JP2004157397A - 位置判読装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】GPSで検出した自位置を無線送信する複数のマーカ51を目的の被災地域に投下して設置し、ヘリコプタ10に搭載したテレビカメラ11およびマーカ位置情報受信機12にて、マーカ位置を含むカメラ画像71を撮影すると同時に各マーカ51からマーカ位置情報を受信し、このカメラ画像71およびマーカ位置情報51aを実況情報80として地上の位置判読装置30に送信する。位置判読装置30では、受信したマーカ位置情報51aの領域の地図画像61を表示し、カメラ画像71から複数のマーカ位置情報51aに基づいて幾何補正、縮尺および方位の修正された補正画像72を生成して地図画像61に重ね合わせることで、瞬時に地図画像61上における被災地域の特定を行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、位置判読装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
地震、風水害、大規模火災等の災害の発生時に、これらの被害がどの地点で発生し、どの範囲にどの程度の被害がおよんでいるのかを災害発生前の地図上で把握することは、災害の危機管理上で必要不可欠である。地震、風水害、大規模火災等の災害の発生時に災害発生地点に関する最初の情報は、交通網の寸断、通信網の混乱等が予想されることより、災害現場から離れた場所から発進した航空機に搭載したテレビカメラによって、もたらされる場合が多い。そこで、この画像から、すみやかに災害地点及び範囲を特定することが必要であり、短時間でその作業を行う必要がある。
【0003】
従来、災害の状況を画像から把握するシステムとしては、災害発生前に地上に設置されていたカメラで監視する場合(特許文献1)と、航空機に搭載したカメラで画像を得る例(特許文献2、特許文献3)がある。
【0004】
しかし、特許文献1のように地上に設置されたカメラで監視する場合は、監視範囲が限定されるという技術的課題がある。また、災害により、カメラが破損したり、設置位置がずれること等により、撮影不能ないしは不正確な撮影しかできないことが懸念される。
【0005】
一方、航空機にカメラを搭載した例として、特許文献2にはヘリコプタ上のビデオカメラの信号を音声通信帯域の無線周波数で地上に伝送する技術が開示されている。
【0006】
また、特許文献3には、ヘリコプタに自機の位置を検知するGPSやカメラ等の器材を搭載し、カメラによる地上の撮影と同時にGPSによりヘリコプタの現在位置を刻々と測定して撮影画像と位置情報を地上に送信し、地上の判読装置では、このGPSの位置情報に基づいて、カメラによる撮影画像の再生と、撮影地域の地図の表示とを同期させるとともに、現在撮影中のカメラの画角やヘリコプタの高度等の情報に基づいて地図上にカメラの画枠やヘリコプタの現在位置を表すシンボルを表示する技術が開示されている。
【0007】
従来のヘリコプタ搭載の災害地点の特定システムとして、これら公知の技術を容易に組合わせし得る範囲で組合わせたものについて説明する。
【0008】
従来の災害地点特定システムは、地上を撮影するカメラとGPSを搭載したヘリコプタと、ヘリコプタから無線電送によって送られてくる画像と、位置情報を受信する受信装置と、画像及びそれを撮影したヘリコプタの位置の地図上への表示を行い、この画像を見ながら人が操作する判読装置と、受信装置から送られてきた情報および判読装置で処理された画像を保管(記憶)する装置等で構成される。
【0009】
次に従来のシステムにおける動作について説明する。ヘリコプタが飛行することで、これに搭載されたカメラによって撮影された画像と、GPSによる位置情報からなる情報がデータ受信装置を中継して判読装置に送られてくる。判読装置では、画面上に受信した画像をリアルタイムに表示する。また、ヘリコプタの位置情報と同期して、地図を表示するとともにこの地図上にヘリコプタの現在位置を表すシンボルを表示する。判定者は、画像を見ながら、被害発生地点のところで、画面を静止させ、同地点周辺の地図とを見比べながら、被害発生地点と範囲を特定する。
【0010】
上記の従来例では、人間が目視により画像と地図を比較し、判定を行うが、画像と地図とは方位も、縮尺も一致しているわけではないから、慣れていないと、画像上の災害被害位置及び範囲を地図上に求めることは、容易な作業ではない。
