JP2016164518A - 屋内位置情報測位システム及び屋内位置情報測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建物内に新たな設備の設置をすることなく、また、端末に特殊な機能を備えることなく屋内における端末の位置情報を特定する。【解決手段】入力部１００は撮影画像を入力し、記憶部３００は建物内の天井の対象画像及び各地点における位置情報を記憶し、画像マッチング部２０２は、撮影画像と、対象画像とのマッチングを行い、撮影画像にマッチする対象画像に体操する画像位置情報を取得し、位置情報算出部２０３は、画像位置情報から、撮影画像を撮影した時のユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、屋内位置情報測位システム及び屋内位置情報測位方法に関する。

ユーザが現在地から目的地へ到達するための経路の案内や、ユーザの現在地の周辺情報の収集等のために、スマートフォン等の携帯端末の位置情報を特定する技術が知られている。携帯端末の位置情報を特定する方法としては、ＧＰＳ（Global Positing System）を用いた方法が広く知られている。

ところが、ＧＰＳは屋内では使用できないため、屋内における位置情報の特定のためには別の方法を用いる必要がある。屋内における位置情報の特定方法としては、例えば、各地点に設置されたアンテナからの電波を受信し、距離による電波特性の変化から位置情報を特定する方法が知られている。

上述のアンテナを用いた方法においては、精度を向上させるためには多数のアンテナが必要になるという問題がある。そこで、アンテナを搭載した移動体を移動させ、複数の地点からアンテナが発信した電波を受信することで、位置情報特定の精度を向上させる方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−８０８９７号公報

しかしながら、従来技術においては、端末の位置情報の特定のために、建物内に新たな設備の設置をすることや、端末に特殊な機能を備えることが必要であるという課題があった。例えば、特許文献１に記載の方法では、アンテナを搭載した移動体及び移動体が移動するための広い場所が必要になり、設備を設置するために多大なコストが必要であるばかりか、建物の大きさ等の制約によっては実施することができない。さらに、ユーザが使用する携帯端末にも特殊な受信機能を備える必要があり、位置情報の提供を利用することができるユーザが限られてしまうという。

そこで、本発明の目的は、建物内に新たな設備の設置をすることなく、また、端末に特殊な機能を備えることなく屋内における端末の位置情報を特定することにある。

本発明の屋内位置情報測位システムは、建物内の壁または天井の対象画像及び前記対象画像上の各地点における位置情報を記憶する記憶部と、ユーザ端末によって撮影された撮影画像の入力を行う入力部と、前記入力部に入力された前記撮影画像と、前記記憶部に記憶されている前記対象画像とのマッチングを行い、前記撮影画像にマッチする前記対象画像に対応する位置情報を画像位置情報として前記記憶部から取得する画像マッチング部と、前記画像位置情報及び前記ユーザ端末の撮影時の状態を示す撮影情報から、前記撮影画像を撮影した時の前記ユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する位置情報算出部と、前記ユーザ端末位置情報を表示する表示部と、を有することを特徴とする。

本発明の屋内位置情報測位方法は、ユーザ端末によって撮影された撮影画像の入力を行う入力工程と、前記入力工程で入力された前記撮影画像と、記憶部に記憶されている建物内の壁または天井の対象画像とのマッチングを行い、前記対象画像上の前記撮影画像がマッチした地点の位置情報を前記記憶部から取得し、画像位置情報として出力する画像マッチング工程と、前記画像位置情報から、前記撮影画像を撮影した時の前記ユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する位置情報算出工程と、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、建物内に新たな設備の設置をすることなく、また、端末に特殊な機能を備えることなく屋内における端末の位置情報を特定することができる。

図１は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態１に係るユーザ端末の一例を示す図である。 図４は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの対象画像の一例を示す図である。 図５は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムのユーザ端末位置情報算出方法の一例を示す図である。 図６は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムを利用する際の様子の一例を示す図である。 図７は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムを利用する際の様子の一例を示す図である。 図８は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの表示部における表示の一例を示す図である。 図９は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１１は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの撮影画像の一例を示す図である。 図１２は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの表示部における表示の一例を示す図である。 図１３は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１５は、実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、屋内位置情報測位プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。

以下に、本願に係る屋内位置情報測位システム及び屋内位置情報測位方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本願に係る屋内位置情報測位システム及び屋内位置情報測位方法が限定されるものではない。

［実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの構成］
まず、図１を用いて、屋内位置情報測位システムの構成について説明する。図１は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、屋内位置情報測位システム１は、入力部１００、計算処理部２００、記憶部３００及び表示部４００を有する。

