JP2012188011A - カート及びカートシステム - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い位置検出を低コストで実現することを可能とする。
【解決手段】カートは、荷台と、地面に対して平行に自機を移動させる移動手段と、天頂方向を撮像する撮像手段と、撮像手段により所定の時間間隔で撮像された被写体像の差分を算出する差分算出手段と、算出された差分をもとに、時間間隔において移動した自機の移動距離と移動方向とを算出する移動算出手段と、算出された移動距離と移動方向とをもとに、自機の位置にかかる情報を報知する位置報知手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、カート及びカートシステムに関する。

従来、スーパーマーケット等の店舗では、荷台に商品を積載して搬送するカート（移動台車）が用いられている。このカートは、現在位置のナビゲーションを行う機能を有しており、カートに備えられた車輪の回転量をもとに店舗内の現在位置を検出している。

しかしながら、従来技術においては、車輪の滑りなどによる誤差が生じるため、精度良く現在位置を検出することができなかった。また、所定の位置に配置したＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグを読み取るなどして現在位置を検出する場合には、店舗内にＲＦＩＤタグを配置する必要があるため、新たな設備投資が必要であった。

上述した課題を解決するために、実施形態のカートは、荷台と、地面に対して平行に自機を移動させる移動手段と、天頂方向を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により所定の時間間隔で撮像された被写体像の差分を算出する差分算出手段と、算出された前記差分をもとに、前記時間間隔において移動した自機の移動距離と移動方向とを算出する移動算出手段と、算出された前記移動距離と前記移動方向とをもとに、自機の位置にかかる情報を報知する位置報知手段と、を備える。

実施形態のカートシステムは、荷台と、地面に対して平行に自機を移動させる移動手段と、天頂方向を撮像する撮像手段とを備えるカートと、少なくとも１つのサーバ装置とが互いに通信可能に接続されたカートシステムであって、前記撮像手段により所定の時間間隔で撮像された被写体像の差分を算出する差分算出手段と、算出された前記差分をもとに、前記時間間隔において移動した前記カートの移動距離と移動方向とを算出する移動算出手段と、算出された前記移動距離と前記移動方向とをもとに、前記カートの位置にかかる情報を報知する位置報知手段とを具備し、前記サーバ装置は、前記差分算出手段、前記移動算出手段、前記位置報知手段のうちの少なくとも１つを備え、前記カートは、前記差分算出手段、前記移動算出手段、前記位置報知手段のうちの前記サーバ装置が備えないものを備える。

図１は、実施形態にかかるカートの外観斜視図である。 図２は、カートが用いられる店舗の売場空間を例示する平面図である。 図３は、制御盤の機能的構成を模式的に示すブロック図である。 図４は、カートと、基準照明及び照明との関係を例示する概念図である。 図５は、制御盤の動作を例示するフローチャートである。 図６は、カートの移動にともなうフレーム画像の移り変わりを例示する概念図である。

以下、実施形態にかかるカート及びカートシステムの詳細を図面を参照して説明する。実施形態では、スーパーマーケット等の店舗で商品を搬送する際に用いられるカート（移動台車）を例示して説明する。また、カートの位置検出に用いられる店舗の照明は、予め規定された高さに設置されるものとする。

図１は、実施形態にかかるカート１の外観斜視図である。図１に示すように、カート１は、商品等の荷物を載置する収納カゴ１４が設けられ、スーパーマーケット等の店舗においてユーザが手押しして使用する移動荷車である。具体的には、カート１は、一対の後輪１１ａ、１１ｂと、一対の前輪１２ａ、１２ｂとを備え、地面に対して平行に移動する構成である。カート１は、上述した後輪１１ａ、１１ｂ、前輪１２ａ、１２ｂを備える基台部分に支持柱１３を介して商品を収納するための収納カゴ１４及び制御盤１５を取り付けて構成される。

制御盤１５は、収納カゴ１４の上部において、ユーザがカート１を手押しする際に手元となる位置に配置される。制御盤１５の上面には操作キー１６、表示ディスプレイ１７、カメラ１８が設けられている。操作キー１６は、ユーザの各種操作を受け付ける。表示ディスプレイ１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などであり、ユーザに各種情報を表示する。カメラ１８は、鉛直上向きに向けられたデジタルカメラであり、天頂方向を撮像する。したがって、店舗内でカート１を用いる場合、カメラ１８は店舗内の天井を撮像することとなる。

