激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统与流程

本公开涉及能够检测激光被照射到预定对象物的情况的激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统。

背景技术：

发生因恶作剧等而对飞机驾驶舱的挡风玻璃等对象物照射激光的案例。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-54105号公报。

技术实现要素：

以往，对因恶作剧而照射到对象物的激光进行检测的检测装置并没有实用化。实施方式的目的在于，提供能够检测激光被照射到预定对象物的情况的激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统。

根据实施方式的第一方式，提供一种激光照射检测装置，其特征在于，包括：带通滤波器，使来自被摄体的光之中的预定波段的光通过，所述预定波段包含作为检测对象的激光所具有的颜色的波长区域；拍摄部，拍摄通过了所述带通滤波器的光；以及检测部，分析影像信号的每个亮度级别的度数，检测在特定亮度级别度数突出的峰值，并且检测所述影像信号的帧内的直线状的光线的轨迹，当检测到在所述特定亮度级别存在峰值且所述帧内存在光线的轨迹时，检测为被照射激光的状态，所述影像信号是基于所述拍摄部所输出的拍摄信号生成的。

根据实施方式的第二方式，提供一种激光照射检测方法，其特征在于，通过带通滤波器，使来自被摄体的光之中的预定波段的光通过，使其他波段的光衰减，所述预定波段包含作为检测对象的激光所具有的颜色的波长区域，通过拍摄部拍摄所述预定波段的光，分析影像信号的每个亮度级别的度数，并检测在特定亮度级别度数突出的峰值，所述影像信号是基于所述拍摄部所输出的拍摄信号生成的，检测所述影像信号的帧内的直线状的光线的轨迹，当检测出在所述特定亮度级别存在峰值且在所述帧内存在光线的轨迹时，检测为被照射激光的状态。

根据实施方式的第三方式，提供一种激光照射检测系统，其特征在于，包括：多个激光照射检测装置，彼此错开了对被摄体进行拍摄的范围；系统控制装置，从所述多个激光照射检测装置输出的图像数据被提供到所述系统控制装置；以及监视器，显示基于被提供到所述系统控制装置的从所述多个激光照射检测装置输出的图像数据的图像，所述多个激光照射检测装置每一个包括：图像合成部，合成第一影像信号和第二影像信号来生成合成影像信号，所述第一影像信号是基于对来自被摄体的光进行拍摄而得的第一拍摄信号生成的信号，所述第二影像信号是基于第二拍摄信号生成的信号，所述第二拍摄信号是对通过带通滤波器使来自所述被摄体的光之中的预定波段的光通过后的光进行拍摄而得的信号，所述预定波段包含作为检测对象的激光所具有的颜色的波长区域；检测部，分析所述第二影像信号的每个亮度级别的度数，检测在特定亮度级别度数突出的峰值，并且检测所述第二影像信号的帧内的直线状的光线的轨迹，当检测出在所述特定亮度级别存在峰值且所述帧内存在光线的轨迹时，检测为被照射激光的状态；以及位置/方向信息生成部，当通过所述检测部检测为被照射激光的状态时，生成射出位置信息或者射出位置方向信息并提供给所述系统控制装置，所述射出位置信息表示激光的射出位置，所述射出位置方向信息表示射出位置的方向，所述系统控制装置在所述监视器上显示基于所述图像合成部所生成的合成影像信号的合成图像，并基于所述射出位置信息或者所述射出位置方向信息，将表示激光的射出位置或者射出位置的方向的识别图像重叠显示在所述合成图像上。

根据实施方式的激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统，能够检测预定对象物被照射了激光的情况。

