JP2020515809A - マルチセンサ放射照度推定に係る機器及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、太陽光のこれらの成分は、散乱成分のために日陰の全天日射計を、および直接成分のために日射計を使用して、地上で測定される。これらの機器は両方とも、測定中に太陽の位置を追跡する。日射計は、直接光だけが中に入ることができるようにする長い管を有し、全天日射計が陰を追跡することにより、直接光は遮断され、その結果、これらの器具は、それぞれ直接光および散乱光を測定する。両方の器具は、かなり費用がかかり、ドローンなどの、小型で迅速に動くプラットフォームに搭載するのに適していない。
そのような較正システムは一般に、対象の較正を使用すること、またはマルチスペクトル画像化機器の視界内に置かれ、かつ取得した対象物の画像を較正するために使用することができる既知のスペクトル反射率を有する反射率パネルを使用することに依存する。そのような技法では、較正または反射率パネルが、費用がかかり扱いにくく、取得した画像を用いて同時に放射照度レベルを正確に測定するわけではないことを含むいくつかの欠点がある。
図1および図2を参照する。航空機100は、放射照度検出機器110と、物理的領域または風景(すなわち、対象)を画像化するための画像化機器120とを含む。放射照度検出機器110および画像化機器120は、得た放射照度および画像の情報を収集する、記憶する、および/または出力してもよい。
図3に示すように、1つまたは複数の実施形態では、基部115は、切頭正四角錐の形状を有してもよく、4つの傾斜した表面116が、下面114と平坦な上面118の間で伸長する。1つまたは複数の光センサ112は、傾斜した表面116および上面118の各々に搭載されてもよい。このように、光センサ112は、太陽108などの光源から、変わる量または成分(たとえば、直接成分および散乱成分)の放射照度を受け取り、検出するように配向されてもよい。
また、任意の光センサに関して入射角が90°よりも大きくなるとき、すなわち、IMUを使用することにより決定することができる場合、意味のある結果をまったく期待することができない。この場合、この特殊なしきい値だけを決定する必要があるので、IMUから特に高い精度はまったく必要とされないことに留意されたい。
反射率決定モジュール232は、画像情報を取得したときの、対象の画像情報(たとえば、対象により反射された光量を示してもよい)および決定された放射照度の成分に基づき対象の反射率を決定するためのコンピュータ可読命令を含んでもよい。それに応じて、画像化された対象の、決定された反射率は、対象を画像化したときに存在してもよい、異なる放射照度レベルを考慮するために、正規化または補償されてもよい。たとえば、曇りの日に取得した対象の画像に基づき対象に関して決定された反射率は、雲のない日に取得した対象の画像に基づき決定された、同じ対象に関する反射率と同じ、または実質的に同じになる。
本明細書で上記に指摘したように、放射照度の成分の推定値は、瞬時のものであり、光センサの姿勢は、特殊な太陽座標系で提供される。さらに、放射照度検出機器110の配向は、本明細書で説明したように、大域座標系または地平座標系にマッピングされてもよい。それに応じて、特殊な太陽座標系で提供される、決定された光センサの姿勢は(ピッチ、機首方位、および横転の情報を含む)、地球に対する航空機100の姿勢を示すために、大域座標系または地平座標系にマッピングされてもよい。追加で、飛行中の、決定された光センサのピッチ、機首方位、および横転の変化は、航行の目的で利用されてもよい。
Claims (20)
- 機器であって、
航空機と、
放射照度検出機器であって、前記航空機に搭載され、複数の表面を含む基部構造物、および、前記基部構造物の前記表面上にそれぞれ配列され、互いに対して異なる配向を有する複数の光センサ、を含む放射照度検出機器と、を備える、
機器。 - 前記複数の光センサは、光源からの放射照度を同時に検出し、かつ前記検出した放射照度を示す信号を出力するように構成される、請求項1に記載の機器。
- 前記複数の光センサに連結され、前記出力信号を受信するように、かつ前記検出した放射照度の直接成分および散乱成分を決定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項2に記載の機器。
- 前記基部構造物の前記複数の表面は、下面、上面、および前記下面と前記上面の間に伸長する複数の傾斜した表面を含む、請求項1に記載の機器。
- 前記複数の光センサは、前記基部構造物の前記上面および前記傾斜した表面上に配列される、請求項4に記載の機器。
- 前記基部構造物の前記傾斜した表面は、4つの傾斜した表面を含み、前記複数の光センサは、前記4つの傾斜した表面および前記上面の上に配列される、請求項5に記載の機器。
- 前記航空機に搭載された画像化機器をさらに備える、請求項1に記載の機器。
- 前記画像化機器は、マルチスペクトル画像化機器である、請求項7に記載の機器。
- 前記放射照度検出機器および前記画像機器に連結されたプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、前記複数の光センサにより検出された放射照度情報を前記画像化機器により取得された画像情報と、前記画像情報が取得されたときに相関させるように構成される、請求項7に記載の機器。
- 前記プロセッサは、前記検出された放射照度の直接成分および散乱成分を決定するようにさらに構成される、請求項9に記載の機器。
- 前記航空機は無人航空機である、請求項1に記載の機器。
- 前記基部構造物は、前記機器の1つまたは複数の電気部品を収容する内部空洞を含む、請求項1に記載の機器。
- 方法であって、
異なる検出配向をそれぞれ有する複数の光センサにより放射照度を同時に検出するステップと、
対象物に関連する画像情報を取得するステップと、
プロセッサにより、前記検出された放射照度の直接成分および散乱成分を決定するステップと、
前記決定された直接成分および散乱成分、ならびに前記取得された画像情報に基づき、前記対象物の反射率を決定するステップと、を備える、
方法。 - 前記画像情報が取得されたとき、前記検出された放射照度を前記画像情報と相関させるステップをさらに備える、請求項13に記載の方法。
- 前記プロセッサにより、前記放射照度の入射角を決定するステップをさらに備える、請求項13に記載の方法。
- 前記対象物は、植物を含み、前記方法は、前記植物の前記決定された反射率に基づき、前記植物の健康状態を決定するステップ、をさらに備える、請求項13に記載の方法。
- 前記プロセッサにより、異なる検出配向を有する前記複数の光センサにより前記同時に検出された放射照度に基づき、前記航空機のピッチ、機首方位、および横転のうち少なくとも1つを決定するステップ
をさらに備える、請求項13に記載の方法。 - 方法であって、
異なる検出配向をそれぞれ有する、航空機上に位置決めされた複数の光センサにより放射照度を同時に検出するステップと、
前記検出された放射照度を示す情報を前記複数の光センサからプロセッサへ伝送するステップと、
前記プロセッサにより、前記放射照度の直接成分および散乱成分を決定するステップと、を備える、
方法。 - 前記プロセッサにより、異なる検出配向を有する前記複数の光センサにより前記同時に検出された放射照度に基づき、前記航空機の前記ピッチ、前記機首方位、および前記横転のうち少なくとも1つを決定するステップ、をさらに備える、請求項17に記載の方法。
- 前記ピッチ、前記機首方位、および前記横転のうち前記決定された少なくとも1つに基づき、前記航空機の飛行を誘導するステップ、をさらに備える、請求項19に記載の方法。
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