JP2011134058A - Optical self-position detection apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自己位置検知方式に関する。特に、時間の経過に伴い変化する色彩発光様式を定め、これをキャプチャすることで発光体の位置と、発光様式に基づくデータを解読する技術を用いた自己位置検知方式に関する。 The present invention relates to a self-position detection method. In particular, the present invention relates to a self-position detection method using a technique for deciphering the position of a light emitter and data based on the light emission mode by defining a color light emission mode that changes with the passage of time and capturing this.
従来から、自己の位置や姿勢を知る技術が広く必要とされてきた。例えば、自動車のナビゲーションシステム（カーナビゲーションと呼ばれる）においては、自車の位置を地図上で検知できる必要がある。また、航空機においては、現在の飛行位置・向き等を逐次知ることができなければ安全な航行はできない。その他、種々の場合において、自己の位置や姿勢を知る技術が広く利用されてきた、
従来から使用されてきた代表的な例を列挙すると、以下の通りである。
Conventionally, a technique for knowing one's position and posture has been widely required. For example, in an automobile navigation system (called car navigation), it is necessary to be able to detect the position of the vehicle on a map. In addition, in an aircraft, safe navigation is not possible unless the current flight position and orientation can be known sequentially. In addition, in various cases, techniques for knowing one's position and posture have been widely used.
The typical examples that have been used are listed below.
・ＧＰＳ
・光学的手段（三角測量等）
・電波
・床面等の（磁気、模様等の）パターンによる検知
などが挙げられよう。
・ GPS
・ Optical means (triangulation, etc.)
・ Radio wave ・ Detection by pattern (magnetic, pattern, etc.) such as floor surface.
（ａ）ＧＰＳ
例えば、上記ＧＰＳは、近年、コスト的・技術的ハードルが下がり、きわめて容易に導入できる手段である。しかしながら、位置精度はたかだか５０ｃｍ程度なので、作業内容・利用目的によっては位置精度が不足する。また、屋内などの電波状況の悪い環境では使用することが出来ないという問題点がある。更に、自己の姿勢（向いている方向等）について直接知ることはできず、他の手段と組み合わせる必要がある。
(A) GPS
For example, the GPS is a means that can be introduced very easily due to the recent decrease in cost and technical hurdles. However, since the position accuracy is at most about 50 cm, the position accuracy is insufficient depending on the work content and purpose of use. In addition, there is a problem that it cannot be used in an environment where the radio wave condition is bad such as indoors. Furthermore, it is not possible to directly know the self posture (the direction in which it is facing), and it is necessary to combine it with other means.
（ｂ）光学的手段
光学的に自己位置を検出する方法はさまざまな方式が考案されている。たとえばアクティブ測距方式と組み合わせて位置を知る方法や、複数のターゲットの位置を測量して三角測量の原理で自己の位置を割り出す方法、などが知られている。これらは、位置の他に自己の姿勢も検知することが出来るが、各ターゲットを確実に認識する必要があり、そのために複雑な画像処理が求められる。
(B) Optical means Various methods have been devised for optically detecting the self-position. For example, a method of knowing the position in combination with an active distance measuring method, a method of measuring the positions of a plurality of targets, and determining its own position by the principle of triangulation are known. These can detect their posture in addition to the position, but each target needs to be recognized with certainty, and complicated image processing is therefore required.
その結果、このような使用方法ではターゲットとの距離、角度が、自己の位置・向きによって大きく変わることが想定される上、背景や光源状況によってはターゲットを画像的に認識することが困難となる場合もあり、又は、本来のターゲットではない他の物体をターゲットと誤認識することも考えられる。特に移動体等が自動走行する場合のように誤りが許されない状況においては、これらのご認識等を防止するためには使用環境を含めた大がかりな工夫が必要であると考えられている。 As a result, in such a method of use, it is assumed that the distance and angle with the target will vary greatly depending on the position and orientation of the target, and depending on the background and light source conditions, it becomes difficult to recognize the target imagewise. In some cases, another object that is not the original target may be mistakenly recognized as the target. In particular, in a situation where an error is not allowed, such as when a moving body or the like automatically travels, it is considered that extensive measures including the usage environment are required to prevent such recognition.
（ｃ）電波を用いる方法
電波による方法は、複数のアンテナ（発信源）による方式や、その他種々の方法が知られている。しかし、一般的に高い位置精度は望めない場合が多い。一般に、用いる電波の波長は光に比べてかなり長く、分解能が低いからである。
(C) Method Using Radio Waves As a method using radio waves, a method using a plurality of antennas (transmission sources) and various other methods are known. However, in general, high positional accuracy is often not expected. This is because, in general, the wavelength of radio waves used is considerably longer than that of light and the resolution is low.
（ｄ）固定パターンを予め設ける方法
固定パターンを床等に貼り付ける方式は、自動走行向けに工場内等で多く用いられている方式である。基本的には走行路の制御が主目的であって、自己位置検出をするには領域全面に細かなメッシュで磁気パターン等を設置する必要があり、コスト面では現実的でない。
(D) Method of providing a fixed pattern in advance A method of sticking a fixed pattern to a floor or the like is a method that is often used in a factory or the like for automatic traveling. Basically, the main purpose is to control the travel path, and in order to detect the self position, it is necessary to install a magnetic pattern or the like with a fine mesh on the entire surface, which is not practical in terms of cost.
以上述べたような自己位置検知技術は、例えばＧＰＳなどを用いて自動車が自己の位置を知る等の手段（カーナビゲーションシステム）に活用されている。また、その他の工場や危険区域などで、車両を自動走行させる場合に用いる等の各種の応用も数多く知られている。すなわち、確実性、環境対応性、装置のコスト、また特に、走行路の変更や、手動操縦との切り替え性といった柔軟性が必要であると考えられている。 The self-position detection technology as described above is used for a means (car navigation system) in which an automobile knows its own position using, for example, GPS. Many other applications are also known, such as when a vehicle is automatically driven in other factories or hazardous areas. That is, it is considered necessary to have flexibility such as certainty, environmental compatibility, cost of the apparatus, and in particular, change of travel path and switchability with manual operation.
先行特許文献の例
例えば、下記特許文献１には、光を受光したＣＣＤ上の位置から、自己の位置を求める技術が開示されている。
Examples of Prior Patent Documents For example, Patent Document 1 below discloses a technique for obtaining its own position from a position on a CCD that receives light.
また、下記特許文献２には、光を反射部材に向けて発し、反射してきた光を受光することによって、自己位置を検出する自律作業車が開示されている。 Patent Document 2 below discloses an autonomous work vehicle that detects its own position by emitting light toward a reflecting member and receiving the reflected light.
また、下記特許文献３には、座標情報と方向情報とを表示する表示部材を用いて、自己の位置・姿勢を検出する技術が開示されている。この特許文献３の記載によれば、カメラを用いて前記表示部材を撮影し、画像を得る。そして、この画像中の表示部材の大きさ・傾きから、自己の向きと距離とが判明するとされている。 Patent Document 3 below discloses a technique for detecting the position / orientation of a subject using a display member that displays coordinate information and direction information. According to the description in Patent Document 3, the display member is photographed using a camera to obtain an image. Then, it is assumed that the direction and distance of the self are determined from the size and inclination of the display member in the image.
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、検知位置精度が高く、自己の姿勢も検知可能な技術であって、簡易に実現可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique that can be easily realized, which is a technique with high detection position accuracy and capable of detecting its own posture.
また、本発明の他の目的は、安価で、また自動走行等の応用においても柔軟性の高い自己位置検知技術を実現することである。 Another object of the present invention is to realize a self-position detecting technique that is inexpensive and highly flexible in applications such as automatic driving.
ところで、本願出願人は、すでに色彩変化によるＩＤ検知と発光点の位置を検知する手段を発明し、特願２００８−２１２９７３を出願している。該出願によれば、ＣＣＤ等のエリアセンサを用いた光学系に結像する色彩変化パターンを、上記ＣＣＤで得られる画像を解析することによって、その色彩変化パターンの位置と、色彩変化パターンの担持するデータを読み取ることが出来る。 By the way, the applicant of the present application has already invented means for detecting the ID detection by the color change and the position of the light emitting point, and has applied for Japanese Patent Application No. 2008-212973. According to the application, the color change pattern formed on an optical system using an area sensor such as a CCD is analyzed by analyzing the image obtained by the CCD, and the position of the color change pattern and the color change pattern are supported. Can read data.
また、上記「色彩変化パターン」が移動しても、認識データを保持したままこれを追尾することができる。そこで先に述べた自己位置検知において、この色彩変化パターンを用いた技術を応用することで、簡易な構成で、精度の高い自己位置検出方式を実現することができると本願発明者は考えたのである。 Even if the “color change pattern” moves, it can be tracked while holding the recognition data. Therefore, the inventor of the present application considered that a highly accurate self-position detection method can be realized with a simple configuration by applying the technology using the color change pattern in the self-position detection described above. is there.
特に、この技術は、従来にはなかった高い柔軟性を備え、応用分野が非常に広くなる可能性を秘めていると本願発明者は考えている。 In particular, the present inventor believes that this technology has a high flexibility that has not been available in the past and has the potential to be very wide in application fields.
このような考えの下、本願発明者らがなした発明の構成は具体的には以下の通りである。 Based on such an idea, the configuration of the invention made by the present inventors is specifically as follows.
（１）本発明は、上記課題を解決するために、所定の移動フィールド内を移動する移動体の位置及び／又は向きを検知するシステムにおいて、前記移動フィールド内に配置され、それぞれ相異なるデータを表す色彩変化パターンで発光する複数の色彩変化発光体と、前記移動体に設置され、前記色彩変化発光体をキャプチャする単数もしくは複数のキャプチャカメラと、前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の像の画像上の位置を検出する検出手段と、前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の色彩変化パターンをデコードし、それが表す前記データを得るデコード手段と、前記検出手段が検出した前記位置と、前記でコード手段が得た前記データと、に基づき、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを算出するキャプチャカメラ位置情報算出手段と、を含み、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを、前記移動体の位置及び／又は向きと見なして前記移動体の位置及び／又は向きを出力する移動***置及び／又は向き検知システムである。 (1) In order to solve the above problems, the present invention is a system for detecting the position and / or orientation of a moving body that moves in a predetermined moving field, and is arranged in the moving field and stores different data. A plurality of color change light emitters that emit light with a color change pattern that represents, one or a plurality of capture cameras that are installed on the moving body and capture the color change light emitters, and the color change light emission from an image captured by the capture camera Detecting means for detecting a position of a body image on the image; decoding means for decoding a color change pattern of the color-change illuminant from an image photographed by the capture camera; and obtaining the data represented by the decoding means; and the detecting means And the position of the capture camera based on the position obtained by the code means and the data obtained by the code means. Capture camera position information calculation means for calculating the orientation, and regarding the position and / or orientation of the capture camera as the position and / or orientation of the mobile body, the position and / or orientation of the mobile body is determined. It is a moving body position and / or orientation detection system to output.