附图说明

图1是示出一个实施方式的激光照射检测装置以及激光照射检测系统的框图；

图2是示出图1中的摄像机1和2的简要构成的框图；

图3a是示出图1中的监视器21的第一构成例的图；

图3b是示出图1中的监视器21的第二构成例的图；

图4是示出一个实施方式的激光照射检测装置的设置场所的一个例子的图；

图5是示出图1中的控制部4(4a～4c)的功能性的内部构成例的框图；

图6是示出图5的直方图生成部44所生成的直方图的一个例子的图；

图7是示出存在于帧内的直线状的光线的轨迹的一个例子的图；

图8是示出帧的内部存在激光的射出位置的激光的轨迹的一个例子的图；

图9是示出被估计为帧的外部存在激光的射出位置的激光的轨迹的一个例子的图；

图10是用于说明图5中的图像合成部42的动作的图；

图11是示出一个实施方式的激光照射检测装置的动作以及通过激光照射检测方法执行的处理的流程图；

图12是示出一个实施方式的激光照射检测系统中的系统控制装置20的动作的流程图；

图13是示出当一个实施方式的激光照射检测系统检测出激光的照射时、被显示在监视器21上的激光的轨迹以及图标的第一例的图；

图14是示出当一个实施方式的激光照射检测系统检测出激光的照射时、被显示在监视器21上的激光的轨迹以及图标的第二例的图；

图15是示出一个实施方式的激光照射检测装置的变形例的框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对一个实施方式的激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统进行说明。在本实施方式中，以被激光照射的对象物为飞机驾驶舱前面的挡风玻璃或驾驶舱窗户的情况为例子。以下，挡风玻璃等包括挡风玻璃和驾驶舱窗户中的至少一者。

在图1中，作为一个例子，激光照射检测系统包括激光照射检测装置10a、10b、10c、系统控制装置20以及监视器21。将激光照射检测装置10a～10c统称为激光照射检测装置10。

激光照射检测装置10a包括摄像机1a、在前面安装有带通滤波器3a的摄像机2a、控制部4a、监视器5a以及存储器6a。激光照射检测装置10b包括摄像机1b、在前面安装有带通滤波器3b的摄像机2b、控制部4b、监视器5b以及存储器6b。

激光照射检测装置10c包括摄像机1c、在前面安装有带通滤波器3c的摄像机2c、控制部4c、监视器5c以及存储器6c。

将摄像机1a、1b、1c统称为摄像机1，并将摄像机2a、2b、2c统称为摄像机2。将带通滤波器3a、3b、3c统称为带通滤波器3。将控制部4a、4b、4c统称为控制部4，并将监视器5a、5b、5c统称为监视器5。将存储器6a、6b、6c统称为存储器6。

摄像机1和2是能够拍摄可见光区域的通常的摄像机，可以是市售的生活用的摄像机，也可以是业务用的摄像机。摄像机1和摄像机2同步动作，以相同的视场角拍摄相同的被摄体。

如图2所示，摄像机1主要包括：包含透镜及拍摄元件的拍摄部111、基于由拍摄部111输出的拍摄信号来生成影像信号的影像信号处理电路112、以及将影像信号v1输出到外部的影像输出端子113。同样，摄像机2包括：拍摄部211、基于由拍摄部211输出的拍摄信号来生成影像信号的影像信号处理电路212、以及将影像信号v2输出到外部的影像输出端子213。

摄像机1和摄像机2是相同的构成，在摄像机2的透镜的前面安装有带通滤波器3。拍摄部111对未通过带通滤波器3的来自被摄体的光进行拍摄，拍摄部211对通过了带通滤波器3的光进行拍摄。来自被摄体的光是指来自被摄体的反射光，有时包括从激光光源射出的激光。由影像输出端子113和213输出的影像信号v1和v2被供应到控制部4。

带通滤波器3使来自被摄体的光之中的、预定波段的光通过，而对其他波段的光进行衰减，预定波段包含作为检测对象的激光所具有的颜色的波长区域。作为因恶作剧而被照射到飞机驾驶舱的挡风玻璃等的激光，绿色激光较多。因此，带通滤波器3可以设为使包含绿色波长区域的波段的光通过的滤波器。

