JP7419364B2 - 情報処理システム、方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、雲観測に用いるカメラの方位又は傾きを特定する情報処理システム、方法、及びプログラムに関する。

従来の雲観測には、主に衛星が使用されている。衛星は、上空から雲を観測するため、地上付近の雲の細やかな分布を得ることができない。そのため、地上の日照量及び日照時間を把握することもできない。

衛星に代わる手段として、地上に設置した全天カメラなどのカメラを用いることが知られている。カメラは、互いに離間した計測地に設置され、複数のカメラからの画像を用いて同一の雲を観測することが考えられる。

国際特許公開第２０１０／０７９５５７号公報

このような複数のカメラによる雲観測においては、各々のカメラの方位及び傾きが精度よく一致している必要がある。また、単独のカメラによる雲観測においても、カメラの方位及び傾きが精度よく一致していなければ、得られた画像に映る雲の方位に誤差が含まれることになる。雲の方位に誤差が含まれていれば、風速等の外部データを取り込んで雲の動きに基づく日射量推定を実施する際に、所望の精度を得ることが難しい。

国際特許公開第２０１０／０７９５５７号公報（特許文献１）には、全天カメラではないが、カメラの向きを検出する装置についての記載がある。しかし、この方法では、偏向カメラが必要となる。

姿勢センサや方位センサを搭載すれば、カメラの方位及び傾きを取得可能であるが、余分なセンサが必要となる。

また、カメラ設置時に厳密な方位合わせ及び傾き合わせを実施すれば、精度悪化を防ぐことができるが、カメラの設置作業が煩わしくなる。

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、カメラの設置作業を容易にすると共にカメラに設けるセンサを低減させつつ、カメラの方位又は傾きを特定可能な情報処理システム、方法、及びプログラムを提供することである。

本開示の情報処理システムは、
方位と傾きのいずれか１つが既知であるカメラで空を撮影した画像を取得する画像取得部と、
前記画像の撮影日時を取得する撮影日時取得部と、
前記画像の撮影場所の位置情報を取得する撮影位置取得部と、
前記画像における太陽位置を示す撮影太陽位置を特定する太陽特定部と、
前記撮影日時及び前記位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置を算出する基準太陽位置取得部と、
既知であるカメラの方位と傾きのいずれか１つと、前記撮影太陽位置と、前記基準太陽位置と、に基づき、未知であるカメラの傾きと方位のいずれか１つを特定するカメラ情報特定部と、
を備える。

この構成によれば、カメラの方位と傾きのいずれか１つが既知であれば、撮影日時、撮影場所の位置情報（例えば緯度及び経度）と、画像に写っている太陽位置に基づいて、未知であるカメラの傾きと方位のいずれか１つを特定可能となる。したがって、カメラ設置時に方位合わせ又は傾き合わせが不要となり、更に、姿勢センサや方位センサを設けなくても、カメラの傾き又は方位を特定可能となる。

本開示の第１及び第２実施形態の情報処理システムの構成を示すブロック図 第１実施形態の情報処理システムが実行するフローチャート 第１実施形態において、水平に設置された傾きが既知であるカメラが空を撮影した画像を示す図 仰角と方位角で示す太陽位置に関する説明図 第１実施形態の全天画像における撮影太陽位置と基準太陽位置の比較に関する説明図 傾きが非水平で既知である場合において方位の特定に関する説明図 第１実施形態におけるカメラで撮影された画像の補正に関する説明図 第２実施形態において、方位が既知であるカメラが空を撮影した画像を示す図 第１実施形態の全天画像における撮影太陽位置と基準太陽位置の比較に関する説明図 第２実施形態の情報処理システムが実行するフローチャート

［第１実施形態］
以下、本開示の第１実施形態の情報処理システムを、図面を参照して説明する。

第１実施形態の情報処理システム１は、観測システムに用いられる。観測システムは、空を撮影する１つ以上のカメラ１０及びカメラ１０が撮影した画像を処理するコンピュータを有する。情報処理システム１は、傾きが既知であるカメラ１０で空を撮影した画像を取得し、画像に基づき未知であるカメラの方位をカメラ情報として特定する。情報処理システム１が取得する画像を撮影するカメラ１０は、空を撮影することができれば、どのようなカメラであってもよい。本実施形態では、空の広範囲を１つのカメラで撮影するために、魚眼レンズを用いた全天カメラを上向きに設置している。図３の例では、カメラ１０を鉛直方向上向きで水平になるように設置しているため、カメラ１０から得られる画像Ｇ１は、中心Ｐ１が真上（仰角９０°）となり、中心から画像の端に向かうにつれて仰角が小さくなる。なお、カメラの向き（傾き）は、水平面内において互いに直交するロール軸とピッチ軸に対するロール角及びピッチ角で表現できる。カメラの方位は、鉛直方向と平行であるヨー軸に対するヨー角で表現できる。

