JP2022554248A - 無人飛行体を使用する構造体スキャン - Google Patents

Abstract

本明細書で開示されるのは、無人飛行体を使用する構造体スキャンのためのシステムおよび方法である。たとえば、いくつかの方法は、構造体の３次元マップにアクセスすることと；３次元マップに基づいて、ファセットがそれぞれ３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形であるファセットを生成することと；ファセットに基づいて、無人飛行体の画像センサを使用する構造体の画像のキャプチャを可能にするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含むスキャン計画を生成することと；スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つの姿勢に対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させることと；その姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすることとを含む。

Description

本開示は、無人飛行体を使用する構造スキャンに関する。

他の方法では到達困難な見晴らし地点から画像をキャプチャするために、無人飛行体（たとえばドローン）を使用することができる。ドローンは、典型的には、無人飛行体の動きと画像キャプチャ機能とを遠隔制御するための専用コントローラを使用して人間によって動作させされる。認識されたユーザまたはビーコンデバイスを携行するユーザが環境内を移動するにつれてそのユーザを追跡しながらビデオを録画するなど、いくつかの自動化画像キャプチャモードが実装されている。

本開示は、以下の詳細の説明を添付図面とともに読めば最もよく理解することができる。一般的慣行に従い、図面の様々な特徴は一律の縮尺ではないことを強調しておく。それどころか様々な特徴の寸法は、わかりやすくするために適宜に拡大または縮小されている。

無人飛行体を使用する構造体スキャンのためのシステムの一例を示す図である。 上から見た構造体スキャン用に構成された無人飛行体の一例を示す図である。 下から見た構造体スキャン用に構成された無人飛行体の一例を示す図である。 無人飛行体用のコントローラの一例を示す図である。 無人飛行体の自律着陸を容易にするためのドックの一例を示す図である。 無人飛行体のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 構造体スキャンを容易にするようにファセットの編集を可能にするために、構造体の概観画像の上に重ねられたファセットの２次元多角形投影の提示に使用される無人飛行体のグラフィカルユーザインターフェースの一例を示す図である。 構造体スキャンを容易にするようにユーザによる検討を可能にするために、構造体の概観画像の上に重ねられたスキャン計画の提示に使用される無人飛行体のグラフィカルユーザインターフェースの一例を示す図である。 無人飛行体を使用する構造体スキャンのプロセスの一例を示すフローチャートである。 ファセットのユーザ編集を可能にするプロセスの一例を示すフローチャートである。 凸エッジを除去することによってファセットを表す多角形の単純化を試みるプロセスの一例を示すフローチャートである。 構造体のスキャンのためのカバレッジ情報を提示するプロセスの一例を示すフローチャートである。 構造体の３次元マップを生成するプロセスの一例を示すフローチャートである。 屋根の３次元マップを生成するプロセスの一例を示すフローチャートである。 屋根のスキャンのための状況情報を提示するプロセスの一例を示すフローチャートである。 屋根のスキャニングを容易にするように境界多角形の編集を可能にするために、屋根の概観画像上に重ねられた提案された境界多角形の提示に使用される無人飛行体のグラフィカルユーザインターフェースの一例を示す図である。 屋根のスキャニングを容易にするように境界多角形の編集を可能にするために、屋根の概観画像上に重ねられた提案された境界多角形の提示に使用される無人飛行体のグラフィカルユーザインターフェースの一例を示す図である。 ファセットに関連付けることが可能な入力多角形の一例を示す図である。 図１４Ａの入力多角形に基づいて決定された単純化多角形の一例を示す図である。

自律無人飛行体の価値と課題の大部分は、ロバストな完全自律任務を可能にすることにある。本明細書で開示されるのは、無人飛行体（ＵＡＶ）を使用して綿密で再現可能な方式で構造体（たとえば屋根、橋梁または建設現場）をスキャンするための技術である。いくつかの実装形態は：スキャンデータの機械学習または人間による検討を使用した構造体メンテナンス問題のよりロバストな検出を容易にすることができる、撮像される構造体の表面のセクションに対して一定した距離および向きを維持することによる、無人飛行体の手動制御によって実現可能なよりも一定した構造体スキャン画像のフレーミングの提供；人間の操作者の注意の必要の軽減；および／または、大規模構造体のより高速な広範スキャンなどの、従来のシステムに優る利点を提供することができる。

実装形態によっては、関心のある構造体のユーザ提供の大まかな境界ボックスに基づいて、第１の解像度で構造体の３次元マップを取得するために、レンジセンサ（たとえば、立体コンピュータビジョン用に構成された画像センサのアレイ）による初期粗スキャンが行われる。次に、その３次元マップに基づいて１組のファセットが生成される。実装形態によっては、構造体の概観画像（たとえば静止画像）におけるファセットの２次元多角形投影としてファセットを提示することによって、その１組のファセットに関するユーザフィードバックが求められる。ユーザは、３次元において存在するファセットへの対応する変更を加えるために、２次元多角形を編集することができるようにされてもよい。その１組のファセットに基づいてスキャン計画が生成され、スキャン計画は、スキャンされ、ファセットによってモデル化される表面に近い無人飛行体の一連の姿勢を含む。たとえば、スキャン計画の姿勢は、正射投影姿勢であり、スキャンされる表面に対して一定した距離にあってもよい。スキャン計画は、次に、それらの姿勢までＵＡＶを操作し、ファセットの比較的高解像度の画像をキャプチャすることによって実行され、ファセットは互いにスティッチング可能である。キャプチャされた画像は、人間または訓練済み機械学習モジュールによってリアルタイムまたはオフラインで調べることができる。

大規模構造物の場合、スキャン計画は、ＵＡＶのバッテリの多数の充電サイクルにわたって実行可能である。この機能は、特別にマークが付けられたドックにおける完全自動ドッキングおよび充電を使用して大幅に強化される。自動ドッキングおよび充電は、一連の姿勢のうちの姿勢の後にスキャン計画を一時停止し、充電セッションが完了した後で、一連の姿勢のうちの次の姿勢においてロバストにローカライズして、人間の介在により大規模スキャンを行うことができる機能とともに使用されてもよい。たとえば、次の姿勢におけるローカライゼーションは、高解像度ローカライゼーションと障害物検出および回避のためにロバストな視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）を使用することによって容易にされてもよい。

実装形態によっては、セットアップ段階で、最初にユーザが地上で無人飛行体を，スキャンされる構造体（たとえば屋根のある建物）の方向に向けて設定する。ユーザは、無人飛行体のユーザインターフェースにおいて「離陸」を打ってもよい。無人飛行体は離陸し、関心のある標的家屋の上方まで斜め方向に移動し、下の建物の屋根を直下に見下ろして視野内の該当領域の全部をキャプチャするのに十分な高さに飛び上がる。

ユーザインターフェースには多角形が示され、ユーザは、スキャンのために関心のある屋根があるエリアを識別するために、多角形の頂点をドラッグすることができる。次に、ユーザは３次元空間において関心のある屋根がある体積を画定する（たとえば地面を基準にした）およその高さを選択することができる。これで、スキャンが行われる３次元空間が指定されたことになる。この概観見晴らし点においてカメラ画像の撮影も可能であり、ユーザインターフェースにおいて静止視点として使用される。無人飛行体が飛行を続け、屋根に近づくにつれて、画面上の画像が概観画面において静止されるが、無人飛行体の３次元レンダーが、物理ドローンが存在することになる場所に対して正しい観点でユーザインターフェースに描画される。これによりユーザは画像内の無人飛行体と、今後のステップにおける形状推定および経路計画の状態を見ることができる。

たとえば、前に未完了であったスキャンから進行を続けるため、または前に行われたスキャンを繰り返すために、無人飛行体が、ヴィークルに保存されているかまたはユーザデバイスに記憶されているデータをロードすることができるようにされてもよい。この場合、ヴィークルがオーバーヘッドビューに達した後、無人飛行体は、探索段階をスキップし、視覚データと慣性データに基づいてそれ自体を再ローカライズすることができる。再ローカライゼーションは、いかなるグローバルポジショニングサービスも視覚的基準マーク（ｆｉｄｕｃｉａｌ）／データも必要なしに可能にされ得る。

初期探索段階において、３次元境界ボックスが画定された後、屋根の角における斜景から少数の関心のある点が生成され、飛行される。無人飛行体は、次に、屋根の初期３次元マップを取得するために飛行経路（たとえば、動的な表面に相対的な飛行経路）を飛行してもよい。これは、屋根の表面の上方の固定した高度を飛行するように動的局所障害物マップを使用しながら、芝刈り機型往復パターンで飛行することによって行われてもよい。立体撮像を使用して距離情報が屋根全体の単一の３次元マップに蓄積されてもよい。高品質３次元マップを得る（たとえば、表面に近接、多数の通過、低速飛行）こととマップを迅速に取得する（たとえば、表面からより遠い、より少数の通過、高速飛行）こととの間のトレードオフをとるように、芝刈り機パターン格子のサイズと表面の上方の高さとが選定されてもよい。これらの技術は、マッピングデータを生成するために自律した表面に相対的なパターンを飛行することを可能にし得る。

本明細書に記載の構造体スキャニング技術を実装するために、無人飛行体内の処理装置上で、および／または、ＵＡＶ用コントローラ上で走るソフトウェアが使用されてもよい。

図１は、無人飛行体１１０を使用する構造体スキャンのためのシステム１００の一例を示す図である。システム１００は、無人飛行体１１０と、コントローラ１２０と、ドッキングステーション１３０とを含む。コントローラ１２０は、ビデオまたは画像を受信するためとコマンド（たとえば、離陸、着陸、追従、手動制御、および／または、構造体（たとえば屋根、橋梁または建設中の建物）の自律または半自律スキャンの実施に関連するコマンド）を発行するために、無線通信リンクを介して（たとえばＷｉＦｉネットワークまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンクを介して）無人飛行体１１０と通信することができる。たとえば、コントローラ１２０は、図２Ｃのコントローラ２５０であってもよい。実装形態によっては、コントローラは、無人飛行体１１０と通信し、制御するように構成されたソフトウェアを走らせるスマートフォン、タブレット、またはラップトップを含む。たとえば、システム１００は図６のプロセス６００を実施するために使用可能である。たとえば、システム１００は図７のプロセス７００を実施するために使用可能である。たとえば、システム１００は図８のプロセス８００を実施するために使用可能である。たとえば、システム１００は図９のプロセス９００を実施するために使用可能である。たとえば、システム１００は図１０のプロセス１０００を実施するために使用可能である。

無人飛行体１１０は、（たとえばプロペラとモータとを含む）推進機構と、１つ以上の画像センサと、処理装置とを含む。たとえば、無人飛行体１１０は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００であってもよい。たとえば、無人飛行体１１０は図４のハードウェア構成４００を含んでもよい。処理装置（たとえば処理装置４１０）は：構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する構造体の３次元マップにアクセスし；３次元マップに基づいて、１つ以上のファセットのうちの所与のファセットが、３次元マップにおける点のサブセットに適合させた３次元空間における面上の多角形である１つ以上のファセットを生成し；１つ以上のファセットに基づいて、１つ以上の画像センサを使用して１つ以上のファセットのそれぞれから一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にするようにとる無人飛行体１１０の一連の姿勢を含むスキャン計画を生成し；スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体１１０を飛行させるために推進機構を制御し；１つ以上の画像センサを使用して、その姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャするように構成可能である。処理装置は、スキャン計画の一連の姿勢のそれぞれに対応する姿勢をとるように無人飛行体１１０を飛行させるために推進機構を制御することによって、スキャン計画の実行を継続し；１つ以上のファセットのすべてをカバーする画像がキャプチャされるまで、１つ以上の画像センサを使用してこれらの姿勢のそれぞれから構造体の１つ以上の画像をキャプチャするようにさらに構成可能である。実装形態によっては、処理装置は、構造体の１つ以上の表面の合成画像を得るために、キャプチャされた画像を互いにスティッチングするように構成されてもよい。たとえば、画像のスティッチングは、ファセットまたは１つ以上のファセットの境界に関連付けられた３次元マップ点など、それぞれのファセットを介して画像に関連付けられた帯域外情報に部分的に基づいて行われてもよい。たとえば、スキャン計画の一連の姿勢は、無人飛行体の画像センサ（たとえば画像センサ２２０）がファセットの表面に対する法線に沿ってファセットの方に向くように、１つ以上のファセットのそれぞれの正射影撮像のための姿勢であってもよい。たとえば、構造体は建物の屋根であってもよい。たとえば、構造体は橋梁であってもよい。たとえば、構造体は建設中の建物であってもよい。

実装形態によっては、無人飛行体１１０は、部分的に、構造体の３次元マップの自動解析に基づいて生成される提案ファセットのユーザフィードバックと編集を求めることによって、ファセットを生成するように構成される。たとえば、無人飛行体１１０の処理装置は：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャし；３次元マップに基づいてファセット提案を生成し；３次元マップの点のサブセットの凸包として２次元多角形を決定し、点のサブセットが概観画像の画像面内に投影されたときのファセット提案に対応しており；概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示し；２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて概観画像の画像面における編集された２次元多角形を決定し；編集された２次元画像に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つを決定するように構成可能である。実装形態によっては、処理装置は：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示する前に、２次元多角形から凸エッジを除去し、凸エッジに隣接する２次元多角形のエッジを、延長されたエッジが互いに交わる点まで延長することによって、２次元多角形を単純化するように構成される。たとえば、処理装置は、凸エッジの除去が２次元多角形の面積を閾値未満の量だけ増大させることを確認するように構成されてもよい。たとえば、処理装置は、凸エッジの除去が２次元多角形の全周を閾値未満の量だけ増大させることを確認するように構成されてもよい。

実装形態によっては、無人飛行体１１０は、レンジセンサ（たとえば、立体コンピュータビジョン用に構成された画像センサのアレイ、レーダーセンサ、および／またはライダーセンサ）を使用して構造体の初期粗スキャンを行うことによって、構造体の３次元マップを生成するためにも使用される。たとえば、無人飛行体１１０は、距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成された１つ以上の画像センサを含んでもよい。たとえば、処理装置は：無人飛行体１１０を構造体の近傍を飛行させるように推進機構を制御し；３次元マップを生成するために１つ以上の画像センサを使用して構造体をスキャンするように構成されてもよい。実装形態によっては、構造体は、ファセット撮像のために使用される一定した距離よりも大きい距離から３次元マップを生成するようにスキャンされる。

たとえば、生成されたファセットに基づくスキャン計画は、スキャン計画の実行が開始する前に承認を得るためにユーザに提示されてもよい。実装形態によっては、処理装置は：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャし；概観画像上に重ねられたスキャン計画のグラフィカル表現をユーザに提示し；ユーザからスキャン計画の承認を示すインディケーションを受け取るように構成される。

