JP7044147B2 - 情報処理装置、情報処理方法、および情報処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法、および情報処理プログラムに関する。

上記技術分野において、特許文献１には、無人飛行機に障害物の座標をあらかじめ飛行ルートと共に入力しておくことで、無人飛行機に障害物を自動的に回避させる技術が開示されている。

特開２００３－１２７９９４号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、飛行体の落下に伴う危険を回避するものではなかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
落下した場合の地表面における落下範囲を推定する落下範囲推定手段と、
地表面に存在する物体の識別結果と地表物体データベースとに基づいて、飛行体が移動しながら下方に広がる領域を撮影することにより得られた飛行体映像から検知された落下可能領域と、前記落下範囲とに応じて前記飛行体の飛行ルートを決定する決定手段と、
を備え、
前記落下可能領域は、落下を許容できる程度に応じて段階的に評価されて複数レベルの落下可能領域に分けられ、
前記決定手段は、前記飛行体の移動の緊急性に応じて、前記複数レベルの落下可能領域から、一つのレベルの落下可能領域を選択する情報処理装置である。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
落下範囲推定部が、落下した場合の地表面における落下範囲を推定する落下範囲推定ステップと、
決定部が、地表面に存在する物体の識別結果と地表物体データベースとに基づいて、飛行体が移動しながら下方に広がる領域を撮影することにより得られた飛行体映像から検知された落下可能領域と、前記落下範囲とに応じて前記飛行体の飛行ルートを決定する決定ステップと、
を含み、
前記落下可能領域は、落下を許容できる程度に応じて段階的に評価されて複数レベルの落下可能領域に分けられ、
前記決定ステップは、前記飛行体の移動の緊急性に応じて、前記複数レベルの落下可能領域から、一つのレベルの落下可能領域を選択する情報処理方法である。

上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
落下した場合の地表面における落下範囲を推定する落下範囲推定ステップと、
地表面に存在する物体の識別結果と地表物体データベースとに基づいて、飛行体が移動しながら下方に広がる領域を撮影することにより得られた飛行体映像から検知された落下可能領域と、前記落下範囲とに応じて前記飛行体の飛行ルートを決定する決定ステップと、
をコンピュータに実行させる情報処理プログラムであって、
前記落下可能領域は、落下を許容できる程度に応じて段階的に評価されて複数レベルの落下可能領域に分けられ、
前記決定ステップは、前記飛行体の移動の緊急性に応じて、前記複数レベルの落下可能領域から、一つのレベルの落下可能領域を選択する情報処理プログラムである。

本発明によれば、落下可能領域に応じた飛行ルートを決定するので、飛行体を安全に飛行させることができる。

本発明の第１実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の利用状況を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の利用状況を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置で用いられるテーブルを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置で用いられるテーブルを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る飛行ルートの決定方法を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、下記において「飛行体」とは、いわゆるドローン(Drone)であり、無人で遠隔操作や自律制御によって飛行できる航空機(UAV（Unmanned Aerial Vehicle）)である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。情報処理装置１００は、飛行体による飛行ルートを決定するための装置である。

図１に示すように、情報処理装置１００は、落下可能領域検知部１０１と落下範囲推定部１０２と飛行ルート決定部１０３とを含む。

落下可能領域検知部１０１は、飛行体１１０が地上領域を撮影することにより得られた飛行体映像に基づいて、地表面における落下可能領域を検知する。

落下範囲推定部１０２は、飛行体１１０が落下した場合の地表面における落下範囲を推定する。

飛行ルート決定部１０３は、検知された落下可能領域に落下範囲が含まれるように飛行体１１０の飛行ルートを決定する。

以上の構成によれば、落下可能領域に応じた飛行ルートを決定するので、飛行体をより安全に飛行させることができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る情報処理システムについて、図２以降を用いて説明する。図２、図３は、本実施形態に係る情報処理装置によって決定される飛行ルートの一例を示す図である。

図２において、飛行体２１０が、スタート位置２０１から、目的位置２０２に飛行し、ゴール位置２０３に移動する際のルートを策定するにあたり、撮像した映像を解析して、川２０４や木２０５が存在する領域を、落下可能領域として検知する。

飛行体１１０が落下した場合の地表面における落下範囲を推定し、検知された落下可能領域に推定落下範囲が含まれるように飛行体２１０の飛行ルートを決定する。

図３も同様に、飛行体２１０が、スタート位置２０１から、目的位置２０２に飛行し、ゴール位置２０３に移動する際のルートを策定するにあたり、撮像した映像を解析して、家の屋根３０４や木２０５が存在する領域を、落下可能領域として検知する。家の屋根３０４は、川２０４に比べて、落下可能レベルが低いものの、道路に比べて落下可能レベルが高いため、例えば緊急時には、飛行ルートとして上空を移動可能である。

