特開 2022-104279 センシングシステム、情報処理装置、センシング方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022104279

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】センシングシステム、情報処理装置、センシング方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20220701BHJP

【ＦＩ】

G01N21/17 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020219382

(22)【出願日】2020-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000135771

【氏名又は名称】株式会社パスコ

(71)【出願人】

【識別番号】519219519

【氏名又は名称】株式会社ディープ・センシング・イニシアティブ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(72)【発明者】

【氏名】関 晴之

(72)【発明者】

【氏名】小杉 幸夫

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 元也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 俊明

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059AA05

2G059BB08

2G059EE01

2G059EE02

2G059EE11

2G059FF01

2G059HH01

2G059HH02

2G059JJ17

2G059KK03

2G059KK04

2G059MM01

2G059MM09

2G059MM10

(57)【要約】

【課題】鏡面反射が発生している場合でも適切に観測することが可能なセンシングシステム、情報処理装置、センシング方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】センシングシステムは、第１方向から入射した第１波長域の電磁波に応じた第１信号を生成する第１センサと、第１方向から入射した第２波長域の電磁波に応じた第２信号を生成する第２センサと、第２方向から入射した第１波長域の電磁波に応じた第３信号を生成する第３センサと、第２信号に基づいて第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する判定手段と、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでない場合、第１信号に基づいて画素値を設定し、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものである場合、第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて画素値を設定して出力画像を生成する生成手段とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛翔体に設置されるセンシングシステムであって、
前記飛翔体の進行方向に対して下方に第１ピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、
前記第１方向から入射した前記第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、
前記飛翔体の進行方向に対して下方に前記第１ピッチ角と異なる第２ピッチ角をなす第２方向から入射した前記第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサと、
前記順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、当該第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する判定手段と、
前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、当該第１信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定し、前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、当該第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力する生成手段と、
を有することを特徴とするセンシングシステム。

【請求項2】

前記第１方向と前記第２方向の角度の差に基づいて、前記順次生成される第１信号及び第３信号のうち、同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第１信号及び第３信号を対応付ける対応付け手段をさらに有し、
前記生成手段は、前記対応付け手段による対応付け結果に基づいて、前記第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号を特定する、
請求項１に記載のセンシングシステム。

【請求項3】

前記飛翔体の位置及び姿勢に関する情報を取得する取得手段をさらに有し、
前記対応付け手段は、前記飛翔体の位置及び姿勢にさらに基づいて、前記第１信号及び前記第３信号を対応付ける、
請求項２に記載のセンシングシステム。

【請求項4】

前記第１波長域は、可視波長域であり、
前記第２波長域は、近赤外波長域である、
請求項１～３の何れか一項に記載のセンシングシステム。

【請求項5】

前記順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、当該第１信号に対応する電磁波の観測対象での反射率を算出する算出手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記反射率に基づいて、前記第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する、
請求項１～４の何れか一項に記載のセンシングシステム。

【請求項6】

前記第２センサは、さらに前記飛翔体の上方から入射した電磁波を検出可能に設けられ、
前記算出手段は、前記飛翔体の上方から入射した電磁波に応じた第２信号に基づいて、前記観測対象での反射率を補正する、
請求項５に記載のセンシングシステム。

【請求項7】

飛翔体に設置され、且つ、前記飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、前記第１方向から入射した前記第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、前記飛翔体の進行方向に対して下方に前記所定のピッチ角と異なるピッチ角をなす第２方向から入射した前記第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサと、を有するセンシング装置から、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号を取得する取得手段と、
前記順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、当該第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する判定手段と、
前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、当該第１信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定し、前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、当該第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力する生成手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。

【請求項8】

コンピュータが、
飛翔体に設置され、且つ、前記飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、前記第１方向から入射した前記第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、前記飛翔体の進行方向に対して下方に前記所定のピッチ角と異なるピッチ角をなす第２方向から入射した前記第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサとから、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号を取得し、
前記順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、当該第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定し、
前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、当該第１信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定し、前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、当該第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力する、
ことを含むことを特徴とするセンシング方法。

【請求項9】

コンピュータを制御するプログラムであって、
飛翔体に設置され、且つ、前記飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、前記第１方向から入射した前記第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、前記飛翔体の進行方向に対して下方に前記所定のピッチ角と異なるピッチ角をなす第２方向から入射した前記第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサとから、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号を取得し、
前記順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、当該第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定し、
前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、当該第１信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定し、前記順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、当該第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、当該第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力する、
ことを前記コンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センシングシステム、情報処理装置、センシング方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、可視光や近赤外線等の電磁波を用いて、航空機等から地表付近を観測するセンシングシステムが知られている。可視光を用いたセンシングシステムは、地表において反射された太陽光等の光の強度を、飛翔体に搭載された光学センサにより取得することで、地表付近を観測する。例えば、特許文献１には、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／０６８３９５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

通常、太陽光は地表において様々な方向に拡散されるため、センシングシステムは、拡散された光のうちの一部を光学センサによって検出する。一方で、河川や湖、海等の水面を観測する場合、太陽光が水面によって鏡面反射される場合がある。水面で鏡面反射された光は、川床や海底において拡散された光の強度をはるかに上回る強度を有するため、鏡面反射光が発生した場合、センシングシステムは、正しい観測を実施できない可能性がある。また、地上を観測する場合においても、道路が凍結している場合、又は太陽光パネル等の人工物が設置されている場合等に、同様の問題が発生する可能性がある。

【0005】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、鏡面反射が発生している場合でも適切に観測することが可能なセンシングシステム、情報処理装置、センシング方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るセンシングシステムは、飛翔体に設置されるセンシングシステムであって、飛翔体の進行方向に対して下方に第１ピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、第１方向から入射した第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、飛翔体の進行方向に対して下方に第１ピッチ角と異なる第２ピッチ角をなす第２方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサと、順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、その第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する判定手段と、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、その第１信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定し、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力する生成手段と、を有する。

