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JP4896115B2 - Automatic tracking imaging device from a moving body in the air - Google Patents
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JP4896115B2 - Automatic tracking imaging device from a moving body in the air - Google Patents

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Description

この発明は空中移動体に搭載される自動追尾撮影装置に関し、例えば航空機やヘリコプタなどの空中移動体を用いて災害対策や救難活動等を行う場合、空中移動体搭載のカメラによって目標物を撮影する際、その空中移動体の空中での位置や姿勢や動作にかかわりなく、指定した目標物を自動的に継続して撮影する場合等に使用される空中移動体からの自動追尾撮影装置に関するものである。   The present invention relates to an automatic tracking imaging device mounted on an aerial moving body. For example, when a disaster countermeasure or rescue operation is performed using an aerial moving body such as an aircraft or a helicopter, a target is captured by a camera mounted on the aerial moving body. This is related to an automatic tracking imaging device from an aerial moving body that is used when automatically shooting a specified target regardless of the position, posture or movement of the aerial moving body in the air. is there.

空中移動体に搭載される従来の空中移動体からの自動追尾撮影装置は、撮影場所の緯度経度情報に基づく座標指定による追尾方式と、カメラ撮影映像の画像解析処理による追尾方式、の2つに分かれている。
前者の座標指定による追尾方式はあらかじめ撮影目標物の緯度経度情報を当該装置に登録しておき、1秒毎にGPSやジャイロなどで収集される空中移動体の空中での位置情報と
空中での姿勢情報を元に目標物の緯度経度にカメラを向ける方式である。
後者の画像解析処理による追尾方式は撮影した画像上の中心に目標物を捕捉することで目標物の形状を把握し、画像解析によって後に続く画像上からその形状を抽出することによってカメラ向きを調整する方式である。
前者の座標指定による追尾方式は主に遠距離からの自動撮影に、後者の画像解析処理による追尾方式は主に近距離での撮影に向いており、これらの2方式を組み合わせて、遠距離からの指定には座標指定方式を用い、目標物に近づくにしたがって画像解析方式に切り替える装置もある。
The conventional automatic tracking imaging device mounted on an aerial moving body is divided into a tracking system based on coordinate designation based on latitude / longitude information of a shooting location and a tracking system based on image analysis processing of camera-captured video. I know.
In the former tracking method by specifying coordinates, the latitude and longitude information of the shooting target is registered in the device in advance, and the position information in the air and the position information in the air collected by GPS or gyro every second This is a method in which the camera is directed to the latitude and longitude of the target based on the posture information.
The latter tracking method based on image analysis processing captures the shape of the target by capturing the target at the center of the captured image, and adjusts the camera orientation by extracting the shape from the subsequent image through image analysis. It is a method to do.
The former tracking method by specifying coordinates is mainly suitable for automatic shooting from a long distance, and the latter tracking method by image analysis processing is mainly suitable for shooting at a short distance. There is also a device that uses a coordinate designation method for designating and switches to an image analysis method as it approaches the target.

特開2006−121261号公報(図1及びその説明)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-121261 (FIG. 1 and description thereof)

前記座標指定の追尾方式では、従来は緯度経度情報のみの指定またはそれに加えて標高情報のみの指定が主であった。そのため、指定する座標と実際に撮影したい目標物の位置に誤差が生じる場合があり正しい追尾が難しいという問題があった。
また、たとえばビルの屋上、等の撮影場所の指定についてはその高さ情報を推定することは困難であった。
さらに空中移動体の位置情報は基本的に1秒毎に更新されるGPS情報を元にするため、カメラ方向の制御間隔も1秒毎となっており、撮影した映像は目標物がぶれて表示されてしまっていた。
Conventionally, in the coordinate specification tracking method, only latitude / longitude information is specified or only elevation information is specified. For this reason, there is a problem that an error may occur between the designated coordinates and the position of the target to be actually photographed, and it is difficult to perform correct tracking.
For example, it is difficult to estimate the height information for the designation of a shooting location such as the roof of a building.
In addition, since the position information of the aerial moving body is basically based on GPS information updated every second, the control interval in the camera direction is also every second, and the captured image is displayed with the target blurred. It has been done.

前記の画像解析の追尾方式では、前記座標指定の追尾方式における前述の各課題の回避が可能であり、映像の中で対象物を指定することで、具体的な位置情報が不明確な目標物であっても追尾撮影が可能であった。
また画像解析によるカメラ制御間隔を1秒以内の周期とすることで、映像中の目標物のぶれを抑えることも可能であった。
しかしながら、画像解析処理性能の問題から目標物捕捉が困難となる場合、かつ空中移動体の急な方向転換が行われた場合などに、目標物がカメラから外れて追尾が不可能となる課題があった。
また、先に記載のとおり、指定した目標物の緯度経度情報には誤差が生じている可能性があるため、空中移動体の位置によっては正しく目標物をカメラで捉えられない状況も発生する。緯度経度情報による目標物位置の修正は一般には困難であり、他の方式、例えば画像解析方式と組み合わせた位置補正機能が求められる。
特許文献1では、目標物位置精度向上のために、手動でカメラ向きを変更する操作に応じて目標位置を修正する方式が提案されている。本方式はカメラ光軸線上にあり前回目標位置との最短距離をとる点を次の目標位置として指定する方式であるが、これは最初の目標位置がある程度の精度をもった位置情報として指定されていなければ正しい目標位置を捕捉することは難しい方式である。
また、ヘリコプター搭載カメラの運用上、目標位置の指定については、必ずしも緯度経度座標によるものでもなく、カメラで目標物を捉えた後に指定する場合も少なくない。この場合は画像解析方式の追尾になるが、最初の座標位置の指定がないため、前記の修正方式も利用できない。
In the image analysis tracking method, it is possible to avoid the above-described problems in the coordinate specification tracking method, and by specifying the target object in the video, the specific position information is unclear. Even so, tracking photography was possible.
It was also possible to suppress blurring of the target in the video by setting the camera control interval by image analysis to a cycle of 1 second or less.
However, when it is difficult to capture the target due to image analysis processing performance problems, and when the aerial moving body is suddenly changed, there is a problem that the target is off the camera and cannot be tracked. there were.
Further, as described above, since there is a possibility that an error has occurred in the latitude and longitude information of the designated target, a situation may occur in which the target cannot be correctly captured by the camera depending on the position of the aerial moving body. In general, it is difficult to correct a target position based on latitude and longitude information, and a position correction function combined with another method, for example, an image analysis method is required.
Patent Document 1 proposes a method of correcting a target position in accordance with an operation for manually changing the camera direction in order to improve target position accuracy. In this method, a point on the camera optical axis that takes the shortest distance from the previous target position is specified as the next target position, but this is specified as position information with a certain degree of accuracy. If not, it is difficult to capture the correct target position.
In addition, in the operation of a camera equipped with a helicopter, the target position is not necessarily specified by latitude and longitude coordinates, and is often specified after a target is captured by the camera. In this case, tracking of the image analysis method is performed, but since the first coordinate position is not specified, the above correction method cannot be used.

