JP2000046546A - 標識の認識及び測位装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野中から標識を捜索し、その方向と距離を
測位し、その内容を読み取るために、いくつかある従来
の技術では、至近距離から遠距離に至るまでの広いレン
ジから標識を捜索できない、視野中のあらかじめ定めら
れた点でしか距離を測れない、イメージセンサとレーダ
のようなアクティブセンサを併用する必要がある、など
の問題点があった。 【解決手段】 電動レンズのピント位置を近距離側から
遠方に移動させながら、後側焦点範囲の距離で標識を捜
索し、標識の発見後は標識の投影像のイメージセンサ上
の位置や画素数から標識の方位や距離を測位し、標識ま
での距離の変化を標識が被写界深度内から外れる前に検
出してピントを合わせ続け、標識が一定距離以内になっ
たところで標識の内容を読み取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、標識の自動認識
に関し、特に標識に対して相対的に移動するイメージセ
ンサの視野内に有する標識の捜索、その標識の認識およ
び測位を自動的に行う標識の認識および測位装置（以
下、標識認識測位装置と称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の標識認識測位装置ではいくつも
のアプリケーションが考えられるが、例えば、飛行場や
港湾等における貨物ヤードの無人巡回監視ロボットへの
搭載などが考えられる。

【０００３】一般に貨物ヤードの敷地内を監視する場
合、広い敷地に対して少数の監視員しか配備できないこ
とが多く、また貨物の高さが人間の目の高さより高い場
合は見通がきかないため、火災などの異常を早期に発見
するために巡回監視が必要であった。

【０００４】この巡回監視を無人ロボットに行わせる無
人巡回監視ロボットの場合、貨物ヤードでは貨物の置か
れ方が常に同じではなく、巡回コースを貨物の置かれた
状況によって適宜変更する必要があるため、あらかじめ
巡回コースにレールを敷設しておくのは不適切である。

【０００５】こういった状況下で無人巡回監視ロボット
の巡回コースを設定するには、例えば、図１３のように
巡回コースに標識を設置し、右折標識２２・左折標識２
３などの標識に記載された動作指示によって無人巡回監
視ロボット１１を巡回させる方法がある。

【０００６】図１３の状態では、無人巡回監視ロボット
１１はコンテナ２１の間の通路を、左折標識２３の方向
・距離を逐次測位しながら、左折標識２３を追尾して標
識２３に向かって走行しており、この後、左折標識２３
の一定距離手前で停止して標識の内容を認識し、その内
容に従い左旋回を行い、次の標識を捜索する。捜索した
結果次の標識の右折標識２２を発見し、またその標識２
２に向かって走行を始める。

【０００７】この無人巡回監視ロボットには、たとえば
火災検知器と無線伝送装置を搭載しておくことで、火災
を検知し、その情報を警備事務所内のモニタに無線伝送
してアラートを発し、監視員に対処を促すといった機能
も実現できる。

【０００８】このような標識の方向・距離の測位や標識
の内容の認識を実現するには従来いくつかの方法があっ
たが、図１４にその一例を示す。図において、レーザレ
ーダ２４はその視野中をレーザレーダビームで走査し、
レーザレーダビームを反射したレーザレーダエコーか
ら、反射物の方向と距離をレーダエコーパターンとして
標識識別フィルタ２５に出力する。標識識別フィルタ２
５はこのレーダエコーパターンを入力される。レーザレ
ーダ２４の視野中に所定の大きさと形状をもつ標識５が
存在する場合、標識識別フィルタ２５は、標識５からの
レーザレーダエコーがレーザレーダ２４の視野中に占め
る位置・大きさ・距離を標識空間情報として標識読取フ
ィルタ１０に出力する。また標識識別フィルタ２５は、
標識５のレーザレーダエコーから標識５の方向と距離を
標識位置としてコントローラ２に出力する。

【０００９】コントローラ２は標識識別フィルタ２５か
ら標識位置を入力され、その標識位置に有する標識５ま
での距離に対応したピント位置を、ピント位置信号とし
てレンズドライバ３に出力する。レンズドライバ３はピ
ント位置信号を基にレンズ駆動信号を電動レンズ４に送
り、電動レンズ４はピント位置をピント位置信号で指示
された位置に移動させる。

