(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-17
(45)【発行日】2024-09-26
(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像処理装置および画像処理システム
(51)【国際特許分類】
H04N 23/60 20230101AFI20240918BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20240918BHJP
G03B 17/38 20210101ALI20240918BHJP
G03B 30/00 20210101ALI20240918BHJP
【FI】
H04N23/60 300
H04N23/60 500
G03B15/00 U
G03B17/38 B
G03B30/00
(21)【出願番号】P 2022198842
(22)【出願日】2022-12-13
(62)【分割の表示】P 2019515165の分割
【原出願日】2018-03-27
【審査請求日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】P 2017090763
(32)【優先日】2017-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018024840
(32)【優先日】2018-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082762
【氏名又は名称】杉浦 正知
(74)【代理人】
【識別番号】100123973
【氏名又は名称】杉浦 拓真
(72)【発明者】
【氏名】森 浩史
(72)【発明者】
【氏名】佐野 洋之
(72)【発明者】
【氏名】宮牧 秀宇
(72)【発明者】
【氏名】辻永 雅人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 洋一郎
【審査官】大西 宏
(56)【参考文献】
【文献】特開平09-298686(JP,A)
【文献】特開2008-304260(JP,A)
【文献】特開2014-006148(JP,A)
【文献】特開2014-050074(JP,A)
【文献】特開2015-119323(JP,A)
【文献】特開2016-085100(JP,A)
【文献】特開2016-223935(JP,A)
【文献】特開2017-059861(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2010/0328499(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2014/0168420(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0093212(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0179096(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0286175(US,A1)
【文献】国際公開第2015/163107(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/033754(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/131005(WO,A1)
【文献】国際公開第2017/026337(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04N 23/40 -23/76
G03B 15/00 -15/035
G03B 17/38 -17/46
G03B 29/00 -30/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された地表面の画像を取得し、
前記撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、
前記センサ情報と標高データとに基づき、前記画像の地表面への投影位置を前記移動体の移動に伴う前記撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、前記投影位置を、前記画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより前記画像を配置して、前記センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の前記画像
から合成画像を作成するために、複数の前記画像に前記センサ情報を対応づける
情報処理装置。
【請求項2】
複数の前記センサ情報から新たなセンサ情報を算出し、前記画像に、前記新たなセンサ情報を対応づける
請求項1に記載の情報処理装置。
【請求項3】
前記撮像装置により撮像される地表面の標高を示す
前記標高データを取得し、
前記標高データを前記センサ情報に含まれる情報に対応付ける
請求項1に記載の情報処理装置。
【請求項4】
前記標高データを前記画像に対応付ける
請求項3に記載の情報処理装置。
【請求項5】
移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された地表面の画像を取得し、
前記撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、
前記センサ情報と標高データとに基づき、前記画像の地表面への投影位置を前記移動体の移動に伴う前記撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、前記投影位置を、前記画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより前記画像を配置して、前記センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の前記画像
から合成画像を作成するために、複数の前記画像に前記センサ情報を対応づける
情報処理方法。
【請求項6】
移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された地表面の画像を取得し、
前記撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、
前記センサ情報と標高データとに基づき、前記画像の地表面への投影位置を前記移動体の移動に伴う前記撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、前記投影位置を、前記画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより前記画像を配置して、前記センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の前記画像
から合成画像を作成するために、複数の前記画像に前記センサ情報を対応づける
情報処理方法をコンピュータに実行させる情報処理プログラム。
【請求項7】
撮像指示に応じて撮像装置から送信される、前記撮像装置が地表面の画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて取得された移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報が対応付けられた複数の前記画像の供給を受けて、
前記移動体の移動に伴う前記撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系と、前記画像を配置する面に対応した第2の座標系を定義し、
前記センサ情報と標高データとに基づき、前記画像の地表面への投影位置を前記第1の座標系で算出し、前記投影位置を前記第2の座標系に変換することにより前記画像を配置して、前記センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の前記画像
から合成画像を作成する
画像処理装置。
【請求項8】
前記画像の前記投影位置は、四角形状の前記画像の四隅のそれぞれについて算出される
請求項
7に記載の画像処理装置。
【請求項9】
前記画像の四隅の前記投影位置を前記第2の座標系に変換することにより、前記画像の配置を行う
請求項
8に記載の画像処理装置。
【請求項10】
移動体と、
前記移動体に搭載された撮像装置と、
前記移動体に搭載され、撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が地表面の画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報を検出するセンサ装置と、
前記センサ情報と標高データとに基づき、前記画像の地表面への投影位置を前記移動体の移動に伴う前記撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、前記投影位置を、前記画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより、前記画像を配置して、前記センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の前記画像
から合成画像を作成するために、前記撮像装置により撮像された複数の前記画像に前記センサ情報を対応付ける情報処理装置と
からなる画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像処理装置および画像処理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、前後、左右に隣り合った画像のオーバーラップ部分の共通する特徴点を抽出し、それらを照合しながら画像をつなぎ合わせていくことで広範囲の合成画像を得るための、移動体に搭載したカメラで一定の間隔で撮像を行う方法がある(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この方法においては、1枚1枚の画像からその特徴点を抽出し、隣接ずる画像のオーバーラップ部分に共通する特徴点を照合しながら重ね合わせていくために、膨大な演算処理能力を必要とする。
【0005】
また、安定して特徴点を抽出するためには、隣接する画像間のオーバーラップが多い方が好ましく、一定の面積の合成画像を構成するために必要な画像枚数が多くなるため、データストレージのコストも上昇する。加えて、移動体の移動経路も、隣接する軌跡間の画像の重なりを多く確保するために、間隔の狭い往復動作を必要とするため、バッテリ容量が制約される中で、一回の飛行で撮像できる面積を拡大しにくいという欠点もある。
【0006】
本技術はこのような問題点に鑑みなされたものであり、移動体に搭載された撮像装置により撮像された画像に移動体の位置情報を対応付けて画像処理に用いることができる情報処理装置、情報処理方法情報処理プログラム、画像処理装置および画像処理システ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】
【0007】
