JP2004096501A - System and method for detecting position of mobile object and program - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体、例えば、保育園における幼児などの位置を、電磁波(電波)等の人体に害を与える恐れのある、あるいは、恐れがあることを否定できない物理的信号手段を利用することなく、開園時点から閉園時点まで連続して特定できる、移動体の位置検出システム、及び移動体の位置検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、保護者の社会参画により、幼児達は、保護者の「はぐくみ」の中に日々を過ごすことができない場合が多くなっている。このような点から、保育園、幼稚園などの幼児教育機関が果たすべき役割の重要性が増している。
【0003】
幼稚園、保育園などに日々を過ごす幼児については、できるだけ一人一人の活動を見守り、一人一人の個性に応じた保育計画の下に育んでゆくことが重要な課題である。
【0004】
一方、保育園、幼稚園において、子供達を見守るのは、保育士、あるいは幼稚園教諭といった大学において専門的訓練を受け、国家資格を取得したエキスパートである。しかしながら、実務経験の浅い、保育士、幼稚園教諭が多い場合もある。
【0005】
上記の点より、各種のIT(情報技術)を幼稚園、保育園に導入し、経験の浅い保育士、幼稚園教諭の負担を削減することは、子育て支援の観点からも重要である。そして、そのようなアプローチのひとつとして、保育園、幼稚園で過ごす中での、子供達の位置を検出し記録することがひとつの可能性として挙げられる。
【0006】
例えば、今日、だれと仲良く遊んでいたかを、保育士、幼稚園教諭は、お迎えに来た保護者に伝えることができる。保護者が、子供の園での様子を知りたがることは自然である。しかし、多数の子供を担任として持っている保育士、幼稚園教諭は、すべての子供達について、これに答えることは難しい。位置情報が個々の幼児ついて分かっていれば、誰と誰がともに行動しているかを検出することができる。
【0007】
一般的に、移動体が人間等の生物であろうが、無生物であろうが、広い面積の中での、精度の高い、しかも小型で簡便な位置検出は容易ではない。現在、実験的に行われている手法の代表格は、PHS(登録商標)(Personal Handyphone System)による位置検出である。
PHS(登録商標)の場合、一台のPHS(登録商標)端末の電波を、複数の基地局で受信することによって、3点測量のような方法で、PHS(登録商標)端末の位置がある程度は分かる。したがって、幼児にこのPHS(登録商標)をもたせておけば、個々の幼児についてその位置が判明する。通常、PHS(登録商標)の地上局は、100メートル程度離して設置されているが、これを保育園、幼稚園の敷地や部屋内に数十メートル程度から十メートル程度に接近して多数配置することによって、位置精度を上げ、1メートル以下の誤差で、位置を検出できることが知られている。
【0008】
しかし、この方法には、大きな問題がある。電磁波(電波)の問題である。いうまでもなくPHS(登録商標)のような「小ゾーン方式」の無線方式においては、端末が移動し、異なる小ゾーンに入った段階で初めて、自己の位置を基地局に報知する電波を発信する。また、携帯電話に比して、PHS(登録商標)の送信出力電波の電界強度は小さい。しかし、このように小ゾーンが切り替わった瞬間のみ端末の位置を検出したのでは、上記の幼児の位置検出には不適切である。言い換えると、幼児の位置は、頻繁に、例えば、1分ごととか、3分ごとに、PHS(登録商標)は電波を発信して、近傍の基地局に報告する必要がある。位置の測定精度をあげようとすればするほど、この頻度、即ち、発信される電波の累積電力は大きくなってくる。空中電力の小さなPHS(登録商標)といえども、四六時中電波を出しつづけることは、電波被爆の問題により、幼児の保護者に不安を抱かせる。
【0009】
もうひとつの大きな問題は、PHS(登録商標)による位置検出は、解像度が悪いということである。例えば、紙芝居を見ているとする。紙芝居の場面転換に反応して、積極的に手や足を動かしているかどうかを見ることは、保育士指導上の、あるいは、幼児教育方法論研究において、ひとつの観察項目とされている。しかし、このようなものは、全員の画像をビデオででも取っておかない限り、残しておくことはできない。しかも、これを画像処理を用いて、コンピュータで自動的に分析することもできない。現状では、一人の観察者を一人の幼児に割り付けるような方法で、幼児教育方法論の研究が行われている。これに対して、仮に(無線の影響は無視して)PHS(登録商標)によって、幼児の行動を追いかけても、PHS(登録商標)の荒い解像度では、体の動きまでは識別できない。即ち、PHS(登録商標)による位置検出は、精度の低い、しかし、電波被爆の危険を伴う恐れのある位置検出手法である。
【0010】
一方、人間の動きを検出する方法としては、例えば、画像処理の方法がある。画像処理法では、カメラ等によって撮影された画像から、画像処理によって人間部分を切り出すことで実行される。検出の容易化のためには、特定の光学的性質をもった反射体を人体に貼り付けたり、あるいは、バーコード等の個人識別手段を人体に貼り付けることも、当該分野の技術者であれば、容易に想起する方法である。この方法の最大の特徴は、すでに通常あたっている可視光線をそのまま利用する非侵襲性にある。例えば、エレベーターの中で、天井からカメラ撮影して、人間の位置を検出して、人数をカウントするような研究は広く知られている。
【0011】
画像処理法は、人体に影響を与える恐れのある、電波、超音波、赤外線などを用いていないので、人体にやさしい。反面、いくつかの問題を持つ。まず第一にあまり精度が期待できない。肩を寄せ合っている2人の人間を一人としてカウントしたり、あるいは、猫を人間としてカウントする危険をはらんでいる。これらは、パタン認識装置のもつ基本的な性質である。パタン認識では、つねに誤認識への許容度が必要である。また、画像処理の方法は、PHS(登録商標)と同様に、きめ細かい体の動きを検出できない。したがって、あくまでも、大雑把な動きしか把握できない。この点は、PHS(登録商標)と同様である。
【0012】
さらに、決定的な問題点として、画像処理の方法では、バーコードなどを子供一人ひとりに貼り付けない限り、複数の人間、幼児が撮影された場合について、どれが誰かを特定できない。もちろん、幼児にそれぞれ異なるバーコードやカラーコードをつけさせて、これによって個人識別することは原理的には想定される。しかしながら、これも手などで覆われているかもしれず、また、カラーコードなどでは、ライティング(照明)の条件に厳しい制約が付加される可能性がある。また、広い部屋に散在している子供達の一人一人のバーコードを読み取るには、膨大な解像度をもつカメラを利用せねばならず、また、大きなバーコードを子供に貼り付ける必要が生じる。これも、また、非現実的である。
【0013】
以上述べたように、画像処理の方法は、PHS(登録商標)が持っている電波による人体への危険はないものの、PHS(登録商標)と同様に、得られるデータのきめが粗すぎる。また、誤認識の可能性がある点では、PHS(登録商標)よりも劣っている。なお、以上の説明ではカメラ等の撮影画像に基づいて位置を検出するイメージで説明した。しかし、非侵襲性の位置検出は、これにとどまらない。例えば、床に圧力センサーをつけてもよい。また、通常のカメラではなくて、赤外線を検出するシステムであってもよい。ここでは、あくまで、幼児などの位置は検出できるが、それが誰であるかは分からず、しかも検出誤差が存在することが、多くの非侵襲性の位置検出手法の欠点である。
【0014】
一方、位置を正確には特定できないが、もともと、個人識別をして、動作の情報を集める方法がある。もともと、当該個人にセンサーがついているときには、個人識別が最初から出来ていることは自明である。このような、個人の動きを取得する方法として、加速度、あるいは角加速度を測定するセンサーによる方法がある。これらは、計測自体は、人体に装着したセンサーによればよく、何らの付加的な物理的信号を人体に印加する必要はない。加速度ではなくて、速度、あるいは角速度のセンサーを想定してもよい。例えば、速度センサーとしては、体の周囲の空気の動きを検出するようなアプローチが考えられる。どのような測定手段用いるかは、本発明では限定しない。本発明では、例として「加速度センサー」の利用を考える。加速度センサーを幼児に装着すれば、幼児の細かい体の動きが検出される。すでに、加速度、あるいは角加速度から、人間の消費カロリーを計算したり、あるいは、歩数をカウントする器具は、広く市販されている。これらの装置では、一定の時間内の測定値に基づいて、体重、身長、性別等のパラメータを考慮して、カロリーなどの目的のデータを得ている。このように細かいデータに対処できるのが、加速度センサー等を利用した方法の第一のメリットである。
【0015】
しかし、加速度センサー等の利用には大きな問題がある。それは、測定できる周波数範囲が限られていることである。したがって、加速度センサーの生の出力を2回積分しても、幼児の位置は正確には計算できない。特に、時間が長く経過するほど誤差は蓄積して致命的となる。これは、DC成分が温度等によりドリフトするため、本質的にセンサーが持っている問題点である。したがって、加速度センサーのみからでは、(消費カロリーや歩数程度なら分かっても)、部屋の中のどこにいるのか、だれと一緒にいるのか等、子育て支援に役立つ情報は分からない。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、電波、超音波、赤外線などの少しでも人体に影響を与える通信手段を一切用いることなく、部屋、園庭などにおける幼児などの移動体の位置を検出し、同時に、きめこまやかな、幼児の動きも測定する必要がある。
【0017】
本発明では、個々人を特定できない画像認識、圧力検出等による位置測定手段(ここで、「特定できない」とは、「そこに子供(人間)がいることは検出できるが、それが多数の候補のうちの誰であるかを認識できない」ことを意味する)と、加速度センサー等の個々人の細かい動きを検出可能な移動量測定手段のそれぞれが持つ特徴を効果的に組み合わせ、子供(幼児)の位置を個別に連続的に検出すると共に、PHS(登録商標)を使用する場合のように、子供が継続的に電磁波を浴びることがない、移動体の位置検出システム及び移動体の位置検出方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、1または2以上の移動体の連続する位置を検出するための移動体の位置検出システムであって、前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手段と、前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手段と、前記移動量検出手段により検出した移動量情報と、前記位置検出手段により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を移動体を特定しつつ検出するための照合手段とを具備することを特徴とする。
これにより、複数の子供の位置を個別に連続的に検出できる。また、PHS(登録商標)を使用する位置検出の場合のように、子供が継続的に電波を浴びることがない。また、例えば、複数の子供がトンネル(遊技用)に入って、誰が先に出てきたか分からないような場合でも、位置情報を正しく把握し、個人識別ができる。また、例えば、ドアの入り口で、移動量データをサーバ等に取り出すようにすれば、少なくとも、それまでの移行量とTVカメラによる位置測定結果から、ドアを通過するまでの子供の位置をトレースできる。
【0019】
また、本発明の移動体の位置検出システムは、前記移動量検出手段として、加速度、速度、角加速度、または角速度センサーを使用し、前記位置検出手段として、画像処理用カメラまたは加重センサを使用することを特徴とする。
これにより、例えば、加速度ジャイロなどのように、細かい動作を検出できるセンサーを幼児に装着し、幼児教育の効果などの細かい評定に利用できるデータを得ることができる。また、PHS(登録商標)による位置検出では、位置の精度を上げようとすればするほど、電波を発信する間隔をつめて、幼児の電波被爆量を増大させる必要がある。しかし、本発明では、TVカメラ等で位置検出しているので、最初から、30分の1秒程度の極め細かい測定が可能となる。
【0020】
また、本発明の移動体の位置検出システムは、1または2以上の移動体の連続する位置を検出するための移動体の位置検出システムであって、前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手段と、前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手段と、前記移動量検出手段により検出した移動量情報と、前記位置検出手段により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を各移動体を特定しつつ検出すると共に、前記位置検出手段が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、前記移動量検出手段と前記位置検出手段が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、前記移動量検出手段の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行うための照合手段とを具備することを特徴とする。
