(57)【要約】【課題】無人航空機を使った空中写真測量において、地表の起伏による地表画像の欠像を撮影枚数の増加を抑えつつ防止する。【解決手段】地表の画像を撮影する撮影手段を備える空中写真測量用の無人航空機であって、前記無人航空機と地表との距離を測定可能な測距手段と、前記無人航空機の進行方向において隣接する前記画像の重複度であるオーバーラップを制御するオーバーラップ制御手段と、を有し、前記オーバーラップ制御手段は、前記オーバーラップが所定の閾値を下回らないように、前記測距手段の測定値の変化に応じて、１つの撮影点から次の撮影点までの距離である撮影基線長を自動的に調節することを特徴とする無人航空機により解決する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表の画像を撮影する撮影手段を備える空中写真測量用の無人航空機であって、
前記無人航空機と地表との距離を測定可能な測距手段と、
前記無人航空機の進行方向において隣接する前記画像の重複度であるオーバーラップを制御するオーバーラップ制御手段と、を有し、
前記オーバーラップ制御手段は、前記オーバーラップが所定の閾値を下回らないように、前記測距手段の測定値の変化に応じて、１つの撮影点から次の撮影点までの距離である撮影基線長を自動的に調節することを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記オーバーラップ制御手段は、前記測距手段の測定値の変化に応じて、撮影点の経緯度値、前記撮影手段による撮影間隔、または、前記無人航空機の飛行速度を変更することで前記撮影基線長を自動的に調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
一又は複数の水平回転翼により飛行する無人回転翼航空機であることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記撮影手段の姿勢安定化装置をさらに有し、
前記撮影手段の撮影方向は前記姿勢安定化装置により鉛直下方に維持されることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記測距手段の測定方向は、前記無人航空機の鉛直下方よりも該無人航空機の進行方向側に傾けられていることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記オーバーラップ制御手段は、前記オーバーラップが所定の閾値を下回る地点が生じた時に、その地点を撮影可能な位置まで機体を後退させることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無人航空機に関し、特に無人航空機を用いた測量技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空中写真測量には有人航空機で撮影した航空写真が用いられていた。近年、これをより簡便に実施する手段として、小型無人航空機を使った空中写真測量が実用化されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−００６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空中写真から地表の起伏状態を取得し、地表のオルソ画像や立体モデルを作成するためには、測量を行う区域の各地点をそれぞれ複数の角度から撮影し、これを図化機で３Ｄ処理する必要がある。このような写真測量では一般に、航空機の進行方向に隣接する各地表画像の撮影範囲を６０％程度重複（オーバーラップ）させて、一の地点を少なくとも２つの角度から撮影する。
【０００５】
小型無人航空機は有人航空機よりも低い高度を飛行できることから高精度な地表画像が取得可能である一方、地表の起伏により撮影範囲が大きく変動するという課題がある。他方で、地表画像の欠像を防ぐべく標高の最も高い地点に合わせて撮影間隔を設定した場合、撮影枚数が増えることでその後の処理負担が大きくなる。
【０００６】