【0007】

また、本発明に係るセンシングシステムにおいて、第１方向と第２方向の角度の差に基づいて、順次生成される第１信号及び第３信号のうち、同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第１信号及び第３信号を対応付ける対応付け手段をさらに有し、生成手段は、対応付け手段による対応付け結果に基づいて、第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号を特定することが好ましい。

【0008】

また、本発明に係るセンシングシステムにおいて、飛翔体の位置及び姿勢に関する情報を取得する取得手段をさらに有し、対応付け手段は、飛翔体の位置及び姿勢にさらに基づいて、第１信号及び第３信号を対応付けることが好ましい。

【0009】

また、本発明に係るセンシングシステムにおいて、第１波長域は、可視波長域であり、第２波長域は、近赤外波長域であることが好ましい。

【0010】

また、本発明に係るセンシングシステムにおいて、順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、その第１信号に対応する電磁波の観測対象での反射率を算出する算出手段をさらに有し、判定手段は、反射率に基づいて、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定することが好ましい。

【0011】

また、本発明に係るセンシングシステムにおいて、第２センサは、さらに飛翔体の上方から入射した電磁波を検出可能に設けられ、算出手段は、飛翔体の上方から入射した電磁波に応じた第２信号に基づいて、観測対象での反射率を補正することが好ましい。

【0012】

本発明に係る情報処理装置は、飛翔体に設置され、且つ、飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、第１方向から入射した第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角と異なるピッチ角をなす第２方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサと、を有するセンシング装置から、第１信号、第２信号及び第３信号を取得する取得手段と、順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、その第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する判定手段と、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、その第１信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定し、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力する生成手段と、を有する。

【0013】

本発明に係るセンシング方法は、コンピュータが、飛翔体に設置され、且つ、飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、第１方向から入射した第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角と異なるピッチ角をなす第２方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサとから、第１信号、第２信号及び第３信号を取得し、順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、その第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定し、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、その第１信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定し、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力することを含む。

【0014】

本発明に係るプログラムは、コンピュータを制御するプログラムであって、飛翔体に設置され、且つ、飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角をなす第１方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成する第１センサと、第１方向から入射した第１波長域と異なる第２波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成する第２センサと、飛翔体の進行方向に対して下方に所定のピッチ角と異なるピッチ角をなす第２方向から入射した第１波長域の電磁波を検出可能に設けられ、検出した電磁波に応じた第３信号を順次生成する第３センサとから、第１信号、第２信号及び第３信号を取得し、順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、その第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定し、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、その第１信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定し、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定することにより、出力画像を生成して出力することをコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係るセンシングシステム、情報処理装置、センシング方法及びプログラムは、観測対象において鏡面反射が発生している場合でも適切に観測することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】センシングシステム１の概略構成の一例を示す図である。

【図2】センシング装置２内部の構成を説明するための模式図である。

【図3】センシング装置２に入射される光について説明するための模式図である。

【図4】センシング装置２の概略構成を示すブロック図である。

【図5】センサデータＤのデータ構造の一例を示す図である。

【図6】解析装置３の概略構成を示すブロック図である。

【図7】解析処理の流れの一例を示すフロー図である。

【図8】（ａ）、（ｂ）は、対応付けについて説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しつつ本発明の様々な実施形態について説明する。本発明の技術的範囲はこれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶことに留意されたい。

【0018】

図１は、本発明に係るセンシングシステム１の概略構成の一例を示す図である。センシングシステム１は、センシング装置２と、解析装置３とを有する。センシング装置２は、観測対象を観測するための光学センサ等の複数のセンサと、各センサを内蔵する筐体とから構成されるプラットフォームである。センシング装置２は、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）又はヘリコプター等の飛翔体４に搭載されて設置される。センシング装置２は、飛翔体４があらかじめ設定された高度で直線状の飛行経路に従って飛行している間に、飛翔体４の下方の観測対象からの可視光又は近赤外線等の電磁波を検出し、センサデータを生成する。なお、本実施形態では、センシング装置２は、可視波長域及び近赤外波長域の電磁波を検出する。本実施形態において、可視波長域及び近赤外波長域は、それぞれ３４０ｎｍ～８５０ｎｍ及び７００ｎｍ～２５００ｎｍの波長帯をいうものとする。可視波長域及び近赤外波長域は、それぞれ第１波長域及び第２波長域の一例である。

【0019】

解析装置３は、サーバ又はＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置である。解析装置３は、センシング装置２が生成した出力画像を受信して表示し、利用者による使用を可能とする。

【0020】

図２は、センシング装置２内部の構成を説明するための模式図である。センシング装置２は、第１レンズ２０１、第２レンズ２０２、拡散器２０３、光ファイバ束２０４、第３レンズ２０５、スイングミラー２０６、第１分光器２０７、第２分光器２０８、第１センサ２０９、第２センサ２１０及び第３センサ２１１等を有する。図２において、矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれ飛翔体４の進行（前後）方向、左右方向、上下方向を示す。

【0021】

第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２は、集光レンズであり、上下方向Ａ３における下方から入射した電磁波（光）を光ファイバ束２０４に向けて集光する。第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２は、望遠レンズである。第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２は、左右方向Ａ２において相互に異なる位置からの電磁波を集光可能に設けられる。第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２として、左右方向Ａ２に延伸するシリンドリカルレンズ、又は、光軸が平行になるように左右方向Ａ２に沿って配置された複数のレンズが用いられる。第１レンズ２０１は、飛翔体４の進行方向Ａ１に対して下方に第１ピッチ角をなす第１方向から入射した電磁波を集光可能に設けられる。第２レンズ２０２は、飛翔体４の進行方向Ａ１に対して下方に第１ピッチ角と異なる第２ピッチ角をなす第２方向から入射した電磁波を集光可能に設けられる。

