(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合が静止特徴点であると判定された場合は前記第１の特徴点集合が航行支援用に保存され、前記第１の特徴点集合が移動特徴点であると判定された場合は航行支援用に保存されない、方法。
【請求項２】
前記複数の撮像機器が互いに異なる方位に向けて配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記異なる視野の少なくとも一部は互いに重なり合う、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記帰還経路は前記飛行経路とは逆向きを辿る、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記帰還経路は前記飛行経路とは異なる、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ＵＡＶは、前記帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の特徴点集合を用いて、前記周囲環境内の前記第１の特徴点集合から三次元マップを構築する、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ＵＡＶに前記帰還経路を巡航させる命令を受信するステップを更に含む、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記命令はリモートコントローラから受信される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＵＡＶの動作モードを前記帰還経路に変更することにより、前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合との比較を開始するステップを更に含む、請求項１から請求項９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の特徴点集合又は前記第２の特徴点集合が、前記ＵＡＶの動作パラメータに応じて可変間隔で収集される、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合又は前記第２の特徴点集合が、前記ＵＡＶの動作パラメータに応じて可変間隔で収集される、方法。
【請求項１３】
前記動作パラメータは前記ＵＡＶの速度である、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合を比較するステップは認識可能な地上目標を発見するステップを含む、請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記地上目標は、前記帰還経路と前記飛行経路が異なる場合に発見される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記地上目標は、前記ＵＡＶが前記帰還経路の途上で前記飛行経路と異なる方向を向いた場合に発見される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記帰還経路は、前記ＵＡＶと前記地上目標との間で計算された相対測位に基づいて決定される、請求項１４から請求項１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合を比較するステップにおいて、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）法を用いて前記帰還経路が決定される、請求項１から請求項１７の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合との比較を利用して、透視ｎ点（ＰｎＰ）運動推定を用いて前記帰還経路を決定する、請求項１から請求項１７の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合を比較するステップは認識可能な地上目標を発見するステップを含み、
前記地上目標は、前記帰還経路と前記飛行経路が異なる場合に発見される、方法。
【請求項２１】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合を比較するステップは認識可能な地上目標を発見するステップを含み、
前記地上目標は、前記ＵＡＶが前記帰還経路の途上で前記飛行経路と異なる方向を向いた場合に発見される、方法。
【請求項２２】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合を比較するステップは認識可能な地上目標を発見するステップを含み、
前記帰還経路は、前記ＵＡＶと前記地上目標との間で計算された相対測位に基づいて決定される、方法。
【請求項２３】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合を比較するステップにおいて、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）法を用いて前記帰還経路が決定される、方法。
【請求項２４】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像機器を用いて、前記ＵＡＶの周囲環境における前記異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
前記飛行経路を巡航する間に収集された前記第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、前記複数の撮像機器を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
前記第１の特徴点集合と前記第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合を比較するステップとを含み、
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合との比較を利用して、透視ｎ点（ＰｎＰ）運動推定を用いて前記帰還経路を決定する、方法。
【請求項２５】
前記第１の特徴点集合と前記第２の特徴点集合とを比較するステップは、前記ＵＡＶが前記帰還経路を巡航する間に実行される、請求項１から請求項２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１から請求項２５の何れか１項に記載の方法を実行するプロセッサを備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来、空撮は単一のカメラを利用して航空機が移動した場所でサンプリングされた画像を分割する。例えば、航空機は、前方を向いたカメラと共に北方へ飛行し、その結果北側の画像を記録する可能性がある。航空機が旋回して南方へ戻る場合、前方を向いたカメラは南方を指向して南側の画像しか記録しない可能性がある。これらの画像の違いにより、航空機が視覚認知を用いて自動帰還することが妨げられる恐れがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
視覚認知に依存する自動帰還用の改良されたシステム及び方法に対するニーズが存在する。自動帰還に利用可能な画像データの収集を支援すべく複数のカメラが航空機に搭載されていてよい。当該複数のカメラは、ＵＡＶの方位に依らず、ＵＡＶが画像データを用いて元の経路に沿って帰還する方法を判定できるようにカバレッジ範囲を広げるべく、異なる方向に向けられて異なる視野を有していてよい。
【０００３】
ＵＡＶが移動する間に複数のカメラから収集されて評価される画像を処理してメモリに保存する際の負荷が増大する可能性がある。システムに対する負荷を軽減すべく、選択された画像から選択された特徴は航行支援用に保存及び／又は利用することができる。いくつかの例において、これらの特徴は特徴点であってよく、自動帰還の誘導に用いられてよい。これらの特徴は、複数のカメラの有無に基づいて選択されてよい。特徴を保存する間隔は各種のパラメータに基づいて選択されてよい。
【０００４】
本発明の一態様は、無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、前記方法は、飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像装置を用いて、ＵＡＶの周辺環境における当該異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、飛行経路を巡航する間に収集された第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、帰還経路を巡航する間に、当該複数の撮像装置を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、飛行経路の途上で抽出された第１の特徴点集合を、第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合と比較することにより、帰還経路を巡航するステップとを含んでいる。
【０００５】
また、本発明の一態様は、無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する装置であって、前記装置は、各々異なる視野を有する複数の撮像装置、すなわち（１）飛行経路を巡航する間に、ＵＡＶの周辺環境における当該異なる視野に対応する第１の画像集合を収集し、（２）帰還経路を巡航する間に、当該異なる視野に対応する第２の画像集合を収集すべく構成された複数の撮像装置と、（１）飛行経路を巡航する間に収集された第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出し、（２）飛行経路の途上で抽出された第１の特徴点集合を、第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合と比較することにより、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる信号を生成すべく、個別又は集合的に構成された１個以上のプロセッサとを含んでいる。
【０００６】
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法が、本発明の更なる態様により提供される。本方法は、飛行経路を巡航する間に画像集合を収集するステップと、飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出するステップと、（１）ＵＡＶの移動、（２）画像集合内での画像同士の重なりの程度、（３）特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度、又は（４）特徴点が静止しているか否かの判定に基づいて、当該特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択するステップとを含んでいてよい。
【０００７】
更に、本発明の態様は、無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する装置を含んでいてよく、前記装置は、飛行経路を巡航する間ＵＡＶにより収集された画像集合を受信し、飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出し、（１）ＵＡＶの移動、（２）画像集合内での画像同士の重なりの程度、（３）特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度、又は（４）特徴点が静止しているか否かの判定に基づいて、当該特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択すべく個別又は集合的に構成された１個以上のプロセッサを含んでいる。
【０００８】
本発明の別の態様は、無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、前記方法は、飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像装置を用いて、ＵＡＶの周辺環境における当該異なる視野に対応する画像集合を収集するステップと、飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出するステップと、特徴点を含む画像を収集する撮像装置の個数に基づいて、当該特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択するステップとを含んでいる。
【０００９】
更に、本発明の態様は無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する装置であって、前記装置は、飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像装置を用いて収集されたＵＡＶの周辺環境における当該異なる視野に対応する画像集合を受信し、飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出し、特徴点を含む画像を収集する撮像装置の個数に基づいて、当該特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択すべく個別又は集合的に構成された１個以上のプロセッサを含んでいる。
【００１０】
本発明の異なる態様が、個々に、集合的に、又は互いと組み合わせて理解することができることが理解されるものとする。本明細書に記載される本発明の様々な態様は、以下記載される特定の用途のいずれか又は任意の他のタイプの可動物体に適用し得る。本明細書での航空機のあらゆる記載は、任意の車両等の任意の可動物体に適用し得、使用し得る。更に、航空移動（例えば、飛行）の状況で本明細書に開示されるデバイス、及び方法は、地上移動、水上移動、水中移動、又は宇宙空間での移動等の他のタイプの移動の状況で適用することもできる。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は、明細書、特許請求の範囲、及び添付図を検討することにより明らかになる。
【００１２】
本明細書において言及される全ての公開物、特許、及び特許出願は、個々の各公開物、特許、又は特許出願が特に且つ個々に参照により援用されることが示されるものとして、その全体が参照により本明細書に援用される。
【００１３】
本発明の新規の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。本発明の特徴及び利点のよりよい理解が、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明を参照することにより得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による、異なる方向に向けられた複数のカメラを有する無人航空機（ＵＡＶ）の模式的上面図を示す。
【図２】本発明の実施形態による、ＵＡＶに空間的に配置可能なカメラの模式的な例を示す。
【図３】本発明の実施形態による、例示的な自動帰還処理のフロー図を示す。
【図４】本発明の実施形態による、環境内で飛行経路を巡航するＵＡＶの一例を示す。
【図５】本発明の実施形態による、ＵＡＶが環境内を巡航する間にＵＡＶ上の複数のカメラの支援により撮像可能な画像の例を示す。
【図６】本発明の実施形態による画像のシーケンス及び画像の選択方法一例を示す。
【図７】本発明の実施形態による画像のシーケンス及び特徴の選択方法の一例を示す。
【図８】本発明の実施形態による、ＵＡＶに搭載されていて各々異なる視野を有する複数のカメラにより撮像可能な物体の一例を示す。
【図９】本発明の実施形態による、帰還経路を巡航するＵＡＶの一例を示す。
【図１０】本発明の実施形態による、無人航空機（ＵＡＶ）を示す。
【図１１】本発明の実施形態による、支持機構及び搭載物を含む可動物体を示す。
【図１２】本発明の実施形態による、可動物体を制御するシステムのブロック図による概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
無人航空機（ＵＡＶ）は環境内を巡航することができる。ＵＡＶは自身の飛行経路に関する情報を記録することができる。ＵＡＶは、自身の飛行経路の出発点に帰還できるようにする自動帰還機能を有していてよい。いくつかの例において、ＵＡＶの自動帰還機能の起動が望ましい場合、イベントが生起するか、又はコマンドを受信する場合がある。視覚認知は外部物体との通信に依存しないため、自動帰還に有用なツールであろう。全地球測位システム（ＧＰＳ）等、いくつかの航行用ツール自体は、１個以上の衛星群との信号が遮断され得る状況では信頼性が欠ける恐れがある。
【００１６】
本明細書において、視覚主体の自動帰還システム及び方法が提供される。いくつかの実施形態において、ＵＡＶは自動帰還機能に追随すべく視覚的データの収集及び解析に依存する場合がある。ＵＡＶは、自身の航行支援に供する画像データを収集すべくＵＡＶに搭載された複数のカメラを用いることができる。複数のカメラは、互いに異なる方向に向けることができ、且つ異なる視野を有していてよい。複数のカメラは、水平方向に３６０度の領域をカバーすることができる。いくつかの実施形態において、複数のカメラは、球面上で３６０度の空間領域をカバーすることができる。ＵＡＶは収集された画像データを用いて自動帰還機能を実行することができる。
【００１７】
複数のカメラが並行して画像データを収集している過程で、ＵＡＶ航行支援用に画像データを保存及び／又は処理することができる。ＵＡＶが自動帰還を実行している場合、ＵＡＶは実質的にリアルタイムに画像データを収集して、保存された画像データを解析する場合がある。これはＵＡＶの処理及びメモリ保存能力に重大な負荷を掛ける恐れがある。本明細書に記述する自動帰還システム及び方法は、負荷を軽減すべく画像データを選択的に保存してよい。例えば、画像から選択された特徴、例えば特徴点を保存してよい。他の例において、選択された画像から選択された特徴を保存してよい。
【００１８】
任意選択的に、このような選択は１個以上のパラメータに基づいていてよい。例えば、選択は、特定の特徴又は物体が写っているカメラの個数に基づいていてよい。選択は、画像の時系列的シーケンスにおける他の画像との比較に依存する場合がある。例えば、選択は、画像シーケンス内での画像同士の重なりの程度、又は特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度に依存する場合がある。いくつかの例において、環境内の静止物体に関する画像データだけを保存してもよい。例えば、環境内の静止特徴点だけを保存してもよい。選択は、ＵＡＶの移動特徴、例えばＵＡＶの速度又は方向に基づいていてよい。
【実施例】
【００１９】
図１に、本発明の実施形態による、異なる方向に向けられた複数のカメラを有する無人航空機（ＵＡＶ）の模式的上面図を示す。ＵＡＶは、複数のカメラを有することで、環境のより大きな部分から画像データを収集できるようになる。複数のカメラは、ＵＡＶが自身の方位に依らず環境内を航行可能にすることができる。
【００２０】
ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ本体１１０を有していてよい。ＵＡＶ本体は、１個以上のカメラ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを搭載することができる。各カメラは、対応する視野１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを有していてよい。任意選択的に、カメラ視野によりカバーされない盲点１４０が存在してもしなくてもよい。
【００２１】
本明細書におけるＵＡＶ１００記述はいずれも任意の種類の航空機に適用でき、その逆も同じである。航空機は、無人でも有人でもよい。同様に、本明細書におけるＵＡＶの記述はいずれも任意の種類の移動可能物体に適用でき、その逆も同じである。移動可能物体は、自己推進移動可能な航空機であってよい。航空機は、環境内で移動可能にする１個以上の推進部を備えていてよい。移動可能物体は、地上又は地下、あるいは水中、又は空中、宇宙空間内、又はこれらの任意の組み合わせを巡航することができる。移動可能物体は、航空機（例：飛行機、回転翼機、軽飛行機）、地上車両（例：自動車、トラック、バス、列車、ローバー、地下鉄）、水上／水中船（例：ボート、船舶、潜水艦）、又は宇宙船（例：人工衛星、シャトル、ロケット）であってよい。移動可能物体は、有人でも無人でもよい。
