JP2011095112A - 三次元位置測定装置、飛翔体のマッピングシステム、およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 1台のカメラによって1箇所から撮影しても、飛翔体の三次元位置座標を演算し、その三次元位置座標から飛翔図などのマップを作成して表示する。
【解決手段】 所定の空間領域(11)の飛翔体(50)を撮影する1台のカメラ(12)と、そのカメラ(12)の測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rを計測する距g離計測手段(24)を備える。測定位置原点Oの位置データとカメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θは、GPSレシーバ(15)による位置データと方位データに基づいて演算する。カメラ(12)の光軸(13)が通る画面中心位置Cの三次元位置を演算する。撮影画面上の飛翔体(50)の三次元位置は、画面中心位置Cからの高さと水平距離から演算する。その画面中心位置Cからの高さと水平距離は、測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rと、相対高さ仰角ψと、相対方位θから演算する。
【選択図】 図1
【解決手段】 所定の空間領域(11)の飛翔体(50)を撮影する1台のカメラ(12)と、そのカメラ(12)の測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rを計測する距g離計測手段(24)を備える。測定位置原点Oの位置データとカメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θは、GPSレシーバ(15)による位置データと方位データに基づいて演算する。カメラ(12)の光軸(13)が通る画面中心位置Cの三次元位置を演算する。撮影画面上の飛翔体(50)の三次元位置は、画面中心位置Cからの高さと水平距離から演算する。その画面中心位置Cからの高さと水平距離は、測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rと、相対高さ仰角ψと、相対方位θから演算する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、鳥や飛行物体などの飛翔体を、1台のカメラによって1箇所から撮影しても、飛翔体の定量的な三次元位置座標を算出可能な三次元位置測定装置、および飛翔体の飛翔図のマップを作成して表示する飛翔体のマッピングシステムに関する。
大規模な屋外フィールドにて鳥などの飛翔体の飛翔図を作成する方法としては、一般的には、以下のような方法が採用されている。すなわち、2台のカメラを遠く離して2箇所へ設置して撮影し、スラレオ画像法を用いて三次元位置座標を計測する。その計測データに基づいて飛翔体の位置を地図上に3D表示(3Dマッピング)する、という方法である。
特許文献1は、移動物体の三次元軌跡を計測する技術であり、球技スポーツにおけるボールのように高速で移動する物体の移動軌跡を解析するための技術である。 これは、複数(たいてい2台)のカメラによって飛翔体を含む画像データを取得し、同期させた複数の画像データ中において一致する粒子や画素を抽出する(PTVステレオペアマッチング法)。一致した粒子や画素について、三次元における速度の情報に変換し、三次元の軌跡を求めるものである。
PTVステレオペアマッチング法の技術は、鳥などの飛翔体の軌跡を解析するために利用することができる。
PTVステレオペアマッチング法の技術は、鳥などの飛翔体の軌跡を解析するために利用することができる。
また、特許文献2,3などに開示されるように、離間させた左カメラおよび右カメラによって所定の空間領域を互いに異なる方向から同期させて連続撮影し、それぞれ左側画像データおよび右側画像データを取得する。 次に、左側画像データおよび右側画像データの粒子の対応付けを実行する。その対応付けした粒子に対して時刻間の対応付けをする。このとき、複数の時刻間で対応付けが検証されていた。
上記の対応付けられた複数の時刻間の粒子に基づいて、その粒子の三次元速度ベクトルが算出される。この方法は、「多時刻法」と呼ばれる。
上記の対応付けられた複数の時刻間の粒子に基づいて、その粒子の三次元速度ベクトルが算出される。この方法は、「多時刻法」と呼ばれる。
一方、1台のカメラを水平に設置してから、そのカメラによって、予め大きさが把握できている飛翔体を撮影する。撮影画像に記録された飛翔体が撮影画像においてどの程度の大きさであるか、を把握するとともに、その飛翔体が映っている角度を計測することによって、飛翔体が飛翔している高さを算出するシステムがあった。
例えば特許文献4では、レーザ装置を用いて飛翔体の高度を求める技術が開示されている。 すなわち、高繰返しパルスレーザ装置によってレーザ光を飛翔体へ投射し、その飛翔体で反射する反射光を受光することによって飛翔体までの距離を求める。さらに、反射光パルスの受光方向および受光光学系の光軸の仰角より飛翔物体を見る仰角を求め、飛翔体までの距離と方向から飛翔体の高度を算出するのである。
前述した技術はいずれも、2台のカメラを遠く離して異なる2箇所へ設置する必要がある。すなわち、飛翔体を撮影可能な2箇所のカメラ設置場所を確保する必要がある。 さて、野原などの広い場所であれば、カメラ設置場所を確保することは容易な場合もあるが、山間部や都市部などでは2台のカメラ設置場所を確保することが困難であった。たとえば、1箇所のカメラ設置場所を確保できても、他のカメラ設置場所を所望の位置に確保できないとすれば、撮影条件を変更する必要が生じてくるのである。
加えて、2台のカメラの撮影範囲を重ねた領域内が計測対象となるので、飛翔体が前記領域外を飛行することが判明したときは、遠く離れた2台のカメラの撮影範囲や設置箇所を再設定することが困難であった。 また、2セットの撮影装置が必要となる上に、設定を合理的に進めるには2名の作業者が必要となってしまう。
以上のように、カメラを設置する場所の確保および設定作業、作業人員の確保、遠く離れた2箇所間の連携作業の必要性などが必要であり、飛翔体を撮影することそのものが大掛かりであり、費用や手間もかかってしまう。
以上のように、カメラを設置する場所の確保および設定作業、作業人員の確保、遠く離れた2箇所間の連携作業の必要性などが必要であり、飛翔体を撮影することそのものが大掛かりであり、費用や手間もかかってしまう。
前述した1台のカメラにて飛翔体の高度を求めるシステムは、高度情報しか得られない。そのため、飛翔図などのマップを作成することができなかった。
また、レーザ装置にて飛翔体の高度を求めるシステムでも、高度情報しか得られない。したがって、やはり飛翔図などのマップを作成することができなかった。
また、レーザ装置にて飛翔体の高度を求めるシステムでも、高度情報しか得られない。したがって、やはり飛翔図などのマップを作成することができなかった。
本発明が解決しようとする課題は、1台のカメラによって1箇所から撮影しても、飛翔体の三次元位置座標を演算する飛翔体の三次元位置測定装置、および飛翔体の三次元位置座標から飛翔図などのマップを作成して表示する飛翔体のマッピングシステムを提供することにある。
(第一の発明)
本願における第一の発明は、 所定の空間領域(11)の飛翔体(50)を撮影する1台のカメラ(12)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ(15)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rを計測する距離計測手段(24)と、 前記GPSレシーバ(15)で取得した方位データに基づいて前記カメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θを前記測定位置原点Oから水平角で演算する光軸方向演算手段(25)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手段(26)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対方位θを演算する相対方位演算手段(27)と、 前記測定位置原点O、飛翔体(50)までの距離r、光軸(13)の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから飛翔体(50)の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手段(28)と、
