CN114127506A - 移动体测位装置和移动体测位*** - Google Patents

Abstract

本发明提供能够高精度地计算移动体的位置的移动体测位装置。具备：图像处理部，其基于以建筑物的地标进入拍摄范围的内部的方式设置的摄像机拍摄设置于移动体的标记时的图像，计算该图像的内部的所述地标与所述标记的坐标；以及位置计算部，其基于所述图像处理部的计算结果，计算所述移动体相对于实际坐标中的所述地标的相对坐标。

Description

移动体测位装置和移动体测位***

技术领域

本发明涉及移动体测位装置和移动体测位***。

背景技术

专利文献1公开了一种移动体测位装置。根据该移动体测位装置，能够计算移动体的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-288112号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，专利文献1所记载的移动体测位装置在计算移动体的位置时使用移动体的速度。因此，移动体的位置的误差有时变大。

本发明是为了解决上述问题而完成的。本发明的目的在于，提供一种能够高精度地计算移动体的位置的移动体测位装置和移动体测位***。

用于解决问题的手段

本发明的移动体测位装置具备：图像处理部，其基于以建筑物的地标进入拍摄范围的内部的方式设置的摄像机拍摄设置于移动体的标记时的图像，计算该图像的内部的所述地标与所述标记的坐标；以及位置计算部，其基于所述图像处理部的计算结果，计算所述移动体相对于实际坐标中的所述地标的相对坐标。

本发明的移动体测位***具备：摄像机，其以建筑物的地标进入拍摄范围的内部的方式设置；以及技术方案1至7中的任意一项所述的移动体测位装置，其基于所述摄像机拍摄设置于移动体的标记时的图像，计算所述移动体相对于实际坐标中的所述地标的相对坐标。

发明的效果

根据本发明，移动体测位装置根据地标与标记的图像，计算移动体相对于实际坐标中的地标的相对坐标。因此，能够高精度地计算移动体的位置。

附图说明

图1是实施方式1中的移动体测位***的结构图。

图2是示出在实施方式1的移动体测位***中计算的相对向量的图。

图3是用于说明实施方式1中的移动体测位***的移动体测位装置的动作概要的流程图。

图4是实施方式1中的移动体测位***的移动体测位装置的硬件结构图。

图5是实施方式2中的移动体测位***的结构图。

图6是用于说明实施方式2中的移动体测位***的移动体测位装置的动作概要的流程图。

图7是实施方式3中的移动体测位***的结构图。

图8是用于说明实施方式3中的移动体测位***的移动体测位装置的动作概要的流程图。

具体实施方式

按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在各图中针对相同或相当的部分标注相同的标号。适当简化或省略该部分的重复说明。

实施方式1.

图1是实施方式1中的移动体测位***的结构图。

在图1中，地标1设置于建筑物。地标1设置为能够进行图像识别。例如，地标1是二维条码。例如，地标1是建筑物的一部分且是特征性的形状的部分。

移动体2设置为能够自主移动。标记3设置在移动体2的上表面。例如，标记3是二维条码。

移动体测位***具备至少一个摄像机4和移动体测位装置5。

例如，摄像机4设置在建筑物的顶棚。摄像机4以地标1进入拍摄范围的方式配置。

移动体测位装置5具备图像处理部6和位置计算部7。

图像处理部6具备地标检测部6a、地标坐标计算部6b、标记检测部6c以及标记坐标计算部6d。

地标检测部6a根据摄像机4的图像来检测地标1。地标坐标计算部6b基于地标检测部6a的检测结果，计算地标1在摄像机4的图像的内部的坐标。标记检测部6c在移动体2进入摄像机4的拍摄范围时根据摄像机4的图像来检测标记3。标记坐标计算部6d基于标记检测部6c的检测结果，计算标记3在摄像机4的图像的内部的坐标。

位置计算部7具备摄像机内部参数存储部7a、地标形状尺寸存储部7f、图像内相对向量计算部7b、以及实际坐标内相对向量计算部7c。

摄像机内部参数存储部7a存储摄像机4的内部参数的信息。地标形状尺寸存储部7f存储地标形状尺寸的信息。地标形状尺寸的信息是用于能够再现与地标1一致的图形的信息。例如，在地标1为多边形的情况下，具有各边的长度和对应的内角的信息作为地标形状尺寸的信息即可。

图像内相对向量计算部7b计算来自图像处理部6的摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。实际坐标内相对向量计算部7c基于摄像机内部参数存储部7a所存储的信息、地标形状尺寸存储部7f所存储的信息以及地标检测部6a输出的地标1的坐标的信息，将由图像内相对向量计算部7b计算出的相对向量转换成实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。