【００１０】イメージセンサ６は、電動レンズ４を通し
て投影された投影像をイメージデータに変換して、標識
読取フィルタ１０に出力する。標識読取フィルタ１０
は、イメージセンサから入力したイメージデータ中の、
標識識別フィルタ２５から入力した標識空間と対応する
部分の画素を取りだし、画像認識により標識５の内容を
読み取り、それを標識内容とコントローラ２に出力す
る。

【００１１】コントローラ２は標識読取フィルタ１０か
ら入力された標識内容と、標識識別フィルタ２５から入
力された標識位置を標識情報として外部インターフェー
ス１に出力する。無人巡回監視ロボット１１は、この標
識情報の標識内容に従って回頭や停止といった前述のよ
うな動作が指示され、またこの標識情報の標識位置に従
って、標識５に向かって走行するように走行方向が制御
される。

【００１２】このように、無人巡回監視ロボットでは、
標識を捜索し、標識までの方向や距離を走行中も逐次測
位して標識を追尾するとともに、標識の内容を認識する
機能が必要であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の装置に
おける標識の捜索・追尾には、次のようないくつかの問
題点がある。

【００１４】まず、図１４に示すレーザレーダや電波式
のレーダのようなアクティブな捜索・測距装置により、
標識等の方向・距離を測位し、その測位結果によって光
学系のピント合わせを行い、イメージセンサによって標
識の内容を読み取るハイブリッド方式も考えられるが、
コストが高くなる上、レーダでは標識が壁面に貼られて
いる場合には標識からのエコーが壁面からのエコーに埋
もれて捜索できなくなるという欠点がある。さらに、能
動型センサを用いるため、例えば電波式のレーダの場合
には他の機器の電磁ノイズ障害を発生させる恐れがあ
る、あるいはレーザ式のレーダの場合にはレーザ光が眼
球への照射される可能性があるなど、センサが他のもの
になんらかの影響を与える可能性もある。

【００１５】一方、イメージセンサの視野中から自動的
に標識を目標物として捜索するような受動型センサを用
いるものでは、自動車のナンバー自動読取機のように、
光学系の焦点位置（ピント）を固定してその前後の被写
界深度（ピントがあっている位置から多少ずれてはいる
が、映像のボケが小さく、被写体の認識が可能な程度し
かボケることのない距離の範囲）内にあるものから捜索
するものが多いが、ピントを固定する場合、被写体がピ
ント位置から離れていても被写体を認識できるように、
被写界深度を深く設定する必要がある。被写界深度を深
くするためには光学系の口径を小さく、焦点距離を短
く、イメージセンサの有効面積を小さくする必要があ
り、光学系の集光能力・イメージセンサの感度・ＳＮ比
などの性能を犠牲にしなければならない。特に、ピント
を固定して近距離から遠距離までを被写界深度内におさ
め、実用的な性能を得るのは困難であった。

【００１６】また、自動的に目標物までの距離を測ると
いうものでは、ビデオムービーなどで用いられているコ
ントラスト検出方式や、オートフォーカス一眼レフカメ
ラなどで用いられている位相差検出方式、オートフォー
カスコンパクトカメラなどで用いられている赤外線アク
ティブ測距方式などが普及しているが、いずれも距離を
測る対象物を自動的に特定するものではなく、視野中の
あらかじめ定められた点にある対象物までの距離をはか
るものである。

