(57)【要約】【課題】画像処理手段や地図データを要せず、カメラを搭載する移動体の移動に応じ、高層ビル上の目標物でも追尾するカメラ雲台の追尾方法を提供。【解決手段】目標物の直上を通過することにより、移動体の位置を目標物の位置ＸＴ，ＹＴとして取得し（手順Ｓ１１）、別の位置においてカメラ雲台の視軸を目標物に指向し、移動体の位置Ｘ，Ｙ及び高度Ｈ０と、該視軸の俯角θ０　とを取得する（手順Ｓ１２）。ＸＴ，ＹＴ，Ｘ，Ｙ及びθ０とを用いて、移動体と目標物との間の高度差ｈ０を算出する（手順Ｓ１３）。移動体が目標物の周辺を移動しながら目標物のカメラ画像を取得する際には、ＸＴ，ＹＴ，Ｈ０，ｈ０と、移動中における移動体の位置Ｘ，Ｙ、高度Ｈ及び機首方位角φを用いて、移動体から目標物を指向するカメラ雲台の視軸の方位角ψ及び俯角θを算出し、指令視軸角度とする（手順Ｓ１４）。【選択図】　　　図１
2004080580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上の目標物のカメラ画像を取得するために、ヘリコプタ等の移動体に設置するカメラ雲台の視軸を該目標物に対して追尾させるカメラ雲台の追尾方法において、
前記移動体が前記目標物の直上位置を通過する時の該移動体の位置を、該目標物の位置として取得する第１の手順と、
前記目標物の直上位置を離脱した後の移動体の任意位置において前記カメラ雲台の視軸を該目標物に対して指向した時における、前記移動体の位置および高度と、該視軸の俯角とを取得する第２の手順と、
第１の手順において得られた目標物の位置と、第２の手順において得られた移動体の位置およびカメラ雲台の視軸の俯角とを用いて、該移動体の位置における移動体と目標物との間の高度差を算出する第３の手順と、
移動しながら目標物のカメラ画像を取得する際に、第１の手順において得られた目標物の位置と、第２の手順において得られた移動体の高度と、第３の手順において得られた移動体と目標物との間の高度差ならびに移動中における移動体の位置、高度および機首方位角とを用いて、移動中の移動体より目標物を指向する方位角ならびに俯角を算出し、該方位角ならび俯角を指令視軸角度として、移動体の移動位置の如何に関係なく、カメラ雲台の視軸が該目標物を指向するように目標物を追尾する第４の手順と
を含むことを特徴とするカメラ雲台の追尾方法。
【請求項２】
地上の目標物のカメラ画像を取得するために、ヘリコプタ等の移動体に設置するカメラ雲台の視軸を該目標物に対して追尾させるカメラ雲台の追尾方法において、
前記移動体の第１の位置において、前記カメラ雲台の視軸を前記目標物に対して指向した時における、該移動体の位置、高度および機首方位角と、該カメラ雲台の視軸の方位角および俯角とを取得する第１の手順と、
前記移動体を第２の位置に移動させ、前記カメラ雲台の視軸を前記目標物に対して指向した時における、該移動体の位置、高度および機首方位角と、該カメラ雲台の視軸の方位角ならびに俯角とを取得する第２の手順と、
前記第１および第２の手順において得られたデータを用いて、前記目標物の位置と、前記第１の位置における前記移動体と該目標物との間の高度差とを算出する第３の手順と、
移動しながら前記目標物のカメラ画像を取得する際に、前記第１の手順において得られた前記移動体の高度と、前記第３の手順において得られた該目標物の位置と、該移動体と該目標物との間の高度差と、移動中における該移動体の位置、高度および機首方位角を用いて、該移動体から該目標物を指向する方位角および俯角を算出し、該方位角および俯角を指令視軸角度として、該移動体の移動位置の如何に関係なく、前記カメラ雲台の視軸が該目標物を指向するように該目標物を追尾する第４の手順と
を含むことを特徴とするカメラ雲台の追尾方法。
【請求項３】
ヘリコプタ等の移動体に搭載され、カメラの視軸が所定の目標物に対して指向するように該目標物を追尾する追尾カメラ雲台において、
前記カメラを搭載し、所定の雲台駆動信号を受けて該カメラの視軸を目標物に対して指向するとともに、該カメラにより取得されたカメラ画像信号と、該視軸の方位角および俯角とを含む視軸角度信号を出力するカメラ雲台と、
前記移動体の位置および高度を計測するＧＰＳ受信部および位置／高度計測部と、
前記移動体の機首方位角を計測する機首方位計測部と、
