JP6938749B2 - 空撮画像特定システムおよび空撮画像特定方法。 - Google Patents
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Description
また空撮画像特定システムにおいて、特定部は、赤外線画像の画像処理により特定された観察対象物それぞれにおいて、正常な観察対象物と比べ相対的に高温であるものを被疑観察対象物として特定してもよい。
また空撮画像特定システムにおいて、特定部は赤外線画像において、不良観察対象物の位置を特定して強調表示させてもよい。
また空撮画像特定システムにおいて、赤外線画像および不良観察対象物の位置を特定した位置特定画像のうち、少なくとも2つを同時に表示する報告書データを作成する作成部をさらに備えてもよい。
第1実施形態にかかる空撮画像特定システム100の全体構成について図1〜図6を参照して説明する。なお、図1における空撮画像特定システムは一例であり、その他の構成を含むことを除外するものではなく、様々な形態で実施することが可能である。
図1に示すように、飛行体Dは、撮影部D1、位置取得部D2、ジャイロスコープD3、ジンバルD4を備える。撮影部D1は、可視光カメラと赤外線カメラを備え、可視光画像(図2)および赤外線画像(図3)とを同時に、または同期して撮影可能である。位置受信部D2は、GNSS(Global Navigation Satellite System / 全球測位衛星システム)、例えばGPS、GLONASS、Galileo、準天頂衛星(QZSS)等の測位衛星から航法信号を受信し、飛行体Dの3次元位置等を測位し、可視光画像、赤外線画像にそれぞれ付加する(例えばEXIF情報)。また位置受信部D2は、例えば水圧計・気圧計を搭載し、その結果を基に深度・高度に変換してもよい。他の例として、超音波センサー等を搭載し、地表・海底等から飛行体Dまでの距離を測ってもよい。その受信された1次元位置情報を可視光画像および赤外線画像に付加する。このようにして可視光画像および赤外線画像の3次元位置が特定可能である。これらは、付加情報として可視光画像および赤外線画像とともに空撮画像特定システム100に送信される。
なお、図2および図3の観察対象物は一例であって、各画像に描写される対象は、その他の種類の観察対象物であってもよい。
補正部130について、さらに説明する。補正部130は、全球測位衛星システムからの航法信号、すなわち衛星が送信する信号発信時刻および衛星軌道に係る情報を含む情報を位置受信部D2を介して受ける。この情報に基づき2次元位置(例えば緯度・経度)や高度または深度を特定し、これらに基づく飛行体Dの3次元位置と時刻とを関連付けた位置情報とする。補正部130は、所定の時間間隔で飛行体Dの位置情報を特定してもよい。
高度h:
GNSS情報に含まれる(地表面、接地面)から飛行体D(またはGNSS情報受信部(不図示))までの高さ。あるいは超音波センサー等により計測した高さ。
架台長L :
接地面(地表等)から、太陽電池パネルの中心位置までの高さ。
始点:
飛行体Dの撮影位置(図4:緯度φ1 、経度λ1/鉛直下方位置(接地面))
水平距離S:
上記撮影位置から補正位置(太陽電池パネルの中心位置CP/緯度φ2、 経度λ2)までの距離。
図5は、本実施形態における処理の流れを示す図である。以下に、図4および図6も参照しつつ、飛行体Dの動作を、ステップ番号(S001〜S004)に沿って説明する。図6は、本実施形態の利用例の1つである、太陽光発電所の点検システムにおける空撮画像の取得の概要を示す概念図、すなわち太陽光パネルを空撮する飛行体Dと太陽光パネルの集合の概要を示す概念図である。
空撮画像特定システム100における位置情報受信部110は、飛行体Dから位置情報(GNSS情報等と、飛行体Dの方位情報、傾き、光軸方向(ジンバル))とを受ける。また画像受信部120は可視光画像および赤外線画像を受ける。図6の例においては、飛行体Dが太陽光発電所における太陽光パネルの空撮画像(可視光画像および前記赤外線画像)を撮像している状態を示している。
補正部130は、GNSS情報から各画像の撮影時の飛行体Dの3次元位置を受ける。例えば、図4のように高度hと、飛行体Dの撮影位置(図4:緯度φ1 、 経度λ1/鉛直下方位置)を位置情報受信部110から受信する。