【００１７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、受動型センサのみにより至近距
離から遠距離に至るまで広いレンジの視野中から標識を
捜索し、その方向と距離を測位することのできる標識認
識測位装置を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第一の発
明の標識認識測位位置は、前方に有する被写体の投影像
を結像させ、焦点位置を移動可能なレンズと、前記レン
ズにより結像された投影像からイメージデータを取得す
るイメージセンサと、所定の形状と大きさと図柄を有
し、前記イメージセンサとの相対位置が変化し得る標識
と、前記レンズの焦点距離を至近距離から遠方に向けて
移動させ、その移動中に前記イメージデータ中で合焦し
た像の中から、前記レンズの後側焦点範囲と予め設定さ
れた標識の大きさおよび形状の特徴を示す情報に基づい
て、前記標識の像を検出するとともにその位置と大きさ
を取得する標識捜索手段と、前記標識捜索手段で取得さ
れた標識の像の位置と大きさに基づいて、前記イメージ
センサで取得されるイメージデータにおける前記標識の
捕捉領域を設定する捕捉領域設定手段と、前記イメージ
センサで取得されたイメージデータから前記捕捉領域に
有する前記標識の像の位置及び大きさを測定し、この測
定された標識の像の位置及び大きさに基づいて、前記標
識を捕捉し続けるように前記捕捉領域を変更すると共
に、この測定された標識の像の大きさと前記標識の所定
の大きさとの比に基づいて前記標識までの距離を取得
し、当該取得された距離に応じて前記レンズの焦点位置
を移動させる標識追尾手段と、前記標識追尾手段で取得
される前記標識までの距離が所定値に達したところで、
前記標識の内容を認識する標識読取手段とを備えたもの
である。

【００１９】また、第２の発明の標識認識測位装置は、
前方に有する被写体の投影像を結像させ、焦点位置を移
動可能なレンズと、前記レンズにより結像された投影像
からイメージデータを取得するイメージセンサと、所定
の形状と大きさと図柄を有し、前記イメージセンサとの
相対位置が変化し得る標識と、前記レンズの焦点距離を
至近距離から遠方に向けて移動させ、その移動中に前記
イメージデータ中で合焦した像の中から、前記レンズの
後側焦点範囲と予め設定された標識の大きさおよび形状
の特徴を示す情報に基づいて、前記標識の像を検出する
とともにその位置と大きさを取得する標識捜索手段と、
前記標識捜索手段で取得された標識の像の位置と大きさ
に基づいて、前記イメージセンサで取得されるイメージ
データにおける前記標識の捕捉領域を設定する捕捉領域
設定手段と、前記イメージセンサで取得されたイメージ
データから前記捕捉領域に有する前記標識の像の位置及
び大きさを測定し、この測定された標識の像の位置及び
大きさに基づいて、前記標識を捕捉し続けるように前記
捕捉領域を変更すると共に、この測定された標識の像の
大きさと前記標識の所定の大きさとの比に基づいて前記
標識までの距離を取得し、当該取得された距離に応じて
前記レンズの焦点位置を移動させる標識追尾手段と、前
記標識追尾手段で取得される前記標識の像の位置に基づ
いて前記イメージセンサと前記標識との相対位置を測る
標識測位手段とを備えたものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すブロック構成図である。図におい
て、１は本標識認識測位装置と例えば無人巡回監視ロボ
ット１１のような外部機器との間で情報を交換する外部
インターフェース、２は本標識認識測位装置の主要な制
御を行うコントローラ、３はコントローラ２からのピン
ト位置信号に従いレンズ駆動信号と後側焦点範囲を計算
するレンズドライバ、４はレンズドライバ３からのレン
ズ駆動信号に従いピント位置を移動する電動レンズ、５
は本標識認識測位装置の認識対象である標識、６は電動
レンズ４による結像される標識５の投影像をイメージデ
ータに変換するイメージセンサ、７はイメージデータか
ら輪郭を抽出し輪郭データに変換する輪郭抽出フィル
タ、８は輪郭データと後側焦点範囲から輪郭データ中の
標識５の投影像の領域と標識５までの距離を捜索する標
識捜索フィルタ、９は輪郭データ中の標識５の投影像の
領域と標識５までの距離を逐次計算し追尾しつづける標
識追尾フィルタ、１０は標識の内容を読み取る標識読取
フィルタである。

【００２１】図２が本標識認識測位装置の動作の概要を
示すフローチャートである。以下に、図１、図２の詳細
について、捜索モードと追尾モードの２つのモードに分
けて説明する。

【００２２】まず、外部インターフェース１より捜索開
始信号が入力されると、ステップ１００にてコントロー
ラ２は標識捜索フィルタ８・標識追尾フィルタ９・標識
読取フィルタ１０にリセット信号を、レンズドライバ３
に至近距離のピント位置信号をそれぞれ出力し、以後、
捜索モードの入る。このとき、標識捜索フィルタ８はリ
セット信号により起動し、標識追尾フィルタ９はリセッ
ト信号により停止する。また、標識読取フィルタ１０は
リセット信号により標識未読取状態に入る。

