JP6668570B2 - 制御装置、撮像装置、移動体、制御方法、及びプログラム - Google Patents

制御装置、撮像装置、移動体、制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、撮像装置、移動体、制御方法、及びプログラムに関する。
光学系のフォーカス位置を移動させながら画像処理部に動画データを生成させ、動画データに含まれる複数のフレーム画像の中から指定領域にピントが合った静止画像を抽出する撮像装置が開示されている。
特許文献１ 国際公開第２０１７／００６５３８号公報
所望の被写体に焦点が合うフォーカスレンズのレンズ位置をより効率的に特定できることが望まれている。
本発明の一態様に係る制御装置は、撮像装置の高度を取得する取得部を備えてよい。制御装置は、撮像装置の高度に基づいて、撮像装置の合焦距離の第１範囲を決定する第１決定部を備えてよい。制御装置は、撮像装置に、合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる第１制御部を備えてよい。
第１決定部は、無限遠から第１距離までの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。第１距離は、撮像装置から地面又は海面までの距離から予め定められた量が減ぜられた距離でよい。撮像装置から地面又は海面までの距離は、高度に対応してよい。
本発明の一態様に係る制御装置は、撮像装置から被写体までの距離を取得する取得部を備えてよい。制御装置は、撮像装置から被写体までの距離に基づいて、合焦評価値を導出すべき撮像装置の合焦距離の第１範囲を決定する第１決定部を備えてよい。制御装置は、撮像装置に、合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる第１制御部を備えてよい。
第１決定部は、無限遠から第１距離までの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。第１距離は、撮像装置から被写体までの距離から予め定められた量が減ぜられた距離でよい。
制御装置は、複数の画像に基づいて、合焦距離毎の合焦評価値を導出する導出部を備えてよい。制御装置は、合焦評価値に基づいて、撮像装置に画像を撮像させるべき撮像装置の第１合焦距離を決定する第２決定部を備えてよい。
制御装置は、第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内で撮像装置の合焦距離を変化させながら、撮像装置に複数の画像を撮像させる第２制御部を備えてよい。
制御装置は、撮像装置の合焦距離を変化させながら撮像装置に複数の画像を撮像させ、第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内において、単位距離範囲当たり第２範囲外よりも多くの画像を撮像装置に撮像させる第２制御部を備えてよい。
本発明の一態様に係る撮像装置は、上記制御装置を備えてよい。撮像装置は、制御装置により制御されるイメージセンサを備えてよい。
本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像装置と、撮像装置の姿勢を制御可能に撮像装置を支持する支持機構とを搭載して移動する移動体でよい。
本発明の一態様に係る制御方法は、撮像装置の高度を取得する段階を備えてよい。制御方法は、撮像装置の高度に基づいて、撮像装置の合焦距離の第１範囲を決定する段階を備えてよい。制御方法は、撮像装置に、合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる段階を備えてよい。
本発明の一態様に係る制御方法は、撮像装置から被写体までの距離を取得する段階を備えてよい。制御方法は、撮像装置から被写体までの距離に基づいて、撮像装置の合焦距離の第１範囲を決定する段階を備えてよい。制御方法は、撮像装置に、合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる段階を備えてよい。
本発明の一態様に係るプログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムでよい。
本発明の一態様によれば、所望の被写体に焦点が合うフォーカスレンズのレンズ位置をより効率的に特定できる。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。 ＵＡＶの機能ブロックの一例を示す図である。 合焦距離の第１範囲について説明するための図である。 複数の画像からの所望の画像の選択について説明するための図である。 撮像装置から被写体までの距離の取得方法の一例について説明するための図である。 合焦距離と時間との関係の一例を示す図である。 合焦評価値と合焦距離との関係の一例を示す図である。 撮像手順の一例を示すフローチャートである。 ハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。
