JP2009052940A - 移動物体検出装置および自律移動物体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空間の混雑度を測定してトラッキングに利用するもので、方向成分では、混雑度が低ければレーザレンジセンサの計測値を重視し、混雑度が高くなると画像処理結果を重視したセンサフュージョンを行い、得られた移動物体推定方向に対してレーザレンジセンサの計測結果から距離を求める。
【選択図】図12
Description
本実施形態に係る移動ロボットでは、レーザレンジファインダの他にカメラ画像のステレオ画像処理による目標の距離・方位計測とトラッキングが可能になっている。まず、ステレオカメラ20で取得した画像データを画像処理して、追跡対象となっている移動物体を検出する。画像処理には、周知の手法を使用することができる。例えば、画像中のエッジ・コーナーに見られる特徴点の検出と検出された特徴点のマッチングを行う。画像処理で得られた特定特徴点または特徴点群を追跡対象としてトラッキングし、カメラ視野内位置によって対象物体の方位角を、2つのカメラ画像のステレオ視差によって対象物体までの距離を計測している。
レーザレンジファインダ10は、ステレオカメラ20によるステレオ視と共に移動ロボット100の測距センサとして用いるもので、角度方向、距離方向共に高い解像度と測定精度を持っている。レーザレンジファインダ10によれば、周囲情報は、ある方向成分における最短障害物までの距離が計測できる。
図4により、移動物体検出領域について説明する。移動物体の移動予測位置が把握されると、続いて追跡対象の次ステップ移動予測位置を中心に、ある半径rを持つ円形の領域を展開し、この領域内を次ステップの移動物体検出領域とする(ステップ202)。
図5は、移動物体の現在速度補正後の検出領域を説明する図である。いま、移動物体の現在の推定速度がV、上記にある追跡対象の出力可能最大速度がVmaxであったとき、円形領域の半径r は次式のように補正される。
ここでの速度は単位計測周期あたりの移動量を指す。これにより追跡対象が取り得るあらゆる動きに対応しつつ、余計な領域の検出点の誤判定を回避することが可能になる。
次に、図6により、移動物体の動作方向を考慮した検出領域の補正を説明する。移動物体検出領域として用意した円形領域は、移動物体の現在の推定速度をVとし、上記にある追跡対象の出力可能最大速度が Vmaxであったとき、その円形領域を形成するベクトルr'(φ)(0<=φ<2π, |r'|:半径)を
次に、図7により、移動物体検出装置自体が移動している場合を考慮した移動物体の相対移動補正後の検出領域について説明する。
次に、図8により、レーザのスキャン形式を考慮した移動物体検出領域について説明する。レーザレンジファインダによる距離計測は、1本のレーザ発光源を中心に放射線状に任意の平面上を走査している。そこで、本実施形態においては図8に示すように補正領域を内包するような扇形を最終的な移動物体検出領域とし、計算負荷を低減させることができる。
図8に示すように定めた移動物体検出領域中に、レーザレンジファインダによる検出点がある場合には、この点を目標移動物体に反応した検出点であると見なす(ステップ203)。ここでは、検出領域中で反応した全ての点を移動目標に反応した点と見なし、カウントする(ステップ204)。
次に、図9により、平均重心位置による目標移動物体の位置の推定について説明する。
本実施形態に係る移動ロボットは、移動物体追跡の中でも特に人物追従を意図している。人物追従のような場合には、混雑環境下では、追跡対象である人物の動作も周囲の影響で高速な動作は行えない。必然的に、移動ロボットの追従動作に関しても、開けた空間ほどの高速動作は要求されない。そこで、本実施形態に係る移動ロボットでは、混雑環境下ではカメラ情報に重きを置いて低速乃至中速で確実に動作させる。一方、人のまばらな開けた空間中では、レーザレンジファインダの高精度位置計測情報を基に素早く動作するようなセンサ融合処理が施される。
次に、オフセットと非線形性を自由に設定できるよう混雑度を拡張して、センサフュージョンによる融合推定を行う。