ここで、カート１を使用する店舗について説明する。図２は、カート１が用いられる店舗の売場空間２００を例示する平面図である。図２に示すように、売場空間２００には、ユーザが通行するための通路２０１に、商品を陳列する商品陳列棚２０２、商品の精算を行うためのチェックアウトカウンタ２０３、精算後の商品を袋詰めするための袋詰め台２０４、カート１を載置するカート置き場２０５等が設置される。ユーザは、カート置き場２０５に載置されたカート１を手押しして売場空間２００内の通路２０１を進み、所望の商品を収納カゴ１４に入れて買物などを行う。この時、表示ディスプレイ１７には、位置報知部１１６（図３参照）により売場空間２００における現在位置が表示される。したがって、ユーザは、表示ディスプレイ１７に表示される内容を確認することで、売場空間２００における現在位置を知ることができる。

図３は、制御盤１５の機能的構成を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、制御盤１５は、上述した操作キー１６、表示ディスプレイ１７、カメラ１８の他、制御部１０１、表示コントローラ１０２、キーコントローラ１０３、カメラコントローラ１０４、通信Ｉ／Ｆ１０５及びメモリ１０６を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、制御盤１５の動作を中央制御する。具体的には、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されたプログラムをＲＡＭの作業領域に展開して順次実行することで、制御盤１５における各部の制御を行う。制御部１０１は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、撮像画像取得部１１１、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、基準値設定部１１４、座標算出部１１５、位置報知部１１６として機能する。

表示コントローラ１０２は、制御部１０１の制御のもとで表示ディスプレイ１７における表示を制御する。キーコントローラ１０３は、操作キー１６によるユーザの操作入力を受け付けて、制御部１０１へ出力する。カメラコントローラ１０４は、制御部１０１の制御のもとでカメラ１８での撮像を制御する。具体的には、所定のフレームレートでカメラ１８による撮像を行い、撮像した画像（画像データ）を制御部１０１へ出力する。なお、カメラコントローラ１０４は、カメラ１８で撮像する際の絞りや、撮像した画像の輝度などを調整してもよい。通信Ｉ／Ｆ１０５は、制御部１０１の制御のもと、店舗内に設置された無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮを介してサーバ装置２と通信を行うインタフェースである。メモリ１０６は、移動距離・方向算出部１１３が移動距離の算出に用いる基準値（詳細は後述する）等の各種設定情報を記憶する不揮発性メモリである。

撮像画像取得部１１１は、カメラコントローラ１０４を制御してカメラ１８が撮像した画像を取得する。具体的には、撮像画像取得部１１１は、所定のフレームレートでカメラ１８が撮像した画像を取得する。なお、撮像画像取得部１１１は、カメラコントローラ１０４を制御することで、天頂方向を撮像するカメラ１８により店舗の天井に設けられた照明を被写体として識別可能な程度に絞りや輝度を調整する。具体的には、カメラ１８の絞りを絞り込む又は輝度を照明の輝度に合わせるなどして、カメラ１８で撮像した画像から照明の像を識別できるようにする。

差分算出部１１２は、撮像画像取得部１１１が所得した画像、すなわちカメラ１８により所定のフレームレートで撮像された画像をもとに、撮像された被写体像の差分を算出する。具体的には、差分算出部１１２は、撮像画像取得部１１１が取得したフレーム画像を二値化するなどして、被写体像のエッジ部分を検出する。次いで、前後のフレーム画像から検出したエッジ部分を比較することで、前後のフレーム画像における被写体像の差分（被写体像のずれ量）を算出する。例えばカート１では、天頂方向を撮像するカメラ１８により所定のフレームレートで店舗の天井にある照明が撮像されることから、上述した差分算出部１１２により照明の像の差分が算出されることとなる。