【００２３】レンズドライバ３はコントローラ２からの
ピント位置信号に従いレンズ駆動信号を電動レンズ４に
出力するとともに、数１により後側焦点範囲を計算し標
識捜索フィルタ８に出力する。

【００２４】

【数１】

【００２５】電動レンズ４はレンズドライバ３からのレ
ンズ駆動信号に従いピント位置を移動する。このピント
位置においてピンボケと認識されない範囲は、前側焦点
範囲と後側焦点範囲の間（被写界深度範囲）となる。こ
のとき、前側焦点範囲は数２により計算できる。また、
イメージセンサ６は電動レンズ４が投影する投影像をイ
メージデータに変換する。

【００２６】

【数２】

【００２７】なお、外部インターフェース１から捜索開
始信号が入力された直後において、ステップ１０１にて
ピント位置信号は所定の最近距離に設定されており、後
側焦点範囲が極めて近距離になるため、電動レンズ４は
なににもピントを合わせていない状態となる。

【００２８】次に、ステップ１０２にて輪郭抽出フィル
タ７は、イメージデータ中のそれぞれの画素について、
その周辺の画素との明るさの差（コントラスト）が所定
値以上となる画素を輪郭を形成する画素として抽出し、
輪郭データとして標識捜索フィルタ８に出力する。この
とき、ピンボケとなる部分は被写体の一点から発した光
が複数の画素にわたる面となってイメージセンサ６に投
影されるためコントラストが低下し、輪郭として検出さ
れない。すなわち、被写界深度内の被写体のみ輪郭が抽
出される。

【００２９】次にステップ１０３、１０４にて標識捜索
フィルタ８では、輪郭データの中から標識５に相当する
輪郭を捜索し、検出できなかった場合はコントローラ２
にピント送り信号を出力する。コントローラ２はピント
送り信号を入力されると、ステップ１０５にて現在のピ
ント位置から所定の距離だけわずかに遠方に移動したピ
ント位置をピント位置信号として出力する。以後、標識
捜索フィルタ８により輪郭データの中から標識５の輪郭
が検出されるまで、ピント位置を所定の距離だけわずか
に遠方に移動して標識５の輪郭を捜索する動作が繰り返
される。標識５の輪郭が検出された時点で、輪郭データ
中の標識５の輪郭の領域と後側焦点範囲を標識の存在す
る空間の情報として標識追尾フィルタ９に出力し、標識
捜索フィルタ８は停止する。

【００３０】具体的な応用例として、無人巡回監視ロボ
ットに本標識認識測位装置を搭載した場合の模式図を図
３、図４および図５に示す。本標識認識測位装置はリセ
ットされてから、図３、図４のようにピント位置を徐々
に遠方にずらして標識５を捜索する。この段階では、標
識５は被写界深度にはいっていないため、その輪郭は検
出されない。図５の状態に至った時点で標識は後側焦点
範囲に入り、標識５の輪郭が検出される。なお、リセッ
トされてから、図５の状態にいたるまで無人巡回監視ロ
ボットは停止したままの状態が望ましいが、ピント位置
の移動に対して無人巡回監視ロボットの標識５に対する
相対的な動きが小さなものであれば、停止していなくと
もかまわない。

【００３１】ここで、標識捜索フィルタ８における標識
５の輪郭データの捜索処理内容の一例を以下に説明す
る。

【００３２】図６は本標識認識測位装置の認識対象であ
る標識５の一例を示す図である。図において、１２は左
折標識、１３は右折標識、１４は停止標識である。標識
５の寸法はいかなる種類のものであっても同じであり、
イメージセンサ６の感度波長域に対して高反射率の下地
を低反射率の例えば正方形の枠で縁取り、枠内の下地と
正方形枠とのコントラストがはっきるするようにしてい
る。枠内の高反射率の下地に表示された図柄であるバー
コードが標識の内容を示し、「ＴＵＲＮ ＬＥＦＴ」、
「ＴＵＲＮ ＲＩＧＨＴ」、「ＳＴＯＰ」の文字は標識
の内容を人間が容易に読み取るためのものであり、本標
識認識測位装置の読取対象ではない。なお、標識５の所
定の枠の形状は、正方形以外の、例えば正三角形やその
他の形状でもよい。