【0022】

例えば、第１ピッチ角は９０°に設定され、第２ピッチ角は５０°から８５°又は９５°から１３０°までの範囲に設定される。この場合、第１方向は、略鉛直方向であり、第２方向は、鉛直方向に対して前方又は後方に傾いた方向である。第１ピッチ角と第２ピッチ角の差が小さすぎると第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２の両方に鏡面反射光が入射し、観測結果の欠損が補正されない可能性がある。また、第１ピッチ角と第２ピッチ角の差が大きすぎると第１レンズ２０１と第２レンズ２０２の間で観測対象の見え方が異なり、各レンズから入射した電磁波が適切に対応しない可能性がある。したがって、第１ピッチ角と第２ピッチ角の差は５°から４０°までの範囲に設定されることが好ましい。

【0023】

拡散器２０３は、コサインコレクタであり、飛翔体４の上方、特に飛翔体４の進行方向Ａ１に対して上方に９０°をなす方向を中心とする１８０°の視野角から入射した電磁波を収集し、光ファイバ束２０４に出射する。拡散器２０３として、例えばＣＣＳＡ１（ソーラボ社製）等のコサインコレクタが利用される。

【0024】

光ファイバ束２０４は、多芯ファイバであり、複数の光ファイバ２０４ａ～ｔを含む。各光ファイバ２０４ａ～ｔの一端は、第３レンズ２０５のレンズ面と対向するように配置される。光ファイバ２０４ａ～ｊの一端及び光ファイバ２０４ｋ～ｔの一端は、それぞれ左右方向Ａ２に沿って並べて配置される。各光ファイバ２０４ｋ～ｔの一端は、上下方向Ａ３において各光ファイバ２０４ａ～ｊの下側に並べて配置される。

【0025】

光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｉの他端は、第１レンズ２０１のレンズ面と対向するように、左右方向Ａ２に沿って並べて配置される。光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｉは、第１レンズ２０１から入射された電磁波を導き、第３レンズ２０５に向けて出射する。同様に、光ファイバ２０４ｋ～ｎ、ｐ～ｓの他端は、第２レンズ２０２のレンズ面と対向するように、左右方向Ａ２に沿って並べて配置される。光ファイバ２０４ｋ～ｎ、ｐ～ｓは、第２レンズ２０２から入射された電磁波を導き、第３レンズ２０５に向けて出射する。第１レンズ２０１から入射された電磁波を第３レンズ２０５に向けて出射する光ファイバの数、及び、第２レンズ２０２から入射された電磁波を第３レンズ２０５に向けて出射する光ファイバの数は、８に限られず、任意の数でよい。左右方向Ａ２について光ファイバの数を多くすることにより測定の分解能を高くすることが可能となる。また、光ファイバをアレイ状に並べて光ファイバの数を多くすることにより進行方向Ａ１における１回の測定での測定範囲を大きくして測定効率を向上させることも可能となる。ミラーは金属製反射体で構成してもよいし、発泡樹脂反射体（例えば古河電工製の超微細発泡光反射板（ＭＣＰＥＴ））で構成してもよい。なおスイングミラーに代えて正多角柱形状（光ファイバの数が８である実施形態においては正八角柱形状）のポリゴンミラーを用いることもできる。

【0026】

光ファイバ２０４ｊ、ｔの他端は、拡散器２０３のレンズ面と対向するように配置される。光ファイバ２０４ｊ、ｔは、拡散器２０３から入射された電磁波を導き、第３レンズ２０５に向けて出射する。光ファイバ２０４ｅの他端は、第１分光器２０７と対向するように配置される。光ファイバ２０４ｅは、第３レンズ２０５から入射された電磁波を導き、第１分光器２０７に向けて出射する。光ファイバ２０４ｏの他端は、第２分光器２０８と対向するように配置される。光ファイバ２０４ｏは、第３レンズ２０５から入射された電磁波を導き、第２分光器２０８に向けて出射する。

【0027】

第３レンズ２０５は、集光レンズであり、光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｎ、ｐ～ｔの一端側から入射された電磁波をスイングミラー２０６に向けて集光する。第３レンズ２０５は、平凸レンズである。

【0028】

スイングミラー２０６は、第３レンズ２０５を介して光ファイバ束２０４と対向するように配置される。スイングミラー２０６は、後述するモータにより、上下方向Ａ３を揺動軸（回転軸）として、所定範囲内で揺動（回転）可能に設けられる。スイングミラー２０６は、反射面が、光ファイバ束２０４の一方の端部に配置された光ファイバ２０４ａ、ｋの一端からの電磁波を光ファイバ２０４ｅ、ｏの一端に向けて反射させる第１位置から、光ファイバ束２０４の他方の端部に配置された光ファイバ２０４ｊ、ｔの一端からの電磁波を光ファイバ２０４ｅ、ｏの一端に向けて反射させる第２位置まで揺動可能に設けられる。スイングミラー２０６は、一定周期毎に、第１位置から第２位置への揺動（回転）と、第２位置から第１位置への揺動（回転）とを交互に繰り返す。

【0029】

第１分光器２０７は、入射した電磁波を可視波長域の電磁波と、近赤外波長域の電磁波とに分光し、それぞれ第１センサ２０９及び第２センサ２１０に向けて出射する。第２分光器２０８は、入射した電磁波を可視波長域の電磁波と、近赤外波長域の電磁波とに分光し、可視波長域の電磁波を第３センサ２１１に向けて出射する。即ち、第１分光器２０７及び第２分光器２０８から出射される各波長域の電磁波には、飛翔体４の下方から入射した電磁波及び飛翔体４の上方から入射した電磁波が含まれる。

【0030】

第１センサ２０９は、第１分光器２０７から出射された可視波長域の電磁波を検出可能に設けられ、一定周期毎に、検出した電磁波に応じた第１信号を順次生成し、出力する。第１センサ２０９は、検出した電磁波の強度が大きいほど信号値が大きくなるように第１信号を生成する。第２センサ２１０は、第１分光器２０７から出射された近赤外波長域の電磁波を検出可能に設けられ、一定周期毎に、検出した電磁波に応じた第２信号を順次生成し、出力する。第２センサ２１０は、検出した電磁波の強度が大きいほど信号値が大きくなるように第２信号を生成する。第３センサ２１１は、第２分光器２０８から出射された可視波長域の電磁波を検出可能に設けられ、一定周期毎に、検出した光に応じた第３信号を順次生成し、出力する。第３センサ２１１は、検出した電磁波の強度が大きいほど信号値が大きくなるように第３信号を生成する。

