(57)【要約】【課題】通信衛星からのデータでは把握することが困難な比較的狭い領域における熱情報と植生との関係を比較的簡単に得ることができるカメラシステムを提供することを目的とするものである。【解決手段】カメラシステム１０は、第１カメラ１１と、熱赤外線カメラ１２と、近赤外線カメラ１３と、第２カメラ１４と、ＧＰＳ装置１９と、記録装置としてのパソコン１６、ポータブルビデオデッキ１７と、表示装置２３とを備えている。これらのうち、第１カメラ１１と、熱赤外線カメラ１２と、近赤外線カメラ１３とは、フレームによって一体的に保持して垂直撮影ユニット１５を構成しているので、３つのカメラを同時に位置決めすることができる。【選択図】図７
2009105764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に搭載して航行中に空から地上を撮影するカメラシステムにおいて、
所定の時刻に航行中の前記航空機の垂直下方に位置するＰ地点の垂直映像を、可視光線によって撮影する第１カメラと、前記Ｐ地点の垂直映像を熱赤外線によって撮影する熱赤外線カメラと、前記Ｐ地点の垂直映像を近赤外線によって撮影する近赤外線カメラと、
前記所定の時刻における航行中の前記航空機の進行方向前方斜め下方に位置するＱ地点の傾斜映像を可視光線によって撮影する第２カメラと、
航行中の前記航空機の位置を特定するＧＰＳ装置と、
前記第１カメラ、前記熱赤外線カメラ、前記近赤外線カメラ、及び前記第２カメラにより撮影された映像と、前記ＧＰＳ装置に基づく前記航空機の地図上の位置とを記録する記録装置と、
前記記録装置が記録した情報を表示する表示装置と、を備える、
ことを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
前記表示装置は、前記第１カメラ、前記熱赤外線カメラ、前記近赤外線カメラが撮影した前記Ｐ地点の垂直映像を再生するとともに、前記Ｐ地点を所定時間以前に前記第２カメラが撮影した映像を再生する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項３】
前記第１カメラと、前記熱赤外線カメラと、前記近赤外線カメラとを一体的に保持するフレームと、
前記フレームを前記航空機の機体に取り付けるための取付具と、を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラシステム。
【請求項４】
前記取付具は、前記フレームの取付角度を調整するための調整機構を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載のカメラシステム。
【請求項５】
前記フレームと前記取付具との間に防振部材を配設した、
ことを特徴とする請求項４に記載のカメラシステム。
【請求項６】
前記熱赤外線カメラの自動環境反射補正を行うために前記熱赤外線カメラのレンズを覆う補正位置と前記レンズを開放する退避位置とをとる補正用のキャップと、前記フレームの上方から前記キャップを前記補正位置と前記退避位置とに移動させる開閉機構と、を備える、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載して航行中に空から地上を撮影するとともに、撮影した映像を再生するカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、米国の気象衛星「ＮＯＡＡ」から送信される画像データを受信することにより、日本国内の自然環境を広域的に時系列でモニタリングすることが可能である。ＮＯＡＡの画像データの空間分解能は１．１ｋｍであり、日本の気象衛星「ひまわり」のそれが約５ｋｍであるのと比較して、詳細な情報を得ることができる。この情報を利用して、例えば、植生の有無・多少・活性度等の１つの指標である正規化植生指数（ＮＤＶＩ：例えば、特許文献参照）を、広域的に求めることができる。ここで、正規化植生指数ＮＤＶＩとは、
ＮＤＶＩ＝（近赤外領域の反射率−赤領域の反射率）／（近赤外領域の反射率＋赤領域の反射率）
で定義される。
【０００３】
