JP2011112556A - 捜索目標位置特定装置及び捜索目標位置特定方法並びにコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目標物3の位置を水平面に投影した位置は、捜索目標物3が水平面から高さHの位置に有るので、カメラ2から見て捜索目標物3の方向に延ばした直線L1と、水平面との交点からR1だけずれた位置となる。しかし、実際には、地表面4は高度情報を含む3次元地勢データのメッシュで区切られた階段状の高度7であるため、この位置は符号R1' で示す位置となり、誤差が生じている。そこで、捜索目標物3に近接する既知の位置情報を有するランドマーク5とランドマーク6との間のカメラ2から見た方向角を計測することにより、ランドマーク5及びランドマーク6の高度を各々計測し、この高度情報を用いて目標物3の高度情報を算出し、捜索目標物3の方向に延ばした直線との交点を求めて捜索目標物3の位置を特定する。
【選択図】図2
Description
この先行出願特許(特願平7−84350号)の方法では、空中から地表面の目標物を撮影し、空中における撮影位置を3次元的に特定し、撮影位置に対する目標物の方向を計測し、予め作成されている地表面の起伏についての高度情報を含む3次元地勢データから目標物の存在する地表面を求め、該地表面と、撮影位置とから目標物の方向に延びる直線との交点位置として目標物の位置を特定している。
また、例えば、特許文献2には、地形データ1の各点と検索された基準線2上の点4の高さとの差である高度差を算出し、この算出結果を用いて補正量算出手段である補正量算出装置7において高さ(高度)の補正量を決定する方法を開示している。
また、先行出願特許(特願平7−84350)の方法の場合、機体情報及びカメラ等の指向方向は、誤差を含むため航空機の高度が低いほど地上目標物の位置の誤差が大きくなるといった問題点があった。
(1)予め作成されている高度情報を含む3次元地勢データを参照し、
(2)予め設定したランドマークの高度情報を参照し、
(3)地上の捜索目標物の位置データを含む撮影データと、(1)の参照データとにより、一旦、空中からの該目標物の位置を特定し、さらに、(2)の参照データにより、前記3次元地勢データを補正した上で、空中からの地上の捜索目標物の位置を特定し直すことにあるが、前述の特許文献1,3の方法は、構成用件(1),(2),(3)を全て満たすものではない。また、前述の特許文献3の方法では、3次元情報を空中における撮影位置を3次元的に特定するために使用しているが、本発明の方法では、空中からの地上の捜索目標物の位置を特定するために用いており、本発明とは手段が異なる。なお、本発明では、航空機の位置(座標)は、機体が備えるGPS(Global Positioning System)機能を使用して特定する。
図1は、本発明の実施の形態に係る捜索目標位置特定装置の全体構成を示す構成図である。
同図に示す捜索目標位置特定装置は、機体に搭載したカメラ部2と、カメラ部2の後段の、ビデオ処理部10及び表示部11と、カメラユニット制御部12と、を備える。
また、機体に搭載したGPS13及び高度検出部14と、GPS13及び高度検出部14から情報を入力する機***置検出部15と、機***置検出部15の後段の目標位置検出演算部16と、目標位置検出演算部16に接続されたデータ処理部17及び3次元地図情報記憶部18と、を備える。
以下、本発明の実施の形態に係る捜索目標位置特定装置の機能を構成要素に基づいて説明する。
カメラ部2は、計測(即ち、捜索目標の位置の特定)を実施する航空機1(図2参照)に搭載されているカメラモジュールである。
カメラ部2の、カメラ2' は、捜索目標物等の撮影を行うためのカメラである。また、ジンバルユニット8は、カメラ2' の指向方向及び機体情報に基づいて安定を確保する機能を備えたユニットである。さらに、方位/角度検出部9は、カメラ2' の指向方向を検出する機能を備えた機構部である。
ビデオ処理部10は、カメラ2' の撮像を表示用に変換するための回路モジュールである。
カメラユニット制御部12は、表示部11からの操作により、カメラの指向方向を制御する機能を備えた制御ユニットである。
GPS13は、GPS(Global Positioning System)機能を備え、ここでは航空機1(図2参照)の位置を計測するために使用される。
