Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2019138739A - Position measurement device and method for position measurement - Google Patents

Position measurement device and method for position measurement Download PDF

Info

Publication number
JP2019138739A
JP2019138739A JP2018021345A JP2018021345A JP2019138739A JP 2019138739 A JP2019138739 A JP 2019138739A JP 2018021345 A JP2018021345 A JP 2018021345A JP 2018021345 A JP2018021345 A JP 2018021345A JP 2019138739 A JP2019138739 A JP 2019138739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
posture
drone
information
attitude
position information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018021345A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
藤井 正和
Masakazu Fujii
正和 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2018021345A priority Critical patent/JP2019138739A/en
Publication of JP2019138739A publication Critical patent/JP2019138739A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

To provide a position measurement device and a method for position measurement that can accurately measure the position of a target without equipping an attitude control mechanism.SOLUTION: The position measurement device includes: a mobile body; an imaging device equipped in the mobile body, the imaging device imaging a target; a position acquisition unit for acquiring the positional information of the mobile body when the target is in the center of the imaging range of the imaging device, in a first posture and in a second posture of the mobile body in a reflective symmetry; and a position calculation unit for calculating the positional information of the target based on the positional information of the mobile body in the first posture and in the second posture acquired by the position acquisition unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、位置計測装置及び位置計測方法に関する。   The present invention relates to a position measuring device and a position measuring method.

撮像装置が搭載された移動体(気球やヘリコプタ)を用いて上空から当該移動体の鉛直下方にある対象物の位置を計測する位置計測方法が提案されている。この位置計測方法は、移動体の鉛直下方を撮像した撮像画像(撮像範囲)の中心に対象物があるときの当該移動体の位置を対象物の位置とすることで、対象物の位置を計測する方法である。   There has been proposed a position measuring method for measuring the position of an object that is vertically below the moving body from above using a moving body (balloon or helicopter) on which an imaging device is mounted. This position measurement method measures the position of an object by setting the position of the moving object when the object is at the center of a captured image (imaging range) captured vertically below the moving object. It is a method to do.

ただし、撮像画像の中心に対象物があっても、移動体に対する撮像装置の取り付け位置のズレや移動体の姿勢のズレにより、実際には当該移動体の鉛直下方には対象物が存在しない場合があり、移動体の位置と対象物の位置とが異なる場合がある。   However, even if there is an object in the center of the captured image, there is actually no object vertically below the moving object due to a displacement of the mounting position of the imaging device with respect to the moving object or a displacement of the posture of the moving object. In some cases, the position of the moving object and the position of the object are different.

この問題を解決するため、下記特許文献1には、移動体に対する撮像装置の取り付け位置のズレや移動体の姿勢のズレを補正すべく、撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御機構を移動体に取り付けることが開示されている。   In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a moving body provided with a posture control mechanism that controls the posture of the imaging device in order to correct a displacement of the mounting position of the imaging device with respect to the moving body and a displacement of the posture of the moving body. Mounting is disclosed.

特開2007−240435号公報JP 2007-240435 A

上記姿勢制御機構は気球やヘリコプタ等の大型の移動体に対して取り付けることは可能である。しかしながら、ドローンなどの小型の移動体に対しては姿勢制御機構を取り付けるスペースを確保できず、上記姿勢制御機構を取り付けることができない場合がある。その結果、小型の移動体を用いる場合には、対象物の位置を正確に計測することができない場合がある。   The attitude control mechanism can be attached to a large moving body such as a balloon or a helicopter. However, a space for attaching the posture control mechanism cannot be secured for a small mobile body such as a drone, and the posture control mechanism may not be attached. As a result, when a small moving body is used, the position of the object may not be accurately measured.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、姿勢制御機構を取り付けることなく対象物の位置を正確に計測可能な位置計測装置及び位置計測方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a position measurement device and a position measurement method capable of accurately measuring the position of an object without attaching a posture control mechanism. .

本発明の一態様は、移動体と、前記移動体に搭載され、対象物を撮像する撮像装置と、前記移動体の姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢と第2の姿勢とにおいて、前記対象物が前記撮像装置の撮像範囲の中心にあるときの前記移動体の位置情報をそれぞれ取得する位置取得部と、前記位置取得部で取得された前記第1の姿勢及び前記第2の姿勢の前記移動体の位置情報に基づいて、前記対象物の位置情報を算出する位置算出部と、を備えることを特徴とする位置計測装置である。   One embodiment of the present invention includes a moving body, an imaging device that is mounted on the moving body and picks up an object, and a first posture and a second posture in which the postures of the moving body are mirror-symmetric to each other. The position acquisition unit for acquiring the position information of the moving body when the object is at the center of the imaging range of the imaging device, the first posture acquired by the position acquisition unit, and the first And a position calculation unit that calculates position information of the target object based on position information of the moving body having a posture of 2.

本発明の一態様は、上述の位置計測装置であって、前記位置算出部は、前記位置取得部で取得された前記第1の姿勢及び前記第2の姿勢の前記移動体の位置情報の平均値を、前記対象物の位置情報とする。   One aspect of the present invention is the above-described position measurement device, wherein the position calculation unit is an average of position information of the moving body in the first posture and the second posture acquired by the position acquisition unit. The value is the position information of the object.