植物の緑葉は、赤領域の波長を吸収し、近赤外線領域の波長を強く反射する。この植生の特性を生かし、赤波長（Ｒ）と近赤外波長（ＩＲ）の値を用いて、上述のように、植生指数を算出することができる。この正規化植生指数は、植生と密接に関係する、自然環境・現象の評価にも有用である。
【特許文献１】特開２００６−２５０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のＮＯＡＡの画像データは、もっと狭い領域での正規化植生指数を把握する場合には、空間分解能が低すぎる。
【０００５】
そこで、本発明は、通信衛星からのデータでは把握することが困難な比較的狭い領域における熱情報と植生との関係を比較的簡単に得ることができるカメラシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、航空機に搭載して航行中に空から地上を撮影するカメラシステムに関する。この発明に係るカメラシステムは、所定の時刻に航行中の前記航空機の垂直下方に位置するＰ地点の垂直映像を、可視光線によって撮影する第１カメラと、前記Ｐ地点の垂直映像を熱赤外線によって撮影する熱赤外線カメラと、前記Ｐ地点の垂直映像を近赤外線によって撮影する近赤外線カメラと、前記所定の時刻における航行中の前記航空機の進行方向前方斜め下方に位置するＱ地点の傾斜映像を可視光線によって撮影する第２カメラと、航行中の前記航空機の位置を特定するＧＰＳ装置と、前記第１カメラ、前記熱赤外線カメラ、前記近赤外線カメラ、及び前記第２カメラにより撮影された映像と、前記ＧＰＳ装置に基づく前記航空機の地図上の位置とを記録する記録装置と、前記記録装置が記録した情報を表示する表示装置と、を備える、ことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係るカメラシステムにおいて、前記表示装置は、前記第１カメラ、前記熱赤外線カメラ、前記近赤外線カメラが撮影した前記Ｐ地点の垂直映像を再生するとともに、前記Ｐ地点を所定時間以前に前記第２カメラが撮影した映像を再生する、ことを特徴としている。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係るカメラシステムにおいて、前記第１カメラと、前記熱赤外線カメラと、前記近赤外線カメラとを一体的に保持するフレームと、前記フレームを前記航空機の機体に取り付けるための取付具と、を備える、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項３に係るカメラシステムにおいて、前記取付具は、前記フレームの取付角度を調整するための調整機構を有する、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に係るカメラシステムにおいて、前記フレームと前記取付具との間に防振部材を配設した、ことを特徴としている。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に係るカメラシステムにおいて、前記熱赤外線カメラの自動環境反射補正を行うために前記熱赤外線カメラのレンズを覆う補正位置と前記レンズを開放する退避位置とをとる補正用のキャップと、前記フレームの上方から前記キャップを前記補正位置と前記退避位置とに移動させる開閉機構と、を備える、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によると、第１カメラの映像に基づく地表の地形と、熱赤外線カメラの映像に基づく地表の温度と、近赤外線カメラの映像に基づく植物の活性度と、ＧＰＳ装置に基づく地図上の位置と、第２カメラに基づく航空機からの実際の視点に基づく地形とを表示装置に表示させ、記録装置に記憶させることができるので、これらの関係を総合的に把握することができる。
【００１３】
請求項２の発明によると、第２カメラにより、第１カメラ、熱赤外線カメラ、近赤外線カメラが現に撮影している地点の、俯瞰（鳥瞰）情報により前掲が広く見え、分かりやすい。
【００１４】
請求項３の発明によると、航空機の機体に、取付具を介してフレームを取り付けることにより、第１カメラと、熱赤外線カメラと、近赤外線カメラとを同一の方向に向けて簡単に角度調整することができる。