在将红色激光设为检测对象的情况下，只要将带通滤波器3设为使包含红色波长区域的波段的光通过的滤波器即可。也可以将带通滤波器3设为使包含绿色和红色波长区域在内的波段的光通过的滤波器。

控制部4能够由微处理器构成。控制部4和存储器6可以是微型计算机，控制部4可以是中央处理装置(cpu，centralprocessingunit)。监视器5是显示基于影像信号v1或后述的合成影像信号v12的图像的例如液晶面板。激光照射检测装置10可以不具备监视器5。

存储器6中存储有图像处理程序，控制部4执行图像处理程序。存储器6对通过控制部4执行图像处理程序而生成的后述的图像数据进行存储。

系统控制装置20能够由个人计算机构成。系统控制装置20对激光照射检测装置10a～10c进行控制。系统控制装置20中由控制部4输入后述的各种信息，由存储器6输入图像数据(合成影像信号v12)。

监视器21上显示基于输入到系统控制装置20的图像数据的图像。如图3a所示，监视器21可以包括多个监视器，该多个监视包括监视器21a、21b、21c。

在该情况下，监视器21a上显示基于由激光照射检测装置10a输出的图像数据的图像ima。监视器21b上显示基于由激光照射检测装置10b输出的图像数据的图像imb。监视器21c上显示基于由激光照射检测装置10c输出的图像数据的图像imc。

如图3b所示，监视器21可以是显示基于合成图像数据的图像的单一监视器，该合成图像数据是系统控制装置20合成来自激光照射检测装置10a～10c的图像数据而成的数据。在本实施方式中，监视器21设为包括如图3a所示的监视器21a～21c。

如图4所示，作为一个例子，在飞机500的驾驶舱501内，激光照射检测装置10a～10c被配置为：摄像机1和2拍摄挡风玻璃502的前方。这里，为方便起见，将挡风玻璃和驾驶舱窗户整体统称为挡风玻璃502。激光照射检测装置10a～10c被配置为：错开摄像机1和2的拍摄范围而拍摄挡风玻璃502前方的视野的几乎整体。

系统控制装置20以及监视器21可以配置在驾驶舱501内的任何位置，也可以配置在驾驶舱501的外部。激光照射检测装置10和系统控制装置20可以有线连接，也可以无线连接。

使用图5，对当控制部4执行了图像处理程序时的、控制部4的功能性的内部构成例进行说明。控制部4包括：图像数据写入/读取控制部41、图像合成部42、检测部43以及位置/方向信息生成部47。检测部43包括直方图生成部44、光线轨迹检测部45以及判断部46。

图像数据写入/读取控制部41向存储器6提供写入或读取控制信号sctl，将影像信号v1和v2写入到存储器6，并从存储器6读取影像信号v1和v2。图像合成部42合成从存储器6读取的影像信号v1和v2来生成合成影像信号v12。

合成影像信号v12作为图像数据而被写入到存储器6。从存储器6读取的合成影像信号v12被供应到系统控制装置20。

如图6所示，直方图生成部44对影像信号v2的每个亮度级别的度数进行分析，并生成直方图，该影像信号v2是基于拍摄部211所输出的拍摄信号生成的。在图6所示的直方图中，在高亮度侧的特定亮度级别中存在度数突出的峰值440。直方图被提供给判断部46。

光线轨迹检测部45检测在影像信号v2的帧内是否存在直线状的光线的轨迹。在图7中，帧f2内存在直线状的光线的轨迹450。在轨迹450之中以虚线表示的部分是光线的行进方向前端侧，表示与靠近激光光源的一侧相比亮度降低。

若轨迹450上的任意三个亮点pa、pb、pc在将a、b、c设为常数、将x、y设为变数时满足ax+by+c＝0，则光线轨迹检测部45判断为轨迹450是直线。光线轨迹检测部45能够基于该判断结果，检测帧f2内是否存在直线状的光线的轨迹。