本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、プログラマブル回路、及び／またはプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／またはアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路（ＩＣ）及び／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、及び他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含んでよい。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０は、移動体とは、空中を移動する飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。空中を移動する飛行体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、飛行船、ヘリコプター等を含む概念である。
ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。
撮像装置１００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更してよい。
複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。
遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。
図２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３７、通信インタフェース３６、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０及び撮像装置１００を備える。
通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３７は、ＵＡＶ制御部３０が、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３７は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。
ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３７に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３６を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。
ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置（緯度及び経度）、つまりＵＡＶ１０の位置（緯度及び経度）を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。温度センサ４５は、ＵＡＶ１０の周囲の温度を検出する。湿度センサ４６は、ＵＡＶ１０の周囲の湿度を検出する。
撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。レンズ部２００は、レンズ装置の一例である。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、及びメモリ１３０を有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して結像された光学像を撮像し、撮像された画像を撮像制御部１１０に出力する。撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０からの撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。撮像制御部１１０は、第１制御部及び第２制御部の一例である。メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。
レンズ部２００は、複数のレンズ２１０、複数のレンズ駆動部２１２、及びレンズ制御部２２０を有する。複数のレンズ２１０は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ部２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。レンズ駆動部２１２は、カム環などの機構部材を介して、複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部２１２は、アクチュエータを含んでよい。アクチュエータは、ステッピングモータを含んでよい。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部２１２を駆動して、機構部材を介して１または複数のレンズ２１０を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。
レンズ部２００は、メモリ２２２、位置センサ２１４をさらに有する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ２１０の一部または全部は、光軸に沿って移動する。レンズ制御部２２０は、レンズ２１０の少なくとも１つを光軸に沿って移動させることで、ズーム動作及びフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。位置センサ２１４は、レンズ２１０の位置を検出する。位置センサ２１４は、現在のズーム位置またはフォーカス位置を検出してよい。
レンズ駆動部２１２は、振れ補正機構を含んでよい。レンズ制御部２２０は、振れ補正機構を介して、レンズ２１０を光軸に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。レンズ駆動部２１２は、ステッピングモータにより振れ補正機構を駆動して、振れ補正を実行してよい。なお、振れ補正機構は、ステッピングモータにより駆動されて、イメージセンサ１２０を光軸に方向に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。