補正部130は、S002で求めた3次元位置と、方位角と飛行体Dの傾き、撮影部D1の向きに基づく光軸方向とに基づき、可視光画像および赤外線画像の位置情報を補正した補正位置情報を求め、時刻情報と関連付ける。
付加部140は、補正位置情報を可視光画像および赤外線画像に付加する。
本実施形態によれば、空撮画像と観察対象物の対応関係の特定が可能である。例えば、観察対象物が広域にわたるとき等、空撮画像に求められる解像度等の要求から画角が限定的となる場合がある。その場合、観察対象の1つまたはその集合体の全体が撮影できず、赤外線画像に描写された観察対象物(またはその一部)の位置の特定または集合における個体の特定ができない可能性がある。本実施形態によれば、その場合でも、赤外線画像と可視光画像との位置関係や、撮影時の飛行体の位置と光軸方向等に基づき、広域の撮影が可能な可視光画像に対する赤外線画像の位置が求めやすくなる。結果、マーカーのような特徴点を周囲に設置しなくても可視光画像と赤外線画像との位置合わせが可能となる。一例としてメガソーラー(1MWを超える大規模広域太陽光発電所)における1つの太陽光パネルの特定が容易となる。
第2実施形態にかかる空撮画像特定システム200について図7および図8参照して説明する。以下の説明において、第1実施形態と重複する説明は割愛する。
第1実施形態と同様に、飛行体Dはその撮影部D1において同一の観察対象物が含まれるように可視光画像および赤外線画像を撮像する。一例として、図2および図3のようにマトリクス状に配置された太陽電池パネル群を撮像した可視光画像および赤外線画像の双方に、特定の同一のパネルが描画されている。
図7に示すように第2実施形態の空撮画像特定システム200は、位置情報受信部210、画像受信部220、補正部230、付加部240および制御部Cと記憶部Sの他、補足情報受信部215を含んで構成される。画像受信部220、付加部240および制御部Cと記憶部Sの各機能は、第1実施形態と概ね同様であり説明が重複するため割愛する。
補足情報受信部215は、全球測位衛星システムからの航法信号、すなわち衛星が送信する信号のうち、当該信号に基づく信号発信時刻を、可視光画像の付加情報として取得する。また、補足情報受信部215は、飛行体Dの水平移動速度を取得する。例えば飛行体Dに速度センサー(不図示)が設けられている場合、その速度センサーから受信した情報が水平移動速度である。または飛行体Dの移動を制御する制御系から当該移動に関する情報を受け、また飛行体Dの諸元等の情報も含めて水平移動の速度を求めてもよい。
補正部230は、補足情報受信部215が受信した、可視光画像に付帯された時刻と赤外線画像に付帯された時刻とを比較し、時刻の早い方を特定する。なお、取得順があらかじめ決まっている場合はこの比較は行わない。また、当該両時刻の比較の結果、時刻差を求める。なお、時刻差に限らず、単に両画像の撮影の時間差であってもよい。
図8は、本実施形態における処理の流れを示す図である。以下に、飛行体Dの動作を、ステップ番号(S021〜S027)に添って説明する。
空撮画像特定システム200における位置情報受信部210および補足情報受信部215は、飛行体Dから位置情報(第1実施形態と同様)と、時刻情報を受ける。また画像受信部220は可視光画像および赤外線画像を受ける。
補正部230は、補足情報受信部215から対応して撮影された可視光画像および赤外線画像の各画像の時刻情報を取得する。また補正部230は、可視光画像および赤外線画像の各画像の時刻情報を比較して、いずれが先に撮影されたものか求める。
S022に前後、または並行して補正部230は、GNSS情報から各画像の撮影時の飛行体Dの3次元位置(図4:高度h、撮影位置(緯度φ1、 経度λ1)を位置情報受信部210から取得し、補足情報受信部215から移動速度情報を取得する。
補正部230は、S022の結果、可視光画像が先に撮影されたものであると判断された場合(S022;Yes)、移動速度と時刻差に基づき赤外線画像とのずれ量を求める。また、複合Pitch角θを取得し、赤外線画像が先に撮影された可視光画像に対して、どの方位にどの距離だけずれているかを示す差分情報を作成する。