を備えた飛翔体の三次元位置測定装置(20)に係る。
本願における第一の発明は、 所定の空間領域(11)の飛翔体(50)を撮影する1台のカメラ(12)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ(15)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rを計測する距離計測手段(24)と、 前記GPSレシーバ(15)で取得した方位データに基づいて前記カメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θを前記測定位置原点Oから水平角で演算する光軸方向演算手段(25)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手段(26)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対方位θを演算する相対方位演算手段(27)と、 前記測定位置原点O、飛翔体(50)までの距離r、光軸(13)の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから飛翔体(50)の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手段(28)と、
を備えた飛翔体の三次元位置測定装置(20)に係る。
(作用)
カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データとカメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θは、GPSレシーバ(15)で取得した位置データと方位データに基づいて演算する。これによって、カメラ(12)の光軸(13)が通る画面中心位置Cの三次元位置を演算できる。したがって、カメラ(12)による撮影画面上の飛翔体(50)の三次元位置は、画面中心位置Cからの高さと水平距離から演算できる。その画面中心位置Cからの高さと水平距離は、測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rと、相対高さ仰角ψと、相対方位θから演算される。その結果として、1台のカメラ(12)にて1箇所で撮影しても、飛翔体(50)の三次元位置座標が演算される。
カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データとカメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θは、GPSレシーバ(15)で取得した位置データと方位データに基づいて演算する。これによって、カメラ(12)の光軸(13)が通る画面中心位置Cの三次元位置を演算できる。したがって、カメラ(12)による撮影画面上の飛翔体(50)の三次元位置は、画面中心位置Cからの高さと水平距離から演算できる。その画面中心位置Cからの高さと水平距離は、測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rと、相対高さ仰角ψと、相対方位θから演算される。その結果として、1台のカメラ(12)にて1箇所で撮影しても、飛翔体(50)の三次元位置座標が演算される。
(第一の発明のバリエーション1)
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記三次元位置座標演算手段(28)は、前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸(13)と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として飛翔体(50)の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えてもよい。
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記三次元位置座標演算手段(28)は、前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸(13)と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として飛翔体(50)の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えてもよい。
(作用)
前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けることによって、飛翔体(50)の飛ぶ領域の撮影範囲が広がる。このとき、カメラ(12)の光軸(13) と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として補正することにより、飛翔体(50)の三次元位置座標が演算できる。
前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けることによって、飛翔体(50)の飛ぶ領域の撮影範囲が広がる。このとき、カメラ(12)の光軸(13) と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として補正することにより、飛翔体(50)の三次元位置座標が演算できる。
(第一の発明のバリエーション2)
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記カメラ(12)は、飛翔体(50)が撮影画像内に入ったことを認知して出力する鳥トリガ(41)と、その鳥トリガ(41)による飛翔体(50)の認知出力を入力するとともに、前記空間領域(11)の画像データを所定時間取得する撮影起動手段(42)と、を備え、 前記カメラ(12)が取得した所定時間の画像データに基づいて試験的なPTV処理を実行するPTV演算手段(43)と、 そのPTV演算手段(43)が実行したPTV処理の結果を出力するPTV処理出力手段(44)と、 そのPTV処理出力手段(44)の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する判断手段(45)と、 その判断手段(45)によってPTV処理が可能な画像データを取得できていると判断された場合に、前記カメラ(12)に対して本番撮影用の画像データを所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段(24)に対して距離rを計測するように命令信号を発信する制御手段(46)と、を備えてもよい。
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記カメラ(12)は、飛翔体(50)が撮影画像内に入ったことを認知して出力する鳥トリガ(41)と、その鳥トリガ(41)による飛翔体(50)の認知出力を入力するとともに、前記空間領域(11)の画像データを所定時間取得する撮影起動手段(42)と、を備え、 前記カメラ(12)が取得した所定時間の画像データに基づいて試験的なPTV処理を実行するPTV演算手段(43)と、 そのPTV演算手段(43)が実行したPTV処理の結果を出力するPTV処理出力手段(44)と、 そのPTV処理出力手段(44)の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する判断手段(45)と、 その判断手段(45)によってPTV処理が可能な画像データを取得できていると判断された場合に、前記カメラ(12)に対して本番撮影用の画像データを所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段(24)に対して距離rを計測するように命令信号を発信する制御手段(46)と、を備えてもよい。
(作用)
