JP2007078476A - 物体位置検出装置、地図作成装置、自律移動装置、物体位置検出方法および物体位置検出プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】移動ロボット100において、超音波センサ101と、撮像カメラ102と、障害物までの距離の概算値を算出する距離算出部111と、距離の概算値に基づいて、撮像カメラ102からの画像データ中における障害物が存在する候補領域を設定し、この候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて画像データおよび距離の概算値に基づいて障害物の位置を検出する障害物位置検出部112とを備えた。
【選択図】 図1
Description
実施の形態1にかかる移動ロボット100は、予め定められた移動領域内を自律的に移動して、移動領域内に存在する障害物の位置検出をおこなうものである。
図1は、実施の形態1にかかる移動ロボットの機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる移動ロボット100は、図1に示すように、本体部110と本体部110に接続された距離センサとしての5個の超音波センサ101と撮像部としての2個の撮像カメラ102とを主に備えている。ただし、超音波センサ及び撮像部の個数は各センサの精度や計測が必要な範囲の広さに依存しており、必ずしもこの個数に限定されるものではない。
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる移動ロボット100による地図生成処理について説明する。図4は、本実施の形態にかかる移動ロボット100による地図生成処理の手順を示すフローチャートである。
このため、画像データの中心からコーナー位置までの画素数x[Pix]は、次の(2)式で算出される。
ここで、f:撮像カメラ102の焦点距離[mm]、y:受光面の画素数[Pix]、
w:受光面の物理サイズ[mm]
ここで、x,f,y,wは(2)式と同様であり、
L:前方の壁と維持する距離,L’:側方の壁と維持していた距離
実施の形態2にかかる移動ロボット100は、2つの撮像カメラ102で撮像された2つの画像データからステレオ方式における視差を求め、この視差に基づいて画像データ上で障害物の探索範囲を決定し、探索範囲内で障害物の位置を検出するものである。
d=B*f/Df=xl−xr ・・・(8)
X=Ds=B*f*xr ・・・(9)
xr=Ds/(B*f) ・・・(10)
xl=B*f/Df+Ds/(B*f) ・・・(11)
ここで、B:撮像カメラ間の距離、f:撮像カメラの焦点距離、d:視差
実施の形態1および実施の形態2では、移動制御機構を有する移動ロボットを例にあげて説明したが、実施の形態3では移動機構を有さない固定装置の地図作成装置や、人間が別途移動操作する台上に装着された地図作成装置に対して本発明を適用したものである。実施の形態3にかかる地図作成装置では、複数種類のセンサから得られるデータを統合して使用することによって高精度な地図を生成することができる。
実施の形態1〜3の各装置は、検出した障害物の位置から自己の周辺領域の地図を生成する機能を備えていたが、実施の形態4は、自動車などに搭載可能な障害物検出装置としても利用可能な、センサ情報を統合して利用することによって障害物の位置を検出する障害物位置検出装置である。本実施の形態にかかる障害物位置検出装置は、障害物の位置情報から地図データを生成する機能は有さずに、時系列的に得られる障害物の位置情報そのものが最終出力として利用される。
101 超音波センサ
102 撮像カメラ
110,1210,2310 本体部
111 距離算出部
112 障害物位置検出部
113 地図生成部
114 移動制御部
115 駆動部
116 記憶部
600a,600b,1200a,1200b 壁
2200 地図作成装置
2300 障害物位置検出装置
Claims (18)
- 物体位置検出装置であって、
前記物体位置検出装置の周囲に設定された検知領域内における物体を検知する距離センサと、
前記検知領域内を撮像する撮像部と、
前記距離センサによって検知された物体までの距離の概算値を算出する距離算出部と、
前記距離の概算値に基づいて前記撮像部で撮像された画像データ中で物体が存在する候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて物体の位置を検出する位置検出部と、
を備えたことを特徴とする物体位置検出装置。 - 前記位置検出部は、前記距離の概算値に基づいて前記候補領域を制御し、この前記候補領域内で前記閾値を用いて前記画像データの画像処理を行って前記物体の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の物体位置検出装置。
- 前記位置検出部は、さらに、前記候補領域内の位置によって前記閾値を制御して前記画像データの画像処理を行って物体の位置を検出することを特徴とする請求項2に記載の物体位置検出装置。
- 前記距離算出部は、前記距離センサで検知された障害物としての壁面までの距離の概算値を算出し、
前記位置検出部は、前記距離の概算値に基づいて前記画像データ中の前記候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて前記画像データから異なる壁面の境界であるコーナーの位置を検出する請求項1に記載の物体位置検出装置。 - 前記距離センサは、自装置の前方における物体を検知する第1の距離センサと、自装置の側方における物体を検知する第2の距離センサであり、
前記距離算出部は、前記第1の距離センサで検知された壁面までの第1の距離の概算値を算出し、前記第2の距離センサで検知された壁面までの第2の距離の概算値を算出し、
前記位置検出部は、前記第1の距離の概算値と前記第2の距離の概算値の差が予め定められら範囲内にある場合に、前記第1の距離センサと前記第2の距離センサの間の斜め方向の所定の範囲を前記画像データ中の前記候補領域と設定し、この候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記コーナーの位置を検出することを特徴とする請求項4に記載の物体位置検出装置。 - 前記記憶部は、前方における壁面までの第1の距離と側方における壁面までの第2の距離との比と、自装置の壁面に対する傾き角度との相関関係を予め定めた傾斜データと、前記傾き角度と前記画像データ上における前記コーナーの位置の相関関係を予め定めた位置データとを更に記憶し、
