(57)【要約】【課題】遠隔制御装置を用いることなく移動制御が可能な無人機とその制御方法を提供すること。【解決手段】飛行位置および飛行方向を調節可能な小型無人飛行体であるドローン１１０は、外力の大きさと向きを検出する検出部を備える。ドローン１１０の本体内部の制御部は、被写体人物１００からドローン１１０に加えられた外力の大きさに応じて飛行距離を決定するとともに、外力の向きから飛行方向を決定する。制御部は決定した飛行方向および飛行距離でドローン１１０の飛行させるために、ドローン１１０に設けられた複数のロータの駆動用モータを制御する。ドローン１１０の飛行中に制御部は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２を制御することにより、被写体人物１００を撮影する。撮影後にドローン１１０は外力を加えられた場所に帰還する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動の位置および方向を調節可能な無人機であって、
前記無人機の移動時および静止時に制御される駆動手段と、
前記無人機が受ける外力の大きさおよび向きを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記外力の大きさから前記無人機の移動距離を決定するとともに、前記検出手段によって検出された前記外力の向きから前記無人機の移動方向を決定して、前記駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴とする無人機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出手段により検出される前記外力の大きさが大きい場合の前記移動距離を、前記外力の大きさが小さい場合の前記移動距離に比べて長くすることを特徴とする請求項１に記載の無人機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出手段により検出される前記外力の大きさが大きくなるにしたがい、前記移動距離を段階的に長くすることを特徴とする請求項２に記載の無人機。
【請求項４】
前記制御手段は、前記検出手段により検出される前記外力の大きさに比例して、前記移動距離を長くすることを特徴とする請求項２に記載の無人機。
【請求項５】
前記検出手段は、前記無人機の回転運動の角速度および並進運動の加速度を検出するセンサを備え、
前記駆動手段は、異なる方向に回転する複数のロータと、前記複数のロータをそれぞれ駆動する複数のモータを備え、
前記制御手段は、前記角速度および加速度の検出信号を取得し、前記モータの制御により前記ロータの回転数を制御することで前記無人機の移動および姿勢を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無人機。
【請求項６】
前記制御手段は、前記複数のロータの回転数の差を制御することにより、前記移動距離および移動方向で前記無人機を移動させる制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の無人機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記移動距離および移動方向で前記無人機を移動させる制御を行ってから、移動後の前記無人機の位置を維持する制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の無人機。
【請求項８】
前記制御手段は、前記無人機の位置を維持する制御を行っている状態で、前記検出手段によって前記外力が検出された場合、前記移動距離および移動方向を決定して前記駆動手段の制御により前記無人機を移動させることを特徴とする請求項６に記載の無人機。
【請求項９】
前記制御手段は、前記無人機の位置を維持する制御を行っている状態で、前記検出手段によって前記外力が検出されない場合、前記無人機の位置および姿勢を一定に保つ制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の無人機。
【請求項１０】
撮像手段をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の無人機。
【請求項１１】
前記無人機の位置情報を取得する取得手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記検出手段が前記外力を検出した場合、前記取得手段が取得した位置情報を記憶する処理を行うことを特徴とする請求項１０に記載の無人機。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記撮像手段が撮像を行った後で、前記記憶された位置情報に対応する位置へ前記無人機を帰還させる制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の無人機。