【００１５】
請求項４の発明によると、調整機構により、第１カメラと熱赤外線カメラと近赤外線カメラの、機体に対する取付角度を同時に調整することができる。
【００１６】
請求項５の発明によると、撮影中に、航空機の機体から、第１カメラ、熱赤外線カメラ、近赤外線カメラに伝達される振動を抑制することができる。
【００１７】
請求項６の発明によると、自動環境反射補正を行うためのキャップの開閉を、フレームの上方から簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づき詳述する。なお、各図面において、同じ符号を付した部材等は、同じ構成のものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。また、各図面においては、説明に不要な部材等は適宜、図示を省略している。
＜実施形態１＞
【００１９】
図１〜図１０を参照して、本発明に係るカメラシステム１０について説明する。このうち、図１は、カメラシステム１０が搭載される航空機としてのヘリコプター１を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図である。図２は、ヘリコプター１に搭載された各カメラの撮影方向を模式的に示す図である。なお、実際には、ハイビジョン画像Ａと熱赤外線画像Ｂと近赤外線画像Ｃとは垂直下方の同方向を撮影した画像であるが、同図ではＡ，Ｂ，Ｃを区別するために、同図のように図示している。図３は、操縦室１ｂ内における、各カメラの設置位置を説明する斜視図である。図４は、垂直撮影ユニット１５を下方から見た図である。図５は、垂直撮影ユニット１５を取り付けるための取付具３０を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は後面図である。図６は、ヘリコプター１の機体１ａの下方から開口窓部１ｄを介して、垂直撮影ユニット１５を下方から見た状態を示す図である。図７は、カメラシステム１０のブロック図である。図８は、第２カメラ１４及び垂直撮影システム１５の取付状態を説明する模式図である。図９は、キャップ及びこのキャップを開閉するための開閉機構を説明する模式図である。図１０は、各カメラ等で撮影した映像を１つの表示装置で表示した状態を説明する図である。
【００２０】
図７のブロック図に示すように、カメラシステム１０は、第１カメラ１１と、熱赤外線カメラ１２と、近赤外線カメラ１３と、第２カメラ１４と、ＧＰＳ装置１９と、記録装置としてのパソコン１６、ポータブルビデオデッキ１７と、表示装置２３とを備えていて、はじめの３つ、すなわち第１カメラ１１と、熱赤外線カメラ１２と、近赤外線カメラ１３とは、フレーム２０（図３参照）によって一体的に保持されて全体として垂直撮影ユニット１５を構成している。上述の第１カメラ１１及び第２カメラ１４には、記憶装置（不図示）が内蔵されていて、撮影した映像がそのまま記憶装置に記憶されるものとする。なお、記憶装置に代えて、着脱自在な記録媒体を使用するようにしてもよい。ここで、本実施形態では、表示装置２３は、ヘリコプター１には搭載されていない。表示装置２３は、後述するように、記録装置等に記録された映像等を再生して解析するために使用するものであるため、ヘリコプターに搭載する必要がないためである。
【００２１】
図１〜図３を参照して、上述のカメラシステム１０の大部分が搭載される航空機としてのヘリコプター１について説明する。ヘリコプター１は、機体１ａと、機体１ａに設けられた操縦室１ｂと、機体１ａを支える脚部１ｃとを備えている。本実施形態では、図３に示すように、操縦室１ｂには、前方に向かって右側に操縦席が設けられ、左側に助手席が設けられていて、垂直撮影ユニット１５、第２カメラ１４、さらに、パソコン１６、ポータブルビデオデッキ１７が助手席側に配置されている。図６に示すように、ヘリコプター１の機体１ａの下面には、透明な開口窓部１ｄが設けられている。開口窓部１ｄは、リング状の枠体１ｇによって支持されており、第１カメラ１１、熱赤外線カメラ１２、近赤外線カメラ１３は、この開口窓部１ｄを介して、地上の映像を撮影するようになっている。
