JP2008026272A - 自らの位置を検出する移動端末、カメラ及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】環境側システムによって移動体の位置が特定されることなく、且つ、環境側システムに依存することなく、自らの位置を検出することができる移動端末等を提供する。
【解決手段】当該移動端末を所持する移動体を含む環境を撮影した画像情報から抽出され、移動体に任意に付与された移動体ＩＤと、移動体の位置座標とを含む２次元マップを受信する２次元マップ受信部と、移動体毎の位置座標の時系列変化から移動ベクトルを導出し、時間区間毎に他の移動ベクトルと異なる動きとなった特異ベクトルを導出する軌跡抽出部と、当該移動端末の加速度データを出力するセンサ部と、加速度データから、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報を検出する振る舞い検出部と、同一の時間区間について振る舞い情報と特異ベクトルの変化とが一致する場合に、特異ベクトルの移動体の位置が当該移動端末の位置であると判定する照合部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自らの位置を検出する移動端末、カメラ及びプログラムに関する。特に、個人に所持される移動端末であって、その個人の位置を検出するものに関する。

従来、公共空間にあってユビキタス環境を実現するためには、その環境側システムに、移動端末の位置を管理する管理装置を備える必要がある。移動端末の位置情報は、逐次、管理装置によって収集される。管理装置は、位置情報に応じてその移動端末へ各種情報を送信することができる。移動体が分散した比較的広い環境については、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)のようにグローバル座標系で、位置情報を表すことができる。また、移動体が密集した比較的狭い環境については、例えばＰＨＳ(Personal Handyphone System)のように３点測量の方法で、位置情報を表すこともできる。しかし、ＰＨＳを用いた場合、移動端末から基地局へ報知する電波の発信が頻繁になり、累積電力が大きくなるという問題もある。

移動体が密集した比較的狭い環境について、例えば、人間が所持する移動体に搭載した加速度センサと、その移動体を含む環境全体を撮影するカメラとを用いて、移動体の位置を検出する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、ＰＨＳのように累積電力が大きくなることはない。環境側システムに管理装置が備えられており、その管理装置は、移動端末から、その移動端末の加速度センサによって検出される移動量を収集する。そして、管理装置は、移動端末から受信した移動量と、カメラによって撮影した人間の位置の画像情報とを照合する。これにより、その移動量に相当する移動体を画像情報から検出し、ある人間の移動を特定する。

特開２００４−０９６５０１号公報

しかしながら、従来技術によれば、環境側システムによって人間の移動が特定されることとなり、ユーザは知らないうちに公共空間によって監視されることとなる。これは、プライバシ確保の観点からも好ましくない。

また、移動端末は、移動した先の位置に応じて、その環境側システムに対応して、自らのデータを送信し且つ位置情報を受信する必要がある。これは、公共空間における位置検出の汎用性を確保できない。また、特許文献１に記載の技術によれば、移動量によって照合するために、移動端末と環境側システムとの間で初期位置合わせが必要になる。

従って、本発明は、環境側システムによって移動体の位置が特定されることなく、且つ、環境側システムに依存することなく、自らの位置を検出することができる移動端末、カメラ及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、自らの位置を検出する移動端末であって、
当該移動端末を所持する移動体を含む環境を撮影した画像情報から抽出され、移動体に任意に付与された移動体識別子と、移動体の位置座標とを含む２次元マップを受信する２次元マップ受信手段と、
移動体毎の位置座標の時系列変化から移動ベクトルを導出し、時間区間毎に他の移動ベクトルと異なる動きとなった特異ベクトルを導出する軌跡抽出手段と、
当該移動端末の加速度データを出力するセンサ手段と、
加速度データから、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報を検出する振る舞い検出手段と、
同一の時間区間について振る舞い情報と特異ベクトルの変化とが一致する場合に、特異ベクトルの移動体の位置が当該移動端末の位置であると判定する照合手段と
を有することを特徴とする。

本発明の移動端末における他の実施形態によれば、
前記２次元マップは、更に、静止体に任意に付与された静止体識別子と、静止体の位置座標とを含み、
静止体の位置座標に対して、照合手段によって判定された当該移動端末の位置座標の相対的位置を検出する位置検出手段を更に有することも好ましい。

