JP4988673B2 - 撮影計画作成システム - Google Patents

Description

本発明は、予め設定された固定経路を通りながら撮影を行う機器の、撮影計画を作成する撮影計画作成システムに係り、特に、未割付の撮影対象の数が最小となる撮影計画を作成し、未割付けとなった撮影対象の見直しや撮影計画の作成に関する時間を削減させ、効率的な撮影計画を作成する撮影計画作成システムに関する。

複数の撮影対象を撮影するための撮影計画を作成する際、撮影機器と撮影対象地点の可視解析結果に基づき、撮影対象を撮影計画に割付ける。しかし、撮影に必要な時間の競合が発生した場合は、それぞれの撮影対象の優先度等を考慮しながら最適な組み合わせを選択し、撮影計画を決定する。これまで、優先度の高い撮影対象の近辺に優先度の低い撮影対象が多数あった場合、優先度の高い撮影対象の近辺にあった他の撮影対象が未割付となってしまい、効率的な撮影計画を作成することができなかった。より効率的な撮影計画を作成するための工夫として、撮影計画の作成後に入手することができた気象データ等の情報を用いて撮影対象の優先度の再評価を行い、より優先度の高い撮影があると判断した場合、撮影対象の入れ替えを行うシステムなどがある（特許文献１参照）。しかし、特許文献１は、撮影対象の入れ替えのみを行うため、撮影計画に含まれる割付済み撮影対象の数は増えず、優先度の高い撮影対象近辺の撮影対象は撮影計画に割付けられないままで、撮影計画に含まれる割付け済み撮影対象の数が増えることはなかった。

特開２００５−２４１４５５号公報

複数の撮影対象を撮影するための撮影計画を作成する際、撮影機器と撮影対象地点の可視解析結果に基づき、撮影対象を撮影計画に割付ていく。しかし実際に撮影機器から撮影対象を撮影する際は、撮影対象の撮影可能時間だけでなく、撮影機器のセットアップにかかる時間、撮影機器を撮影対象の方向に向けるのに要する時間、撮影機器を元の角度に戻す時間など、撮影可能時間の前後に発生する時間も考慮する必要がある。従来の撮影計画作成システムは、個々の撮影対象を個別に処理していたため、同時に撮影できる撮影対象も別々に処理し、その一つ一つの撮影対象に対し、撮影の前後に必要な時間を考慮していなかった。このため、撮影を行うのに必要な時間の競合が発生し、優先度の高い撮影対象近辺の撮影対象が撮影計画に割付けられず、効率の良い撮影計画を作成することができなかった。

本発明は上記に鑑みなされたもので、未割付となる撮影対象の数が最小となるような撮影計画を作成することを目的とする。

上述した課題は、複数の撮影対象の撮影情報と、撮影制約情報とから、撮影対象の優先度とによって、撮影開始時刻と撮影終了時刻と撮影角度とからなる第１の撮影計画を生成する撮影計画生成部と、前記第１の撮影計画から外れた撮影対象について、撮影可能角度範囲を考慮して、前記外れた撮影対象を含む第２の撮影計画を生成する撮影計画調整部とからなる撮影計画作成システムにより、達成できる。

また、コンピュータを、複数の撮影対象の撮影情報と、撮影制約情報と、前記撮影対象の優先度とから、撮影開始時刻と撮影終了時刻と撮影角度とからなる第１の撮影計画を生成する撮影計画生成部、前記第１の撮影計画から外れた撮影対象について、撮影可能角度範囲を考慮して、前記外れた撮影対象を含む第２の撮影計画を生成する撮影計画調整部として機能させる撮影計画作成プログラムにより、達成できる。

撮影計画の調整にかかる時間を減らすことができ、撮影効率のよい撮影計画を短時間で作成できる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図１を参照して、撮影システムを説明する。ここで、図１は撮影システムの斜視図である。図１において、撮影システム１０００は、撮影機器を搭載したプラットフォーム６００と地上基地５００で構成される。地上基地５００は、プラットフォーム６００に対し、飛行経路８００や撮影指示等の命令を送信する。プラットフォーム６００は、その命令に従い飛行し、撮影を行い、取得画像を地上基地５００に送信する。

図２を参照して、地上基地の構成を説明する。ここで、図２は撮影システムのブロック図である。図２において、地上基地５００は、撮影計画作成システム１００と送信部２００と受信部３００とデータ保存部４００とから構成される。撮影計画作成システム１００は、プラットフォーム６００における撮影計画を作成する。送信部２００は、プラットフォーム６００の飛行計画・撮影計画を送信する。受信部３００は、プラットフォーム６００からの画像を受信する。データ保存部４００は、取得画像を保存する。

