JP2002188917A - 飛行体の姿勢角検出装置 - Google Patents
飛行体の姿勢角検出装置Info
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- JP2002188917A JP2002188917A JP2000391004A JP2000391004A JP2002188917A JP 2002188917 A JP2002188917 A JP 2002188917A JP 2000391004 A JP2000391004 A JP 2000391004A JP 2000391004 A JP2000391004 A JP 2000391004A JP 2002188917 A JP2002188917 A JP 2002188917A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 飛行体の下方の特定の地点に限定されること
なく、下方に比較的平坦な面があれば、その平坦面に対
する自機の姿勢角を検出可能とする。 【解決手段】 ステレオカメラ１０で下方風景を三次元
的に撮像し、ステレオ処理部３０で距離画像を生成す
る。そして、姿勢角算出部４０で、距離画像のデータに
対してレンズ歪み補正を行うとともに、地表面を平面と
して捉える上で平面を構成していない画素を除去した
後、距離画像を実空間の座標に変換して得られる点群の
データから平面を近似する方程式を求め、自機の平面に
対する傾きを姿勢角として算出する。
なく、下方に比較的平坦な面があれば、その平坦面に対
する自機の姿勢角を検出可能とする。 【解決手段】 ステレオカメラ１０で下方風景を三次元
的に撮像し、ステレオ処理部３０で距離画像を生成す
る。そして、姿勢角算出部４０で、距離画像のデータに
対してレンズ歪み補正を行うとともに、地表面を平面と
して捉える上で平面を構成していない画素を除去した
後、距離画像を実空間の座標に変換して得られる点群の
データから平面を近似する方程式を求め、自機の平面に
対する傾きを姿勢角として算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、飛行体と下方面と
の相対的な姿勢角を検出する飛行体の姿勢角検出装置に
関する。
の相対的な姿勢角を検出する飛行体の姿勢角検出装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、地球や月・惑星等の地表面に垂
直に着陸する飛行体、例えば、有人・無人ヘリコプタ、
月や惑星の探査機等の飛行体においては、着陸時の安全
性を確保するため、着陸地点の地表面に対する自機の機
体の相対的な姿勢角を知ることが必須である。
直に着陸する飛行体、例えば、有人・無人ヘリコプタ、
月や惑星の探査機等の飛行体においては、着陸時の安全
性を確保するため、着陸地点の地表面に対する自機の機
体の相対的な姿勢角を知ることが必須である。
【０００３】このため、例えば、特開２０００−８５６
９４号公報には、既知の形状の着陸対象エリアを撮像
し、この撮像画像と自己の保有する基準パターンとをパ
ターンマッチングにより比較して自機の機体のロール角
／ピッチ角を検出し、垂直離着陸機が着陸対象の所定エ
リアに着陸する際の着陸支援を行う技術が開示されてい
る。
９４号公報には、既知の形状の着陸対象エリアを撮像
し、この撮像画像と自己の保有する基準パターンとをパ
ターンマッチングにより比較して自機の機体のロール角
／ピッチ角を検出し、垂直離着陸機が着陸対象の所定エ
リアに着陸する際の着陸支援を行う技術が開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
先行技術では、着陸対象の所定エリアに対応する基準パ
ターンを保持する必要があり、ヘリポートのＨマーク等
の既知パターンを備えた特定の着陸地点以外には適用す
ることができない。
先行技術では、着陸対象の所定エリアに対応する基準パ
ターンを保持する必要があり、ヘリポートのＨマーク等
の既知パターンを備えた特定の着陸地点以外には適用す
ることができない。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、飛行体の下方の特定の地点に限定されることなく、
下方に比較的平坦な面があれば、その平坦面に対する自
機の姿勢角を検出することのできる飛行体の姿勢角検出