また、屋内位置情報測位システム１は、図２に示すような構成としてもよい。図２は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。図２の構成においては、入力部１００及び表示部４００を有する携帯通信端末であるユーザ端末１０が、ネットワーク２０を介して記憶部３００及び計算処理部２００を有するサーバ３０と接続されている。ユーザ端末１０の具体的な例としてはスマートフォン、ウェアラブルコンピュータ、通信機能を有するカメラ等が挙げられる。また、サーバ３０は、各建物内に設けるようにしてもよいし、ネットワーク２０をインターネットとして、クラウド上に設けるようにしてもよい。また、サーバに対して複数のユーザ端末が接続するようにしてもよい。

入力部１００は、ユーザ端末によって撮影された撮影画像の入力を行う。図１に示すように、入力部１００は、画像入力部１０１及び撮影情報入力部１０２を有する。画像入力部１０１は、ユーザ端末により撮影された撮影画像を入力する。また、撮影情報入力部１０２は、ユーザ端末の撮影時の状態を示す撮影情報撮影情報を入力する。撮影情報には、ユーザ端末の画角、画像撮影時の撮影角度、高さ、方位、加速度等が含まれる。

図３を用いてユーザ端末であるカメラで天井を撮影した際に取得される撮影情報について説明する。図３は、実施形態１に係るユーザ端末の一例を示す図である。図３に示すように、カメラの撮影角度θ_１は、加速度センサ等により測定される撮影時のカメラの傾きによって決定される。また、カメラの画角θ₂は、カメラのレンズまたはセンサ等によって決定される既定値である。そして、カメラの高さh_１は、撮影時の地面からの高さであり、カメラに備えられた高度計等により測定される。また、高度計等が備えられていない場合は、ユーザが撮影時のカメラの高さを入力するようにしてもよい。

また、撮影時の方位をさらに取得するようにしてもよい。方位はカメラに備えられた方位センサから取得してもよいし、撮影画像の台形歪みの方向から算出するようにしてもよい。さらに、加速度センサを用いて撮影時の前後の加速度を取得するようにしてもよい。

なお、撮影情報の入力は測位の精度を向上させるためのものであり、屋内位置情報測位システム１は撮影情報入力部１０２を含まない構成であっても測位を行うことは可能である。また、ユーザ端末１０は例えばカメラ付きスマートフォン等の、画像撮影機能及びデータ転送機能を備えた各種電子機器である。

図１に示すように、計算処理部２００は、入力処理部２０１、画像マッチング部２０２及び位置情報算出部２０３を有する。入力処理部２０１は、入力部１００から入力された各情報を認識し、画像マッチング部２０２及び位置情報算出部２０３へ転送する。例えば、入力処理部２０１は画像入力部１０１から入力された撮影画像は画像マッチング部２０２へ転送し、撮影情報入力部１０２から入力された撮影情報は位置情報算出部２０３へ転送する。

記憶部３００は、建物内の壁または天井の対象画像及び対象画像上の各地点における位置情報を記憶する。画像マッチング部２０２は、入力部１００に入力された撮影画像と、記憶部３００に記憶されている対象画像とのマッチングを行い、撮影画像にマッチする対象画像の位置情報である画像位置情報を記憶部３００から取得する。具体的には、画像マッチング部２０２は、記憶部３００の天井情報データベース３０１を参照し、入力された撮影画像のマッチングを行い、撮影画像にマッチする対象画像の座標を天井情報データベース３０１から取得する。天井情報データベース３０１に記憶されている対象画像及び画像マッチング部２０２における撮影画像のマッチングについて、図４を用いて説明する。図４は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの対象画像の一例を示す図である。

また、天井の対象画像については、天井に文字や図形等を描き、パターンを作成することによって用意してもよいし、既存の状態のまま対象画像としてもよい。なお、天井に文字や図形を直接描かずに、天井に光を投影して文字や図形を対象画像として表示するようにしてもよい。

図４に示すように、天井情報データベース３０１には、天井の対象画像及び対象画像の各地点の座標が記憶されている。図４に示すように、画像マッチング部２０２は、矩形で表された撮影画像で対象画像内を検索する。そして、画像マッチング部２０２は、対象画像の一致した範囲の中心位置の座標（x₂,y₂）及び撮影範囲の各頂点を示す座標（x_１,y_１）、（x₃,y₃）、天井の高さz１等を画像位置情報として位置情報算出部２０３へ転送する。

位置情報算出部２０３は、画像位置情報から、撮影画像を撮影した時のユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する。ユーザ端末位置情報の算出方法について、図５を用いて説明する。図５は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムのユーザ端末位置情報算出方法の一例を示す図である。