移動距離・方向算出部１１３は、差分算出部１１２で算出された被写体像（店舗の天井にある照明の像）の差分をもとに、その差分を算出したフレーム画像の撮像間隔で移動したカート１の移動距離と移動方向とを算出する。具体的には、カート１は地面に対して平行に進み、カメラ１８は天頂方向を撮像していることから、移動距離・方向算出部１１３は、カメラ１８が撮像した照明の像の差分が示すずれ方向を検出して、カート１の移動方向とする。また、地面に対して平行に進むカート１のカメラ１８に対する照明の高さは一定であり、その照明の位置は固定であることから、移動距離・方向算出部１１３は、照明の像の差分に相当するずれ角を算出して三角測量を行うことで、カート１の移動距離を算出する。なお、ずれ角を算出する際に用いられる、カメラ１８が撮像した画像での位置ずれに対応した角度の情報（例えばカメラ１８の画角など）や、被写体像の差分に相当するずれ角で三角測量を行う際に基準となる基準値などの情報は、位置報知部１１６に予め設定される。なお、三角測量を行う際に基準となる基準値とは、高さが一定の照明の像の差分に相当するずれ角から三角測量法でカート１の移動距離を算出するために必要なパラメータであり、例えば照明と同じ高さに設置され、予め長さが定められた基準物を計測した際の基準物のなす角度などである。移動距離・方向算出部１１３は、上述した基準値をもとに、照明の像のずれ量に相当する角度で三角測量を行うことで、カート１の移動距離を算出する。

基準値設定部１１４は、移動距離・方向算出部１１３においてカート１の移動距離を算出する際に用いられる基準値を設定する。この基準値の設定は、操作キー１６による操作入力や、サーバ装置２からの通信で行われてもよいが、本実施形態では、店舗の照明の高さと略同じ高さに設置された基準照明の光源を撮像して行うものとする。具体的には、基準値設定部１１４は、地面に対して平行に予め定められた間隔で設置された複数の基準被写体（光源）をカメラ１８で撮像した際の、複数の基準被写体像の間隔をもとに、上述した基準値を設定する。

図４は、カート１と、基準照明３０及び照明４０との関係を例示する概念図である。図４に示すように、店舗の天井２０において、基準照明３０と照明４０とは略同じ高さに設置されている。したがって、ユーザＨが手押しすることで地面に対して平行に進むカート１のカメラ１８と、基準照明３０及び照明４０との間は距離Ｌである。基準照明３０には、光源３１、３２、３３、３４が予め設定された間隔で設けられている。具体的には、光源３１と光源３２との間は距離Ｌ１であり、光源３１と光源３３との間は距離Ｌ２であり、光源３１と光源３４との間は距離Ｌ３である。この距離Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３等の情報は、メモリ１０６に予め記憶されている。

基準値設定部１１４は、図４に例示した基準照明３０の直下において、操作キー１６の操作に応じてカメラ１８で撮像した画像から光源３１、３２、３３、３４を検出し、撮像した画像における各々の光源の位置ずれ量に相当する角度を、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対応した角度としてメモリ１０６に記憶する。例えば基準照明３０はカート置き場２０５近傍の天井２０に設置されており、ユーザＨは、カート置き場２０５からカート１を持ち出す際に、基準値設定部１１４による基準値の設定を行うように操作キー１６を操作してよい。

座標算出部１１５は、移動距離・方向算出部１１３により算出された、カメラ１８のフレーム画像の撮像間隔において移動したカート１の移動距離と移動方向とをもとに、売場空間２００におけるカート１の位置を示す座標を算出する。具体的には、座標算出部１１５は、直近に算出した座標に、移動距離・方向算出部１１３により算出されたカート１の移動距離と移動方向とに相当するベクトルを加えて、カート１の現在位置に相当する座標を算出する。なお、座標を算出する際に起点となる座標は、予め初期値としてメモリ１０６に設定されている。ユーザは、売場空間２００において起点となる座標に相当する位置にカート１を持ち出したところで、操作キー１６より座標算出部１１５による座標の算出を開始する操作入力を行う。この起点となる座標に相当する位置は、例えばカート置き場２０５よりカート１を持ち出す位置などであってよい。

位置報知部１１６は、座標算出部１１５により算出されたカート１の位置を示す座標をもとに、カート１の位置にかかる情報を表示ディスプレイ１７に表示してユーザに報知する。具体的には、売場空間２００の地図画像にカート１の位置を示す画像を重畳した表示画像を作成して表示ディスプレイ１７に表示することで、ユーザへカート１の現在位置を報知する。なお、カート１の位置にかかる情報の報知は、音声出力回路やスピーカなどによる音声報知であり、例えば自機からチェックアウトカウンタ２０３や、所定の売場までの移動方向や移動経路を音声で報知してもよい。

