JP7226487B2 - 制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
1.概要
2.システム構成例
3.機能構成例
3.1.ホバリングカメラ
3.2.制御端末
4.点検システムの動作例
5.高精度画像取得への対応
5.1.機能構成
5.2.照明装置の調光制御
(1)撮影条件
(2)照明装置の構成
(3)機体の傾きに応じた照明装置の光量制御
5.3.撮影時における撮像装置および照明装置の制御例
5.4.撮像装置のレンズ傾き制御
6.まとめ
本開示の実施形態に係る飛行体デバイスの構成とこれによる構造物の撮影方法について説明するにあたり、まず、図1に基づいて、本実施形態に係る撮像装置を備えた飛行体デバイス(ホバリングカメラ)100を用いた構造物の撮影の概要を説明する。なお、図1は、本実施形態に係るホバリングカメラ100を用いた構造物の撮影の概要を説明する説明図である。
図2は、本実施形態に係る点検システム10のシステム構成例を示す説明図である。図2に示した本実施形態に係る点検システム10は、構築物、例えば橋梁1の点検を効率的に行うことを目的としたシステムである。以下、図2を用いて本実施形態に係る点検システム10のシステム構成例について説明する。
[3.1.ホバリングカメラ]
図3に基づいて、本実施形態に係るホバリングカメラ100の機能構成例について説明する。図3は、本実施形態に係るホバリングカメラ100の機能構成例を示す説明図である。
次に、図4に基づいて、本実施形態に係る制御端末200の機能構成例について説明する。図4は、本実施形態に係る制御端末200の機能構成例を示す説明図である。図4に示すように、本実施形態に係る制御端末200は、表示部210と、通信部220と、制御部230と、記憶部240と、を含んで構成される。制御端末200は、CPU等のプロセッサまたは処理回路を含み、プロセッサまたは処理回路が各種プログラム及び処理をすることで、表示部210、通信部220および制御部230の機能が実現される。また、制御端末200は、記憶部240として、プロセッサまたは処理回路において実行されるプログラム、および処理において読み書きされるデータを一時的または永続的に格納するメモリまたはストレージ装置を含む。
図5に基づいて、上述した本実施形態に係る点検システム10の動作例について説明する。図5は、本実施形態に係る点検システム10の動作例を示すフローチャートである。図5では、ホバリングカメラ100を飛行させて、ホバリングカメラ100に橋梁1を撮像させることで橋梁1を点検する際の、本実施形態に係る点検システム10の動作例を示している。なお、ホバリングカメラ100を用いて橋梁1を点検する際には、橋梁1の適切な位置に無線中継ノード400や位置推定ノード500が予め設置されているものとする。
ホバリングカメラ100を飛行させて、ホバリングカメラ100に橋梁1を撮像させることで、例えば橋桁3の底面のような作業員が容易に近づけない場所の様子が把握可能となる。ここで、撮像装置101により取得される画像には、構造物の損傷等の検出対象を正確に把握できるような高精度な画像が求められる。そこで、本実施形態に係るホバリングカメラ100は、高精度な画像を取得するため、まず、制御部110は、照明装置105に対して、撮像装置101の撮影範囲の照度を略均一とする照明制御を行う。
まず、図6に基づいて、本実施形態に係るホバリングカメラ100における高精度画像取得のための制御部110の機能について説明する。なお、図6は、本実施形態に係るホバリングカメラ100の制御部110が備える高精度画像取得のための機能の一例を示す機能ブロック図である。なお、本開示に係るホバリングカメラの制御部は、高精度画像取得のための機能として、図6に示す機能をすべて備えている必要はなく、少なくともいずれか1つの機能を備えていればよい。
まず、図7~図12に基づいて、本実施形態に係る照明装置105の調光制御について説明する。なお、図7は、本実施形態に係るホバリングカメラ100の撮像装置101による撮影範囲の一例を示す説明図である。図8は、本実施形態に係る照明装置105を構成する光源106の一配置例を示す説明図である。図9は、本実施形態に係る照明装置105を構成する光源106の他の配置例を示す説明図である。図10は、照明装置105を構成する光源の特性例を示す説明図である。図11は、照明する面に対して照明装置105が角度θだけ傾いている状態を示す説明図である。図12は、ホバリングカメラ100が図11の状態にあるときの、照明装置105により照明された面の照度変化を示す説明図である。