（２）また、本発明は、上記（１）記載の移動***置及び／又は向き検知システムを利用した移動体制御システムにおいて、前記キャプチャカメラは前記移動体に設置され、上記算出されたキャプチャカメラの位置情報により前記移動体の動作を制御する制御手段、を含むことを特徴とする移動体制御システム。 (2) Further, according to the present invention, in the mobile body control system using the mobile body position and / or orientation detection system according to (1), the capture camera is installed on the mobile body and the calculated capture camera is used. Control means for controlling the operation of the mobile body according to the position information of the mobile body.
（３）また、本発明は、上記（２）記載の移動体制御システムにおいて、前記キャプチャカメラは、前記移動体に対して位置関係が可変に装着されており、前記移動体と前記キャプチャカメラとの相対位置関係を検知するキャプチャカメラアライメント検知手段と、前記キャプチャカメラアライメント検知手段が検知した前記相対位置関係に基づき、前記キャプチャカメラの位置情報を、前記移動体の位置に換算する移動***置算出手段と、を含む移動***置・姿勢検出装置。ここで、前記位置は平面及び／又は高さ方向の位置を表し、前記姿勢は３次元空間中の各軸（縦軸、横軸、奥行き軸）を中心とした回転方向の位置を表すことを特徴とする移動体制御システムである。 (3) Further, the present invention provides the mobile body control system according to the above (2), wherein the capture camera is variably mounted with respect to the mobile body, and the mobile body, the capture camera, Capture camera alignment detection means for detecting the relative position relationship of the camera, and a moving body position calculation for converting the position information of the capture camera into the position of the moving body based on the relative position relationship detected by the capture camera alignment detection means And a moving body position / posture detection apparatus. Here, the position represents a position in a plane and / or height direction, and the posture represents a position in a rotation direction around each axis (vertical axis, horizontal axis, depth axis) in a three-dimensional space. This is a featured mobile control system.
（４）また、本発明は、上記（１）記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記キャプチャカメラは、複数の光学的仕様状態を取り得るズーム手段と、キャプチャ時の前記光学的仕様を検知するレンズ仕様フィードバック手段と、を含み、 前記キャプチャカメラ位置情報算出手段は、前記検知した前記光学的仕様に基づき前記キャプチャカメラの位置情報を算出することを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (4) Further, according to the present invention, in the moving body position and / or orientation detection system according to the above (1), the capture camera includes a zoom unit that can take a plurality of optical specification states, and the optical unit during capture. Lens specification feedback means for detecting specifications, wherein the capture camera position information calculation means calculates position information of the capture camera based on the detected optical specifications, and / or Or an orientation detection system.
（５）また、本発明は、上記（２）又は（３）に記載の移動体制御システムにおいて、前記キャプチャカメラは、複数の光学的仕様状態を取り得るズーム手段と、キャプチャ時の前記光学的仕様を検知するレンズ仕様フィードバック手段と、を含み、 前記キャプチャカメラ位置情報算出手段は、前記検知した前記光学的仕様に基づき前記キャプチャカメラの位置情報を算出することを特徴とする移動体制御システムである。 (5) Further, the present invention provides the moving body control system according to the above (2) or (3), wherein the capture camera includes a zoom unit that can take a plurality of optical specification states, and the optical at the time of capture. Lens specification feedback means for detecting specifications, and the capture camera position information calculation means calculates position information of the capture camera based on the detected optical specifications. is there.
（６）また、本発明は、上記（１）記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記色彩変化発光体は、複数の発光体と、該複数発光体を制御する色彩変化制御手段と、を有し、前記複数の発光体は、それぞれ発光する色彩が異なることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (6) Further, the present invention provides the moving body position and / or orientation detection system according to (1), wherein the color change light emitter includes a plurality of light emitters and a color change control means for controlling the plurality of light emitters. The moving body position and / or orientation detection system is characterized in that each of the plurality of light emitters has a different color to emit light.
（７）また、本発明は、上記（２）又は（３）記載の移動体制御システムにおいて、前記色彩変化発光体は、複数の発光体と、該複数発光体を制御する色彩変化制御手段と、を有し、前記複数の発光体は、それぞれ発光する色彩が異なることを特徴とする移動体制御システムである。 (7) Further, the present invention provides the mobile body control system according to (2) or (3), wherein the color change light emitter includes a plurality of light emitters, and a color change control unit that controls the plurality of light emitters. The plurality of light emitters is a moving body control system characterized in that each of the light emitting colors is different.
（８）また、本発明は、上記（６）記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記色彩変化発光体の近傍に備えられた、周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度を検知する手段、を含むことを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (8) Further, according to the present invention, in the moving body position and / or orientation detection system according to (6), the illuminance of ambient light or the illuminance for each color provided in the vicinity of the color change light emitter is detected. A moving body position and / or orientation detection system.
（９）また、本発明は、上記（７）記載の移動体制御システムにおいて、前記色彩変化発光体の近傍に備えられた、周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度を検知する手段、を含むことを特徴とする移動体制御システムである。 (9) The present invention also includes means for detecting the illuminance of ambient light or the illuminance of each color provided in the vicinity of the color change light emitter in the mobile body control system according to (7) above. This is a moving body control system.
（１０）また、本発明は、上記（８）記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記色彩変化制御手段は、前記検知した周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度によって、発光輝度もしくは各色彩毎の発光輝度を変化させることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (10) Further, the present invention provides the moving body position and / or orientation detection system according to the above (8), wherein the color change control means is configured to emit light according to the detected illuminance of ambient light or illuminance for each color. Or it is a moving body position and / or direction detection system characterized by changing the light emission luminance for each color.
（１１）また、本発明は、上記（９）記載の移動体制御システムにおいて、前記色彩変化制御手段は、前記検知した周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度によって、発光輝度もしくは各色彩毎の発光輝度を変化させることを特徴とする移動体制御システムである。 (11) Further, the present invention provides the mobile body control system according to (9), wherein the color change control unit is configured to emit light intensity or each color according to the detected illuminance of ambient light or illuminance for each color. It is a moving body control system characterized by changing light emission luminance.
（１２）また、本発明は、上記（６）、（８）、又は（１０）のいずれか１項に記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記色彩変化発光体の近傍に設けられた環境の情報を検知する手段、を備え、前記色彩変化発光手段の前記色彩変化制御手段は、前記検知した環境の情報を表す色彩変化パターンを、前記複数の発光体に発光させることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (12) Further, the present invention provides the movable body position and / or orientation detection system according to any one of the above (6), (8), or (10), and is provided in the vicinity of the color change light emitter. Means for detecting the detected environment information, wherein the color change control means of the color change light emitting means causes the plurality of light emitters to emit a color change pattern representing the detected environment information. The mobile body position and / or orientation detection system.
（１３）また、本発明は、上記（７）、（９）、又は（１１）のいずれか１項に記載の移動体制御システムにおいて、前記色彩変化発光体の近傍に設けられた環境の情報を検知する手段、を備え、前記色彩変化発光手段の前記色彩変化制御手段は、前記検知した環境の情報を表す色彩変化パターンを、前記複数の発光体に発光させることを特徴とする移動体制御システムである。 (13) Further, in the mobile body control system according to any one of (7), (9), and (11), the present invention provides information on the environment provided in the vicinity of the color change light emitter. The color change light-emitting means of the color change light-emitting means causes the plurality of light-emitting bodies to emit a color change pattern representing the detected environment information. System.
（１４）また、本発明は、上記（１２）記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記環境検知手段は、温度センサー、湿度センサー、気圧センサー、照度センサー、傾斜センサー、放射能センサー、振動センサー、人感センサー、障害物センサー、土壌温度センサー、土壌湿度センサー、土壌ＰＨセンサーのいずれか１種以上のセンサーを含むことを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (14) Further, the present invention provides the moving body position and / or orientation detection system according to the above (12), wherein the environment detection means includes a temperature sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, an illuminance sensor, an inclination sensor, and a radioactivity sensor. A moving body position and / or orientation detection system including at least one of a vibration sensor, a human sensor, an obstacle sensor, a soil temperature sensor, a soil humidity sensor, and a soil PH sensor.
（１５）また、本発明は、上記（１３）記載の移動体制御システムにおいて、前記環境検知手段は、温度センサー、湿度センサー、気圧センサー、照度センサー、傾斜センサー、放射能センサー、振動センサー、人感センサー、障害物センサー、土壌温度センサー、土壌湿度センサー、土壌ＰＨセンサーのいずれか１種以上のセンサーを含むことを特徴とする移動体制御システムである。 (15) Further, the present invention provides the mobile body control system according to the above (13), wherein the environment detection means includes a temperature sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, an illuminance sensor, a tilt sensor, a radioactivity sensor, a vibration sensor, a human A moving body control system comprising one or more sensors selected from a sensor, an obstacle sensor, a soil temperature sensor, a soil humidity sensor, and a soil PH sensor.
（１６）また、本発明は、上記（６）、（８）、（１０）、（１２）、（１４）のいずれか１項に記載の移動***置及び／又は向き検知システムにおいて、前記色彩変化発光体は、前記色彩変化発光体が前記キャプチャカメラの有効域内であるか否かを検知するキャプチャカメラ有効域検知手段、を含み、前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内であると判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体に発光を行わせ、前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内ではないと判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体の発光を停止させることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システムである。 (16) Moreover, the present invention provides the movable body position and / or orientation detection system according to any one of the above (6), (8), (10), (12), and (14). The change illuminant includes capture camera effective range detection means for detecting whether the color change illuminant is within the effective range of the capture camera, and the color change control means includes the capture camera effective range detection means. When it is determined that the color change light emitter is within the effective range, the plurality of light emitters in the color change light emitter are caused to emit light, and the color change control means is configured so that the capture camera effective area detection means A moving body position and / or orientation detection system that stops light emission of the plurality of light emitters in the color change light emitter when it is determined that the color change light emitter is not within the effective range. A.
