JP2018090118A - 無人飛行装置、無人飛行方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】上下移動は必要であるが、ほぼ同一の位置で、無人飛行装置自体が発生する音をできるだけ小さくし、かつ、長時間の作業を行うことができる無人飛行装置、無人飛行方法及びプログラムを提供すること。【解決手段】無人飛行装置１は、空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材２と、浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、を有し、２つのプロペラの回転態様によって、上昇、下降及び回転をするように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、無人飛行装置、無人飛行方法及びプログラムに関する。

従来、小型無人飛行装置（ドローンとも呼ばれる）の利用が提案されている。

特開２００４−２５６０２０号公報

ドローンの用途の一つとして、空中から地上を撮影する空撮がある。空撮の種類によっては、上下移動は必要であるが、ほぼ同一の位置で、ドローン自体が発生する音を小さくし、かつ、長時間の作業（監視など）を行う必要がある場合がある。ところが、ドローンに搭載するバッテリー容量は限られており、また、ドローンを飛行させるプロペラ音も騒音とみなされる場合がある。

本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、上下移動は必要であるが、ほぼ同一の位置で、無人飛行装置自体が発生する音を小さくし、かつ、長時間の作業を行うことができる無人飛行装置、無人飛行方法及びプログラムの提供を目的とする。

第一の発明は、空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材と、前記浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、を有する無人飛行装置であって、前記２つのプロペラの回転態様によって、上昇、下降及び回転をするように構成されている、無人飛行装置である。

第一の発明の構成によれば、無人飛行装置は、ほぼ同一の位置で、２つのプロペラの回転態様によって、上昇、下降及び回転をすることができる。そして、浮遊部材によって揚力が確保されており、プロペラによる動的揚力は小さくて
よいから、プロペラの回転数は少なくてよい。プロペラの回転数が少ないことは、発生する音が小さく、また、消費電力が小さいことを意味する。これにより、無人飛行装置自体が発生する音を小さくし、かつ、長時間の作業を行うことができる。

第二の発明は、第一の発明の構成において、前記無人飛行装置には、前記無人飛行装置を係留するための紐状部材が配置され、前記浮遊部材の静的揚力は、前記無人飛行装置を浮遊させるための揚力よりも大きく構成されており、前記２つのプロペラの回転が停止した場合には、前記無人飛行装置は、前記紐状部材の長さによって制限される高度まで、上昇するように構成されている無人飛行装置である。

第三の発明は、第一の発明の構成において、前記浮遊部材の静的揚力は、前記無人飛行装置全体を浮遊させるための揚力よりも小さく構成されており、前記２つのプロペラの回転が停止した場合には、前記無人飛行装置は下降するように構成されている、無人飛行装置である。

第四の発明は、第一乃至第三のいずれかの発明の構成において、前記紐状部材は、前記無人飛行装置に電力を供給するケーブルを兼ねる無人飛行装置である。

第五の発明は、第一乃至第四のいずれかの発明の構成において、探索対象を示す探索対象情報を受信する情報受信手段と、物体の画像を取得する画像取得手段と、前記画像に含まれる前記物体が、前記探索対象であるか否かを判断する物体認識手段と、前記物体の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成手段と、前記物体の画像と前記位置情報を含む送信情報を生成する送信情報生成手段と、を有する無人飛行装置である。

第六の発明は、第五の発明の構成において、前記物体認識手段は、深層学習（ディープラーニング）によって生成されたデータを参照する無人飛行装置である。

第七の発明は、第五の発明または第六の発明のいずれかの構成において、前記無人飛行装置は、前記位置情報に応じて、上昇、下降及び回転をするように構成されている、無人飛行装置である。

第八の発明は、空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材と、前記浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、を有する無人飛行装置が、探索対象を示す探索対象情報を受信する情報受信ステップと、浮遊体に配置され、画像を取得するための画像取得手段によって画像を取得する画像取得ステップと、前記画像に含まれる物体が、前記探索対象であるか否かを判断する物体認識ステップと、前記物体の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成ステップと、前記物体の画像と前記位置情報を含む送信情報を生成する送信情報生成ステップと、前記物体の位置に応じて、上昇、下降及び回転を行う追跡ステップと、を実施する、無人飛行装置の飛行方法である。

