JP2022063763A

JP2022063763A - 移動体

Info

Publication number: JP2022063763A
Application number: JP2020172168A
Authority: JP
Inventors: 秀哉宗; Hideya So; 賢司黒岩; Kenji Kuroiwa; 存史松本; Arifumi Matsumoto
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone West Corp; Japan Infra Waymark Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone West Corp; Japan Infra Waymark Co Ltd
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-04-22

Abstract

【課題】移動体が撮影した撮影画像により容易にサイズを測定可能とする技術を提供すること。【解決手段】撮影部と、撮影部により撮影される撮影領域内に複数のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、揚力または推力を発生する回転翼と、回転翼を駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部と、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体に関する。

ドローン等のカメラが搭載された移動体を自律的に飛行させ、インフラ設備等の劣化度合いを判断するため，クラックやサビなどを撮影することがある。劣化度合いを判断するためにはその寸法が判断基準の一つとなる。そこで、クラックやサビなどの測定対象のあたりに、スケールなどのサイズを測るための目安となるものを配置して撮影し、撮影画像から測定対象のサイズを測定している。

特開２０１９－７３２５８号公報

しかしながら、ドローンが撮影するような場所ではスケールを配置することが困難であったり、配置するために足場を組む必要があった。そのため、測定対象のサイズを移動体が撮影した画像により測定することは困難であった。

上記事情に鑑み、本発明は、移動体が撮影した撮影画像により容易にサイズを測定可能とする技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、撮影部と、前記撮影部により撮影される撮影領域内に複数のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、揚力または推力を発生する回転翼と、前記回転翼を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備えた移動体である。

本発明の一態様は、上記移動体であって、前記複数のレーザ光は２つのレーザ光であり、当該２つのレーザ光の光軸は交差する。

本発明の一態様は、上記移動体であって、前記２つのレーザ光の色は異なる。

本発明の一態様は、上記移動体であって、撮影領域内に照射された前記２つのレーザ光が照射された位置と、被写体に照射されている色の配置と、２つの照射位置間の距離とに基づき、被写体との距離を導出する。

本発明の一態様は、上記移動体であって、前記複数のレーザ光の光軸は平行である。

本発明により、移動体が撮影した撮影画像により容易にサイズを測定可能とする技術を提供することが可能となる。

実施形態のドローン１００の斜視図。ドローン１００の機能構成を表す機能ブロック図。光軸を距離Ｘとなる位置で交差させる場合の構成を示す図。距離の導出方法を説明するための図。被写体位置Ａにおける撮影画像を示す図。被写体位置Ｂにおける撮影画像を示す図。被写体位置Ｃにおける撮影画像を示す図。被写体との距離を導出する処理の流れを示すフローチャート。４つのレーザ光照射部を設けた場合の照射位置を示す図。

図１は、実施形態のドローン１００の斜視図である。ドローン１００は、移動体の一例である。ドローン１００は、カメラ１７０、レーザ光照射部１８０Ａ、１８０Ｂ、およびブレード１５２を備える。レーザ光照射部１８０Ａ、１８０Ｂを特に区別しない場合には、レーザ光照射部１８０と表現する。

カメラ１７０は、撮影部の一例であり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサなどで構成される。カメラ１７０で撮影された撮影画像は不揮発性メモリに記憶される。

レーザ光照射部１８０は、カメラ１７０により撮影される撮影領域内に複数（図１では２つ）のレーザ光を照射する。レーザ光照射部１８０Ａが照射するレーザ光の色と、レーザ光照射部１８０Ａが照射するレーザ光の色は異なっている。さらに、レーザ光照射部１８０Ａが照射するレーザ光の光軸と、レーザ光照射部１８０Ａが照射するレーザ光の光軸は交差する。ブレード１５２は、揚力または推力を発生する回転翼である。

図２は、ドローン１００の機能構成を表す機能ブロック図である。ドローン１００は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、ドローン制御プログラムを実行することによって通信部１１０、制御部１２０を備える装置として機能する。なお、通信部１１０、および制御部１２０の各機能の全てまたは一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

ドローン制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。ドローン制御プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

通信部１１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）通信部１１１、および無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信部１１２で構成される。ＧＰＳ通信部１１１は、ＧＰＳ等の人工衛星から受信された電波を受信する。受信された電波により、ドローン１００の位置が測定される。無線ＬＡＮ通信部１１２は、無線ＬＡＮにより必要に応じて他の装置との近距離通信を行う。なお、他の通信手段として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）を用いて通信する構成を設けてもよい。