【００３３】図７は標識５の輪郭データの一例である。
イメージセンサ６の画素数は膨大であるため、図７では
標識５の輪郭を含む一部分のみを図示している。この例
では標識５が本標識認識測位装置に対して表示面が紙面
水平方向からやや斜めに設置されているため、正方形枠
が台形状に変形して捉えられており、また、標識が遠方
に設置されているためその内容を読み取るのに十分な情
報を得られていない状態を示す。

【００３４】捜索モードにおいては、至近距離から順次
遠方にわずかずつピント位置を遠方に移動して標識５の
捜索を行うため、標識捜索フィルタ８がコントローラよ
りリセット信号を入力してから初めて標識５が発見され
るとき、標識５はそのときのピント位置の後側焦点範囲
の距離にあるものと考えられる。

【００３５】そこで、標識捜索フィルタ８では、レンズ
ドライバ３から入力した後側焦点範囲の距離に標識５が
本標識認識測位装置に正対して設置されている場合に、
その後側焦点範囲の距離に基づいて輪郭データ内で標識
５の輪郭の一辺がどれだけの画素数になるかを数３によ
り計算する。

【００３６】

【数３】

【００３７】レンズドライバ３から入力した後側焦点範
囲に応じて、図８に例示したような標識輪郭の特徴パタ
ーンを生成する。図８に例示した特徴パターンは後側焦
点範囲が遠方の場合であり、比較的近い距離の場合の特
徴パターンは図８より多くの画素によって構成される
が、その形は基本的に同じで図８のパターンを距離に応
じて拡大したものである。

【００３８】特徴パターンの生成の後、輪郭データから
左上特徴パターン１６にマッチする部分を捜索する。図
７の例では、標識全体の輪郭データは台形状に変形して
いるが、その四隅には上記特徴パターンにマッチする部
分が存在する。たとえば、左から４画素目かつ上から３
画素目を左上とするパターンが図８（ａ）の左上特徴パ
ターン１６とマッチする。ここで、特徴パターンとすべ
て一致していなくとも、特徴パターンの画素のうち所定
の割合以上の画素が一致していれば、マッチするものと
判定する。ただし、標識５が本標識認識測位装置に対し
て著しく斜めに設置されていた場合、輪郭データ中の台
形の頂点の角度が直角より大きく離れるため、図８の左
上特徴パターン１６とマッチせず、認識の対象とはされ
ない。

【００３９】次に、左上特徴パターン１６を発見した場
合、輪郭データにおいて左上特徴パターン１６を発見し
た部分から右および下方向に数３で算出した画素数の範
囲にある画素領域を対象に、図８の右上特徴パターン１
７（図８（ｂ））、左下特徴パターン１８（図８
（ｃ））、右下特徴パターン１９（図８（ｄ））にマッ
チする部分を捜索する。

【００４０】捜索の結果、左上特徴パターン１６・右上
特徴パターン１７・右下特徴パターン１８・左下特徴パ
ターン１９で囲まれる領域が存在し、それぞれのパター
ンの位置関係が正しい（右上特徴パターン１７の位置が
右下特徴パターン１９より下にある等の矛盾がない）場
合、すなわち矩形の輪郭であると判定された場合、次の
大きさの比較により標識５の輪郭かそれ以外のものの輪
郭かの判定を行う。

【００４１】大きさの比較では、左上特徴パターン１６
と右上特徴パターン１７を結ぶ線分の長さ、右上特徴パ
ターン１７と右下特徴パターン１９を結ぶ線分の長さ、
右下特徴パターン１９と左下特徴パターン１８を結ぶ線
分の長さ、左下特徴パターン１８と左上特徴パターン１
６を結ぶ線分の長さを、数３で計算した画素数と比較す
る。