【請求項１３】
前記撮像手段により取得される画像から被写体の顔画像を認識する認識手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記無人機の姿勢を制御することにより、前記認識手段により得られた前記被写体の顔画像の位置を前記撮像手段の画角の中心に位置させる制御を行うことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の無人機。
【請求項１４】
前記認識手段は、画角内に複数の顔画像を認識した場合、前記複数の顔画像のうちで最も画角の中心に近い顔画像を、追跡対象の顔画像として認識することを特徴とする請求項１３に記載の無人機。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記認識手段が画角内に顔画像を認識しなかった場合、前記無人機の位置を維持した状態で鉛直方向の軸を中心として前記無人機の姿勢を回転させる制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載の無人機。
【請求項１６】
前記無人機の姿勢が鉛直方向の軸を中心として回転する間に前記認識手段が複数の顔画像を認識した場合、前記認識手段は、前記撮像手段により取得される視差を有する画像データから被写体の距離情報を算出し、前記複数の顔画像のうちで前記無人機からの距離が最も近い被写体の顔画像を追跡対象の顔画像として認識することを特徴とする請求項１５に記載の無人機。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記認識手段によって画角内に顔画像が認識され、かつ前記検出手段によって前記外力が検出された場合、前記移動距離および移動方向を決定して前記駆動手段の制御により前記無人機を移動させることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の無人機。
【請求項１８】
移動時および静止時の駆動手段の制御により移動の位置および方向を調節可能な無人機にて制御手段が実行する制御方法であって、
検出手段により検出される、前記無人機が受ける外力の大きさおよび向きを取得するステップと、
前記外力の大きさから前記無人機の移動距離を決定するとともに、前記外力の向きから前記無人機の移動方向を決定するステップと、
決定された前記移動距離および移動方向にしたがって前記駆動手段を制御するステップを有することを特徴とする無人機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドローン等の無人機の自動制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが遠隔制御装置により操縦可能な無人飛行体には、ヘリコプターや、クアッドリコプター（quadricopter：４翼ヘリコプター）等がある。ユーザは、無線リンクを介して無人飛行体に接続される遠隔制御デバイスによって操縦を行う。無人飛行体には、安定してホバリング飛行するための自動制御システムが設けられる。空気の動きやセンサのドリフト（ばらつき）等に起因する小さな動きを補正することによって、定点を維持するために必要な制御が行われる。また、無人飛行体に内蔵される慣性センサ（加速度計およびジャイロセンサ）は、無人飛行体の角速度および姿勢角を測定する役割をもち、重力方向とは反対の方向に無人飛行体の推力方向を動的に制御するサーボ制御系の一部を構成する。
【０００３】
特許文献１では、特に初心者ユーザが無人飛行体を制御し続けるのを容易にする、没入操縦以外の遠隔制御装置の操縦モードを提供する方法が開示されている。ユーザから見た無人飛行体に対する絶対座標系の飛行制御情報を、遠隔制御装置と飛行体の相対位置関係から、飛行体の局所座標系の飛行制御情報に変換する処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、遠隔制御装置を使用した操縦が必要であり、ユーザが気軽に無人飛行体を飛行させることができない。
