JP6587006B2 - 動体検出装置、制御装置、移動体、動体検出方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、動体検出装置、制御装置、移動体、動体検出方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、周辺接近車・周辺割り込み車が存在する場合に仮定される画像上での動きと同様の方向を持つオプティカルフローから、周辺接近車・周辺割り込み車の存在を検出する車両周辺監視装置が開示されている。
特許文献１ 特許第２９９４１７０号公報

特許文献１に記載の車両周辺監視装置によれば、周辺接近車・周辺割り込み車が存在する場合に仮定される画像上での動きを事前に特定しておく必要がある。しかしながら、移動体に搭載された撮像装置により撮像された画像内の被写体から動体を検出する場合に、動体の動きを事前に特定しておくことができない場合がある。

本発明の一態様に係る動体検出装置は、移動体に搭載された撮像装置により撮像された複数の画像を取得する取得部を備えてよい。動体検出装置は、複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する第１特定部を備えてよい。動体検出装置は、移動体の動きを特定する第２特定部を備えてよい。動体検出装置は、被写体の動き、及び移動体の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から動体を検出する検出部を備えてよい。

動体検出装置は、撮像装置から被写体までの距離を特定する第３特定部を備えてよい。第１特定部は、複数の画像、及び被写体までの距離に基づいて、被写体の動きを特定してよい。

動体検出装置は、検出対象の動体の大きさの条件を設定する設定部を備えてよい。検出部は、被写体の動き、及び移動体の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から検出対象の動体の大きさの条件を満たす被写体を動体として検出してよい。

動体検出装置は、撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさを受け付ける受付部を備えてよい。設定部は、撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさに基づいて、検出対象の動体の大きさの条件を設定してよい。

動体検出装置は、検出対象の動体の実際の大きさを受け付ける受付部を備えてよい。設定部は、検出対象の動体の実際の大きさに基づいて、検出対象の動体の大きさの条件を設定してよい。

動体検出装置は、撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさ、または検出対象の動体の実際の大きさを受け付ける受付部を備えてよい。設定部は、受付部により受け付けられた撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさ、または検出対象の動体の実際の大きさに基づいて、検出対象の動体の大きさの条件を設定してよい。

移動体は、撮像装置を回転可能に支持する支持機構を搭載してよい。動体検出装置は、支持機構に対する撮像装置の動きを特定する第４特定部を備えてよい。検出部は、被写体の動き、移動体の動き、及び撮像装置の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から動体を検出してよい。

本発明の一態様に係る制御装置は、上記動体検出装置を備えてよい。制御装置は、動体検出装置により検出された動体の検出結果に基づいて撮像装置の撮像条件を制御する第１制御部を備えてよい。

撮像条件は、露光、フォーカス位置、及びホワイトバランスの少なくとも１つの条件を含んでよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記制御装置及び撮像装置を備えて移動する。

移動体は、飛行体でよい。移動体は、動体検出装置により検出された動体の検出結果に基づいて、動体を追尾すべく飛行体の飛行を制御する第２制御部を備えてよい。

第２制御部は、撮像装置から最も遠い被写体までの距離が予め定められた距離以内を維持するように、飛行体の飛行を制御してよい。

本発明の一態様に係る動体検出方法は、移動体に搭載された撮像装置により撮像された複数の画像を取得する段階を備えてよい。動体検出方法は、複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する段階を備えてよい。動体検出方法は、移動体の動きを特定する段階を備えてよい。動体検出方法は、被写体の動き、及び移動体の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から動体を検出する段階を備えてよい。

本発明の一態様に係るプログラムは、上記動体検出装置としてコンピュータを機能させてよい。

本発明の一態様によれば、動体の動きを事前に特定しておくことなく、移動体に搭載された撮像装置により撮像された画像内の被写体から動体を検出することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。 無人航空機の機能ブロックの一例を示す図である。 オプティカルフローの一例を示す図である。 オプティカルフローの一例を示す図である。 動体検出の処理手順の一例を示すフローチャートである。 ハードウェア構成の一例について説明するための図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、プログラマブル回路、及び／またはプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／またはアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路（ＩＣ）及び／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、及び他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含んでよい。

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０は、移動体とは、空中を移動する飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。空中を移動する飛行体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、飛行船、ヘリコプター等を含む概念である。

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置１００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

