JP2011186808A - 情報処理装置、マップ更新方法、プログラム及び情報処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のユーザが活動する実空間内の物体の位置を表現するグローバルマップの少なくとも一部分を取得するグローバルマップ取得部と、前記複数のユーザのうちの1人のユーザの装置により検出可能な周囲の物体の位置を表現するローカルマップを生成するローカルマップ生成部と、前記ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、前記グローバルマップを更新する更新部と、を備える情報処理装置を提供する。
【選択図】図5
Description
1.システムの概要
1−1.システム構成の例
1−2.位置データの例
2.一実施形態に係るマップ管理サーバの構成
3.一実施形態に係る端末装置の構成
3−1.通信インタフェース
3−2.撮像部
3−3.初期化部
3−4.グローバルマップ取得部
3−5.ローカルマップ生成部
3−6.算出部
3−7.変換部
3−8.更新部
3−9.表示制御部
4.処理の流れ
5.変形例
5−1.スーパークライアント
5−2.付加情報の共有
6.まとめ
[1−1.システム構成の例]
まず、図1及び図2を用いて、本発明の一実施形態に係るシステムの概要について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る情報処理システム1の概要を示す模式図である。図1を参照すると、本実施形態に係る情報処理システム1は、マップ管理サーバ10、端末装置100a及び端末装置100bを含む。
図2は、グローバルマップ及びローカルマップに含まれる物体の位置データについて説明するための模式図である。
図3は、本実施形態に係るマップ管理サーバ10の構成の一例を示すブロック図である。図3を参照すると、マップ管理サーバ10は、通信インタフェース20、グローバルマップ記憶部30、部分グローバルマップ抽出部40、更新部50、及びグローバルマップ配信部60を備える。
図5は、本実施形態に係る端末装置100の構成の一例を示すブロック図である。図5を参照すると、端末装置100は、通信インタフェース102、撮像部110、初期化部120、グローバルマップ取得部130、記憶部132、ローカルマップ生成部140、算出部160、変換部170、更新部180及び表示制御部190を備える。
通信インタフェース102は、端末装置100とマップ管理サーバ10との間の通信接続を仲介するインタフェースである。通信インタフェース102は、無線通信インタフェースであってもよく、有線通信インタフェースであってもよい。
撮像部110は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子を有するカメラとして実現され得る。撮像部110は、端末装置100の外部に設けられてもよい。撮像部110は、図2に例示したような物体が存在する実空間を撮影することにより取得した画像を、入力画像として、初期化部120及びローカルマップ生成部140へ出力する。
初期化部120は、撮像部110から入力される入力画像を用いて、グローバル座標系における端末装置100の大まかな位置を特定する。入力画像に基づく端末装置100の位置の特定(Localization)は、例えば、特開2008−185417号公報に記載されている手法に従って行われ得る。その場合、初期化部120は、入力画像と記憶部132により予め記憶されている参照用画像とを照合し、一致度の高い参照用画像に対して高スコアを設定する。そして、初期化部120は、当該スコアに基づいて端末装置100の位置の候補の確率分布を算出し、算出した当該確率分布に基づいて尤もらしい端末装置100の位置(仮説確率分布における確率値が最も高い位置)を特定する。そして、初期化部120は、特定した端末装置100の位置をグローバルマップ取得部130へ出力する。
グローバルマップ取得部130は、通信インタフェース102を介してマップ管理サーバ10へ端末装置100の位置に関する情報を送信し、マップ管理サーバ10の部分グローバルマップ抽出部40により抽出される上述した部分グローバルマップを取得する。そして、グローバルマップ取得部130は、取得した部分グローバルマップを記憶部132へ格納する。
ローカルマップ生成部140は、撮像部110から入力される入力画像及び記憶部132により記憶されている後述する特徴データに基づいて、端末装置100により検出可能な周囲の物体の位置を表現する上述したローカルマップを生成する。図7は本実施形態に係るローカルマップ生成部140の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図7を参照すると、ローカルマップ生成部140は、自己位置検出部142、画像認識部144及びローカルマップ構築部146を含む。