実装形態によっては、スキャン計画は、動的に検出された障害物または閉鎖部に適応するためと、無人飛行体１１０がファセットによって表された構造体の表面に近づくにつれて利用可能になるより高い解像度のセンサデータを利用するために、スキャン計画の実行中に動的に更新されてもよい。たとえば、処理装置は：１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に障害物を検出し；その障害物を回避するためにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整するように構成されてもよい。

ファセットは、構造体の表面（たとえば屋根）を近似する、３次元空間において適切な向きに向けられた多角形である。真の表面は必ずしもこの平面モデルには一致しない。逸脱は、真の表面に対応するファセットからの実際の表面の点の距離である。たとえば、逸脱は、屋根上の通気キャップや小型天窓などのより小さな特徴をモデル化することができないファセット推定プロセスに固有の集約によって生じることがある。逸脱は、３次元スキャンプロセスにおける誤差によっても生じることがある。逸脱は、スキャン計画の実行中にクローズアップからキャプチャされる画像（たとえば、立体視を提供する２つ以上の画像）を解析することによって検出される。スキャン計画の画像キャプチャのための通常姿勢に近づくにつれて利用可能になる、逸脱に関するより高解像度のデータを考慮に入れて、実際の表面からの一定した距離を維持するために調整が加えられる。たとえば、処理装置は：スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて、１つ以上のファセットのうちの１つのファセットからの構造体の表面上の点の逸脱を検出し；その逸脱に適応するようにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整し、画像キャプチャのための一定した距離を維持するように構成されてもよい。

無人飛行体１１０は、ユーザによる閲覧、記憶、および／またはさらなるオフライン解析のために、スキャン計画の実行中にキャプチャされた画像データおよび／またはその他のセンサデータをコントローラ１２０に出力してもよい。たとえば、処理装置は：１つ以上のファセットのそれぞれについて面積推定値を決定し；１つ以上のファセットと、１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値と、スキャン計画の実行中にキャプチャされた構造体の画像とを含むデータ構造を提示するように構成されてもよい。たとえば、面積推定値は、ファセットに対応する構造体の部分に対するメンテナンス作業のために対応するコスト推定値に変換されるか、または対応するコスト推定値が伴われてもよい。無人飛行体１１０からの出力は、スキャン計画の実行によって達成された構造体のカバレッジを示すインディケーションも含み得る。たとえば、処理装置は：スキャン計画の実行中に１つ以上のファセットのうちのどのファセットが成功裏に撮像されたかを示す１つ以上のファセットのカバレッジマップを生成し；カバレッジマップを（たとえばカバレッジマップを符号化するデータをコントローラ１２０に送信することを介して）提示するように構成されてもよい。

いくつかの構造体は、無人飛行体１１０のバッテリの１回の充電でスキャン計画の実行を完了するには大きすぎる場合がある。無人飛行体１１０が着陸して再充電している間にスキャン計画の実行を中断してから、スキャン計画の実行を中断したところから継続するのが有用であることがある。たとえば、スキャン計画の実行が中断されている間にドッキングステーション１３０が無人飛行体１１０の安全な着陸と充電を容易にすることができる。実装形態によっては、処理装置は：スキャン計画の開始後、完了前に、スキャン計画の一連の姿勢のうちの次の姿勢を示すスキャン計画状態を記憶し；スキャン計画状態の記憶後に、無人飛行体を着陸するように飛行させるために推進機構を制御し；着陸後に、無人飛行体を離陸するように飛行させるために推進機構を制御し；スキャン計画状態にアクセスし；スキャン計画状態に基づいて、無人飛行体を次の姿勢をとってスキャン計画の実行を継続するように飛行させるために推進機構を制御するように構成される。たとえば、スキャン計画状態は、飛行計画のコピーと、スキャン計画の一連の姿勢における次の姿勢を指すポインタなどの次の姿勢を示すインディケーションとを含んでもよい。実装形態によっては、ドッキングステーションは、無人飛行体１１０の自動着陸充電と離陸とを可能にするように構成される。たとえば、ドッキングステーション１３０は図３のドック３００であってもよい。

図２Ａは、上記のような構造体スキャンのために構成された無人飛行体２００の一例を示す図である。無人飛行体２００は、４枚のプロペラと、プロペラを回転させるように構成されたモータとを含む推進機構２１０を含む。たとえば、無人飛行体２００は、クワッドコプタードローンであってもよい。無人飛行体２００は、安定した、低ぼけ画像キャプチャおよび目標追跡をサポートするために、ジンバルに取り付けられた高解像度画像センサ２２０を含む、画像センサを含む。たとえば、画像センサ２２０は、スキャン計画の実行中に構造体の表面を高解像度スキャンするために使用可能である。無人飛行体２００は、無人飛行体２００の最上部の周囲に間隔を空けて配置された、広い視野を提供し、立体コンピュータビジョンをサポートするためのそれぞれの魚眼レンズによって覆われた、より低解像度の画像センサ２２１、２２２および２２３も含む。無人飛行体２００は、内蔵処理装置（図２Ａには図示せず）も含む。たとえば、無人飛行体２００は、図４のハードウェア構成４００を含んでもよい。実装形態によっては、処理装置は、ドッキングステーション（たとえば図３のドック３００）に入るときにプロペラを自動的に畳むように構成され、それにより、ドックは推進機構２１０のプロペラが掃引する面積より小さい占有面積を有することができる。

図２Ｂは、以下のような構造体スキャンのために構成された無人飛行体２００の一例を示す図である。この視点からは、無人飛行体２００の底部に配置されたさらに３つの画像センサ；画像センサ２２４、画像センサ２２５および画像センサ２２６が見える。これらの画像センサ（２２４－２２６）も、広い視野を提供し、立体コンピュータビジョンをサポートするために、それぞれの魚眼レンズによって覆われてもよい。この画像センサのアレイ（２２０－２２６）は、高解像度ローカライゼーションと障害物検出および回避のための視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）を可能にし得る。たとえば、画像センサのアレイ（２２０－２２６）は、距離データを取得し、構造体の３次元マップを生成するように構造体をスキャンするために使用されてもよい。

無人飛行体２００は、着陸面３１０上に自律着陸するように構成されてもよい。無人飛行体２００は、バッテリ充電を可能にするために導電接点２３０を備えた、無人飛行体２００の底部に装着されたバッテリパック２４０内のバッテリも含む。たとえば、ドック３００の着陸面３１０上に無人飛行体２００を着陸させるために、図３に関連して説明する技術が使用されてもよい。

バッテリパック２４０の底面は、無人飛行体２００の底面である。バッテリパック２４０は、漏斗形の底部において着陸面３１０上に収まるような形状とされる。無人飛行体２００が着陸面３１０への最終接近を行うとき、バッテリパック２４０の底部が着陸面３１０に接触し、漏斗部の先細側面によって漏斗部の底部の中央位置に機械的に誘導されることになる。着陸が完了すると、バッテリパック２４０の導電接点が、着陸面３１０上の導電接点３３０と接触することができ、無人飛行体２００のバッテリの充電を可能にするように電気接続する。ドック３００は、無人飛行体２００が着陸面３１０にある間にバッテリに充電するように構成された充電器を含み得る。

図２Ｃは、無人飛行体用のコントローラ２５０の一例を示す図である。コントローラ２５０は、無人飛行体を制御し、無人飛行体から受信したデータ（たとえば画像）を検討するためのユーザインターフェースを提供することができる。コントローラ２５０は、タッチスクリーン２６０と；左ジョイスティック２７０と；右ジョイスティック２７２とを含む。この例では、タッチスクリーン２６０は、左ジョイスティック２７０と右ジョイスティック２７２とを含む追加の制御面の提供に加えて無人飛行体とのより長距離の通信のための距離延長通信能力を提供することができる、コントローラ装着部２８２に接続するスマートフォン２８０の一部である。

実装形態によっては、遠隔コントローラデバイス（たとえばコントローラ２５０またはスマートフォン）を使用して制御される無人飛行体用の遠隔コントローラデバイスのプロセッサ上で走るアプリケーションによって処理（たとえば画像処理および制御機能）が行われてもよい。このような遠隔コントローラデバイスは、無人飛行体によって提供されるビデオコンテンツを使用してアプリケーションがすべての機能を提供する、対話型機能を提供することができる。たとえば、図６－図１２のプロセス６００、７００、８００、９００、１０００，１１００、および１２００の様々なステップが、無人飛行体を制御するために無人飛行体と通信する遠隔コントローラデバイス（たとえばコントローラ２５０またはスマートフォン）のプロセッサを使用して実施されてもよい。

自律無人飛行体の価値および課題の大部分は、ロバストな完全自律任務を可能にすることにある。本明細書で開示されるのは、無人飛行体（ＵＡＶ）の無人充電、離陸、着陸および任務計画を可能にするドックプラットフォームである。いくつかの実装形態は、そのようなプラットフォームの信頼性のある動作と、システムを多様な民生用および商業アプリケーションによるアクセスを可能にする関連アプリケーションプログラミングインターフェース設計を可能にする。

ドローンを動作させるための最大の制限要因の１つはバッテリである。典型的なドローンは、新たなバッテリパックを必要とするまでに２０分－３０分間動作することができる。これは、人間の介在なしに自律ドローンが動作可能な時間の長さを制限する。バッテリパックが消耗すると、操作者はドローンを着陸させ、そのパックをフル充電されたパックと交換する必要がある。バッテリ技術が向上し、より高いエネルギー密度を実現し続けているが、その向上は少しずつであり、持続自律動作のための明確なロードマップを描くことはできない。定期的な人間の介入の必要を軽減する１つの手法は、何らかの種類の自動化ベースステーションによってバッテリ管理動作を自動化することである。

本明細書に開示されたいくつかの方法は、はるかに小さい標的へのピンポイント着陸を行うことができる視覚追跡および制御ソフトウェアを利用する。ベースステーションを基準にした絶対位置追跡を支援するために視覚的基準マークを使用することによって、ＵＡＶ（たとえばドローン）は様々な環境条件において５ｃｍ×５ｃｍの標的に確実に的中し得る。この結果、いかなる複雑な作動構造または大型の構造も必要とせずに、ＵＡＶの構造の他の部分の下に１組の充電接点まで延びる、ＵＡＶのバッテリを誘導するのに役立つ小型の受動漏斗形幾何形状の助けにより、ＵＡＶがきわめて正確に位置づけられることになる。これは、単純に１組のばね接点と視覚タグを中に備えた漏斗形ネストからなるベースステーションの基本的実装形態を可能にし得る。着陸時にＵＡＶが典型的に受ける乱流地面効果を低減するために、このネストは地面の上方に高く配置することが可能であり、ネスト自体のプロファイルは、着陸時にＵＡＶのプロップウォッシュ間の中央に留まるように十分に小さくすることができる。プロップウォッシュ、またはプロペラウォッシュは、飛行機のプロペラによって押された空気の乱れた塊である。ＧＰＳ利用不能環境における信頼性のある動作を可能にするために、ネスト内の基準マーク（たとえば小型の視覚タグ）には、ベースステーション付近の地面に広げることができるかまたは付近の壁に取り付けることができる柔軟性マットなど、着陸ネストの外部のどこかに配置される、より大型の基準マーク（たとえば大型の視覚タグ）が追加されてもよい。追加視覚タグは、ＵＡＶが、ＵＡＶの任務の間に増大する可能性がある視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）飛行ドリフトにかかわりなく、ＧＰＳ利用不能環境において着陸ネストを基準にしたＵＡＶの絶対位置を再取得することを可能にするように、かなり離れた距離からＵＡＶが容易に見つけることができる。最後に、ＵＡＶが広い領域をカバーすることができるように、ＵＡＶとの信頼性のある通信リンクが維持可能である。ほとんどの場合、理想的な着陸再充電場所は送信機を設置するのに適した場所ではないため、通信回路は、理想的には最大カバレッジのための高い位置の、目的任務空間の中心となる場所に置くのが可能な別個の距離延長モジュール内に置かれてもよい。

このようなシステムの単純さと低コストは、より複雑で高価なバッテリ交換システムと比較した場合、バッテリが再充電される間にＵＡＶが利用不能な時間を埋め合わせる。多くのユースケースでは断続的な動作で十分であり、より広いＵＡＶカバレッジを必要とするユーザは、別のＵＡＶとベースステーションシステムを追加することによってＵＡＶの可用性を単純に増大させることができる。このより安価な手法は、大型で高価なバッテリ交換システムとの費用競争力を有することができ、システム全体を停止させる単一点障害の可能性をなくすことによってシステム信頼性を大幅に向上させることも可能である。

ＵＡＶ（たとえばドローン）は風雨から保護される必要があるが、ＵＡＶがアクセス可能な既存の構造体が利用できないユースケースの場合、ＵＡＶネストを小型のカスタム格納庫に収容することができる。この格納庫は、ＵＡＶが下に着陸し、風よけとして機能して強風でもＵＡＶを進入させ、精密着陸させる屋根のない出入り領域に取り付けられた屋根付きセクションからなってもよい。このようなシェルターの１つの有用な特徴は、ドローンの下降気流を、内部で乱流により循環して安定した飛行に悪影響を与えるのではなく構造体から離れさせる壁の底部の全周に沿った開放セクションまたは通気セクションであろう。

ＵＡＶ（たとえばドローン）が塵埃、冷気、盗難などからよりロバストに安全にされる必要があるユースケースの場合、機械化された箱入りドローン筐体が使用されてもよい。たとえば、ＵＡＶ自体より少しだけ大きい引き出し状の箱がＵＡＶのドックとして使用されてもよい。実装形態によっては、箱の側部の電動式ドアが、ＵＡＶの下降気流に巻き込まれないように１８０度開くことができる。たとえば、箱内に、ＵＡＶが離陸または着陸するときにＵＡＶが箱に触れないように十分間隔を空けてＵＡＶを保持するテレスコープ伸縮式線状スライドが充電ネストに取り付けられてもよい。実装形態によっては、ＵＡＶが着陸した後は、プロペラを小さい空間に折り畳み、プロペラをドアの妨げにならないように移動させるためにＵＡＶがプロペラをゆっくり後方に回転させている間に、スライドがＵＡＶを箱内に引き戻すことになる。これにより、箱の占有面積を、ＵＡＶがプロペラを掃引させる面積よりも小さくすることができる。実装形態によっては、ドアをドアのモータに接続する２バー結合部が、閉じられるとドアを外側から引っ張ることによってモータをバックドライブすることができないように中心を通過して回転し、それによってドアを実質的にロックするように設計される。たとえば、ＵＡＶは、ソフトローラでＵＡＶをネスト内にしっかりと押し込むためにスライドの動きの最後の数センチメートルを利用する結合機構によってネスト内に物理的に固定されてもよい。固定された後は、箱は安全に運搬可能であり、さらにＵＡＶを箱から外れさせずにひっくり返すことも可能である。