カメラシステム１０の一部を構成する第１カメラ１１としては、ハイビジョンカメラを使用しており、図６に示すように、ヘリコプター１の機体１ａに対し、レンズ１１ａを下方に向けた姿勢で上下方向に配設されており、水平飛行中のヘリコプター１から可視光線によって垂直下方のＰ地点（不図示）のハイビジョン画像Ａ（図２参照）を撮影するものである。この撮影画像は、第１カメラ１１の記憶装置に記憶される。第１カメラ１１の地上解像度は、高度１０００フィートで約１８ｃｍ／ピクセルであり、撮影結果は、通常の航空写真と同様に使用することが可能である。図３に示すように、第１カメラ１１は、そのモニター１１ｂが操縦席１ｂの中央に配置された計器類の上面に載置されており、このモニター１１ｂの上面には、後述するＧＰＳ装置１９が載置されている。
【００２２】
熱赤外線カメラ１２は、ヘリコプター１の機体１ａに対し、レンズ１２ａを下方に向けた姿勢で上下方向に向けて配設されており、水平飛行中のヘリコプター１から熱赤外線によって、第１カメラ１１と同じ、垂直下方のＰ地点の熱赤外線画像Ｂを撮影するものである。この撮影画像は、パソコン１６に記憶されるとともに、撮影と同時にパソコン１６の画面上に表示される。熱赤外線カメラ１２による撮影によると、河川の湧水調査、温水調査、また、ヒートアイランド調査など、肉眼では見えない様々なものの調査を行うことができる。次に説明する近赤外線カメラ１３による撮影と組み合わせることで、熱情報と植生との関係を見ることができる。
【００２３】
近赤外線カメラ１３は、ヘリコプター１の機体１ａに対し、レンズ１３ａを下方に向けた姿勢で上下方向に向けて配設されており、水平飛行中のヘリコプター１から近赤外線によって、第１カメラ１１と同じ、垂直下方のＰ地点の近赤外線画像Ｃを撮影するものである。この撮影画像は、ポータブルビデオデッキ１７に記憶されるとともに、撮影と同時にポータブルビデオデッキ１７の画面上に表示される。近赤外線カメラ１３の撮影により、前述の正規化植生指標を求めることができる。植物の緑葉は、可視光線のうちの赤領域（Ｒ）の波長を吸収し、近赤外線領域（ＩＲ）の波長を強く反射する特性がある。そこで、これらの植物の特性を利用して、植物の有無やその量、活性度を示す植生指標を求めることが可能である。近赤外線カメラ１３の地上解像度は、高度１０００フィートで、約４５ｃｍ／ピクセルである。
【００２４】
上述の３つのカメラ、すなわち、第１カメラ１１、熱赤外線カメラ１２、近赤外線カメラ１３は、図４に示すように、それぞれの下端近傍を位置決めするホルダ２１によって位置決めされるとともに、図３に示すように、直方体状のフレーム２０によって一体的に保持されていて、全体として垂直撮影システム１５を構成している。この垂直撮影システム１５は、取付具３０によって、ヘリコプター１の操縦室１ｂの床部１ｅに取り付けられている。
【００２５】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）、図８を参照して、取付具３０について説明する。取付具３０は、ヘリコプター１の操縦室１ｂの床部１ｅに固定される傾斜台３１と、この傾斜台３１の上面に調整可能に載せられる調整台（調整機構）３２とを備えている。傾斜台３１は、底板３３と、この底板３３の左端部及び右端部にそれぞれ立設された、左側面視（（ｂ）参照）の形状が楔状の台３４を有している。底板３３には、ほぼ円形の大きな透孔３３ａが穿設されている。また、台３４には、上端に、外側に向かって張り出す張り出し部３４ａが前後方向に長く形成されている。図８に示すように、ヘリコプター１の操縦室１ｂの床面１ｅは、垂直撮影ユニット１５取り付けられる箇所の近傍が、前上がりの傾斜面に形成されている。上述の張り出し部３４ａは、図８に示すように、傾斜台３１を床部１ｅに取り付ける際に、傾斜部３１の底部３３が床部１ｅに対してほぼ平行になるように固定したときに、ほぼ水平になるように構成されている。調整台３２は、額縁状に形成された枠部材３５のその上端に固定された上板３８とを有していて、上板３８には、位置決めように切欠部３５ｂを有する大きな取付孔３５ａが設けてある。