JP2010217001A

JP2010217001A - 飛翔体位置測定装置

Info

Publication number: JP2010217001A
Application number: JP2009064354A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tezuka; 英昭手塚
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】鳥類等の飛翔体の３次元位置を簡易に測定する。
【解決手段】本発明の飛翔体位置測定装置１は、超広角レンズよりも焦点距離の長いレンズを装着したカメラ１０，１１を用い、カメラ１０，１１を１０ｍ以下の近距離で配置した構成である。焦点距離の長いレンズを装着しているため、１００ｍ以上離れて飛行する飛翔体を近距離で配置した２台のカメラ１０，１１でステレオ撮影し、その３次元位置情報を得ることが可能である。カメラ１０，１１間の間隔が１０ｍ以下の近距離であるため、山間部等においてもカメラの設置作業が容易であると共に、数ｍ四方から十数ｍ四方の設置場所の範囲内に複数台のカメラを設置できることから、作業人員も従来よりも少なくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鳥類などの飛翔体の３次元位置情報を求める飛翔体位置測定装置に関する。

特許文献１には、空港等への鳥類の飛来を防止するに当たって、複数台のカメラを用いて鳥類の３次元位置を特定する技術が開示されている。各カメラ相互間の距離について、特許文献１には具体的な記載はないが、１００ｍ以上（通常１ｋｍ〜５ｋｍの範囲）離れて飛行する飛翔体の３次元位置情報を得るためには、例えば、４ｋｍ四方の領域を撮影できるように焦点距離の極めて短い超広角レンズ（例えば、３５ｍｍ判換算で２８ｍｍ未満）を装着した２台のカメラを遠距離（通常６０ｍ〜６ｋｍ）離して設置し、ステレオ撮影を行っている。

特開平１０−４８５８号公報

上記技術の場合、飛翔体を撮影可能なカメラの設置場所を遠距離離れた位置に２箇所確保する必要がある。しかし、山間部などでは、このような撮影条件を満たす場所を２箇所確保することが困難な場合も多い。また、飛翔体が鳥類などの場合には、予定の撮影対象領域から外れた領域を飛行することも多く、その場合に、カメラの設置場所を遠距離離れた位置で新たに２箇所確保することは容易ではない。さらに、遠距離離れているため、撮影装置はもとより、操作に要する作業人員も、１台のカメラで撮影する場合の２倍必要となる。

本発明は上記に鑑みなされたものであり、１００ｍ以上離れて飛行する飛翔体の３次元位置情報を取得するためのカメラの設置作業、撮影作業の容易化を図ることができる飛翔体位置測定装置を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するため、本発明は、複数台のカメラを相互に所定間隔をおいて配置し、前記各カメラから１００ｍ以上離れて飛行する飛翔体を各カメラの撮影範囲が重なる領域内で撮影し、該飛翔体の３次元位置情報を求める飛翔体位置測定装置であって、前記複数台のカメラの相互間の間隔を１０ｍ以下の近距離に設定すると共に、各カメラに超広角レンズよりも焦点距離の長いレンズが装着されていることを特徴とする飛翔体位置測定装置を提供する。

前記各カメラに用いられるレンズは焦点距離３５ｍｍ以上のレンズであることが好ましい。前記各カメラは、所定長の長尺な支持部材に所定間隔をおいて支持されていることが好ましい。前記支持部材は、複数本の棒部材を長さ方向に連結して形成されるものであることが好ましい。前記各カメラは、前記支持部材の長さ方向に対して光軸が直交するように取り付けられていることが好ましい。この場合、前記各カメラに、光軸に直交する方向に突出する突起部が設けられており、各カメラの突起部を、前記支持部材の各端部に連結することで、各カメラを、その光軸が支持部材の長さ方向に対して直交するように取り付け可能にすることが好ましい。また、本発明は、前記カメラの撮影対象である飛翔体として鳥類の撮影に適用することが好ましい。

本発明によれば、超広角レンズよりも焦点距離の長いレンズを装着したカメラ、好ましくは焦点距離（なお、本明細書における焦点距離の数値は全て３５ｍｍ判換算である）３５ｍｍ以上のレンズを用いている。このため、複数台のカメラを相互間の間隔が１０ｍ以下の近距離で配置しても、１００ｍ以上離れて飛行する飛翔体をステレオ撮影することで、その３次元位置情報を得ることが可能である。