本実施形態に係るホバリングカメラ100により構造物を撮影し、構造物の損傷を検出するためには、所定の精度の画像が取得されることが要求される。例えば、図7に示すように、橋桁3の裏面3aを撮影し、裏面3aに発生している所定の大きさ以上のヒビを検出する場合を考える。所定の大きさ以上のヒビを検出するためには、撮影される画像の1画素当たりに必要な分解能がある。
次に、図8~図10に基づいて、本実施形態に係るホバリングカメラ100に搭載される照明装置105の構成について説明する。本実施形態に係るホバリングカメラ100の照明装置105は、撮影範囲Sを照明する装置であり、撮影パラメータとして設定された照度を日照により十分に得られない環境下でも、撮影範囲Sにおいてはその照度を実現するために用いられる。
本実施形態に係るホバリングカメラ100は、制御部110により、機体の傾きに応じて照明装置105の光量を調光する。上述のように、本実施形態に係る照明装置105は、撮影範囲Sにおける照度分布が略均一となるように設計されているが、このような照明装置105であっても風等に対抗して機体が傾いた状態になると、撮影位置での撮影範囲Sの目標照度分布が実現できなくなる。例えば、撮影時、ホバリングカメラ100の機体平面100aは撮影面に対して設定距離dを保持した状態で略平行となるように姿勢制御がなされるが、例えば風等の影響によりホバリングカメラ100が傾くことがある。そうすると、撮影面に対してホバリングカメラ100の機体平面100aが傾き、機体平面100aの外周部に設けられた光源106については、光源106から撮影面までの距離が設定距離dよりも大きくなることがある。
以下、図13~図15に基づいて、本実施形態に係るホバリングカメラ100による撮影時の、撮像装置101および照明装置105の一制御例について説明する。なお、図13は、本実施形態に係るホバリングカメラ100による撮影時の、撮像装置101および照明装置105の一制御例をフローチャートである。図14は、撮像装置101のシャッター制御の一例について説明するフローチャートである。図15は、飛行情報に基づく撮影作業時における、ホバリングカメラ100の速度および加速度の変化状況を示す概念図である。
本実施形態に係るホバリングカメラ100の制御部110は、図6に示したように、撮像装置101のレンズの傾きを制御する姿勢制御部119を備える。撮像装置101は、撮像装置101による撮影方向をチルト方向に変更可能なように、撮像装置101のレンズをチルト方向に回転させる第1の駆動部を備えている。これにより、機体の傾きによらず、同一位置を撮影し続けることができる。
以上、本開示の一実施形態に係る点検システム10を構成するホバリングカメラ100の構成とそれによる点検作業、画像取得時の照明装置105および撮像装置101の制御について説明した。このようなホバリングカメラ100では、大型のジンバルや一眼レフ等を用いることなく、機体の姿勢や飛行体に搭載した撮像装置101や照明装置105の撮影条件を制御する。
(1)
撮影対象を撮影する撮像装置と、撮影対象を照明する照明装置と、を備える飛行体デバイスの、機体の傾きに応じて、前記照明装置の光量を調節する照明制御部を備える、制御装置。
(2)
前記機体の傾きは、水平面に対する傾きである、前記(1)に記載の制御装置。
(3)
前記機体の傾きは、前記撮影対象に対する傾きである、前記(1)に記載の制御装置。
(4)
前記照明制御部は、前記撮影対象の撮影面における照度が略一定となるように前記照明装置の光量を調節する、前記(1)~(3)のいずれか1項に記載の制御装置。
(5)
前記照明制御部は、前記飛行体デバイスから前記撮影対象を撮影する撮影ポイント付近の撮影エリアに進入したとき、前記照明装置を点灯させる、前記(1)~(4)のいずれか1項に記載の制御装置。
(6)
前記撮像装置のシャッターを制御するシャッター制御部を備え、
前記シャッター制御部は、前記飛行体デバイスの移動速度が所定値以下、かつ、前記飛行体デバイスの移動加速度が所定値以下であるとき、前記シャッターを操作する、前記(1)~(5)のいずれか1項に記載の制御装置。
(7)
撮影対象を撮影する撮像装置と、撮影対象を照明する照明装置と、を備える飛行体デバイスの、撮影対象に対する機体の傾きを取得すること、
前記機体の傾きに応じて、前記照明装置の光量を調節すること、
を含む、制御方法。
(8)
撮影対象を撮影する撮像装置と、
撮影対象を照明する照明装置と、