図１に示すように、第１実施形態の情報処理システム１は、画像取得部１１と、撮影日時取得部１２と、撮影位置取得部１３と、太陽特定部１４と、基準太陽位置取得部１５と、既知カメラ情報取得部１６と、カメラ情報特定部１７と、を有する。これら各部１１～１７は、ＣＰＵなどのプロセッサ１ｂ、メモリなどのストレージ１ａ、各種インターフェイス等を備えたコンピュータにおいてプロセッサ１ｂが予めメモリに記憶されているプログラムを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。

＜画像取得部１１＞
図１に示す画像取得部１１は、図３に示すように、カメラ１０が空を撮影した画像Ｇ１を取得する。図３の例では、画像Ｇ１の中心Ｐ１が真上であり、雲（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）と太陽（Ｓ１）が写っている。図中では、東西南北の方位をＥ、Ｗ、Ｓ、Ｎで表しているが、本来では１枚の画像Ｇ１のみでは方位は未知である。なお、カメラ１０が撮影する画像の下方が基準方位［例えば南（Ｓ）］となるように、カメラ１０の向き決めをしつつカメラ１０を設置することが好ましい。しかし、カメラ１０の設置作業が煩雑であったり、誤差が発生したり、カメラ１０を建物の壁面に設ける場合など、カメラ１０の方位を調整できなかったりすることが考えられる。

＜撮影日時取得部１２および撮影位置取得部１３＞
図１に示す撮影日時取得部１２は、画像取得部１１が取得した画像Ｇ１の撮影日時を取得する。撮影位置取得部１３は、画像取得部１１が取得した画像Ｇ１の撮影場所の位置情報（緯度、経度）を取得する。撮影日時取得部１２及び撮影位置取得部１３は、画像Ｇ１に埋め込まれたメタタグデータから撮影日時及び撮影位置を取得してもよいし、カメラ１０からのデータに基づき撮影日時及び撮影位置を取得するように構成されていてもよい。また、撮影位置取得部１３は、カメラ１０からカメラＩＤを受信し、カメラ１０の設置位置を有する既存カメラ情報データベースから、カメラＩＤに対応する設置位置を撮影位置として取得するように構成されていてもよい。

＜太陽特定部１４＞
図１に示す太陽特定部１４は、画像Ｇ１における太陽位置を示す撮影太陽位置Ｓ１を特定する。本実施形態では、太陽が自然界での最強の光源であることから、画像Ｇ１における最大輝度値の座標中心を、太陽位置Ｓ１であると特定する。このとき、太陽による白とび領域を小さくして太陽位置Ｓ１を特定する精度を向上させるために、観測時に用いる観測時露出よりも少ない露出で撮影する。目安としては、撮影した画像Ｇ１の全体が暗く、太陽のみが光って写っている露出にすることが精度向上に好ましい。露出を小さくするためには、シャッタースピードを観測時によりも速くするか、絞り値を観測時よりも大きくすることが挙げられる。撮影太陽位置を特定する他の方法としては、画像における輝度が最大となる画素群の中心点から放射状に広がる領域であって、中心点から離れるにつれて輝度が脈動なく漸減し且つ輝度の脈動が開始するまでの領域が太陽であると判定することが挙げられる。勿論、太陽の特定方法は、これに限定されず、種々の方法を採用してもよい。

＜基準太陽位置取得部１５＞
図１に示す基準太陽位置取得部１５は、撮影日時及び位置情報（緯度経度）に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置を算出する。天文学を利用すれば、日時及び位置情報（緯度経度）に基づき、太陽の位置（仰角α及び方位角β）を特定可能であることが知られている。基準太陽位置は、図４に示す方法で表現してもよいし、図５に示す方法で表現してもよい。図４に示す基準太陽位置は、カメラ１０が設置された撮影場所を中心として、仰角αと、基準方位（例えば北など）に対する方位角βとで表現される。図５に示す基準太陽位置Ｂ１は、カメラ１０が水平であり且つカメラ１０が所定方位を向いている場合の全天画像Ｇ１における太陽の位置である。所定方位は、例えば撮影した画像の下方が南になるような所望の方位である。本実施形態では、図５に示す全天画像Ｇ１における基準太陽位置Ｂ１での表現を採用している。