高度検出部14は、高度計であり、航空機1の高度を計測するために使用される。
機***置検出部15は、GPS13及び高度検出部14からの情報に基づいて機***置(即ち撮影位置)を検出する機能を備える。
目標位置検出演算部16は、カメラ方向、機***置、3次元地図情報、及びランドマーク位置情報に基づいて捜索目標の位置を算出する機能を備える。
3次元地図情報記憶部18は、国土地理院の地図数値データ等の高度情報を含む3次元地勢データ及び既知のランドマークの位置及び高度情報を記録格納している。
以下、本発明の実施の形態に係る捜索目標位置特定装置の機能を実施例に基づいて説明する。
図2は、本発明の実施の形態に係る捜索目標位置特定装置の1実施例を示す説明図である。
同図において、符号Hは目標物の高度、符号H' は3次元地勢データ高度情報による目標物位置の高度、符号R1は目標部カメラ方向の延長線と水平面交点及び地表面交点の差異距離、符号R1' は目標部カメラ方向の延長線と水平面交点及び3次元地勢データ高度交点の差異距離、符合3' は誤差により検出される捜索目標物を、それぞれ示している。
図2は、空中を飛行する航空機1と、機体に取り付けたカメラ2とを使用して、目標物3を撮影する場合の本装置の1実施例を示している。
捜索目標物3は、起伏のある地表面4に位置する。また、予め位置情報が判明しているランドマーク5及び6が値表面上4に位置する。
目標物3の位置を水平面に投影した位置は、ここでは捜索目標物3が水平面から高さHの位置に有るので、カメラ2から見て捜索目標物3の方向に延ばした直線L1と、水平面との交点からR1だけずれた位置となる。しかし、実際には、地表面4は高度情報を含む3次元地勢データのメッシュで区切られた階段状の高度7であるため、この位置は符号R1' で示す位置となり、誤差が生じている。
本実施の形態に係る捜索目標位置特定装置及び捜索目標位置特定方法では、前述のとおり、位置の特定対象を捜索目標物3としたが、本発明は、一般に、位置の特定対象が地表面上に存在しさえすれば適用が可能であり、例えば、良く知られている建物や山などであってもよい。
また、本実施の形態では、航空機1に捜索目標位置特定装置を搭載したが、本発明は、一般に、捜索目標位置特定装置を設置する場所は必ずしも航空機に限定されるものではなく、周囲よりも十分に高い建物や塔であっても良く、また、山上であっても良い。
さらに、本実施の形態では、捜索目標位置特定装置2を、全ての構成要素が一体であるものとして構成したが、カメラ部2と、カメラ部2以外の構成要素とを空間的に分離し、両者を無線回線で接続する構成とすることも可能である。また、カメラ部2以外の構成要素についても、適当に分散配置し、その間を無線回線で接続する構成にすることも可能である。
本実施の形態に係る捜索目標位置特定装置によれば、空中からの地上の捜索目標物の位置を、予め作成されている高度情報を含む3次元地勢データと、登録した既知のランドマーク位置高度情報とを使用することにより、3次元地勢データが精度が十分ではない(例えば、50mメッシュ等の単位で分割された高度情報が提供されている程度のもの)である場合にも、迅速、かつ正確に捜索目標の位置を特定することが可能となる効果がある。
2 カメラ部
3 捜索目標物
3' 誤差により検出される捜索目標物
4 地表面
5 既知ランドマーク
6 既知ランドマーク
7 3次元地勢データの高度情報に基づく地表面
8 ジンバルユニット
9 方位/角度検出部
10 ビデオ処理部
11 表示部1
12 カメラユニット制御部
13 GPS
14 高度検出部
15 機***置検出部
16 目標位置検出演算部
17 データ処理部
18 3次元地図情報記憶部
H 目標物の高度
H' 3次元地勢データ高度情報による目標物位置の高度
R1 目標部カメラ方向の延長線と水平面交点及び地表面交点の差異距離
R1' 目標部カメラ方向の延長線と水平面交点及び3次元地勢データ高度交点の差異距離
Claims (7)
- 高度情報を含む3次元地勢データ及び予め設定したランドマークの高度情報を記録した3次元地図情報を予め記憶しておく手段と、
目標物を高所に設置したカメラで撮影すると共に、該目標物の撮像情報、該目標物の方位情報、及び該目標物への前記カメラから見た視野角を示す角度情報を検出する撮影手段と、