第九の発明は、空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材と、前記浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、を有する無人飛行装置を、探索対象を示す探索対象情報を受信する情報受信手段、
浮遊体に配置され、画像を取得するための画像取得手段によって画像を取得する画像取得手段、前記画像に含まれる物体が、前記探索対象であるか否かを判断する物体認識手段、前記物体の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成手段、前記物体の画像と前記位置情報を含む送信情報を生成する送信情報生成手段、前記物体の位置に応じて、上昇、下降及び回転を行う追跡手段、として機能させるためのプログラムである。

以上のように、本発明によれば、上下移動は必要であるが、ほぼ同一の位置で、無人飛行装置自体が発生する音を小さくし、かつ、長時間の作業を行うことができる。

本発明の実施形態の概略を示す図である。 無人飛行装置の構成を示す概略図である。 無人飛行装置の機能ブロックを示す概略図である。 探索対象の画像の一例を示す図である。 送信情報の一例を示す図である。 本実施形態のフローチャートである。 送信情報の一例を示す図である。 送信情報の一例を示す図である。 探索対象の画像の変形例を示す図である。 本発明の実施形態のフローチャートである。 本発明の実施形態のフローチャートである。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。

＜第一の実施形態＞
図１に示すように、浮遊体１は、観覧車１００、城１０２、噴水１０４や木１０６を有するテーマパークに配置される。浮遊体１の任務は、テーマパーク内を監視し、探索対象と思われる物体の画像と位置を基地局５０（図３参照）やクライアント装置６０（図３参照）に送信することである。探索対象は、特定の人間や物、あるいは、特定の性質を有する人間や物である。浮遊体１は、無人飛行装置の一例である。浮遊体１は、所定の位置において、上昇、下降及び回転を実施し、カメラ１６によって、テーマパーク内の撮影を行うようになっている。撮影は、作業の一例である。

本実施形態において、浮遊体１は、所定の探索対象を撮影し、その撮影を継続するために上昇、下降及び回転を実施する。本実施形態における探索対象は、データ７０（図４参照）に示される人間である。データ７０に示される人間は、例えば、犯罪被疑者として指名手配されている人間である。そして、データ７０に示される人間が、サングラスをかけて変装し、他の人々に紛れている。

図２に示すように、浮遊体１は、中空の円筒形状の浮遊部材２を有する。浮遊部材２は、中空の壁部２ａが環状に形成されたものであり、壁部２ａの内側は孔部２ｂとなっている。言い換えると、浮遊部材２は、浮き輪のような形状である。壁部２ａには、ヘリウムガスが格納されている。ヘリウムガスは、空気よりも軽い気体の一例である。なお、浮遊部材２に格納する気体は、空気よりも軽く、かつ、安全な気体であればよい。

浮遊体１は、中心部材４を有する。中心部材４は、４本のワイヤー６によって、浮遊部材２の壁部２ａに接続され、孔部２ｂの中心部に配置されている。中心部材４には、モーター８が接続され、モーター８にはプロペラ１０が接続されている。また、中心部材４には、モーター１２が接続され、モーター１２にはプロペラ１４が接続されている。

矢印Ｚ２方向の視線で見ると、プロペラ１０は、時計回り回転することによって、下向き（矢印Ｚ２方向）の推力が発生するようにプロペラ１０の羽根の傾き（ピッチ）が形成されている。また、プロペラ１４は、反時計周りに回転することによって、下向き（矢印Ｚ２方向）の推力が発生するようにプロペラ１４の羽根のピッチが形成されている。本明細書において、プロペラ１０及び１４について、「回転」というときには、矢印Ｚ２方向の視線で見て、プロペラ１０が時計周り、プロペラ１４が反時計周りの回転をすることを意味する。プロペラ１０及び１４は、ピッチが逆に形成されており、互いに反対方向に回転するようになっている。プロペラ１０及び１４が回転することで、下向きの推力（矢印Ｚ２方向）が発生する。

浮遊部材２の壁部２ａには、４本のワイヤー１８によって、カメラ１６が接続されている。カメラ１６は、デジタル画像を撮像するデジタルカメラ、あるいは、ビデオカメラ等である。

カメラ１６の底部には、ワイヤー２０が接続されており、ワイヤー２０は地上の重り２２に固定されている。ワイヤー２０は、浮遊体１を係留するための紐状部材の一例である。なお、本実施形態とは異なり、ワイヤー２０は、電源ケーブルを兼ねてもよい。