自己位置検出部142は、撮像部110から入力される入力画像、及び記憶部132により記憶されている特徴データに基づいて、入力画像を映したカメラの位置を動的に検出する。例えば、自己位置検出部142は、Andrew J.Davisonによる“Real-Time Simultaneous Localization and Mapping with a Single Camera”(Proceedings of the 9th IEEE International Conference on Computer Vision Volume 2, 2003, pp.1403-1410)に記載されているSLAM技術を応用することにより、撮像部110のカメラが単眼カメラである場合にも、当該カメラの位置及び姿勢、並びにカメラの撮像面における特徴点の位置を、フレームごとに動的に決定することができる。
本実施形態において、記憶部132は、実空間内に存在し得る物体に対応するオブジェクトの特徴を表す特徴データを予め記憶している。特徴データには、例えば、各オブジェクトの外観の特徴を表す1つ以上の特徴点についての小画像、即ちパッチ(Patch)が含まれる。パッチとは、例えば、特徴点を中心とする3×3=9画素よりなる小画像であってよい。
本実施形態において、自己位置検出部142は、拡張カルマンフィルタを適用すべき状態変数として、次式に示す状態変数Xを用いる。
そして、自己位置検出部142は、観測方程式を用いて、例えば状態変数の予測値から予測される観測情報と、特徴点の追跡結果として得られる実際の観測情報との誤差を評価する。なお、式(8)におけるνがその誤差である。
記憶部132は、実空間内に存在し得る物体に対応するオブジェクトの特徴を表す特徴データを予め記憶している。図12は、特徴データの構成の一例について説明するための説明図である。
画像認識部144は、記憶部132により記憶されている上述した特徴データを用いて、入力画像に映っている物体がそれぞれどのオブジェクトに対応するかを特定する。
ローカルマップ構築部146は、自己位置検出部142から入力されるカメラの位置及び姿勢、画像認識部144から入力される特徴点の撮像面上の位置、及び記憶部132に記憶されている特徴データを用いて、ローカルマップを構築する。本実施形態において、ローカルマップとは、上述したように、端末装置100の周囲に存在する1つ以上の物体の位置及び姿勢をローカルマップ座標系を用いて表現する位置データの集合である。また、ローカルマップに含まれる各位置データは、例えば、物体に対応するオブジェクト名称、当該物体に属す特徴点の3次元位置、及び当該物体の形状を構成するポリゴン情報などと関連付けられてもよい。ローカルマップは、例えば、画像認識部144から入力される特徴点の撮像面上の位置から、上述したピンホールモデルに従って各特徴点の3次元位置を求めることにより構築され得る。
算出部160は、部分グローバルマップに含まれる物体の位置データとローカルマップに含まれる物体の位置データとを照合し、その照合の結果に基づいて、グローバルマップに対するローカルマップの相対的な位置及び姿勢を算出する。部分グローバルマップに対するローカルマップの相対的な位置及び姿勢とは、グローバル座標系を基準とした場合の、ローカルマップ座標系の変位と傾きに相当する。より具体的には、算出部160は、例えば、部分グローバルマップ及びローカルマップに共通して含まれるランドマークの位置データに基づいて、ローカルマップの相対的な位置及び姿勢を算出してもよい。その代わりに、算出部160は、例えば、ローカルマップに含まれる物体の位置データをグローバル座標系のデータに変換した場合に、当該変換後のデータと部分グローバルマップに含まれる物体の位置データとの間の差が全体として小さくなるように、ローカルマップの相対的な位置及び姿勢を算出してもよい。そして、算出部160は、算出したローカルマップの相対的な位置及び姿勢とローカルマップとを、変換部170へ出力する。
図14Aは、本実施形態に係る算出部160によるマップ照合処理の一例について説明するための説明図である。
図14Bは、本実施形態に係る算出部160によるマップ照合処理の他の例について説明するための説明図である。
また、算出部160は、例えば、ローカルマップに含まれるランドマークの数に応じて、上述した第1の手法と第2の手法とを使い分けてもよい。例えば、3つのランドマークがローカルマップに含まれる場合には図14Aを用いて説明した手法、2つ以下のランドマークのみがローカルマップに含まれる場合には図14Bを用いて説明した手法を使用して、ローカルマップの相対的な位置及び姿勢を算出してもよい。
変換部170は、算出部160から入力されるローカルマップの相対的な位置及び姿勢に応じて、ローカルマップに含まれる物体の位置データをグローバルマップの座標系のデータに座標変換する。より具体的には、変換部170は、例えば、ローカルマップに含まれる物体の3次元位置(ローカルマップ座標系)を、算出部160から入力されるローカルマップの傾きΔΩに応じた回転行列を用いて回転させる。そして、変換部170は、算出部160から入力されるローカルマップの相対的な位置(グローバル座標系に対するローカルマップ座標系の変位ΔX)を、回転後の座標に加算する。それにより、ローカルマップに含まれる物体の位置データが、グローバルマップの座標系のデータに変換される。変換部170は、このような座標変換後のローカルマップに含まれる物体の位置データを、更新部180へ出力する。
