JP2005269413A - 無人飛行体を利用した空中撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無人飛行体（無人ヘリコプター）を安定に自律飛行させると共に、その飛行ルートを予めに記憶させておくことで、家屋やビル等を上空の様々な角度からビデオ撮影・ディタルカメラ撮影することにより、低コストで、依頼者の様々な要望に柔軟に対応する。
【解決手段】 建物又は所定の場所等の撮影対象物Ａを空中から撮影する無人飛行体（無人ヘリコプター１）に、無人ヘリコプター１を安定に自律飛行させる自律制御装置３と、撮影対象物Ａを撮影する撮影用カメラ２と、無人ヘリコプター１を撮影対象物Ａの位置まで飛行させ、該撮影対象物Ａの上空において撮影飛行させるようにその飛行ルートを誘導するためのルート誘導用カメラ４と、無人ヘリコプター１を所定の飛行ルートで飛行させるための飛行プログラムと、その飛行ルートに沿って撮影対象物Ａを撮影用カメラ２で所定の撮影手法で撮影するための撮影プログラムとを格納する記憶部５と、を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、家を新築したとき又は企業がビルを竣工したときに、その記念や記録のためにその家やビル等を空中から撮影する無人飛行体を利用した空中撮影システムに関するものである。

家を新築した際に、その家を記念に写真やビデオを残したいという潜在的な要望があり、実際にそのような空撮写真を購入する人が多い。このようなときは、実機のセスナやヘリコプターにより航空写真を撮影していた。しかし、この実機のセスナやヘリコプターでの航空写真撮影では、法的規制によって高度３００ｍ以下で飛行することができず、飛行時間も規制され撮影が難しくなっているのが現状であった。そこで、ラジコンヘリコプターにディジタルカメラやビデオカメラを搭載して、上空から撮影すること（空撮）が行われている。

更に、ラジコンヘリコプターを用いて、観光・催物などのパンフレット・ポスターの撮影、工場・店舗などの新築記念に立体感を出すための撮影、テレビのコマーシャル、会社のＰ映画にＶＴ撮影、卒業記念アルバムに母校を空からの撮影あるいは土木工事の竣工検査と出来上がりの証明の際にラジコンヘリコプターによる空中撮影が行われている。

一方、ラジコンヘリコプターを利用して簡易に種々の装置を空中において作業する技術が提案されている。例えば、特許文献１の特開２００３−１１０９８１公報「空撮映像処理システム及び無線式の小型無人飛行体」に示すように、飛行体に搭載されたカメラにより撮影された空撮映像を撮影時の各種撮影条件情報に着目して分類、記憶し、さらには、所望の空撮映像を検出可能とすることで、種々の空撮映像を利用する際の便宜を向上させることができる技術が提案されている。

特開２００３−１１０９８１

しかし、ディジタルカメラやビデオカメラを搭載したラジコンヘリコプターを用いて上空から撮影した写真は、かなり上空から広範囲に撮影した航空写真を加工しただけのものであり、画質・撮影方向等の点で、撮影を依頼した人の要望に十分応えたものではなかった。

また、写真撮影・ビデオカメラ撮影の空中撮影する際に、ラジコンヘリコプターを撮影対象物の周囲においてどのように飛行させ、どのような方角で撮影すると、見栄えが良いものができるかどうかについては依頼者が判断することが困難であるという問題があった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、無人飛行体を安定に自律飛行させると共に、その飛行ルートを予めに記憶させておくことで、家屋やビル等を上空の様々な角度からビデオ撮影・ディタルカメラ撮影することにより、低コストで、依頼者の様々な要望に柔軟に対応することができる無人飛行体を利用した空中撮影システムを提供することにある。

本発明によれば、建物又は所定の場所等の撮影対象物（Ａ）を空中から撮影する無人飛行体（１）に、前記無人飛行体（１）を安定に自律飛行させる自律制御装置（３）と、前記撮影対象物（Ａ）を撮影する撮影用カメラ（２）と、前記無人飛行体（１）を前記撮影対象物（Ａ）の位置まで飛行させ、該撮影対象物（Ａ）の上空において撮影飛行させるようにその飛行ルートを誘導するためのルート誘導用カメラ（４）と、前記無人飛行体（１）を所定の飛行ルートで飛行させるための飛行プログラムと、その飛行ルートに沿って前記撮影対象物（Ａ）を前記撮影用カメラ（２）で所定の撮影手法で撮影するための撮影プログラムとを格納する記憶部（５）と、を備え、前記ルート誘導用カメラ（４）で撮像した画像情報と、前記飛行プログラムにより、前記無人飛行体（１）を所定の飛行ルートに沿って自動飛行させ、かつ前記撮影プログラムにより前記撮影対象物（Ａ）を自動撮影するように構成した、ことを特徴とする無人飛行体を利用した空中撮影システムが提供される。

前記飛行プログラムは、前記無人飛行体（１）を前記撮影対象物（Ａ）の位置まで飛行させると共に、その撮影対象物（Ａ）の上空において所定の方角、高度、旋回位置等の飛行ルートに沿って飛行させるためのプログラムである。依頼者が自ら無人ヘリコプター等の無人飛行体（１）を運転する場合は、基地局１１の入出力部（１２）にて、（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の３次元データをその無人飛行体（１）に与えることにより自律飛行を可能とする。前記撮影プログラムは、前記飛行ルートに沿って前記撮影対象物（Ａ）に対して前記撮影用カメラ（２）で所定のパーン、チルト又はズーム等の撮影手法を組み合わせて撮影するためのプログラムである。また、依頼者自らが撮影を希望する場合は、プロポあるはパソコンのカメラ制御ウインドウにより手動でモニタを見ながら，カメラ撮影、あるいはビデオ撮影を実施することが可能にある。

前記無人飛行体（１）と前記撮影対象物（Ａ）等の地上物との距離を一定に保持するための測距センサ（１０）を、該無人飛行体（１）に更に備えることが好ましい。

前記無人飛行体（１）に、前記撮影用カメラ（２）で上空から撮影した画像を基地局（１１）に送信し、それを表示しながら撮影するモニタ（１３）を更に備えた。前記無人飛行体（１）で撮影した画像を基地局（１１）へ送信し、この基地局（１１）から前記撮影対象物（Ａ）の撮影依頼者へ画像送信する画像送信器を更に備えた。

上記構成の発明では、無人飛行体（１）を、予め記憶させた飛行プログラムにより、依頼者の家、ビル、キャンパス、グランド等の撮影対象物（Ａ）まで自律安定飛行させ、現地の撮影対象物（Ａ）の上空において所定の飛行ルートに沿って無人飛行体（１）を旋回、ホバリング等させることができる。この撮影対象物（Ａ）の上空において、予め記憶させた飛行プログラムと撮影プログラムにより、無人飛行体（１）に搭載した撮影用カメラ（２）で、その撮影対象物（Ａ）を上空から撮影することができる。

依頼者が撮影を依頼した家、ビル、グランド等の記念写真、記念ビデオ、記録写真、記録ビデオ等について、予め撮影目的を特定し、その撮影目的を考慮しながら撮影に関する撮影方法等の条件を入力するだけで、その依頼者が欲する記念写真、記念ビデオ等を撮影することができる。また、本発明のシステムを利用すれば、今まで相当のテクニックを要したラジコンヘリコプターの運転も、自律制御装置（３）を利用することで、誰でもＸＹＺを入力すれば簡易に行えるほか、写真撮影も実施可能である。そこで、依頼者が自ら操作することで今までに無い参加型の空撮が可能である。

更に、新築家屋の記念撮影のような定型の空中撮影では、撮影方法、編集方法等についての種々の撮影情報をデータ化しておくことで、撮影対象物（Ａ）の場所のみを特定するだけで記念写真、記念ビデオ等を短時間にかつ容易に作成することができる。