中心部材４は筐体であり、その内部には、通信装置、自律移動制御装置、ＧＰＳ装置、加速度センサーやジャイロセンサーなどの慣性センサーや気圧計、電池等が配置されている。浮遊体１は、通信装置によって、基地局５０（図３参照）やクライアント装置６０（図３参照）と通信可能になっている。浮遊体１、基地局５０及びクライアント装置６０は、全体として監視システムを構成している。

浮遊部材２の静的浮力は、浮遊体１全体（重り２２を除く）を浮遊させるための揚力より大きい。このため、浮遊体１は、下向きの推力を受けない場合には、ワイヤー２０の長さの範囲内で、上昇する。すなわち、浮遊体１は、上昇するためには、プロペラ１０及び１４の回転を停止すればよい。そして、プロペラ１０及び１４を同一の回転数で回転させることで、矢印Ｚ２に示す下向きの推力を発生させ、下降することができる。浮遊体１は、ワイヤー２０の長さの限界よりも低い高度を維持する場合には、プロペラ１０及び１４を回転数Ｒ２で回転させることで下降する推力を発生させて下降し、プロペラ１０及び１４を回転数Ｒ１で回転させることによって、浮遊部材２の静的浮力に対抗し、浮遊体１を所定の高度に維持する。浮遊体１は、さらに下降する場合には、プロペラ１０及び１４を回転数Ｒ２で回転させる。ここで、Ｒ１＜Ｒ２である。

無人機１は、プロペラ１０及び１４の回転数を異なるようにすることで、矢印Ｘ１方向及びＸ２方向に自在に回転することができる。例えば、プロペラ１０が時計回りに回転し、プロペラ１４がまったく回転しない場合には、時計回りに回転するプロペラ１０の回転の反作用により、浮遊体１は反時計回りに回転する。プロペラ１０と１４が同一回転数で回転することによって、双方の反作用が相殺されて、浮遊体１は回転しない。このように、プロペラ１０の回転数とプロペラ１４の回転数を異なるようにすることによって、無人機１は矢印Ｘ１方向及びＸ２方向に自在に回転できる。

図３に示すように、浮遊体１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０、記憶部３２、無線通信部３４、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）部３６、慣性センサー部３８、画像処理部４０、駆動制御部４２、電源部４４を有する。

浮遊体１は、無線通信部３４によって、基地局５０及びクライアント装置６０と通信可能になっている。浮遊体１は、無線通信部３４によって、基地局５０またはクライアント装置６０から、データ７０（図４参照）のような探索対象を示す情報を受信する。基地局５０は、浮遊体１の作動を管理する管理装置の一例であり、適宜、作動に関する指示を与えるようになっている。クライアント装置６０は、例えば、テーマパークの警備室に配置されるサーバ、警備会社のサーバ、あるいは、警察組織のサーバや、それらの組織の担当者の携帯端末である。

図４に示すデータ７０は、探索対象の情報を示す探索対象情報の一例である。データ７０は、探索対象の画像と、そのカテゴリーを示す情報を含む。カテゴリーは、例えば、「人間」、「犬」、「箱」というように、特定の物体が属するグループである。

ＧＰＳ部３６と慣性センサー部３８によって、浮遊体１は浮遊体１自体の位置を測定することができる。ＧＰＳ部３６は、基本的に、３つ以上のＧＰＳ衛星からの電波を受信して浮遊体１の位置を計測する。慣性センサー部３８は、例えば、加速度センサー及びジャイロセンサーによって、出発点からの浮遊体１の移動を積算して、浮遊体１の位置を計測する。

画像処理部４０によって、浮遊体１はカメラ１６を作動させて外部の画像を取得することができる。

駆動制御部４２によって、浮遊体１はモーター８及び１２の回転を制御するようになっている。

電源部４４は、例えば、交換可能な可充電電池であり、浮遊体１の各部に電力を供給するようになっている。

記憶部３２には、テーマパーク内において上昇、下降及び回転を自動的に実施するために必要な各種データ及びプログラム、テーマパーク内の地形や構造物の位置を示す情報のほか、以下の各プログラムが格納されている。

記憶部３２には、情報受信プログラム、画像取得プログラム、物体認識プログラム、位置情報生成プログラム、送信情報生成プログラム及び撮影継続プログラムが格納されている。物体認識プログラムは、物体のカテゴリーを認識する一般物体認識プログラム、及び、特定の物体が探索対象と同一であるかを判断する特定物体認識プログラム、探索対象の撮影を継続する追跡プログラムを含む。