另外，图像的内部的地标1的坐标表示摄像机4的投影面上的地标1的位置。因此，通过根据地标形状尺寸和地标1的坐标解决例如作为公知方法的pnp问题，从而计算表示摄像机4的坐标系与实际坐标系的关系的投影矩阵。接着，将对该投影矩阵施加摄像机4的内部参数的校正而得到的矩阵乘以图像的内部的相对向量，由此，得到实际坐标中的相对向量。

接着，使用图2对摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量进行说明。

图2是示出在实施方式1的移动体测位***中计算的相对向量的图。

如图2所示，在摄像机4的图像的内部，将地标1的位置作为原点而预先设定了平面坐标。在平面坐标中，x轴与y轴相互正交。相对向量由地标1与标记3的距离以及标记3的方向相对于x轴的角度定义。

接着，使用图3来说明移动体测位装置5的动作概要。

图3是用于说明实施方式1中的移动体测位***的移动体测位装置的动作概要的流程图。

在步骤S1中，移动体测位装置5检测地标1。之后，移动体测位装置5进行步骤S2的动作。在步骤S2中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的地标1的坐标。

之后，移动体测位装置5进行步骤S3的动作。在步骤S3中，移动体测位装置5判定是否检测到标记3。在步骤S3中没有检测到标记3的情况下，移动体测位装置5进行步骤S3的动作。在步骤S3中检测到标记3的情况下，移动体测位装置5进行步骤S4的动作。在步骤S4中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的标记3的坐标。

之后，移动体测位装置5进行步骤S5的动作。在步骤S5中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。

之后，移动体测位装置5进行步骤S6的动作。在步骤S6中，计算实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。之后，移动体测位装置5结束动作。

根据以上说明的实施方式1，移动体测位装置5根据地标1与标记3的图像，计算移动体2相对于实际坐标中的地标1的相对坐标。因此，能够高精度地计算移动体2的位置。

此外，移动体测位装置5使用摄像机4的内部参数、地标形状尺寸存储部7f所存储的信息以及地标检测部6a输出的地标1的坐标的信息，将摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量转换成实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量，由此，计算移动体2相对于实际坐标中的地标1的相对坐标。因此，能够更加可靠且高精度地计算移动体2的位置。

另外，在位置计算部7中，也可以存储地标1的绝对坐标的信息，基于地标1的绝对坐标以及实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量，计算移动体2的绝对坐标。在该情况下，能够更加可靠且高精度地计算移动体2的绝对位置。

接着，使用图4对移动体测位装置5的例子进行说明。

图4是实施方式1中的移动体测位***的移动体测位装置的硬件结构图。

移动体测位装置5的各功能能够由处理电路实现。例如，处理电路具备至少1个处理器100a和至少1个存储器100b。例如，处理电路具备至少1个专用的硬件200。

在处理电路具备至少1个处理器100a和至少1个存储器100b的情况下，移动体测位装置5的各功能通过软件、固件或者软件与固件的组合来实现。软件和固件中的至少一方以程序的形式记述。软件和固件中的至少一方存储在至少1个存储器100b中。至少1个处理器100a通过读出并执行至少1个存储器100b所存储的程序来实现移动体测位装置5的各功能。至少1个处理器100a也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP。例如，至少1个存储器100b是RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD等。

在处理电路具备至少1个专用的硬件200的情况下，处理电路例如通过单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA、或者它们的组合来实现。例如，移动体测位装置5的各功能分别由处理电路实现。例如，移动体测位装置5的各功能统一由处理电路实现。

关于移动体测位装置5的各功能，也可以由专用的硬件200实现一部分，由软件或固件实现其他部分。例如，也可以是，由作为专用的硬件200的处理电路实现图像处理部6的功能，通过至少1个处理器100a读出并执行存储在至少1个存储器100b中的程序来实现图像处理部6的功能以外的功能。

这样，处理电路通过硬件200、软件、固件或者它们的组合来实现移动体测位装置5的各功能。

实施方式2.