図３を参照して、プラットフォームに搭載される撮影機器を説明する。ここで、図３はプラットフォームに搭載される撮影機器を説明する斜視図である。図３において、プラットフォーム６００には、検出器６２０と光学系６１０が搭載されている。検出器６２０は、線上に配置された１次元検出器である。この検出器６２０は、飛行経路８００上を移動することにより対象物の２次元情報を得ることができる。本実施例では、上述する撮影機器がプラットフォームに搭載されているものとして説明する。しかし、プラットフォーム６００に搭載されるセンサは、このようなセンサに限らない。

図４を参照して、撮影機器が搭載されたプラットフォームでの撮影を説明する。ここで、図４はプラットフォームの撮影を説明する平面図と斜視図である。図４において、プラットフォーム６００は、位置Ａから位置Ｂに移動している。プラットフォーム６００は、位置Ａの近傍で撮影対象７１０の画像を位置Ｂの近傍で撮影対象７２０の画像を取得する。このように固定された経路上から離れた点を撮影しようとする場合、撮影機器を撮影対象の方向に向ける必要がある。

図５を参照して、撮影を行う際、撮影機器を撮影対象に向けることを説明する。ここで、図５はプラットフォームの撮影を説明する背面図である。なお、プラットフォームの飛行方向をｘ軸、鉛直上方向をｚ軸、ｙ軸を右手系で定義する。図５（ａ）に示すように、飛行経路に対してｙ軸方向で近い撮影対象７１０の画像を取得する際は撮影機器を−ｚ軸から時計回りにθ１傾けて撮影を行なう。一方、ｙ軸方向で遠い撮影対象７２０の画像を取得する際は撮影機器をθ２（θ２＞θ１）傾けて撮影を行なう。θを撮影角度と呼ぶ。なお、θは、−１８０°〜＋１８０°の値をとる。

次に上記で説明したような、予め設定された固定経路を通りながら撮影を行う機器の撮影計画作成システムについて、図６を参照して説明する。ここで、図６は撮影計画作成システムの機能ブロック図である。図６において、撮影計画作成システム１００は、撮影情報格納部１０、撮影制約格納部２０、撮影可能時間算出部３０、撮影角度範囲算出部４０、可視解析結果表示部５０、撮影計画部生成部６０、撮影計画調整部７０、撮影計画表示部８０で構成される。

撮影情報格納部１０は、撮影対象に関する情報を格納する。撮影制約格納部２０は、対象とする撮影機器が撮影する際に考慮しなければいけない撮影制約を格納する。撮影可能時間算出部３０は、撮影機器と撮影対象の可視解析を行い、可視時間を算出する。撮影角度範囲算出部４０は、撮影機器と撮影対象の可視解析を行い撮影角度、撮影可能角度範囲を求める。可視解析結果表示部５０は、撮影可能時間算出部３０と撮影角度範囲算出部４０の算出結果を表示する。撮影計画部生成部６０は、最適な組み合わせを選択し、撮影計画を作成する。撮影計画調整部７０は、割付済みの撮影対象の撮影時間および撮影角度を変更することで、未割付の撮影対象が同時に撮影することができないか確認する。撮影計画表示部８０は、撮影計画を表示する。

図７を参照して、撮影計画作成システムのハードウェアを説明する。ここで、図７は撮影計画作成システムのハードウェアブロック図である。図７において、撮影計画作成システム１００は、内部通信線１４０に接続されたＣＰＵ１１０と記憶装置１２０と入力装置１３０と表示装置５０、８０とから構成される。図７と図６との対比から明らかなように、図６における撮影可能時間算出部３０、撮影角度範囲算出部４０、撮影計画部生成部６０、撮影計画調整部７０は、記憶装置１２０上のプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより、実現する。

図８を参照して、撮影計画作成システムのマクロ的な手順を説明する。図８は撮影計画作成システムのフローチャートである。撮影計画を作成する際は、撮影計画作成システム１００は、撮影情報を入力する（Ｓ２０１）。撮影計画作成システム１００は、撮影制約を入力する（Ｓ２０２）。次に、撮影計画作成システム１００は、可視時間を算出する（Ｓ２０３）。撮影計画作成システム１００は、最後に撮影計画を作成する（Ｓ２０４）。

撮影計画を作成する際、まず、ステップ２０１で撮影対象に関する情報が図６の撮影情報格納部１０に格納される。図９を参照して、格納される撮影情報を説明する。ここで、図９は格納される撮影情報を説明する図である。図９において、撮影情報は、撮影対象の位置を指定するための座標７１、撮影を行う時間を指定するための撮影希望期間７２、撮影を行う際の最大角度７３、最小角度７４である。