【００２２】
ＵＡＶは、ＵＡＶ本体１１０を有していてよい。ＵＡＶ本体は、任意選択的に、ＵＡＶの１個以上の要素を収容可能な筐体を含んでいてよい。例えば、筐体は、ＵＡＶの１個以上の電気部品を収容することができる。電気部品の例として、ＵＡＶの航空制御器、慣性測定装置、電力供給装置、メモリ記憶装置、１個以上のプロセッサ、航行装置（例：ＧＰＳ）、通信装置、１個以上の電子速度制御器（ＥＳＣ）、１個以上のアクチュエータ、又は１個以上のセンサが含まれるが、これらに限定されない。センサの例として、位置センサ（例：全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、位置三角測量を可能にするモバイルデバイス送信器）、視覚センサ（例：可視、赤外又は紫外光を検知可能なカメラ等の撮像装置）、近接センサ（例：超音波センサ、ライダー、飛行時間型カメラ）、慣性センサ（例：加速度計、ジャイロスコープ、慣性測定装置（ＩＭＵ））、高度センサ、圧力センサ（例：バロメータ）、音声センサ（例：マイクロホン）又は電磁場センサ（例：磁力計、電磁センサ）が含まれるが、これらに限定されない。任意の適当な個数のセンサ、例えば１、２、３、４、５個以上のセンサ及びそれらの組み合わせを用いてよい。任意選択的に、異なる種類（例：２、３、４、５種類以上）のセンサからデータを受信することができる。異なる種類のセンサは、異なる種類の信号又は情報（例：位置、方位、速度、加速度、近接度、圧力等）を測定して、及び／又は異なる種類の測定技術を利用してデータを得ることができる。例えば、これらのセンサは能動センサ（例：自身の発生源からエネルギーを生成して測定するセンサ）及び受動センサ（例：利用可能なエネルギーを検知するセンサ）の任意の適当な組み合わせを含んでいてよい。ＵＡＶ本体は、１個以上の要素、例えば１個以上の電気部品を搭載することができる。１個以上の要素は、筐体内にあっても、筐体外にあっても、筐体内に埋め込まれていても、又はこれらの任意の組み合わせであってよい。
【００２３】
ＵＡＶ本体は中央本体であってよい。任意選択的に、１本以上のアームが中央本体から延在することができる。アームは、飛行中にＵＡＶを支援可能な１個以上の推進部を搭載することができる。推進部は、ＵＡＶの揚力を生成可能な１個以上のローターを含んでいてよい。推進部は、ロータブレード、及びロータブレードの軸回りの回転を実行可能な対応アクチュエータを含んでいてよい。揚力は軸方向に沿っていてよい。いくつかの実施形態において、１本以上、２本以上、３本以上、４本以上、５本以上、６本以上、７本以上、８本以上、１０本以上、１２本以上、２０本以上、又は３０本以上のアームが中央本体から延在していてよい。各アームにおいて、１個以上、２個以上、３個以上、４個以上、又は５個以上の推進部が当該アームにより搭載されていてよい。
【００２４】
ＵＡＶは、本明細書の他の箇所でより詳細に記述する他の任意の特徴を有していてよい。本明細書におけるＵＡＶの記述はいずれも本明細書の他の箇所でより詳細に記述する特徴を有する任意の移動可能物体に適用できる。
【００２５】
ＵＡＶは、１個以上のカメラ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを搭載することができる。本明細書におけるカメラの記述は任意の種類の撮像装置に適用でき、その逆も同じである。カメラは物理的な撮像装置であってよい。撮像装置は、電磁放射（例：可視、赤外及び／又は紫外光）を検知すべく構成されていてよく、検知された電磁放射に基づいて画像データを生成することができる。撮像装置は、光の波長に反応して電気信号を生成する電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ等の画像センサを含んでいてよい。結果的に生じた電気信号は画像データを生成すべく処理することができる。撮像装置により生成された画像データは１個以上の画像を含んでいてよく、画像は静止画像（例：写真）、動画像（例：ビデオ）、又はこれらの適当な組み合わせであってよい。画像データは、多色（例：ＲＧＢ、ＣＭＹＫ、ＨＳＶ）であっても単色（例：グレイスケール、白黒、セピア）であってもよい。撮像装置は、光を画像センサ上に誘導すべく構成されたレンズを含んでいてよい。
【００２６】
カメラは、動画像データ（例：ビデオ）を撮像するムービー又はビデオカメラであってよい。カメラは、静止画像（例：写真）を撮像するスチルカメラであってよい。カメラは、動画像データ及び静止画像を撮像することができる。カメラは、動画像データと静止画像の撮像を切り替えることができる。本明細書で提供する特定の実施形態はカメラを前提として記述されているが、本開示が任意の適当な撮像装置に適用することができ、カメラに関する本明細書の記述はいずれも任意の適当な撮像装置に適用することができ、且つカメラに関する本明細書の記述はいずれも他の種類の撮像装置に適用することができる点を理解されたい。カメラを用いて３Ｄシーンの２Ｄ画像（例：環境、１個以上の物体等）の生成することができる。カメラにより生成された画像は、３Ｄシーンの２Ｄ画像平面上への射影を表すことができる。従って、２Ｄ画像の各点はシーン内での３Ｄ空間座標に対応している。カメラは、光学素子（例：レンズ、鏡、フィルタ等）を含んでいてよい。カメラは、カラー画像、グレイスケール画像、赤外線画像等を撮像することができる。
【００２７】
カメラは、特定の画像解像度で画像又は画像のシーケンスを撮像することができる。いくつかの実施形態において、画像解像度は、画像内のピクセルの個数により画定することができる。いくつかの実施形態において、画像解像度は、約３５２×４２０ピクセル、４８０×３２０ピクセル、７２０×４８０ピクセル、１２８０×７２０ピクセル、１４４０×１０８０ピクセル、１９２０×１０８０ピクセル、２０４８×１０８０ピクセル、３８４０×２１６０ピクセル、４０９６×２１６０ピクセル、７６８０×４３２０ピクセル、又は１５３６０×８６４０ピクセル以上であってよい。いくつかの実施形態において、カメラは４Ｋカメラ又はより高い解像度のカメラであってよい。
【００２８】
カメラは、特定の撮像速度で画像のシーケンスを撮像することができる。いくつかの実施形態において、画像のシーケンスは、約２４ｐ、２５ｐ、３０ｐ、４８ｐ、５０ｐ、６０ｐ、７２ｐ、９０ｐ、１００ｐ、１２０ｐ、３００ｐ、５０ｉ又は６０ｉ等の標準ビデオフレーム速度で撮像することができる。いくつかの実施形態において、画像のシーケンスは、０．０００１秒、０．０００２秒、０．０００５秒、０．００１秒、０．００２秒、０．００５秒、０．０１秒、０．０２秒、０．０５秒、０．１秒、０．２秒、０．５秒、１秒、２秒、５秒、又は１０秒毎に約１個の画像以下の速度で撮像することができる。いくつかの実施形態において、撮像速度は、ユーザー入力及び／又は外部条件（例：雨、雪、風、環境の不明瞭な表面テクスチャ）に応じて変化し得る。
【００２９】
カメラは、調整可能なパラメータを有していてよい。異なるパラメータの下で、同一の外部条件（例：位置、光）の影響を受けながら、異なる画像を撮像装置により撮像することができる。調整可能なパラメータは、露光（例：露光時間、シャッター速度、開口、フィルム速度）、利得、ガンマ、注目領域、ビニング／サブサンプリング、ピクセルクロック、オフセット、トリガリング、ＩＳＯ等を含んでいてよい。露光に関するパラメータは、撮像装置の画像センサに到達する光の量を制御することができる。例えば、シャッター速度は、光が画像センサに到達するまでの時間の長さを制御することができ、開口は所与の時間内に画像センサに到達する光の量を制御することができる。利得に関するパラメータは光学センサからの信号の増幅を制御することができる。ＩＳＯは、利用可能な光に対するカメラの感度のレベルを制御することができる。露光及び利得を制御するためのパラメータは一括的に扱うことができ、本明細書ではＥＸＰＯと称する。
【００３０】
ＵＡＶに搭載された１個以上のカメラは１個以上の同一のパラメータ、特徴又は特性を有していてよい。いくつかの例において、ＵＡＶに搭載されたカメラの全てが同一の特徴又は特性を有していてよい。代替的に、ＵＡＶに搭載された１個以上のカメラは異なる特徴又は特性を有していてよい。いくつかの例において、ＵＡＶに搭載されたカメラの各々が異なる特徴又は特性を有していてよい。
【００３１】
１個以上のカメラはＵＡＶ本体に搭載されていてよい。１個以上のカメラはＵＡＶの中央本体に搭載されていてよい。１個以上のカメラはＵＡＶの１本以上のアームに搭載されていても搭載されていなくてもよい。１個以上のカメラはＵＡＶの筐体に搭載されていてよい。１個以上のカメラはＵＡＶを収容する外面に取り付けられていてよい。１個以上のカメラはＵＡＶの筐体の外面内に埋め込まれていてよい。１個以上のカメラは、ＵＡＶの外部の環境に露出されたレンズ等の光学素子を備えていてよい。光学素子は、任意選択的に、カバーの支援によりＵＡＶの外部の環境から保護されていてよい。カバーは透明であってよい。カバーは光学フィルタを含んでいても含んでいなくてもよい。
【００３２】
任意の個数のカメラが設けられていてよい。例えば、１個以上、２個以上、３個以上、４個以上、５個以上、６個以上、７個以上、８個以上、９個以上、１０個以上、１２個以上、１５個以上、１８個以上、２０個以上、２１個以上、２２個以上、２４個以上、２５個以上、２７個以上、３０個以上、３５個以上、４０個以上、４５個以上、５０個以上、６０個以上、７０個以上、又は１００個以上のカメラがＵＡＶに搭載されていてよい。
【００３３】
カメラはＵＡＶ本体に対して静止していてよい。カメラは、ＵＡＶが動作（例：ＵＡＶが飛行）する間、ＵＡＶ本体に対して移動しないよう構成されていてよい。カメラは、カメラが動作する（例：カメラが画像を撮像する）間、ＵＡＶ本体に対して移動しないよう構成されていてよい。カメラはＵＡＶ本体に対して固定されていてよい。いくつかの実施形態において、ＵＡＶに搭載されたカメラの全てがＵＡＶに対して静止していてよい。代替的に、ＵＡＶに搭載されたカメラのうち選択された個数のカメラだけがＵＡＶに対して静止していよく、又は静止しているカメラがなくてもよい。
【００３４】
カメラはＵＡＶ本体に対して移動可能であってよい。カメラは、ＵＡＶが動作する（例：ＵＡＶが飛行する）間、ＵＡＶ本体に対して移動することができるように構成されていてよい。カメラは、カメラが動作する（例：カメラが画像を撮像する）間、ＵＡＶ本体に対して移動することができるように構成されていてよい。カメラは、ＵＡＶ本体に対してカメラを移動可能にする１個以上の支持機構又は要素を含んでいてよい。例えば、カメラは、ＵＡＶ本体に対して１、２又は３方向に並進、又はＵＡＶ本体に対して１本、２本又は３本の軸の回りに回転することができる。カメラは、ジンバルフレームアセンブリを有する支持機構に搭載されていてよい。本明細書の他の箇所に記述されている特徴はいずれも搭載物及び支持機構に適用することができる。カメラは、１個以上のアクチュエータの支援によりＵＡＶ本体に対して移動することができる。いくつかの実施形態において、ＵＡＶに搭載されたカメラの全てがＵＡＶに対して移動可能であってよい。代替的に、ＵＡＶに搭載されたカメラのうち選択された個数のカメラだけがＵＡＶに対して移動可能であってよく、又は移動可能なカメラがなくてもよい。
【００３５】
複数のカメラ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、互いに異なる視野１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを有するように配置されていてよい。いくつかの実施形態において、ＵＡＶ本体に搭載された複数のカメラの各々が互いに異なる視野を有していてよい。代替的に、ＵＡＶ本体に搭載された１個以上のカメラが互いに同一視野を有していてよい。１個以上のカメラが互いに異なる方位を向いていてよい。任意選択的に、ＵＡＶに搭載されたカメラの各々が互いに異なる方位を向いていてよい。代替的に、１個以上のカメラが同じ方位を向いていてよい。カメラは、当該カメラのレンズを通過可能な光軸を有していてよい。１個以上、又は全てのカメラの光学軸が互いに異なる方位にあってよい。いくつかの実施形態において、カメラの方位は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１２、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、６０、又は９０度異なっていてよい。いくつかの実施形態において、カメラの方位の差異は、本明細書に記述するどの角度測定値よりも小さくてよい。カメラの方位は、本明細書に記述する任意の２個の値の間に入る程度異なっていてよい。
【００３６】
カメラは、異なる視野がＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーすべく配置されていてよい。ＵＡＶの周囲３６０度の領域で水平方向に盲点が殆ど又は全く存在しないようにＵＡＶの周囲３６０度の全方位視を提示することができる。カメラの配置は、異なる視野がＵＡＶの周囲の３６０度の垂直視をカバーするようになされていてよい。ＵＡＶの周囲３６０度の垂直領域に盲点が殆ど又は全く存在しないようにＵＡＶの周囲の３６０度の垂直視を提示することができる。カメラの配置は、異なる視野がＵＡＶの周囲の球面空間をカバーするようになされていてよい。ＵＡＶの周囲３６０度水平視において水平方向に、及びＵＡＶの周囲３６０度の領域において垂直方向に盲点が殆ど又は全く存在しないようにＵＡＶの周囲球面視を提示することができる。
【００３７】
図１に、１個以上の盲点１４０がＵＡＶの周囲の水平方向に存在することを単に例示的に示す。いくつかの実施形態において、このような盲点は、ＵＡＶから１ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍより存在することができない（４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、１ｍ、１．５ｍ、２ｍ、３ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ又は５０ｍ遠方に存在しないようにできる。例えば、全ての空間視は、ＵＡＶの表面から任意の距離にある少なくとも１個のカメラによりカバーすることができる。これらの視野は、盲点が存在しないように重なり合っていてよい。いくつかの例において、ＵＡＶの周囲の全球面空間に盲点が存在しない。ＵＡＶの周囲に３６０度水平方向及び／又は３６０度の垂直方向に範囲内に盲点が存在しない場合がある。
【００３８】
１個以上の異なる視野が互いに重なり合っていてよい。例えば、複数のカメラが環境の一部の画像を同時に撮像することができる。いくつかの例において、各視野は、隣接する別の視野と部分的に重なり合っていてよい。
【００３９】
このように、ＵＡＶは、複数のカメラを用いて、ＵＡＶが巡航している環境から多方向画像情報を取得可能であってよい。ＵＡＶは、全ての方向から画像データをサンプリングする際に、環境から実質的に全方向画像データを取得可能であってよい。動作中に航空機が方位を変えたとしても、少なくとも１個のカメラで合致する画像情報を撮像することができるため、自動帰還経路生成の信頼性が大幅に向上する。１個のカメラだけを用いる場合、帰還飛行が不正確になるリスクが増すであろう。ＵＡＶの周囲の空間全体をカバーするカメラのように複数のカメラを用いることにより、帰還飛行が不正確になるリスクが軽減される。
【００４０】
図２に、本発明の実施形態による、ＵＡＶ本体２１０に空間的に配置可能なカメラ２２０の模式的な例を示す。上述のように、いくつかの実施形態において、複数のカメラが、ＵＡＶの周囲の球面空間の実質的に全体がカメラで撮像可能な方向に向けられていてよい。
【００４１】
カメラの個数及び／又は位置は盲点が存在しないように選択されてよい。いくつかの例において、上述の距離のようにＵＡＶから指定された距離だけ離れた箇所には盲点は全く存在することができない。本明細書の他の箇所で記述する個数のいずれかのように、任意の個数のカメラが球面空間をカバーすべく空間的に配置されていてよい。一例において、２１個のカメラがＵＡＶ本体を覆うように分散配置されていてよい。各カメラ、又はカメラの部分集合は、他のカメラとは異なる空間方位を有していてよい。空間方位は、ＵＡＶのヨー軸、ロール軸、及び／又はピッチ軸に関して異なっていてよい。
【００４２】
カメラの個数及び／又は位置調整は、カメラの視野に基づいて選択されてよい。例えば、カメラの視野が広いほど、カメラの周囲の所望の空間から画像を取得するために必要なカメラが少なくて済む。カメラの視野が狭いほど、カメラの周囲の所望の空間から画像を取得するためにより多くのカメラが必要とされる。いくつかの例において、広角カメラを用いてカメラの個数を減らすことができる。
【００４３】
カメラの個数及び／又は位置調整は、所望の程度の視野同士の重なりを実現すべく選択されてよい。隣接するカメラが、少なくとも１％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％重なり合う視野を有していることが望ましいであろう。他の例において、隣接するカメラが、本明細書に記述するどの割合よりも小さい程度重なり合う視野を有していることが望ましいであろう。隣接するカメラは、本明細に記述する任意の二つの値の間の範囲に含まれる割合だけ重なり合う視野を有していてよい。
【００４４】
図３に、本発明の実施形態による例示的な自動帰還処理のフロー図を示す。ＵＡＶが環境内を巡航する間に複数のカメラを用いて画像を撮像することができる（３１０）。１個以上の画像特徴の記述子を生成することができる（３２０）。画像特徴は、画像特徴ライブラリと比較することができる（３３０）。画像特徴が未知の場合、当該画像特徴を画像特徴ライブラリに追加することができる（３４０）。画像が既知の場合、自動帰還処置を開始するか否かの判定を行うことができる（３５０）。自動帰還を行わない場合、ＵＡＶが飛行する間に複数のカメラが撮像し続けてよい（３１０）。自動帰還プロシージャを開始する場合、現在収集されている画像を依然の画像と比較して帰還方向を計算する（３６０）。
【００４５】
画像は、ＵＡＶが環境内を巡航する間に複数のカメラ３１０を用いて撮像することができる。所与の位置又は時刻で複数のカメラの各々が画像を撮像することができる。複数のカメラの各々は画像を実質的に同時に（例：０．００１、０．００５、０．０１、０．０５、０．１、０．３、０．５、１、１．５、２、３、５、７、１０、１５、又は２０秒未満の間隔で）撮像することができる。複数のカメラの各々は、ＵＡＶが実質的に同じ位置（例：ＵＡＶの変位が０．００１、０．００５０．０１、０．０５、０．１、０．５、１、２、３、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、７０、１００、２００、３００、５００、又は１，０００ｃｍ未満）にある間、画像を撮像することができる。いくつかの実施形態において、画像集合は、複数のカメラからの実質的に同一時点又は箇所で収集された画像に対応していてよい。例えば、第１の画像集合を実質的に第１の時点及び／又は第１の位置で収集できるのに対し、第２の画像集合を実質的に第２の時点及び／又は第２の位置で収集することができる。
【００４６】
画像集合は、画像が撮像された位置に関する位置情報と共に保存することができる。いくつかの例において、位置情報は１個以上の航行センサの支援を受けることができる。例えば、ＧＰＳ座標は、画像データの対応する集合と共に保存することができる。ＧＰＳ座標は、ＵＡＶのＧＰＳ座標であってよい。画像集合は、画像が撮像された時点に関するタイミング情報と共に保存することができる。例えば、画像集合又は画像集合内の個々の画像と共にタイムスタンプが付与されていてよい。いくつかの実施形態において、どのカメラが各々の画像を収集したかの情報が、画像集合内の個々の画像に関連付けられていてよい。例えば、対応するカメラ識別子を各画像と共に保存することができる。ＵＡＶ又は慣性基準フレーム（例：環境）に対するカメラの位置調整（例：カメラの方位）に関する情報を提供することができる。いくつかの例において、画像集合に対してＵＡＶの位置調整（例：慣性基準フレームに対するＵＡＶの方位）を行うことができる。ＵＡＶに対する各カメラの位置調整は既知であって、慣性基準フレームに対する各カメラの位置調整を計算することができる。このように、画像集合の各画像に関連付けられた位置調整（例：方位）を計算又は保存することができる。
【００４７】