上述した課題を解決するために、第1の技術は、移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された地表面の画像を取得し、撮像指示に応じて撮像装置から送信される、撮像装置が画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、センサ情報と標高データとに基づき、画像の地表面への投影位置を移動体の移動に伴う撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、投影位置を、画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより画像を配置して、センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の画像から合成画像を作成するために、複数の画像にセンサ情報を対応づける情報処理装置である。
【0008】
また、第2の技術は、移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された地表面の画像を取得し、撮像指示に応じて撮像装置から送信される、撮像装置が画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、センサ情報と標高データとに基づき、画像の地表面への投影位置を移動体の移動に伴う撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、投影位置を、画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより画像を配置して、センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の画像から合成画像を作成するために、複数の画像にセンサ情報を対応づける情報処理方法である。
【0009】
さらに、第3の技術は、移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された地表面の画像を取得し、撮像指示に応じて撮像装置から送信される、撮像装置が画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、センサ情報と標高データとに基づき、画像の地表面への投影位置を移動体の移動に伴う撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、投影位置を、画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより画像を配置して、センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の画像から合成画像を作成するために、複数の画像にセンサ情報を対応づける情報処理方法をコンピュータに実行させる情報処理プログラムである。
【0010】
さらに、第4の技術は、撮像指示に応じて撮像装置から送信される、撮像装置が地表面の画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて取得された移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む露光タイミングの時点における最新のセンサ情報が対応付けられた複数の画像の供給を受けて、移動体の移動に伴う撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系と、画像を配置する面に対応した第2の座標系を定義し、センサ情報と標高データとに基づき、画像の地表面への投影位置を第1の座標系で算出し、投影位置を第2の座標系に変換することにより画像を配置して、センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の画像から合成画像を作成する画像処理装置である。
【0011】
さらに、第5の技術は、移動体と、移動体に搭載された撮像装置と、移動体に搭載され、撮像指示に応じて撮像装置から送信される、撮像装置が地表面の画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、移動体の位置情報、高度情報、傾き情報を含む露光タイミングの時点における最新のセンサ情報を検出するセンサ装置と、センサ情報と標高データとに基づき、画像の地表面への投影位置を移動体の移動に伴う撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系で算出し、投影位置を、画像を配置する面に対応した第2の座標系に変換することにより、画像を配置して、センサ情報に基づいて平行移動、拡大処理、縮小処理、台形補正、切り出し処理のいずれかまたは複数を施した複数の画像から合成画像を作成するために、撮像装置により撮像された複数の画像にセンサ情報を対応付ける情報処理装置とからなる画像処理システムである。
【発明の効果】
【0012】
本技術によれば、移動体に搭載された撮像装置により撮像された画像に移動体の位置情報を対応付けて画像処理に用いることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図2】
図2Aは移動体の外観構成を示す平面図であり、
図2Bは移動体の外観構成を示す側面図である。
【
図6】画像処理システムにより行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【
図7】飛行計画と撮像計画を説明するための図である。
【
図8】画像処理システムにより行われる処理のシーケンス図である。
【
図9】画像とセンサ情報の対応付けを説明するための図である。
【
図10】画像とセンサ情報の対応付けを説明するための図である。
【
図11】合成画像作成処理の流れを示すフローチャートである。
【
図12】合成画像作成処理により作成される合成画像の例を示す図である。
【
図13】センサ情報に基づいた画像の補正処理を説明するための図である。
【
図14】標高を用いない場合における合成画像作成の概要を説明する図である。
【
図15】第2の実施の形態における合成画像作成の概要を説明する図である
【
図16】第2の実施の形態における全体処理を示すフローチャートである。
【
図18】
図18AはLiDARセンサを備えるセンサ装置の構成を示すブロック図であり、
図18BはLiDARセンサが取り付けられた移動体の外観構成を示す側面図である。
【
図19】画像とGPSデータと標高データの対応付けを説明するための図である。
【
図20】LiDARを用いた場合の地表面の標高の算出方法の説明図である。
【
図21】合成画像作成処理を示すフローチャートである。
【
図22】地上直交座標系と合成画像座標系の説明図である。
【
図23】緯度経度の地上直交座標系への変換の説明図である。
【
図25】画像の四隅へのベクトルと、メッシュ構造を示す図である。
【
図26】画像の隅の投影位置を算出する方法を説明する図である。
【
図27】画像の隅の投影位置を算出する方法を説明する図である。
【
図28】画像の四隅の投影位置の合成画像座標系への変換を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本技術の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
<1.第1の実施の形態>
[1-1.画像処理システムの構成]
[1-2.移動体の構成]
[1-3.撮像装置の構成]
[1-4.センサ装置の構成]
[1-5.端末装置およびクラウドの構成]
[1-6.画像処理システムにより行なわれる処理]
[1-7.撮像およびセンサ情報対応付け処理]
[1-8.合成画像作成処理]
<2.第2の実施の形態>
[2-1.第2の実施の形態における合成画像作成の概要]
[2-2.第2の実施の形態における全体処理]
[2-3.合成画像作成処理]
<3.変形例>
【0015】
<1.実施の形態>
[1-1.画像処理システムの構成]
まず
図1を参照して画像処理システム1000の構成について説明する。画像処理システム1000は、移動体100、撮像装置200、センサ装置300、端末装置400およびクラウド500から構成されている。
【0016】
本実施の形態において、移動体100はドローンと称される電動小型飛行体(無人航空機)である。撮像装置200は移動体100に搭載され、移動体100の飛行中に地表面の画像を撮像するものである。センサ装置300は、種々のセンサを備えており、移動体100に搭載され、種々のセンサにより取得したセンサ情報を撮像装置200に供給するものである。なお、地表面の撮像とは、地球上の土地と、土地そのものだけでなく土地の上に建設された建物、地表に設けられた道路などの人工物や自然物も含むものであるとする。
【0017】
端末装置400は地上において画像処理システム1000を利用するユーザなどが使用するコンピュータなどであり、撮像装置200により撮像された画像を用いて合成画像作成処理を行うものである。
【0018】
クラウドはクラウドサービス提供会社などのサーバによって構成されるものであり、撮像装置200により撮像された画像を用いて合成画像作成処理を行うものである。
【0019】
合成画像作成処理は、移動体100に搭載された撮像装置200により移動体100の移動中に撮像された複数の画像を用いて、隣接する画像の一部を重ね合わせて配置することにより1つの大きな合成画像を作成するものである。したがって、撮像装置200により撮像された画像は端末装置400および/またはクラウド500に供給される。
【0020】
なお、端末装置400が合成画像作成処理を行う場合、クラウド500で合成画像作成処理を行わなくてもよいし、クラウド500で合成画像作成処理を行う場合、端末装置400で合成画像作成処理を行わなくてもよい。また、端末装置400およびクラウド500の双方で合成画像作成処理を行ってもよい。クラウド500は合成画像作成処理を行なわずに、端末装置400により作成された合成画像を保存して、ユーザからの要求に応じてその合成画像を供給するものであってもよい。
【0021】
本実施の形態においては、撮像装置200の特性仕様(水平・垂直のレンズ画角)および動作設定(シャッターサイクル)の組合せを考慮した移動体100の飛行計画(高度、速度、軌跡)および、一定の間隔を開けてどこで(撮像位置)どの範囲(撮像範囲)を撮像するかを示す撮像計画は予め定められている。移動体100はその飛行計画に従って飛行し、撮像装置200はその撮像計画に従って撮像を行う。
【0022】
[1-2.移動体の構成]
図2および
図3を参照して移動体100の構成について説明する。
図2Aは移動体100の平面図であり、
図2Bは移動体100の正面図である。中心部としての例えば円筒状または角筒状の胴体部1と、胴体部1の上部に固定された支持軸2a~2fとから機体が構成される。一例として、胴体部1が6角筒状とされ、胴体部1の中心から6本の支持軸2a~2fが等角間隔で放射状に延びるようになされている。胴体部1および支持軸2a~2fは、軽量で強度の高い材料から構成されている。
【0023】
さらに、胴体部1および支持軸2a~2fからなる機体は、その重心が支持軸2a~2fの中心を通る鉛直線上にくるように、各構成部品の形状、配置等が設計される。さらに、この鉛直線上に重心がくるように、胴体部1内に回路ユニット5およびバッテリ6が設けられている。
【0024】