複数台のカメラの相互間の間隔を１０ｍ以下の近距離に設定できるため、山間部等においてもカメラの設置作業が容易であると共に、数ｍ四方から十数ｍ四方の設置場所の範囲内に複数台のカメラを設置できることから、作業人員も従来より少なくすることができる。また、複数台のカメラを長尺な支持部材に所定間隔で取り付けた構成とすることにより、設置作業がさらに容易となる。従って、飛翔体が撮影対象領域外を飛行する場合でも、再設置作業が容易であり、航空機など比べて飛行経路が変化しやすい鳥類などの飛翔体の３次元位置を測定するのに適する。

また、長尺な支持部材を複数本の棒部材の連結構造とすることで、非測定時には、コンパクトな長さとすることができ、運搬や収納に便利である。また、各カメラを支持部材の長さ方向に対して光軸が直交するように取り付けられる構成とすることにより、キャリブレーションを含めたカメラのセッティング作業を容易化できる。

本発明の一の実施形態に係る飛翔体位置測定装置の全体構成を示した概念図である。支持部材の一例を示した図である。カメラの支持部材への取り付け方の一例を示した図である。支持部材に３台のカメラを取り付けた飛翔体位置測定装置の全体構成を示した概念図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の飛翔体位置測定装置１は、図１に示したように、カメラ１０，１１と、支持部材２０とを備えて構成されている。

カメラ１０，１１は、例えば、ＣＣＤ撮像素子を備えたカメラ（ＣＣＤカメラ）やＣ−ＭＯＳ撮像素子を備えたカメラから構成される。なお、Ｃ−ＭＯＳ撮像素子は、ＣＣＤ撮像素子よりも露光時間の制御が容易であり、飛行速度の速い鳥類等の画像を捉えるのに適している。但し、被写体である飛翔体までの距離が１００ｍ以上（通常１ｋｍ〜５ｋｍ）であるため、装着するレンズとしては、超広角レンズよりも焦点距離の長いレンズ、好ましくは、焦点距離３５ｍｍ以上のレンズを用いる。また、焦点距離３５ｍｍ以上のレンズとの組み合わせで１００ｍ以上遠方の飛翔体を撮影するのに適することから、１／２インチ以上の大きさの撮像素子を用いることが好ましい。

支持部材２０は、所定長さの長尺な部材からなる。本実施形態では、カーボンやアルミニウム等の軽量素材から形成される１．８ｍの棒部材２１を接続具２２により３本連結して形成され、両端部付近に設けた三脚２３により地面から１〜１．５ｍ程度の高さに設置される。カメラ１０，１１は、この支持部材２０の両端部に取り付けられるため、本実施形態では、カメラ１０，１１間の間隔が約５．４ｍである。カメラ１０，１１は、支持部材２０に取り付けるため、支持部材２０があまり長いと支持部材２０の取り扱いが不便となり、作業性が悪くなり、短すぎる場合にはステレオ撮影の精度に影響がでることから、１０ｍ以下が好ましく、３ｍ〜８ｍの範囲とすることがより好ましい。

支持部材２０は、複数本の棒部材２１の連結構造であるため、非測定時には接続具２２を取り外して、棒部材１本分の長さでまとめることができる。これにより、運搬時や収納時の便宜が図られる。なお、接続具２２を取り外して棒部材２１を個別に分離してしまう構成とするのではなく、図２に示したように、各棒部材２１の隣接する端部同士を、ピン２１ａを介して連結板２１ｂで連結した構成とすることにより、運搬時には各棒部材２１が互いに平行に隣接するように折り畳み（図２の左側の状態）、測定時には、各棒部材２１が一直線上に位置するように伸ばして使用することができる（図２の右側の状態）。測定時において、各棒部材２１が一直線上になるようにするだけでよいため、設置作業の迅速化に寄与する。符号２１ｃは、隣接する棒部材２１同士を一直線上に保つための補強部材である。また、このように折り畳み可能とするのではなく、図示しないが、各棒部材２１を径の異なるパイプから形成し、内径の大きなパイプ内に順に収容したり、引き出したりすることができる伸縮可能な構成としてもよい。