若判断为在直方图的特定亮度级别中存在峰值、且帧f2内存在直线状的光线的轨迹，则判断部46判断为轨迹是由激光的照射形成的光线的轨迹、挡风玻璃502被照射了激光。

若由判断部46判断为挡风玻璃502被照射了激光，则位置/方向信息生成部47以如下的方式生成表示激光的射出位置的射出位置信息或者表示射出位置的方向的射出位置方向信息。位置/方向信息生成部47作为射出位置检测部和射出位置方向估计部而动作。

图8示出激光的射出位置(即，激光光源的位置)存在于摄像机2的视场角内的情况。在图8所示的例子中，激光的轨迹450的第一端部451和第二端部452位于帧f2的内部。第二端部452可以不位于帧f2的内部而位于帧f2的边端。

位置/方向信息生成部47在满足轨迹450的亮度级别从第一端部451侧朝向第二端部452侧降低、且第一端部451位于帧f2的内部的条件时，将第一端部451检测为激光的射出位置。位置/方向信息生成部47生成激光的射出位置信息并对其进行输出。

持有激光光源的人有时会挥动激光光源。因此，存在如下情况：第一端部451侧的亮点几乎不动、另一方面第二端部452侧的亮点以圆弧状移动。位置/方向信息生成部47在除了上述条件之外、还满足第二端部452侧的亮点以圆弧状移动的条件时，可以将第一端部451检测为激光的射出位置。由此，能够提高激光的射出位置的检测精度。

图9示出激光的射出位置不存在于摄像机2的视场角内的情况。在图9所示的例子中，第一端部451位于帧f2的左端部fle，第二端部452位于帧f2的下端部fbe。第二端部452也可以位于帧f2的内部。

位置/方向信息生成部47在满足轨迹450的亮度级别从第一端部451侧朝向第二端部452侧降低、且第一端部451位于帧f2的边端的条件时，估计为：在将轨迹450向第一端部451外侧延长的方向上存在激光的射出位置。位置/方向信息生成部47生成激光的射出位置方向信息并对其进行输出。

与图8同样地，当持有激光光源的人挥动激光光源时，第一端部451侧的亮点以圆弧状较小地移动，另一方面，第二端部452侧的亮点以圆弧状较大地移动。

位置/方向信息生成部47在除了上述条件之外、还满足第二端部452侧的亮点比第一端部451侧的亮点更大地移动的条件时，可以估计为：在将轨迹450向第一端部451外侧延长的方向上存在激光的射出位置。由此，能够提高激光的射出位置方向的估计精度。

图10示意性地示出通过图像合成部42合成影像信号v1的帧f1和影像信号v2的帧f2而生成的合成影像信号v12的合成帧f12。帧f1示出摄像机1所拍摄的机场的通常的风景。

帧f2示出通过摄像机2拍摄通过了带通滤波器3的光来明确地拍摄了基于激光的轨迹450的状态下的风景。由于带通滤波器3的通带以外的波段的光被衰减，因此难以从帧f2中辨别出激光的射出位置(第一端部451)或射出位置方向位于风景内的哪个位置。

通过图像合成部42生成作为合成图像的合成帧f12，能够在摄像机1所拍摄的通常的风景上重叠基于激光的轨迹450。监视者通过观察被显示在监视器21上的合成帧f12，能够容易辨别出激光的射出位置或射出位置方向位于风景内的哪个位置。

使用图11所示的流程图，对激光照射检测装置10的动作以及通过激光照射检测方法执行的处理进行说明。在图11中，激光照射检测装置10(控制部4)一旦开始进行激光照射检测的处理，则在步骤s1中判断是否检测到激光的轨迹450。若没有检测到激光的轨迹450(“否”)，则激光照射检测装置10重复进行步骤s1的处理。