本発明の一態様は、上述の位置計測装置であって、前記第1の姿勢と前記第2の姿勢とは、姿勢角が同一であり、且つ方位角が互いに180°異なる。   One embodiment of the present invention is the above-described position measurement device, in which the first posture and the second posture have the same posture angle and different azimuth angles by 180 °.

本発明の一態様は、上述の位置計測装置であって、前記撮像装置は、前記移動体の下方を撮影する。   One embodiment of the present invention is the above-described position measurement device, in which the imaging device captures an image below the moving body.

本発明の一態様は、対象物を撮像する撮像装置が搭載された移動体を用いて対象物の位置情報を計測する位置計測方法であって、前記移動体の姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢と第2の姿勢とにおいて、前記対象物が前記撮像装置の撮像範囲の中心にあるときの前記移動体の位置情報をそれぞれ取得する位置取得ステップと、前記位置取得部で取得された前記第1の姿勢及び前記第2の姿勢の前記移動体の位置情報に基づいて、前記対象物の位置情報を算出する位置算出ステップと、を含むことを特徴とする位置計測方法である。   One aspect of the present invention is a position measurement method for measuring position information of an object using a moving body on which an imaging apparatus that images the object is mounted, and the postures of the moving bodies are mirror-symmetrical with each other. A position acquisition step of acquiring position information of the moving body when the object is at the center of the imaging range of the imaging device in the first attitude and the second attitude, and the position acquisition unit, A position calculating step of calculating position information of the object based on the acquired position information of the moving body in the first posture and the second posture. is there.

以上説明したように、本発明によれば、姿勢制御機構を取り付けることなく対象物の位置を正確に計測することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to accurately measure the position of an object without attaching a posture control mechanism.

本発明の一実施形態に係る位置計測装置Aの概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the position measurement apparatus A which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る制御装置4のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus 4 which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る第1の姿勢と第2の姿勢とを示す図である。It is a figure which shows the 1st attitude | position and 2nd attitude | position which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る制御部11における対象物位置計測モードの動作のフロー図である。It is a flowchart of operation | movement of the object position measurement mode in the control part 11 which concerns on one Embodiment of this invention. 従来における対象物の位置計測方法の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of the position measuring method of the target object in the past.

以下、本発明の一実施形態に係る位置計測装置を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, a position measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一実施形態に係る位置計測装置は、撮像装置が搭載された移動体を用いて対象物の位置を計測する装置である。本実施形態では、移動体がドローンである場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、移動体は、ドローン以外の無人航空機(UAV:Unmanned Aerial Vehicle)、気球、飛行機、ヘリコプター等のいかなる飛行物体であってもよいし、自律型無人潜水機(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)や遠隔操作無人探査機(ROV:Remotely Operated Vehicle)等の水中無人機であってもよい。また、上記移動体は、有人であってもよいし、無人であってもよい。   A position measurement device according to an embodiment of the present invention is a device that measures the position of an object using a moving body on which an imaging device is mounted. In the present embodiment, the case where the mobile body is a drone will be described, but the present invention is not limited to this. For example, the moving body may be any flying object such as an unmanned aerial vehicle (UAV) other than a drone, a balloon, an airplane, a helicopter, an autonomous underwater vehicle (AUV) or a remote It may be an underwater unmanned aircraft such as a remotely operated vehicle (ROV). The mobile body may be manned or unmanned.

図1は、本発明の一実施形態に係る位置計測装置Aの概略構成の一例を示す図である。
図1に示すように、位置計測装置Aは、撮像装置1及びドローン2を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a position measurement apparatus A according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the position measuring device A includes an imaging device 1 and a drone 2.

撮像装置1は、ドローン2に搭載されている。具体的には、撮像装置1は、ドローン2の機体の下部に固定されており、ドローン2の下方に存在する物体(対象物)を撮像する。この対象物とは、例えば、地上に存在する構造物、人、及び動植物を含む。この撮像装置1は、ドローン2と電気的に接続されている。なお、撮像装置1は、ドローン2に対して取り外し可能な構成であってもよいし、一体に構成されてもよい。   The imaging device 1 is mounted on the drone 2. Specifically, the imaging device 1 is fixed to the lower part of the body of the drone 2 and images an object (target object) that exists below the drone 2. This object includes, for example, structures, people, and animals and plants that exist on the ground. The imaging device 1 is electrically connected to the drone 2. Note that the imaging device 1 may be configured to be removable from the drone 2 or may be configured integrally.

ドローン2は、複数のロータユニット3及び制御装置4を備える。   The drone 2 includes a plurality of rotor units 3 and a control device 4.

各ロータユニット3は、ロータ5及びモータ6を備える。
ロータ5は、例えば、プロペラである。各ロータユニット3のロータ5は、それぞれ同一平面上に設けられている。
Each rotor unit 3 includes a rotor 5 and a motor 6.
The rotor 5 is, for example, a propeller. The rotor 5 of each rotor unit 3 is provided on the same plane.

モータ6は、ロータ5に接続されており、制御装置4の制御によって回転することで、ロータ5を回転駆動させる。モータ6は、制御装置4によって回転数(回転速度)が制御される。   The motor 6 is connected to the rotor 5 and rotates under the control of the control device 4 to drive the rotor 5 to rotate. The number of rotations (rotational speed) of the motor 6 is controlled by the control device 4.

制御装置4は、モータ6の回転を制御することで、ドローン2を上空で移動したり、所定の位置で飛行姿勢を維持(ホバリング)したりすることができる。   The control device 4 can control the rotation of the motor 6 to move the drone 2 in the sky or maintain the flying posture at a predetermined position (hovering).