まず、位置情報算出部２０３は、ユーザ端末から天井へ引いた垂線と天井との交点の座標（X,Y,z_１）、撮影範囲の中心の座標（x₂,y₂,z_１）、撮影角度θ_１を基に、式（１）を作成する。

さらに、位置情報算出部２０３は、ユーザ端末から天井へ引いた垂線と天井との交点の座標（X,Y,z_１）、撮影範囲のカメラに近い頂点の座標（x₃,y_１,z_１）、カメラと撮影範囲のカメラに近い頂点を結ぶ直線とのなす角θ_１-θ₂を基に、式（２）を作成する。

そして、位置情報算出部２０３は、式（１）及び式（２）からユーザ端末の位置を示す（X，Y）を求め、表示部４００へ転送する。また、この時、表示部４００へは座標ではなく、例えば「西エリア」のような座標に対応する位置の呼称や、「南出口付近」のような付近にある設備等を示す文言を転送するようにしてもよい。また、（X,Y）を求めるための計算方法は上記のものに限られない。

図６は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムを利用する際の様子の一例を示す図である。図６の例では、ユーザ１１ａはユーザ１２ａの頭上の位置を撮影しており、ユーザ１２ａはユーザ１１ａの頭上の位置を撮影している。このように、ユーザの水平方向の位置と、撮影された天井の撮影画像の水平方向の位置は一致しないことが多いため、位置情報算出部２０３は天井の撮影画像の位置からユーザ端末の位置、即ちユーザの位置を算出する。

また、記憶部３００は、位置情報として階数を記憶し、画像マッチング部２０２は、画像位置情報に階数を含め、位置情報算出部２０３はユーザ端末位置情報に階数を含め、図７に示すように、表示部４００は階数を表示するようにしてもよい。図７は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムを利用する際の様子の一例を示す図である。図７に示すように、ユーザ２１ａ及びユーザ２２ａの端末の表示部４００には、現在位置の階数として「２Ｆ」が表示されている。また、ユーザ２３ａは、ユーザ２２ａと水平方向の位置は同じであるが、階数が異なるため、ユーザ２３ａの端末の表示部４００には現在位置の階数として「１Ｆ」が表示されている。

階数は、天井情報データベース３０１に対象画像と階数を対応付けて記憶しておき、画像マッチング部２０２で階数情報を取得するようにしてもよい。また、撮影情報に含まれるユーザ端末の高さから、階数を推定するようにしてもよい。

さらに、表示部４００は、ユーザ端末位置情報が示す位置の周辺の展示物に関する情報を表示する。図８に示すように、表示部４００は、位置情報を表すだけでなく、位置情報に関連する情報を表示するようにしてもよい。図８は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの表示部における表示の一例を示す図である。図８の例では、製品の展示会において、スマートフォンの画面に現在地付近の展示ブースの説明を表示した場合を示している。

図８を用いて、現在地付近の展示ブースの説明を表示するための処理の一例を説明する。まず、記憶部３００または外部の記憶装置等に位置情報、展示ブースの配置及び各展示ブースの展示内容等の情報を紐付けて周辺展示物情報データベースとして記憶しておく。そして、表示部４００がユーザ端末位置情報を受け取ると、周辺展示物情報データベースを参照し、位置情報が属するエリアに配置されている展示ブース及び展示ブースの情報を取得し、表示する。図８の例では、表示部４００は、ユーザ端末位置情報として「Ａビル２Ｆ東エリア」を取得し、「Ａビル２Ｆ東エリア」に配置されたＡ社及びＢ社のブースの展示内容の画像やテキスト等のデータを周辺展示物情報データベースから取得している。

なお、屋内位置情報測位システム１の構成は図１及び図２に示すものに限られない。例えば、スマートフォン等の端末に入力部１００、計算処理部２００及び表示部４００をアプリケーションとして備え、記憶部３００のみ外部に設ける構成としてもよい。また、記憶部３００の天井情報データベース３０１を端末に記憶させることで、全ての構成を端末に備えることも可能である。

また、撮影情報に方位が含まれている場合は、位置情報算出部２０３は、ユーザ端末位置情報の算出に方位を利用する。具体的には、対象画像に特徴が少なく、複数の角度からの撮影で同じような撮影画像が得られる場合、どの方向から撮影しているかを方位によって決定したうえでユーザ端末位置情報を算出する。

さらに、撮影情報に撮影時前後の加速度が含まれている場合は、位置情報算出部２０３は、ユーザ端末位置情報の算出に加速度を利用する。具体的には、ユーザが移動しながら連続的に撮影画像を入力した場合に、前回画像位置情報を算出した地点から、加速度から求められる移動情報を基に、現在の大まかな地点を算出する。