画像は、ストリーミング画像として実質的にリアルタイムに撮像することができる。画像は、任意の周波数（例：少なくとも１Ｈｚ、３Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、又は１００Ｈｚ）で撮像することができる。いくつかの例において、画像は、均等な時間間隔で撮像することができる。代替的に、撮像間隔は変化し得る。撮像間隔は、ＵＡＶの移動特徴（例：ＵＡＶの直線速度、直線加速度、旋回速度、及び／又は旋回方向）に応じて変化し得る。例えば、ＵＡＶがより高速で移動している場合、より高い周波数で画像を撮像することができる。代替的に、ＵＡＶの移動に依らず同一周波数で画像を撮像することができる。任意選択的に、複数のカメラの各々が同一周波数で動作することができる。代替的に、複数のカメラのうち異なるカメラが異なる周波数で動作することができる。
【００４８】
ＵＡＶが環境内を巡航する間に画像の複数の集合は撮像することができる。このような画像を外部機器に保存及び／又は送信することができる。いくつかの例において、画像データの全てを保存しても、又は画像データの選択された部分だけを保存してもよい。いくつかの例において、画像データの全てを再生のために保存してもよいが、画像データの選択された部分だけを航行支援用に用いてもよい。
【００４９】
１個以上の画像特徴の記述子を生成することができる（３２０）。画像特徴は、航行支援に使用できる画像データの選択された一部として生成することができる。画像集合の画像特徴に関するデータは、画像集合全体に関するデータよりも少なくてもよい。いくつかの実施形態において、画像特徴は、各集合毎に抽出することができる。例えば、第１の画像特徴集合を第１の画像データ集合から抽出することができる。第２画像データ集合を第２の画像データ集合から抽出することができる。第１の画像データ集合は、第２の画像データ集合の収集の前に、同時に、又は後で抽出されてよい。いくつかの実施形態において、画像特徴の例は、本明細書の他の箇所でより詳細に記述するように、画像の特徴点であってよい。
【００５０】
いくつかの実施形態において、画像特徴は、本明細書の他の箇所で記述するように、選択された画像データであってよい。例えば、画像特徴は、航行支援用に画像集合を保存することなく、航行支援用に抽出及び保存することができる。画像集合は、メモリに保存されても、又は全く保存されなくてもよい。
【００５１】
画像の記述子は画像特徴を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、記述子は画像の解析を含んでいてよい。例えば、記述子は画像データに基づいて作成されたヒストグラムであってよい。記述子は、集合からの画像データ全体に基づいて生成することも、又は集合からの画像特徴情報に基づいて生成することもできる。記述子は、画像集合からの特徴点に関するヒストグラムを含んでいてよい。記述子は、画像集合からの特徴点等、特徴の選択された部分集合に関するものであってよい。ヒストグラムは、画像の集合又は画像のシーケンス内での特徴（例：特徴点）の空間的及び／又は時間的分布を比較することができる。
【００５２】
画像集合からの１個以上の記述子（例：画像特徴）を画像特徴ライブラリと比較することができる（３３０）。画像特徴ライブラリは、画像データの以前の集合からの画像又は画像特徴を含んでいてよい。画像ライブラリは、ＵＡＶが環境内を巡航中に、追加することができる。画像特徴ライブラリは、ＵＡＶの現在の移動から又は動作の画像又は画像特徴を保存することができる。画像特徴ライブラリは、ＵＡＶの以前の移動又は動作からの画像又は画像特徴を保存していても、又は保存していなくてもよい。例えば、移動用の画像特徴ライブラリデータは、ＵＡＶが移動する間のみ保存されてもよい。ＵＡＶの特定の動作用の画像特徴ライブラリデータは、ＵＡＶの当該動作の間（例：ＵＡＶが電力供給されている間）のみ保存されてもよい。
【００５３】
一例において、画像集合からの画像特徴を画像特徴ライブラリと比較して、当該画像特徴が画像特徴ライブラリに既に存在するか否かを判定することができる。比較は、ある環境と類似の領域又は位置を既に通過したか、又は画像ライブラリに登録している否かを判定するために行うことができる。比較は、環境内の特定のシーン、物体又は地上目標が既に画像ライブラリに保存されているか否かを判定するために行うことができる。
【００５４】
比較は、記述子の履歴画像データとの類似度（例：現在の画像集合からの画像特徴と、以前の画像データ集合から収集された履歴画像特徴との類似度）に注目してもよい。類似度が特定の閾値（例：閾値比率値）を上回る場合、画像が類似していると判定される。例えば、類似度が１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９７％、又は９９％の一致度を上回る場合、画像（又はシーン、物体又は地上目標）が同一であると判定することができる。
【００５５】
画像特徴が未知の場合、画像特徴を画像特徴ライブラリに追加することができる（３４０）。類似度が閾値を上回らなかった場合、記述子（例：画像特徴又は画像）を画像特徴ライブラリに追加することができる。  画像特徴ライブラリを追加した後で、自動帰還プロシージャを開始するか否かを判定することができる（３５０）。
【００５６】
画像が既知（例：類似度が閾値を上回った）の場合、記述子（例：画像特徴又は画像）を画像特徴ライブラリに追加する必要がない。次いで、自動帰還プロシージャ３５０を開始するか否かを判定することができる。当該判定は、ＵＡＶが自動帰還モードにあるか、又は依然として定常飛行モードにあるかに基づいて行うことができる。
【００５７】
イベントに応答して自動帰還モードに入ることができる。例えば、ＵＡＶは外部機器からのコマンドに応答して自動帰還モードに入ることができる。例えば、リモートコントローラの支援を受けてユーザーがＵＡＶを操作していてもよい。ユーザーは、リモートコントローラを用いて選択肢を選択して自動帰還モードを開始することができる。
【００５８】
別の例において、ＵＡＶが目標位置に到達した場合に自動帰還に入ることができる。いくつかの例において、目標位置は、ＵＡＶの飛行前、又は途上で指定することができる。目標位置は、ＵＡＶのユーザーにより指定することができる。目標位置は、任意選択的に、リモートコントローラを用いて指定することができる。ユーザーは、ＵＡＶが動作する間、目標位置を変更することができる。ＵＡＶ搭載、又はＵＡＶ非搭載の１個以上のプロセッサの支援により目標位置を指定することができる。目標位置は、ユーザー入力を必要とせずに自動的に指定することができる。目標位置は、慣性基準フレーム内で地理的位置として表すことができる。例えば、目標の位置を特定すべくマップ上の点を選択すること、又は座標の組を与えることができる。目標位置を静止又は移動する目標物体として指定することができる。ＵＡＶが目標位置に到達することが確認された場合、自動帰還機能を自動的に起動することができる。
【００５９】
ＵＡＶ上でエラー又は故障が検知された場合、自動帰還機能が作動することがある。例えば、センサエラー又は危険な状況が検知された場合、ＵＡＶに対し自動的に帰還するよう命令することができる。
【００６０】
制御喪失又は他の同様の状態が検知された場合、自動帰還機能を起動することができる。例えば、ＵＡＶが急降下している、又はユーザーがＵＡＶを制御できないことが検知された場合、自動帰還モードに入ることができる。
【００６１】
検知された状態に応答して自動帰還モードに入ることができる。例えば、ＵＡＶに対し、指定された時間だけ飛行して、次いで自動帰還モードに入るよう求めることができる。指定された時間の長さはＵＡＶのユーザーにより決定することができる。例えば、ユーザーは、ＵＡＶが１時間飛行した後で帰還することを希望する旨をＵＡＶが飛行を開始する前に指定することができる。他の例において、飛行時間の長さは、１個以上のＵＡＶ搭載プロセッサの支援を受けて外部機器又はシステムにより決定することができる。飛行時間は、人間の介入を必要とせずに自動的に決定することができる。
【００６２】
任意選択的に、ＵＡＶが１個以上の外部物体との通信を喪失した場合に自動帰還モードを起動することができる。例えば、ＵＡＶがリモートコントローラ、リモート衛星、リモートタワー、又は他の種類の外部物体との通信を喪失した場合、ＵＡＶは自動的に自動帰還処理を起動することができる。例えば、ＵＡＶがＧＰＳ信号を喪失した場合、ＵＡＶは自動帰還処理を開始することができる。
【００６３】
ＵＡＶの電力レベルを評価して自動帰還モードを開始するか否かを判定することができる。例えば、電力供給レベルが特定の閾値又は割合を下回った場合、自動帰還機能を自動的に起動することができる。これが起こり得るのは、ＵＡＶが出発点に帰還するのに充分な電力を有することを保証するためである。
【００６４】
他の任意の条件でも自動帰還モードに入ることができる。視覚的自動帰還システム及び方法は、自動帰還モードに入ったか否かを評価することができる。自動帰還モードに入っていない場合、複数のカメラは、ＵＡＶ３１０が飛行する間、撮像し続けることができる。追加的な画像の集合を収集することができる。いくつかの例において、自動帰還モードに入ったか否かの評価は、各画像集合の収集の後で行うことができる。代替的に、自動帰還モードが生起したか否かの評価がより少ない頻度で行われて、画像集合が数回収集されてもよい。
【００６５】
自動帰還モードが検知された場合、複数のカメラにより撮像された画像データを用いて帰還ルートを決定することができる。画像データが単独で、又は本明細書の他の箇所でより詳細に記述するように、他の航行支援機器又はセンサと組み合わせて利用することができる。例えば、現在収集されている画像集合を以前の画像集合と比較して帰還方向を計算することができる（３６０）。自動帰還経路に沿って飛行している場合、ＵＡＶは初期の飛行経路を飛行する間通過したのと同一のシーン、物体又は地上目標を探している場合がある。比較は、同一の画像又は画像特徴を見つけられるか否かを判断し、比較に基づいて、ＵＡＶが自動帰還経路を移動する方向を決定する。自動帰還経路は、ＵＡＶが帰還航行中に収集している画像集合が初期の飛行中に収集された画像集合と比較されるのと同時に生成することができる。
【００６６】
自動帰還経路の生成は、とるべき経路を決定する何らかの投票及び／又は平均化アルゴリズムを用いてＵＡＶが自動帰還経路を移動する方向が生成されるようになされてよい。経路は、画像の比較による試行を通じて初期飛行経路に良好に合致するように選択されてよい。システムは、ＵＡＶと画像から得た特徴との幾何学的関係を用いてＵＡＶの現在の相対位置を計算して、以前に画像が撮像された位置にＵＡＶを接近させることができる。本明細書の他の箇所でより詳細に記述するように、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）アルゴリズム法等の反復的方法を用いてこの決定を行うことができる。
【００６７】
一例において、ＵＡＶは、飛行経路を巡航する間に複数のカメラを用いてＵＡＶの周辺環境の異なる視野に対応する第１の画像集合を収集することができる。次いで、第１の画像特徴集合を第１の画像集合から抽出することができる。この抽出は、ＵＡＶが飛行経路に沿って移動する間に行うことができる。この抽出は、実質的にリアルタイムに行うことができる。ＵＡＶが帰還経路に沿って移動している場合、ＵＡＶは複数のカメラを用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集することができる。任意選択的に、第２の特徴点集合を第２の画像集合から抽出することができる。この抽出は、ＵＡＶが帰還経路に沿って移動する間に行うことができる。この抽出は実質的にリアルタイムに行うことができる。
【００６８】
生成された自動帰還経路は実質的に、初期の飛行経路を逆方位に辿ることができる。例えば、自動帰還経路は、初期の飛行経路から１、３、５、１０、２０、３０、５０、１００、２００、４００、６００、又は８００メートル以内に維持することができる。代替的に、自動帰還経路は初期飛行経路と異なっていてよい。自動帰還経路は、記述するとの値よりも大きい値だけ初期飛行経路から逸脱することがある。複数のカメラを利用する本明細書に記述するシステム及び方法は、初期飛行経路を巡航する場合に比べて、自動帰還経路を巡航する場合にＵＡＶが異なる方位にあってよい。
【００６９】
図４に、本発明の実施形態による、環境４００内で飛行経路を巡航するＵＡＶの例を示す。ＵＡＶ４１０は出発点４２０を出発して終端位置４４０まで初期飛行経路４３０を飛行し、そこで自動帰還機能が初期化されてよい。ＵＡＶは任意選択的に複数のカメラ４１５を有していてよい。ＵＡＶは、環境内で１個以上の視覚的地上目標４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃを通過することができる。ＵＡＶが必ずしも視覚的標識を通過していない場合であっても、ＵＡＶの複数のカメラにより各種の視覚的標識４６０を撮像することができる。
【００７０】
ＵＡＶ４１０は本明細書の他の箇所で記述する特徴又は特性のいずれも有していてよい。ＵＡＶは複数のカメラ４１５を搭載することができる。当該複数のカメラは異なる方向に向けられていてよい。当該複数のカメラは、異なる視野を撮像して環境の複数の画像を撮像することができる。当該複数のカメラは、ＵＡＶが完全３６０度水平方向の全方位視及び／又は完全３６０度の垂直視が可能なように配置されていてよい。当該複数のカメラは、ＵＡＶの周囲の完全球面空間視をＵＡＶに与えるべく配置されていてよい。このように、ＵＡＶは、ＵＡＶの方位に依らず、ＵＡＶの周辺環境の全方位視を収集することが可能であってよい。
【００７１】
ＵＡＶは出発点４２０から飛行経路を開始することができる。出発点はＵＡＶが起動される位置であってよい。出発点は、ＵＡＶが地表から離陸する位置であってよい。出発点は、ＵＡＶが飛行を開始する位置であってよい。出発点は、ユーザーにより飛行経路の開始点として設定された位置（離陸位置と同一であってもなくてもよい）であってよい。出発点は、ＵＡＶが自動帰還する位置としてユーザーにより設定された基準点であってよい。
【００７２】
ＵＡＶは、初期飛行経路４３０を巡航することができる。初期飛行経路は、出発点から始まり、終端位置４４０で終了してよい。
【００７３】
飛行経路は、ユーザーにより手動で制御することができる。ユーザーは、ＵＡＶが経路を巡航するに従い、ＵＡＶの飛行をリアルタイムに制御して飛行経路を生成することができる。代替的に、飛行経路は予め計画されていてよい。ＵＡＶは、予め計画された飛行経路を自動的に辿ることができる。ＵＡＶは、静止又は移動障害物を検知した場合、予め計画された飛行経路から逸脱することができる。ＵＡＶは、衝突回避動作を行うことができるが、予め計画された飛行経路に実質的に戻ることができる。ユーザーは、ＵＡＶが予め計画された飛行経路を辿る間にＵＡＶを手動制御して、予め計画された飛行経路から逸脱してもよい。他の例において、ユーザーから制御権を取り上げて、予め計画された飛行経路に沿って、又はＵＡＶが飛行経路を巡航する間に１個以上のプロセッサの支援により生成可能な飛行経路に沿ってＵＡＶを自動的に飛行させることができる。ＵＡＶは、飛行経路に沿って手動、自律、又は半自律に飛行することができる。飛行経路は、予め決定されていても、又はされていなくてもよい。飛行経路は、飛行中に決定されてもされなくてもよい。
【００７４】
飛行経路は、終端位置４４０で終了してよい。終端位置は、自動帰還モードに入る位置であってよい。終端位置は、所定の目標位置又は目標物体（例：静止又は移動目標物体）の位置であってもなくてもよい。終端位置は、ＵＡＶが自動帰還モードに入ったことに応答してリアルタイムに決定することができる。終端位置は、ＵＡＶに自動帰還モードに入らせる検知状態に応答してリアルタイムに決定することができる。ユーザーは、事前に又はリアルタイムに終端位置を指定してもしなくてもよい。
【００７５】
ＵＡＶは、環境内を巡航する間に１個以上の視覚的地上目標４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃを通過することができる。当該１個以上視覚的地上目標は、ＵＡＶの１個以上のカメラにより撮像された１個以上の画像に写っていてよい。ＵＡＶカメラにより撮像された画像は、１個以上の画像特徴に関して評価することができる。視覚的地上目標は、１個以上の識別可能な特徴を有していてよい。例えば、視覚的地上目標は、本明細書の他の箇所でより詳細に記述するように、保存可能な１個以上の特徴点の抽出を可能にする。視覚的地上目標は一意であってもなくてもよい。視覚的地上目標は背景特徴から識別可能であってよい。視覚的地上目標は互いに識別可能であってよい。いくつかの実施形態において、視覚的地上目標は実質的に静止していてよい。
【００７６】
ＵＡＶが飛行経路を巡航中に画像集合を収集している間、カメラは視覚的地上目標の画像を撮像することができる。視覚的地上目標から１個以上の画像特徴を抽出して航行支援用に保存及び／又は利用することができる。
【００７７】
ＵＡＶが必ずしも視覚的標識を通過していない場合であっても、各種の視覚的標識４６０をＵＡＶの複数のカメラにより撮像することができる。視覚的標識は、ＵＡＶが必ずしも通過する必要がない視覚的地上目標であってよい。例えば、ＵＡＶは、視覚的標識に接近していても、又は視覚的標識から遠ざかる方向に移動していてもよい。ＵＡＶが視覚的標識に接近するに従い、視覚的標識の画像を拡大することができる。ＵＡＶが視覚的標識から遠ざかる方向に移動するに従い、視覚的標識の画像を縮小することができる。ＵＡＶが視覚的標識（例：視覚的地上目標）を通過するに従い、画像内の視覚的標識の位置が変化する場合がある。視覚的地上目標の大きさ及び／又は位置変化の任意の組み合わせにより視覚的標識に対するＵＡＶの移動を示すことできる。
【００７８】
図５に、本発明の実施形態による、ＵＡＶが環境内を巡航する間にＵＡＶ上の複数のカメラの支援により撮像可能な画像の例を示す。複数の時点ｔＡ、ｔＢ、ｔＣ、ｔＤ、ｔＥで画像集合を撮像することができる。各画像集合は、複数のカメラ（カメラ１、カメラ２、カメラ３、カメラ４、...）からの画像を含んでいてよい。数個のカメラを例示的に示しているが、任意の個数のカメラを用いて各種の視野を撮像することができる。
【００７９】
ＵＡＶの飛行中に任意の個数の画像集合を収集することができる。一例において、いくつかの集合（例：ｔＡ、ｔＢ、ｔＣで収集される集合）をＵＡＶが初期飛行経路に沿って飛行中に収集することができる。追加的な画像集合を、ｔＡ、ｔＢ、ｔＣの前に、ｔＡ、ｔＢ、ｔＣの後で、又はｔＡ、ｔＢ、ｔＣの間に収集することができる。これらの対応する画像集合について各種のカメラからの画像の例を示す。例えば、カメラ１は、第１の木、建物、及び第２の木等の視覚的地上目標の画像を撮像することができる。別の例において、カメラ２は、次第に近づく山脈等の視覚的標識の画像を撮像することができる。いくつかのカメラ（例：カメラ３、カメラ４）は、環境の比較的無特徴な部分の画像を撮像することができる。
【００８０】
一例において、いくつかの集合（例：ｔＤ、ｔＥで収集される集合）をＵＡＶが帰還経路に沿って飛行中に収集することができる。追加的な画像集合をｔＤ、ｔＥの前に、ｔＤ、ｔＥの後で、又はｔＤ、ｔＥの間に収集することができる。これらの対応する画像集合について各種のカメラからの画像の例を示す。例えば、カメラ３は、第１の木、建物及び第２の木等の視覚的地上目標の画像を撮像することができる。これらの視覚的地上目標は、初期飛行経路の間にカメラ１を用いて収集されたものとは逆の順序で示すことができる。別の例において、カメラ４は、次第に遠ざかる山脈等の視覚的標識の画像を撮像することができる。これらの画像は、初期飛行経路の間にカメラ２を用いて収集された山脈の画像とは実質的に逆順序であってよい。いくつかのカメラ（例：カメラ１、カメラ２）は、環境の比較的無特徴な部分の画像を撮像することができる。
【００８１】
複数のカメラを用いることにより、ＵＡＶの方位に依らず、関連する画像を撮像して比較することができる。例えば、初期飛行経路と帰還経路との間におけるＵＡＶの方位の変化に起因して、帰還中、カメラ３はカメラ１の当初の方位に向けられ、カメラ４はカメラ２の当初の方位に向けられ、カメラ１はカメラ３の当初の方位に向けられ、カメラ２はカメラ４の当初の方位に向けられてよい。このようなＵＡＶの方位の変化は、ＵＡＶのヨー軸、ＵＡＶのピッチ軸、及び／又はＵＡＶのロール軸の回りで生じ得る。
【００８２】
上述のように、ＵＡＶの帰還飛行中に撮像された画像を、初期飛行中に既に撮像された画像と比較して、ＵＡＶの相対位置及びＵＡＶが帰還飛行中に飛び続けるべき方向を決定することができる。例えば、ＵＡＶが初期飛行中に第１の木、建物、及び第２の木を通過した場合、ＵＡＶは帰還経路では、ＵＡＶが帰還経路中に当該地上目標に対して比較的類似した位置を有するように第２の木、建物及び第１の木を通過しよう試みることができる。
【００８３】
