JP2005069977A - Device and method for tracking moving route of object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体に装着されたマーカをカメラで認識することによりその物体の移動経路のトラッキングを行なう方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for tracking a movement path of an object by recognizing a marker attached to the object with a camera.
室内において移動可能な物体を素早く探し出すことは、多くの場合困難になり得る。収納庫や机などに納められたり、他の部屋に移動されたりする恐れがあり、物体は自分が意図していない場所に紛れ込んでいる可能性がある。 Finding quickly movable objects in a room can often be difficult. There is a risk that the object may be stored in a storage or a desk, or moved to another room, and the object may be mixed in a place that is not intended.
この問題に関する一つの可能な解決法は、識別信号を発することのできるRFIDのようなタグを物体に付けることである。このシステムでは物体にタグを装着する際に、異なる発信周波数を割り当てることにより、複数の物体の特定が可能になる。 One possible solution to this problem is to attach a tag, such as an RFID, that can emit an identification signal to the object. In this system, when a tag is attached to an object, a plurality of objects can be specified by assigning different transmission frequencies.
別の解決法は、物体の移動足跡の検出を全て画像だけで行なうことである。室内をカメラで常時撮影しておき、物体の移動映像を取得する。目標となる物体を特定するために、あらかじめ物体画像固有の特徴量を抽出しておく。その特徴量を用いてカメラの映像中から物体画像を特定することによりその移動軌跡を獲得する。この場合、システムとしては安価である。
前者の解決法では、一般に利用できる識別システムの分解能が極めて低く、数メートル程度での場所の特定しかできない。さらにこのようなシステムでは一般に読み取りシステムを備えた位置検出器が近接して置かれていなければならないし、部屋などの空間では検出器を複数設置しなければならない。 In the former solution, the resolution of a generally available identification system is extremely low, and it is only possible to specify a location on the order of several meters. Further, in such a system, a position detector equipped with a reading system must generally be placed in close proximity, and a plurality of detectors must be installed in a space such as a room.
後者の解決法では、現在の計算機の性能ではリアルタイム処理が困難なため、カメラ映像を記憶媒体に取り込まなければならず、コンピュータに負担がかかる。さらに、物体の特徴量抽出の精度が問題となり、多量の映像から意図する物体だけを特定することが困難である。 In the latter solution, since real-time processing is difficult with the current computer performance, the camera video must be taken into a storage medium, which places a burden on the computer. Furthermore, the accuracy of object feature extraction is a problem, and it is difficult to specify only the intended object from a large amount of video.
本発明の目的は、位置検出器を物体の近辺に置くことなく、多くの移動する物体の位置を同時に把握でき、その結果、物体の移動経路のトラッキングを正確に行なうことができる安価な物体移動経路トラッキング方法および装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide an inexpensive object movement that can simultaneously grasp the positions of many moving objects without placing a position detector in the vicinity of the object, and as a result, can accurately track the movement path of the object. It is to provide a path tracking method and apparatus.
移動経路をトラッキングする各物体に、該物体を識別し、その位置を特定するためのマーカを付け、物体が移動する空間内には複数の固定マーカを配置する。カメラで空間内を撮影し、画像上での前記物体と各固定マーカとの距離を測定し、接近した(距離が最小の)固定マーカの識別情報と、測定時刻をメモリに保存する。そして、物体が移動を停止したり、空間から出ていった場合には、保存された固定マーカの識別情報と測定時刻から物体の移動経路情報を作成する。 A marker for identifying the object and identifying its position is attached to each object that tracks the movement path, and a plurality of fixed markers are arranged in the space in which the object moves. The inside of the space is photographed with a camera, the distance between the object and each fixed marker on the image is measured, and the identification information of the approaching fixed marker (with the smallest distance) and the measurement time are stored in the memory. When the object stops moving or leaves the space, the moving path information of the object is created from the stored identification information of the fixed marker and the measurement time.
物体と固定マーカとの距離を測定するだけで、物体の移動経路がわかる理由を以下に説明する。 The reason why the moving path of the object can be known only by measuring the distance between the object and the fixed marker will be described below.
固定カメラで視野に入る全てのマーカを常時撮影している。よって、マーカの付いた物体がどの固定マーカに(画像の上で)どのくらいの距離にあるかを測定することができる(たとえば、(壁に固定された)固定マーカAの近くに、動いている物体のマーカBが、時刻hh:mm:ssに何ピクセルまで近づいた、等)。これは、あくまで画像上の距離で、深さ方向の情報はとっていないので、実際の空間における距離とは異なる。しかし、カメラ画像の上では、各固定マーカから、そこに近づいた物体の履歴をひっぱりだすことができ、画像の上での軌跡は追うことができる。現実問題として、このトラッキング情報を物体の探索その他に使うとき、カメラ画像の上で、どこをいつ通過したかわかれば、実用上充分である。 All markers in the field of view are constantly photographed with a fixed camera. Thus, it is possible to measure to which fixed marker (on the image) how far the object with the marker is (for example, moving near the fixed marker A (fixed to the wall) How many pixels the object marker B has approached the time hh: mm: ss). This is a distance on the image to the last, and information in the depth direction is not taken, so it is different from the distance in the actual space. However, on the camera image, the history of the object approaching there can be pulled out from each fixed marker, and the locus on the image can be followed. As a practical matter, when this tracking information is used for searching for an object or the like, it is practically sufficient to know where and when it passed on the camera image.