装置を提供することを目的としている。
で、飛行体の下方の特定の地点に限定されることなく、
下方に比較的平坦な面があれば、その平坦面に対する自
機の姿勢角を検出することのできる飛行体の姿勢角検出
装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、飛行体に搭載されて下方風
景をステレオ撮像する２台１組のカメラからなるステレ
オカメラと、上記ステレオカメラで撮像した一対の撮像
画像を処理して下方風景に対する距離情報を算出するス
テレオ処理部と、上記下方風景内の複数の計測点の上記
距離情報に基づいて下方の表面形状を平面として求め、
該平面の上記飛行体に対する傾きより、上記飛行体の上
記平面に対する傾きを上記飛行体の姿勢角として算出す
る姿勢角算出部とを備えたことを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、飛行体に搭載されて下方風
景をステレオ撮像する２台１組のカメラからなるステレ
オカメラと、上記ステレオカメラで撮像した一対の撮像
画像を処理して下方風景に対する距離情報を算出するス
テレオ処理部と、上記下方風景内の複数の計測点の上記
距離情報に基づいて下方の表面形状を平面として求め、
該平面の上記飛行体に対する傾きより、上記飛行体の上
記平面に対する傾きを上記飛行体の姿勢角として算出す
る姿勢角算出部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記姿勢角算出部は、上記下方の表面形状
を、上記飛行体の下方に向かう空間座標系の平面式で近
似し、該平面式による平面の上記空間座標系における傾
きから上記飛行体のピッチ角／ロール角を上記姿勢角と
して算出することを特徴とする。
明において、上記姿勢角算出部は、上記下方の表面形状
を、上記飛行体の下方に向かう空間座標系の平面式で近
似し、該平面式による平面の上記空間座標系における傾
きから上記飛行体のピッチ角／ロール角を上記姿勢角と
して算出することを特徴とする。
【０００８】すなわち、請求項１記載の発明は、飛行体
に搭載されたステレオカメラで下方風景を撮像し、この
ステレオ撮像した一対の撮像画像を処理して下方風景に
対する距離情報を算出した後、複数の計測点の距離情報
に基づいて下方の表面形状を平面として求め、この平面
の飛行体に対する傾きにより、飛行体の平面に対する傾
きを姿勢角として算出する。
に搭載されたステレオカメラで下方風景を撮像し、この
ステレオ撮像した一対の撮像画像を処理して下方風景に
対する距離情報を算出した後、複数の計測点の距離情報
に基づいて下方の表面形状を平面として求め、この平面
の飛行体に対する傾きにより、飛行体の平面に対する傾
きを姿勢角として算出する。
【０００９】その際、請求項２に記載したように、下方
の表面形状を飛行体の下方に向かう空間座標系を用いた
平面式で近似することが望ましく、この平面式による平
面の空間座標系における傾きから飛行体のピッチ角／ロ
ール角を算出することができる。
の表面形状を飛行体の下方に向かう空間座標系を用いた
平面式で近似することが望ましく、この平面式による平
面の空間座標系における傾きから飛行体のピッチ角／ロ
ール角を算出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の一形
態に係わり、図１は姿勢角検出装置の構成を示すブロッ
ク図、図２は特異点除去処理のフローチャート、図３は
非平面除去フィルタの説明図、図４は姿勢角算出処理の
フローチャート、図５はピッチ角の説明図、図６はロー
ル角の説明図である。
施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の一形
態に係わり、図１は姿勢角検出装置の構成を示すブロッ
ク図、図２は特異点除去処理のフローチャート、図３は
非平面除去フィルタの説明図、図４は姿勢角算出処理の
フローチャート、図５はピッチ角の説明図、図６はロー
ル角の説明図である。
【００１１】図１は、ヘリコプタ、垂直離着陸機（ＶＴ
ＯＬ）、月着陸船、惑星探査機等の垂直着陸を行う飛行
体に搭載されて着陸面等に対する姿勢角を検出する姿勢
角検出装置の基本構成を示し、地上等の下方風景を三次
元的に撮像するための２台１組のカメラから構成される
ステレオカメラ１０、このステレオカメラ１０で撮像し
た画像に対する入力処理を行う画像入力部２０、この画
像入力部で処理した撮像画像を元画像としてストアする