この作動筐体設計は、着陸時に地面効果を回避するようにＵＡＶが確実に地面の上方の十分高い位置にあるようにする高架基部上にシェルフ取り付けされるかまたは自立してもよい。箱の正方形プロファイルは、同時に多数のドローンが互いに妨害せずに離着陸することができるように、各箱がその下の箱に対して９０°回転されるマルチドローンハイブ構成用に多数の箱を互いに重ねて置くのを簡単にする。箱が閉じられるとＵＡＶは筐体内に物理的に固定されるため、箱は自動車またはトラックに取り付けることができ、飛行体が移動している間に充電途絶を経験することを回避することができる。たとえば、ＵＡＶが箱から横向きに配置につく実装形態では、箱は、着陸または離陸しないときに確実に完全に邪魔にならないようにするために、壁に埋め込み式に取り付け可能である。

箱は閉じられるときわめて高いイングレスプロテクション（ＩＰ）等級を有するように製作可能であり、システムを多くの屋外環境で機能させるように基本的な冷却および加熱システムを備えることができる。たとえば、筐体の内部を環境中の塵埃から保護するために吸気冷却ファンを覆う高性能粒子吸収（ＨＥＰＡ）フィルタが使用されてもよい。箱の上部に内蔵されたヒーターが冬期の現場における積雪を融雪することができる。

たとえば、モバイルユースケースのために箱自体の中に通信距離拡張器のバージョンを組み込むことができるように、箱の上部および側部は無線周波数を遮断しない材料から形成可能である。このようにして、ＵＡＶ（たとえばドローン）は充電中にＧＰＳロックを維持することができ、即座に配置につくことができる。実装形態によっては、ＵＡＶが配置につく前に周囲を見ることができるように、また、盗難や破壊行為を防ぐためにＵＡＶがＵＡＶ自体の監視カメラとして機能することができるように、ドアに窓が組み込まれるか、またはドアと箱の測板を透明にすることができる。

実装形態によっては、ドローンが箱に滑り込むたびに、または箱から滑り出るたびにナビゲーションカメラレンズが清浄に拭われるように、ばね仕掛けのマイクロファイバワイパーを箱内部に配置することができる。実装形態によっては、箱内の小型ダイヤフラムポンプが、箱内の小型ノズルを通してレンズにおける空気を吹き飛ばすことによってドローンのすべてのレンズを清掃するために使用可能な小型圧力容器を充填することができる。

たとえば、箱は、起伏のある街路や平坦でない地形に立つヴィークルに対処するために、発射または着陸時に箱を持ち上げ、傾けることができる取り付け基部内に隠された３つの線形アクチュエータを使用して自動車に取り付けることができる。

実装形態によっては、箱は箱の上部に、ドアがスライドまたは回転して開くと、着陸ネストを側部ではなく外気中に延びることができるようにする、片開きまたは両開きドアを備えることができる。これは、（安定した着陸をより困難にする）ＵＡＶのプロペラウォッシュを妨害する障害物または表面から離れた状態で、小さい標的に着陸することができるＵＡＶの能力も利用することになり、ＵＡＶが着陸した後は、ＵＡＶとネストが安全な筐体内に収納されることが可能である。

本明細書に記載の自律着陸技術を実装するために、無人飛行体内の処理装置上および／またはＵＡＶ用ドック内の処理装置上で走るソフトウェアが使用されてもよい。

たとえば、ロバストな推定および再ローカライゼーション手順が、マルチスケールの着陸面を備えるドックの視覚再ローカライゼーションを含んでもよい。たとえば、ＵＡＶソフトウェアはＧＰＳ視覚ローカライゼーション移行をサポートしてもよい。実装形態によっては、ドックの周囲の任意の基準マーク（たとえば視覚タグ）設計、サイズおよび向きがサポートされてもよい。たとえば、ソフトウェアが偽検出の検出および排除を可能にしてもよい。

たとえば、ＵＡＶの離着陸手順が、モデルベースの風推定および／またはモデルベースの風補償を使用する風の中のロバストな計画および制御を含んでもよい。たとえば、ＵＡＶの離着陸手順は、ドックの着陸面の上方に短時間停止可能な着陸照準合わせ（ｈｏｎｉｎｇ）手順を含んでもよい。状態推定および視覚検出が強風環境における制御よりも正確であるため、着陸をコミットする前に実際の飛行体と着陸面上の基準マークとの間の位置、速度および角度誤差が低くなるまで待つ。たとえば、ＵＡＶの離着陸手順は、ドック固有の着陸検出および中止手順を含んでもよい。たとえば、ドックとの実際の接触が検出されてもよく、システムは正常な着陸とニアミスとを区別してもよい。たとえば、ＵＡＶの離着陸手順は、自己収納プロペラを可能にするために、低速の逆モータ回転を採用することを含んでもよい。

実装形態によっては、ＵＡＶの離着陸手順は、失敗の場合に所定着陸位置を設定する；別のボックスに行く；箱が故障した場合にドックの上に着陸する選択肢など、失敗の場合のサポートとフォールバック動作を含んでもよい。

たとえば、単一ドローン、単一ドック動作のためのアプリケーションプログラミングインターフェース設計が提供されてもよい。たとえば、スケジュールに基づいて、またはバッテリ寿命または再充電量を前提として可能な限り、技術作業が行われてもよい。

たとえば、Ｍ個のドックを有するＮ個のドローンの動作のためのアプリケーションプログラミングインターフェース設計が提供されてもよい。実装形態によっては、重なりをもって任務パラメータを常に満たすようにＵＡＶ（たとえばドローン）が自動的に配備され、回収されるように任務パラメータが定義されてもよい。

無人飛行体（ＵＡＶ）は、ドックに収まるようにプロペラを自動的に畳むように構成されてもよい。たとえば、ドックはＵＡＶ全体よりも小さくてもよい。多数のＵＡＶのドッキング、充電、任務を行うこと、ドック格納をスタンバイ状態で待機、および／または連携充電により、持続的動作を実現することができる。実装形態によっては、ＵＡＶがドック内の所定位置にある間に自動的に整備されてもよい。たとえば、ＵＡＶの自動整備は：バッテリの充電、センサの清掃、ＵＡＶのより全般的な洗浄および／または乾燥、プロペラの交換、および／またはバッテリの交換を含み得る。

ＵＡＶは、偏流に対するロバストさを持たせるために、検知モダリティ（たとえば、視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）およびグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ベースの動作）の組合せを使用してＵＡＶの状態（たとえば位置および向きを含む姿勢）を追跡してもよい。

実装形態によっては、離着陸時、ＵＡＶがドックに接近するときに、ＵＡＶは着陸スポットに絶えず照準を合わせる。この照準合わせプロセスは、離着陸手順を風、地面効果およびその他の妨害に対してロバストにすることができる。たとえば、インテリジェント照準合わせが、きわめて厳密な許容差内で到達するために位置、機種方位および軌跡を使用することができる。実装形態によっては、進入のためにリアモータが逆転してもよい。

いくつかの実装形態は；小型、安価で単純なドック；収納機構が旋回待機を可能にし、着陸に関する空力乱流問題を低減することができること；より正確な場合があるロバストな目視着陸；ＵＡＶの充電；メンテナンスおよび格納時のコンパクトな収容を可能にするプロペラの自動収納；人間の介在なしにドック中にＵＡＶを整備することができること；ドック、ＳＤＫ、飛行体およびサービス（ハードウェアおよびソフトウェア）を介した多数のヴィークルの持続的自律動作など、従来のシステムに優る利点を提供することができる。

図３は、無人飛行体の自律着陸を容易にするためのドック３００の一例を示す図である。ドック３００は、基準マーク３２０とバッテリ充電器のための充電接点３３０とを備えた着陸面３１０を含む。ドック３００は、ドア３４２を備えた矩形の箱の形状の箱３４０を含む。ドック３００は、無人飛行体の離着陸を容易にするために、着陸面３１０を支持し、着陸面３１０を箱３４０を箱の外部に、または無人飛行体の格納および／または整備のために箱３４０の内部に位置づけることを可能にする、収納式アーム３５０を含む。ドック３００は、箱３４０の上部外面に第２の補助基準マーク３２２を含む。ルート基準マーク３２０と補助基準マーク３２２とは、狭い着陸面３１０への正確な着陸を可能にするために、ドック３００との関係による無人飛行体の視覚ローカライゼーションのために検出され、使用されてもよい。ドック３００の着陸面３１０に無人飛行体を着陸させるために、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第６２／９１５，６３９号に記載されている技術が使用されてもよい。

ドック３００は、無人飛行体（たとえば図２の無人飛行体２００）を保持するように構成された着陸面３１０と、着陸面３１０上の基準マーク３２０とを含む。着陸面３１０は、漏斗の基部において無人飛行体の底面に収まる漏斗形幾何形状を有する。漏斗の先細側面は、着陸時に無人飛行体の底面を漏斗の基部上の中央位置に機械的に誘導するのに役立ち得る。たとえば、飛行体の底面が着陸面３１０の漏斗形形状の基部に収まった後、漏斗の基部の角が、飛行体が着陸面３１０上で回転するのを防ぐ機能を果たすことができる。たとえば、基準マーク３２０は、無人飛行体の画像センサによってキャプチャされた基準マーク３２０の画像に基づいて、無人飛行体を基準にした基準マーク３２０の姿勢（すなわち位置と向き）のロバストな検出と決定を可能にする非対称パターンを備えてもよい。たとえば、基準マーク３２０は、ＡｐｒｉｌＴａｇファミリーのうちの視覚タグを含んでもよい。

ドック３００は、漏斗の底部に位置づけられ着陸面３１０上のバッテリ充電器の導電接点３３０を含む。ドック３００は、無人飛行体が着陸面３１０上にある間にバッテリに充電するように構成された充電器を含む。

ドック３００は、第１の配置（図４に示す）で着陸面３１０を密閉し、第２の配置（図３および３に示す）で着陸面３１０を露出させるように構成される箱３４０を含む。ドック３００は、着陸面３１０を箱３４０の内部から箱３４０の外部に移動するために、箱３４０のドア３４２を開くことと、収納式アーム３５０を伸展させることとを含むステップを行うことによって、第１の配置から第２の配置に自動的に移行するように構成されてもよい。補助基準マーク３２２は箱３４０の外面上に配置されている。

ドック３００は収納式アーム３５０を含み、着陸面３１０は収納式アーム３５０の端部に位置づけられる。収納式アーム３５０が伸展されると、着陸面３１０はドック３００の箱３４０から離れて位置づけられ、これにより着陸時に無人飛行体のプロペラからのプロペラウォッシュを低減または防止することができ、したがって着陸動作を単純化する。収納式アーム３５０は、着陸時のプロペラウォッシュの問題をさらに軽減するために、プロペラウォッシュの方向を変えるための空力カウリングを含んでもよい。

たとえば、基準マーク３２０はルート基準マークであってもよく、補助基準マーク３２２は、無人飛行体がドック３００に近づくときに、より遠い距離からの視覚ローカライゼーションを容易にするためにルート基準マーク３２０より大きい。たとえば、補助基準マーク３２２の面積は、ルート基準マーク３２０の面積の２５倍であってもよい。たとえば、補助基準マーク３２２は、無人飛行体の画像センサでキャプチャされた補助基準マーク３２２の画像に基づいて無人飛行体を基準にした補助基準マーク３２２の姿勢（すなわち位置と向き）のロバストな検出と決定を可能にする非対称パターンを含んでもよい。たとえば、補助基準マーク３２２は、ＡｐｒｉｌＴａｇファミリーのうちの視覚タグを含んでもよい。たとえば、無人飛行体の処理装置（たとえば処理装置４１０）が、無人飛行体の画像センサを使用してキャプチャされた１つ以上の画像のうちの少なくとも１つの画像中の補助基準マーク３２２を検出し；その１つ以上の画像に基づいて補助基準マーク３２２の姿勢を決定し、補助基準マークの姿勢に基づいて無人飛行体を着陸面３１０の近傍の第１の場所まで飛行させるために推進機構を制御するように構成されてもよい。したがって、補助基準マーク３２２は、ルート基準マーク３２０の検出を可能にするために無人飛行体が着陸面３１０に十分に近づくのを容易にすることができる。

ドック３００は、無人飛行体の自動着陸および再充電を可能にすることができ、さらにそれによって、ユーザ介入なしに自動的にスキャンされるようにするために、スキャンのために複数回のバッテリパック充電を必要とする大規模構造体（たとえば大型の屋根、橋梁または大規模建設現場）の自動スキャニングを可能にすることができる。たとえば、無人飛行体が：スキャン計画の開始後、完了前に、スキャン計画の一連の姿勢のうちの次の姿勢を示すスキャン計画状態を記憶し；スキャン計画状態の記憶後に、無人飛行体を着陸のために飛行させるように推進機構を制御し；着陸後に、無人飛行体を離陸のために飛行させるように推進機構を制御し；スキャン計画状態にアクセスし；スキャン計画状態に基づいて、次の姿勢をとるように無人飛行体を飛行させ、スキャン計画の実行を継続するように推進機構を制御するように構成されてもよい。実装形態によっては、着陸のために無人飛行体を飛行させるための推進機構の制御は：無人飛行体を保持するように構成された着陸面（たとえば着陸面３１０）と着陸面上の基準マークとを含むドック（たとえばドック３００）の近傍の第１の場所まで無人飛行体を飛行させるように無人飛行体の推進機構を制御することと；無人飛行体の画像センサを使用してキャプチャされた１つ以上の画像にアクセスすることと；１つ以上の画像のうちの少なくとも１つの画像内で基準マークを検出することと；１つ以上の画像に基づいて基準マークの姿勢を決定することと；基準マークの姿勢に基づいて、無人飛行体を着陸面に着陸させるように推進機構を制御することとを含む。たとえば、自動着陸のこの技術は、無人飛行体が着陸面上にある間にドックに含まれる充電器を使用して無人飛行体のバッテリに自動的に充電することを含んでもよい。

図４は、無人飛行体のハードウェア構成４００の一例を示すブロック図である。ハードウェア構成は、処理装置４１０と、データ記憶デバイス４２０と、センサインターフェース４３０と、通信インターフェース４４０と、推進制御インターフェース４４２と、ユーザインターフェース４４４と、処理装置４１０がそれを通して他のコンポーネントにアクセスすることができる相互接続４５０とを含み得る。たとえば、ハードウェア構成４００は、無人飛行体（たとえば無人飛行体２００）であるかまたはその一部であってもよい。たとえば、無人飛行体は、構造体（たとえば、屋根、橋梁、または建設現場）をスキャンするように構成可能である。たとえば、無人飛行体は図６のプロセス６００を実施するように構成されてもよい。実装形態によっては、無人飛行体は、無人飛行体の自動メンテナンスを容易にするように、狭い着陸面上に着陸するための１つ以上の基準マークの姿勢の推定値を使用するためにドック（たとえばドック３００）上の１つ以上の基準マークを検出するように構成されてもよい。