補正部230は、S022の結果、赤外線画像が先に撮影されたものであると判断された場合(S022;No)、移動速度と時刻差に基づき可視光画像とのずれ量を求める。また、方位角を取得し、可視光画像が先に撮影された赤外線画像に対して、どの方位にどの距離だけずれているかを示す差分情報を作成する。
補正部230は差分情報に基づき両画像の相対位置を特定する。
本実施形態によれば、空撮画像と観察対象物の対応関係の特定が可能である。例えば、観察対象物が広域にわたるとき等、空撮画像に求められる解像度等の要求から画角が限定的となる場合がある。その場合、観察対象の1つまたはその集合体の全体が撮影できず、赤外線画像に描写された観察対象物(またはその一部)の位置の特定または集合における個体の特定ができない可能性がある。本実施形態によれば、その場合でも、赤外線画像と可視光画像との位置関係や、撮影時の飛行体の位置と光軸方向等に基づき、広域の撮影が可能な可視光画像に対する赤外線画像の位置が求めやすくなる。結果、マーカーのような特徴点を周囲に設置しなくても可視光画像と赤外線画像との位置合わせが可能となる。一例としてメガソーラー(1MWを超える大規模広域太陽光発電所)における1つの太陽光パネルの特定が容易となる。
第3実施形態にかかる空撮画像特定システム300について図9および図10を参照して説明する。以下の説明において、第1実施形態、第2実施形態と重複する説明は割愛する。図10は、可視光画像に赤外線画像を重畳した重畳画像の一例の概要を示す概念図である。
第3実施形態においては、第1実施形態で補正した位置や、第2実施形態で特定した両画像の相対位置に基づき、可視光画像と赤外線画像を重畳する。
図9に示すように、第3実施形態の空撮画像特定システム300は、位置情報受信部310、補足情報受信部315、画像受信部320、補正部330、付加部340および制御部Cと記憶部Sの他、重畳部350を含んで構成される。位置情報受信部310、補足情報受信部315、画像受信部320、付加部340および制御部Cと記憶部Sの各機能は、第1実施形態、第2実施形態と概ね同様であり説明が重複するため割愛する。
第3実施形態において重畳部350は、可視光画像における観察対象物(例:太陽光発電パネル)および、赤外線画像における観察対象物をそれぞれ特定する。例えば、画像における観察対象物のエッジ(輪郭線)を検出する。輪郭線の抽出方法は任意の方法を採ることができ、例えば太陽電池パネルであれば、二値化するとパネルの枠線が抽出でき、抽出した枠線の座標位置を元の画像において特定してその部分をパネルのエッジとすることができる。この処理は、第1実施形態および、第2実施形態の少なくともいずれか一方の位置情報の補正処理の後に実行される。
本実施形態によれば、空撮画像と観察対象物の対応関係の特定が可能である。例えば、観察対象物が広域にわたるとき等、空撮画像に求められる解像度等の要求から画角が限定的となる場合がある。その場合、観察対象の1つまたはその集合体の全体が撮影できず、赤外線画像に描写された観察対象物(またはその一部)の位置の特定または集合における個体の特定ができない可能性がある。本実施形態によれば、その場合でも、赤外線画像と可視光画像との位置関係や、撮影時の飛行体の位置と光軸方向等に基づき、広域の撮影が可能な可視光画像に対する赤外線画像の位置が求めやすくなる。結果、マーカーのような特徴点を周囲に設置しなくても可視光画像と赤外線画像との位置合わせが可能となる。一例としてメガソーラー(1MWを超える大規模広域太陽光発電所)における1つの太陽光パネルの特定が容易となる。
第4実施形態にかかる空撮画像特定システム400について図11および図12を参照して説明する。以下の説明において、第1実施形態、第2実施形態と重複する説明は割愛する。図12は、オルソ画像の一例の概要を示す概念図である。
図11に示すように、第3実施形態の空撮画像特定システム400は、位置情報受信部410、補足情報受信部415、画像受信部420、補正部430、付加部440、重畳部450および制御部Cと記憶部Sの他、オルソ画像生成部460を含んで構成される。位置情報受信部410、補足情報受信部415、画像受信部420、付加部440および制御部Cと記憶部Sの各機能は、第1〜3実施形態と概ね同様であり、説明が重複するため割愛する。