図2の例では、回転翼およびモータの数が6個とされている。しかしながら、4個の回転翼およびモータを有する構成、或いは8個以上の回転翼およびモータを有する構成でもよい。
【0025】
支持軸2a~2fの先端部には、回転翼の駆動源としてのモータ3a~3fがそれぞれ取り付けられている。モータ3a~3fの回転軸に回転翼4a~4fが取り付けられている。各モータを制御するための制御部を含む回路ユニット5が支持軸2a~2fが交わる中心部に取り付けられている。
【0026】
モータ3aおよび回転翼4aと、モータ3dおよび回転翼4dとが対を構成する。同様に、(モータ3b,回転翼4b)と(モータ3e,回転翼4e)とが対を構成し、(モータ3c,回転翼4c)と(モータ3f,回転翼4f)とが対を構成する。
【0027】
胴体部1内に底面に動力源としてのバッテリ6が配置されている。バッテリ6は、例えばリチウムイオン二次電池と充放電を制御するバッテリ制御回路とを有する。バッテリ6は、胴体部1の内部に着脱自在に取り付けられている。バッテリ6の重心と機体の重心とを一致させることによって、重心の安定性が増加する。
【0028】
一般的にドローンと称される電動小型飛行体は、モータの出力を制御して所望の航行を可能としている。例えば、空中に静止しているホバーリングの状態では、機体に搭載されたジャイロセンサを用いて傾きを検知し、機体が下がった側のモータ出力を増加させ、上がった側のモータ出力を低下させることによって、機体を水平に保つようにしている。さらに、前進の際には、進行方向のモータ出力を低下、逆方向のモータ出力を増加させることによって、前傾姿勢を取らせ、進行方向への推進力を発生させるようにしている。このような電動小型飛行体の姿勢制御および推進制御において、上述したようなバッテリ6の設置位置は、機体の安定性と制御の容易性とのバランスをとることができる。
【0029】
図3は、移動体100の構成を示すブロック図である。移動体100は、制御部101、GPS(Global Positioning System)モジュール102、IMU(inertial measurement unit)モジュール103、高度計104、方位計105、通信部106、バッテリ6、モータ3a~3fを備えて構成されている。なお、上述の移動体100の外観構成で説明した支持軸、回転翼などは省略する。制御部101、GPSモジュール102、IMUモジュール103、高度計104、方位計105、通信部106は
図1の移動体100の外観図に示される回路ユニット5に含まれているものとする。
【0030】
制御部101はCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などから構成されている。ROMには、CPUにより読み込まれ動作されるプログラムなどが記憶されている。RAMは、CPUのワークメモリとして用いられる。CPUは、ROMに記憶されたプログラムに従い様々な処理を実行してコマンドの発行を行うことによって、移動体100全体の制御および撮像装置200による撮像のタイミングの設定、撮像装置200に対する撮像指示信号の送信などを行う。
【0031】
また、制御部101は、モータ3a~3fの出力を制御することにより移動体100の飛行を制御するものである。
【0032】
GPSモジュール102は、移動体100の現在位置(緯度経度情報)、現在時刻を取得して制御部101に供給するものである。
【0033】
IMUモジュール103は、慣性計測装置であり、2軸または3軸方向に対する加速度センサ、角度速度センサ、ジャイロセンサなどによって、3次元の角速度と加速度を求めることにより、移動体100の姿勢、傾き、旋回時の角速度やY軸方向周りの角速度の姿勢情報を検出して制御部101に供給する。
【0034】
高度計104は、移動体100が位置する高度を計測して高度データを制御部101に供給するものであり、気圧高度計、電波高度計などがある。気圧高度計は大気の圧力を検出し、電波高度計は、鉛直下方の地表面に電波を発射し、その地表面からの反射波を測定し、電波発射から反射波到達までの時間から高度を算出する。
【0035】
方位計105は磁石の作用を用いて移動体100の進行方角を検出し制御部101に供給するものである。
【0036】
通信部106は、撮像装置200とデータの送受信を行なうための各種通信用端子または通信モジュールである。移動体100から撮像装置200に対しては撮像のきっかけとなる撮像指示信号が送信される。端末装置400との通信は、USB(Universal Serial Bus)通信などの有線通信、Wi-Fiなどの無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth、ZigBeeなどの無線通信どちらであってもよい。また通信部106は、地上から移動体100を制御するため機器(ベースステーションと称する)として機能する外部機器(パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォンなど)との通信も行うものである。移動体100は通信部106による通信を介して飛行中の移動体100の状態をベースステーションに送信する。また、ベースステーションからの指示などを受信する。移動体100は空中を飛行する飛行体であるため、ベースステーションとの通信は無線通信により行われる。
【0037】
本実施の形態においては、移動体100の下部に撮像装置200が搭載され、移動体100の上部にセンサ装置300が搭載されている。なお、センサ装置300は移動体100の上部に搭載されることに限定されないが、GPSなどの情報を取得しやすいように移動体100の上部に搭載されることが好ましい。
【0038】
[1-3.撮像装置の構成]
【0039】
撮像装置200は、
図2Bに示すように、移動体100の胴体部1の底面にジンバルとしての機能を有するカメラマウント50を介して吊り下げられるように搭載されている。撮像装置200はカメラマウント50の駆動により360度水平方向から垂直方向への全方向のいずれの方向にもレンズを向けて撮像することが可能となっている。なお、カメラマウント50の動作制御は撮像計画に基づいて制御部101により行われる。
【0040】
図4のブロック図を参照して撮像装置200の構成について説明する。撮像装置200は、制御部201、光学撮像系202、レンズ駆動ドライバ203、撮像素子204、画像信号処理部205、画像メモリ206、記憶部207、通信部208、IMUモジュール209、方位計210および情報処理部250を備えて構成されている。
【0041】
制御部201は、CPU、RAMおよびROMなどから構成されている。CPUは、ROMに記憶されたプログラムに従い様々な処理を実行してコマンドの発行を行うことによって撮像装置200全体の制御を行う。
【0042】
また、制御部201は情報処理部250としても機能する。情報処理部250は撮像により得られた画像にセンサ装置300から送信されるセンサ情報をメタデータとして対応付けて記憶部207に保存する処理を行うものである。情報処理部250による処理の詳細については後述する。
【0043】
なお、情報処理部250はプログラムで構成され、そのプログラムは、予め撮像装置200内にインストールされていてもよいし、ダウンロード、記憶媒体などで配布されて、ユーザが自らインストールするようにしてもよい。また、情報処理部250は制御部201から独立した構成であってもよい。さらに、情報処理部250は、プログラムによって実現されるのみでなく、その機能を有するハードウェアによる専用の装置、回路などを組み合わせて実現されてもよい。
【0044】
光学撮像系202は、被写体からの光を撮像素子204に集光するための撮像レンズ、撮像レンズを移動させてフォーカス合わせやズーミングを行うための駆動機構、シャッタ機構、アイリス機構などから構成されている。これらは撮像装置200の制御部201、レンズ駆動ドライバ203からの制御信号に基づいて駆動される。光学撮像系202を介して得られた被写体の光画像は、撮像装置200が備える撮像素子204上に結像される。
【0045】
レンズ駆動ドライバ203は、例えばマイコンなどにより構成され、制御部201の制御に従い撮像レンズを光軸方向に沿って所定量移動させることにより、目標とする被写体に合焦するようにオートフォーカスを行う。また、制御部201からの制御に従い、光学撮像系202の駆動機構、シャッタ機構、アイリス機構などの動作を制御する。これにより、露光時間(シャッタースピード)の調整、絞り値(F値)などの調整がなされる。
【0046】
撮像素子204は、被写体からの入射光を光電変換して電荷量に変換して、画素信号を出力する。そして、撮像素子204は画素信号を画像信号処理部205に出力する。撮像素子204としては、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などが用いられる。
【0047】
画像信号処理部205は撮像素子204から出力された撮像信号に対して、CDS(Correlated Double Sampling)処理によりS/N(Signal/Noise)比を良好に保つためのサンプルホールド、AGC(Auto Gain Control)処理、A/D(Analog/Digital)変換などを行ない、画像信号を作成する。
【0048】
また、画像信号処理部205は、デモザイク処理、ホワイトバランス調整処理や色補正処理、ガンマ補正処理、Y/C変換処理、AE(Auto Exposure)処理、解像度変換処理などの所定の信号処理を画像信号に対して施してもよい。
【0049】
画像メモリ206は、揮発性メモリ、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)で構成されるバッファメモリである。画像メモリ206は画像信号処理部205によって所定の処理が施された画像データを一時的に蓄えておくものである。
【0050】
記憶部207は、例えば、ハードディスク、USBフラッシュメモリ、SDメモリカードなどの大容量記憶媒体である。撮像された画像は例えばJPEG(Joint Photographic Experts Group)などの規格に基づいて圧縮された状態または非圧縮の状態で保存される。また、保存された画像に関する情報、撮像位置を示す撮像位置情報、撮像日時を示す撮像時刻情報などの付加情報を含むEXIF(Exchangeable Image File Format)データもその画像に対応付けられて保存される。また、IMUモジュール209に得られるIMUデータはXMP(Extensible Metadata Platform)として画像に対応付けられる。画像は情報処理部250によりセンサ情報がメタデータとして対応付けられた状態で記憶部207に保存される。
【0051】
通信部208は、移動体100およびセンサ装置300とデータの送受信を行なうための各種通信用端子または通信モジュールである。移動体100との通信においては移動体100から撮像指示信号を受信する。センサ装置300との通信においてはセンサ装置300へ露光の開始から終了における所定のタイミングを通知する露光通知信号を送信するとともに、センサ装置300から送信されたセンサ情報を受信する。移動体100およびセンサ装置300との通信は、USB通信などの有線通信、Wi-Fiなどの無線LAN、Bluetooth、ZigBeeなどの無線通信どちらであってもよい。なお、撮像装置200と移動体100との通信をUSB通信で行う場合、撮像装置200は移動体100のバッテリ6から電力供給をうける事が可能である。