つぎに、ステップ２０２で対象とする撮影機器が撮影する際に考慮しなければいけない撮影制約が撮影制約格納部２０に格納される。図１０を参照して、格納される撮影制約を説明する。ここで、図１０は格納される撮影制約を説明する図である。図１０において、撮影制約は、撮影することのできる限界角度（最大角度８１、最小角度８２）、撮影機器を撮像対象の方向に向けるのに要する速度である指向速度８３、撮像対象の方向からプラットフォームの直下方向に撮影機器を向けるのに要する速度である撮影機器指向復帰速度８４、撮影機器のセットアップに要する時間である撮影準備期間８５である。

図１１を参照して、プラットフォームの飛行経路近辺にある撮像対象を説明する。ここで、図１１は飛行経路近辺の撮影対象の平面図である。図１１において、矢印で示す飛行経路の近辺に撮影対象７０１、撮影対象７０２、撮影対象７０３が存在する。それら撮影対象７０１〜７０３に関する情報が撮影情報格納部１０に格納されている。また、これらの撮影対象７０１〜７０３に対して撮影制約格納部２０に格納された撮影制約を考慮しながら、ステップ２０３において、撮影可能時間算出部３０および撮影可能角度範囲算出部４０は、撮影機器と撮影対象の可視解析を行なう。撮影可能時間算出部３０および撮影可能角度範囲算出部４０は、可視時間と撮影角度、撮影可能角度範囲を求める。表１に算出結果を示す。

表１ 可視時間、撮影角度および撮影可能範囲
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撮影対象 可視時間 撮影角度 撮影可能範囲
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７０１ 20xx年10月1日09:13:01〜09:13:02 ９° ４°〜１４°
７０２ 20xx年10月1日09:13:04〜09:13:06 ０° −５°〜 ５°
７０３ 20xx年10月1日09:13:08〜09:13:09 ７° ２°〜１２°
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撮影可能角度範囲の算出概念について、図１２を参照して説明する。ここで、図１２は撮像対象を撮像する際の撮影角度と撮影される領域の関係を示した平面図である。図１２（ａ）において、撮影角度が１４°の場合、撮像対象７０１は撮影画像８０１の右端に写る。図１２（ｂ）において、撮影角度が９°の場合、撮像対象７０１は撮影画像８０２の真ん中に写る。図１２（ｃ）において、撮像角度が４°の場合、撮像対象７０１は撮影画像８０３の左端に写る。これまで、図１２（ｂ）の撮影画像８０２のように撮影対象が中心となるような角度（この場合９°）のみを求めていたが、実際には撮影画像８０１も撮影画像８０３も撮影対象７０１を撮影することができる。この角度範囲（この場合４°〜１４°）が撮影可能角度範囲算出部４０で求めるべき角度範囲となる。

撮影対象の撮影を行う際の撮影領域と撮影可能領域とについて、図１３を参照して説明する。ここで、図１３は撮影領域と撮影可能領域を説明する図である。図１３において、飛行経路（ｘ軸）と直交するｙ方向の矢印は、撮影可能な範囲を示す。また、直行する線上の四角形８０２等は、撮影角度が撮影可能角度の中心だった場合の撮影画像を示す。

次に、表１に示す可視解析結果を撮影計画生成部６０に入力し、撮影計画を作成する。この際、撮影計画生成部６０は、撮影可能時間だけでなく、図５に示すような撮影装置のセットアップにかかる時間、撮影機器を撮影対象の方向に向けるのにかかる時間、撮影終了後に撮影装置を元の方向に戻す時間など、撮影前処理時間と撮影後処理時間を考慮する。これらの時間を撮影可能時間に足した時間が実際に撮影を行うのに必要な時間となる。この撮影を行うのに必要な時間の競合がなかった場合、撮影計画生成部６０は撮影計画に全ての撮影対象を割付けることができるが、競合が発生した場合は、撮影対象の優先度等を考慮しながら最適な組み合わせを選択し、撮影計画を作成する。仮に撮影前処理時間と撮影後処理が一律４秒かかるものとすると撮影するために必要な時間は、表２のようになる。