上板３８には、その４隅を上下方向に貫通する調整ねじ３６が螺合されており、これら調整ねじ３６を回転させて、その下端の、枠部材３５の下面からの突出長さを調整することで、上述の張り出し部３４ａに対する調整台３２の傾斜を微調整することができる。傾斜を微調整した後は、固定具（不図示）によって傾斜台３１に対して調整台３２が固定される。以上の取付具３０を使用することにより、ヘリコプター１の操縦室１ｂの床部１ｅが傾斜している場合であっても、垂直撮影ユニット１５の第１カメラ１１、熱赤外線カメラ１２、近赤外線カメラ１３を１度の調整で、高い精度で、簡単に航行中のヘリコプター１の直下のＰ地点に向くようにすることができる。また、上板３８の上面には、防振シート（防振部材）３７が敷設されていて、垂直撮影ユニット１５を上板３８に取り付ける際には、両者間にこの防振シート３７が介在されることになるので、ヘリコプター１から垂直撮影ユニット１５に伝達される振動を抑制することができる。
【００２６】
ここで、熱赤外線カメラ１２については、自動環境反射補正を行うための機能を有している。測定対象物の放射率が低く、温度が環境温度付近（常温）や低温の場合、周囲からの反射成分を無視することができなくなる。この反射成分をキャンセルするために、周囲温度相当で放射率がほぼ１．０と見なせる物体に検出部を向け（視野前面）、キャンセルボタン（不図示）を操作することで内部より補正信号が設定でき、測定対象に入る余分な温度信号をキャンセルすることができる。
【００２７】
本実施形態では、図４に示すように、熱赤外線カメラ１２のレンズ１２ａの前に開閉自在な円板状のシャッタ（キャップ）２２を設け、このシャッタ２２を開閉機構２４によって開閉するようにした。シャッタ２２は、その内側２２ａ（レンズ１２ａに向いた側）が黒く塗装されているとともに、横方向に突起２２ｂが設けてある。開閉機構２４は、フレーム２０後端側に、上下方向に向けたロッド２５を有している。このロッド２５は、フレーム２０の後端における上端側及び下端側から後方に突出されたブラケット２０ａによって回転自在に支持されている。また、ロッド２５は、その下端が上述のシャッタ２２の突起２２ｂに固定され、上端は、前方に屈曲されてハンドル２５ａを構成している。このハンドル２５ａを、ロッド２５を中心に揺動させることで、シャッタ２２を図９に示す閉鎖位置Ａと、レンズ２２ａを露出させる開放位置（不図示）に配置することができる。自動環境反射補正を行う際には、シャッタ２２を閉鎖位置Ａに配置して、レンズ２２ａを覆った状態で、キャンセルボタンを押す。これにより、自動環境反射補正を行うことができる。補正の終了後、ハンドル２５ａを回転させることにより、シャッタ２２を閉鎖位置Ａから開放位置に移動させることにより、レンズ１２ａを露出させて、熱赤外線カメラ１２による撮影を再開することが可能となる。
【００２８】
上述のシャッタ２２ａは、レンズ１２ａと図６に示す開口窓部１ｄとの間の狭い部分に配置されているため、この部分に手を挿入して、シャッタ２２ａの開閉を行うことは困難である。
【００２９】
そこで、本実施形態では、上述のような開閉機構２４を設けて、垂直撮影ユニット１５の上方からシャッタ２２ａの開閉を行うことができるようにしたので、シャッタ２２の開閉が容易である。
【００３０】
第２カメラ１４は、図３に示すように、レンズ（不図示）を進行方向斜め下方に向けた姿勢で保持部材１８によって支持されている。保持部材１８は、操縦室１ｂのダッシュボード１ｆの上面に設置する３本の脚部１８ａを有している。これら脚部１８ａは、長さ調整が可能に構成されていて、長さ調整を行うことで、保持部材１８の傾斜を微調整することができる。第２カメラ１４を保持部材１８によって保持した状態で、脚部１８ａの長さ調整を行うことで、そのレンズ（不図示）を前方斜め下方に向けることができる。第２カメラ１４は、ハイビジョンカメラによって構成されていて、水平飛行中のヘリコプター１から可視光線によって前方斜め下方のＱ地点（不図示）のハイビジョン画像Ｄ（図２参照）を撮影するものである。なお、このＱ地点は、その後（何秒か後に）、水平飛行中のヘリコプター１の垂直下方に位置することになる。つまり、Ｐ地点の真上を通過したヘリコプター１は、その後、Ｑ地点の真上を通過することになる。この第２カメラ１４は、航空機から実際に地上を見たときの映像、いわゆる空撮ビデオをわかりやすく撮影することができ、広報やＰＲ用に最適である。第２カメラ１４は、地上解像度が、上述の第１カメラ１１と同様、高度１０００フィートで約１８ｃｍ／ピクセルであり、撮影結果は、通常の航空写真と同様に使用することが可能である。