W1 =αCn+β(α,β,nは任意定数)のように表されるものを用意する(ステップ307)。
d=dL・W2+dc・(1−W2)
のように、追跡対象までの最終的な距離成分dを決定してもよい。
θ=θL・W1+θc・(1−W1)
から最終的な追跡対象方位成分θとして決定している(ステップ311)。
上記した移動物体検出装置は、移動ロボットに搭載することができる。係る移動ロボットは、移動物体追従時において、移動物体推定位置フィードバック情報との偏差より、移動ロボットの移動速度等追従動作出力を算出する。
Claims (7)
- 画像取得手段と、
この画像取得手段で取得された画像情報から追跡対象を抽出する画像処理手段と、
該追跡対象までの距離と方位を推定する位置推定手段と、
指定した方向に対する奥行き距離が計測可能な空間走査型の測距センサと、
前回の移動物体検出点の周囲に混雑度計測領域を設定し、この領域内を通過する前記測距センサの走査ライン総数に対する、混雑度計測領域内で検出された測距センサの検出点数の比Cで表現される混雑度を計測する混雑度計測手段とを備え、
前記測距センサを使用した移動物体トラッキング結果と前記画像処理を用いた移動物体トラッキング結果を、W1 =αCn+β(α,β,nは任意定数)で表される融合率W1をもとに演算し、融合推定結果として求めることを特徴とする移動物体検出装置。 - 前記測距センサを使用した移動物体トラッキングアルゴリズムにより定位された追跡対象推定方位と、前記画像処理を用いた移動物体トラッキングアルゴリズムにより定位された追跡対象推定方位を、前記融合率W1をもとに演算して融合推定方位として求め、この融合推定方位における前記測距センサの計測距離を融合推定距離として求めることを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の移動物体検出装置。
- 前記測距センサを使用した移動物体トラッキングアルゴリズムは、前回の検出ステップで得られた移動物体検出位置の周囲に移動物体検出領域を設定し、この移動物体検出領域内に存在する前記測距センサによる検出点を、今回の検出ステップにおける移動物体に反応した推定位置候補点とすることを特徴とする請求項1または2記載の移動物体検出装置。
- 前記測距センサを使用した移動物体トラッキングアルゴリズムは、前記移動物体検出領域を法線方向外側に向けて任意の距離Lだけ拡張した領域を前記混雑度計測領域とし、この混雑度計測領域中に存在する推定位置候補点のうち、その位置により定められた存在確率がある閾値δ(0≦δ≦1)を超える候補点を検出している測距センサ走査線を除外した、残りの走査線により上記混雑度計測を行うことを特徴とする請求項1記載の移動物体検出装置。
- 前記測距センサを使用した移動物体トラッキングアルゴリズムは、移動物体検出領域中に推定位置候補点が検出されなかった場合、前記位置補正手法により予想される移動物体位置検出予想位置を暫定的なトラッキング対象の今回推定位置とし、推定位置候補点の否検出を記録するロストカウンタを加算するとともにトラッキングを継続することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の移動物体検出装置。
- 前記測距センサを使用した移動物体トラッキングアルゴリズムは、前記ロストカウンタが既定閾値を超えたときトラッキング対象を見失ったと判断し、追従動作を停止して別の動作モードへ移行することを特徴とする請求項5記載の移動物体検出装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の移動物体検出装置と、この移動物体検出装置が並進・旋回動作が可能な移動手段と、追跡対象推定位置を参照して移動物体を追跡することが可能な追従手段を備え、前記融合率W1と,前記測距センサの反射強度をR(R=0〜1)としたとき、W2=α2*Rn2+β2(α2,β2,n2は任意定数)で表される融合率W2としたとき、移動物体追跡時の追従ゲインGを、G∝W1W2なる関係で動的に変化させることを特徴とする自律移動物体。
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