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、座標指定方式の追尾機能と画像解析方式の追尾機能とを組み合わせ、双方の方式を切り替えて使用することによって、ビューワ上でのスムーズな撮影を実現すると共に、空中移動体が突然方向転換した場合などに目標物追尾を可能な限り維持する機能の向上を実現することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances. By combining the tracking function of the coordinate designation method and the tracking function of the image analysis method and switching both methods, the smoothness on the viewer is achieved. It is intended to realize an improvement in the function of maintaining target tracking as much as possible when an aerial moving body suddenly changes its direction.

この発明に係る空中移動体からの自動追尾撮影装置は、座標指定方式の追尾機能と画像解析方式の追尾機能とを有する空中移動体からの自動追尾撮影装置であって、カメラから取り込まれた映像をビューワに表示する映像位置表示機能と、ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると作動する画像解析機能とを有し、目標物の位置座標が指定された場合は前記座標指定方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、前記ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると前記画像解析方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、前記画像解析方式の追尾機能による自動追尾撮影下で前記画像解析機能による画像解析により自動追尾が不可能となった場合は前記座標指定方式の追尾機能に切り替えて自動追尾撮影を行うものである。   An automatic tracking imaging apparatus from an aerial moving object according to the present invention is an automatic tracking imaging apparatus from an aerial moving object having a tracking function of a coordinate designation method and a tracking function of an image analysis method, and an image captured from a camera A video position display function for displaying the image on the viewer, and an image analysis function that operates when a tracking target is specified on the video displayed on the viewer. The tracking function of the specified method performs automatic tracking shooting, and when a tracking target is specified on the video displayed on the viewer, the tracking function of the image analysis method performs automatic tracking shooting, and the tracking function of the image analysis method. If automatic tracking is not possible due to image analysis by the image analysis function under automatic tracking shooting by switching to the tracking function of the coordinate designation method, automatic tracking shooting is performed. That.

この発明は、座標指定方式の追尾機能と画像解析方式の追尾機能とを有する空中移動体からの自動追尾撮影装置であって、カメラから取り込まれた映像をビューワに表示する映像位置表示機能と、ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると作動する画像解析機能とを有し、目標物の位置座標が指定された場合は前記座標指定方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、前記ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると前記画像解析方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、前記画像解析方式の追尾機能による自動追尾撮影下で前記画像解析機能による画像解析により自動追尾が不可能となった場合は前記座標指定方式の追尾機能に切り替えて自動追尾撮影を行うので、座標指定方式の追尾機能と画像解析方式の追尾機能とを組み合わせ、双方の方式を切り替えて使用することによって、ビューワ上でのスムーズな撮影を実現すると共に、空中移動体が突然方向転換した場合などに目標物追尾を可能な限り維持する機能の向上を実現することができる効果がある。   The present invention is an automatic tracking imaging device from an aerial moving body having a tracking function of a coordinate designation method and a tracking function of an image analysis method, and a video position display function for displaying a video captured from a camera on a viewer; It has an image analysis function that operates when a tracking target is specified on the image displayed on the viewer. When the position coordinates of the target are specified, automatic tracking shooting is performed by the tracking function of the coordinate specification method. When a tracking object is specified on the video displayed on the viewer, automatic tracking shooting is performed by the tracking function of the image analysis method, and under the automatic tracking shooting by the tracking function of the image analysis method, the image analysis function If automatic tracking becomes impossible due to image analysis, the tracking function of the coordinate specification method and the image analysis method By combining the tail function and switching between the two methods, it is possible to achieve smooth shooting on the viewer and to maintain the target tracking as much as possible when the mobile object suddenly changes direction. There is an effect that can be improved.

実施の形態1.
以下この発明の実施の形態1を図1〜図7により説明する。図1は自動追尾装置とその周辺機器との関係の事例を概略的示す図、図2は自動追尾装置の内部の機能および各機能の相関関係を図式的に例示する図、図3は全体の状態遷移を図式的に例示する図、図4は空中移動体が動きまわるワールド座標系を例示する図、図5は空中移動体のプラットフォーム座標系の定義と、そのピッチ、ロール、ヨーの考え方を例示する図、図6はカメラの座標系の考え方とパン角、チルト角を例示する図、図7は画像解析機能を例示する図である。
Embodiment 1 FIG.
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the relationship between an automatic tracking device and its peripheral devices, FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the internal functions of the automatic tracking device and the correlation between the functions, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a state coordinate diagram, FIG. 4 is a diagram illustrating a world coordinate system in which an aerial moving body moves, and FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating the concept of the camera coordinate system, the pan angle and the tilt angle, and FIG. 7 is a diagram illustrating the image analysis function.

図1において、ヘリコプタ等の空中移動体100に搭載のカメラ1は、空中移動体がヘリコプタの場合はその先頭の下方などに艤装されている。以下、空中移動体100がヘリコプタ(以下、「ヘリ」と略記する)の場合を事例として説明する。   In FIG. 1, a camera 1 mounted on an aerial moving body 100 such as a helicopter is equipped under the head of the aerial moving body if it is a helicopter. Hereinafter, the case where the aerial moving body 100 is a helicopter (hereinafter abbreviated as “heli”) will be described as an example.

空中移動体であるヘリ100に搭載されている自動追尾装置2は、カメラ1から映像情報およびカメラ撮影方向角度情報(カメラ撮影の方向およびカメラ撮影の角度の情報(具体的には図6に例示のパン、図6に例示のチルト角度の情報)を受信するインタフェースを有し当該インタフェースによってカメラ1の前記各情報の出力端に接続されている。
また、自動追尾装置2は、カメラ1に対してカメラの撮影方向を制御するための信号を送信するインタフェースを有している。
さらに、自動追尾装置2は、ヘリ100に搭載のGPSアンテナ3およびヘリ100に搭載のジャイロ4に接続され、GPSアンテナ3からGPS情報を受信し、ジャイロ4からヘリ機体の空中での姿勢情報を受信する。
The automatic tracking device 2 mounted on the helicopter 100, which is an aerial moving body, receives video information and camera shooting direction angle information (camera shooting direction and camera shooting angle information (specifically illustrated in FIG. 6) from the camera 1. 6 and the information on the tilt angle illustrated in FIG. 6), and is connected to the output end of each information of the camera 1 by the interface.
The automatic tracking device 2 has an interface that transmits a signal for controlling the shooting direction of the camera to the camera 1.
Further, the automatic tracking device 2 is connected to the GPS antenna 3 mounted on the helicopter 100 and the gyro 4 mounted on the helicopter 100, receives GPS information from the GPS antenna 3, and receives attitude information of the helicopter from the gyro 4 in the air. Receive.

ヘリ100に搭載の映像表示装置5は、カメラ1で撮影した映像を表示するビューワである。   The video display device 5 mounted on the helicopter 100 is a viewer that displays video shot by the camera 1.

ポインティングデバイス6は、ビューワ5に表示されている映像上で追尾対象物を指し示すために用いられる。   The pointing device 6 is used for pointing a tracking target object on the video displayed on the viewer 5.

ヘリ100に搭載のキーボード7は、目標物の位置座標を入力するために用いられる。   The keyboard 7 mounted on the helicopter 100 is used for inputting the position coordinates of the target.

図2に例示してあるように、自動追尾装置2は、その主要機能として、映像取込機能11、映像位置表示機能12、カメラ姿勢取込機能13、自機姿勢入力機能14、座標入力機能15、カメラ方向演算機能16、カメラ制御機能17、映像位置特定機能18、および画像解析機能19を有している。   As illustrated in FIG. 2, the automatic tracking device 2 has, as its main functions, a video capture function 11, a video position display function 12, a camera posture capture function 13, a host posture input function 14, and a coordinate input function. 15, a camera direction calculation function 16, a camera control function 17, a video position specifying function 18, and an image analysis function 19.