上述のように、撮影情報として様々な情報を得ることができ、これらを適宜組み合わせて利用することで、ユーザ端末の位置を算出する処理を精度良く行うことができる。

［実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの処理］
図９を用いて、屋内位置情報測位システム１の処理について説明する。図９は、実施形態１に係る屋内位置情報測位システムの処理の一例を示す図である。

まず、図９に示すように、入力部１００は撮影画像及び撮影情報を入力する（ステップＳ１０１）。例えば、撮影画像とは、ユーザ端末で撮影した天井の画像であり、撮影情報とはユーザ端末の画角及び撮影時の撮影角度である。

次に、入力処理部２０１は、入力された情報を認識し、各部へ処理に必要な情報を転送する（ステップＳ１０２）。具体的には、撮影画像は画像マッチング部２０２へ転送され、撮影情報は位置情報算出部２０３へ転送される。

そして、画像マッチング部２０２は、撮影画像と天井情報データベース３０１の対象画像とのマッチングを行い、撮影画像の画像位置情報を算出する（ステップＳ１０３）。画像撮影位置は、例えば、撮影画像を矩形とした時の中心及び各頂点の座標によって表される。

位置情報算出部２０３は、画像位置情報及び撮影情報からユーザ端末位置情報を算出する（ステップＳ１０４）。ユーザ端末位置情報は、例えば、撮影情報に含まれるユーザ端末の画角及び撮影角度と、画像撮影位置を表す座標等から、三角比を用いた方法によって求められる。最後に、位置情報算出部２０３は、算出したユーザ端末位置情報を表示部４００に出力する（ステップＳ１０５）。表示部４００に出力されるユーザ端末位置情報は、ユーザ端末の位置を示す座標のみであってもよいし、座標に対応する建物内のエリアの名称等であってもよい。

［実施形態１の効果］
実施形態１において、屋内位置情報測位システム１は、建物内の壁または天井の対象画像及び対象画像上の各地点における位置情報を天井情報データベース３０１に記憶する。そして、屋内位置情報測位システム１は、ユーザ端末によって撮影された撮影画像の入力を行い、入力部１００に入力された撮影画像と、記憶部３００に記憶されている対象画像とのマッチングを行い、撮影画像にマッチした対象画像の位置情報である画像位置情報を取得する。その後、屋内位置情報測位システム１は、画像位置情報から、撮影画像を撮影した時のユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する。

上記構成においては、アンテナ、移動体及び移動体が移動するための空間、または特殊な受信機能を有する端末等は不要である。よって、実施形態１によれば、建物内に新たな設備の設置をすることなく、また、ユーザ端末に特殊な機能を備えることなく屋内におけるユーザ端末の位置情報を特定することができる。

また、屋内位置情報測位システム１では、天井の対象画像については、天井を既存の状態から変化させる必要はなく、既存の天井の画像を対象画像として使用することで、さらに設置コストを低減することができる。また、天井のパターン等は、基本的に長期間変更とならないため、頻繁に天井情報データベース３０１を更新する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。

また、屋内位置情報測位システム１では、位置情報として階数をさらに記憶し、入力された撮影画像と、記憶部３００に記憶されている対象画像とのマッチングを行い、撮影画像にマッチする対象画像に対応する、階数を含む画像位置情報を記憶部３００から取得する。そして、画像位置情報に含まれる階数を表示する取得する。このため、ユーザ端末が建物の何階にいるかを表示することができる。

また、表示部４００は、ユーザ端末位置情報が示す位置の周辺の展示物に関する情報を表示する。これにより、屋内における展示会等で周辺のブースの情報等をユーザが参照することができるようになる。

また、入力部１００及び表示部４００を携帯通信端末に備え、画像マッチング部２０２、位置情報算出部２０３及び記憶部３００をサーバに備える構成とすることで、処理部分を仮想化し、ユーザ端末の負担を低減することができるだけでなく、多数のユーザの情報をサーバで収集することができ、さらに、同一の建物内における複数のユーザの位置情報から混雑情報を算出し、表示することができる。

［実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの構成］
ところで、上記の実施形態１では、ユーザ端末の現在位置を算出して表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザ端末の現在位置に加えて、目的地と現在位置から目的地に至る経路情報も算出して表示するようにしてもよい。

そこで、以下の実施形態２の説明では、撮影画像に表示されている目的地を示す情報を取得し、現在位置から目的地までの経路を算出し、ユーザ端末の現在位置とともに現在地から目的地までの経路を表示する場合について説明する。