【0052】
IMUモジュール209、方位計210は移動体100が備えるものと同様のものである。IMUモジュール209は撮像装置200の姿勢、傾きを検出し、方位計210は撮像装置200の撮像方角を検出する。
【0053】
[1-4.センサ装置の構成]
図5のブロック図を参照してセンサ装置300の構成について説明する。センサ装置300は、制御部301、GPSモジュール302、IMUモジュール303、高度計304、方位計305、照度センサ306および通信部307を備えている。
【0054】
センサ制御部301は、CPU、RAMおよびROMなどから構成されている。CPUは、ROMに記憶されたプログラムに従い様々な処理を実行してコマンドの発行を行うことによってセンサ装置300全体の制御を行う。
【0055】
GPSモジュール302、IMUモジュール303、高度計304、方位計305は移動体100が備えるものと同様のものである。このように、センサ装置300は複数のセンサを備えており、それらにより得られるセンサ情報を撮像装置200に供給するものである。
【0056】
GPSモジュール302は、移動体100の飛行中における移動体100の水平位置座標を検出するためのものである。IMUモジュール303は、移動体100の飛行中における移動体100の傾きを検出するためのものである。高度計304は、移動体100の飛行中における移動体100の高度を検出するためのものである。方位計305は、移動体100の飛行中における移動体100の進行方角を検出するためのものである。なお、移動体100もGPSモジュール102、IMUモジュール103、高度計104、方位計105を備えているが、移動体100が備えるのは移動体100自身の飛行のためであり、センサ装置300が備えるのは画像に対応付けるセンサ情報を取得するためである。
【0057】
照度センサ306は、受光素子を備え、その受光素子に入射した光を電流に変換することにより明るさを検知してセンサ制御部301に供給するものである。撮像時間、天気などによって撮像環境および画像の明るさが変わるので照度センサ306でその明るさを検知する。また、照度センサ306に複数の波長域に分割した感度特性を持たせることで、画像が撮像された時点における移動体100および地上に降り注いでいる太陽光のスペクトル分布または複数の特定波長帯におけるエネルギー比率を特定することもできる。
【0058】
通信部307は、撮像装置200とデータの送受信を行なうための各種通信用端子または通信モジュールである。通信部307は撮像装置200からの露光通知信号を受信するとともに、撮像装置200に対してセンサ装置300が得たセンサ情報を送信する。撮像装置200との通信は、USB通信などの有線通信、Wi-Fiなどの無線LAN、Bluetooth、ZigBeeなどの無線通信どちらであってもよい。なお、センサ装置300と撮像装置200との通信をUSB通信で行う場合、センサ装置300は撮像装置200を経由して移動体100のバッテリ6から電力供給を受ける事が可能である。
【0059】
移動体100、撮像装置200およびセンサ装置300は以上のようにして構成されている。撮像装置200を搭載した移動体100であるドローンは操縦者によるマニュアル操作のみではなくGPSデータ、IMUデータを利用した自動飛行および自動撮像を行うことができる。自動飛行および自動撮像を行う場合、飛行ルートの経路情報、撮像位置、撮像方向、撮像時間などの撮像情報を予め設定し、移動体100の制御部110がその設定内容に従い移動体100の飛行制御および撮像装置200への撮像指示を行う。また、経路情報、撮像情報は、ベースステーションから無線通信により取得してもよい。
【0060】
[1-5.端末装置およびクラウドの構成]
端末装置400は、パーソナルコンピュータなどであり、撮像装置200により撮像された画像およびセンサ情報を用いて合成画像作成処理を行うものである。撮像装置200が撮像した画像とセンサ情報は撮像装置200の記憶部207からUSBフラッシュメモリ、SDメモリカードなどの携帯型記憶媒体を介して撮像装置200から端末装置400に転送される。なお、撮像装置200が記憶部207を介さずに直接携帯型記憶媒体に画像およびセンサ情報を保存するようにしてもよい。また、撮像装置200の通信部208と端末装置400間の通信により画像が転送されてもよい。端末装置400はノートパソコン、据え置き型パソコンであってもよいし、十分な処理能力を備え、合成画像作成処理を実行することができるものであれば、タブレット端末、スマートフォン、ゲーム機などでもよい。端末装置400など、合成画像作成処理を行う装置または処理部が特許請求の範囲の画像処理装置に相当するものである。
【0061】
クラウド500も撮像装置200により撮像された画像およびセンサ情報を用いて合成画像作成処理を行うものである。クラウドとはコンピュータの利用形態の1つであり、クラウドサービス提供会社のサーバに構築される。クラウドサービスとは、ネットワーク上に存在するサーバによって提供するサービスであり、インターネットをベースとしたコンピュータの利用形態の一つである。必要な処理は基本的に全てサーバ側で行われる。ユーザはデータを自分のパソコン、スマートフォン、携帯電話機などではなく、インターネット上のサーバに保存する。よって、自宅、会社、ネットカフェ、学校、外出先など、さまざまな環境においてもサービスの利用、データを閲覧、編集、アップロードなどを行うことができる。本技術に係る合成画像作成処理はクラウド500で実行して、クラウドサービスとして需要者に提供されてもよい。
【0062】
クラウド500に対しては端末装置400からインターネットを介して画像およびセンサ情報が送信される。また、撮像装置200がインターネット接続機能を備える場合には撮像装置200からインターネットを介してクラウド500に画像およびセンサ情報を送信してもよい。クラウド500により作成された合成画像はクラウド500にのみ保存してもよいし、端末装置400および/または撮像装置200に転送してもよい。
【0063】
[1-6.画像処理システムにより行なわれる処理]
次に、
図6のフローチャートを参照して画像処理システム1000により行なわれる処理の概要について説明する。まず、ステップS11で予めプログラミングされた飛行計画が移動体100の制御部101にアップロードされるとともに、予めプログラミングされた撮像計画が撮像装置200の制御部201にアップロードされる。このアップロードは例えばユーザの操作入力やベースステーションからの自動転送などにより行なわれる。次にステップS12で、移動体100の飛行が開始される。次にステップS13で、移動体100の飛行中に撮像装置200による撮像が行なわれる。また、撮像装置200による撮像と並行してセンサ装置300によるセンサ情報の取得が行われる。次にステップS14で、撮像された画像はセンサ情報と対応付けられて撮像装置200の記憶部207に保存される。
【0064】
次に処理はステップS15に進み、撮像装置200の記憶部207から端末装置400および/またはクラウド500に画像およびメタデータとして対応付けられたセンサ情報が送信される。次にステップS16で、端末装置400により撮像計画にある全ての撮像位置で撮像されたか否かが判断され、全ての撮像位置で撮像するまでステップS13乃至ステップS16が繰り返される(ステップS15のNo)。そしてステップS17で端末装置400および/またはクラウド500で合成画像作成処理が行なわれる。各処理の詳細については後述する。
【0065】
[1-7.撮像およびセンサ情報対応付け処理]
次に
図7乃至
図10を参照して本実施の形態における撮像およびセンサ情報対応付け処理について説明する。
図7は、移動体100の飛行ルートおよび撮像位置を説明するための図である。
【0066】
図7中の破線は撮像計画で設定されている、撮像装置200により撮像を行う地表面の全撮像範囲を示している。最終的に合成画像作成処理により作成される合成画像はこの全撮像範囲を含んだ画像となる。
【0067】
図7中の実線は全撮像範囲を撮像するように設定された移動体100の飛行ルートを示しており、実線上の複数の点は撮像装置200による撮像を行う撮像位置を示している。移動体100は自身の位置や姿勢を把握するためのGPSモジュール102、IMUモジュール103を有しているため、離陸後は飛行計画に従った飛行ルートで飛行し、撮像装置200に対して撮像計画に基づいて撮像指示信号を送信することにより各撮像位置で撮像を行う。
【0068】
なお、一定間隔で撮像を行う方法としては、GPSデータに基づいて一定の距離間隔で自動的に撮像を繰り返す方法、一定の時間間隔で自動的に撮像を繰り返す方法があるが、いずれかに限定されるものではない。一定の距離間隔で撮像を行う場合、移動体100から撮像装置200に対して撮像指示が送信される。移動体100が備えているGPSモジュール102により移動体100および撮像装置200の位置を取得してその位置を示すGPSデータに基づいて撮像指示を行うからである。一方、一定の時間間隔で撮像を行う場合、移動体100または撮像装置200のうち計時機能を備えているものが撮像指示を行うことができる。
【0069】
図7中の撮像位置A、B、C、Dを抜き出した部分拡大図に示すように、飛行計画と撮像計画は、移動体100の進行方向および飛行ルート間方向に撮像範囲の重複部分が生じるように設定されている。このように撮像範囲に重複部分が生じるように撮像を行うことにより、撮像で取得された複数の画像で合成画像を作成した場合に隙間や抜けが生じることを防止する。
【0070】
なお、
図7に示す飛行計画および撮像計画は本技術の説明のために便宜上設定したものであり、本技術がそのような飛行ルート、撮像位置に限定されるものではない。
【0071】
次に
図8のシーケンス図を参照して、移動体100、撮像装置200およびセンサ装置300間における処理の流れについて説明する。まずステップS21で、移動体100から撮像装置200に対して撮像計画に基づいた撮像指示信号が送信される。
【0072】
次にステップS22で撮像指示信号を受けた撮像装置200は露光を開始し、ステップS23で画像取得の後ステップS24で所定の露光時間経過後露光が終了する。次にステップS25で露光時間が経過して露光が終了した時点で撮像装置200からセンサ装置300に対して露光が終了したことを通知する露光通知信号が送信される。
【0073】
次にステップS26で、撮像装置200から露光通知信号を受けたセンサ装置300から撮像装置200にセンサ情報が送信される。そして、ステップS27で撮像装置200は撮像により取得した画像に対してセンサ情報をメタデータとして対応付けて記憶部207に保存する。
【0074】
以上の処理が撮像で取得される画像全てにおいて行なわれる。
【0075】
次に
図9を参照して撮像装置200により撮像された画像にセンサ装置300で取得されたセンサ情報をメタデータとして対応付ける処理について説明する。
図7に示した飛行計画および撮像計画に基づいて撮像された全ての画像はセンサ装置300で取得されたセンサ情報がメタデータとして対応付けられて記憶部207に保存される。なお、
図9を参照した以下の説明においては、センサ装置300から撮像装置200に送信されるセンサ情報はGPSモジュール302により得られるGPSデータ(特許請求の範囲における位置情報に相当)、IMUモジュール303により得られるIMUデータ(特許請求の範囲における傾き情報に相当)であるとする。なお、センサ情報には、高度計304により得られる高度データ(特許請求の範囲における高度情報に相当)などが含まれてもよい。