これにより、複数の子供の位置を個別に連続的に検出できる。また、PHS(登録商標)を使用する位置検出の場合のように、子供が継続的に電波を浴びることがない。また、例えば、複数の子供がトンネル(遊技用)に入って、誰が先に出てきたか分からないような場合でも、位置情報を正しく把握し、個人識別ができる。また、例えば、ドアの入り口で、移動量データをサーバ等に取り出すようにすれば、少なくとも、それまでの移行量とTVカメラによる位置測定結果から、ドアを通過するまでの子供の位置をトレースできる。
【0021】
また、本発明の移動体の位置検出システムは、前記移動量検出手段として、加速度、速度、角加速度、または角速度センサーを使用し、前記位置検出手段として、画像処理用カメラまたは加重センサを使用することを特徴とする。
これにより、例えば、加速度ジャイロなどのように、細かい動作を検出できるセンサーを幼児に装着し、幼児教育の効果などの細かい評定に利用できるデータを得ることができる。また、PHS(登録商標)による位置検出では、位置の精度を上げようとすればするほど、電波を発信する間隔をつめて、幼児の電波被爆量を増大させる必要がある。しかし、本発明では、TVカメラ等で位置検出しているので、最初から、30分の1秒程度の極め細かい測定が可能となる。
【0022】
また、本発明の移動体の位置検出方法は、1または2以上の移動体の連続する位置を検出するための移動体の位置検出方法であって、前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を移動体を特定しつつ検出するための照合手順とを含むことを特徴とする。
これにより、複数の子供の位置を個別に連続的に検出できる。また、PHS(登録商標)を使用する位置検出の場合のように、子供が継続的に電波を浴びることがない。また、例えば、複数の子供がトンネル(遊技用)に入って、誰が先に出てきたか分からないような場合でも、位置情報を正しく把握し、個人識別ができる。また、例えば、ドアの入り口で、移動量データをサーバ等に取り出すようにすれば、少なくとも、それまでの移行量とTVカメラによる位置測定結果から、ドアを通過するまでの子供の位置をトレースできる。
【0023】
また、本発明の移動体の位置検出方法は、1または2以上の移動体の連続する位置を検出するための移動体の位置検出方法であって、前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を各移動体を特定しつつ検出すると共に、前記位置検出手順が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、前記移動量検出手順と前記位置検出手順が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、前記移動量検出手順の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行うための照合手順とを含むことを特徴とする。
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【0024】
また、本発明のコンピュータプログラムは、1または2以上の移動体の連続する位置を検出するための移動体の位置検出システム内のコンピュータに、前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を移動体を特定しつつ検出するための照合手順とを実行させるためのプログラムである。
【0025】
また、本発明のコンピュータプログラムは、1または2以上の移動体の連続する位置を検出するための移動体の位置検出システム内のコンピュータに、前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を各移動体を特定しつつ検出すると共に、前記位置検出手順が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、前記移動量検出手順と前記位置検出手順が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、前記移動量検出手順の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行うための照合手順とを実行させるためのプログラムである。
【0026】
請求項1及び請求項2に記載の移動体の位置検出システムにおいて使用される各手段は、以下のように作用する。
【0027】
移動量検出手段を、例えば、加速度、各加速度を検出するセンサーと、この信号を検出するアンプ、バンドパスフィルタなどから構成する。このセンサーデータの記録は、比較的短いサンプリング周期で、前記移動量検出手段の内部に設置されたメモリ手段に記憶させる。しかし、非侵襲のデータ転送手段があれば、一定の時間間隔ごとに、移動体からサーバ等に転送してもよい。また、可能であればリアルタイムに、サーバ等に転送しても良い。転送回数が少なければ、例えば、無線を用いても、子供達への影響は小さいと考えられるからである。なお、加速度センサーの出力を積分などして移動量データを算出するが、この算出は移動量検出手段中で行ってもよいし、後述する照合手段中で行ってもよい。
【0028】
位置検出手段は、例えば、カメラ等により撮像された画像によって、移動体の存在位置を検出する手段である。例えば、カメラの画像から、あらかじめ撮影されている固定背景を削除して、人間の画像のみを切り出し、個別部分は人間として特定し、連続して複数の人間の画像が一緒になってしまっている部分は、その形態から人間の位置を割り出す。後述するように、本発明においては、この個人の位置特定は、100%の認識確率がなくても許容される。なお、検出は必ずしもカメラを用いて行う必要はなく、床に広範囲に埋め込まれた圧力センサー、赤外線検出装置等を使用しいてもよい。なお、このような位置検出手段だけでは、人間が誰であるかを認知できない。また、大きな動きは検出できても、細かい動きは検出できない。
【0029】
照合手段は、前記位置検出手段(人間の位置は分かっているが、個人が特定できない)と、前記移動量検出手段(個人はあらかじめ特定されており細かい動きは分かるが、ドリフトの影響で、当該特定個人の位置はまったく分からない)の情報を総合して、個人名を特定しつつその位置を検出する。
【0030】
上記照合手段の作用は、基本的には、位置検出手段の出力するそれぞれの個人に対する移動量の大まかな時間的変化と、前記移動量検出手段の出力から計算される移動量の時間的変化を比較して、その2つが似ているものを探して、前記位置検出手段が検出する個々の人間について、前記移動量検出手段との対応付けを行い、結果として、個体名を特定しつつ、位置を検出する。
【0031】
また、請求項3及び請求項4に記載の移動体の位置検出システムにおいて使用される各手段は、以下のように作用する。
【0032】
移動量検出手段は、請求項1に対する移動量検出手段と同一構成で実現できるものである。例えば、加速度、または角加速度を検出するセンサーと、この信号を検出するアンプ、バンドパスフィルタなどから構成される。後述する本発明の実施の形態では、以下、この記録は、比較的短いサンプリング周期で、前記移動量検出手段の内部に設置されたメモリ手段に記憶する。しかし、非侵襲のデータ転送手段があれば、一定の時間間隔ごとに、移動体からサーバ等に転送してもよい。また、可能であればリアルタイムに、サーバ等に転送しても良い。転送回数が少なければ、例えば、無線を用いても、子供達への影響は小さいと考えられるからである。なお、加速度センサーの出力を積分などして移動量データを算出するが、この算出は移動量検出手段中で行ってもよいし、後述する照合手段中で行ってもよい。
【0033】
位置検出手段は、前記請求項1の位置検出手段と同一の構成で実現できる。例えば、カメラ等により撮像された画像によって、移動体の存在位置を検出する手段である。例えば、カメラの画像から、あらかじめ撮影されている固定背景を削除して、人間の画像のみを切り出し、個別部分は人間として特定し、連続して複数の人間の画像が一緒になってしまっている部分は、その形態から人間の位置を割り出す。後述するように、本発明においては、この個人の位置特定は、100%の認識確率がなくても許容できる。なお、このような位置検出手段だけでは、人間が誰であるかを認知できない。また、大きな動きは検出できても、細かい動きは検出できない。
【0034】
照合手段は、前記位置検出手段(人間の位置は分かっているが、個人が特定できない)と、前記移動量検出手段(個人はあらかじめ特定されており細かい動きは分かるが、ドリフトの影響で、当該特定個人の位置は分からない)の情報を総合して、個人を特定しつつその位置を検出する。
【0035】
上記照合手段の作用は、基本的には、位置検出手段の出力するそれぞれの個人に対する移動量の大まかな時間的変化と、前記移動量検出手段の出力から計算される移動量の時間的変化を比較して、その2つが似ているものを探して、前記位置検出手段が検出する個々の人間について、前記移動量検出手段との対応付けを行い、結果として、個人名を特定しつつ、連続する位置を検出可能とする。
【0036】
ただし、上記位置検出手段では、かならずしもひとりの個人の位置を、正しく連続して追跡できない。例えば、AとBの2個の移動体(個人)を考える。AとBは、特定個人の誰れであるかは位置検出手段としては認知しない。ただ、その場所に、人間がいることを検出して、AとBとにラベル付けしているに過ぎない。問題は、上記位置検出手段が、開園時刻から閉園時刻まで、完全に正しく、AならAを追跡できるかどうかである。実際には、これは、すべての移動体である人間が、常に一定の距離をおいて行動していれば、ある程度やれるかもしれない。しかし、それは、非現実的な設定であり、実際には以下のような問題が生じる。
【0037】
「冗長」:追跡していたときに、何らかの反射光により、本来は人間がいないところに人間がいたように見える。
「消失」:本当は人間がいるのに、何らかの原因で、人間が一時的に検出できなくなる。
「追跡ミス」:人間同士が接触・連続したため、接触する前の人間Aが、その後、どちらに分離して移動して行ったかが完全に分からない場合などである。
【0038】
このような場合に対処するために、本発明では、上記位置検出手段が報告する位置情報は、途切れ途切れ(非連続)であるとする。上記の「消失」が生じると、そのようになることは明らかである。また、「冗長」が生じると、結果として、偽の個人が検出された部分の前後で、記録は消失しているので、「消失」と等価である。また、2つの移動体が一度合流して、再度、分離した場合には、いったん分離時点で、追跡を打ち切って、分離以降の位置追跡は、別の人間の検出のように扱わざるを得ない。どちらがどちらへ移行したかが、画像のみでは判別できない場合があるからである。したがって、この場合にも、分離した後の位置情報については、分離時点に「消失」があるように扱えることになる。
【0039】
上記のように、画像認識による移動体の位置情報は、個人特定できないのみではなくて、測定時間内に、最初から再度まで、連続して個体を追跡できているわはでもない。もちろん、たまたま、そのような追跡が実現できているケースも存在するかもしれないが、多くの場合、人間同士が抱き合ったり、手をつないでダンスするなどの行動にでると、(個人特定はできないまでも)ずっとそれまではひとりの幼児を追跡していたと思われていた追跡記録が途切れてしまう。また、例えば、園庭にあるトンネルにもぐったり、たまたまカメラと被写体の間に、障害物があった場合にも、同様の現象を生じる。二人の子供がトンネルに入ってしまうと、先にトンネルから出てきた子供が、先に入った子供とは特定できないからである。
【0040】
位置検出手段は、個々の移動体を検出する機能を持つが、上記した「冗長」、「消失」、「追跡ミス」の検出誤りを生じる。これを回避するため、位置検出機能として、新しい移動体を検出する「生成」、移動体の消失を検出する「消滅」、複数に分かれていた移動体の1移動体への変化を検出する「合体」、1移動体の複数移動体への分離を検出する「分割」の4種類を設け、「生成」または「分割」から「消滅」または「合体」までの間をセグメントと定義する。そして、各々のセグメント毎に、(移動体を特定できないにせよ)個々の移動体を個別に管理することにする。
このような場合には、明らかに2つの機能を必要とする。最初の照合機能は、セグメント毎に個別に検出した移動体の位置情報の各々に対して、前記移動量情報との照合によって、各セグメントごとに個人特定する作業である。そして、これによって、特定の個人の最初から最後までの位置情報が得られるが、残念ながら、時間的に、短時間であるが、その一部が欠落することもある(例えば、抱き合っていた時間やトンネルの中にいた時間)。第2の照合機能は、このような欠落した時間帯の位置を照合する機能である。このような場合の、単純な解決手段は、単純に直線補間することである。もちろん、2次、3次の多次元の関数補間を行っても良い。それも、本発明の主旨に含まれる。しかし、より正確な手段は、短時間であれば、前記移動量検出手段の結果得られる位置の変化情報を利用して、この欠落部分をうめてやることである。短時間の動きの範囲であれば、ドリフト対策としてDC分が除去された加速度情報であっても、一定量の意味を持つからである。
【0041】
以上の構成によって、前記位置検出手段の出力が、完全に連続していない場合であっても、被追跡移動体(実際には、本明細書の例では人間であり幼児)の位置を開園時点から閉園時点まで連続して特定できる。即ち、カメラ等の画像情報のみからでは得られなかった個人識別が実現でき、しかも、きめ細かい加速度センサー等の情報と位置情報の双方が得られるのである。
【0042】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