図２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３７、通信インタフェース３６、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０及び撮像装置１００を備える。

通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３７は、ＵＡＶ制御部３０が、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリ等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３７は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。

ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３７に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、第２制御部の一例である。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３６を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。

ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置（緯度及び経度）、つまりＵＡＶ１０の位置（緯度及び経度）を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。温度センサ４５は、ＵＡＶ１０の周囲の温度を検出する。湿度センサ４６は、ＵＡＶ１０の周囲の湿度を検出する。

撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。レンズ部２００は、レンズ装置の一例である。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、及びメモリ１３０を有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して結像された光学像を撮像し、撮像された画像データを撮像制御部１１０に出力する。撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０からの撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。撮像制御部１１０は、第１制御部の一例である。メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

レンズ部２００は、複数のレンズ２１０、複数のレンズ駆動部２１２、及びレンズ制御部２２０を有する。複数のレンズ２１０は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ部２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。レンズ駆動部２１２は、カム環などの機構部材を介して、複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部２１２は、アクチュエータを含んでよい。アクチュエータは、ステッピングモータを含んでよい。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部２１２を駆動して、機構部材を介して１または複数のレンズ２１０を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。

レンズ部２００は、メモリ２２２、位置センサ２１４をさらに有する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ２１０の一部または全部は、光軸に沿って移動する。レンズ制御部２２０は、レンズ２１０の少なくとも１つを光軸に沿って移動させることで、ズーム動作及びフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。位置センサ２１４は、レンズ２１０の位置を検出する。位置センサ２１４は、現在のズーム位置またはフォーカス位置を検出してよい。

レンズ駆動部２１２は、振れ補正機構を含んでよい。レンズ制御部２２０は、振れ補正機構を介して、レンズ２１０を光軸に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。レンズ駆動部２１２は、ステッピングモータにより振れ補正機構を駆動して、振れ補正を実行してよい。なお、振れ補正機構は、ステッピングモータにより駆動されて、イメージセンサ１２０を光軸に方向に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。

メモリ２２２は、レンズ駆動部２１２を介して移動する複数のレンズ２１０の制御値を記憶する。メモリ２２２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。

以上のように構成されたＵＡＶ１０において、撮像装置１００により撮像された画像内の被写体から動体を検出する。撮像装置１００は、動体の検出結果に基づいて、露出、フォーカス位置、及びホワイトバランスを制御してよい。ＵＡＶ１０は、動体の検出結果に基づいて、動体を追尾してよい。

ＵＡＶ制御部３０は、受付部３１、設定部３２、取得部３３、特定部３４、及び検出部３５を有する。ＵＡＶ制御部３０が、動体を検出する動体検出装置の一例である。

取得部３３は、ＵＡＶ１０に搭載された撮像装置１００により撮像された複数の画像を取得する。取得部３３は、撮像装置１００により連続的に撮像された複数の画像を取得してよい。取得部３３は、撮像装置１００により撮像された動画を構成する複数の画像を取得してよい。

特定部３４は、複数の画像に基づいて、撮像装置１００により撮像される被写体の動きを特定する。特定部３４は、撮像装置１００により撮像された画像上での被写体の動きを特定する。特定部３４は、複数の画像を比較することで、画像上での被写体の移動ベクトルを被写体の動きとして特定してよい。特定部３４は、複数の画像に基づいて、オプティカルフローを導出することで、被写体の動きを特定してよい。特定部３４は、画像を複数のブロックに分割し、ブロックごとに移動ベクトルを導出することで、オプティカルフローを導出してよい。特定部３４は、画像を構成するピクセルごとに移動ベクトルを導出することで、オプティカルフローを導出してよい。

特定部３４は、ＵＡＶ１０の動きをさらに特定する。特定部３４は、ＵＡＶ１０の速度、及び移動方向をＵＡＶ１０の動きとして特定してよい。特定部３４は、ＧＰＳ受信機４１で検出されるＵＡＶ１０の位置に基づいて、ＵＡＶ１０の動きを特定してよい。特定部３４は、磁気コンパス４３及び慣性計測装置４２などの他のセンサからの情報に基づいて、ＵＡＶ１０の動きを特定してよい。特定部３４は、撮像装置１００から被写体までの距離をさらに特定してよい。特定部３４は、撮像装置１００により撮像された視差画像により距離情報を導出することで、被写体までの距離を特定してよい。特定部３４は、ジンバル５０に対する撮像装置１００の動きを特定してよい。特定部３４は、第１特定部、第２特定部、第３特定部、及び第４特定部の一例である。