前記カメラが設置されている位置の座標情報をGPS(Global Positioning System)を使用して特定する手段と、
前記カメラが設置されている位置の高度情報を高度計を使用して特定する手段と、
前記座標情報と前記高度情報とに基づいて前記カメラの位置情報を取得する撮影位置特定手段と、
地表面の起伏についての高度情報を含む3次元地勢データ及び予め設定したランドマークの高度情報を記録した3次元地図情報と、前記目標物の撮像情報と、前記目標物の方位情報及び前記目標物の角度情報と、前記カメラの位置情報とに基づいて前記目標物の位置を示す位置情報を算出する演算手段と、
を備えたことを特徴とする捜索目標位置特定装置。 - 前記演算手段は、前記目標物の位置を示す位置情報を一旦算出した後、前記撮像と同一撮影画面内の複数のランドマークを選択し、前記撮影画面内での前記複数のランドマークの位置と前記目標物の位置との偏差に基づいて、前記3次元地勢データを補正し、最終的に、前記補正された3次元地勢データを使用して前記位置情報を再度算出することを特徴とする請求項1記載の捜索目標位置特定装置。
- 前記撮影手段は、前記撮像を安定に維持するためのジンバル機能を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の捜索目標位置特定装置。
- 前記3次元地勢データとして、国土地理院発行の地図数値データを用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の捜索目標位置特定装置。
- 少なくとも前記カメラを航空機に搭載したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の捜索目標位置特定装置。
- 高度情報を含む3次元地勢データ及び予め設定したランドマークの高度情報を記録した3次元地図情報を予め記憶しておくステップと、
目標物を高所に設置したカメラで撮影すると共に、該目標物の撮像情報、該目標物の方位情報、及び該目標物への前記カメラから見た視野角を示す角度情報を検出する撮影ステップと、
前記カメラが設置されている位置の座標情報をGPS(Global Positioning System)を使用して特定するステップと、
前記カメラが設置されている位置の高度情報を高度計を使用して特定する手段と、
前記座標情報と前記高度情報とに基づいて前記カメラの位置情報を取得する撮影位置特定ステップと、
地表面の起伏についての高度情報を含む3次元地勢データ及び予め設定したランドマークの高度情報を記録した3次元地図情報と、前記目標物の撮像情報と、前記目標物の方位情報及び前記目標物の角度情報と、前記カメラの位置情報とに基づいて前記目標物の位置を示す位置情報を算出する演算ステップと、
を備えたことを特徴とする捜索目標位置特定方法。 - 捜索目標位置特定装置の演算制御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って、
高度情報を含む3次元地勢データ及び予め設定したランドマークの高度情報が予め記録された3次元地図情報をデータベースから読み出すステップと、
目標物を高所に設置したカメラで撮影した際に取得された、該目標物の撮像情報、該目標物の方位情報、及び該目標物への前記カメラから見た視野角を示す角度情報を一時記憶する撮影データ記憶ステップと、
前記カメラが設置されている位置の座標情報をGPS(Global Positioning System)を使用して特定するステップと、
前記カメラが設置されている位置の高度情報を高度計を使用して特定するステップと、
前記座標情報と前記高度情報とに基づいて前記カメラの位置情報を取得する撮影位置特定ステップと、
地表面の起伏についての高度情報を含む3次元地勢データ及び予め設定したランドマークの高度情報を記録した3次元地図情報と、前記目標物の撮像情報と、前記目標物の方位情報及び前記目標物の角度情報と、前記カメラの位置情報とに基づいて前記目標物の位置を示す位置情報を算出する演算ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
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