(57)【要約】【課題】夜間に精度良く方向の推定を行うことができる移動体、方向推定方法及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】移動体は、現時点で各方向に観測され得る天体を表す天体配置を日時及び位置から生成し、カメラ（撮像装置）１５で天体３を撮影した天体画像を生成し、天体画像中の天体に対応する天体配置中の天体を特定し、特定した天体の天体配置における方向から、カメラ１５の向いた方向を推定し、移動体の方向を推定する。天体が観測され得る方向は日時及び位置から精度良く計算することができるので、移動体は、夜間に観測できる天体を利用して、夜間に精度良く方向を推定することができる。【選択図】図３
2016200447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置を備えた移動体において、
日時を示す日時情報を取得する日時取得部と、
前記日時情報が示す日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成する天体配置生成部と、
前記撮像装置で天体を撮影した天体画像を生成する撮影部と、
前記天体画像中の天体に対応する前記天体配置中での天体を特定する特定部と、
該特定部が特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置の向いた方向を推定する方向推定部とを備えること
を特徴とする移動体。
【請求項２】
自己の位置を示す位置情報を取得する位置取得部を更に備え、
前記天体配置生成部は、
前記日時情報が示す日時に前記位置情報が示す位置から各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成すること
を特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記特定部は、
前記天体画像中の天体から、所定値以上の明るさを有する天体を抽出し、
抽出した天体の前記天体画像中での配置から、前記天体画像に含まれる星座を特定し、
特定した星座に含まれる天体を前記天体配置中で特定すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の移動体。
【請求項４】
前記方向推定部は、
前記天体画像中の天体と前記天体画像の中心との相対位置に基づき、前記特定部が特定した天体の方向と前記天体画像の中心に相当する方向との差を計算し、
計算した前記差、及び前記特定部が特定した天体の方向から、前記天体画像の中心に相当する方向を計算し、
計算した前記方向を、前記撮像装置の向いた方向とすること
を特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の移動体。
【請求項５】
前記撮像装置の向いた方向から、自己の向いた方向を推定する第２の方向推定部を更に備えること
を特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の移動体。
【請求項６】
撮像装置の向いた方向を推定する方法において、
日時を特定し、
特定した日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成し、
撮像装置で天体を撮影した天体画像を生成し、
前記天体画像中の天体に対応する前記天体配置中での天体を特定し、
特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置の向いた方向を推定すること
を特徴とする方向推定方法。
【請求項７】
コンピュータに、撮像装置の向いた方向を計算させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、特定の日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成させるステップと、
コンピュータに、前記撮像装置により生成された天体画像に含まれる天体に対応する前記天体配置中での天体を特定させるステップと、
コンピュータに、特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置の向いた方向を計算させるステップと
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向を推定しながら移動する移動体、方向推定方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