第4実施形態におけるオルソ画像生成部460は、取得された可視光画像について、正射投影する処理を実行し、オルソ画像を生成する。例えば第1〜第3実施形態における可視光画像より画角の広い広域の可視光画像を取得しても、オルソ画像生成部460により正射投影処理することにより、画角の周縁側で画像のゆがみが解消される。
重畳部450は、第1実施形態によって作成された補正位置情報や、第2実施形態によって、オルソ画像と赤外線画像の相対位置の修正をした画像位置等に基づき、オルソ画像と赤外線画像との位置合わせをする。
本実施形態によれば、空撮画像と観察対象物の対応関係の特定が可能である。例えば、観察対象物が広域にわたるとき等、空撮画像に求められる解像度等の要求から画角が限定的となる場合がある。その場合、観察対象の1つまたはその集合体の全体が撮影できず、赤外線画像に描写された観察対象物(またはその一部)の位置の特定または集合における個体の特定ができない可能性がある。本実施形態によれば、その場合でも、赤外線画像と可視光画像との位置関係や、撮影時の飛行体の位置と光軸方向等に基づき、広域の撮影が可能な可視光画像に対する赤外線画像の位置が求めやすくなる。結果、マーカーのような特徴点を周囲に設置しなくても可視光画像と赤外線画像との位置合わせが可能となる。一例としてメガソーラー(1MWを超える大規模広域太陽光発電所)における1つの太陽光パネルの特定が容易となる。
図13に示すように、第5実施形態の空撮画像特定システム500は、位置情報受信部510、補足情報受信部515、画像受信部520、補正部530、付加部540、重畳部550および制御部Cと記憶部Sの他、特定部570を含んで構成される。またオルソ画像生成部を有していてもよい。位置情報受信部510、補足情報受信部515、画像受信部520、付加部540および制御部Cと記憶部Sの各機能は、第1〜4実施形態と概ね同様であり、説明が重複するため割愛する。
第5実施形態における特定部570は、赤外線画像における観察対象物を特定する。以下、その一例について説明する。特定部570は、受信した赤外線画像に対し、ディープラーニング(深層学習)による物体検知モデル(アルゴリズムでもよい)によって、観察対象物(例えば太陽電池パネル)の1つ1つを特定する。
次に第5実施形態にかかる空撮画像特定システム500の変形例について図17を参照して説明する。図17に示すようにGIS(Geographic Information System;地理情報システム)を使用して可視化した地図データを可視光画像やオルソ画像のかわりに利用することが可能である。この地図データに含まれた緯度・経度・標高等のデータを利用して、重畳部550は赤外線画像を重畳することができ、特定部570は、不良観察対象物の強調表示をすることが可能となる。このため、この変形例においては、地図データを記憶する地図画像記憶部、または地図データのテンプレートをあらかじめ記憶し、外部から緯度、経度、標高等の地形のデータを取得して地図データを作成する地図データ作成部が含まれる。これらの図示は省略する。
本実施形態によれば、空撮画像と観察対象物の対応関係の特定が可能である。例えば、観察対象物が広域にわたるとき等、空撮画像に求められる解像度等の要求から画角が限定的となる場合がある。その場合、観察対象の1つまたはその集合体の全体が撮影できず、赤外線画像に描写された観察対象物(またはその一部)の位置の特定または集合における個体の特定ができない可能性がある。本実施形態によれば、その場合でも、赤外線画像と可視光画像との位置関係や、撮影時の飛行体の位置と光軸方向等に基づき、広域の撮影が可能な可視光画像に対する赤外線画像の位置が求めやすくなる。結果、マーカーのような特徴点を周囲に設置しなくても可視光画像と赤外線画像との位置合わせが可能となる。一例としてメガソーラー(1MWを超える大規模広域太陽光発電所)における1つの太陽光パネルの特定が容易となる。
第6実施形態にかかる空撮画像特定システム600について図18および図19を参照して説明する。以下の説明において、第1〜第5実施形態と重複する説明は割愛する。図19は、報告書データの一例を示す概略図である。