【００４２】大きさの比較において、いずれかの線分の
長さと数３で計算した画素数の差が所定の値より大きい
場合、標識５以外のものにおける輪郭の領域と判定し、
ステップ１０６以後のピント送り信号出力以降の標識追
尾処理における標識５の輪郭の捜索の対象とはされな
い。これにより、標識５と同じ形状をもち大きさの異な
るものが標識５と判定されることを回避する。

【００４３】大きさの比較において、線分の長さと数３
で計算した画素数の差がすべての辺で所定値以内であっ
た場合、標識５の輪郭の標識と判定し、標識捜索フィル
タ８は、標識５の輪郭の領域と後側焦点範囲を標識の存
在する空間の情報として標識追尾フィルタ９に出力した
のち、停止する。

【００４４】次に、ステップ１０６以降の標識追尾フィ
ルタ９における標識追尾の処理内容の一例を以下に示
す。標識追尾フィルタ９は、標識捜索フィルタ８から標
識の存在する空間の情報を入力された時点で起動し、標
識５の輪郭の領域を標識捜索領域とし、後側焦点範囲を
標識５までの距離としてそれぞれ記憶し、また標識５の
方向を数４により計算し、標識５の方向と標識５までの
距離を標識位置としてコントローラ２に出力する。

【００４５】

【数４】

【００４６】コントローラ２は標識追尾フィルタ９から
標識位置を入力されると、ステップ１０６にて標識５ま
での距離をピント位置信号としてレンズドライバ３に出
力し、以後、追尾モードに入る。追尾モードにおけるピ
ント位置信号は、標識５を後側焦点範囲の距離に捉える
ピント位置ではなく、ほぼ標識５までの距離をピント位
置として設定されるため、本標識認識測位装置と標識５
の相対的な位置が多少変化しても、後側焦点範囲および
前側焦点範囲の幅により、標識５の投影像がピンボケに
なることはない。

【００４７】具体的な応用例として、無人巡回監視ロボ
ットに本標識認識測位装置を搭載した場合の模式図を図
５、図９および図１０に示す。図５の状態で標識捜索フ
ィルタ８が出力した後側焦点範囲を、標識追尾フィルタ
９は標識５までの距離として入力するため、捜索モード
から追尾モードへの遷移において、レンズドライバ３が
電動レンズ４を駆動して、ピント位置を図５の状態から
図９の状態に変化させる。この状態になったあとでは、
無人巡回監視ロボットが走行し、本標識認識測位装置と
標識５の相対的な位置が多少変化しても、図１０のよう
に標識５が被写界深度内にあるかぎり、標識５の投影像
がピンボケになることはない。

【００４８】標識追尾フィルタ９は、輪郭データのうち
標識捜索領域とその近傍の領域を標識捕捉領域として、
その領域を対象として、標識捜索フィルタ８と同様に標
識を捜索する。ただし、レンズドライバ３から入力され
る後側焦点範囲の代わりに、記憶してある標識５までの
距離を用いる。この標識捕捉領域はもともと標識５の輪
郭が検出された領域であるため、ステップ１０８にて通
常、標識５の輪郭が検出される。もし検出されなかった
場合は、標識位置として「標識失探」をコントローラ２
に送り、コントローラ２は捜索開始信号を入力されたと
きと同様の動作を行う。

【００４９】標識５の輪郭が検出された場合、前述の標
識捜索フィルタ８の標識捜索処理１０３と同様に、左上
特徴パターンと右上特徴パターンを結ぶ線分の長さ、右
上特徴パターンと右下特徴パターンを結ぶ線分の長さ、
右下特徴パターンと左下特徴パターンを結ぶ線分の長
さ、左下特徴パターンと左上特徴パターンを結ぶ線分の
長さのうち、最も長い線分の長さを標識の大きさとし、
数５により標識５までの距離を計算する。

【００５０】

【数５】

【００５１】検出された標識５の輪郭の領域を標識捜索
領域とし、その近傍の領域とともに新たな標識捕捉領域
として、また数５の計算結果を標識５までの距離として
それぞれ記憶の更新を行う。また、数４により標識５の
方向を計算し、標識５の方向と標識５までの距離をコン
トローラ２に出力する。さらに、ステップ１０９にて標
識５の距離が所定の距離より近くになったとき、標識５
の輪郭の領域と標識５までの距離を標識の存在する空間
の情報として、標識読取フィルタ１０に出力する。