【0011】
なお、特許文献3では、ヘリコプタの方位および高度とテレビカメラの画角に基づいて、地図情報上におけるテレビ画像の画枠の表示状態を決定しているが、移動するヘリコプタの高度やカメラの画角に基づく画枠の表示精度は、1辺が数キロメートルにも及ぶ撮影範囲の大きさを考えると誤差が大きくなることが懸念される。
【0012】
【特許文献1】
特開平5−46887号公報
【特許文献2】
特開平8−324499号公報
【特許文献3】
特開平11−331831号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヘリコプタ、テレビカメラを用いた画像上の位置判読装置は以上のように構成され、動作しているため、被害位置を地図上で判定するためには、ヘリコプタの飛行中にリアルタイムに受信および表示される画像上で被害地点を発見した場合には、判定者はそれが地図上のどの辺りなのかという曖昧な位置判定しかできない。また、画像と地図の照合作業に時間がかかるとともに、画像中の被災地点等の重要部位のチェック漏れが発生する可能性があるなどの技術的課題があった。
【0014】
災害発生時においては被災地域の正確な位置情報の特定等による迅速な状況把握と対応が重要であり、以上のような従来技術の課題は情報のリアルタイム性を損なっているという点、および情報漏れが発生する可能性があるという点で、迅速かつ正確な状況把握の妨げとなる懸念がある。
【0015】
この発明は上記のような技術的課題を解消するためになされたもので、航空機に搭載された撮像手段の映像から、リアルタイムに災害発生前の被害地点の地図と現在の災害被害状況とを迅速かつ正確に照合できる位置判読技術を得ることを目的とする。
【0016】
また、この発明は、特定地域の地図情報と、当該特定地域を撮影した画像情報との照合精度を向上させることが可能な位置判読技術を得ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置判読装置は、地図情報にアクセスする地図情報参照手段と、飛行物体に搭載された撮像手段にて撮影された複数の標識物体の画像を含む地表画像および当該標識物体の地理的位置情報に基づいて前記標識物体の画像を含む前記地表画像の縮尺および方位を前記地図情報に整合させ、当該地表画像を前記地図情報に重ね合わせて表示する画像表示手段とを含むものである。
【0018】
また、標識物体の配置方法としては、航空機等の飛行物体からの投下に限らず、災害地等の撮影地域に立ち入ることが可能な場合は地上から設置してもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の一実施の形態である位置判読方法を実施する位置判読装置を含む位置判読システムの構成の一例を示すブロック図であり、図2はその動作の一例を説明する概念図、図3は、その動作の一例を示すフローチャートである。
【0020】
図1に例示されるように、本実施の形態の位置判読システムは、地上を撮影してテレビ画像情報(カメラ画像71)を出力するテレビカメラ11および地上に投下されたマーカ51に搭載されたGPS送信機502からの無線伝送92によって送られてくるマーカ位置情報51aを受信するマーカ位置情報受信機12およびデータ送信機13を搭載したヘリコプタ10と、ヘリコプタ10のデータ送信機13から無線伝送91によって送られてくる実況情報80(カメラ画像71および地上に投下された個々のマーカ51から発信されヘリコプタ10により中継されたマーカ位置情報51aやID情報等を含む)を受信するデータ受信装置20と、受信したカメラ画像71の表示、及びそれらを撮影した位置の地図上への表示を行い、このカメラ画像71等を見ながら人が行う位置判読作業を支援する位置判読装置30と、データ受信装置20から送られてきた実況情報80および位置判読装置30で処理された後述のような画像を保管(記憶)するデータ保管装置40とを含んでいる。
【0021】
位置判読装置30には、画面表示装置31と地図データ保管装置32が設けられている。画面表示装置31は複数のディスプレイ31aおよびディスプレイ31bを備えており、それぞれのディスプレイ31aおよび31bには、カメラ画像71や、地図データ保管装置32から読出された地図画像61の表示が行われる。また、位置判読装置30には、ヘリコプタ10からカメラ画像71ととも受信される複数のマーカ位置情報51aに基づいて、カメラ画像71の歪みを補正する幾何補正、さらには地図画像61と重ね合わせるための縮尺と方位の補正を行う計算機能、カメラ画像71から得られる静止画像71a内のマーカ位置51b(マーカ画像)を認識する機能、等が備えられている。