＜既知カメラ情報取得部１６＞
図１に示す既知カメラ情報取得部１６は、カメラ１０の既知情報を取得する。本実施形態では、既知であるカメラ１０の傾きを取得する。既知カメラ情報取得部１６は、図１に示すようにストレージ１ａに記憶されている既知カメラ情報から傾きに関するデータを取得してもよいし、カメラ１０から傾きに関するデータを取得してもよい。なお、全てのカメラ１０の傾きが同一

＜カメラ情報特定部１７＞
図１に示すカメラ情報特定部１７は、既知であるカメラ１０の傾きと、撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１と、に基づき、未知であるカメラ１０の方位を特定する。図５に示すように、カメラ情報特定部１７は、既知であるカメラ１０の傾き（水平）であることを用いて、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較し、未知であるカメラ１０の方位を特定する。具体的には、同図に示すように、カメラ情報特定部１７は、既知であるカメラ１０の傾きを用いてカメラ１０が水平である場合の撮影太陽位置Ｓ１を特定し、特定した撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較して、未知であるカメラ１０の方位を特定している。図５の例では、カメラ１０が元々水平に設置されているので、カメラ１０が撮像した画像Ｇ１における撮影太陽位置Ｓ１をそのまま利用可能である。カメラ１０が水平でない場合の例は、下記にて図６の例を用いて説明する。図５では、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１の方位角の差θを特定しており、これにより、カメラ１０の方位が所定方位（所望方位）よりも方位角においてθ角度ずれていることを特定している。

なお、図３～５の例では、撮影太陽位置Ｓ１及び基準太陽位置Ｂ１は、共に撮影された全天画像Ｇ１中の太陽の位置を示しており、画像中において双方の位置を比較しているが、これに限定されない。例えば、（１）画像中の太陽の位置を示す撮影太陽位置Ｓ１と、仰角α及び方位角βで示される基準太陽位置とを比較して、カメラ１０の方位の所定方位（所望方位）に対する角度誤差θを算出してもよい。また（２）画像中の撮影太陽位置Ｓ１から、仰角α及び方位角βで示される撮影太陽位置に変換し、変換後の撮影太陽位置と、仰角α及び方位角βで示される基準太陽位置とを比較して、角度誤差θを算出してもよい。また、（３）仰角α及び方位角βで示される撮影太陽位置と、全天画像Ｇ１中の基準太陽位置Ｂ１とを比較して、角度誤差θを算出してもよい。

上記処理は、１つの画像Ｇ１を用いてカメラ１０の方位（角度誤差θ）を算出しているが、方位（角度誤差θ）の特定精度を向上させるためには、次のように構成することが好ましい。すなわち、画像取得部１１は、画像Ｇ１を複数取得する。カメラ情報特定部１７は、各画像Ｇ１における撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１の差（角度誤差θ）の平均を用いて、カメラ１０の所定方位（所望方位）に対する角度誤差θを算出することが好ましい。また別の方法として、カメラ情報特定部１７は、各画像Ｇ１における撮影太陽位置Ｓ１の軌跡と、各画像Ｇ１における基準太陽位置Ｂ１の軌跡とを比較して、角度誤差θを算出することが挙げられる。

ここで、既知であるカメラ１０の傾きが水平でない場合の処理について説明する。図６に示すように、撮影位置取得部１３は、画像取得部１１が取得した画像Ｇ１から撮影太陽位置Ｓ０を特定する。画像Ｇ１を撮影したカメラ１０の傾きは水平でなく、ロール角及びピッチ角で特定されている。次に、カメラ情報特定部１７は、既知であるカメラ１０の傾きを用いてカメラ１０が水平である場合の撮影太陽位置Ｓ１を特定する。ここでは、太陽特定部１４が特定した画像Ｇ１における撮影太陽位置Ｓ０を、カメラ１０が水平である場合の撮影太陽位置Ｓ１へ補正する。図６では、撮影太陽位置を補正する（Ｓ０からＳ１へ）だけでなく、撮影された画像Ｇ１を、カメラ１０が水平状態で撮影された画像Ｇ２へ補正しているが、これに限定されず、撮影太陽位置のみの補正でもよい。その後、図５の例で説明した通り、カメラ情報特定部１７は、補正後の撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１とを比較して、未知であるカメラ１０の方位を特定する。

＜画像補正部１８＞
図１に示すように、情報処理システム１に画像補正部１８を設けてもよい。画像補正部１８は省略可能である。画像補正部１８は、カメラ情報特定部１７が特定したカメラ情報（方位又は傾き）に基づき、図７に示すように画像取得部１１が取得した画像Ｇ１を、カメラ１０が所定方位（所望方位）であり且つ所定傾きである場合に撮影された画像Ｇ３に補正する。図７では、画像Ｇ３の下方が南となるように補正しているが、これは一例である。このような画像補正部１８を設ければ、互いに離れた複数のカメラ１０からの画像を取得して雲等の観測を行う場合に、各カメラからの画像の方位を合致させることができ、観測精度を向上させることが可能となる。