本発明の移動端末における他の実施形態によれば、振る舞い情報は、「移動」又は「停止」であることも好ましい。

本発明の移動端末における他の実施形態によれば、
センサ手段は、更に地磁気データを出力するものであり、
振る舞い検出手段は、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報として、加速度データから「移動」又は「停止」を検出し、地磁気データから「回転」又は「非回転」を検出することも好ましい。

本発明によれば、前述の移動端末を所持する移動体を撮影する撮影手段を有するカメラであって、
撮影された画像情報から、移動体に任意に付与された移動体識別子と、移動体の位置座標とを含む２次元マップを作成する２次元マップ作成手段と、
２次元マップを、無線リンクを介して移動端末へ送信する２次元マップ送信手段と
を有することを特徴とする。

自らの位置を検出する移動端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
当該移動端末を所持する移動体を含む環境を撮影した画像情報から抽出され、移動体に任意に付与された移動体識別子と、移動体の位置座標とを含む２次元マップを受信する２次元マップ受信手段と、
移動体毎の位置座標の時系列変化から移動ベクトルを導出し、時間区間毎に他の移動ベクトルと異なる動きとなった特異ベクトルを導出する軌跡抽出手段と、
当該移動端末の加速度データを出力するセンサ手段と、
加速度データから、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報を検出する振る舞い検出手段と、
同一の時間区間について振る舞い情報と特異ベクトルの変化とが一致する場合に、特異ベクトルの移動体の位置が当該移動端末の位置であると判定する照合手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明のプログラムにおける他の実施形態によれば、
前記２次元マップは、更に、静止体に任意に付与された静止体識別子と、静止体の位置座標とを含み、
静止体の位置座標に対して、照合手段によって判定された当該移動端末の位置座標の相対的位置を検出する位置検出手段としてコンピュータを更に機能させることも好ましい。

本発明のプログラムにおける他の実施形態によれば、振る舞い情報は、「移動」又は「停止」であるようにコンピュータを機能させることも好ましい。

本発明のプログラムにおける他の実施形態によれば、
センサ手段は、更に地磁気データを出力するものであり、
振る舞い検出手段は、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報として、加速度データから「移動」又は「停止」を検出し、地磁気データから「回転」又は「非回転」を検出するようにコンピュータを機能させることも好ましい。

本発明によれば、前述の移動端末を所持する移動体を撮影する撮影手段を有するカメラに搭載されたコンピュータを機能させるカメラ用プログラムであって、
撮影された画像情報から、移動体に任意に付与された移動体識別子と、移動体の位置座標とを含む２次元マップを作成する２次元マップ作成手段と、
２次元マップを、無線リンクを介して移動端末へ送信する２次元マップ送信手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明の移動端末、カメラ及びプログラムによれば、環境側システムによって移動体の位置が特定されることなく（プライバシの確保）、且つ、環境側システムに依存することなく（汎用性の確保）、移動端末が自らの位置を検出することができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明における移動端末及びカメラの機能構成図である。

図１のシステムによれば、移動端末１を所持するユーザ（移動体）と、それらユーザを含む環境全体を撮影するカメラ２とを有する。ユーザの移動は、移動端末１の移動と一致する。本発明における移動端末１は、カメラ２から無線リンクを介して２次元マップを受信し、自らの位置を特定する。

カメラ２は、撮影部２０１と、２次元マップ作成部２０２と、２次元マップ送信部２０３とを有する。これら機能部は、カメラに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによっても実現できる。尚、カメラとは別に、当該カメラに接続され且つ２次元マップを作成する環境側管理装置を備えるものであってもよい。

撮影部２０１は、移動端末１を所持するユーザを撮影する。

２次元マップ作成部２０２は、移動端末１を所持するユーザを含む環境を撮影した画像情報から、２次元マップを作成する。２次元マップは、移動体に任意に付与された移動体ＩＤ(IDentifier：識別子)と、そのカメラから見た移動体の位置座標とを含む。以下の表１は、２次元マップの例である。

２次元マップ作成部２０２は、カメラ毎に、移動体が存在しない場合の画像（背景画像）と、移動体が存在する場合の画像（撮影画像）との差分を抽出する。その差分は、移動体毎に占める領域を表すこととなる。そして、移動体毎に、任意且つ固有の移動体ＩＤが付与される。また、移動体毎に、その領域の中心（重心）における位置座標（ｘｙ座標）を抽出する。ここで、位置座標は、カメラから見た位置座標であってもよいし、複数のカメラで予め決められた座標系に基づく位置座標であってもよい。