元画像メモリ２５、元画像をステレオ処理して下方面の
距離分布情報（距離画像）を取得するステレオ処理部３
０、距離画像をストアする距離画像メモリ３５、及び、
多数の計測点の距離情報から自機の姿勢角を算出する姿
勢角算出部４０を備えている。
ＯＬ）、月着陸船、惑星探査機等の垂直着陸を行う飛行
体に搭載されて着陸面等に対する姿勢角を検出する姿勢
角検出装置の基本構成を示し、地上等の下方風景を三次
元的に撮像するための２台１組のカメラから構成される
ステレオカメラ１０、このステレオカメラ１０で撮像し
た画像に対する入力処理を行う画像入力部２０、この画
像入力部で処理した撮像画像を元画像としてストアする
元画像メモリ２５、元画像をステレオ処理して下方面の
距離分布情報（距離画像）を取得するステレオ処理部３
０、距離画像をストアする距離画像メモリ３５、及び、
多数の計測点の距離情報から自機の姿勢角を算出する姿
勢角算出部４０を備えている。
【００１２】ステレオカメラ１０を構成する２台のカメ
ラ１０ａ，１０ｂは、互いに、同期が取れ、且つ、シャ
ッタースピード可変のＣＣＤカメラであり、一方のＣＣ
Ｄカメラ１０ａをステレオ処理の際の基準画像を撮像す
るメインカメラ、他方のＣＣＤカメラ１０ｂをステレオ
処理の際の比較画像を撮像するサブカメラとして、所定
の基線長で互いの撮像面垂直軸が平行となるよう配置さ
れている。
ラ１０ａ，１０ｂは、互いに、同期が取れ、且つ、シャ
ッタースピード可変のＣＣＤカメラであり、一方のＣＣ
Ｄカメラ１０ａをステレオ処理の際の基準画像を撮像す
るメインカメラ、他方のＣＣＤカメラ１０ｂをステレオ
処理の際の比較画像を撮像するサブカメラとして、所定
の基線長で互いの撮像面垂直軸が平行となるよう配置さ
れている。
【００１３】画像入力部２０は、各ＣＣＤカメラ１０
ａ，１０ｂからの各アナログ撮像信号に対応して、ゲイ
ンコントロールアンプを有するアナログインターフェー
ス、アナログ画像データをデジタル画像データに変換す
るＡ／Ｄコンバータを備え、さらに、画像の明暗部に対
して対数変換を行うためのＬＯＧ変換テーブル等の画像
処理の各種機能を、例えば高集積度ＦＰＧＡ等により構
成するものであり、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂからの
撮像信号に対し、それぞれゲイン調整により信号バラン
スを揃えた後、ＬＯＧ変換により低輝度部分のコントラ
ストを改善する等の画像補正を行い、所定の輝度階調の
デジタル画像データに変換して元画像メモリ２５にスト
アする。
ａ，１０ｂからの各アナログ撮像信号に対応して、ゲイ
ンコントロールアンプを有するアナログインターフェー
ス、アナログ画像データをデジタル画像データに変換す
るＡ／Ｄコンバータを備え、さらに、画像の明暗部に対
して対数変換を行うためのＬＯＧ変換テーブル等の画像
処理の各種機能を、例えば高集積度ＦＰＧＡ等により構
成するものであり、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂからの
撮像信号に対し、それぞれゲイン調整により信号バラン
スを揃えた後、ＬＯＧ変換により低輝度部分のコントラ
ストを改善する等の画像補正を行い、所定の輝度階調の
デジタル画像データに変換して元画像メモリ２５にスト
アする。
【００１４】ステレオ処理部３０は、シティブロック距
離計算回路、最小値・画素ズレ検出回路等を、同様に、
高集積度ＦＰＧＡ等により構成するものであり、元画像
メモリ２５にストアされたメイン画像及びサブ画像の２
枚の画像に対し、各画像の小領域毎にシティブロック距
離を計算して互いの相関を求めることで対応する領域を
特定するステレオマッチング処理を行い、対象物までの
距離に応じて生じる画素のズレ（＝視差）から得られる
対象物までの遠近情報を数値化した３次元画像情報（距
離画像）を取得する。
離計算回路、最小値・画素ズレ検出回路等を、同様に、
高集積度ＦＰＧＡ等により構成するものであり、元画像
メモリ２５にストアされたメイン画像及びサブ画像の２
枚の画像に対し、各画像の小領域毎にシティブロック距
離を計算して互いの相関を求めることで対応する領域を
特定するステレオマッチング処理を行い、対象物までの
距離に応じて生じる画素のズレ（＝視差）から得られる
対象物までの遠近情報を数値化した３次元画像情報（距
離画像）を取得する。
【００１５】すなわち、シティブロック距離計算回路で