このような問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、無人航空機を使った空中写真測量において、地表の起伏による地表画像の欠像を撮影枚数の増加を抑えつつ防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の空中写真測量用無人航空機は、地表の画像を撮影する撮影手段を備え、前記無人航空機と地表との距離を測定可能な測距手段と、前記無人航空機の進行方向において隣接する前記画像の重複度であるオーバーラップを制御するオーバーラップ制御手段と、を有し、前記オーバーラップ制御手段は、前記オーバーラップが所定の閾値を下回らないように、前記測距手段の測定値の変化に応じて、１つの撮影点から次の撮影点までの距離である撮影基線長を自動的に調節することを特徴とする。
【０００８】
測距手段が測定した距離に応じてオーバーラップ制御手段が撮影基線長を自動的に調節することにより、例えば地表が隆起して撮影手段の撮影面積が狭まったときにだけ撮影基線長を短くすることができる。これにより、地表の起伏や傾斜による地表画像の欠像を、撮影枚数の増加を最小限に抑えつつ防止することが可能となる。
【０００９】
特に、オーバーラップが５０％を下回ると、コース（直線状に連続した一の飛行経路）中に撮影されない地点、または一つの角度からしか撮影されない地点が生じることとなる。その地点についてはステレオマッチングを行うことができないため、標高や地表の起伏状態を得ることができない。本発明によれば、オーバーラップの閾値を５０％以上に設定することで、測量を行う区域の各地点をそれぞれ少なくとも２つの角度から撮影することが可能となる。
【００１０】
本発明のオーバーラップ制御手段の具体的な形態としては、例えば測距手段の測定値の変化に応じて撮影点の経緯度値を修正したり、撮影手段による撮影間隔を修正したり、無人航空機の飛行速度を修正したりすることが考えられる。
【００１１】
また、本発明の無人航空機は、一又は複数の水平回転翼により飛行する無人回転翼航空機であることが好ましい。
【００１２】
ヘリコプターやマルチコプターのような回転翼航空機には、飛行速度を自在に変更できるという特徴がある。特に、回転翼航空機は固定翼航空機に比べて低速飛行性能や減速性能が著しく高い。本発明の無人航空機が無人回転翼航空機であることにより、オーバーラップ制御手段は、地表の起伏に応じて無人航空機の飛行速度を容易に調節することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の無人航空機は、前記撮影手段の姿勢安定化装置をさらに有し、前記撮影手段の撮影方向は前記姿勢安定化装置により鉛直下方に維持される構成としてもよい。
【００１４】
姿勢安定化装置が撮影手段の向きを鉛直下方に維持することにより、地表画像の撮影精度を高めることができる。特に、本発明の無人航空機がヘリコプターやマルチコプターなどの無人回転翼航空機である場合、このような回転翼航空機は機体を傾けて水平移動することから、姿勢安定化装置の効果がより顕著に表れる。
【００１５】
また、本発明の無人航空機は、前記測距手段の測定方向が、前記無人航空機の鉛直下方よりも該無人航空機の進行方向側に傾けられている構成としてもよい。
【００１６】
測距手段が無人航空機から鉛直下方に向けられている場合、現在位置よりも先の地表の状態を予め知ることはできない。そのため、例えば急な起伏や垂直面を有する構造物がある場合には、オーバーラップ制御手段による撮影基線長の調節が間に合わないことがある。測距手段が無人航空機の進行方向側に傾けられることで、オーバーラップ制御手段は、現在位置よりも先の地表の状態を予め把握することができる。これによりオーバーラップ制御手段は、より計画的にオーバーラップを制御することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の無人航空機は、前記オーバーラップ制御手段が、前記オーバーラップが所定の閾値を下回る地点が生じた時に、その地点を撮影可能な位置まで機体を後退させるよう構成してもよい。
【００１８】