検出部３５は、被写体の動き、及びＵＡＶ１０の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から動体を検出する。検出部３５は、複数の画像内の被写体が動かない物体であると仮定して、ＵＡＶ１０の動きに基づいて複数の画像内の被写体の動きを推定する。検出部３５は、推定された被写体の動きと、特定部３４により特定された被写体の動きとに基づいて、複数の画像内の被写体から動体を検出する。検出部３５は、推定された被写体の動きと、特定部３４により特定された被写体の動きとが異なる被写体を動体として検出してよい。特定部３４が、被写体までの距離を特定している場合、検出部３５は、予め定められた距離の範囲内に存在する被写体の中から動体を検出してよい。検出部３５は、被写体の動き、及び移動体の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から予め定められた検出対象の動体の大きさの条件を満たす被写体を動体として検出してよい。検出部３５は、被写体の動き、移動体の動き、及びジンバル５０に対する撮像装置１００の動きに基づいて、複数の画像内の被写体から動体を検出してよい。

検出部３５は、オプティカルフロー内のそれぞれの移動ベクトルの中から、ＵＡＶ１０に動きに基づいて推定される被写体の移動ベクトルと異なる移動ベクトルを特定する。特定部３４は、特定された移動ベクトルに対応する被写体を動体として検出してよい。

検出部３５は、画像を構成する各ピクセルの中から、オプティカルフロー内の移動ベクトルの方向及び大きさの少なくとも一方が、ＵＡＶ１０に動きに基づいて推定される移動ベクトルと異なるピクセルを特定してよい。検出部３５は、特定されたピクセルの中から、隣接するピクセル同士からなる一塊のピクセル群を特定する。検出部３５は、そのピクセル群のピクセル数が予め定められた閾値を超えていれば、そのピクセル群からなる画像内の領域を動体して検出してよい。

検出部３５は、画像を構成するブロック（例えば、８×８（ピクセル）、１６×１６（ピクセル））の中から、オプティカルフロー内の移動ベクトルの方向及び大きさの少なくとも一方が、ＵＡＶ１０に動きに基づいて推定される移動ベクトルと異なるブロックを特定してよい。検出部３５は、特定されたブロックの中から、隣接するブロック同士からなる一塊のブロック群を特定してよい。検出部３５は、そのブロック群のピクセル数が予め定められた閾値を超えていれば、そのブロック群からなる画像内の領域を動体として検出してよい。

受付部３１は、検出対象の動体の大きさを受け付ける。受付部３１は、例えば、遠隔操作装置３００を介してユーザから検出対象の動体の大きさを受け付けてよい。受付部３１は、撮像装置１００により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさを受け付けてよい。受付部３１は、撮像装置１００により撮像される画像に対する画像サイズ（水平方向のピクセル数×垂直方向のピクセル数）を、検出対象の動体の大きさとして受け付けてよい。

受付部３１が、撮像装置１００により撮像される画像に対する画像サイズを、検出対象の動体の大きさとして受け付ける場合、撮像装置１００から動体までの距離によって、画像に対する画像サイズが変化してしまう。したがって、検出対象の動体から撮像装置１００までの距離及び動体の大きさが予め決まっている場合に、受付部３１は、画像に対する画像サイズで、検出対象の動体の大きさを受け付けてよい。あるいは、動体の実際の大きさは任意でよく、画像に対して動体が占める割合が予め決まっている場合に、受付部３１は、画像に対する画像サイズで、検出対象の動体の大きさを受け付けてよい。

受付部３１は、検出対象の動体の実際の大きさを受け付けてもよい。受付部３１は、検出対象の動体の実際の大きさとして、検出対象の動体の幅及び高さの少なくとも一方を受け付けてよい。この場合、検出部３５は、動体の候補となる被写体までの距離を検出した後、検出対象の動体の実際の大きさをその距離から、画像に対する画像サイズに変換してよい。

設定部３２は、受付部３１により受け付けられた検出対象の動体の大きさに基づいて、検出対象の動体の大きさの条件を設定する。設定部３２は、検出対象の動体の大きさの条件として、検出部３５が動体として検出する最小の画像サイズのピクセル数を設定してよい。検出部３５は、そのピクセル数を閾値として、被写体の中から動体を検出してよい。