移動経路は、たとえば、物体Bに関して、物体Bが近接した固定マーカF1が、その時刻とともに時刻aa:bb:cc 固定マーカF1、時刻dd:ee:ff 固定マーカF2のように表現される。 For example, with respect to the object B, the fixed marker F1 in which the object B is close is expressed as the time aa: bb: cc fixed marker F1 and the time dd: ee: ff fixed marker F2 together with the time.
なお、最小の距離が所定の大きさ以下のときにのみ、固定マーカの識別情報と測定時刻を保存することで、保存するデータ量を少なくすることができる。この場合は、移動物体の空間内の全移動軌跡を表示するのではない。 Note that the amount of data to be saved can be reduced by saving the fixed marker identification information and the measurement time only when the minimum distance is equal to or smaller than a predetermined size. In this case, the entire movement locus in the space of the moving object is not displayed.
以上説明したように、本発明によれば、物体の移動経路のトラッキングを、物体に貼付されているマーカと室内に配置された固定マーカとカメラによる簡単なシステムで実現できる。室内において移動可能な物体をどこにあるか素早く探すことができ、移動軌跡をトラッキングすることにより、物体の利用する場所や時間などの情報を簡単に獲得することができる。 As described above, according to the present invention, tracking of the movement path of an object can be realized with a simple system using a marker attached to the object, a fixed marker placed indoors, and a camera. It is possible to quickly find where an object that can move in the room is, and by tracking the movement trajectory, it is possible to easily acquire information such as the location and time used by the object.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態の物体移動経路トラッキングシステムの構成を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows the configuration of an object movement path tracking system according to a first embodiment of the present invention.
移動する物体50には、該物体50を識別し、その位置を特定するためマーカ61が貼られている。部屋70内の床、壁、棚には移動物体50の軌跡をトラッキングするための固定マーカ11,12,13がそれぞれ貼付されている。部屋70内にはカメラ21が設置されている。このカメラ21は部屋全体の視野を有している。コンピュータシステム30はカメラ21と接続され、移動物体50の固定マーカ11,12,13との距離の計算、データ保存、および移動経路の作成、表示処理を行なう。このコンピュータシステム30は、もちろん部屋70の外に配置されていてもよい。カメラ21にワイヤレスでまたはワイヤリンクによって接続され、スタンドアロン型であってもよいし、データの保存や処理を分配して高速データ転送を行なうためにコンピュータネットワークに接続されていてもよい。
A
図2はコンピュータシステム30に読み込まれて実行される物体移動経路トラッキングプログラムをブロック化したものである。このプログラムはフロッピーディスク、光磁気ディスク、CD−ROM等の記録媒体、あるいはコンピュータシステム30に内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置に格納されている。さらに、インターネットを介して送信されるものであってもよい。
FIG. 2 is a block diagram of an object movement path tracking program that is read and executed by the
このシステムではマーカ61として、ワシントン大で開発され、フリーウェアで提供されている2次元マーカ(http://www.hitl.washington.edu/research/shared_space/)を一例として使用する。このマーカは中央部にパターンが描かれており、このマーカ61をカメラ21が捉えた時に中央のパターンとあらかじめコンピュータシステム30に登録されているパターンとのテンプレートマッチングによって識別を行ない、マーカ61が貼付されている物体50を特定する。さらに、マーカ61の形を登録パターンと比べることにより、カメラ21からの3次元の空間位置をコンピュータ31によって決定することができる。
In this system, as a
図3は本実施形態の処理シーケンスを示すフローチャートである。カメラ21が部屋70内を常時監視している。部屋70内に物体50が入ってくると(ステップ101)、マーカ間距離計算部31は物体50(マーカ61)と各固定マーカ11,12,13間の画像上での距離(マーカ間距離)を計算する(ステップ102)。データ保存判断部32は計算されたマーカ間距離のうちで最小の距離を所定値と比較し(ステップ103)、所定値以下であれば、最小の距離に対応する固定マーカの番号、該最小距離、その測定時刻の情報を位置情報データベース33に保存する(ステップ104)。以上のマーカ間距離の計算とデータの保存は物体50が部屋70に入ってカメラ21に捉えられてから部屋70内に置かれて移動が止まってしまうか、部屋70の外に持ち出されてマーカ61を認識できなくなるまで連続して行なわれる(ステップ105)。また、移動物体の数が少ない場合は全データを保存することは問題ないが、移動物体の数が多い場合は、データが多量になってしまいコンピュータシステム30に負担をかける恐れがある。そのようなことを防ぐためにこのシステムでは、カメラ21に映っている固定マーカ11,12,13に移動物体50がある距離よりも近づいたときにのみデータを位置情報データベース33に保存するようにしている。これによって、移動物体50が固定マーカ11,12,13に接近したときのデータは各固定マーカ11,12,13に対して分割されて位置情報データベース33に保存され、個々のデータ量を抑えることができる。物体軌跡情報表示部34は位置情報データベース33から固定マーカの番号と測定時刻の情報を読み出して物体50の移動経路を作成し、ディスプレイに表示する(ステップ106)。なお、このとき距離も表示するようにしてよい。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing sequence of this embodiment. The
[第2の実施形態]