メイン画像の一つの小領域に対し、対応するサブ画像の
小領域との間のシティブロック距離を計算し、最小値・
画素ズレ検出回路でシティブロック距離の最小値及び最
大値等を評価してシティブロック距離の最小値が本当に
２つの画像の小領域の一致を示しているものかどうかを
チェックする。そして、チェック条件を満足し、且つ、
シティブロック距離が最小になる画素ズレ量を、メイン
画像の小領域に対応する距離情報として距離画像メモリ
３５にストアする。尚、以上のステレオマッチング処理
については、本出願人による特開平５−１１４０９９号
公報に詳述されている。
メイン画像の一つの小領域に対し、対応するサブ画像の
小領域との間のシティブロック距離を計算し、最小値・
画素ズレ検出回路でシティブロック距離の最小値及び最
大値等を評価してシティブロック距離の最小値が本当に
２つの画像の小領域の一致を示しているものかどうかを
チェックする。そして、チェック条件を満足し、且つ、
シティブロック距離が最小になる画素ズレ量を、メイン
画像の小領域に対応する距離情報として距離画像メモリ
３５にストアする。尚、以上のステレオマッチング処理
については、本出願人による特開平５−１１４０９９号
公報に詳述されている。
【００１６】姿勢角算出部４０は、距離画像から得られ
る距離分布情報に基づいて高速に認識処理を行うための
ＲＩＳＣプロセッサ等からなり、距離画像から得られる
多数の下方対象までの距離情報から下方対象を平面とし
て捉え、この平面の自機に対する傾きから、平面に対す
る自機の傾きを姿勢角として求める。
る距離分布情報に基づいて高速に認識処理を行うための
ＲＩＳＣプロセッサ等からなり、距離画像から得られる
多数の下方対象までの距離情報から下方対象を平面とし
て捉え、この平面の自機に対する傾きから、平面に対す
る自機の傾きを姿勢角として求める。
【００１７】以下、姿勢角算出に係わる処理について、
図２及び図４のフローチャートを用いて説明する。多数
点の距離情報から下方対象を平面として捉える場合、本
来は平面を構成していない距離情報が距離画像に含まれ
ると、姿勢角の検出に大きな影響を与え、信頼性が低下
する。このため、図２に示す特異点除去処理では、ノイ
ズや突起物の検出によって周囲と著しく値の異なる特異
点を距離画像から除去し、さらに、距離画像の座標系か
ら自機に固定した実空間の座標系に変換したときに、距
離データの系列が規定の範囲外となる距離データを特異
点として距離画像から除去する。そして、特異点の除去
された距離画像を用い、図４の姿勢角算出処理で実空間
の座標系における多数点の距離データを平面に当てはめ
ることにより、平面検出の信頼性を高め、姿勢角の検出
精度を向上することができる。尚、以上の処理は実際に
はパイプライン処理として実行される。
図２及び図４のフローチャートを用いて説明する。多数
点の距離情報から下方対象を平面として捉える場合、本
来は平面を構成していない距離情報が距離画像に含まれ
ると、姿勢角の検出に大きな影響を与え、信頼性が低下
する。このため、図２に示す特異点除去処理では、ノイ
ズや突起物の検出によって周囲と著しく値の異なる特異
点を距離画像から除去し、さらに、距離画像の座標系か
ら自機に固定した実空間の座標系に変換したときに、距
離データの系列が規定の範囲外となる距離データを特異
点として距離画像から除去する。そして、特異点の除去
された距離画像を用い、図４の姿勢角算出処理で実空間
の座標系における多数点の距離データを平面に当てはめ
ることにより、平面検出の信頼性を高め、姿勢角の検出
精度を向上することができる。尚、以上の処理は実際に
はパイプライン処理として実行される。
【００１８】まず、図２の処理では、ステップＳ１００
で、距離画像を読み込み、この距離画像の広領域で最大
頻度の値から大きく離れた特異点を除去する。このステ
ップＳ１００の処理は、以下のステップＳ４００での非
平面除去フィルタ処理をより確実にするための前処理と
して実施されるものであり、例えば、距離画像が横４０
０×縦２００画素の大きさで、距離データ（画素ズレ
量）を有する小領域を横８×縦４画素のブロックとする
場合、距離画像を横８０×縦４０画素での２５個の中領
域に分割し、各中領域（１０×１０＝１００小領域）毎
にズレ量のヒストグラムを作成する。そして、この中領
域のヒストグラムで最大頻度を持つ距離データに対し、
設定範囲（最大頻度の距離データ±１）外にあるブロッ
クのズレ量を０として特異点を除去する。