巡回警備を行う方法として、カメラを備え自律走行を行う移動体を用いることが提案されている。例えば、移動体は、巡回路を走行しながらカメラで外部を撮影し、警備室では、移動体が撮影した画像が表示される。移動体が自律走行を行うには、自己が向いている方向を安定的にしかも高精度に推定することが必要となる。方向を推定する方法としては、地磁気センサ又はＧＰＳ（Global Positioning System ）を利用する方法がある。しかし、地磁気センサを利用する方法では、近くに磁性体がある場合、又はビル街の中若しくは鉄橋の上等の地磁気が乱れる場所に移動体がある場合等、地磁気が乱れる場合には、高精度の方向推定が困難になる。ＧＰＳを利用する方法では、移動方向から方向を推定するので、移動体が停止した状態では方向を推定することができない。また、ＧＰＳでは人工衛星からの電波を受信することが必要であるので、ビル街の中に移動体がある場合等、人工衛星からの電波を良好に受信することが困難な場合は、高精度の方向推定が困難になる。他の方法として、特許文献１には、太陽を観測して方向推定を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５７２０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された方向推定方法では、地磁気が乱れる場合又は人工衛星からの電波を良好に受信することが困難な場合でも、高精度の方向推定が可能となる。しかしながら、夜間においては方向の推定ができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、夜間に精度良く方向の推定を行うことができる移動体、方向推定方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る移動体は、撮像装置を備えた移動体において、日時を示す日時情報を取得する日時取得部と、前記日時情報が示す日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成する天体配置生成部と、前記撮像装置で天体を撮影した天体画像を生成する撮影部と、前記天体画像中の天体に対応する前記天体配置中での天体を特定する特定部と、該特定部が特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置の向いた方向を推定する方向推定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る移動体は、自己の位置を示す位置情報を取得する位置取得部を更に備え、前記天体配置生成部は、前記日時情報が示す日時に前記位置情報が示す位置から各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る移動体は、前記特定部は、前記天体画像中の天体から、所定値以上の明るさを有する天体を抽出し、抽出した天体の前記天体画像中での配置から、前記天体画像に含まれる星座を特定し、特定した星座に含まれる天体を前記天体配置中で特定することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る移動体は、前記方向推定部は、前記天体画像中の天体と前記天体画像の中心との相対位置に基づき、前記特定部が特定した天体の方向と前記天体画像の中心に相当する方向との差を計算し、計算した前記差、及び前記特定部が特定した天体の方向から、前記天体画像の中心に相当する方向を計算し、計算した前記方向を、前記撮像装置の向いた方向とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る移動体は、前記撮像装置の向いた方向から、自己の向いた方向を推定する第２の方向推定部を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る方向推定方法は、撮像装置の向いた方向を推定する方法において、日時を特定し、特定した日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成し、撮像装置で天体を撮影した天体画像を生成し、前記天体画像中の天体に対応する前記天体配置中での天体を特定し、特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置の向いた方向を推定することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、撮像装置の向いた方向を計算させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、特定の日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成させるステップと、コンピュータに、前記撮像装置により生成された天体画像に含まれる天体に対応する前記天体配置中での天体を特定させるステップと、コンピュータに、特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置の向いた方向を計算させるステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にあっては、夜間に観測できる天体を利用することにより、夜間に精度良く移動体の方向の推定を行うことができる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る移動体を示す模式図である。
【図２】実施形態１に係る移動体の内部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】移動体の方向を推定する方法の概念図である。
【図４】移動体の方向を推定する処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】天体配置の例を示す模式図である。
【図６】天体画像の例を示す図である。
【図７】明るい天体を抽出した後の天体画像の例を示す図である。
【図８】星座を特定した結果の例を示す図である。
【図９】実施形態２に係る移動体及びホスト装置の内部の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】実施形態３に係る移動体を示す模式図である。
【図１１】実施形態４の概要を示す概念図である。
【図１２】携帯機器４の内部の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る移動体１を示す模式図である。移動体１は、車輪及びモータ等の移動機構を備え、地上を走行するロボットである。移動体１は、カメラ１５を備えている。カメラ１５は、本発明における撮像装置に相当する。カメラ１５は、二軸で回動することが可能になっており、任意の方向を向くことができる。例えば、カメラ１５が向いた方向は、方位角及び仰角で表すことができる。また、移動体１は、カメラ１５で撮影した画像を表す画像データを外部のホスト装置２へ無線通信で送信する。ホスト装置２は、受信した画像データに基づいて、カメラ１５が撮影した画像を表示する。例えば、表示された画像を警備員が監視することで、警備が行われる。また、移動体１は、夜間に、カメラ１５を用いて天体を撮影し、自己が向いている方向を推定する処理を行う。本発明における天体は、主に恒星であり、太陽を含まない。
【００１６】
図２は、実施形態１に係る移動体１の内部の機能構成を示すブロック図である。移動体１は、移動体１全体の動作を制御する制御部１１を備えている。制御部１１は、演算を行う演算部及びメモリを含んで構成されている。また、移動体１は、不揮発性の記憶部１２、移動体１を移動させるための移動機構１３、日時を計測する時計部１４、カメラ１５、カメラ１５を駆動させるカメラ駆動部１６、及びホスト装置２との間で無線通信を行う通信部１７を備えている。記憶部１２は、不揮発性の半導体メモリ又はハードディスクで構成されている。移動機構１３は、車輪及びモータ等を含む。時計部１４が計測する日時は日付及び時刻を含んでいる。カメラ１５は、例えば、撮像素子を含んで構成されている。カメラ駆動部１６は、モータ等を含んでおり、移動体１に対してカメラ１５の向く方向を変更することができる。記憶部１２、移動機構１３、時計部１４、カメラ１５、カメラ駆動部１６及び通信部１７は、制御部１１に接続されており、制御部１１に制御される。
【００１７】
記憶部１２は、制御部１１が移動体１を制御するための制御プログラム１２１を記憶している。制御プログラム１２１は本発明のコンピュータプログラムに相当し、制御部１１は本発明におけるコンピュータに相当する。制御部１１は、必要に応じて制御プログラム１２１を読み出し、制御プログラム１２１に従って、移動体１を制御するための処理を実行する。また、記憶部１２は、移動体１の位置を示す位置情報を記憶している。移動体１は、一定の範囲内を巡回するようになっており、位置情報は、移動体１が巡回する範囲の位置を示す。例えば、位置情報は、移動体１が巡回する範囲を代表する地点の経度及び緯度からなる。また、記憶部１２は、天球上の星座の特徴を表した星座データを記憶している。