図５は、制御盤１５の動作を例示するフローチャートである。より具体的には、上述した撮像画像取得部１１１、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、座標算出部１１５、位置報知部１１６によるカート１の現在位置の報知にかかる動作を例示するフローチャートである。

図５に示すように、操作キー１６より座標算出部１１５による座標の算出を開始する操作入力などで処理が開始されると、撮像画像取得部１１１は、所定のフレームレートでカメラ１８が撮像した画像を取得する（Ｓ１）。次いで、差分算出部１１２は、カメラ１８により所定のフレームレートで撮像された画像をもとに、撮像された被写体像（照明の像）の差分を算出する（Ｓ２）。

図６は、カート１の移動に伴うフレーム画像の移り変わりを例示する概念図である。図６において、撮像範囲Ｇは、商品陳列棚２０２近傍にあるカート１がチェックアウトカウンタ２０３へ向かって移動する際にカメラ１８が撮像する天井２０の範囲を示す。図６に示すように、カート１の移動に伴う撮像範囲Ｇの移動により、カメラ１８ではフレーム画像Ｇ１〜Ｇ４が撮像される。したがって、差分算出部１１２は、フレーム画像Ｇ１〜Ｇ４に含まれる照明４０の像の差分を算出することとなる。

次いで、移動距離・方向算出部１１３は、カメラ１８の画角を示す情報等、カメラ１８が撮像した画像での位置ずれに対応した角度を示す情報をメモリ１０６から読み出して、被写体像の差分に相当する角度間隔を計算し（Ｓ３）、計算した角度間隔と、被写体像の差分が示す方向とをもとに、カート１の移動距離の換算と、カート１の移動方向の検出を行う（Ｓ４）。次いで、座標算出部１１５は、算出されたカート１の移動距離と、カート１の移動方向とをもとに、売場空間２００の地図画像に合わせた縮尺計算を行った後に、カート１の現在位置を示す座標への変換を行う（Ｓ５）。次いで、位置報知部１１６は、Ｓ５による変換後の座標をもとに売場空間２００の地図画像にカート１の位置を示す画像を重畳した表示画像を作成する（Ｓ６）。制御部１０１は、Ｓ６により作成された表示画像を表示ディスプレイ１７に表示することで、カート１の現在位置をユーザへ報知する。

以上のように、カート１では、天頂方向を撮像するカメラ１８により所定の時間間隔で撮像された被写体像（照明４０の像）の差分を算出し、算出された差分をもとに、その時間間隔において移動した自機の移動距離と移動方向とを算出する。そして、算出された移動距離と移動方向とをもとに、自機の位置にかかる情報を表示ディスプレイ１７に報知する。したがって、カート１は、店舗にある既存の照明４０を用いた位置検出により低コストで、車輪の滑りなどによる誤差が生じることのない精度の高い位置検出を実現することができる。

＜変形例＞
上述した実施形態では、カート１の制御部１０１がプログラムを実行することで、撮像画像取得部１１１、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、基準値設定部１１４、座標算出部１１５、位置報知部１１６としての機能を実現する構成を例示した。しかしながら、上述した機能構成を、少なくとも１つのサーバ装置２（図３参照）と、カート１の制御盤１５に設けられた制御部１０１とで実現するカートシステムであってもよい。

このカートシステムでは、ＷＳ（Work Station）等の上位機であるサーバ装置２と、カート１とで撮像画像取得部１１１、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、基準値設定部１１４、座標算出部１１５、位置報知部１１６としての機能を分散して処理する。より具体的には、サーバ装置２は、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、座標算出部１１５、位置報知部１１６の少なくとも１つの機能を実現する。カート１は、制御部１０１において、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、座標算出部１１５、位置報知部１１６のうちのサーバ装置２が実現しない機能を有する。このように、カート１と、サーバ装置２とで分散して処理を行うことで、演算負荷が大きい部分を演算能力の高い上位機のサーバ装置２で処理するなどして、演算効率を向上させることができる。また、このカートシステムは、複数のサーバ装置２が分散処理を行うクラウドコンピューティングを利用したものであってよい。より具体的には、software as a service（ＳａａＳ）と称されるソフトウェア提供形態が適する。