图5是实施方式2中的移动体测位***的结构图。另外，针对与实施方式1的部分相同或相当的部分标注相同的标号。省略该部分的说明。

图像处理部6具备标记设置高计算部6e。

标记设置高计算部6e从标记3的图像读取高度信息。例如，标记设置高计算部6e通过从标记3的图像中将信息解码，从而读入预先嵌入到标记3的高度信息。

位置计算部7具备高度校正部7d。

高度校正部7d基于摄像机内部参数存储部7a所存储的信息和来自图像处理部6的高度信息，进行由图像内相对向量计算部7b计算出的相对向量的高度校正。

实际坐标内相对向量计算部7c基于摄像机内部参数存储部7a所存储的信息，将由高度校正部7d校正后的相对向量转换成实际坐标中的所述地标1的坐标与所述标记3的坐标的相对向量。

接着，使用图6对移动体测位装置5的动作概要进行说明。

图6是用于说明实施方式2中的移动体测位***的移动体测位装置的动作概要的流程图。

在步骤S11中，移动体测位装置5检测地标1。之后，移动体测位装置5进行步骤S12的动作。在步骤S12中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的地标1的坐标。

之后，移动体测位装置5进行步骤S13的动作。在步骤S13中，移动体测位装置5判定是否检测到标记3。在步骤S13中没有检测到标记3的情况下，移动体测位装置5进行步骤S13的动作。在步骤S13中检测到标记3的情况下，移动体测位装置5进行步骤S14的动作。在步骤S14中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的标记3的坐标。

之后，移动体测位装置5进行步骤S15的动作。在步骤S15中，移动体测位装置5读取标记3的高度信息。之后，移动体测位装置5进行步骤S16的动作。在步骤S16中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。

之后，移动体测位装置5进行步骤S17的动作。在步骤S17中，移动体测位装置5进行摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量的高度校正。之后，移动体测位装置5进行步骤S18的动作。在步骤S18中，计算实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。之后，移动体测位装置5结束动作。

根据以上说明的实施方式2，移动体测位装置5基于摄像机4的内部参数、由图像处理部6读取的高度信息、地标形状尺寸存储部7f所存储的信息、以及地标检测部6a输出的地标1的坐标，对移动体2相对于地标1的相对坐标进行高度校正。因此，能够更加可靠且高精度地计算移动体2的位置。

实施方式3.

图7是实施方式3中的移动体测位***的结构图。另外，针对与实施方式2的部分相同或相当的部分标注相同的标号。省略该部分的说明。

图像处理部6具备识别信息读取部6f、地标坐标存储部6g以及地标差分计算部6h。

识别信息读取部6f从标记3的图像读取识别信息。地标坐标存储部6g按照每个识别信息来存储由地标坐标计算部6b计算出的坐标的信息。地标差分计算部6h基于地标坐标存储部6g所存储的信息，按照每个识别信息对前次的摄像机4的图像与本次的摄像机4的图像进行比较，由此，计算摄像机4的图像的内部的地标1的图像的差分。

标记坐标计算部6d按照每个识别信息来计算摄像机4的图像的内部的标记3的坐标。标记设置高计算部6e按照每个识别信息来读取摄像机4的图像的内部的标记3的高度信息。

位置计算部7具备相对向量校正部7e。

相对向量校正部7e按照每个识别信息来校正由实际坐标内相对向量计算部7c计算出的相对向量。此时，相对向量校正部7e使用摄像机内部参数存储部7a所存储的信息和来自图像处理部6的地标1的图像的差分的信息。

接着，使用图8来说明移动体测位装置5的动作概要。

图8是用于说明实施方式3中的移动体测位***的移动体测位装置的动作概要的流程图。

在步骤S21中，移动体测位装置5检测地标1。之后，移动体测位装置5进行步骤S22的动作。在步骤S22中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的地标1的坐标。

之后，移动体测位装置5进行步骤S23的动作。在步骤S23中，移动体测位装置5判定是否检测到标记3。在步骤S23中没有检测到标记3的情况下，移动体测位装置5进行步骤S23的动作。在步骤S23中检测到标记3的情况下，移动体测位装置5进行步骤S24的动作。在步骤S24中，移动体测位装置5从标记3的图像读取识别信息。之后，进行步骤S25的动作。在步骤S25中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的标记3的坐标。

之后，移动体测位装置5进行步骤S26的动作。在步骤S26中，移动体测位装置5读取标记3的高度信息。之后，移动体测位装置5进行步骤S27的动作。在步骤S27中，移动体测位装置5计算摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。

之后，移动体测位装置5进行步骤S28的动作。在步骤S28中，移动体测位装置5进行摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量的高度校正。之后，移动体测位装置5进行步骤S29的动作。在步骤S29中，移动体测位装置5计算实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。

之后，移动体测位装置5进行步骤S30的动作。在步骤S30中，移动体测位装置5判定在摄像机4的图像的内部是否存在地标1的坐标的差分。

在步骤S30中存在地标1的图像的差分的情况下，移动体测位装置5进行步骤S31的动作。在步骤S31中，移动体测位装置5计算地标1的坐标的差分。之后，移动体测位装置5进行步骤S32的动作。在步骤S32中，移动体测位装置5校正实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。