映像取込機能11は、カメラ1から送信される映像を映像位置表示機能12に逐次送信する。   The video capture function 11 sequentially transmits video transmitted from the camera 1 to the video position display function 12.

映像位置表示機能12は、カメラ1から送信される映像をビューワ5に逐次表示する。   The video position display function 12 sequentially displays the video transmitted from the camera 1 on the viewer 5.

カメラ1の姿勢情報は、カメラ姿勢取込機能13に送信される。カメラ1の姿勢情報は、具体的には、パン角α(図6参照)、チルト角β(図6参照)を指す。   The posture information of the camera 1 is transmitted to the camera posture capturing function 13. Specifically, the posture information of the camera 1 indicates a pan angle α (see FIG. 6) and a tilt angle β (see FIG. 6).

自機姿勢入力機能14は、GPSアンテナ3およびジャイロ4からの情報を取り込み、自
機の姿勢を算出する。GPSアンテナ3からの情報は、具体的には位置情報(緯度θ、経度
λ、高度H)からなり、ジャイロ4からの情報は、ヘリ機体100のピッチ角φ(図5参照)、ヘリ機体100のロール角ω(図5参照)、ヘリ機体100のヨー角κ(図5参照)からなる。
The own apparatus attitude input function 14 takes in information from the GPS antenna 3 and the gyro 4 and calculates the attitude of the own apparatus. Specifically, the information from the GPS antenna 3 includes position information (latitude θ, longitude λ, altitude H), and information from the gyro 4 includes the pitch angle φ of the helicopter body 100 (see FIG. 5), the helicopter body 100. Roll angle ω (see FIG. 5) and helicopter body 100 yaw angle κ (see FIG. 5).

キーボード7により目標物座標(緯度、経度)が入力されると、座標指定方式自動追尾機能が開始される(図3の71)。   When the target coordinates (latitude, longitude) are input from the keyboard 7, the coordinate designation method automatic tracking function is started (71 in FIG. 3).

座標入力機能15は、キーボード7により入力された目標物座標(緯度、経度)を取得し、カメラ方向演算機能16に渡す。   The coordinate input function 15 acquires the target coordinates (latitude and longitude) input from the keyboard 7 and passes them to the camera direction calculation function 16.

カメラ方向演算機能16は、カメラ1の方向を指定された目標物座標に向けるために、カメラ姿勢取込機能13および自機姿勢入力機能14の各々の入力を元に新しいカメラ方向を計算し、その方向に向くようにカメラ制御機能17を自動的に操作する。   The camera direction calculation function 16 calculates a new camera direction based on the inputs of the camera posture capture function 13 and the own device posture input function 14 in order to direct the direction of the camera 1 to the designated target coordinates. The camera control function 17 is automatically operated so as to face the direction.

カメラ制御機能17は、カメラ1に対して信号を出し、カメラ1は、カメラ方向演算機能16で導出された目標の方向にカメラを向けることになる。カメラ方向演算機能16はカメラ姿勢取込機能13および自機姿勢入力機能14からの入力信号が届き次第、カメラ方向を再計算し、カメラ制御機能17に対して制御情報を送信することで、カメラを継続して再導出された目標の方向に向けることが可能となる。   The camera control function 17 outputs a signal to the camera 1, and the camera 1 points the camera in the target direction derived by the camera direction calculation function 16. The camera direction calculation function 16 recalculates the camera direction as soon as input signals from the camera posture capture function 13 and the own device posture input function 14 arrive, and transmits control information to the camera control function 17 to It is possible to continue to the direction of the re-derived target.

ヘリ100が目標物に近づくにつれ、映像で目標物を指定することが可能となる。ビューワ5で表示されている映像上でポインティングデバイス6を用いて目標物の映像を指定すると、その目標物のビューワ5上の座標位置の情報が映像位置特定機能18に渡される。映像位置特定機能18は渡された情報を画像解析機能19に渡す。これをきっかけとして画像解析方式自動追尾機能が開始される(図3の72)。それ以降、画像解析機能19は映像取込機能11から映像を受信しその映像を解析することで先に指定した目標物の画面内での場所を把握し、その場所情報をカメラ方向演算機能16に渡す。カメラ方向演算機能16はその場所情報を受けてカメラ制御機能17に制御信号を送信することで、カメラ1が都度目標物の方向を向くことになる。   As the helicopter 100 approaches the target, it is possible to specify the target on the video. When the video of the target is designated on the video displayed on the viewer 5 using the pointing device 6, information on the coordinate position of the target on the viewer 5 is passed to the video position specifying function 18. The video position specifying function 18 passes the passed information to the image analysis function 19. This triggers the automatic image analysis method tracking function (72 in FIG. 3). Thereafter, the image analysis function 19 receives the video from the video capture function 11 and analyzes the video to grasp the place on the screen of the previously designated target, and the camera information calculation function 16 To pass. The camera direction calculation function 16 receives the location information and transmits a control signal to the camera control function 17 so that the camera 1 faces the target each time.

画像解析方式自動追尾機能により目標物の自動追尾が突然継続できなくなる場合がある。それは具体的には、目標物が映像上で小さくなりすぎて認識できなくなってしまった場合、または大きくなりすぎて解析するには長時間を要するようになってしまった場合、また突然の空中移動体の姿勢変更などで解析の前に映像上から消えてしまった場合、などがある。   In some cases, automatic tracking of a target cannot be suddenly continued by the image analysis system automatic tracking function. Specifically, if the target becomes too small to be recognized on the video, or if it becomes too large and it takes a long time to analyze it, or sudden air movement If it disappears from the video before analysis due to changes in body posture, etc.

こういった場合に、画像解析機能19は解析継続不可の信号をカメラ方向演算機能16に渡す。解析継続不可の信号を受けたカメラ方向演算機能16は、自動的に座標指定方式自動追尾機能に切り替わる(図3の73)。   In such a case, the image analysis function 19 passes a signal indicating that the analysis cannot be continued to the camera direction calculation function 16. Upon receiving the signal indicating that the analysis cannot be continued, the camera direction calculation function 16 automatically switches to the coordinate designation method automatic tracking function (73 in FIG. 3).

座標指定方式自動追尾機能の詳細を示す。   The details of the coordinate specification method automatic tracking function are shown.

空中移動体であるヘリが動きまわるワールド座標系を図4に例示してある。また、空中移動体のプラットフォーム座標系の定義と、そのピッチ、ロール、ヨーの考え方を図5に例示してある。また、カメラの座標系の考え方とパン角、チルト角を図6に例示してある。   FIG. 4 shows an example of a world coordinate system in which a helicopter that is an aerial moving body moves. Also, FIG. 5 illustrates the definition of the platform coordinate system of the aerial moving body and the concept of its pitch, roll, and yaw. The concept of the camera coordinate system and the pan angle and tilt angle are illustrated in FIG.