なお、本実施形態の制御部１０１で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の制御部１０１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の制御部１０１で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の制御部１０１で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の制御部１０１で実行されるプログラムは、上述した各部（撮像画像取得部１１１、差分算出部１１２、移動距離・方向算出部１１３、基準値設定部１１４、座標算出部１１５、位置報知部１１６）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。

１…カート、２…サーバ装置、１１ａ、１１ｂ…後輪、１２ａ、１２ｂ…前輪、１３…支持柱、１４…収納カゴ、１５…制御盤、１６…操作キー、１７…表示ディスプレイ、１８…カメラ、２０…天井、３０…基準照明、３１〜３４…光源、４０…照明、１０１…制御部、１０２…表示コントローラ、１０３…キーコントローラ、１０４…カメラコントローラ、１０５…通信Ｉ／Ｆ、１０６…メモリ、１１１…撮像画像取得部、１１２…差分算出部、１１３…移動距離・方向算出部、１１４…基準値設定部、１１５…座標算出部、１１６…位置報知部、２００…売場空間、２０１…通路、２０２…商品陳列棚、２０３…チェックアウトカウンタ、２０４…袋詰め台、２０５…カート置き場、Ｇ…撮像範囲、Ｇ１〜Ｇ４…フレーム画像、Ｈ…ユーザ、Ｌ、Ｌ１〜Ｌ３…距離、Ｎ…通信ネットワーク

特開平６−１０７１８３公報

Claims (6)

1. 荷台と、
   地面に対して平行に自機を移動させる移動手段と、
   天頂方向を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により所定の時間間隔で撮像された被写体像の差分を算出する差分算出手段と、
   算出された前記差分をもとに、前記時間間隔において移動した自機の移動距離と移動方向とを算出する移動算出手段と、
   算出された前記移動距離と前記移動方向とをもとに、自機の位置にかかる情報を報知する位置報知手段と、
   を備えるカート。
2. 前記地面に対して平行に所定の間隔で設置された複数の基準被写体を前記撮像手段で撮像した際の、複数の基準被写体像の間隔をもとに、前記被写体像の差分に相当するずれ角で三角測量を行う際に基準となる基準値を設定する基準値設定手段を更に備え、
   前記移動算出手段は、設定された前記基準値をもとに、前記被写体像の差分に相当するずれ角で三角測量を行って、自機の移動距離を算出する請求項１に記載のカート。
3. 前記基準被写体は、前記地面に対して平行に設置された複数の照明と略同一の高さに設置され、
   前記差分算出手段は、前記撮像手段により所定の時間間隔で撮像された前記照明の像の差分を算出する請求項２に記載のカート。
4. 荷台と、地面に対して平行に自機を移動させる移動手段と、天頂方向を撮像する撮像手段とを備えるカートと、少なくとも１つのサーバ装置とが互いに通信可能に接続されたカートシステムであって、
   前記撮像手段により所定の時間間隔で撮像された被写体像の差分を算出する差分算出手段と、
   算出された前記差分をもとに、前記時間間隔において移動した前記カートの移動距離と移動方向とを算出する移動算出手段と、
   算出された前記移動距離と前記移動方向とをもとに、前記カートの位置にかかる情報を報知する位置報知手段とを具備し、
   前記サーバ装置は、前記差分算出手段、前記移動算出手段、前記位置報知手段のうちの少なくとも１つを備え、
   前記カートは、前記差分算出手段、前記移動算出手段、前記位置報知手段のうちの前記サーバ装置が備えないものを備えるカートシステム。
5. 前記地面に対して平行に所定の間隔で設置された複数の基準被写体を前記撮像手段で撮像した際の、複数の基準被写体像の間隔をもとに、前記被写体像の差分に相当するずれ角で三角測量を行う際に基準となる基準値を設定する基準値設定手段を更に備え、
   前記移動算出手段は、設定された前記基準値をもとに、前記被写体像の差分に相当するずれ角で三角測量を行って、自機の移動距離を算出する請求項４に記載のカートシステム。
6. 前記基準被写体は、前記地面に対して平行に設置された複数の照明と略同一の高さに設置され、
   前記差分算出手段は、前記撮像手段により所定の時間間隔で撮像された前記照明の像の差分を算出する請求項５に記載のカートシステム。

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