上でも述べたように、例えば急な起伏や垂直面を有する構造物がある場所では、オーバーラップ制御手段による撮影基線長の調節が間に合わないことがある。オーバーラップ制御手段が、オーバーラップが所定の閾値を下回ったことを検知し、機体を後退させてその地点を再度撮影することにより、このような地形に起因する欠像を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の無人航空機によれば、地表の起伏による地表画像の欠像を撮影枚数の増加を抑えつつ防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態にかかるマルチコプターが空中写真を撮影する様子を示す模式図である。
【図２】マルチコプターが起伏のない平坦な地表を空中撮影する様子を示す模式図である。
【図３】マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。
【図４】カメラをカメラジンバルで支持するマルチコプターの構成例を示すブロック図である。
【図５】マルチコプターが一定の撮影間隔で傾斜地の地表画像を撮影する様子を示す模式図である。
【図６】マルチコプターがレーザ測距センサおよび撮影間隔調節プログラムを用いて傾斜地の欠像を防止する様子を示す模式図である。
【図７】オーバーラップ制御手段の他の態様（飛行速度制御プログラム）を示すブロック図である。
【図８】オーバーラップ制御手段の他の態様（撮影点修正プログラム）を示すブロック図である。
【図９】マルチコプターが起伏のある地表を一定の撮影間隔で撮影する様子を示す模式図である。
【図１０】マルチコプターがレーザ測距センサおよび撮影間隔調節プログラムを用いて地表の起伏により欠像が生じやすい地点の欠像を防ぐ様子を示す模式図である。
【図１１】現在位置よりも先の地表の起伏状態を予め把握可能なマルチコプターが地表の起伏に合わせて撮影基線長を調節する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態（以下、「本例」ともいう。）は、複数の水平回転翼を備える小型のＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle：無人航空機）であるマルチコプター１０を使って空中写真測量を行う例である。
【００２２】
（測量作業概要）
以下の説明において「コース」とは、事前に設定されたマルチコプター１０の飛行経路のうち直線状に連続した一の経路をいう。本例では複数のコースが平行に並べられることで測量を行う区域全体の撮影が行われる。また、「オーバーラップ」とは、コースの進行方向に隣接する各地表画像の撮影範囲の重複度である。「欠像」とは、コース上のある地点が一度も撮影されないこと、または一度しか撮影されないことをいう。また、地表について「起伏」とは、天然自然の隆起や沈降のみには限られず人工的な構造物によるものも含む。
【００２３】
図１は、本例のマルチコプター１０が空中写真を撮影する様子を示す模式図である。マルチコプター１０には上空から地表Ｇを撮影するカメラ７０が搭載されており、カメラ７０はマルチコプター１０から鉛直下方に向けられている。マルチコプター１０は有人航空機に比べて低い高度を飛行し、高精度な地表画像を撮影する。マルチコプター１０は、コースＣに沿って自律飛行しながら地表Ｇの静止画像を適宜オーバーラップさせながら撮影する。
【００２４】
図２は、マルチコプター１０が起伏のない平坦な地表ＧをコースＣに沿って空中撮影する様子を示す模式図である。図２の符号Ｒは、空中写真の縮尺を定める仮想的な水平面である撮影基準面を意味している。図２の例では、地表Ｇと撮影基準面Ｒは同一面上に重なっている。地表Ｇのうち、太線で表された部分は少なくとも２つの角度から撮影された地点を意味しており、細線で表された部分は撮影されなかった地点、または１つの角度からしか撮影されなかった地点を表している。符号Ｓは空中写真測量を行う区域である測量区域、符号ｆはカメラ７０の焦点距離、符号Ｈは撮影基準面Ｒに対する対地高度、符号ＯＬはオーバーラップをそれぞれ意味している。また、符号ｉは１つの撮影点から次の撮影点までの距離である撮影基線長を意味している。
【００２５】
図２の例のマルチコプター１０は、カメラ７０の焦点距離ｆや画角に基づき、コースＣに沿って所定の高度および所定の撮影基線長ｉで地表Ｇを撮影するように設定されており、これによりマルチコプター１０はコースＣの進行方向に撮影範囲を６０％ずつオーバーラップさせながら地表画像を撮影する。
