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滑走路画像を用いた位置・姿勢の割出し方法およびその装置

国内特許コード P04A006881
整理番号 KN000443
掲載日 2005年3月18日
出願番号 特願平11-003576
登録番号 特許第3005682号
出願日 平成11年1月11日(1999.1.11)
登録日 平成11年11月26日(1999.11.26)
発明者
  • 佐々 修一
  • 二宮 哲次郎
出願人
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 滑走路画像を用いた位置・姿勢の割出し方法およびその装置
発明の概要 【課題】 地上の対象物画像に基づく精度のよい位置・姿勢情報割出し方式を提供するもので、特に、従来の航空機搭載の位置・姿勢割出し手段と併設することより確実な位置・姿勢情報を得ると共に、他の計器が故障した場合にも信頼性の高い位置・姿勢情報を得ることができる新規な位置・姿勢情報割出し方式を提供すること。
【解決手段】 航空機機首部に取り付けられたカメラにより撮像された滑走路画面上で、水平線画像の傾斜角、消失点の位置および滑走路の両側境界線の2線の傾斜係数を検出し、前記水平線の傾斜角よりバンク角を割出し、前記消失点の座標位置を用い、地球座標と画面座標とのオイラー座標変換式に基づいてヨー角・ピッチ角を割出すと共に、前記滑走路の両側境界線の2線の傾斜係数と航空機のバンク角・ヨー角・ピッチ角の値を用いて地球座標と画面座標とのオイラー座標変換式に基づいて高度情報および滑走路幅方向位置を割出す。
従来技術、競合技術の概要


従来、航空機に搭載された計器による航空機の位置や姿勢を検知する手段としては、加速度計や速度計、あるいはジャイロ等のデータから割出す方法、GPSや地上からの誘導電波を受けて自らの位置を割出す方法等が知られている。しかし、航空機の機首にカメラを備え、それにより撮像される滑走路等の映像から航空機の位置・姿勢を割り出す本発明のようなものは未だ開発されていなかった。近い技術としては自動車に設置したカメラの映像から、位置情報、姿勢情報、車間距離情報等を得る技術が公知である。しかし路上を走る車両と空中を飛ぶ航空機とでは高度や水平方向に対する傾斜角であるバンク角等が大きな意味を有してくるといった特有の状況があり、簡単に応用できる技術ではなく、特異な解析手法を開発する必要がある。

産業上の利用分野


本発明は、航空機等飛行体の位置、姿勢を搭載カメラの滑走路映像情報より割出す方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
航空機機首部に取り付けられたカメラにより撮像された滑走路画面上で、水平線画像の傾斜角、消失点の座標位置を検出し、前記水平線画像の傾斜角よりバンク角を割出し、前記消失点の座標位置を用い、地球座標と画面座標とのオイラー座標変換式に基づいてヨー角・ピッチ角を割出す航空機の姿勢割出し方法。

【請求項2】
航空機機首部に取り付けられたカメラにより撮像された滑走路画面上で滑走路の両側境界線2線の傾斜係数を検出し、この値と航空機のバンク角・ヨー角・ピッチ角の値を用いて地球座標と画面座標とのオイラー座標変換式に基づいて高度情報および滑走路幅方向位置を割出す航空機の位置割出し方法。

【請求項3】
航空機機首部に取り付けられたビデオカメラと、カメラの撮影画像を表示する表示手段と、画像を画像メモリに取り込んで各画素の輝度情報を閾値と比較して2値画像を得る手段と、該2値画像の境界位置を抽出して画像上の水平線と滑走路両側境界線を得る手段と、Hough変換手法を用いて水平線と滑走路両側境界線の式を得る手段と、滑走路両側境界線の式の交点から消失点の位置を得る手段と、水平線と滑走路両側境界線の式、消失点の位置の情報から航空機のバンク角、ヨー角・ピッチ角を割出す演算手段とからなる航空機の姿勢割出しシステム。

【請求項4】
航空機機首部に取り付けられたビデオカメラと、カメラの撮影画像を表示する表示手段と、画像を画像メモリに取り込んで各画素の輝度情報を閾値と比較して2値画像を得る手段と、該2値画像の境界位置を抽出して画像上の水平線と滑走路両側境界線を得る手段と、Hough変換手法を用いて水平線と滑走路両側境界線の式を得る手段と、滑走路両側境界線の式の交点から消失点の位置を得る手段と、演算手段とを備え、該演算手段は水平線と滑走路両側境界線の式、消失点の位置の情報から航空機のバンク角、ヨー角・ピッチ角を割出すと共に、その値と滑走路両側境界線画像の方程式の傾斜係数とを用いてオイラーの座標変換式に基づいて高度情報と滑走路幅方向の位置を算出することを特徴とする航空機の位置割出し装置。

【請求項5】
航空機機首部に取り付けられたビデオカメラと、カメラの撮影画像を表示する表示手段と、撮影画像を前記表示手段の画面上で光学軸を中心に回転させる手段と、画面上の指定した位置を二次元座標値として検知する検知手段と、演算手段とを備え、該演算手段は前記検知手段で検知された複数の点を結ぶ直線の方程式を算出すると共に水平線画像の方程式の傾斜係数に基づいてバンク角を算出し、バンク角補正画面上の消失点の縦座標値を-fTanθとしてピッチ角θを算出し、該ピッチ角θの値を用いバンク角補正画面上の消失点の横座標値を-fTanψ/Cosθとしてヨー角ψを算出することを特徴とする航空機の姿勢割出し装置。

【請求項6】
航空機機首部に取り付けられたビデオカメラと、カメラの撮影画像を表示する表示手段と、撮影画像を前記表示手段の画面上で光学軸を中心に回転させる手段と、画面上の指定した位置を二次元座標値として検知する検知手段と、演算手段とを備え、該演算手段は前記検知手段で検知された複数の点を結ぶ直線の方程式を算出すると共に、滑走路両側境界線画像の方程式の傾斜係数を得て、地球座標における該滑走路両側境界線の方程式と航空機のバンク角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψの値を用いてオイラーの座標変換式に基づいて高度情報と滑走路幅方向の位置を算出することを特徴とする航空機の位置割出し装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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