図１０を用いて、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの構成について説明する。図１０は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。実施形態２は、ユーザ端末の現在位置に加えて、目的地と現在位置から目的地に至る経路情報を算出し、表示する。

なお、以降の実施形態の説明において、特に説明を行わない部分の構成及び処理については、実施形態１の構成及び処理と同様であるものとする。図１０に示すように、屋内位置情報測位システム１は、実施形態１の構成に加えて経路情報算出部２０４を有する。実施形態２においては、建物として駅を例にあげて説明する。

まず、入力処理部２０１は、入力された撮影画像から目的地を示す文字列等を抽出する。実施形態２において入力される撮影画像について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの撮影画像の一例を示す図である。

図１１に示すように、入力される画像には、天井１５０及び目的地を示す案内板１５１が表示されている。入力処理部２０１は、ＯＣＲ（Optical Character Recognition）等により、撮影画像中に記載されている文字列を読み取り、案内板１５１が「５番ホーム」を示していることを認識する。若しくは、案内板１５１自体に「５番ホーム」に対応するパターンを持たせておき、画像マッチング部２０２でマッチングを行うことで「５番ホーム」を示す看板であることを認識するようにしてもよい。これにより、入力処理部２０１は５番ホームに対応する位置情報を目的地として経路情報算出部２０４に転送する。

そして、図１０に示す経路情報算出部２０４は、ユーザ端末の現在位置及び目的地の位置情報を取得する。ここで、記憶部３００は、屋内の地図及び各地点間の経路を含む地図情報を経路情報データベース３０２としてさらに記憶している。そして、経路情報算出部２０４は、撮影画像に表示されている目的地を示す情報を取得し、経路情報データベース３０２を参照し、ユーザ端末位置情報が示す位置から目的地までの経路を算出し、ユーザ端末の現在位置とともに表示部４００へ転送する。経路情報データベース３０２には屋内の地図及び各地点間の経路が記憶されているため、現在地及び目的地の位置情報から経路情報を検索することができる。

また、実施形態２においても、実施形態１と同様に、図２に示すような構成としてもよい。この場合、サーバでは混雑情報を収集し、経路情報算出部２０４は、混雑していない経路を優先的に算出する。

表示部４００は図１２に示すように、経路情報算出部２０４で算出された経路を表示する。図１２は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの表示部における表示の一例を示す図である。図１２には、現在地から目的地に至るまでの経路が示されている。表示部４００における経路の表示は、図１２のように駅の構内地図とともに表示してもよいし、文字による説明を表示してもよい。

図１２の例では、位置情報算出部２０３により、現在地が「Ａ駅南口」であることが算出され、入力処理部２０１によって目的地が「Ａ駅５番ホーム」であることが認識されている。そして、経路情報算出部２０４は、現在地「Ａ駅南口」、目的地「Ａ駅５番ホーム」に対応する経路を経路情報データベース３０２から取得する。そして、表示部４００は、現在地である「Ａ駅南口」に対応する地点４５０及び目的地「Ａ駅５番ホーム」に対応する地点４５２を地図上にプロットし、経路情報算出部２０４で取得した経路４５１を表示することで現在地から目的地までのナビゲーションを行う。

［実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの処理］
図１３を用いて、屋内位置情報測位システム１の処理について説明する。図１３は、実施形態２に係る屋内位置情報測位システムの処理の一例を示す図である。

まず、図１３に示すように、入力部１００は撮影画像及び撮影情報を入力する（ステップＳ２０１）。例えば、撮影画像とは、ユーザ端末で撮影した天井の画像であり、撮影情報とはユーザ端末の画角及び撮影時の撮影角度である。入力処理部２０１は、入力された情報を認識し、各部へ処理に必要な情報を転送する（ステップＳ２０２）。具体的には、撮影画像は画像マッチング部２０２へ転送され、撮影情報は位置情報算出部２０３へ転送される。

そして、画像マッチング部２０２は、撮影画像と天井情報データベース３０１の対象画像とのマッチングを行い、撮影画像の画像位置情報を算出する（ステップＳ２０３）。画像撮影位置は、例えば、撮影画像を矩形とした時の中心及び各頂点の座標によって表される。位置情報算出部２０３は、画像位置情報及び撮影情報からユーザ端末位置情報を算出する（ステップＳ２０４）。ユーザ端末位置情報は、例えば、撮影情報に含まれるユーザ端末の画角及び撮影角度と、画像撮影位置を表す座標等から、三角比を用いた方法によって求められる。経路情報算出部２０４は、入力処理部２０１が撮影画像から取得した目的地を示す情報を取得し、ユーザ端末位置情報から目的地までの経路情報を取得し（ステップＳ２０５）、算出したユーザ端末位置情報及び目的地までの経路情報を表示部４００に出力する（ステップＳ２０６）。表示部４００は、例えば駅の地図と、地図上にプロットされた現在地及び目的地を表示し、さらに現在地及び目的地を結ぶ経路を表示する。