＜誤差情報出力部１９＞
図１に示すように、情報処理システム１に誤差情報出力部１９を設けてもよい。誤差情報出力部１９は、省略可能である。誤差情報出力部１９は、カメラ情報特定部１７が特定したカメラ情報（方位又は傾き）に基づき、カメラ１０の方位又は傾きの誤差情報を出力する。出力方法は、ディスプレイへの表示、スピーカからの音声出力、誤差情報を含むデータの出力、送信が挙げられる。

［方法］
上記システム１が実行する、情報処理方法について図２を参照しつつ説明する。

まず、ステップＳＴ１００において、画像取得部１１は、傾きが既知であるカメラ１０で空を撮影した画像Ｇ１を取得する。次に、ステップＳＴ１０１において、撮影日時取得部１２は、画像Ｇ１の撮影日時を取得する。ステップＳＴ１０２において、撮影位置取得部１３は、画像Ｇ１の撮影場所の位置情報を取得する。ステップＳＴ１０１及びステップ１０２は、ステップＳＴ１０４の前であれば順不同である。ステップＳＴ１０３において、太陽特定部１４は、画像Ｇ１における太陽位置を示す撮影太陽位置Ｓ１を特定する。ステップＳＴ１０３は、ステップＳＴ１００の後であれば実行可能となる。ステップＳＴ１０４において、基準太陽位置取得部１５は、撮影日時及び位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置Ｂ１を算出する。次のステップＳＴ１０５において、カメラ情報特定部１７は、既知であるカメラの傾きと、撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１と、に基づき、未知であるカメラ１０の方位を特定する。

［第２実施形態］
第１実施形態の情報処理システム１は、傾きが既知であるカメラ１０が撮影した画像Ｇ１に基づき、カメラ１０の方位を特定する。これに対して、第２実施形態の情報処理システム１は、方位が既知であるカメラ１０が撮影した画像Ｇ４に基づき、カメラ１０の傾きを特定する。第２実施形態の情報処理システム１を示すブロック図は、図１と同じである。

図１に示すように、第２実施形態の既知カメラ情報取得部１６は、既知であるカメラ１０の方位を取得する。カメラ１０の方位に関する情報は、第１実施形態と同様に図１に示すように、ストレージ１ａに既知カメラ情報として記憶されていてもよいし、カメラ１０から方位に関するデータを取得してもよい。

図１に示す画像取得部１１は、方位が既知であるカメラ１０が撮影した画像Ｇ４を取得する。図７の例では、画像下方が南となる方位となるように設置されたカメラ１０から撮影された画像Ｇ４を取得している。

図１に示す基準太陽位置取得部１５は、第１実施形態と同様に、撮影日時及び位置情報（緯度経度）に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置Ｂ１を算出する。図７は、図５と同様に、カメラ１０が水平であり且つカメラ１０が所定方位を向いている場合の全天画像Ｇ１における太陽の位置である基準太陽位置Ｂ１を図示している。

図１に示すカメラ情報特定部１７は、既知であるカメラ１０の方位と、撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１と、に基づき、未知であるカメラ１０の傾きを特定する。図９の例では、カメラ情報特定部１７は、既知であるカメラの方位を用いてカメラ１０が基準方位（画像下方が南となる方位）を向いている場合の撮影太陽位置Ｓ１を特定し、特定した撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較して、未知であるカメラの傾きを特定する。図９において撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１との距離及び方向に基づき、未知であるカメラ１０の傾き（ロール角及びピッチ角）を算出する。

その他、第１実施形態で説明した機能及び処理は、カメラ１０の既知情報が方位であり、未知情報が傾きであるという相違点以外は、第２実施形態でもそのまま適用できる。
例えば、画像補正部１８は、カメラ情報特定部１７が特定したカメラ情報（傾き）に基づき、画像取得部１１が取得した画像Ｇ４を、カメラ１０が所定傾きであり且つ所定方位である場合に撮影された画像に補正する。また、誤差情報出力部１９は、カメラ情報特定部１７が特定したカメラ情報（傾き）に基づき、所定傾きに対するカメラ１０の傾きの誤差情報を出力する。