ドローン１００は、ロータ１５０、バッテリ１６０、カメラ１７０、およびレーザ光照射部１８０Ａ、１８０Ｂを備える。バッテリ１６０は、ドローン１００の各部に電力を供給する。カメラ１７０は、ドローン１００の前方向を撮影可能である。カメラ１７０として全天球カメラを用いてもよい。

ロータ１５０は、制御部１２０の制御に応じて、ドローン１００を空中自在に飛行させるための揚力または推力を発生させる動力部である。ドローン１００が備えるロータ１５０の数は、本実施形態では４基であるが、ドローン１００に要求される飛行性能等に応じて、３基、６基、８基等であってよい。

ロータ１５０は、モータ１５１、およびブレード１５２を備える。モータ１５１は、例えばＤＣブラシレスモータであり、ブレード１５２を駆動する。モータ１５１は、駆動部の一例である。モータ１５１の回転軸にはブレード１５２が取り付けられている。モータ１５１は、制御部１２０の制御に応じてブレード１５２を回転させる。ブレード１５２は回転することによりドローン１００に揚力および推力を発生させる。ロータ１５０の駆動によってドローン１００を移動させる方法については公知であるため詳細な説明を省略する。

図２における制御部１２０はドローン１００の各部の動作を制御する。制御部１２０は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ、およびＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部１２０は、ドローン制御プログラムを実行することによって、飛行制御部１２１、距離導出部１２２、および撮影制御部１２３として機能する。

飛行制御部１２１は、ドローン１００の飛行に関する制御を行う。距離導出部１２２は、ドローン１００と被写体との距離を導出する。具体的に、距離導出部１２２は、カメラ１７０で撮影されている画像に示される、撮影領域内に照射された２つのレーザ光が照射された位置と、被写体に照射されている色の配置と、２つの照射位置間の距離とに基づき、被写体との距離を導出する。なお、距離導出部１２２は、２つのレーザ光が照射された位置を取得できることから、レーザ光の照射位置が重なったか否かも判定できる。撮影制御部１２３は、撮影や、撮影により得られた画像を不図示の不揮発性メモリに記憶するなど、撮影に関する制御を行う。

次に、ドローン１００と被写体との距離をＸとする場合の構成について説明する。図３は、レーザ光照射部１８０が照射した２つのレーザ光の光軸を、ドローン１００からの距離Ｘとなる位置で交差させる場合の構成を示す図である。図３には、レーザ光照射部１８０Ａから照射されたレーザ光の光軸１８１Ａと、レーザ光照射部１８０Ｂから照射されたレーザ光の光軸１８１Ｂとが示されている。

レーザ光照射部１８０Ａとレーザ光照射部１８０Ｂとの間の長さをＷとする。この場合、θ＝tan^-1(Ｗ／（２Ｘ））だけレーザ光照射部１８０を内側に傾ける構成とすることで、光軸が交差したときに、距離がＸとなる。例えば、Ｗ＝０．１ｍ、Ｘ＝３ｍとしたときθ≒０．９５度となる。

以上より、距離導出部１２２により、レーザ光の照射位置が重なったと判定されたときに撮影すると、被写体の距離がＸのときの撮影画像が得られるため、撮影画像内の距離から、実際のサイズを測定することができる。なお、以上説明したドローン１００と被写体との距離をＸとする場合の構成では、レーザ光照射部１８０Ａから照射されるレーザ光の色と、レーザ光照射部１８０Ｂから照射されるレーザ光の色は同じであってもよい。

次に、距離を導出する構成について説明する。図４は、距離の導出方法を説明するための図である。距離を導出する構成では、レーザ光照射部１８０Ａから照射されるレーザ光の色と、レーザ光照射部１８０Ｂから照射されるレーザ光の色は異なる。図４に示されるように、レーザ光照射部１８０Ａから照射されるレーザ光の色を白丸で示し、照射位置をＰａで示す。レーザ光照射部１８０Ｂから照射されるレーザ光の色を黒丸で示し、照射位置をＰｂで示す。また、図４におけるＡ、Ｂ、Ｃは被写体の位置を示す。

図５Ａは、被写体位置Ａにおける撮影画像を示す図である。図５Ｂは、被写体位置Ｂにおける撮影画像を示す図である。図５Ｃは、被写体位置Ｃにおける撮影画像を示す図である。図５Ａにおいて、ｄ１は２つの照射位置間の距離を示す。図５Ｃにおいて、ｄ２は２つの照射位置間の距離を示す。このうちの図５Ｂは、レーザ光の照射位置が重なった場合の撮影画像を示している。