また、以下の表２のように、撮影時刻及び動体種別を含むことも好ましい。

撮影時刻は、後述する特異ベクトルを導出する際に用いられる。動体種別は、移動体（０）又は静止体（１）を表し、静止体に対して移動体の相対的位置を検出する際に用いられる。

カメラは、例えばＣＣＤカメラであって、デジタル画像データを出力する。その場合、画像データは、非常に短い時間区間（例えば３０枚／秒）で出力されるので、移動体の急な移動であっても、短い移動間隔で検出できる。従って、同じ移動体ＩＤの位置座標は、時系列データとして出力される。

２次元マップ送信部２０３は、２次元マップを、無線リンクを介して移動端末１へ送信する。２次元マップが、リアルタイムに又は所定の時間区間で送信される場合、２次元マップに撮影時刻を含む必要はない。移動端末１によって時刻を知ることができるからである。

図１によれば、移動端末１は、２次元マップ受信部１０１と、軌跡抽出部１０２と、センサ部１０３と、振る舞い検出部１０４と、端末イベント検出部１０５と、照合部１０６と、位置検出部１０７とを有する。これら機能部は、移動端末１に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによっても実現できる。

２次元マップ受信部１０１は、カメラ２から無線リンクを介して２次元マップを受信し、記録する。ここで、移動体の位置座標が更新された２次元マップのみが、軌跡抽出部１０２へ通知される。

軌跡抽出部１０２は、移動体毎の位置座標の時系列変化から移動ベクトルを導出し、時間区間毎に他の移動ベクトルと異なる動きとなった特異ベクトルを導出する。

センサ部１０３は、移動端末１の加速度データを出力する加速度センサである。また、センサ部１０３は、移動端末１の地磁気データを出力する地磁気センサを更に含んでもよい。

振る舞い検出部１０４は、加速度データから、時間区間毎に移動端末１の振る舞い情報を検出する。振る舞い情報として、加速度データからは「移動」又は「停止」が検出され、地磁気データからは「回転」又は「非回転」が検出される。

端末イベント検出部１０５は、移動端末１に対するユーザの操作状態を検出し、その状態を、振る舞い検出部１０４へ通知する。ユーザの操作状態としては、例えば、折り畳み携帯電話機に対する開閉スイッチの状態や、ネットワーク利用状態などがある。

照合部１０６は、同一の時間区間について振る舞い情報と特異ベクトルの変化とが一致する場合に、特異ベクトルの移動体の位置が当該移動端末の位置であると判定する。

位置検出部１０７は、静止体の位置座標に対して、照合部１０６によって判定された当該移動端末の位置座標の相対的位置を検出する。静止体の位置座標は、２次元マップに含まれる情報であってもよいし、移動端末１が予め蓄積しているものであってもよい。従って、静止体の位置座標は、カメラ２から必ず受信するものではない。

図２は、本発明における移動端末の各機能部のシーケンス図である。以下では、図１及び図２を参照して、各機能部の動作について説明する。

（Ｓ２０１）２次元マップ受信部１０１は、無線リンクを介して、カメラ２又は管理装置から２次元マップを受信し、記録する。

（Ｓ２０２）２次元マップ受信部１０１は、移動体の位置座標が更新された２次元マップのみを、軌跡抽出部１０２へ通知する。

（Ｓ２０３）軌跡抽出部１０２は、２次元マップ受信部１０１から、更新された２次元マップを受け取る。軌跡抽出部１０２は、この２次元マップを時系列に座標上に展開することにより、移動体の移動を座標上にプロットする。

図３は、軌跡抽出部によって移動体の位置が展開された座標図である。

図３によれば、ｘｙ座標上に、移動体＃１〜３の移動の軌跡が表されている。ここで、点線で結ばれるプロットは、同じ時間区間であることを表している。移動体毎にプロットを結ぶことにより、その移動ベクトルを導出することができる。

（Ｓ２０４）軌跡抽出部１０２は、複数の移動ベクトルから、同一時間区間における「特異ベクトル」を発見する。

図４は、軌跡抽出部によって発見される特異ベクトルの座標図である。

点線で囲まれた部分は、同一の時間区間である。複数の移動ベクトルは、同一の時間区間で比較される。図４によれば、移動体♯２のみが、他の移動体♯１及び♯３と比較して、移動ベクトルの向きが異なったことを検出することができる。このように、複数の移動体の中で、他の移動体と異なる動きをしている、高々１つの移動ベクトルのみを「特異ベクトル」として抽出する。