第２実施形態の情報処理システム１が実行する、情報処理方法について図１０を参照しつつ説明する。

まず、ステップＳＴ２００において、画像取得部１１は、方位が既知であるカメラ１０で空を撮影した画像Ｇ４を取得する。次に、ステップＳＴ２０１において、撮影日時取得部１２は、画像Ｇ４の撮影日時を取得する。ステップＳＴ２０２において、撮影位置取得部１３は、画像Ｇ４の撮影場所の位置情報を取得する。ステップＳＴ２０１及びステップ２０２は、ステップＳＴ２０４の前であれば順不同である。ステップＳＴ２０３において、太陽特定部１４は、画像Ｇ４における太陽位置を示す撮影太陽位置Ｓ１を特定する。ステップＳＴ２０３は、ステップＳＴ２００の後であれば実行可能となる。ステップＳＴ２０４において、基準太陽位置取得部１５は、撮影日時及び位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置Ｂ１を算出する。次のステップＳＴ２０５において、カメラ情報特定部１７は、既知であるカメラの方位と、撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１と、に基づき、未知であるカメラ１０の傾きを特定する。

以上のように、第１実施形態又は第２実施形態の情報処理システム１は、
方位と傾きのいずれか１つが既知であるカメラ１０で空を撮影した画像Ｇ１［Ｇ４］を取得する画像取得部１１と、
画像Ｇ１［Ｇ４］の撮影日時を取得する撮影日時取得部１２と、
画像Ｇ１［Ｇ４］の撮影場所の位置情報を取得する撮影位置取得部１３と、
画像Ｇ１［Ｇ４］における太陽位置を示す撮影太陽位置Ｓ１を特定する太陽特定部１４と、
撮影日時及び位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置Ｂ１を算出する基準太陽位置取得部１５と、
既知であるカメラ１０の方位と傾きのいずれか１つと、撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１と、に基づき、未知であるカメラの傾きと方位のいずれか１つを特定するカメラ情報特定部１７と、
を備える。

第１実施形態又は第２実施形態の情報処理方法は、
方位と傾きのいずれか１つが既知であるカメラ１０で空を撮影した画像Ｇ１［Ｇ４］を取得することと（ＳＴ１００、ＳＴ２００）、
画像Ｇ１［Ｇ４］の撮影日時を取得することと（ＳＴ１０１、ＳＴ２０１）、
画像Ｇ１［Ｇ４］の撮影場所の位置情報を取得すると（ＳＴ１０２、ＳＴ２０２）、
画像Ｇ１［Ｇ４］における太陽位置を示す撮影太陽位置Ｓ１を特定することと（ＳＴ１０３、ＳＴ２０３）、
撮影日時及び位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置Ｂ１を算出することと（ＳＴ１０４、ＳＴ２０４）、
カメラ１０の既知である方位と傾きのいずれか１つと、撮影太陽位置Ｓ１と、基準太陽位置Ｂ１と、に基づき、カメラの未知である傾きと方位のいずれか１つを特定することと（ＳＴ１０５、ＳＴ２０５）、
を含む。

この構成によれば、カメラ１０の方位と傾きのいずれか１つが既知であれば、撮影日時、撮影場所の位置情報（緯度及び経度）と、画像Ｇ１［Ｇ４］に写っている太陽位置に基づいて、カメラの未知である傾きと方位のいずれか１つを特定可能となる。したがって、カメラ設置時に方位合わせ又は傾き合わせが不要となり、姿勢センサや方位センサを設けなくても、カメラ１０の傾き又は方位を特定可能となる。

第１実施形態のように、カメラ１０の傾きが既知であり、カメラ情報特定部１７は、カメラ１０の既知である傾きを用いて、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較し、カメラ１０の未知である方位を特定することが好ましい。

この構成によれば、カメラ１０の未知である方位を特定可能となる。

第１実施形態のように、画像Ｇ１は、全天カメラ１０で撮像した全天画像であり、基準太陽位置Ｂ１は、カメラ１０が水平であり且つカメラ１０が所定方位を向いている場合の全天画像における太陽位置を示し、カメラ情報特定部１７は、カメラ１０の傾きを用いてカメラ１０が水平である場合の撮影太陽位置Ｓ１を特定し、特定した撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較して、カメラ１０の未知である方位を特定することが好ましい。

この構成によれば、全天画像には方位角及び仰角の情報が含まれており、カメラが水平であり且つ所定方向を向いている場合の撮影太陽位置と基準太陽位置とを比較するので、画像以外の別の座標系に変換しなくても画像内座標の処理で、カメラの未知である方位を特定可能となる。

第１実施形態のように、画像取得部１１は、画像Ｇ１を複数取得し、カメラ情報特定部１７は、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１との差の平均を用いて、カメラ１０の未知である方位を特定することが好ましい。

この構成によれば、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１との差の平均を用いるので、ノイズに強くなり、方位を特定する精度を向上させることが可能となる。