図６に、本発明の実施形態による画像のシーケンス及び画像の選択方法の一例を示す。上述のように、画像集合は、飛行経路及び／又は帰還経路に沿って各種の位置／時点で撮像することができる。各画像集合は、１個以上の対応するカメラにより撮像された１個以上の画像を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、各画像集合は、複数の対応するカメラを用いて撮像された複数の画像を含んでいてよい。
【００８４】
いくつかの実施形態において、画像データの選択された部分だけを航行支援に用いてもよい。画像データの選択された部分だけを航行支援用に保存してもよい。各種の他の目的のために画像データ全体を保存してもしなくてもよい。いくつかの実施形態において、画像と、以前に保存された画像との間に顕著な差がある場合にのみ画像を保存してもよい。このような選択的保存及び／又は処理により、オンボードメモリ又はプロセッサ等のＵＡＶに搭載されたリソースに対する負荷を軽減することができる。
【００８５】
例えば、カメラ１は時系列的に（例：ｔＡ、ｔＢ、ｔＣ、ｔＤ、ｔＥで）一連の画像を撮像する。いくつかの実施形態において、画像は異なる特徴又は物体に関して解析することができる。例えば、ｔＡの画像は木を建物の一部と共に示す。ｔＢの画像は木の一部を建物全体と共に示す。これらの画像は充分異なる特徴を有しているため両方とも航行支援用に保存又は利用すべきであると判定することができる。画像フレームを囲む太枠により、当該画像が航行支援用に保存又は利用されることを示している。いくつかの例において、全部の画像を保存してよい。代替的に、全部の画像を保存しなくてもよく、１個以上の抽出された画像特徴（特徴点等）を保存してもよい。
【００８６】
ｔＣの画像は同じ建物の上を移動した状態を示し、ｔＤの画像は同じ建物の上を更に移動した状態を示している。いくつかの例において、建物が既に保存されているため、これらの画像は充分異なる特徴を有していないため航行支援用に保存して利用する必要が無いと判定することができる。画像フレームを囲む太枠が無いことで、これらの画像が航行支援用に保存又は利用されないことを示している。対照的に、ｔＥの画像は新たな木を示している。この新たな木は、太枠で示すように、当該画像が充分異なる特徴を示していないため航行支援用に保存又は利用する必要が無い見なすことができる。
【００８７】
別の例において、カメラ２は時系列的に（例：ｔＡ、ｔＢ、ｔＣ、ｔＤ、ｔＥで）一連の画像を撮像する。これらの画像もまた、異なる特徴又は物体に関して解析することができる。これらの画像は、カメラ１により収集された画像とは独立に解析することができる。例えば、ｔＡの画像は塔を示している。塔の第１の画像を航行支援用に保存又は利用することができる。ｔＢの画像は、同じ塔の上を移動した状態を示している。ｔＣの画像は同じ塔の上を更に移動した状態を示している。いくつかの例において、塔が既に保存されているため、これらの画像は充分異なる特徴を有していないため航行支援用に保存して利用する必要が無いと判定することができる。ｔＤの画像は比較的無特徴な画像を示している。顕著な視覚的地上目標又は特徴が無いため、当該画像が充分異なる特徴を有していないため航行支援用に保存して利用する必要が無いと判定することができる。対照的に、ｔＥの画像は新たな構造物を示している。新たな構造物は充分に異なる特徴を有しているため当該画像を航行支援用に保存又は利用すべきであると見なすことができる。
【００８８】
シーケンス内の画像を比較して、顕著な差があるか否かを判定し、航行支援用に保存又は利用すべき画像又は画像特徴を選択する。比較されるシーケンス内の画像は同一カメラで撮像されたものでよい。代替的に、比較されるシーケンス内の画像が異なるカメラで撮像されたものでよい。各カメラからの画像は、シーケンス内で個々に評価されてよい。このシナリオにおいて、第１のカメラが建物の画像を撮像し、その後第２のカメラも同じ建物の画像を撮像した場合、このような比較又は評価を行わずに両方の画像を航行支援用に保存又は利用してもよい。代替的に、全てのカメラ又は一群のカメラからの画像をシーケンス内で一括的に評価してもよい。このように、第１のカメラが建物の画像を撮像し、その後第２のカメラも同じ建物の画像を撮像した場合、比較又は評価を行い、充分な差異がない場合、第１の画像だけを航行支援用に保存又は利用してもよい。
【００８９】
いくつかの例において、画像同士の比較は、１個以上の画像の全体的な比較であってよい。画像がどの程度重なるかを判定することができる。いくつかの実施形態において、画像が閾値を超えて重なり合う場合、後続の画像を航行支援用に保存又は利用する必要がなく、既に表現済みであると充分みなすことができる。例えば、以下の画像を画像特徴ライブラリに追加しなくてよい。いくつかの例において、閾値は画像の約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、又は９７％であってよい。
【００９０】
代替的に、画像同士の比較は、シーケンス内の１個以上の画像の画像特徴の比較であってよい。例えば、比較は、複数の画像から抽出された１個以上の特徴点の比較であってよい。特徴抽出及び比較の更なる説明を本明細書の他の箇所でより詳細に記述している。いくつかの例において、比較は、画像のピクセルに関して行われてよい。例えば、画像を１ピクセルずつ比較して、重なりの程度、又は画像を保存すべき充分な差異があるか否かを判定することができる。画像は、ピクセル毎の解析を実行する前に処理、比較、又は自動修正することができる。画像特徴はピクセルを含んでいてよい。
【００９１】
いくつかの実施形態において、画像特徴が閾値を超えて重なり合う場合、後続の画像特徴を航行支援用に保存又は利用する必要がなく、既に表現済みであると充分みなすことができる。例えば、以下の画像特徴を画像特徴ライブラリに追加しなくてよい。いくつかの例において、閾値は画像特徴の約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は９７％であってよい。
【００９２】
画像又は画像特徴が航行支援用に保存又は利用されるのは、本明細書に記述する閾値のような閾値を下回る場合であってよい。画像同士の重なりが、異なる時点で撮像された複数の画像（例：シーケンス内の画像）の比較に基づいていてよい。比較される画像は、同一のカメラ又は異なるカメラにより撮像されていてよい。重なりは画像特徴同士の間であってよく、異なる時点（例：シーケンス内で収集された画像の後）で収集又は抽出された画像特徴の比較であってよい。
【００９３】
閾値は固定閾値であってよい。代替的に、閾値は可変閾値であってよい。閾値は、ユーザー入力に応じて変更することができる。例えば、ユーザーは、ＵＡＶ上で使用する処理又はメモリが少ない方が望ましい場合にはより高い閾値を設定し、ＵＡＶ上で使用する処理又はメモリを気にしない場合はより低い閾値を設定することができる。いくつかの実施形態において、閾値は、１個以上のプロセッサの支援により決定又は変更することができる。１個以上のプロセッサは独立に、又は集団として、ＵＡＶのリスクプロファイル、環境の複雑さ、移動特徴、又は他の任意のパラメータに基づいて閾値を決定することができる。リスクに対する忌避が大きいほど、閾値が低くなるであろう。環境の複雑さが高いほど、メモリ又は処理能力を維持すべく閾値は高くなり、又は特徴が欠落する可能性が低いほど低い閾値が維持されるであろう。ＵＡＶの移動が速いほど、又はより複雑なほど、閾値は低くなるであろう。
【００９４】
いくつかの実施形態において、航行支援用に保存又は利用する画像又は画像特徴の選択は、初期飛行経路中にのみ行われる。このような選択及び／又は保存は帰還経路では必要とされない。帰還経路中にリアルタイムに収集された画像は、予め保存されたデータと対比して解析することができる。いくつかの別の実施形態において、このような選択及び／又は保存は帰還経路中に行われてもよい。
【００９５】
ＵＡＶが飛行経路を巡航する間に、１個以上の画像集合を収集することができる。１個以上の画像特徴（例：特徴点）の集合を１個以上の対応する画像集合から抽出することができる。ＵＡＶが飛行経路を巡航する間に、画像特徴の集合を対応する画像集合から抽出することができる。抽出は、実質的にリアルタイムに行うことができる。画像特徴集合からの画像特徴（例：特徴点）の部分集合を航行支援用に保存又は利用することができる。画像特徴の部分集合は、上述のように、画像又は画像特徴の重なりの程度に基づいて選択されてよい。
【００９６】
いくつかの実施形態において、画像特徴の部分集合はＵＡＶの移動に基づいて選択されてよい。例えば、ＵＡＶのより高速な直線又は旋回移動の結果、シーケンス内の画像の重なりが少なくなり得る。ＵＡＶの移動（例：直線速度、直線加速度、角速度、角加速度）を評価することができる。ＵＡＶの測位及び／又は移動は１個以上のセンサの支援により確認することができる。カメラからの画像は、ＵＡＶの測位及び／又は移動の確認に役立つ場合も役立たない場合もある。速度が高い場合、速度が低い場合に比べて、画像特徴のより大きい割合又は部分集合が航行支援用に保存又は利用すべく選択されてよい。
【００９７】
画像特徴が静止しているか否かの判定もまた、選択される画像特徴の部分集合に影響を及ぼし得る。いくつかの例において、静止画像特徴だけを航行支援用に保存又は利用してもよい。移動画像特徴は、任意選択的に、航行支援用に保存又は利用されなくてもよい。静止画像特徴は、環境内で静止したままである視覚的地上目標に関する特徴を含んでいてよい。移動画像特徴は、環境内で移動可能な物体に関する特徴を含んでいてよい。例えば、特徴点が静止特徴点であると判定された場合は当該特徴点を航行支援用に保存又は利用することができ、特徴点が移動特徴点であると判定された場合は航行支援用に保存又は利用さない。
【００９８】
異なる時点で撮像された画像特徴の複数の画像同士の比較に基づいて、画像特徴が静止しているか否かを判定することができる。複数の画像は、同一のカメラ又は異なるカメラにより撮像されていてよい。異なる時点で撮像された画像同士の特徴（例：背景／静止特徴及び移動特徴）間の相対移動の比較が、画像特徴が静止しているか又は移動しているかの判定に役立つ場合がある。いくつかの例において、比較は、特徴点毎の比較により行うことができる。他の例において、比較はピクセル毎の比較により行うことができる。
【００９９】
代替的な実施形態において、物体認識アルゴリズムを使用してもよい。物体認識アルゴリズムは画像を解析して画像のどの部分が静止物体であり、どれが移動物体であるかを判定することができる。これを用いて、どの画像特徴が静止画像特徴であり、どれが移動画像特徴であるかを判定することができる。このような物体認識は、複数の画像を順次使用する必要がない。代替的に、これらの特徴を複数の画像の順次解析と組み合わせて解析することができる。
【０１００】
静止画像特徴は、ＵＡＶが初期飛行を行う場合とＵＡＶが帰還飛行を行う場合との間で恐らく移動していないため、航行支援用に保存又は利用することができる。地上目標が顕著に移動する場合、ＵＡＶが復路を発見するのは困難であるか、又は恐らく異なる経路を飛行するであろう。画像特徴が静止していると考えられる場合、ＵＡＶが帰還している間に帰還経路に沿ったＵＡＶの測位をより正確に決定するのに役立てることができる。
【０１０１】
図７に、本発明の実施形態による画像のシーケンス及び特徴の選択方法の一例を示す。上述のように、１個以上の画像をカメラ又は一群のカメラにより撮像することができる。これらの画像は時系列的に（例：ｔＡ、ｔＢ、ｔＣ）撮像されて画像のシーケンスを形成することができる。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、画像のシーケンスからの画像データの全てを航行支援用に保存又は利用することができる（例：ＵＡＶの初期飛行中、又はＵＡＶの自動帰還飛行中）。代替的に、画像のシーケンスからの画像データの全てが航行支援用に保存又は利用されない場合がある。画像データの選択結果（例：画像の選択された特徴に対応）を航行支援用に保存又は利用してもよい。
【０１０３】
一例において、画像特徴は画像の特徴点であってよい。特徴点は、画像の他の部分から一意に識別可能な画像の部分（例：エッジ、角、注目点、ブロブ、隆起等）及び／又は画像内の他の特徴であってよい。任意選択的に、特徴点は、撮像された物体の変形（例：並進、回転、拡大縮小）及び／又は画像の特徴（例：明るさ、露光）の変化に対して不変である。特徴点は、情報コンテンツ（例：顕著な２Ｄテクスチャ）が豊富な画像の部分で検知することができる。特徴点は、外乱（例：画像の輝度及び明るさを変化させた場合）の下で安定した画像の部分で検知することができる。本明細書に記述する特徴検知は、画像データから１個以上の特徴点を抽出して特徴点の総数すなわち「特徴点数」を計算可能な各種のアルゴリズムを用いて実現することができる。当該アルゴリズムは、エッジ検出アルゴリズム、角検出アルゴリズム、ブロブ検出アルゴリズム、又は隆起検出アルゴリズムであってよい。いくつかの実施形態において、角検知アルゴリズムは、「加速セグメントテストからの特徴」（ＦＡＳＴ）であってよい。いくつかの実施形態において、特徴検出器は、ＦＡＳＴを用いて特徴点を抽出して特徴点数を計算することができる。いくつかの実施形態において、特徴検出器は、Ｃａｎｎｙエッジ検出器、Ｓｏｂｅｌ演算器、Ｈａｒｒｉｓ＆Ｓｔｅｐｈｅｎｓ／Ｐｌｅｓｓｙ／Ｓｈｉ−Ｔｏｍａｓｉコーナー検出アルゴリズム、ＳＵＳＡＮコーナー検出器、Ｌｅｖｅｌ曲線曲率法、ガウスラプラシアン、ガウス差分、Ｈｅｓｓｉａｎ行列式、ＭＳＥＲ、ＰＣＢＲ、又はグレーレベルブロブ、ＯＲＢ、ＦＲＥＡＫ、又はこれらの適当な組み合わせであってよい。いくつかの実施形態において、スケール不変特徴変換（ＳＩＦＴ）アルゴリズムを単独で、又は他の任意のものと組み合わせて、画像内の局所的特徴を検出及び記述すべく用いる。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、全ての特徴点を航行支援用に保存又は利用することができる。代替的に、特徴点の部分集合を選択して航行支援用に保存又は利用してもよい。選択された特徴点は、シーケンス内の特徴点同士の重なりの程度に基づいて判定することができる。例えば、ｔＡで、物体に１個以上の特徴点７１０を設定することができる。特徴点は物体に関連付けられていてよい。後続の時点ｔＢで、ある画像が追加的な特徴点７２０と共に同一の特徴点集合を示す場合がある。いくつかの実施形態において、特徴点同士の高度の重なりは、後続の画像特徴点が初期画像により充分に覆われているため、航行支援用に保存か又は利用する必要があることを示すことができる。上述のように、重なりの程度の閾値を用いて、後続の画像特徴を選択するか否かを判定することができる。重なりの程度の閾値は固定でも可変でもよい。
【０１０５】
選択された特徴点は、特徴点が静止又は移動しているかの評価に基づいて判定することができる。いくつかの実施形態において、第１の特徴点集合７１０を静止特徴点とみなし、及び／又は、第２の特徴点集合７２０を移動特徴点とみなすことができる。いくつかの例において、シーケンス内の画像を解析して、静止している特徴点と移動している特徴点を判定することができる。例えば、画像のシーケンス全体にわたり整合している、及び／又は予測可能な仕方で移動する特徴点を静止特徴点とみなすことができる。特徴点が現れては消える、又は予測不可能な仕方で移動する場合は移動特徴点とみなすことができる。いくつかの例において、物体認識又はパターン認識アルゴリズムを用いて、特徴点が静止又は移動しているかを判定することができる。いくつかの例において、静止特徴点だけを航行支援用に保存又は利用してもよい。静止特徴点は、ＵＡＶが帰還経路を発見するのを支援すべく、実質的に同一位置に確実に留まっていると判定することができる。移動特徴点は、任意選択的に、航行支援用に保存又は利用されなくてもよい。移動する点は信頼性が低い恐れがあり、ＵＡＶが初期飛行経路上にあるときと、帰還経路を辿るときの間で移動する場合がある。ＵＡＶが、もはや存在しない移動物体を探索すれば、混乱して帰還経路を正確に辿ることができない恐れがある。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、ＵＡＶが帰還経路を辿る間、特徴点が静止特徴点であるか、又は移動特徴点であるかを評価することができる。特徴点が静止特徴点である場合、ＵＡＶの航行を支援すべく当該静止特徴点を以前に保存された特徴点と比較することができる。当該特徴点が移動特徴点である場合、これを無視して以前に保存された静止特徴点と比較しなくてよい。
【０１０７】
選択された特徴点は、特徴点の強度評価に基づいて判定することができる。いくつかの実施形態において、特徴点の確実性を当該特徴点に割り当てることができる。特徴点は、確実性の閾値を超えたことが確認された場合にのみ保存されてよい。いくつかの実施形態において、特徴点の強度評価は、シーケンス内の複数の画像フレームの特徴点の様相に依存する場合がある。たとえシーケンス内の全ての画像からの特徴点が保存されていなくても、別の補強特徴点が存在すれば当該特徴点を最初に保存することができる。従って、例えば、補強された特徴点７１０により、第１の画像フレーム（ｔＡ）からの少なくとも第１の特徴点集合を保存させることができる。補強特徴点がｔＢ又はｔＣで存在することで、特徴点の第１集合の保存を正当化することができる。
【０１０８】
画像及び／又は画像からの特徴（例：特徴点）は一定間隔又は可変間隔で撮像することができる。いくつかの例において、ＵＡＶの動作パラメータに応じて可変間隔で撮像することができる。ＵＡＶの動作パラメータは、ＵＡＶの移動特徴、例えば直線速度、角速度、直線加速度及び／又は角加速度であってよい。例えば、ＵＡＶがより高速で移動又は旋回している場合、画像及び／又は特徴をより頻繁に撮像することができる。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、画像及び／又は画像からの特徴（例：特徴点）は、環境条件に応じて可変間隔で撮像することができる。例えば、急激に変化する光条件により画像及び／又は特徴をより頻繁に撮像させることができる。１フレーム毎に画像の品質又は画像の整合性に影響を及ぼし得る任意の環境条件が間隔に影響を及ぼし得る。風、塵、降雨、気温差等、他の要因が間隔に影響を及ぼす場合もある。
【０１１０】
図８に、本発明の実施形態による、ＵＡＶに搭載されていて各々異なる視野を有する複数のカメラにより撮像可能な物体の一例を示す。いくつかの実施形態において、複数のカメラの視野はある程度は重なり合っていてよい。いくつかの実施形態において、画像特徴点等の画像特徴の集合を画像から抽出することができる。いくつかの例において、画像特徴点の部分集合等の画像特徴の部分集合が、当該特徴（例：特徴点）を含む画像を収集する撮像装置の個数に基づいて、選択されて航行支援用に保存又は利用されてもよい。
【０１１１】
例えば、複数のカメラが同一の（例：時点＝ｔＡでの）画像集合内で同じ木の画像を撮像することができる。同一集合内の画像を、実質的に同一時点（例：上述のように短い時間内に）又は位置（上述のように）で、同一ＵＡＶに搭載された複数のカメラにより撮像することができる。同一物体を撮像するカメラの個数が閾値を超えた場合、当該物体は航行支援用に保存又は利用するのに充分に重要であるとみなしてよい。いくつかの例において、画像から特徴点を抽出することができる。例えば、当該特徴点が木の特徴に対応している場合がある。同一の特徴点集合を撮像するカメラの個数が閾値を超えた場合、当該特徴点を航行支援用に保存又は利用してよい。
【０１１２】
カメラの個数の閾値は、２以上、３以上、４以上、５以上、６以上、７以上、８以上、９以上、１０以上、１２以上、１５以上、又は２０以上を含むがこれらに限定されず任意の個数のカメラがあってよい。いくつかの例において、カメラの個数の閾値は画像集合の画像を撮像するカメラの少なくとも１％、３％、５％、７％、１０％、１２％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、又は５０％を含むがこれらに限定されないカメラの割合の閾値であってよい。
【０１１３】
一例において、少なくとも６個のカメラに木が同時に写っている。木から抽出された特徴は、当該特徴を航行支援用に保存するのに充分な個数のカメラに写っていることを確認することができる。いくつかの例において、１個のカメラ、又はカメラの組み合わせからの特徴の１個の集合だけが保存されてよい。例えば、木を表す特徴の完全な集合が、単一のカメラ又は複数のカメラからのデータに基づいて保存されてよい。代替的に、複数のカメラに対応する複数の特徴集合が保存されてもよい。
【０１１４】
別の例において、いくつかのカメラは、同一画像集合の（例：時点＝ｔＢでの）画像を撮像することができる。この場合、画像特徴は、２個のカメラに同時に写っていてよい。いくつかの例において、閾値を満たすのに充分な個数のカメラが無い場合がある。当該画像特徴は航行支援用に保存又は利用されない場合がある。