メモリ２２２は、レンズ駆動部２１２を介して移動する複数のレンズ２１０の制御値を記憶する。メモリ２２２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。
以上のように構成されたＵＡＶ１０において、撮像装置１００が、コントラストの評価値などの合像状態を評価する合焦評価値に基づいて所望の被写体に焦点が合うフォーカスレンズのレンズ位置を効率的に特定する。
撮像装置１００は、例えば、コントラストオートフォーカスを実行する場合、フォーカスレンズを無限遠から至近端まで移動させながら、合焦評価値を導出する。そして、撮像装置１００は、合焦評価値の極値が得られるフォーカスレンズのレンズ位置を、所望の被写体に焦点が合うフォーカスレンズのレンズ位置として特定する。しかし、例えば、ＵＡＶ１０が飛行しながら、撮像装置１００が地上にいる人物を撮像する場合がある。人物の高さはある程度特定できる。したがって、ＵＡＶ１０の高度が特定できれば、撮像装置１００から人物までの距離はある程度特定できる。すなわち、撮像装置１００は、フォーカスレンズを無限遠から至近端まで移動させなくても、合焦評価値の極値が得られるフォーカスレンズのレンズ位置を特定できる可能性が高い。
そこで、本実施形態では、撮像装置１００の高度、または撮像装置１００から被写体までの距離に基づいて、合焦評価値を導出する対象となるフォーカスレンズのレンズ位置の範囲を制限する。これにより、フォーカスレンズの無駄な移動を避け、所望の被写体に焦点が合うフォーカスレンズのレンズ位置を効率的に特定する。フォーカスレンズの無駄な移動を避けることで、撮像装置１００で消費する電力を抑制する。
さらに、撮像装置１００は、フォーカスレンズを移動させながら、特定されたフォーカスレンズのレンズ位置付近で、特定されたフォーカスレンズのレンズ位置付近以外よりも多く画像を撮像する。撮像装置１００は、フォーカスレンズを移動させながら動画を撮像する。このとき、撮像装置１００は、フォーカスレンズを移動させながら、特定されたフォーカスレンズのレンズ位置付近で、特定されたフォーカスレンズのレンズ位置付近以外よりも多く画像を撮像する。撮像装置１００は、撮像された動画から、所望の被写体に焦点が合った画像をユーザに選択させて、静止画像を生成してよい。撮像装置１００が、合焦評価値が比較的高いフォーカス位置付近でより多くの画像を撮像している。よって、撮像装置１００が所望の被写体に焦点が合った画像をより確実に撮像できる。
撮像制御部１１０は、取得部１１２、範囲決定部１１４、導出部１１６、及び距離決定部１１８を有する。取得部１１２は、撮像装置１００の高度を取得する。取得部１１２は、気圧高度計４４で計測されたＵＡＶ１０の高度を、撮像装置１００の高度として取得してよい。範囲決定部１１４は、撮像装置１００の高度に基づいて、合焦評価値を導出すべき撮像装置１００の合焦距離の第１範囲を決定する。合焦距離は、撮像装置１００から合焦状態となる被写体までの距離である。合焦状態は、例えば、撮像装置１００により撮像された画像で合焦評価値が予め定められた値以上となる状態をいう。
範囲決定部１１４は、無限遠から第１距離までの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。第１距離は、撮像装置１００から地面又は海面までの距離から予め定められた量が減ぜられた距離でよい。撮像装置１００から地面又は海面までの距離は、撮像装置１００の高度に対応してよい。範囲決定部１１４は、無限遠から、撮像装置１００から撮像装置１００の高度に対応する地面又は海面までの距離より予め定められた量だけ撮像装置１００に近い距離までの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。合焦評価値の極値を特定するためには、合焦評価値の極値が得られるレンズ位置よりもさらにフォーカスレンズを移動させる必要がある。そのため、範囲決定部１１４は、予め定められた量だけ撮像装置１００に近い距離までの範囲を合焦距離の第１範囲として決定する。地面は、例えばある建物のフロアとも定義できる。このフロアを基準に高さを決定できる。
取得部１１２は、撮像装置１００から被写体までの距離を取得してもよい。取得部１１２は、赤外線センサまたは超音波センサなどの測距センサ、ステレオカメラなど測定された被写体までの距離を、撮像装置１００から被写体までの距離として取得してよい。範囲決定部１１４は、撮像装置１００から被写体までの距離に基づいて、合焦評価値を導出すべき撮像装置１００の合焦距離の第１範囲を決定してよい。範囲決定部１１４は、無限遠から、撮像装置１００から被写体までの距離より予め定められた量だけ撮像装置１００に近い距離までの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。
範囲決定部１１４は、例えば、図３に示すように、無限遠から、撮像装置１００から撮像装置１００の高度に対応する地面までの距離Ｈより予め定められた量ａだけ撮像装置１００に近い距離Ｈ−ａまでの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。範囲決定部１１４は、無限遠から、撮像装置１００から被写体までの距離Ｌより予め定められた量ｂだけ撮像装置１００に近い距離Ｌ−ｂから無限遠までの範囲を、合焦距離の第１範囲として決定してよい。予め定められた量は、被写体の種類によって予め定められてよい。予め定められた量は、被写体の大きさによって予め定められてよい。予め定められた量は、被写体の高さに対して予め定められた割合を乗じた値によって予め定められてよい。