ＣＰＵ３０及び情報受信プログラムは、外部から探索情報を取得する情報受信手段の一例である。浮遊体１は、例えば、図３の基地局５０から、図４のデータ７０を受信する。データ７０は、探索情報の一例である。

ＣＰＵ３０及び画像取得プログラムは、画像処理部４０を作動させて、画像を取得するための画像取得手段の一例である。浮遊体１は、探索情報を受信した後、継続的に画像を取得するようになっている。

ＣＰＵ３０及び物体認識プログラムは、物体認識手段の一例である。物体認識プログラムは、深層学習（ディープラーニング）によって生成された特徴データを含む。深層学習とは、多層構造のニューラルネットワークの機械学習であり、画像認識の分野が有力な活用分野の一つである。

浮遊体１は、カテゴリーごとの多数の特徴情報に基づいて、カメラ１６によって取得した画像に含まれる物体の特徴を識別して、物体のカテゴリーを認識できるようになっている。このカテゴリーの認識を一般物体認識と呼ぶ。

浮遊体１は、また、物体認識プログラムによって、探索対象情報に含まれる探索対象の画像と、カメラ１６によって取得した物体の画像の特徴の相関を判断して、物体の同一性を判断できるようになっている。この同一性の判断を特定物体認識と呼ぶ。

例えば、図１に示すように、観覧車１００等の物と、大人２００，２０６，２０８及び子供２０２，２０４がテーマパーク内に位置する場合に、大人２００等や子供２０２等を「人間」として認識する処理が一般物体認識である。そして、大人２００とデータ７０に含まれる人間が同一性を有すると判断する処理が特定物体認識である。

一般物体認識においては、カメラ１６で取得した画像について、例えば、輪郭や個々の構成の方向といった特徴を多数抽出し、ディープラーニングで取得した各カテゴリーの特徴と対比して、相関性（相関度）を判断する。相関度が高いほど、取得した画像中の物体が探索対象のカテゴリーと同一である可能性が高い。例えば、相関度が０の場合には、探索対象と同一のカテゴリーである可能性（以下、「カテゴリー共通確率」と呼ぶ。）は０として、相関度が最大値を示すときに、カテゴリー共通確率が１００％であると定義する。浮遊体１は、カテゴリー共通確率が所定の基準値である、例えば、９５％以上であるときに、取得した画像中の物体のカテゴリーが、探索対象のカテゴリーと同一であると判断する。

特定物体認識においては、浮遊体１は、探索対象と同一のカテゴリーに属する物体（以下、「検査対象」と呼ぶ。）が、探索対象である可能性が高い物体（以下、「候補物体」と呼ぶ）であるか否かを判断する。

浮遊体１は、探索対象であるデータ７０の画像の特徴と検査対象の画像の特徴の相関度を判断する。例えば、データ７０について、目の切れ端の形や方向、鼻の中心線と小鼻の角度といった特徴を多数抽出し、同様に検査対象についても特徴を多数抽出し、共通点あるいは類似点が多いほど、相関度が高いと判断する。相関度が高いほど、探索対象である可能性が高い。相関度が０の場合には、探索対象である可能性（以下、「確度」と呼ぶ。）は０として、相関度が最大値を示すときに、確度が１００％であると定義する。

浮遊体１は、確度が、所定の判断基準値である、例えば、９０％以上であるときに、検査対象が探索対象であると判断し、候補物体とする。浮遊体１は、データ７０の特徴と大人２００の画像の特徴を比較し、相関度が高く、確度が９０％以上であれば、候補物体とする。

ＣＰＵ３０及び位置情報生成プログラムは、位置情報生成手段の一例である。
浮遊体１は、ＧＰＳ部３６と慣性センサー部３８によって浮遊体１の絶対位置や姿勢を示す情報を継続的に生成し、保持している。また、カメラ１６によって同一の物体について複数の画像を取得しており、候補物体である大人２００等について、浮遊体１との相対位置や、観覧車１００等の物体（位置は既知である）との相対位置を算出することができる。そして、浮遊体１自体の絶対位置はＧＰＳ部３６と慣性センサー部３８によって計測できるから、浮遊体１は、浮遊体１自体の絶対位置を参照して、大人２００等の絶対位置を算出することができる。なお、位置計測についての詳細な説明は、省略する。