図４は、本実施形態に係る情報処理システム４００の構成を示すブロック図である。情報処理システム４００は、コントローラ４０１と飛行体２１０とを含む。

コントローラ４０１は、いわゆるプロポやノートＰＣといった演算能力を備えた装置であり、映像取得部４１１、落下可能領域検知部４１２、地表物体データベース４１３、落下範囲推定部４１４、飛行体判定部４１５、緊急性判定部４１６および飛行ルート決定部４１７を備えている。また、コントローラ４０１は、さらに、表示部４１８、操作部４１９、制御部４２０を備えている。一方、飛行体２１０は、プロペラやモータを含む飛行駆動部４２１と、飛行駆動部４２１を制御する飛行制御部４２２と、映像を撮像する撮像部４２３とを備えている。

映像取得部４１１は、飛行体２１０の撮像部４２３で撮像された映像データを取得する。落下可能領域検知部４１２は、映像取得部４１１が取得した映像データを用いて、地表面に存在する様々な物体を識別し、さらに、地表物体データベース４１３を参照することにより、地表面上の落下可能領域を検知する。図５に、地表物体データベース４１３の内容を示す。物体の種類ごとに、映像中の特徴量と落下可能レベルとが対応付けられている。具体的には、例えば、海・川・湖・池などは、ドローンが落下しても他に与える被害が小さいと考えられるため、落下可能レベルは高く設定されている。一方、人・自転車・バイクなどは、落下可能レベルは最も低く設定されている。

落下範囲推定部４１４は、飛行体２１０の飛行制御部４２２から現在位置（緯度経度高度）を取得して、その位置からその飛行体２１０の落下範囲を推定する。落下範囲とは、地表面上の領域であり、通常は、飛行高度が高い程、広い領域となる。落下範囲推定部４１４は、落下範囲を推定するにあたり、飛行体２１０の高度および移動方向ならびに移動速度の他、飛行体２１０の位置における風に関する情報（風速や風向など）を用いてもよい。

飛行体判定部４１５は、飛行体２１０の機種情報を飛行体２１０から受信し、落下可能領域検知部４１２に通知する。落下可能領域検知部４１２は、飛行体２１０の重さ・大きさに応じて、落下可能レベルに重み付け（加減算、係数倍など）を行なう。例えば、飛行体２１０が、１キロ未満で２０ｃｍ四方以下である場合には、落下可能レベルに２を加算する等といった方法が可能である。一方、飛行体２１０が重くて大きい場合には、落下可能レベルを引き下げ、飛行可能領域を小さくする。

緊急性判定部４１６は、飛行の緊急性を判定して、飛行ルート決定部４１７に通知する。

飛行ルート決定部４１７は、判定した飛行の緊急性と、検知した落下可能領域と、推定した落下範囲とに応じて、飛行ルートを決定する。例えば図６に示すテーブル６００を用いて、緊急性に基づいた飛行可能領域を決定し、その飛行可能領域を通る飛行ルートを決定する。飛行ルート決定部４１７は、ポテンシャル関数算出部４７１を備えている。

ポテンシャル関数算出部４７１は、落下可能物体の位置および種類と、飛行体の地表面からの高さと、に応じて定義された３次元ポテンシャル関数を算出する。さらに、その３次元ポテンシャル関数と、移動目標の座標に応じて定義された目標位置ポテンシャル関数とを重ね合わせて図７に示すようなポテンシャル場を生成する。図７において、スタート位置２０１からゴール位置２０３に到達するまでのポテンシャル場の勾配に基づいて、飛行ルートを策定する。具体的には、落下可能領域においては、落下可能エリアと落下可能レベルに応じて負のガウス分布となるポテンシャル関数を設定する。あるいは、落下可能領域以外の領域のポテンシャル場を高く設定する。また、落下不可領域が存在する場合は、正のガウス分布となるポテンシャル関数を設定してもよい。

また、このとき、落下範囲推定部４１４が推定した落下範囲もポテンシャル関数に組み込む。具体的には、飛行高度が一定値より高い場合には、回避物ごとに定義された固有危険度にその高さに応じた係数を加算または積算して大きくとり、その状況ごとの危険度をポテンシャル関数に反映させる。一方、飛行高度が一定値より高い場合には、落下可能物体ごとに定義された固有安全度にその高さに応じた係数を加算または積算して大きくし、その状況ごとの安全度をポテンシャル関数に反映させる。風向きや風力に応じて、危険度・安全度を変化させてもよく、さらには、落下可能領域の形状についても、風向きに応じて非等方性を有する形状に変形してもよい。

表示部４１８は、撮像部４２３で撮像された映像を表示する。その際、落下可能領域検知部４１２からの情報に基づいて、落下可能領域と、落下不可領域とを識別可能に表示してもよい。