本発明の目的は、遠隔制御装置を用いることなく移動制御が可能な無人機とその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態の装置は、移動の位置および方向を調節可能な無人機であって、前記無人機の移動時および静止時に制御される駆動手段と、前記無人機が受ける外力の大きさおよび向きを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記外力の大きさから前記無人機の移動距離を決定するとともに、前記検出手段によって検出された前記外力の向きから前記無人機の移動方向を決定して、前記駆動手段を制御する制御手段を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、遠隔制御装置を用いることなく無人機の移動制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る無人飛行体の使用形態を説明する概要図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無人飛行体の外観図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無人飛行体の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態の撮影動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の撮影動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施形態を添付図面に基づいて説明する。各実施形態では、無線式遠隔操作装置による操縦操作を必要としない自律型無人機として小型ドローンを例にして説明するが、本発明は水中や水上を移動する無人機等にも適用可能である。
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る、撮像装置を搭載した無人飛行体の構成を説明する前に、その使用形態について説明する。被写体である人物は、デジタルカメラの搭載されたドローンの投てきにより、自分の位置からドローンを遠ざける。被写体人物から離れたドローンは、加えられた力の強さおよび向きに応じた距離および方向に飛行して被写体人物を撮影する。
【００１１】
図１は、本実施形態にかかわる概要図である。被写体人物１００と、ドローン１１０との間の水平距離をＬと表記する。地面からドローン１１０までの高度をＨと表記する。小型のドローン１１０は、例えば、被写体人物１００の手掌程度のサイズであり、ロータ（プロペラ）の出力が小さいので安全に取り扱うことができる。ドローン１１０の本体部は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２と接続されている。ドローン１１０はクレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２を制御可能である。
【００１２】
まず、被写体人物１００は静止状態にあるドローン１１０を持ち上げて、クレイドル１１１で接続されたデジタルカメラを、自分の顔の正面のやや上方に位置させて、ドローン１１０から手を放す。このとき、ドローン１１０は自由落下したことを検出して飛行を開始し、被写体人物１００の手を離れた位置でロータが回転してホバリングを行う。次に、被写体人物１００は、矢印Ｆで示す向きに力を加えてドローン１１０を押す。ドローン１１０は、矢印Ｆの向きに沿って、押された力の大きさに応じた距離Ｌだけ飛行する。このとき、ドローン１１０の飛行高度Ｈは、被写体人物１００の顔の高さと同じである。
【００１３】
距離Ｌを飛行した後でドローン１１０は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２を操作および制御を行い、被写体人物１００を撮影する。撮影を終えると、ドローン１１０は、自由落下を検出した位置まで飛行して戻り、地面に降下する。ドローン１１０は着陸後に飛行動作を停止する。
【００１４】
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係るドローン１１０について詳細に説明する。図２はドローン１１０の外観例を示す斜視図であり、図３はドローン１１０の構成例を示すブロック図である。ドローン１１０は、その移動時および静止時に制御される駆動部により、移動の位置および方向、姿勢を調節可能である。
【００１５】
図２に示すように、ドローン１１０は複数のロータ２００を備える。図２の例では４枚のロータ２００ａ〜２００ｄが同一平面上に設けられていて、図３のモータ３１０によってロータが回転駆動される。ドローン１１０は、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプターである。一般的に、シングルロータ型のヘリコプターでは、メインロータによって発生する反作用トルクを、テールロータが生み出すモーメントで相殺することで方位角を保っている。一方、本実施形態のドローン１１０のようなクアッドロータ型のヘリコプターでは、前後および左右の各位置にて異なる方向に回転する複数のロータ２００を用いることで反作用トルクが相殺される。そして、例えば、機体をヨー方向に回転させる場合には、図２の矢印ｆａ〜ｆｄで示すように、前後のロータ２００ａ，２００ｃと、左右のロータ２００ｄ，２００ｂの回転数に差を与える制御が行われる。ロータ２００の回転数を制御することにより、様々な機体の移動や姿勢の制御を行うことができる。