具体的には、制御装置4は、各ロータユニット3のモータ6の回転数を略同一とすることで、ドローン2を上昇させる揚力を発生させ、ドローン2の機体を水平姿勢に維持することができる。また、制御装置4は、各ロータユニット3のモータ6の回転数を独立して制御して、ドローン2の機体を傾けることで、当該機体を前後又は左右に移動させることができる。   Specifically, the control device 4 can generate lift that raises the drone 2 by maintaining the rotational speeds of the motors 6 of the respective rotor units 3 to be substantially the same, and can maintain the airframe of the drone 2 in a horizontal posture. it can. In addition, the control device 4 can control the rotation speed of the motor 6 of each rotor unit 3 independently and tilt the drone 2 to move the fuselage back and forth or right and left.

また、制御装置4は、撮像装置1が対象物を撮像した撮像画像に基づいて、当該対象物の位置を計測する。
以下に、本発明の一実施形態に係る制御装置4の構成について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る制御装置4のブロック図である。
Further, the control device 4 measures the position of the target object based on the captured image obtained by capturing the target object by the imaging device 1.
Below, the structure of the control apparatus 4 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a block diagram of the control device 4 according to an embodiment of the present invention.

図2に示すように、制御装置4は、自己位置取得部7、姿勢検出部8、方位検出部9、駆動部10、及び制御部11を備える。   As shown in FIG. 2, the control device 4 includes a self-position acquisition unit 7, an attitude detection unit 8, an orientation detection unit 9, a drive unit 10, and a control unit 11.

自己位置取得部7は、ドローン2の現在位置の情報(以下、「位置情報」という。)を取得する。例えば、自己位置取得部7は、GPS(Global Positioning System)を用いることで、ドローン2の位置情報をグローバル座標(X,Y)で取得する。自己位置取得部7は、取得したドローン2の位置情報を制御部11に出力する。例えば、X座標は緯度を示し、Y座標は経度を示す。   The self position acquisition unit 7 acquires information on the current position of the drone 2 (hereinafter referred to as “position information”). For example, the self-position acquisition unit 7 acquires the position information of the drone 2 using global coordinates (X, Y) by using GPS (Global Positioning System). The self position acquisition unit 7 outputs the acquired position information of the drone 2 to the control unit 11. For example, the X coordinate indicates latitude and the Y coordinate indicates longitude.

姿勢検出部8は、ドローン2における現在の飛行姿勢の情報(以下、「飛行姿勢情報」という。)を取得する。例えば、ドローン2の飛行姿勢情報とは、水平面に対する傾きを示す情報であって、いわゆる姿勢角である。例えば、姿勢検出部8は、ジャイロセンサである。なお、飛行姿勢情報は、ロール角、ピッチ角、及びヨー角により表されてもよい。姿勢検出部8は、ドローン2の飛行姿勢情報を制御部11に出力する。   The attitude detection unit 8 acquires information on the current flight attitude of the drone 2 (hereinafter referred to as “flight attitude information”). For example, the flight attitude information of the drone 2 is information indicating the inclination with respect to the horizontal plane, and is a so-called attitude angle. For example, the posture detection unit 8 is a gyro sensor. Note that the flight attitude information may be represented by a roll angle, a pitch angle, and a yaw angle. The attitude detection unit 8 outputs the flight attitude information of the drone 2 to the control unit 11.

方位検出部9は、方位の情報(以下、「方位情報」という。)を検出する。例えば、方位検出部9は、地磁気を検出し、その検出した地磁気に基づいて、方位情報を検出する。そして、方位検出部9は、検出した方位情報を制御部11に出力する。   The azimuth detecting unit 9 detects azimuth information (hereinafter referred to as “azimuth information”). For example, the bearing detection unit 9 detects geomagnetism and detects bearing information based on the detected geomagnetism. Then, the direction detection unit 9 outputs the detected direction information to the control unit 11.

駆動部10は、制御部11からの駆動信号に基づいて、各モータ6を独立して回転駆動させる。すなわち、駆動部10は、制御部11からの駆動信号に基づいて、各モータ6の回転数を制御する。   The drive unit 10 drives each motor 6 to rotate independently based on a drive signal from the control unit 11. That is, the drive unit 10 controls the rotation speed of each motor 6 based on the drive signal from the control unit 11.

制御部11は、姿勢検出部8からの飛行姿勢情報に基づいて、ドローン2を任意の飛行姿勢で安定させながら、ドローン2を飛行させることができる。すなわち、制御部11は、姿勢検出部8からの飛行姿勢情報に基づいて、ドローン2を任意の飛行姿勢で安定させるように各モータ6の回転数を制御するための駆動信号を駆動部10に出力する。   Based on the flight attitude information from the attitude detection unit 8, the control unit 11 can fly the drone 2 while stabilizing the drone 2 in an arbitrary flight attitude. That is, the control unit 11 sends a drive signal for controlling the rotation speed of each motor 6 to the drive unit 10 so as to stabilize the drone 2 in an arbitrary flight posture based on the flight posture information from the posture detection unit 8. Output.

制御部11は、自己位置取得部7からの位置情報と、方位検出部9からの方位情報とに基づいて、ドローン2の走行方向を認識可能であり、予め設定されて飛行ルートや目的地への自律飛行が可能である。   The control unit 11 can recognize the traveling direction of the drone 2 based on the position information from the self-position acquisition unit 7 and the direction information from the direction detection unit 9, and is set in advance to the flight route or destination. Autonomous flight is possible.