更新部180は、変換部170による座標変換後のローカルマップに含まれる物体の位置データを用いて、記憶部132により記憶されている部分グローバルマップを更新する。また、更新部180は、変換部170による座標変換後のローカルマップ又は更新した部分グローバルマップをマップ管理サーバ10へ送信することにより、マップ管理サーバ10が保持しているグローバルマップを更新する。グローバルマップの更新は、最終的には、端末装置100の更新部180から座標変換後のローカルマップ又は更新後のグローバルマップを受信したマップ管理サーバ10の更新部50により行われ得る。
表示制御部190は、ユーザからの指示に応じて、マップ管理サーバ10からグローバルマップをダウンロードし、グローバルマップを少なくとも部分的に可視化して端末装置100の画面に出力する。より具体的には、例えば、表示制御部190は、ユーザからの指示入力を検知すると、グローバルマップの送信要求をマップ管理サーバ10のグローバルマップ配信部60へ送信する。そうすると、マップ管理サーバ10のグローバルマップ配信部60から、グローバルマップ記憶部30により記憶されているグローバルマップが配信される。表示制御部190は、かかるグローバルマップを受信し、ユーザが望む領域(ユーザが現在位置している領域以外の領域であってよい)についての物体の位置を可視化して画面に出力する。
図16は、本実施形態に係るマップ管理サーバ10と端末装置100との間のマップ更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[5−1.スーパークライアント]
ここまで、マップ管理サーバ10と端末装置100との間でマップ更新処理が行われる例について主に説明した。しかしながら、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、いずれかのユーザが保持する端末装置がマップ管理サーバ10と同等のグローバルマップ管理機能を備えてもよい。そのような端末装置を、本節ではスーパークライアントという。
端末装置100は、例えば、撮像部110を用いて撮像した画像などの追加情報を座標データと関連付けて、部分グローバルマップと共にマップ管理サーバ10へ送信してもよい。そして、マップ管理サーバ10のグローバルマップ配信部60及び端末装置100の表示制御部190を通じて当該追加情報をも閲覧可能とすることで、動的に更新されるグローバルマップと関連付けられた追加情報を複数のユーザが共有することが可能となる。追加情報とは、例えば端末装置100において撮像された画像そのものであってもよく、画像に映った文字等の認識結果などであってもよい。例えば、路上に駐車している車のナンバーの読み取り結果をグローバルマップ内の車の位置データと関連付けて共有することにより、駐車禁止などの交通違反の検挙に役立てることができる(図18参照)。また、商店街の各店舗における商品の価格情報をグローバルマップ内の商品の位置データと関連付けて共有することにより、ユーザによるショッピングの際の利便性の向上及び商品の販促効果を期待することができる。また、倉庫にある在庫品のデータをグローバルマップ内の商品の位置データと関連付けて共有することにより、在庫管理が容易となる。
ここまで、図1〜図18を用いて、本発明の一実施形態及びその応用例について説明した。本実施形態によれば、端末装置100又はスーパークライアント200などの情報処理装置により、複数のユーザが活動する実空間内の物体の位置を表現するグローバルマップの少なくとも一部分である部分グローバルマップが取得されると共に、当該装置により検出可能な周囲の物体の位置を表現するローカルマップが生成される。そして、ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、上記部分グローバルマップ及び複数のユーザ間で共有されるグローバルマップが更新される。それにより、実空間内の物体の位置の変化を迅速にユーザ間で共有することが可能となる。また、ローカルマップ生成処理において検出される端末装置100の周囲の物体の位置データをグローバルマップに追加することができるため、サービス提供者によって詳細なマップが提供されない空間においても、より詳細な物体の位置データを複数のユーザ間で共有することができる。
100 端末装置
110 撮像部
130 グローバルマップ取得部
140 ローカルマップ生成部
160 算出部
170 変換部
180 更新部
Claims (14)
- 複数のユーザが活動する実空間内の物体の位置を表現するグローバルマップの少なくとも一部分を取得するグローバルマップ取得部と;
前記複数のユーザのうちの1人のユーザの装置により検出可能な周囲の物体の位置を表現するローカルマップを生成するローカルマップ生成部と;
前記ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、前記グローバルマップを更新する更新部と;
を備える情報処理装置。 - 前記情報処理装置は、