【0031】

第１センサ２０９及び第３センサ２１１として、例えば可視光域に対応した分光輝度計であるＣ１２８８０ＭＡ（浜松ホトニクス社製）が利用される。第２センサ２１０として、例えば近赤外域に対応した分光輝度計であるＣ１４４８６ＧＡ（浜松ホトニクス社製）が利用される。

【0032】

図３は、センシング装置２に入射する光について説明するための模式図である。第１レンズ２０１には、観測対象Ｆ上において、センシング装置２に対して第１方向に延伸する直線上に位置する、左右方向Ａ２に延伸した領域Ｓ１で反射した太陽光が入射する。第１レンズ２０１と対向する光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｉには、それぞれ領域Ｓ１内の対応する領域Ｓ１１～Ｓ１８で反射した太陽光が集光されて入射される。同様に、第２レンズ２０２には、観測対象Ｆ上において、センシング装置２に対して第２方向に延伸する直線上に位置する、左右方向Ａ２に延伸した領域Ｓ２で反射した太陽光が入射される。第２レンズ２０２と対向する光ファイバ２０４ｋ～ｎ、ｐ～ｓには、それぞれ領域Ｓ２内の対応する領域Ｓ２１～Ｓ２８で反射した太陽光が集光されて入射される。

【0033】

各領域Ｓ１、Ｓ２の大きさは、レンズから観測対象Ｆまでの距離とレンズの焦点距離とに基づいて定まる。第１方向が鉛直方向であり、第２方向が鉛直方向に対して傾いた方向であり、且つ、観測対象Ｆが平面である場合、第２レンズ２０２から領域Ｓ２までの距離は、第１レンズ２０１から領域Ｓ１までの距離よりも大きい。後述するように、第２レンズ２０２から集光した電磁波は、第１レンズ２０１から集光した電磁波に応じて生成される第１信号を置換するために使用される。したがって、領域Ｓ２の大きさは、領域Ｓ１の大きさと同一となるように定められる必要がある。領域Ｓ２の大きさを領域Ｓ１の大きさと同一にするために、第２レンズ２０２の焦点距離は、第１レンズ２０１の焦点距離のｃｏｓθ倍となるように定められる。ここで、θは第１ピッチ角θ１と第２ピッチ角θ２の差、即ち第１方向と第２方向とがなす角の大きさである。

【0034】

一方、図２に示すように、拡散器２０３には太陽光が入射され、光ファイバ２０４ｊ、ｔには、拡散器２０３で収集された太陽光が入射される。

【0035】

光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｊ、ｋ～ｎ、ｐ～ｔから出射した電磁波は、第３レンズ２０５によりスイングミラー２０６に向けて集光される。上記したように、各光ファイバ２０４ｋ～ｔの一端は、上下方向Ａ３において各光ファイバ２０４ａ～ｊの下側に並べられ、スイングミラー２０６は、上下方向Ａ３を揺動軸として揺動する。スイングミラー２０６の揺動に伴って、上下方向Ａ３に並ぶ光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｊと光ファイバ２０４ｋ～ｎ、ｐ～ｔの各ペアの中の何れかのペアからの電磁波が、選択的に光ファイバ２０４ｅ及び光ファイバ２０４ｏに向けて反射される。

【0036】

光ファイバ２０４ｅ及び光ファイバ２０４ｏから出射した電磁波は、それぞれ第１分光器２０７及び第２分光器２０８に入射され、可視波長域の電磁波と、近赤外波長域の電磁波とに分光される。第１分光器２０７により分光された可視波長域の電磁波及び近赤外波長域の電磁波は、それぞれ第１センサ２０９及び第２センサ２１０に入射され、第２分光器２０８により分光された可視波長域の電磁波は、第３センサ２１１に入射される。これにより、第１センサ２０９及び第２センサ２１０には、領域Ｓ１１、領域Ｓ１２、領域Ｓ１３、領域Ｓ１４、領域Ｓ１５、領域Ｓ１６、領域Ｓ１７、領域Ｓ１８又は拡散器２０３からの可視波長域及び近赤外波長域の電磁波が選択的に順次入射される。また、第３センサ２１１には、第１センサ２０９に入射される電磁波に対応する領域に対応する領域Ｓ２内の領域又は拡散器２０３からの可視波長域の電磁波が選択的に順次入射される。第１センサ２０９、第２センサ２１０及び第３センサ２１１には、スイングミラー２０６が第１位置と第２位置の間で揺動する間に各領域及び拡散器２０３からの電磁波が順次入射され、スイングミラー２０６が第１位置と第２位置の間で揺動するたびに各領域及び拡散器２０３からの電磁波が繰り返し入射される。

【0037】

即ち、第１センサ２０９は、第１方向から入射した可視波長域の電磁波を検出可能に設けられる。第２センサ２１０は、第１方向から入射した近赤外波長域の電磁波を検出可能に設けられる。第３センサ２１１は、第２方向から入射した可視波長域の電磁波を検出可能に設けられる。

【0038】

図４は、センシング装置２の概略構成を示すブロック図である。センシング装置２は、前述した構成に加えて、モータ２２１、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ２２２、６軸センサ２２３、第１通信部２２４、第１記憶部２２５及び第１処理部２３０等をさらに有する。

【0039】

モータ２２１は、第１処理部２３０からの制御信号に従ってスイングミラー２０６を揺動させる。

【0040】

ＧＰＳセンサ２２２は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するためのアンテナ及び受信回路を備える。ＧＰＳセンサ２２２は、アンテナを介して受信されたＧＰＳ衛星からの電波を受信回路において受信して、センシング装置２の位置を示す位置情報及び絶対時刻を示す時刻情報を生成し、第１処理部２３０に供給する。