【０１１５】
カメラの個数が多いほど、特徴がより正確に抽出されて誤抽出されない可能性が高いといえる。また、カメラの個数が多いほど、特徴が自動帰還にとって貴重且つ有用であることを示している。複数のカメラに特徴が写っている可能性がある場合、当該特徴が帰還飛行中に検出される確率が高い。また、多数のカメラに特徴が抽出されている場合、帰還飛行中に当該特徴が抽出及び／又は認識される確率が高くなる。
【０１１６】
図９に、本発明の実施形態による、帰還経路を巡航するＵＡＶの一例を示す。ＵＡＶは環境９００を巡航することができる。ＵＡＶ９１０は出発点９２０を出発して終端位置９４０まで初期飛行経路９３０を飛行し、そこで自動帰還機能が初期化されてよい。ＵＡＶは、環境内で１個以上の視覚的地上目標９５０ａ、９５０ｂ、９５０ｃを通過することができる。ＵＡＶは、自動帰還機能の初期化に応答して帰還経路９７０を飛行し始めることができる。
【０１１７】
ＵＡＶ９１０は本明細書の他の箇所で記述する特徴又は特性のいずれも有していてよい。ＵＡＶは複数のカメラを搭載することができる。当該複数のカメラは異なる方向に向けられていてよい。当該複数のカメラは、異なる視野を撮像して環境の複数の画像を撮像することができる。当該複数のカメラは、ＵＡＶが完全３６０度水平方向の全方位視及び／又は完全３６０度の垂直視が可能なように配置されていてよい。当該複数のカメラは、ＵＡＶの周囲の完全球面空間視をＵＡＶに与えるべく配置されていてよい。このように、ＵＡＶは、ＵＡＶの方位に依らず、ＵＡＶの周辺環境の全方位視を収集することが可能であってよい。
【０１１８】
ＵＡＶは出発点９２０から飛行経路を開始することができる。出発点はＵＡＶが起動される位置であってよい。出発点は、ＵＡＶが地表から離陸する位置であってよい。出発点は、ＵＡＶが飛行を開始する位置であってよい。出発点は、ユーザーにより飛行経路の開始点として設定された位置（離陸位置と同一であってもなくてもよい）であってよい。出発点は、ＵＡＶが自動帰還する位置としてユーザーにより設定された基準点であってよい。
【０１１９】
ＵＡＶは、初期飛行経路９３０を巡航することができる。初期飛行経路は、出発点から始まり、終端位置９４０で終了してよい。飛行経路は手動で制御可能であり、又はＵＡＶは自律的又は半自律的であってもよい。
【０１２０】
飛行経路は、終端位置９４０で終了してよい。終端位置は、自動帰還モードに入る位置であってよい。終端位置は、所定の目標位置又は目標物体（例：静止又は移動目標物体）の位置であってもなくてもよい。終端位置は、ＵＡＶが自動帰還モードに入ったことに応答してリアルタイムに決定することができる。終端位置は、ＵＡＶに自動帰還モードに入らせる検知状態に応答してリアルタイムに決定することができる。ユーザーは、事前に又はリアルタイムに終端位置を指定してもしなくてもよい。ＵＡＶ又はＵＡＶに搭載された航空制御器は帰還経路を巡航する旨の命令を受信することができる。当該命令により自動帰還モードの初期化を開始することができる。ＵＡＶの動作モードは、初期飛行経路９３０と比較して帰還経路９７０が異なってよい。自動帰還モードにおいて、ＵＡＶが初期飛行経路を巡航する間に収集された第２の画像特徴（例：特徴点）の集合と、ＵＡＶが帰還経路を巡航する間に収集された第１の画像特徴（例：特徴点）の集合との間で比較を行うことができる。
【０１２１】
ＵＡＶは、環境内を巡航する間に１個以上の視覚的地上目標９５０ａ、９５０ｂ、９５０ｃを通過することができる。当該１個以上視覚的地上目標は、ＵＡＶの１個以上のカメラにより撮像された１個以上の画像に写っていてよい。ＵＡＶカメラにより撮像された画像は、１個以上の画像特徴に関して評価することができる。視覚的地上目標は、１個以上の識別可能な特徴を有していてよい。例えば、視覚的地上目標は、保存可能な１個以上の特徴点の抽出を可能にする。視覚的地上目標は一意であってもなくてもよい。視覚的地上目標は背景特徴から識別可能であってよい。視覚的地上目標は互いに識別可能であってよい。いくつかの実施形態において、視覚的地上目標は実質的に静止していてよい。
【０１２２】
ＵＡＶが飛行経路９３０を巡航中に画像集合を収集している間、カメラは視覚的地上目標の画像を撮像することができる。視覚的地上目標から１個以上の画像特徴を抽出して航行支援用に保存及び／又は利用することができる。上述のように、いくつかの実施形態において、１個以上画像特徴の部分集合を選択して航行支援用に保存及び／又は利用することができる。
【０１２３】
ＵＡＶは帰還経路９７０を巡航する間に追加的な画像集合を収集することができる。カメラは視覚的地上目標の画像を撮像することができる。いくつかの例において、初期飛行経路のときと同一の視覚的地上目標を見ることができる。同一の視覚的地上目標は逆の順序で見ることができる。いくつかの例において、ＵＡＶは、たとえＵＡＶが帰還経路を巡航中に異なる方位を向いていても、視覚的地上目標が撮像可能にする複数のカメラを有している。カメラは、任意選択的に、初期飛行経路を飛行する間地上目標が検出された場合、帰還経路の途上でたとえＵＡＶが他の任意の方位を向いていても、当該地上目標を検出できるように配置されていてよい。
【０１２４】
初期経路を飛行する間収集された第１の特徴点集合を、帰還経路を飛行する間収集された特徴の第２集合と比較することができる。比較は、特徴（例：特徴点）により指示される認識可能な地上目標の発見を含んでいてよい。特徴により指示される地上目標は、ＵＡＶ帰還経路が初期飛行経路と異なる場合に認識可能であってよい。特徴により指示される地上目標は、ＵＡＶが帰還経路を飛行する間初期飛行経路と異なる方位に向けられた場合に認識可能であってよい。
【０１２５】
ＵＡＶの帰還経路は、ＵＡＶが帰還経路を巡航するに従いリアルタイムに計算及び／又は決定することができる。帰還経路は、ＵＡＶと地上目標との間の計算された相対測位に基づいて決定することができる。いくつかの例において、ＵＡＶの初期飛行経路は、地上目標の位置の検出及び地上目標に対するＵＡＶの相対測位による視覚的航行に基づいて記録することができる。帰還経路の途上で地上目標が検出されて、ＵＡＶが帰還途上で地上目標に対して同様な姿勢をとるようにＵＡＶの帰還経路を制御することができる。
【０１２６】
帰還経路を飛行するＵＡＶの方向を１個以上のアルゴリズムにより判定することができる。いくつかの例においてランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）法を用いて帰還経路を決定することができる。他のいくつかの例において、透視ｎ点（ＰｎＰ）運動推定を用いて帰還経路を決定することができる。当該アルゴリズムを用いて１個以上の特徴点により指示される地上目標に対するＵＡＶ配置又は所望の配置を決定することができる。地上目標に対する現在の推定ＵＡＶ配置を初期飛行経路に関するデータと比較して、帰還経路における当該点に関して地上目標に対する所望のＵＡＶ配置を決定することができる。ＵＡＶを所望のＵＡＶ配置に向けて誘導することができる。
【０１２７】
上述のように、ＵＡＶの帰還経路は初期飛行経路を逆方位に辿ることができる。ＵＡＶは、初期飛行経路上を正確に逆方位に飛行することができる。代替的に、帰還飛行経路は初期飛行経路とある程度異なっていてもよい。いくつかの例において、ＵＡＶは初期飛行経路から特定の距離閾値内に留まっていてよい。
【０１２８】
任意選択的に、ＵＡＶの帰還経路は初期飛行経路と異なっていてよい。帰還経路が異なる要因として、１個以上の検出された条件、例えば１個以上の障害物又は厳しい環境条件が挙げられる。帰還経路が異なる要因として、ＵＡＶが初期飛行経路を辿るのを阻害し得る１個以上の他の条件が挙げられる。ＵＡＶは、出発点に戻るための視覚的航行技術を利用してよい。ＵＡＶは、初期飛行経路の方へ頭部に視覚的航行技術を使用できる。代替的に、ＵＡＶは、必ずしも初期飛行経路に戻らずに、出発点に戻るための視覚的航行技術を利用してよい。視覚的航行技術は、ＵＡＶ位置を確認して出発点までの帰還経路を発見可能にする視界にあることを確実にすべく依然として地上目標を利用してよいが、帰還経路を正確に辿る必要はない。
【０１２９】
いくつかの実施形態において、初期飛行経路は、終点への遠回りな、又は直行しない経路を辿る場合がある。帰還経路は、たとえ遠回りな、又は直行しない場合でも初期飛行経路後をほぼ逆方位に辿る場合がある。ＵＡＶが初期経路をちょうど逆方位に辿ることができない状況のため、帰還経路の途上である程度の逸脱が必要な場合であっても、ＵＡＶはなるべく初期経路を正確に辿ろうとするか、又は可能ならば初期飛行経路に戻ろうとすることができる。代替的に、ＵＡＶは代替的な帰還経路を発見できるが、依然として、ＵＡＶが初期飛行経路の飛行した際に検出されたものと同一の視覚的地上目標又は標識を利用している。いくつかの例において、ＵＡＶは、初期経路に比べて遠回り又は迂回的でない帰還経路後部をとることができる。ＵＡＶは、視覚的標識に基づいて、初期飛行経路から独立した帰還飛行経路を計算可能であってよい。いくつかの例において、帰還飛行経路は、出発点までの最短距離、出発点までの最小エネルギー消費量、及び／又は出発点への到達までの最短時間として計算することができる。帰還飛行経路には、視覚的地上目標との視覚的接触を保持しながら、これらのパラメータの１個以上が組み込まれていてよい。従って、より短い飛行経路が存在するが、ＵＡＶが視覚的地上目標を見失う恐れがある場合、ＵＡＶは、視覚的地上目標を視認し続けることが可能なより長い飛行経路を飛行することができる。ある程度の誤差余裕又は安全度を設定することができ、その結果ＵＡＶが視覚的地上目標を見失わないように必要以上に初期飛行経路に近い経路を飛行し続けることがある。
【０１３０】
いくつかの例において、ＵＡＶは、視覚的航行だけを利用して初期飛行経路を辿る、及び／又は帰還経路を飛行することができる。例えば、ＵＡＶは、ＵＡＶに搭載された１個以上のカメラにより集められた情報に依存して航行機能を実行することができる。ＵＡＶは、初期飛行経路の途上でカメラにより収集された情報だけに依存して帰還飛行経路を決定することができる。ＵＡＶは、帰還飛行を飛行するために他のデータ又は航行機能を必要としなくてよい。これは外部ソースからの情報が信頼できない可能性がある位置又はシナリオで有用である。例えば、無線接続状態が良くない場合、ＵＡＶは依然として、ＵＡＶ及び視覚的センサのメモリに局所的に保存された情報に基づいて自動帰還機能を実行することができる。
【０１３１】
任意選択的に、ＵＡＶは、初期飛行経路を辿る、及び／又は他の任意の種類の航行支援ツールと組み合わせて視覚的航行を行う帰還経路を飛行することができる。いくつかの実施形態において、センサ融合技術を用いて視覚的航行情報を他の種類の航行情報と組み合わせることができる。ＵＡＶに搭載された任意のセンサ又は通信装置を視覚的航行情報と組み合わせて、初期飛行経路及び／又は帰還経路の途上でＵＡＶの飛行を制御することができる。
【０１３２】
一例において、ＵＡＶの航行は、ＵＡＶに搭載されたＧＰＳ装置の支援により行うことができる。ＧＰＳ装置は１個以上のＧＰＳセンサを含んでいてよい。ＧＰＳセンサは、１個以上のＧＰＳ衛星群と通信して１個以上のＧＰＳデータ信号を取得することができる。ＧＰＳセンサは、ＧＰＳセンサの位置がＵＡＶの位置に対応するようにＵＡＶに堅牢に結合されていてよい。代替的に、ＧＰＳセンサは、最大６個の自由度でＵＡＶに相対的に移動することができる。ＧＰＳセンサは、ＵＡＶに直接搭載されていても、又はＵＡＶに搭載された支持構造に結合されていてもよい。いくつかの例において、支持構造は支持機構又は搭載物等の積載物を含んでいてよい。
【０１３３】
ＧＰＳセンサが受信したＧＰＳ信号は、大域的基準フレーム（例：緯度、経度、及び高度）に相対的なＵＡＶの位置を決定すべく処理することにより、ＵＡＶの並進速度及び／又は加速度を決定することができる。ＧＰＳセンサは、差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）又はリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）ＧＰＳ等、任意の適当なＧＰＳ技術を利用することができる。ＧＰＳセンサは、移動可能物体の位置を任意の適当なレベルの精度、例えばメートルレベルの精度（例：１０ｍ、５ｍ、２ｍ、又は１ｍ以内の精度）又はセンチメートルレベルの精度（５００ｃｍ、２００ｃｍ、１００ｃｍ、５０ｃｍ、２０ｃｍ、１０ｃｍ、又は５ｃｍ以内の精度）で判定すべく構成されていてよい。
【０１３４】
このようなＧＰＳ情報を用いて、ＵＡＶが初期飛行経路及び／又は帰還飛行経路を巡航する間にＵＡＶの地理空間座標情報を収集することができる。地理空間座標情報は、画像特徴等の視覚的航行情報と組み合わせることができる。画像特徴は、画像特徴が撮像された位置又は計算された位置で地理空間座標情報との相関を求めることができる。例えば、ある程度距離を置いた第２の位置にある木の画像をＵＡＶ撮像したときに、ＵＡＶは第１の位置にあってよい。複数のフレームの解析を利用してもしなくてもよい視覚的アルゴリズムを用いて、カメラの位置（例：ＵＡＶの位置）に相対的な物体（例：木）の位置を計算することができる。ＵＡＶの位置（例：第１の位置）を画像及び／又は画像特徴に関連付け、及び／又は物体の位置（例：第２の位置）を画像及び／又は画像特徴と関連付けることができる。地理空間座標情報は、本明細書の他の箇所でより詳細に記述するように、環境のマップの生成を支援することができる。いくつかの実施形態において、ＧＰＳ情報の信頼性が低い恐れがあり、及び／又はＵＡＶが環境内を移動する間に中断／再開する恐れがある。ＧＰＳ情報は、利用可能ならば視覚的航行情報を補足すべく利用できるが、システムは必要ならばＧＰＳ情報なしで動作可能であってよい。
【０１３５】
ＵＡＶはまた、慣性測定装置（ＩＭＵ）を含んでいてよく、当該慣性測定装置は１個以上の加速度度計、１個以上のジャイロスコープ、１個以上の磁力計、又はこれらの適当な組み合わせを含んでいてよい。例えば、ＩＭＵは、最高で３つの並進軸に沿ったＵＡＶ及び／又はＵＡＶに搭載されたカメラの線形加速度を測定する３つまでの直交加速度計と、最高で３つの回転軸の回りの角加速度を測定する最高で３つの直交ジャイロスコープとを含むことができる。ＩＭＵは、ＵＡＶ及び／又はカメラの移動がＩＭＵの移動に対応するように、ＵＡＶ及び／又はカメラにしっかりと結合することができる。代替的には、ＩＭＵは、最高で自由度６に関してＵＡＶ及び／又はカメラに相対して移動可能であり得る。ＩＭＵは、ＵＡＶ及び／又はカメラに直接搭載されていても、又はＵＡＶ及び／又はカメラに搭載された支持構造に結合されていてもよい。ＩＭＵは、ＵＡＶ及び／又はカメラの位置、方位、速度、及び／又は加速度等、ＵＡＶ及び／又はカメラの位置又は運動（例：並進の１、２、又は３本の軸、及び／又は回転の１、２、又は３本の軸に対する）を表す信号を提供することができる。例えば、ＩＭＵは、ＵＡＶ及び／又はカメラの加速度を表す信号を検知することができ、当該信号を一回積分して速度情報を、二回積分して位置及び／又は方位情報を得ることができる。
【０１３６】
このようなＩＭＵ情報を用いて、ＵＡＶの全体的な位置（例：空間位置及び／又は方位）及び／又はＵＡＶの移動を視覚的航行と組み合わせて決定することができる。いくつかの例において、ＩＭＵ情報を用いて、ＵＡＶに搭載された１個以上のカメラの全体的な位置及び／又は移動を決定することができる。ＩＭＵ情報を用いて、ＵＡＶによる視覚的航行に利用する各カメラの全体的な位置及び／又は移動を決定することができる。いくつかの実施形態において、ＵＡＶは、各々が異なる方位に向けられた複数のカメラを搭載することができる。いくつかの例において、ＩＭＵは、異なるセンサを別々に用いる複数のカメラの各々の方位に関する情報（例：カメラ１はカメラ１の位置及び／又は移動を検出する１個以上のセンサを有し、カメラ２はカメラ２の位置及び／又は移動を検出する１個以上のセンサを有していてよい、...．）を収集することができる。代替的に、各カメラはＵＡＶの方位に対して既知の方位を有していてよく、ＵＡＶの位置（例：方位／空間位置）を知ることで各カメラの位置を計算できるようにする。ＩＭＵ情報を用いて、ＵＡＶに搭載されたカメラの各々の方位を判定することができる。
【０１３７】
ＩＭＵ情報は、画像特徴等の視覚的航行情報と結合されてよい。画像特徴は、当該画像特徴が撮像された位置でのＵＡＶ及び／又はカメラのＩＭＵ情報との相関を求めることができる。例えば、カメラは、ＵＡＶが木の画像を視覚的地上目標として撮像する際に特定の位置をとることができる。ＩＭＵ情報を用いて、ＵＡＶに対する視覚的地上目標の相対位置を変定することができる。複数のフレームの解析を利用してもしなくてもよい視覚的アルゴリズムを用いて画像が撮像されたときのカメラの位置を計算すること、及び／又はＵＡＶを画像及び／又は画像特徴に関連付けることができる。ＩＭＵ情報は、本明細書の他の箇所うでより詳細に記述するように、環境のマップ作成を支援することができる。ＩＭＵ情報は、１個以上のＵＡＶ搭載センサを用いて収集することができる。ＩＭＵ情報は、外部信号、反射又は通信を必要しなくてよい。外部との通信又は無線信号が機能しない場合、ＩＭＵ及び視覚的データは互いに組み合わせて用いることができる。
【０１３８】
いくつかの実施形態において、視覚的航法をＧＰＳ情報及び／又はＩＭＵ情報と組み合わせて用いることができる。位置センサ（例：全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、位置の三角測量を可能にする移動送信器）、視覚センサ（例：可視、赤外、又は紫外光を検出する可能なカメラ等の撮像装置）、近接センサ（例：超音波センサ、ライダー、飛行時間型カメラ）、慣性センサ（例：加速度度計、ジャイロスコープ、慣性測定装置（ＩＭＵ））、高度センサ、圧力センサ（例：バロメータ）、音声センサ（例：マイクロホン）又は電磁場センサ（例：磁力計、電磁センサ）等、本明細書の他の箇所に記述する任意の追加的なセンサからの追加的な情報を用いてよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態において、１個以上の画像特徴を１個以上の画像から抽出することができる。いくつかの例において、画像の全て、又は画像特徴の部分集合がＵＡＶの航行用に保存又は使用すべく選択されてよい。例えば、画像特徴の選択結果をＵＡＶの自動帰還用に保存又は利用することができる。いくつかの実施形態において、画像特徴の選択された部分集合は画像からの特徴点の部分集合を含んでいてよい。
【０１４０】
画像特徴の選択結果（例：特徴点の部分集合）を用いて環境からマップを構築することができる。ＵＡＶが飛行する間に遭遇し得る地上目標の１個以上の表現がマップに保存することができる。例えば、環境内の画像特徴のマップを構築することができる。環境内の特徴点の選択された部分集合のマップを構築することができる。マップは、三次元マップ又は二次元マップであってよい。マップは、高度を考慮に入れても入れなくてもよい。マップは、ＵＡＶが初期飛行経路を巡航するのに合わせてリアルタイムに構築することができる。マップ内の特徴に相対的なＵＡＶの位置を判定することができる。ＵＡＶが初期飛行経路を巡航した際の位置をマップ内に示すことができる。ＵＡＶの位置は、ＵＡＶの空間位置及び／又は方位などを含んでいてよい。ＵＡＶが各画像を撮像した際の位置をマップ内に示すことができる。いくつかの例において、ＵＡＶに搭載された各カメラの位置（例：空間位置及び／又は方位）をマップ又はメモリに保存することができる。ＵＡＶ及び／又はカメラの位置は３本の空間軸に沿って決定することができる。ＵＡＶ及び／又はカメラの位置は、３本の直交軸、例えばＵＡＶ及び／又はカメラに対するピッチ、ヨー及び／又はロール軸に関する判定を含んでいてよい。
【０１４１】
ＵＡＶが帰還経路を計画及び／又は飛行する場合にＵＡＶがマップを利用することができる。１個以上の地上目標に相対的なＵＡＶ位置は、ＵＡＶが帰還経路を飛行する間に判定することができる。１個以上の画像特徴（例：特徴点）に相対的なＵＡＶ位置は、ＵＡＶが帰還経路を飛行するときに判定することができる。ＵＡＶが帰還経路を飛行する間にＵＡＶにより収集された画像集合を用いて１個以上の画像特徴に相対的なＵＡＶ位置を決定することができる。ＵＡＶの初期飛行経路に相対的なＵＡＶ位置は帰還飛行中に判定することができる。いくつかの例において、１個以上の画像特徴に相対的なＵＡＶの位置、及びＵＡＶの初期飛行経路に相対的な１個以上の画像特徴の位置を用いて初期飛行経路に相対的なＵＡＶ位置を判定することができる。
【０１４２】