また、図５Ａと図５Ｃとでは、被写体に照射されている色の配置が逆になる。これにより、右に白丸が配置され、左に黒丸が配置されている場合には、被写体の位置はレーザ光の交差位置より奥側であることが分かる。このとき被写体との距離Ｄ１は式１の通りである。
Ｄ１＝（１＋ｄ１／Ｗ）×Ｘ…式１

同様に、右に黒丸が配置され、左に白丸が配置されている場合には、被写体の位置はレーザ光の交差位置より手前側であることが分かる。このとき被写体との距離Ｄ２は式１の通りである。
Ｄ２＝（１－ｄ２／Ｗ）×Ｘ…式２

以上より、２つのレーザ光が照射された位置と、被写体に照射されている色の配置と、２つの照射位置間の距離とに基づき、被写体との距離を導出することができる。また、撮影画像をプリントした写真にも２つのレーザ光が照射された位置と、被写体に照射されている色の配置が写っているため、被写体との距離を導出することができる。そして、導出された距離に基づいて、サイズを測定することができる。

図６は、被写体との距離を導出する処理の流れを示すフローチャートである。距離導出部１２２は、照射位置間の距離ｄを取得する（ステップＳ１０１）。距離導出部１２２は、撮影画像において、図５Ａのように、照射位置Ｐｂが照射位置Ｐａより左か否かを判定する（ステップＳ１０２）。

照射位置Ｐｂが左で、照射位置Ｐａが右の場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、上記式１におけるｄ１にｄを代入して距離を導出し（ステップＳ１０３）、本処理を終了する。照射位置Ｐｂが照射位置Ｐａより左ではない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、上記式２におけるｄ２にｄを代入して距離を導出し（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。なお、照射位置Ｐｂが照射位置Ｐａより左ではない場合には、図５Ｂに示されるように照射位置Ｐｂと照射位置Ｐａとが一致する場合も含まれるが、この場合は式２においてｄ２＝０であることから、Ｄ２＝Ｘが導出される。

上記ｄ１やｄ２は、撮影画像で測定される距離とは異なる。具体的に、距離導出部１２２が２つの照射位置間の距離を測定する場合、一般的な処理として、撮影画像を仮想的な２次元座標に重畳させて、その座標内における距離を測定する。また、撮影画像をプリントした写真の場合には、定規などでその写真内での距離を測定する。いずれの場合においても、測定された照射位置間の距離に、適切な定数を乗じることでｄ１やｄ２を導出することができる。

以上説明した実施形態では、２つのレーザ光の光軸が交差する形態について説明したが、２つのレーザ光の光軸は平行であってもよい。この場合、ドローン１００と被写体との距離がどのような距離であっても、照射位置間の距離は一定であるので、照射位置間の距離に基づきサイズを測定することができる。

以上説明した実施形態では、２つのレーザ光を用いる形態について説明したが、３つ以上のレーザ光を用いてもよい。例えば、各レーザ光の照射位置が被写体において格子点状に配置されるようにレーザ光照射部を設ける。また、複数のレーザ光の光軸が平行になるように設ける。図７は、４つのレーザ光照射部を設けた場合の照射位置を示す図である。４つのレーザ光を用いる場合、図７に示されるように、照射位置Ｐとなるようにレーザ光照射部を設ける。このようにすることで、図７に示されるクラックＣの横幅と縦幅のサイズを測定することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１００…ドローン、１１０…通信部、１１１…ＧＰＳ通信部、１１２…無線ＬＡＮ通信部、１２０…制御部、１２１…飛行制御部、１２２…距離導出部、１２３…撮影制御部、１５０…ロータ、１５１…モータ、１５２…ブレード、１６０…バッテリ、１７０…カメラ、１８０、１８０Ａ、１８０Ｂ…レーザ光照射部、１８１Ａ、１８１Ｂ…光軸

本発明の一態様は、撮影部と、前記撮影部により撮影される撮影領域内に複数のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、揚力または推力を発生する回転翼と、前記回転翼を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記レーザ光照射部は、各レーザ光の照射位置が被写体において格子点状に配置されるように設けられた移動体である。

Claims

撮影部と、
前記撮影部により撮影される撮影領域内に複数のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
揚力または推力を発生する回転翼と、
前記回転翼を駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
を備えた移動体。
前記複数のレーザ光は２つのレーザ光であり、当該２つのレーザ光の光軸は交差する請求項１に記載の移動体。
前記２つのレーザ光の色は異なる請求項２に記載の移動体。
撮影領域内に照射された前記２つのレーザ光が照射された位置と、被写体に照射されている色の配置と、２つの照射位置間の距離とに基づき、被写体との距離を導出する請求項２または請求項３に記載の移動体。
前記複数のレーザ光の光軸は平行である請求項１に記載の移動体。