空中移動体であるヘリ100の現在位置の緯度経度情報を(θ0, λ0, h0)であらわす。また座標指定方式で指定された目標物座標は(θ1, λ1, h1)とする。なおこれ以降の角度の単位はすべてラジアンとする。現在位置から目標物までの方向ベクトル(△x, △y, △h)を求めるためには、緯度経度座標系から平面直角座標系に変換してやる必要がある。これには、http://vldb.Gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/algorithm/bl2xy/bl2xy.htmに記載された方式があるが、近似的には、以下のような方法も可能である。   The latitude and longitude information of the current position of the helicopter 100, which is an aerial moving body, is represented by (θ0, λ0, h0). The target coordinates specified by the coordinate specification method are (θ1, λ1, h1). The unit of angle after this is radians. In order to obtain the direction vector (Δx, Δy, Δh) from the current position to the target, it is necessary to convert from a latitude / longitude coordinate system to a plane rectangular coordinate system. There is a method described in http://vldb.Gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/algorithm/bl2xy/bl2xy.htm, but the following method is also possible approximately. .

△x = a(λ1-λ0)cos(θ1) ・・・・・・・・・・・・(1-a) 但し、aは地球の半径。
△y = a(θ1-θ0) ・・・・・・・・・・・・・・・(1-b)
△z = h1 - h0 ・・・・・・・・・・・・・・・・ (1-c)
△ x = a (λ1-λ0) cos (θ1) (1 -a) where a is the radius of the earth.
△ y = a (θ1-θ0) (1-b)
△ z = h1-h0 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1-c)

ワールド座標からプラットフォーム座標に変換するための回転行列は、ロール回転、ピッチ回転、ヨー回転、の3種類に対して、それぞれ、

Figure 0004896115
Figure 0004896115
Figure 0004896115
であり、ワールド座標で示した前述の方向ベクトル(△x, △y, △h)のプラットフォーム座標(u,v,w)への変換は、逆回転をかければよいので、以下の式で可能である。
Figure 0004896115
また、カメラのパン回転、チルト回転の回転行列は、
Figure 0004896115
Figure 0004896115
となる。カメラの基準方向を、ヘリ進行方向C0とすると、パン回転およびチルト回転によるカメラ方向ベクトルC1は、
Figure 0004896115
であらわされる。このC1は(3)式の(u,v,w)に等しいため、これを用いて、方向ベクトル(u,v,w)にカメラを向けるためのパン角度、チルト角度は、
Figure 0004896115
Figure 0004896115
で基本的に計算可能である。
カメラ方向演算機能16は、指定された目標物の位置座標と、自機姿勢入力機能14から送られた現在位置情報およびジャイロ4から送られてきたヘリ機体姿勢情報を基にして、このα、βを算出し、カメラ制御機能17に逐次送信することで制御を行う。 There are three types of rotation matrix for converting from world coordinates to platform coordinates: roll rotation, pitch rotation, and yaw rotation.
Figure 0004896115
Figure 0004896115
Figure 0004896115
The above-mentioned direction vector (△ x, △ y, △ h) shown in world coordinates can be converted to platform coordinates (u, v, w) by reverse rotation. It is.
Figure 0004896115
The rotation matrix of camera pan rotation and tilt rotation is
Figure 0004896115
Figure 0004896115
It becomes. If the reference direction of the camera is the helicopter traveling direction C0, the camera direction vector C1 by pan rotation and tilt rotation is
Figure 0004896115
It is expressed. Since this C1 is equal to (u, v, w) in equation (3), the pan angle and tilt angle for directing the camera to the direction vector (u, v, w) are
Figure 0004896115
Figure 0004896115
Basically it can be calculated.
Based on the position coordinates of the designated target, the current position information sent from the own machine attitude input function 14 and the helicopter machine attitude information sent from the gyro 4, the camera direction calculation function 16 Control is performed by calculating β and sequentially transmitting it to the camera control function 17.

画像解析方式自動追尾機能の説明を記載する。   Describes the image analysis method automatic tracking function.

画像解析方式の開始の機能と、解析失敗による停止の機能を実現するために、画像解析機能19は以下の2つのサブ機能として構成される。図7参照。   In order to realize the start function of the image analysis method and the stop function due to analysis failure, the image analysis function 19 is configured as the following two sub-functions. See FIG.

図7において、画像解析処理21は、映像位置特定機能18からの映像位置入力情報27を受けて、画像解析を開始する。また、画像解析処理21は、入力された映像23を用いて指定された対象物の画像上の位置を識別する機能を持つ。具体的な画像解析処理に関しては、本明細では記載しない。   In FIG. 7, the image analysis processing 21 receives the video position input information 27 from the video position specifying function 18 and starts image analysis. The image analysis process 21 has a function of identifying the position on the image of the specified object using the input video 23. Specific image analysis processing is not described in this specification.

映像23から識別された対象物の位置情報とカメラ角度情報25とはカメラ方向演算機能16に送信されカメラ制御に利用される。   The position information of the object identified from the video 23 and the camera angle information 25 are transmitted to the camera direction calculation function 16 and used for camera control.

画像解析処理21は、映像23の入力により処理を開始する前に、タイムアウト処理22に対してタイマ値24を設定する。   The image analysis process 21 sets a timer value 24 for the timeout process 22 before starting the process by the input of the video 23.

タイムアウト処理22は設定された時間が来たら、時間切れメッセージ26を画像解析処理21に対して送信する。   The time-out process 22 transmits a time-out message 26 to the image analysis process 21 when the set time has come.

時間切れメッセージ26を受信した画像解析処理21は、カメラ角度情報の代わりに解析失敗のメッセージ25をカメラ方向演算機能16に送信する。   The image analysis processing 21 that has received the time-out message 26 transmits an analysis failure message 25 to the camera direction calculation function 16 instead of the camera angle information.

解析失敗メッセージを受信したカメラ方向演算機能16は、画像解析方式自動追尾機能を停止し、座標指定方式自動追尾機能に切り替える。   Upon receiving the analysis failure message, the camera direction calculation function 16 stops the image analysis method automatic tracking function and switches to the coordinate designation method automatic tracking function.

このように、本実施の形態1は、座標指定方式と画像解析方式を自動で切り替える機能を備え、ビューワ上でのスムーズな撮影の実現と、空中移動体が突然方向転換した場合などに目標物追尾を可能な限り維持する機能の向上が実現できる。   As described above, the first embodiment has a function of automatically switching between the coordinate designation method and the image analysis method, and realizes smooth shooting on the viewer and the target object when the aerial moving body suddenly changes its direction. Improvement of the function to maintain tracking as much as possible can be realized.

なお、本実施の形態1は、前述のように、概念的には、座標指定方式の追尾機能と画像解析方式の追尾機能とを有する空中移動体からの自動追尾撮影装置であって、カメラから取り込まれた映像をビューワに表示する映像位置表示機能と、ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると作動する画像解析機能とを有し、目標物の位置座標が指定された場合は前記座標指定方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、前記ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると前記画像解析方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、前記画像解析方式の追尾機能による自動追尾撮影下で前記画像解析機能による画像解析により自動追尾が不可能となった場合は前記座標指定方式の追尾機能に切り替えて自動追尾撮影を行うものである。   As described above, the first embodiment is conceptually an automatic tracking imaging device from an aerial moving body having a tracking function of a coordinate designation method and a tracking function of an image analysis method, It has a video position display function that displays the captured video on the viewer, and an image analysis function that operates when a tracking target is specified on the video displayed on the viewer. In this case, automatic tracking shooting is performed by the tracking function of the coordinate specification method, and when a tracking target is specified on the video displayed on the viewer, automatic tracking shooting is performed by the tracking function of the image analysis method, and the image analysis is performed. If automatic tracking is not possible due to image analysis using the image analysis function under automatic tracking shooting using the tracking function of the method, automatic tracking shooting is performed by switching to the tracking function of the coordinate designation method. That.