上述のように、アルゴリズムを用いてＵＡＶ位置及び／又は帰還経路を決定することができる。ＲＡＮＳＡＣ又はＰｎＰアルゴリズムを用いてＵＡＶ帰還を支援することができる。いくつかの例において、アルゴリズムを用いる場合に辺境の特徴点等の辺境の画像データを無視してよい。１個以上の正対応を与える最良適合モデルを生成することができる。投票スキームを利用してモデルを選択して、自動帰還経路の決定に用いることができる。
【０１４３】
マップは、ＵＡＶに搭載されたローカルメモリに保存することができる。マップは、１個以上のサーバ、他のＵＡＶ、リモートコントローラ、視覚的表示装置、又はクラウドコンピューティングインフラ等の外部機器に保存することができる。いくつかの実施形態において、マップは、ＵＡＶのローカルメモリ上でアクセス可能であってよい。たとえ外部との通信又は信号が機能しない場合であっても、ＵＡＶはマップへのアクセス及び／又は追加を行うことができる。
【０１４４】
このように、ＵＡＶは、自動帰還を実行する視覚的航行技術に関与することができる。ＵＡＶは、ユーザーによる手動制御を一切必要とすることなく出発点に自動的に帰還可能であってよい。ＵＡＶは、自動帰還シーケンスを開始するユーザー入力を受信してもしなくてもよい。自動帰還シーケンスが起動されたならば、ＵＡＶを出発点へ帰還させるためのユーザーによる更なる入力が提供される、又は必要とされることはない。
【０１４５】
いくつかの例において、ＵＡＶは、比較的無特徴な環境内で動作している場合ある。環境が比較的無特徴である場合、ＵＡＶは、ＧＰＳ、ＩＭＵ情報など、他の航行支援機器、及び／又は本明細書の他の箇所に記述されている他の任意のセンサからの情報に依存してよい。いくつかの例において、ＵＡＶが帰還経路中になじみのある特徴を検出できない場合、ＵＡＶは自動的にホバリング又は着陸することができる。ＵＡＶは、ＵＡＶに警報又は警告を送ることができる。ＵＡＶは、ＵＡＶへ警報又は警告を送信する際に、最後の既知のＵＡＶ位置情報を含んでいてもいなくてもよい。ＵＡＶは、ＵＡＶの感度範囲内にいるユーザーがＵＡＶを容易に検出可能又は識別可能にする視覚又は聴覚警報を発することができる。
【０１４６】
本明細書に記載されるシステム、デバイス、及び方法は、多種多様な可動物体に適用することができる。上述したように、本明細書でのＵＡＶの任意の記載は、任意の可動物体に適用し得、任意の可動物体に使用し得る。本明細書でのＵＡＶの任意の記載は、任意の航空機に適用し得る。本発明の可動物体は、空中（例えば、固定翼機、回転翼機、又は固定翼も回転翼も有さない航空機）、水中（例えば、船舶若しくは潜水艦）、地上（例えば、車、トラック、バス、バン、自動二輪車、自転車等の自動車両、スティック、釣り竿等の可動構造若しくはフレーム、若しくは列車）、地下（例えば、地下鉄）、宇宙空間（例えば、宇宙飛行機、衛星、若しくは宇宙探査機）、又はこれらの環境の任意の組み合わせ等の任意の適する環境内で移動するように構成することができる。可動物体は、本明細書の他の箇所に記載される車両等の車両であることができる。幾つかの実施形態では、可動物体は、人間又は動物等の生体に搭載するか、又は取り外すことができる。適する動物としては、鳥類、イヌ類、ネコ類、ウマ類、ウシ類、ヒツジ類、ブタ類、イルカ類、げっ歯類、昆虫類が挙げられる。
【０１４７】
可動物体は、自由度６（例えば、並進に自由度３及び回転に自由度３）に関して環境内を自在に移動可能であり得る。代替的には、可動物体の移動は、所定の経路、行路、又は向きによる等の１つ又は複数の自由度に関して制約することができる。移動は、エンジン又はモータ等の任意の適する作動機構により作動することができる。可動物体の作動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風カエネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、又は任意の適するそれらの組み合わせ等の任意の適するエネルギー源により電力供給することができる。可動物体は、本明細書の他の箇所に記載されるように、推進システムを介して自己推進し得る。推進システムは、任意選択的に、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風カエネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、又はそれらの任意の適する組み合わせ等のエネルギー源で駆動し得る。代替的には、可動物体は生体により携帯し得る。
【０１４８】
幾つかの例では、可動物体は航空機であることができる。適する車両としては、水上車両、航空車両、宇宙車両、又は地上車両を挙げることができる。例えば、航空機は、固定翼航空機（例えば、飛行機、グライダー）、回転翼航空機（例えば、ヘリコプタ、回転翼機）、固定翼と回転翼の両方を有する航空機、又はいずれも有さない航空機（例えば、飛行船、熱気球）であり得る。車両は、空中、水上、水中、宇宙空間、地上、又は地下で自己推進されるような自己推進型であることができる。自己推進型車両は、１つ又は複数のエンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、回転翼、プロペラ、翼、ノズル、又は任意の適するそれらの組み合わせを含む推進システム等の推進システムを利用することができる。幾つかの場合では、推進システムを使用して、可動物体を表面から離陸させ、表面に着陸させ、現在の位置及び／又は向きを維持させ（例えば、ホバリングさせ）、向きを変更させ、及び／又は位置を変更させることができる。
【０１４９】
可動物体は、ユーザーにより遠隔制御することもでき、又は可動物体内若しくは可動物体上の搭乗者によりローカルに制御することもできる。幾つかの実施形態では、可動物体は、ＵＡＶ等の無人可動物体である。ＵＡＶ等の無人可動物体は、可動物体に搭載された搭乗者を有さなくてよい。可動物体は、人間により、自律制御システム（例えば、コンピュータ制御システム）により、又は任意の適するそれらの組み合わせにより制御することができる。可動物体は、人工知能が構成されたロボット等の自律的又は半自律的ロボットであることができる。
【０１５０】
可動物体は、任意の適するサイズ及び／又は寸法を有することができる。幾つかの実施形態では、車両内又は車両上に人間の搭乗者を有するようなサイズ及び／又は寸法のものであり得る。代替的には、可動物体は、車両内又は車両上に人間の搭乗者を有することが可能なサイズ及び／又は寸法よりも小さなものであり得る。可動物体は、人間により持ち上げられるか、又は携帯されるのに適するサイズ及び／又は寸法であり得る。代替的には、可動物体は、人間により持ち上げられるか、又は携帯されるのに適するサイズ及び／又は寸法よりも大きくてよい。幾つかの場合、可動物体は、約２ｃｍ、約５ｃｍ、約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１ｍ、約２ｍ、約５ｍ、又は約１０ｍ以下の最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線）を有し得る。最大寸法は、約２ｃｍ、約５ｃｍ、約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１ｍ、約２ｍ、約５ｍ、又は約１０ｍ以上であり得る。例えば、可動物体の対向する回転翼のシャフト間の距離は、約２ｃｍ、約５ｃｍ、約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１ｍ、約２ｍ、約５ｍ、又は約１０ｍ以下であり得る。代替的には、対向する回転翼のシャフト間の距離は、約２ｃｍ、約５ｃｍ、約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１ｍ、約２ｍ、約５ｍ、又は約１０ｍ以上であり得る。
【０１５１】
幾つかの実施形態では、可動物体は、１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍ未満、５０ｃｍ×５０ｃｍ×３０ｃｍ未満、又は５ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ未満の体積を有し得る。可動物体の総体積は、約１ｃｍ３以下、約２ｃｍ３以下、約５ｃｍ３以下、約１０ｃｍ３以下、約２０ｃｍ３以下、約３０ｃｍ３以下、約４０ｃｍ３以下、約５０ｃｍ３以下、約６０ｃｍ３以下、約７０ｃｍ３以下、約８０ｃｍ３以下、約９０ｃｍ３以下、約１００ｃｍ３以下、約１５０ｃｍ３以下、約２００ｃｍ３以下、約３００ｃｍ３以下、約５００ｃｍ３以下、約７５０ｃｍ３以下、約１０００ｃｍ３以下、約５０００ｃｍ３以下、約１０，０００ｃｍ３以下、約１００，０００ｃｍ３以下、約１ｍ３以下、又は約１０ｍ３以下であり得る。逆に、可動物体の総体積は、約１ｃｍ３以上、約２ｃｍ３以上、約５ｃｍ３以上、約１０ｃｍ３以上、約２０ｃｍ３以上、約３０ｃｍ３以上、約４０ｃｍ３以上、約５０ｃｍ３以上、約６０ｃｍ３以上、約７０ｃｍ３以上、約８０ｃｍ３以上、約９０ｃｍ３以上、約１００ｃｍ３以上、約１５０ｃｍ３以上、約２００ｃｍ３以上、約３００ｃｍ３以上、約５００ｃｍ３以上、約７５０ｃｍ３以上、約１０００ｃｍ３以上、約５０００ｃｍ３以上、約１０，０００ｃｍ３以上、約１００，０００ｃｍ３以上、約１ｍ３以上、又は約１０ｍ３以上であり得る。
【０１５２】
幾つかの実施形態では、可動物体は、約３２，０００ｃｍ２以下、約２０，０００ｃｍ２以下、約１０，０００ｃｍ２以下、約１，０００ｃｍ２以下、約５００ｃｍ２以下、約１００ｃｍ２以下、約５０ｃｍ２以下、約１０ｃｍ２以下、又は約５ｃｍ２以下の設置面積（可動物体により包含される横方向の断面積と呼び得る）を有し得る。逆に、設置面積は、約３２，０００ｃｍ２以上、約２０，０００ｃｍ２以上、約１０，０００ｃｍ２以上、約１，０００ｃｍ２以上、約５００ｃｍ２以上、約１００ｃｍ２以上、約５０ｃｍ２以上、約１０ｃｍ２以上、又は約５ｃｍ２以上であり得る。
【０１５３】
幾つかの場合では、可動物体は１０００ｋｇ以下の重量であり得る。可動物体の重量は、約１０００ｋｇ以下、約７５０ｋｇ以下、約５００ｋｇ以下、約２００ｋｇ以下、約１５０ｋｇ以下、約１００ｋｇ以下、約８０ｋｇ以下、約７０ｋｇ以下、約６０ｋｇ以下、約５０ｋｇ以下、約４５ｋｇ以下、約４０ｋｇ以下、約３５ｋｇ以下、約３０ｋｇ以下、約２５ｋｇ以下、約２０ｋｇ以下、約１５ｋｇ以下、約１２ｋｇ以下、約１０ｋｇ以下、約９ｋｇ以下、約８ｋｇ以下、約７ｋｇ以下、約６ｋｇ以下、約５ｋｇ以下、約４ｋｇ以下、約３ｋｇ以下、約２ｋｇ以下、約１ｋｇ以下、約０．５ｋｇ以下、約０．１ｋｇ以下、約０．０５ｋｇ以下、又は約０．０１ｋｇ以下であり得る。逆に、重量は、約１０００ｋｇ以上、約７５０ｋｇ以上、約５００ｋｇ以上、約２００ｋｇ以上、約１５０ｋｇ以上、約１００ｋｇ以上、約８０ｋｇ以上、約７０ｋｇ以上、約６０ｋｇ以上、約５０ｋｇ以上、約４５ｋｇ以上、約４０ｋｇ以上、約３５ｋｇ以上、約３０ｋｇ以上、約２５ｋｇ以上、約２０ｋｇ以上、約１５ｋｇ以上、約１２ｋｇ以上、約１０ｋｇ以上、約９ｋｇ以上、約８ｋｇ以上、約７ｋｇ以上、約６ｋｇ以上、約５ｋｇ以上、約４ｋｇ以上、約３ｋｇ以上、約２ｋｇ以上、約１ｋｇ以上、約０．５ｋｇ以上、約０．１ｋｇ以上、約０．０５ｋｇ以上、又は約０．０１ｋｇ以上であり得る。
【０１５４】
幾つかの実施形態では、可動物体は、可動物体により運ばれる積載物に相対して小さくてよい。積載物は、本明細書において更に詳細に記載するように、搭載物及び／又は支持機構を含み得る。幾つかの例では、積載物の重量に対する可動物体の重量の比は、約１：１よりも大きい、小さい、又は等しくてもよい。幾つかの場合では、積載物の重量に対する可動物体の重量の比は、約１：１よりも大きい、小さい、又は等しくてもよい。任意選択的に、積載物の重量に対する支持機構の重量の比は、約１：１よりも大きい、小さい、又は等しくてもよい。所望の場合、積載物の重量に対する可動物体の重量の比は、１：２以下、１：３以下、１：４以下、１：５以下、１：１０以下、又はそれよりも小さな比であり得る。逆に、積載物の重量に対する可動物体の重量の比は、２：１以上、３：１以上、４：１以上、５：１以上、１０：１以上、又はそれよりも大きな比であることもできる。
【０１５５】
幾つかの実施形態では、可動物体は低エネルギー消費量を有し得る。例えば、可動物体は、約５Ｗ／ｈ未満、約４Ｗ／ｈ未満、約３Ｗ／ｈ未満、約２Ｗ／ｈ未満、約１Ｗ／ｈ未満、又はそれよりも小さな値を使用し得る。幾つかの場合では、可動物体の支持機構は低エネルギー消費量を有し得る。例えば、支持機構は、約５Ｗ／ｈ未満、約４Ｗ／ｈ未満、約３Ｗ／ｈ未満、約２Ｗ／ｈ未満、約１Ｗ／ｈ未満、又はそれよりも小さな値を使用し得る。任意選択的に、可動物体の搭載物は、約５Ｗ／ｈ未満、約４Ｗ／ｈ未満、約３Ｗ／ｈ未満、約２Ｗ／ｈ未満、約１Ｗ／ｈ未満、又はそれよりも小さな値等の低エネルギー消費量を有し得る。
【０１５６】
図１０は、本発明の態様による無人航空機（ＵＡＶ）１０００を示す。ＵＡＶは、本明細書に記載される可動物体の例であり得る。ＵＡＶ１０００は、４つの回転翼１００２、１００４、１００６、及び１００８を有する推進システムを含むことができる。任意の数の回転翼を提供し得る（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、又は６つ以上）。無人航空機の回転翼、回転翼組立体、又は他の推進システムは、無人航空機がホバリング／位置を維持し、向きを変更し、及び／又は位置を変更できるようにし得る。対向する回転翼のシャフト間の距離は、任意の適する長さ１０１０であることができる。例えば、長さ１０１０は、１ｍ以下又は５ｍ以下であることができる。幾つかの実施形態では、長さ１０１０は、１ｃｍ〜７ｍ、７０ｃｍ〜２ｍ、又は５ｃｍ〜５ｍの範囲内であることができる。本明細書でのＵＡＶの任意の記載は、異なるタイプの可動物体等の可動物体に適用し得、その逆も同様である。ＵＡＶは、本明細書に記載されるようなアシスト付き離陸システム又は方法を使用し得る。
【０１５７】
幾つかの実施形態では、可動物体は、積載物を運ぶように構成することができる。積載物は、乗客、貨物、機器、器具等のうちの１つ又は複数を含むことができる。積載物は筐体内に提供し得る。筐体は、可動物体の筐体とは別個であってもよく、又は可動物体の筐体の一部であってもよい。代替的には、積載物に筐体を提供することができ、一方、可動物体は筐体を有さない。代替的には、積載物の部分又は積載物全体は、筐体なしで提供することができる。積載物は、可動物体に強固に固定することができる。任意選択的に、積載物は可動物体に対して移動可能であることができる（例えば、可動物体に対して並進可能又は回転可能）。積載物は、本明細書の他の箇所に記載されるように、搭載物及び／又は支持機構を含むことができる。
【０１５８】
積載物は、移動可能物体に搭載された１個以上の撮像装置に追加して、又は代替して設けられていてよい。本明細書の他の箇所で既に述べたように、複数の撮像装置が移動可能物体に搭載されていてよい。撮像装置は移動可能物体の本体及び／又はアーム全体にわたり分散配置されていてよい。撮像装置は、互いに異なる方位を向くように配置されていてよい。撮像装置は、移動可能物体の複数の部分が撮像装置の視野に入らないように配置されていてよい。代替的に、移動可能物体の１個以上の部分が撮像装置の視野に入ってもよい。
【０１５９】
幾つかの実施形態では、固定基準系（例えば、周辺環境）及び／又は互いに相対する可動物体、支持機構、及び搭載物の移動は、端末により制御することができる。端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物から離れた場所にある遠隔制御デバイスであることができる。端末は、支持プラットフォームに配置又は固定することができる。代替的には、端末は、ハンドヘルド又はウェアラブルデバイスであることができる。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、メガネ、手袋、ヘルメット、マイクロホン、又はそれらの適する組み合わせを含むことができる。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、又はディスプレイ等のユーザーインタフェースを含むことができる。手動入力されたコマンド、音声制御、ジェスチャ制御、又は位置制御（例えば、端末の移動、場所、又は傾きを介した）等の任意の適するユーザー入力が、端末との対話に使用可能である。
【０１６０】
端末は、可動物体、支持機構、及び／又は積載物の任意の適する状態の制御に使用することができる。例えば、端末は、固定基準系に対する及び／又は相互に対する可動物体、支持機構、及び／又は積載物の位置及び／又は向きの制御に使用することができる。幾つかの実施形態では、端末は、支持機構の作動組立体、搭載物のセンサ、又は搭載物のエミッタ等の可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の個々の要素の制御に使用することができる。端末は、可動物体、支持機構、又は搭載物のうちの１つ又は複数と通信するように構成された無線通信デバイスを含むことができる。
【０１６１】
端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の情報の表示に適するディスプレイユニットを含むことができる。例えば、端末は、位置、並進速度、並進加速度、向き、角速度、角加速度、又はこれらの任意の適する組み合わせに関する可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の情報を表示するように構成することができる。幾つかの実施形態では、端末は、機能的な搭載物により提供されるデータ（例えば、カメラ又は他の画像捕捉デバイスにより記録された画像）等の搭載物により提供される情報を表示することができる。
【０１６２】
任意選択的に、同じ端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物又は可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の状態の両方を制御するとともに、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物からの情報を受信及び／又は表示し得る。例えば、端末は、搭載物により捕捉された画像データ又は搭載物の位置についての情報を表示しながら、環境に対する搭載物の測位を制御し得る。代替的には、異なる端末を異なる機能に使用し得る。例えば、第１の端末は可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の移動又は状態を制御し得、一方、第２の端末は可動物体、支持機構、及び／又は搭載物から情報を受信及び／又は表示し得る。例えば、第１の端末は、環境に対する搭載物の測位の制御に使用し得、一方、第２の端末は、搭載物により捕捉された画像データを表示する。可動物体と、可動物体の制御及びデータ受信の両方を行う統合端末との間で、又は可動物体と、可動物体の制御及びデータ受信の両方を行う複数の端末との間で、様々な通信モードを利用し得る。例えば、可動物体と、可動物体の制御及び可動物体からのデータ受信の両方を行う端末との間で、少なくとも２つの異なる通信モードを形成し得る。
【０１６３】
図１１は、実施形態による、支持機構１１０２及び搭載物１１０４を含む可動物体１１００を示す。可動物体１１００は航空機として示されているが、この描写は限定であるとことを意図せず、本明細書において上述したように、任意の適するタイプの可動物体が使用可能である。当業者であれば、航空機システムに関連して本明細書に記載される実施形態がいずれも、任意の適する可動物体（例えば、ＵＡＶ）に適用可能なことを理解する。幾つかの場合では、搭載物１１０４は、支持機構１１０２を必要とせずに、可動物体１１００上に提供し得る。可動物体１１００は、推進機構１１０６、感知システム１１０８、及び通信システム１１１０を含み得る。
【０１６４】
推進機構１１０６は、上述したように、回転翼、プロペラ、翼、エンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、又はノズルのうちの１つ又は複数を含むことができる。可動物体は、１つ以上、２つ以上、３つ以上、又は４つ以上の推進機構を有し得る。推進機構は、全てが同じタイプであり得る。代替的には、１つ又は複数の推進機構は、異なるタイプの推進機構であることができる。推進機構１１０６は、本明細書の他の箇所に記載されるように支持要素（例えば、駆動シャフト）等の任意の適する手段を使用して、可動物体１１００に搭載することができる。推進機構１１０６は、可動物体１１００の上部、下部、前部、後部、側面、又はこれらの適する組み合わせ等の可動物体１１００の任意の適する部分に搭載することができる。
【０１６５】