前記カメラ雲台の視軸を目標物に対して指向した時の該視軸の方位角および俯角と、前記位置／高度計測部で計測した前記移動体の位置および高度と、前記機首方位計測部による該移動体の機首方位角とを含む情報を適宜に選択して用いて、目標物の位置と、該移動体と該目標物との間の高度差とを含む目標情報を算出するとともに、該移動体の位置を移動しながら該目標物のカメラ画像を取得する際に、該目標情報と、移動中において変動する該移動体の位置、高度および機首方位角とを用いて、該目標物に対して指向するカメラ雲台の視軸の方位角および俯角を算出し、該視軸の方位角および俯角を目標物に対して追尾させる追尾制御信号を生成して出力する目標位置算出部と、
前記カメラ雲台により取得される視軸角度信号およびカメラ画像信号により、該カメラ雲台の視軸角度の動向を監視し、手動制御時には操作者による手動制御によりカメラ雲台の視軸角度を制御するとともに、カメラ雲台に対する手動制御／追尾制御の切替えを行う操作部と、
前記手動制御信号または追尾制御信号の入力を受けて雲台駆動信号を生成し、該雲台駆動信号により前記カメラ雲台の視軸回転機構を駆動する雲台制御部と
を備えることを特徴とする追尾カメラ雲台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ雲台の追尾方法および追尾カメラ雲台に関し、特にヘリコプタ等の移動体にカメラ雲台が搭載されたとき、移動体の移動にかかわらず、カメラ雲台の視軸を所定の目標物に自動的に指向させるカメラ雲台の追尾方法および追尾カメラ雲台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ雲台の追尾方法とは、ヘリコプタ等の移動体に搭載されたカメラ雲台の視軸を目標物に自動的に指向させ、カメラにより該目標物の画像を継続して取得することを可能にする方法である。カメラ画面における目標物の画像を監視しながら、該画像がカメラ画面より外れることなく、所定の領域内にて捕捉されるように、操作者によるジョイステック等の手動操作によって、カメラ雲台の視軸を目標物に対して追尾させるという、いわゆる手動追尾も可能である。しかし、手動追尾は操作者に過剰な負担を強いるので、何らかの方法でカメラ雲台の視軸を目標物に自動的に指向さる追尾方法が従来から提案されている。
【０００３】
従来のカメラ雲台の追尾方法の一つとして、画像処理技術の応用である、目標物を認識する画像認識手法を用いることにより、カメラ雲台の視軸を、自動的に目標物の方向に指向させる追尾方法が知られている。その一例として、特許第２７２６１８０号公報には、カメラ画面内の所定枠内にて捕捉された目標物のカメラ画像を参照画像とし、該参照画像と現時点におけるカメラ画像との画像相関演算を行うことにより、カメラ雲台を目標物に対して追尾させる手法が提案されている。この提案によれば、目標物画像の形状およびサイズが変化した場合にも、また追尾ゲート内に背景が含まれるような場合においても、常に目標形状に適合した参照画像を得ることが可能となり、目標物に対する追尾性能が向上するとしている。
【０００４】
また、別の従来のカメラ雲台の追尾方法として、特許第２６９５３９３号公報記載のものがある。この特許第２６９５３９３号公報には、災害が発生している目標物などを空中から撮影して、その位置を正確に特定する位置特定方法および装置が示されている。この位置特定方法は、空中から地表面の目標物を撮影して、その目標物の位置を特定する方法であり、空中における移動体の撮影位置を三次元的に特定し、移動体の該撮影位置に対応する目標物の方向を計測して、予め作成されている地表面の起伏等についての高度情報を含む三次元地勢データから目標物が存在する地表面に関する情報を求め、該地表面と、前述の移動体の三次元的な撮影位置から目標物の方向に伸びる直線との交点位置として、その交点位置を目標物の位置として特定する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のカメラ雲台の追尾方法のうちで、最も簡易な手動制御による方法では、目標物のカメラ画像が画面より外れることなく、しかも所定の枠内にて捕捉されるように手動操作を行うことが求められるが、この人による制御方法は極めて困難な方法であり、操作者の負担が過大であって追尾精度の維持は至難であるという欠点がある。
【０００６】