【0041】

６軸センサ２２３は、相互に直交する３軸方向に対応する加速度センサ及びジャイロセンサを備える。６軸センサ２２３は、所定の周期で３軸方向のセンシング装置２の加速度及び角速度を取得して、センシング装置２の姿勢に関する姿勢情報（姿勢変化量）及び移動ベクトル（相対位置）を生成し、第１処理部２３０に供給する。

【0042】

第１通信部２２４は、センシング装置２を解析装置３と通信可能にするために、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信インタフェース回路を備える。第１通信部２２４は、第１処理部２３０から供給されたデータを解析装置３に送信し、解析装置３から受信したデータを第１処理部２３０に供給する。

【0043】

第１記憶部２２５は、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを備える。第１記憶部２２５は、第１処理部２３０による処理に用いられるコンピュータプログラム、データ等を記憶する。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置１４０にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（compact disc read only memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（digital versatile disc read only memory）等である。第１記憶部２２５は、データとして、センサデータ等を記憶する。センサデータの詳細については後述する。

【0044】

第１処理部２３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備える。第１処理部２３０は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を備えてもよい。第１処理部２３０は、第１センサ２０９、第２センサ２１０、第３センサ２１１、モータ２２１、ＧＰＳセンサ２２２、６軸センサ２２３、第１通信部２２４及び第１記憶部２２５等と接続され、これらの各部を制御する。第１処理部２３０は、第１記憶部２２５に記憶されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従って動作することにより、取得手段２３１、対応付け手段２３２、算出手段２３３、判定手段２３４、出力手段２３５及び生成手段２３６として機能する。

【0045】

図５は、第１記憶部２２５に記憶されるセンサデータＤのデータ構造の一例を示す図である。センサデータＤは、時刻、位置、姿勢、第１信号値、第２信号値、第３信号値等を相互に関連付けて記憶する。センサデータＤは、センシング装置２を搭載する飛翔体４が飛行している間に各センサから所定の周期で第１処理部２３０に供給される各情報を、第１処理部２３０が相互に関連付けて第１記憶部２２５に記憶することにより生成される。

【0046】

時刻は、センサデータＤに示される各情報が取得された時刻であり、ＧＰＳセンサ２２２によって生成される時刻情報に基づいて算出される。位置は、ＧＰＳセンサ２２２によって生成される位置情報及び６軸センサ２２３によって生成される移動ベクトルに基づいて算出される、各時刻におけるセンシング装置２の位置を示すデータであり、例えば緯度及び経度を含む。姿勢は、６軸センサ２２３によって生成される姿勢情報に基づいて算出される、各時刻におけるセンシング装置２の姿勢を示すデータであり、３軸方向の加速度及び角速度を含む。第１信号値は、各時刻において、第１センサ２０９により、各光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｊからの可視波長域の電磁波に応じて生成された各第１信号の信号値のセットである。第２信号値は、各時刻において、第２センサ２１０により、各光ファイバ２０４ａ～ｄ、ｆ～ｊからの近赤外波長域の電磁波に応じて生成された各第２信号の信号値のセットである。第３信号値は、各時刻において、第３センサ２１１により、各光ファイバ２０４ｋ～ｎ、ｐ～ｔからの可視波長域の電磁波に応じて生成された各第３信号の信号値のセットである。

【0047】

図６は、解析装置３の概略構成を示すブロック図である。解析装置３は、第２通信部３２４、第２記憶部３２５、表示部３２６及び第２処理部３３０等を備える。

【0048】

第２通信部３２４は、解析装置３をセンシング装置２と通信可能にするために、例えば有線ＬＡＮ又はＵＳＢ等の通信インタフェース回路を備える。第２通信部３２４は、第２処理部３３０から供給されたデータをセンシング装置２に送信し、センシング装置２から受信したデータを第２処理部３３０に供給する。

【0049】

第２記憶部３２５は、例えば半導体メモリを備える。第２記憶部３２５は、第２処理部３３０による処理に用いられるコンピュータプログラム、データ等を記憶する。コンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置１４０にインストールされてもよい。

【0050】

表示部３２６は、液晶、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等から構成されるディスプレイ及びディスプレイに画像データを出力するインタフェース回路を有する。表示部３２６は、第２処理部３３０からの指示に従って、各種の情報をディスプレイに表示する。

【0051】

第２処理部３３０は、例えばＣＰＵを備える。第２処理部３３０は、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等を備えてもよい。第２処理部３３０は、第２通信部３２４、第２記憶部３２５及び表示部３２６等と接続され、これらの各部を制御する。

【0052】

図７は、センシング装置２によって実行される観測処理の流れの一例を示すフロー図である。観測処理は、センシング装置２が飛翔体４に搭載されて飛行している間に定期的に実行される。

【0053】

最初に、取得手段２３１は、モータ２２１を駆動してスイングミラー２０６を揺動させ、第１センサ２０９、第２センサ２１０及び第３センサ２１１から、各光ファイバからの電磁波に応じて生成された第１信号、第２信号及び第３信号をそれぞれ取得する。また、取得手段２３１は、ＧＰＳセンサ２２２及び６軸センサ２２３から位置情報、時刻情報、姿勢情報及び移動ベクトルをそれぞれ取得する。取得手段２３１は、取得した各信号の信号値を、位置情報、時刻情報、姿勢情報及び移動ベクトルから算出される現在時刻、現在位置及び現在姿勢と関連付けてセンサデータＤとして第１記憶部２２５に記憶する（Ｓ１０１）。

【0054】

スイングミラー２０６が第１位置と第２位置の間で揺動する時間は、ＧＰＳセンサ２２２が位置情報及び時刻情報を生成する周期より短い。取得手段２３１は、ＧＰＳセンサ２２２が位置情報を生成するたびに、スイングミラー２０６の揺動タイミングを、ＧＰＳセンサ２２２が位置情報及び時刻情報を生成するタイミングに同期させる。取得手段２３１は、ＧＰＳセンサ２２２から取得した最新の時刻情報に示される時刻に、その時刻情報を取得してからスイングミラー２０６を揺動させた回数とスイングミラー２０６が第１位置と第２位置の間で揺動する時間との乗算値を加算した加算値を現在時刻として算出する。