ＣＰＵ３０及び送信情報生成プログラムは、送信情報生成プログラム生成手段の一例である。浮遊体１は、図５に示すように、大人２００の画像と位置情報を含む送信情報８０を生成する。

浮遊体１の記憶部３２には、テーマパーク内の構造物の位置情報を有していて既知であるから、大人２００の位置をテーマパークの構造物との関係で示す参照情報を生成することができる。浮遊体１は、例えば、「観覧車南方１００ｍ」という参照情報を送信情報８０に含める。また、送信情報８０は、浮遊体１が大人２００の画像を取得した時刻と、大人２００が探索対象である可能性である確度についての情報も含む。

浮遊体１は、送信情報８０を無線通信部３４によって、基地局５０、あるいは、クライアント装置６０に送信する。

ＣＰＵ３０及び撮影継続プログラムは、追跡手段の一例である。浮遊体１は、探索対象の位置に応じて、上昇、下降及び回転を実施するように構成されている。探索対象が位置や移動態様によっては、カメラ１６の高度及び角度を変更することで、探索対象をより明確に撮影することができる。また、探索対象がカメラ１６の視野から離脱しそうになった場合、カメラ１６の高度や角度を変えることによって、引き続き、探索対象を撮影することができる。

以下、浮遊体１の動作を図６のフローチャートで説明する。まず、浮遊体１は、基地局５０から、探索対象情報を受信したか否かを判断する（図６のステップＳＴ１）。探索対象情報は、例えば、図４に示すデータ７０である。データ７０の場合、そのカテゴリーは「人間」である。浮遊体１は、データ７０を受信したと判断すると、データ７０から特徴を抽出する（ステップＳＴ２）。続いて、浮遊体１は、移動しつつ、図１のテーマパーク内の物体について、画像を取得し（ステップＳＴ３）、画像中の物体が探索対象と同一であるか否かを判断する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４においては、画像中の物体が探索対象のカテゴリーである「人間」と同一か否かを認識する一般物体認識と、「人間」に属する物体について、探索対象と同一か否かを判断する特定物体認識を実施する。

ステップＳＴ４において、浮遊体１は、大人２００が探索対象である確率（確度）が所定の基準値以上でなければ、高度及び角度を調整し（ステップＳＴ５）、画像を取得する（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３〜ステップＳＴ５は、探索対象である確率が基準値以上の画像を取得するまで繰り返される。繰り返し実施されるステップＳＴ５においては、例えば、同一の高度で回転し、斜め下方向における全角度（３６０度）の画像を取得し、次に、高度を変更して斜め下方向における全角度（３６０度）の画像を取得する。

ステップＳＴ４において、浮遊体１は、大人２００が探索対象である確率（確度）が所定の基準値以上であると判断すると、大人２００を候補物体とし、候補物体の位置を示す位置情報を生成する（ステップＳＴ６）。

続いて、浮遊体１は、大人２００の画像と位置情報を含む送信情報８０（図５参照）を生成し（ステップＳＴ７）、基地局５０、あるいは、クライアント装置６０に送信する（ステップＳＴ８）。

浮遊体１は、送信情報８０を生成し、送信する。大人２００が移動した場合には、移動した位置に応じて、浮遊体１の高度及び角度を調整する（ステップＳＴ９）。すなわち、カメラ１６の高度及び角度を調整する。これにより、大人２００が移動しても、送信情報８０を継続して生成し、送信できるようになっている。高度及び角度を調整するステップＳＴ９は、追跡ステップの一例である。

浮遊体１は、基地局５０から終了指示を受信したと判断すると（ステップＳＴ１０）、作業終了する。

探索対象に限定はなく、例えば、上述の犯罪被疑者のほかに、テーマパーク内で迷子になった子供であってもよいし、家出人や失踪者であってもよい。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、浮遊部材２の静的浮力は、浮遊体１全体（重り２２を除く）を浮遊させるための揚力よりもわずかに小さ
く、プロペラ１０及び１４が回転すると、上昇する推力（図２の矢印Ｚ１方向の推力）が発生する点である。浮遊体１は、プロペラ１０及び１４の回転が停止した場合には、ゆっくりと下降する。浮遊体１は、所定の高度を維持する場合には、プロペラ１０及び１４を回転数Ｒ１で回転させて上昇する動的推力を発生させて、浮遊部材２の静的浮力とその動的推力によって、浮遊体１の重量を支える。浮遊体１は、上昇する場合には、プロペラ１０及び１４を回転数Ｒ２で回転させる。ここで、Ｒ１＜Ｒ２である。