本発明のシステムは、無人飛行体（１）の飛行から撮影の全てにおいて、無人飛行体（１）に組み込んだ完全自律システムにより実施することができる。また、通常の基地局（１１）からの自律制御をかけるシステムを兼ね備えているため、次のような利用も可能である。これまでの空撮は依頼者自ら実機のヘリコプター又はセスナ或いはラジコンヘリコプターを飛ばし空撮を実施することは資格あるいは特殊技術が必要なため不可能であった。しかし、本発明のシステムは、自律制御飛行可能な無人ヘリコプター等の無人飛行体（１）を利用することで、依頼者自らが無人飛行体（１）を操作し、かつカメラ（２）の制御を行うことも可能である。即ち、依頼者自らが，今までできなかった空撮を行うことができ、とても興味深く自分の手で無人飛行体（１）を操作しながら空撮することができる。

本発明の無人飛行体を利用した空中撮影システムは、所定の新築家屋やビル等を撮影するために無人飛行体を自律飛行させるシステムである。この無人飛行体は、安定飛行させることができる自律制御装置と、新築家屋やビル等を撮影する撮影カメラと、この無人飛行体が所定のルートで飛行するように予めプログラムを記憶させている記憶部とを備えたものである。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の無人飛行体を利用した空中撮影システムを利用して新築の家を撮影する状態を示す斜視図である。図２は無人飛行体を利用した上空からの画像撮影システムの実施の形態を説明する機能ブロック図である。図３は飛行ルート情報に関するアルゴリズムの一例を示すフロー図である。
本発明の無人飛行体を利用した空中撮影システムは、例えば無人ヘリコプター等の無人飛行体１に、建物又は所定の場所等の撮影対象物Ａを空中から撮影するディジタルカメラやビデオカメラ等の撮影用カメラ２と、この無人ヘリコプター１を安定して自律飛行させる自律制御装置３と、この無人ヘリコプター１を撮影対象物Ａの位置まで飛行させ、この撮影対象物Ａの上空において撮影飛行させる飛行ルートを誘導させるためのルート誘導用カメラ４と、この無人ヘリコプター１を撮影対象物Ａの位置まで所定の飛行ルートで飛行するように予めプログラムを記憶させている記憶部５と、を備えたシステムである。

無人ヘリコプター１は、小型エンジンでロータを回転させて飛行させると共に、それを無線で操縦するものである。この無人ヘリコプター１は無線操縦以外に、自律制御装置３により安定に自律飛行させることができる構造のものである。

この無人ヘリコプター１には、自律飛行に必要な制御を行う自律制御装置３の他に本体処理部６とを備えている。この本体処理部７は、予め記憶させた記憶部５の飛行プログラムを出力及び実行させる処理部７を備え、ＧＰＳ８により現在の位置情報とから、建物又は所定等の撮影対象物Ａの位置まで無人ヘリコプター１を飛行させるようになっている。

記憶部５に格納する飛行プログラムは、無人ヘリコプター１が撮影対象物Ａの位置まで所定の方角、高度、旋回位置等の飛行ルートで飛行させるためのプログラムである。また、撮影プログラムは、無人ヘリコプター１の飛行ルートに沿って撮影対象物Ａに対して撮影カメラ２で所定のパーン、チルト又はズーム等の撮影手法を組み合わせて撮影するためのプログラムである。例えば、撮影カメラ２は可動装置９を用いて所定の撮影方向に向きを変えられるようになっている。この記憶部５には、予め飛行プログラムと撮影プログラムを記憶させるほかに、後から飛行プログラムと撮影プログラム等を記憶させることができる。なお、撮影対象物Ａに無人ヘリコプター１が到着すると完全自律制御を基地局１１に移動し、依頼者自身が無人ヘリコプター１を移動させ、そのカメラ撮影を実施することが可能である。

無人ヘリコプター１には、赤外線センサ等の測距センサ１０を備え、これで撮影対象物Ａ等の地上物との距離を一定に保持する。この測距センサ１０によって、無人ヘリコプター１が地上物に近寄り過ぎ、又は接触事故の発生を阻止することができる。また、この測距センサ１０は依頼者が操作する場合のリミッターとしても利用することができる。