例えば、星座データは、各星座に含まれる所定以上の明るさの天体の相対的な位置関係を示すデータを含んでいる。星座データは、全ての星座に関するデータを含んでいてもよく、一部の星座に関するデータを含んでいてもよい。また、地上から観測できる星空は、観測地点の地球上での位置及び観測日時に応じて一意に定まる。このため、日時及び位置を指定すれば、観測され得る星空を計算することができる。記憶部１２は、天球上の各天体の位置及び軌道を示す情報等、任意の日時に任意の地点から観測できる星空を計算するために必要な情報を記録した天体データベースを記憶している。なお、制御プログラム１２１は、制御部１１が有する不揮発性メモリに記憶されていてもよい。
【００１８】
次に、移動体１の方向を推定する処理を説明する。移動体１の方向は、例えば移動体１の正面方向又は進行方向である。図３は、移動体１の方向を推定する方法の概念図である。移動体１は、カメラ１５で天体３を撮影する。移動体１から見て天体３が存在する方向は、方位角ａ及び仰角ｂで表される。方位角ａは、天球上の天体３を含み水平面に垂直な平面が水平面内で南北を結ぶ直線となす角度である。仰角ｂは、天球上の天体３を含み水平面に垂直な平面内で、天球上の天体３と移動体１とを結ぶ直線が水平面となす角度である。天体３が存在する方向は、カメラ１５が向いた方向である。移動体１に対してカメラ１５が向いた相対的な方向は得ることができるので、カメラ１５の移動体１に対する相対的な方向、及びカメラ１５が向いた方向から、移動体１の方向が得られる。
【００１９】
図４は、移動体１の方向を推定する処理の手順を示すフローチャートである。制御部１１は、制御プログラム１２１に従って以下の処理を実行する。制御部１１は、時計部１４が計測する現在の日時を示す日時情報を取得し（Ｓ１１）、記憶部１２から位置情報を取得する（Ｓ１２）。制御部１１は、次に、記憶部１２に記憶している天体データベースを用いて、日時情報が示す日時に位置情報が示す位置から観測され得る天体の天球上の配置を表した天体配置を生成する（Ｓ１３）。
【００２０】
図５は、天体配置の例を示す模式図である。図中には、北の星空の一例を示している。南の星空は図中の例には含まれていない。図中の横軸は方位角を示しており、真北を０°とし、東回りの方位角をプラス、西回りの方位角をマイナスとして示している。図中の縦軸は仰角を示しており、天球上の天頂で仰角は９０°になる。天球上に複数の天体が配置されており、天球上の夫々の位置は方位角及び仰角で表される。夫々の天体の天球上での位置は、日時及び移動体１の位置から、図中に示すように一意に計算される。天体配置に含まれる夫々の天体の天球上での位置が、方位角及び仰角、即ち移動体１から見た方向で表されているので、天体配置は、移動体１から各方向に観測され得る天体を表している。図５に示した例では、おおぐま座、こぐま座及びカシオペア座に含まれる比較的明るい天体のみを図示し、他の天体は省略している。
【００２１】
制御部１１は、カメラ駆動部１６でカメラ１５を動かし、カメラ１５で天体を撮影した天体画像を生成する（Ｓ１４）。図６は、天体画像の例を示す図である。図中の点は天体を示す。複数の天体が画像内に映っている。天体の明るさは夫々に異なっている。天体画像中には、天体のように見えるノイズが含まれる可能性がある。制御部１１は、次に、天体画像から、所定値以上の明るさを有する天体を抽出する（Ｓ１５）。Ｓ１５では、制御部１１は、天体画像中の画素の輝度を所定値を境にして二値に変換する二値化処理を行い、所定値以上の輝度を有する画素で表された天体を抽出する。図７は、明るい天体を抽出した後の天体画像の例を示す図である。天体の数が減り、星座の形を判別し易くなっている。この段階でも、天体画像中にはノイズが含まれている可能性がある。制御部１１は、次に、抽出した天体の天体画像中での配置から、天体画像に含まれる星座を特定する（Ｓ１６）。Ｓ１６では、制御部１１は、記憶部１２に記憶された星座データを参照し、抽出した天体の相対的な位置関係と、星座データに記録された各星座に含まれる天体の相対的な位置関係とをマッチングし、星座を特定する。図８は、星座を特定した結果の例を示す図である。おおぐま座及びこぐま座が特定されている。図８中には、天体画像の中心の位置を×印で示している。
【００２２】