制御部11は、撮像装置1が対象物を撮像した撮像画像に基づいて、当該対象物の位置を計測する対象物位置計測モードを有する。以下に、本発明に係る制御部11の対象物位置計測モードの動作を実行するための機能部について、説明する。   The control unit 11 has an object position measurement mode in which the position of the target object is measured based on a captured image obtained by capturing the target object by the imaging apparatus 1. Below, the function part for performing operation | movement of the target object position measurement mode of the control part 11 which concerns on this invention is demonstrated.

制御部11は、対象物認識部110、移動制御部111、対象物位置取得部112、及び対象物位置算出部113を備える。なお、対象物位置取得部112は、本発明の「位置取得部」の一例である。また、対象物位置算出部113は、本発明の「位置算出部」の一例である。   The control unit 11 includes an object recognition unit 110, a movement control unit 111, an object position acquisition unit 112, and an object position calculation unit 113. The object position acquisition unit 112 is an example of the “position acquisition unit” in the present invention. The object position calculation unit 113 is an example of the “position calculation unit” in the present invention.

対象物認識部110は、撮像装置1が対象物を撮像した撮像画像を一定周期ごとに取得する。そして、対象物認識部110は、取得した撮像画像において、対象物の位置を認識する。そして、対象物認識部110は、取得した撮像画像における対象物の位置を一定周期ごとに移動制御部111に出力する。   The object recognition unit 110 acquires a captured image obtained by capturing an image of the object by the imaging device 1 at regular intervals. Then, the object recognition unit 110 recognizes the position of the object in the acquired captured image. Then, the object recognition unit 110 outputs the position of the object in the acquired captured image to the movement control unit 111 at regular intervals.

移動制御部111は、対象物位置計測モードにおいて、ドローン2を所定の飛行姿勢に制御しながら対象物の上空を飛行させる。この所定の飛行姿勢とは、ドローン2の飛行姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢及び第2の姿勢である。図3は、第1の姿勢及び第2の姿勢を示す図である。図3に示すように、第1の姿勢及び第2の姿勢は、鉛直方向に平行な面を鏡映面とした場合において、互いに鏡映対称の関係にある飛行姿勢である。換言すれば、第1の姿勢及び第2の姿勢は、姿勢角が同一であり、且つ方位角が互いに180°異なる飛行姿勢である。   The movement control unit 111 flies over the object while controlling the drone 2 to a predetermined flight posture in the object position measurement mode. The predetermined flight postures are the first posture and the second posture in which the flight postures of the drone 2 are mirror-symmetric with each other. FIG. 3 is a diagram illustrating the first posture and the second posture. As shown in FIG. 3, the first posture and the second posture are flight postures that are mirror-symmetric with each other when a plane parallel to the vertical direction is a mirror plane. In other words, the first posture and the second posture are flight postures having the same posture angle and different azimuth angles by 180 °.

移動制御部111は、ドローン2の飛行姿勢を第1の姿勢に制御しながらドローン2を飛行させる第1の飛行制御と、ドローン2の飛行姿勢を第2の姿勢に制御しながらドローン2を飛行させる第2の飛行制御と、を順に実行する。より具体的には、移動制御部111は、対象物認識部110からの撮像画像における対象物の位置を一定周期ごとに取得する。そして、移動制御部111は、第1の飛行制御として、ドローン2の飛行姿勢を第1の姿勢に制御しながら、対象物の位置が撮像画像(撮像範囲)の中心になるように各モータ6の駆動を制御する。次に、移動制御部111は、第2の飛行制御として、ドローン2の飛行姿勢を第2の姿勢に制御しながら、対象物の位置が撮像画像(撮像範囲)の中心になるように各モータ6の駆動を制御する。   The movement control unit 111 controls the first flight control for flying the drone 2 while controlling the flight posture of the drone 2 to the first posture, and the flight of the drone 2 while controlling the flight posture of the drone 2 to the second posture. The second flight control is executed in order. More specifically, the movement control unit 111 acquires the position of the object in the captured image from the object recognition unit 110 at regular intervals. Then, as the first flight control, the movement control unit 111 controls each motor 6 so that the position of the object is at the center of the captured image (imaging range) while controlling the flight posture of the drone 2 to the first posture. Control the drive. Next, as the second flight control, the movement control unit 111 controls each motor so that the position of the object becomes the center of the captured image (imaging range) while controlling the flight posture of the drone 2 to the second posture. 6 is controlled.

対象物位置取得部112は、ドローン2の飛行姿勢が第1の姿勢である場合において(第1の飛行制御中において)、対象物が撮像装置1の撮像画像(撮像範囲)Pの中心にあるときのドローン2の位置情報(以下、「第1の位置情報」という。)(X1,)を自己位置取得部7から取得する。
また、対象物位置取得部112は、ドローン2の飛行姿勢が第2の姿勢である場合において(第2の飛行制御中において)、対象物が撮像装置1の撮像画像(撮像範囲)P2の中心にあるときのドローン2の位置情報(以下、「第2の位置情報」という。)(X2,)を自己位置取得部7から取得する。
When the flight posture of the drone 2 is the first posture (during the first flight control), the target object position acquisition unit 112 is centered on the captured image (imaging range) P 1 of the imaging device 1. The position information (hereinafter referred to as “first position information”) (X 1, Y 1 ) of the drone 2 at a certain time is acquired from the self-position acquisition unit 7.
In addition, when the flying posture of the drone 2 is the second posture (during the second flight control), the target object position acquisition unit 112 is the center of the captured image (imaging range) P2 of the imaging device 1 The position information of the drone 2 (hereinafter referred to as “second position information”) (X 2, Y 2 ) is acquired from the self-position acquisition unit 7.