第２実施形態のように、カメラ１０の方位が既知であり、カメラ情報特定部１７は、カメラ１０の方位を用いて、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較し、カメラ１０の未知である傾きを特定することが好ましい。

この構成によれば、カメラ１０の未知である傾きを特定可能となる。

第２実施形態のように、画像Ｇ４は、全天カメラで撮像した全天画像であり、基準太陽位置Ｂ１は、カメラ１０が水平であり且つカメラ１０が所定方位を向いている場合の全天画像における太陽位置を示し、カメラ情報特定部１７は、カメラ１０の方位を用いてカメラ１０が所定方位を向いている場合の撮影太陽位置Ｓ１を特定し、特定した撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１とを比較して、カメラ１０の未知である傾きを特定することが好ましい。

この構成によれば、全天画像には方位角及び仰角の情報が含まれており、カメラが水平であり且つ所定方向を向いている場合の撮影太陽位置と基準太陽位置とを比較するので、画像以外の別の座標系に変換しなくても画像内座標の処理で、カメラの未知である傾きを特定可能となる。

第２実施形態のように、画像取得部１１は、画像Ｇ４を複数取得し、カメラ情報特定部１７は、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１との差の平均を用いて、カメラの未知である傾きを特定することが好ましい。

この構成によれば、撮影太陽位置Ｓ１と基準太陽位置Ｂ１との差の平均を用いるので、ノイズに強くなり、傾きを特定する精度を向上させることが可能となる。

本実施形態に係るプログラムは、上記方法をコンピュータに実行させるプログラムである。また、本実施形態に係るコンピュータに読み取り可能な一時記録媒体は、上記プログラムを記憶している。

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現できる。特許請求の範囲、明細書、および図面中のフローに関して、便宜上「まず」、「次に」等を用いて説明したとしても、この順で実行することが必須であることを意味するものではない。

図１に示す各部１２～１７は、所定プログラムを１又はプロセッサで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。

上記実施形態のシステム１は、一つのコンピュータのプロセッサ１ｂに各部１１～１９が実装されているが、各部１１～１９を分散させて、複数のコンピュータやクラウドで実装してもよい。すなわち、上記方法を１又は複数のプロセッサで実行してもよい。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。図１では、説明の便宜上、各部１１～１９を実装しているが、これらの一部を任意に省略することが可能である。例えば、各部１１～１７を実装する実施形態が挙げられる。

各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１ 情報処理システム
１１ 画像取得部
１２ 撮影日時取得部
１３ 撮影位置取得部
１４ 太陽特定部
１５ 基準太陽位置取得部
１７ カメラ情報特定部
１８ 画像補正部
１９ 誤差情報出力部

用語

必ずしも全ての目的または効果・利点が、本明細書中に記載される任意の特定の実施形態に則って達成され得るわけではない。従って、例えば当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるような他の目的または効果・利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示されるような1つまたは複数の効果・利点を達成または最適化するように動作するように構成され得ることを想到するであろう。

本明細書中に記載される全ての処理は、1つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサを含むコンピューティングシステムによって実行されるソフトウェアコードモジュールにより具現化され、完全に自動化され得る。コードモジュールは、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶装置に記憶することができる。一部または全ての方法は、専用のコンピュータハードウェアで具現化され得る。

本明細書中に記載されるもの以外でも、多くの他の変形例があることは、本開示から明らかである。例えば、実施形態に応じて、本明細書中に記載されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、または機能は、異なるシーケンスで実行することができ、追加、併合、または完全に除外することができる (例えば、記述された全ての行為または事象がアルゴリズムの実行に必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態では、動作またはイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または複数のプロセッサまたはプロセッサコアを介して、または他の並列アーキテクチャ上で、逐次ではなく、並列に実行することができる。さらに、異なるタスクまたはプロセスは、一緒に機能し得る異なるマシンおよび/またはコンピューティングシステムによっても実行され得る。

本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロックおよびモジュールは、プロセッサなどのマシンによって実施または実行することができる。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、またはそれらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータ実行可能命令を処理することなく論理演算を実行する他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、デジタル信号プロセッサ(デジタル信号処理装置)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。本明細書中では、主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは、主にアナログ素子を含むこともできる。例えば、本明細書中に記載される信号処理アルゴリズムの一部または全部は、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路により実装することができる。コンピューティング環境は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、または装置内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。

特に明記しない限り、「できる」「できた」「だろう」または「可能性がある」などの条件付き言語は、特定の実施形態が特定の特徴、要素および/またはステップを含むが、他の実施形態は含まないことを伝達するために一般に使用される文脈内での意味で理解される。従って、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素および/またはステップが1つ以上の実施形態に必要とされる任意の方法であること、または1つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、または実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するという訳ではない。