処理装置４１０は、データ記憶デバイス４２０に記憶された命令を実行するように動作可能である。実装形態によっては、処理装置４１０は、命令の実行中にデータ記憶デバイス４２０から読み出された命令を一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリを有するプロセッサである。処理装置４１０は、各プロセッサが単一または多数の処理コアを有する単一または多数のプロセッサを含み得る。あるいは、処理装置４１０は、データを操作または処理することができる別の種類のデバイス、または多数のデバイスを含んでもよい。たとえば、データ記憶デバイス４２０は、ソリッドステートデバイス、読取り専用メモリデバイス（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気ディスク、または、非一時的コンピュータ可読メモリなどの、任意のその他の適切な種類の記憶デバイスなどの不揮発性情報記憶デバイスであってもよい。データ記憶デバイス４２０は、処理装置４１０による取り出しまたは処理のためのデータを記憶することができる別の種類のデバイスまたは多数のデバイスを含んでもよい。処理装置４１０は、相互接続４５０を介してデータ記憶デバイス４２０に記憶されているデータにアクセスし、操作してもよい。たとえば、データ記憶デバイス４２０は、処理装置４１０によって実行されると処理装置４１０に動作（たとえば、図６のプロセス６００、図７のプロセス７００、図８のプロセス８００、図９のプロセス９００および／または図１０のプロセス１０００を実施する動作）を実行させる、処理装置４１０によって実行可能な命令を記憶してもよい。

センサインターフェース４３０は、１つ以上のセンサ（たとえば画像センサ２２０を含む）からのデータ（たとえば、温度測定値、圧力測定値、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）データ、加速度測定値、角速度測定値、磁束測定値および／または可視スペクトル画像）を制御および／または受信するように構成可能である。実装形態によっては、センサインターフェース４３０は、導線上の１つ以上のセンサデバイスとの通信のためにシリアルポートプロトコル（たとえばＩ２ＣまたはＳＰＩ）を実装してもよい。実装形態によっては、センサインターフェース４３０は、低電力短距離通信（たとえばヴィークルエリアネットワークプロトコル）を介して１つ以上のセンサグループと通信するための無線インターフェースを含んでもよい。

通信インターフェース４４０は、他のデバイス、たとえば対をなすドック（たとえばドック３００）、専用コントローラ、またはユーザコンピューティングデバイス（たとえばスマートフォンまたはタブレット）との通信を容易にする。たとえば、通信インターフェース４４０は、Ｗｉ－Ｆｉネットワーク、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンクまたはＺｉｇＢｅｅリンクを介した通信を容易にすることができる無線インターフェースを含んでもよい。たとえば、通信インターフェース４４０は、シリアルポート（たとえばＲＳ－２３２またはＵＳＢ）を介した通信を容易にすることができる有線インターフェースを含んでもよい。通信インターフェース４４０は、ネットワークを介した通信を容易にする。

推進制御インターフェース４４２は、処理装置が推進システム（たとえば、電気モータによって駆動される１つ以上のプロペラを含む）を制御するために使用可能である。たとえば、推進制御インターフェース４４２は、処理装置４１０からのデジタル制御信号をアクチュエータ（たとえばそれぞれのプロペラを駆動する電気モータ）用のアナログ制御信号に変換するための回路を含み得る。実装形態によっては、推進制御インターフェース４４２は、処理装置４１０との通信のためにシリアルポートプロトコル（たとえばＩ２ＣまたはＳＰＩ）を実装してもよい。実装形態によっては、推進制御インターフェース４４２は、低電力短距離通信（たとえばヴィークルエリアネットワークプロトコル）を介した１つ以上のモータとの通信のための無線インターフェースを含んでもよい。

ユーザインターフェース４４４は、ユーザとの間での情報の入出力を可能にする。実装形態によっては、ユーザインターフェース４４４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ（たとえばＯＬＥＤディスプレイ）、またはその他の適切なディスプレイであってもよい、ディスプレイを含むことができる。たとえば、ユーザインターフェース４４４は、タッチスクリーンを含んでもよい。たとえば、ユーザインターフェース４４４はボタンを含んでもよい。たとえば、ユーザインターフェース４４４は、タッチパッド、タッチスクリーンなどの位置入力デバイス；またはその他の適切なヒューマンまたはマシンインターフェースデバイスを含み得る。

たとえば、相互接続４５０は、システムバス、または有線もしくは無線ネットワーク（たとえばヴィークルエリアネットワーク）であってもよい。いくつかの実装形態（図４には図示せず）では、ユーザインターフェース４４４などの無人飛行体のいくつかのコンポーネントが省かれてもよい。

図５Ａは、無人飛行体に関連付けられたグラフィカルユーザインターフェース５００の一例を示す図であり、グラフィカルユーザインターフェース５００は、構造体スキャニングを容易にするようにファセットの編集を可能にするための、構造体の概観画像上に重ねられたファセットの２次元多角形投影を提示するために使用される。グラフィカルユーザインターフェース５００は、構造体の概観画像５１０（たとえば図５Ａに示すような屋根の静止画像）を含む。グラフィカルユーザインターフェース５００は、構造体の３次元マップの点の凸包の投影である、ファセット提案に対応する２次元多角形５２０のグラフィカル表現を含む。この２次元多角形５２０は、頂点５２２を含む４つの頂点を含む。ユーザは、概観画像５１０の面内で頂点５２２を移動させるために頂点５２２と（たとえばタッチスクリーンディスプレイインターフェースを使用して）インタラクトすることによって２次元多角形５２０を編集することができる。ユーザが２次元多角形５２０の実視カバレッジに満足すると、ユーザは、２次元多角形５２０のユーザ編集を示すデータが無人飛行体に返されるように確定アイコン５３０とインタラクトすることができ、次に無人飛行体がそのファセット提案とユーザ編集とに基づいてファセットを決定することができる。グラフィカルユーザインターフェース５５０は、次に、インタラクティブな頂点のない屋根構造体の近傍セクションについて示された最終的な２次元多角形５４０に類似した、概観画像５１０上に重ねられた最終的な２次元多角形によって最終的なファセットを提示するように更新されてもよい。このプロセスは、構造体がファセットによって満足がいくようにカバーされるまで、ユーザによるファセット提案の検討および／または編集を行いながら継続されてもよい。たとえば、ユーザインターフェースは、コントローラ１２０など、無人飛行体から遠隔にあるコンピューティングデバイス上で表示されてもよい。たとえば、無人飛行体は、グラフィカルユーザインターフェース５００を符号化するデータをコンピューティングデバイス（たとえばタッチスクリーン２６０に表示するためのコントローラ２５０）に送信することによって、このグラフィカルユーザインターフェース５００をユーザに提示するように構成されてもよい。

図５Ｂは、構造体スキャンを容易にするためにユーザによる検討を可能にするように構造体の概観画像上に重ねられたスキャン計画を提示するために使用される、無人飛行体のグラフィカルユーザインターフェース５５０の一例を示す図である。グラフィカルユーザインターフェース５５０は、構造体の概観画像５１０（たとえば図５Ｂに示すような屋根の静止画像）を含む。グラフィカルユーザインターフェース５５０は、スキャン計画の一連の姿勢のうちの所与の姿勢からの画像センサの視野５７０のグラフィカル表現を含む。視野５７０は、概観画像５１０の面内に投影されていてもよい。スキャン計画のユーザによる検討と承認とを容易にするために、スキャン計画のそれぞれの姿勢に対応する視野の集合が、スキャン計画のグラフィカル表現を提供する。実装形態によっては、ユーザは、それらの姿勢についてスキャン計画と結果の視野を再生成させるために、垂直重なり、水平重なり、および表面からの距離などのスキャン計画のパラメータを調整することができる。ユーザがスキャン計画に満足すると、ユーザは、承認アイコン５８０とインタラクトすることによってスキャン計画を承認して無人飛行体にスキャン計画の実行を開始させることができる。

図６は、無人飛行体を使用する構造体スキャンのプロセス６００の一例を示すフローチャートである。プロセス６００は、構造体の３次元マップにアクセスすること６１０であって、３次元マップが構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する、こと６１０と；３次元マップに基づいて１つ以上のファセットを生成すること６２０であって、１つ以上のファセットのうちの所与のファセットが、３次元マップ内の点のサブセットに適合する３次元空間内の面上の多角形である、こと６２０と；１つ以上のファセットに基づいてスキャン計画を生成すること６３０であって、スキャン計画が、無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用して１つ以上のファセットのそれぞれのファセットから一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含む、こと６３０と；無人飛行体をスキャン計画の一連の姿勢のうちの１つの姿勢に対応する姿勢をとるように飛行させるために無人飛行機の推進機構を制御すること６４０と；１つ以上の画像センサを使用して、その姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすること６５０とを含む。たとえば、プロセス６００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス６００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス６００は図４のハードウェア構成４００を使用して実装されてもよい。

プロセス６００は、構造体の３次元マップにアクセスすること６１０を含む。３次元マップは、構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する。たとえば、構造体は、建物の屋根、橋梁、または建設中の建物であってもよい。実施形態によっては、３次元マップはボクセル占有マップまたは符号付き距離マップを含み得る。たとえば、３次元マップは、距離センサ（たとえば、立体コンピュータビジョン用に構成された画像センサのアレイ、レーダーセンサ、および／またはライダーセンサ）によって収集されたセンサデータに基づいて生成されていてもよい。実装形態によっては、３次元マップにアクセスする６１０無人飛行体が、構造体から安全な距離で動作しながら距離センサを使用して比較的低解像度のスキャンを行うことによって３次元マップ自体を最近生成している。実装形態によっては、ファセット撮像に使用される一定した距離よりも大きい距離から３次元マップを生成するように構造体がスキャンされる。たとえば、３次元マップを生成するために図１０のプロセス１０００が実施されていてもよい。たとえば、３次元マップを生成するために図１１のプロセス１１００が実施されていてもよい。３次元マップには、様々な方法でアクセス６１０可能である。たとえば、３次元マップは、センサインターフェース（たとえばセンサインターフェース４３０）を介して距離センサから直接、または相互接続（たとえば相互接続４５０）を介してメモリ（たとえばデータ記憶デバイス４２０）から読み出すことによって、アクセス６１０されてもよい。

プロセス６００は、３次元マップに基づいて１つ以上のファセットを生成すること６２０を含む。１つ以上のファセットのうちの所与のファセットは、３次元マップ内の点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である。たとえば、３次元マップにおいて外れ点の比率が低い同一平面上の点の最大の広がりを検索し、次にこれらの点のサブセットに面を適合させることによって、ファセットが識別されてもよい。実装形態によっては、孤立したはずれ点がフィルタ除外されてもよい。

実装形態によっては、ファセットの一部を識別するため、および／または、ファセットの境界を精緻化するために、ユーザ入力が使用されてもよい。たとえば、グラフィカルユーザインターフェース（たとえばグラフィカルユーザインターフェース５００）で構造体の概観画像（たとえば静止視点）がユーザに提供されてもよい。ユーザは、概観画像に現れるときのファセットの中心をクリックしてもよい。クリックインタラクションの場所における概観画像内の１つ以上の点が３次元マップの点に投影され、または同じことだが、３次元マップの上面から点が概観画像に投影され、クリックインタラクションの場所に関連付けられる。クリックインタラクション場所から３次元マップの点の小さいサブセットへのマッピングが確立されると、この点の小さいサブセットに（たとえばランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）を使用して）面が適合させられる。次に、３次元マップ表面の全体が考慮されて、その小さいサブセットの点と同一平面上にあり、隣接する点を選択し、このサブセットを反復的に精緻化することができる。反復が収束すると、その結果の３次元マップの点のサブセットがファセット提案の基礎となる。概観画像の画像面における２次元多角形を得るために、画像に投影されたときのこれらの点の凸包が計算されてもよい。実装形態によっては、構造体の上部にわたるユーザクリックがシミュレーションされ、提案ファセット境界が、ファセットをより迅速に決定するために最終的なファセット境界として使用される。実装形態によっては、３次元ファセットのこれらの場所が、ファセット間のよりきれいな境界のために一緒に最適化される。実装形態によっては、３次元空間の代わりに画像空間（たとえば概観画像の面）内でファセットを検出するために画像ベースの機械学習が使用される。

結果の２次元多角形（または凸包）は、エッジを除去し、結果の多角形の面積またはエッジ長が過度に増大しない限り、隣のエッジを延長することによって、単純化されてもよい。より具体的には、入力多角形について、各エッジが考慮されてもよい。２つの隣接エッジが多角形の外部で交わることになるようにエッジが「凸」である場合、凸エッジを除去し、対応する隣接エッジを交わらせることによって生じる多角形を考慮する。この代替多角形を使用する結果として生じることになる面積の増大とエッジ長の増大が考慮されてもよい。たとえば、面積とエッジ長の増大が両方とも指定閾値未満である限り、最小の面積増大を有することになる「凸」エッジが除去されてもよい。たとえば、図１４Ａの入力多角形１４００は、図１４Ｂの単純化された多角形１４５０を得るように単純化されてもよい。ファセット提案を表す２次元多角形を単純化するために、たとえば図８のプロセス８００が実施されてもよい。この単純化された多角形はユーザに提示されてもよい。次に、ユーザは、概観画像においてユーザに見えるときの所望のファセットによりよく適合するように概観画像の面において多角形の頂点を移動し、頂点を追加し、または頂点を除去することができる。最終的なファセットを適合させるために、表面の点のすべてが画像に投影され、それらに対してＲＡＮＳＡＣを走らせファセットがある３次元面を見つける。次に、このファセット面内の多角形を決定するために画像内の多角形の２次元頂点がこの面と交差させられてもよく、その決定された多角形が最終ファセットである。このファセットに属する３次元マップの表面の点は、後続のファセットの提案または適合の際に無視されてもよい。たとえば、３次元マップに基づいて１つ以上のファセットを生成すること６２０は、提案ファセットに関するユーザフィードバックを求めるために、図７のプロセス７００を実施することを含んでもよい。