図1に、本発明の第1の実施の形態である位置検出システム1のシステム構成例を示す。本発明の移動体の位置検出システム1は、移動体100に取り付けられて当該移動体100の加速度、速度、角加速度、あるいは角速度を検出する移動量検出手段10と、TVカメラ等の撮影画像に基づいて移動体100の位置をその移動体100の名前等を特定することなく検出する位置検出手段11と、前記移動量検出手段10が検出した移動量情報と、前記位置検出手段11が検出した移動体の位置情報とを照合するごとにより、前記移動体100の連続する位置を移動体100を特定しつつ検出する照合手段12から構成される。なお移動体100は、例えば、幼児または保育士、幼稚園教諭などの人間である。ただし、これは、生物でも無生物でも良い。特に、人間であることに限定されない。
【0043】
(1)移動量検出手段
移動量検出手段10は、幼児個々に装着されるものであって、加速度、速度、角加速度、角速度センサー等により幼児の運動を検出する手段である。図3は、移動量検出手段10の構成例を示す図である。図3に示すように、三次元加速度センサー200、三次元加速度センサー200の出力を増幅するアンプ201、一定の時間間隔ごとにこの3次元加速度センサー200の出力をサンプリングするサンプリング回路202、及び、サンプリング結果を記憶するメモリー回路203から構成される。
加速度センサー200、アンプ201、サンプリング回路202は、それぞれ通常の技術者の設計上の判断により選択使用されるものである。また、メモリー回路203も同様であり、CMOS−RAM、フラッシュRAM、FRAM(強誘電体メモリ)、MRAM(磁気メモリ)等の不揮発性メモリとその読み出し書き込み制御回路から構成される。また、記録された情報を外部に取り出すインタフェース回路204も必要となる。例えば、一日が終わった時に、保育士、あるいは幼稚園教諭が、子供達から加速度センサーが入った装置をはずして、データ転送のための装置に装着する。インタフェース回路204としては、例えば、RFID(Radio Frequency IDentification)を使用することができる。
なお、加速度センサーは必ずしも3次元センサーである必要はなく、また、3次元、2次元の加速度センサーの場合には、センサー出力の絶対値を計算する回路をこれに付加してもよく、また、必要に応じて、速度・移動量算出回路205を使用し、加速度を積分して速度及び移動量データを求めて使用してもよい。
【0044】
なお、本実施の形態例では、リアルタイムに上記の加速度センサー200の信号を幼児から送信するような構成例については例示していない。しかし、図3に示す回路構成にさらに送信回路を付加して、外部にリアルタイムに送信することもできる。また、常時に送信するのではなくて、一定の時間間隔ごとに、あるいは、例えば部屋の入り口を通過した瞬間に無線、赤外線、超音波等のリンクによって、外部のサーバ等にデータを転送することもできる。
【0045】
さらに、例えば、保護者から幼児の位置検出の依頼があって初めて、データを送信するオンデマンドのデータ転送も考えられる。この場合には、保護者が納得した上でデータが転送されるので、トラブルは生じない。保護者が位置検出を望まなければ、電波は発生しない。
【0046】
(2)位置検出手段
位置検出手段11は、「検出対象となる幼児(幼児名)を特定することなく、その個体の概略位置を検出する」手段であって、100%の認識性能を必ずしも要求するものではない。具体的な構成例としては、例えば、TVカメラで部屋や園庭の上部から撮影された画像から、幼児の位置を抽出する。
【0047】
図4は、位置検出手段11の構成例を示す図である。位置検出手段11は、TVカメラ300、TVカメラ300の画像と予め撮像された幼児がいないときの背景画像301との差分を取って、幼児の占める領域を抽出する差分回路302、抽出結果から幼児の個々の領域を切り出す切り出し回路303から構成される。そして、最終的な個々の幼児の中心位置は、XY座標として、出力回路304から出力される。
【0048】
図5は、位置検出手段11(図4参照)の処理の流れを模式的に示す図である。TVカメラ300の撮影画像400は、通常のTV画像であるが、背景画像301との差分によって、差分抽出結果401となる。そして、これから、幼児の領域を切り出した画像402として、画像上の幼児の領域の中心(重心)を検出して座標データとする。
【0049】
ここで、画像処理は、非常に短い時間間隔で実行可能である。TVカメラはノンインターレース換算でも、毎秒30回撮影しているから、30分の1秒ごとに、上記の幼児領域を抽出できる。したがって、ある幼児の領域は、画面が変わったからといって、突然、ワープするように別の場所に行くことはない。したがって、実際には、抽出された各幼児領域の重なりを知らせることによって、上記の幼児の領域の中心データは、ラベル付けして、同一ラベルに属する座標データは、時間的に連続したデータとして出力できることになる。
【0050】
しかしながら、上記の連続したラベル付けは、常にできるものではない。幼児がトンネル(遊技用)に入って、別の場所から顔を出した場合には、当然、観測されたデータは別のデータとなる。この場合、トンネルから出てきた幼児の画像には、別のラベル付けをするしかない。トンネルの中で別の子供にすり替わっているかもしれないからである。
【0051】
また同様のラベル付けの非連続性は、例えば、2人の子供が抱き合ったり、取っ組み合いをしたり、お昼寝の布団が重なっている場合などに生じる。例えば、2人の子供が抱き合った場合には、それまでの2つのラベルがその合一した子供領域に属していることは分かっても、それがどの部分かを識別することは難しい。さらに、この合一領域が分離して、それぞれ個体として、領域を移動して行った場合には、領域に重なりがあるからといって、特定のラベルをつけるわけには行かない。別のラベルを付与する必要がある。
【0052】
以上説明したように、基本的には、抽出された位置座標は、ラベルごとに、時間的に連続したデータである。しかし、それは、システムの作動のスタート時点から最後まで一貫して続くものではない。ある開始時点から終了時点までの連続したデータにすぎない。このような一定のラベルが付与された一連の位置座標データを、前述したように、本明細書ではセグメントと呼んでいる。
【0053】
図6は、そのセグメント化された位置座標データを模式的に一次元として、表現している。ここでは、6つのセグメントを検出している。最初から存在している#1と#2のセグメントは、#2が合体する形で消失し、その後に再度分割して新しい2つのセグメント#3と#4になり、#5は1移動体として継続して存在し、#6は途中から生成し、再び消滅する形で空間から退出していることを示している。この図6は模式的なものであって、実際の位置座標データは、2次元、あるいは3次元である。また、ここで再度確認するように、このラベルは、システムが勝手に付与したものであり、その幼児が具体的に誰であるかはまったく分かっていない。また、時間的に離れた場所にあって、別のラベルを付与されたセグメントデータであっても、実際には、同一の幼児を対象としていることが多々ありうるが、この位置検出手段11の段階では、それらを特定することはできない。
【0054】
(3)照合手段
図7は、照合手段12の基本的機能について説明するための図である。ここでは、説明を簡単にするために、上記のセグメントが3個あり、また、移動量検出手段10の出力も3個あるとする。セグメントは、図7では、同時に始まって同時に終わっているが、必ずしも、そのようなセグメント状態であることは必要ではない。照合手段12の基本的作用は、このセグメントデータと移動量データとを比較して、なんらかの距離に基づいて、もっとも距離が近いもの同士を対応付けることである。なお、図7では、移動量データは3次元の加速度計の出力を積分した距離が3次元ベクトルの絶対値(ベクトルの大きさ)として表示されているが、本発明においては、かならずしも絶対値にする必要もないし、また、加速度を積分して速度にすることも必須の要件ではない。
なお、セグメントは、常に対応する移動体を持つとは限らない。例えば、実際には、あるセグメントが猫を検出していたとする。この場合でも、照合手段12の作用によって、対応する移動量情報のないセグメントは、対応する移動体が決まらないので、ノイズとして除去できる。
【0055】
図8は、照合手段12の具体的な構成例を示す図である。ここでは、照合手段12には、時系列的なセグメントデータと、3個の時系列的な移動量データが入力されている。セグメントデータは、まず移動距離計算回路500に入力される。ここでは、サンプリングポイントの前後でどれくらい移動したかを各要素の差分を計算することにより、幼児の移動量をベクトル化する。もともとのセグメントデータが位置の情報であるので、あえて移動量とするために差分を計算した。この結果として、n個のサンプリングポイントに対応したセグメントデータが得られる。この修整された3個のセグメントデータと、3個の時系列的な移動量データが距離計算回路501に送信される。ただし、時間のサンプリングポイントも同一タイミングでn個あるとする。即ち(修整後の)セグメントデータと移動量データは、いずれもn次元の同一次元数をもつ数値要素のベクトルである。
【0056】
(修整後の)セグメントデータと移動量データは、距離計算回路501に入力される。距離計算回路501は、セグメントデータと、移動量データのベクトルがなす角のコサインを例えば計算する。要するに相関係数である。これによって、移動量のパタンが近いものについては、より1に近い相関係数が得られることになる。セグメントデータと移動量データがもっとも類似しているものが大きな相関係数を持つのである。
【0057】
相関係数の計算結果は、対応付け回路502に送られる。ここでは、例えば、以下の手順によって、セグメントデータと移動量データの対応付けをする。
(a)ステップ1 : 最大の正の相関係数を持つセグメントデータと移動量データを抽出して、対応付けする。対応付けが終了したセグメントデータ、および移動量データに関連した相関係数データは以後のステップで無視する。
(b)ステップ2 : セグメントデータと移動量データがなくなるまで、上記のステップ1を繰り返す。
【0058】
上記の処理によって、もっともパタン的に似ているセグメントデータと移動量データがそれぞれ対応付けられる。移動量データは、個々の幼児毎に取得されている。即ち、移動量データは、個人が特定されている。一方、セグメントデータでは個人は特定できていないが、この照合によって、セグメントデータの個人名が判定するのである。
【0059】
以上の構成によって、本発明では、電波等の侵襲性をもつ信号伝達手段を用いることなく、子供の位置を連続的に取得できる。また、本発明では、加速度などのきめ細かい情報が得られるので、子供の細かい動作データを取得できる。また、本発明では、PHS(登録商標)のように大きな設備を打つ必要がないので、より経済的に、位置検出が可能である。
【0060】
また、ある程度リアルタイムに位置情報を必要とする場合であっても、PHS(登録商標)のように頻繁に無線電波を出して位置を報告する必要がない。長い時間間隔のポイントポイントで報知したり、ドアなどを通過した際に、一挙にデータ転送をすれば、電波等の侵襲性を持つ媒体の利用を押さえ込み、より被爆への危険を減少させることができる。また、このようなデータ転送を使用すると、例えば、RFIDタグを利用するような方法にくらべてデータリンク手段を簡単に構成でき、システム価格を引き下げることも可能である。
【0061】
[第2の実施の形態]
図2に、本発明の第2の実施の形態である位置検出システム2のシステム構成例を示す。移動体の位置検出システム2は、2個以上の複数個の移動体100にそれぞれ取り付けられて、前記複数個の移動体100の加速度、速度、角加速度、あるいは角速度をそれぞれ検出する移動量検出手段10と、カメラ等の撮影画像に基づいて前記移動体100の位置をその移動体を特定することなく検出する位置検出手段11と、前記移動量検出手段10が検出した移動量情報と、前記位置検出手段11が検出した移動体の位置情報とを照合し、前記位置検出手段11が移動体の位置を誤認識あるいは検出失敗している部分については、前記移動量検出手段10の出力のみから位置検出する照合手段20とから構成される。
【0062】
移動体100は、図1に示す移動体100と同一である。例えば、幼児または保育士、幼稚園教諭などの人間である。ただし、これは、生物でも無生物でも良く、特に、人間である必要もない。
【0063】
(1)移動量検出手段
移動量検出手段10は、図1に示す移動量検出手段10と同一である。幼児個々に装着されるものであって、加速度、速度、角加速度、または角速度センサー等の幼児の運動を検出し移動量を求めるための手段である。
【0064】
(2)位置検出手段
位置検出手段11は、図1に示す位置検出手段11と同一である。「被検出対象の幼児名などを特定することなく、位置を検出する手段である。具体的な構成例としては、例えば、TVカメラで部屋や園庭の上部から撮影された画像から、幼児の位置を抽出する手段である。
【0065】
(3)照合手段
照合手段20の基本的な機能は、図1に示す照合手段11の機能を含むものである。ただし、この照合手段20では、セグメントデータに、図9に示すように、余分なセグメントデータ、セグメントデータの一部消失、合流したセグメントの分離等がある場合でも処理を行うことができる。図9中で「#」を付して示している数字は、セグメンテーションのラベルである。ただし、合流したセグメントの分離の場合には、結果として、合流前のセグメントと連続したものであることは確実であるが、どちらがどちらか分からないので、別のセグメントラベルが付与されている。
【0066】
照合手段20の処理として、以下のステップを実行する。
(a)ステップ1:たとえば、照合手段12のところで説明したステップによって、各セグメントと個人識別されている移動量データとを対応づける。つまり、各セグメントに個人識別情報が付与される。図9に、「太郎君」、「花子さん」と書かれているのは、その個人識別結果である。
【0067】