また、上記の画像処理を用いる追尾雲台の場合（特許第２７２６１８０号公報）には、高価な画像処理手段を移動体に搭載する必要があるという欠点があり、また移動体がヘリコプタの場合には、該ヘリコプタが旋回飛行しながら目標物を撮像する際に、カメラ画像が徐々に画面中心よりずれてゆく傾向となるために、追尾状態を継続して正常に維持することは原理的に困難であり、特に、火災現場等において、大量の煙が上空に広がっている場合、現実的には追尾は極めて困難な状況になるという欠点がある。
【０００７】
また、災害発生時に目標物を空中から撮影し、その位置を正確に特定する位置特定方法および装置の場合（特許第２６９５３９３号公報）には、位置特定のために膨大な電子地図データが必要となり、且つ特定された目標物の位置が地表面上において規定される位置であるので、高層ビルの上層階などのように、地表面と大きな高低差のある目標物については、位置特定が不可能になるという欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、ヘリコプタ等の移動体に搭載されるカメラ雲台の視軸を、所定の目標物に対して自動的に指向させる追尾雲台において、高価な画像処理手段を必要とせず、また膨大な地図データを使用することもなく、更には、地表面と目標物との間に高低差が存在する動作環境下においても、移動体の移動に対応して、常にカメラ雲台を目標物に追尾させることを可能とするカメラ雲台の追尾方法および追尾カメラ雲台を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。
【００１０】
（１）地上の目標物のカメラ画像を取得するために、ヘリコプタ等の移動体に設置するカメラ雲台の視軸を該目標物に対して追尾させるカメラ雲台の追尾方法において、
前記移動体が前記目標物の直上位置を通過する時の該移動体の位置を、該目標物の位置として取得する第１の手順と、
前記目標物の直上位置を離脱した後の移動体の任意位置において前記カメラ雲台の視軸を該目標物に対して指向した時における、前記移動体の位置および高度と、該視軸の俯角とを取得する第２の手順と、
第１の手順において得られた目標物の位置と、第２の手順において得られた移動体の位置およびカメラ雲台の視軸の俯角とを用いて、該移動体の位置における移動体と目標物との間の高度差を算出する第３の手順と、
移動しながら目標物のカメラ画像を取得する際に、第１の手順において得られた目標物の位置と、第２の手順において得られた移動体の高度と、第３の手順において得られた移動体と目標物との間の高度差ならびに移動中における移動体の位置、高度および機首方位角とを用いて、移動中の移動体より目標物を指向する方位角ならびに俯角を算出し、該方位角ならび俯角を指令視軸角度として、移動体の移動位置の如何に関係なく、カメラ雲台の視軸が該目標物を指向するように目標物を追尾する第４の手順と
を含むことを特徴とするカメラ雲台の追尾方法。
【００１１】
（２）地上の目標物のカメラ画像を取得するために、ヘリコプタ等の移動体に設置するカメラ雲台の視軸を該目標物に対して追尾させるカメラ雲台の追尾方法において、
前記移動体の第１の位置において、前記カメラ雲台の視軸を前記目標物に対して指向した時における、該移動体の位置、高度および機首方位角と、該カメラ雲台の視軸の方位角および俯角とを取得する第１の手順と、
前記移動体を第２の位置に移動させ、前記カメラ雲台の視軸を前記目標物に対して指向した時における、該移動体の位置、高度および機首方位角と、該カメラ雲台の視軸の方位角ならびに俯角とを取得する第２の手順と、
前記第１および第２の手順において得られたデータを用いて、前記目標物の位置と、前記第１の位置における前記移動体と該目標物との間の高度差とを算出する第３の手順と、
移動しながら前記目標物のカメラ画像を取得する際に、前記第１の手順において得られた前記移動体の高度と、前記第３の手順において得られた該目標物の位置と、該移動体と該目標物との間の高度差と、移動中における該移動体の位置、高度および機首方位角を用いて、該移動体から該目標物を指向する方位角および俯角を算出し、該方位角および俯角を指令視軸角度として、該移動体の移動位置の如何に関係なく、前記カメラ雲台の視軸が該目標物を指向するように該目標物を追尾する第４の手順と
を含むことを特徴とするカメラ雲台の追尾方法。
【００１２】
（３）ヘリコプタ等の移動体に搭載され、カメラの視軸が所定の目標物に対して指向するように該目標物を追尾する追尾カメラ雲台において、