プロセス６００は、この１つ以上のファセットに基づいてスキャン計画を生成すること６３０を含む。スキャン計画は、無人飛行体の１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ２２０を含む）を使用して、１つ以上のファセットのそれぞれから一定した距離（たとえば１メートル）における構造体の画像のキャプチャを可能にするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含む。一連の姿勢のうちの姿勢は、無人飛行体の位置（たとえば座標ｘ、ｙおよびｚのタプル）、無人飛行体の向き（たとえばオイラー角または四元数）を含んでもよい。実装形態によっては、姿勢は、無人飛行体に関する、または別の座標系に関する無人飛行体の画像センサの向きを含み得る。１組のファセットが生成された後は、無人飛行体は所望の地上サンプリング距離（ＧＳＤ）におけるすべてのファセットの画像をキャプチャするための経路を計画することができる。経路が生成された後は、ユーザが承認または拒絶するように、その経路がグラフィカルユーザインターフェース（たとえばライブ拡張現実（ＡＲ）ディスプレイ）を介してユーザに提示されてもよい。たとえば、承認を得るためにユーザにスキャン計画を提示するのに図５Ｂのグラフィカルユーザインターフェース５５０が使用されてもよい。実装形態によっては、プロセス６００は、１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと；概観画像上に重ねられたスキャン計画のグラフィカル表現を提示することと；ユーザからスキャン計画の承認を示すインディケーションを受け取ることとを含む。

スキャン計画は、１つ以上のファセットと、表面からの距離、スキャン計画の一連の姿勢のうちの異なる姿勢における１つ以上の画像センサの視野間の垂直方向の重なりおよび水平方向の重なりなどのいくつかのスキャン計画構成パラメータとに基づいて生成され６３０てもよい。たとえば、スキャン計画の一連の姿勢は、１つ以上のファセットのそれぞれの正射投影撮像用であってもよい。

プロセス６００は、無人飛行体（たとえば無人飛行体２００）をスキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように飛行させるために無人飛行体の推進機構を制御すること６４０と；１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ２２０）を使用してその姿勢からの構造体の１つ以上の画像をキャプチャすること６５０とを含む。たとえば、１つ以上のファセットのすべてをカバーする画像がキャプチャされるまで、スキャンの姿勢のそれぞれについてステップ６４０とステップ６５０とが繰り返されてもよい。実装形態によっては、処理装置が、構造体の１つ以上の表面の合成画像を得るために、キャプチャされた画像を互いにスティッチングするように構成されてもよい。たとえば、画像のスティッチングは、ファセット、または１つ以上のファセットの境界に関連付けられた３次元マップ点など、それぞれのファセットを介して画像に関連付けられた帯域外情報に部分的に基づいて行われてもよい。たとえば、処理装置（たとえば処理装置４１０）が、推進機構（たとえば、電気モータによって駆動される１つ以上のプロペラ）を制御する６４０ために推進コントローラインターフェース（たとえば推進コントローラインターフェース４４２）を使用してもよい。

スキャニング中、ヴィークルは撮像しながら、計算された経路を飛行することができる。障害物の回避に加えて、ヴィークルは、障害物回避または改良画像位置合わせのようなことのために経路を動的に更新してもよい。たとえば、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、プロセス６００は、１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて障害物を検出することと；その障害物を回避するためにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整することとを含んでもよい。たとえば、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、飛行体は１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つのファセットからの構造体の表面上の点の逸脱を検出し；その逸脱に適応し、画像キャプチャのための一定した距離を維持するために、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整してもよい。

スキャニング中、操作者は静止視点（たとえば構造体の概観画像）を介して、またはヴィークルのカメラからのライブ映像から、ドローンを監視することができる。操作者は、この段階で手動で介入するための制御権も有する。

無人飛行体がスキャンを完了したか、または（たとえば低バッテリまたはヴィークルの故障のため）スキャンを中止する必要があるとき、ヴィークルは自動的に離陸点に戻り、着陸することができる。無人飛行体がスキャン計画の完了前に着陸しなければならない限りにおいて、無人飛行体を着陸させることになった何らかの条件が解消された後で無人飛行体が中断したところからスキャニングを再開することができるように、スキャンの進行状態を保存することが有用な場合がある。たとえば、プロセス６００は、スキャン計画の開始後、完了前に、スキャン計画の一連の姿勢のうちの次の姿勢を示すスキャン計画状態を記憶することと；スキャン計画状態の記憶後、無人飛行体を着陸するために飛行させるように推進機構を制御することと；着陸後、無人飛行体を離陸のために飛行させるように推進機構を制御することと；スキャン計画状態にアクセスすることと；スキャン計画状態に基づいて、次の姿勢をとってスキャン計画の実行を継続するために無人飛行体を飛行させるように推進機構を制御することとを含んでもよい。スキャン計画は、少なくとも無人飛行体の一連の姿勢を含み、追加の情報も含んでもよい。姿勢は、様々な座標系（たとえば、グローバル座標系、または無人飛行体用のドックに関する、またはスキャンされる構造体に関する座標系）で符号化されてもよい。スキャン計画状態は、再充電後にスキャン計画における次の姿勢をとるために視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）システムと併用することができる。たとえば、無人飛行体は、自動的に着陸することができ、バッテリに自動的に充電した後、図３のドック３００から離陸することができる。実装形態によっては、無人飛行体を着陸のために飛行させるように推進機構を制御することは：無人飛行体を保持するように構成された着陸面（たとえば着陸面３１０）と着陸面上の基準マークとを含むドック（たとえばドック３００）の近傍の第１の場所まで無人飛行体を飛行させるように無人飛行体の推進機構を制御することと；無人飛行体の画像センサを使用してキャプチャされた１つ以上の画像にアクセスすることと；１つ以上の画像のうちの少なくとも１つの画像において基準マークを検出することと；１つ以上の画像に基づいて基準マークの姿勢を決定することと；基準マークの姿勢に基づいて、無人飛行体を着陸面に着陸させるように推進機構を制御することとを含む。たとえば、プロセス６００は、無人飛行体が着陸面上にある間に、ドックに含まれる充電器を使用して無人飛行体のバッテリに自動的に充電することを含んでもよい。

スキャン計画の実行が完了すると、収集されたデータ（たとえば構造体（たとえば屋根、橋梁または建設現場）の表面の高解像度画像と関連メタデータ）が、閲覧またはオフライン解析のために別のデバイス（たとえばコントローラ１２０またはクラウドサーバ）に送信されてもよい。ファセットの面積の推定値および／またはファセットのなおしの費用推定値が有用な場合がある。実装形態によっては、プロセス６００は、１つ以上のファセットのそれぞれのファセットの面積推定値を決定することと；１つ以上のファセットと、１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値と、スキャン計画の実行中にキャプチャされた構造体の画像とを含むデータ構造を提示（たとえば送信、記憶または表示）することとを含む。実装形態によっては、スキャン計画の実行の進行または有効性を要約した状況報告が提示されてもよい。たとえば、スキャン計画のカバレッジ報告を生成し提示するために、図９のプロセス９００が実施されてもよい。

無人飛行体が着陸すると、無人飛行体は操作者デバイスへのデータの送信を開始することができる。このデータは、各ファセットのスティッチング合成画像と、撮影された写真と、カメラ姿勢および飛行概要データ（ファセット数、写真キャプチャ、飛行完了パーセンテージ、飛行時間など）を含むメタデータとを含み得る。

図７は、ファセットのユーザ編集を可能にするプロセス７００の一例を示すフローチャートである。プロセス７００は、１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすること７１０と；３次元マップに基づいてファセット提案を生成すること７２０と；３次元マップの点のサブセットの凸包として２次元多角形を決定することであって、点のサブセットが概観画像の画像面に投影されたときのファセット提案に対応する、こと７３０と；概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示すること７４０と；２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて概観画像の画像面における編集された２次元多角形を決定すること７５０と；編集された２次元多角形に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つを決定すること７６０とを含む。たとえば、プロセス７００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス７００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス７００は図４のハードウェア構成４００を使用して実施されてもよい。

プロセス７００は、１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ（２２０－２２６）を使用して構造体の概観画像をキャプチャすること７１０を含む。概観画像は、ユーザがスキャン計画の実行の進行を追跡し、構造体スキャンプロセスの様々な段階においてユーザフィードバックを提供することができるようにするためのグラフィカルユーザインターフェースの一部を形成することができる、構造体の静止映像として使用可能である。グラフィカルユーザインターフェースに概観画像を組み込むことで、グラフィカルユーザインターフェースの画素を３次元マップにおける構造体の３次元表面上の点に関連付けることによって、スキャンされている構造体に関連するユーザの意図のローカライゼーションを容易にすることができる。たとえば、概観画像は、概観画像をキャプチャする７１０ために使用される画像センサの視野内に構造体の全部が現れるように構造体から十分に離れた姿勢からキャプチャ７１０されてもよい。

プロセス７００は、３次元マップに基づいてファセット提案を生成すること７２０を含む。たとえば、３次元マップにおいて外れ点の比率が低い同一平面上の点の最大の広がりを検索し、次にこの点のサブセットに面を適合させることによって、ファセット提案が生成７２０されてもよい。実装形態によっては、孤立したはずれ点がフィルタ除外されてもよい。関心のあるファセットの一部を識別するためにユーザ入力が使用されてもよい。たとえば、構造体の概観画像（たとえば静止視点）がグラフィカルユーザインターフェース（たとえばグラフィカルユーザインターフェース５００）でユーザに提示されてもよい。ユーザは、概観画像に現れるファセットの中心をクリックしてもよい。概観画像内のクリックインタラクションの場所における１つ以上の点が、３次元マップの点に投影されてもよく、または同じことだが、３次元マップの上面から点が概観画像に投影され、クリックインタラクションの場所に関連付けられる。クリックインタラクション場所から３次元マップの点の小さいサブセットへのマッピングが確立されると、この点の小さいサブセットに（たとえばランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）を使用して）面が適合させられる。次に、３次元マップ表面の全体が考慮されて、その小さいサブセットの点と同一平面上にあり、隣接するポイントを選択し、このサブセットを反復的に精緻化することができる。反復が収束すると、その結果の３次元マップの点のサブセットがファセット提案の基礎となる。

プロセス７００は、２次元多角形を３次元マップの点のサブセットの凸包として決定すること７３０を含み、点のサブセットは、概観画像の画像面に投影されたときのファセット提案に対応する。概観画像の画像面における２次元多角形を得るために、画像に投影されたときのこれらの点の凸包が計算されてもよい。実装形態によっては、２次元多角形は、提示される７４０前に単純化される。たとえば、図８のプロセス８００が、２次元多角形を単純化するために実施されてもよい。

プロセス７００は、概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示すること７４０を含む。たとえば、概観画像上に重ねられた２次元多角形は、グラフィカルユーザインターフェース（たとえば図５Ａのグラフィカルユーザインターフェース５００）の一部として提示７４０されてもよい。たとえば、無人飛行体の処理装置が、概観画像上に重ねられた２次元多角形を符号化するデータを（たとえば無線通信ネットワークを介して）ユーザコンピューティングデバイス（たとえばコントローラ１２０）に送信することによって、概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示７４０してもよい。

プロセス７００は、２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて概観画像の画像面において編集された２次元多角形を決定すること７５０を含む。たとえば、２次元多角形のユーザ編集を示すデータは、ユーザが（たとえばタッチスクリーン２６０を使用して）概観画像の面内で２次元多角形の頂点を移動させるように頂点アイコンをドラッグするなどして、グラフィカルユーザインターフェース（たとえばグラフィカルユーザインターフェース５００）とインタラクトすることによって生成されたものであってもよい。たとえば、ユーザ編集を示すデータは、ネットワーク通信インターフェース（たとえば通信インターフェース４４０）を介して無人飛行体によって受信されてもよい。

プロセス７００は、編集された２次元多角形に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つを決定すること７６０を含む。編集された２次元多角形は、３次元マップの点の新たなサブセットにマッピングされてもよい。実装形態によっては、３次元マップのすべての点が概観画像の面に投影され、編集された２次元多角形内に投影を有するそれらの点が、決定される７６０新たなファセットの基礎となる点の新たなサブセットのメンバーとして選択される。実装形態によっては、決定される７６０新たなファセットの基礎となる点の新たなサブセットを選択するために、編集された２次元多角形の反転投影が使用される。たとえば、１つ以上のファセットのうちの１つを決定すること７６０は、点の新たなサブセットに面を適合させることと、新たなファセットの面に投影されたときの新たなサブセット内の点の凸包を計算することとを含んでもよい。

図８は、凸エッジを除去することによってファセットを表す多角形の単純化を試みるプロセス８００の一例を示すフローチャートである。プロセス８００は、２次元多角形の凸エッジを識別すること８１０と；凸エッジの除去によって生じる面積増大を決定すること８２０と；ステップ８２５で凸エッジの除去が２次元多角形の面積を閾値未満の量だけ増大させることを確認することと；（ステップ８２５で）面積増大が閾値（たとえば１０％の増大）以上である場合、２次元多角形における凸エッジを残し８３０、２次元多角形におけるいずれか他の凸エッジについて必要なだけプロセス８００を繰り返すことを含む。（ステップ８２５）で面積増大が閾値（たとえば１０％の増大）を超えない場合、凸エッジの除去によって生じる全周の増大を決定し８４０；ステップ８４５で凸エッジの除去が２次元多角形の全周を閾値（たとえば１０％の増大）未満の量だけ増大させることを確認し；（ステップ８４５で）全周増大が閾値（たとえば１０％の増大）以上である場合、２次元多角形における凸エッジを残し８３０、２次元多角形におけるいずれか他の凸エッジについて必要なだけプロセス８００を繰り返す。（ステップ８４５で）増大が閾値（たとえば１０％の増大）未満である場合、２次元多角形から凸エッジを除去し、２次元多角形の凸エッジに隣接するエッジを、延長されたエッジが互いに交わる点まで延長することによって、２次元多角形を単純化する８５０。プロセス８００は、２次元多角形におけるいずれか他の凸エッジについて反復されてもよい。実装形態によっては、凸エッジの除去によって生じる全周増大のみが確認される。実装形態によっては、凸エッジの除去によって生じる面積増大のみが確認される。たとえば、プロセス８００は、図１４Ｂの単純化された多角形１４５０を得るために図１４Ａの入力多角形１４００を単純化するために実施されてもよい。たとえば、プロセス８００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス８００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス８００は図４のハードウェア構成４００を使用して実施されてもよい。

図９は、構造体のスキャンのためのカバレッジ情報を提示するプロセス９００の一例を示すフローチャートである。プロセス９００は、スキャン計画の実行中に１つ以上のファセットのうちのいずれのファセットが成功裏に撮像されたかを示す１つ以上のファセットのカバレッジマップを生成すること９１０と；カバレッジマップを提示すること９２０とを含む。無人飛行体は、操作者がすべてのデータがキャプチャされたことを確認することができるように、選択されたファセットの画像カバレッジを機上で計算してもよい。ファセットが十分なカバレッジを有していないと決定された場合、操作者デバイス（たとえばコントローラ１２０）上のアプリケーションが、カバレッジ欠損のある場所を示し、カバレッジを取得するアクションを指示してもよい（たとえば、欠損画像をキャプチャするために自動経路を生成するか、または操作者に画像をキャプチャするために手動で無人飛行体を飛行させるように指示する）。たとえば、プロセス９００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス９００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス９００は図４のハードウェア構成４００を使用して実施されてもよい。