カメラ(12)の撮影画像に飛翔体(50)が入ると、鳥トリガ(41)が自動的に認知して警報発生的に出力する。その飛翔体(50)の認知出力によって試し撮りが開始され、その画像データは所定時間取得される。その取得した画像データはPTV演算手段(43)によって試験的なPTV処理が行われる。その結果がPTV処理出力手段(44)によって出力され、判断手段(45)では、その結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する。良好であると判断した時、カメラ(12)で本番撮影を開始し、かつ距離計測手段(24)によって飛翔体(50)までの距離rを計測し、飛翔体(50)の三次元座標を計測する。
カメラ(12)の撮影画像に飛翔体(50)が入ると、鳥トリガ(41)が自動的に認知して警報発生的に出力する。その飛翔体(50)の認知出力によって試し撮りが開始され、その画像データは所定時間取得される。その取得した画像データはPTV演算手段(43)によって試験的なPTV処理が行われる。その結果がPTV処理出力手段(44)によって出力され、判断手段(45)では、その結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する。良好であると判断した時、カメラ(12)で本番撮影を開始し、かつ距離計測手段(24)によって飛翔体(50)までの距離rを計測し、飛翔体(50)の三次元座標を計測する。
(第一の発明のバリエーション3)
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記制御手段(46)は、その発信する命令信号に基づいて前記カメラ(12)および前記距離計測手段(24)に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段(47)を備えてもよい。
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記制御手段(46)は、その発信する命令信号に基づいて前記カメラ(12)および前記距離計測手段(24)に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段(47)を備えてもよい。
(作用)
カメラ(12)および距離計測手段(24)の起動が手動で行われる場合は、本番開始表示手段(47)によって対応し、制御手段(46)の命令信号を操作員に知らせる。
カメラ(12)および距離計測手段(24)の起動が手動で行われる場合は、本番開始表示手段(47)によって対応し、制御手段(46)の命令信号を操作員に知らせる。
(第二の発明)
本願における第二の発明は、 所定の空間領域(11)の飛翔体(50)を撮影する1台のカメラ(12)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ(15)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rを計測する距離計測手段(24)と、 前記GPSレシーバ(15)で取得した方位データに基づいて前記カメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θを前記測定位置原点Oから水平角で演算する光軸方向演算手段(25)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手段(26)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対方位θを演算する相対方位演算手段(27)と、 前記測定位置原点O、飛翔体(50)までの距離r、光軸(13)の方位方向Θ、相対高さ仰角ψ、相対方位θから、飛翔体(50)の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度、高度に換算する三次元位置座標演算手段(28)と、 前記三次元位置座標演算手段(28)によって演算した位置座標を時間ごとの位置から前記飛翔体(50)の軌跡を演算する飛翔体軌跡演算手段(31)と、 前記飛翔体軌跡演算手段(31)によって演算したデータを三次元マップにて表示する出力表示手段(32)と、を備えた飛翔体のマッピングシステム(10)に係る。
本願における第二の発明は、 所定の空間領域(11)の飛翔体(50)を撮影する1台のカメラ(12)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ(15)と、 前記カメラ(12)の測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rを計測する距離計測手段(24)と、 前記GPSレシーバ(15)で取得した方位データに基づいて前記カメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θを前記測定位置原点Oから水平角で演算する光軸方向演算手段(25)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手段(26)と、 前記カメラ(12)によって撮影した画像データにおいて、画面中心位置Cから飛翔体(50)の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ(12)の光軸(13)から前記飛翔体(50)までの相対方位θを演算する相対方位演算手段(27)と、 前記測定位置原点O、飛翔体(50)までの距離r、光軸(13)の方位方向Θ、相対高さ仰角ψ、相対方位θから、飛翔体(50)の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度、高度に換算する三次元位置座標演算手段(28)と、 前記三次元位置座標演算手段(28)によって演算した位置座標を時間ごとの位置から前記飛翔体(50)の軌跡を演算する飛翔体軌跡演算手段(31)と、 前記飛翔体軌跡演算手段(31)によって演算したデータを三次元マップにて表示する出力表示手段(32)と、を備えた飛翔体のマッピングシステム(10)に係る。
(作用)
カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データとカメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θは、GPSレシーバ(15)で取得した位置データと方位データに基づいて演算する。これによって、カメラ(12)の光軸(13)が通る画面中心位置Cの三次元位置を演算できる。したがって、カメラ(12)による撮影画面上の飛翔体(50)の三次元位置は、画面中心位置Cからの高さと水平距離から演算できる。その画面中心位置Cからの高さと水平距離は、測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rと、相対高さ仰角ψと、相対方位θから演算される。その結果として、1台のカメラ(12)にて1箇所で撮影しても、飛翔体(50)の三次元位置座標が演算される。その飛翔体(50)の三次元位置座標を時間ごとの位置から飛翔体(50)の軌跡を演算し、三次元マップにて表示する。
カメラ(12)の測定位置原点Oの位置データとカメラ(12)の光軸(13)の方位方向Θは、GPSレシーバ(15)で取得した位置データと方位データに基づいて演算する。これによって、カメラ(12)の光軸(13)が通る画面中心位置Cの三次元位置を演算できる。したがって、カメラ(12)による撮影画面上の飛翔体(50)の三次元位置は、画面中心位置Cからの高さと水平距離から演算できる。その画面中心位置Cからの高さと水平距離は、測定位置原点Oから飛翔体(50)までの距離rと、相対高さ仰角ψと、相対方位θから演算される。その結果として、1台のカメラ(12)にて1箇所で撮影しても、飛翔体(50)の三次元位置座標が演算される。その飛翔体(50)の三次元位置座標を時間ごとの位置から飛翔体(50)の軌跡を演算し、三次元マップにて表示する。
(第二の発明のバリエーション1)
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記三次元位置座標演算手段(28)は、前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸(13)と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として飛翔体(50)の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えてもよい。