＜第三の実施形態＞
第三の実施形態においては、浮遊体１の記憶部３２には、移動ベクトル算出プログラムが格納されており、候補物体の移動方向及び移動速度を計算する。また、浮遊体１の記憶部３２には、送信情報サイズ調整プログラムが格納されており、送信情報のデータサイズを調整する。ＣＰＵ３０及び移動ベクトル算出プログラムは、移動ベクトル算出手段の一例である。ＣＰＵ３０及び送信情報サイズ調整プログラムは、送信情報サイズ調整手段の一例である。

候補物体の画像を取得した時刻ｔ１において、その物体が移動している場合がある。第三の実施形態においては、そのような移動状態も送信情報に含めるようになっている。移動ベクトルは、時刻ｔ１における画像と、時刻ｔ１からわずかに時間が経過した時刻ｔ１＋αにおいて取得した画像とを参照して算出することができる。なお、移動ベクトル測定中には、浮遊体１は上昇・下降及び回転などを停止して、位置を固定するようにすれば、物体の移動を簡易に測定できる。あるいは、浮遊体１が移動している場合には、物体の見かけの移動から浮遊体１の移動を相殺することによって、物体の真の移動を計測することができる。

浮遊体１は、例えば、図７に示すように、候補物体である例えば、大人２００が、時速１０ｋｍ（キロメートル）で南南西に向かっているという移動情報を送信情報８２に含める。

浮遊体１は、送信情報を受信する装置の種類や、そのときの電波の状態を含む通信環境に応じて、送信情報のデータサイズを調整する。例えば、送信情報をクライアント装置６０（図３）に送信する場合、クライアント装置６０が携帯端末であれば、データサイズを小さくし、図７の送信情報８２に示すように、候補物体の顔の部分だけの画像データを送信情報に含める。あるいは、電波が弱いとか、電波の授受が不安定であるという場合には、やはり、顔の部分だけの画像データを送信情報に含める。これに対して、クライアント装置６０がサーバであるとか、通信環境が良好な場合には、図５に示すように、全身の画像データを送信情報に含める。あるいは、送信情報には、候補物体の顔の部分だけの画像データを含めておいて、基地局５０やクライアント装置６０からリクエストを受信すれば、そのリクエストに応じて、全身の画像データを送信するという構成にしてもよい。

＜第四の実施形態＞
第四の実施形態においては、浮遊体１の記憶部３２には、第四の実施形態の移動ベクトル算出プログラムに加えて、位置予測プログラムが格納されており、所定時間後の候補物体の位置を算出する。ＣＰＵ３０及び位置予測プログラムは、位置予測手段の一例である。

浮遊体１は、例えば、図８の送信情報８４に示すように、１５分後予想位置として、１５分後の緯度及び経度、及び、参照情報としてテーマパーク内の「南ゲート」という参照情報を送信情報に含める。

＜第五の実施形態＞
例えば、逃亡中において、犯罪被疑者の外観が変わる場合がある。探索対象が図４のデータ７０に示す人物であるとして、浮遊体１がテーマパーク内を探索する時には、例えば、メガネをかけたり（図９（ａ））、付けまつげ、口紅等で化粧をしている場合がある（図９（ｂ））。また、髪型を変えて（図９（ｃ））、変装する場合がある。あるいは、逃亡中の心労が大きいことによって、顔がやつれることもある（図９（ｄ））。このように、探索対象の外観が変わると、テーマパーク内に探索対象が存在して、その画像を取得しても、同一性に関する相関度が低くなる。

そこで、第五の実施形態の浮遊体１は、探索対象自体について、ディープラーニングで特徴を示すデータを取得するための探索対象ディープラーニングプログラムを有する。浮遊体１は、探索対象について、例えば、データ７０（図４）以外に、多数の画像データを取得すれば、それらの画像データを使用して、機械学習を行う。また、データ７０が唯一の画像データである場合には、データ７０を、例えば、図９（ａ）〜（ｄ）に示す画像に加工したり、輪郭をぼやかす等の改変を行って、複数の画像データを生成したうえで、機械学習を行う。これにより、探索対象自体の汎化を行うことができるから、探索対象の外観の変化にも対応しやすくなる。