【００５２】標識読取フィルタ１０は、ステップ１１０
にて標識未読取状態において標識の存在する空間の情報
を入力された時、イメージデータにおける標識５の輪郭
の領域に対応する領域内の図柄からバーコード２０を読
み取り、コントローラ２に出力し、ステップ１１１の標
識既読取状態となる。なお、標識５までの距離が遠い場
合は標識５の表示内容を読み取るのに十分な画素数のデ
ータを得られないが、ここでは標識５までの距離が所定
の距離より近く、図１２のように標識５の内容を識別可
能となっている。図１２の例では、図６（ａ）に示す左
折標識に対応したバーコードであると識別される。

【００５３】コントローラ２は標識位置あるいは標識内
容が入力されるたびに、それらを標識情報として外部イ
ンターフェース１に出力する。また、標識位置が入力さ
れるたびに標識までの距離をピント位置信号に設定して
レンズドライバ３に出力する。

【００５４】以後コントローラがリセット信号を出力す
るまで、以上の追尾処理を逐次繰り返し、本標識認識測
位装置と標識５の相対的な位置が変化しても、標識５が
電動レンズ４の視野からはずれたり、本標識認識測位装
置と標識５の相対的な位置の変化が急激に変化しない限
り、標識捕捉領域内で常に標識５を捕捉し続け、標識５
の方向と標識５までの距離を常に測位し続ける。

【００５５】具体的な応用例として、無人巡回監視ロボ
ット１１に本標識認識測位装置を搭載した場合の模式図
を図１０および図１１に示す。図１０のように無人巡回
監視ロボットが本標識認識測位装置の外部インターフェ
ース１から出力される標識の位置に従い、標識５を目指
して走行し、標識５がピント位置からはずれても、標識
５が被写界深度内にあるうちに標識までの距離を逐次計
算しピント位置を設定することで、図１１のように標識
５を再びピント位置に捉え、標識５を追尾しつづける。
また、無人巡回監視ロボット１１が走行することで、無
人巡回監視ロボット１１における本標識認識測位装置と
標識５までの距離が近くなると、無人巡回監視ロボット
１１は、外部インターフェース１から出力される標識読
取フィルタ１０で読み取られた標識５の表示内容に応じ
て、その挙動（右折、左折、停止等）の決定を行う。

【００５６】以上の構成および動作により、本標識認識
測位装置は標識５を捜索し、その方向と距離を測位しつ
づけるとともに、その標識５の表示内容を取り込むこと
が可能となる。

【００５７】

【発明の効果】本発明にかかわる第１、第２の発明によ
れば、以上説明したように構成されているので、以下に
記載するような効果を奏する。

【００５８】標識の捜索・測位・読取をすべて一つのセ
ンサで行うため、装置の低コスト化、軽量化、消費エネ
ルギーの低減が可能となる。

【００５９】また、至近距離から遠距離にいたるまで比
較的広いレンジから標識を捜索することができる。

【００６０】また、能動型センサを使用しないことによ
り、能動型センサを用いることに起因する他の装置への
影響や人体への影響の心配がなくなる。

【００６１】さらにまた、標識が壁面に貼られていては
捜索できないなどの制約がなく、標識が見えればよいた
め、標識設置の自由度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態１の構成図である。