(b)ステップ2:個人識別結果に従って、同一個人に属するセグメントデータを連続させる。この際、時間的に飛躍がある場合については、移動量データから計算される移動量によって、補間を行う。これは、検出データが3次元の加速度データであれば、それをそれぞれ積分したものが速度となるので、速度と時間をかけることによって、移動量を計算できるからである。
また、2個以上のセグメントが合流している状態(つまり、2人以上の子供が抱き合ったりして、区別できないが、どこにその集団がいるかは分かる状態)については、その合流中の位置座標を、結果として識別された双方のセグメントに属する子供の位置情報として流用する。
【0068】
(c)ステップ3:すべての子供について、セグメントを連続させるまで、上記のステップ1及びステップ2を繰り返す。これらの処理で、どこにも所属しなかった、比較的時間的継続の短いセグメントは、誤認識によって現れた偽のセグメントして、個人識別対処からはずす。
【0069】
以上の処理によって、例えば、子供がトンネルに入って、どちらが先に出てきたか分からないような場合でも、位置情報を正しく把握し、個人識別ができる。また、トンネルの中のように、TVカメラでは位置が分からない場所についても、あるいは、トイレの中のように、TVカメラの撮影がはばかれる場合についても、得られていない位置情報を、移動量検出結果から補填できる。
【0070】
なお、本発明では、電波などの侵襲性の伝達媒体を利用することを意図的にさけているので、以上説明した例では、移動量データを頻繁に送信することは考えていない。一方、TVカメラによる位置検出は、リアルタイムに実行されている。例えば、ドアの入り口で、データをサーバ等に取り出すことができれば、少なくとも、それまでの移行量とTVカメラによる位置測定結果から、ドアを通過するまでの子供の位置をトレースできる。
【0071】
このことは、ドアに入った瞬間の子供の個人識別が結果として本発明では可能であることに注意されたい。このため、それ以降、TVカメラによる位置測定結果が、単一のセグメントして測定できている限りにおいては、ターゲットとなっている子供の位置が(移動量データのテレメトリングは未了であるにもかかわらず)続け得ることになる。例えば、保護者がWebカメラ等により、自分の子供を画像として遠隔地から観察したい場合においても、多数ある部屋、広い部屋の中で、確実に保護者の探している自分の子供だけを撮影して伝送することが可能となる。
【0072】
もちろん、上記のように、特定した子供の位置について、TV画像を伝送することは、PHS(登録商標)を用いたリアルタイムな位置検出が行われていれば、技術的には可能である。しかし、そのためには、短い周期で、電波をPHS(登録商標)から出力させて、(子供を電波に被爆させて)処理を実現する必要が生じる。本発明では、これに対して、電波によるテレメトリングを実行したとしても頻度は少なく、また、基地局やRFIDなどの設備が極めて簡単となる。
【0073】
以上、本発明の実施の形態ついて説明したが、図1及び図2に示す移動量検出手段10、位置検出手段11、照合手段12及び20内の各機能は専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、また可能な場合はメモリおよびCPU(中央処理装置)等の汎用の情報処理装置により構成され、この処理部の機能を実現するためのプログラム(図示せず)をメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【0074】
また、図1及び図2に示す移動量検出手段10、位置検出手段11、照合手段12及び20内の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ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たプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、必要な処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【0075】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可般媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの(伝送媒体ないしは伝送波)、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
【0076】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の移動体の位置検出システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0077】
なお、移動量検出手段から得られた移動量情報と、位置検出手段から得られた位置情報の照合は、各手段が、他手段とは独立に行う必要は必ずしもないことに注意しなければならない。例えば、位置検出手段としてカメラ画像からの位置抽出を用いた場合、一つの実現方法は、連続的に撮影された画像のピクセル単位での差分を取ることにより、何かが移動していることを占める領域を抽出する手法である。
差分検出により得られた位置情報は、言うまでもなく、点ではなく、領域である。ある移動体に相当する部分は、例えば、影の部分も含んでおり、必ずしも移動体自体の外見的形態(言い換えると、カメラから見た外見的形態の輪郭)に等しいとは限らない。また、複数の移動体の差分信号がオーバーラップしたり、あるいは、カーテンなどが風にゆれたり、あるいは、太陽光線が急に差し込んできたために、いままで日陰であった領域が、差分が検出された領域として抽出されることもある。
【0078】
一方、移動量検出手段は、個人が特定された上で、その各個人について移動量を検出している。例えば、移動量検出手段として加速度センサーを用いている場合、実際には加速度センサーの技術的限界(加速度検出可能な周波数範囲が限定されている、あるいは、センサーアンプのDCドリフトによってDC成分が重畳されており、DC出力成分をそのまま加速度とは扱えない等)によって、該加速度を積分したからと言っても、実際の速度には正確にはならない。しかし、近年のマイクロマシン技術の進展によって、加速度センサーの性能は向上しつづけており、現状でも、ごく短時間であれば、加速度センサーの情報を積分することによって、移動速度や移動距離を、ある程度、推定できる。
【0079】
例えば、移動体が全く動いていないときには、加速度センサーからの信号はないが、その期間中(移動体が動いていない期間中)にカメラの照明条件が変化すると、差分信号が全画面上に出現する。しかし、移動体からの移動信号がない以上、これは、そもそも差分信号出力として、検出する必要はないものである。このように、移動量検出手段からの情報を併用すれば、余分な計算を除去できる。
【0080】
また、照明条件が画面中で変化する中で、特定の移動体のみが移動したとする。この場合には、差分信号は、画面全体に現れる。それは、特定移動体の移動の結果の部分を含むものの、大半は、照明条件の違いにより生じた部分である。本当に必要なのは、移動体が移動している部分の差分情報のみである。このような場合には、移動体の移動情報から、カメラの画像データの中で、移動情報にそった動きをしている部分領域のみを抽出して、差分信号としなければならない。そうでないと、カメラの画像データのみから差分を取ると、移動体が動いている部分も、照明変化により差分となった部分もすべて、位置情報となってしまう。このような、情報があまりにも冗長な位置情報を用いたのでは、照合自体が困難となる。
【0081】
以上の例で示したように、位置検出手段の位置算出において移動量検出手段の情報を活用することを、本発明の主旨は含んでいる。また、位置検出手段の性能向上のために、領域切り出しの段階から、他の情報量を利用することはむしろパターン認識技術の上では自然であり、本発明はその処理を含むものである。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の移動体の位置検出システム及び移動体の位置検出方法においては、各移動体の移動量を加速度センサー等の移動量検出手段により検出し、また各移動体の位置をTVカメラ等の位置検出手段によりその移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出し、移動量検出手段より得た移動量情報と、位置検出手段より得た位置情報とを照合し、移動体の連続した位置を移動体を特定しつつ検出する。
これにより、複数の子供の位置を個別に連続的に検出できる。また、PHS(登録商標)を使用する位置検出の場合のように、子供が継続的に電波を浴びることがない。また、例えば、複数の子供がトンネル(遊技用)に入って、誰が先に出てきたか分からないような場合でも、位置情報を正しく把握し、個人識別ができる。また、例えば、ドアの入り口で、移動量データをサーバ等に取り出すようにすれば、少なくとも、それまでの移行量とTVカメラによる位置測定結果から、ドアを通過するまでの子供の位置をトレースできる。
【0083】
また、本発明の移動体の位置検出システムにおいては、移動量検出手段には、加速度、速度、角加速度、または角速度センサーを使用し、位置検出手段には、画像処理用TVカメラまたは加重センサを使用する。
これにより、例えば、加速度ジャイロなどのように、細かい動作を検出できるセンサーを幼児に装着し、幼児教育の効果などの細かい評定に利用できるデータを得ることができる。また、PHS(登録商標)による位置検出では、位置の精度を上げようとすればするほど、電波を発信する間隔をつめて、幼児の電波被爆量を増大させる必要がある。しかし、本発明では、TVカメラ等で位置検出しているので、最初から、30分の1秒程度の極め細かい測定が可能となる。
【0084】
また、本発明の移動体の位置検出システム及び移動体の位置検出方法においては、各移動体の移動量を加速度センサー等の移動量検出手段により検出し、また各移動体の位置をTVカメラ等の位置検出手段によりその移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出し、移動量検出手段により検出した移動量情報と、位置検出手段により検出した移動体の位置情報とを照合し、移動体の連続した位置を移動体を特定しつつ検出すると共に、位置検出手段が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、移動量検出手段と位置検出手段が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、移動量検出手段の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行う。
これにより、複数の子供の位置を個別に連続的に検出できる。また、PHS(登録商標)を使用する位置検出の場合のように、子供が継続的に電波を浴びることがない。また、例えば、複数の子供がトンネル(遊技用)に入って、誰が先に出てきたか分からないような場合でも、位置情報を正しく把握し、個人識別ができる。また、例えば、ドアの入り口で、移動量データをサーバ等に取り出すことができれば、少なくとも、それまでの移行量とTVカメラによる位置測定結果から、ドアを通過するまでの子供の位置をトレースできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態である位置検出システムのシステム構成例を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態である位置検出システムのシステム構成例を示す図である。
【図3】移動量検出手段の構成例を示す図である。
【図4】位置検出手段の構成例を示す図である。
【図5】位置検出手段における処理の流れを模式的に示す図である。
【図6】セグメント化された位置座標データの模式図である。
【図7】照合手段の基本的機能について説明するための図である。
【図8】照合手段の構成例を示す図である。
【図9】セグメントデータの模式図である。
【符号の説明】
1,2 移動体の位置検出システム
10 移動量検出手段
11 位置検出手段
12,20 照合手段
100 移動体
200 加速度センサー
201 アンプ
202 サンプリング回路
203 メモリ回路
204 インタフェース回路
205 速度・移動量データ算出回路
300 TVカメラ
301 背景画像
302 差分回路
303 切り出し回路
304 出力回路
400 撮影画像
401 差分抽出結果
402 切り出し画像
500 移動距離計算回路
501 距離計算回路
502 対応付け回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention, the position of a mobile object, for example, an infant or the like in a nursery school, there is a possibility of damaging the human body such as electromagnetic waves (radio waves), or without using physical signal means that cannot deny that there is a danger. The present invention relates to a moving object position detection system and a moving object position detection method that can be specified continuously from the time of opening the park to the time of closing the park.