また、観点を変えると、本実施の形態1は、前述のように、GPSとジャイロからの情報より自機の姿勢を計算する自機姿勢演算機能部と、カメラからの映像を取り込みフレームごとの画像に変換する映像取込機能部と、カメラの撮影方向(パン・チルト・ズーム)の情報を取り込むカメラ姿勢取込機能部と、カメラの撮影方向を自由に制御するカメラ制御機能と、撮影追尾対象物の位置を座標値で指定するための座標指定機能部と、映像取込機能で取り込んだ画像をディスプレイに表示するための映像位置表示機能部と、ディスプレイに表示した映像上でポインティングデバイスにより追尾対象物を詳細に直接指定するための映像位置特定機能部と、映像位置特定機能部で指定した追尾対象物を元に映像取込機能部で取り込んだ画像を解析する画像解析機能部と、カメラ姿勢取込機能部からのカメラ姿勢情報と自機姿勢演算機能部からの自機姿勢情報と座標入力機能部からの対象物座標値と画像解析機能部からの画像解析結果からカメラ撮影方向を演算しカメラ制御機能部に渡すためのカメラ方向演算機能部と、からなる自動追尾装置であり、座標指定機能部により目標物位置座標が指定された場合には、自動的に座標指定による自動追尾が開始され、さらに、映像上でポインティングデバイスにより指定した場合には自動的に画像解析による自動追尾に切り替わり、さらに、画像解析による自動追尾が不可能となった場合には自動的に座標指定による自動追尾に切り替わる機能を有する自動追尾撮影装置である。   Further, from a different viewpoint, as described above, in the first embodiment, the own attitude calculation function unit for calculating the attitude of the own apparatus based on the information from the GPS and the gyro, and the video from the camera are captured for each frame. Image capture function unit that converts to an image, camera posture capture function unit that captures camera shooting direction (pan / tilt / zoom) information, camera control function that controls the camera shooting direction freely, and shooting tracking A coordinate specification function unit for specifying the position of the target object with coordinate values, a video position display function unit for displaying the image captured by the video capture function on the display, and a pointing device on the video displayed on the display Analyzing images captured by the video capture function based on the video location specification function for directly specifying the tracking target in detail and the tracking target specified by the video location specification function Image analysis function unit, camera posture information from camera posture capture function unit, own device posture information from own device posture calculation function unit, target object coordinate value from coordinate input function unit, and image analysis from image analysis function unit A camera direction calculation function unit for calculating the camera shooting direction from the result and passing it to the camera control function unit. When the target position coordinates are specified by the coordinate specification function unit, it is automatically If automatic tracking by coordinate specification is started, and if it is specified by a pointing device on the video, it automatically switches to automatic tracking by image analysis, and if automatic tracking by image analysis becomes impossible This is an automatic tracking imaging device having a function of automatically switching to automatic tracking by coordinate designation.

実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を、図8〜図10により説明する。図8は自動追尾装置システムの構成の他の事例を示す図、図9は空中移動体の位置と目標物の位置とを模式図として例示する図、図10は座標再演算機能の具体的な処理内容をフローチャートで例示する図である。本実施の形態2は、画像解析による自動追尾実施時に、画像解析の結果及び自機姿勢情報及びカメラ姿勢情報から、対象物の座標を再計算する座標位置再計算機能により、対象物座標指定の精度を向上させる機能を有するものである。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing another example of the configuration of the automatic tracking device system, FIG. 9 is a diagram illustrating the position of the aerial moving body and the position of the target object as a schematic diagram, and FIG. 10 is a specific coordinate recalculation function. It is a figure which illustrates processing contents with a flow chart. In the second embodiment, when automatic tracking is performed by image analysis, an object coordinate designation is performed by a coordinate position recalculation function that recalculates the coordinates of the object from the result of the image analysis, the own apparatus attitude information, and the camera attitude information. It has a function to improve accuracy.

前述の実施の形態1の方式では、画像解析方式失敗時に座標指定方式に切り替わった時の目標物の位置座標は、最初に座標入力機能15によって設定された値であった。しかしながら実際には、本当の目標物の位置と指定した位置座標とは誤差がある場合が多い。そこで、本実施の形態2では、自動追尾装置2に、画像解析の結果によって目標物位置座標を自動修正する機能を設ける。   In the method of the first embodiment described above, the position coordinates of the target when the image analysis method is failed and the coordinate specification method is switched to are the values initially set by the coordinate input function 15. However, in practice, there are many cases where there is an error between the position of the real target and the specified position coordinates. Therefore, in the second embodiment, the automatic tracking device 2 is provided with a function for automatically correcting the target position coordinates based on the result of image analysis.

つまり、図8に例示のように、前述の図2に例示の自動追尾装置システム構成図に、座標再演算機能31を追加している。座標再演算機能31の機能は以下の通りである。   That is, as illustrated in FIG. 8, a coordinate recalculation function 31 is added to the automatic tracking device system configuration diagram illustrated in FIG. 2 described above. The function of the coordinate recalculation function 31 is as follows.

図9に空中移動体の位置と目標物の位置の模式図を例示してある。空中移動体100は位置S0に居る時に目標物42の位置をT0と想定してカメラ2による追尾撮影を行っており、そのときのカメラ光軸ベクトルを43で示す。
空中移動体100が位置S0から位置S1に移動したときに目標物42とカメラ光軸ベクトル43とのずれが発生するため、ポインティングデバイス6によって、目標物42の位置をT0からT1に修正する。このときにカメラ光軸ベクトルは44であらわされる。座標再演算機能31は、新しい目標物の位置T1を、位置S0でのカメラ光軸ベクトル43と位置S1でのカメラ光軸ベクトル44との最短距離を示す線分45と、位置S1でのカメラ光軸ベクトル44との交点とする。
FIG. 9 illustrates a schematic diagram of the position of the air moving body and the position of the target. The aerial moving body 100 is performing tracking shooting by the camera 2 assuming that the position of the target 42 is T0 when in the position S0, and the camera optical axis vector at that time is indicated by 43.
When the aerial moving body 100 moves from the position S0 to the position S1, a deviation between the target 42 and the camera optical axis vector 43 occurs. Therefore, the pointing device 6 corrects the position of the target 42 from T0 to T1. At this time, the camera optical axis vector is represented by 44. The coordinate recalculation function 31 includes a new target position T1, a line segment 45 indicating the shortest distance between the camera optical axis vector 43 at the position S0 and the camera optical axis vector 44 at the position S1, and the camera at the position S1. Let it be an intersection with the optical axis vector 44.