以下、第五の実施形態の浮遊体１の動作を図１０のフローチャートで説明する。図１０に示すように、浮遊体１は、探索対象情報を取得すると（ステップＳＴ１）、探索対象についてディープラーニングを行ったうえで、特徴を抽出する（ステップＳＴ２ａ）。ステップＳＴ３以下は、第一の実施形態と同様であるから、説明を省略する。

なお、探索対象ディープラーニングプログラムは、基地局５０が保持し、基地局５０が探索対象について、ディープラーニングを実施するようにしてもよい。この場合、浮遊体１は、基地局５０が実施した探索対象についてのディープラーニングの結果を受信し、利用する。

＜第六の実施形態＞
探索対象は、特定の人間や物ではなく、「特定の条件を満たす人間」、あるいは、「特定の条件を満たす物」であってもよい。「特定の条件を満たす人間」は、「人間」というカテゴリーの下位のサブカテゴリーである。「特定の条件を満たす人間」は、例えば、体調不良の人や不審人物である。「特定の条件を満たす物」は、例えば、不審物である。この場合、探索対象情報は、必ずしも画像を含むものではなく、「体調不良の人」いうサブカテゴリーを示すテキストデータであってもよい。

すなわち、第六の実施形態においては、浮遊体１は、サブカテゴリーにおける一般物体認識を行う。

浮遊体１の物体認識ログラムは、ディープラーニングで生成した「特定の条件を満たす人間」や「特定の条件を満たす物」の特徴データを有している。

例えば、「体調不良の人」については、地面に倒れている人についての多数の画像や、うつむいて椅子に腰かけている人についての多数の画像を使用して、適宜下位のサブカテゴリーに分類し、ディープラーニングを行う。浮遊体１は、ディープラーニングによって取得した特徴を示すデータを保持している。そして、浮遊体１は、探索対象情報として「体調不良の人」というテキストデータを受信した場合、記憶部３２に格納されているその特徴を示すデータを取得して、参照し、例えば、テーマパーク内の人間２０８が「体調不良の人」であると判断する。なお、人間２０８は、倒れている人間である。

「不審人物」については、例えば、不自然に大きな荷物や長い物をもっている人や、顔を隠している人や、不自然に厚着をしている人の多数の画像を使用して、適宜下位のサブカテゴリーに分類して、ディープラーニングを行う。浮遊体１は、ディープラーニングによって取得した特徴を示すデータを保持している。下位のサブカテゴリーとは、例えば、「不自然な衣服を着ている人」、「不自然に大きな荷物を持っている人」、「夏なのに手袋を着用している人」、「曇りなのにサングラスをかけている人」などである。浮遊体１は、探索対象情報として「不審人物」というテキストデータを受信した場合、「不審人物」の特徴を示すデータを取得して、参照し、例えば、テーマパーク内の人間２０６が「不審人物」であると判断する。なお、人間２０６（図１参照）は、不自然に厚着をしており、衣服の内部に爆発物２０６ａを隠し持っている。

不審物については、むき出しの爆弾や銃器、梱包された状態の爆弾や銃器の多数の画像を使用して、適宜下位のサブカテゴリーに分類して、ディープラーニングを行う。浮遊体１は、ディープラーニングによって取得した特徴を示すデータを保持している。浮遊体１は、探索対象情報として「不審物」というテキストデータを受信した場合、「不審物」の特徴を示すデータを取得して、参照し、例えば、テーマパーク内の箱２１０（図１参照）が「不審物」であると判断する。箱２１０は、不自然にガムテープで封止されており、内部に爆発物２１０ａが格納されている。

以下、第六の実施形態の浮遊体１の動作を図１１のフローチャートで説明する。浮遊体１は、探索対象情報を取得すると（ステップＳＴ１）、探索対象の特徴を取得する（ステップＳＴ２）。探索対象は、例えば、「体調不良の人」というサブカテゴリーである。探索対象の特徴を示す情報は、予め、ディープラーニングによって生成しており、記憶部３２に格納している。続いて、浮遊体１は、テーマパーク内の画像を取得し（ステップＳＴ３）、「体調不良の人」に該当するかを判断する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４以下は、第一の実施形態と同様であるから、説明を省略する。

ステップＳＴ４においては、例えば、所定時間の間隔をあけて、複数回、探索対象である可能性が高い人物の画像を取得し、所定時間の間、「体調不良の人」という条件に合致する場合に、「体調不良の人」と判断するようにしてもよい。