撮像制御部１１０は、撮像装置１００に、合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる。すなわち、撮像制御部１１０は、フォーカスレンズのレンズ位置を、合焦距離の第１範囲内で変化させながら撮像装置１００に複数の画像を撮像させる。導出部１１６は、撮像された複数の画像に基づいて、合焦距離毎の合焦評価値を導出する。導出部１１６は、撮像された複数の画像に基づいて、第１範囲に対応するフォーカスレンズのレンズ位置の範囲内のそれぞれのレンズ位置での合焦評価値を導出する。
距離決定部１１８は、導出部１１６により導出された合焦評価値に基づいて、撮像装置１００に画像を撮像させるべき撮像装置の第１合焦距離を決定する。距離決定部１１８は、導出部１１６により導出された各合焦評価値の中から極値となる合焦評価値が得られるフォーカスレンズのレンズ位置を特定し、そのレンズ位置に対応する合焦距離を、第１合焦距離として決定する。このように、所望の被写体に合焦させるためのフォーカスレンズのレンズ位置を特定するために、合焦評価値を導出すべきフォーカスレンズの移動範囲を、撮像装置１００の高度、または被写体までの距離に基づく範囲に制限する。これにより、フォーカスレンズを無駄に移動させることなく、効率的に所望の被写体に合焦させるためのフォーカスレンズのレンズ位置を特定することができる。
撮像制御部１１０は、第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内で撮像装置１００の合焦距離を変化させながら、撮像装置１００に複数の画像を撮像させる。撮像制御部１１０は、第１合焦距離に対応するフォーカスレンズのレンズ位置を含むレンズ位置の範囲でフォーカスレンズを移動させながら、撮像装置１００に複数の画像を撮像させる。撮像制御部１１０は、撮像装置１００の合焦距離を変化させながら、第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内において、単位距離範囲当たり第２範囲外より多くの画像を撮像装置に撮像させる。撮像制御部１１０は、撮像装置１００の合焦距離を変化させながら、第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内において、第２範囲外より高いフレームレートで動画を撮像装置１００に撮像させてよい。
撮像装置１００は、図４に示すように、第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内で撮像装置１００の合焦距離を変化させながら撮像された複数の画像５００の中から、所望の被写体に焦点が合った画像をユーザに選択させて、静止画像５１０を生成してよい。
図５に示すように、ユーザ４００は、遠隔操作装置３００を介してＵＡＶ１０を操作して、ＵＡＶ１０に搭載された撮像装置１００に、ユーザ４００を被写体として撮像させる場合がある。遠隔操作装置３００が、ＧＰＳ機能を有している場合、遠隔操作装置３００は、遠隔操作装置３００の現在の位置を特定できる。ＵＡＶ１０もＧＰＳ機能を有している。そこで、取得部１１２は、遠隔操作装置３００の現在位置（緯度及び経度）と、ＵＡＶ１０の現在位置（緯度、経度）とに基づいて、距離Ｋを算出する。さらに取得部１１２は、ＵＡＶ１０の現在の高度Ｈと、距離Ｋとから、撮像装置１００からユーザ４００までの距離Ｌを算出する。これにより、取得部１１２は、撮像装置１００から被写体までの距離を取得してもよい。また、ＵＡＶ１０の操作モードとして、遠隔操作装置３００から予め定められた距離を維持するようにＵＡＶ１０が飛行する追従モードがある。ＵＡＶ１０がこの追従モードで動作している場合、取得部１１２は、追従モードで設定されている距離を、撮像装置１００から被写体までの距離として取得してよい。
図６は、合焦距離と時間との関係の一例を示す。範囲決定部１１４が、合焦評価値を導出すべき撮像装置１００の合焦距離の第１範囲を決定する。その後、撮像制御部１１０が、時間Ｔ０から時間Ｔ１にかけて、フォーカスレンズを移動させる。このとき第１範囲で焦点距離を変化させる。このようにフォーカスレンズを移動させることで、導出部１１６が合焦評価位置を導出する。さらに、距離決定部１１８は、図７に示すように、合焦評価値の極値６００が得られる合焦距離ｆ１を決定する。その後、撮像制御部１１０は、フォーカスレンズのレンズ位置を無限遠に対応する位置まで戻す。次いで、撮像制御部１１０は、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて、フォーカスレンズのレンズ位置を移動させながら、撮像装置１００に動画を撮像させる。撮像制御部１１０は、合焦評価値の極値が得られる合焦距離ｆ１に対応するレンズ位置で、フォーカスレンズの移動を一旦停止させて、そのレンズ位置で、より多くの画像を撮像装置１００に撮像させる。なお、撮像制御部１１０は、撮像装置１００に動画を撮像させる場合に、無限遠から至近端までフォーカスレンズを移動させず、無限遠から合焦距離ｆ１から予め定められた量だけ撮像装置１００に近い焦点距離に対応するレンズ位置までフォーカスレンズを移動させるだけでもよい。
図８は、ＵＡＶ１０に搭載された撮像装置１００による撮像手順の一例を示すフローチャートである。