【００２６】
図２からも分かるように、オーバーラップＯＬが５０%以上に設定されていれば、測量区域ＳにおけるコースＣの全長を少なくとも２つの角度から撮影することができる。マルチコプター１０が撮影した地表画像は、デジタルステレオ図化機で処理され、測量区域Ｓのオルソ画像や立体モデルが作成される。なお、本例では説明を省略するが、測量区域Ｓには別途標定点や対空標識を設置してもよい。
【００２７】
（機能構成）
図３はマルチコプター１０の機能構成を示すブロック図である。
【００２８】
マルチコプター１０の機能は、主に、制御部であるフライトコントローラＦＣ、複数の水平回転翼であるロータ４１、ロータ４１の駆動回路であるＥＳＣ４１１、操縦者（オペレータ端末５１）と通信を行う通信装置５２、地表Ｇの画像を撮影するカメラ７０、およびこれらに電力を供給するバッテリー６０により構成されている。
【００２９】
フライトコントローラＦＣはマイクロコントローラである制御装置２０を有している。制御装置２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１と、ＲＡＭやＲＯＭ・フラッシュメモリなどの記憶装置からなるメモリ２２とを有している。
【００３０】
フライトコントローラＦＣはさらに、ＩＭＵ３１（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）、ＧＰＳ受信器３２、気圧センサ３４、レーザ測距センサ３５、および電子コンパス３６を含む飛行制御センサ群Ｓを有しており、これらは制御装置２０に接続されている。
【００３１】
ＩＭＵ３１はマルチコプター１０の傾きを検出するセンサであり、主に３軸加速度センサおよび３軸角速度センサにより構成されている。気圧センサ３４は、検出した気圧値からマルチコプター１０の海抜高度（標高）を得る高度センサである。電子コンパス３６はマルチコプター１０の機首の方位角を検出するセンサである。本例の電子コンパス３６には３軸地磁気センサが用いられている。ＧＰＳ受信器３２は、正確には航法衛星システム（ＮＳＳ：Navigation Satellite System）の受信器である。ＧＰＳ受信器３２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ:Global Navigation Satellite System）または地域航法衛星システム（ＲＮＳＳ:Regional Navigational Satellite System）から現在の経緯度値を取得する。
【００３２】
フライトコンローラＦＣは、これら飛行制御センサ群Ｓにより、機体の傾きや回転のほか、飛行中の経緯度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得する。
【００３３】
制御装置２０は、マルチコプター１０の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである飛行制御プログラムＦＳを有している。飛行制御プログラムＦＳは、飛行制御センサ群Ｓから取得した情報を基に個々のロータ４１の回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター１０を飛行させる。
【００３４】
制御装置２０はさらに、マルチコプター１０を自律飛行させるプログラムである自律飛行プログラムＡＰを有している。そして、制御装置２０のメモリ２２には、マルチコプター１０を飛行させるコースＣの経緯度、飛行中の高度や速度などが指定されたパラメータである飛行計画ＦＰが登録されている。自律飛行プログラムＡＰは、オペレータ端末５１からの指示を開始条件として、飛行計画ＦＰに従ってマルチコプター１０を自律的に飛行させる。
【００３５】
オペレータ端末５１は、無人航空機分野において一般にＧＣＳ（Ground Control Station）と呼ばれている装置である。オペレータ端末５１には、一般的なノート型パソコンやタブレットコンピュータを好適に用いることができる。
【００３６】