なお、本実施の形態ではデータ受信装置20以後の装置は、地上に設置されている。
【0022】
図4は、本実施の形態のマーカ51の構成の一例を示すブロック図であり、図5は、その外観の一例を示す斜視図である。
この図4に例示されるように、本実施の形態の場合、個々のマーカ51は、マーカ本体500の内部に、全地球測位システムの衛星電波の受信により自マーカ51の緯度、経度、高度等のマーカ位置情報(地理的位置情報)51aをアンテナ501aを介して検出するGPS受信機501と、検出したマーカ位置情報51aおよび自マーカに固有の識別情報(ID情報)をアンテナ502aを介して無線伝送92にてヘリコプタ10のマーカ位置情報受信機12に送信するGPS送信機502と、当該マーカ51の位置をテレビカメラ11から明瞭に識別可能に撮影させるための発光器503と、これらの各部に動作電力を供給する電池504、動作電力のON/OFFを制御するスイッチ505等を収容した構成となっている。
【0023】
また、図5に例示されるように、本実施の形態の場合、マーカ本体500の周囲には、複数のアンテナ501aおよびアンテナ502aが放射状に突設され、頂部には発光器503が露出している。さらに、マーカ本体500は、発光器503をほぼ鉛直上向きにした姿勢で、吊り下げ索507を介して落下傘506に支持される構成となっており、ヘリコプタ10からの投下時の着地衝撃が落下傘506にて緩和されるとともに、放射状に突設された複数のアンテナ501aおよびアンテナ502aにより、発光器503が鉛直上向きとなる姿勢で安定する構成となっている。
【0024】
また、必要に応じて、マーカ本体500に、着地直前等のタイミングで、吊り下げ索507を切り離す構造を設けるようにしてもよい。これにより、着地時に、落下傘506にて発光器503が掩蔽されることを防止でき、テレビカメラ11にて発光器503の映像を確実に撮影できるようになる。
【0025】
なお、特に図示しないが、マーカ本体500を先端部が鋭利で基端部に発光器503および複数のアンテナ501aおよびアンテナ502aが配置された細長い杭の形状とし、先端部を下向きに投下し、着地時の衝撃で先端部が地面に突き刺さるように使用してもよい。
【0026】
本実施の形態の場合、複数のマーカ51の各々の発光器503は、互いに異なる色(波長)で発光し、個々のマーカ51の発光色とそのID情報との対応関係は、位置判読装置30に登録されている。
【0027】
ここでテレビカメラ11はヘリコプタ10の姿勢や加速度に関係なく、常に鉛直下方を撮影できるように、ジャイロを内蔵するジンバル装置内に設置されていることが望ましいが、ヘリコプタ10が急激な運動をしない限りは、通常は、本実施の形態では、必要条件ではない。
【0028】
次に動作について説明する。
まず、位置判読装置30では、地図データ保管装置32に必要な電子地図情報を参照可能に実装する(ステップST100)。地図情報としては、CD−ROM等の媒体に記録された電子地図情報を用いることができる。あるいは、情報ネットワークを経由して地図サーバ等から参照する構成としてもよい。
【0029】
そして、ヘリコプタ10が飛行し、災害地に到着すると(ステップST101)、災害地の大きさにより、投下するマーカ51の数(少なくとも3ヶ所)を決め、望ましくは、異なる発光色のマーカ51で3角形を形成するように投下する(図2(a))(ステップST102)。個々のマーカ51の発光器503は、例えば、当該発光器503の画像(マーカ位置51b)をカメラ画像71内から自動検出できるように特定の波長の光を発する。
【0030】
そして、ヘリコプタ10は、一枚の画面上にマーカ51が3個以上入るようにカメラ画像71の範囲を撮影してゆくとともに(図2(b))、複数のマーカ51の各々から発信されるマーカ位置情報51aおよびID情報を受信し(ステップST103)、実況情報80として地上に送信する(ステップST104)。
【0031】