［実施形態２の効果］
実施形態２において、記憶部３００は、屋内の地図及び各地点間の経路を含む地図情報を経路情報データベース３０２としてさらに記憶し、経路情報算出部２０４は、撮影画像に表示されている目的地を示す情報を取得し、経路情報データベース３０２を参照し、ユーザ端末位置情報が示す位置から目的地までの経路を算出する。

これにより、従来ＧＰＳを用いた経路情報の利用ができなかった駅の構内において経路情報が利用できるようになる。また、駅の構内に設置されている案内版の画像から目的地を抽出することで、目的地の入力を省略することができる。また、混雑していない経路を優先して表示することによって、ユーザは目的地へスムーズに到達することができる。

［実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの構成］
ところで、上記の実施形態１では、ユーザ端末によって撮影された撮影画像と撮影情報とを用いて、ユーザ端末位置情報を算出する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、建物内に入る前にＧＰＳを利用して取得した位置情報等をさらに利用して、ユーザ端末位置情報を算出するようにしてもよい。

そこで、以下の実施形態３の説明では、建物内に入る前にＧＰＳを利用して取得した屋外位置情報から、屋外位置情報に対応する入口が属するエリアを算出し、該エリアにおける対象画像を用いてマッチングを行い、ユーザ端末の位置を算出する場合について説明する。

図１４を用いて、実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの構成について説明する。図１４は、実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの構成の一例を示すブロック図である。実施形態３は、ユーザが建物内に入った入口からエリアを特定し、特定したエリアにおいてマッチングを行う。図１４に示すように、屋内位置情報測位システム１は、実施形態１の構成に加えて位置情報入力部１０３、エリア算出部２０５及び屋内地図データベース３０３を有する。

まず、入力部１００は、ユーザ端末が建物内に移動する前に屋外で取得した屋外位置情報をさらに入力する。具体的には、位置情報入力部１０３は、建物内に入る前にＧＰＳを利用して取得した位置情報である屋外位置情報を入力する。そして、入力処理部２０１は、入力された屋外位置情報をエリア算出部２０５へ転送する。

記憶部３００は、屋内を複数のエリアに分けた地図と、屋内の各入口近傍の屋外で取得される位置情報とを対応付けて屋内地図データベース３０３としてさらに記憶している。エリア算出部２０５は、屋内地図データベース３０３を参照し、建物内のエリアのうち、入力された屋外位置情報に対応する入口が属するエリアを算出する。画像マッチング部２０２は、エリア算出部２０５によって算出されたエリアにおける対象画像を用いてマッチングを行う。

［実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの処理］
図１５を用いて、屋内位置情報測位システム１の処理について説明する。図１５は、実施形態３に係る屋内位置情報測位システムの処理の一例を示す図である。

まず、図１５に示すように、入力部１００は撮影画像、撮影情報及び屋外位置情報を入力する（ステップＳ３０１）。例えば、撮影画像とは、ユーザ端末で撮影した天井の画像であり、撮影情報とはユーザ端末の画角及び撮影時の撮影角度であり、屋外情報とは建物内に入る前に最後にＧＰＳによって取得した位置情報である。入力処理部２０１は、入力された情報を認識し、各部へ処理に必要な情報を転送する（ステップＳ３０２）。具体的には、撮影画像及び屋外位置情報は画像マッチング部２０２へ転送され、撮影情報は位置情報算出部２０３へ転送される。

そして、エリア算出部２０５は、屋外位置情報を屋内地図データベース３０３と照合し、撮影が行われたエリアを算出する（ステップＳ３０３）。画像マッチング部２０２は、撮影画像と天井情報データベース３０１の算出されたエリア付近の対象画像とのマッチングを行い、撮影画像の画像位置情報を算出する（ステップＳ３０４）。画像撮影位置は、例えば、撮影画像を矩形とした時の中心及び各頂点の座標によって表される。位置情報算出部２０３は、画像位置情報及び撮影情報からユーザ端末位置情報を算出する（ステップＳ３０５）。ユーザ端末位置情報は、例えば、撮影情報に含まれるユーザ端末の画角及び撮影角度と、画像撮影位置を表す座標等から、三角比を用いた方法によって求められる。最後に、位置情報算出部２０３は、算出したユーザ端末位置情報を表示部４００に出力する（ステップＳ３０６）。表示部４００に出力されるユーザ端末位置情報は、ユーザ端末の位置を示す座標のみであってもよいし、座標に対応する建物内のエリアの名称等であってもよい。