で、距離画像を読み込み、この距離画像の広領域で最大
頻度の値から大きく離れた特異点を除去する。このステ
ップＳ１００の処理は、以下のステップＳ４００での非
平面除去フィルタ処理をより確実にするための前処理と
して実施されるものであり、例えば、距離画像が横４０
０×縦２００画素の大きさで、距離データ（画素ズレ
量）を有する小領域を横８×縦４画素のブロックとする
場合、距離画像を横８０×縦４０画素での２５個の中領
域に分割し、各中領域（１０×１０＝１００小領域）毎
にズレ量のヒストグラムを作成する。そして、この中領
域のヒストグラムで最大頻度を持つ距離データに対し、
設定範囲（最大頻度の距離データ±１）外にあるブロッ
クのズレ量を０として特異点を除去する。
【００１９】次いで、ステップＳ２００へ進み、距離画
像内で適当なサンプル領域を複数個選び、各サンプル領
域の画面上の位置をレンズ歪みの無い位置に補正するこ
とで、正確な距離データを得る。例えば、横８×縦４画
素のサンプル領域を、横に１６画素毎に２１カ所、縦に
８画素毎に１７カ所の計３５７カ所選び、各サンプル領
域毎に、以下の（１）式で示される補正値Ｄを用いて撮
像面と光軸の交点からの距離Ｒの値を加減し、レンズ歪
みを補正する。但し、（１）式中、Ａ，Ｂ，Ｃはレンズ
メーカあるいは別途計測による補正係数である。 Ｄ＝Ａ・Ｒ5＋Ｂ・Ｒ3＋Ｃ・Ｒ …（１）
像内で適当なサンプル領域を複数個選び、各サンプル領
域の画面上の位置をレンズ歪みの無い位置に補正するこ
とで、正確な距離データを得る。例えば、横８×縦４画
素のサンプル領域を、横に１６画素毎に２１カ所、縦に
８画素毎に１７カ所の計３５７カ所選び、各サンプル領
域毎に、以下の（１）式で示される補正値Ｄを用いて撮
像面と光軸の交点からの距離Ｒの値を加減し、レンズ歪
みを補正する。但し、（１）式中、Ａ，Ｂ，Ｃはレンズ
メーカあるいは別途計測による補正係数である。 Ｄ＝Ａ・Ｒ5＋Ｂ・Ｒ3＋Ｃ・Ｒ …（１）
【００２０】続くステップＳ３００では、各サンプル領
域のレンズ歪みを補正したＣＣＤ面上の位置と距離デー
タとから各サンプル領域の三次元座標を求め、ステップ
Ｓ４００で、距離画像から平面を構成していない画素を
除去する非平面除去フィルタ処理を行う。この非平面除
去フィルタ処理では、まず、図３に示すように、水平方
向の座標軸をｉ、垂直方向の座標軸をｊする距離画像に
対し、水平方向の１ラインに注目し、横軸に実空間の水
平方向位置Ｘ、縦軸に距離Ｚをとったデータ系列を求め
る。
域のレンズ歪みを補正したＣＣＤ面上の位置と距離デー
タとから各サンプル領域の三次元座標を求め、ステップ
Ｓ４００で、距離画像から平面を構成していない画素を
除去する非平面除去フィルタ処理を行う。この非平面除
去フィルタ処理では、まず、図３に示すように、水平方
向の座標軸をｉ、垂直方向の座標軸をｊする距離画像に
対し、水平方向の１ラインに注目し、横軸に実空間の水
平方向位置Ｘ、縦軸に距離Ｚをとったデータ系列を求め
る。
【００２１】そして、データ系列を最小二乗法によって
直線式で近似し、図３に斜線で示すように、近似直線か
ら規定の範囲に入っているデータのみを平面を求めるた
めに使う距離情報とし、規定の範囲外のデータを除去す
る。この処理を画像の上下方向に走査して行うことによ
り、距離画像から平面を構成していない距離情報を特異
点として除去する。
直線式で近似し、図３に斜線で示すように、近似直線か
ら規定の範囲に入っているデータのみを平面を求めるた
めに使う距離情報とし、規定の範囲外のデータを除去す
る。この処理を画像の上下方向に走査して行うことによ
り、距離画像から平面を構成していない距離情報を特異
点として除去する。
【００２２】次に、図４に示す姿勢角算出処理では、以
上の非平面除去フィルタ処理で平面を構成していない画
素を除去した距離画像を用い、まず、ステップＳ５００
でサンプル領域の画像上の座標及び距離データをステレ
オカメラ１０を原点とする実空間の座標に変換した点群
のデータから、以下の（２）式で示す平面の方程式に最
小二乗法により当てはめるべく、マトリクスを作成して
三元連立方程式を解き、各係数ａ，ｂ，ｃを決定する。
但し、ステレオカメラ１０を原点とする実空間の座標系
は、カメラ光軸方向をＺ軸として下方向を正、このＺ軸
に直交する自機の進行方向をＹ軸として進行方向を正、
ＺＹ軸に直交する自機の横方向をＸ軸として進行方向左