マルチコプター１０の通信装置５２とオペレータ端末５１とは、制御信号やデータの送受信を行うことが可能であれば、その具体的な通信方式やプロトコルは問わない。例えば、マルチコプター１０への飛行計画ＦＰのアップロードやテレメトリデータの受信には双方向通信であるＷｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）を使用し、手動操縦時の操縦信号は２．４ＧＨｚ帯の周波数ホッピング方式でＰＣＭ（pulse code modulation：パルス符号変調）信号を送信する構成などが考えられる。その他、マルチコプター１０とオペレータ端末５１とは、３ＧやＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などの移動体通信網で接続されていてもよい。これにより操縦者（オペレータ端末５１）は、移動体通信網のサービスエリア内からであればどこからでもマルチコプター１０を制御することが可能となる。なお、マルチコプター１０は撮影した地表画像を都度オペレータ端末５１に送信してもよく、図示しないＳＤメモリーカードなどの記録媒体に記録してもよい。
【００３７】
本例のＩＭＵ３１およびＧＰＳ受信器３２の測定値は、撮影された地表画像を同時調整（空中三角測量）するときの外部標定要素（撮影時のカメラ７０の傾きと画像中央の地点の座標を求める要素）としても用いられる。なお、空中写真測量を行う区域の地形や地物の影響でＧＰＳ受信器３２の検出精度が不足する場合には、ＧＰＳ受信器３２に加えて、またはＧＰＳ受信器３２に代えて、例えば、地表の撮影画像をパターン認識して自機の移動を検知するオプティカルフローセンサなどを使用することも考えられる。
【００３８】
また、本例のマルチコプター１０は、気圧センサ３４に加え、マルチコプター１０と地表Ｇとの距離を測定する測距手段であるレーザ測距センサ３５を備えている。レーザ測距センサ３５の測定値は後述するオーバラップ制御手段である撮影間隔調節プログラムＣＰに入力され、撮影間隔調節プログラムＣＰによる撮影間隔の調節に用いられる。
【００３９】
なお、本発明の測距手段はマルチコプター１０と地表との距離を測定可能な手段であればよく、レーザ測距センサ３５のほか、例えばミリ波レーダーやレーザスキャナ、ＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）、ステレオカメラなどであってもよい。
【００４０】
図４は、図３のマルチコプター１０の他の構成例を示すブロック図である。図４の例では、カメラ７０が姿勢安定化装置であるカメラジンバル７９に支持されている。本例のカメラジンバル７９には、ＵＡＶを使った空撮で一般に利用されている３軸ブラシレスジンバルなどを採用することができる。マルチコプター１０はその飛行原理から、水平に移動するときには機体を進行方向側に傾ける必要がある。カメラジンバル７９はその傾きを吸収し、カメラ７０の撮影方向を鉛直下方に維持する。なお、カメラ７０がカメラジンバル７９に支持される場合、マルチコプター１０の飛行中の傾きとカメラ７０の傾きとが一致しないため、カメラ７０の傾きを取得するＩＭＵ７１を別途備える必要がある。ＩＭＵ７１はカメラ７０に搭載されてもよく、カメラジンバル７９のマウント部に取り付けられてもよい。
【００４１】
（オーバーラップ制御手段）
以下、図５および図６を参照して、レーザ測距センサ３５および撮影間隔調節プログラムＣＰを用いたオーバーラップ制御について説明する。
【００４２】
図５は、マルチコプター１０がコースＣに沿って一定の撮影間隔で傾斜地の地表画像を撮影する様子を示す模式図である。図５の例では、レーザ測距センサ３５および撮影間隔調節プログラムＣＰによるオーバーラップ制御は無効とされている。
【００４３】
図５の地表Ｇは平坦な面ではなく、コースＣの進行方向に沿って標高が次第に高くなる傾斜面となっている。空中写真測量では一般に、測量を行う区域における標高の最高値と最低値との平均を撮影基準面Ｒの標高とする。図５の撮影基準面Ｒもこれに倣って設定されており、撮影基準面ＲにおけるオーバーラップＯＬは図２の例と同様に６０％に設定されている。
【００４４】