【0076】
移動体100から撮像装置200に対して撮像指示信号が送信されると、それを受けて撮像装置200は露光を開始し、所定の露光時間経過後に露光が終了して画像が取得される。また、撮像指示および露光のタイミングとは非同期にセンサ装置300は所定の時間間隔でGPSモジュール302でGPSデータを定期的に取得し、さらに所定の時間間隔でIMUモジュール303でIMUデータを定期的に取得している。GPSモジュール302がGPSデータを取得するタイミングとIMUモジュール303がIMUデータを取得するタイミングも非同期であってもよいし、同期していてもよい。なお、GPSデータおよびIMUデータは新たなデータを取得した際に過去のデータは消去せずに全ての保存しておくのが好ましい。
【0077】
まず、移動体100から撮像装置200に撮像指示信号が送信されると、撮像装置200が露光を開始し、所定の露光時間経過後に露光が終了すると画像が取得されるとともに、撮像装置200からセンサ装置300に対して、露光終了のタイミングを通知する露光通知信号が送信される。
【0078】
センサ装置300は露光通知信号を受信すると、露光通知信号を受信したタイミングに最も近いタイミングで得たGPSデータを撮像装置200に送信する。また、同様にセンサ装置300は露光通知信号を受信すると、露光通知信号を受信したタイミングに最も近いタイミングで得たIMUデータを撮像装置200に送信する。
【0079】
上述したように撮像装置200の露光のタイミングとセンサ装置300におけるGPSデータおよびIMUデータ取得のタイミングは非同期となっている、よって、センサ装置300が撮像装置200から露光通知信号を受信するタイミングと、センサ装置300がGPSデータおよびIMUデータを取得するタイミングは必ずしも一致しない。したがって、センサ装置300は露光通知信号を受信したタイミングに最も近いタイミングで取得した(最新の)GPSデータおよびIMUデータを撮像装置200に送信する。
【0080】
図9の場合、画像データAを取得するための露光を通知する露光通知信号をセンサ装置300が受信した時点でGPSデータAの取得が行なわれているため、GPSデータAの取得が完了するとセンサ装置300はGPSデータAを撮像装置200に送信する。同様に、画像データAを取得するための露光を通知する露光通知信号をセンサ装置300が受信した時点でIMUデータAの取得が行なわれているため、IMUデータAの取得が完了するとセンサ装置300はIMUデータAを撮像装置200に送信する。このように、露光通知信号受信のタイミングに最も近いタイミングで取得されたGPSデータAとIMUデータAとがセンサ装置300から撮像装置200に送信される。
【0081】
そして、情報処理部250は、画像AにメタデータとしてGPSデータAおよびIMUデータAを対応づけて記憶部207に保存する。
【0082】
移動体100が次の撮像指示信号を撮像装置200に対して送信すると、同様に撮像装置200が露光を行ない、露光が終了すると画像Bが撮像により取得されると共に露光通知信号がセンサ装置300に送信される。
図9の場合、画像データBを取得するための露光を通知する露光通知信号をセンサ装置300が受信した時点でGPSデータBの取得が行なわれているため、GPSデータBの取得が完了するとセンサ装置300はGPSデータBを撮像装置200に送信する。同様に、画像データBを取得するための露光を通知する露光通知信号をセンサ装置300が受信した時点でIMUデータBの取得が行なわれているため、IMUデータBの取得が完了するとセンサ装置300はIMUデータBを撮像装置200に送信する。このように、露光通知信号受信のタイミングに最も近いタイミングで取得されたGPSデータBとIMUデータBとがセンサ装置300から撮像装置200に送信される。そして、情報処理部250が画像BにメタデータとしてGPSデータBとIMUデータBを対応付けて記憶部207に保存する。
【0083】
このようにして撮像された全ての画像はセンサ情報が対応付けられて記憶部207に保存される。
【0084】
なお、画像とセンサ情報の対応付けのトリガとなる露光通知信号の送信は、撮像装置200が、撮像指示が行われたタイミングから露光終了タイミングまでの間のどこかのタイミングで行ってもよい。また、露光通知信号の送信は、撮像装置200が露光のための準備を開始するタイミングから露光終了タイミングまでの間のどこかのタイミングで行ってもよい。これは撮像指示信号を受信してから露光準備までにタイムラグがある場合に有効である。また、露光通知信号の送信は、撮像装置200の露光開始タイミングから露光終了タイミングまでの間のどこかのタイミングで行ってもよい。この場合、撮像された画像により近いタイミングで取得されたGPS情報を得ることができる。露光開始タイミングから露光終了タイミングまでの間の具体例としては、露光開始時のタイミングまたは露光終了時のタイミングがある。
【0085】
このように、撮像装置200の露光タイミングをトリガにGPSデータを取得することによって、より露光のタイミングに近いGPSデータを取得できるため、画像に対してより正確なGPSデータを付与することができる。例えば画像の特徴点を抽出し、それらを照合しながら画像をつなぎ合わせて合成画像する場合と比較すると、画像に対応付けられたGPSデータ、IMUデータは時間精度が高い状態で関係づけられているため、GPSデータ、IMUデータのみを頼りに画像のつなぎ合わせが可能である。よって、より高速な合成画像作成処理が可能となる。このように本技術では画像の特徴点を抽出してそれらを照合するという処理を必要とせずに合成画像を作成することができる。
【0086】
ここで、
図10を参照して、露光タイミングの前後で取得したGPSデータAとGPSデータBとから、より精度の高い新たなGPSデータを算出する場合について説明する。
図10の例の場合、画像A取得のための露光の通知信号受信のタイミング前後で取得したGPSデータAとGPSデータBとから新たなGPSデータを算出してそれを画像Aに対応付けるGPSデータとしてもよい。
【0087】
例えば、露光通知信号受信のタイミングがGPSデータA取得のタイミングとGPSデータB取得のタイミング間の中間(5:5の割合)である場合、加重平均などによりGPSデータAとGPSデータBの中間値を算出し、それを画像Aに対応付ける新たなGPSデータ(センサ情報)とする。
図10においてその新たなGPSデータはGPSデータNと表している。なお、この場合、その新たなGPSデータNはGPSデータBの取得後にセンサ装置300から撮像装置200に送信される。この複数のセンサ情報から新たなセンサ情報を算出するのは、GPSデータに限られるものではなく、IMUデータ、高度データなど本技術で扱う全てのセンサ情報に適用することができる。
【0088】
なお、画像とGPSデータおよびIMUデータの対応付けの基準となるタイミングは露光終了時に限られない。移動体100または撮像装置200自身による撮像指示のタイミングでもよいし、露光開始のタイミングでもよい。
【0089】
[1-8.合成画像作成処理]
次に撮像装置200により撮像された複数の画像から合成画像を作成する処理について説明する。合成画像作成処理は外部の端末装置400および/またはクラウド500において行なわれる。ただし、撮像装置200の情報処理部250が合成画像作成処理を実行するのに十分な処理能力を有している場合には撮像装置200により行なわれてもよい。
【0090】
まず
図11のフローチャートを参照して合成画像作成処理の流れについて説明する。ステップS31で合成画像作成に用いる一の画像に対して補正処理が施される。補正処理は画像にメタデータとして対応付けられたセンサ情報に基づいて画像を補正する処理である。補正処理の詳細については後述する。
【0091】
次にステップS32で、補正された画像を合成画像作成のために配置する処理が行われる。配置処理の詳細については後述する。次にステップS33で全ての画像に対して配置処理を行ったか否かが判定される。全ての画像の配置処理がなされていない場合処理はステップS31に進み、全ての画像の配置するまでステップS31乃至ステップS33が繰り返される(ステップS33のNo)。
【0092】
そして、ステップS33で全ての画像の配置処理を行ったと判定された場合、処理は終了となり合成画像が完成する(ステップS33のYes)。
【0093】
図12は複数の画像を用いて隣接する画像の一部を重ねながら配置することにより作成された合成画像を示すものである。なお、
図12の例では、合成画像は農地を上空から撮像した複数の画像を用いて作成された農地のマップ画像であるものとする。
【0094】
図12においては、説明の便宜上、作成されたマップ画像を構成する複数の画像の中の一部の画像(画像A乃至画像I)に枠を付し、さらに濃淡を変えている。画像A乃至画像I上の点は各画像に対応付けられたGPSデータが示す緯度経度の位置であり、破線は各画像の緯度と経度を示すものである。
【0095】
合成画像作成処理では各画像にメタデータとして対応付けられたGPSデータに基づいて画像の位置を補正して画像を配置する。飛行計画および撮像計画では撮像位置は
図7に示したように一直線状に配置して、撮像範囲も予め設定されており、そのとおりに撮像がなされるのが理想である。ただし、実際の撮像では風の影響などで撮像位置、撮像範囲は撮像計画からずれることが多いと考えられる。
【0096】
そこで、本技術では、GPSデータを基準として画像を配置する。GPSデータを基準とした画像の配置方法としては、緯度経度情報が対応付けられた地図データにおける緯度経度と、画像に対応付けられたGPSデータが示す緯度経度を一致させて配置していくという方法がある。地図データとしては、国土地理院発行の緯度経度データが対応付けられた地図データや、インターネット上における地図サービスが提供している緯度経度データが対応付けられた地図データを用いることができる。
【0097】
上述したように移動体100に搭載された撮像装置200による撮像は予め飛行計画と撮像計画とに基づいており、どの位置(撮像位置)でどの範囲(撮像範囲)の画像を撮像するかが予め決められている。その予め決められた撮像位置および撮像範囲と実際に撮像された画像がずれている場合にGPSデータを用いて補正を行う。
【0098】
図12のマップ画像においては、画像A、画像B、画像Cは経度が一致しているため緯度方向に沿って経度ずれることなく配置されている。画像Dは撮像計画における撮像位置からずれているため、画像Cと画像Dとでは緯度方向に沿って経度がずれている。よって、
図13Aに示すように撮像計画における撮像位置から画像に対応付けられたGPSデータの位置に画像の並行移動を行ってマップ画像を作成する際の画像の配置位置を補正する。GPSデータは撮像位置の緯度経度情報であるため、画像のメタデータとしてのGPSデータと実際の緯度経度が一致するように画像を配置する。
【0099】
また、画像が飛行計画における移動体100の高さよりも高い位置で撮像された場合、
図13Bに示すように、飛行計画および撮像計画通りに撮像した場合と比較して被写体は小さくなり画角は広くなる。この場合、飛行計画および撮像計画通りに撮像した場合の被写体のサイズに一致するように拡大処理を施して補正を行う。そして、補正処理を施した画像を配置して合成画像を作成する。