【0055】

また、６軸センサ２２３が姿勢情報及び移動ベクトルを生成する周期は、ＧＰＳセンサ２２２が位置情報及び時刻情報を生成する周期より短い。取得手段２３１は、ＧＰＳセンサ２２２が位置情報を生成するたびに、６軸センサ２２３が姿勢情報及び移動ベクトルを生成するタイミングを、ＧＰＳセンサ２２２が位置情報及び時刻情報を生成するタイミングに同期させる。取得手段２３１は、ＧＰＳセンサ２２２から取得した最新の位置情報に示される位置から、その時刻情報を取得してから６軸センサ２２３から取得した移動ベクトル分だけ移動した位置を算出する。また、取得手段２３１は、６軸センサ２２３が移動ベクトルを最後に生成してから次に生成するまでの間、センシング装置２が等速運動を行っているとみなす。取得手段２３１は、算出した位置から現在時刻までにセンシング装置２が移動した現在位置を、現在時刻の前後に生成された移動ベクトルの線形補間又はカルマンフィルタ等による内挿によって推定する。

【0056】

また、センシング装置２は、離陸時にセンシング装置２の姿勢の初期値を設定し、初期値に、６軸センサ２２３が現在までに生成した姿勢情報に示される姿勢変化量を順次加算して姿勢を算出する。また、取得手段２３１は、６軸センサ２２３が姿勢情報を最後に生成してから次に生成するまでの間、センシング装置２が等速運動を行っているとみなす。取得手段２３１は、算出した姿勢から現在時刻までに変化した現在姿勢を、現在時刻の前後に生成された姿勢情報の線形補間又はカルマンフィルタ等による内挿によって推定する。

【0057】

次に、対応付け手段２３２は、第１記憶部２２５に記憶された第１信号及び第３信号の対応付けを行う（ステップＳ１０２）。対応付け手段２３２は、第１方向と第２方向の角度の差に基づいて、順次生成される第１信号及び第３信号のうち、同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第１信号及び第３信号を対応付ける。第２方向が第１方向に対して前方に傾いた方向である場合、対応付け手段２３２は、新たに取得した第１信号を、過去に取得していた第３信号と対応付ける。一方、第２方向が第１方向に対して後方に傾いた方向である場合、対応付け手段２３２は、新たに取得した第３信号を、過去に取得していた第１信号と対応付ける。

【0058】

図８（ａ）、（ｂ）は、対応付けについて説明するための模式図である。図８（ａ）は、第２方向が第１方向に対して後方に傾いており、飛翔体４（センシング装置２）が所定の高度ｈで観測対象Ｆと平行に飛行している例を示す。この場合、観測対象Ｆ上の所定位置Ｐは、時刻ｔ１にセンシング装置２に対して第１方向に位置しており、その所定時間後の時刻ｔ２にセンシング装置２に対して第２方向に位置している。したがって、時刻ｔ１に第１センサ２０９により生成された第１信号と、時刻ｔ２に第３センサ２１１により生成された第３信号は、同一の地上位置からの電磁波に応じて生成される。図８（ａ）に示すように、時刻ｔ１における飛翔体４の位置と、時刻ｔ２における飛翔体４の位置との間の距離はｈ・ｔａｎθとなる。対応付け手段２３２は、位置情報を参照し、センサデータＤの中から、上記関係が成り立つ第１信号及び第３信号を抽出し、相互に対応付ける。このように、対応付け手段２３２は、飛翔体４の位置に基づいて、第１信号及び第３信号を対応付ける。これにより、対応付け手段２３２は、飛翔体４の飛行位置（高さ）が飛行中に変化した場合であっても、第１信号及び第３信号を適切に対応付けることができる。

【0059】

なお、対応付け手段２３２は、姿勢情報にさらに基づいて、第１信号及び第３信号を対応付けてもよい。図８（ｂ）は、第２方向が第１方向に対して後方に傾いており、飛翔体４（センシング装置２）が所定の高度ｈで観測対象Ｆに対して傾いて飛行している例を示す。この場合、時刻ｔ１における飛翔体４の位置と、時刻ｔ２における飛翔体４の位置との間の距離はｈ・（ｔａｎ（θ＋φ２）－ｔａｎφ１）となる。ここで、φ１は時刻ｔ１における第１方向を基準としたピッチ角であり、φ２は時刻ｔ２における第１方向を基準としたピッチ角である。対応付け手段２３２は、姿勢情報を参照し、各センサデータＤについて、上記ピッチ角φ１及びφ２を算出する。対応付け手段２３２は、位置情報を参照し、センサデータＤの中から、上記関係が成り立つ第１信号及び第３信号を抽出し、相互に対応付ける。このように、対応付け手段２３２は、飛翔体４の姿勢にさらに基づいて、第１信号及び第３信号を対応付ける。これにより、対応付け手段２３２は、飛翔体４の姿勢が飛行中に変化した場合であっても、第１信号及び第３信号を適切に対応付けることができる。

【0060】

また、対応付け手段２３２は、画像処理技術を利用して、第１信号及び第３信号を対応付けてもよい。例えば、対応付け手段２３２は、複数の第１信号の第１信号値を画素値とする画素を含む画像と、複数の第３信号の第３信号値を画素値とする画素を含む画像とでパターンマッチング処理を実行し、相互に合致する画素に対応する第１信号及び第３信号を対応付ける。このような画像処理技術を利用した対応付けは、観測対象に地物等の特徴点が含まれる地上での観測で用いられることが好適である。