[0002]
[Prior art]
In recent years, due to the involvement of parents in society, infants are often unable to spend their days in their parents'"hugging". From these points, the role that preschool educational institutions such as nursery schools and kindergartens should play is becoming more important.
[0003]
For infants who spend their days in kindergartens and nursery schools, it is an important issue to monitor the activities of each individual as much as possible and raise them under a childcare plan that matches each individual's individuality.
[0004]
On the other hand, in nursery schools and kindergartens, it is experts who have received professional training at universities such as nursery teachers or kindergarten teachers and have acquired national qualifications. However, there may be many inexperienced nursery teachers and kindergarten teachers.
[0005]
From the above points, it is important from the viewpoint of child care support to introduce various IT (information technology) into kindergartens and nursery schools and reduce the burden on inexperienced nursery teachers and kindergarten teachers. As one of such approaches, one possibility is to detect and record the position of children in a nursery school or kindergarten.
[0006]
For example, nursery teachers and kindergarten teachers can tell parents who have been playing with each other today. It is natural for parents to want to know what's going on in their children's garden. However, nursery teachers and kindergarten teachers who have many children as homeroom teachers have difficulty responding to all children. If the positional information is known for each infant, it is possible to detect who and who are acting together.
[0007]
In general, whether a moving object is a living thing such as a human or an inanimate object, it is not easy to detect a position with high accuracy, small size, and easy in a large area. At present, a representative example of a method experimentally performed is position detection using PHS (registered trademark) (Personal Handyphone System).
In the case of PHS (registered trademark), the position of the PHS (registered trademark) terminal is controlled to a certain degree by a method such as three-point surveying by receiving radio waves of one PHS (registered trademark) terminal by a plurality of base stations. I understand. Therefore, if the infant is provided with the PHS (registered trademark), the position of each infant can be determined. Normally, PHS (registered trademark) ground stations are installed at a distance of about 100 meters, but they must be placed close to each other on the premises or rooms of nursery schools and kindergartens, from several tens of meters to about 10 meters. It is known that the position accuracy can be increased and the position can be detected with an error of 1 meter or less.
[0008]
However, this method has a major problem. This is a problem of electromagnetic waves (radio waves). Needless to say, in the "small zone system" wireless system such as PHS (registered trademark), a terminal transmits a radio wave for notifying its own position to the base station only when the terminal moves and enters a different small zone. I do. Also, the electric field strength of the transmission output radio wave of PHS (registered trademark) is smaller than that of a mobile phone. However, if the position of the terminal is detected only at the moment when the small zone is switched, it is inappropriate for the position detection of the infant. In other words, the position of the infant must be reported to the nearby base station by transmitting radio waves frequently, for example, every one minute or every three minutes. This frequency, that is, the accumulated power of the transmitted radio wave, increases as the position measurement accuracy is increased. Even if PHS (registered trademark) has low air power, continuing to emit radio waves all the time may cause anxiety for parents of infants due to radio wave exposure.
[0009]
Another major problem is that position detection by PHS (registered trademark) has poor resolution. For example, suppose you are looking at a picture-story show. It is one of the observation items in nursery teacher guidance or in research on the method of early childhood education to see whether they are actively moving their hands or feet in response to a picture-story show scene change. However, such a thing cannot be preserved unless everyone's image is also captured in video. Moreover, it cannot be analyzed automatically by a computer using image processing. At present, research on early childhood education methodology is being conducted in such a way that one observer is assigned to one infant. On the other hand, even if the behavior of the infant is chased by the PHS (registered trademark) (ignoring the influence of the radio), even the movement of the body cannot be identified with the rough resolution of the PHS (registered trademark). That is, position detection by PHS (registered trademark) is a position detection method with low accuracy, but which may involve the danger of radio wave exposure.
[0010]
On the other hand, as a method of detecting a human motion, for example, there is an image processing method. In the image processing method, a human portion is cut out from an image captured by a camera or the like by image processing. To facilitate the detection, a reflector having specific optical properties may be attached to the human body, or a personal identification means such as a barcode may be attached to the human body. This is an easy way to recall. The main feature of this method is that it is non-invasive, utilizing the visible light that has already been hit normally. For example, research has been widely known in which a camera is photographed from the ceiling in an elevator to detect the position of a person and count the number of people.
[0011]
The image processing method is friendly to the human body because it does not use radio waves, ultrasonic waves, infrared rays, or the like, which may affect the human body. On the other hand, it has some problems. First of all, not much accuracy can be expected. There is a danger of counting two people who are shouldering each other as one, or counting a cat as a human. These are the basic properties of the pattern recognition device. In pattern recognition, tolerance for erroneous recognition is always required. Further, the image processing method cannot detect fine body movements similarly to PHS (registered trademark). Therefore, only rough movements can be grasped. This is the same as PHS (registered trademark).
[0012]
Further, as a decisive problem, in the image processing method, it is not possible to identify which of a plurality of humans and infants is photographed unless a bar code or the like is attached to each child. Of course, it is conceivable in principle that each child is given a different barcode or color code, and personal identification is thereby performed. However, this may also be covered with a hand or the like, and strict restrictions may be added to lighting (illumination) conditions with a color code or the like. Further, in order to read the barcode of each of the children scattered in a large room, a camera having an enormous resolution must be used, and a large barcode needs to be attached to the child. This is also unrealistic.
[0013]
As described above, in the image processing method, although there is no danger to the human body due to the radio waves possessed by PHS (registered trademark), the obtained data is too coarse as in PHS (registered trademark). In addition, it is inferior to PHS (registered trademark) in that there is a possibility of erroneous recognition. In the above description, an image of detecting a position based on a captured image of a camera or the like has been described. However, non-invasive position detection goes beyond this. For example, a pressure sensor may be attached to the floor. Further, instead of a normal camera, a system that detects infrared rays may be used. Here, the position of an infant or the like can be detected to the last, but it is a disadvantage of many non-invasive position detection methods that it is not known who the child is and that there is a detection error.
[0014]
On the other hand, although the position cannot be specified accurately, there is a method of collecting personal information by identifying the person from the beginning. Originally, when a sensor is attached to the individual, it is obvious that the individual identification has been performed from the beginning. As a method for acquiring such individual movement, there is a method using a sensor for measuring acceleration or angular acceleration. The measurement itself may be based on a sensor worn on the human body, and it is not necessary to apply any additional physical signals to the human body. Instead of acceleration, a sensor for velocity or angular velocity may be assumed. For example, as a speed sensor, an approach that detects the movement of air around the body can be considered. What kind of measuring means is used is not limited in the present invention. In the present invention, the use of an “acceleration sensor” is considered as an example. When the acceleration sensor is attached to the infant, the small body movement of the infant can be detected. Already, instruments for calculating the calorie consumption of humans or counting the number of steps from acceleration or angular acceleration are widely available on the market. In these devices, target data such as calories are obtained in consideration of parameters such as weight, height, and gender based on measured values within a certain period of time. The ability to deal with such fine data is the first merit of the method using an acceleration sensor or the like.
[0015]
However, there is a major problem in using an acceleration sensor or the like. That is, the frequency range that can be measured is limited. Therefore, even if the raw output of the acceleration sensor is integrated twice, the position of the infant cannot be accurately calculated. In particular, errors accumulate and become fatal as the time elapses. This is a problem inherent to the sensor because the DC component drifts due to temperature or the like. Therefore, the acceleration sensor alone does not provide information that is useful for child-rearing support, such as where in the room or with whom (even if calorie consumption and steps are known).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, without using any communication means such as radio waves, ultrasonic waves, and infrared rays that affect the human body at all, the position of a moving object such as an infant in a room or a garden is detected, and at the same time, Also, it is necessary to measure the movement of the infant.
[0017]
In the present invention, position measurement means by image recognition, pressure detection, or the like, in which an individual cannot be identified (here, “unspecified” means that a child (human) can be detected there, "Cannot recognize who the person is)", and effectively combine the features of each of the movement amount measuring means such as an acceleration sensor capable of detecting fine movements of the individual, and determine the position of the child (infant). And a method for detecting the position of a moving object, in which a child is not continuously exposed to electromagnetic waves as in the case of using PHS (registered trademark) while detecting the position of the moving object individually and continuously. The purpose is to do.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above problems, and is a position detection system of a moving body for detecting a continuous position of one or more moving bodies, the system being attached to each of the moving bodies. Moving amount detecting means for continuously detecting the moving amount of the moving object, and individually detecting the position of each moving object continuously or discontinuously without identifying the moving object itself. Position detecting means, and the moving amount information detected by the moving amount detecting means, and the position information of the moving object detected by the position detecting means are compared with each other, and the successive positions of the moving objects are determined by the moving object. And a matching means for detecting while identifying the information.
Thereby, the positions of a plurality of children can be individually and continuously detected. Further, unlike the case of position detection using PHS (registered trademark), a child does not continuously receive radio waves. Also, for example, even when a plurality of children enter a tunnel (for a game) and do not know who came out first, it is possible to correctly grasp the position information and identify the individual. Further, for example, if the movement amount data is taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child until the child passes through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera. .
[0019]
Also, the moving object position detection system of the present invention uses an acceleration, speed, angular acceleration, or angular velocity sensor as the movement amount detection means, and uses an image processing camera or a weight sensor as the position detection means. It is characterized by the following.