【0100】
一方、画像が飛行計画における移動体100の高さよりも低い位置で撮像された場合、
図13Cに示すように、飛行計画および撮像計画通りに撮像した場合と比較して被写体は大きくなり画角は狭くなる。この場合、飛行計画および撮像計画通りに撮像した場合の被写体のサイズに一致するように縮小処理を施して補正を行う、そして、補正処理を施した画像を配置して合成画像を作成する。
【0101】
また、画像を用いて2次元の合成画像を作成する場合、撮像装置200による撮像は農地に対して略並行に撮像するのが望ましい。しかし、撮像時に移動体100または撮像装置200が傾いていた場合、
図13Dに示すように撮像範囲に誤差が生じる。この場合、飛行計画および撮像計画通りに、土地に対して略並行に撮像した場合の被写体に一致するように台形補正および切り出し処理を施して補正を行う。そして、補正処理を施した画像を配置して合成画像を作成する。
【0102】
さらに、メタデータとして照度センサデータが画像に対応付けられている場合、照度センサデータに基づいて画像の明度、色バランスなどを調整する補正を行ってもよい。なお、補正が必要ない画像に対しては補正処理を行わなくてもよい。
【0103】
このようにして、画像にメタデータとして対応付けられたセンサ情報に基づいて全ての画像を補正しながら配置して合成画像を作成する。なお、作成された合成画像にその合成画像を構成する画像のそれぞれに対応付けられたメタデータを対応付けたままにしておくとよい。これにより、合成画像中においてユーザが注目する位置をGPSデータなどに基づいて容易に特定することができる。
【0104】
なお、緯度経度情報が対応付けられた地図データを用いずに、1つ目に配置した画像のGPSデータに示される緯度経度を基準として2つ目以降の画像を配置することにより合成画像を作成してもよい。
【0105】
本技術によれば、合成画像を作成するために画像の特徴点の抽出および照合という処理が必要ないため、合成画像作成に必要な演算処理量を低減させることができる。これにより、従来よりも速く合成画像を作成でき、また、処理能力が高くない安価なコンピュータでも合成画像を作成することができる。
【0106】
本技術では合成画像を作成するために画像の特徴点の抽出および照合という処理が必要ないため、例えば、農地のように広大で目立つ特徴となる建造物などがない範囲の合成画像の作成に有用である。
【0107】
また、飛行計画と撮像計画に基づいて撮像された画像を用いるため、合成画像作成のために画像と画像を重ね合わせる領域が小さくて済む。これにより、従来の手法と比べて少ない枚数の画像で合成画像を作成することができる。また、従来の手法と比べて合成画像作成に要する時間を短縮することができる。合成画像作成のために画像と画像の重ね合わせる領域が小さくて済むということは、移動体100は撮像のために往復飛行ルートの間隔を広げることができ、撮像効率を高めることができる。撮像効率が高まると、同一バッテリ条件下では従来に比べて一回の飛行で撮像できる面積を拡大することができる。また、従来技術より少ない枚数の画像で合成画像を作成することができるということは、撮像回数も従来技術より少なくて済むのでバッテリを節約することができる。
【0108】
移動体100に撮像装置200とセンサ装置300を搭載するという構成であるため、本技術は市販の本技術のための特別な機能を備えない通常のドローンなどの移動体100に撮像装置200とセンサ装置300を搭載することにより実現できる。よって、本技術に係る製品の市場への投入およびユーザの導入も容易である。
【0109】
作成された合成画像は、その合成画像を構成する画像に対応付けられたメタデータを具備しているため、農地のマップ画像の場合、GPSデータを頼りに生育不良、病気、害虫など問題箇所が位置情報として把握できる。よって、GPS機能を搭載したトラクターを活用して、特定された領域に散水、施肥、農薬散布などを行うことも可能である。
【0110】
なお、本技術は、画像の特徴点を抽出し、それらを照合して画像を重ね合わせていくことにより合成画像を作成することを除外するものではない。特徴点を抽出してそれらを照合する方法を併用して合成画像を作成してもよい。
【0111】
<2.第2の実施の形態>
[2-1.第2の実施の形態における合成画像作成の概要]
次に本技術の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は撮像範囲の地表面の標高を用いることで高精度な合成画像作成を行うものである。標高とは、基準となる海(日本においては東京湾)の平均海面を0mの基準面とした場合の、その基準面からの地表面の高さのことである。まず、
図14および
図15を参照して第2の実施の形態における合成画像作成の概要について説明する。
【0112】
図14は、地表面の標高の変化を合成画像作成に反映させない場合の撮像装置200の高さ(移動体100の飛行の高さ)、地表面、画像、画像配置結果の関係を示すものである。
図14に示すように、撮像により得られた複数の画像は、地表面とは異なる仮想的な面に投影されて配置されることにより合成画像が作成される。この画像が配置される面は全ての画像に対して共通の面である。なお、撮像装置200の高さ(移動体100の飛行の高さ)は一定であるものとする。
【0113】
地表面の標高を反映させずに、撮像により得た全ての画像の配置先の標高が同一の高さであると仮定して、画像を予め定めた同一のサイズで配置して合成画像を作成する場合を考える。この場合、地表面の標高に変化があると、配置後の画像サイズに誤差が出てしまい、実際の画像サイズよりも大きく(もしくは小さく)配置されることになる。
【0114】
図14Aに示すように、地表面の標高が画像を配置する面よりも低い場合には、実際の画像のサイズより小さいサイズで画像が合成されることになる。また、
図14Cに示すように、地表面の標高が画像を配置する面よりも高い場合には、実際の画像のサイズよりも大きいサイズで画像が合成されることになる。このように地表面の標高に変化がある場合、合成画像作成における画像の配置において誤差が生じる。この誤差は、地表面と画像を配置する面が近い場合には小さいが、地表面と画像を配置する面とが遠ければ遠くなるほど大きくなる。
【0115】
これに対し、第2の実施の形態においては、画像の撮像範囲の標高を取得して
図15に示すように、その標高に応じた面に画像を配置することにより、画像を正確なサイズのまま配置して合成画像を作成する。これにより、より正確で高精度な合成画像を作成することができる。なお、第2の実施の形態においては、移動体100の飛行高度は一定であるとして説明を行う。
【0116】
地表面の標高は国土地理院が発行する、緯度経度などで示される位置に標高が対応付けられた地図データや、インターネット上における地図サービスが提供している標高が対応付けられた地図データを用いることができる。また、標高は測距センサにより得ることもできる。
【0117】
[2-2.第2の実施の形態における全体処理]
次に第2の実施の形態における移動体100の飛行、撮像装置200による撮像から画像合成処理までの全体処理の概要を説明する。画像処理システム1000を構成する、移動体100、撮像装置200、センサ装置300、端末装置400およびクラウド500は第1の実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0118】
図16は、移動体100の飛行から撮像、地表面の標高の取得、合成画像作成処理までの全体処理の流れを示すフローチャートである。
図6のフローチャートと同一の処理については同一のステップ番号を付して詳細な説明は省略する。
【0119】
まず、ステップS11で予めプログラミングされた飛行計画が移動体100の制御部101にアップロードされるとともに、予めプログラミングされた撮像計画が撮像装置200の制御部201にアップロードされる。次にステップS12で、移動体100の飛行が開始される。なお、飛行中においては、第1の実施の形態で上述したのと同様に、センサ装置300は、GPSデータとIMUデータなどのセンサ情報をそれぞれ所定の時間間隔で定期的に取得している。
【0120】
そして、ステップS13乃至ステップS16を繰り返し全ての撮像位置で撮像および、
センサ情報の取得が行われると処理はステップS41に進む(ステップS16のYes)。なお、ステップS41乃至ステップS43は、移動体100の飛行終了後に合成画像作成処理を行う端末装置400および/またはクラウド500により行われる処理である。
【0121】
次にステップS41で、合成画像作成処理を行う端末装置400および/またはクラウド500は、センサ装置300のGPSモジュール302から飛行中における移動体100の位置を示すGPSデータを取得する。このGPSデータは移動体100の飛行軌跡を示したものであるといえる。GPSデータは移動体100の飛行中にGPSモジュール302が取得し、センサ装置300内のメモリ機能や撮像装置200の記憶部207に保存されたものを飛行終了後に読み出すことにより取得可能である。なお、GPSデータは、移動体100が備えるGPSモジュール102が取得したGPSデータであってもよい。
【0122】
次にステップS42で、地表面の撮像範囲における標高データを取得する。この標高データもセンサ情報に含まれるものである。まず、緯度経度および標高が対応付けられた地図データなどを用いて標高データを取得する方法について説明する。
【0123】
この場合、画像合成処理を行う端末装置400および/またはクラウド500は、ステップS41で取得したGPSデータが示す位置に基づいて撮像装置200の撮像範囲における標高データを取得する。これは国土地理院発行の、緯度経度などの位置と標高が対応付けられた地図データなどを用いて、ステップS41で取得したGPSデータが示す緯度経度における標高を確認することにより行うことができる。
【0124】
取得した地表面の標高データは、
図17に示すようにGPSデータを取得した位置の順に番号を付し、緯度経度で示される位置と対応付けられてデータベース化される。この、データ取得位置、緯度経度で示される位置および標高データが対応付けられたものを標高データベースと称する。なお、第1の実施の形態で
図9を参照して説明したように、撮像装置200により撮像された画像はGPSデータおよびIMUデータなどのセンサ情報と対応付けられた保存される。よって、標高データに対応付けられた緯度経度を参照することにより標高データと画像とを対応付けることができる。
【0125】
標高データの取得が完了すると次にステップS43で合成画像作成処理が行われる。
【0126】
ここで、
図16のフローチャートのステップS42において、測距センサを用いて地表面の撮像範囲における標高データを取得する方法について説明する。測距センサとしては、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)センサを用いるものとする。LiDARとは、光を用いたリモートセンシング技術の一つであり、パルス状に発光するレーザ照射に対する散乱光を測定することにより、遠距離にある対象までの距離の測定や対象の性質の分析を行うことができる技術である。
【0127】
第2の実施の形態においては、
図18Aに示すように、センサ装置300がLiDARセンサ310を備えている。ただし、LiDARはレーザ照射による距離の測定を行うため、