（１７）また、本発明は、上記（７）、（９）、（１１）、（１３）、（１５）のいずれか１項に記載の移動体制御システムにおいて、前記色彩変化発光体は、前記色彩変化発光体が前記キャプチャカメラの有効域内であるか否かを検知するキャプチャカメラ有効域検知手段、を含み、前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内であると判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体に発光を行わせ、前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内ではないと判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体の発光を停止させることを特徴とする移動体制御システムである。 (17) Moreover, in the mobile body control system according to any one of (7), (9), (11), (13), and (15), the present invention provides the color change light emitter, Capture camera effective range detection means for detecting whether the color change illuminant is within the effective range of the capture camera, and the color change control means, wherein the capture camera effective range detection means is the color change illuminant. Is determined to be within the effective range, the plurality of light emitters in the color change light emitter are caused to emit light, and the color change control means is configured such that the capture camera effective area detection means is connected to the color change light emitter. When it is determined that the light is not within the effective range, the moving body control system is characterized in that light emission of the plurality of light emitters in the color change light emitter is stopped.
（１８）また、本発明は、上記課題を解決するために、所定のフィールド内に配置された観測体の位置及び／又は向きを検知するシステムにおいて、前記フィールド内に配置され、それぞれ相異なるデータを表す色彩変化パターンで発光する複数の色彩変化発光体と、前記観測体に設置され、前記色彩変化発光体をキャプチャする単数もしくは複数のキャプチャカメラと、前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の像の画像上の位置を検出する検出手段と、前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の色彩変化パターンをデコードし、それが表す前記データを得るデコード手段と、前記検出手段が検出した前記位置と、前記でコード手段が得た前記データと、に基づき、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを算出するキャプチャカメラ位置情報算出手段と、を含み、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを、前記観測体の位置及び／又は向きと見なして前記観測体の位置及び／又は向きを出力する観測***置及び／又は向き検知システムである。 (18) Further, in order to solve the above-described problems, the present invention is a system for detecting the position and / or orientation of an observation object arranged in a predetermined field, and is arranged in the field and has different data. A plurality of color change light emitters that emit light in a color change pattern that represents the color change light source, one or a plurality of capture cameras that are installed in the observation body and capture the color change light emitters, and the color change from an image captured by the capture camera Detecting means for detecting the position of the image of the illuminant on the image; decoding means for decoding the color change pattern of the color-changing illuminant from the image captured by the capture camera; and obtaining the data represented by the decoding means; and the detection Based on the position detected by the means and the data obtained by the code means, the position of the capture camera And / or capture camera position information calculation means for calculating the direction, and the position and / or orientation of the observation object is regarded as the position and / or orientation of the observation object. Is an observation object position and / or orientation detection system.
以上述べたように、本発明によれば、移動体の位置、及び／又は、向きを従来より簡易に検知することができる。 As described above, according to the present invention, the position and / or orientation of the moving body can be detected more easily than in the past.
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
１．位置・向きの検出
まず、図１には、本実施の形態にかかる自己位置検出システムを用いて自動走行を行わせた場合の概念図が示されている。
1. Detection of Position / Orientation First, FIG. 1 shows a conceptual diagram in a case where automatic running is performed using the self-position detection system according to the present embodiment.
この図１において、移動体１０には、エリアセンサカメラ１２が搭載され、かつ移動体１０とエリアセンサカメラ１２の位置関係（相対位置、角度等）は固定されて、かつ既知であるものとする。
In FIG. 1, an
なお、このエリアセンサカメラ１２はビデオカメラであり、動画を撮影することができる。もちろん、この動画は、静止画の集合である。つまり、エリアセンサカメラ１２は、静止画をもキャプチャすることができるカメラである。したがって、請求の範囲における「画像」とは、静止画だけでなく、動画も含む概念である。
The
このエリアセンサカメラ１２は、請求の範囲のキャプチャカメラの好適な一例に相当する。
The
一方、移動体１０が移動可能な場を移動フィールド２０と呼ぶ。この移動フィールド２０内の適当な位置に、少なくとも２つ以上の色彩変化発光体３０が固定装備されており、かつその位置関係は既知であるものものとする。図１においては、７個の色彩変化発光体３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇが備えられている例が示されている。
On the other hand, a place where the moving
そして、この色彩変化発光体３０は、各発光体毎に個別の色彩変化パターンで発光している。この個別の色彩変化発光パターンが表すデータを色彩変化発光データと呼ぶ。
The color
例えば、色彩変化発光体３０ａの色彩変化パターンは、０．１秒毎にＲ→Ｇ→Ｂ→Ｒ→Ｇ→Ｂと色彩が変化しながら発光するパターンである。そして、例えばこのＲ→Ｇ→Ｂ→Ｒというパターンが「０００」というデータを表す。
For example, the color change pattern of the color
同様に、色彩変化発光体３０ｂの色彩変化パターンは、０．１秒毎にＲ→Ｂ→Ｇ→Ｒ→Ｂ→Ｇと色彩が変化しながら発光するパターンである。そして、例えばこのＲ→Ｂ→Ｇ→Ｒというパターンが「１１１」というデータを表すのである。 Similarly, the color change pattern of the color change light emitter 30b is a pattern that emits light while changing the color from R → B → G → R → B → G every 0.1 second. For example, this pattern R → B → G → R represents data “111”.
以下、同様にして、各色彩変化発光体３０が独自の発光パターンで発光している。
Hereinafter, similarly, each color
なお、ここでは、Ｒ→Ｇ Ｇ→Ｂ Ｂ→Ｒ という変化でデータの「０」を表し、Ｒ→Ｂ Ｂ→Ｇ Ｇ→Ｒ という変化でデータの「１」を表している。これに限られず、色彩の変化でデータを表す方式は種々のものが利用可能である。 Here, the change of R → G G → B B → R represents “0” of the data, and the change of R → B B → G G → R represents “1” of the data. However, the present invention is not limited to this, and various methods can be used for representing data by color change.
さて、このとき、移動体１０のエリアセンサカメラ１２が撮影する画像には、常に、複数の色彩変化発光体３０がキャプチャされるように設定されている。このような設定自体は、その移動フィールド２０内に十分「密」に色彩変化発光体３０を配置することによって容易に実現できる。また、移動体１０の移動ルートが決まっている場合は、そのルートから常に複数の色彩変化発光体３０が撮影できるように移動ルートに沿わせて色彩変化発光体３０を配置することによって容易に、常に複数の色彩変化発光体３０がキャプチャされるように設定することができる。
Now, at this time, the image captured by the
さて、本実施の形態では、同時に撮影しているこれら色彩変化発光体３０が発する色彩変化発光データが当該光像位置とリンクして認識されている。この様子が図２及び図３に示されている。まず、図２は、図１の概念図を上方から見た図であり、中央に移動体１０が配置されている図である。
In the present embodiment, the color change light emission data emitted by these color change
すでに述べたように複数の色彩変化発光体３０はその位置関係が既知であるものとする。また移動体１０とエリアセンサカメラ１２の関係も（移動体と光軸方向等）既知であるものとする。このときエリアセンサカメラ１２を中心として、エリアセンサカメラ１２の視野に入っている色彩変化発光体３０ａと３０ｂとのなす角度θは、
θ＝θａ＋θｂ
である。ここで、θａは、エリアセンサカメラ１２の光軸と、色彩変化発光体３０ａのなす角度であり、θｂは、エリアセンサカメラ１２の光軸と、色彩変化発光体３０ｂのなす角度である（図２参照）。
As described above, it is assumed that the positional relationship of the plurality of color change
θ = θa + θb
It is. Here, θa is an angle formed by the optical axis of the
一方、θａ、及びθｂは、エリアセンサカメラ１２の画面上から求めることが可能である。その様子が図３に示されている。図３は、エリアセンサカメラ１２の画面の様子を示す概念図であり、当然のことながら、中心がエリアセンサカメラ１２の光軸の位置であり、中心から外れるに従って、中央から外部方向への位置に対応する。図３に示す例では、色彩変化発光体３０ａが中心からｘａだけずれて観測されている。また、色彩変化発光体３０ｂが中心からｘｂだけすれて観測されている。容易に理解できるように、この距離ｘａはθａとほぼ比例する一定の関係にあり、ｘａからθａを知ることが可能である。同様に、この距離ｘｂはθｂとほぼ比例する一定の関係にあり、ｘｂからθｂを知ることが同様に可能である。
On the other hand, θa and θb can be obtained from the screen of the
これらの観測・測定は、従来からいわゆる画像処理技術を用いて行われてきたので、本実施の形態でも従来と同様にして画像上の位置を求めればよい。このような動作を行う手段としては、画像データを取り扱うプログラムと、このプログラムを実行するコンピュータと、から構成することが好ましい。また、画像データを保持する記憶手段として、ハードディスクや半導体記憶装置を用いることが好ましい。これらの手段は従来から広く知られており、当業者であれば容易に実施可能である。 Since these observations and measurements have conventionally been performed using so-called image processing technology, the position on the image may be obtained in the present embodiment as in the conventional case. The means for performing such an operation is preferably composed of a program that handles image data and a computer that executes the program. Further, it is preferable to use a hard disk or a semiconductor storage device as the storage means for holding the image data. These means have been widely known and can be easily implemented by those skilled in the art.
例えば、色彩変化発光体３０は、色彩が変化している領域として認識され、一般には１画素ではなく複数個の画素の「領域」として認識されることが多い。そして、この領域の重心（の画素の座標）と、画像の中心（の座標）との距離を求めればｘａ、ｘｂ等を算出することができる。これらの動作を行うプログラムは広く知られている。もちろん、その「領域」が１画素の場合は、その画素の座標と、画像の中心座標との距離を求めればよい。
For example, the color changing
このように、エリアセンサカメラ１２が備えられた移動体１０には、エリアセンサカメラ１２の画像を処理し、画像上の位置を検出する手段が設けられている。例えば、マイコン等のコンピュータによりこの手段は実現されることが好ましい。
Thus, the moving
さらに、この移動体１０には、画像上の上記色彩変化発光体３０の領域の色彩変化パターンをデコードし、それが表すデータを得る手段が備えられている。このようなパターンをデコードする手段も、上述したコンピュータとそれが実行するプログラムから構成されることが好ましい。色彩の変化パターン（Ｒ→Ｇ→Ｂ等）から、原データを復元することは、復元の規則が予め決められているのでコンピュータ等で行うことが可能である。
Further, the moving
既に述べたように、図３において、中心からｘａだけずれて観測されているのは色彩変化発光体３０ａである、と判別できたのは、その色彩変化発光体３０ａの発光パターンによる。その発光パターンがデータ「０００」を表しているので、その画面上の発光体が色彩変化発光体３０ａであると判断できたものである。これが、上述した「光像位置」と色彩変化発光データとがリンクしているという意味である。色彩変化発光体３０ｂについても同様である。
As described above, in FIG. 3, it can be determined that it is the color
つまり、
中心からｘａだけ左にずれた位置 ： 色彩変化発光データ「０００」
→色彩変化発光体３０ａである。
That means
Position shifted to the left by xa from the center: Color change emission data “000”
→ The color
中心からｘｂだけ右にずれた位置 ： 色彩変化発光データ「１１１」
→色彩変化発光体３０ｂである。
Position shifted to the right by xb from the center: Color change emission data “111”
→ The color change light emitter 30b.