（Ｓ２０５）軌跡抽出部１０２は、特異ベクトルについて、例えば、以下の４つの「動き種別」を導出する。
（１）直進：
先プロットの移動ベクトルと同一方向で、且つ、移動して現プロットがある。
（２）停止：
先プロットの移動ベクトルと同一方向で、且つ、同じ位置に現プロットがある。
（３）カーブ：
先プロットの移動ベクトルと異なる方向で、且つ、移動して現プロットがある。
（４）旋回：
先プロットの移動ベクトルと異なる方向で、且つ、同じ位置に現プロットがある

（Ｓ２０６）軌跡抽出部１０２は、特異ベクトルの「動きイベント」を、照合部１０６へ通知する。「動きイベント」は、例えば表３のように、特異ベクトルが検出された「時間区間」、特異ベクトルの「移動体ＩＤ」、「位置座標」及び「動き種別」を含む。

（Ｓ２０７）照合部１０６は、軌跡抽出部１０２から「動きイベント」を受け取り、記録する。

（Ｓ２０８）センサ部１０３は、当該移動端末１の加速度データ及び／又は地磁気データを検出し、それらを振る舞い検出部１０４へ通知する。

（Ｓ２０９）振る舞い検出部１０４は、センサ部１０３から加速度データ及び／又は地磁気データを受け取り、時間区間毎に記録する。

（Ｓ２１０）照合部１０６は、振る舞い検出部１０４へ、動体イベントの時間区間を通知する。

（Ｓ２１１）振る舞い検出部１０４は、照合部１０６から時間区間を受け取り、その時間区間における加速度データ及び／又は地磁気データから当該移動端末１の振る舞いを検出する。加速度データからは、「移動」「停止」を判断することができる。地磁気データ（方位情報）からは、一定の時間区間の角速度を検出することができ、「回転」「非回転」を判断することができる。

振る舞い検出部１０４は、時間区間毎に記録した加速度データを、照合部１０６から通知された時間区間について高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）をすることによって、パワースペクトラムを取得する。このパワースペクトラムを、事前に用意した「移動」「停止」のパターンと照合することによって、状態を推定することができる。

振る舞い検出部１０４は、センサ部１０３から加速度データ及び地磁気データを受け取ることができる場合、以下の表４のような４つの振る舞いを検出することができる。

尚、振る舞い検出部１０４は、端末イベント検出部１０５から、移動端末に対するユーザの操作状態の通知を受けることもできる。

振る舞い検出部１０４は、照合部１０６から通知された時間区間に対して検出した振る舞い情報を、照合部１０６へ返信する。

（Ｓ２１２）照合部１０６は、軌跡抽出部１０２から通知された動体イベントの動き種別と、振る舞い検出部１０４から通知された振る舞い情報とが、一致するか否かを照合する。一致した場合、特異ベクトルの移動体の位置は、当該移動端末１の位置であると決定される。

（Ｓ２１３）照合部１０６は、一致した特異ベクトルの移動体の移動体ＩＤ及び位置座標を、位置検出部１０７へ通知する。

（Ｓ２１４）位置検出部１０７は、照合部１０６から当該移動端末１の移動体ＩＤ及び位置座標を受け取る。位置検出部１０７は、静止体の位置座標に対して、当該移動端末１の位置座標の相対的位置を検出する。例えば、移動端末１の位置座標が、静止体の位置座標に近いと判定することによって、移動端末１を所持するユーザは、その静止体に対して何らかの操作をすることもできる。例えば、移動端末１は、その静止体に対して情報を発信することもできる。

以上、詳細に説明したように、本発明の移動端末、カメラ及びプログラムによれば、環境側システムによって移動体の位置が特定されることなく（プライバシの確保）、且つ、環境側システムに依存することなく（汎用性の確保）、移動端末が自らの位置を検出することができる。また、環境側システムは移動端末へ２次元マップを送信する機能しか備えないために、環境側システムにおける情報管理のコストを低減することができ、公共空間に有利なユビキタス環境を提供することができる。更に、静止体の位置座標に対して、移動体の位置座標の相対的位置を検出することができるので、一般の地図情報によって管理するよりも、そのコストを低減することができる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

本発明における移動端末及びカメラの機能構成図である。 本発明における移動端末の各機能部のシーケンス図である。 軌跡抽出部によって移動体の位置が展開された座標図である。 軌跡抽出部によって発見される特異ベクトルの座標図である。