傾斜した地表Ｇを撮影基準面Ｒに基づいて撮影した場合、標高の高い地点については欠像（地表Ｇの細い線の部分）が生じることとなる。欠像が生じた地点については以降の画像処理でステレオマッチングを行うことができないため、その地点の正確な標高や起伏状態を得ることはできない。このように、低い高度を飛行して地表画像を撮影するときには、地表Ｇの標高の変化により撮影範囲が大きく変動するという課題がある。
【００４５】
図６は、マルチコプター１０がレーザ測距センサ３５および撮影間隔調節プログラムＣＰを用いて欠像を防止する様子を示す模式図である。
【００４６】
撮影間隔調節プログラムＣＰは本発明のオーバーラップ制御手段の一形態であり、コースＣを飛行中にオーバーラップＯＬが所定の閾値（本例では６０％）を下回らないよう、レーザ測距センサ３５の測定値の変化に応じてカメラ７０の撮影間隔を自動的に調節するプログラムである。なお、ここでいう「撮影間隔」とは、撮影と次の撮影との間の時間間隔をいう。
【００４７】
マルチコプター１０を一定の高度で飛行させながらレーザ測距センサ３５を鉛直下方に向けて地表Ｇとの距離を得ることにより、マルチコプター１０は地表Ｇの標高の変化、つまり地表Ｇの傾斜や起伏状態を得ることができる。撮影間隔調節プログラムＣＰはレーザ測距センサ３５の測定値を監視し、地表Ｇとの距離の変化による撮影範囲の変動に合わせて撮影間隔を自動的に調節する。より具体的には、撮影間隔調節プログラムＣＰは、地表Ｇが隆起して撮影面積が狭まったときにカメラ７０の撮影間隔を自動的に短くする。地表Ｇの標高が撮影基準面Ｒよりも低くなったときには、標高に応じてカメラ７０の撮影間隔を長くしてもよく、撮影基準面Ｒを基準として撮影間隔を設定してもよい。
【００４８】
このように本例のマルチコプター１０は、レーザ測距センサ３５と撮影間隔調節プログラムＣＰとを備えることにより、撮影基準面Ｒに対する対地高度Ｈではなく地表Ｇからの実際の距離Ｈ１−Ｈ７に基づいて、６０％のオーバーラップＯＬを確保するよう撮影間隔を動的に調節することが可能とされている。
【００４９】
なお、本発明は地表画像のオーバーラップＯＬを制御することで各コースＣにおける欠像を防止するものであり、撮影した地表画像の接合方法や、隣接するコースＣ間の重複度（サイドラップ）の制御方法などについては従来の方法を採用することができる。ただ上でも述べたように、本例のマルチコプター１０は有人航空機よりも低い高度から地表画像を撮影するため、地表Ｇの標高の変化により各地表画像の撮影範囲が大きく変動する（標高の高い地点では狭まり、標高の低い地点では広がる）という性質を有している。そのため、標高の高い地点でも隣接するコースＣとのサイドラップが十分に確保されるように、例えばレーザ測距センサ３５で取得したコースＣの標高の変化（撮影範囲の変化）に基づいて次のコースＣの飛行経路を自動的に修正する機能を別途マルチコプター１０に備えてもよい。
【００５０】
（他のオーバーラップ制御手段）
図７および図８は本発明のオーバーラップ制御手段の他の態様を示すブロック図である。
【００５１】
先の図６の例では、マルチコプター１０は、撮影間隔調節プログラムＣＰによりカメラ７０の撮影間隔を自動調節することで６０％のオーバーラップＯＬを維持する。撮影間隔調節プログラムＣＰは、マルチコプター１０が一定の速度で飛行するという前提の下、カメラ７０の撮影間隔を調節することで撮影基線長ｉを動的に変化させる。本発明のオーバーラップ制御手段の本質的な機能は撮影基線長ｉを調整することであり、その形態は撮影間隔調節プログラムＣＰには限られない。
【００５２】
図７のマルチコプター１１は、撮影間隔調節プログラムＣＰに代えて、オーバーラップ制御手段の他の態様である飛行速度調節プログラムＳＰを有している。マルチコプター１１のような回転翼航空機は飛行速度を自在に変化させることができるという特徴がある。特に、回転翼航空機は固定翼航空機に比べて低速飛行性能や減速性能が著しく高い。この特徴を利用し、飛行速度調節プログラムＳＰは、オーバーラップＯＬが所定の閾値を下回らないように、レーザ測距センサ３５の測定値の変化に応じてマルチコプター１１の飛行速度を自動的に調節する。
【００５３】
このようにマルチコプターは、その飛行速度を調節することによっても、撮影基線長ｉを任意に調整することができる。なお、これら撮影間隔調節プログラムＣＰおよび飛行速度調節プログラムＳＰはいずれか一方のみを単独で採用する必要はなく、両方の機能を組み合わせて使用してもよい。