対象物位置取得部112は、第1の位置情報及び第2の位置情報を対象物位置算出部113に出力する。   The object position acquisition unit 112 outputs the first position information and the second position information to the object position calculation unit 113.

対象物位置算出部113は、第1の位置情報及び第2の位置情報の平均値を算出し、その算出した平均値を対象物の位置とする。具体的には、第1の位置情報が(X1,)、第2の位置情報が(X2,)、である場合には、対象物位置算出部113は、対象物の位置を((X+X)/2(Y+Y)/2)とする。これにより、対象物位置算出部113は、従来の姿勢制御機構を用いることなく、対象物の位置を正確に計測することができる。 The object position calculation unit 113 calculates an average value of the first position information and the second position information, and sets the calculated average value as the position of the object. Specifically, when the first position information is (X 1, Y 1 ) and the second position information is (X 2, Y 2 ), the object position calculation unit 113 calculates the object position. The position is set to ((X 1 + X 2 ) / 2 , (Y 1 + Y 2 ) / 2). Thus, the object position calculation unit 113 can accurately measure the position of the object without using a conventional posture control mechanism.

次に、本発明に係る制御部11における対象物位置計測モードの動作の流れについて、説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る制御部11における対象物位置計測モードの動作のフロー図である。   Next, the flow of operation in the object position measurement mode in the control unit 11 according to the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart of the operation in the object position measurement mode in the control unit 11 according to the embodiment of the present invention.

制御部11は、姿勢検出部8からの飛行姿勢情報に基づいて、ドローン2の飛行姿勢を第1の姿勢に制御しながら対象物の上空において当該ドローン2を飛行させる。より具体的には、制御部11は、ドローン2の飛行姿勢を第1の姿勢に制御しながら、対象物の位置が撮像画像の中心になるように各モータ6の駆動を制御する第1の飛行制御を実行する(ステップS101)。   The control unit 11 causes the drone 2 to fly over the object while controlling the flight posture of the drone 2 to the first posture based on the flight posture information from the posture detection unit 8. More specifically, the control unit 11 controls the driving of each motor 6 so that the position of the object is at the center of the captured image while controlling the flight posture of the drone 2 to the first posture. Flight control is executed (step S101).

制御部11は、第1の飛行制御を実行しながら、対象物の位置が撮像画像(撮像範囲)の中心位置を含む所定の範囲内に存在するか否かを判定する(ステップS102)。制御部11は、第1の飛行制御を実行しながら、対象物の位置が撮像画像の中心を含む所定の範囲内に存在すると判定した場合には、ドローン2の位置情報を第1の位置情報(X1,)として自己位置取得部7から取得する(ステップS103)。
一方、制御部11は、ステップS102において、対象物の位置が撮像画像(撮像範囲)の中心位置を含む所定の範囲内に存在しないと判定した場合には、第1の飛行制御を継続する。
The control unit 11 determines whether or not the position of the object is within a predetermined range including the center position of the captured image (imaging range) while executing the first flight control (step S102). When the control unit 11 determines that the position of the object is within a predetermined range including the center of the captured image while executing the first flight control, the position information of the drone 2 is set to the first position information. (X 1, Y 1) obtained from the self-position acquisition unit 7 as (step S103).
On the other hand, if the control unit 11 determines in step S102 that the position of the object does not exist within a predetermined range including the center position of the captured image (imaging range), the control unit 11 continues the first flight control.

制御部11は、第1の位置情報を取得した場合には、第2の飛行制御を実行する。すなわち、制御部11は、ドローン2の飛行姿勢を第1の姿勢と鏡映対称の関係にある第2の姿勢に制御しながら、対象物の位置が撮像画像の中心になるように各モータ6の駆動を制御する(ステップS104)。   When the first position information is acquired, the control unit 11 executes the second flight control. In other words, the control unit 11 controls each motor 6 so that the position of the object becomes the center of the captured image while controlling the flight posture of the drone 2 to the second posture that is mirror-symmetrical with the first posture. Is controlled (step S104).

制御部11は、第2の飛行制御を実行しながら、対象物の位置が撮像画像(撮像範囲)の中心位置を含む所定の範囲内に存在するか否かを判定する(ステップS105)。制御部11は、第2の飛行制御を実行しながら、対象物の位置が撮像画像の中心を含む所定の範囲内に存在すると判定した場合には、ドローン2の位置情報を第2の位置情報(X2,)として自己位置取得部7から取得する(ステップS106)。
一方、制御部11は、ステップS105において、対象物の位置が撮像画像(撮像範囲)の中心位置を含む所定の範囲内に存在しないと判定した場合には、第2の飛行制御を継続する。
The control unit 11 determines whether or not the position of the object is within a predetermined range including the center position of the captured image (imaging range) while executing the second flight control (step S105). If the control unit 11 determines that the position of the target object is within a predetermined range including the center of the captured image while executing the second flight control, the position information of the drone 2 is set to the second position information. Obtained as (X 2, Y 2 ) from the self-position obtaining unit 7 (step S106).
On the other hand, if it is determined in step S105 that the position of the object does not exist within a predetermined range including the center position of the captured image (imaging range), the control unit 11 continues the second flight control.

制御部11は、第1の位置情報(X1,)及び第2の位置情報(X2,)の各座標の平均値を算出し、その算出した平均値((X+X)/2(Y+Y)/2)を対象物の位置する(ステップS107)。 The control unit 11 calculates an average value of the coordinates of the first position information (X 1, Y 1 ) and the second position information (X 2, Y 2 ), and calculates the calculated average value ((X 1 + X 2 ) / 2 , (Y 1 + Y 2 ) / 2) is positioned on the object (step S107).

次に、本実施形態に係る作用効果について説明する。
図5は、従来における対象物の位置計測方法の問題点を説明する図である。従来の位置計測方法では、ドローンの鉛直下方を撮像装置で撮像し、その撮像画像の中心に対象物があるときのドローンの位置を対象物の位置とすることで、当該対象物の位置を計測する。
Next, the function and effect according to this embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining problems of a conventional method for measuring the position of an object. In the conventional position measurement method, the vertical position of the drone is imaged by an imaging device, and the position of the target is measured by setting the position of the drone when the target is at the center of the captured image as the position of the target. To do.

しかしながら、ドローンの位置が対象物の位置となるのは、ドローンの鉛直下方を撮影できるように撮像装置がドローンに取り付けられている理想的な場合だけであって、実際には、図5(a)に示すように、ドローンに対する撮像装置の取り付け位置にズレが生じる。また、ドローンへの外乱(突風等)が有る場合には、図5(b)に示すように、ドローンを所定の姿勢角に制御しながらドローンの鉛直下方にある対象物を撮影する必要がある。したがって、ドローンへの外乱(突風等)が有る場合には、ドローンの姿勢が水平状態からずれてしまう。   However, the position of the drone becomes the position of the target object only in an ideal case where the imaging device is attached to the drone so that the vertically lower side of the drone can be photographed. As shown in (), the mounting position of the imaging device with respect to the drone is displaced. Further, when there is a disturbance (such as a gust of wind) to the drone, as shown in FIG. 5 (b), it is necessary to photograph an object that is vertically below the drone while controlling the drone to a predetermined attitude angle. . Therefore, when there is a disturbance to the drone (such as a gust of wind), the drone's posture deviates from the horizontal state.

このように、従来の位置計測方法では、ドローンに対する撮像装置の取り付け位置のズレやドローンの姿勢のズレが発生してしまい、撮像画像の中心に対象物があっても、実際には当該ドローンの鉛直下方には対象物が存在しない場合がある。その結果、ドローンの位置と対象物の位置とが異なり、正確に対象物の位置を計測することができない場合がある。   As described above, in the conventional position measurement method, the displacement of the mounting position of the imaging device with respect to the drone or the displacement of the drone posture occurs, and even if there is an object at the center of the captured image, the drone actually There is a case where an object does not exist vertically below. As a result, the position of the drone and the position of the target object may be different, and the position of the target object may not be accurately measured.

一方、本実施形態に係る位置計測方法では、ドローン2の姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢と第2の姿勢とにおいて、対象物が撮像装置1の撮像範囲の中心にあるときのドローン2の位置情報をそれぞれ取得する。そして、第1の姿勢及び第2の姿勢において得られたドローン2の各位置情報に基づいて、対象物の位置情報を算出する。これにより、本実施形態では、ドローン2に対する撮像装置1の取り付け位置のズレやドローン2の姿勢のズレを打ち消すことができ、対象物の位置情報を正確に計測することができる。   On the other hand, in the position measurement method according to the present embodiment, the object is at the center of the imaging range of the imaging apparatus 1 in the first attitude and the second attitude in which the attitude of the drone 2 is mirror-symmetrical with each other. Each position information of the drone 2 is acquired. Then, based on the position information of the drone 2 obtained in the first posture and the second posture, the position information of the object is calculated. Thereby, in this embodiment, the shift | offset | difference of the attachment position of the imaging device 1 with respect to the drone 2 and the shift | offset | difference of the attitude | position of the drone 2 can be negated, and the positional information on a target object can be measured correctly.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

(変形例1)上記実施形態では、位置計測装置Aは、ドローン2の下方に存在する対象物の位置を計測したが、本発明はこれに限定されない。例えば、位置計測装置Aは、ドローン2の上方に存在する対象物の位置を計測してもよいし、ドローン2の左右方向の対象物の位置を計測してもよい。したがって、上方に存在する対象物の位置を計測するには、撮像装置1は、ドローン2の上方に存在する対象物を撮像可能に当該ドローン2に取り付け、左右方向に存在する対象物の位置を計測するには、撮像装置1は、ドローン2の左右方向に存在する対象物を撮像可能に当該ドローン2に取り付けられる。 (Modification 1) In the above embodiment, the position measuring device A measures the position of the object existing below the drone 2, but the present invention is not limited to this. For example, the position measuring device A may measure the position of the object existing above the drone 2 or may measure the position of the object in the left-right direction of the drone 2. Therefore, in order to measure the position of an object existing above, the imaging device 1 attaches the object existing above the drone 2 to the drone 2 so as to be able to image, and determines the position of the object existing in the left-right direction. In order to measure, the imaging device 1 is attached to the drone 2 so as to be able to image an object existing in the left-right direction of the drone 2.