のように対応付けられているのである。 Are associated with each other.
このような対応付けもコンピュータとその実行するプログラムと、対応付けされた上記結果のデータを格納するメモリ手段とから構成することが好ましい。メモリ手段は、ハードディスクや半導体記憶装置など、従来から知られている種々の記憶手段を用いることが可能である。 Such association is preferably made up of a computer, a program executed by the computer, and memory means for storing the associated data of the result. As the memory means, various conventionally known storage means such as a hard disk and a semiconductor storage device can be used.
なお、上記「光像」の位置は、「中心からｘａだけ左にずれた位置」という表現の代わりに、画面のｘｙ座標等、他の座標系で表現することも好適である。これら位置の情報も、コンピュータが上記メモリ手段に格納する。 Note that the position of the “light image” is also preferably expressed in another coordinate system such as the xy coordinates of the screen, instead of the expression “position shifted to the left by xa from the center”. The information on these positions is also stored in the memory means by the computer.
本実施の形態ではこのようにして、画面上の発光体の位置（中心から左にｘａ，中心から右にｘｂ）からθａ，θｂが分かるのでこれらを加算してθを求めることができる。なお、エリアセンサカメラ１２の光学倍率等の仕様は既知で変わらないものとしている。一方、色彩変化発光体３０ａ、３０ｂの位置は既知なので、エリアセンサカメラ１２の位置及び光軸の方向を計算で求めることが出来る。
In this embodiment, θa and θb can be obtained from the positions of the light emitters on the screen (xa from the center to the left and xb from the center to the right) in this way, and these can be added to obtain θ. It should be noted that the specifications such as the optical magnification of the
このような計算を行い、位置・向きを求める手段も、上述したように、移動体１０に備えられたコンピュータとそれが実行するプログラムとから構成することが好ましい。
As described above, the means for performing such calculation and obtaining the position / orientation is preferably composed of the computer provided in the moving
なお、本実施の形態では、コンピュータを移動体１０が内蔵する例を主として説明するが、複数の移動体１０を集中して管理する等の用途においては、通信手段を用いて画像データを外部に送信し、計算処理は移動体１０の外部のコンピュータで集中して行うことも好適である。
In this embodiment, an example in which the
さて、このようにして、本実施の形態では、色彩変化発光体３０ａ、３０ｂの間の角度がθであるような平面上の位置は、明らかに計算で求めることができ、θａ，θｂから、平面上の向きも算出できることは明らかである。例えばθａが０であれば、明らかに色彩変化発光体３０ａの方向を向いていることになり、、θａ＝θｂであれば、明らかに色彩変化発光体３０ａと色彩変化発光体３０ｂとのちょうど中間の方向を向いていることは明らかである。
In this way, in this embodiment, the position on the plane where the angle between the color
このようにして、エリアセンサカメラ１２の移動フィールド２０上の位置・向きを求めることができる。言い換えれば、これは平面上の位置・向きである。一方、高さ方向の位置も原理的には求めることができるが、これについては次節で説明する。
In this way, the position / orientation of the
さて、上記複数の色彩変化発光体３０が、その配置位置によってそれぞれ異なるデータで発光しているものとする。すると、上記キャプチャ画像中の複数の光像は、異なるデータをあらわすことになる。例えば、「０００」、「００１」、「０１０」、「０１１」・・・等である。
Now, it is assumed that the plurality of color change
以上述べたように、複数の色彩変化発光体３０の配置位置とあらわすデータ（発光パターン）が既知であれば、エリアセンサカメラ１２の撮影画像から、該エリアセンサカメラ１２の位置と姿勢（向き）を算出することが出来る。
As described above, if the data (light emission pattern) representing the arrangement positions of the plurality of color change
このようなエリアセンサカメラ１２の位置の姿勢（向き）を算出することは、一般的なマイコン等のコンピュータで容易に実現することができる。そして、そのようなコンピュータは、請求の範囲のキャプチャカメラ位置情報算出手段の好適な一例に相当する。
Calculation of the position (orientation) of the position of the
ところで、上で述べた既知の値は、上述したコンピュータに備えられているメモリ手段（ハードディスク、フラッシュメモリ等）内に予め格納しておくことが好ましい。このように予めメモリ手段内に格納しておくことによって、コンピュータはこれら既知の値を利用して上述した計算を行うことができる。 By the way, the known values described above are preferably stored in advance in memory means (hard disk, flash memory, etc.) provided in the above-described computer. By storing in advance in the memory means in this way, the computer can perform the above-described calculation using these known values.
ここで、エリアセンサカメラ１２と移動体１０の位置・向きをと実質的に同じと定めておけば、結局は移動体１０の位置と向きとを算出することが可能である。なお、エリアセンサカメラ１２と移動体１０の位置や向きがずれている場合は、その分ずらして位置や向きを算出すれば移動体１０の位置を向きを計算可能である。
Here, if it is determined that the position and orientation of the
本実施の形態１で述べたようなシステムにおいては、エリアセンサカメラ１２の視野が性能や使い勝手に大きな影響を及ぼすと考えられる。視野が広ければ、容易に複数の色彩変化発光体３０を撮影できる可能性が高くなるが、視野が狭ければ、複数の色彩変化発光体３０を撮影できるように、色彩変化発光体３０をより密に配置する必要が生じ、必要な色彩変化発光体３０の個数が増えてしまう可能性がある。
In the system as described in the first embodiment, it is considered that the field of view of the
また、障害物も性能に大きな影響を与える。障害物の陰に隠れて色彩変化発光体３０の撮影ができなくなる事態も想定されるからである。この場合は、陰になる場合をなるべく減らすように、多数の色彩変化発光体３０を適当な位置に数多く配置することで、死角なく位置を検知することが可能となると考えられる。
Obstacles also have a significant impact on performance. This is because it is also assumed that the color changing
また、エリアセンサカメラ１２の視野を大きくすればするほど、撮影対象物の画面上での大きさが小さくなり、色彩変化発光体３０が非常に遠方にある場合、その検出が困難になる可能性が増す。ただし、後述するように、本実施の形態では、色彩変化発光体３０をその発光パターンで識別しており、形状で識別しているわけではない。したがって、少々遠方にあり、点画像となっても色彩変化パターンが検出される限りその色彩変化発光体３０を認識することが可能である。したがって、従来の形状認識による位置・向きの検出技術に比べて劣悪な環境下でも自己の位置や向きを検出可能であるという特徴を有する。
In addition, the larger the field of view of the
ただし、あまりに遠方であると、画像の背景中に埋もれてしまいノイズレベルとなってしまうことも想定されるので、色彩変化発光体３０を比較的密に配置することによって、常にある程度近距離に色彩変化発光体３０が位置するように配置することが可能になると考えられる。
However, if it is too far away, it may be buried in the background of the image, resulting in a noise level. Therefore, by arranging the color change
さて、以上述べたようにして得られた移動体の位置・向きに基づき、「移動体の動作」を制御することが好ましい。移動体の動作の一例としては、移動動作が挙げられよう。このような制御の結果、自律走行が可能な移動体１０を構成することができ、監視や検査等を自動で行わせるような用途に有用である。このような制御を実現するためには、得られた位置・向きから、次に移動体１０がどちらに向かえばよいかを判断する手段が必要であるが、そのような手段は従来の自律走行車両等で広く用いられているので、それをそのまま用いればよい。例えば、そのような手段は、上述したようなコンピュータで構成され、上述したメモリ手段内に移動フィールド２０の地図が格納されていることが好ましい。そして、自己の地図上の位置・向きから、進行方向等を決めるのである。当業者であれば、そのようなプログラム及びコンピュータを従来から知られているので、構成することは容易である。
Now, it is preferable to control the “movement of the moving body” based on the position / orientation of the moving body obtained as described above . An example of the operation of the moving body may be a moving operation. As a result of such control, the
なお、位置や向きを操作者が見て、操作者が手動で遠隔操作で移動体１０を移動させることも好適である。
It is also preferable that the operator sees the position and orientation, and the operator manually moves the moving
さらに、上記「移動体の動作」の他の例としては、カメラの制御や、移動体の行う作業の制御、等を想定することが可能である。位置・向きに応じて、カメラの向きやズームや露出等を制御することが好ましい。また、移動体は本来のなすべき業務が当然あるので、位置・向き等に応じてその業務を制御することが妥当である。Furthermore, as another example of the “movement of the moving body”, it is possible to assume control of the camera, control of work performed by the moving body, and the like. It is preferable to control the camera orientation, zoom, exposure, and the like according to the position and orientation. In addition, since the mobile body naturally has work to be performed, it is appropriate to control the work in accordance with the position and orientation.
２．高さ方向の情報の検出
また、画面の上では色彩変化発光体３０の像の高さ方向の位置も知ることが出来る。
2. Detection of information in the height direction In addition, on the screen, the position in the height direction of the image of the color
まず、図１に示すように、エリアセンサカメラ１２の光軸の高さをｈで表し、色彩変化発光体３０の実際の高さをそれぞれｈａ、ｈｂと表す。これらの値は既知であるとする。高さとは、その場所の床からの高さであり、一般的には地上高と考えて良い。
First, as shown in FIG. 1, the height of the optical axis of the
これら既知の値も上述したように、予め移動体１０内のコンピュータに備えられているメモリ手段に格納しておくことが好ましい。
As described above, these known values are also preferably stored in advance in memory means provided in the computer in the moving
一方、画面上では、色彩変化発光体３０ａ、３０ｂの画面上の高さｙａ，ｙｂが得られる（図３参照）。そして、このｙａ，ｙｂからエリアセンサカメラ１２の光軸の高さ、前後の傾き（上下の傾き）、左右の傾きを計算で求めることが出来る。
On the other hand, on the screen, the heights ya and yb on the screen of the color
その原理を簡単に述べれば以下の通りである。 The principle is briefly described as follows.