このように、本発明の空中撮影システムでは、無人ヘリコプター１は、例えば基地局１１から離陸させ、予め記憶させた飛行プログラムにより、依頼者の家、ビル、キャンパス、グランド等まで飛行プログラムにより自律安定飛行させ、現地の撮影対象物Ａの上空において所定の飛行ルートに沿って無人ヘリコプター１を旋回、ホバリングさせる。この撮影対象物Ａの上空において、無人ヘリコプター１に搭載した撮影用カメラ２を撮影プログラムにより可動装置９を用いて撮影方向を可変させ、かつズーム等の撮影手法を駆使しながらで、撮影対象物Ａを上空から様々な方法で撮影することができる。また、撮影対象物Ａに無人ヘリコプター１が到着してから、依頼者自身がこの無人ヘリコプター１と撮影用カメラ２を操作することも可能である。

無人ヘリコプター１には、撮影用カメラ２で上空から撮影した画像を基地局１１に入出力部１２から送受信し、それをモニタ１３に表示しながら撮影することも可能である。このようにモニタ１３に表示しながら撮影することにより、撮影内容を確認しながら撮影できるだけでなく、安全な撮影も可能である。また、依頼者自身で撮影することができる。

無人ヘリコプター１で撮影した画像を基地局１１へ送信し、更にこの基地局１１から画像送信器（図示していない）を介して撮影対象物Ａの撮影依頼者へその画像を送信することも可能である。

図４は無人飛行体を利用した空中撮影システムにおけるシミュレーションを実行するためのシステムブロック図である。
本発明では、上空からの空中撮影を依頼されたときに、その依頼者にデモンストレーションするために、例えば３Ｄ画像によるシミュレーションすることができる。このシミュレーションを実行するためのシステムは、演算処理装置２１、データベース２２、入力装置２３、出力装置２４、入力処理部２５、検索処理部２６、出力処理部２７、飛行ルートデータ２８、撮影データ２９、編集データ３０とから構成される。

入力装置２３は、飛行ルートデータ２８、撮影データ２９及び編集データ３０等のデータの入力と、これから撮影する撮影対象物Ａの住所、地形等の条件等を入力するものである。出力装置２４は、入力画面や処理画面、選択画面、入力更新データ、処理データなどの表示を行いディスプレ、印刷出力を行うプリンタ等であり、例えば依頼者に３Ｄ画像で表示するものである。

演算処理装置２１は、入力装置２３から入力された撮影対象物Ａの条件等に基づき各種の演算処理を実行するものであり、入力処理を行う入力処理部２５、飛行ルートデータ２８、撮影データ２９及び編集データ３０について検索をする検索処理部２６、撮影対象物の住所、広さ、高さ、撮影方法、編集方法等について、出力装置２４に出力するための制御処理を行う出力処理部２７などを備える。

図５は無人飛行体を利用した上空からの画像撮影システムにおける各作業を示すフロー図である。
依頼者から記念写真・ビデオの空中撮影について、例えばインターネットを利用して依頼があったときに、先ず撮影対象物Ａを住所等で特定する。本発明では上述したようなシステムブロック図にあるように、撮影方法、編集方法等についての種々の撮影情報をデータ化し、例えば３Ｄ画像によるシミュレーションをすることができる。このシミュレーションを見た依頼者は、撮影日時の決定、旋回・ホバリングの位置等の飛行ルート、写真とビデオの別、撮影用カメラ２のパーン、チルト、ズーム等の撮影方法と編集方法等を決定する。

これらの決定した飛行ルート、撮影方法と編集方法等に基づいて、無人ヘリコプター１を自律飛行させ、撮影対象物Ａを撮影し、編集して依頼者に納品する。このときインターネットを利用して納品することもできる。

なお、本発明は、無人ヘリコプター１に、撮影対象物Ａを撮影する撮影用カメラ２と、安定して自律飛行させる自律制御装置３と、飛行プログラムを格納する記憶部５とを備えることで、建物又は所定の場所等の撮影対象物Ａを空中から撮影することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