前記カメラを搭載し、所定の雲台駆動信号を受けて該カメラの視軸を目標物に対して指向するとともに、該カメラにより取得されたカメラ画像信号と、該視軸の方位角および俯角とを含む視軸角度信号を出力するカメラ雲台と、
前記移動体の位置および高度を計測するＧＰＳ受信部および位置／高度計測部と、
前記移動体の機首方位角を計測する機首方位計測部と、
前記カメラ雲台の視軸を目標物に対して指向した時の該視軸の方位角および俯角と、前記位置／高度計測部で計測した前記移動体の位置および高度と、前記機首方位計測部による該移動体の機首方位角とを含む情報を適宜に選択して用いて、目標物の位置と、該移動体と該目標物との間の高度差とを含む目標情報を算出するとともに、該移動体の位置を移動しながら該目標物のカメラ画像を取得する際に、該目標情報と、移動中において変動する該移動体の位置、高度および機首方位角とを用いて、該目標物に対して指向するカメラ雲台の視軸の方位角および俯角を算出し、該視軸の方位角および俯角を目標物に対して追尾させる追尾制御信号を生成して出力する目標位置算出部と、
前記カメラ雲台により取得される視軸角度信号およびカメラ画像信号により、該カメラ雲台の視軸角度の動向を監視し、手動制御時には操作者による手動制御によりカメラ雲台の視軸角度を制御するとともに、カメラ雲台に対する手動制御／追尾制御の切替えを行う操作部と、
前記手動制御信号または追尾制御信号の入力を受けて雲台駆動信号を生成し、該雲台駆動信号により前記カメラ雲台の視軸回転機構を駆動する雲台制御部と
を備えることを特徴とする追尾カメラ雲台。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のカメラ雲台の追尾方法と追尾カメラ雲台について実施の形態を挙げ、本発明を一層具体的に説明する。本発明になるカメラ雲台の追尾方法の実施形態は、移動体の任意の位置において該移動体と目標物との間の高度差を算出し、該高度差と該移動体の高度とを基準高度情報とし、移動時においては、目標物の位置と、前記基準高度情報と、移動時における移動体の位置、高度および機首方位角とを用いて、カメラ雲台の視軸の方位角と俯角を算出し、該視軸が常時目標物に指向するようにカメラ雲台を追尾させることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の追尾カメラ雲台は、カメラ映像取得の対象とする目標物の位置と、移動時における移動体の位置、高度および機首方位角と、移動体と目標物との間の高度差とを用いて、移動時においても常に目標物に対して指向するカメラ雲台の視軸の方位角ならびに俯角を算出し、移動体の移動中における位置如何に関係なく、カメラ雲台の視軸が目標物を指向するように追尾制御信号を出力する目標位置算出手段を備えることを特徴としている。
【００１５】
以下においては、説明の便宜上、冒頭において、本発明の追尾カメラ雲台の一実施の形態の構成について説明し、次いで第１の発明になるカメラ雲台の追尾方法の実施の形態と、第２の発明になるカメラ雲台の追尾方法の実施の形態と、該追尾カメラ雲台の一実施の形態の動作とを併せて説明する。
【００１６】
まず最初に、その追尾カメラ雲台の構成について説明する。図５は、該追尾カメラ雲台の一実施例の構成を示すブロック図である。図に示されるように、本実施の形態は、カメラ雲台１と、雲台制御部２と、操作部３と、ＧＰＳ受信部４および位置／高度計測部５と、機首方位計測部７と、目標位置算出部６とを備えて構成される。
【００１７】
カメラ雲台１は、目標物のカメラ画像を取得する。雲台制御部２は、雲台駆動信号１１０によりカメラ雲台１の視軸方向を制御する。操作部３は、カメラ雲台１からの視軸角度信号１０１およびカメラ映像信号１０２の入力を受けて、カメラで撮像した映像（目標物や背景の画像など）及び視軸方向表示カーソル（十字の印など）を画像表示画面に表示し、操作者のジョイスチック等の操作に応じた手動制御信号１０３により雲台制御部２を制御し、また操作者のスイッチ操作に応じた制御切替信号１０９により雲台制御部２の手動制御／自動制御の切替えを行う。ＧＰＳ受信部４はＧＰＳ信号を受信し、位置／高度計測部５は、ＧＰＳ受信部４からＧＰＳ信号を受け、移動体の位置および高度を計測し、ＧＰＳ位置／高度情報１０６を出力する。機首方位計測部７は、移動体の機首方位を計測して機首方位角信号１０７を生成する。目標位置算出部６は、上記の視軸角度信号１０１、ＧＰＳ位置／高度情報１０６および機首方位角信号１０７の入力を受けて、目標位置を算出するとともに、自動追尾時に追尾制御信号１０８を雲台制御部２に出力する。