図18Bに示すようにLiDARセンサ310のレーザ照射部311とレーザ受信部312とは移動体100の胴体部1の底面において、直下方向の地表面に向けたレーザの照射と受信が可能となるように設けられている。なお、地表面に向けたレーザの照射と受信が可能であれば、LiDARセンサ310のレーザ照射部311とレーザ受信部312は移動体100の胴体部1の側面に設けられていてもよい。
【0128】
LiDARを使用する場合、地表面の撮像を行う前に、LiDARセンサ310を備えるセンサ装置300を搭載した移動体100を撮像範囲と同じ範囲を飛行させて、撮像範囲の標高データを取得しておくのが好ましい。LiDARで取得した情報からの標高データの算出は、移動体100の飛行終了後に行われる。ただし、移動体100の飛行および地表面の撮像と並行して、LiDARセンサ310で取得した情報から標高データを算出するようにしてもよい。LiDARセンサ310で取得した情報からの標高データの算出は、情報処理部250が行うものとして説明を行うが、端末装置400、クラウド500のいずれかで行ってもよい。
【0129】
なお、LiDARセンサ310による標高データ取得タイミングの間隔は、撮像装置200による撮像タイミングの間隔よりも短いほうが好ましい。撮像タイミングの間隔よりも標高データ取得のタイミングの間隔が長いと各撮像画像に対して正確な標高データを対応付けることが難しくなるからである。さらに、標高データの取得タイミングの間隔は短ければ短いほど地表面の正確な標高を得ることができるからである。
【0130】
LiDARにより地表面の標高データを取得し、緯度経度で示される位置と標高データを対応付けてデータベース化するのは、地図データから標高データを取得する場合と同様である。
【0131】
なお、LiDARセンサ310で標高データを取得するタイミングはセンサ装置300がGPSデータなどのセンサ情報を取得するタイミングと同期していてもよいし、していなくてもよい。取得タイミングが同期している場合、LiDARセンサ310で取得した標高データと同じタイミングで取得された、センサ情報に含まれるGPSデータなどに対応付けることができる。取得タイミングが同期していない場合、撮像指示のタイミングや撮像装置200からの露光通知信号を受けたタイミングなど、画像の撮像に関連したタイミングを基準として画像とセンサ情報と標高データとを対応付けるとよい。この対応付けは、情報処理部250が行うものとして説明を行うが、端末装置400、クラウド500のいずれかで行ってもよい。
【0132】
例えば、
図19に示すように、画像データAを取得するための露光を通知する露光通知信号をセンサ装置300が受信した時点で標高データAの取得が行なわれている場合、標高データAの取得が完了するとセンサ装置300は標高データAを撮像装置200に送信する。このように、露光通知信号受信のタイミングに最も近いタイミングで取得された標高データAをセンサ装置300から撮像装置200に送信する。そして、情報処理部250は、画像AにメタデータとしてGPSデータAおよびIMUデータA、さらに標高データAを対応づけて記憶部207に保存する。このようにして画像とGPSデータとIMUデータと標高データを対応付けることにより、画像を配置して合成画像を作成する際に標高データを用いることができる。なお、LiDARセンサ310で標高データを取得する位置を予め定めている、LiDARセンサ310で標高データを取得する位置をGPSデータで取得しているというような場合には、標高データ取得位置の情報に基づいて標高データとセンサ情報に含まれるGPSデータなどを対応付けることも可能である。
【0133】
なお、地図データを参照して標高データを取得する場合も、移動体100の飛行、撮像装置200による撮像、センサ装置300のよるGPSデータおよびIMUデータの取得と並行して地図データから標高データを取得する場合には、このように画像とセンサ情報と標高データの対応付けを行ってもよい。なお、
図19においては説明の便宜上、GPSデータと標高データを示しているが、対応付けられるデータはそれらに限られず、IMUモジュール303により得られるIMUデータ、高度計304により得られる高度データなどが含まれてもよい。
【0134】
次に
図20を参照して、LiDARを用いた場合における、地表面の標高を示す標高データの算出方法を説明する。この標高データの算出は、情報処理部250、端末装置400、クラウド500のいずれかで行ってもよいし、LiDARセンサ310自体が行ってもよい。LiDARの測距方向が重力方向に対してθの角度を持ち、測定距離がd
Lの場合、GPSデータから得られる測距時の移動体100の高度をZ
GPSとすると、地表面の標高hgroundは下記の式1で求められる。
【0135】
[式1]
hground=ZGPS-dLcosθ
【0136】
また、標高hgroundを持つ測距の対象地点PLの位置は、移動体100の位置および姿勢を示すGPSデータおよびIMUデータと、LiDARセンサ310の測距結果を用いて、移動体の位置(PGPS)とPL間の距離と方位角から求めることができる。PGPSからの距離と方位角を用いてPLの緯度・経度を求める具体的な計算方法は、公知の参考文献[国土地理院技術資料B5-No19]に記述されており、それを利用することができる。このようにして算出された標高が標高データとして画像合成処理に用いられる。
【0137】
[2-3.合成画像作成処理]
次に、
図21のフローチャートを参照して合成画像作成処理の詳細について説明する。合成画像作成処理は、地表面の標高データを地図データから取得した場合、LiDARで取得した場合どちらにおいても同様である。
【0138】
まずステップS51で、合成画像作成処理に使用する二つの座標系を定義する。定義する座標系は、移動体100の移動に伴う撮像装置200の撮像範囲を直交座標系で表した地上直交座標系ΣGと、画像合成のための画像の配置先となる合成画像座標系ΣIである。地上直交座標系ΣGが特許請求の範囲における第1の座標系に相当するものであり、合成画像座標系ΣIが第2の座標系に相当するものである。
【0139】
地上直交座標系Σ
Gと、合成画像座標系Σ
Iを
図22に示す。地上直交座標系Σ
Gの原点は標高0mの撮像範囲の任意の地点としてメートル単位で表す。地上直交座標系Σ
GのXYZ軸の向きは、+X方向を東、+Y方向を北、+Z方向は鉛直上向きとする。合成画像座標系Σ
Iは画像の座標系であるためピクセル単位となり、撮像範囲全域を網羅し、かつ、画像がはみ出ることのないようにする。ただし、画像のピクセル幅とピクセル高さは任意の解像度に設定できる。
【0140】
次にステップS52で、
図17に示す標高データベース中の緯度経度を地上直交座標系Σ
Gに変換する。この変換方法を
図23に示す。まず、地上直交座標系Σ
Gの原点P
Gと、
図17に示す標高データと緯度経度が対応した複数の位置の中の任意の位置P
hiの緯度経度から、この二点間の距離dと方位角θを求める。緯度経度から、二点間の距離d、方位角θを算出する方法は、公知である参考文献[国土地理院技術資料B5-No19]に記載されており、これを使用することができる。
【0141】
距離dと方位角θが求まると、地上直交座標系ΣGにおける任意の位置Phiの座標(x,y)は、(d・cosθ, d・sinθ)と定まる。さらに元の標高データの高さをPhiの高さとすれば、地上直交座標系ΣGにおけるPhiの値が決定できる。
【0142】
さらにステップS52では、地上直交座標系Σ
Gへ変換した標高データベースを用いて、
図24に示すメッシュ構造を作成する。メッシュ構造は、標高データベースに含まれる各位置を隣接点で連結して三角形を作成していくことで作成する。ここで構成した各三角メッシュ情報は、後述する、画像の四隅の投影位置の算出において用いられる。
【0143】
次にステップS53で、移動体100のGPSモジュール102で取得したGPSデータが示す移動体100の位置、IMUモジュール103で取得したIMUデータが示す移動体100の姿勢を地上直交座標系ΣGに変換する。移動体100の位置はGPSデータにより緯度経度の情報として出力されるため、地上直交座標系ΣGに変換する必要があるが、その変換方法はステップS52における標高データベースの地上直交座標系ΣGへの変換と同様である。
【0144】
次にステップS54で、地表面への画像の四隅の投影位置を地上直交座標系Σ
Gで算出する。画像の四隅とは、四角形状に構成された画像が有する4つの角の頂点をいうものである。
図25は、移動体100に搭載された撮像装置200から伸びる画像の四隅へのベクトルと、地表面の標高(メッシュ構造)を図示したものである。画像の四隅へ伸びるベクトルとメッシュ平面の交差する点が、算出すべき画像の四隅の投影位置となる。
【0145】
ここで、画像の四隅の投影位置の算出方法について説明する。なお、以下の説明は画像の四隅のうちの1つの隅の投影位置を算出する方法である。この方法を四隅の全てに対して行うことにより画像の四隅全ての投影位置を算出することができる。
【0146】
まず、
図26に示すように、標高データの最小単位となる三角メッシュの平面ABCを考える。平面ABCの単位法線ベクトルをn、ABCの中心座標をP
0とすると、nは
図26に示すように式2を用いて外積から求められる。
【0147】
【0148】
次に
図27Aに示すように、移動体100の撮像装置200の位置をP
d、撮像装置200の焦点から画像の四隅の点へ伸びる単位ベクトルをLとする。なお、実際は4本の単位ベクトルLが存在するが、説明の便宜上
図27Aでは1本のみ記載している。平面ABCと、撮像装置200の位置P
dから伸びるベクトルが交点を持つと仮定した場合、そのベクトルはスカラ値dを用いてdLと表すことができる。
【0149】
ここで、平面ABC上にある任意の点Pが、(P-P0)・n=0、と表されることを利用すると、ベクトルdLと平面ABCが交差する点Liは下記の式3を用いて求めることができる。
【0150】
【0151】
そして、平面ABCとベクトル(L
0,dL)の交点L
iが平面ABC内に含まれているかを調べる。
図27Bに示すように、交点L
iが平面ABC内に含まれている場合は、L
iを画像の1つの隅の投影位置とする。
【0152】
この処理を画像の四隅へのベクトル全てに対して行うことで画像の四隅の地表面への投影位置を算出することができる。
【0153】
図21のフローチャートの説明に戻る。次にステップS55で、ステップS54で算出した画像の四隅の投影位置を合成画像座標系Σ
Iに変換する。変換にはステップS51で定義した地上直交座標系Σ
Gと合成画像座標系Σ
Iを用いる。
図28は、地上直交座標系Σ
Gと合成画像座標系Σ
Iの変換および画像の配置の概念図である。地上直交座標系Σ
Gにおける画像の四隅それぞれの投影位置を合成画像座標系Σ
Iへ変換することにより、画像は
図28に示すように合成画像座標系Σ
Iに投影されて配置される。これにより、
図15を参照して説明したように実際の画像サイズのまま画像が配置され、
図14で説明したように実際の撮像画像のサイズと異なるサイズで配置されて合成されてしまうということがない。
【0154】