Thus, for example, a sensor capable of detecting a fine motion, such as an acceleration gyro, can be attached to an infant to obtain data that can be used for a fine evaluation such as the effect of infant education. Further, in position detection by PHS (registered trademark), the more the accuracy of the position is to be improved, the shorter the interval at which radio waves are transmitted, and the more the infant is exposed to radio waves. However, in the present invention, since the position is detected by the TV camera or the like, extremely fine measurement of about 1/30 second can be performed from the beginning.
[0020]
Further, the moving object position detection system of the present invention is a moving object position detecting system for detecting a continuous position of one or more moving objects, and is attached to each of the moving objects. Moving amount detecting means for continuously detecting the moving amount of the moving object, and the position of each moving object can be individually detected continuously or discontinuously without identifying the moving object itself. The moving amount information detected by the moving amount detecting unit and the position information of the moving object detected by the position detecting unit to identify the continuous position of each moving object, The position detection in the time period in which the position detecting means cannot continuously detect the position of the moving object can be detected in the time period before and after the moving amount detecting means and the position detecting means. Based on the collation relationship , Characterized by comprising a reference means for detecting the position of the moving object only by the output movement amount information of the moving amount detecting means.
Thereby, the positions of a plurality of children can be individually and continuously detected. Further, unlike the case of position detection using PHS (registered trademark), a child does not continuously receive radio waves. Also, for example, even when a plurality of children enter a tunnel (for a game) and do not know who came out first, it is possible to correctly grasp the position information and identify the individual. Further, for example, if the movement amount data is taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child until the child passes through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera. .
[0021]
Also, the moving object position detection system of the present invention uses an acceleration, speed, angular acceleration, or angular velocity sensor as the movement amount detection means, and uses an image processing camera or a weight sensor as the position detection means. It is characterized by the following.
Thus, for example, a sensor capable of detecting a fine motion, such as an acceleration gyro, can be attached to an infant to obtain data that can be used for a fine evaluation such as the effect of infant education. Further, in position detection by PHS (registered trademark), the more the accuracy of the position is to be improved, the shorter the interval at which radio waves are transmitted, and the more the infant is exposed to radio waves. However, in the present invention, since the position is detected by the TV camera or the like, extremely fine measurement of about 1/30 second can be performed from the beginning.
[0022]
Further, the method for detecting the position of a moving object according to the present invention is a method for detecting a position of a moving object for detecting a continuous position of one or more moving objects. A moving amount detection procedure for continuously detecting the moving amount of the moving object, and the position of each moving object can be individually detected continuously or discontinuously without identifying the moving object itself. The position detection procedure to be performed, the movement amount information detected by the movement amount detection procedure, and the position information of the moving body detected by the position detection procedure are compared with each other, and the continuous position of each moving body is specified by the moving body. And a collation procedure for detection.
Thereby, the positions of a plurality of children can be individually and continuously detected. Further, unlike the case of position detection using PHS (registered trademark), a child does not continuously receive radio waves. Also, for example, even when a plurality of children enter a tunnel (for a game) and do not know who came out first, it is possible to correctly grasp the position information and identify the individual. Further, for example, if the movement amount data is taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child until the child passes through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera. .
[0023]
Further, the method for detecting the position of a moving object according to the present invention is a method for detecting a position of a moving object for detecting a continuous position of one or more moving objects. A moving amount detection procedure for continuously detecting the moving amount of the moving object, and the position of each moving object can be individually detected continuously or discontinuously without identifying the moving object itself. The position detection procedure to be performed, the movement amount information detected by the movement amount detection procedure, and the position information of the moving body detected by the position detection procedure are collated, and a continuous position of each of the moving bodies is specified. The position detection in the time zone in which the position detection procedure cannot continuously detect the position of the moving object can be detected in the time zones before and after the movement amount detection procedure and the position detection procedure. Based on the collation relationship Only the output movement amount information of the moving amount detection procedure by, characterized in that it comprises a verification procedure for detecting the position of the moving body.
Thereby, the positions of a plurality of children can be individually and continuously detected. Further, unlike the case of position detection using PHS (registered trademark), a child does not continuously receive radio waves. Also, for example, even when a plurality of children enter a tunnel (for a game) and do not know who came out first, it is possible to correctly grasp the position information and identify the individual. Further, for example, if the movement amount data is taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child until the child passes through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera. .
[0024]
Further, the computer program according to the present invention is provided in a computer in a position detection system of a moving object for detecting a continuous position of one or more moving objects, and a moving amount of the moving object attached to each moving object. Moving amount detection procedure for continuously detecting the position, and position detection that enables the position of each of the moving objects to be individually detected continuously or discontinuously without identifying the moving object itself. And comparing the moving amount information detected by the moving amount detecting step with the position information of the moving object detected by the position detecting step, and detecting successive positions of the moving objects while identifying the moving object. And a program for executing a collation procedure.
[0025]
Further, the computer program according to the present invention is provided in a computer in a position detection system of a moving object for detecting a continuous position of one or more moving objects, and a moving amount of the moving object attached to each moving object. Moving amount detection procedure for continuously detecting the position, and position detection that enables the position of each of the moving objects to be individually detected continuously or discontinuously without identifying the moving object itself. And comparing the moving amount information detected by the moving amount detecting step with the position information of the moving object detected by the position detecting step, and detecting a continuous position of each moving object while identifying each moving object. In addition, the detection of the position in the time zone in which the position detection procedure cannot continuously detect the position of the moving object is performed by comparing the movement amount detection procedure with the position detection procedure in the preceding and following time zones. Based on engagement, a program for executing a verification procedure for detecting the position of the moving object only by the output movement amount information of the displacement detection procedure.
[0026]
The respective means used in the moving object position detecting system according to the first and second aspects operate as follows.
[0027]
The moving amount detecting means includes, for example, a sensor for detecting acceleration and each acceleration, an amplifier for detecting this signal, a band-pass filter, and the like. This sensor data is recorded at a relatively short sampling cycle in a memory means provided inside the movement amount detecting means. However, if there is a non-invasive data transfer means, the data may be transferred from the mobile unit to the server or the like at regular time intervals. If possible, the data may be transferred to a server or the like in real time. If the number of transfers is small, for example, even if wireless communication is used, it is considered that the influence on children is small. Note that the movement amount data is calculated by integrating the output of the acceleration sensor or the like. This calculation may be performed by the movement amount detection means or may be performed by the collation means described later.
[0028]
The position detecting unit is a unit that detects the position of the moving object based on, for example, an image captured by a camera or the like. For example, from a camera image, a fixed background taken in advance is deleted, only a human image is cut out, an individual part is specified as a human, and a plurality of human images are continuously combined. The part determines the position of the human from its form. As will be described later, in the present invention, the position identification of the individual is allowed even if there is no recognition probability of 100%. Note that the detection does not necessarily need to be performed using a camera, and a pressure sensor, an infrared detection device, or the like embedded in a wide area on the floor may be used. It should be noted that it is not possible to recognize who a person is with such position detecting means alone. Further, even if a large motion can be detected, a fine motion cannot be detected.
[0029]
The collation means includes the position detection means (the position of the human is known but the individual cannot be identified) and the movement amount detection means (the individual has been identified in advance and the fine movement can be identified, but due to the influence of the drift, The position of a specific individual is not known at all) and the position is detected while identifying the individual name.
[0030]
Basically, the operation of the above-mentioned matching means is based on a rough temporal change of the moving amount for each individual output from the position detecting means and a temporal change of the moving amount calculated from the output of the moving amount detecting means. In comparison, the two persons are searched for similar ones, and for each person detected by the position detecting means, the individual person is associated with the movement amount detecting means. As a result, the position is identified while identifying the individual name. Is detected.
[0031]
Each means used in the moving object position detecting system according to the third and fourth aspects operates as follows.
[0032]
The moving amount detecting means can be realized with the same configuration as the moving amount detecting means according to the first aspect. For example, it comprises a sensor for detecting acceleration or angular acceleration, an amplifier for detecting this signal, a band-pass filter, and the like. In the embodiment of the present invention to be described later, this record is stored in a memory unit provided inside the movement amount detecting unit at a relatively short sampling cycle. However, if there is a non-invasive data transfer means, the data may be transferred from the mobile unit to the server or the like at regular time intervals. If possible, the data may be transferred to a server or the like in real time. If the number of transfers is small, for example, even if wireless communication is used, it is considered that the influence on children is small. Note that the movement amount data is calculated by integrating the output of the acceleration sensor or the like. This calculation may be performed by the movement amount detection means or may be performed by the collation means described later.
[0033]
The position detecting means can be realized by the same configuration as the position detecting means of the first aspect. For example, it is a unit that detects the position of the moving object based on an image captured by a camera or the like. For example, from a camera image, a fixed background taken in advance is deleted, only a human image is cut out, an individual part is specified as a human, and a plurality of human images are continuously combined. The part determines the position of the human from its form. As will be described later, in the present invention, the location of an individual can be tolerated without a 100% recognition probability. It should be noted that it is not possible to recognize who a person is with such position detecting means alone. Further, even if a large motion can be detected, a fine motion cannot be detected.
[0034]
The collation means includes the position detection means (the position of the human is known but the individual cannot be identified) and the movement amount detection means (the individual has been identified in advance and the fine movement can be identified, but due to the influence of the drift, The position of a specific individual is not known), and the position is detected while identifying the individual.
[0035]
Basically, the operation of the above-mentioned matching means is based on a rough temporal change of the moving amount for each individual output from the position detecting means and a temporal change of the moving amount calculated from the output of the moving amount detecting means. In comparison, the two persons are searched for similar ones, and for each person detected by the position detecting unit, the individual is associated with the moving amount detecting unit. As a result, while the individual name is specified, Position to be detected can be detected.
[0036]
However, the position detecting means cannot always correctly and continuously track the position of one individual. For example, consider two moving objects (individuals) A and B. A and B do not recognize who is a specific individual as a position detecting means. However, it merely detects that there is a human in the place and labels A and B. The problem is whether or not the position detecting means can track A if it is completely correct from the opening time to the closing time. In practice, this may be possible to some extent if all mobile people are always acting at a certain distance. However, this is an unrealistic setting, and actually causes the following problem.
[0037]
"Redundant": When tracking, due to some kind of reflected light, it looks as if there were originally no human beings.
"Disappearance": Despite the fact that there is a human being, human beings cannot be detected temporarily for some reason.
“Tracking mistake”: This is a case where the humans A have contacted / continuous with each other, so that it is not completely known to which of the humans A, which had separated before and after that, moved.
[0038]
In order to cope with such a case, in the present invention, the position information reported by the position detecting means is assumed to be discontinuous (non-continuous). Obviously, if the above "disappearance" occurs, it will be. Further, when "redundancy" occurs, as a result, the recording is lost before and after the portion where the fake individual is detected, which is equivalent to "loss". In addition, if two moving objects merge and separate again, the tracking must be terminated once at the time of separation, and position tracking after separation must be treated like detection of another person. . This is because it may not be possible to determine which has shifted to which only with the image. Therefore, in this case as well, the position information after separation can be handled as if there is "disappearance" at the time of separation.