制御部１１は、次に、Ｓ１３で生成した天体配置中でＳ１６で特定した星座に含まれる天体を特定することにより、天体画像中の天体に対応する天体配置中の天体を特定する（Ｓ１７）。Ｓ１５〜Ｓ１７の処理は、本発明における特定部に相当する。Ｓ１７の処理によって、撮影された天体の移動体１から見た方向が判明する。カメラ１５の向いた方向は、天体画像の中心に相当する方向である。制御部１１は、次に、天体画像の中心といずれかの天体との間の差分角度を計算する（Ｓ１８）。天体画像の中心と天体との位置の差は、移動体１から見た方向の差に対応する。方向の差は、方位角及び仰角の差分で表される。Ｓ１８では、制御部１１は、天体画像中のいずれかの天体と天体画像の中心との間に存在する画素数を計測し、画素数を差分角度へ変換する。例えば、横軸方向の画素数は方位角の差分に対応し、縦軸方向の画素数は仰角の差分に対応する。画素数から差分角度への変換には、所定の変換テーブルを用いる。変換テーブルは、制御部１１に含まれるＲＯＭ又は記憶部１２に予め記憶されている。例えば、制御部１１は、おおぐま座に含まれる一つの天体から天体中心までの差分角度を計算する。差分角度はプラス又はマイナスの値である。
【００２３】
制御部１１は、次に、天体画像の中心に相当する方向を計算する（Ｓ１９）。Ｓ１９では、制御部１１は、方位角及び仰角で表される天体の方向に、この天体から天体画像の中心までの差分角度を加算する。制御部１１は、次に、計算した方向をカメラ１５の向いた方向に決定することにより、カメラ１５の向いた方向を推定する（Ｓ２０）。Ｓ１８〜Ｓ２０の処理は、本発明における方向推定部に相当する。制御部１１は、次に、カメラ１５の向いた方向から、移動体１の方向を計算することにより、移動体１の方向を推定する（Ｓ２１）。移動体１の方向は、例えば移動体１の正面方向又は進行方向である。Ｓ２１では、制御部１１は、カメラ１５で天体を撮影した際のカメラ駆動部１６の制御結果から、移動体１の方向に対するカメラ１５の方向の差を計算し、計算した方向の差をカメラ１５の方向から減算することにより、移動体１の方向を計算する。例えば、移動体１の方向は方位角で表される。Ｓ２１の処理は、本発明における第２の方向推定部に相当する。制御部１１は、以上で移動体１の方向を推定する処理を終了する。制御部１１は、随時、移動体１の方向を推定する処理を繰り返し実行する。移動体１は、推定した方向を用いて自己の詳細な位置を推定する処理を行い、自己の位置を推定しながら走行を行う。また、移動体１は、推定した方向を示す情報を通信部１７によりホスト装置２へ送信する処理を行ってもよい。
【００２４】
以上詳述した如く、本実施の形態においては、移動体１は、カメラ１５で天体を撮影し、各方向で観測され得る天体を表す天体配置中から撮影された天体を特定し、撮影された天体の方向から、カメラ１５の向いた方向及び移動体１の方向を推定する。天体が観測され得る方向は、移動体１の位置及び日時から精度良く計算することができるので、カメラ１５の向いた方向及び移動体１の方向を精度良く推定することができる。地磁気が乱れる場合又は人工衛星からの電波を良好に受信することが困難な場合でも、天体を観測することができるのであれば、移動体１は精度良く方向の推定を行うことができる。また、夜間に観測できる天体を用いて方向の推定を行うので、移動体１は、夜間に精度良く方向の推定を行うことができる。
【００２５】
（実施形態２）
実施形態２においては、移動体１の方向の推定をホスト装置２で実行する形態を示す。図９は、実施形態２に係る移動体１及びホスト装置２の内部の機能構成を示すブロック図である。移動体１は、制御部１１、カメラ１５、カメラ駆動部１６、通信部１７及び移動機構１３を備えている。ホスト装置２は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、不揮発性の記憶部２２、時計部２４、移動体１のカメラ１５で撮影した画像を表示するための表示部２５、及び移動体１と通信を行う通信部２６を備えている。記憶部２２は、コンピュータプログラム２２１を記憶している。ホスト装置２は本発明におけるコンピュータに相当する。ＣＰＵ２１は、必要に応じてコンピュータプログラム２２１をＲＡＭ２３に展開し、コンピュータプログラム２２１に従って処理を実行する。また、記憶部２２は、位置情報、星座データ及び天体データベースを記憶している。
【００２６】