【0061】

次に、算出手段２３３は、順次生成される第１信号に対応する第２信号に基づいて、その第１信号に対応する電磁波の観測対象での反射率を算出する（Ｓ１０３）。算出手段２３３は、新たに第３信号と対応付けられた第１信号について、反射率を算出する。算出手段２３３は、第１記憶部２２５に記憶された第２信号値を正規化することにより反射率を算出する。反射率Ｒは、次の式（１）により算出される。
Ｒ＝（Ｓ－Ｓｄ）／（Ｓｗ－Ｓｄ） （１）
ここで、Ｓは第２信号値であり、Ｓｄは暗電流値であり、Ｓｗは、電磁波が観測対象Ｆに設置された標準白色板で反射されたときの第２信号値（以下、基準値と称する場合がある）である。

【0062】

暗電流値Ｓｄとして、例えば、事前に第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２から光が入らない状態（例えば、第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２にキャップを装着した状態）で検出された第２信号値が用いられる。また、基準値Ｓｗとして、飛翔体４の飛行開始時等に、事前に観測対象Ｆ上に標準白色板を設置して測定された第２信号値が用いられる。

【0063】

なお、基準値Ｓｗは、飛行している飛翔体４の上方からの光の強度に基づいて補正されてもよい。基準値Ｓｗは、標準白色板への入射光（主として上方からの太陽光）の強度に応じて変化する。したがって、基準値Ｓｗは、観測対象Ｆの第２信号値Ｓと同時に測定されることが好ましい。しかし、そのためには飛翔体４の飛行経路に沿って、観測対象Ｆの広範囲にわたって標準白色板を設置する必要があり、実現が困難である。そこで、算出手段２３３は、事前に測定された基準値Ｓｗを、観測対象Ｆからの電磁波と同時に測定された、拡散器２０３から入射された、飛翔体４の上方からの電磁波に応じた第２信号値に基づいて補正する。

【0064】

基準値Ｓｗは、次の式（２）により補正される。
Ｓｗ＝Ｓｗ０×（Ｓｚ／Ｓｚ０） （２）
ここで、Ｓｗ０は事前に測定された基準値であり、Ｓｚ０は事前にＳｗ０と同時に測定された、飛翔体４の上方からの電磁波に応じた第２信号値であり、Ｓｚは観測対象Ｆからの電磁波と同時に測定された第２信号値である。即ち、算出手段２３３は、飛翔体４の上方からの電磁波に応じた第２信号値に基づいて観測対象での反射率を補正する。これにより、算出手段２３３は、飛翔体４の飛行中に天候等が変化して太陽光の強度が変化した場合であっても、電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを精度良く判定することができる。

【0065】

次に、判定手段２３４は、算出手段２３３により算出された反射率に基づいて、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定する（Ｓ１０４）。判定手段２３４は、反射率が所定閾値以上である場合、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定し、反射率が所定閾値未満である場合、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定する。通常、観測対象Ｆにおいて（鏡面反射ではなく）拡散された光の反射率は、標準白色板の反射率よりもはるかに小さいのに対し、鏡面反射された光の反射率は標準白色板の反射率を上回ることがある。そこで、所定閾値は、例えば１に設定される。

【0066】

近赤外波長域の電磁波は、可視波長域の電磁波と比較すると水に吸収されやすい。したがって、センシング装置２は、鏡面反射の判定に近赤外域の波長帯を用いることにより、水中における拡散や川床、海底における反射の影響を受けることなく、より正確な判定をすることが可能となる。特に、センシング装置２は、近赤外域の電磁波として７００ｎｍ～８００ｎｍ又は１５００ｎｍ～１６００ｎｍの波長域の電磁波を用いることによって、電磁波が鏡面反射によるものであるか否かをより正確に判定することができる。

【0067】

第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合（Ｓ１０４－Ｎｏ）、出力手段２３５は、その第１信号を出力する（Ｓ１０５）。出力手段２３５は、例えば、その第１信号を、その第１信号に対応する位置情報と対応付けて第１記憶部２２５に記憶することにより、出力する。

【0068】

一方、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合（Ｓ１０４－Ｎｏ）、出力手段２３５は、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号を出力する（Ｓ１０６）。出力手段２３５は、ステップＳ１０２における対応付け手段２３２による対応付け結果に基づいて、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号を特定する。出力手段２３５は、その第３信号を、その第１信号に対応する位置情報と対応付けて第１記憶部２２５に記憶することにより、出力する。

【0069】

次に、第１処理部２３０は、所定数の第１信号について処理が実行されたか否かを判定する（Ｓ１０７）。まだ所定数の第１信号について処理が実行されていない場合（Ｓ１０７－Ｎｏ）、第１処理部２３０は、Ｓ１０１～Ｓ１０７の処理を繰り返す。

【0070】

一方、所定数の第１信号について処理が実行された場合（Ｓ１０７－Ｙｅｓ）、生成手段２３６は、出力手段２３５により出力された第１信号及び第３信号に基づいて、出力画像を生成し（Ｓ１０８）、一連のステップを終了する。生成手段２３６は、各第１信号に対応する位置情報に対応する複数の画素を含む出力画像を生成する。生成手段２３６は、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものでないと判定された場合、その第１信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定する。一方、生成手段２３６は、順次生成される第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであると判定された場合、その第１信号に対応する電磁波と同一の地上位置からの電磁波に応じて生成された第３信号に基づいて、その第１信号に対応する画素の画素値を設定する。

【0071】

例えば、生成手段２３６は、第１信号値又は第３信号値を所定の階調範囲内におさまるように正規化（変換）した値を各画素の画素値に設定する。なお、生成手段２３６は、Ｓ１０３の処理と同様にして、第１信号値又は第３信号値を暗電流値、基準値及び飛翔体４の上方からの電磁波に応じた信号値に基づいて補正した上で、所定の階調範囲内におさまるように正規化（変換）した値を各画素の画素値に設定してもよい。

【0072】

生成手段２３６は、飛翔体４の飛行が完了したときに、生成した各出力画像を、第１通信部２２４を介して解析装置３に送信することにより出力する。解析装置３は、第２通信部３２４を介してセンシング装置２から出力画像を受信し、受信した出力画像を表示部３２６に表示し、又は、第２通信部３２４を介して他の装置に送信することにより出力する。