【００１８】
次に、図１、図２および図５を参照して、本願の第１の発明であるカメラ雲台の追尾方法の一実施形態について説明する。図１は本実施の形態による目標物追尾の手順を示すフローチャートである。図２は、本実施の形態において、目標物８と移動体（カメラ雲台１として表示）との間の高度差を求める際の目標物８とカメラ雲台１との相互位置関係を示す模式図であり、図２（ａ）は水平方向に見た側面図、図２（ｂ）は上方から地面に垂直な方向に見た平面図である。図２（ａ）においては、カメラ雲台１の視軸は目標物８に対して正確に指向されており、カメラ雲台１の位置は、カメラ雲台１を通る鉛直線１１６が地表１１７と交差する点の位置（Ｘ，Ｙ）として示される。また目標物８の位置は（Ｌ０）として示される。図２では、目標物８は、高層建造物の屋上にあるとする。ｈ０　は、カメラ雲台１を通る水平線１１４と、目標物８を通る水平線１１５との間の距離であり、カメラ雲台１と目標物８との間の高度差を示している。また、カメラ雲台１を通る水平線１１４と、カメラ雲台１より目標物８に指向する視軸方向線１１３との間の交差角θ０　は、カメラ雲台１から目標物８を見込む俯角を示しており、Ｌ０　は水平線１１５に沿うカメラ雲台１と目標物８との間の距離である。カメラ雲台１は、ヘリコプタ等の移動体に搭載されているとする。
【００１９】
図１のフローチャートの方法において、最初に目標物の位置を取得することが必須要件であり、手順Ｓ１１においては、移動体を目標物８の直上を通る飛翔経路に沿って飛行させ、目標物８の直上位置を通過する際の移動体自身の位置を計測して、目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）として取得する。その際には、図５において、ＧＰＳ受信部４および位置／高度計測部５より出力されるＧＰＳ位置情報１０６が、目標位置情報として目標位置算出部６に入力される。目標位置算出部６は、操作部３から目標設定信号１０４を受けた時に目標位置情報を保持する。目標設定信号１０４は、操作者が操作部３のスイッチを操作したときに操作部３から出力される。
【００２０】
次いで、手順Ｓ１２においては、移動体の位置を目標物８の直上位置から離脱させて異なる位置に移動し、該位置における移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および高度Ｈ０　を計測して取得するとともに、図２（ａ）に示されるように、カメラ雲台１の視軸を目標物８に指向させて俯角θ０　を計測して取得する。その際には、ＧＰＳ受信部４および位置／高度計測部５からのＧＰＳ位置情報１０６による移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および高度Ｈ０　と、目標物８に対して視軸が指向されるカメラ雲台１より送られてくる俯角θ０　が、目標位置算出部６に入力される。目標位置算出部６は、操作部３から目標設定信号１０４を受けた時に、移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および高度Ｈ０　と、俯角θ０とを保持する。
【００２１】
次に手順Ｓ１３においては、前記手順Ｓ１１において求められた目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）と、手順Ｓ１２において求められた移動体の位置（Ｘ，Ｙ）およびカメラ雲台１の視軸の俯角θ０　とを用いて、移動体（カメラ雲台１）と目標物８との間の高度差ｈ０　が、目標位置算出部６において次式により算出されて保持される。
2004080580.tif 000003
【００２２】