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記三次元位置座標演算手段(28)は、前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸(13)と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として飛翔体(50)の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えてもよい。
(作用)
前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けることによって、飛翔体(50)の飛ぶ領域の撮影範囲が広がる。このとき、カメラ(12)の光軸(13) と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として補正するだけで、飛翔体(50)の三次元位置座標が簡単に演算される。
前記カメラ(12)の光軸(13)を水平方向から上方へ傾けることによって、飛翔体(50)の飛ぶ領域の撮影範囲が広がる。このとき、カメラ(12)の光軸(13) と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として補正するだけで、飛翔体(50)の三次元位置座標が簡単に演算される。
(第二の発明のバリエーション2)
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記カメラ(12)は、飛翔体(50)が撮影画像内に入ったことを認知して出力する鳥トリガ(41)と、 その鳥トリガ(41)による飛翔体(50)の認知出力を入力するとともに、前記空間領域(11)の画像データを所定時間取得する撮影起動手段(42)と、を備え、 前記カメラ(12)が取得した所定時間の画像データに基づいて試験的なPTV処理を実行するPTV演算手段(43)と、 そのPTV演算手段(43)が実行したPTV処理の結果を出力するPTV処理出力手段(44)と、 そのPTV処理出力手段(44)の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する判断手段(45)と、 その判断手段(45)によってPTV処理が可能な画像データを取得できていると判断された場合に、前記カメラ(12)に対して本番撮影用の画像データを所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段(24)に対して距離rを計測するように命令信号を発信する制御手段(46)と、を備えてもよい。
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記カメラ(12)は、飛翔体(50)が撮影画像内に入ったことを認知して出力する鳥トリガ(41)と、 その鳥トリガ(41)による飛翔体(50)の認知出力を入力するとともに、前記空間領域(11)の画像データを所定時間取得する撮影起動手段(42)と、を備え、 前記カメラ(12)が取得した所定時間の画像データに基づいて試験的なPTV処理を実行するPTV演算手段(43)と、 そのPTV演算手段(43)が実行したPTV処理の結果を出力するPTV処理出力手段(44)と、 そのPTV処理出力手段(44)の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する判断手段(45)と、 その判断手段(45)によってPTV処理が可能な画像データを取得できていると判断された場合に、前記カメラ(12)に対して本番撮影用の画像データを所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段(24)に対して距離rを計測するように命令信号を発信する制御手段(46)と、を備えてもよい。
(作用)
カメラ(12)の撮影画像に飛翔体(50)が入ると、鳥トリガ(41)が自動的に認知して警報発生的に出力する。その飛翔体(50)の認知出力によって試し撮りが開始され、その画像データは所定時間取得される。その取得した画像データはPTV演算手段(43)によって試験的なPTV処理が行われる。その結果がPTV処理出力手段(44)によって出力され、判断手段(45)では、その結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する。良好であると判断した時、カメラ(12)で本番撮影を開始し、かつ距離計測手段(24)によって飛翔体(50)までの距離rを計測し、飛翔体(50)の三次元座標を計測する。
カメラ(12)の撮影画像に飛翔体(50)が入ると、鳥トリガ(41)が自動的に認知して警報発生的に出力する。その飛翔体(50)の認知出力によって試し撮りが開始され、その画像データは所定時間取得される。その取得した画像データはPTV演算手段(43)によって試験的なPTV処理が行われる。その結果がPTV処理出力手段(44)によって出力され、判断手段(45)では、その結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する。良好であると判断した時、カメラ(12)で本番撮影を開始し、かつ距離計測手段(24)によって飛翔体(50)までの距離rを計測し、飛翔体(50)の三次元座標を計測する。
(第二の発明のバリエーション3)
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記制御手段(46)は、その発信する命令信号に基づいて前記カメラ(12)および前記距離計測手段(24)に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段(47)を備えてもよい。
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記制御手段(46)は、その発信する命令信号に基づいて前記カメラ(12)および前記距離計測手段(24)に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段(47)を備えてもよい。
(作用)
カメラ(12)および距離計測手段(24)の起動が手動で行われる場合は、本番開始表示手段(47)によって対応し、制御手段(46)の命令信号を操作員に知らせる。
カメラ(12)および距離計測手段(24)の起動が手動で行われる場合は、本番開始表示手段(47)によって対応し、制御手段(46)の命令信号を操作員に知らせる。
(第三の発明)
第三の発明は、 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラ、 前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ、および前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段を用いて飛翔体の三次元位置を測定するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、 前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手順と、
前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手順と、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。
第三の発明は、 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラ、 前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ、および前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段を用いて飛翔体の三次元位置を測定するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、 前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手順と、