図18に示すように、第6実施形態の空撮画像特定システム600は、位置情報受信部610、補足情報受信部615、画像受信部620、補正部630、付加部640、重畳部650、特定部670および制御部Cと記憶部Sの他、作成部680を含んで構成される。またオルソ画像生成部を有していてもよい。位置情報受信部610、補足情報受信部615、画像受信部620、付加部640、重畳部650、特定部670および制御部Cと記憶部Sの各機能は、第1〜5実施形態と概ね同様であり、説明が重複するため割愛する。
第6実施形態における作成部680は、可視光画像(例:図3)、オルソ画像(例:図12)と、地図画像(例:図17)のいずれか、重畳画像および赤外線画像のうち、少なくとも2つを同時に表示する報告書データを作成する。この同時表示される画像には、不良観察対象物の強調表示(異常箇所のマーキングを含む)が含まれていてもよい。さらに不良観察対象物の異常内容の説明が付記されていてもよい。また図19に示すように例えば2種以上の画像は並列表示される。
本実施形態によれば、空撮画像と観察対象物の対応関係の特定が可能である。例えば、観察対象物が広域にわたるとき等、空撮画像に求められる解像度等の要求から画角が限定的となる場合がある。その場合、観察対象の1つまたはその集合体の全体が撮影できず、赤外線画像に描写された観察対象物(またはその一部)の位置の特定または集合における個体の特定ができない可能性がある。本実施形態によれば、その場合でも、赤外線画像と可視光画像との位置関係や、撮影時の飛行体の位置と光軸方向等に基づき、広域の撮影が可能な可視光画像に対する赤外線画像の位置が求めやすくなる。結果、マーカーのような特徴点を周囲に設置しなくても可視光画像と赤外線画像との位置合わせが可能となる。一例としてメガソーラー(1MWを超える大規模広域太陽光発電所)における1つの太陽光パネルの特定が容易となる。
110、210、310、410、510、610 位置情報受信部
120、220、320、420、520、620 画像受信部
130、230、330、430、530、630 補正部
140、240、340、440、540、640 付加部
350、450、550、650 重畳部
460 オルソ画像作成部
570 特定部
680 作成部
D 飛行体
D1 撮影部
D2 位置取得部
D3 ジャイロスコープ
D4 ジンバル
D5 地磁気センサー
Claims (5)
- 飛行体から赤外線画像を受信する画像受信部と、
前記赤外線画像における複数の観察対象物群から個々の観察対象物を特定する特定部とを備え、
前記特定部は、特定した個々の観察対象物から特定の温度を示す被疑観察対象物を特定し、
さらに被疑観察対象物の平均温度と最高温度の差分から閾値を超える不良観察対象物を特定する
空撮画像特定システム。 - 前記特定部は、前記赤外線画像の画像処理により特定された観察対象物それぞれにおいて、正常な観察対象物と比べ相対的に高温であるものを被疑観察対象物として特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の空撮画像特定システム。 - 前記特定部は、前記赤外線画像において、前記不良観察対象物の位置を特定して強調表示させる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空撮画像特定システム。 - 前記赤外線画像および前記不良観察対象物の位置を特定した位置特定画像のうち、少なくとも2つを同時に表示する報告書データを作成する作成部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項3に記載の空撮画像特定システム。 - 空撮画像特定方法であって、
飛行体から赤外線画像を受信する工程と、
前記赤外線画像における複数の観察対象物群から個々の観察対象物を特定する工程と、
前記特定部は、特定した個々の観察対象物から特定の温度を示す被疑観察対象物を特定する工程と、
さらに被疑観察対象物の平均温度と最高温度の差分から閾値を超える不良観察対象物を特定する
工程と、
を備えた空撮画像特定方法。
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