（１）まず、光軸の高さは、色彩変化発光体３０ａの実際の高さｈａとの差を求めることによって算出できる。その差は、画面上ではｙａである。このｙａが実際にどの程度の長さであるかは、色彩変化発光体３０ａまでの距離がわかれば求めることができる。
(1) First, the height of the optical axis can be calculated by obtaining a difference from the actual height ha of the color
ところで、上述した第１節において、エリアセンサカメラ１２の位置・向きを求めており、かつ、各色彩変化発光体３０の位置が既知なので、エリアセンサカメラ１２と色彩変化発光体３０ａとの距離を求めることができる。したがって、この距離から、画面上のｙａが実際にはどの程度の長さであるかを知ることができ、その長さを色彩変化発光体３０ａの高さｈａに加算すれば、エリアセンサカメラ１２の光軸の高さを求めることができる。
By the way, in the first section described above, the position / orientation of the
これらの計算も、これまで述べてきたのと同様に、移動体１０が備えるコンピュータが実行することが好ましい。
These calculations are also preferably executed by a computer included in the
（２）次に、光軸の前後の傾き（上下方向の傾き）は、色彩変化発光体３０ａと、色彩変化発光体３０ｂとの画面上の高さｙａ、ｙｂから求められる。光軸の傾きが０であれば、ｙａとｙｂから求められた高さは同一となるはずである。しかし、エリアセンサカメラ１２が上に向いていれば、図３のｙａとｙｂはその分大きな値となる。したがって、ｙａとｙｂとからある一定値を引いて、それらから求めた高さが一致すれば、その一定値はエリアセンサカメラ１２が傾いていたことによるものである。したがって、その一定値から、エリアセンサカメラ１２の上下方向の傾きを求めることができる。
(2) Next, the forward / backward tilt (vertical tilt) of the optical axis is obtained from the heights ya and yb on the screen of the color
これらの計算も、これまで述べてきたのと同様に、移動体１０が備えるコンピュータが実行することが好ましい。
These calculations are also preferably executed by a computer included in the
（３）光軸の左右の傾きも、前後の傾きと同様に色彩変化発光体３０ａと、色彩変化発光体３０ｂとの画面上の高さｙａ、ｙｂから求められる。光軸の左右の傾きが０であれば、ｙａとｙｂから求められた高さは同一となるはずである。しかし、エリアセンサカメラ１２が右に傾いていれば、図３のｙａはその分大きな値となり、一方、ｙｂはその分小さな値となることは明らかである。したがって、ｙａからはある一定値を引いて、ｙｂからはその一定値を加算し、それらの値を用いて求めた高さが一致すれば、その一定値はエリアセンサカメラ１２が右（又は左）に傾いていたことによるものである。したがって、その一定値から、エリアセンサカメラ１２の左右の傾きを求めることができる。これらの計算も、これまで述べてきたのと同様に、移動体１０が備えるコンピュータが実行することが好ましい。
(3) The left and right inclinations of the optical axis are also obtained from the heights ya and yb on the screen of the color
３．エリアセンサカメラと移動体との位置関係
以上述べた算出手法は、エリアセンサカメラ１２と色彩変化発光体３０の位置関係が判明すれば適用することが出来る。ここでは、エリアセンサカメラ１２の光軸の傾き等を求めたが、移動体１０とエリアセンサカメラ１２との「位置関係」が予め判明していれば、上記傾き等を、移動体１０の傾き等に換算することは容易である。
3. Positional relationship between area sensor camera and moving body The calculation method described above can be applied if the positional relationship between the
この換算動作は、簡単な計算であり、マイコン等のコンピュータで容易に実現することができる。この場合、位置関係は予めコンピュータに備えられているメモリ手段に格納しておくことが好ましい。予め格納しておくことによって、コンピュータはその値を用いて上記換算を容易に行うことが可能である。このようなコンピュータは、請求の範囲の移動***置算出手段の好適な一例に相当する。 This conversion operation is a simple calculation and can be easily realized by a computer such as a microcomputer. In this case, the positional relationship is preferably stored in advance in memory means provided in the computer. By storing in advance, the computer can easily perform the conversion using the value. Such a computer corresponds to a preferred example of the moving body position calculating means in the claims.
簡単な用途では、移動体１０とエリアセンサカメラ１２との位置関係は固定しておくことが好ましい。そうすれば、上述した「位置関係」は常に一定である。
In a simple application, it is preferable that the positional relationship between the moving
一方、多少複雑な用途では、エリアセンサカメラ１２が上下左右に角度を変えたり、上下左右に移動することが可能に構成した方が好ましい場合もある。この場合は、移動体１０との位置関係を逐一検知する手段を設ける必要がある。この手段によって、エリアセンサカメラ１２と移動体１０の位置関係が判明していれば、上述したように、移動体１０の傾き等を検出することができ、また、移動体１０の位置や向きも同様に求めることが可能である。
On the other hand, in a somewhat complicated application, it may be preferable to configure the
なお、このような位置関係を検出する手段は、エリアセンサカメラ１２の角度を変化させる手段に付随したセンサを用いることが好ましい。一般にはエリアセンサカメラの向き等は、サーボモータ等で調節するが、このサーボモータにロータリエンコーダ等のセンサを取り付け、どの程度角度が変化したかを検知することが好ましい。なお、サーボモータによってはそのようなセンサが内蔵されている場合もある。また、使用するサーボモータへの制御信号から、どの程度回転したかを推測して知るような仕組みを採用することも好適である。例えば、ステッピングモータ等を利用する場合は、そのステッピングモータに供給したパルス数等から回転量を知ることも好適である。
As a means for detecting such a positional relationship, a sensor associated with a means for changing the angle of the
このような位置関係を検出する手段は、請求の範囲のキャプチャカメラアライメント検出手段の好適な一例に相当する。 The means for detecting such a positional relationship corresponds to a preferred example of the capture camera alignment detection means in the claims.
また、エリアセンサカメラ１２の移動についても同様のサーボモータを利用する場合が多く、同様にロータリエンコーダを用いたり、またリニアエンコーダを用いることも好適である。移動量や回転量を知る手段は従来から数多く知られているから、知られている手段の中から適宜好ましい手段を採用することが妥当である。これらエンコーダ等は上述したように、請求の範囲のキャプチャカメラアライメント検出手段の好適な一例に相当する。
In addition, the same servo motor is often used for the movement of the
このような種々の手段を用いれば、エリアセンサカメラ１２をある程度自由に回転させたり、また移動させることも可能である。
If such various means are used, the
このことは、エリアセンサカメラ１２の視野角が狭い場合や、配置されている色彩変化発光体３０の個数が少ない場合、であっても、移動体１０の位置・向きや傾き等を知ることができる可能性があることを意味している。
This means that even when the viewing angle of the
すなわち、視野角が狭い等の理由で、十分な数の色彩変化発光体３０が同時に視野に入らない場合でも、エリアセンサカメラ１２のパンニング等の動作によって色彩変化発光体３０を探し出させることも可能である。この結果、色彩変化発光体３０の個数が少ない場合でも、複数の色彩変化発光体３０を撮影することができ、これによって複数個の色彩変化発光体３０に対する角度関係を計測することができ、移動体１０の位置・向きを算出することが出来るのである。
That is, even when a sufficient number of color change
４．エリアセンサカメラのズーム機能
これまで、エリアセンサカメラ１２の光学系は固定焦点距離を前提として説明してきたが、エリアセンサカメラ１２の光学系にいわゆるズーム機能を持たせることも好適である。ただし、ズーム倍率は、上述した位置・向き等の算出の前提条件となるので、何らかの手段でズーム倍率（焦点距離）を検知する必要がある。一般には、ズーム機能を駆動するサーボモータに上述したエンコーダを設けて、どのような倍率になったのかを検知することが好適であるが、その他従来から知られている種々の手段を用いることが可能である。
4). Zoom of the area sensor camera far, the optical system of the
このようなサーボモータ等は、請求の範囲のズーム手段の好適な一例に相当する。その他、光学系を駆動する手段としては、超音波モータ等のリング状モータも知られており、ズーム手段の好適な一例に相当する。 Such a servo motor or the like corresponds to a preferred example of the zoom means in the claims. In addition, as a means for driving the optical system, a ring motor such as an ultrasonic motor is also known, which corresponds to a suitable example of a zoom means.
また、ズーム倍率を検知する上記エンコーダ等は、請求の範囲のレンズ仕様フィードバック手の好適な一例に相当する。 The encoder for detecting the zoom magnification corresponds to a suitable example of a lens specification feedback hand in the claims.