側を正とする右手座標系である（図５，６参照）。 ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝１ …（２）
上の非平面除去フィルタ処理で平面を構成していない画
素を除去した距離画像を用い、まず、ステップＳ５００
でサンプル領域の画像上の座標及び距離データをステレ
オカメラ１０を原点とする実空間の座標に変換した点群
のデータから、以下の（２）式で示す平面の方程式に最
小二乗法により当てはめるべく、マトリクスを作成して
三元連立方程式を解き、各係数ａ，ｂ，ｃを決定する。
但し、ステレオカメラ１０を原点とする実空間の座標系
は、カメラ光軸方向をＺ軸として下方向を正、このＺ軸
に直交する自機の進行方向をＹ軸として進行方向を正、
ＺＹ軸に直交する自機の横方向をＸ軸として進行方向左
側を正とする右手座標系である（図５，６参照）。 ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝１ …（２）
【００２３】そして、ステップＳ６００へ進み、（２）
式によって近似した地表面等の下方対象を表す平面式か
ら自機の下方面に対するピッチ角／ロール角の姿勢角を
求める。すなわち、自機の下方に向かう右手系の座標で
求めた（２）式の平面では、Ｙ軸に対する傾き（Ｚ軸成
分／Ｙ軸成分）が自機の下方面に対するピッチ角を示
し、Ｘ軸に対する傾き（Ｚ軸成分／Ｘ軸成分）が自機の
下方面に対するロール角を示すことになる。
式によって近似した地表面等の下方対象を表す平面式か
ら自機の下方面に対するピッチ角／ロール角の姿勢角を
求める。すなわち、自機の下方に向かう右手系の座標で
求めた（２）式の平面では、Ｙ軸に対する傾き（Ｚ軸成
分／Ｙ軸成分）が自機の下方面に対するピッチ角を示
し、Ｘ軸に対する傾き（Ｚ軸成分／Ｘ軸成分）が自機の
下方面に対するロール角を示すことになる。
【００２４】（２）式の平面のＹ軸に対する傾きは、図
５（ａ），（ｂ）に示すように、Ｘ＝０の平面（ＹＺ平
面）における直線ｂｙ＋ｃｚ＝１の傾きであり、この傾
きを以下の（３）式に示すように自機の下方面に対する
ピッチ角αとして求める。 α＝−ｂ／ｃ …（３）
５（ａ），（ｂ）に示すように、Ｘ＝０の平面（ＹＺ平
面）における直線ｂｙ＋ｃｚ＝１の傾きであり、この傾
きを以下の（３）式に示すように自機の下方面に対する
ピッチ角αとして求める。 α＝−ｂ／ｃ …（３）
【００２５】また、（２）式の平面のＸ軸に対する傾き
は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、Ｙ＝０の平面
（ＸＺ平面）における直線ａｘ＋ｃｚ＝１の傾きであ
り、この傾きを以下の（４）式で示すように、自機の下
方面に対するロール角βとして求める。 β＝−ａ／ｃ …（４）
は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、Ｙ＝０の平面
（ＸＺ平面）における直線ａｘ＋ｃｚ＝１の傾きであ
り、この傾きを以下の（４）式で示すように、自機の下
方面に対するロール角βとして求める。 β＝−ａ／ｃ …（４）
【００２６】これにより、飛行場やヘリポート等の特定
の場所以外であっても、地表面、草原、砂浜、道路、既
知のパターンを備えていない建築物の屋上や船舶の甲板
等、物理的に着陸が可能な平坦な場所であれば、その平
坦面に対する自車機の姿勢角を検出することができ、緊
急時や着陸地点を探索する必要が有る場合、月や惑星等
の地表面に無人で着陸する場合等において、機体の安全
性を飛躍的に高めることができる。
の場所以外であっても、地表面、草原、砂浜、道路、既
知のパターンを備えていない建築物の屋上や船舶の甲板
等、物理的に着陸が可能な平坦な場所であれば、その平
坦面に対する自車機の姿勢角を検出することができ、緊
急時や着陸地点を探索する必要が有る場合、月や惑星等
の地表面に無人で着陸する場合等において、機体の安全
性を飛躍的に高めることができる。
【００２７】また、月や惑星等に地球上の指令所からの
指令によって探査機等を着陸させる場合等、機体制御の
ための指令が到達するまでに時間がかかる場合において
も、自動着陸を効果的に制御することが可能であり、極
めて有用である。
指令によって探査機等を着陸させる場合等、機体制御の
ための指令が到達するまでに時間がかかる場合において
も、自動着陸を効果的に制御することが可能であり、極
めて有用である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、飛