幾つかの実施形態では、推進機構１１０６は、可動物体１１００のいかなる水平移動も必要とせずに（例えば、滑走路を移動せずに）、可動物体１１００が表面から鉛直に離陸するか、又は表面に鉛直に着陸できるようにし得る。任意選択的に、推進機構１１０６は、可動物体１１００が、空中の特定の位置及び／又は向きでホバリングできるようにするように動作可能である。推進機構１１００のうちの１つ又は複数は、他の推進機構から独立して制御され得る。代替的には、推進機構１１００は、同時に制御されるように構成することができる。例えば、可動物体１１００は、可動物体に揚力及び／又は推進力を提供することができる複数の水平面指向回転翼を有することができる。複数の水平面指向回転翼は、鉛直離陸機能、鉛直着陸機能、及びホバリング機能を可動物体１１００に提供するように作動することができる。幾つかの実施形態では、水平面指向回転翼のうちの１つ又は複数は、時計回り方向に回転し得、一方、水平回転翼のうちの１つ又は複数は、反時計回り方向に回転し得る。例えば、時計回りの回転翼の数は、反時計回りの回転翼の数と等しくてよい。水平面指向回転翼のそれぞれの回転速度は、各回転翼により生成される揚力及び／又は推進力を制御するように、独立して変更することができ、それにより、可動物体１１００の空間的配置、速度、及び／又は加速度（例えば、最大並進自由度３及び最大回転自由度３に関して）を調整する。
【０１６６】
感知システム１１０８は、可動物体１１００の空間的配置、速度、及び／又は加速度（例えば、最大並進自由度３及び最大回転自由度３に関して）を感知し得る１つ又は複数のセンサを含むことができる。１つ又は複数のセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、又は画像センサを含むことができる。感知システム１１０８により提供される感知データは、可動物体１１００の空間的配置、速度、及び／又は向きを制御するのに使用することができる（例えば、後述するように、適する処理ユニット及び／又は制御モジュールを使用して）。代替的には、感知システム１１０８を使用して、気象状況、潜在的な障害物への近接度、地理的特徴の場所、人工構造物の場所等の可動物体の周囲の環境に関するデータを提供することができる。
【０１６７】
通信システム１１１０は、無線信号１１１６を介して、通信システム１１１４を有する端末１１１２と通信できるようにする。通信システム１１１０、１１１４は、無線通信に適する任意の数の送信機、受信機、及び／又は送受信機を含み得る。通信は、データが一方向でのみに送信可能なように、一方向通信であり得る。例えば、一方向通信は、可動物体１１００のみがデータを端末１１１２に送信すること、又はこの逆を含み得る。データは、通信システム１１１０の１つ又は複数の送信機から、通信システム１１１２の１つ又は複数の受信機に送信し得、又はその逆も同様である。代替的には、通信は、可動物体１１００と端末１１１２との間で両方向でデータを送信することができるように、双方向通信であり得る。双方向通信は、通信システム１１１０の１つ又は複数の送信機から、通信システム１１１４の１つ又は複数の受信機にデータを送信すること、及びその逆を含むことができる。
【０１６８】
幾つかの実施形態では、端末１１１２は、可動物体１１００、支持機構１１０２、及び搭載物１１０４の１つ又は複数に制御データを提供することができ、可動物体１１００、支持機構１１０２、及び搭載物１１０４の１つ又は複数から情報（例えば、可動物体、支持機構、又は搭載物の位置情報及び／又は動き情報、搭載物カメラにより捕捉された画像データ等の搭載物により感知されたデータ）を受信することができる。幾つかの場合、端末からの制御データは、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の相対位置、移動、作動、又は制御に関する命令を含み得る。例えば、制御データは、可動物体の場所及び／又は向きの変更（例えば、推進機構１１０６の制御を介して）又は可動物体に相対する搭載物の移動（例えば、支持機構１１０２の制御を介して）を生じさせ得る。端末からの制御データは、カメラ又は他の画像捕捉デバイスの動作制御等の搭載物の制御（例えば、静止画又は動画の撮影、ズームイン又はズームアウト、オン又はオフの切り替え、画像モードの切り替え、画像解像度の変更、フォーカスの変更、被写界深度の変更、露光時間の変更、視野角又は視野の変更）を生じさせ得る。幾つかの場合、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物からの通信は、１つ又は複数のセンサ（例えば、感知システム１１０８又は搭載物１１０４の）からの情報を含み得る。通信は、１つ又は複数の異なるタイプのセンサ（例えば、ＧＰＳセンサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、又は画像センサ）から感知された情報を含み得る。そのような情報は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の位置（例えば、場所、向き）、移動、又は加速度に関し得る。搭載物からのそのような情報は、搭載物により捕捉されたデータ又は搭載物の感知された状態を含み得る。端末１１１２により送信されて提供される制御データは、可動物体１１００、支持機構１１０２、又は搭載物１１０４のうちの１つ又は複数の状態を制御するように構成することができる。代替として、又は組み合わせて、支持機構１１０２及び搭載物１１０４はそれぞれ、端末１１１２と通信するように構成された通信モジュールを含むこともでき、それにより、端末は、可動物体１１００、支持機構１１０２、及び搭載物１１０４のそれぞれと独立して通信し、制御することができる。
【０１６９】
幾つかの実施形態では、可動物体１１００は、端末１１１２に加えて又は端末１１１２に代えて、別のリモートデバイスと通信するように構成することができる。端末１１１２は、別のリモートデバイス及び可動物体１１００と通信するように構成することもできる。例えば、可動物体１１００及び／又は端末１１１２は、別の可動物体又は別の可動物体の支持機構若しくは搭載物と通信し得る。所望の場合、リモートデバイスは、第２の端末又は他の計算デバイス（例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、又は他のモバイルデバイス）であり得る。リモートデバイスは、データを可動物体１１００に送信し、データを可動物体１１００から受信し、データを端末１１１２に送信し、及び／又はデータを端末１１１２から受信するように構成することができる。任意選択的に、リモートデバイスは、インターネット又は他の通信ネットワークに接続することができ、それにより、可動物体１１００及び／又は端末１１１２から受信したデータをウェブサイト又はサーバにアップロードすることができる。
【０１７０】
図１２は、実施形態により、可動物体を制御するシステム１２００のブロック図による概略図である。システム１２００は、本明細書に開示されるシステム、デバイス、及び方法の任意の適する実施形態と組み合わせて使用することができる。システム１２００は、感知モジュール１２０２、処理ユニット１２０４、非一時的コンピュータ可読媒体１２０６、制御モジュール１２０８、及び通信モジュール１２１０を含むことができる。
【０１７１】
感知モジュール１２０２は、異なる方法で可動物体に関連する情報を収集する異なるタイプのセンサを利用することができる。異なるタイプのセンサは、異なるタイプの信号又は異なるソースからの信号を感知し得る。例えば、センサは、慣性センサ、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えばライダー）、又はビジョン／画像センサ（例えば、カメラ）を含むことができる。感知モジュール１２０２は、複数のプロセッサを有する処理ユニット１２０４に動作可能に接続することができる。幾つかの実施形態では、感知モジュールは、適する外部デバイス又はシステムに感知データを直接送信するように構成された送信モジュール１２１２（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ画像送信モジュール）に動作可能に接続することができる。例えば、送信モジュール１２１２を使用して、感知モジュール１２０２のカメラにより捕捉された画像をリモート端末に送信することができる。
【０１７２】
処理ユニット１２０４は、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ））等の１つ又は複数のプロセッサを有することができる。処理ユニット１２０４は、非一時的コンピュータ可読媒体１２０６に動作可能に接続することができる。非一時的コンピュータ可読媒体１２０６は、１つ又は複数のステップを実行するために処理ユニット１２０４により実行可能な論理、コード、及び／又はプログラム命令を記憶することができる。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ又は複数のメモリユニット（例えば、ＳＤカード又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のリムーバブルメディア又は外部ストレージ）を含むことができる。幾つかの実施形態では、感知モジュール１２０２からのデータは、非一時的コンピュータ可読媒体１２０６のメモリユニットに直接伝達され、そこに記憶することができる。非一時的コンピュータ可読媒体１２０６のメモリユニットは、処理ユニット１２０４により実行可能であり、本明細書に記載された方法による任意の適する実施形態を実行する論理、コード、及び／又はプログラム命令を記憶することができる。例えば、処理ユニット１２０４は、処理ユニット１２０４の１つ又は複数のプロセッサに、感知モジュールにより生成された感知データを解析させる命令を実行するように構成することができる。メモリユニットは、処理ユニット１２０４により処理された感知モジュールからの感知データを記憶することができる。幾つかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体１２０６のメモリユニットを使用して、処理ユニット１２０４により生成された処理結果を記憶することができる。
【０１７３】
幾つかの実施形態では、処理ユニット１２０４は、可動物体の状態を制御するように構成された制御モジュール１２０８に動作可能に接続することができる。例えば、制御モジュール１２０８は、可動物体の空間的配置、速度、及び／又は加速度を自由度６に関して調整するよう、可動物体の推進機構を制御するように構成することができる。代替的には、又は組み合わせて、制御モジュール１２０８は、支持機構、搭載物、又は感知モジュールの状態のうちの１つ又は複数を制御することができる。
【０１７４】
処理ユニット１２０４は、１つ又は複数の外部デバイス（例えば、端末、ディスプレイデバイス、又は他のリモートコントローラ）からデータを送信及び／又は受信するように構成された通信モジュール１２１０に動作可能に接続することができる。有線通信又は無線通信等の任意の適する通信手段を使用し得る。例えば、通信モジュール１２１０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信網、クラウド通信等のうちの１つ又は複数を利用することができる。任意選択的に、電波塔、衛星、又は移動局等の中継局を使用することができる。無線通信は、近接度依存型であってもよく、又は近接度独立型であってもよい。幾つかの実施形態では、通信にＬＯＦ（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）が必要なこともあれば、又は必要ないこともある。通信モジュール１２１０は、感知モジュール１２０２からの感知データ、処理ユニット１２０４により生成された処理結果、所定の制御データ、端末又はリモートコントローラからのユーザーコマンド等のうちの１つ又は複数を送信及び／又は受信することができる。
【０１７５】
システム１２００の構成要素は、任意の適する構成で配置することができる。例えば、システム１２００の構成要素のうちの１つ又は複数は、可動物体、支持機構、搭載物、端末、感知システム、又は上記のうち１つ又は複数と通信する追加の外部デバイスに配置することができる。更に、図１２は単一の処理ユニット１２０４及び単一の非一時的コンピュータ可読媒体１２０６を示すが、これが限定を意図せず、システム１２００が複数の処理ユニット及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができることを当業者は理解する。幾つかの実施形態では、複数の処理ユニット及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体のうちの１つ又は複数は、可動物体、支持機構、搭載物、端末、検知モジュール、上記のうちの１つ又は複数と通信する追加の外部デバイス、又はそれらの適する組み合わせ等の異なる場所に配置することができ、それにより、システム１２００により実行される処理及び／又はメモリ機能の任意の適する側面を上記場所のうちの１つ又は複数で行うことができる。
【０１７６】
本願発明の好ましい実施形態が本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態は、単に例として提供されたことが当業者には明らかである。多くの修正、変更、及び置換が、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。本明細書に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替が、本発明の実行に際して利用可能なことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲及びそれらの均等物内の方法及び構造がそれにより包含されることが意図される。
［項目１］
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像装置を用いて、ＵＡＶの周辺環境における異なる視野に対応する第１の画像集合を収集するステップと、
飛行経路を巡航する間に収集された第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出するステップと、
帰還経路を巡航する間に、複数の撮像装置を用いて異なる視野に対応する第２の画像集合を収集するステップと、
飛行経路の途上で抽出された第１の特徴点集合を、第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合と比較することにより、帰還経路を巡航するステップとを含む方法。
［項目２］
複数の撮像装置が互いに異なる方位に向けて配置される、項目１に記載の方法。
［項目３］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーする異なる視野を有する、項目１に記載の方法。
［項目４］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の垂直視をカバーする異なる視野を有する、項目１に記載の方法。
［項目５］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の球面空間をカバーする異なる視野を有する、項目１に記載の方法。
［項目６］
異なる視野の少なくとも一部が互いに重なり合う、項目１に記載の方法。
［項目７］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの中央本体に搭載される、項目１に記載の方法。
［項目８］
帰還経路が飛行経路を逆向きに辿る、項目１に記載の方法。
［項目９］
帰還経路が飛行経路とは異なる、項目１に記載の方法。
［項目１０］
ＵＡＶが、飛行経路を巡航する場合と比較して帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、項目１に記載の方法。
［項目１１］
第１の画像集合を航行支援用に保存することなく、第１の特徴点集合を航行支援用に抽出して保存する、項目１に記載の方法。
［項目１２］
第１の特徴点集合が静止特徴点であると判定された場合は第１の特徴点集合が航行支援用に保存され、第１の特徴点集合が移動特徴点であると判定された場合は航行支援用に保存されない、項目１に記載の方法。
［項目１３］
第１の特徴点集合を用いて、環境内の第１の特徴点集合から三次元マップを構築する、項目１に記載の方法。
［項目１４］
ＵＡＶに帰還経路を巡航させる命令を受信するステップを更に含む、項目１に記載の方法。
［項目１５］
命令がＵＡＶの外部のリモートコントローラから受信される、項目１４に記載の方法。
［項目１６］
ＵＡＶの動作モードを帰還経路に変更することにより、第１の特徴点集合と第２の特徴点集合との比較を開始するステップを更に含む、項目１４に記載の方法。
［項目１７］
第１の特徴点集合又は第２の特徴点集合が、ＵＡＶの動作パラメータに応じて可変間隔で収集される、項目１に記載の方法。
［項目１８］
動作パラメータがＵＡＶの速度である、項目１７に記載の方法。
［項目１９］
第１の特徴点集合を第２の特徴点集合と比較するステップが、特徴点により指示される認識可能な地上目標を発見するステップを含む、項目１に記載の方法。
［項目２０］
ＵＡＶの帰還経路が飛行経路と異なる場合、特徴点により指示される地上目標が認識可能である、項目１９に記載の方法。
［項目２１］
ＵＡＶが帰還経路の途上で飛行経路と異なる方位を向いた場合、特徴点により指示される地上目標が認識可能である、項目１９に記載の方法。
［項目２２］
帰還経路が、ＵＡＶと地上目標との間で計算された相対測位に基づいて決定される、項目１９に記載の方法。
［項目２３］
第１の特徴点集合と第２の特徴点集合との比較を利用して、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）法を用いて帰還経路を決定する、項目１に記載の方法。
［項目２４］
第１の特徴点集合と第２の特徴点集合との比較を利用して、透視ｎ点（ＰｎＰ）運動推定を用いて帰還経路を決定する、項目１に記載の方法。
［項目２５］
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する装置であって、
各々異なる視野を有する複数の撮像装置、すなわち（１）飛行経路を巡航する間に、ＵＡＶの周辺環境における異なる視野に対応する第１の画像集合を収集し、（２）帰還経路を巡航する間に、異なる視野に対応する第２の画像集合を収集すべく構成された複数の撮像装置と、
（１）飛行経路を巡航する間に収集された第１の画像集合から第１の特徴点集合を抽出し、（２）飛行経路の途上で抽出された第１の特徴点集合を、第２の画像集合から抽出された第２の特徴点集合と比較することにより、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる信号を生成すべく、個別又は集合的に構成された１個以上のプロセッサとを含む装置。
［項目２６］
複数の撮像装置が互いに異なる方位に向けて配置される、項目２５に記載の装置。
［項目２７］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーする異なる視野を有する、項目２５に記載の装置。
［項目２８］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の垂直視をカバーする異なる視野を有する、項目２５に記載の装置。
［項目２９］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の球面空間をカバーする異なる視野を有する、項目２５に記載の装置。
［項目３０］
異なる視野の少なくとも一部が互いに重なり合う、項目２５に記載の装置。
［項目３１］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの中央本体に搭載される、項目２５に記載の装置。
［項目３２］
帰還経路が飛行経路を逆向きに辿る、項目２５に記載の装置。
［項目３３］
帰還経路が飛行経路とは異なる、項目２５に記載の装置。
［項目３４］
ＵＡＶが、飛行経路を巡航する場合と比較して帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、項目２５に記載の装置。
［項目３５］
第１の画像集合を航行支援用に保存することなく、第１の特徴点集合を航行支援用に抽出して保存する、項目２５に記載の装置。
［項目３６］
第１の特徴点集合が静止特徴点であると判定された場合は第１の特徴点集合が航行支援用に保存され、第１の特徴点集合が移動特徴点であると判定された場合は航行支援用に保存されない、項目２５に記載の装置。
［項目３７］
第１の特徴点集合を用いて、環境内の第１の特徴点集合から三次元マップを構築する、項目２５に記載の装置。