前記位置検出部は、さらに、前記第1の距離の概算値と前記第2の距離の概算値の比と前記傾斜データと、前記位置データとから前記画像データ中の前記候補領域を設定し、この候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記コーナーの位置を検出することを特徴とする請求項5に記載の物体位置検出装置。 - 前記位置検出部は、前記画像データの前記候補領域内のエッジを検出することにより、前記コーナの位置を検出することを特徴とする請求項4に記載の物体位置検出装置。
- 前記位置検出部は、前記候補領域内で複数のエッジが検出された場合に、前記エッジを境界とした前記画像データ上の領域の特性に基づいて、前記複数のエッジの中から前記コーナーの位置を検出することを特徴とする請求項7に記載の物体位置検出装置。
- 前記位置検出部は、前記候補領域内で複数のエッジが検出された場合に、前記エッジを境界とした前記画像データ上の領域の明度の差によって前記複数のエッジの中から前記コーナーの位置を検出することを特徴とする請求項8に記載の物体位置検出装置。
- 前記位置検出部は、前記候補領域内で複数のエッジが検出された場合に、前記エッジを境界とした前記画像データ上の領域の色の差によって前記複数のエッジの中から前記コーナーの位置を検出することを特徴とする請求項8に記載の物体位置検出装置。
- 前記位置検出部は、さらに、前記複数のエッジの中から前記コーナーの位置を検出することができない場合には、前記画像データ中で前記候補領域を拡張して、拡張された前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて前記コーナーを検出することを特徴とする請求項4に記載の物体位置検出装置。
- 前記位置検出部は、前記画像データ中で前記候補領域をエッジの上下方向に拡張して、前記エッジの上下の形態から前記コーナーを検出することを特徴とする請求項11に記載の物体位置検出装置。
- 前記撮像部は少なくとも2つ設けられており、
前記位置検出部は、さらに、2つの前記撮像部で撮像された2つの前記画像データから視差を算出し、この視差に基づいて前記画像データ中の前記候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて前記物体の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の物体位置検出装置。 - 地図作成装置であって、
前記地図作成装置の周囲に設定された検知領域内における物体を検知する距離センサと、
前記検知領域内を撮像する撮像部と、
前記距離センサによって検知された物体までの距離の概算値を算出する距離算出部と、
前記距離の概算値に基づいて前記撮像部で撮像された画像データ中で物体が存在する候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて物体の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により時系列に検出された前記物体の位置の整合を取ることによって自己位置周辺の地図データを生成する地図生成部と、
を備えたことを特徴とする地図作成装置。 - 自律移動装置であって、
前記自律移動装置の周囲に設定された検知領域内における物体を検知する距離センサと、
前記検知領域内を撮像する撮像部と、
前記距離センサによって検知された物体までの距離の概算値を算出する距離算出部と、
前記距離の概算値に基づいて前記撮像部で撮像された画像データ中で物体が存在する候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて物体の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により時系列に検出された前記物体の位置に基づいて、前記物体を回避して自装置の移動を制御する移動制御部と、
を備えたことを特徴とする自律移動装置。 - 自律移動装置であって、
前記自律移動装置の周囲に設定された検知領域内における物体を検知する距離センサと、
前記検知領域内を撮像する撮像部と、
前記距離センサによって検知された物体までの距離の概算値を算出する距離算出部と、
前記距離の概算値に基づいて前記撮像部で撮像された画像データ中で物体が存在する候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて物体の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により時系列に検出された前記物体の位置の整合を取ることによって自己位置周辺の地図データを生成する地図生成部と、
前記地図生成部によって生成された前記地図データに基づいて前記物体を回避して自装置の移動を制御する移動制御部と、
を備えたことを特徴とする自律移動装置。 - 自己位置の周囲に設定された検知領域内における物体を検知する距離センサによって検知された物体までの距離の概算値を算出する距離算出ステップと、
前記距離の概算値に基づいて、前記検知領域内を撮像する撮像部で撮像された画像データ中で物体が存在する候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて物体の位置を検出する位置検出ステップと、
を含むことを特徴とする物体位置検出方法。 - 自己位置の周囲に設定された検知領域内における物体を検知する距離センサによって検知された物体までの距離の概算値を算出する距離算出手順と、
前記距離の概算値に基づいて、前記検知領域内を撮像する撮像部で撮像された画像データ中で物体が存在する候補領域を設定し、前記候補領域の内部と外部とで異なる閾値を用いて、前記画像データおよび前記距離の概算値に基づいて物体の位置を検出する位置検出手順と、
をコンピュータに実行させる物体位置検出プログラム。
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