[0039]
As described above, the position information of the moving object by the image recognition is not only not able to identify the individual, but also it is not possible to track the individual continuously from the beginning to the next again within the measurement time. Of course, there may be cases where such tracking can be realized by chance. However, in many cases, when humans hug each other or dance while holding hands (persons cannot be identified) The tracking record, which until then was thought to have been tracking a single infant, was broken. Also, for example, the same phenomenon occurs when the user goes through a tunnel in a garden or happens to have an obstacle between a camera and a subject. If two children enter the tunnel, the child who exits the tunnel first cannot be identified as the child who entered the tunnel.
[0040]
The position detecting means has a function of detecting individual moving objects, but causes the above-mentioned "redundancy", "loss", and "tracking error" detection errors. In order to avoid this, as a position detection function, "generation" for detecting a new moving object, "disappearance" for detecting disappearance of a moving object, and "change" for detecting a change from a plurality of divided moving objects to one moving object. Four types of “combination” and “division” for detecting separation of one moving object into a plurality of moving objects are provided, and a segment from “generation” or “division” to “disappearance” or “combination” is defined as a segment. Then, for each segment, the individual moving objects are managed individually (although the moving objects cannot be specified).
Such a case clearly requires two functions. The first matching function is a task of identifying each individual segment by comparing each piece of position information of the moving object individually detected for each segment with the movement amount information. And this gives us the location information from the beginning to the end of a particular individual, but unfortunately it is short in time, but some of it may be missing (for example, And time in the tunnel). The second matching function is a function of checking the position of such a missing time zone. In such a case, a simple solution is to simply perform linear interpolation. Of course, secondary and tertiary multidimensional function interpolation may be performed. That is also included in the gist of the present invention. However, a more accurate means is to fill in this missing portion in a short time by using the position change information obtained as a result of the movement amount detecting means. This is because, within the range of a short-time motion, even a piece of acceleration information from which a DC component has been removed as a measure against drifting has a certain meaning.
[0041]
With the above configuration, even if the output of the position detecting means is not completely continuous, the position of the tracked moving object (actually, in the example of this specification, a human being and an infant) is determined at the time of opening the park. Can be specified continuously from to the time of closing. That is, it is possible to realize personal identification that cannot be obtained only from image information of a camera or the like, and to obtain both detailed information of an acceleration sensor and the like and position information.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a system configuration example of a
[0043]
(1) Moving amount detecting means
The movement
The
Note that the acceleration sensor is not necessarily a three-dimensional sensor. In the case of a three-dimensional or two-dimensional acceleration sensor, a circuit for calculating the absolute value of the sensor output may be added thereto. If necessary, the speed / movement
[0044]
In the present embodiment, a configuration example in which the signal of the
[0045]
Further, for example, on-demand data transfer in which data is transmitted only when a parent requests a position detection of an infant is conceivable. In this case, since the data is transferred after the parent has agreed, no trouble occurs. If the guardian does not want to detect the position, no radio wave is generated.
[0046]
(2) Position detecting means
The position detecting means 11 is a means for "detecting the approximate position of an individual without specifying the infant (infant name) to be detected", and does not necessarily require 100% recognition performance. As a specific configuration example, for example, the position of the infant is extracted from an image taken from the upper part of a room or a garden by a TV camera.
[0047]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the
[0048]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a processing flow of the position detecting means 11 (see FIG. 4). Although the captured
[0049]
Here, the image processing can be executed at very short time intervals. Since the TV camera shoots 30 times per second even in non-interlaced conversion, the above-mentioned infant region can be extracted every 1/30 second. Thus, one infant area does not suddenly go to another location to warp just because the screen has changed. Therefore, in fact, by notifying the overlap of each extracted infant area, the center data of the infant area is labeled, and the coordinate data belonging to the same label is output as temporally continuous data. You can do it.
[0050]
However, such a continuous labeling is not always possible. When the infant enters the tunnel (for games) and comes out of another place, naturally, the observed data becomes different data. In this case, there is no other choice but to label the image of the infant coming out of the tunnel. Because they may have been replaced by another child in the tunnel.
[0051]
A similar discontinuity in labeling occurs, for example, when two children are hugging each other, wrestling with each other, or overlapping napping naps. For example, when two children embrace each other, it is difficult to identify which part of the two labels belong to the unified child area, even if it is known. Further, when the union regions are separated and moved as individual individuals, the specific labels cannot be given just because the regions overlap. Need to give another label.
[0052]
As described above, basically, the extracted position coordinates are temporally continuous data for each label. However, it does not continue consistently from the start to the end of operation of the system. It is only continuous data from a certain start time to an end time. As described above, a series of position coordinate data to which a certain label is given is referred to as a segment in this specification.
[0053]
FIG. 6 schematically shows the segmented position coordinate data as one-dimensional. Here, six segments are detected. The
[0054]
(3) Matching means
FIG. 7 is a diagram for explaining a basic function of the
Note that a segment does not always have a corresponding moving object. For example, suppose that a certain segment actually detected a cat. Even in this case, the segment having no corresponding movement amount information can be removed as noise because the corresponding moving body is not determined by the operation of the
[0055]
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific configuration example of the
[0056]
The segment data (after modification) and the movement amount data are input to the
[0057]
The calculation result of the correlation coefficient is sent to the
(A) Step 1: The segment data having the largest positive correlation coefficient and the movement amount data are extracted and associated. The segment data for which the association has been completed and the correlation coefficient data related to the movement amount data are ignored in subsequent steps.
(B) Step 2: The
[0058]
By the above processing, the segment data most similar in pattern and the movement amount data are associated with each other. The movement amount data is acquired for each individual infant. That is, the movement amount data specifies an individual. On the other hand, although the individual cannot be specified in the segment data, the individual name of the segment data is determined by this collation.
[0059]
With the configuration described above, according to the present invention, the position of a child can be continuously acquired without using an invasive signal transmission unit such as a radio wave. Further, according to the present invention, since detailed information such as acceleration can be obtained, fine motion data of a child can be obtained. Further, according to the present invention, since it is not necessary to strike a large facility unlike PHS (registered trademark), position detection can be performed more economically.
[0060]
Further, even when the position information is required to some extent in real time, it is not necessary to report the position by emitting radio waves frequently as in PHS (registered trademark). If data is transmitted at a time when a point is reported at a long time interval or when passing through a door, it is possible to suppress the use of invasive media such as radio waves and reduce the risk of exposure to radiation. it can. Further, when such data transfer is used, for example, the data link means can be easily configured as compared with a method using an RFID tag, and the system price can be reduced.
[0061]
[Second embodiment]
FIG. 2 shows a system configuration example of a
[0062]
The moving
[0063]
(1) Moving amount detecting means
The moving
[0064]
(2) Position detecting means
The position detecting means 11 is the same as the position detecting means 11 shown in FIG. "This is a means for detecting the position without specifying the name of the infant to be detected. As a specific configuration example, for example, an image taken from the upper part of a room or a garden by a TV camera is used to detect the position of the infant. This is a means for extracting the position.
[0065]
(3) Matching means
The basic function of the matching means 20 includes the function of the matching means 11 shown in FIG. However, the collating
[0066]
The following steps are executed as the processing of the
(A) Step 1: For example, in accordance with the steps described for the collating means 12, each segment is associated with the movement data that has been individually identified. That is, personal identification information is assigned to each segment. In FIG. 9, "Taro-kun" and "Hanako-san" are the personal identification results.
[0067]
(B) Step 2: The segment data belonging to the same individual is made continuous according to the individual identification result. At this time, in the case where there is a leap in time, interpolation is performed based on the movement amount calculated from the movement amount data. This is because, if the detected data is three-dimensional acceleration data, the speed is obtained by integrating the three-dimensional acceleration data, so that the movement amount can be calculated by multiplying the speed and the time.
Also, in a state where two or more segments are merging (that is, a state where two or more children are hugging and cannot be distinguished from each other, but where the group is known), the position coordinates during the merging are calculated. And is diverted as the positional information of the children belonging to both segments identified as the result.
[0068]
(C) Step 3: Repeat steps 1 and 2 above for all children until the segments are continued. In these processes, a segment that does not belong to anywhere and has a relatively short duration is a false segment that appears due to erroneous recognition and is excluded from personal identification processing.
[0069]
Through the above processing, for example, even when a child enters a tunnel and does not know which one comes first, the position information can be correctly grasped and personal identification can be performed. In addition, even in places where the position of the TV camera is not known, such as in a tunnel, or in cases where shooting by the TV camera is skipped, such as in a toilet, the position information that is not obtained can be moved. It can be supplemented from the amount detection result.
[0070]
Since the present invention intentionally avoids using an invasive transmission medium such as radio waves, the example described above does not consider frequent transmission of movement amount data. On the other hand, the position detection by the TV camera is executed in real time. For example, if data can be taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child up to passing through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera.
[0071]
Note that this is possible with the present invention as a result of the child's personal identification at the moment of entering the door. For this reason, as long as the position measurement result by the TV camera can be measured in a single segment thereafter, the position of the target child (the telemetry of the movement amount data has not been completed yet). Nevertheless). For example, even when a parent wants to observe his / her child as an image from a remote place using a Web camera or the like, it is necessary to take a picture of only his / her child who is surely looking for the parent in a large number of rooms or a large room. Can be transmitted.
[0072]
Of course, as described above, it is technically possible to transmit a TV image with respect to the specified child's position if real-time position detection using PHS (registered trademark) is performed. However, for that purpose, it is necessary to output a radio wave from the PHS (registered trademark) in a short cycle to realize processing (by exposing a child to the radio wave). In the present invention, on the other hand, even if telemetry by radio waves is performed, the frequency is low, and facilities such as base stations and RFIDs are extremely simple.
[0073]
The embodiment of the present invention has been described above. However, each function in the movement
[0074]
Further, a program for realizing the functions in the movement
[0075]
The “computer-readable recording medium” refers to a general medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system.
Further, a “computer-readable recording medium” refers to a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, which dynamically holds the program for a short time. In this case, a medium that stores a program for a certain period of time, such as a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, is also included.
Further, the above-mentioned program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in a computer system, that is, a so-called difference file (differential Program).
[0076]
As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the moving object position detecting system of the present invention is not limited to only the above-described illustrated examples, and various changes may be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be added.
[0077]
It should be noted that the collation of the movement amount information obtained from the movement amount detection means with the position information obtained from the position detection means does not necessarily have to be performed by each means independently of the other means. . For example, when position extraction from a camera image is used as the position detection means, one realization method is to take the difference in a pixel unit of a continuously shot image to determine that something is moving. This is a technique for extracting the occupied area.
Needless to say, the position information obtained by the difference detection is not a point but an area. The portion corresponding to a certain moving object includes, for example, a shadow portion, and is not always equal to the appearance of the moving object itself (in other words, the outline of the appearance seen from the camera). In addition, differences are detected in areas that have been shaded up to now because difference signals from multiple moving objects overlap, or curtains sway in the wind, or sun rays suddenly enter. It may be extracted as a region that has been changed.
[0078]
On the other hand, the movement amount detecting means detects the movement amount of each individual after the individual is specified. For example, when an acceleration sensor is used as the movement amount detecting means, the technical limit of the acceleration sensor (the frequency range in which acceleration can be detected is limited, or the DC component is superimposed due to the DC drift of the sensor amplifier) Therefore, even if the acceleration is integrated due to the fact that the DC output component cannot be directly treated as the acceleration, the actual speed will not be accurate. However, the performance of acceleration sensors continues to improve with the development of micromachine technology in recent years, and even in the current situation, in a very short time, by integrating the information of the acceleration sensor, the moving speed and moving distance can be increased to some extent. Can be estimated.
