JP6430073B2 - 姿勢推定装置、姿勢推定方法及び観測システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る実施の形態1である観測システム1の概略構成を示すブロック図である。図1に示されるようにこの観測システム1は、飛行体である航空機2に搭載された状態で使用される観測装置10と、この観測装置10で得られた観測データが記憶されるメモリ17と、当該観測データに基づいて航空機2の飛行姿勢(飛行中の姿勢)を推定する姿勢推定装置30と、航空機2の飛行ルートを設定する飛行ルート設定装置40とを備えて構成されている。或る瞬間の航空機2の姿勢状態は、重力方向を基準とした3つの回転角の組み合わせによって特定可能である。たとえば、航空機2のローリング方向、ピッチング方向及びヨーイング方向の姿勢角であるロール角、ピッチ角及びヨー角という3つの回転角の組み合わせによって航空機2の姿勢状態を特定することができる。
例1:"35.354048,139.531299, 2015/12/24/21:56:30"
例2:"35.354048,139.531299, 2015/12/24/21:56:30 10secHov"
例3:"Set RightCamera Interval 1sec"
例4:"END"
次に、本発明に係る実施の形態2について説明する。図30は、本発明に係る実施の形態2の観測システム1Aの概略構成を示すブロック図である。図30に示されるように、この観測システム1Aは、観測装置10A,メモリ17,飛行制御装置21及び推力発生機構22を含む航空機2Aと、姿勢推定装置30Aと、飛行ルート設定装置40Aとを備えて構成されている。
Claims (18)
- 測地座標系における飛行体の位置を示す測位データを出力する測位部と、前記飛行体から地上の測距点までの距離と当該測距点に対する角度方向とを計測して測距データを出力する測距部と、前記飛行体に搭載された状態で複数の撮像位置から当該測距点を撮像して撮像画像群を出力する撮像部と、重力方向を基準とした当該飛行体の姿勢を検出して実姿勢データを出力する姿勢センサとを含む観測装置と連携して動作する姿勢推定装置であって、
前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記撮像画像群を前記観測装置から取得するデータ取得部と、
前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記飛行体の姿勢を示す未知のパラメータの推定値を用いて、前記測地座標系における当該測距点の位置を示す測地座標を算出する測距点座標算出部と、
前記測地座標系から、前記撮像画像群の中から選択された第1の撮像画像に対応する第1の画像座標系への投影変換を前記測地座標に施して第1の投影点座標を算出し、前記測地座標系から、前記撮像画像群の中から選択された第2の撮像画像に対応する第2の画像座標系への投影変換を前記測地座標に施して第2の投影点座標を算出する画像座標算出部と、
前記第2の撮像画像から前記第2の投影点座標で指定される局所領域画像を抽出し、当該局所領域画像と前記第1の撮像画像との間の画像マッチングを実行して前記第1の撮像画像に現れる当該測距点の画像座標を検出する画像マッチング部と、
前記第1の投影点座標と前記画像座標との間の差分の大きさが小さくなるように前記推定値を補正する姿勢推定部と
を備えることを特徴とする姿勢推定装置。 - 請求項1記載の姿勢推定装置であって、前記測距点座標算出部、前記画像座標算出部、前記画像マッチング部及び前記姿勢推定部は、非線形最小自乗法に基づき、前記測地座標を算出する処理と、前記第1の投影点座標及び前記第2の投影点座標を算出する処理と、前記画像座標を検出する処理と、前記推定値を補正する処理とを反復して実行することを特徴とする姿勢推定装置。
- 請求項2記載の姿勢推定装置であって、前記第1の撮像画像及び前記第2の撮像画像は、互いに異なる第1の撮像時刻及び第2の撮像時刻にそれぞれ撮像された画像であることを特徴とする姿勢推定装置。
- 請求項3記載の姿勢推定装置であって、前記撮像部は、互いに異なる位置に配置された第1撮像部及び第2撮像部を有し、前記第1撮像部が前記第1の撮像画像を出力し、前記第2撮像部が前記第2の撮像画像を出力することを特徴とする姿勢推定装置。
- 請求項1記載の姿勢推定装置であって、前記測位部は、全地球的航法衛星システムを構成する複数の衛星から航法信号を受信し、当該航法信号を解析して前記測位データを生成することを特徴とする姿勢推定装置。
- 請求項1記載の姿勢推定装置であって、前記測距部は、前記測距点にレーザ光を照射し、前記測距点から反射レーザ光を受光して前記距離及び前記角度方向を測定することを特徴とする姿勢推定装置。
- 測地座標系における飛行体の位置を示す測位データを出力する測位部と、前記飛行体から地上の測距点までの距離と当該測距点に対する角度方向とを計測して測距データを出力する測距部と、前記飛行体に搭載された状態で複数の撮像位置から当該測距点を撮像して撮像画像群を出力する撮像部と、重力方向を基準とした当該飛行体の姿勢を検出して実姿勢データを出力する姿勢センサとを含む観測装置と、
前記観測装置と連携して動作する姿勢推定装置と
を備え、
前記姿勢推定装置は、
前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記撮像画像群を前記観測装置から取得するデータ取得部と、
前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記飛行体の姿勢を示す未知のパラメータの推定値を用いて、前記測地座標系における当該測距点の位置を示す測地座標を算出する測距点座標算出部と、
前記測地座標系から、前記撮像画像群の中から選択された第1の撮像画像に対応する第1の画像座標系への投影変換を前記測地座標に施して第1の投影点座標を算出し、前記測地座標系から、前記撮像画像群の中から選択された第2の撮像画像に対応する第2の画像座標系への投影変換を前記測地座標に施して第2の投影点座標を算出する画像座標算出部と、