図１０は、構造体の３次元マップを生成するプロセス１０００の一例を示すフローチャートである。プロセス１０００は、無人飛行体を構造体の近傍まで飛行させるように推進機構を制御すること１０１０と；構造体の３次元マップを生成するために、距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成された１つ以上の画像センサを使用して構造体をスキャンすること１０２０とを含む。たとえば、３次元マップは、ボクセル占有マップまたは符号付き距離マップを含み得る。たとえば、構造体は建物の屋根であってもよい。たとえば、図１１のプロセス１１００が屋根をスキャンする１０２０ために実施されてもよい。たとえば、構造体は橋梁であってもよい。実装形態によっては、スキャニングは、構造体全体が１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ２２４、２２５および２２６）の視野内に入るように構造体から十分に遠い単一の姿勢から行われる。たとえば、構造体は、建設中の建物であってもよい。たとえば、プロセス１０００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス１０００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス１０００は図４のハードウェア構成を使用して実施されてもよい。

図１１は、屋根の３次元マップを生成するプロセス１１００の一例を示すフローチャートである。プロセス１１００は、屋根の上方に位置づけられた無人飛行体の第１の姿勢から建物の屋根の概観画像をキャプチャすること１１１０と；概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現をユーザに提示すること１１２０と；提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータにアクセスすること１１３０と；提案された境界多角形とユーザ編集を符号化するデータとに基づいて境界多角形を決定すること１１４０と；境界多角形に基づいて飛行経路を決定すること１１５０と；水平位置が飛行経路のそれぞれの姿勢と整合し、垂直位置が屋根の上方の一定した距離を維持するように決定された状態で一連のスキャン姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるように推進機構を制御すること１１６０と；屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンすること１１７０とを含む。たとえば、プロセス１１００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス１１００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス１１００は図４のハードウェア構成４００を使用して実施されてもよい。

プロセス１１００は、無人飛行体（たとえば無人飛行体２００）の１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ２２０）を使用して、屋根の上方に位置づけられた無人飛行体の第１の姿勢から建物の屋根の概観画像をキャプチャすること１１１０を含む。概観画像は、屋根の３次元マップを生成するためと、スキャン手順の様々な段階においてユーザフィードバックを提供するために使用されることになる、飛行経路（たとえば動的な表面に相対的な飛行経路）に沿った無人飛行体の進行をユーザが追跡することができるようにするためのグラフィカルユーザインターフェースの一部を形成することができる、構造体の静止映像として使用されてもよい。グラフィカルユーザインターフェースに概観画像を組み込むことで、グラフィカルユーザインターフェースの画素を屋根の各部と関連付けることによって、スキャンされている屋根に関連するユーザ意図のローカライゼーションを容易にすることができる。たとえば、概観画像は、屋根の全部が概観画像をキャプチャする１１１０ために使用される画像センサの視野内に現れるように屋根から十分に遠い姿勢からキャプチャする１１１０ことができる。

実装形態によっては、無人飛行体は、屋根の概観画像をキャプチャする１１１０ために使用される姿勢をとるように自動的に飛行するように構成されてもよい。たとえば、ユーザが最初に、地上でヴィークルを、スキャンされる屋根を有する建物の方向に向けて設定してもよい。ユーザは、無人飛行体のユーザインターフェース内の離陸アイコンを操作してもよく、それによって無人飛行体を離陸させ、関心のある目標建物の上まで斜め方向に上昇させ、下にある建物の屋根を直接見下ろし、１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ２２０）の視野内の該当エリアの全部をキャプチャ１１１０するのに十分な高さに飛行させることができる。実装形態によっては、屋根の概観画像をキャプチャ１１１０するために使用される姿勢をとるように無人飛行体が手動で制御されてもよく、プロセス１１００は無人飛行体がそのように位置づけられたら開始されてもよい。

プロセス１１００は、概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現をユーザに提示する１１２０ことを含む。提案された境界多角形は、ユーザが頂点を面内で移動させることができるようにするグラフィカル表現のそれぞれの頂点アイコンに対応する頂点を含む。たとえば、提案された境界多角形は、水平面における矩形であってもよい。実装形態によっては、提案された境界多角形（たとえば三角形、矩形、五角形または六角形）は概観画像の中央に重ねられ、固定したデフォルトサイズを有する。実装形態によっては、提案された境界多角形は、概観画像内に現れたときに屋根の全周を識別するようにコンピュータビジョン処理を使用して生成され、屋根の識別された全周に密接に対応する提案された境界多角形を生成する。（たとえば概観画像が斜めの視点からキャプチャされる）いくつかの実装形態では、提案された境界多角形は概観画像に重ねられる前に水平面から概観画像の面に投影される。たとえば、提案された境界多角形のグラフィカル表現がグラフィカルユーザインターフェース（たとえば図１３Ａ－１３Ｂのグラフィカルユーザインターフェース１３００）の一部として提示１１２０されてもよい。たとえば、無人飛行体の処理装置（たとえば処理装置４１０）が、概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現を符号化するデータを（たとえば無線通信ネットワークを介して）ユーザコンピューティングデバイス（たとえばコントローラ１２０）に送信することによって、概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現を提示１１２０してもよい。

プロセス１１００は、提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータにアクセスすること１１３０を含む。ユーザは、提案された境界多角形が提示１１２０されたグラフィカルユーザインターフェースを受信、解釈および／またはインタラクトするために、コンピューティングデバイス（たとえばコントローラ１２０、タブレット、ラップトップまたはスマートフォンを使用してもよい。たとえば、ユーザは、タッチスクリーンを使用して、概観画像内に屋根が現れているときにスキャンされる屋根の全周に対応する提案された境界多角形の編集のために、提案された境界多角形の頂点を移動するように頂点アイコンのうちの１つ以上の頂点アイコンとインタラクトしてもよい。ユーザは、彼らのコンピューティングデバイスを使用して、提案された境界多角形の１つ以上の頂点に対するこれらの編集をデータとして符号化してもよく、このデータがプロセス１１００を実施するデバイス（たとえば無人飛行体２００）に送信されてもよく、さらにそのデバイスが、そのデータを受信する。たとえば、このデータは提案された境界多角形の頂点の面内の変更された座標を含んでもよい。提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータには、様々な方法でアクセスする１１３０ことができる。たとえば、提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータは、通信インターフェース（たとえば通信インターフェース４４０）を介して遠隔のコンピューティングデバイス（たとえばコントローラ１２０）から受信することによってアクセス１１３０されてもよい。たとえば、提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータは、相互接続（たとえば相互接続４５０）を介してメモリ（たとえばデータ記憶デバイス４２０）から読み出されることによってアクセス１１３０されてもよい。

プロセス１１００は、提案された境界多角形とユーザ編集を符号化するデータとに基づいて境界多角形を決定すること１１４０を含む。ユーザ編集を符号化するデータは、境界多角形を決定１１４０するために提案された境界多角形の１つ以上の頂点を更新するように組み込まれてもよい。（たとえば概観画像が斜めの視点からキャプチャされる）いくつかの実装形態では、境界多角形は概観画像の面から水平面に投影される。たとえば、境界多角形は無人飛行体のジオフェンスであってもよい。

プロセス１１００は、境界多角形に基づいて飛行経路（たとえば動的な表面に相対的な飛行経路）を決定すること１１５０を含む。飛行経路は、境界多角形を集合的にカバーする固定した高さにおけるそれぞれの視野を有する無人飛行体の一連の姿勢を含む。たとえば、飛行経路は、芝刈り機パターンとして決定されてもよい。実装形態によっては、（たとえば、提案された境界多角形を編集するために使用されたユーザインターフェースを使用して）ユーザが、屋根が３次元空間においてその中に存在すると予想される体積を、境界多角形とともに画定する（たとえば地面の上方の）おおよその高さの入力または選択も行う。たとえば、この高さパラメータと境界多角形とに基づいて３次元空間における境界ボックスが決定されてもよく、境界ボックスに基づいて飛行経路が決定１１５０されてもよい。実装形態によっては、３次元スキャニング動作の追加のパラメータがユーザによって指定または調整されてもよい。たとえば、飛行経路は、グリッドサイズ、屋根の表面の上方の名目高さおよび最高飛行速度を含むパラメータのセットのうちの１つ以上のパラメータを含む、ユーザによる選択のために提示される１つ以上のスキャンパラメータに基づいて決定１１５０されてもよい。

プロセス１１００は、飛行経路（たとえば動的な表面に相対的な飛行経路）のそれぞれの姿勢と整合する水平位置と、屋根の上方の一定した距離（たとえば３メートルまたは５メートル）を維持するように決定された垂直位置とを有する一連のスキャン姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御すること１１６０を含む。無人飛行体は、スキャン手順中に遭遇する障害物（たとえば煙突や木の枝）を自動的に検出して回避するように構成されてもよい。たとえば、一連のスキャン姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、無人飛行体の１つ以上の画像センサ（たとえば画像センサ２２０－２２６）を使用してキャプチャされた画像に基づいて障害物が検出されてもよく；その障害物を回避するために飛行経路の姿勢が動的に調整されてもよい。たとえば、屋根は、屋根の３次元マップを生成するためのスキャニング１１７０にとってより安全でより高速とすることができる、（たとえば図６のプロセス６００を使用して）ファセット撮像に使用される一定した距離より大きい距離から３次元マップを生成するようにスキャンされてもよい。たとえば、処理装置（たとえば処理装置４１０）が、推進コントローラインターフェース（たとえば推進制御インターフェース４４２）を使用して推進機構（たとえば電気モータによって駆動される１つ以上のプロペラ）を制御１１６０してもよい。

実装形態によっては、３次元境界ボックスが画定された後、屋根の角における斜めの視点（たとえば高い位置から、のぞき込み）などの少数の関心のある点が生成され、飛行される。次に、無人飛行体はその飛行経路（たとえば動的な表面に相対的な飛行経路）を飛行して屋根の３次元マップを生成する。

プロセス１１００は、屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンすること１１７０を含む。たとえば、３次元マップはボクセル占有マップまたは符号付き距離マップを含んでもよい。たとえば、１つ以上の画像センサが、距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成されてもよく、屋根の３次元マップを生成するために１つ以上の画像センサを使用して屋根がスキャン１１７０されてもよい。実装形態によっては、無人飛行体は他の種類のレンジセンサまたは距離センサ（たとえばライダーセンサまたはレーダーセンサ）を含んでもよい。たとえば、屋根の３次元マップを生成するためにレーダーセンサを使用して屋根がスキャン１１７０されてもよい。たとえば、屋根の３次元マップを生成するためにライダーセンサを使用して屋根がスキャン１１７０されてもよい。

３次元マップ（たとえばボクセルマップ）は、機上画像センサからの立体距離画像を融合させることによって作成されてもよい。たとえば、３次元マップのボクセルが占有空間または空き空間としてマークされてもよい。表面ボクセルは空き空間に隣接する占有ボクセルのサブセットであってもよい。実装形態によっては、表面ボクセルは単に各水平（ｘ，ｙ）位置における最も高い占有ボクセルとすることができる。

たとえば、３次元マップは符号付き距離マップであってもよい。３次元マップは機上画像センサからの立体距離画像を融合させることによって作成されてもよい。３次元マップは、符号付き距離値の密なボクセルグリッドとして表現されてもよい。たとえば、符号付き距離マップは、短縮符号付き距離場（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｓｉｇｎｅｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｆｉｅｌｄ）（ＴＳＤＦ）であってもよい。値は、ボクセル中心を距離画像に投影し、符号付き距離値の重み付き平均を更新することによって更新可能である。符号付き距離マップの上面は、所望の解像度で選択された光線を使用してレイマーチングによって計算されてもよい。実装形態によっては、正確度の向上のために光線に沿って符号付き距離関数の暗黙的表面位置（たとえばゼロ交差）が補間されてもよい。

場合によっては、無人飛行体が再充電される必要があるときなど、スキャニング手順を中断することが有利な場合がある。無人飛行体が移動するときの無人機の位置の低ドリフト視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）推定値を維持することによって、再充電などの介入タスクを遂行した後のスキャニング手順の比較的シームレスな継続を伴う中断を可能にすることができる。たとえば、プロセス１１００は、飛行経路の一連の姿勢のうちの次の姿勢を示すスキャン状態を記憶することと；スキャン状態の記憶後に、（たとえばドック３００への）着陸のために無人飛行体を飛行させるように推進機構を制御することと；着陸後に、無人飛行体を離陸させるように推進機構を制御することと；スキャン状態にアクセスすることと；スキャン状態に基づいて、無人飛行体に一連のスキャン姿勢のうちの次の姿勢に対応する姿勢をとるように飛行させ、３次元マップを生成するために屋根のスキャニング１１７０を続けさせるように、推進機構を制御することとを含んでもよい。

図１２は、屋根のスキャンの進行情報を提示するプロセス１２００の一例を示すフローチャートである。たとえば、屋根の３次元マップを生成するために（たとえば図１１のプロセス１１００を使用して）スキャンが行われてもよい。プロセス１２００は、概観画像上に重ねられた無人飛行体のグラフィカル表現を提示すること１２１０と；概観画像上に重ねられた飛行経路（たとえば動的な表面に相対的な飛行経路）に沿った進行を示すインディケーションを提示すること１２２０とを含む。概観画像は、無人飛行体のユーザインターフェースにおける静止視点として使用される。無人飛行体が飛行を続けて屋根に近づくとき、ユーザインターフェース内に表示される背景画像を概観画像において静止させることができるが、状況情報に空間的コンテキストを提供するために、行われているスキャン手順に関する追加の状況情報が更新され、この背景画像上に重ねられてもよい。たとえば、プロセス１２００は図１の無人飛行体１１０によって実施されてもよい。たとえば、プロセス１２００は図２Ａ－図２Ｂの無人飛行体２００によって実施されてもよい。たとえば、プロセス１２００は図４のハードウェア構成４００を使用して実施されてもよい。