一方、地上側では、ヘリコプタ10から実況情報80を受信し(ステップST105)、この実況情報80に含まれるカメラ画像71をディスプレイ31aに表示するとともに(ステップST106)、実況情報80に含まれるマーカ位置情報51aに基づいて、地図画像61を地図データ保管装置32から読出してマーカ位置51bとともに(マーカ位置51bが表示範囲に含まれるように)ディスプレイ31bに表示して(ステップST107)、判定者に提示する。これらの表示操作はリアルタイムに行われる。
【0032】
すなわち、ステップST107では複数のマーカ51の各々から、緯度、経度、高度等のマーカ位置情報51aが得られるため、マーカ51間の地図(平面に換算した)上の距離と位置が計算可能であり、マーカ位置51b(マーカ画像)を地図画像61に表示できる。図2(d)の地図画像61は複数のマーカ位置51bの重心位置を中心に、上が北として表示されている。
【0033】
画面表示装置31のディスプレイ31aのカメラ画像71を見ている判定者は、マーカ位置51bを見ながら適当な位置で画像取り込みボタンを押し、静止画像71aを取り込む(ステップST108)。
【0034】
位置判読装置30は、取り込まれた静止画像71a内より、複数のマーカ位置51b(マーカ画像)を自動検出する。この時、位置判読装置30に登録されている個々のマーカ位置51bの発光色とID情報との関係から、静止画像71a当該内のマーカ位置51bとマーカ位置情報51aとの対応関係を特定する。
マーカ位置51bの自動検出がしにくい場合は、判定者が、静止画像71a上において、検出しにくいマーカ位置51bに図示していないマウスのポインタを合わせて、当該マーカ位置51bを指示してもよい。
【0035】
この複数のマーカ位置51b(マーカ画像)に対応するマーカ位置情報51aから得られた距離、方位情報により、静止画像71aの歪みを補正する幾何補正、さらに地図画像61と合わせるため、縮尺と方位の修正が行われ、補正画像72を得る(図2(c))(ステップST109)。これらの処理は、上述のように位置判読装置30に内蔵された計算機により可能である。
【0036】
そして、幾何補正や縮尺と方位の修正が施された補正画像72は、ディスプレイ31bにて地図画像61と重ねて表示され(図2(d))(ステップST110)、さらに、この補正画像72と地図画像61は、データ保管装置40に格納される(ステップST111)。
【0037】
このように、ヘリコプタ10に搭載のテレビカメラ11にて撮影されたカメラ画像71と地上に設置された複数のマーカ51によるマーカ位置情報51aから、カメラ画像71上のマーカ位置51bと地図画像61上のマーカ位置51bとの対応(すなわち、地図画像61上へのカメラ画像71(静止画像71a)の正確な重ね合わせ)が瞬時に算出できることによって、ヘリコプタ10の飛行中にカメラ画像71や地図画像61の画像データを見ながら、災害前の地図情報に対応する災害地点及び範囲のチェックが瞬時にかつ高精度に行える。これにより、災害対策の対応などの時間が大幅に短縮される。
【0038】
また、地上に設置された複数のマーカ51の実際のマーカ位置情報51aに基づいて、カメラ画像71の倍率および方位の修正や幾何補正を行って得られた補正画像72を地図画像61と重ね合わせるので、テレビカメラ11による撮影角度等に関係なく、特定地域の地図画像61と、当該特定地域を撮影したカメラ画像71との照合精度が向上し、より正確な位置判読が可能になる。
【0039】
また、マーカ51は目的の災害地の近傍に投下されているため、マーカ画像(マーカ位置51b)を含むようにカメラ画像71を撮影している限り、目的の災害地を見逃す等の情報漏れがなくなる。
【0040】
また、判定者は、マーカ51の表示位置に注意するだけで、確実に目的の災害地等を正確に認識できるので、災害地を探すためにディスプレイ31aに表示されるカメラ画像71を長時間注視し続ける等の緊張を強いられることもなく作業性が向上するとともに、カメラ画像71と地図画像61を対応つけるための熟練も必要としない。
【0041】
実施の形態2.
上述の実施の形態1の説明では、一枚のカメラ画像71(補正画像72)の処理について述べたが、この作業を繰り返すことにより、複数の補正画像72が得られる。それらは縮尺、方位が統一されているため、簡単に合成でき、たとえばテレビカメラ11の画角よりも広範囲の地図に対応する画像が、短時間に得られるという利点がある。これらはデータ保管装置40に記録して随時参照できる。
【0042】
実施の形態3.