撮像制御部１１０は、検出部３５により検出された動体の検出結果に基づいて撮像装置の撮像条件を制御してよい。撮像制御部１１０は、動体の検出結果に基づいて。露光、フォーカス位置、及びホワイトバランスの少なくとも１つの条件を含む撮像条件を制御してよい。撮像制御部１１０は、検出部３５により検出された動体の検出結果により特定された領域を基準として、露光、フォーカス位置、及びホワイトバランスの少なくとも１つの条件を制御してよい。撮像制御部１１０は、その領域の露光量に基づいて、自動露光処理を実行してよい。撮像制御部１１０は、その領域に焦点が合うようにオートフォーカス処理を実行してよい。撮像制御部１１０は、その領域に対して光源を特定し、その光源に応じたホワイトバランス補正値を導出することで、オートホワイトバランス処理を実行してよい。

ＵＡＶ制御部３０は、検出部３５により検出された動体の検出結果に基づいて、動体を追尾すべくＵＡＶ１０の飛行を制御してよい。

図３及び図４は、オプティカルフローの一例を示す。図３及び図４に示すオプティカルフローは、ＵＡＶ１０が飛行中に俯瞰方向を向く撮像装置１００により撮像された複数の画像から導出された例を示す。すなわち、図３及び図４に示すオプティカルフローは、ＵＡＶ１０が飛行中に鉛直方向下向きの成分を有する撮像方向を向いて撮像装置１００により撮像された複数の画像から導出された例を示す。

動体である人５００が、ＵＡＶ１０の移動方向と同一方向にＵＡＶ１０と異なる速度で移動している場合、図３に示すように、人５００の移動ベクトル５０１の方向及び大きさは、オプティカルフロー内の他の移動ベクトル５０２の方向及び大きさと異なる。検出部３５は、このような移動ベクトル５０１を有するピクセルの集合を動体として検出する。検出部３５は、例えば、矩形領域５１０内の被写体を動体として検出する。

動体である人５００が、ＵＡＶ１０の移動方向と反対方向に移動している場合、図４に示すように、人５００の移動ベクトル５０３の大きさが、オプティカルフロー内の他の移動ベクトル５０２の大きさと異なる。検出部３５は、このような移動ベクトル５０３を有するピクセルの集合を動体として検出する。検出部３５は、例えば、矩形領域５１２内の被写体を動体として検出する。

以上のように、検出部３５は、撮像装置１００により撮像された複数の画像から導出されたオプティカルフローと、ＵＡＶ１０の動きとを考慮して、オプティカルフロー内の移動ベクトルの中から、ＵＡＶ１０の動きによる移動ベクトルの大きさ及び方向の少なくとも一方が異なる移動ベクトルを特定することで、複数の画像内の被写体から動体を検出する。また、検出対象の動体の大きさが予め設定されていれば、検出部３５は、オプティカルフロー内の多数の移動ベクトルの中から、効率的に検出対象の動体に対応する移動ベクトルを特定して、動体を検出できる。

図５は、動体検出の処理手順の一例を示すフローチャートである。ＵＡＶ制御部３０は、ＵＡＶ１０を動体検出モードに設定する（Ｓ１００）。受付部３１が、ユーザから検出対象の物体の大きさに対応するピクセル数の閾値を受け付けて、設定部３２が、その閾値を動体検出の閾値として設定する（Ｓ１０２）。ＵＡＶ制御部３０は、撮像装置１００の撮像方向を固定すべく、ジンバル５０を固定する（Ｓ１０４）。ＵＡＶ制御部３０は、例えば、撮像装置１００の撮像方向を鉛直方向下向きになるようにジンバル５０を制御した後、撮像装置１００の撮像方向を維持すべく、ジンバル５０を固定する。ＵＡＶ制御部３０は、ＵＡＶ１０の飛行を開始させる（Ｓ１０６）。