若检测到了激光的轨迹450(“是”)，则激光照射检测装置10在步骤s2中判断在视场角内是否存在激光的射出位置。若在视场角内存在激光的射出位置(“是”)，则激光照射检测装置10在步骤s3中，将射出位置信息发送给系统控制装置20，并将处理转入步骤s6。

若在步骤s2中在视场角内不存在激光的射出位置(“否”)，则激光照射检测装置10在步骤s4中判断是否能够估计激光的射出位置的方向。若能够估计激光的射出位置的方向(“是”)，则激光照射检测装置10在步骤s5中将射出位置方向信息发送给系统控制装置20，并将处理转入步骤s6。若不能估计激光的射出位置的方向(“否”)，则激光照射检测装置10将处理转入步骤s6。

激光照射检测装置10在步骤s6中判断是否被指示了激光照射检测处理的结束。若没有被指示激光照射检测处理的结束(“否”)，则激光照射检测装置10将处理返回到步骤s1，并重复进行步骤s1～s6的处理。若被指示了激光照射检测处理的结束(“是”)，则激光照射检测装置10将会结束处理。

使用图12所示的流程图，对系统控制装置20的动作进行说明。在图12中，一旦激光照射检测结果的显示处理被开始进行，则系统控制装置20在步骤s11中判断是否从激光照射检测装置10a接收了射出位置信息。若从激光照射检测装置10a接收到了射出位置信息(“是”)，则系统控制装置20在步骤s12中在监视器21a上显示表示射出位置的图标(识别图像)，并将处理转入步骤s15。

若在步骤s11中没有从激光照射检测装置10a接收射出位置信息(“否”)，则系统控制装置20在步骤s13中判断是否从激光照射检测装置10a接收了射出位置方向信息。若从激光照射检测装置10a接收到了射出位置方向信息(“是”)，则系统控制装置20在步骤s14中在监视器21a上显示表示射出位置方向的图标，并将处理转入步骤s15。

若在步骤s13中没有从激光照射检测装置10a接收到射出位置方向信息(“否”)，则系统控制装置20将处理转入步骤s15。

系统控制装置20在步骤s15中判断是否从激光照射检测装置10b接收到射出位置信息。若从激光照射检测装置10b接收到了射出位置信息(“是”)，则系统控制装置20在步骤s16中在监视器21b上显示表示射出位置的图标，并将处理转入步骤s19。

若在步骤s15中没有从激光照射检测装置10b接收到射出位置信息(“否”)，则系统控制装置20在步骤s17中判断是否从激光照射检测装置10b接收到射出位置方向信息。若从激光照射检测装置10b接收到了射出位置方向信息(“是”)，则系统控制装置20在步骤s18中在监视器21b上显示表示射出位置方向的图标，并将处理转入步骤s19。

若在步骤s17中没有从激光照射检测装置10b接收到射出位置方向信息(“否”)，则系统控制装置20将处理转到步骤s19。

系统控制装置20在步骤s19中判断是否从激光照射检测装置10c接收到射出位置信息。若从激光照射检测装置10c接收到了射出位置信息(“是”)，则系统控制装置20在步骤s20中在监视器21c上显示表示射出位置的图标，并将处理转入步骤s23。

若在步骤s19中没有从激光照射检测装置10c接收到射出位置信息(“否”)，则系统控制装置20在步骤s21中判断是否从激光照射检测装置10c接收到射出位置方向信息。若从激光照射检测装置10c接收射出位置方向信息(“是”)，则系统控制装置20在步骤s22中在监视器21c上显示表示射出位置方向的图标，并将处理转入步骤s23。

若在步骤s21中没有从激光照射检测装置10c接收到射出位置方向信息(“否”)，则系统控制装置20将处理转入步骤s23。

系统控制装置20在步骤s23中判断是否被指示了激光照射检测结果的显示处理的结束。若没有被指示显示处理的结束(“否”)，则系统控制装置20将处理返回到步骤s11，并重复进行步骤s11～s23的处理。若被指示了显示处理的结束(“是”)，则系统控制装置20将会结束处理。