【００１６】
図３に示すように、ドローン１１０内部の各構成部はシステムバス３２０に接続されており、システムバス３２０を介して必要なデータを互いに送受可能である。ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０１は、ドローン１１０全体の制御を司る制御中枢部である。ＣＰＵ３０１は後述する各ユニットを制御し、被写体人物１００が行った設定と操作にしたがって飛行距離および飛行方向等を決定し、ドローン１１０の飛行を制御する。メモリ３０２は書き換え可能な記憶デバイスであり、ドローン１１０を制御するプログラムの作業領域として使用される。メモリ３０２は、例えば半導体素子を利用した揮発性メモリとしてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）である。また不揮発性メモリ３０３は、ドローン１１０を制御するプログラムと、プログラムが使用するデータを格納する記憶デバイスである。不揮発性メモリ３０３は、例えばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）である。ドローン１１０の設定情報等のように、電源ＯＦＦ状態でも保持する必要があるデータは、不揮発性メモリ３０３に格納される。電源部３０６のＯＮ操作によって、ＣＰＵ３０１は不揮発性メモリ３０３から制御プログラムを読み込み、ドローン１１０の制御を開始する。
【００１７】
操作部３０４は、ユーザが操作に使用するボタンやダイヤル、スイッチ等を備える。例えば、ユーザは電源部３０６のＯＮ／ＯＦＦ設定を行う際に操作部３０４を使用する。表示部３０５は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）とそれをコントロールするドライバユニットで構成される。表示部３０５はＣＰＵ３０１の制御下で、ドローン１１０の状態表示を行う。電源部３０６はドローン１１０の動作に必要な電力を各部に供給する。電源部３０６は充電可能な二次電池からなるバッテリを有し、ユーザは図示しない外部のバッテリ充電器により充電可能である。
【００１８】
クレイドル１１１は、デジタルカメラ１１２を装着するためのインターフェース部であり、撮像制御を行う。クレイドル１１１は、デジタルカメラ１１２とＵＳＢ（Universal Serial Bus）等で接続され、ＣＰＵ３０１からの制御信号に基づき、デジタルカメラ１１２を制御する。本実施形態では、デジタルカメラ１１２の光軸が、ドローン１１０の正面方向となるように設置される。デジタルカメラ１１２は、撮像光学系を通して被写体からの光を受光し、光像信号を画像信号に光電変換して画像データを取得する。デジタルカメラ１１２はＳＤメモリカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）カード等を装着可能であり、取得した画像データをメモリに保存する。ＣＰＵ３０１は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２を制御して撮像動作を実行し、撮像された画像のデータを取得することができる。
【００１９】
無線通信部３０９は外部装置との間で、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）や携帯電話回線等を介して無線通信するための通信モジュールである。ＣＰＵ３０１はデジタルカメラ１１２が撮像した画像データを取得し、無線通信部３０９を制御することで外部装置に送信する。外部装置とは、例えば被写体人物１００が所持するスマートフォン等の通信端末装置である。これにより被写体人物１００は遠隔にて、撮像された画像データを確認可能である。
【００２０】
モータ３１０は、ロータ２００に接続された回転駆動部であり、ＣＰＵ３０１からの制御信号にしたがって回転する。図２に示すロータ２００ａ〜２００ｄにそれぞれ対応するモータ３１０があり、いずれも独立して回転制御が可能である。
【００２１】
ジャイロスコープ３１２はドローン１１０の姿勢検出を行い、ドローン１１０の回転運動の角速度と、鉛直方向に対する傾きを検出する。ジャイロスコープ３１２は、ピッチ、ヨー、ロールの各方向にて３軸の回転をそれぞれ検出可能であり、後述する加速度センサ３１５と共に使用される。図２においてｙ軸方向を鉛直方向とし、ｙ軸に直交する２軸をｘ軸およびｚ軸と定義する。ｙ軸まわりの方向がヨー方向であり、ｘ軸まわりの方向がピッチ方向であり、ｚ軸まわりの方向がロール方向である。ジャイロスコープ３１２による３軸の検出信号は、ドローン１１０の飛行姿勢制御や、飛行中の外力検出時の緊急飛行停止に使用される。
【００２２】