カメラ１０，１１は、上記したように、支持部材２０の各端部に取り付けられるが、図３に示したように、それぞれ、光軸に直交する方向に突出する突起部１０ａ，１１ａが設けられた構造とすることが好ましい。各突起部１０ａ，１１ａを、支持部材２０の各端部に嵌め合わせて連結するだけで、各カメラ１０，１１の光軸が支持部材２０の長さ方向に対して直交するように取り付けることができる。

カメラ１０，１１は、このように支持部材２０の長さ方向に対して直交するように取り付けると、キャリブレーションの作業が容易となる。但し、校正モデルを用いたキャリブレーションを正確に行うことができれば、カメラ１０，１１は、任意の角度、例えば、３０度、４５度の角度で内向きに設置することもできる。所定の角度での設定には例えばくさびを用いればよい。なお、カメラ１０，１１は、上下方向に回動可能になっていることが好ましい。上下方向に回動可能であることにより、遠方を飛行する飛翔体をカメラ１０，１１で容易に捉えることができる。本実施形態では、各突起部１０ａ，１１ａが支持部材２０の直線上に取り付けられるため（図３参照）、該突起部１０ａ，１１ａを中心として上下に回動する。

本実施形態によれば、例えば、図２に示したように折り畳んだ状態の支持部材２０を、２台のカメラ１０，１１と共に現場に搬送する。現場においては、支持部材２０を伸長させて一直線状にして水平に設置し、その両端にカメラ１０，１１を取り付ける。これにより、２台のカメラ１０，１１の設置作業が完了する。２台のカメラ１０，１１の相互間の間隔が近距離であるため、実質的に、１箇所の現場に設置するだけでよく、従来よりも設置作業は容易である。

カメラ１０，１１の設置後は、２つのカメラ１０，１１の撮影領域が重なる範囲を飛行する鳥類等の飛翔体を同期して撮影する。２つのカメラ１０，１１により得られた各画像データは、演算装置３０により処理されて、画像データ間で一致する飛翔体が抽出され、該飛翔体の３次元における速度、位置（高度、飛行軌跡）が求められる。

上記実施形態では２台のカメラ１０，１１を用いているが、図４に示したように、支持部材２０の中間に、さらにカメラ１２を追加して設けることもできる。この場合には、図４において左側のカメラ１０と中間のカメラ１２とにより撮影された画像データを用いて、演算装置３１により飛翔体の速度、位置を求めると共に、右側のカメラ１１と中間のカメラ１２とにより撮影された画像データを用いて演算装置３２により飛翔体の速度、位置を求める。そして、２つの演算装置３１，３２の演算結果を比較し、両者の整合性を確認することで、演算結果の信頼性を高めることができる。この場合、さらに、左右のカメラ１１，１２により撮影された画像データを用いた演算結果とも比較すれば、より信頼性は向上する。

１飛翔体位置測定装置
１０，１１，１２カメラ
２０支持部材
２１棒部材
３０，３１，３２演算装置

Claims

複数台のカメラを相互に所定間隔をおいて配置し、前記各カメラから１００ｍ以上離れて飛行する飛翔体を各カメラの撮影範囲が重なる領域内で撮影し、該飛翔体の３次元位置情報を求める飛翔体位置測定装置であって、
前記複数台のカメラの相互間の間隔を１０ｍ以下の近距離に設定すると共に、各カメラに超広角レンズよりも焦点距離の長いレンズが装着されていることを特徴とする飛翔体位置測定装置。
前記各カメラに用いられるレンズが焦点距離３５ｍｍ以上のレンズである請求項１記載の飛翔体位置測定装置。
前記各カメラは、所定長の長尺な支持部材に所定間隔をおいて支持されている請求項１又は２記載の飛翔体位置測定装置。
前記支持部材は、複数本の棒部材を長さ方向に連結して形成されるものである請求項３記載の飛翔体位置測定装置。
前記各カメラは、前記支持部材の長さ方向に対して光軸が直交するように取り付けられている請求項３又は４記載の飛翔体位置測定装置。
前記各カメラに、光軸に直交する方向に突出する突起部が設けられており、各カメラの突起部を、前記支持部材の各端部に連結することで、各カメラを、その光軸が支持部材の長さ方向に対して直交するように取り付け可能である請求項５記載の飛翔体位置測定装置。
前記カメラの撮影対象である飛翔体が鳥類である請求項１〜６のいずれか１に記載の飛翔体位置測定装置。