撮影対象に対する機体の傾きに応じて、前記照明装置の光量を調節する制御部と、
を備える、飛行体デバイス。
(9)
前記制御部は、前記撮影対象の撮影面における照度が略一定となるように前記照明装置の光量を調節する、前記(8)に記載の飛行体デバイス。
(10)
前記照明装置は、複数のLED光源を含む、前記(8)または(9)に記載の飛行体デバイス。
(11)
複数の光源は、前記飛行体デバイスを構成する1または複数の面であって、前記撮影対象に対向する面に対して2次元配列状に設置される、前記(10)に記載の飛行体デバイス。
(12)
前記複数の光源は複数の領域に設置され、
前記制御部は、前記機体の傾きに応じて、前記複数の領域毎に前記複数の光源の光量を制御する、前記(11)に記載の飛行体デバイス。
(13)
前記複数の光源はLED光源を含む、前記(11)または(12)に記載の飛行体デバイス。
(14)
前記LED光源のうち、少なくとも一部のLED光源には、指向性を変化させる光学部材が設けられる、前記(10)~(13)のいずれか1項に記載の飛行体デバイス。
(15)
前記撮像装置を、チルト方向に回転駆動する第1の駆動部と、
前記撮像装置を、ロール方向に回転駆動する第2の駆動部と、
を備える、前記(8)~(14)のいずれか1項に記載の飛行体デバイス。
100 ホバリングカメラ
101 撮像装置
104a~104d ロータ
105 照明装置
108a~108d モータ
110 制御部
111 撮影パラメータ設定部
113 検出情報取得部
115 照明制御部
117 シャッター制御部
119 姿勢制御部
120 通信部
130 センサ部
132 位置情報取得部
140 記憶部
150 バッテリ
200 制御端末
300 情報処理装置
400 無線中継ノード
500 位置推定ノード
600 ベースステーション
700 充電ステーション
Claims (7)
- 撮影対象を撮影する撮像装置と、飛行体デバイスの状態を取得するセンサと、を備える前記飛行体デバイスの飛行経路を含む飛行情報に従って前記飛行体デバイスの飛行を制御し、
前記撮影対象に対して所定の距離を保ちながら目標の画像を取得するよう飛行中の前記撮像装置を制御し、
前記センサが取得した前記飛行体デバイスの状態に基づき、前記撮影対象に対する撮影条件を変更して前記目標の画像を取得するよう飛行中の前記撮像装置を制御する制御部を備え、
前記撮像対象は、構築物であり、
前記飛行情報は、前記撮影対象の構築物に関する情報及び前記撮像装置の飛行可能時間に基づいて生成される、
制御装置。 - 前記飛行体デバイスの前記状態は、前記飛行体デバイスの移動速度および前記飛行体デバイスの移動加速度の少なくとも1つを含み、
前記制御部は、前記飛行体デバイスの前記状態が所定の基準以下である場合に、前記目標の画像を取得するよう前記撮像装置を制御する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記飛行体デバイスは、前記撮影対象を照明する照明装置をさらに備え、
前記制御部は、前記飛行体デバイスの機体の傾きに応じて、前記撮影対象の撮影面における照度が所定の照度となるように前記照明装置の光量を調節する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記機体の傾きは、水平面に対する傾きである、請求項3に記載の制御装置。
- 前記機体の傾きは、前記撮影対象に対する傾きである、請求項3に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記飛行体デバイスから前記撮影対象を撮影する撮影ポイント付近の撮影エリアに進入したとき、前記照明装置を点灯させる、請求項3~5のいずれか1項に記載の制御装置。
- 撮影対象を撮影する撮像装置と、飛行体デバイスの状態を取得するセンサと、を備える前記飛行体デバイスの飛行経路を含む飛行情報に従って前記飛行体デバイスの飛行を制御することと、
前記撮影対象に対して所定の距離を保ちながら目標の画像を取得するよう飛行中の前記撮像装置を制御することと、
前記センサが取得した前記飛行体デバイスの状態に基づき、前記撮影対象に対する撮影条件を変更して前記目標の画像を取得するよう飛行中の前記撮像装置を制御することと、
を含み、
前記撮像対象は、構築物であり、
前記飛行情報は、前記撮影対象の構築物に関する情報及び前記撮像装置の飛行可能時間に基づいて生成される、
制御方法。
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