加速度センサ３１５は、ドローン１１０が外部から受ける力による直線的な加速度（並進運動の加速度）を検出する。加速度センサ３１５は、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸（図２参照）の各方向にかかる３軸の加速度をそれぞれ検出可能であり、ジャイロスコープ３１２と共に使用される。加速度センサ３１５の検出信号は、ドローン１１０が自由落下状態になった場合の検出と、ドローン１１０が被写体人物１００によって押された時の、力の向きおよび大きさの検出に用いられる。
【００２３】
高度検出部３１３は、ドローン１１０の飛行高度を検出する。例えば、超音波センサが使用される。超音波センサは、送波器により超音波を対象物に向け発信し、その反射波を受波器で受信する。超音波の発信から受信までに要した時間と音速に基づく演算によって、対象物の有無や対象物までの距離を検出することができる。つまり、超音波センサは、ドローン１１０の下部にて地面方向に向けて配設され、超音波を地面方向に向けて発信し、その反射波を計測することによって飛行高度を検出する。
【００２４】
位置検出部３１４はドローン１１０の位置情報を検出する。ドローン１１０が被写体人物１００によって押されたときの位置情報を取得することができる。位置検出部３１４は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した測位装置である。顔画像認識部３１６は、デジタルカメラ１１２により撮像された画像内において被写体の顔画像を認識する画像処理を行う。
【００２５】
次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態におけるドローン１１０の動作について説明する。被写体人物１００が操作部３０４により、電源部３０６をＯＮ操作した時点から、以下の処理が開始する。電源投入後にＣＰＵ３０１は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２の電源をＯＮ状態にする。
【００２６】
Ｓ４０１でＣＰＵ３０１は、ジャイロスコープ３１２および加速度センサ３１５の検出信号を取得して、ドローン１１０の自由落下を検出する。被写体人物１００がドローン１１０から手を放すことによって自由落下が検出されたか否かについて判定が行われる。具体的には、ＣＰＵ３０１は、まず加速度センサ３１５が検出した３軸方向の加速度から、ジャイロスコープ３１２が検出した角速度成分を除去する。さらにＣＰＵ３０１はジャイロスコープ３１２で検出された鉛直方向に対する傾きの検出情報を用いることによって、３軸方向の加速度から鉛直方向の加速度を算出する。算出された鉛直方向の加速度と、重力加速度とが一定時間（判定用時間）以上に亘って一致した場合、自由落下を検出したことが判定され、Ｓ４０２に進む。自由落下が検出されない場合にはＳ４０１の判定処理が繰り返される。
【００２７】
Ｓ４０２でＣＰＵ３０１は、モータ３１０を駆動制御してロータ２００を回転させ、飛行を開始させる。このとき、ＣＰＵ３０１は、高度検出部３１３が検出した高度を一定に保つ制御を行う。つまり、加速度センサ３１５が検出した風による流れや、ジャイロスコープ３１２が検出した機体の傾きを打ち消し、ドローン１１０の飛行姿勢と位置を一定に保つように飛行の制御が行われる。次のＳ４０３にてＣＰＵ３０１は、位置検出部３１４から現在の位置情報を取得してメモリ３０２に記憶する。Ｓ４０４でＣＰＵ３０１は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２が撮像した画像を取得し、また顔画像認識部３１６を介して画像内に被写体の顔画像が認識できるか探索する。
【００２８】
Ｓ４０５でＣＰＵ３０１は、Ｓ４０４にて顔画像を認識できたかどうかについて判定する。顔画像が認識できなかった場合、Ｓ４０６に進む。一方、顔画像が認識できた場合、Ｓ４０７に進む。Ｓ４０６でＣＰＵ３０１は制御モードを所定の飛行モード（以下、普通モードという）に切り替える。普通モードでは、例えばデジタルカメラ１１２で周辺を探索しながら撮影が行われる。Ｓ４０６の切り替え後に処理を終える。また、Ｓ４０７でＣＰＵ３０１は、高度検出部３１３が検出した現在の高度情報を取得してメモリ３０２に記憶する。
【００２９】
Ｓ４０８でＣＰＵ３０１は、ジャイロスコープ３１２と加速度センサ３１５の各検出信号を取得し、被写体人物１００がドローン１１０を押したかどうかについて判定する。具体的には、ＣＰＵ３０１は、まず加速度センサ３１５が検出した３軸方向の加速度から、ジャイロスコープ３１２が検出した角速度成分を除去する。ＣＰＵ３０１は角速度成分を除去した後の３軸方向の加速度が、Ｓ４０２で抑制している風等の影響による加速度の増減に対して、所定の閾値以上であるかどうかを判定する。角速度成分を除去した後の３軸方向の加速度が閾値以上である場合には、外力が検出されたことが判定され、Ｓ４０９に処理を進める。角速度成分を除去した後の３軸方向の加速度が閾値未満である場合には、風等の影響であって、外力が検出されていないと判定される。この場合、Ｓ４０２と同様にＣＰＵ３０１は、複数のモータ３１０を制御して重力に抗する推力を発生させて、ドローン１１０の飛行姿勢と位置を一定に保つように制御する。外力が検出されるまで、Ｓ４０８の判定処理が繰り返される。