前記第2の撮像画像から前記第2の投影点座標で指定される局所領域画像を抽出し、当該局所領域画像と前記第1の撮像画像との間の画像マッチングを実行して前記第1の撮像画像に現れる当該測距点の画像座標を検出する画像マッチング部と、
前記第1の投影点座標と前記画像座標との間の差分の大きさが小さくなるように前記推定値を補正する姿勢推定部と
を含むことを特徴とする観測システム。 - 請求項7記載の観測システムであって、前記測距点座標算出部、前記画像座標算出部、前記画像マッチング部及び姿勢推定部は、非線形最小自乗法に基づき、前記測地座標を算出する処理と、前記第1の投影点座標及び前記第2の投影点座標を算出する処理と、前記画像座標を検出する処理と、前記推定値を補正する処理とを反復して実行することを特徴とする観測システム。
- 請求項7記載の観測システムであって、前記飛行体の飛行ルートを設定するための飛行ルート設定装置を更に備え、
前記飛行ルート設定装置は、
前記飛行ルートを指示する入力データを受け付ける入力データ処理部と、
前記入力データ処理部で受け付けられた当該入力データに基づき、前記飛行ルートを定めるルートデータを生成するルートデータ生成部と
を含み、
前記飛行体は、前記ルートデータで定められた当該飛行ルートに沿って前記飛行体を飛行させる飛行制御装置を備える
ことを特徴とする観測システム。 - 請求項9記載の観測システムであって、
前記飛行ルート設定装置は、ユーザによる操作入力を検出する操作入力部と接続された入力インタフェース部を更に含み、
前記入力インタフェース部は、前記操作入力部で検出された操作入力を前記入力データとして前記入力データ処理部に供給する
ことを特徴とする観測システム。 - 請求項9記載の観測システムであって、前記飛行ルート設定装置は、前記ルートデータを記録媒体に格納するメモリインタフェース部を更に備えることを特徴とする観測システム。
- 請求項9記載の観測システムであって、
前記飛行ルート設定装置は、前記ルートデータを無線で送信する無線インタフェース部を更に備え、
前記飛行体は、
前記無線インタフェース部から前記ルートデータを受信する無線通信部と、
前記無線通信部で受信された当該ルートデータで定められた当該飛行ルートに沿って前記飛行体を飛行させる飛行制御装置とを備える
ことを特徴とする観測システム。 - 請求項7記載の観測システムであって、
前記観測装置は、前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記撮像画像群を含む観測データを無線で送信する無線通信部を更に備え、
前記姿勢推定装置は、前記無線通信部から当該観測データを受信する無線インタフェース部を更に備える
ことを特徴とする観測システム。 - 請求項9記載の観測システムであって、前記測距部は、レーザ光で前記地上を走査し前記測距点から反射レーザ光を受光して前記距離及び前記角度方向を測定することを特徴とする観測システム。
- 請求項14記載の観測システムであって、
前記飛行制御装置は、前記ルートデータで定められた第1の飛行ルートを所定方向に沿って前記飛行体に自動で飛行させた後に、前記第1の飛行ルートと並行する第2の飛行ルートを前記所定方向とは逆方向に沿って前記飛行体に自動で飛行させ、
前記飛行体が前記第1の飛行ルートを飛行する際の前記レーザ光の走査範囲と、前記飛行体が前記第2の飛行ルートを飛行する際の前記レーザ光の走査範囲とは、互いにオーバラップすることを特徴とする観測システム。 - 請求項15記載の観測システムであって、前記所定方向は一軸方向であることを特徴とする観測システム。
- 測地座標系における飛行体の位置を示す測位データを出力する測位部と、前記飛行体から地上の測距点までの距離と当該測距点に対する角度方向とを計測して測距データを出力する測距部と、前記飛行体に搭載された状態で複数の撮像位置から当該測距点を撮像して撮像画像群を出力する撮像部と、重力方向を基準とした当該飛行体の姿勢を検出して実姿勢データを出力する姿勢センサとを含む観測装置と連携して動作する姿勢推定装置において実行される姿勢推定方法であって、
前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記撮像画像群を前記観測装置から取得するステップと、
前記測位データ、前記測距データ、前記実姿勢データ及び前記飛行体の姿勢を示す未知のパラメータの推定値を用いて、前記測地座標系における当該測距点の位置を示す測地座標を算出するステップと、
前記測地座標系から、前記撮像画像群の中から選択された第1の撮像画像に対応する第1の画像座標系への投影変換を前記測地座標に施して第1の投影点座標を算出するステップと、
前記測地座標系から、前記撮像画像群の中から選択された第2の撮像画像に対応する第2の画像座標系への投影変換を前記測地座標に施して第2の投影点座標を算出するステップと、
前記第2の撮像画像から前記第2の投影点座標で指定される局所領域画像を抽出するステップと、
当該局所領域画像と前記第1の撮像画像との間の画像マッチングを実行して前記第1の撮像画像に現れる当該測距点の画像座標を検出するステップと、
前記第1の投影点座標と前記画像座標との間の差分の大きさが小さくなるように前記推定値を補正するステップと
を備えることを特徴とする姿勢推定方法。 - 請求項17記載の姿勢推定方法であって、前記測地座標を算出する当該ステップと、前記第1の投影点座標を算出する当該ステップと、前記第2の投影点座標を算出する当該ステップと、前記局所領域画像を抽出する当該ステップと、前記画像座標を検出する当該ステップと、前記推定値を補正する当該ステップとは、非線形最小自乗法に基づいて反復して実行されることを特徴とする姿勢推定方法。
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