行体の下方の特定の地点に限定されることなく、下方に
比較的平坦な面があれば、その平坦面に対する自機の姿
勢角を検出することができ、機体の制御性を高めて着陸
時等における安全性を向上することができる。
行体の下方の特定の地点に限定されることなく、下方に
比較的平坦な面があれば、その平坦面に対する自機の姿
勢角を検出することができ、機体の制御性を高めて着陸
時等における安全性を向上することができる。
【図１】姿勢角検出装置の基本構成を示すブロック図
【図２】特異点除去処理のフローチャート
【図３】非平面除去フィルタの説明図
【図４】姿勢角算出処理のフローチャート
【図５】ピッチ角の説明図
【図６】ロール角の説明図
１０ ステレオカメラ ３０ ステレオ処理部 ４０ 姿勢角算出部 α ピッチ角 β ロール角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｇ０１Ｂ 11/26 Ｈ 11/245 Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｖ 11/26 11/06 Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ 11/06 Ｎ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA37 AA54 BB15 CC00 EE08 FF05 FF09 JJ03 JJ05 JJ26 PP01 QQ03 QQ17 QQ18 QQ23 QQ24 QQ29 QQ33 QQ34 QQ38 QQ41 QQ43 2F112 AC06 CA01 CA20 FA03 FA07 FA32 FA33 FA35 FA41
Claims (2)
- 【請求項１】 飛行体に搭載されて下方風景をステレオ
撮像する２台１組のカメラからなるステレオカメラと、 上記ステレオカメラで撮像した一対の撮像画像を処理し
て下方風景に対する距離情報を算出するステレオ処理部
と、 上記下方風景内の複数の計測点の上記距離情報に基づい
て下方の表面形状を平面として求め、該平面の上記飛行
体に対する傾きより、上記飛行体の上記平面に対する傾
きを上記飛行体の姿勢角として算出する姿勢角算出部と
を備えたことを特徴とする飛行体の姿勢角検出装置。 - 【請求項２】 上記姿勢角算出部は、 上記下方の表面形状を、上記飛行体の下方に向かう空間
座標系の平面式で近似し、該平面式による平面の上記空
間座標系における傾きから上記飛行体のピッチ角／ロー
ル角を上記姿勢角として算出することを特徴とする請求
項１記載の飛行体の姿勢角検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391004A JP2002188917A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 飛行体の姿勢角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391004A JP2002188917A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 飛行体の姿勢角検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002188917A true JP2002188917A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=18857250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000391004A Pending JP2002188917A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 飛行体の姿勢角検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002188917A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000391004A patent/JP2002188917A/ja active Pending
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