S0のワールド座標を(0, 0, 0)とし、T0のワールド座標を(Tx, Ty, Tz)とする。したがって、位置S0でのカメラ光軸ベクトル43のベクトルは(dx, dy, dz)=(Tx, Ty, Tz)で示される。
また、空中移動体100が位置S1へ移動した後のワールド座標S1を(Sx, Sy, Sz)とする。
また、移動後の位置S1でのカメラ光軸ベクトル44のワールド座標でのベクトルを、C=(Cx, Cy, Cz)とする。
The world coordinates of S0 are (0, 0, 0), and the world coordinates of T0 are (Tx, Ty, Tz). Therefore, the vector of the camera optical axis vector 43 at the position S0 is represented by (dx, dy, dz) = (Tx, Ty, Tz).
Further, the world coordinates S1 after the airborne moving body 100 has moved to the position S1 is (Sx, Sy, Sz).
Further, the vector in the world coordinates of the camera optical axis vector 44 at the position S1 after the movement is C = (Cx, Cy, Cz).

位置S0でのカメラ光軸ベクトル43を示す直線の方程式は、

Figure 0004896115
The straight line equation indicating the camera optical axis vector 43 at the position S0 is
Figure 0004896115

位置S1でのカメラ光軸ベクトル44を示す直線の方程式は、

Figure 0004896115
The linear equation showing the camera optical axis vector 44 at position S1 is
Figure 0004896115

したがって、線分45は、

Figure 0004896115
であらわされる。線分45と位置S0でのカメラ光軸ベクトル43が直交することから、
Figure 0004896115
同じく、線分45と位置S1でのカメラ光軸ベクトル44が直交することから、
Figure 0004896115
Therefore, the line segment 45 is
Figure 0004896115
It is expressed. Since the line 45 and the camera optical axis vector 43 at the position S0 are orthogonal,
Figure 0004896115
Similarly, since the line segment 45 and the camera optical axis vector 44 at the position S1 are orthogonal to each other,
Figure 0004896115

この2式を連立方程式とした時、そのqの値から目標物の位置T1の座標が求められる。
具体的には、

Figure 0004896115
When these two equations are used as simultaneous equations, the coordinates of the target position T1 can be obtained from the value of q.
In particular,
Figure 0004896115

座標再演算機能31の具体的な処理内容をフローチャートで図10に例示してある。   Specific processing contents of the coordinate recalculation function 31 are illustrated in a flowchart in FIG.

ステップST51において、座標再演算機能31は、自機姿勢入力機能14からカメラ方向演算機能16を経由して、空中移動体の位置情報と姿勢情報を取得する。   In step ST51, the coordinate recalculation function 31 acquires the position information and attitude information of the aerial moving body from the own apparatus attitude input function 14 via the camera direction calculation function 16.

次にステップST52において、カメラ姿勢取込機能13からカメラ方向演算機能16を経由して、カメラの姿勢情報を取得する。   Next, in step ST <b> 52, camera posture information is acquired from the camera posture capturing function 13 via the camera direction calculation function 16.

次にステップST53において、前回の値から今回の位置座標の値を計算する。
前回の計算時の位置S0の緯度・経度・高度(θ0, λ0, h0)は取得済みで、その位置をワールド座標系での原点とする。現在位置の緯度・経度・高度(θ1, λ1, h1)がわかると、位置S1のワールド座標(Sx, Sy, Sz)は前記(1-a), (1-b), (1-c)の式より、
Sx = △x = a(λ1-λ0)cos(θ1) 但し、aは地球の半径。
Sy = △y = a(θ1-θ0)
Sz = △z = h1 - h0
で計算できる。
Next, in step ST53, the value of the current position coordinate is calculated from the previous value.
The latitude, longitude, and altitude (θ0, λ0, h0) of the position S0 at the time of the previous calculation have been acquired, and that position is the origin in the world coordinate system. Knowing the latitude, longitude, and altitude (θ1, λ1, h1) of the current position, the world coordinates (Sx, Sy, Sz) of the position S1 are (1-a), (1-b), (1-c) From the equation
Sx = △ x = a (λ1-λ0) cos (θ1) where a is the radius of the earth.
Sy = △ y = a (θ1-θ0)
Sz = △ z = h1-h0
It can be calculated with

次にステップST54において、現在のカメラ角度からカメラ光軸ベクトルC=(Cx, Cy,Cz)を求める。   Next, in step ST54, a camera optical axis vector C = (Cx, Cy, Cz) is obtained from the current camera angle.

カメラの基準方向をヘリ進行方向C0とすると、その基準方向へのベクトルC0は(1, 0, 0)であらわされる。位置S1に移動した時のカメラのパン角、チルト角をそれぞれα、βとすると、カメラ方向を計算する回転行列は、

Figure 0004896115
であらわされる。 When the reference direction of the camera is the helicopter traveling direction C0, the vector C0 in the reference direction is represented by (1, 0, 0). If the camera pan angle and tilt angle when moved to position S1 are α and β, respectively, the rotation matrix for calculating the camera direction is
Figure 0004896115
It is expressed.

これにより、求める光軸ベクトルは、

Figure 0004896115
となる。これをワールド座標に変換して、
Figure 0004896115
となる。 As a result, the desired optical axis vector is
Figure 0004896115
It becomes. Convert this to world coordinates,
Figure 0004896115
It becomes.

次にステップST55において、qを計算する。ステップST53の結果およびステップST54の結果から、前記の式(11)を用いて計算する。   Next, in step ST55, q is calculated. From the result of step ST53 and the result of step ST54, calculation is performed using the above equation (11).

次にステップST56において、qの値と、式(9)から、目標物の位置T1の座標(x, y, z)を求める。   Next, in step ST56, the coordinates (x, y, z) of the position T1 of the target are obtained from the value of q and the equation (9).

次にステップST57において、目標物の位置T1の方向を明確にする。直線(カメラ光軸ベクトル(位置S0での位置想定時))43と直線(カメラ光軸ベクトル(位置S1での位置修正後))44との最短距離は、理論的にはカメラの逆方向の可能性もあるため、それを排除する必要がある。ここではqの値が正ならばカメラの向きと同じ方向と判断し、負の値ならば逆方向と判断できる。もし逆方向ならばその目標物の位置T1の座標は廃棄して、新しい位置から計算しなおしとする。正方向ならばステップST58に進む。
ステップST58ではT1を新しい目標物の座標としてカメラ方向演算機能16に目標物の位置T1の値を渡す。
Next, in step ST57, the direction of the target position T1 is clarified. The shortest distance between the straight line (camera optical axis vector (when position is assumed at position S0)) 43 and the straight line (camera optical axis vector (after position correction at position S1)) 44 is theoretically the reverse direction of the camera. Because there is a possibility, it is necessary to exclude it. Here, if the value of q is positive, it is determined that the direction is the same as the direction of the camera, and if the value is negative, it can be determined that the direction is reverse. If it is in the opposite direction, the coordinates of the target position T1 are discarded and recalculated from the new position. If so, the process proceeds to step ST58.
In step ST58, the value of the target position T1 is passed to the camera direction calculation function 16 using T1 as the coordinates of the new target.

ステップST59では、空中移動体100の位置S1と目標物の位置T1の各値を、次の計算のために保持する。   In step ST59, the values of the position S1 of the aerial moving body 100 and the position T1 of the target are held for the next calculation.

ステップST60では、画像解析方式の処理が停止しているかどうかを確認する。もし停止していれば、本機能も停止する。停止していなければ、また最初に戻って座標再演算を実施する。   In step ST60, it is confirmed whether or not the processing of the image analysis method is stopped. If it is stopped, this function is also stopped. If not stopped, return to the beginning and perform coordinate recalculation.