ここで、撮像装置１００により撮像される画像内に無限遠の被写体が存在すると、オプティカルフロー内の移動ベクトルの中に、ＵＡＶ１０の移動に伴う移動ベクトルの成分をほとんど含まない移動ベクトルが生じてしまう場合がある。このような移動ベクトルが存在すると、検出部３５が精度よく動体を検出できない場合がある。そこで、ＵＡＶ制御部３０は、撮像装置１００の撮像方向を鉛直方向下向きになるようにジンバル５０を制御し、かつＵＡＶ１０の地面からの高さが予め定められた高さ以内を維持するようにＵＡＶ１０の飛行を制御してよい。ＵＡＶ制御部３０は、撮像装置１００により撮像される最も遠い被写体（背景）までの距離が予め定められた距離以内を維持するように、ＵＡＶ１０の飛行を制御してよい。ＵＡＶ制御部３０は、例えば、撮像装置１００の撮像方向に存在する壁からＵＡＶ１０までの距離が予め定められた距離以内を維持するように、ＵＡＶ１０の飛行を制御してよい。

次いで、ＵＡＶ１０が飛行中に、撮像装置１００が動画の撮影を開始する（Ｓ１０８）。特定部３４は、動画に基づいてオプティカルフローを導出する（Ｓ１１０）。検出部３５は、オプティカルフロー内の移動ベクトルのうち、ＵＡＶ１０の移動方向に基づき推定される移動ベクトルと大きさ及び方向の少なくとも一方が異なる移動ベクトルをもつピクセル群を検出する（Ｓ１１２）。検出部３５は、検出されたピクセル群のピクセル数が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。ＵＡＶ制御部３０は、検出されたピクセル群のピクセル数が閾値以上でなければ、ステップＳ１１０以降の処理を繰り返す。

一方、検出されたピクセル群のピクセル数が閾値以上であれば、検出部３５は、そのピクセル群からなる画像内の領域を動体として検出する（Ｓ１１６）。

以上、本実施形態によれば、検出部３５が、オプティカルフロー内の移動ベクトルの中から、ＵＡＶ１０の動きによる移動ベクトルの大きさ及び方向の少なくとも一方が異なる移動ベクトルを特定することで、複数の画像内の被写体から所望の大きさの動体を検出することができる。これにより、動体の動きを事前に特定しておくことなく、撮像装置１００により撮像された画像内の被写体から動体を精度よく検出することができる。

なお、上記の処理手順によれば、ジンバル５０を固定することで、撮像装置１００の撮像方向を固定する例について説明した。しかし、ジンバル５０を固定せず、検出部３５は、撮像装置１００の撮像方向を考慮して、動体を検出してよい。この場合、検出部３５は、オプティカルフロー内の移動ベクトルのうち、ＵＡＶ１０の移動方向及び撮像装置１００の移動方向に基づき推定される移動ベクトルと大きさ及び方向の少なくとも一方が異なる移動ベクトルをもつピクセル群を検出してよい。

図６は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／またはコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＲ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ 制御部
３１ 受付部
３２ 設定部
３３ 取得部
３４ 特定部
３５ 検出部
３６ 通信インタフェース
３７ メモリ
４０ 推進部
４１ ＧＰＳ受信機
４２ 慣性計測装置
４３ 磁気コンパス
４４ 気圧高度計
４５ 温度センサ
４６ 湿度センサ
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１０２ 撮像部
１１０ 撮像制御部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ駆動部
２１４ 位置センサ
２２０ レンズ制御部
２２２ メモリ
３００ 遠隔操作装置
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ

Claims (16)