【００３０】
Ｓ４０９でＣＰＵ３０１は、Ｓ４０８で検出された３軸方向におけるそれぞれの加速度をメモリ３０２に記憶する。Ｓ４１０でＣＰＵ３０１は、Ｓ４０９にてメモリ３０２に記憶した加速度から、飛行方向と飛行距離を算出する。図２において、ドローン１１０の飛行方向の水平面（ｘ−ｚ平面）上でのｘ−ｚ軸方向の加速度成分は、ｘ軸方向の加速度とｚ軸方向の加速度との内積と同一とする。飛行方向はドローン１１０が押された方向であり、飛行の向きは外力の向きに一致する。また、鉛直方向（ｙ軸方向）の加速度成分はゼロとし、ドローン１１０はＳ４０７でメモリ３０２に記憶された高度を維持する。飛行距離については、運動ベクトルの強さ（大きさ）が大きいほど長くなるように算出される。本実施形態では、運動ベクトルの強さを「強」、「中」、「弱」の三段階に量子化し、離散的な飛行距離として、「強」ではＬ３、「中」ではＬ２、「弱」ではＬ１とする（Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１）。あるいは量子化による段階的な設定ではなく、運動ベクトルの強さに比例して線形的に飛行距離を増加させる設定でもよい。
【００３１】
Ｓ４１１でＣＰＵ３０１は、Ｓ４１０にて算出した飛行方向および飛行距離にしたがってモータ３１０を駆動制御して、ドローン１１０を飛行させる。ドローン１１０は飛行距離での移動後にホバリング状態（静止状態）となる。つまりＣＰＵ３０１は、複数のモータ３１０を制御して重力に抗する推力を発生させて、移動後のドローン１１０の位置を維持する制御を行う。次のＳ４１５でＣＰＵ３０１は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２で撮像した画像を取得するとともに、顔画像認識部３１６を介して画像内に被写体の顔画像が認識できるか探索する。Ｓ４１６でＣＰＵ３０１は、被写体の顔画像を認識できたかどうかについて判定する。顔画像が認識できなかった場合、Ｓ４１３に進む。一方、顔画像が認識できた場合、Ｓ４１２に進む。
【００３２】
Ｓ４１２でＣＰＵ３０１は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２を制御し、撮影を行う。このとき、ＣＰＵ３０１は表示部３０５を制御し、撮影中であることを被写体人物１００に通知する。例えばＬＥＤを点滅させることで、被写体人物１００に撮影タイミングを通知することができる。また、ＣＰＵ３０１はクレイドル１１１を介して撮影後の画像データを取得し、無線通信部３０９を介して被写体人物１００の所持するスマートフォン等の通信端末装置に送信する。
【００３３】
Ｓ４１３でＣＰＵ３０１は、Ｓ４０３にてメモリ３０２に記憶した位置情報の示す位置に向けてドローン１１０を帰還させるために、モータ３１０を駆動制御する。Ｓ４１１での飛行距離に対して、Ｓ４０３で記憶した位置情報の精度が十分でない場合にＣＰＵ３０１は、Ｓ４１０で算出した飛行距離と飛行方向の情報から、飛行開始位置を算出する。Ｓ４１４でＣＰＵ３０１は、高度検出部３１３が検出する飛行高度を監視しながら、モータ３１０を駆動制御して、ドローン１１０を静かに着陸させる。ＣＰＵ３０１はモータ３１０の回転停止制御により、ロータ２００を停止させる。ドローン１１０の飛行が停止して処理を終える。
【００３４】
本実施形態では、駆動部の制御により移動の位置および方向を調節可能な自律型無人機に対して、ユーザは遠隔制御装置を用いて指示する必要がない。すなわち、外力を検出し、外力の大きさおよび向きから移動距離および移動方向を決定することにより無人機を制御する方法を提供することができる。なお、本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、本実施形態ではクレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２を制御する構成例を説明した。撮像装置および記憶媒体をドローン１１０の本体部が内蔵する構成でもよい。このことは後述の実施形態でも同じである。
【００３５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態と第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。相違点は、顔画像の探索方法と、ドローンが飛行中に認識した顔画像を、撮像部の画角の中心に位置するように飛行する点である。本実施形態にて第１実施形態の場合と同様の構成部については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。