本機能の実現により、画像解析方式と組み合わせた目標位置座標の補正が可能になる。画像解析による自動追尾の結果として位置補正を行うため、ユーザを意識させることなく、より高い精度での追尾が可能となる。   By realizing this function, it is possible to correct the target position coordinates in combination with the image analysis method. Since position correction is performed as a result of automatic tracking by image analysis, tracking with higher accuracy is possible without making the user aware of it.

実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を説明する。本実施の形態3は、目標物の位置座標が事前にわかっていない場合においても、ビューワ上に表示された対象物をポインティングデバイスで指定することにより、その対象物の画像解析による追尾撮影を可能とし、かつ、画像解析による自動追尾処理中に、画像解析の結果および自機姿勢情報およびカメラ情報から、対象物の座標を再計算する機能を有するものである。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment of the present invention will be described below. In the third embodiment, even when the position coordinates of the target are not known in advance, it is possible to perform tracking shooting by image analysis of the target by specifying the target displayed on the viewer with a pointing device In addition, during the automatic tracking process by image analysis, it has a function of recalculating the coordinates of the object from the result of the image analysis, the own attitude information, and the camera information.

あらかじめ位置座標を指定することなく、最初の位置S0からビューワ5とポインティングデバイス6によって、ビューワ5に表示の映像上の対象物(目標物)を指定したとする。
画面解析方式による追尾が開始される(図3の74)。
この時点では位置座標は未定である。
It is assumed that the object (target object) on the image displayed on the viewer 5 is designated by the viewer 5 and the pointing device 6 from the initial position S0 without designating the position coordinates in advance.
Tracking by the screen analysis method is started (74 in FIG. 3).
At this time, the position coordinates are undecided.

空中移動体100が別の位置S1に移動したときに、再度ビューワ5とポインティングデバイス6によって、ビューワ5に表示の映像上の対象物(目標物)を指定した場合、目標物42の位置座標を以下の方式で計算することが可能である。   When the aerial moving body 100 moves to another position S1, when the object (target object) on the image displayed on the viewer 5 is designated again by the viewer 5 and the pointing device 6, the position coordinates of the target object 42 are changed. It is possible to calculate by the following method.

式(7)において、(tx, ty, tz)の値を、位置S0時点でのカメラ光軸の単位ベクトルC’=(C’x, C’y, C’z)とみなせるため、

Figure 0004896115
としても良い。
これにより、(11)式は、
Figure 0004896115
となる。
図10のフローチャートのステップST55において、(11)式の変わりに(13)式を用いることで目標物位置T1の座標の指定が可能となる。 In equation (7), since the value of (tx, ty, tz) can be regarded as the unit vector C ′ = (C′x, C′y, C′z) of the camera optical axis at the position S0,
Figure 0004896115
It is also good.
As a result, equation (11) becomes
Figure 0004896115
It becomes.
In step ST55 of the flowchart of FIG. 10, the coordinates of the target position T1 can be specified by using the expression (13) instead of the expression (11).

以後は、図10の処理に沿って実行することで、逐次修正が可能である。   Thereafter, the correction can be performed sequentially by executing the process according to the process of FIG.

実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を図11によって説明する。図11は座標再演算機能の他の具体的な処理内容をフローチャートで例示する図である。
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart illustrating another specific processing content of the coordinate recalculation function.

本実施の形態4は自動追尾実施時に、ユーザが意識的にカメラを手動制御した場合、その動作を自動的に認識して、自動追尾処理を一時停止する機能を有するものであり、その処理はカメラ方向演算機能16が実施する。   The fourth embodiment has a function of automatically recognizing the operation when the user consciously manually controls the camera during automatic tracking, and temporarily stopping the automatic tracking process. The camera direction calculation function 16 carries out.

図11において、ステップST51〜ステップST59までは、前述の図10におけるステップST51〜ステップST59と同一である。   In FIG. 11, steps ST51 to ST59 are the same as steps ST51 to ST59 in FIG.

ステップST61において、再度カメラ角度情報を取得する。   In step ST61, camera angle information is acquired again.

ステップST62において、ステップST61で再度取得したカメラ角度情報が、ステップST58で指定した方向と同一であるかどうか確認する。ステップST62での確認結果、もし同一でなかった場合、手動でカメラ操作がなされたものと判断し、自動追尾処理は停止する。ステップST62での確認結果、同一であった場合は、ステップST60によって、停止の判断が行われる。   In step ST62, it is confirmed whether the camera angle information acquired again in step ST61 is the same as the direction specified in step ST58. As a result of the confirmation in step ST62, if they are not the same, it is determined that the camera is manually operated, and the automatic tracking process is stopped. If the confirmation results in step ST62 are the same, stop is determined in step ST60.

なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。   In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

この発明の実施の形態1を示す図で、自動追尾装置とその周辺機器との関係の事例を概略的示す図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention, and is a figure which shows roughly the example of the relationship between an automatic tracking apparatus and its peripheral device. この発明の実施の形態1を示す図で、自動追尾装置の内部の機能および各機能の相関関係を図式的に例示するである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention, and is an example which illustrates typically the internal function of an automatic tracking apparatus, and the correlation of each function. この発明の実施の形態1を示す図で、全体の状態遷移を図式的に例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention, and is a figure which illustrates typically the whole state transition. この発明の実施の形態1を示す図で、空中移動体が動きまわるワールド座標系を例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention, and is a figure which illustrates the world coordinate system in which an air mobile body moves around. この発明の実施の形態1を示す図で、空中移動体のプラットフォーム座標系の定義と、そのピッチ、ロール、ヨーの考え方を例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention, and is a figure which illustrates the definition of the platform coordinate system of an aerial mobile body, and the concept of the pitch, roll, and yaw. この発明の実施の形態1を示す図で、カメラの座標系の考え方とパン角、チルト角を例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention, and is a figure which illustrates the view of a camera coordinate system, a pan angle, and a tilt angle. この発明の実施の形態1を示す図で、画像解析機能を例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of this invention and is a figure which illustrates an image analysis function. この発明の実施の形態2を示す図で、自動追尾装置システムの構成の他の事例を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 2 of this invention, and is a figure which shows the other example of a structure of an automatic tracking device system. この発明の実施の形態2を示す図で、空中移動体の位置と目標物の位置とを模式図として例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 2 of this invention, and is a figure which illustrates the position of an air moving body and the position of a target object as a schematic diagram. この発明の実施の形態3を示す図で、座標再演算機能の具体的な処理内容をフローチャートで例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 3 of this invention, and is a figure which illustrates the specific processing content of a coordinate recalculation function with a flowchart. この発明の実施の形態4を示す図で、座標再演算機能の他の具体的な処理内容をフローチャートで例示する図である。It is a figure which shows Embodiment 4 of this invention, and is a figure which illustrates the other specific process content of a coordinate recalculation function with a flowchart.