符号の説明

１ 移動端末
１０１ ２次元マップ受信部
１０２ 軌跡抽出部
１０３ センサ部
１０４ 振る舞い検出部
１０５ 端末イベント検出部
１０６ 照合部
１０７ 位置検出部
２ カメラ
２０１ 撮影部
２０２ ２次元マップ作成部
２０３ ２次元マップ送信部
３ ユーザ、移動体

Claims (10)

1. 自らの位置を検出する移動端末であって、
   当該移動端末を所持する移動体を含む環境を撮影した画像情報から抽出され、前記移動体に任意に付与された移動体識別子と、前記移動体の位置座標とを含む２次元マップを受信する２次元マップ受信手段と、
   前記移動体毎の位置座標の時系列変化から移動ベクトルを導出し、時間区間毎に他の移動ベクトルと異なる動きとなった特異ベクトルを導出する軌跡抽出手段と、
   当該移動端末の加速度データを出力するセンサ手段と、
   前記加速度データから、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報を検出する振る舞い検出手段と、
   同一の時間区間について前記振る舞い情報と前記特異ベクトルの変化とが一致する場合に、前記特異ベクトルの移動体の位置が当該移動端末の位置であると判定する照合手段と
   を有することを特徴とする移動端末。
2. 前記２次元マップは、更に、静止体に任意に付与された静止体識別子と、静止体の位置座標とを含み、
   前記静止体の位置座標に対して、前記照合手段によって判定された当該移動端末の位置座標の相対的位置を検出する位置検出手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の移動端末。
3. 前記振る舞い情報は、「移動」又は「停止」であることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動端末。
4. 前記センサ手段は、更に地磁気データを出力するものであり、
   前記振る舞い検出手段は、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報として、前記加速度データから「移動」又は「停止」を検出し、前記地磁気データから「回転」又は「非回転」を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動端末。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の移動端末を所持する移動体を撮影する撮影手段を有するカメラであって、
   撮影された画像情報から、前記移動体に任意に付与された移動体識別子と、前記移動体の位置座標とを含む２次元マップを作成する２次元マップ作成手段と、
   前記２次元マップを、無線リンクを介して前記移動端末へ送信する２次元マップ送信手段と
   を有することを特徴とするカメラ。
6. 自らの位置を検出する移動端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
   当該移動端末を所持する移動体を含む環境を撮影した画像情報から抽出され、前記移動体に任意に付与された移動体識別子と、前記移動体の位置座標とを含む２次元マップを受信する２次元マップ受信手段と、
   前記移動体毎の位置座標の時系列変化から移動ベクトルを導出し、時間区間毎に他の移動ベクトルと異なる動きとなった特異ベクトルを導出する軌跡抽出手段と、
   当該移動端末の加速度データを出力するセンサ手段と、
   前記加速度データから、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報を検出する振る舞い検出手段と、
   同一の時間区間について前記振る舞い情報と前記特異ベクトルの変化とが一致する場合に、前記特異ベクトルの移動体の位置が当該移動端末の位置であると判定する照合手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
7. 前記２次元マップは、更に、静止体に任意に付与された静止体識別子と、静止体の位置座標とを含み、
   前記静止体の位置座標に対して、前記照合手段によって判定された当該移動端末の位置座標の相対的位置を検出する位置検出手段としてコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項６に記載のプログラム。
8. 前記振る舞い情報は、「移動」又は「停止」であるようにコンピュータを機能させることを特徴とする請求項６又は７に記載のプログラム。
9. 前記センサ手段は、更に地磁気データを出力するものであり、
   前記振る舞い検出手段は、時間区間毎に当該移動端末の振る舞い情報として、前記加速度データから「移動」又は「停止」を検出し、前記地磁気データから「回転」又は「非回転」を検出するようにコンピュータを機能させることを特徴とする請求項６又は７に記載のプログラム。
10. 請求項１から４のいずれか１項に記載の移動端末を所持する移動体を撮影する撮影手段を有するカメラに搭載されたコンピュータを機能させるカメラ用プログラムであって、
    撮影された画像情報から、前記移動体に任意に付与された移動体識別子と、前記移動体の位置座標とを含む２次元マップを作成する２次元マップ作成手段と、
    前記２次元マップを、無線リンクを介して前記移動端末へ送信する２次元マップ送信手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするカメラ用プログラム。
    

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