【００３１】
ＧＰＳ装置１９は、上述の垂直撮影ユニット１５によって撮影されるＰ地点を表示画面の地図上に表示するとともに、その内容を記録するものであり、上述の第１カメラ１１のモニター１１ｂ上に配設されている。
【００３２】
表示装置２３は、図１０に示すように、上述の第１カメラ１１、熱赤外線カメラ１２、近赤外線カメラ１３、及び第２カメラ１４により撮影されて記憶装置としてのパソコン１６、ポータブルビデオデッキ１７等に記憶された映像Ａ〜Ｄと、ＧＰＳ装置１９に基づくヘリコプター１の地図上の位置とを編集して、表示画面（不図示）上に同時に表示することができるようになっている。これにより、例えば、特定の箇所（Ｐ地点）の熱情報と植生との関係を対照させながら、視覚的、あるいは数値的に把握することができる。なお、表示装置２３は、撮影した映像等を、フライト後に編集して動画として表示する場合には、地上の事務所等に配設すればよい。また、これに代えて、ヘリコプター１に搭載して、各映像等をアップデートで表示させるようにしてもよい。この場合、表示装置２３には、第１カメラ１１、熱赤外線カメラ１２、近赤外線カメラ１３によって撮影されるＰ地点の映像、及びＧＰＳ装置１９によるＰ地点の地図画像が表示され、さらに数秒前に第２カメラ１４によって撮影されたＰ地点の録画画像が同時に表示されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】カメラシステムが搭載される航空機としてのヘリコプターを示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図である。
【図２】ヘリコプターに搭載された各カメラの撮影方向を模式的に示す図である。
【図３】操縦室内における、各カメラの設置位置を説明する斜視図である。
【図４】垂直撮影ユニットを下方から見た図である。
【図５】垂直撮影ユニット１５を取り付けるための取付具を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は後面図である。
【図６】ヘリコプターの機体の下方から窓部を介して、垂直撮影ユニットを下方から見た状態を示す図である。
【図７】カメラシステムのブロック図である。
【図８】第２カメラ及び垂直撮影システムの取付状態を説明する模式図である。
【図９】キャップ及びこのキャップを開閉するための開閉機構を説明する模式図である。
【図１０】各カメラ等で撮影した映像を１つの表示装置で表示した状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１          ヘリコプター（航空機）
１０        カメラシステム
１１        第１カメラ
１２        熱赤外線カメラ
１３        近赤外線カメラ
１４        第２カメラ
１５        垂直撮影ユニット
１６        パソコン（記録装置）
１７        ポータブルビデオデッキ（記録装置）
１９        ＧＰＳ装置
２０        フレーム
２２        表示装置
３０        取付具
３１        傾斜台
３２        調整台（調整機構）
３７        防振シート（防振部材）
【図１】
2009105764.tif 000003
【図２】
2009105764.tif 000004
【図３】
2009105764.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009105764.tif 000007
【図６】
2009105764.tif 000008
【図７】
2009105764.tif 000009
【図８】
2009105764.tif 000010
【図９】
2009105764.tif 000011
【図１０】
2009105764.tif 000012