前記グローバルマップに含まれる物体の位置データ及び前記ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、前記グローバルマップに対する前記ローカルマップの相対位置を算出する算出部と;
前記ローカルマップの前記相対位置に応じて、前記ローカルマップに含まれる物体の位置データを前記グローバルマップの座標系のデータに座標変換する変換部と;
をさらに備え、
前記更新部は、前記変換部による座標変換後の前記ローカルマップに含まれる物体の位置データを用いて、前記グローバルマップを更新する、
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記情報処理装置は、前記1人のユーザが有する端末装置である、
請求項1又は請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記グローバルマップ取得部は、前記グローバルマップを保持するサーバ装置から前記グローバルマップの少なくとも一部分を取得し、
前記更新部は、物体の位置データを前記サーバ装置へ送信することにより、前記サーバ装置の前記グローバルマップを更新する、
請求項3に記載の情報処理装置。 - 前記グローバルマップ取得部は、前記グローバルマップのうち、前記実空間内の前記端末装置の位置を含む局所的な領域に対応する一部分を取得する、請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記グローバルマップ取得部は、前記グローバルマップのうち、前記端末装置の近傍に位置する所定の数の物体の位置を表現する一部分を取得する、請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記ローカルマップ生成部は、撮像装置を用いて実空間を撮影することにより得られる入力画像と、1つ以上の物体の外観の特徴を表す特徴データとに基づいて、前記ローカルマップを生成する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記算出部は、前記グローバルマップ及び前記ローカルマップに共通して含まれる非移動物体の位置データに基づいて、前記ローカルマップの前記相対位置を算出する、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記算出部は、前記ローカルマップに含まれる物体の位置データを前記グローバルマップの座標系のデータに変換した場合に、当該変換後のデータと前記グローバルマップに含まれる物体の位置データとの間の差が全体として小さくなるように、前記ローカルマップの前記相対位置を算出する、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記グローバルマップは、前記実空間内の各物体についての前記グローバルマップの座標系における位置データと当該位置データに関するタイムスタンプとを含む、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記情報処理装置は、
ユーザからの指示に応じて、前記グローバルマップを少なくとも部分的に可視化して画面に出力する表示制御部、
をさらに備える、請求項1に記載の情報処理装置。 - 情報処理装置を用いて、複数のユーザが活動する実空間内の物体の位置を表現するグローバルマップを更新するためのマップ更新方法であって:
前記グローバルマップの少なくとも一部分を取得するステップと;
前記情報処理装置により検出可能な周囲の物体の位置を表現するローカルマップを生成するステップと;
前記ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、前記グローバルマップを更新するステップと;
含むマップ更新方法。 - 情報処理装置を制御するコンピュータを:
複数のユーザが活動する実空間内の物体の位置を表現するグローバルマップの少なくとも一部分を取得するグローバルマップ取得部と;
前記複数のユーザのうちの1人のユーザの装置により検出可能な周囲の物体の位置を表現するローカルマップを生成するローカルマップ生成部と;
前記ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、前記グローバルマップを更新する更新部と;
として機能させるための、プログラム。 - 複数のユーザが活動する実空間内の物体の位置を表現するグローバルマップを記憶媒体を用いて記憶しているサーバ装置と;
前記複数のユーザのうちの1人のユーザが保持する情報処理装置であって、
前記サーバ装置から、前記グローバルマップの少なくとも一部分を取得するグローバルマップ取得部、
前記情報処理装置により検出可能な周囲の物体の位置を表現するローカルマップを生成するローカルマップ生成部、
及び、前記ローカルマップに含まれる物体の位置データに基づいて、前記グローバルマップを更新する更新部、
を備える情報処理装置と;
を含む情報処理システム。
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