語句「X、Y、Zの少なくとも1つ」のような選言的言語は、特に別段の記載がない限り、項目、用語等が X, Y, Z、のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すために一般的に使用されている文脈で理解される(例: X、Y、Z)。従って、このような選言的言語は、一般的には、特定の実施形態がそれぞれ存在するXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つ、の各々を必要とすることを意味するものではない。

本明細書中に記載されかつ/または添付の図面に示されたフロー図における任意のプロセス記述、要素またはブロックは、プロセスにおける特定の論理機能または要素を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、潜在的にモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すものとして理解されるべきである。代替の実施形態は、本明細書中に記載された実施形態の範囲内に含まれ、ここでは、要素または機能は、当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序で、図示または説明されたものから削除、順不同で実行され得る。

特に明示されていない限り、「一つ」のような数詞は、一般的に、1つ以上の記述された項目を含むと解釈されるべきである。従って、「～するように設定された一つのデバイス」などの語句は、1つ以上の列挙されたデバイスを含むことを意図している。このような1つまたは複数の列挙されたデバイスは、記載された引用を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「以下のA、BおよびCを実行するように構成されたプロセッサ」は、Aを実行するように構成された第1のプロセッサと、BおよびCを実行するように構成された第2のプロセッサとを含むことができる。加えて、導入された実施例の具体的な数の列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙が典型的には少なくとも列挙された数(例えば、他の修飾語を用いない「2つの列挙と」の単なる列挙は、通常、少なくとも2つの列挙、または2つ以上の列挙を意味する)を意味すると解釈されるべきである。

一般に、本明細書中で使用される用語は、一般に、「非限定」用語(例えば、「～を含む」という用語は「それだけでなく、少なくとも～を含む」と解釈すべきであり、「～を持つ」という用語は「少なくとも～を持っている」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「以下を含むが、これらに限定されない。」などと解釈すべきである。) を意図していると、当業者には判断される。

説明の目的のために、本明細書中で使用される「水平」という用語は、その方向に関係なく、説明されるシステムが使用される領域の床の平面または表面に平行な平面、または説明される方法が実施される平面として定義される。「床」という用語は、「地面」または「水面」という用語と置き換えることができる。「垂直/鉛直」という用語は、定義された水平線に垂直/鉛直な方向を指します。「上側」「下側」「下」「上」「側面」「より高く」「より低く」「上の方に」「～を越えて」「下の」などの用語は水平面に対して定義されている。

本明細書中で使用される用語の「付着する」、「接続する」、「対になる」及び他の関連用語は、別段の注記がない限り、取り外し可能、移動可能、固定、調節可能、及び/または、取り外し可能な接続または連結を含むと解釈されるべきである。接続/連結は、直接接続及び/または説明した2つの構成要素間の中間構造を有する接続を含む。

特に明示されていない限り、本明細書中で使用される、「およそ」、「約」、および「実質的に」のような用語が先行する数は、列挙された数を含み、また、さらに所望の機能を実行するか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」及び「実質的に」とは、特に明示されていない限り、記載された数値の10%未満の値をいう。本明細書中で使用されているように、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語が先行して開示されている実施形態の特徴は、さらに所望の機能を実行するか、またはその特徴について所望の結果を達成するいくつかの可変性を有する特徴を表す。

上述した実施形態には、多くの変形例および修正例を加えることができ、それらの要素は、他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるべきである。そのような全ての修正および変形は、本開示の範囲内に含まれることを意図し、以下の請求の範囲によって保護される。

Claims (19)