なお、探索対象が「不審人物」や「不審物」の場合、候補物体とする基準となる基準値を低く設定してもよい。例えば、不審人物は、不審人物に見えないようにふるまうことがあるし、テーマパーク内に爆発物が置き去りにされるとき、不審物らしくないような外観を有することがある。この場合、カメラ１６で取得した画像と探索対象との相関度は低くなるのであるが、そのような場合であっても、基地局５０あるいはクライアント装置６０に送信情報を送信することが望ましい場合がある。

上述の実施形態１乃至実施形態６においては、浮遊体１の記憶部３２に、画像取得プログラム、物体認識プログラム、位置情報生成プログラム、送信情報生成プログラム、撮影継続プログラム等のプログラムが格納されているものとして説明したが、一部またはすべての上記プログラムを基地局５０のサーバ内の記憶部に格納し、基地局５０で処理した結果を浮遊体１に利用させるように構成してもよい。この場合、浮遊体１の記憶部３２は、基地局５０からの指示を処理する処理プログラムを格納すれば足りる。また、一部またはすべての特徴データを基地局５０のサーバ内の記憶部に格納し、浮遊体１は、必要に応じて特徴データを取得するように構成してもよい。

なお、本発明の監視装置及び監視方法は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。

１ 浮遊体
３０ ＣＰＵ
３２ 記憶部
３４ 無線通信部
３６ ＧＰＳ部
３８ 慣性センサー部
４０ 画像処理部
４２ 駆動制御部
４４ 電源部

Claims (9)

1. 空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材と、
   前記浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、
   を有する無人飛行装置であって、
   前記２つのプロペラの回転態様によって、上昇、下降及び回転をするように構成されている、
   無人飛行装置。
2. 前記無人飛行装置には、前記無人飛行装置を係留するための紐状部材が配置され、
   前記浮遊部材の静的揚力は、前記無人飛行装置を浮遊させるための揚力よりも大きく構成されており、
   前記２つのプロペラの回転が停止した場合には、前記無人飛行装置は、前記紐状部材の長さによって制限される高度まで、上昇するように構成されている、
   請求項１に記載の無人飛行装置。
3. 前記浮遊部材の静的揚力は、前記無人飛行装置全体を浮遊させるための揚力よりも小さく構成されており、
   前記２つのプロペラの回転が停止した場合には、前記無人飛行装置は下降するように構成されている、
   請求項１に記載の無人飛行装置。
4. 前記紐状部材は、前記無人飛行装置に電力を供給するケーブルを兼ねる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無人飛行装置。
5. 探索対象を示す探索対象情報を受信する情報受信手段と、
   物体の画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像に含まれる前記物体が、前記探索対象であるか否かを判断する物体認識手段と、
   前記物体の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成手段と、
   前記物体の画像と前記位置情報を含む送信情報を生成する送信情報生成手段と、
   を有する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無人飛行装置。
6. 前記物体認識手段は、深層学習（ディープラーニング）によって生成されたデータを参照する請求項５に記載の無人飛行装置。
7. 前記無人飛行装置は、前記位置情報に応じて、上昇、下降及び回転をするように構成されている、
   請求項５または請求項６のいずれかに記載の無人飛行装置。
8. 空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材と、
   前記浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、を有する無人飛行装置が、
   探索対象を示す探索対象情報を受信する情報受信ステップと、
   浮遊体に配置され、画像を取得するための画像取得手段によって画像を取得する画像取得ステップと、
   前記画像に含まれる物体が、前記探索対象であるか否かを判断する物体認識ステップと、
   前記物体の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成ステップと、
   前記物体の画像と前記位置情報を含む送信情報を生成する送信情報生成ステップと、
   前記物体の位置に応じて、上昇、下降及び回転を行う追跡ステップと、を実施する、
   無人飛行装置の飛行方法。
9. 空気よりも軽い気体を格納する浮遊部材と、
   前記浮遊部材に接続され、同軸上に配置され、互いに反対回転する２つのプロペラと、を有する無人飛行装置を、
   探索対象を示す探索対象情報を受信する情報受信手段、
   浮遊体に配置され、画像を取得するための画像取得手段によって画像を取得する画像取得手段、
   前記画像に含まれる物体が、前記探索対象であるか否かを判断する物体認識手段、
   前記物体の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成手段、
   前記物体の画像と前記位置情報を含む送信情報を生成する送信情報生成手段、
   前記物体の位置に応じて、上昇、下降及び回転を行う追跡手段、
   として機能させるためのプログラム。