次にステップS56で、ステップS55で算出した画像の四隅の合成画像座標系ΣIへの投影位置に基づいて画像を配置する。画像を配置する際には、ステップS55で算出した画像の四隅へ射影変換を行う。画像を正確に配置するためには、画像の四隅を正確に投影させる必要があるが、標高データベースに示される撮像範囲内の各位置の標高データは地表面の全ての位置の標高を示しているのではないため、標高データに示される標高が画像の四隅の標高を示しているとは限らない。よって、このように画像の四隅の地上直交座標系ΣGにおける位置をそれぞれ算出し、それを合成画像座標系ΣIに変換して投影することにより画像の配置を行う。これにより、画像を正確なサイズで配置して合成画像を作成することができる。
【0155】
そしてステップS57で、全ての画像に対してステップS53乃至ステップS56の処理を行い画像の配置を行ったか否かを判定する。全ての画像に対して行っていない場合には処理はステップS53に進み、全ての画像を配置するまでステップS53乃至ステップS57を繰り返す(ステップS57のNo)。そして、全ての画像を配置した場合、処理は終了となり複数の撮像画像から構成された1つの合成画像が完成する(ステップS57のYes)。
【0156】
以上のようにして第2の実施の形態における合成画像作成処理が行われる。なお、本実施の形態では測距センサとしてLiDARセンサを使用したが、距離を測定することができるセンサであればどのようなものを用いてもよい。また、本実施の形態では地表面の標高を地図データから取得する場合と、測距センサで取得する場合について説明したが、他の方法により地表面の標高を取得してもよい。例えば、移動体100に搭載した撮像装置200で同一の景色を撮像して得られた2つの画像(ステレオ画像)から視差を求め、三角法を用いて対象(地表面)までの距離を算出し、移動体100の高度と地表面までの距離の差分を地表面の標高として算出する方法もある。地表面の標高を求めることができればどのような手法も採用することができる。
【0157】
なお、画像に対応付けられたGPSデータで示される位置に最も近い位置における標高データをその画像の四隅全ての標高と仮定して画像の配置を行ってもよい。
【0158】
上述したように、第2の実施の形態では地表面の標高に応じて、配置する各画像のサイズが異なるものとなる。よって、複数枚の画像を配置して合成画像を作成する場合に画像と画像の間に隙間が生じるおそれがある。これに対して、
図7に示す、撮像位置間距離の方向(移動体100の進行方向)においては、撮像と撮像の間隔を短くすることにより画像間のオーバーラップを増やして隙間が生じることを防止することができる。また、
図7に示す、移動体100の飛行ルート間距離の方向においては、飛行ルート間の距離を短くすることにより画像間のオーバーラップを増やして隙間が生じることを防止することができる。これは、撮像用の移動体100の飛行の前に、予め地図データ参照して飛行計画に組み込んでおいてもよい。また、LiDARなどの測距センサで移動体100の飛行および撮像と並行してリアルタイムに地表面の標高を取得し、標高に基づいてリアルタイムで移動体100の飛行プログラムを変更して、オーバーラップ部分を増やすようにしてもよい。
【0159】
実施の形態では移動体100の飛行高度は一定であるとして説明を行っている。しかし、実際の移動体100の飛行では飛行高度が変化することが考えられる。よって、移動体100のGPSモジュール102で得られる移動体100の高度の変化に応じて補正を行うようにしてもよい。
【0160】
<3.変形例>
以上、本技術の実施の形態について具体的に説明したが、本技術は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【0161】
移動体100としてのドローンは実施の形態で説明したような回転翼を備えるものに限られず、いわゆる固定翼型であってもよい。
【0162】
本技術の移動体100はドローンに限られず、人の操縦を受けずに自動で移動する自動車、船舶、ロボットなどであってもよい。
【0163】
ドローンを飛行させて上空から撮像を行う場合に限られず、移動体としての船舶に撮像装置200とセンサ装置300とを搭載して、船舶で移動しながら海中の画像を撮像し、合成画像として海底の地図を作成することにも適用可能である。
【0164】
また、移動体としての自動車に撮像装置200とセンサ装置300とを搭載して、側面を向けた撮像装置200で風景を撮像し、合成画像として道路沿いの風景のパノラマ写真を作成することにも適用可能である。
【0165】
撮像装置200がジンバルとしての機能を有するカメラマウントを介して移動体100に搭載されておらず、一定の状態に固定されて搭載されている場合、移動体100の姿勢と撮像装置200の姿勢は等しくなる。この場合、移動体100の傾きと撮像装置200の傾きは等しくなるため、移動体100、センサ装置300、撮像装置200のいずれか1つがIMUモジュールを備えていればよい。なお、ジンバルとしての機能を有するカメラマウントを用いる場合であっても、例えば、カメラマウントの角度制御と連動させることで撮像装置200の姿勢を推定することが可能である。この場合には、移動体100、センサ装置300、撮像装置200のいずれか1つがIMUモジュールを備えていればよい。
【0166】
撮像装置200は撮像素子を1つ備えるものに限られず2つ以上の複数の撮像素子を備えていてもよい。例えば、第1の撮像素子を可視光用の撮像素子とし、第2の撮像素子を赤外線用の撮像素子とすることができる。これにより、一度の撮像で複数種類の合成画像を作成することができる。例えば、赤外線画像を用いて農地を上空から撮像したマップ画像を作成した場合、そのマップ画像から農作物のクロロフィルを確認することにより農作物の状態を確認することができる。また、撮像装置200は、異なる複数の波長領域(波長帯)の画像を取得するマルチスペクトラムカメラであってもよく、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)等の植生指標を確認する用途にも用いることができる。
【0167】
実施の形態では、撮像装置200とセンサ装置300とを別個の装置として構成して移動体100に搭載したが、撮像装置200とセンサ装置300とを一体の装置として構成して移動体100に搭載してもよい。また、移動体100が撮像装置200とセンサ装置300の機能を予め備えているように構成してもよい。
【0168】
端末装置400および/またはクラウド500が撮像装置200により撮像された画像とセンサ装置300により取得されたセンサ情報とを受信し、画像とセンサ情報との対応付けを行ってもよい。
【0169】
撮像装置200としては、デジタルカメラ、スマートフォン、携帯電話機、携帯ゲーム機、ノートパソコン、タブレット端末など、撮像機能を備え、移動体100に搭載させることができる機器であればどのようなものを用いてもよい。
【0170】
撮像装置200は入力部、表示部などを備えていてもよい。また、撮像装置200は移動体100と接続しない場合には単体で撮像装置として使用できるものであってもよい。
【0171】
撮像装置200もバッテリを備え、撮像装置200のバッテリ6から移動体100およびセンサ装置300に電力供給を行うようにしてもよい。または、移動体100、撮像装置200、センサ装置300の全てがバッテリを備えていてもよい。
【0172】
本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された画像を取得し、
前記撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、
前記画像に前記センサ情報を対応づける
情報処理装置。
(2)
前記センサ情報は、前記移動体の高度情報をさらに含む(1)に記載の情報処理装置。
(3)
前記センサ情報は、前記移動体の傾き情報をさらに含む(1)または(2)に記載の情報処理装置。
(4)
複数の前記センサ情報から新たなセンサ情報を算出し、前記画像に、前記新たなセンサ情報を対応づける(1)から(3)のいずれかに記載の情報処理装置。
(5)
前記露光タイミングは、前記撮像装置が前記画像を撮像するための撮像指示が行われたタイミングである(1)から(4)のいずれかに記載の情報処理装置。
(6)
複数の前記画像を前記センサ情報に基づいて配置することにより合成画像を作成する(1)から(5)のいずれかに記載の情報処理装置。
(7)
複数の前記画像を前記センサ情報に基づいて位置を補正して配置する(6)に記載の情報処理装置。
(8)
前記センサ情報は、前記移動体の高度情報をさらに含み、
前記画像を前記高度情報に基づいて拡大または縮小して配置する(6)または(7)に記載の情報処理装置。
(9)
前記センサ情報は、前記移動体の傾き情報をさらに含み、
前記画像を前記傾き情報に基づいて台形補正および/または切り出し処理を施して配置する
請求項6に記載の情報処理装置。
(10)
前記撮像装置により撮像される地表面の標高を示す標高データを取得し、該標高データを前記センサ情報に含まれる情報に対応付ける(1)から(9)のいずれかに記載の情報処理装置。
(11)
前記標高データを前記画像に対応付ける(10)に記載の情報処理装置。
(12)
移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された画像を取得し、
前記撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、
前記画像に前記センサ情報を対応づける
情報処理方法。
(13)
移動体に搭載された撮像装置により撮像指示に応じて撮像された画像を取得し、
前記撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報をセンサ装置から取得し、
前記画像に前記センサ情報を対応づける
情報処理方法をコンピュータに実行させる情報処理プログラム。
(14)
撮像指示に応じて撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて取得された移動体の位置情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報が対応付けられた複数の画像の供給を受けて、複数の前記画像を前記センサ情報に基づいて配置することにより合成画像を作成する
画像処理装置。
(15)
前記移動体の移動に伴う前記撮像装置の撮像範囲に対応した第1の座標系と、前記画像を配置する面に対応した第2の座標系を定義し、
前記センサ情報と前記標高データとに基づき、前記画像の前記地表面への投影位置を前記第1の座標系で算出し、
前記投影位置を前記第2の座標系に変換することにより前記画像の配置を行う(14)に記載の画像処理装置。
(16)
前記画像の前記投影位置は、四角形状の前記画像の四隅のそれぞれについて算出される(15)に記載の画像処理装置。
(17)
前記画像の四隅の前記投影位置を前記第2の座標系に変換することにより、前記画像の配置を行う(16)に記載の画像処理装置。
(18)
移動体と、
前記移動体に搭載された撮像装置と、
前記移動体に搭載され、撮像指示に応じて前記撮像装置から送信される、前記撮像装置が前記画像を撮像するために行った露光の開始または終了のタイミングである露光タイミングを示す信号に応じて、前記移動体の位置情報を含む前記露光タイミングの時点における最新のセンサ情報を検出するセンサ装置と、
前記撮像装置により撮像された画像に前記センサ情報を対応付ける情報処理装置と
からなる画像処理システム。
【符号の説明】
【0173】
100・・・移動体
200・・・撮像装置
300・・・センサ装置
250・・・情報処理部
1000・・画像処理システム