1. 方位と傾きのいずれか１つが既知であるカメラで空を撮影した画像を取得する画像取得部と、
   前記画像の撮影日時を取得する撮影日時取得部と、
   前記画像の撮影場所の位置情報を取得する撮影位置取得部と、
   前記画像における太陽位置を示す撮影太陽位置を特定する太陽特定部と、
   前記撮影日時及び前記位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置を算出する基準太陽位置取得部と、
   前記カメラの既知である方位と傾きのいずれか１つと、前記撮影太陽位置と、前記基準太陽位置と、に基づき、前記カメラの未知である傾きと方位のいずれか１つを特定するカメラ情報特定部と、
   を備える、情報処理システム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記カメラの傾きが既知であり、
   前記カメラ情報特定部は、前記カメラの傾きを用いて、前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較し、前記カメラの未知である方位を特定する、情報処理システム。
3. 請求項２に記載のシステムであって、
   前記画像は、全天カメラで撮像した全天画像であり、
   前記基準太陽位置は、前記カメラが水平であり且つ前記カメラが所定方位を向いている場合の全天画像における太陽位置を示し、
   前記カメラ情報特定部は、前記カメラの傾きを用いて前記カメラが水平である場合の前記撮影太陽位置を特定し、特定した前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較して、前記カメラの未知である方位を特定する、情報処理システム。
4. 請求項２又は請求項３に記載のシステムであって、
   前記画像取得部は、前記画像を複数取得し、
   前記カメラ情報特定部は、前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置との差の平均を用いて、前記カメラの未知である方位を特定する、情報処理システム。
5. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記カメラの方位が既知であり、
   前記カメラ情報特定部は、前記カメラの方位を用いて、前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較し、前記カメラの未知である傾きを特定する、情報処理システム。
6. 請求項５に記載のシステムであって、
   前記画像は、全天カメラで撮像した全天画像であり、
   前記基準太陽位置は、前記カメラが水平であり且つ前記カメラが所定方位を向いている場合の全天画像における太陽位置を示し、
   前記カメラ情報特定部は、前記カメラの方位を用いて前記カメラが前記所定方位を向いている場合の前記撮影太陽位置を特定し、特定した撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較して、前記カメラの未知である傾きを特定する、情報処理システム。
7. 請求項５又は請求項６に記載のシステムであって、
   前記画像取得部は、前記画像を複数取得し、
   前記カメラ情報特定部は、前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置との差の平均を用いて、前記カメラの未知である傾きを特定する、情報処理システム。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステムであって、
   前記カメラ情報特定部が特定した前記カメラの方位又は傾きに基づき、前記画像取得部が取得した画像を、前記カメラが所定方位であり且つ所定傾きである場合に撮影される画像に補正する画像補正部を備える、情報処理システム。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステムであって、
   前記カメラ情報特定部が特定した前記カメラの方位又は傾きに基づき、前記カメラの方位又は傾きの誤差情報を出力する誤差情報出力部を備える、情報処理システム。
10. 方位と傾きのいずれか１つが既知であるカメラで空を撮影した画像を取得することと、
    前記画像の撮影日時を取得することと、
    前記画像の撮影場所の位置情報を取得することと、
    前記画像における太陽位置を示す撮影太陽位置を特定することと、
    前記撮影日時及び前記位置情報に基づき定まる太陽の位置を示す基準太陽位置を算出することと、
    前記カメラの既知である方位と傾きのいずれか１つと、前記撮影太陽位置と、前記基準太陽位置と、に基づき、前記カメラの未知である傾きと方位のいずれか１つを特定することと、
    を含む、情報処理方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記カメラの傾きが既知であり、
    前記カメラの傾きを用いて、前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較し、前記カメラの未知である方位を特定する、情報処理方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記画像は、全天カメラで撮像した全天画像であり、
    前記基準太陽位置は、前記カメラが水平であり且つ前記カメラが所定方位を向いている場合の全天画像における太陽位置を示し、
    前記カメラの傾きを用いて前記カメラが水平である場合の前記撮影太陽位置を特定し、特定した前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較して、前記カメラの未知である方位を特定する、情報処理方法。
13. 請求項１１又は１２に記載の方法であって、
    前記画像を複数取得し、
    前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置との差の平均を用いて、前記カメラの未知である方位を特定する、情報処理方法。
14. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記カメラの方位が既知であり、
    前記カメラの方位を用いて、前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較し、前記カメラの未知である傾きを特定する、情報処理方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記画像は、全天カメラで撮像した全天画像であり、
    前記基準太陽位置は、前記カメラが水平であり且つ前記カメラが所定方位を向いている場合の全天画像における太陽位置を示し、
    前記カメラの方位を用いて前記カメラが前記所定方位を向いている場合の前記撮影太陽位置を特定し、特定した撮影太陽位置と前記基準太陽位置とを比較して、前記カメラの未知である傾きを特定する、情報処理方法。
16. 請求項１４又は請求項１５に記載の方法であって、
    前記画像を複数取得し、
    前記撮影太陽位置と前記基準太陽位置との差の平均を用いて、前記カメラの未知である傾きを特定する、情報処理方法。
17. 請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記特定された前記カメラの方位又は傾きに基づき、前記取得した画像を、前記カメラが所定方位であり且つ所定傾きである場合に撮影される画像に補正することを更に含む、情報処理方法。
18. 請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記特定された前記カメラの方位又は傾きに基づき、前記カメラの方位又は傾きの誤差情報を出力することを更に含む、情報処理方法。
19. 請求項１０乃至請求項１８のいずれか一項に記載の方法を１又は複数のプロセッサに実行させるプログラム。

Images