【0073】

なお、Ｓ１０３の処理が省略され、Ｓ１０４において、判定手段２３４は、第２信号値が所定閾値を超えているか否かに基づいて、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを判定してもよい。その場合、判定手段２３４は、所定閾値を飛翔体４の上方からの電磁波に応じて生成された第２信号値に基づいて設定してもよい。例えば、判定手段２３４は、上方からの電磁波の強度が大きいほど大きくなるように所定閾値を設定する。これにより、センシング装置２は、反射率を算出することなく、第１信号に対応する電磁波が鏡面反射によるものであるか否かを精度良く判定することができる。

【0074】

また、Ｓ１０４及びＳ１０５において、出力手段２３５は、第１信号及び第３信号を、第１通信部２２４を介して外部装置に送信することにより出力してもよい。その場合、外部装置が、出力された第１信号及び第３信号に基づいて出力画像を生成する。

【0075】

上述した説明では、センシング装置２が解析処理を実行するものとしたが、解析処理は解析装置３により実行されてもよい。その場合、解析装置３の第２処理部３３０が、センシング装置２の第１処理部２３０が有する各部を有する。センシング装置２の第１処理部２３０は、飛翔体４による飛行中に図７のＳ１０１の処理を実行し、飛翔体４による飛行が完了したときに時刻、位置、姿勢、第１信号、第２信号及び第３信号を含むセンサデータＤを、第１通信部２２４を介して解析装置３に送信する。一方、図７のＳ１０１で取得手段２３１は、飛翔体４による飛行が完了したセンシング装置２から、第２通信部３２４を介して、時刻、位置、姿勢、第１信号、第２信号及び第３信号を含むセンサデータＤを取得し、第２記憶部３２５に記憶する。第２処理部３３０は、取得した各センサデータＤについて、時刻が古いセンサデータＤから順にＳ１０２～Ｓ１０８の処理を順次実行する。生成手段２３６は、生成した出力画像を表示部３２６に表示し、又は、第２通信部３２４を介して他の装置に送信することにより出力する。

【0076】

また、解析装置３は、飛翔体４に搭載されているセンシング装置２と無線通信可能に接続され、飛翔体４が飛行している間に順次センサデータを取得し、取得したデータに対して観測処理を実行してもよい。また、解析装置３は、センシング装置２と通信可能に接続された状態で飛翔体４に搭載され、飛翔体４が飛行している間に順次センサデータを取得し、取得したデータに対して観測処理を実行してもよい。

【0077】

また、上述した説明では、第２方向から可視光波長域の電磁波を検出する光学系が１セットであり、１つの方向に係る第３信号を取得する例を示した。しかしながら、センシング装置２は、第２方向を互いに異なる複数の方向に定めて、その方向の数だけ光学系のセットを備え、各方向に係る信号を含んだ第３信号を取得してもよい。その場合、センシング装置２は、例えば、オブリークカメラとして機能するように、第２方向を前後左右の４方向に定めて各方向にレンズを向けた４セットの光学系で４方向の第３信号を取得してもよい。これにより、センシング装置２は、より確実に第１信号を置換することができる。

【0078】

また、上述した説明では、位置を時刻とともに取得する測位手段としてＧＰＳを利用するＧＰＳセンサ２２２を例示したが、ＧＰＳ２２２センサに代えてＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal'naya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）等の他のＧＮＳＳを利用するセンサで測位手段を構成してもよいし、二種類以上のＧＮＳＳを複合的に利用するセンサで測位手段を構成してもよい。

【0079】

以上説明したように、センシングシステム１は、入射した電磁波が鏡面反射によるものである場合、その電磁波に応じて生成された信号を、その電磁波と異なる方向から入射した電磁波に応じて生成された信号に置換して出力画像を生成する。これにより、センシングシステム１は、観測対象において鏡面反射が生じている場合でも適切な出力画像を生成することが可能となる。

【0080】

すなわち、鏡面反射光が第１センサ２０９に入射した場合、観測対象において拡散された電磁波が鏡面反射光に埋もれてしまうため、第１信号を観測結果として用いることはできず、観測結果の欠損が生ずる。センシングシステム１は、この場合に第１信号に代えて観測対象上の同一地点に対応する第３信号を利用することにより、観測結果の欠損が生ずることを防止できる。

【0081】

空中撮影において太陽光の鏡面反射は、観測対象が水平である時点に鉛直下方からのみ生じ得ると想定される。そのため、鉛直下方から入射した電磁波が鏡面反射によるものであっても、その電磁波と異なる方向から入射した電磁波は鏡面反射によるものでない可能性が高い。したがって、センシングシステム１は、観測対象において鏡面反射が生じている場合でも適切な出力画像を生成することが可能となる。

【0082】

なお、第１信号から鏡面反射成分を推定して鏡面反射成分を差し引く補正も考えられるが、その場合、大気中の水蒸気やエアゾルの状態等が変動するため、鏡面反射成分を高精度に推定することは困難である。一方、センシングシステム１は、実際に鏡面反射光を含まない観測結果で置換を行うため、正しい出力画像を高精度に生成することができる。

【0083】

また、第１センサ２０９及び第２センサ２１０は、第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２に入射した電磁波をそれぞれ検出する。第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２は光軸が相互に傾くように設けられるため、通常、第１レンズ２０１及び第２レンズ２０２の両方に鏡面反射光が入射することは生じない。したがって、センシングシステム１は、観測結果の欠損が生ずることを、より確実に防止できる。

【0084】

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した各部の処理は、本発明の範囲において、適宜に異なる順序で実行されてもよい。また、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

【符号の説明】

【0085】

２ センシング装置
２０９ 第１センサ
２１０ 第２センサ
２１１ 第３センサ
２３１ 取得手段
２３２ 対応付け手段
２３３ 算出手段
２３４ 判定手段
２３５ 出力手段
２３６ 生成手段
３ 解析装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】