【図２】 本標識認識測位装置の動作の概要を示すフロ
ーチャートである。

【図３】 無人巡回監視ロボットと標識の初期位置関係
を示す例である。

【図４】 無人巡回監視ロボットと標識の標識捜索中の
位置関係を示す例である。

【図５】 無人巡回監視ロボットと標識の標識検出時の
位置関係を示す例である。

【図６】 本標識認識測位装置の認識対象である標識の
一例である。

【図７】 輪郭データの一例である。

【図８】 特徴パターンの一例である。

【図９】 無人巡回監視ロボットと標識の標識追尾初期
の位置関係の例である。

【図１０】 無人巡回監視ロボットと標識の標識追尾中
のピント位置移動前の位置関係の例である。

【図１１】 無人巡回監視ロボットと標識の標識追尾中
のピント位置移動後の位置関係の例である。

【図１２】 イメージデータの一例である。

【図１３】 貨物ヤードの無人巡回監視ロボットの動作
例である。

【図１４】 従来の標識認識測位装置のブロック構成図
の一例である。

【符号の説明】

１ 外部インターフェース、２ コントローラ、３ レ
ンズドライバ、４ 電動レンズ、５ 標識、６ イメー
ジセンサ、７ 輪郭抽出フィルタ、８ 標識捜索フィル
タ、９ 標識追尾フィルタ、１０ 標識読取フィルタ、
１１ 無人巡回監視ロボット、１２ 左折標識、１３
右折標識、１４ 停止標識、１５ 標識５の輪郭デー
タ、１６ 左上特徴パターン、１７ 右上特徴パター
ン、１８ 左下特徴パターン、１９ 右下特徴パター
ン、２０ イメージデータ、２１ コンテナ、２２ 右
折標識、２３ 左折標識、２４ レーザレーダ、２５
標識識別フィルタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方に有する被写体の投影像を結像さ
   せ、焦点位置を移動可能なレンズと、 前記レンズにより結像された投影像からイメージデータ
   を取得するイメージセンサと、 所定の形状と大きさと図柄を有し、前記イメージセンサ
   との相対位置が変化し得る標識と、 前記レンズの焦点距離を至近距離から遠方に向けて移動
   させ、その移動中に前記イメージデータ中で合焦した像
   の中から、前記レンズの後側焦点範囲と予め設定された
   標識の大きさおよび形状の特徴を示す情報に基づいて、
   前記標識の像を検出するとともにその位置と大きさを取
   得する標識捜索手段と、 前記標識捜索手段で取得された標識の像の位置と大きさ
   に基づいて、前記イメージセンサで取得されるイメージ
   データにおける前記標識の捕捉領域を設定する捕捉領域
   設定手段と、 前記イメージセンサで取得されたイメージデータから前
   記捕捉領域に有する前記標識の像の位置及び大きさを測
   定し、この測定された標識の像の位置及び大きさに基づ
   いて、前記標識を捕捉し続けるように前記捕捉領域を変
   更すると共に、この測定された標識の像の大きさと前記
   標識の所定の大きさとの比に基づいて前記標識までの距
   離を取得し、当該取得された距離に応じて前記レンズの
   焦点位置を移動させる標識追尾手段と、 前記標識追尾手段で取得される前記標識までの距離が所
   定値に達したところで、前記標識の内容を認識する標識
   読取手段とを備えたことを特徴とする標識の認識装置。
2. 【請求項２】 前方に有する被写体の投影像を結像さ
   せ、焦点位置を移動可能なレンズと、 前記レンズにより結像された投影像からイメージデータ
   を取得するイメージセンサと、 所定の形状と大きさと図柄を有し、前記イメージセンサ
   との相対位置が変化し得る標識と、 前記レンズの焦点距離を至近距離から遠方に向けて移動
   させ、その移動中に前記イメージデータ中で合焦した像
   の中から、前記レンズの後側焦点範囲と予め設定された
   標識の大きさおよび形状の特徴を示す情報に基づいて、
   前記標識の像を検出するとともにその位置と大きさを取
   得する標識捜索手段と、 前記標識捜索手段で取得された標識の像の位置と大きさ
   に基づいて、前記イメージセンサで取得されるイメージ
   データにおける前記標識の捕捉領域を設定する捕捉領域
   設定手段と、 前記イメージセンサで取得されたイメージデータから前
   記捕捉領域に有する前記標識の像の位置及び大きさを測
   定し、この測定された標識の像の位置及び大きさに基づ
   いて、前記標識を捕捉し続けるように前記捕捉領域を変
   更すると共に、この測定された標識の像の大きさと前記
   標識の所定の大きさとの比に基づいて前記標識までの距
   離を取得し、当該取得された距離に応じて前記レンズの
   焦点位置を移動させる標識追尾手段と、 前記標識追尾手段で取得される前記標識の像の位置に基
   づいて前記イメージセンサと前記標識との相対位置を測
   る標識測位手段とを備えたことを特徴とする標識の測位
   装置。