［実施形態３の効果］
実施形態３において、入力部１００は、ユーザ端末が建物内に移動する前に屋外で取得した屋外位置情報をさらに入力し、記憶部３００は、屋内を複数のエリアに分けた地図と、屋内の各入口近傍の屋外で取得される位置情報とを対応付けて屋内地図データベース３０３としてさらに記憶し、エリア算出部２０５は屋内地図データベース３０３を参照し、建物内のエリアのうち、入力された屋外位置情報に対応する入口が属するエリアを算出し、画像マッチング部２０２は、エリア算出部２０５によって算出されたエリアにおける対象画像を用いてマッチングを行う。これにより、画像マッチング部２０２では、限定された範囲でのみマッチングを行えばよく、処理の負担を低減することができる。

［その他の実施形態］
なお、上記の実施形態において、入力部１００はユーザ端末によって撮影された画像の入力を行うこととしたが、ユーザ端末によって撮影された動画を入力することとしてもよい。この場合、画像マッチング部２０２は、動画から抽出した抽出画像と、記憶部３００に記憶されている対象画像とのマッチングを行い、抽出画像にマッチする対象画像に対応する位置情報を画像位置情報として記憶部３００から取得する。これにより、例えば、画像マッチング部２０２は連続的に画像を取得しマッチングを行うことができる。その結果、屋内位置情報測位システム１はユーザ端末の位置を追い続けることができる。

また、入力処理部２０１は、入力した動画から複数の抽出画像を抽出し、抽出画像を繋ぎ合わせ、広範囲の画像を生成し、画像マッチング部２０２部へ転送してもよい。この場合、画像マッチング部２０２は、広範囲の画像を用いてマッチングを行うことでマッチングの精度を向上させることができる。

なお、動画を用いて広範囲な画像を生成することについて説明したが、入力処理部２０１は複数の画像を用いて広範囲な画像を生成することもできる。例えば、一枚の撮影画像でユーザ端末の位置を特定できなかった場合に、入力部１００は周辺を撮影した画像をさらに入力する。そして、入力処理部２０１は入力された画像を繋ぎ合わせ、広範囲の画像を生成する。これにより、画像マッチング部２０２は、動画の入力を行うことなく広範囲の画像を用いてマッチングを行い、マッチングの精度を向上させることができる。

［システム構成等］
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、本実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

［プログラム］
また、上記実施形態において説明した屋内位置情報測位システムが実行する処理について、コンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを作成することもできる。この場合、コンピュータがプログラムを実行することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、かかるプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されプログラムをコンピュータに読み込ませて実行することにより上記実施形態と同様の処理を実現してもよい。以下に、図１に示した屋内位置情報測位システムと同様の機能を実現するプログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。

図１６は、屋内位置情報測位プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。図１６に例示するように、コンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０と、ＣＰＵ１０２０と、ハードディスクドライブインタフェース１０３０と、ディスクドライブインタフェース１０４０と、シリアルポートインタフェース１０５０と、ビデオアダプタ１０６０と、ネットワークインタフェース１０７０とを有し、これらの各部はバス１０８０によって接続される。

メモリ１０１０は、図１６に例示するように、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１１及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、図１６に例示するように、ハードディスクドライブ１０９０に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、図１６に例示するように、ディスクドライブ１１００に接続される。例えば磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が、ディスクドライブ１１００に挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０は、図１６に例示するように、例えばマウス１１１０、キーボード１１２０に接続される。ビデオアダプタ１０６０は、図１６に例示するように、例えばディスプレイ１１３０に接続される。

ここで、図１６に例示するように、ハードディスクドライブ１０９０は、例えば、ＯＳ１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３、プログラムデータ１０９４を記憶する。すなわち、上記のプログラムは、コンピュータ１０００によって実行される指令が記述されたプログラムモジュールとして、例えばハードディスクドライブ１０９０に記憶される。

また、上記実施形態で説明した各種データは、プログラムデータとして、例えばメモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶される。そして、ＣＰＵ１０２０が、メモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出し、実行する。

なお、プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される場合に限られず、例えば着脱可能な記憶媒体に記憶され、ディスクドライブ１１００等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ネットワーク（ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等）を介して接続された他のコンピュータに記憶され、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。