表２ 撮影時間と撮影必要時間
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撮影時間 撮影必要時間
撮影対象 開始時刻 終了時刻 開始時刻 終了時刻
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７０１ 09:13:01 19:13:02 09:12:57 09:13:06
７０２ 09:13:04 19:13:06 09:13:00 09:13:10
７０３ 09:13:08 19:13:09 09:13:04 09:13:13
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すなわち、撮影対象７０１に対する撮影必要時間は、０９：１２：５７〜０９：１３：０６；撮影対象７０２は、０９：１３：００〜０９：１３：１０；撮影対象７０３は、０９：１３：０４〜０９：１３：１３となる。

つぎに、撮影計画生成部６０と撮影計画調整部７０を用いて、ステップ２０４における撮影計画を作成する。撮影計画作成の手順について、図１４を参照して説明する。ここで、図１４は撮像計画作成のフローチャートである。図１４において、撮影計画は、撮影計画の生成のステップ２１０、撮影計画の調整のステップ２１１、撮影計画の評価のステップ２１２を、遺伝アルゴリズムの世代数繰り返し行ない、最も良い評価を得た撮影計画を撮影計画として選定する。

図１５を参照して、３つの撮影対象の撮影時間の関係を説明する。ここで、図１５は撮影時間と前処理と後処理のタイミングチャートである。図１５において、横軸に時間軸をとり、図１５（ａ）は、撮影対象７０１の撮影時間；図１５（ｂ）は、撮影対象７０２の撮影時間；図１５（ｃ）は、撮影対象７０３の撮像時間を示している。前述の通り、撮像対象７０１〜７０３を撮像する際には、その撮像時間の前後に前処理時間および後処理時間が必要である。

したがって、撮像時間自体は時間的に重複していない場合でも、前処理時間、後処理時間を考慮すると撮像対象７０１、撮像対象７０２、撮像対象７０３のそれぞれの撮影を行うのに必要な時間は重複してしまい、どれか一つの撮影すると残りの２つの撮影はできない。そのため図１５に示す例では、撮影計画生成部６０は、１回の飛行にいずれか一つの撮影対象のみを割付けることになり、この３つの撮影対象を撮影するためには、３回の飛行が必要となる。そのため、もし１回しか飛行が行えないという制約があれば３つの撮影対象のいずれかひとつしか撮影することができない。

撮影計画生成部６０が繰り返し処理の中で生成した撮影計画の中に未割付けとなった撮影対象が存在した場合、撮影計画調整部７０は、割付済みの撮影対象の撮影時間および撮影角度を変更することで、未割付の撮影対象が同時に撮影することができないか確認していく。

表３ 優先度
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撮影対象 優先度
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７０１ 高
７０２ 低
７０３ 中
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表３は各撮影対象の撮影優先度を示した表である。撮影対象７０１の撮影優先度が一番高く、撮影対象７０３は真ん中の優先度、撮影対象７０２は一番優先度が低い。ここでは、撮影対象７０１のみが撮影計画に割付けられているものとして、撮影計画の調整方法を説明する。

未割付の撮影対象の中で最も優先度の高い撮影対象７０３に着目すると、表１より撮影可能角度は２°〜１２°であることが分かる。撮影対象７０１の撮影角度９°はこれを満たしている。そこで撮影対象７０１の撮影終了時刻を変更することにより、撮影対象７０３も同時に撮影できると判断し、撮影対象７０１の撮影終了時刻を０９：１３：０９に変更する。これにより、撮影対象７０１を撮影すると撮影対象７０３も同時に撮影できるようになる。この段階で撮影対象７０１および撮影対象７０３の撮影可能角度範囲を二つの角度範囲の積集合をとるように変更する。また、撮影角度が２つの撮影対象の平均値となるように値を変更する。変更後の各撮影対象の撮影可能時間および撮影可能角度範囲を表４に示す。

表４ 撮影可能時間と撮影可能角度範囲
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撮影対象 撮影開始時刻 撮影終了時刻 撮影角度 撮影可能角度範囲
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７０１ 09:13:01 19:13:09 ８° ４°〜１２°
７０２ 09:13:04 19:13:06 ０° −５°〜 ５°
７０３ 09:13:01 19:13:09 ８° ４°〜１２°
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また、変更後の撮影領域および撮影可能領域について、図１６を参照して説明する。ここで、図１６は飛行経路近辺の撮影対象の平面図である。図１６において、撮影領域１００１の中に撮影対象７０１、撮影対象７０２は含まれており、撮影対象７０１、撮影対象７０２は同時に撮影できることが確認できる。