操作部４１９は、ユーザによる操作を受け付けて、飛行体２１０の飛行制御部４２２に対して制御指示を送る。

また、制御部４２０は、飛行ルート決定部４１７で決定した飛行ルートを通るように飛行体２１０を飛行制御する。

図８は、コントローラ４０１における処理の流れを示すフローチャートである。まずステップＳ８０１で、飛行体２１０から飛行体の種類に関する情報を取得する。次にステップＳ８０３において、飛行体２１０を目的位置まで飛行させる緊急性を判定する。さらにステップＳ８０５において、飛行体２１０が飛行中に撮像した映像データを取得する。

次に、ステップＳ８０７において、映像データに対し、既知の特徴量分析技術などを用いて、地表に存在する様々な物体を識別する。さらにステップＳ８０９において、落下可能領域検知部４１２が、地表物体データベース４１３を参照しつつ、落下可能領域を検知する。

次にステップＳ８１１において、飛行体２１０の種類、飛行高度、および飛行速度などに基づいて、落下範囲を推定する。

ステップＳ８１３においては、落下可能物体の位置および種類と、飛行体の地表面からの高さと、に応じて定義された３次元ポテンシャル関数を算出する。さらに、その３次元ポテンシャル関数と、移動目標の座標に応じて定義された目標位置ポテンシャル関数とを重ね合わせてポテンシャル場を生成する。そして、スタート位置からゴール位置に到達するまでのポテンシャル場の勾配に基づいて、飛行ルートを策定する。

以上の構成によれば、ポテンシャル関数を利用して、落下可能領域を優先的に通る飛行ルートを決定するので、飛行体をより安全に飛行させることができる。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (8)

1. 落下した場合の地表面における落下範囲を推定する落下範囲推定手段と、
   地表面に存在する物体の識別結果と地表物体データベースとに基づいて、飛行体が移動しながら下方に広がる領域を撮影することにより得られた飛行体映像から検知された落下可能領域と、前記落下範囲とに応じて前記飛行体の飛行ルートを決定する決定手段と、
   を備え、
   前記落下可能領域は、落下を許容できる程度に応じて段階的に評価されて複数レベルの落下可能領域に分けられ、
   前記決定手段は、前記飛行体の移動の緊急性に応じて、前記複数レベルの落下可能領域から、一つのレベルの落下可能領域を選択する情報処理装置。
2. 前記落下範囲推定手段は、前記飛行体の位置、高さおよび移動速度に基づいて、前記飛行体が落下した場合の地表面における落下範囲を推定する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記落下範囲推定手段は、さらに、前記飛行体に影響を及ぼす風に関する情報に基づいて、前記落下範囲を推定する請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 前記落下可能領域は、前記飛行体の種類に応じて検知された請求項１から３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 前記落下可能領域は、前記飛行体映像に含まれる落下可能物体の種類に応じて検知された請求項１から４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
6. 前記決定手段は、前記落下可能物体の種類と、前記飛行体の地表面からの高さに応じて定義された３次元ポテンシャル関数と、移動目標の座標に応じて定義された目標位置ポテンシャル関数との重ね合わせにより生成されるポテンシャル場の勾配に従って、前記飛行体の飛行ルートを決定する請求項５に記載の情報処理装置。
7. 落下範囲推定部が、落下した場合の地表面における落下範囲を推定する落下範囲推定ステップと、
   決定部が、地表面に存在する物体の識別結果と地表物体データベースとに基づいて、飛行体が移動しながら下方に広がる領域を撮影することにより得られた飛行体映像から検知された落下可能領域と、前記落下範囲とに応じて前記飛行体の飛行ルートを決定する決定ステップと、
   を含み、
   前記落下可能領域は、落下を許容できる程度に応じて段階的に評価されて複数レベルの落下可能領域に分けられ、
   前記決定ステップは、前記飛行体の移動の緊急性に応じて、前記複数レベルの落下可能領域から、一つのレベルの落下可能領域を選択する情報処理方法。
8. 落下した場合の地表面における落下範囲を推定する落下範囲推定ステップと、
   地表面に存在する物体の識別結果と地表物体データベースとに基づいて、飛行体が移動しながら下方に広がる領域を撮影することにより得られた飛行体映像から検知された落下可能領域と、前記落下範囲とに応じて前記飛行体の飛行ルートを決定する決定ステップと、
   をコンピュータに実行させる情報処理プログラムであって、
   前記落下可能領域は、落下を許容できる程度に応じて段階的に評価されて複数レベルの落下可能領域に分けられ、
   前記決定ステップは、前記飛行体の移動の緊急性に応じて、前記複数レベルの落下可能領域から、一つのレベルの落下可能領域を選択する情報処理プログラム。

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