そして手順Ｓ１４においては、移動体が、目標物８の周辺を移動しながら該目標物８のカメラ画像を取得するために、手順Ｓ１１において求められた目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）と、手順Ｓ１２において求められた移動体の高度Ｈ０　と、手順Ｓ１３において求められた移動体（カメラ雲台１）と目標体８の間の高度差ｈ０　と、移動中における移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および高度Ｈとを用いて、移動中の移動体から目標物８を指向するカメラ雲台１の視軸の俯角θおよび視軸の方位角ψ（機首方位φを基準とすると視軸の方位）が算出される。カメラ雲台１の視軸の俯角θは、目標位置算出部６において下記の（２）式により算出される。視軸の方位角ψは、目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）と、移動中の移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および機首方位角φとを用いて、目標位置算出部６においてが算出される。目標位置算出部６は、これらの俯角θおよび方位角ψに視軸を指向させる指令視軸角度として、追尾制御信号１０８を生成する。雲台制御部２は、追尾制御信号１０８に基づき雲台駆動信号１１０を生成し、カメラ雲台１の視軸を常時目標物８に対して指向させる。
2004080580.tif 000004
【００２３】
なお（２）式において、△Ｈ＝Ｈ−Ｈ０　であり、Ｌは移動体と目標物８との間の距離である。このようにして、図１の実施の形態によれば、移動体により移動しながら、手順Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３およびＳ１４により、カメラ雲台１の視軸を常に目標物８に対して指向させることが可能となり、目標物８の画像が自動的に継続的に取得できる。
【００２４】
次に、図３、図４および図５を参照して、本願の第２の発明であるカメラ雲台の追尾方法の実施の形態について説明する。図３は本実施の形態の手順を示すフローチャートである。本実施の形態では、目標物８の位置を計測により特定することからスタートする。図４は、本実施の形態において、目標物８の位置を計測して特定する際に、移動体（移動体の位置はカメラ雲台１の位置で代表されるので、本図では、カメラ雲台１として表示）が異なる２つの位置Ａ，Ｂにおいて、目標物８とカメラ雲台１との相対位置および視軸角度情報を取得する時の位置関係を平面的に示した模式図である。
【００２５】
図３において、手順Ｓ２１においては、第１の位置（機体位置Ａ）において、目標物８に対応して、移動体の位置（Ｘａ，Ｙａ　）、高度Ｈａ　および機首方位角φａ　と、目標物８に対して指向するカメラ雲台１の視軸の方位角ψａ　および俯角θａ　を計測して取得し、これらの情報を目標位置算出部６において保持する。その際には、これらの情報を含むＧＰＳ受信部４および位置／高度計測部５より出力されるＧＰＳ位置情報１０６、機首方位計測部７からの機首方位角信号１０７およびカメラ雲台１からの視軸角度信号１０１が目標位置算出部６に入力され、目標保持信号１０４を受けた時に目標位置算出部６に保持される。
【００２６】
次いで、手順Ｓ２２においては、移動体の位置を第２の位置（機体位置Ｂ）に移動させ、該第２の位置において、手順Ｓ２１と同様に、目標物８に対応して、移動体の位置（Ｘｂ，Ｙｂ　）、高度Ｈｂ　および機首方位角φｂ　と、目標物８に対して指向するカメラ雲台１の視軸の方位角ψｂ　および俯角θｂ　を計測して取得し、手順Ｓ２１におけると同様にこれらの情報を目標位置算出部６に保持する。
【００２７】
次ぎに手順Ｓ２３においては、手順Ｓ２１において得られた、移動体の位置（Ｘａ，Ｙａ　）、高度Ｈａ　および機首方位角φａ　と、目標物８に対して指向するカメラ雲台１の視軸の方位角ψａ　および俯角θａ　とを含む情報と、手順Ｓ２２において得られた、移動体の位置（Ｘｂ，Ｙｂ　）、高度Ｈｂ　および機首方位角φｂ　と、目標物８に対して指向するカメラ雲台１の視軸の方位角ψｂ　および俯角θｂ　とを含む情報を用いて、目標位置算出部６において、目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）を、下記の（３）式および（４）式でなる方程式を解くことにより求める。
2004080580.tif 000005
2004080580.tif 000006
【００２８】
なお、（３）式において、定数αは下記の（５）式に示されるとおりである。また、Ｌａ　は第１の位置と目標物８との間の距離であり、Ｌｂ　は第２の位置と目標物８との間の距離であり、（６）式に示されるとおりである。
2004080580.tif 000007
2004080580.tif 000008
【００２９】