前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手順と、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。
(第四の発明)
第四の発明は、 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラと、 前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバと、 前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段と、を用いて前記飛翔体の軌跡を三次元マップにて表示するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、 前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手順と、 前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手順と、 前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手順と、 前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから、飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手順と、 その三次元位置座標演算手順にて演算した位置座標を時間ごとの位置から前記飛翔体の軌跡を演算する飛翔体軌跡演算手順と、 その飛翔体軌跡演算手順にて演算したデータを三次元マップにて表示する出力表示手順と、をコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラムである。
第四の発明は、 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラと、 前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバと、 前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段と、を用いて前記飛翔体の軌跡を三次元マップにて表示するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、 前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手順と、 前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手順と、 前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手順と、 前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから、飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手順と、 その三次元位置座標演算手順にて演算した位置座標を時間ごとの位置から前記飛翔体の軌跡を演算する飛翔体軌跡演算手順と、 その飛翔体軌跡演算手順にて演算したデータを三次元マップにて表示する出力表示手順と、をコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラムである。
第三および第四の発明は、記録媒体に記録させて提供すること、および通信回線を通じて提供することが可能である。
第一の発明および第三の発明によれば、1台のカメラと距離計測手段を用いて、1箇所から撮影しても、飛翔体の三次元位置であるX軸,Y軸,Z軸の座標データを演算することができる。その結果、カメラを設置する場所の確保、操作人員の確保が容易となり、費用や手間も少なくする飛翔体の三次元位置測定装置およびそれを実現するコンピュータプログラムを提供することができた。
第二の発明および第四の発明によれば、1台のカメラと距離計測手段を用いて、1箇所から撮影しても、飛翔体の三次元位置であるX軸,Y軸,Z軸の座標データを演算することができる。その三次元位置座標を時間ごとの位置から飛翔体の軌跡を演算し、その飛翔体の飛翔図を作成して表示することができる。その結果、カメラを設置する場所の確保、操作人員の確保が容易となり、費用や手間も少なくする飛翔体のマッピングシステムおよびそれを実現するコンピュータプログラムを提供することができた。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1ないし図3を参照するに、本実施形態に係る飛翔体のマッピングシステム10(コンピュータ)は、1台のカメラ12、GPSレシーバ15、距離計測手段24、光軸方向演算手段25、高さ仰角演算手段26、相対方位演算手段27、三次元位置座標演算手段28によって構成される飛翔体の三次元位置測定装置20と、この三次元位置測定装置20に加えて、飛翔体軌跡演算手段31、出力表示手段32によって構成される。
図1ないし図3を参照するに、本実施形態に係る飛翔体のマッピングシステム10(コンピュータ)は、1台のカメラ12、GPSレシーバ15、距離計測手段24、光軸方向演算手段25、高さ仰角演算手段26、相対方位演算手段27、三次元位置座標演算手段28によって構成される飛翔体の三次元位置測定装置20と、この三次元位置測定装置20に加えて、飛翔体軌跡演算手段31、出力表示手段32によって構成される。
なお、上記の各手段12,15,24,25,26,27,28,31,32は、図4に示すように、飛翔体のマッピングシステム10(コンピュータ)の中央処理装置であるCPU21に接続されている。このCPU21には、種々のデータなどを入力するための入力手段22と、種々のデータを記憶する記憶手段23が接続されている。
1台のカメラ12は、鳥50などの飛翔体を計測したい所定の空間領域11(撮影領域)を連続撮影するための撮影手段である。前記空間領域11の全体を撮影するために、ほどよく離れた場所へ三脚16などの設置用固定具を用いて設置される。基本的には、図2に示すように前記カメラ12の光軸13が水平方向に向けられる。なお、本実施形態では飛翔体として鳥50で説明する。
また、前記カメラ12では、鳥50の軌跡を示す飛翔図を作成するための撮影画像データ17(以下、単に「画像データ」という)を取得するために、本実施形態では1秒間に50回の連続撮影が行われ、例えば5〜10分間の撮影が行われる。図1では、説明のために、前記カメラ12で取得する撮影画面14の範囲を図示している。
また、前記カメラ12では、鳥50の軌跡を示す飛翔図を作成するための撮影画像データ17(以下、単に「画像データ」という)を取得するために、本実施形態では1秒間に50回の連続撮影が行われ、例えば5〜10分間の撮影が行われる。図1では、説明のために、前記カメラ12で取得する撮影画面14の範囲を図示している。
前記カメラ12はC−MOSセンサを用いたカメラである。C−MOSセンサを備えているのは、CCD素子よりも露光時間の制御が容易であり、飛行速度の速い鳥類の画像を捉えるのに適している。また曇天などにおいても撮影が容易でレーザ光の照射などの設備が不要となるからである。
GPSレシーバ15は、前記カメラ12の測定位置原点Oの位置データおよび方位データを取得するために該カメラ12に対して備えられる。すなわち、GPSレシーバ15によって、カメラ12の設置場所の緯度、経度、海抜の高度の位置データおよび方位データが得られる。カメラ12の位置データとしては、例えば、地図上地表面におけるカメラ12の測定位置原点Oが、海抜0mを基準点とするX軸(例えば、N極方向),Y軸,Z軸の座標データで表わされる。なお、X軸−Y軸平面は水平面であり、Z軸は垂線方向の軸である。
前記カメラ12の光軸13は、前記測定位置原点Oと、該カメラ12で取得する画面中心位置Cを通過する。その光軸13の方位方向Θは、図1および図3に示すように、前記測定位置原点Oを中心としてN極方向(X軸)に対する水平角で表わされる。これらの情報は、GPSに備えられている機能を利用して得られる。