さて、このようにズーム機能を採用する場合、光学系をより広角にすると、視野が広くなるので、設置されている色彩変化発光体３０が少数であっても、複数の色彩変化発光体３０を同時に視野に入れ易くなるというメリットが生じる。この結果、より少ない色彩変化発光体３０を用いつつ、常時、位置検出をすることが可能となる。これは、機器の設置作業の量が減るので、検知作業がより簡易になるものと考えられる。但し、色彩変化発光体３０との角度に対する画像上の位置の動きは小さくなるので、位置検知精度は劣化する。
When the zoom function is employed in this way, the field of view becomes wider when the optical system has a wider angle. Therefore, even if the number of installed color change
一方、光学系をより望遠にした場合は、上記広角とは逆に、色彩変化発光体３０を視野に入れる作業の繁雑性は増してしまう。しかし、広角の場合とは逆に、色彩変化発光体３０の位置の差に対する画面上の変化量が大きくなるので、位置検知精度は向上する。
On the other hand, when the optical system is made telephoto, the complexity of the work for putting the color-
そこで、運用の方法として、たとえば通常は、光学系を広角側に設定して移動体１０の位置を検知して自動走行を行い、実際にその場で細かい作業を行う場合であって正確な位置を検知しなければならない場合に、必要に応じて光学系を望遠にズームして、正確な位置の調整を行う、のような運用方法が考えられる。
Therefore, as an operation method, for example, usually when the optical system is set to the wide-angle side, the position of the moving
５．複数のエリアセンサカメラ
上記４節では、エリアセンサカメラ１２がズーム機能を備えている場合について説明したが、もちろん、移動体１０に複数のエリアセンサカメラ１２を設置することも好適である。そしてその複数のエリアセンサカメラ１２は、向きを変えたり、光学系の視野角を変更させておく等が自由に行うことができる。
5. Multiple Area Sensor Cameras In the above section 4, the case where the
互いに様々な向きを設定し、より広い場所を見ることができるようにすることも好適である。また、一方のエリアセンサカメラ１２で広い範囲を見て、他方のエリアセンサカメラ１２で狭い範囲を拡大してみることも好適である。
It is also preferable to set various orientations so that a wider area can be seen. It is also preferable to look at a wide range with one
６．柔軟性
本実施の形態で説明してきたように、本方式は上記関係が計算できる範囲においては（これを本実施の形態では移動フィールド２０と呼ぶ）どこであっても自己位置を検知することが出来る。
6). Flexibility As described in the present embodiment, this method can detect the self-location anywhere within the range in which the above relationship can be calculated (this is called the moving
また、色彩変化発光検出の特徴から、背景（カメラ視野）内の他のパターンやノイズの影響を受けにくいという特徴を有する。単純な色彩であれば、同じような色彩は背景に現れる可能性があるが、本実施の形態では所定の順番で色彩が変化している色彩変化パターンを利用しており、このような色彩が一定のパターンで変化するという形態は一般にはほとんど存在していないからである。 Further, due to the feature of color change luminescence detection, it has a feature that it is hardly affected by other patterns and noise in the background (camera field of view). If it is a simple color, a similar color may appear in the background, but this embodiment uses a color change pattern in which the color changes in a predetermined order. This is because there is generally almost no form of changing in a certain pattern.
さらに、本実施の形態によるエリアセンサカメラ１２の認識は、「形状」の認識ではなく、発光体の発光パターンの認識である。したがって、視野における発光体像の大きさは直接には読み取りには影響がない。つまり、発光体像が小さくなっても読取りが可能である。
Furthermore, the recognition of the
一方、発光体像が大きい場合には、その像の重心位置を見ること等によって、様々な条件下でも認識・読み取りが可能であるという特徴を有している。この条件とは、発光体と自己との距離や、あるいは像ボケ、距離といった条件である。 On the other hand, when the illuminant image is large, it can be recognized and read under various conditions by looking at the position of the center of gravity of the image. This condition is a condition such as a distance between the light emitter and itself, or an image blur and a distance.
本実施の形態において提案する方式によれば、これら距離や像ボケ等に強く、これらの条件に対して柔軟であるといえる。 According to the method proposed in the present embodiment, it is strong against these distances, image blurs, and the like, and can be said to be flexible with respect to these conditions.
また、色彩変化パターン（が表すデータ）で、それぞれの色彩変化発光体３０を識別しているので、色彩変化発光体３０が増えても、柔軟に対応することができる。つまり、パターンを増やせば、１００個でも２００個でも色彩変化発光体３０を増やすことが容易である。これに対して、形状認識では、１００種類や２００種類の形状認識を行うことは一般には困難であり、また所定のバーコードや文字で識別することも考えられるが、遠距離の場合は、識別が困難になりがちである。遠距離を考慮して巨大なマークにすれば、かさばって移動体１０の走行の邪魔になりがちである。
Moreover, since each color change light-emitting
このように、本実施の形態によれば、従来の技術に比べて、使用できる範囲が広いシステムを構築することができ、狭い移動フィールド２０でも広い移動フィールド２０でも柔軟に対応することができ、また、色彩変化発光体３０を容易に増やすことが可能である。言い換えれば、スケーラビリティに富んでいると言える。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to construct a system that can be used in a wider range than the conventional technology, and it is possible to flexibly cope with a narrow moving
全方位カメラ
また、３６０°全方位から発光体を認識するようにすることも可能である。そのようないわゆる全方位カメラを用いても良いし、複数のカメラを配置して全周を撮影するように構成しても良い。
It is also possible to recognize the illuminant from 360 ° omnidirectional camera . Such a so-called omnidirectional camera may be used, or a plurality of cameras may be arranged to shoot the entire circumference.
ところで、形状認識によって、対象物が何であるのかを認識する技術においては、形状の歪みが大敵である。そのため、浅い角度による形状の歪みがしばしば問題となる。浅い角度とは、カメラの視野の周辺部位における対象物の歪み等が生じるような角度のことを言う。これに対して、本実施の形態では、形状ではなく、色彩の発光パターンで認識を行っているので、方位に対しても柔軟であり、形状が歪んでしまうような角度・方位でも対象物の認識を行うことが可能である。その結果、形状認識の技術を用いる場合に比べて、自己の位置・向きを認識できる可能性を増すことができる。 By the way, in the technology for recognizing what the object is by shape recognition, shape distortion is a major enemy. Therefore, shape distortion due to shallow angles is often a problem. A shallow angle means an angle at which distortion of an object or the like occurs in a peripheral part of the camera field of view. On the other hand, in the present embodiment, since the recognition is performed with the light emission pattern of the color instead of the shape, the orientation is also flexible, and the object is detected even at an angle / azimuth where the shape is distorted. It is possible to recognize. As a result, the possibility of recognizing the position / orientation of the subject can be increased as compared with the case of using the shape recognition technique.
従って、たとえば工場内の自動走行といった応用において、走行経路を変更する、あるいは途中で手動操作等で走行経路からはずれた場合においても、容易に修正可能である。つまり、色彩変化発光体３０を撮影できる限り、どのような場所でも自己の位置・向きを検出できるからである。
Therefore, for example, in an application such as automatic driving in a factory, even when the driving route is changed or the driving route is deviated from the driving route by manual operation or the like, it can be easily corrected. That is, as long as the color-
また、新たに自動走行システムを設定・構築する場合、レイアウトの変更等で色彩変化発光体３０の位置を変更する必要があった場合においても、設置する「位置」が正確に判明している限り、どこに設置してもその位置は自由である。したがって、容易に自動走行システムを構築できる。
In addition, when a new automatic driving system is set and constructed, even if it is necessary to change the position of the color
７．情報通信
ところで「色彩変化発光体３０」はデータを送る手段でもある。上述した用途では、それぞれのＩＤ（発光体３０ａ，３０ｂ等を表すデータ）をデータとして送り出しているといえるが、これらＩＤと同時に「移動体」の制御に有用な別データを送ることももちろん可能である。
7. In the information communication , the “color changing
特に、その色彩変化発光体３０に特有の要素・パラメータであれば、発光データに載せて送ることで他の通信手段の簡略化等をはかることが出来る。
In particular, if it is an element / parameter unique to the color changing
たとえば、
・色彩変化発光体３０部分の温度、湿度、気圧を送ることによって、自動農業作業において、作業手順や作業範囲を修正させることができると考えられる。
For example,
-It is considered that the work procedure and work range can be corrected in the automatic farming work by sending the temperature, humidity, and pressure of the color
・色彩変化発光体３０部分の傾斜変化を送ることによって、地盤の危険察知を行うことが可能となる。また、土壌温度センサー、土壌湿度センサー、土壌ＰＨセンサーの情報を送っても、同様に、危険察知を行うことが可能である。また、農業に役立てることも可能である。
-It is possible to detect the danger of the ground by sending the inclination change of the color
・色彩変化発光体３０部分の照度を送ることによって、自動農業作業等への応用が考えられる。
-Application to automatic farming work etc. can be considered by sending the illuminance of the color change
・色彩変化発光体３０付近の障害物センサー情報を送ることによって、作業危険の察知を行うことが考えられる。
It may be possible to detect work hazards by sending obstacle sensor information in the vicinity of the color
・色彩変化発光体３０部分の人感センサー情報、振動センサー情報、放射能センサー情報等を送ることによって、危険の察知を行うことができる。
-It is possible to detect danger by sending human sensor information, vibration sensor information, radioactivity sensor information, etc. of the color
さらには、
・色彩変化発光体３０の位置情報もしくは位置修正情報を送ることによって、発光体ＩＤの省略等を行うことができる。
Moreover,
By sending the position information or position correction information of the color
これらのような用途に本システムを応用することができ、その効果・効用として上記のような事項が想定される。 The present system can be applied to applications such as these, and the above items are assumed as its effects and utilities.
なお、ここで述べた、温度、湿度等を計測するセンサー類は、請求の範囲の、環境の情報を検知する手段の好適な一例に相当する。 The sensors for measuring temperature, humidity and the like described here correspond to a preferred example of a means for detecting environmental information in the claims.
８．発光光量の最適化
以上述べたように、本実施の形態においては色彩変化発光体３０が重要な構成の一つである。この色彩変化発光体３０としては、ＬＥＤ等の発光体を組合せて実現することが現実的に好適である。そして、マイコン等の制御手段を用いて、所定の色彩変化パターンでＬＥＤを発光させるのである。
8). As described above, the color
この場合、ＬＥＤ等は、請求の範囲の発光体の好適な一例に相当する。また、制御手段は、請求の範囲の色彩変化制御手段の好適な一例に相当する。 In this case, the LED or the like corresponds to a preferred example of the light emitter in the claims. The control means corresponds to a preferred example of the color change control means in the claims.
なお、色彩変化パターンは所定のメモリ手段に格納しておき、適宜書き換えられるように構成することも好適である。マイコン等の制御手段は、そのパターンをメモリ手段から読み出して、それに基づき、ＬＥＤ等の点灯・消灯を制御するのである。 It is also preferable that the color change pattern is stored in a predetermined memory means and can be appropriately rewritten. The control means such as a microcomputer reads the pattern from the memory means and controls lighting / extinguishing of the LEDs and the like based on the pattern.
ＬＥＤとしては、色彩が変化できるようにいわゆるフルカラーのＬＥＤを用いることが好適である。また、ＲＧＢ各色のＬＥＤを組み合わせて発光体を構成することも好ましい。このようにして、ＲＧＢそれぞれの光を発するＬＥＤを近接して配置し、各ＬＥＤの発光を制御することで見かけ上、色彩が変化して発光しているよう見せることができる。ＲＧＢ３色のＬＥＤを用いていわゆるフルカラーのＬＥＤを構成することが知られている。いわばこれと同様の原理である。 As the LED, it is preferable to use a so-called full-color LED so that the color can be changed. In addition, it is also preferable to configure the light emitter by combining LEDs of RGB colors. In this manner, LEDs that emit RGB light are arranged close to each other, and by controlling the light emission of each LED, it is possible to make it appear that the color changes and light is emitted. It is known to construct a so-called full-color LED using RGB three-color LEDs. In other words, this is the same principle.