プロセス１２００は、概観画像上に重ねられた無人飛行体のグラフィカル表現を提示すること１２１０を含む。無人飛行体のグラフィカル表現は、無人飛行体の水平現在位置に対応する。実装形態によっては、無人飛行体のグラフィカル表現は、無人飛行体の３次元レンダリングを含む。たとえば、無人飛行体の３次元レンダリングは、無人飛行体の物理的場所（たとえば現在位置または予定位置）について正しい観点でユーザインターフェースに描画することができる。たとえば、概観画像の観点から見たときの、屋根に対して相関的な無人飛行体の物理的場所は、無人飛行体が移動するときの無人飛行体の位置の低ドリフト視覚慣性オドメトリ（ＶＩＯ）推定値を維持することによって決定可能である。無人飛行体のグラフィカル表現（たとえば３次元レンダリング）の提示１２１０により、無人飛行体が屋根に対してどの位置にあるか、および当面のスキャニング手順がよりよくわかるように、ユーザが概観画像のコンテキストで無人飛行体を見ることができるようにすることが可能である。たとえば、無人飛行体のグラフィカル表現は、グラフィカルユーザインターフェース（たとえば図１３Ａ－図１３Ｂのグラフィカルユーザインターフェース１３００）の一部として提示１２１０されてもよい。たとえば、無人飛行体の処理装置（たとえば処理装置４１０）が、概観画像上に重ねられた無人飛行体のグラフィカル表現を符号化するデータを（たとえば無線通信ネットワークを介して）ユーザコンピューティングデバイス（たとえばコントローラ１２０）に送信することによって、概観画像上に重ねられた無人飛行体のグラフィカル表現を提示１２１０してもよい。

プロセス１２００は、概観画像上に重ねられた飛行経路（たとえば動的な表面に相対的な飛行経路）に沿った進行を示すインディケーションを提示すること１２２０を含む。たとえば、飛行経路に沿った進行を示すインディケーションは、飛行経路の姿勢に対応する姿勢から成功裏にスキャンされた屋根のカラーコーディングセクションを含んでもよい。飛行経路に沿った進行を示すインディケーションの提示１２２０により、ユーザが３次元スキャン手順の状態および／または形状推定と、今後のステップにおける経路計画とがわかるようにすることができる。たとえば、飛行経路に沿った進行を示すインディケーションは、グラフィカルユーザインターフェース（たとえば図１３Ａ－図１３Ｂのグラフィカルユーザインターフェース１３００）の一部として提示１２２０されてもよい。たとえば、無人飛行体の処理装置（たとえば処理装置４１０）が、概観画像上に重ねられた飛行経路に沿った進行を示すインディケーションを符号化するデータを（たとえば無線通信ネットワークを介して）ユーザコンピューティングデバイス（たとえばコントローラ１２０）に送信することによって、概観画像上に重ねられた飛行経路に沿った進行のインディケーションを提示１２２０してもよい。

図１３Ａは、屋根のスキャニングを容易にする境界多角形の編集を可能にするように、屋根の概観画像上に重ねられた提案された境界多角形を提示するために使用される、無人飛行体（たとえば無人飛行体２００）のグラフィカルユーザインターフェース１３００の一例を示す図である。グラフィカルユーザインターフェース１３００は、建物の屋根１３２０のビューを含む概観画像１３１０を含む。グラフィカルユーザインターフェース１３００は、概観画像１３１０上に重ねられた提案された境界多角形１３３０のグラフィカル表現も含む。提案された境界多角形のグラフィカル表現は、提案された境界多角形のそれぞれの頂点に対応する頂点アイコン１３４０、１３４２、１３４４および１３４６を含む。ユーザは、（たとえば彼らのコンピューティングデバイスのタッチスクリーンを使用して）、提案された境界多角形の対応する頂点を移動させるために頂点アイコン１３４０、１３４２、１３４４および１３４６のうちの１つ以上の頂点アイコンとインタラクトすることができる。

図１３Ｂは、屋根のスキャニングを容易にする境界多角形の編集を可能にするように、屋根の概観画像上に重ねられた提案された境界多角形を提示するために使用される無人飛行体のグラフィカルユーザインターフェース１３００の一例を示す図である。図１３Ｂは、スキャンされる屋根の全周に対応するように提案された境界多角形を編集するためにユーザが頂点アイコン１３４０、１３４２、１３４４および１３４６とインタラクトした後の、グラフィカルユーザインターフェース１３００を示す。この例では、ユーザは頂点アイコン１３４０と頂点アイコン１３４２の位置についての微調整を容易にするように概観画像１３１０の一部にズームインするために、グラフィカルユーザインターフェース１３００のズーム機能を使用している。ユーザが提案された境界多角形の編集を完了すると、ユーザは境界多角形承認アイコン１３６０とインタラクトすることによって完了を示すことができる。

図１４Ａは、ファセットと関連付け可能な入力多角形１４００の一例を示す図である。入力多角形１４００は、入力多角形１４００の外側に延長された場合に交わることになる隣接エッジ１４２０および１４２２を有する凸エッジ１４１０を有する。入力多角形１４００は、エッジと頂点の数を減らすように凸エッジを除去し、隣接エッジを延長することによって単純化することができる。

図１４Ｂは、図１４Ａの入力多角形１４００に基づいて決定された、単純化された多角形１４５０の一例を示す図である。たとえば、単純化された多角形１４５０を得るように入力多角形１４００を単純化するために図８のプロセス８００が実施されてもよい。凸エッジ１４１０が識別され、除去されており、隣接エッジ１４２０および１４２２が入力多角形１４００の外部で両者が交わる点１４６０まで延長されている。結果としての、単純化された多角形１４５０の全周および面積の入力多角形に対する増大が十分に小さい（たとえば閾値未満である）場合、単純化された多角形１４５０は入力多角形１４００の代わりに使用可能である。

本明細書では、無人飛行体を使用する構造体スキャンの実装形態が開示される。

第１の態様では、本明細書に記載の主題は、推進機構と、１つ以上の画像センサと、処理装置とを含む無人飛行体を含むシステムにおいて具現化可能であり、処理装置は：構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する構造体の３次元マップにアクセスし；３次元マップに基づいて、それぞれ３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である１つ以上のファセットを生成し；１つ以上のファセットに基づいて、１つ以上の画像センサを使用した１つ以上のファセットのそれぞれからの一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にする無人飛行体の一連の姿勢を含むスキャン計画を生成し；スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御し；１つ以上の画像センサを使用してその姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャするように構成される。

第２の態様では、本明細書に記載の主題は、構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する構造体の３次元マップにアクセスすることと；３次元マップに基づいて、それぞれ３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である１つ以上のファセットを生成することと；１つ以上のファセットに基づいて、無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用した１つ以上のファセットのそれぞれから一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にする無人飛行体の一連の姿勢を含むスキャン計画を生成することと；スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御することと；１つ以上の画像センサを使用してその姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすることとを含む方法において実現可能である。

第３の態様では、本明細書に記載の主題は、命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体において具現化可能であり、命令はプロセッサによって実行されると：構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する構造体の３次元マップにアクセスすることと；３次元マップに基づいて、それぞれ３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である１つ以上のファセットを生成することと；１つ以上のファセットに基づいて、無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用した１つ以上のファセットのそれぞれから一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にする無人飛行体の一連の姿勢を含むスキャン計画を生成することと；スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御することと；１つ以上の画像センサを使用してその姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすることとを含む、動作のパフォーマンスを促す。

第４の態様では、本明細書に記載の主題は、推進機構と、１つ以上のセンサと、処理装置とを含む無人飛行体において具現化可能であり、処理装置は：１つ以上の画像センサを使用して屋根の上方に位置づけられた無人飛行体の第１の姿勢から建物の屋根の概観画像をキャプチャし；提案された境界多角形がユーザが面内で頂点を移動させることができるようにするグラフィカル表現のそれぞれの頂点アイコンに対応する頂点を含む、概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現をユーザに提示し；提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータにアクセスし；提案された境界多角形とユーザ編集を符号化するデータとに基づいて境界多角形を決定し；境界多角形に基づいて、境界多角形を集合的にカバーする固定した高さにおけるそれぞれの視野を有する無人飛行体の一連の姿勢を含む飛行経路を決定し；飛行経路のそれぞれの姿勢と整合する水平位置と、屋根の上方の一定した距離を維持するように決定された垂直位置とを有する一連のスキャン姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御し；屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンするように構成される。

第５の態様では、本明細書に記載の主題は、無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用して、屋根の上方に位置づけられた無人飛行体の第１の姿勢から建物の屋根の概観画像をキャプチャすることと；概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現をユーザに提示することとであって、提案された境界多角形はユーザが面内で頂点を移動させることができるようにするグラフィカル表現のそれぞれの頂点アイコンに対応する頂点を含む、ことと；提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータにアクセスすることと；提案された境界多角形とユーザ編集を符号化するデータとに基づいて境界多角形を決定することと；境界多角形に基づいて飛行経路を決定することであって、飛行経路は境界多角形を集合的にカバーする固定した高さにおけるそれぞれの視野を有する無人飛行体の一連の姿勢を含む、ことと；飛行経路のそれぞれの姿勢と整合する水平位置と屋根の上方の一定した距離を維持するように決定された垂直位置とを有する一連の姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御することと；屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンすることとを含む方法において具現化可能である。

第６の態様では、本明細書に記載の主題は、命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体において具現化可能であり、命令は、プロセッサによって実行されると：無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用して、屋根の上方に位置づけられた無人飛行体の第１の姿勢から建物の屋根の概観画像をキャプチャすることと；概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現をユーザに提示することとであって、提案された境界多角形はユーザが面内で頂点を移動させることができるようにするグラフィカル表現のそれぞれの頂点アイコンに対応する頂点を含む、ことと；提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータにアクセスすることと；提案された境界多角形とユーザ編集を符号化するデータとに基づいて境界多角形を決定する動作と、境界多角形に基づいて飛行経路を決定することであって、飛行経路は境界多角形を集合的にカバーする固定した高さにおけるそれぞれの視野を有する無人飛行体の一連の姿勢を含む、ことと；飛行経路のそれぞれの姿勢と整合する水平位置と屋根の上方の一定した距離を維持するように決定された垂直位置とを有する一連の姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために推進機構を制御することと；屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンすることとを含む、動作のパフォーマンスを促す。

実装形態によっては、無人飛行体は：推進機構と、１つ以上の画像センサと、処理装置とを含み、処理装置は：構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する構造体の３次元マップにアクセスし；３次元マップに基づいて、１つ以上のファセットのうちの所与のファセットが、３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である、１つ以上のファセットを生成し；１つ以上のファセットに基づいて、１つ以上の画像センサを使用して構造体の画像をキャプチャするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含むスキャン計画を生成し；無人飛行体にスキャン計画の一連の姿勢のうちの１つの姿勢に対応する姿勢をとるように飛行させるために推進機構を制御し；１つ以上の画像センサを使用して、その姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャするように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャし、３次元マップに基づいてファセット提案を生成し；２次元多角形を、点のサブセットが概観画像の画像面に投影されたときのファセット提案に対応する、３次元マップの点のサブセットの凸包として決定するように構成される。いくつかのこのような実装形態では、処理装置は：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示し；２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて概観画像の画像面における編集された２次元多角形を決定し；編集された２次元多角形に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つを決定するように構成される。いくつかのこのような実装形態では、処理装置は：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示する前に、２次元多角形から凸エッジを除去し；凸エッジに隣接する２次元多角形のエッジを、延長されたエッジが互いに交わる点まで延長することによって、２次元多角形を単純化するように構成される。いくつかのこのような実装形態では、処理装置は：凸エッジの除去が２次元多角形の面積を閾値未満の量だけ増大させることを確認するように構成される。いくつかのこのような実装形態では、処理装置は、凸エッジの除去が２次元多角形の全周を閾値未満の量だけ増大させることを確認するように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、スキャン計画の一連の姿勢は１つ以上のファセットのそれぞれの正射投影撮像のための姿勢である。無人飛行体のいくつかの実装形態では、１つ以上の画像センサは、距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成され、処理装置は：無人飛行体を構造体の近傍まで飛行させるように推進機構を制御し；３次元マップを生成するために１つ以上の画像センサを使用して構造体をスキャンするように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャし；概観画像上に重ねられたスキャン計画のグラフィカル表現をユーザに提示し、ユーザからスキャン計画の承認を示すインディケーションを受け取るように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて障害物を検出し；障害物を回避するようにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整するように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて、１つ以上のファセットのうちの１つのファセットからの構造体の表面上の点の逸脱を検出し；逸脱に適応し、画像キャプチャのための一定した距離を維持するように、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整するように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は、ス：ャン計画の実行中に１つ以上のファセットのうちのどのファセットが成功裏に撮像されたかを示す１つ以上のファセットのカバレッジマップを生成し；そのカバレッジマップを提示するように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値を決定し；１つ以上のファセットと、１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値と、スキャン計画の実行中にキャプチャされた構造体の画像とを含むデータ構造を提示するように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、構造体は建物の屋根、橋梁、または建設中の建物である。

実装形態によっては、方法が：構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する３次元マップにアクセスすることと；３次元マップに基づいて１つ以上のファセットを生成することであって、１つ以上のファセットのうちの所与のファセットが、３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である、ことと；１つ以上のファセットに基づいてスキャン計画を生成することであって、スキャン計画は無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用して１つ以上のファセットのそれぞれから一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含む、こととを含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために無人飛行体の推進機構を制御することと；１つ以上の画像センサを使用してその姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすることとを含む。方法のいくつかの実装形態では、１つ以上のファセットを生成することは：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと；３次元マップに基づいてファセット提案を生成することと、３次元マップの点のサブセットの凸包として２次元多角形を決定することであって、点のサブセットは概要画像の画像面に投射されたときのファセット提案に対応する、こととを含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示することと；２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて概観画像の画像面における編集された２次元多角形を決定することと；編集された２次元多角形に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つのファセットを決定することとを含む。いくつかのこのような実装形態では、方法は：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示する前に、２次元多角形から凸エッジを除去し、凸エッジに隣接する２次元多角形のエッジを、延長されたエッジが互いに交わる点まで延長することによって、単純化することを含む。いくつかのこのような実装形態では、方法は：凸エッジの除去が２次元多角形の面積を閾値未満の量だけ増大させることを確認することを含む。いくつかのこのような実装形態では、方法は：凸エッジの除去が２次元多角形の全周を閾値未満の量だけ増大させることを確認することを含む。この方法のいくつかの実装形態では、スキャン計画の一連の姿勢は、１つ以上のファセットのそれぞれの正射投影撮像のための姿勢である。いくつかのこのような実装形態では、１つ以上の画像センサは距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成され、方法は：構造体の近傍まで無人飛行体を飛行させるように推進機構を制御することと；３次元マップを生成するために１つ以上の画像センサを使用して構造体をスキャンすることとを含む。この方法のいくつかの実装形態では、方法は：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと；概観画像上に重ねられたスキャン計画のグラフィカル表現を提示することと；ユーザからスキャン計画の承認を示すインディケーションを受け取ることとをさらに含む。この方法のいくつかの実装形態では、方法は：スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に障害物を検出することであって、検出が１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて行われる、ことと；その障害物を回避するためにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整することとをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に、１つ以上のファセットのうちの１つからの構造体の表面における点の逸脱を検出することであって、検出が１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて行われる、ことと；逸脱に適応し、画像キャプチャのための一定した距離を維持するために、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整することとをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：スキャン計画の実行中に複数のファセットのうちのどのファセットが成功裏に撮像されたかを示す１つ以上のファセットのカバレッジマップを生成することと；そのカバレッジマップを提示することとをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値を決定することと；１つ以上のファセットと、１つ以上のファセットのそれぞれのファセットの面積推定値と、スキャン計画の実行中にキャプチャされた構造体の画像とを含むデータ構造を提示することとをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：無人飛行体を保持するように構成された着陸面と着陸面上の基準マークとを含むドックの近傍における第１の場所まで無人飛行体を飛行させるために無人飛行体の推進機構を制御することと、；無人飛行体の画像センサを使用してキャプチャされた１つ以上の画像にアクセスすることと、；１つ以上の画像のうちの少なくとも１つの画像において基準マークを検出することと；１つ以上の画像に基づいて基準マークの姿勢を決定することと；基準マークの姿勢に基づいて、無人飛行体を着陸面に着陸させるように推進機構を制御することとをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：無人飛行体が着陸面上にある間に、ドックに含まれる充電器を使用して無人飛行体のバッテリに自動的に充電することをさらに含む。