前記カメラ12の光軸13は、前記測定位置原点Oと、該カメラ12で取得する画面中心位置Cを通過する。その光軸13の方位方向Θは、図1および図3に示すように、前記測定位置原点Oを中心としてN極方向(X軸)に対する水平角で表わされる。これらの情報は、GPSに備えられている機能を利用して得られる。
距離計測手段24は、前記カメラ12の測定位置原点Oから鳥50までの距離rを計測するもので、例えば、レーザ距離計などのセオドライトが用いられる。例えば、高繰返しパルスレーザ装置によってレーザ光LBを鳥50へ投射し、その鳥50で反射する反射光を受光することによって鳥50までの距離rを求める。
前記距離rは手動で計測してもできるが、前記距離計測手段24を三脚などの設置用固定具を用いて設置し、鳥50に向けて追跡駆動する駆動装置によって自動的に追跡し、前記距離rを時間ごとに自動的に計測することもできる。自動的に距離rを計測する場合は、その計測したデータを入力手段22から三次元位置測定装置20(コンピュータ)に自動的に入力することによって、時刻ごとに鳥50の軌跡を計測することが容易となる。
前記距離rは手動で計測してもできるが、前記距離計測手段24を三脚などの設置用固定具を用いて設置し、鳥50に向けて追跡駆動する駆動装置によって自動的に追跡し、前記距離rを時間ごとに自動的に計測することもできる。自動的に距離rを計測する場合は、その計測したデータを入力手段22から三次元位置測定装置20(コンピュータ)に自動的に入力することによって、時刻ごとに鳥50の軌跡を計測することが容易となる。
光軸方向演算手段25は、前記GPSレシーバ15で取得した方位データに基づいて前記カメラ12の光軸13の方位方向Θを前記測定位置原点Oから水平角で演算するものである。前記カメラ12の光軸13は、前記測定位置原点Oと、該カメラ12で取得する画面中心位置Cを通過する。その光軸13の方位方向Θは、図1および図3に示すように、前記測定位置原点Oを中心としてN極方向(X軸)に対する水平角Θで表わされる。これらの情報は、GPSに備えられている機能を利用して得られる。
高さ仰角演算手段26は、前記カメラ12によって撮影した撮影画面14において、画面中心位置Cから鳥50の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ12の光軸13から前記鳥50までの相対高さ仰角ψを演算するものである。例えば、図2に示すように、カメラ12のレンズの高さ方向の撮影角度を45°とし、撮影撮影画面14の高さ方向の画素数を200ピクセルとすると、1ピクセル当りの角度が0.225°(=45°/200)となる。画面中心位置Cから鳥50の高さHまでの画素数がhである場合、相対高さ仰角ψは0.225°×hとなる。
相対方位演算手段27は、前記カメラ12によって撮影した撮影画面14において、画面中心位置Cから鳥50の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラ12の光軸13から前記鳥50までの相対方位θを演算するものである。例えば、図3に示すように、カメラ12のレンズの水平方向の撮影角度を60°とし、撮影画面14の水平方向の画素数を300ピクセルとすると、1ピクセル当りの角度が0.2°(=60°/300)となる。画面中心位置Cから鳥50の水平距離Vまでの画素数がvである場合、相対方位θは0.2°×vとなる。
三次元位置座標演算手段28は、前記測定位置原点O、鳥50までの距離r、光軸13の方位方向Θ、相対高さ仰角ψ、相対方位θから、鳥50の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度、高度のX軸,Y軸,Z軸座標データに換算するものである。例えば、図1ないし図3に示すように、撮影画面14において、画面中心位置Cから鳥50までの高さHは、単純に、H=rsinψとなる。一方、画面中心位置Cから鳥50までの水平距離Vは、単純に、V=rsinθとなる。
測定位置原点Oから鳥50までの距離rと光軸13の方位方向Θとから画面中心位置Cの位置座標のデータを演算できるので、画面中心位置Cの位置座標と、鳥50の高さHおよび水平距離Vによって鳥50の三次元位置X軸,Y軸,Z軸の座標データを演算できる。
測定位置原点Oから鳥50までの距離rと光軸13の方位方向Θとから画面中心位置Cの位置座標のデータを演算できるので、画面中心位置Cの位置座標と、鳥50の高さHおよび水平距離Vによって鳥50の三次元位置X軸,Y軸,Z軸の座標データを演算できる。
以上のようにして、本実施形態の飛翔体の三次元位置測定装置20では、1台のカメラ12と距離計測手段24を用いて、1箇所から撮影しても、鳥50の三次元位置であるX軸,Y軸,Z軸の座標データを演算することができる。その結果、1台のカメラ12を設置する場所は簡単に確保することができる。また、操作人員は設置場所の1箇所での1組だけであるので容易に確保することができる。また、2台のカメラの場合のように遠く離れた2箇所の間で連携作業をする必要がなくなる。したがって、従来の大掛かりな撮影作業を解消し、費用や手間もかからずに、鳥50を撮影することができる。
本実施形態に係る飛翔体のマッピングシステム10(コンピュータ)は、上記の飛翔体の三次元位置測定装置20で演算した鳥50の三次元位置であるX軸,Y軸,Z軸の座標データに基づいて、飛翔体軌跡演算手段31、出力表示手段32によって鳥50の飛翔図などのマップを作成して表示するものである。
飛翔体軌跡演算手段31は、前記三次元位置座標演算手段28によって演算した三次元位置座標を時間ごとの位置から前記鳥50の軌跡を演算するものである。すなわち、前記三次元位置座標データに対して時刻間対応付けをする。その時刻間対応付けは、前記X軸,Y軸,Z軸の三次元データの鳥50の粒子と、例えばΔt秒後の次の時刻の三次元データの鳥50の中で最も距離が短い粒子を対応する鳥50の粒子として決定する。
次に、前記時刻間対応付けによって対応付けられた二つの時刻間(Δt秒間)の鳥50の粒子で、その粒子の三次元速度ベクトルを算出する。
時刻ごとに算出した鳥50の粒子の三次元速度ベクトルを連続させてたどっていくことによって鳥50の軌跡が算出される。このときの鳥50の軌跡は海抜0mを基準点とするX軸,Y軸,Z軸座標データで表わされる。
次に、前記時刻間対応付けによって対応付けられた二つの時刻間(Δt秒間)の鳥50の粒子で、その粒子の三次元速度ベクトルを算出する。
時刻ごとに算出した鳥50の粒子の三次元速度ベクトルを連続させてたどっていくことによって鳥50の軌跡が算出される。このときの鳥50の軌跡は海抜0mを基準点とするX軸,Y軸,Z軸座標データで表わされる。
出力表示手段32は、前記飛翔体軌跡演算手段31によって演算した鳥50の軌跡を三次元マップにてモニタなどに表示するものである。
以上のようにして、本実施形態の飛翔体のマッピングシステム10では、1台のカメラ12と距離計測手段24を用いて、1箇所から撮影しても、鳥50の三次元位置であるX軸,Y軸,Z軸の座標データを演算することができる。その鳥50の三次元位置座標を時間ごとの位置から三次元速度ベクトルを連続して算出することによって鳥50の軌跡を演算し、その鳥50の軌跡を飛翔図に作成して表示することができる。
その結果、飛翔体の三次元位置測定装置20の説明でも述べたように、1台のカメラ12を設置する場所は簡単に確保することができる。また、操作人員は設置場所の1箇所での1組だけであるので容易に確保することができる。従来の大掛かりな撮影作業を解消し、費用や手間もかからずに、鳥50を撮影することができる。
その結果、飛翔体の三次元位置測定装置20の説明でも述べたように、1台のカメラ12を設置する場所は簡単に確保することができる。また、操作人員は設置場所の1箇所での1組だけであるので容易に確保することができる。従来の大掛かりな撮影作業を解消し、費用や手間もかからずに、鳥50を撮影することができる。
前述した飛翔体の三次元位置測定装置20、および飛翔体のマッピングシステム10では、1台のカメラ12の光軸13を水平方向に向けて設置しているので、光軸13より下の空間領域11にはそれほど鳥50が飛ばないことが多い。そこで、撮影画面14の下半分の無駄をなくすために、図5に示すように、カメラ12の光軸13を水平より上方へ傾けて鳥50が飛ぶ領域の撮影範囲を広げることができる。つまり、水平方向に対する光軸13の仰角ψ’を補正角度とすることができる。