災害地点の天候が悪く、雲などに覆われている場合もある。そのような時は、テレビカメラ11で観測することは難しくなるので、テレビカメラ11の代わりに、合成開口レーダ11−1を使用し、発光器503を備えた光学的なマーカ51の代わりに電波反射体503aを備えたマーカ51−1を用いることにより、天候が悪いときでもマーカ画像を含むカメラ画像71を得ることができ、実施の形態1のテレビカメラ11を使用した場合と同様の効果を得ることができる。
【0043】
上述の説明では、航空機としてヘリコプタ10を用いる場合を例にとって説明したが飛行機、飛行船、気球、衛星であっても同様効果が得られる。航空機は勿論、無線操縦等による模型のものでもカメラなどが積載できれば良い。又、地上設備として説明した部分が全て機上に設けられていてもよい。テレビカメラ11の代りに電子式スチールカメラが利用できることは自明である。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、飛行物体に搭載された撮像手段にて撮影された複数の標識物体の画像を含む地表画像および当該標識物体の地理的位置情報に基づいて前記標識物体の画像を含む前記地表画像の縮尺および方位を地図情報に整合させ、当該地表画像を前記地図情報に重ね合わせて表示する画像表示手段とを備えたので、災害発生時の災害位置の特定及び災害発生前の地図上への対応が瞬時にでき、災害復旧の対応がすばやく行えるという効果が得られる。
【0045】
この発明によれば、飛行物体に搭載された撮像手段にて撮影された複数の標識物体の画像を含む地表画像および当該標識物体の地理的位置情報に基づいて前記標識物体の画像を含む前記地表画像の縮尺および方位を地図情報に整合させ、当該地表画像を前記地図情報に重ね合わせて表示する画像表示手段とを備えたので、特定地域の地図情報と、当該特定地域を撮影した画像情報との照合精度を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態である位置判読方法を実施する位置判読装置を含む位置判読システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図2】この発明の一実施の形態である位置判読方法を実施する位置判読装置を含む位置判読システムの動作の一例を説明する概念図である。
【図3】この発明の一実施の形態である位置判読方法を実施する位置判読装置を含む位置判読システムの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図4】本発明の一実施の形態である位置判読システムにて使用されるマーカの構成の一例を示すブロック図である。
【図5】本発明の一実施の形態である位置判読システムにて使用されるマーカの外観の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 ヘリコプタ(飛行物体)、11 テレビカメラ(撮像手段)、11−1合成開口レーダ(撮像手段)、12 マーカ位置情報受信機、13 データ送信機、20 データ受信装置、30 位置判読装置、31 画面表示装置、31a ディスプレイ、31b ディスプレイ、32 地図データ保管装置、40 データ保管装置、51 マーカ(標識物体)、51−1 マーカ(標識物体)、51a GPSによるマーカ位置情報(地理的位置情報)、51b カメラ画像や地図画像内のマーカ位置(標識物体の画像)、61 地図画像、71 カメラ画像(地表画像)、71a 静止画像、72 補正画像、80 実況情報、91無線伝送、92 無線伝送、500 マーカ本体、501 GPS受信機、501a アンテナ、502 GPS送信機、502a アンテナ、503 発光器、503a 電波反射体、504 電池、505 スイッチ、506 落下傘、507 吊り下げ索。
Claims (5)
- 地図情報にアクセスする地図情報参照手段と、飛行物体に搭載された撮像手段にて撮影された複数の標識物体の画像を含む地表画像および当該標識物体の地理的位置情報に基づいて前記標識物体の画像を含む前記地表画像の縮尺および方位を前記地図情報に整合させ、当該地表画像を前記地図情報に重ね合わせて表示する画像表示手段とを含むことを特徴とする位置判読装置。
- 前記画像表示手段は、前記地図情報に縮尺および方位が整合した複数の前記地表画像をつなぎ合わせることで、前記撮像手段の画角よりも広い範囲の前記地表画像を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項1記載の位置判読装置。
- 前記標識物体は、全地球測位システムからの電波を受信して自標識物体の前記地理的位置情報を検出する機能と、検出した前記地理的位置情報を外部に送信する機能とを含むことを特徴とする請求項1記載の位置判読装置。
- 前記撮像手段はテレビカメラであり、前記標識物体は前記テレビカメラにて撮影可能な発光器を備えたことを特徴とする請求項1記載の位置判読装置。
- 前記撮像手段は合成開口レーダであり、前記標識物体は前記合成開口レーダにて撮影可能な電波反射体を備えたことを特徴とする請求項1記載の位置判読装置。
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