图13中作为一个例子而示出：激光照射检测装置10b通过图11所示的处理检测到在视场角内存在激光的射出位置的情况、系统控制装置20通过图12所示的处理在监视器21b上显示表示射出位置的图标471的状态。这里为了简化，省略了风景的图示。

图13示出在作为激光的射出位置的第一端部451上重叠显示圆形的图标471的例子。图标471不限于圆形，也可以以不与一端部451重叠的方式显示图标471。

图14作为一个例子而示出：激光照射检测装置10a通过图11所示的处理检测到在视场角内不存在激光的射出位置的激光的轨迹450的情况、系统控制装置20通过图12所示的处理在监视器21a上显示表示射出位置方向的图标472的状态。这里为了简化，省略了风景的图示。

在图14中，第一端部451位于帧f2的左端部fle，因此能够估计为在将轨迹450向第一端部451左侧延长的方向上存在激光的射出位置。在图14所示的例子中，系统控制装置20将朝向如下方向的箭头设为图标472：该方向是将轨迹450向左侧延长的方向。图标472不限于箭头。

系统控制装置20能够检测轨迹450的倾斜度，因此能够根据轨迹450的倾斜度显示图标472的倾斜度。

如上所述，根据本实施方式的激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统，能够检测出飞机的驾驶舱的挡风玻璃等预定对象物被照射了激光的状态。另外，根据本实施方式的激光照射检测装置、激光照射检测方法以及激光照射检测系统，能够检测出激光的射出位置或射出位置方向。

根据本实施方式的激光照射检测系统，监视者能够通过显示在监视器21上的图像来容易识别激光的射出位置或射出位置方向。

在图1所示的构成例中，利用现有的摄像机1和2来构成激光照射检测装置10，但也可以改进摄像机内部的构成来作为激光照射检测装置。

图15所示的摄像机100构成激光照射检测装置。在图15中，来自被摄体的光经由一个或多个透镜101而被入射到拍摄元件102并被拍摄。影像信号处理电路103基于来自拍摄元件102的拍摄信号来生成影像信号v1。

另外，来自被摄体的光经由带通滤波器104、以及一个或多个透镜105而被入射到拍摄元件106并被拍摄。带通滤波器104与带通滤波器3同样地，在来自被摄体的光之中，使预定波段的光通过，而对其他波段的光进行衰减，该预定波段包含作为检测对象的激光所具有的颜色的波长区域。影像信号处理电路107基于来自拍摄元件106的拍摄信号来生成影像信号v2。

控制部108、监视器109、存储器110的动作与控制部4、监视器5、存储器6相同。可以省略监视器109。

本发明不限于以上说明的本实施方式，在不超出本发明的宗旨的范围内能够进行各种变更。在本实施方式中，通过控制部4执行图像处理程序，生成影像信号v2的直方图，检测直线状的光线的轨迹的存在，并判断对象物是否被照射了激光。可以通过硬件实现执行这些动作的构成。

激光照射检测装置10或激光照射检测系统的构成中的硬件和软件的划分是任意的。

检测激光照射的对象物不限于飞机驾驶舱的挡风玻璃等，对象物可以是汽车、正在运动中的运动员等、是任意的。在本实施方式中，虽然使用了三个激光照射检测装置10，但只要根据检测激光照射的对象物的范围来使用适当数量的激光照射检测装置10即可。可以以预定点为中心监视360度范围的方式配置激光照射检测装置10。

本申请的发明与2017年3月6日申请的日本专利特愿2017-041441号中记载的主题相关，并将其全部公开内容通过引用援引到这里。

应当注意的是，除了已经描述的那些之外，在不脱离本发明的新颖且有利的特征的情况下，可以对上述实施方式进行各种修改和变更。因此，所有这些修改和变更都包含在所附权利要求的范围内。