そこで、前記三次元位置座標演算手段28には、前記カメラ12の光軸13を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸13と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として鳥50の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えることができる。
基本的には、鳥50の三次元位置座標データは、前述した実施形態に基づいて撮影画面14の画面中心位置Cからの鳥50の高さおよび水平距離を演算し、その演算した鳥50の高さおよび水平距離と画面中心位置Cの三次元座標から演算する。その際に、画面中心位置Cを通る光軸13が仰角ψ’で水平方向より傾いている分だけ画面中心位置Cの座標が補正される。したがって、鳥50の三次元位置座標は仰角ψ’だけ補正されて簡単に演算される。
また、前述した飛翔体の三次元位置測定装置20、および飛翔体のマッピングシステム10に対して、1台のカメラ12で本番撮影する前に、予め設定した空間領域11内に鳥50が入ったかどうかを確認する試し撮り装置40を付加することができる。
その理由は、撮影画面14には、鳥50などの飛翔体が前記空間領域11から外れた場合であっても撮影されるので、その撮影した鳥50が実際に前記空間領域11内に入ったものか、あるいは外れたものかを見極める必要がある。もし、空間領域11から外れた鳥50を撮影するなら無駄なので、バッテリ(動力源)やハードディスク(記録手段)の費用や操作の手間がかかることになる。
その理由は、撮影画面14には、鳥50などの飛翔体が前記空間領域11から外れた場合であっても撮影されるので、その撮影した鳥50が実際に前記空間領域11内に入ったものか、あるいは外れたものかを見極める必要がある。もし、空間領域11から外れた鳥50を撮影するなら無駄なので、バッテリ(動力源)やハードディスク(記録手段)の費用や操作の手間がかかることになる。
試し撮り装置40としては、図6に示すように、カメラ12に対して鳥トリガ41、撮影起動手段42を備える。これに加えて、PTV演算手段43、PTV処理出力手段44、判断手段45、制御手段46を備えて構成される。
なお、上記の各手段41,42,43,44,45,46は、飛翔体のマッピングシステム10(コンピュータ)の中央処理装置であるCPU21に接続されている。
なお、上記の各手段41,42,43,44,45,46は、飛翔体のマッピングシステム10(コンピュータ)の中央処理装置であるCPU21に接続されている。
鳥トリガ41は、鳥50が撮影画像内に入ったことを自動的に認知して警報発生的に出力するものである。
撮影起動手段42は、前記鳥トリガ41による鳥50の認知出力をカメラ12に入力することによって、カメラ12が前記撮影領域11の画像データ17を、例えば5〜10秒間などのように短い所定時間、試験的に取得するものである。
PTV演算手段43は、前記カメラ12が取得した所定時間の画像データ17に基づいて試験的なPTV処理を実行するものである。
PTV処理出力手段44は、前記PTV演算手段43が実行したPTV処理の結果を出力するものである。
撮影起動手段42は、前記鳥トリガ41による鳥50の認知出力をカメラ12に入力することによって、カメラ12が前記撮影領域11の画像データ17を、例えば5〜10秒間などのように短い所定時間、試験的に取得するものである。
PTV演算手段43は、前記カメラ12が取得した所定時間の画像データ17に基づいて試験的なPTV処理を実行するものである。
PTV処理出力手段44は、前記PTV演算手段43が実行したPTV処理の結果を出力するものである。
判断手段45は、前記PTV処理出力手段44の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データ17が取得できているか否かを判断するものである。
鳥50が前記空間領域11から外れる場合は、カメラ12の設置位置に対して鳥50が近すぎたり、速度が速すぎたり、遠くて小さすぎたりする。したがって、試し撮りをした際に、上記のように鳥50が近すぎたり、速すぎたり、小さすぎたりした場合は、予め設定した空間領域11から外れていると判断する。
鳥50が前記空間領域11から外れる場合は、カメラ12の設置位置に対して鳥50が近すぎたり、速度が速すぎたり、遠くて小さすぎたりする。したがって、試し撮りをした際に、上記のように鳥50が近すぎたり、速すぎたり、小さすぎたりした場合は、予め設定した空間領域11から外れていると判断する。
制御手段46は、前記判断手段45によってPTV処理が可能な画像データ17を取得できていると判断された場合に、前記カメラ12に対して本番撮影用の画像データ17を所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段24に対して鳥50までの距離rを計測するように命令信号を発信する本番撮影用制御手段である。
一方、前記判断手段45によってPTV処理が可能な画像データ17を取得できていないと判断された場合は、カメラ12の設置場所を適切な場所に変更することができる。
一方、前記判断手段45によってPTV処理が可能な画像データ17を取得できていないと判断された場合は、カメラ12の設置場所を適切な場所に変更することができる。
また、カメラ12および距離計測手段24の起動を手動で行われる場合に対応するために、前記制御手段46には、その発信する命令信号に基づいて前記カメラ12および前記距離計測手段24に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段47を備えることができる。この本番開始表示手段47としては音声発生器や発光装置などを用いることができる。
上記構成により、カメラ12の撮影画像に鳥50が入ると、鳥トリガ41が自動的に認知して警報発生的に出力する。その鳥50の認知出力によって試し撮りが開始され、その画像データ17は所定時間取得される。その取得した画像データ17はPTV演算手段43によって試験的なPTV処理が行われる。その結果がPTV処理出力手段44によって出力され、判断手段45では、その結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データ17が取得できているか否か、つまり、鳥50が前記空間領域11の中に入ったかどうかを判断する。鳥50が前記空間領域11に入ったと判断した時、すぐにカメラ12で本番撮影を開始し、かつ距離計測手段24によって鳥50までの距離rを計測する。
上記の試し撮り装置40を付加することによって、操作員の入力によって撮影画面14を常時監視することなく、本番撮影する前に、空間領域11の中に鳥50が入ったことを自動的に判断することができる。その結果を受けて、無駄なく、カメラ12で本番撮影を開始し、かつ距離計測手段24によって距離rを計測し、鳥50の三次元座標を計測し、鳥50の軌跡を計測し、飛翔図などのマップを作成することができる。
本発明は、飛翔体に関する環境アセスメントの情報を収集するための計測サービスに関する事業、当該計測機器の製造業、当該計測サービスに関するソフトウェア作成業などにおいて、利用可能性を有する。
10 マッピングシステム 11 空間領域(撮影領域)
12 カメラ 13 光軸
14 撮影画面(画面) 15 GPSレシーバ
16 三脚 17 撮影画像データ
20 三次元位置測定装置 21 CPU
22 入力手段 23 記憶手段
24 距離計測手段 25 光軸方向演算手段
26 高さ仰角演算手段 27 相対方位演算手段
28 三次元位置座標演算手段
31 飛翔体軌跡演算手段 32 出力表示手段
40 試し撮り装置 41 鳥トリガ
42 撮影起動手段 43 PTV演算手段
44 PTV処理出力手段 45 判断手段
46 制御手段 47 本番開始表示手段
50 鳥(飛翔体)
O 測定位置原点 C 画面中心位置
LB レーザ光
12 カメラ 13 光軸
14 撮影画面(画面) 15 GPSレシーバ
16 三脚 17 撮影画像データ
20 三次元位置測定装置 21 CPU
22 入力手段 23 記憶手段
24 距離計測手段 25 光軸方向演算手段
26 高さ仰角演算手段 27 相対方位演算手段
28 三次元位置座標演算手段
31 飛翔体軌跡演算手段 32 出力表示手段