また、本発明は無人飛行体の一例として無人ヘリコプター１について説明したが、撮影用カメラ２等を搭載して飛行できる装置であれば、上述した無人ヘリコプター１の形態に限定されず、無人飛行船あるいは無人気球にも実施することができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる。

本発明の無人飛行体を利用した空中撮影システムは、家を新築家屋、企業がビルを竣工したときに空中からの記念撮影や記録撮影、キャンパス、グランド等の広い場所の空中撮影などに利用することができる。

本発明の無人飛行体を利用した空中撮影システムを利用して新築の家を撮影する状態を示す斜視図である。 無人飛行体を利用した上空からの画像撮影システムの実施の形態を説明する機能ブロック図である。 飛行ルート情報に関するアルゴリズムの一例である。 無人飛行体を利用した空中撮影システムにおけるシミュレーションを実行するためのシステムブロック図である。 無人飛行体を利用した上空からの画像撮影システムにおける各作業を示すフロー図である。

符号の説明

１ 無人飛行体(無人ヘリコプター）
２ 撮影用カメラ
３ 自律制御装置
４ ルート誘導用カメラ
５ 記憶部
１０ 測距センサ
１１ 基地局
１３ モニタ
Ａ 撮影対象物

Claims (6)

1. 建物又は所定の場所等の撮影対象物（Ａ）を空中から撮影する無人飛行体（１）に、
   前記無人飛行体（１）を安定に自律飛行させる自律制御装置（３）と、
   前記撮影対象物（Ａ）を撮影する撮影用カメラ（２）と、
   前記無人飛行体（１）を前記撮影対象物（Ａ）の位置まで飛行させ、該撮影対象物（Ａ）の上空において撮影飛行させるようにその飛行ルートを誘導するためのルート誘導用カメラ（４）と、
   前記無人飛行体（１）を所定の飛行ルートで飛行させるための飛行プログラムと、その飛行ルートに沿って前記撮影対象物（Ａ）を、前記撮影用カメラ（２）で所定の撮影手法で撮影するための撮影プログラムとを格納する記憶部（５）と、を備え、
   前記ルート誘導用カメラ（４）で撮像した画像情報と、前記飛行プログラムにより、前記無人飛行体（１）を所定の飛行ルートに沿って自動飛行させ、かつ前記撮影プログラムにより前記撮影対象物（Ａ）を自動撮影するように構成した、ことを特徴とする無人飛行体を利用した空中撮影システム。
2. 前記飛行プログラムは、前記無人飛行体（１）を前記撮影対象物（Ａ）の位置まで飛行させると共に、その撮影対象物（Ａ）の上空において所定の方角、高度、旋回位置等の飛行ルートに沿って飛行させるためのプログラムである、ことを特徴とする請求項１の無人飛行体を利用した空中撮影システム。
3. 前記撮影プログラムは、前記飛行ルートに沿って前記撮影対象物（Ａ）に対して前記撮影用カメラ（２）で所定のパーン、チルト又はズーム等の撮影手法を組み合わせて撮影するためのプログラムである、ことを特徴とする請求項１の無人飛行体を利用した空中撮影システム。
4. 前記無人飛行体（１）と前記撮影対象物（Ａ）等の地上物との距離を一定に保持するための測距センサ（１０）を、該無人飛行体（１）に更に備えた、ことを特徴とする請求項１の無人飛行体を利用した空中撮影システム。
5. 前記無人飛行体（１）に、前記撮影用カメラ（２）で上空から撮影した画像を基地局（１１）に送信し、それを表示しながら撮影するモニタ（１３）を更に備えた、ことを特徴とする請求項１の無人飛行体を利用した空中撮影システム。
6. 前記無人飛行体（１）で撮影した画像を基地局（１１）へ送信し、この基地局（１１）から前記撮影対象物（Ａ）の撮影依頼者へ画像送信する画像送信器を更に備えた、ことを特徴とする請求項１の無人飛行体を利用した空中撮影システム。
   
   

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