ＵＡＶ１０が飛行を開始する（Ｓ１００）。取得部１１２は、ＵＡＶ１０の高度を取得する。取得部１１２は、気圧高度計４４で計測されたＵＡＶ１０の高度をＵＡＶ制御部３０を介して取得してよい。取得部１１２は、高度の代わりに、撮像装置１００から被写体までの距離を取得してもよい。範囲決定部１１４は、ＵＡＶ１０が予め定められた高度に達すると（Ｓ１０２）、高度または被写体までの距離に基づいて、合焦評価値を導出すべきフォーカスレンズのスキャン範囲を決定する（Ｓ１０４）。撮像制御部１１０が、決定されたスキャン範囲でフォーカスレンズを移動させながら、導出部１１６が合焦評価値を導出する（Ｓ１０６）。距離決定部１１８は、合焦評価値の極値が得られるフォーカスレンズのレンズ位置を特定することで、撮像装置１００に撮像させるべき焦点距離を決定する（Ｓ１０８）。次いで、撮像制御部１１０は、フォーカスレンズを無限遠から至近端まで移動させながら、特定されたレンズ位置で他のレンズ位置よりも多くの画像が得られるように撮像装置１００に動画を撮像させる（Ｓ１１０）。撮像制御部１１０は、撮像された動画をメモリ１３０に保存する（Ｓ１１２）。
以上の通り、撮像装置１００は、フォーカスレンズを移動させながら、特定されたフォーカスレンズのレンズ位置付近で、特定されたフォーカスレンズのレンズ位置付近以外よりも多く画像を撮像する。撮像装置１００は、撮像された動画から、所望の被写体に焦点が合った画像をユーザに選択させて、静止画像を生成してよい。撮像装置１００が、合焦評価値が比較的高いフォーカス位置付近でより多くの画像を撮像しているので、撮像装置１００が所望の被写体に焦点が合った画像をより確実に撮像できる。
図９は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。
通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／またはコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＲ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３６ 通信インタフェース
３７ メモリ
４０ 推進部
４１ 受信機
４２ 慣性計測装置
４３ 磁気コンパス
４４ 気圧高度計
４５ 温度センサ
４６ 湿度センサ
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１０２ 撮像部
１１０ 撮像制御部
１１２ 取得部
１１４ 範囲決定部
１１６ 導出部
１１８ 距離決定部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ駆動部
２１４ 位置センサ
２２０ レンズ制御部
２２２ メモリ
３００ 遠隔操作装置
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ

Claims (8)

  1. 撮像装置の高度を取得する取得部と、
    前記撮像装置の高度に基づいて、前記撮像装置の合焦距離の第１範囲を決定する第１決定部と、
    前記撮像装置に、前記合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる第１制御部と
    を備え、
    前記第１決定部は、無限遠から第１距離までの範囲を、前記合焦距離の第１範囲として決定し、
    前記第１距離は、前記撮像装置から地面又は海面までの距離から予め定められた量が減ぜられた距離であり、
    前記撮像装置から地面又は海面までの距離は、前記高度に対応する、制御装置。
  2. 前記複数の画像に基づいて、前記合焦距離毎の合焦評価値を導出する導出部と、
    前記合焦評価値に基づいて、前記撮像装置に画像を撮像させるべき前記撮像装置の第１合焦距離を決定する第２決定部と
    をさらに備える請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内で前記撮像装置の合焦距離を変化させながら、前記撮像装置に複数の画像を撮像させる第２制御部をさらに備える請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記撮像装置の合焦距離を変化させながら前記撮像装置に複数の画像を撮像させ、前記第１合焦距離を含む合焦距離の第２範囲内において、単位距離範囲当たり前記第２範囲外よりも多くの画像を前記撮像装置に撮像させる第２制御部をさらに備える請求項２に記載の制御装置。
  5. 請求項１から４の何れか１つに記載の制御装置と、
    前記制御装置により制御されるイメージセンサと
    を備える撮像装置。
  6. 請求項５に記載の撮像装置と、前記撮像装置の姿勢を制御可能に前記撮像装置を支持する支持機構とを搭載して移動する移動体。
  7. 撮像装置の高度を取得する段階と、
    前記撮像装置の高度に基づいて、前記撮像装置の合焦距離の第１範囲を決定する段階と、
    前記撮像装置に、前記合焦距離の第１範囲内で合焦距離を変化させながら複数の画像を撮像させる段階と
    を備え、
    前記決定する段階は、無限遠から第１距離までの範囲を、前記合焦距離の第１範囲として決定し、
    前記第１距離は、前記撮像装置から地面又は海面までの距離から予め定められた量が減ぜられた距離であり、
    前記撮像装置から地面又は海面までの距離は、前記高度に対応する、制御方法。
  8. 請求項１から４の何れか１つに記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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