本実施形態では、図４のフローチャートに示した処理をホスト装置２で実行する。ＣＰＵ２１は、コンピュータプログラム２２１に従って処理を実行する。Ｓ１４では、移動体１はカメラ１５で撮影した画像を示すデータを通信部１７からホスト装置２へ送信し、ホスト装置２は画像データを通信部２６で受信し、ＣＰＵ２１は、画像データに基づいて天体画像を生成する。Ｓ２１では、移動体１は、移動体１の方向に対するカメラ１５の方向の差を示す情報を通信部１７からホスト装置２へ送信し、ホスト装置２は情報を通信部２６で受信し、ＣＰＵ２１は、受信した情報を用いて移動体１の方向を計算する。Ｓ１１〜Ｓ２１のその他の処理は、ＣＰＵ２１が実行する。ホスト装置２は、随時、移動体１の方向を推定する処理を繰り返し実行する。例えば、ホスト装置２は、推定した移動体１の方向を用いて移動体１の詳細な位置を推定し、移動体１の走行を遠隔操作する。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては、ホスト装置２は、カメラ１５で撮影した天体を利用して、カメラ１５の向いた方向及び移動体１の方向を推定する。実施の形態１と同様に、地磁気が乱れる場合又は人工衛星からの電波を良好に受信することが困難な場合でも、精度の良い方向推定が可能であり、また、夜間に精度の良い方向推定が可能である。
【００２８】
なお、実施形態１では方向推定の処理を移動体１で行う形態を示し、実施形態２では方向推定の処理をホスト装置２で行う形態を示したが、方向推定の処理は、移動体１及びホスト装置２で分散して実行されてもよい。また、実施形態１及び２では、天体配置を逐一生成する形態を示したが、移動体１の移動距離及び経過時間がある程度の範囲に収まる場合は、観測され得る天体の方向はほぼ変化しないので、移動体１は、生成した天体配置を記憶部１３に記憶しておき、方向を推定する処理を繰り返す際に天体配置を再利用してもよい。また、実施形態１及び２では、位置情報を用いて天体配置を生成する形態を示したが、移動体１は、観測され得る天体の方向が変化しない範囲内で移動するという仮定の下で、位置情報を利用せずに、予め定められた所定の位置から各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成する形態であってもよい。また、実施形態１及び２では、位置情報の内容が一定である形態を示したが、移動体１又はホスト装置２は、随時変化する移動体１の位置を示す位置情報を用いる形態であってもよい。例えば、移動体１又はホスト装置２は、方向を推定する処理を行う直前に推定した移動体１の位置を示す位置情報を用いる形態であってもよい。また、実施形態１及び２では、移動体１又はホスト装置２の内部で日時情報及び位置情報を取得する形態を示したが、移動体１又はホスト装置２は、外部から日時情報及び位置情報を取得する形態であってもよい。例えば、移動体１は、日時情報又は位置情報をホスト装置２から受信する形態であってもよく、日時情報又は位置情報を人工衛星から受信する形態であってもよい。
【００２９】
（実施形態３）
図１０は、実施形態３に係る移動体１を示す模式図である。移動体１は、飛行物体であり、カメラ１５を備えている。移動体１の内部の機能構成は、実施形態１と同様である。移動機構１３は、例えば、モータ及びプロペラ等を含んでいる。図１０には、移動体１が固定翼機である例を示しているが、移動体１は、回転翼機、気球、飛行船、ロケット又は人工衛星であってもよい。移動体１は、実施形態１と同様に、図４のフローチャートに示した処理を実行することにより、自己の方向を推定する。Ｓ１２では、移動体１は、人工衛星等の外部から位置情報を取得するか、又は直近に推定した自己の位置を示す位置情報を用いることが望ましい。本実施形態で推定される移動体１の方向は、例えば方位角及び仰角で表される。移動体１は、随時、自己の方向を推定する処理を繰り返し実行する。移動体１は、推定した方向を用いて自己の詳細な位置を推定する処理を行い、自己の位置を推定しながら飛行を行う。本実施の形態においても、移動体１は、地磁気が乱れる場合又は人工衛星からの電波を良好に受信することが困難な場合でも、精度の良い方向推定が可能であり、また、夜間に精度の良い方向推定が可能である。
【００３０】
なお、実施形態１〜３では、星座データを用いて星座を特定する形態を示したが、移動体１又はホスト装置２は、星座データを用いることなく、撮影された星座を天体データベースに基づいて特定する形態であってもよい。また、実施形態１〜３では、カメラ１５の方向を変更できる形態を示したが、移動体１は、移動体１の方向に対するカメラ１５の方向が固定された形態であってもよい。例えば、移動体１は、複数のカメラを備え、固定された一のカメラ１５で天体を撮影する形態であってもよい。また、実施形態１及び２では移動体１が地上を走行する形態を示し、実施形態３では移動体１が飛行物体である形態を示したが、移動体１はその他の形態であってもよい。
【００３１】
（実施形態４）
