
目標検出装置が、前記マイナス成分マップを逆変換して目標の画素座標を戻すことと、a target detection device inversely transforming the negative component map to return pixel coordinates of the target;
目標検出装置が、当該逆変換されたマイナス成分マップと前記プラス成分マップとの和を計算して、前記目標成分の強度を強調させた特徴マップを生成することとを具備する、目標検出方法。The target detection method includes a target detection device calculating a sum of the inverse transformed negative component map and the positive component map to generate a feature map in which the intensity of the target component is emphasized.
前記コンピュータに、飛しょう中の前記飛しょう体の位置情報および姿勢角情報を取得させるための命令と、An instruction to cause the computer to acquire position information and attitude angle information of the flying object during flight;
前記コンピュータに、前記位置情報と前記姿勢角情報とに基づいて撮像範囲を算出させるための命令と、an instruction to cause the computer to calculate an imaging range based on the position information and the attitude angle information;
前記コンピュータに、撮像装置に前記撮像範囲を撮像してフレーム画像を逐次生成させるための命令と、An instruction to the computer to cause an imaging device to capture the imaging range and sequentially generate frame images;
前記コンピュータに、前記撮像範囲と前記フレーム画像との変位量に基づいて次のフレーム画像を予測して予測フレーム画像を生成させるための命令と、an instruction to cause the computer to predict a next frame image based on an amount of displacement between the imaging range and the frame image, and generate a predicted frame image;
前記コンピュータに、最新のフレーム画像と前記予測フレーム画像との差分を計算して、前記最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルさせるための命令と、instructions to the computer to calculate a difference between a latest frame image and the predicted frame image to cancel background components from the latest frame image;
前記コンピュータに、前記背景成分をキャンセルされたフレーム画像から目標を判定させるための命令と、instructions for causing the computer to determine a target from the frame image with the background component cancelled;
前記コンピュータに、前記最新のフレーム画像と前記予測フレーム画像との差分を計算して、前記最新のフレーム画像から背景成分をキャンセルし目標成分を残存させた差分マップを生成させるための命令と、instructions to cause the computer to calculate a difference between the latest frame image and the predicted frame image to generate a difference map from the latest frame image in which background components are cancelled and target components remain;
前記コンピュータに、プラス成分の画素を抽出したプラス成分マップと、マイナス成分の画素を抽出し画素値の絶対値をマッピングしたマイナス成分マップとに前記差分マップを分割させるための命令と、An instruction to cause the computer to divide the difference map into a positive component map in which pixels of positive components are extracted, and a negative component map in which pixels of negative components are extracted and absolute values of pixel values are mapped;
前記コンピュータに、前記マイナス成分マップを逆変換して目標の画素座標を戻させるための命令と、instructions to cause the computer to inverse transform the negative component map to return target pixel coordinates;
前記コンピュータに、当該逆変換されたマイナス成分マップと前記プラス成分マップとの和を計算して、前記目標成分の強度を強調させた特徴マップを生成させるための命令とを含む、プログラム。and instructions for causing the computer to calculate a sum of the inverse transformed negative component map and the positive component map to generate a feature map in which the intensity of the target component is enhanced.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021149384A JP7669239B2 (en) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Target detection device, target detection method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021149384A JP7669239B2 (en) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Target detection device, target detection method, and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023042199A JP2023042199A (en) | 2023-03-27 |
| JP7669239B2 true JP7669239B2 (en) | 2025-04-28 |
Family
ID=85717361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021149384A Active JP7669239B2 (en) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Target detection device, target detection method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7669239B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013101612A (en) | 2011-11-02 | 2013-05-23 | Eads Deutschland Gmbh | Method and device for detecting moving object in video image sequence |
| JP2017532798A (en) | 2014-07-17 | 2017-11-02 | エルビット・システムズ・リミテッド | Remote image stabilization and display |
| CN109284707A (en) | 2018-09-12 | 2019-01-29 | 首都师范大学 | Moving target detection method and device |
| CN112738482A (en) | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 首都师范大学 | Earth live broadcast method, device and system |
-
2021
- 2021-09-14 JP JP2021149384A patent/JP7669239B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013101612A (en) | 2011-11-02 | 2013-05-23 | Eads Deutschland Gmbh | Method and device for detecting moving object in video image sequence |
| JP2017532798A (en) | 2014-07-17 | 2017-11-02 | エルビット・システムズ・リミテッド | Remote image stabilization and display |
| CN109284707A (en) | 2018-09-12 | 2019-01-29 | 首都师范大学 | Moving target detection method and device |
| CN112738482A (en) | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 首都师范大学 | Earth live broadcast method, device and system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023042199A (en) | 2023-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100647807B1 (en) | 3D building information extraction method through shadow analysis | |
| KR101890612B1 (en) | Method and apparatus for detecting object using adaptive roi and classifier | |
| EP3361446B1 (en) | Imu-aided image registration | |
| KR102917989B1 (en) | Method and System for Vehicle Pose Estimation using Optical Flow for Inter-Vehicle Distance Compensation in Dynamic Scenes | |
| EP2208021A1 (en) | Method of and arrangement for mapping range sensor data on image sensor data | |
| KR101575954B1 (en) | Apparatus for augmented reality using 3d reconstruction and mehhod thereof | |
| WO2017038659A1 (en) | Motion detection device and three-dimensional shape measurement device using same | |
| KR102141647B1 (en) | Method and apparatus for synchronization of rotating lidar and multiple cameras | |
| EP3904995A1 (en) | Localization device | |
| KR20180121259A (en) | Distance detecting device of camera mounted computer and its method | |
| JP6410231B2 (en) | Alignment apparatus, alignment method, and computer program for alignment | |
| US10109074B2 (en) | Method and system for inertial measurement having image processing unit for determining at least one parameter associated with at least one feature in consecutive images | |
| JP6479296B2 (en) | Position / orientation estimation apparatus and position / orientation estimation method | |
| JP2019032218A (en) | Position information recording method and apparatus | |
| JP2016517981A (en) | Method for estimating the angular deviation of a moving element relative to a reference direction | |
| CN112902957A (en) | Missile-borne platform navigation method and system | |
| JP7669239B2 (en) | Target detection device, target detection method, and program | |
| JP7585173B2 (en) | Real scale depth calculation device, real scale depth calculation method, and real scale depth calculation program | |
| KR20180123778A (en) | Method for detecting object in aerial images and apparatus for the same | |
| KR102136245B1 (en) | Apparatus, method, computer-readable storage medium and computer program for detecting and selecting target | |
| JP4361913B2 (en) | Motion calculation device | |
| US11481920B2 (en) | Information processing apparatus, server, movable object device, and information processing method | |
| CN111161357B (en) | Information processing method and device, augmented reality device and readable storage medium | |
| KR102325121B1 (en) | Real-time robot position estimation metod through map information and image matching and the robot | |
| JP6603993B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, image processing system, and program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20230105 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250107 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250304 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250318 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250416 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7669239 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |