(57)【要約】【課題】カメラを備えた無人航空機を自動飛行させて構造物を撮影するための飛行経路を生成できる飛行経路生成装置を提供する。【解決手段】構造物ＳＲの３次元画像９と、構造物ＳＲ上の撮影対象領域と、撮影対象領域に向かう無人航空機のカメラ２の撮影方向とがディスプレイ３０に表示され、入力装置２０に入力される指示に応じて、撮影対象領域及び撮影方向が変更される。撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置２０に入力されると、無人航空機の飛行経路上の撮影位置と、その撮影位置において構造物ＳＲを撮影するカメラ２の姿勢とが、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて算出される。撮影位置は、構造物ＳＲを鉛直方向に貫く仮想的な中心線Ａｙから所定の距離にあるように算出される。【選択図】図１
2020149255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路を生成する飛行経路生成装置であって、
ユーザの指示を入力する入力装置と、
ディスプレイと、
前記飛行経路を生成するための処理を行う処理部とを有し、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
前記入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出する、
飛行経路生成装置。
【請求項２】
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記中心線と平行な方向から見た半径が前記所定の距離と等しい前記仮想的円筒を第１円筒と呼び、
前記中心線と平行な方向から見た前記第１円筒上の２つの位置と前記中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼び、
前記処理部は、
複数の前記撮影位置を算出した場合、前記無人航空機が前記複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、
前記通過順序が隣接する２つの前記撮影位置において前記中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の前記飛行経路において前記無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、前記第１円筒上にある前記１以上の中継位置を算出し、
前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における前記飛行経路を２以上の区間に等分し、
前記２以上の区間の各々において、前記中心角が前記所定の角度より小さい、
請求項１に記載の飛行経路生成装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記２つの撮影位置の前記中心角が１８０度より小さい角度範囲内で前記１以上の中継位置を算出する、
請求項２に記載の飛行経路生成装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記撮影位置を算出した順番に従って前記通過順序を設定する、
請求項２又は３に記載の飛行経路生成装置。
【請求項５】
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第１円筒を表示し、
１以上の前記撮影位置を算出した場合、算出した前記１以上の撮影位置のマークを前記第１円筒上に配置し、
１以上の前記中継位置を算出した場合、算出した前記１以上の中継位置のマークを前記第１円筒上に配置する、
請求項２〜４のいずれか一項に記載の飛行経路生成装置。
【請求項６】
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の飛行経路生成装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記撮影方向を前記中心線上の同じ位置に向けつつ前記中心線から見た前記撮影位置の方位を変更するか、又は、前記撮影位置の前記方位を維持しつつ前記撮影方向を前記中心線上の異なる位置に向ける、
請求項６に記載の飛行経路生成装置。
【請求項８】
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路をコンピュータが生成する飛行経路生成方法であって、
ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
ユーザによって入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出する、
飛行経路生成方法。
【請求項９】
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記中心線と平行な方向から見た半径が前記所定の距離と等しい前記仮想的円筒を第１円筒と呼び、
前記中心線と平行な方向から見た前記第１円筒上の２つの位置と前記中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼び、
複数の前記撮影位置を算出した場合、前記無人航空機が前記複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、
前記通過順序が隣接する２つの前記撮影位置において前記中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の前記飛行経路において前記無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、前記第１円筒上にある前記１以上の中継位置を算出し、
前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における前記飛行経路を２以上の区間に等分し、
前記２以上の区間の各々において、前記中心角が前記所定の角度より小さい、
請求項８に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１０】
前記１以上の中継位置を算出する場合、前記２つの撮影位置の前記中心角が１８０度より小さい角度範囲内で前記１以上の中継位置を算出する、
請求項９に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１１】
前記通過順序を設定する場合、前記撮影位置を算出した順番に従って前記通過順序を設定する、
請求項９又は１０に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１２】
前記ディスプレイにおいて前記第１円筒を表示し、
１以上の前記撮影位置を算出した場合、算出した前記１以上の撮影位置のマークを前記第１円筒上に配置し、
１以上の前記中継位置を算出した場合、算出した前記１以上の中継位置のマークを前記第１円筒上に配置する、
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１３】
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
請求項８〜１２のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１４】
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記撮影方向を前記中心線上の同じ位置に向けつつ前記中心線から見た前記撮影位置の方位を変更するか、又は、前記撮影位置の前記方位を維持しつつ前記撮影方向を前記中心線上の異なる位置に向ける、
請求項１３に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１６】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法によって前記飛行経路を生成し、
前記生成した飛行経路に基づいて前記無人航空機を前記構造物の周囲で自動飛行させ、前記構造物の各前記撮影対象領域を撮影する、
構造物点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ドローンなどの無人航空機の飛行経路を生成する飛行経路生成装置、飛行経路生成方法とそのプログラム、並びに、無人航空機を用いて構造物の点検を行う構造物点検方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に航空測量では、航空機に搭載したカメラやラインセンサによって地上を撮影し、その画像から地図が作成される（例えば、下記の特許文献１を参照）。また、近年では、ドローンなどの無人航空機（以下、ＵＡＶ（unmanned aerial vehicle）と略記する場合がある）を使用した航空測量も実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
他方、近年では、カメラを搭載したドローンを用いて屋根やビルの外壁、橋梁、鉄塔などの構造物を点検するサービスが実用化されている。ドローンのカメラで撮影した映像に基づいて、構造物の破損や劣化の状態を診断することができる。特に足場の確保が困難な高所での点検作業にドローンを用いることにより、作業者の安全を確保し易くなるとともに、点検に要する時間を短縮できるというメリットがある。
【０００５】
しかしながら、ドローンを安全に操縦し、かつ、目的の点検箇所を的確に撮影することは容易ではなく、ドローンのオペレータには熟練した技術が要求される。未熟なオペレータがドローンを操縦した場合、ドローンを誤って構造物や地面に衝突させたり、撮影すべき点検箇所を撮影し忘れたりするようなミスが発生し易くなり、かえって作業効率が低下してしまうという問題がある。オペレータの技量に依存するこのようなミスを低減するため、ドローンの飛行を自動化することが考えられる。しかしながら、ドローンの自動飛行を実現するには、予め飛行経路を決めてその情報をドローンにプログラムする必要がある。
【０００６】
そこで、本開示は、カメラを備えたドローンなどのＵＡＶを自動飛行させて構造物を撮影するための飛行経路を生成できる飛行経路生成装置、飛行経路生成方法とそのプログラムを提供すること、並びに、無人航空機を自動飛行させて構造物を撮影する構造物点検方法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】
本開示の第１の態様は、カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路を生成する飛行経路生成装置であって、ユーザの指示を入力する入力装置と、ディスプレイと、飛行経路を生成するための処理を行う処理部とを有する。処理部は、ディスプレイにおいて、構造物の３次元画像と、構造物上の撮影対象領域と、撮影対象領域に向かうカメラの撮影方向とを表示し、入力装置に入力される指示に応じて、撮影対象領域及び撮影方向を変更し、撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置に入力されると、構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、飛行経路上の撮影位置と、撮影位置において構造物を撮影するカメラの姿勢とを、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて算出する。
このような構成によれば、無人航空機を自動飛行させて構造物を撮影するための飛行経路を生成することが可能となる。
【０００８】
本開示の第２の態様は、カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路をコンピュータが生成する飛行経路生成方法であって、ディスプレイにおいて、構造物の３次元画像と、構造物上の撮影対象領域と、撮影対象領域に向かうカメラの撮影方向とを表示し、ユーザによって入力装置に入力される指示に応じて、撮影対象領域及び撮影方向を変更し、撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置に入力されると、構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、飛行経路上の撮影位置と、撮影位置において構造物を撮影するカメラの姿勢とを、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて算出する。
【０００９】
本開示の第３の態様は、上記飛行経路生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００１０】
本開示の第４の態様は、上記飛行経路生成方法によって飛行経路を生成し、生成した飛行経路に基づいて無人航空機を構造物の周囲で自動飛行させ、構造物の各撮影対象領域を撮影する構造物点検方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、カメラを備えたドローンなどのＵＡＶを自動飛行させて構造物を撮影するための飛行経路を生成できる飛行経路生成装置、飛行経路生成方法とそのプログラムを提供できる。また、本開示によれば、無人航空機を自動飛行させて構造物を撮影する構造物点検方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、カメラを備えた無人航空機が構造物の周囲を飛行して構造物を撮影する例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る構造物点検方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、本実施形態に係る飛行経路生成装置の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る飛行経路生成装置において飛行経路を生成する動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、ディスプレイに表示される構造物の３次元画像の一例を示す第１の図である。
【図６】図６は、ディスプレイに表示される構造物の３次元画像の一例を示す第２の図である。
【図７】図７は、ディスプレイに表示される構造物の３次元画像の一例を示す第３の図である。
【図８】図８は、入力装置の入力に応じて撮影対象領域及び撮影方向を変更する例を説明するための図であり、中心線に対して平行な方向から見た図を示す。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、入力装置の入力に応じて撮影対象領域及び撮影方向を変更する例を説明するための図であり、中心線に対して垂直な方向から見た図を示す。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｄは、２つの撮影位置の間に中継位置を追加する例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、カメラ２を備えた無人航空機（ＵＡＶ８）が構造物ＳＲの周囲を飛行して構造物ＳＲを撮影する例を示す図である。図２は、本実施形態に係る構造物点検方法の一例を説明するためのフローチャートである。本実施形態における点検対象の構造物ＳＲは、例えば、鉄塔や送電線、排気塔などの地上に建てられた構造物である。カメラ２を備えたドローンなどのＵＡＶ８は、後述する飛行経路生成装置１において生成された飛行経路の情報に基づいて構造物ＳＲの周囲を自動飛行し、構造物ＳＲの各部分をカメラ２で撮影する。ＵＡＶ８は、例えばＧＮＳＳ（global navigation satellite system）受信機や加速度センサ、角速度センサなどを備えており、自機の地理的位置を測位しながら自律的に飛行することができる。ＵＡＶ８は、与えられた飛行経路の情報が示す複数の撮影位置へ順番に移動し、撮影位置毎に設定された撮影方向へカメラ２を向けて、構造物ＳＲの撮影対象領域を撮影する。ＵＡＶ８に搭載されるカメラ２は姿勢の制御が可能であり、カメラ２の姿勢を制御することによって撮影方向を所望の方向に設定することができる。ＵＡＶ８のカメラ２において撮影された構造物ＳＲの各部分の画像を調べることにより、構造物ＳＲの破損や劣化の状態を診断することができる。
【００１４】
本実施形態に係る構造物点検方法では、まず、点検対象の構造物ＳＲの３次元形状データを取得する工程が実施される（ＳＴ１００）。例えば、ＵＡＶ８を構造物ＳＲの周囲の比較的離れた場所で飛行させながら、構造物ＳＲの概ね全体を写した画像が複数撮影される。この撮影は、例えばＵＡＶ８を手動操縦することにより行われてもよいし、予め設定された飛行経路上でＵＡＶ８を自動飛行させることにより行われてもよい。撮影位置と撮影方向が異なる複数の構造物ＳＲの画像が撮影されると、ＳｆＭ（structure from motion）などの公知の手法を用いて、撮影した複数の２次元の画像から３次元形状のモデルが生成される。
【００１５】
なお、構造物ＳＲの３次元形状のモデルは、レーザースキャナなどの３次元計測装置を用いて生成することも可能である。
【００１６】
構造物ＳＲの３次元形状データが取得されると、この３次元形状データを用いて、後述する飛行経路生成装置１によりＵＡＶ８の飛行経路を生成する工程が実施される（ＳＴ１０５）。飛行経路生成装置１は、ユーザが指示した構造物ＳＲ上の撮影対象領域と撮影方向に基づいて、ＵＡＶ８が撮影を行うべき撮影位置と、その撮影位置において設定すべきカメラ２の姿勢を算出する。飛行経路生成装置１は、ユーザの指示に基づいて複数の撮影位置を算出すると、その複数の撮影位置を通るようにＵＡＶ８の飛行経路を生成する。飛行経路生成装置１が生成する飛行経路の情報には、各撮影位置におけるカメラ２の姿勢の情報も含まれる。
【００１７】
飛行経路生成装置１においてＵＡＶ８の飛行経路が生成されると、その飛行経路の情報に基づいてＵＡＶ８を構造物ＳＲの周囲で自動飛行させ、図１に示すように構造物ＳＲの各撮影対象領域を撮影する工程が実施される（ＳＴ１１０）。ＵＡＶ８による構造物ＳＲの撮影は全て自動で行ってもよいし、一部を手動で行ってもよい。例えば、自動飛行するＵＡＶ８を各撮影位置において一旦停止させ、撮影対象領域の映像を目視確認しながらカメラ２のズーム率などを適宜調節した上で、手動で撮影を行うようにしてもよい。
【００１８】
図３は、本実施形態に係る飛行経路生成装置１の構成の一例を示す図である。図３に示す飛行経路生成装置１は、通信装置１０と、入力装置２０と、ディスプレイ３０と、記憶装置４０と、処理部５０を有する。
【００１９】
通信装置１０は、所定の通信プロトコルに従って外部の機器と通信を行う装置であり、例えばネットワーク（ＬＡＮ、インターネットなど）に接続されたサーバ等と通信を行う。通信装置１０を用いることにより、例えば、飛行経路の生成に必要な情報（構造物ＳＲの３次元形状データなど）をネットワーク上のサーバ等から取得したり、処理部５０において生成された飛行経路の情報をＵＡＶ８やその操縦装置に提供したりすることが可能となる。
【００２０】
入力装置２０は、処理部５０に情報を入力するための装置であり、ユーザが操作することによってユーザの指示を入力する装置（キーボード、マウス、タッチパッド、タッチパネルなど）を含む。また入力装置２０は、光ディスクなどの記録媒体の読み取り装置や、ＵＳＢなどの入出力インターフェース装置を含んでもよい。
【００２１】
ディスプレイ３０は、処理部５０の制御に従って映像を表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどを含む。
【００２２】
記憶装置４０は、処理部５０のコンピュータによって実行される命令コードが含まれたプログラム４１や、処理部５０の処理に使用されるデータ（３次元形状データなど）、処理部５０の処理の過程で一時的に保存されるデータなどを記憶する。記憶装置４０は、例えばハードディスク装置や、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、光ディスクなどを含む。なお、プログラム４１は、ＵＳＢメモリや光ディスクなどの非一時的な記録媒体に記録されたものを入力装置２０のインターフェース装置や読み取り装置において入力し、記憶装置４０に格納してもよい。
【００２３】
処理部５０は、飛行経路の生成に関わる処理を実行する装置であり、例えば記憶装置４０に記憶されるプログラム４１の命令コードに従って処理を実行する１以上のコンピュータ（マイクロプロセッサなど）を含む。処理部５０は、飛行経路の生成に関わる処理の全てをプログラム４１の命令コードに従って実行してもよいし、その少なくとも一部を専用のハードウェア（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）によって実行してもよい。
【００２４】
処理部５０は、構造物ＳＲの３次元形状データ（ＳＴ１００：図２）に基づいて３次元画像９を生成し、生成した３次元画像９をディスプレイ３０に表示する。ディスプレイ３０に表示する３次元画像９は、例えば３次元形状データが表す点群でもよいし、点群から得られるポリゴンに対して撮影画像（３次元形状データを取得するために撮影した構造物ＳＲの画像など）に基づくテクスチャマッピングを施した画像でもよい。
【００２５】
処理部５０は、ディスプレイ３０において上述した３次元画像９を表示するとともに、構造物ＳＲ上の撮影対象領域と、その撮影対象領域に向かうカメラ２の撮影方向とをユーザが視認できるように表示する。また処理部５０は、入力装置２０のマウス等の操作によって入力されるユーザの指示に応じて、ディスプレイ３０に表示する撮影対象領域及び撮影方向を変更する。これにより、ユーザは、ディスプレイ３０に表示される撮影対象領域及び撮影方向をマウス等の操作によって自由に変更し、調整することができる。
【００２６】
処理部５０は、ディスプレイ３０に表示中の撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置２０に入力されると、その確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいてＵＡＶ８の撮影位置とカメラ２の姿勢を算出する。
【００２７】
処理部５０は、構造物ＳＲを鉛直方向に貫く仮想的な中心線Ａｙから所定の距離Ｒ１だけ離れるように、ＵＡＶ８の飛行経路上の撮影位置を算出する。すなわち処理部５０は、中心線Ａｙから距離Ｒ１だけ離れている条件を満たすように、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて、ＵＡＶ８の撮影位置とカメラ２の姿勢を算出する。中心線Ａｙからの距離Ｒ１を適度に大きくすることにより、構造物ＳＲの近くに撮影位置が設定されることを防止できる。
【００２８】
図４は、上述した構成を有する飛行経路生成装置１においてＵＡＶ８の飛行経路を生成する動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
処理部５０は、予め取得された構造物ＳＲの３次元形状データ（ＳＴ１００：図２）に基づいて、構造物ＳＲの３次元画像９をディスプレイ３０に表示するとともに、入力装置２０に入力されるユーザの指示に応じて、ディスプレイ３０の表示を更新する（ＳＴ２００）。
【００３０】
図５〜図７は、ディスプレイ３０に表示される構造物ＳＲの３次元画像９の一例を示す図である。処理部５０は、構造物ＳＲの３次元画像９の他に、構造物ＳＲを鉛直方向に貫く中心線Ａｙと、中心線Ａｙ（Ｙ軸とも呼ばれる）に対して垂直なＸ軸Ａｘ及びＺ軸Ａｚをディスプレイ３０に表示する。Ｘ軸Ａｘ及びＺ軸Ａｚは互いに垂直であり、それぞれ地面に水平な方向（例えば東西方向と南北方向）に伸びている。中心線Ａｙ（Ｙ軸）とＸ軸ＡｘとＺ軸Ａｚとが交わる原点は、例えば、構造物ＳＲが設置される地表付近に設定される。処理部５０は、この原点の位置（緯度、経度、高度）を基準として、ＵＡＶ８の飛行経路上の撮影位置（緯度、経度、高度）を算出する。
【００３１】
中心線Ａｙの位置は、例えば、構造物ＳＲの３次元画像９を参考にしてユーザが手動で設定してもよいし、構造物ＳＲの３次元形状データに基づいて処理部５０が自動的に算出してもよい。あるいは、処理部５０が中心線Ａｙの位置を自動的に算出した後、ユーザがその位置を手動で変更できるようにしてもよい。
【００３２】
また、処理部５０は、図５〜図７において示すように、中心線Ａｙに対して回転対称な仮想的円筒である第１円筒Ｃ１及び第２円筒Ｃ２をディスプレイ３０に表示する。
【００３３】
第１円筒Ｃ１は、中心線Ａｙに対して垂直な断面の円の半径が「Ｒ１」であり、中心線Ａｙから撮影位置までの距離と等しい。すなわち第１円筒Ｃ１は、撮影位置が存在する領域を表す。
【００３４】
一方、第２円筒Ｃ２は、構造物ＳＲが水平方向（中心線Ａｙに対して垂直な方向）に占める範囲を表す。第２円筒Ｃ２は、中心線Ａｙに対して垂直な断面の円の半径が「Ｒ２」であり、図５に示すように、第１円筒Ｃ１の半径「Ｒ１」に比べて小さい。
【００３５】
第１円筒Ｃ１の半径「Ｒ１」と第２円筒Ｃ２の半径「Ｒ２」は、例えば、構造物ＳＲの３次元画像９を参考にしてユーザが手動で設定してもよいし、構造物ＳＲの３次元形状データに基づいて処理部５０が自動的に算出してもよい。あるいは、処理部５０が「Ｒ１」及び「Ｒ２」を自動的に算出した後、ユーザがそれらの値を手動で変更できるようにしてもよい。
【００３６】
なお、「Ｒ１」及び「Ｒ２」をユーザが手動で設定する場合、処理部５０は、「Ｒ１」と「Ｒ２」との差「Ｒ１−Ｒ２」が所定の最小値（例えば５ｍ）未満とならないように、「Ｒ１」及び「Ｒ２」の設定可能範囲を制限してもよい。すなわち、処理部５０は、入力装置２０に入力されるユーザの指示に応じて「Ｒ１」及び「Ｒ２」の少なくとも一方を変更する場合、「Ｒ１−Ｒ２」が所定の最小値未満とならないように、「Ｒ１」及び「Ｒ２」の少なくとも一方の変更可能範囲を制限してもよい。これにより、構造物ＳＲの水平方向の範囲（第２円筒Ｃ２）にＵＡＶ８が近づき過ぎてしまうような飛行経路の生成を効果的に防止できる。
【００３７】
更に、処理部５０は、図５において示すように、ＵＡＶ８の飛行高度の上限を示す上限線Ｌ１と、ＵＡＶ８の飛行高度の下限を示す下限線Ｌ２をそれぞれディスプレイ３０に表示する。処理部５０は、ＵＡＶ８の高度が上限線Ｌ１の高度Ｈ１と下限線Ｌ２の高度Ｈ２との間に含まれるように、算出する撮影位置の高度を制限する。これより、上限線Ｌ１の高度Ｈ１より高い位置にある障害物にＵＡＶ８が衝突したり、ＵＡＶ８が地表に近づき過ぎて墜落したりすることを効果的に防止できる。
【００３８】
上限線Ｌ１の高度Ｈ１と下限線Ｌ２の高度Ｈ２は、例えば、構造物ＳＲとその周囲を撮影した画像に基づいてユーザが手動で設定してもよいし、処理部５０がそれらの画像に基づいて自動的に算出してもよい。あるいは、処理部５０が高度Ｈ１及び高度Ｈ２を自動的に算出した後、ユーザがそれらの値を手動で変更できるようにしてもよい。
【００３９】
また、処理部５０は、図５〜図７において示すように、ディスプレイ３０において第２円筒Ｃ２を表示するとともに、第２円筒Ｃ２上においてカメラ２の撮影範囲と重なる場所に撮影対象領域のマークＭｄを配置する。処理部５０は、入力装置２０のマウス等の操作により入力される指示に応じて撮影対象領域及び撮影方向を変更する場合、ディスプレイ３０の画面上における撮影対象領域のマークＭｄの位置、及び、構造物ＳＲに対する視線の方向と構造物ＳＲに対するカメラ２の撮影方向との相対的関係を維持しながら、構造物ＳＲに対する視点及び視線の方向の少なくとも一方が変わるように３次元画像９を変更する。
【００４０】
図５〜図７の例において、マークＭｄが表す構造物ＳＲ上の撮影対象領域はそれぞれ異なっているが、ディスプレイ３０の画面上における撮影対象領域のマークＭｄの位置は同一に保たれている。すなわち、処理部５０は、画面上のマークＭｄの位置を維持しつつ、視点や視線の方向を変更した構造物ＳＲの３次元画像９をディスプレイ３０に表示する。
【００４１】
また、図５〜図７の例において、構造物ＳＲに対するカメラ２の撮影方向はそれぞれ異なっているが、構造物ＳＲに対する視線の方向とカメラ２の撮影方向とは全て同一に保たれている。すなわち、処理部５０は、構造物ＳＲに対する視線の方向とカメラ２の撮影方向と一致させつつ、視点や視線の方向を変更した構造物ＳＲの３次元画像９をディスプレイ３０に表示する。
【００４２】
なお、構造物ＳＲに対する視線の方向と構造物ＳＲに対するカメラ２の撮影方向との相対的関係を維持することは、図５〜図７の例に示すように、視線の方向と撮影方向とを一致させることに限らない。例えば、処理部５０は、視線の方向と撮影方向とのなす角度を同一に保つことによって、両者の相対的関係を維持してもよい。
【００４３】
処理部５０は、入力装置２０に入力される指示に応じて図５〜図７に示すように撮影対象領域及び撮影方向を変更する場合、例えば次の２通りの方法によって撮影対象領域及び撮影方向を変更する。
【００４４】
（撮影対象領域及び撮影方向を変更する第１の方法）
第１の方法において、処理部５０は、撮影方向を中心線Ａｙ上の同じ位置に向けつつ、中心線Ａｙから見た撮影位置の方位を変更する。図８は、第１の方法により撮影対象領域及び撮影方向を変更する例を説明するための図であり、中心線Ａｙに対して平行な方向から見た図を示す。撮影位置の方位は、具体的には、図８に示すように中心線Ａｙに対して平行な方向から見た場合の中心線Ａｙに対する撮影位置の方向である。図８の例では、中心線Ａｙに対する方位が異なる３つの撮影位置が示されている。例えば、処理部５０は、ＵＡＶ８の撮影位置を、第１円筒Ｃ１上の同一高度の異なる位置に移動させるとともに、カメラ２の撮影方向３を中心線Ａｙ上の同じ位置に向ける。第１の方法により撮影対象領域及び撮影方向を変更すると、図８に示すように、視点５の位置が撮影位置（カメラ２の位置）とともに中心線Ａｙの周りを回転する。
【００４５】
（撮影対象領域及び撮影方向を変更する第２の方法）
第２の方法において、処理部５０は、中心線Ａｙから見た撮影位置の方位を維持しつつ、撮影方向を中心線Ａｙ上の異なる位置に向ける。図９Ａ及び図９Ｂは、第２の方法により撮影対象領域及び撮影方向を変更する例を説明するための図であり、それぞれ中心線Ａｙに対して垂直な方向から見た図を示す。
【００４６】
第２の方法には、更に２通りの方法が含まれる。図９Ａの例において、処理部５０は、撮影位置を同じ場所に固定したまま、撮影方向３を中心線Ａｙ上の異なる位置に向ける。この場合、処理部５０は、中心線Ａｙに対する撮影方向３の角度を変化させる。また図９Ｂの例において、処理部５０は、中心線Ａｙに対する撮影方向３の角度を同一に保ったまま、撮影位置を鉛直方向に移動させる（中心線Ａｙと平行に移動させる）。
【００４７】
ユーザは、上述した第１の方法や第２の方法を適宜使い分けることによって、ディスプレイ３０に表示される撮影対象領域及び撮影方向を自由に設定することができる。
【００４８】
図４に戻る。
上述した方法によって撮影対象領域及び撮影方向がユーザの意図通りに設定されたことにより、撮影対象領域及び撮影方向を確定するユーザの指示（例えば画面上の確定ボタンの押下による指示）が入力装置２０において入力されると（ＳＴ２１０のＹｅｓ）、処理部５０は、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて、ＵＡＶ８の撮影位置、カメラ２の姿勢、及び、ＵＡＶ８の姿勢をそれぞれ算出する（ＳＴ２１５）。
【００４９】
ＵＡＶ８の姿勢は、例えばＵＡＶ８の水平方向の向きに関する姿勢であり、処理部５０は、ＵＡＶ８の機体における基準の水平方向が常に中心線Ａｙへ向かうようにＵＡＶ８の姿勢を算出する。この場合、基準の水平方向とカメラ２の水平方向の向きとを一致させることによって、上述した第１の方法及び第２の方法におけるカメラ２の姿勢は、カメラ２の鉛直方向に対する傾き角度だけを調節すればよくなる。従って、ＵＡＶ８に搭載されるカメラ２が鉛直方向に対する傾き角度のみ調節可能なものであっても、上述した第１の方法及び第２の方法によって撮影対象領域及び撮影方向を任意に設定することが可能である。
【００５０】
また、処理部５０は、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいてＵＡＶ８の撮影位置を算出した場合、ＵＡＶ８がその撮影位置を通過する順序を設定する。例えば処理部５０は、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいてＵＡＶ８の撮影位置を算出した順番に従って、各撮影位置におけるＵＡＶ８の通過順序を設定する。すなわち、処理部５０は、Ｎ番目（Ｎは自然数を示す）に算出した撮影位置の通過順序をＮ番目に設定する。
【００５１】
処理部５０は、ＵＡＶ８の撮影位置を算出した場合、図５〜図７に示すように、算出した撮影位置のマークＭｓを第１円筒Ｃ１上に配置する（ＳＴ２２０）。図５〜図７における「Ｍｓ（１）」、「Ｍｓ（２）」、「Ｍｓ（３）」は、それぞれ１番目、２番目、３番目の撮影位置を示すマークである。図６に示す２番目の撮影位置のマークＭｓ（２）は、図５に示す状態で撮影対象領域及び撮影方向を確定した場合に算出される撮影位置を示す。また、図７に示す３番目の撮影位置のマークＭｓ（３）は、図６に示す状態で撮影対象領域及び撮影方向を確定した場合に算出される撮影位置を示す。
【００５２】
ステップＳＴ２１５で算出した撮影位置が２番目以降の撮影位置である場合（ＳＴ２２５のＹｅｓ）、処理部５０は、通過順序が隣接する２つの撮影位置において中心角θが所定の角度ＴＨより大きいか判定する（ＳＴ２３０）。ここで中心角θとは、中心線Ａｙと平行な方向から見た第１円筒Ｃ１の円筒状の２つの位置と中心線Ａｙとを結ぶ２つの直線のなす角度のことである。すなわち、処理部５０は、通過順序が隣接する２つの撮影位置と中心線Ａｙとを結ぶ２つの直線のなす角度であって、中心線Ａｙと平行な方向から見た当該２つの直線のなす角度（中心角θ）が、所定の角度ＴＨより大きいか判定する。
【００５３】
通過順序が隣接する２つの撮影位置において中心角θが所定の角度ＴＨより大きい場合（ＳＴ２３０のＹｅｓ）、処理部５０は、２つの撮影位置間の飛行経路においてＵＡＶ８が通過する１以上の中継位置を算出する（ＳＴ２３５）。ここで中継位置は、２つの撮影位置間において構造物ＳＲを迂回する飛行経路を形成するために追加されるＵＡＶ８の通過位置である。処理部５０は、中心線Ａｙから距離Ｒ１だけ離れた位置、すなわち、第１円筒Ｃ１上において１以上の中継位置を算出する。処理部５０が算出する１以上の中継位置は、２つの撮影位置間の飛行経路を２以上の等しい長さの区間に等分する。また、１以上の中継位置によって等分された２以上の区間の各々において、中心角θは所定の角度ＴＨより小さい。
【００５４】
処理部５０は、２つの撮影位置間の飛行経路において１以上の中継位置を算出した場合、算出した１以上の中継位置のマークＭｒを第１円筒Ｃ１に配置する（ＳＴ２４０）。
【００５５】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、ＵＡＶ８の通過順序が隣接する２つの撮影位置の間に中継位置を追加する例を説明するための図であり、中心線Ａｙに対して平行な方向から見た図を示す。図１０Ａ〜図１０Ｄの例において、処理部５０は、２つの撮影位置（Ｍｓ）における中心角θが３０度より大きい場合に中継位置（Ｍｒ）を算出する。
【００５６】
図１０Ａに示すように中心角θが３０度より大きい２つの撮影位置（Ｍｓ）を算出した場合、処理部５０は、図１０Ｂに示すように５つの中継位置（Ｍｒ）を算出し、５つの中継位置（Ｍｒ）によって２つの撮影位置（Ｍｓ）の間を６つの区間に等分する。等分した６つの区間の各々において、中心角θは３０度より小さい。
また、図１０Ｃに示すように中心角θが３０度より大きい２つの撮影位置（Ｍｓ）を算出した場合も、処理部５０は、図１０Ｄに示すように５つの中継位置（Ｍｒ）を算出し、５つの中継位置（Ｍｒ）によって２つの撮影位置（Ｍｓ）の間を６つの区間に等分する。等分した６つの区間の各々において、中心角θは３０度より小さい。
【００５７】
なお、図１０Ｂと図１０Ｄとを比較して分かるように、処理部５０は、２つの撮影位置の中心角θが１８０度より小さい角度範囲内（図１０Ｂの例では右側の角度範囲内、図１０Ｄの例では左側の角度範囲内）で１以上の中継位置を算出する。
【００５８】
飛行経路を形成する撮影位置がユーザの意図通りに算出されたことにより、飛行経路の生成処理を終了するユーザの指示が入力装置２０において入力されると（ＳＴ２０５のＹｅｓ）、処理部５０は、それまでに生成した飛行経路の情報（撮影位置、カメラ２の姿勢、ＵＡＶ８の姿勢）をＫＭＬファイルなどの所定の形式のデータに変換し、記憶装置４０に保存する（ＳＴ２５０）。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、構造物ＳＲの３次元画像９と、構造物ＳＲの撮影対象領域と、撮影対象領域に向かうカメラ２の撮影方向とがディスプレイ３０に表示される。また、入力装置２０に入力される指示に応じて、ディスプレイ３０に表示中の撮影対象領域及び撮影方向が変更される。そして、撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置２０に入力されると、構造物ＳＲを鉛直方向に貫く仮想的な中心線Ａｙから所定の距離Ｒ１にある撮影位置と、撮影位置において構造物ＳＲを撮影するカメラ２の姿勢とが、この確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて算出される。従って、ＵＡＶ８を自動飛行させて構造物ＳＲを撮影するための飛行経路を、ユーザの入力操作によって簡単に生成することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、ＵＡＶ８の通過順序が隣接する２つの撮影位置において中心角θが所定の角度ＴＨより大きい場合、２つの撮影位置間の飛行経路においてＵＡＶ８が通過する１以上の中継位置が算出される。この１以上の中継位置は、中心線Ａｙから所定の距離Ｒ１だけ離れた第１円筒Ｃ１上にあり、２つの撮影位置の間における飛行経路を２以上の等しい長さの区間に等分する。２以上の区間の各々では、中心角θが所定の角度ＴＨより小さい。２つの撮影位置の中心角θが大きいほど、２つの撮影位置を結ぶ飛行経路が構造物ＳＲに近づき易くなるが、このように１以上の中継位置を算出することによって、２つの撮影位置間の飛行経路を構造物ＳＲから遠ざけることができる。従って、ＵＡＶ８が構造物ＳＲに衝突することを効果的に防止できる。
【００６１】
更に、本実施形態によれば、入力装置２０に入力される指示に応じて撮影対象領域及び撮影方向を変更する場合、ディスプレイ３０の画面上における撮影対象領域のマークＭｄの位置、及び、構造物ＳＲに対する視線の方向と構造物ＳＲに対するカメラ２の撮影方向との相対的関係を維持しながら、構造物ＳＲに対する視点及び視線の方向の少なくとも一方が変わるようにディスプレイ３０の３次元画像９が変更される。これにより、ディスプレイ３０に表示される撮影対象領域及び撮影方向をユーザが直感的に把握し易くなるため、飛行経路の生成をより簡単に行うことができる。
【００６２】
以上、本実施形態について説明したが、本開示の技術は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。
【００６３】
例えば、上述した実施形態では、複数の撮影位置におけるＵＡＶ８の通過順序が撮影位置を算出した順番に従って設定される例を挙げたが、この通過順序は別の方法によって設定してもよい。例えば、複数の撮影位置を算出した後、中心線Ａｙに対する中心角θが小さくなるように通過順序を設定してもよい。これにより、中継位置が算出され難くなるため、ＵＡＶ８の飛行経路を短くすることができる。
【００６４】
また、図９Ａに示す撮影対象領域及び撮影方向の変更方向（第２の方法）では、撮影位置を同じ場所に固定したまま、撮影方向３を中心線Ａｙ上の異なる位置に向けているが、本開示の技術はこの例に限定されない。すなわち、処理部５０は、撮影位置を同じ場所に固定したまま、撮影方向３を中心線Ａｙに向かう方向だけでなく、他の方向に向けてもよい。これにより、構造物９の撮影対象領域を様々な方向から撮影し易くなるため、構造物９の点検用の適切な画像を撮影し易くなる。
【００６５】
以下、本開示の技術に関連する付記を記載する。
【００６６】
［付記１］
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路を生成する飛行経路生成装置であって、
ユーザの指示を入力する入力装置と、
ディスプレイと、
前記飛行経路を生成するための処理を行う処理部とを有し、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
前記入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出する、
飛行経路生成装置。
【００６７】
［付記２］
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記中心線と平行な方向から見た半径が前記所定の距離と等しい前記仮想的円筒を第１円筒と呼び、
前記中心線と平行な方向から見た前記第１円筒上の２つの位置と前記中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼び、
前記処理部は、
複数の前記撮影位置を算出した場合、前記無人航空機が前記複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、
前記通過順序が隣接する２つの前記撮影位置において前記中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の前記飛行経路において前記無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、前記第１円筒上にある前記１以上の中継位置を算出し、
前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における前記飛行経路を２以上の区間に等分し、
前記２以上の区間の各々において、前記中心角が前記所定の角度より小さい、
付記１に記載の飛行経路生成装置。
【００６８】
［付記３］
前記処理部は、前記２つの撮影位置の前記中心角が１８０度より小さい角度範囲内で前記１以上の中継位置を算出する、
付記２に記載の飛行経路生成装置。
【００６９】
［付記４］
前記処理部は、前記撮影位置を算出した順番に従って前記通過順序を設定する、
付記２又は３に記載の飛行経路生成装置。
【００７０】
［付記５］
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第１円筒を表示し、
１以上の前記撮影位置を算出した場合、算出した前記１以上の撮影位置のマークを前記第１円筒上に配置し、
１以上の前記中継位置を算出した場合、算出した前記１以上の中継位置のマークを前記第１円筒上に配置する、
付記２〜４のいずれか１つに記載の飛行経路生成装置。
【００７１】
［付記６］
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
付記１〜４のいずれか１つに記載の飛行経路生成装置。
【００７２】
［付記７］
前記処理部は、前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記撮影方向を前記中心線上の同じ位置に向けつつ前記中心線から見た前記撮影位置の方位を変更するか、又は、前記撮影位置の前記方位を維持しつつ前記撮影方向を前記中心線上の異なる位置に向ける、
付記６に記載の飛行経路生成装置。
【００７３】
［付記８］
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路をコンピュータが生成する飛行経路生成方法であって、
ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
ユーザによって入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出する、
飛行経路生成方法。
【００７４】
［付記９］
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記中心線と平行な方向から見た半径が前記所定の距離と等しい前記仮想的円筒を第１円筒と呼び、
前記中心線と平行な方向から見た前記第１円筒上の２つの位置と前記中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼び、
複数の前記撮影位置を算出した場合、前記無人航空機が前記複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、
前記通過順序が隣接する２つの前記撮影位置において前記中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の前記飛行経路において前記無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、前記第１円筒上にある前記１以上の中継位置を算出し、
前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における前記飛行経路を２以上の区間に等分し、
前記２以上の区間の各々において、前記中心角が前記所定の角度より小さい、
付記８に記載の飛行経路生成方法。
【００７５】
［付記１０］
前記１以上の中継位置を算出する場合、前記２つの撮影位置の前記中心角が１８０度より小さい角度範囲内で前記１以上の中継位置を算出する、
付記９に記載の飛行経路生成方法。
【００７６】
［付記１１］
前記通過順序を設定する場合、前記撮影位置を算出した順番に従って前記通過順序を設定する、
付記９又は１０に記載の飛行経路生成方法。
【００７７】
［付記１２］
前記ディスプレイにおいて前記第１円筒を表示し、
１以上の前記撮影位置を算出した場合、算出した前記１以上の撮影位置のマークを前記第１円筒上に配置し、
１以上の前記中継位置を算出した場合、算出した前記１以上の中継位置のマークを前記第１円筒上に配置する、
付記９〜１１のいずれか１つに記載の飛行経路生成方法。
【００７８】
［付記１３］
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
付記８〜１２のいずれか１つに記載の飛行経路生成方法。
【００７９】
［付記１４］
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記撮影方向を前記中心線上の同じ位置に向けつつ前記中心線から見た前記撮影位置の方位を変更するか、又は、前記撮影位置の前記方位を維持しつつ前記撮影方向を前記中心線上の異なる位置に向ける、
付記１３に記載の飛行経路生成方法。
【００８０】
［付記１５］
付記８〜１４のいずれか１つに記載の飛行経路生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【００８１】
［付記１６］
付記８〜１４のいずれか１つに記載の飛行経路生成方法によって前記飛行経路を生成し、
前記生成した飛行経路に基づいて前記無人航空機を前記構造物の周囲で自動飛行させ、前記構造物の各前記撮影対象領域を撮影する、
構造物点検方法。
【符号の説明】
【００８２】
１…飛行経路生成装置、２…カメラ、３…撮影方向、５…視点、８…無人航空機（ＵＡＶ）、９…３次元画像、１０…通信装置、２０…入力装置、３０…ディスプレイ、４０…記憶装置、４１…プログラム、５０…処理部、ＳＲ…構造物、Ｃ１…第１円筒、Ｃ２…第２円筒、Ｌ１…上限線、Ｌ２…下限線、Ａｙ…中心線（Ｙ軸）、Ａｘ…Ｘ軸、Ａｚ…Ｚ軸、Ｍｄ…撮影対象領域のマーク、Ｍｓ…撮影位置のマーク、Ｍｒ…中継位置のマーク、θ…中心角
【図１】
2020149255.tif 000003
【図２】
2020149255.tif 000004
【図３】
2020149255.tif 000005
【図４】
2020149255.tif 000006
【図５】
2020149255.tif 000007
【図６】
2020149255.tif 000008
【図７】
2020149255.tif 000009
【図８】
2020149255.tif 000010
【図９】
2020149255.tif 000011
【図１０】
2020149255.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月29日(2019.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路を生成する飛行経路生成装置であって、
ユーザの指示を入力する入力装置と、
ディスプレイと、
前記飛行経路を生成するための処理を行う処理部とを有し、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
前記入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出し、
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記中心線と平行な方向から見た半径が前記所定の距離と等しい前記仮想的円筒を第１円筒と呼び、
前記中心線と平行な方向から見た前記第１円筒上の２つの位置と前記中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼び、
前記処理部は、
複数の前記撮影位置を算出した場合、前記無人航空機が前記複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、
前記通過順序が隣接する２つの前記撮影位置において前記中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の前記飛行経路において前記無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、前記第１円筒上にある前記１以上の中継位置を算出し、
前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における前記飛行経路を２以上の区間に等分し、
前記２以上の区間の各々において、前記中心角が前記所定の角度より小さい、
飛行経路生成装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記２つの撮影位置の前記中心角が１８０度より小さい角度範囲内で前記１以上の中継位置を算出する、
請求項１に記載の飛行経路生成装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記撮影位置を算出した順番に従って前記通過順序を設定する、
請求項１又は２に記載の飛行経路生成装置。
【請求項４】
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第１円筒を表示し、
１以上の前記撮影位置を算出した場合、算出した前記１以上の撮影位置のマークを前記第１円筒上に配置し、
１以上の前記中継位置を算出した場合、算出した前記１以上の中継位置のマークを前記第１円筒上に配置する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の飛行経路生成装置。
【請求項５】
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の飛行経路生成装置。
【請求項６】
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路を生成する飛行経路生成装置であって、
ユーザの指示を入力する入力装置と、
ディスプレイと、
前記飛行経路を生成するための処理を行う処理部とを有し、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
前記入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出し、
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記処理部は、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
飛行経路生成装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記撮影方向を前記中心線上の同じ位置に向けつつ前記中心線から見た前記撮影位置の方位を変更するか、又は、前記撮影位置の前記方位を維持しつつ前記撮影方向を前記中心線上の異なる位置に向ける、
請求項５又は６に記載の飛行経路生成装置。
【請求項８】
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路をコンピュータが生成する飛行経路生成方法であって、
ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
ユーザによって入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出し、
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記中心線と平行な方向から見た半径が前記所定の距離と等しい前記仮想的円筒を第１円筒と呼び、
前記中心線と平行な方向から見た前記第１円筒上の２つの位置と前記中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼び、
複数の前記撮影位置を算出した場合、前記無人航空機が前記複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、
前記通過順序が隣接する２つの前記撮影位置において前記中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の前記飛行経路において前記無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、前記第１円筒上にある前記１以上の中継位置を算出し、
前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における前記飛行経路を２以上の区間に等分し、
前記２以上の区間の各々において、前記中心角が前記所定の角度より小さい、
飛行経路生成方法。
【請求項９】
前記１以上の中継位置を算出する場合、前記２つの撮影位置の前記中心角が１８０度より小さい角度範囲内で前記１以上の中継位置を算出する、
請求項８に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１０】
前記通過順序を設定する場合、前記撮影位置を算出した順番に従って前記通過順序を設定する、
請求項８又は９に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１１】
前記ディスプレイにおいて前記第１円筒を表示し、
１以上の前記撮影位置を算出した場合、算出した前記１以上の撮影位置のマークを前記第１円筒上に配置し、
１以上の前記中継位置を算出した場合、算出した前記１以上の中継位置のマークを前記第１円筒上に配置する、
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１２】
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１３】
カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路をコンピュータが生成する飛行経路生成方法であって、
ディスプレイにおいて、前記構造物の３次元画像と、前記構造物上の撮影対象領域と、前記撮影対象領域に向かう前記カメラの撮影方向とを表示し、
ユーザによって入力装置に入力される指示に応じて、前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更し、
前記撮影対象領域及び前記撮影方向を確定する指示が前記入力装置に入力されると、前記構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、前記飛行経路上の前記撮影位置と、前記撮影位置において前記構造物を撮影する前記カメラの姿勢とを、確定した前記撮影対象領域及び前記撮影方向に基づいて算出し、
前記中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、前記構造物が水平方向に占める範囲を表す前記仮想的円筒を第２円筒と呼び、
前記ディスプレイにおいて前記第２円筒を表示するとともに、前記第２円筒上において前記カメラの撮影範囲と重なる場所に前記撮影対象領域のマークを配置し、
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記ディスプレイの画面上における前記撮影対象領域のマークの位置、及び、前記構造物に対する視線の方向と前記構造物に対する前記カメラの前記撮影方向との相対的関係を維持しながら、前記構造物に対する視点及び前記視線の方向の少なくとも一方が変わるように前記３次元画像を変更する、
飛行経路生成方法。
【請求項１４】
前記入力装置に入力される指示に応じて前記撮影対象領域及び前記撮影方向を変更する場合、前記撮影方向を前記中心線上の同じ位置に向けつつ前記中心線から見た前記撮影位置の方位を変更するか、又は、前記撮影位置の前記方位を維持しつつ前記撮影方向を前記中心線上の異なる位置に向ける、
請求項１２又は１３に記載の飛行経路生成方法。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１６】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の飛行経路生成方法によって前記飛行経路を生成し、
前記生成した飛行経路に基づいて前記無人航空機を前記構造物の周囲で自動飛行させ、前記構造物の各前記撮影対象領域を撮影する、
構造物点検方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示の第１の態様は、カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路を生成する飛行経路生成装置であって、ユーザの指示を入力する入力装置と、ディスプレイと、飛行経路を生成するための処理を行う処理部とを有する。処理部は、ディスプレイにおいて、構造物の３次元画像と、構造物上の撮影対象領域と、撮影対象領域に向かうカメラの撮影方向とを表示し、入力装置に入力される指示に応じて、撮影対象領域及び撮影方向を変更し、撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置に入力されると、構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、飛行経路上の撮影位置と、撮影位置において構造物を撮影するカメラの姿勢とを、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて算出する。中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、中心線と平行な方向から見た半径が所定の距離と等しい仮想的円筒を第１円筒と呼び、中心線と平行な方向から見た第１円筒上の２つの位置と中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼ぶ。処理部は、複数の撮影位置を算出した場合、無人航空機が複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、通過順序が隣接する２つの撮影位置において中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の飛行経路において無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、第１円筒上にある１以上の中継位置を算出する。前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における飛行経路を２以上の区間に等分し、前記２以上の区間の各々において、中心角が所定の角度より小さい。
このような構成によれば、無人航空機を自動飛行させて構造物を撮影するための飛行経路を生成することが可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本開示の第２の態様は、カメラを備えた無人航空機が構造物を撮影するための飛行経路をコンピュータが生成する飛行経路生成方法であって、ディスプレイにおいて、構造物の３次元画像と、構造物上の撮影対象領域と、撮影対象領域に向かうカメラの撮影方向とを表示し、ユーザによって入力装置に入力される指示に応じて、撮影対象領域及び撮影方向を変更し、撮影対象領域及び撮影方向を確定する指示が入力装置に入力されると、構造物を鉛直方向に貫く仮想的な中心線から所定の距離にある撮影位置であって、飛行経路上の撮影位置と、撮影位置において構造物を撮影するカメラの姿勢とを、確定した撮影対象領域及び撮影方向に基づいて算出する。中心線に対して回転対称な仮想的円筒であって、中心線と平行な方向から見た半径が所定の距離と等しい仮想的円筒を第１円筒と呼び、中心線と平行な方向から見た第１円筒上の２つの位置と中心線とを結ぶ２つの直線のなす角を中心角と呼ぶ。複数の撮影位置を算出した場合、無人航空機が複数の撮影位置を通過する通過順序を設定し、通過順序が隣接する２つの撮影位置において中心角が所定の角度より大きい場合、前記２つの撮影位置間の飛行経路において無人航空機が通過する１以上の中継位置であって、第１円筒上にある１以上の中継位置を算出する。前記１以上の中継位置は、前記２つの撮影位置の間における飛行経路を２以上の区間に等分し、前記２以上の区間の各々において、中心角が所定の角度より小さい。