図１１は、実施形態４の概要を示す概念図である。実施形態４では、カメラを備えたスマートフォン等の携帯機器４を用いる。使用者は、携帯機器４が備えるカメラを用いて天体３を撮影し、携帯機器４は、カメラの向いた方向を推定する処理を行う。図１２は、携帯機器４の内部の機能構成を示すブロック図である。携帯機器４は、制御部４１、不揮発性の記憶部４２、液晶ディスプレイ等の表示部４３、タッチパネル等の入力部４６、時計部４４、カメラ４５及び通信部４７を備えている。携帯機器４は、カメラ４５の方向を推定する処理を行うためのアプリケーションプログラム４２１を通信部４７を通じて外部からダウンロードし、記憶部４２はアプリケーションプログラム４２１を記憶する。カメラ４５は、本発明における撮像装置に相当する。アプリケーションプログラム４２１は本発明のコンピュータプログラムに相当し、制御部４１は本発明におけるコンピュータに相当する。また、記憶部４２は、星座データ及び天体データベースを記憶している。星座データ及び天体データベースは、必要に応じて通信部４７を通じて外部からダウンロードされてもよい。
【００３２】
携帯機器４は、図４のフローチャートに示したＳ１１〜Ｓ２０の処理を実行する。制御部４１は、アプリケーションプログラム４２１に従って処理を実行する。Ｓ１２では、携帯機器４は、人工衛星等の外部から通信部４７を通じて位置情報を受信することにより、位置情報を取得する。Ｓ１４では、使用者がカメラ４５を天体３に向けて入力部４６に撮影の指示を入力することに応じて、制御部４１は天体画像を生成する。Ｓ２０が終了した後、制御部４１は、Ｓ２１を実行せずに、推定した方向を示す情報を表示部４３に表示させる。使用者は、表示部４３に表示された内容を確認して、自分が向いた方向又は天体３が観測される大まかな方向を知ることができる。なお、携帯機器４は、Ｓ１１〜Ｓ２０の処理の一部を、図示しない外部のサーバ装置に実行させてもよい。
【００３３】
なお、以上の実施形態１〜４においては、図４のフローチャートに示したＳ１５の処理において、所定値以上の輝度を有する画素で表された天体を抽出する処理を示したが、本発明では、その他の方法で天体画像から主要な天体を抽出してもよい。例えば、制御部１１、ＣＰＵ２１又は制御部４１は、Ｓ１５の処理の代わりに、天体画像中で一定以上の大きさを有する天体を抽出する処理を行ってもよい。明るい天体は天体画像中で広い面積を占めるので、一定以上の大きさを有する天体を抽出することで、主要な天体を抽出することができる。また、例えば、制御部１１、ＣＰＵ２１又は制御部４１は、Ｓ１５の処理の代わりに、他の明るい画素から一定以上離れて孤立している天体を抽出する処理を行ってもよい。天体は他から孤立しているので、主要な天体を抽出することができる。また、制御部１１、ＣＰＵ２１又は制御部４１は、一定以上の大きさを有し、しかも孤立している天体を抽出する処理を行ってもよい。
【００３４】
以上のように、本発明に係る移動体（１）は、撮像装置（１５）を備えた移動体（１）において、日時を示す日時情報を取得する日時取得部（Ｓ１１）と、前記日時情報が示す日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成する天体配置生成部（Ｓ１３）と、前記撮像装置（１５）で天体を撮影した天体画像を生成する撮影部（Ｓ１４）と、前記天体画像中の天体に対応する前記天体配置中での天体を特定する特定部（Ｓ１５〜Ｓ１７）と、該特定部（Ｓ１５〜Ｓ１７）が特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置（１５）の向いた方向を推定する方向推定部（Ｓ１８〜Ｓ２０）とを備えることを特徴とする。
【００３５】
本発明に係る移動体（１）は、自己の位置を示す位置情報を取得する位置取得部（Ｓ１２）を更に備え、前記天体配置生成部（Ｓ１３）は、前記日時情報が示す日時に前記位置情報が示す位置から各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成することを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る移動体（１）は、前記特定部（Ｓ１５〜Ｓ１７）は、前記天体画像中の天体から、所定値以上の明るさを有する天体を抽出し、抽出した天体の前記天体画像中での配置から、前記天体画像に含まれる星座を特定し、特定した星座に含まれる天体を前記天体配置中で特定することを特徴とする。
【００３７】
本発明に係る移動体（１）は、前記方向推定部（Ｓ１８〜Ｓ２０）は、前記天体画像中の天体と前記天体画像の中心との相対位置に基づき、前記特定部（Ｓ１５〜Ｓ１７）が特定した天体の方向と前記天体画像の中心に相当する方向との差を計算し、計算した前記差、及び前記特定部（Ｓ１５〜Ｓ１７）が特定した天体の方向から、前記天体画像の中心に相当する方向を計算し、計算した前記方向を、前記撮像装置（１５）の向いた方向とすることを特徴とする。