上記方程式を解くことにより、目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）を求めるとともに、その結果に応じて、下記の（７）式により、第１の位置における移動体と目標物８との間の高度差ｈａ　を求めて、目標物８の位置とともに目標位置算出部６において保持する。
2004080580.tif 000009
【００３０】
次に、手順Ｓ２４においては、移動体が、目標物８の周辺を移動しながら該目標物８のカメラ画像を取得するために、手順Ｓ２１において求められた、第１の位置における移動体の高度Ｈａ　と、手順Ｓ２３において求められた目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）および移動体と目標物８との間の高度差ｈａ　と、移動中における移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および高度Ｈとを用いて、目標位置算出部６において、移動中の移動体より目標物８を指向する際のカメラ雲台１の視軸の俯角θを、下記の（８）式により算出する。
2004080580.tif 000010
なお、（８）式において、△Ｈは、移動中の移動体の高度Ｈと第１の位置における移動体の高度Ｈａとの差異であり、△Ｈ＝Ｈ−Ｈａ　である。また、目標位置算出部６は、カメラ雲台１の視軸の俯角θの算出とともに、目標物８の位置（ＸＴ，ＹＴ　）と、移動中の移動体の位置（Ｘ，Ｙ）および機首方位角φとを用いて視軸の方位角ψを算出する。目標位置算出部６は、これらの方位角ψおよび俯角θを視軸に対する指令視軸角度として、追尾制御信号１０８を生成する。雲台制御部２は、追尾制御信号１０８に基づき雲台駆動信号１１０を生成し、カメラ雲台１の視軸を常時目標物８に対して指向させる。
【００３１】
このようにして、図３の実施の形態によれば、移動体により移動しながら、手順Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３およびＳ２４により、カメラ雲台１の視軸を常に目標物８に対して指向させることが可能となり、目標物８の画像が自動的に継続的に取得できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、カメラ画像取得対象の目標物の位置と、特定位置における移動体の高度と、該移動体と目標物との間の高度差とを求め、これらの情報と、カメラ画像取得時の移動時における移動体の位置、高度および機首方位角とを含む情報とを用いて、移動過程において、目標物に対するカメラ雲台の視軸の方位角および俯角を算出し、該視軸の方位角および俯角を指令角度として、カメラ雲台の視軸を、常時目標物に対して指向させることを可能にする。そこで、本発明によれば、高価な画像処理手段を必要とせず、また膨大な地図データも要せず、地表面と目標物との間に高低差が存在する環境下においても、移動体の移動に対応して、常にカメラ雲台の目標物に対する追尾動作を維持でき、ひいては移動体に搭載したカメラ雲台より目標物のカメラ画像を自動的に継続して取得できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の第１の発明であるカメラ雲台の追尾方法の一実施の形態における処理の手順を示すフローチャートである。
【図２】図１の実施の形態において、目標物と移動体との間の高度差を求める際の、目標物とカメラ雲台との相互位置関係を示す模式図である。
【図３】本願の第２の発明であるカメラ雲台の追尾方法の一実施の形態における処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の実施の形態において、目標物の位置と、目標物に対するカメラ雲台の視軸の方位角および俯角とを求める際の、移動体の第１および第２の位置におけるカメラ雲台と目標物との相互位置関係を示す模式図である。
【図５】本願の第３の発明である追尾カメラ雲台の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　カメラ雲台
２　　雲台制御部
３　　操作部
４　　ＧＰＳ受信部
５　　位置／高度計測部
６　　目標位置算出部
７　　機首方位計測部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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