ところで、色彩変化発光体３０の設置される環境は先に述べたように屋外、屋内問わず多岐にわたり、周囲の環境光も日光下から夜間まで考えられる。ここで、エリアセンサカメラ１２が撮影したキャプチャ画像中から、この色彩変化発光体３０の発光パターンを見つけ出すためには、以下のことが言えよう。
By the way, as described above, the environment in which the color
・昼間の場合（特に明るい屋外の場合）は、周囲でも確認できるほどの大光量で発光し、カメラ露光をこれに合わせておけば理論上デコード出来る。しかし、その一方、夜間では大光量発光は目立ちすぎることや電力を大量に消費してしまうことにもなりかねない。 ・ In the case of daytime (especially in the bright outdoors), it emits light with a large amount of light that can be confirmed even in the surroundings, and can be theoretically decoded if the camera exposure is adjusted accordingly. On the other hand, however, the large amount of light emission may be too conspicuous at night and consume a large amount of power.
また、エリアセンサカメラ１２が撮影したキャプチャ画像を色彩変化発光体３０のデコード以外にも使用したいというケースも数多く存在すると考えられる。このような多用途向けのカメラを流用する場合は、ある程度カメラ露光を周囲光に合わせる（すなわち自動的に適正露出をおこなう）使い方も好ましいものとして考えられる。
In addition, it is considered that there are many cases where it is desired to use the captured image captured by the
そのような使い方の場合、色彩変化パターンの露光が合わず、白飛び等で検出困難になる可能性が考えられる。 In such a usage, there is a possibility that the exposure of the color change pattern does not match and it becomes difficult to detect due to overexposure.
つまり、
・上述したように昼間に合わせて色彩変化発光体３０を大光量で発光を行わせる。
That means
As described above, the color changing
・エリアセンサカメラ１２が自動露出機能を備えており、夜間においてカメラが周囲の明るさに合わせて適切な露光をしようとする。
The
という条件の下では、上記大光量によってキャプチャ画面上で色彩変化発光体３０の像が白飛びしてしまう可能性が大である。
Under such a condition, there is a high possibility that the image of the color-change
そこで、色彩変化発光体３０の周辺（又は色彩変化発光体３０そのもの）に輝度センサーを設置し、周囲光に合わせて発光輝度を制御する方式が好ましい。さらには、色彩別の輝度を検知することで各色彩発光輝度を調整することも考えられるし、また好ましいことである。例えば、夕焼け時や、特殊照明環境（高速道路等のナトリウム灯など）の場合にこれは好適である。
Therefore, it is preferable to install a luminance sensor around the color change light emitter 30 (or the color
この場合、輝度センサーは、請求の範囲の、周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度を検知する手段の好適な一例に相当する。 In this case, the luminance sensor corresponds to a preferred example of a means for detecting the illuminance of ambient light or the illuminance of each color in the claims.
そして、この輝度センサーで得られた周囲光の状況に応じて、上述したマイコン等の制御手段が、ＬＥＤ等の発光体を適宜制御する。周囲が明るければより明るく制御し、周囲が暗ければ、より暗く制御する。また、上で述べたように、このような制御をこれを色彩毎に行うことが好適である。 And according to the ambient light condition obtained by this luminance sensor, the control means such as the above-mentioned microcomputer appropriately controls the light emitter such as LED. If the surroundings are bright, control is performed brighter. If the surroundings are dark, control is performed darker. Moreover, as described above, it is preferable to perform such control for each color.
輝度の制御の具体例Specific example of brightness control
特に、ここでいう輝度の制御は、例えば白飛びや、黒つぶれ等に効果を奏する。また例えば、色彩でデータを表現する光学式のコードにおいては、それを検出するカメラで同時に画像記録をとりたい場合等において、特に、次のような事情がある。In particular, the brightness control mentioned here is effective for, for example, overexposure or blackout. Further, for example, in the case of an optical code that expresses data with colors, there are the following circumstances especially when it is desired to simultaneously record an image with a camera that detects the data.
つまり、周囲光に応じて自動露出が効いている場合は（一般的には自動露出が効いている）、発光が白飛びしたり黒つぶれ等を起こしてしまう可能性がある。 That is, when automatic exposure is effective according to the ambient light (generally, automatic exposure is effective), there is a possibility that light emission may be blown out or blackout may occur.
一方、反射式露出計の原理で、被写体部分の入社光量を計るのが最も適正な露出値を得ることができると考えられる。そこで、色彩でデータを表すコードにその付近の照度情報を載せることによって、かかる照度情報に基づいた露出制御を行うことが考えられる。その結果、上述したような画像記録がさらに正確な露出の画像とすることが可能である。 On the other hand, it is considered that the most appropriate exposure value can be obtained by measuring the amount of light entering the subject area based on the principle of the reflective exposure meter. Therefore, it is conceivable to perform exposure control based on such illuminance information by placing illuminance information in the vicinity thereof on a code representing data in color. As a result, the image recording as described above can be an image with a more accurate exposure.
また、色彩変化発光体３０は、常時発光させておくのではなく、エリアセンサカメラ３０が近づいた場合にのみ発光させることも好適である。このためには、電波、赤外線、超音波等を利用することによって、キャプチャカメラの接近を検知するセンサーを色彩変化発光体３０が備えていることが好ましい。このセンサーがエリアセンサカメラ３０の接近を検知した場合にのみ、上述したＲＧＢのＬＥＤに所定の色彩発光パターンで発光を行わせることが好適である。例えば、エリアセンサカメラ３０から所定の電波（例えばマイクロ波）を送信させ、この電波が検知するセンサーを色彩変化発光体３０に備えさせて、このセンサーが上記電波を検知した場合にのみ、色彩変化パターンを発光させるように構成することも好適である。
In addition, it is preferable that the color
このように、エリアセンサカメラ３０からの所定の範囲内であることを、「有効域内である」と言う。すなわち、上記エリアセンサカメラ３０の接近を検知するセンサーは、請求の範囲のキャプチャカメラ有効域検知手段の好適な一例に相当する。
Thus, being within a predetermined range from the
このような制御によって、必要な場合にのみ発光させることができ、電力の無駄を省くことができる。 By such control, light can be emitted only when necessary, and waste of power can be saved.
また、一定時間で自動的に、発光をＯＮ／ＯＦＦを制御することも実用的には好適であり、電力の節約を図ることができる。 In addition, it is practically preferable to automatically control ON / OFF of light emission in a certain time, and power can be saved.
９．変形例
（１）これまで、移動体１０の位置及び向きを検知する方法、仕組みについて説明してきた。ところで、用途によっては、位置のみの検知で十分な場合もあり、また、向きのみで十分な場合もある。それらの場合は、位置のみ、又は、向きのみ、の検知動作となる。
9. Modification (1) The method and mechanism for detecting the position and orientation of the moving
（２）これまで、移動体１０は、自走できるものであることを中心に説明したが、自分が走行手段を備えていないものも、この移動体１０に含まれる。(2) Although the
例えば、携帯電話や、カーナビゲーション装置などは、自分から移動する手段は備えていない。しかし、携帯電話は人間に付随して移動を行うし、またカーナビゲーション装置は、自動車に付随して移動を行う。このようなものも、本発明で言う「移動体」に含まれるものである。 For example, cellular phones, car navigation devices, and the like do not have means for moving from themselves. However, the mobile phone moves along with the person, and the car navigation device moves along with the car. Such a thing is also contained in the "moving body" said by this invention.
（３）さらに、これまでは移動体１０は、移動することを前提としていたが、必ずしも移動を前提としないものでもかまわないので、ここでは「移動体」の代わりに、「観測体」と呼ぶ。たとえば、測量や、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：強化現実、拡張現実、拡張仮想現実等と訳される）における仮想と現実の画像合成等の場合は、必ずしも設置したカメラが頻繁に移動する必要はない。 (3) Furthermore, the moving
このような用途に本システムを使用することも好適であり、いわば、最初に設置した位置・向きを正確に計測するような目的にも本システムは好適である。 It is also suitable to use this system for such an application, so to speak, this system is also suitable for the purpose of accurately measuring the position / orientation that was initially installed.
このような場合は、移動フィールドではなく、単なるフィールド上に設けられる観測体についてのシステムとなる。 In such a case, the system is not a moving field but an observing body provided on a mere field.
また、観測体のフィールド内における設置場所が周期的（例えば、数ヶ月おき、数年おき）に変更されるような場合も、最初に設置された瞬間の位置・向きを正確に知ることができれば十分という用途にも本発明は有用である。 Also, if the location of the observation object in the field is changed periodically (for example, every few months, every few years), if the position and orientation at the moment of initial installation can be known accurately The present invention is also useful for sufficient applications.
１０ 移動体
２０ 移動フィールド
３０ 色彩変化発光体
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ 色彩変化発光体
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記移動フィールド内に配置され、それぞれ相異なるデータを表す色彩変化パターンで発光する複数の色彩変化発光体と、
前記移動体に設置され、前記色彩変化発光体をキャプチャする単数もしくは複数のキャプチャカメラと、
前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の像の画像上の位置を検出する検出手段と、
前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の色彩変化パターンをデコードし、それが表す前記データを得るデコード手段と、
前記検出手段が検出した前記位置と、前記でコード手段が得た前記データと、に基づき、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを算出するキャプチャカメラ位置情報算出手段と、
を含み、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを、前記移動体の位置及び／又は向きと見なして前記移動体の位置及び／又は向きを出力する移動***置及び／又は向き検知システム。 In a system for detecting the position and / or orientation of a moving object that moves within a predetermined moving field,
A plurality of color change light emitters arranged in the moving field and emitting light in a color change pattern each representing different data;
One or a plurality of capture cameras installed on the mobile body and capturing the color change light emitter,
Detecting means for detecting a position on the image of the color-change illuminant image from an image captured by the capture camera;
Decoding means for decoding a color change pattern of the color change light emitter from an image captured by the capture camera, and obtaining the data represented by the color change pattern;
Capture camera position information calculating means for calculating the position and / or orientation of the capture camera based on the position detected by the detecting means and the data obtained by the code means;
A moving body position and / or orientation detection system that regards the position and / or orientation of the capture camera as the position and / or orientation of the moving body and outputs the position and / or orientation of the moving body.