1. 移動体に搭載された撮像装置により撮像された複数の画像を取得する取得部と、
   前記複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する第１特定部と、
   前記移動体の動きを特定する第２特定部と、
   検出対象の動体の大きさの条件を設定する設定部と
   前記被写体の動き、及び前記移動体の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から前記検出対象の動体の大きさの条件を満たす被写体を動体として検出する検出部と
   を備え、
   動体検出装置。
2. 前記撮像装置から前記被写体までの距離を特定する第３特定部をさらに備え、
   前記検出部は、前記被写体までの距離にさらに基づいて、前記複数の画像内の被写体から予め定められた距離の範囲内に存在する前記被写体の動きを特定する、請求項１に記載の動体検出装置。
3. 前記撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさを受け付ける受付部をさらに備え、
   前記設定部は、前記撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさに基づいて、前記検出対象の動体の大きさの条件を設定する、請求項１または２に記載の動体検出装置。
4. 検出対象の動体の実際の大きさを受け付ける受付部をさらに備え、
   前記設定部は、前記検出対象の動体の実際の大きさに基づいて、前記検出対象の動体の大きさの条件を設定する、請求項１または２に記載の動体検出装置。
5. 前記撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさ、または検出対象の動体の実際の大きさを受け付ける受付部をさらに備え、
   前記設定部は、前記受付部により受け付けられた前記撮像装置により撮像される画像に対する検出対象の動体の大きさ、または検出対象の動体の実際の大きさに基づいて、前記検出対象の動体の大きさの条件を設定する、請求項１または２に記載の動体検出装置。
6. 前記移動体は、前記撮像装置を回転可能に支持する支持機構をさらに搭載し、
   前記動体検出装置は、前記支持機構に対する前記撮像装置の動きを特定する第４特定部をさらに備え、
   前記検出部は、前記被写体の動き、前記移動体の動き、及び前記撮像装置の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から動体を検出する、請求項１から５の何れか１つに記載の動体検出装置。
7. 移動体に搭載された撮像装置により撮像された複数の画像を取得する取得部と、
   前記複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する第１特定部と、
   前記移動体の動きを特定する第２特定部と、
   前記被写体の動き、及び前記移動体の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から動体を検出する検出部と
   を備える動体検出装置であって、
   前記移動体は、前記撮像装置を回転可能に支持する支持機構をさらに搭載し、
   前記動体検出装置は、前記支持機構に対する前記撮像装置の動きを特定する第４特定部をさらに備え、
   前記検出部は、前記被写体の動き、前記移動体の動き、及び前記撮像装置の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から動体を検出する、動体検出装置。
8. 請求項１から７の何れか１つに記載の動体検出装置と、
   前記動体検出装置により検出された前記動体の検出結果に基づいて前記撮像装置の撮像条件を制御する第１制御部と
   を備える制御装置。
9. 前記撮像条件は、露光、フォーカス位置、及びホワイトバランスの少なくとも１つの条件を含む、請求項８に記載の制御装置。
10. 請求項８に記載の制御装置、及び前記撮像装置を備えて移動する移動体。
11. 前記移動体は、飛行体であり、
    前記動体検出装置により検出された前記動体の検出結果に基づいて、前記動体を追尾すべく前記飛行体の飛行を制御する第２制御部をさらに備える、請求項１０に記載の移動体。
12. 前記第２制御部は、前記撮像装置から最も遠い被写体までの距離が予め定められた距離以内を維持するように、前記飛行体の飛行を制御する、請求項１１に記載の移動体。
13. 制御装置と、撮像装置とを備えて移動する移動体であって、
    前記制御装置は、
    前記撮像装置により撮像された複数の画像を取得する取得部と、前記複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する第１特定部と、前記移動体の動きを特定する第２特定部と、前記被写体の動き、及び前記移動体の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から動体を検出する検出部とを備える動体検出装置と、
    前記動体検出装置により検出された前記動体の検出結果に基づいて前記撮像装置の撮像条件を制御する第１制御部と
    を有し、
    前記移動体は、
    飛行体であり、
    前記動体検出装置により検出された前記動体の検出結果に基づいて、前記動体を追尾すべく前記飛行体の飛行を制御する第２制御部をさらに備え、
    前記第２制御部は、前記撮像装置から最も遠い被写体までの距離が予め定められた距離以内を維持するように、前記飛行体の飛行を制御する、移動体。
14. 移動体に搭載された撮像装置により撮像された複数の画像を取得する段階と、
    前記複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する段階と、
    前記移動体の動きを特定する段階と、
    検出対象の動体の大きさの条件を設定する段階と、
    前記被写体の動き、及び前記移動体の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から前記検出対象の動体の大きさの条件を満たす被写体を動体として検出する段階と
    を備える動体検出方法。
15. 移動体に搭載された撮像装置により撮像された複数の画像を取得する段階と
    前記複数の画像に基づいて、被写体の動きを特定する段階と、
    前記移動体の動きを特定する段階と、
    前記被写体の動き、及び前記移動体の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から動体を検出する段階と
    を備える動体検出方法であって、
    前記移動体は、前記撮像装置を回転可能に支持する支持機構をさらに搭載し、
    前記動体検出方法は、前記支持機構に対する前記撮像装置の動きを特定する段階をさらに備え、
    前記検出する段階は、前記被写体の動き、前記移動体の動き、及び前記撮像装置の動きに基づいて、前記複数の画像内の被写体から動体を検出する段階を含む、動体検出方法。
16. 請求項１から７の何れか１つに記載の動体検出装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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