【００３８】
本発明に係る移動体（１）は、前記撮像装置（１５）の向いた方向から、自己の向いた方向を推定する第２の方向推定部（Ｓ２１）を更に備えることを特徴とする。
【００３９】
本発明に係る方向推定方法は、撮像装置（１５、４５）の向いた方向を推定する方法において、日時を特定し、特定した日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成し、撮像装置（１５、４５）で天体を撮影した天体画像を生成し、前記天体画像中の天体に対応する前記天体配置中での天体を特定し、特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置（１５、４５）の向いた方向を推定することを特徴とする。
【００４０】
本発明に係るコンピュータプログラム（１２１、２２１、４２１）は、コンピュータ（１１、２、４１）に、撮像装置（１５、４５）の向いた方向を計算させるコンピュータプログラム（１２１、２２１、４２１）において、コンピュータ（１１、２、４１）に、特定の日時に各方向で観測され得る天体を表した天体配置を生成させるステップ（Ｓ１３）と、コンピュータ（１１、２、４１）に、前記撮像装置（１５、４５）により生成された天体画像に含まれる天体に対応する前記天体配置中での天体を特定させるステップ（Ｓ１５〜Ｓ１７）と、コンピュータ（１１、２、４１）に、特定した天体の前記天体配置における方向から、前記撮像装置（１５、４５）の向いた方向を計算させるステップ（Ｓ１８〜Ｓ２０）とを含むことを特徴とする。
【００４１】
本発明においては、各方向で観測され得る天体を表す天体配置を日時から生成し、撮像装置（１５、４５）で天体を撮影した天体画像を生成し、撮影した天体に対応する天体配置中の天体を特定し、特定した天体の天体配置における方向から、撮像装置（１５、４５）の向いた方向を推定する。天体が観測され得る方向は日時から精度良く決定することができるので、夜間に観測できる天体を利用して、撮像装置（１５、４５）の方向を精度良く推定することができる。
【００４２】
また、本発明においては、移動体（１）は、移動体（１）の位置及び日時から、天体配置を生成する。天体が観測され得る方向は位置及び日時から精度良く決定することができる。移動体（１）は、天体が観測され得る方向が変化するほど大きく移動する場合でも、撮像装置（１５）の方向を精度良く推定することができる。
【００４３】
また、本発明においては、移動体（１）は、撮影された天体から明るい天体を抽出し、抽出した天体の配置から撮影された星座を特定し、星座に含まれる天体を天体配置中で特定する。撮影された多くの天体の中から明るい天体を抽出することで、星座の特定が容易となる。また、星座を利用することで、撮影された天体に対応する天体配置中での天体を特定することが容易となる。
【００４４】
また、本発明においては、移動体（１）は、撮影された天体と天体画像の中心との相対位置に基づいて方向の差を計算し、計算した差に基づいて、天体画像の中心に相当する方向を計算する。移動体（１）は、天体画像の中心に相当する方向を計算することで、撮像装置（１５）の向いた方向を得る。
【００４５】
また、本発明においては、移動体（１）は、撮像装置（１５）の向いた方向から、自己の方向を推定する。より詳しくは、移動体（１）は、移動体（１）の方向に対する撮像装置（１５）の方向の差と、推定した撮像装置（１５）の方向とを用いて、移動体（１）の方向を計算する。
【符号の説明】
【００４６】
１  移動体
１１  制御部
１２  記憶部
１２１  制御プログラム
１４  時計部
１５  カメラ
２  ホスト装置
２１  ＣＰＵ
２２  記憶部
２２１  コンピュータプログラム
２４  時計部
３  天体
４  携帯機器
４１  制御部
４２  記憶部
４４  時計部
４５  カメラ
【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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【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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【図１２】
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