上記算出されたキャプチャカメラの位置情報に基づき前記移動体の動作を制御する制御手段、
を含むことを特徴とする移動体制御システム。 In the mobile body control system using the mobile body position and / or orientation detection system according to claim 1,
Control means for controlling the operation of the moving body based on the calculated position information of the capture camera;
A moving body control system comprising:
前記キャプチャカメラは、前記移動体に対して位置関係が可変に装着されており、
前記移動体と前記キャプチャカメラとの相対位置関係を検知するキャプチャカメラアライメント検知手段と、
前記キャプチャカメラアライメント検知手段が検知した前記相対位置関係に基づき、前記キャプチャカメラの位置情報を、前記移動体の位置に換算する移動***置算出手段と、
を含む移動***置・姿勢検出装置。ここで、前記位置は平面及び／又は高さ方向の位置を表し、前記姿勢は３次元空間中の各軸（縦軸、横軸、奥行き軸）を中心とした回転方向の位置を表すことを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to claim 2, wherein
The capture camera is variably mounted with respect to the moving body,
Capture camera alignment detection means for detecting a relative positional relationship between the moving body and the capture camera;
Based on the relative positional relationship detected by the capture camera alignment detection means, moving body position calculating means for converting the position information of the capture camera into the position of the moving body,
Mobile body position / posture detection device. Here, the position represents a position in a plane and / or height direction, and the posture represents a position in a rotation direction around each axis (vertical axis, horizontal axis, depth axis) in a three-dimensional space. A mobile control system that is characterized.
前記キャプチャカメラは、
複数の光学的仕様状態を取り得るズーム手段と、
キャプチャ時の前記光学的仕様を検知するレンズ仕様フィードバック手段と、
を含み、
前記キャプチャカメラ位置情報算出手段は、前記検知した前記光学的仕様に基づき前記キャプチャカメラの位置情報を算出することを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The moving body position and / or orientation detection system according to claim 1,
The capture camera is
Zoom means capable of taking a plurality of optical specification states;
Lens specification feedback means for detecting the optical specification at the time of capture;
Including
The moving camera position and / or orientation detection system, wherein the capture camera position information calculation means calculates position information of the capture camera based on the detected optical specification.
前記キャプチャカメラは、
複数の光学的仕様状態を取り得るズーム手段と、
キャプチャ時の前記光学的仕様を検知するレンズ仕様フィードバック手段と、
を含み、
前記キャプチャカメラ位置情報算出手段は、前記検知した前記光学的仕様に基づき前記キャプチャカメラの位置情報を算出することを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to claim 2 or 3,
The capture camera is
Zoom means capable of taking a plurality of optical specification states;
Lens specification feedback means for detecting the optical specification at the time of capture;
Including
The capture camera position information calculation unit calculates position information of the capture camera based on the detected optical specification.
前記色彩変化発光体は、
複数の発光体と、
該複数発光体を制御する色彩変化制御手段と、
を有し、前記複数の発光体は、それぞれ発光する色彩が異なることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The moving body position and / or orientation detection system according to claim 1,
The color change illuminant is:
A plurality of light emitters;
Color change control means for controlling the plurality of light emitters;
A moving body position and / or orientation detection system, wherein the plurality of light emitters have different colors to emit light.
前記色彩変化発光体は、
複数の発光体と、
該複数発光体を制御する色彩変化制御手段と、
を有し、前記複数の発光体は、それぞれ発光する色彩が異なることを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to claim 2 or 3,
The color change illuminant is:
A plurality of light emitters;
Color change control means for controlling the plurality of light emitters;
The moving body control system according to claim 1, wherein the plurality of light emitters have different colors of light emission.
前記色彩変化発光体の近傍に備えられた、周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度を検知する手段、
を含むことを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The moving body position and / or orientation detection system according to claim 6,
Means for detecting the illuminance of ambient light, or the illuminance of each color, provided in the vicinity of the color change light emitter;
A moving body position and / or orientation detection system.
前記色彩変化発光体の近傍に備えられた、周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度を検知する手段、
を含むことを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to claim 7, wherein
Means for detecting the illuminance of ambient light, or the illuminance of each color, provided in the vicinity of the color change light emitter;
A moving body control system comprising:
前記色彩変化制御手段は、前記検知した周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度によって、発光輝度もしくは各色彩毎の発光輝度を変化させることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The moving body position and / or orientation detection system according to claim 8,
The moving body position and / or orientation detection system, wherein the color change control means changes the light emission luminance or the light emission luminance for each color according to the detected illuminance of ambient light or illuminance for each color.
前記色彩変化制御手段は、前記検知した周囲光の照度、もしくは色彩毎の照度によって、発光輝度もしくは各色彩毎の発光輝度を変化させることを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to claim 9, wherein
The said color change control means changes the light emission luminance or the light emission luminance for each color according to the detected illuminance of the ambient light or the illuminance for each color.
前記色彩変化発光体の近傍に設けられた環境の情報を検知する手段、
を備え、
前記色彩変化発光手段の前記色彩変化制御手段は、前記検知した環境の情報を表す色彩変化パターンを、前記複数の発光体に発光させることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The moving body position and / or orientation detection system according to any one of claims 6, 8, or 10,
Means for detecting environmental information provided in the vicinity of the color change light emitter;
With
The moving body position and / or orientation detection system, wherein the color change control means of the color change light emitting means causes the plurality of light emitters to emit a color change pattern representing the detected environment information.
前記色彩変化発光体の近傍に設けられた環境の情報を検知する手段、
を備え、
前記色彩変化発光手段の前記色彩変化制御手段は、前記検知した環境の情報を表す色彩変化パターンを、前記複数の発光体に発光させることを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to any one of claims 7, 9, or 11,
Means for detecting environmental information provided in the vicinity of the color change light emitter;
With
The moving body control system, wherein the color change control means of the color change light emitting means causes the plurality of light emitters to emit a color change pattern representing the detected environment information.
前記環境検知手段は、温度センサー、湿度センサー、気圧センサー、照度センサー、傾斜センサー、放射能センサー、振動センサー、人感センサー、障害物センサー、土壌温度センサー、土壌湿度センサー、土壌ＰＨセンサーのいずれか１種以上のセンサーを含むことを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The mobile body position and / or orientation detection system according to claim 12,
The environment detection means is any one of a temperature sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, an illuminance sensor, a tilt sensor, a radioactivity sensor, a vibration sensor, a human sensor, an obstacle sensor, a soil temperature sensor, a soil humidity sensor, and a soil PH sensor. A moving body position and / or orientation detection system comprising one or more sensors.
前記環境検知手段は、温度センサー、湿度センサー、気圧センサー、照度センサー、傾斜センサー、放射能センサー、振動センサー、人感センサー、障害物センサー、土壌温度センサー、土壌湿度センサー、土壌ＰＨセンサーのいずれか１種以上のセンサーを含むことを特徴とする移動体制御システム。 The mobile control system according to claim 13, wherein
The environment detection means is any one of a temperature sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, an illuminance sensor, a tilt sensor, a radioactivity sensor, a vibration sensor, a human sensor, an obstacle sensor, a soil temperature sensor, a soil humidity sensor, and a soil PH sensor. A mobile control system comprising one or more sensors.
前記色彩変化発光体は、
前記色彩変化発光体が前記キャプチャカメラの有効域内であるか否かを検知するキャプチャカメラ有効域検知手段、
を含み、
前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内であると判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体に発光を行わせ、
前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内ではないと判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体の発光を停止させることを特徴とする移動***置及び／又は向き検知システム。 The moving body position and / or orientation detection system according to any one of claims 6, 8, 10, 12, and 14,
The color change illuminant is:
Capture camera effective range detection means for detecting whether or not the color change illuminant is within the effective range of the capture camera;
Including
The color change control means causes the plurality of light emitters in the color change light emitter to emit light when the capture camera effective area detection means determines that the color change light emitter is within the effective area,
The color change control means stops light emission of the plurality of light emitters in the color change light emitter when the capture camera effective area detection means determines that the color change light emitter is not within the effective area. Characteristic moving body position and / or orientation detection system.
前記色彩変化発光体は、
前記色彩変化発光体が前記キャプチャカメラの有効域内であるか否かを検知するキャプチャカメラ有効域検知手段、
を含み、
前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内であると判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体に発光を行わせ、
前記色彩変化制御手段は、該キャプチャカメラ有効域検知手段が前記色彩変化発光体が前記有効域内ではないと判断した場合は、前記色彩変化発光体内の前記複数の発光体の発光を停止させることを特徴とする移動体制御システム。
The mobile body control system according to any one of claims 7, 9, 11, 13, and 15,
The color change illuminant is:
Capture camera effective range detection means for detecting whether or not the color change illuminant is within the effective range of the capture camera;
Including
The color change control means causes the plurality of light emitters in the color change light emitter to emit light when the capture camera effective area detection means determines that the color change light emitter is within the effective area,
The color change control means stops light emission of the plurality of light emitters in the color change light emitter when the capture camera effective area detection means determines that the color change light emitter is not within the effective area. A mobile control system that is characterized.
前記フィールド内に配置され、それぞれ相異なるデータを表す色彩変化パターンで発光する複数の色彩変化発光体と、 A plurality of color change light emitters arranged in the field, each emitting light in a color change pattern representing different data;
前記観測体に設置され、前記色彩変化発光体をキャプチャする単数もしくは複数のキャプチャカメラと、 One or more capture cameras installed on the observation body and capturing the color change light emitter,
前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の像の画像上の位置を検出する検出手段と、 Detecting means for detecting a position on the image of the color-change illuminant image from an image captured by the capture camera;
前記キャプチャカメラが撮影する画像から前記色彩変化発光体の色彩変化パターンをデコードし、それが表す前記データを得るデコード手段と、 Decoding means for decoding a color change pattern of the color change light emitter from an image captured by the capture camera, and obtaining the data represented by the color change pattern;
前記検出手段が検出した前記位置と、前記でコード手段が得た前記データと、に基づき、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを算出するキャプチャカメラ位置情報算出手段と、 Capture camera position information calculating means for calculating the position and / or orientation of the capture camera based on the position detected by the detecting means and the data obtained by the code means;
を含み、前記キャプチャカメラの位置及び／又は向きを、前記観測体の位置及び／又は向きと見なして前記観測体の位置及び／又は向きを出力する観測***置及び／又は向き検知システム。 An observation object position and / or orientation detection system that outputs the position and / or orientation of the observation object by regarding the position and / or orientation of the capture camera as the position and / or orientation of the observation object.
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