(変形例2)上記実施形態では、対象物の位置としてグルーバル座標のX座標及びY座標の二つの座標について求めたが、本発明はこれに限定されない。例えば、対象物の位置としてX座標及びY座標のうち、少なくともいずれかの座標を求めればよい。 (Modification 2) In the embodiment described above, two coordinates of the X coordinate and the Y coordinate of the global coordinate are obtained as the position of the object, but the present invention is not limited to this. For example, at least one of the X coordinate and the Y coordinate may be obtained as the position of the object.

(変形例3)上記実施形態では、制御装置4における対象物位置計測モードの開始又は終了をドローン2の遠隔操作装置から制御してもよい。この遠隔操作装置は、ユーザにより操作されるものであり、制御装置4と無線通信することで、情報を送受する。したがって、ユーザは遠隔操作装置を操作することで、対象物位置計測モードの開始又は終了を制御することができる。 (Modification 3) In the above embodiment, the start or end of the object position measurement mode in the control device 4 may be controlled from the remote control device of the drone 2. This remote operation device is operated by a user, and transmits and receives information by wireless communication with the control device 4. Therefore, the user can control the start or end of the object position measurement mode by operating the remote control device.

(変形例4)上記実施形態では、対象物位置取得部112及び対象物位置算出部113が制御装置4に設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、対象物位置取得部112及び対象物位置算出部113、又は対象物位置算出部113が上記遠隔操作装置やユーザの通信端末に設けられてもよい。 (Modification 4) In the above embodiment, the case where the object position acquisition unit 112 and the object position calculation unit 113 are provided in the control device 4 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the object position acquisition unit 112 and the object position calculation unit 113 or the object position calculation unit 113 may be provided in the remote operation device or the user communication terminal.

(変形例5)上記実施形態では、対象物の位置をリアルタイムで計測したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御装置4は、対象物位置計測モードにおける第1の姿勢と第2の姿勢とのそれぞれにおいて、撮像装置1からの撮像画像と、自己位置取得部7からのドローン2の位置情報とを関連づけて、一定周期ごとに自装置内の記憶部に格納する。そして、制御装置4は、自装置内の記憶部に格納されている撮像装置1からの撮像画像と、自己位置取得部7からのドローン2の位置情報とから、第1の情報と第2の情報とを抽出して対象物の位置を求めてもよい。また、制御装置4は、対象物位置計測モードにおける第1の姿勢と第2の姿勢とのそれぞれにおいて、撮像装置1からの撮像画像と、自己位置取得部7からのドローン2の位置情報とを関連づけて、上記遠隔操作装置やユーザの通信端末に送信してもよい。その場合には、上記遠隔操作装置やユーザの通信端末において、自己位置取得部7からのドローン2の位置情報とから、第1の情報と第2の情報とを抽出して対象物の位置を求める。 (Modification 5) In the above embodiment, the position of the object is measured in real time, but the present invention is not limited to this. For example, the control device 4 uses the captured image from the imaging device 1 and the position information of the drone 2 from the self-position acquisition unit 7 in each of the first posture and the second posture in the object position measurement mode. In association with each other, the information is stored in a storage unit in the own device at regular intervals. Then, the control device 4 uses the first information and the second information from the captured image from the imaging device 1 stored in the storage unit in the own device and the position information of the drone 2 from the own position acquisition unit 7. The position of the object may be obtained by extracting information. Further, the control device 4 obtains the captured image from the imaging device 1 and the position information of the drone 2 from the self-position acquisition unit 7 in each of the first posture and the second posture in the object position measurement mode. In association therewith, it may be transmitted to the remote control device or the user's communication terminal. In that case, in the remote control device or the user's communication terminal, the first information and the second information are extracted from the position information of the drone 2 from the self-position acquisition unit 7 to determine the position of the object. Ask.

以上、説明したように、本発明の一実施形態に係る位置計測装置Aは、撮像装置1を搭載した移動体(例えば、無人航空機や水中無人機)を用いて対象物の位置を計測する装置である。そして、位置計測装置Aは、移動体の姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢と第2の姿勢とにおいて、その対象物が撮像装置1の撮像範囲の中心にあるときの移動体の位置情報をそれぞれ取得する対象物位置取得部112と、対象物位置取得部112で取得された第1の姿勢及び第2の姿勢の移動体の位置情報に基づいて、対象物の位置情報を算出する対象物位置算出部と、を備える。   As described above, the position measuring apparatus A according to an embodiment of the present invention is an apparatus that measures the position of an object using a moving body (for example, an unmanned aerial vehicle or an underwater drone) equipped with the imaging device 1. It is. The position measurement apparatus A moves when the object is at the center of the imaging range of the imaging apparatus 1 in the first attitude and the second attitude in which the attitude of the moving body is mirror-symmetrical with each other. The object position acquisition unit 112 that acquires the position information of the body, and the position information of the object based on the position information of the moving body in the first posture and the second posture acquired by the object position acquisition unit 112 An object position calculation unit that calculates

この構成によれば、大型の移動体に対しては勿論のこと、ドローンなどの小型の移動体に対しても姿勢制御機構を取り付けることなく、対象物の位置を正確に計測することができる。   According to this configuration, the position of the object can be accurately measured without attaching the posture control mechanism to a small moving body such as a drone as well as a large moving body.

A 位置計測装置
1 撮像装置
2 ドローン(移動体)
3 ロータユニット
4 制御装置
11 制御部
110 対象物認識部
111 移動制御部
112 対象物位置取得部(位置取得部)
113 対象物位置算出部(位置算出部)
A Position measuring device 1 Imaging device 2 Drone (moving body)
3 Rotor unit 4 Control device 11 Control unit 110 Object recognition unit 111 Movement control unit 112 Object position acquisition unit (position acquisition unit)
113 Object position calculation unit (position calculation unit)

Claims (5)

移動体と、
前記移動体に搭載され、対象物を撮像する撮像装置と、
前記移動体の姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢と第2の姿勢とにおいて、前記対象物が前記撮像装置の撮像範囲の中心にあるときの前記移動体の位置情報をそれぞれ取得する位置取得部と、
前記位置取得部で取得された前記第1の姿勢及び前記第2の姿勢の前記移動体の位置情報に基づいて、前記対象物の位置情報を算出する位置算出部と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
A moving object,
An imaging device mounted on the moving body and imaging a target;
Position information of the moving object when the object is at the center of the imaging range of the imaging device in the first attitude and the second attitude in which the attitude of the moving object is mirror-symmetric with each other, respectively. A position acquisition unit to acquire;
A position calculation unit that calculates position information of the object based on position information of the moving body in the first posture and the second posture acquired by the position acquisition unit;
A position measuring device comprising:
前記位置算出部は、前記位置取得部で取得された前記第1の姿勢及び前記第2の姿勢の前記移動体の位置情報の平均値を、前記対象物の位置情報とすることを特徴とする、請求項1に記載の位置計測装置。   The position calculation unit uses, as position information of the object, an average value of position information of the moving body in the first posture and the second posture acquired by the position acquisition unit. The position measuring device according to claim 1. 前記第1の姿勢と前記第2の姿勢とは、姿勢角が同一であり、且つ方位角が互いに180°異なることを特徴とする、請求項1又は2に記載の位置計測装置。   The position measurement apparatus according to claim 1, wherein the first posture and the second posture have the same posture angle and different azimuth angles from each other by 180 °. 前記撮像装置は、前記移動体の下方を撮影することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の位置計測装置。   The position measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging device photographs a lower part of the moving body. 対象物を撮像する撮像装置が搭載された移動体を用いて対象物の位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記移動体の姿勢が互いに鏡映対称の関係にある第1の姿勢と第2の姿勢とにおいて、前記対象物が前記撮像装置の撮像範囲の中心にあるときの前記移動体の位置情報をそれぞれ取得する位置取得ステップと、
前記位置取得ステップで取得された前記第1の姿勢及び前記第2の姿勢の前記移動体の位置情報に基づいて、前記対象物の位置情報を算出する位置算出ステップと、
を含むことを特徴とする位置計測方法。
A position measurement method for measuring position information of an object using a moving body equipped with an imaging device for imaging the object,
Position information of the moving object when the object is at the center of the imaging range of the imaging device in the first attitude and the second attitude in which the attitude of the moving object is mirror-symmetric with each other, respectively. A position acquisition step to acquire;
A position calculating step for calculating position information of the object based on position information of the moving body in the first posture and the second posture acquired in the position acquiring step;
A position measurement method comprising:
JP2018021345A 2018-02-08 2018-02-08 Position measurement device and method for position measurement Pending JP2019138739A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018021345A JP2019138739A (en) 2018-02-08 2018-02-08 Position measurement device and method for position measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018021345A JP2019138739A (en) 2018-02-08 2018-02-08 Position measurement device and method for position measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019138739A true JP2019138739A (en) 2019-08-22

Family

ID=67693637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018021345A Pending JP2019138739A (en) 2018-02-08 2018-02-08 Position measurement device and method for position measurement

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019138739A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10571779B2 (en) Flying camera with string assembly for localization and interaction
US20190385339A1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
EP3158417B1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
EP3158293B1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
CN109074168B (en) Unmanned aerial vehicle control method and device and unmanned aerial vehicle
JP6390013B2 (en) Control method for small unmanned aerial vehicles
EP3158411B1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
JP6122591B2 (en) Photogrammetry camera and aerial photography equipment
CN110347171B (en) Aircraft control method and aircraft
US20180005534A1 (en) Autonomous navigation of an unmanned aerial vehicle
CN109665099B (en) Unmanned aerial vehicle and overhead line shooting method
JP6934116B1 (en) Control device and control method for controlling the flight of an aircraft
WO2020042159A1 (en) Rotation control method and apparatus for gimbal, control device, and mobile platform
US20210229810A1 (en) Information processing device, flight control method, and flight control system
WO2018214121A1 (en) Method and apparatus for controlling unmanned aerial vehicle
WO2020237429A1 (en) Control method for remote control device, and remote control device
JP2019138739A (en) Position measurement device and method for position measurement
KR102578901B1 (en) Drone Return Method when GPS Signals cannot be Received
CN113079698B (en) Control device and control method for controlling flight of aircraft
KR102571330B1 (en) Control apparatus for subject tracking shooting, drone and operation method thereof
KR20180025655A (en) Unmanned aerial vehicle
JP2023070120A (en) Autonomous flight control method, autonomous flight control apparatus and autonomous flight control system
WO2024015401A1 (en) Tether-based wind estimation