［項目３８］
１個以上のプロセッサが更に、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる命令を受信すべく構成される、項目２５に記載の装置。
［項目３９］
命令がＵＡＶ外部のリモートコントローラから受信される、項目３８に記載の装置。
［項目４０］
１個以上のプロセッサが更に、ＵＡＶの動作モードを帰還経路に変更することにより、第１の特徴点集合と第２の特徴点集合との比較を開始すべく構成される、項目３８に記載の装置。
［項目４１］
第１の特徴点集合又は第２の特徴点集合が、ＵＡＶの動作パラメータに応じて可変間隔で収集される、項目２５に記載の装置。
［項目４２］
動作パラメータがＵＡＶの速度である、項目４１に記載の装置。
［項目４３］
第１の特徴点集合を第２の特徴点集合と比較するステップが、特徴点により指示される認識可能な地上目標を発見するステップを含む、項目２５に記載の装置。
［項目４４］
ＵＡＶの帰還経路が飛行経路と異なる場合、特徴点により指示される地上目標が認識可能である、項目４３に記載の装置。
［項目４５］
ＵＡＶが帰還経路の途上で飛行経路と異なる方位を向いた場合、特徴点により指示される地上目標が認識可能である、項目４３に記載の装置。
［項目４６］
帰還経路が、ＵＡＶと地上目標との間で計算された相対測位に基づいて決定される、項目４３に記載の装置。
［項目４７］
第１の特徴点集合と第２の特徴点集合との比較を利用して、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）法を用いて帰還経路を決定する、項目２５に記載の装置。
［項目４８］
第１の特徴点集合と第２の特徴点集合との比較を利用して、透視ｎ点（ＰｎＰ）運動推定を用いて帰還経路を決定する、項目２５に記載の装置。
［項目４９］
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間に画像集合を収集するステップと、
飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出するステップと、
（１）ＵＡＶの移動、（２）画像集合内での画像同士の重なりの程度、（３）特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度、又は（４）特徴点が静止しているか否かの判定に基づいて、特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択するステップとを含む方法。
［項目５０］
ＵＡＶの移動がＵＡＶの速度を含む、項目４９に記載の方法。
［項目５１］
ＵＡＶの速度がＵＡＶの直線速度又は角速度を含む、項目５０に記載の方法。
［項目５２］
速度がより低い速度よりも高速である場合に、特徴点のより大きな部分集合が航行支援用に保存すべく選択される、項目５０に記載の方法。
［項目５３］
画像集合内での画像同士の重なりの程度が閾値を下回る場合に、特徴点の部分集合内の１個の特徴点を航行支援用に保存する、項目４９に記載の方法。
［項目５４］
画像同士の重なりが、異なる時点で撮像された複数の画像の比較に基づいている、項目５３に記載の方法。
［項目５５］
閾値が静的な閾値である、項目５３に記載の方法。
［項目５６］
閾値が可変である、項目５３に記載の方法。
［項目５７］
閾値がユーザー入力に応答して可変である、項目５６に記載の方法。
［項目５８］
特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度が閾値を下回る場合、特徴点の部分集合内の１個の特徴点を航行支援用に保存する、項目４９に記載の方法。
［項目５９］
特徴点同士の重なりが異なる時点で取得された特徴点の複数の画像の比較に基づいている、項目５８に記載の方法。
［項目６０］
閾値が静的な閾値である、項目５８に記載の方法。
［項目６１］
閾値が可変である、項目５８に記載の方法。
［項目６２］
閾値がユーザー入力に応答して可変である、項目６１に記載の方法。
［項目６３］
特徴点が静止特徴点であると判定された場合は特徴点の部分集合内の１個の特徴点が航行支援用に保存され、特徴点が移動特徴点であると判定された場合は航行支援用に保存されない、項目４９に記載の方法。
［項目６４］
異なる時点で取得された特徴点の複数の画像との比較に基づいて、特徴点が静止しているか否かの判定が行われる、項目６３に記載の方法。
［項目６５］
複数の画像が同一撮像装置により撮像される、項目６４に記載の方法。
［項目６６］
帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合を収集するステップを更に含む、項目４９に記載の方法。
［項目６７］
帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合から追加的な特徴点集合を抽出するステップを更に含む、項目６６に記載の方法。
［項目６８］
航行支援用に保存された特徴点の部分集合を、追加的な画像集合から抽出された追加的な特徴点集合と比較することにより、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる信号を生成するステップを更に含む、項目６７に記載の方法。
［項目６９］
帰還経路が飛行経路を逆向きに辿る、項目６６に記載の方法。
［項目７０］
帰還経路が飛行経路とは異なる、項目６６に記載の方法。
［項目７１］
ＵＡＶが、飛行経路を巡航する場合と比較して帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、項目６６に記載の方法。
［項目７２］
画像集合が、ＵＡＶに搭載された１個以上の撮像装置の支援により収集される、項目４９に記載の方法。
［項目７３］
画像集合が、ＵＡＶに搭載された複数の撮像装置の支援により収集され、複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の環境の異なる視野を有する、項目４９に記載の方法。
［項目７４］
複数の撮像装置が互いに異なる方位に向けて配置される、項目７３に記載の方法。
［項目７５］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーする異なる視野を有する、項目７３に記載の方法。
［項目７６］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の垂直視をカバーする異なる視野を有する、項目７３に記載の方法。
［項目７７］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の球面空間をカバーする異なる視野を有する、項目７３に記載の方法。
［項目７８］
異なる視野の少なくとも一部が互いに重なり合う、項目７３に記載の方法。
［項目７９］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの中央本体に搭載される、項目７３に記載の方法。
［項目８０］
画像集合を航行支援用に保存することなく、特徴点の部分集合を航行支援用に保存する、項目４９に記載の方法。
［項目８１］
特徴点の部分集合を用いて、環境内の特徴点の部分集合から三次元マップを構築する、項目４９に記載の方法。
［項目８２］
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する装置であって、
飛行経路を巡航する間にＵＡＶにより収集された画像集合を受信し、
飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出し、
（１）ＵＡＶの移動、（２）画像集合内での画像同士の重なりの程度、（３）特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度、又は（４）特徴点が静止しているか否かの判定に基づいて、特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択すべく個別又は集合的に構成された１個以上のプロセッサを含む装置。
［項目８３］
ＵＡＶの移動がＵＡＶの速度を含む、項目８２に記載の装置。
［項目８４］
ＵＡＶの速度がＵＡＶの直線速度又は角速度を含む、項目８３に記載の装置。
［項目８５］
速度がより低い速度よりも高速である場合に、特徴点のより大きな部分集合が航行支援用に保存すべく選択される、項目８３に記載の装置。
［項目８６］
画像集合内での画像同士の重なりの程度が閾値を下回る場合に、特徴点の部分集合内の１個の特徴点を航行支援用に保存する、項目８２に記載の装置。
［項目８７］
画像同士の重なりが、異なる時点で撮像された複数の画像の比較に基づいている、項目８６に記載の装置。
［項目８８］
閾値が静的な閾値である、項目８６に記載の装置。
［項目８９］
閾値が可変である、項目８６に記載の装置。
［項目９０］
閾値がユーザー入力に応答して可変である、項目８９に記載の装置。
［項目９１］
特徴点集合内での特徴点同士の重なりの程度が閾値を下回る場合、特徴点の部分集合内の１個の特徴点を航行支援用に保存する、項目８２に記載の装置。
［項目９２］
特徴点同士の重なりが異なる時点で取得された特徴点の複数の画像との比較に基づいている、項目９１に記載の装置。
［項目９３］
閾値が静的な閾値である、項目９１に記載の装置。
［項目９４］
閾値が可変である、項目９１に記載の装置。
［項目９５］
閾値がユーザー入力に応答して可変である、項目９４に記載の装置。
［項目９６］
特徴点が静止特徴点であると判定された場合は特徴点の部分集合内の１個の特徴点が航行支援用に保存され、特徴点が移動特徴点であると判定された場合は航行支援用に保存されない、項目８２に記載の装置。
［項目９７］
異なる時点で取得された特徴点の複数の画像との比較に基づいて、特徴点が静止しているか否かの判定が行われる、項目９６に記載の装置。
［項目９８］
複数の画像が同一撮像装置により撮像される、項目９７に記載の装置。
［項目９９］
１個以上のプロセッサが更に、帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合を受信すべく構成される、項目８２に記載の装置。
［項目１００］
１個以上のプロセッサが更に、帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合から追加的な特徴点集合を抽出すべく構成される、項目９９に記載の装置。
［項目１０１］
１個以上のプロセッサが更に、航行支援用に保存された特徴点の部分集合を、追加的な画像集合から抽出された追加的な特徴点集合と比較することにより、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる信号を生成すべく構成される、項目１００に記載の装置。
［項目１０２］
帰還経路が飛行経路を逆向きに辿る、項目９９に記載の装置。
［項目１０３］
帰還経路が飛行経路とは異なる、項目９９に記載の装置。
［項目１０４］
ＵＡＶが、飛行経路を巡航する場合と比較して帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、項目９９に記載の装置。
［項目１０５］
画像集合が、ＵＡＶに搭載された１個以上の撮像装置の支援により収集される、項目８２に記載の装置。
［項目１０６］
画像集合が、ＵＡＶに搭載された複数の撮像装置の支援により収集され、複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の環境の異なる視野を有する、項目８２に記載の装置。
［項目１０７］
複数の撮像装置が互いに異なる方位に向けて配置される、項目１０６に記載の装置。
［項目１０８］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーする異なる視野を有する、項目１０６に記載の装置。
［項目１０９］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の垂直視をカバーする異なる視野を有する、項目１０６に記載の装置。
［項目１１０］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の球面空間をカバーする異なる視野を有する、項目１０６に記載の装置。
［項目１１１］
異なる視野の少なくとも一部が互いに重なり合う、項目１０６に記載の装置。
［項目１１２］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの中央本体に搭載される、項目１０６に記載の装置。
［項目１１３］
画像集合を航行支援用に保存することなく、特徴点の部分集合を航行支援用に保存する、項目８２に記載の装置。
［項目１１４］
特徴点の部分集合を用いて、環境内の特徴点の部分集合から三次元マップを構築する、項目８２に記載の装置。
［項目１１５］
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する方法であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像装置を用いて、ＵＡＶの周辺環境における異なる視野に対応する画像集合を収集するステップと、
飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出するステップと、
特徴点を含む画像を収集する撮像装置の個数に基づいて、特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択するステップとを含む方法。
［項目１１６］
特徴点を含む画像を収集する撮像装置の個数が撮像装置の個数の閾値を上回った場合に、特徴点の部分集合内の１個の特徴点を航行支援用に保存する、項目１１５に記載の方法。
［項目１１７］
撮像装置の個数の閾値が３以上である、項目１１５に記載の方法。
［項目１１８］
撮像装置の個数が、画像を同時に収集する撮像装置の個数を含む、項目１１５に記載の方法。
［項目１１９］
撮像装置の個数が、ある時間範囲内で画像を収集する撮像装置の個数を含む、項目１１５に記載の方法。
［項目１２０］
時間範囲が１５秒以下である、項目１１９に記載の方法。
［項目１２１］
帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合を収集するステップを更に含む、項目１１５に記載の方法。
［項目１２２］
帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合から追加的な特徴点集合を抽出するステップを更に含む、項目１２１に記載の方法。
［項目１２３］
航行支援用に保存された特徴点の部分集合を、追加的な画像集合から抽出された追加的な特徴点集合と比較することにより、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる信号を生成するステップを更に含む、項目１２２に記載の方法。
［項目１２４］
帰還経路が飛行経路を逆向きに辿る、項目１２１に記載の方法。
［項目１２５］
帰還経路が飛行経路とは異なる、項目１２１に記載の方法。
［項目１２６］
ＵＡＶが、飛行経路を巡航する場合と比較して帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、項目１２１に記載の方法。
［項目１２７］
複数の撮像装置が互いに異なる方位に向けて配置される、項目１１５に記載の方法。
［項目１２８］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーする異なる視野を有する、項目１１５に記載の方法。
［項目１２９］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の垂直視をカバーする異なる視野を有する、項目１１５に記載の方法。
［項目１３０］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の球面空間をカバーする異なる視野を有する、項目１１５に記載の方法。
［項目１３１］
異なる視野の少なくとも一部が互いに重なり合う、項目１１５に記載の方法。
［項目１３２］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの中央本体に搭載される、項目１１５に記載の方法。
［項目１３３］
画像集合を航行支援用に保存することなく、特徴点の部分集合を航行支援用に保存する、項目１１５に記載の方法。
［項目１３４］
特徴点の部分集合を用いて、環境内の特徴点の部分集合から三次元マップを構築する、項目１１５に記載の方法。
［項目１３５］
無人航空機（ＵＡＶ）の飛行を制御する装置であって、
飛行経路を巡航する間は各々異なる視野を有する複数の撮像装置を用いて収集されたＵＡＶの周辺環境における異なる視野に対応する画像集合を受信し、
飛行経路を巡航する間に収集された画像集合から特徴点集合を抽出し、
特徴点を含む画像を収集する撮像装置の個数に基づいて、特徴点集合から航行支援用に保存すべき特徴点の部分集合を選択すべく個別又は集合的に構成された１個以上のプロセッサを含む装置。
［項目１３６］
特徴点を含む画像を収集する撮像装置の個数が撮像装置の個数の閾値を上回った場合に、特徴点の部分集合内の１個の特徴点を航行支援用に保存する、項目１３５に記載の装置。
［項目１３７］
撮像装置の個数の閾値が３以上である、項目１３６に記載の装置。
［項目１３８］
撮像装置の個数が、画像を同時に収集する撮像装置の個数を含む、項目１３６に記載の装置。
［項目１３９］
撮像装置の個数が、ある時間範囲内で画像を収集する撮像装置の個数を含む、項目１３６に記載の装置。
［項目１４０］
時間範囲が１５秒以下である、項目１３９に記載の装置。
［項目１４１］
１個以上のプロセッサが更に、帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合を受信すべく構成される、項目１３５に記載の装置。
［項目１４２］
１個以上のプロセッサが更に、帰還経路を巡航する間に追加的な画像集合から追加的な特徴点集合を抽出すべく構成される、項目１４１に記載の装置。
［項目１４３］
１個以上のプロセッサが更に、航行支援用に保存された特徴点の部分集合を、追加的な画像集合から抽出された追加的な特徴点集合と比較することにより、ＵＡＶに帰還経路を巡航させる信号を生成すべく構成される、項目１４２に記載の装置。
［項目１４４］
帰還経路が飛行経路を逆向きに辿る、項目１４１に記載の装置。
［項目１４５］
帰還経路が飛行経路とは異なる、項目１４１に記載の装置。
［項目１４６］
ＵＡＶが、飛行経路を巡航する場合と比較して帰還経路を巡航する場合に異なる方位を向くことができる、項目１４１に記載の装置。
［項目１４７］
複数の撮像装置が互いに異なる方位に向けて配置される、項目１３５に記載の装置。
［項目１４８］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の全方位視をカバーする異なる視野を有する、項目１３５に記載の装置。
［項目１４９］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲３６０度の垂直視をカバーする異なる視野を有する、項目１３５に記載の装置。
［項目１５０］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの周囲の球面空間をカバーする異なる視野を有する、項目１３５に記載の装置。
［項目１５１］
異なる視野の少なくとも一部が互いに重なり合う、項目１３５に記載の装置。
［項目１５２］
複数の撮像装置が、ＵＡＶの中央本体に搭載される、項目１３５に記載の装置。
［項目１５３］
画像集合を航行支援用に保存することなく、特徴点の部分集合を航行支援用に保存する、項目１３５に記載の装置。
［項目１５４］
特徴点の部分集合を用いて、環境内の特徴点の部分集合から三次元マップを構築する、項目１３５に記載の装置。
【図１】
0006609833.tif 000002
【図２】
0006609833.tif 000003
【図３】
0006609833.tif 000004
【図４】
0006609833.tif 000005
【図５】
0006609833.tif 000006
【図６】
0006609833.tif 000007
【図７】
0006609833.tif 000008
【図８】
0006609833.tif 000009
【図９】
0006609833.tif 000010
【図１０】
0006609833.tif 000011
【図１１】
0006609833.tif 000012
【図１２】
0006609833.tif 000013