１ 屋内位置情報測位システム
１００ 入力部
１０１ 画像入力部
１０２ 撮影情報入力部
１０３ 位置情報入力部
２００ 計算処理部
２０１ 入力処理部
２０２ 画像マッチング部
２０３ 位置情報算出部
２０４ 経路情報算出部
２０５ エリア算出部
３００ 記憶部
３０１ 天井情報データベース
３０２ 経路情報データベース
３０３ 屋内地図データベース
４００ 表示部

Claims (8)

1. 建物内の壁または天井の対象画像及び前記対象画像上の各地点における位置情報を記憶する記憶部と、
   ユーザ端末によって撮影された撮影画像の入力を行う入力部と、
   前記入力部に入力された前記撮影画像と、前記記憶部に記憶されている前記対象画像とのマッチングを行い、前記撮影画像にマッチする前記対象画像に対応する位置情報を画像位置情報として前記記憶部から取得する画像マッチング部と、
   前記画像位置情報及び前記ユーザ端末の撮影時の状態を示す撮影情報から、前記撮影画像を撮影した時の前記ユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する位置情報算出部と、
   前記ユーザ端末位置情報を表示する表示部と、
   を有することを特徴とする屋内位置情報測位システム。
2. 前記入力部は、前記ユーザ端末の撮影時の撮影角度と、撮影時の高さと、画角と、を前記撮影情報として入力し、
   前記位置情報算出部は、前記撮影情報に基づいて前記ユーザ端末位置情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の屋内位置情報測位システム。
3. 前記記憶部は、前記位置情報として階数をさらに記憶し、
   前記画像マッチング部は、前記入力部に入力された前記撮影画像と、前記記憶部に記憶されている前記対象画像とのマッチングを行い、前記撮影画像にマッチする前記対象画像に対応する、前記階数を含む前記画像位置情報を前記記憶部から取得し、
   前記表示部は、前記画像位置情報に含まれる階数を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の屋内位置情報測位システム。
4. 前記記憶部は、屋内の各地点の周辺の展示物に関する情報をさらに記憶し、
   前記表示部は、前記ユーザ端末位置情報に対応する地点の前記周辺の展示物に関する情報を前記記憶部から取得し、表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の屋内位置情報測位システム。
5. 前記記憶部は、屋内の地図及び各地点間の経路を含む第一の屋内地図情報をさらに記憶し、
   前記撮影画像に表示されている目的地を示す情報を取得し、前記第一の屋内地図情報を参照し、前記ユーザ端末位置情報が示す位置から前記目的地までの経路を算出する経路情報算出部をさらに有し、
   前記表示部は、前記経路情報算出部が算出した前記経路を表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の屋内位置情報測位システム。
6. 前記入力部は、前記ユーザ端末が建物内に移動する前に屋外で取得した屋外位置情報をさらに入力し、
   前記記憶部は、屋内を複数のエリアに分けた地図と、屋内の各入口近傍の屋外で取得される位置情報とを対応付けて記憶する第二の屋内地図情報をさらに記憶し、
   前記第二の屋内地図情報から、前記屋外位置情報に対応する入口が属するエリアを算出するエリア算出部をさらに有し、
   前記画像マッチング部は、前記エリア算出部によって算出されたエリアにおける前記対象画像を用いてマッチングを行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の屋内位置情報測位システム。
7. 前記入力部は、前記ユーザ端末によって撮影された動画の入力を行い、
   前記画像マッチング部は、前記動画から抽出した抽出画像と、前記記憶部に記憶されている前記対象画像とのマッチングを行い、前記抽出画像にマッチする前記対象画像に対応する位置情報を画像位置情報として前記記憶部から取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の屋内位置情報測位システム。
8. 屋内位置情報測位システムで実行される屋内位置情報測位方法であって、
   屋内位置情報測位システムが、建物内の壁または天井の対象画像及び前記対象画像上の各地点における位置情報を記憶する記憶部を有し、
   ユーザ端末によって撮影された撮影画像の入力を行う入力工程と、
   前記入力工程に入力された前記撮影画像と、前記記憶部に記憶されている前記対象画像とのマッチングを行い、前記撮影画像にマッチする前記対象画像に対応する位置情報を画像位置情報として前記記憶部から取得する画像マッチング工程と、
   前記画像位置情報及び前記ユーザ端末の撮影時の状態を示す撮影情報から、前記撮影画像を撮影した時の前記ユーザ端末の位置情報であるユーザ端末位置情報を算出する位置情報算出工程と、
   前記ユーザ端末位置情報を表示する表示工程と、
   を含んだことを特徴とする屋内位置情報測位方法。

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