図4は本発明の第2の実施形態の物体移動経路トラッキングシステムの構成図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram of an object movement path tracking system according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態では、通常の可視光を検出できるカメラ21の他に赤外線を検出できるカメラ22を備えている。このカメラは部屋70全体の視野を有している。部屋70の床、壁、棚には移動物体50の軌跡をトラッキングするための固定マーカ41,42,43が貼られている。移動物体50にはマーカ62が貼られている。空間の位置の計算およびデータの保存、移動経路の作成、表示処理には、第1の実施形態と同様にコンピュータシステム30を用いる。コンピュータシステム30はもちろん部屋70の外に配置されていてもよい。カメラ21,22にワイヤレスでまたはワイヤリンクによって接続され、スタンドアロン型であってもよいし、データの保存や処理を分配して高速データ転送を行なうためにコンピュータネットワークに接続されていてもよい。
In this embodiment, in addition to the
このシステムでは赤外線タグをマーカ41〜43,62として使用する。今回は一例として赤外線タグは特開2002−340965号公報で提案されたものを使用する。このタグはコンピュータシステム30から発光指令命令を含む情報をタグが受信すると、この発光指令命令に含まれる識別情報が自分に割り当てられた識別情報である場合に発光し、タグごとに異なる周期の断続的な赤外線信号を発光・送信する。この光は人間の目には見えないが赤外線カメラ22には容易に見える。この信号を赤外線カメラ22が捉えた時に、その信号パターンをあらかじめコンピュータシステム30に登録されている物体の発信パターンと比べることにより物体50を特定することができる。赤外線タグは自ら信号を発信するので、位置情報を提供するばかりでなく、位置依存型データを提供する遠隔センサ(例えば温度計や動作検出器)としても使用することができる。
In this system, infrared tags are used as the markers 41 to 43 and 62. As an example, an infrared tag proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-340965 is used this time. When the tag receives the information including the light emission command command from the
図5はコンピュータ32で行なわれる処理のブロック図で、図2のブロック図と基本的に同じであるが、本実施形態では赤外線カメラ22の画像がデータ保存判断部32に入力されている。データ保存判断部32は、データを保存と判断したとき赤外線カメラ22で撮影したその瞬間の画像も一緒に保存する。
FIG. 5 is a block diagram of processing performed by the
なお、以上の実施形態では図2、図5の処理をプログラムで行なうとしたが、図2、図5の構成を有する装置によって行なうこともできる。 In the above embodiment, the processing of FIGS. 2 and 5 is performed by a program. However, it can be performed by an apparatus having the configuration of FIGS.
11,12,13 2次元固定マーカ
21,22 カメラ
30 コンピュータシステム
31 2次元マーカ間距離計算部
32 データ保存判断部
33 2次元位置情報データベース
34 物体軌跡情報表示部
41,42,43 赤外線タグ
50 移動物体
61,62 マーカ
70 室内
101〜106 ステップ
11, 12, 13 Two-dimensional
Claims (4)
物体が移動する空間内には複数の固定マーカを配置し、
カメラで前記空間内を撮影し、
画像上での前記物体と前記各固定マーカとの距離を測定し、測定された距離のうちで最小の距離に対応する固定マーカの識別情報と、測定時刻をメモリに保存し、
前記保存された固定マーカの識別情報と測定時刻から前記物体の移動経路情報を作成する物体移動経路トラッキング方法。 For each object that tracks the movement path, a marker for identifying the object and specifying its position is attached.
A plurality of fixed markers are arranged in the space where the object moves,
Take a picture of the space with a camera,
Measure the distance between the object and each fixed marker on the image, store the identification information of the fixed marker corresponding to the smallest of the measured distances, and the measurement time in the memory,
An object movement path tracking method for creating movement path information of the object from the stored fixed marker identification information and measurement time.
前記空間内を撮影するカメラと、
メモリと、
画像上での前記物体と前記各固定マーカとの距離を測定し、測定された距離のうちで最小の距離に対応する固定マーカの識別情報と、測定時刻を前記メモリに保存する手段と、
前記メモリに保存された固定マーカの識別情報と、測定時刻の情報から、前記物体の移動経路情報を作成する手段を有する物体移動経路トラッキング装置。 A plurality of fixed markers arranged in a space in which an object with markers for identifying and locating moves; and
A camera for photographing the space;
Memory,
Means for measuring a distance between the object on the image and each of the fixed markers, storing fixed marker identification information corresponding to a minimum distance among the measured distances, and a measurement time in the memory;
An object movement path tracking device having means for creating movement path information of the object from identification information of a fixed marker stored in the memory and information of a measurement time.
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