符号の説明Explanation of symbols

1 カメラ、
2 自動追尾装置、
3 GPSアンテナ、
4 ジャイロ、
5 ビューワ(映像表示装置)、
6 ポインティングデバイス、
7 キーボード、
11 映像取込機能、
12 映像位置表示機能、
13 カメラ姿勢取込機能、
14 自機姿勢入力機能、
15 座標入力機能、
16 カメラ方向演算機能、
17 カメラ制御機能、
18 映像位置特定機能、
19 画像解析機能、
21 画像解析処理、
22 タイムアウト処理、
23 映像、
24 タイマ値、
25 カメラ角度情報、
26 時間切れメッセージ、
27 映像位置入力情報、
31 座標再演算機能、
42 目標物、
43 カメラ光軸ベクトル(位置S0での位置想定時)、
44 カメラ光軸ベクトル(位置S1での位置修正後)、 45 線分、
100 空中移動体。
1 camera,
2 automatic tracking device,
3 GPS antenna,
4 Gyro,
5 Viewer (video display device),
6 pointing devices,
7 Keyboard,
11 Video capture function,
12 Image position display function,
13 Camera posture capture function,
14 Own attitude input function,
15 Coordinate input function,
16 Camera direction calculation function,
17 Camera control function,
18 Video location specification function,
19 Image analysis function,
21 Image analysis processing,
22 Timeout processing,
23 video,
24 timer value,
25 Camera angle information,
26 time out message,
27 Video position input information,
31 Coordinate recalculation function,
42 Target,
43 Camera optical axis vector (when position is assumed at position S0),
44 camera optical axis vector (after position correction at position S1), 45 line segments,
100 Airborne moving object.

Claims (5)

座標指定方式の追尾機能と画像解析方式の追尾機能とを有する空中移動体からの自動追尾撮影装置であって、
カメラから取り込まれた映像をビューワに表示する映像位置表示機能と、ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると作動する画像解析機能とを有し、
目標物の位置座標が指定された場合は前記座標指定方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、
前記ビューワに表示された映像上で追尾対象物が指定されると前記画像解析方式の追尾機能により自動追尾撮影を行い、
前記画像解析方式の追尾機能による自動追尾撮影下で前記画像解析機能による画像解析により自動追尾が不可能となった場合は前記座標指定方式の追尾機能に切り替えて自動追尾撮影を行う
ことを特徴とする空中移動体からの自動追尾撮影装置。
An automatic tracking imaging device from an aerial moving object having a tracking function of a coordinate designation method and a tracking function of an image analysis method,
A video position display function for displaying the video captured from the camera on the viewer, and an image analysis function that operates when a tracking target is designated on the video displayed on the viewer;
When the position coordinates of the target are specified, automatic tracking shooting is performed by the tracking function of the coordinate specification method,
When a tracking target is specified on the video displayed on the viewer, automatic tracking shooting is performed by the tracking function of the image analysis method,
When automatic tracking is impossible by image analysis by the image analysis function under automatic tracking shooting by the tracking function of the image analysis method, the automatic tracking shooting is performed by switching to the tracking function of the coordinate designation method. Auto-tracking imaging device from a moving body.
GPSとジャイロとからの情報により自機の姿勢を計算する自機姿勢演算機能と、
カメラからの映像を取り込む映像取込機能と、
カメラの撮影方向の情報を取り込むカメラ姿勢取込機能と、
カメラの撮影方向を制御するカメラ制御機能と、
撮影追尾対象物の位置を座標値で指定する座標指定機能と、
映像取込機能で取り込んだ画像をビューワに表示する映像位置表示機能と、
前記ビューワに表示された映像上で追尾対象物を指定するための映像位置特定機能と、
前記映像位置特定機能で指定した追尾対象物を元に、前記映像取込機能で取り込んだ画像を解析する画像解析機能と、
前記カメラ姿勢取込機能からのカメラ姿勢情報と、前記自機姿勢演算機能からの自機姿勢情報と、前記座標入力機能からの対象物座標値と、前記画像解析機能からの画像解析結果から、カメラ撮影方向を演算して前記カメラ制御機能に渡すカメラ方向演算機能と、
を有する空中移動体からの自動追尾撮影装置であり、
前記座標指定機能により目標物の位置座標が指定された場合には、自動的に座標指定による自動追尾撮影が行われ、
映像上で指定した場合には自動的に画像解析による自動追尾撮影に切り替わり、さらに、画像解析による自動追尾撮影が不可能となった場合には自動的に座標指定による自動追尾撮影に切り替わる
ことを特徴とする空中移動体からの自動追尾撮影装置。
Its own attitude calculation function that calculates the attitude of its own aircraft based on information from the GPS and gyro,
A video capture function to capture video from the camera,
A camera posture capture function that captures information about the shooting direction of the camera;
A camera control function for controlling the shooting direction of the camera;
A coordinate designating function for designating the position of the shooting tracking target object by a coordinate value;
A video position display function that displays images captured with the video capture function on the viewer;
A video position specifying function for designating a tracking object on the video displayed on the viewer;
Based on the tracking target specified by the video position specifying function, an image analysis function for analyzing the image captured by the video capture function,
From the camera posture information from the camera posture capture function, the own device posture information from the own device posture calculation function, the object coordinate value from the coordinate input function, and the image analysis result from the image analysis function, A camera direction calculation function that calculates the camera shooting direction and passes it to the camera control function;
An automatic tracking imaging device from an aerial moving object having
When the position coordinates of the target are designated by the coordinate designation function, automatic tracking shooting is automatically performed by coordinate designation,
When specified on the video, it automatically switches to automatic tracking shooting by image analysis, and when automatic tracking shooting by image analysis becomes impossible, it automatically switches to automatic tracking shooting by coordinate specification. An automatic tracking imaging device from a moving object in the air.
請求項1または請求項2に記載の空中移動体からの自動追尾撮影装置において、画像解析による自動追尾撮影下で、画像解析の結果及び自機姿勢情報及びカメラ姿勢情報から、対象物の座標を再計算する座標位置再計算機能により、対象物座標指定の精度を向上させることを特徴とする空中移動体からの自動追尾撮影装置。   The automatic tracking imaging device from the aerial moving body according to claim 1 or 2, wherein the coordinates of the object are obtained from the result of the image analysis, the own apparatus attitude information, and the camera attitude information under the automatic tracking imaging by the image analysis. An automatic tracking imaging device from an aerial moving object characterized by improving accuracy of object coordinate designation by a recalculation coordinate position recalculation function. 請求項3に記載の空中移動体からの自動追尾撮影装置において、ビューワ上に表示された対象物をポインティングデバイスで指定することにより、目標物の位置座標が事前にわかっていない場合においても、その対象物の画像解析による追尾撮影を可能とすることを特徴とする空中移動体からの自動追尾撮影装置。   In the automatic tracking imaging device from the aerial moving body according to claim 3, even when the position coordinate of the target is not known in advance by designating the object displayed on the viewer with a pointing device, An automatic tracking imaging device from an aerial moving body, characterized by enabling tracking imaging by image analysis of an object. 請求項1〜4の何れか一に記載の空中移動体からの自動追尾撮影装置において、自動追尾撮影下で、カメラが手動制御された場合、その動作を自動的に認識して、自動追尾処理を一時停止することを特徴とする空中移動体からの自動追尾撮影装置。   In the automatic tracking imaging | photography apparatus from the aerial moving body as described in any one of Claims 1-4, when a camera is manually controlled under automatic tracking imaging | photography, the operation | movement is recognized automatically, and an automatic tracking process An automatic tracking photographing device from an aerial moving body characterized by temporarily stopping the movement.
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