在步骤S30中不存在地标1的图像的差分的情况下或者在步骤S32之后，移动体测位装置5结束动作。

根据以上说明的实施方式3，移动体测位装置5从标记3的图像读取识别信息，基于该识别信息来识别移动体2。因此，能够容易地识别移动体2。

另外，在从多个标记3分别读取了多个识别信息的情况下，基于该多个识别信息来识别多个移动体2即可。在该情况下，能够容易地判别多个移动体2。

此外，移动体测位装置5基于前次的摄像机4的图像与本次的摄像机4的图像中的地标1的图像的差分，来校正实际坐标中的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量。因此，即便在摄像机4与地标1的位置关系意外地发生了变动的情况下，也能够更加可靠且高精度地计算移动体2的位置。此外，即便在变更了摄像机4的视场角的情况下，也能够高精度地计算移动体2的位置。

另外，在移动体测位装置5中，也可以将识别信息与高度信息对应地存储。在该情况下，也可以是，在识别信息读取部6f读取了识别信息时，基于与该识别信息对应起来的高度信息，进行摄像机4的图像的内部的地标1的坐标与标记3的坐标的相对向量的高度校正。

此外，在实施方式1至实施方式3中，也可以采用能够识别朝向的标记3。在该情况下，不仅能够高精度地计算移动体2的位置，也能够高精度地计算移动体2的朝向。

此外，在实施方式1至实施方式3中，也可以是，多个地标1进入1个摄像机4的拍摄范围的内部。在该情况下，在摄像机4的图像中，即便1个地标1被通行的人等挡住，也能够使用其他地标1的图像，高精度地计算移动体2的位置。

产业利用性

如以上那样，本发明的移动体测位装置和移动体测位***能够用于控制移动体的***。

标号说明

1地标，2移动体，3标记，4摄像机，5移动体测位装置，6图像处理部，6a地标检测部，6b地标坐标计算部，6c标记检测部，6d标记坐标计算部，6e标记设置高计算部，6f识别信息读取部，6g地标坐标存储部，6h地标差分计算部，7位置计算部，7a摄像机内部参数存储部，7b图像内相对向量计算部，7c实际坐标内相对向量计算部，7d高度校正部，7e相对向量校正部，7f地标形状尺寸存储部，100a处理器，100b存储器，200硬件。

Claims (8)

1.一种移动体测位装置，其中，

所述移动体测位装置具备：

图像处理部，其基于以建筑物的地标进入拍摄范围的内部的方式设置的摄像机拍摄设置于移动体的标记时的图像，计算该图像的内部的所述地标与所述标记的坐标；以及

位置计算部，其基于所述图像处理部的计算结果，计算所述移动体相对于实际坐标中的所述地标的相对坐标。

2.根据权利要求1所述的移动体测位装置，其中，

所述位置计算部使用所述摄像机的内部参数、地标形状尺寸以及所述地标的坐标，将所述摄像机的图像的内部的所述地标的坐标与所述标记的坐标的相对向量转换成实际坐标中的所述地标的坐标与所述标记的坐标的相对向量，由此计算所述移动体相对于实际坐标中的所述地标的相对坐标。

3.根据权利要求2所述的移动体测位装置，其中，

所述图像处理部从所述标记的图像读取高度信息，

所述位置计算部基于所述摄像机的内部参数、地标形状尺寸、所述地标的坐标以及由所述图像处理部读取的高度信息，对所述移动体相对于所述地标的相对坐标进行高度校正。

4.根据权利要求2或3所述的移动体测位装置，其中，

所述位置计算部存储所述地标的绝对坐标的信息，基于所述地标的绝对坐标、以及实际坐标中的所述地标的坐标与所述标记的坐标的相对向量，计算所述移动体的绝对坐标。

5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的移动体测位装置，其中，

所述图像处理部从所述标记的图像读取识别信息，基于该识别信息来识别移动体。

6.根据权利要求5所述的移动体测位装置，其中，

所述图像处理部在从多个标记的图像分别读取了多个识别信息的情况下，基于该多个识别信息来识别多个移动体。

7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的移动体测位装置，其中，

所述图像处理部通过对前次的所述摄像机的图像与本次的所述摄像机的图像进行比较来计算所述摄像机的图像的内部的所述地标的图像的差分，

所述位置计算部基于由所述图像处理部计算出的差分，校正实际坐标中的所述地标的坐标与所述标记的坐标的相对向量。

8.一种移动体测位***，其中，

所述移动体测位***具备：

摄像机，其以建筑物的地标进入拍摄范围的内部的方式设置；以及

权利要求1至7中的任意一项所述的移动体测位装置，其基于所述摄像机拍摄设置于移动体的标记时的图像，计算所述移动体相对于实际坐标中的所述地标的相对坐标。

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