【００５４】
図８のマルチコプター１２は、撮影間隔調節プログラムＣＰに代えて、オーバーラップ制御手段の他の形態である撮影点調節プログラムＰＰを有している。撮影点調節プログラムＰＰは、オーバーラップＯＬが所定の閾値を下回らないように、レーザ測距センサ３５の測定値の変化に応じて各撮影点の経緯度値を自動的に調節する。ここで、撮影点の経緯度値は、撮影基準面Ｒを基準として飛行計画ＦＰに予め初期値を登録しておいてもよく、または、カメラ７０の焦点距離ｆや飛行高度などの条件のみを撮影間隔調節プログラムＣＰに登録しておき、撮影間隔調節プログラムＣＰがレーザ測距センサ３５の測定値に基づいて順次設定してもよい。
【００５５】
マルチコプターの飛行速度や進路は突風などの外乱の影響をうけることがあり、撮影間隔調節プログラムＣＰや飛行速度調節プログラムＳＰでは常に計算通りに撮影基線長ｉを調節できるとは限らない。一方、撮影点調節プログラムＰＰは絶対的な位置の基準である経緯度で撮影基線長ｉが調節できるため、より確実にオーバーラップＯＬを確保することができる。
【００５６】
図９は、マルチコプター１０が不規則な凹凸のある地表ＧをコースＣに沿って一定の撮影間隔で撮影する様子を示す模式図である。なお、図９の例では、レーザ測距センサ３５および撮影間隔調節プログラムＣＰによるオーバーラップ制御は無効とされている。
【００５７】
図９の地表Ｇは平坦な面ではなく大小の凹凸が不規則に形成された面となっている。図９の例でも撮影基準面ＲにおけるオーバーラップＯＬは６０％に設定されている。
【００５８】
このような起伏のある地表Ｇを撮影基準面Ｒに基づいて撮影した場合、地表Ｇが隆起した地点（地点ｍ，ｎ）や、死角になりやすい地点（地点ｏ，ｐ）では欠像が生じることとなる。
【００５９】
図１０は、マルチコプター１０がレーザ測距センサ３５および撮影間隔調節プログラムＣＰを用いて欠像を防止する様子を示す模式図である。
【００６０】
図１０に示されるように、地表Ｇに不規則な起伏がある場合でも、レーザ測距センサ３５の測定値Ｈ１−Ｈ７に基づいて撮影間隔調節プログラムＣＰが撮影間隔を調節することにより欠像を防止することができる。このとき撮影間隔調節プログラムＣＰは、レーザ測距センサ３５の実値を監視するだけでなく、その増減の傾きから起伏の勾配を算出し、これを加味して撮影間隔を調節する。
【００６１】
図１０の撮影間隔調節プログラムＣＰは、飛行速度調節プログラムＳＰまたは撮影点調節プログラムＰＰに代えても同様の効果を得ることが可能である。
【００６２】
（起伏予測手段，欠像補完手段）
撮影間隔調節プログラムＣＰは、オーバーラップＯＬが６０％となるように撮影間隔を調節する。上でも述べたように、オーバーラップが５０％を下回った地点ではその地点の正確な標高や起伏状態を得ることはできない。しかし、図１０の例では、レーザ測距センサ３５はマルチコプター１０から鉛直下方に向けられており、現在位置よりも先（進行方向側）の地表Ｇがどのように起伏しているのかを事前に知ることはできない。そのため、例えば地点ｏ，ｐがさらに急に隆起している場合や、垂直面を有する人工的な構造物がある場合、撮影間隔調節プログラムＣＰによる撮影間隔の調節が間に合わず欠像が生じることも考えられる。
【００６３】
図１１は、現在位置よりも先の地表Ｇの標高を予め特定可能なマルチコプター１０の例である。
【００６４】
図１１のマルチコプター１０は、レーザ測距センサ３５の測定方向が、マルチコプター１０の鉛直下方よりも進行方向側に傾けられている。マルチコプター１０は、レーザ測距センサ３５が進行方向側に向けられていることにより、地表Ｇの起伏を事前に特定することが可能となり、より計画的にオーバーラップＯＬを制御することができる。
【００６５】