[0079]
For example, when the moving object is not moving at all, there is no signal from the acceleration sensor, but if the lighting conditions of the camera change during that period (during the period when the moving object is not moving), a difference signal appears on the entire screen. I do. However, since there is no movement signal from the moving body, this need not be detected as a difference signal output in the first place. As described above, if the information from the movement amount detecting means is used together, the extra calculation can be eliminated.
[0080]
In addition, it is assumed that only a specific moving body has moved while the lighting conditions are changing on the screen. In this case, the difference signal appears on the entire screen. Although it includes a portion resulting from the movement of the specific moving object, most is a portion caused by a difference in lighting conditions. What is really needed is only the difference information of the part where the moving body is moving. In such a case, it is necessary to extract only a partial area that moves in accordance with the movement information from the image information of the camera from the movement information of the moving body to obtain a difference signal. Otherwise, if the difference is obtained only from the image data of the camera, both the part where the moving body is moving and the part that has become the difference due to the illumination change become the position information. If such position information whose information is too redundant is used, the collation itself becomes difficult.
[0081]
As described in the above example, the gist of the present invention includes utilizing information of the movement amount detecting means in calculating the position of the position detecting means. It is rather natural to use another amount of information from the stage of segmenting the area to improve the performance of the position detecting means on the pattern recognition technology, and the present invention includes the processing.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, in the moving object position detecting system and moving object position detecting method of the present invention, the moving amount of each moving object is detected by the moving amount detecting means such as an acceleration sensor, and the position of each moving object is detected. Is continuously or discontinuously detected individually without identifying the moving object itself by position detection means such as a TV camera, and the movement amount information obtained by the movement amount detection means and the position obtained by the position detection means. By collating with the information, the continuous position of the moving body is detected while identifying the moving body.
Thereby, the positions of a plurality of children can be individually and continuously detected. Further, unlike the case of position detection using PHS (registered trademark), a child does not continuously receive radio waves. Also, for example, even when a plurality of children enter a tunnel (for a game) and do not know who came out first, it is possible to correctly grasp the position information and identify the individual. Further, for example, if the movement amount data is taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child until the child passes through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera. .
[0083]
Further, in the position detection system for a moving object of the present invention, the movement amount detection means uses an acceleration, speed, angular acceleration, or angular velocity sensor, and the position detection means uses an image processing TV camera or a weight sensor. use.
Thus, for example, a sensor capable of detecting a fine motion, such as an acceleration gyro, can be attached to an infant to obtain data that can be used for a fine evaluation such as the effect of infant education. Further, in position detection by PHS (registered trademark), the more the accuracy of the position is to be improved, the shorter the interval at which radio waves are transmitted, and the more the infant is exposed to radio waves. However, in the present invention, since the position is detected by the TV camera or the like, extremely fine measurement of about 1/30 second can be performed from the beginning.
[0084]
In the moving object position detecting system and the moving object position detecting method according to the present invention, the moving amount of each moving object is detected by a moving amount detecting means such as an acceleration sensor, and the position of each moving object is detected by a TV camera or the like. Even if the moving body itself is not identified by the position detecting means, the moving body itself is continuously or discontinuously detected individually, and the moving amount information detected by the moving amount detecting means and the position information of the moving body detected by the position detecting means And detecting the continuous position of the moving body while identifying the moving body, and detecting the position in the time zone in which the position detecting means cannot continuously detect the position of the moving body includes the moving amount detecting means. Then, based on the collation relationship detected by the position detecting means in the preceding and following time zones, the position of the moving object is detected only by the moving amount information output from the moving amount detecting means.
Thereby, the positions of a plurality of children can be individually and continuously detected. Further, unlike the case of position detection using PHS (registered trademark), a child does not continuously receive radio waves. Also, for example, even when a plurality of children enter a tunnel (for a game) and do not know who came out first, it is possible to correctly grasp the position information and identify the individual. Further, for example, if the movement amount data can be taken out to a server or the like at the entrance of the door, the position of the child until the child passes through the door can be traced from at least the movement amount up to that point and the position measurement result by the TV camera.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration example of a position detection system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a system configuration example of a position detection system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a movement amount detection unit.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a position detection unit.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a flow of processing in a position detecting means.
FIG. 6 is a schematic diagram of segmented position coordinate data.
FIG. 7 is a diagram for explaining a basic function of a matching unit.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a matching unit;
FIG. 9 is a schematic diagram of segment data.
[Explanation of symbols]
1,2 Moving object position detection system
10 Moving amount detecting means
11 Position detecting means
12,20 collation means
100 mobile
200 acceleration sensor
201 amplifier
202 Sampling circuit
203 memory circuit
204 interface circuit
205 Speed / movement data calculation circuit
300 TV camera
301 Background Image
302 Difference circuit
303 Cutout circuit
304 output circuit
400 photographed images
401 Difference extraction result
402 Cutout image
500 Travel distance calculation circuit
501 Distance calculation circuit
502 Mapping Circuit
Claims (8)
前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手段と、
前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手段と、
前記移動量検出手段により検出した移動量情報と、前記位置検出手段により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を移動体を特定しつつ検出するための照合手段と
を具備することを特徴とする移動体の位置検出システム。A position detection system of a moving body for detecting a continuous position of one or more moving bodies,
A moving amount detecting means attached to each of the moving bodies to continuously detect a moving amount of the moving body,
The position of each of the moving bodies, without identifying the moving body itself, a position detecting means that can be individually detected continuously or discontinuously,
Collation for comparing the movement amount information detected by the movement amount detection means with the position information of the moving body detected by the position detection means, and detecting continuous positions of the moving bodies while identifying the moving body. Means for detecting the position of a moving object.
前記位置検出手段として、画像処理用カメラまたは加重センサを使用する
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体の位置検出システム。As the movement amount detection means, acceleration, speed, angular acceleration, or using an angular velocity sensor,
The position detection system according to claim 1, wherein an image processing camera or a weight sensor is used as the position detection unit.
前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手段と、
前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手段と、
前記移動量検出手段により検出した移動量情報と、前記位置検出手段により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を各移動体を特定しつつ検出すると共に、前記位置検出手段が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、前記移動量検出手段と前記位置検出手段が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、前記移動量検出手段の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行うための照合手段と
を具備することを特徴とする移動体の位置検出システム。A position detection system of a moving body for detecting a continuous position of one or more moving bodies,
A moving amount detecting means attached to each of the moving bodies to continuously detect a moving amount of the moving body,
The position of each of the moving bodies, without identifying the moving body itself, a position detecting means that can be individually detected continuously or discontinuously,
The moving amount information detected by the moving amount detecting means and the position information of the moving body detected by the position detecting means are compared with each other, and a continuous position of each moving body is detected while identifying each moving body, The detection of the position in the time period in which the position detecting means cannot continuously detect the position of the moving body is performed based on the collation relationship detected by the moving amount detecting means and the position detecting means in the preceding and following time periods. And a collating means for detecting the position of the moving object only based on the moving amount information output from the moving amount detecting means.
前記位置検出手段として、画像処理用カメラまたは加重センサを使用する
ことを特徴とする請求項3に記載の移動体の位置検出システム。As the movement amount detection means, acceleration, speed, angular acceleration, or using an angular velocity sensor,
The position detection system according to claim 3, wherein an image processing camera or a weight sensor is used as the position detection unit.
前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、
前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、
前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を移動体を特定しつつ検出するための照合手順と
を含むことを特徴とする移動体の位置検出方法。A position detection method of a moving body for detecting a continuous position of one or more moving bodies,
A movement amount detection procedure attached to each of the moving bodies to continuously detect the movement amount of the moving body,
A position detection procedure that enables the position of each of the moving objects to be detected continuously or discontinuously individually without identifying the moving object itself,
Collation for comparing the movement amount information detected by the movement amount detection procedure with the position information of the moving body detected by the position detection procedure, and detecting continuous positions of the moving bodies while identifying the moving body. And a procedure for detecting the position of the moving object.
前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、
前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、
前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を各移動体を特定しつつ検出すると共に、前記位置検出手順が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、前記移動量検出手順と前記位置検出手順が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、前記移動量検出手順の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行うための照合手順と
を含むことを特徴とする移動体の位置検出方法。A position detection method of a moving body for detecting a continuous position of one or more moving bodies,
A movement amount detection procedure attached to each of the moving bodies to continuously detect the movement amount of the moving body,
A position detection procedure that enables the position of each of the moving objects to be detected continuously or discontinuously individually without identifying the moving object itself,
The moving amount information detected by the moving amount detecting step and the position information of the moving object detected by the position detecting step are compared with each other, and the continuous position of each moving object is detected while identifying each moving object, The detection of the position in the time zone in which the position detection procedure could not continuously detect the position of the moving object is based on the collation relationship in which the movement amount detection procedure and the position detection procedure were able to detect in the preceding and following time zones. And a collation procedure for detecting the position of the moving object only based on the moving amount information output in the moving amount detecting procedure.
前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、
前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、
前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を移動体を特定しつつ検出するための照合手順と
を実行させるためのプログラム。A computer constituting a position detection system of a moving object for detecting a continuous position of one or more moving objects,
A movement amount detection procedure attached to each of the moving bodies to continuously detect the movement amount of the moving body,
A position detection procedure that enables the position of each of the moving objects to be detected continuously or discontinuously individually without identifying the moving object itself,
Collation for comparing the movement amount information detected by the movement amount detection procedure with the position information of the moving body detected by the position detection procedure, and detecting continuous positions of the moving bodies while identifying the moving body. Steps and programs to execute.
前記各移動体に取り付けられて当該移動体の移動量を連続的に検出するための移動量検出手順と、
前記各移動体の位置を、その移動体自身を同定しなくとも、連続的または非連続的に個別に検出することを可能とする位置検出手順と、
前記移動量検出手順により検出した移動量情報と、前記位置検出手順により検出した移動体の位置情報とを照合し、前記各移動体の連続する位置を各移動体を特定しつつ検出すると共に、前記位置検出手順が移動体の位置を連続的に検出できなかった時間帯における位置の検出は、前記移動量検出手順と前記位置検出手順が該前後の時間帯に検出できた照合関係を基に、前記移動量検出手順の出力された移動量情報のみにより移動体の位置検出を行うための照合手順と
を実行させるためのプログラム。A computer constituting a position detection system of a moving object for detecting a continuous position of one or more moving objects,
A movement amount detection procedure attached to each of the moving bodies to continuously detect the movement amount of the moving body,
A position detection procedure that enables the position of each of the moving objects to be detected continuously or discontinuously individually without identifying the moving object itself,
The moving amount information detected by the moving amount detecting step and the position information of the moving object detected by the position detecting step are compared with each other, and the continuous position of each moving object is detected while identifying each moving object, The detection of the position in the time zone in which the position detection procedure could not continuously detect the position of the moving object is based on the collation relationship in which the movement amount detection procedure and the position detection procedure were able to detect in the preceding and following time zones. And a collation procedure for detecting the position of the moving object only based on the displacement information output in the displacement detection procedure.
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