40 試し撮り装置 41 鳥トリガ
42 撮影起動手段 43 PTV演算手段
44 PTV処理出力手段 45 判断手段
46 制御手段 47 本番開始表示手段
50 鳥(飛翔体)
O 測定位置原点 C 画面中心位置
LB レーザ光
Claims (10)
- 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラと、
前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバと、
前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段と、
前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手段と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手段と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手段と、
前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手段と、
を備えた飛翔体の三次元位置測定装置。 - 前記三次元位置座標演算手段は、前記カメラの光軸を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として飛翔体の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えた請求項1に記載の飛翔体の三次元位置測定装置。
- 前記カメラは、飛翔体が撮影画像内に入ったことを認知して出力する鳥トリガと、その鳥トリガによる飛翔体の認知出力を入力するとともに、前記空間領域の画像データを所定時間取得する撮影起動手段と、を備え、
前記カメラが取得した所定時間の画像データに基づいて試験的なPTV処理を実行するPTV演算手段と、そのPTV演算手段が実行したPTV処理の結果を出力するPTV処理出力手段と、そのPTV処理出力手段の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する判断手段と、その判断手段によってPTV処理が可能な画像データを取得できていると判断された場合に、前記カメラに対して本番撮影用の画像データを所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段に対して距離rを計測するように命令信号を発信する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の飛翔体の三次元位置測定装置。 - 前記制御手段は、その発信する命令信号に基づいて前記カメラおよび前記距離計測手段に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段を備えた請求項3に記載の飛翔体の三次元位置測定装置。
- 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラと、
前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバと、
前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段と、
前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手段と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手段と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手段と、
前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから、飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手段と、
前記三次元位置座標演算手段によって演算した位置座標を時間ごとの位置から前記飛翔体の軌跡を演算する飛翔体軌跡演算手段と、
前記飛翔体軌跡演算手段によって演算したデータを三次元マップにて表示する出力表示手段と、
を備えたことを特徴とする飛翔体のマッピングシステム。 - 前記三次元位置座標演算手段は、前記カメラの光軸を水平方向から上方へ傾けた際の前記光軸と水平方向とのなす相対光軸仰角ψ’を補正値として飛翔体の三次元位置座標の演算を補正する補正機構を備えた請求項5に記載の飛翔体のマッピングシステム。
- 前記カメラは、飛翔体が撮影画像内に入ったことを認知して出力する鳥トリガと、その鳥トリガによる飛翔体の認知出力を入力するとともに、前記空間領域の画像データを所定時間取得する撮影起動手段と、を備え、
前記カメラが取得した所定時間の画像データに基づいて試験的なPTV処理を実行するPTV演算手段と、そのPTV演算手段が実行したPTV処理の結果を出力するPTV処理出力手段と、そのPTV処理出力手段の出力結果に基づいて、PTV処理が可能な画像データが取得できているか否かを判断する判断手段と、その判断手段によってPTV処理が可能な画像データを取得できていると判断された場合に、前記カメラに対して本番撮影用の画像データを所定時間取得するように命令信号を発信し、かつ前記距離計測手段に対して距離rを計測するように命令信号を発信する制御手段と、
を備えた請求項5または請求項6のいずれかに記載の飛翔体のマッピングシステム。 - 前記制御手段は、その発信する命令信号に基づいて前記カメラおよび前記距離計測手段に対して本番起動開始指示を表示する本番開始表示手段を備えた請求項7記載の飛翔体のマッピングシステム。
- 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラ、 前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバ、および前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段を用いて飛翔体の三次元位置を測定するためのコンピュータプログラムであって、
そのプログラムは、 前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手順と、
前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手順と、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。 - 所定の空間領域の飛翔体を撮影する1台のカメラと、
前記カメラの測定位置原点の位置データおよび方位データを取得するGPSレシーバと、
前記カメラの測定位置原点から飛翔体までの距離rを計測する距離計測手段と、を用いて前記飛翔体の軌跡を三次元マップにて表示するためのコンピュータプログラムであって、
そのプログラムは、 前記GPSレシーバで取得した方位データに基づいて前記カメラの光軸の方位方向Θを前記測定位置原点から水平角で演算する光軸方向演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の高さ位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対高さ仰角ψを演算する高さ仰角演算手順と、
前記カメラによって撮影した画像データにおいて、画面中心位置から飛翔体の相対方位位置までのピクセル角度演算に基づいてカメラの光軸から前記飛翔体までの相対方位θを演算する相対方位演算手順と、
前記測定位置原点、飛翔体までの距離r、光軸の方位方向Θ、相対高さ仰角ψおよび相対方位θから、飛翔体の空間位置を演算し、その空間位置を経度、緯度および高度に換算する三次元位置座標演算手順と、
その三次元位置座標演算手順にて演算した位置座標を時間ごとの位置から前記飛翔体の軌跡を演算する飛翔体軌跡演算手順と、
その飛翔体軌跡演算手順にて演算したデータを三次元マップにて表示する出力表示手順と、をコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラム。
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