つぎに、未割付の撮影対象７０２に着目する。撮影対象７０２の撮影可能角度範囲は−５°〜５°であるのに対し、撮影対象７０１、撮影対象７０３を撮影する際の撮影角度は８°でありこれを満たさない。しかし、撮影対象７０１、撮影対象７０３の撮影可能角度範囲は４°〜１２°であり、４°〜５°の範囲内に撮影角度を設定すれば撮影対象７０１、撮影対象７０２、撮影対象７０３の撮影が同時に行えるようになる。そこで、撮影対象７０１、撮影対象７０２、撮影対象７０３の撮影角度をこの角度範囲の中心角度の４.５°とし、撮影対象７０１、撮影対象７０２、撮影対象７０３を撮影計画に割付ける。

撮影調整終了後の撮影領域と撮影可能領域について、図１７を参照して説明する。ここで、図１７は飛行経路近辺の撮影対象の平面図である。図１７において、撮影領域１１０１の中に撮影対象７０１、撮影対象７０２、撮影対象７０３は全て含まれており、撮影対象は１回の撮影で撮影できる。以上の手順を踏むことにより全ての撮影対象が撮影計画に割付けられる。

全ての撮影対象が撮影計画に割付けられたため繰り返し処理を終了し、撮影計画を決定させる。最後に作成された撮影計画をプラットフォームに送信し、実際に撮影対象の撮影が行われる。

本実施例により、撮影可能角度範囲算出部４０により算出した撮影可能角度範囲と撮影計画調整部７０を用いることにより、従来の撮影計画作成システムでは撮影対象７０１しか割付けることができなかった３個の撮影対象を全て割付けられるようになった。

撮影システムの斜視図である。 撮影システムのブロック図である。 プラットフォームに搭載される撮影機器を説明する斜視図である。 プラットフォームの撮影を説明する平面図と斜視図である。 プラットフォームの撮影を説明する背面図である。 撮影計画作成システムの機能ブロック図である。 撮影計画作成システムのハードウェアブロック図である。 撮影計画作成システムのフローチャートを示した図である。 格納される撮影情報を説明する図である。 格納される撮影制約を説明する図である。 飛行経路近辺の撮影対象の平面図である。 撮像対象を撮像する際の撮影角度と撮影される領域の関係を示した平面図である。 撮影領域と撮影可能領域を説明する図である。 撮像計画作成のフローチャートである。 撮影時間と前処理と後処理のタイミングチャートである。 飛行経路近辺の撮影対象の平面図である。 撮影調整終了後の飛行経路近辺の撮影対象の平面図である。

符号の説明

１０…撮影情報格納部、２０…撮影制約格納部、３０…撮影可能時間算出部、４０…撮影可能確度範囲算出部、５０…可視解析結果表示部、６０…撮影計画生成部、７０…撮影計画調整部、８０…撮影計画表示部、１００…撮影計画作成システム、１１０…ＣＰＵ、１２０…記憶装置、１３０…入力装置、１４０…内部通信線、２００…送信部、３００…受信部、４００…データ保存部、５００…地上基地、６００…プラットフォーム、８００…飛行経路、１０００…撮影システム。

Claims (2)

1. 複数の撮影対象の撮影情報と、撮影制約情報とから、撮影計画を生成する撮影計画作成システムにおいて、
   前記撮影制約情報を考慮して前記各撮影対象の可視時間を求める撮影可能時間算出部と、
   前記撮影制約情報を考慮して前記各撮影対象について該撮影対象が撮影画像の一方の端に写る角度および撮影画像の他方の端に写る角度から撮影可能角度範囲を算出する撮影可能角度範囲算出部と、
   前記撮影可能時間、前記撮影可能角度範囲および前記撮影対象の優先度によって、撮影開始時刻と撮影終了時刻と撮影角度とからなる第１の撮影計画を生成する撮影計画生成部と、
   前記第１の撮影計画から外れた撮影対象について、前記撮影可能角度範囲を考慮して、前記外れた撮影対象を含む第２の撮影計画を生成する撮影計画調整部とからなる撮影計画作成システム。
2. コンピュータを、
   複数の撮影対象の撮影情報と、撮影制約情報とから前記各撮影対象の可視時間を求める撮影可能時間算出部、
   前記撮影情報と、前記撮影制約情報とから、前記各撮影対象について該撮影対象が撮影画像の右端に写る角度から撮影画像の左端に写る角度までを撮影可能角度範囲として算出する撮影可能角度範囲算出部、
   前記撮影可能時間、前記撮影可能角度範囲および撮影対象の優先度とから、撮影開始時刻と撮影終了時刻と撮影角度とからなる第１の撮影計画を生成する撮影計画生成部、
   前記第１の撮影計画から外れた撮影対象について、撮影可能角度範囲を考慮して、前記外れた撮影対象を含む第２の撮影計画を生成する撮影計画調整部として機能させる撮影計画作成プログラム。

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