実装形態によっては、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が、プロセッサによって実行されると：構造体の表面上の３次元空間における点のセットを符号化する３次元マップにアクセスすることと；１つ以上のファセットのうちの所与のファセットが、３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である、３次元マップに基づいて１つ以上のファセットを生成することと；１つ以上のファセットに基づいてスキャン計画を生成することであって、スキャン計画が、無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用して１つ以上のファセットのそれぞれから一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含む、こととを含む、動作のパフォーマンスを促す命令を含む。非一時的コンピュータ可読記憶媒体のいくつかの実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために無人飛行体の推進機構を制御することと；１つ以上の画像センサを使用してその姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすることとを含む、動作のパフォーマンスを促す。非一時的コンピュータ可読記憶媒体のいくつかの実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと；３次元マップに基づいてファセット提案を生成することと；３次元マップの点のサブセットの凸包として２次元多角形を決定することであって、点のサブセットは概要画像の画像面に投影されたときのファセット提案に対応する、こととを含む動作のパフォーマンスを促す。いくつかのこのような実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示することと；２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて概観画像の画像面における編集された２次元多角形を決定することと；編集された２次元多角形に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つのファセットを決定することとを含む、動作のパフォーマンスを促す。いくつかのこのような実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示する前に、２次元多角形から凸エッジを除去し、凸エッジに隣接する２次元多角形のエッジを、延長されたエッジが互いに交わる点まで延長することによって、単純化することを含む動作のパフォーマンスを促す。いくつかのこのような実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：凸エッジの除去が２次元多角形の面積を閾値未満の量だけ増大させることを確認することを含む動作のパフォーマンスを促す。いくつかのこのような実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：凸エッジの除去が２次元多角形の全周を閾値未満の量だけ増大させることを確認することを含む動作の実行を促す。非一時的コンピュータ可読記憶媒体のいくつかの実装形態では、スキャン計画の一連の姿勢は、１つ以上のファセットのそれぞれの正射投影撮像のための姿勢である。いくつかのこのような実装形態では、１つ以上の画像センサは距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成され、非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサによって実行されると：構造体の近傍まで無人飛行体を飛行させるように推進機構を制御することと；３次元マップを生成するために１つ以上の画像センサを使用して構造体をスキャンすることとを含む動作のパフォーマンスを促す命令を含む。非一時的コンピュータ可読記憶媒体のいくつかの実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：１つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと；概観画像上に重ねられたスキャン計画のグラフィカル表現を提示することと；ユーザからスキャン計画の承認を示すインディケーションを受け取ることとを含む、動作のパフォーマンスを促す。いくつかのこのような実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：スキャン計画の実行中に１つ以上のファセットのうちのどのファセットが成功裏に撮像されたかを示す１つ以上のファセットのカバレッジマップを生成することと；そのカバレッジマップを提示することとを含む、動作の実行を促す。いくつかのこのような実装形態では、命令はプロセッサによって実行されると：１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値を決定することと；１つ以上のファセットと、１つ以上のファセットのそれぞれのファセットの面積推定値と、スキャン計画の実行中にキャプチャされた構造体の画像とを含むデータ構造を提示することとを含む動作のパフォーマンスを促す。

実装形態によっては、方法が：無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用して無人飛行体の第１の姿勢から建物の屋根の概観画像をキャプチャすることであって、第１の姿勢において無人飛行体が屋根の上方に位置づけられる、ことと；概観画像上に重ねられた提案された境界多角形のグラフィカル表現をユーザに提示することであって、提案された境界多角形は、ユーザが面内で頂点を移動させることができるようにするグラフィカル表現のそれぞれの頂点アイコンに対応する頂点を含む、ことと；提案された境界多角形と、提案された境界多角形の頂点のうちの１つ以上の頂点のユーザ編集を符号化するデータとに基づいて境界多角形を決定することと；境界多角形に基づいて飛行経路を決定することであって、飛行経路が、境界多角形を集合的にカバーする固定した高さにおけるそれぞれの視野を有する無人飛行体の一連の姿勢を含む、こととを含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は、概観画像上に重ねられた無人飛行体のグラフィカル表現を提示することであって、無人飛行体のグラフィカル表現が無人飛行体の現在の水平位置に対応する、ことをさらに含む。いくつかのこのような実装形態では、無人飛行体のグラフィカル表現は、無人飛行体の３次元レンダリングを含む。方法のいくつかの実装形態では、飛行経路はユーザによる選択のために提示される１つ以上のスキャンパラメータに基づいて決定され、１つ以上のスキャンパラメータは、グリッドサイズと、屋根の表面の上方の名目高さと最高飛行速度とを含むパラメータのセットからの１つ以上のパラメータを含む。方法のいくつかの実装形態では、飛行経路は芝刈り機パターンとして決定される。方法のいくつかの実装形態では、方法は：１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて、無人飛行体が一連のスキャンポーズのうちの姿勢間を飛行している間に障害物を検出することと；その障害物を回避するために飛行経路の姿勢を動的に調整することとをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：概観画像上に重ねられた飛行経路に沿った進行を示すインディケーションを提示することをさらに含む。方法のいくつかの実装形態では、方法は：屋根の３次元マップを生成するために屋根をスキャンすることをさらに含む。いくつかのこのような実装形態では、方法は：飛行経路の一連の姿勢のうちの次の姿勢を示すスキャン状態を記憶することと；無人飛行体を着陸地点まで飛行させ、無人飛行体を着陸させるように無人飛行体の推進機構を制御することと；着陸後、無人飛行体を着陸地点から離陸させるように推進機構を制御することと；スキャン状態にアクセスすることと；スキャン状態に基づいて、無人飛行体を次の姿勢に対応する一連のスキャン姿勢のうちの姿勢をとるように飛行させ、３次元マップを生成するために屋根のスキャンを継続させるように、推進機構を制御することをさらに含む。いくつかのこのような実装形態では、方法は：無人飛行体を飛行経路のそれぞれの姿勢と整合する水平位置と屋根の上方の一定した距離を維持するように決定された垂直位置とを有する一連のスキャン姿勢をとるように飛行させるために無人飛行体の推進機構を制御することをさらに含み、屋根の３次元マップを生成するために屋根をスキャンすることは：屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンすることを含む。いくつかのこのような実装形態では、屋根は、後でファセット撮像に使用される一定した距離よりも大きい距離から３次元マップを生成するようにスキャンされる。いくつかのこのような実装形態では、１つ以上の画像センサは立体撮像をサポートするように構成され、屋根の３次元マップを生成するために屋根をスキャンすることは：屋根の３次元マップを生成するために立体撮像を使用して屋根をスキャンすることを含む。いくつかのこのような実装形態では、屋根の３次元マップを生成するために屋根をスキャンすることは：屋根の３次元マップを生成するために無人飛行体のレーダーセンサを使用して屋根をスキャンすることを含む。いくつかのこのような実装形態では、屋根の３次元マップを生成するために屋根をスキャンすることは：屋根の３次元マップを生成するために無人飛行体のライダーセンサを使用して屋根をスキャンすることを含む。

実装形態によっては、非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサによって実行されると本明細書に記載の方法を行うための動作のパフォーマンスを促す命令を含む。

実装形態によっては、処理装置を含む無人飛行体が、本明細書で開示されているような方法を実行するように構成され、無人飛行体は：推進機構と、１つ以上の画像センサとをさらに含む。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：無人飛行体に、飛行経路のそれぞれの姿勢と整合する水平位置と屋根の上方の一定した距離を維持するように決定された垂直位置とを有する一連のスキャン姿勢をとるように飛行させるために推進機構を制御し；屋根の３次元マップを生成するために一連のスキャン姿勢から屋根をスキャンするように構成される。いくつかのこのような実装形態では、無人飛行体は、レーダーセンサをさらに含み、処理装置は：屋根の３次元マップを生成するためにレーダーセンサを使用して屋根をスキャンするように構成される。いくつかのこのような実装形態では、無人飛行体はライダーセンサをさらに含み、処理装置は：屋根の３次元マップを生成するためにライダーセンサを使用して屋根をスキャンするように構成される。無人飛行体のいくつかの実装形態では、処理装置は：飛行経路の一連の姿勢のうちの次の姿勢を示すスキャン状態を記憶し；無人飛行体を着陸地点まで飛行させ、無人飛行体を着陸させるように推進機構を制御し；着陸後に無人飛行体を着陸地点から離陸させるように推進機構を制御し、スキャン状態にアクセスし；スキャン状態に基づいて、無人飛行体に次の姿勢に対応する一連のスキャン姿勢のうちの姿勢をとるように飛行させ、屋根の３次元マップを生成するために屋根のスキャニングを継続させるように推進機構を制御するように構成される。

本開示について特定の実施形態に関連して説明したが、本開示は本開示の実施形態には限定されるべきではなく、逆に、添付の特許請求の範囲に含まれる様々な修正および等価な構成を対象として含むことが意図されており、その範囲は、そのようなすべての修正および等価な構造を包含するように最も広義の解釈を受けるものとすることを理解されたい。

Claims (20)

1. 構造体の３次元マップにアクセスすることであって、３次元マップは構造体の表面の３次元空間における点のセットを符号化する、ことと、
   ３次元マップに基づいて１つ以上のファセットを生成することであって、１つ以上のファセットのうちの所与のファセットが、３次元マップにおける点のサブセットに適合する３次元空間における面上の多角形である、ことと、
   １つ以上のファセットに基づいてスキャン計画を生成することであって、スキャン計画は、無人飛行体の１つ以上の画像センサを使用した１つ以上のファセットのそれぞれからの一定した距離における構造体の画像のキャプチャを可能にするために無人飛行体がとる一連の姿勢を含む、ことと
   を含む方法。
2. スキャン計画の一連の姿勢のうちの１つに対応する姿勢をとるように無人飛行体を飛行させるために無人飛行体の推進機構を制御することと、
   １つ以上の画像センサを使用してその姿勢から構造体の１つ以上の画像をキャプチャすることと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. １つ以上のファセットを生成することは、
   １つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと、
   ３次元マップに基づいてファセット提案を生成することと、
   ３次元マップの点のサブセットの凸包として二次元多角形を決定することであって、点のサブセットは概観画像の画像面に投影されたときのファセット提案に対応する、ことと
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示することと、
   提示された２次元多角形のユーザ編集を示すデータに基づいて、概観画像の画像面における編集された２次元多角形を決定することと、
   編集された２次元多角形に基づいて１つ以上のファセットのうちの１つを決定することと
   を含む、請求項３に記載の方法。
5. 概観画像上に重ねられた２次元多角形を提示する前に、２次元多角形から凸エッジを除去し、凸エッジに隣接する２次元多角形のエッジを、延長されたエッジが互いに交わる点まで延長することによって、２次元多角形を単純化することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 凸エッジの除去が２次元多角形の面積を閾値未満の量だけ増大させることを確認することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 凸エッジの除去が２次元多角形の全周を閾値未満の量だけ増大させることを確認することを含む、請求項５に記載の方法。
8. １つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値を決定することと、
   １つ以上のファセットと、１つ以上のファセットのそれぞれの面積推定値と、スキャン計画の実行中にキャプチャされた構造体の画像とを含むデータ構造を提示することと
   を含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
9. １つ以上の画像センサは距離データを提供するために使用される立体撮像をサポートするように構成され、方法は、
   無人飛行体を構造体の近傍まで飛行させるように推進機構を制御することと、
   ３次元マップを生成するために１つ以上の画像センサを使用して構造体をスキャンすることと
   を含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
10. スキャン計画の実行中に１つ以上のファセットのうちのどのファセットが成功裏に撮像されたかを示す１つ以上のファセットのカバレッジマップを生成することと、
    カバレッジマップを提示することと
    を含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
11. スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に障害物を検出することであって、検出は１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて行われる、ことと、
    障害物を回避するためにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整することと
    を含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
12. スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に障害物を検出することであって、検出は１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて行われる、ことと、
    障害物を回避するためにスキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整することと
    を含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
13. スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢間を飛行している間に１つ以上のファセットのうちの１つのファセットからの構造体の表面上の点の逸脱を検出することであって、検出は１つ以上の画像センサを使用してキャプチャされた画像に基づいて行われる、ことと、
    逸脱に適応し、画像キャプチャのための一定した距離を維持するために、スキャン計画の一連の姿勢のうちの姿勢を動的に調整することと
    を含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
14. １つ以上の画像センサを使用して構造体の概観画像をキャプチャすることと、
    概観画像上に重ねられたスキャン計画のグラフィカル表現を提示することと、
    ユーザからスキャン計画の承認を示すインディケーションを受け取ることと
    を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
15. スキャン計画の一連の姿勢が１つ以上のファセットのそれぞれの正射投影撮像のための姿勢である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
16. 構造体は建物の屋根、橋梁または建設中の建物である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
17. 無人飛行体を、無人飛行体を保持するように構成された着陸面と着陸面上の基準マークとを含むドックの近傍の第１の場所まで飛行させるように無人飛行体の推進機構を制御することと、
    無人飛行体の画像センサを使用してキャプチャされた１つ以上の画像にアクセスすることと、
    １つ以上の画像のうちの少なくとも１つの画像内で基準マークを検出することと、
    １つ以上の画像に基づいて基準マークの姿勢を決定することと、
    基準マークの姿勢に基づいて、無人飛行体を着陸面上に着陸させるように推進機構を制御することと
    を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
18. 無人飛行体が着陸面上にある間に、ドックに含まれる充電器を使用して無人飛行体のバッテリに自動的に充電することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 推進機構と、
    １つ以上の画像センサと、
    請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法を行うように構成された処理装置と
    を含む、無人飛行体。
20. プロセッサによって実行されると請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法のパフォーマンスを促す命令を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

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