急峻な地形や構造物による欠像を防止する方法としては、図１１のようにレーザ測距センサ３５を進行方向側に傾ける方法のほか、例えばオーバーラップ制御手段（撮影間隔調節プログラムＣＰ，飛行速度調節プログラムＳＰ，または撮影点調節プログラムＰＰ）の機能の一部として、オーバーラップＯＬが所定の閾値を下回る地点が生じた時に、その地点を撮影可能な位置までマルチコプター１０を後退させる機能を含めることが考えられる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。例えば、本発明の無人航空機はマルチコプター１０には限られず、無人であることを条件として、ヘリコプターや固定翼機、さらにはＶＴＯＬ機（Vertical Take-Off and Landing：垂直離着陸機）を使用することもできる。
【符号の説明】
【００６７】
Ｇ：地表，Ｓ：測量区域，Ｃ：コース，Ｒ：撮影基準面，ｆ：焦点距離，Ｈ：対地高度，ＯＬ：オーバーラップ，ｉ：撮影基線長，ｍ，ｎ，ｏ，ｐ：欠像しやすい地点，１０，１１，１２：マルチコプター（無人航空機，無人回転翼航空機），ＦＣ：フライトコントローラ，２０：制御装置，２１：ＣＰＵ，２２：メモリ，ＦＳ：飛行制御プログラム，ＡＰ：自律飛行プログラム，ＦＰ：飛行計画，ＳＰ：飛行速度調節プログラム（オーバーラップ制御手段），ＣＰ：撮影間隔調節プログラム（オーバーラップ制御手段），ＰＰ：撮影点修正PG（オーバーラップ制御手段），Ｓ：飛行制御センサ群，３１：ＩＭＵ，３２：ＧＰＳ受信器，３４：気圧センサ，３５：レーザ測距センサ（測距手段），３６：電子コンパス，４１：ロータ（水平回転翼），４１１：ＥＳＣ，５１：オペレータ端末，５２：通信装置，６０：バッテリー，７０：カメラ（撮影手段），７１：ＩＭＵ，７９：カメラジンバル（姿勢安定化装置）
【図１】
2019214294.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月30日(2019.5.30)
【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】
地表の画像を撮影する撮影手段を備える空中写真測量用の無人航空機であって、
前記無人航空機と地表との距離を測定可能な測距手段と、
前記無人航空機の進行方向において隣接する前記画像の重複度であるオーバーラップを制御するオーバーラップ制御手段と、を有し、
前記オーバーラップ制御手段は、前記オーバーラップが所定の閾値を下回らないように、前記測距手段の測定値の変化に応じて、１つの撮影点から次の撮影点までの距離である撮影基線長を自動的に調節し、
前記オーバーラップ制御手段は、前記無人航空機と地表との距離が近づくに従って前記撮影基線長を短くし、前記無人航空機と地表との距離が遠ざかるに従って前記撮影基線長を長くするように調節することを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記オーバーラップ制御手段は、前記測距手段の測定値の変化に応じて、撮影点の経緯度値、前記撮影手段による撮影間隔、または、前記無人航空機の飛行速度を変更することで前記撮影基線長を自動的に調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
一又は複数の水平回転翼により飛行する無人回転翼航空機であることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記撮影手段の姿勢安定化装置をさらに有し、
前記撮影手段の撮影方向は前記姿勢安定化装置により鉛直下方に維持されることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記測距手段の測定方向は、前記無人航空機の鉛直下方よりも該無人航空機の進行方向側に傾けられていることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記オーバーラップ制御手段は、前記オーバーラップが所定の閾値を下回る地点が生じた時に、その地点を撮影可能な位置まで機体を後退させることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項７】
前記オーバーラップ制御手段は、地表の標高が撮影基準面の標高よりも高くなるに従って前記撮影基線長を短くし、前記撮影基準面の標高を下限として、地表の標高が低くなるに従って前記撮影基線長を長くするように調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。