【００３６】
図５のフローチャートを参照して、本実施形態のドローン１１０の動作を説明する。第１実施形態にて説明した図４のＳ４０１から４０３、Ｓ４０５からＳ４１６の処理については詳細な説明を省略する。
【００３７】
Ｓ４０３の処理後、Ｓ５０１でＣＰＵ３０１は、クレイドル１１１を介してデジタルカメラ１１２で撮像した画像を取得し、顔画像認識部３１６を介して画像内に被写体の顔画像が認識できるか探索する。このとき、複数の顔画像が認識された場合、ＣＰＵ３０１は、最も画角中心に近い顔画像を認識対象として設定する。つまり、複数の顔画像のうちで最も画角の中心に近い顔画像が、追跡対象の顔画像として選択される。次のＳ４０５にて画角内に顔画像が認識されないと判定された場合、Ｓ５０２に移行する。
【００３８】
Ｓ５０２でＣＰＵ３０１は、鉛直方向の軸（図２：ｙ軸）を中心としてドローン１１０の姿勢を回転させる制御を行う。ＣＰＵ３０１はモータ３１０を駆動制御し、ドローン１１０をその場でホバリングさせたまま、水平面内にて３６０度の角度で回転させる。次のＳ５０３でＣＰＵ３０１は顔画像認識部３１６が画角内に被写体の顔画像を認識できたかどうかを判定する。画角内に被写体の顔画像が認識できなかった場合、Ｓ４０６に進む。
【００３９】
一方、Ｓ５０３にて画角内に被写体の顔画像が認識できた場合、顔画像認識部３１６は、複数の顔画像のうちでドローン１１０からの距離が最も近い被写体の顔画像を追跡対象の顔画像として認識する。ドローン１１０から被写体までの距離情報については、デジタルカメラ１１２により取得される視差を有する画像データを用いて算出される。具体的には、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光して得られる瞳分割画像データの相関演算によって、距離マップを得る技術が使用される。デジタルカメラ１１２は撮像面位相差検出型の撮像素子を備え、二次元アレイ状に規則的な配列で配置された複数の画素部を有する。１つの画素部はマイクロレンズと複数の光電変換部とから構成される。マイクロレンズおよび複数の光電変換部は、撮像光学系の異なる瞳領域を通過する一対の光束を光学像としてそれぞれ結像させて、対をなす画像データを出力する。対をなす画像間の相関演算によってデフォーカス量が算出され、デフォーカス量の分布を表すデフォーカスマップが生成される。デフォーカス量から変換される被写体の距離情報を取得することができる。Ｓ５０３で追跡対象の顔画像が特定された場合、Ｓ４０７に進む。
【００４０】
Ｓ４１６で被写体の顔画像が認識されたと判定された場合、Ｓ５０４に処理を進める。Ｓ５０４でＣＰＵ３０１は、顔画像認識部３１６により認識された被写体の顔画像の位置が、画角の中心であるかどうかを判定する。顔画像の位置が画角の中心である場合、Ｓ４１２に進む。一方、顔画像の位置が画角の中心でない場合、Ｓ５０５に進む。
【００４１】
Ｓ５０５でＣＰＵ３０１は、顔画像の画角中心からのズレの方向とズレ量を算出する。ＣＰＵ３０１は算出したズレの方向およびズレ量に応じて、それを打ち消す方向にモータ３１０を駆動制御し、被写体の顔画像が画角の中心に位置するようにドローン１１０の飛行を制御する。具体的には、顔画像の画角中心からのズレ量およびズレの方向に応じて、図２のｙ軸まわりの回転制御と、ｘ軸まわりの回転制御が行われる。以下、右ねじ方向の回転を正方向の回転として説明する。顔画像が画角内で左方向にずれている場合、ＣＰＵ３０１はモータ３１０の駆動制御を行い、ｙ軸まわりに正方向の回転を加え、反対に、顔画像が画角内で右方向にずれている場合、ｙ軸まわりに負方向の回転を加える。また、顔画像が画角内で上方向にずれている場合、ＣＰＵ３０１はモータ３１０の駆動制御により、ｘ軸まわりに正方向の回転を加え、反対に、顔画像が画角内で下方向にずれている場合、ｘ軸まわりに負方向の回転を加える。画角内での顔画像の中心からのズレの方向が、上下方向と左右方向の両方である場合には、ＣＰＵ３０１はｘ軸まわりの回転とｙ軸まわりの回転との合力の方向を回転方向として決定する。Ｓ５０５にて機体の飛行姿勢が補正された後、Ｓ４１２に処理を進める。
【００４２】
本実施形態によれば、追跡対象である被写体を特定し、当該被写体の顔画像が撮影時に画角の中心からずれてしまうことを防ぎ、または画角の中心からのズレ量を低減することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１０・・・ドローン
１１１・・・クレイドル
１１２・・・デジタルカメラ
【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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