JP2024062480A - Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program - Google Patents

Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program Download PDF

Info

Publication number
JP2024062480A
JP2024062480A JP2022170317A JP2022170317A JP2024062480A JP 2024062480 A JP2024062480 A JP 2024062480A JP 2022170317 A JP2022170317 A JP 2022170317A JP 2022170317 A JP2022170317 A JP 2022170317A JP 2024062480 A JP2024062480 A JP 2024062480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information
route setting
map
setting information
map information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022170317A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
誠 冨岡
真和 藤木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2022170317A priority Critical patent/JP2024062480A/en
Publication of JP2024062480A publication Critical patent/JP2024062480A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Instructional Devices (AREA)

Abstract

【課題】地図情報の更新に伴い、移動体の経路設定情報を高精度に補正可能な情報処理装置を提供する。【解決手段】情報処理装置において、移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持手段と、前記地図情報を更新する地図情報更新手段と、前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を含む経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持手段と、前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新した後に前記経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新手段と、を有する。【選択図】 図4[Problem] To provide an information processing device capable of highly accurately correcting route setting information of a moving body in accordance with updates to map information. [Solution] The information processing device comprises: a map information holding means for holding map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving body; a map information updating means for updating the map information; a route setting information holding means for holding route setting information including at least one of the position or orientation of the moving body on the route of the moving body in association with the map information; and a route setting information updating means for updating the route setting information so as to reduce a difference between a specific position or position and orientation in real space defined by the route setting information before the map information updating means updates the map information and the specific position or position and orientation defined by the route setting information after the map information updating means updates the map information. [Selected Figure] Figure 4

Description

本発明は地図情報を用いる情報処理装置、移動体システム、情報処理方法、及びコンピュータプログラム等に関する。 The present invention relates to an information processing device, a mobile system, an information processing method, a computer program, etc. that uses map information.

移動ロボットや無人搬送車(AGV:Autonomous Guided Vehicle)等の移動体に搭載した、カメラやLiDAR(Light Detection And Ranging)等の計測機器で計測した距離情報や画像情報等の計測情報に基づいて、自律移動する移動体システムが知られている。 There are known autonomous mobile systems that move based on measurement information, such as distance information and image information, measured by measuring devices such as cameras and LiDAR (Light Detection and Ranging) mounted on mobile objects such as mobile robots and automated guided vehicles (AGVs).

特許文献1では、計測情報をもとに算出した計測機器の位置姿勢に基づき、移動体が移動するための経路設定情報として2次元座標と方位角からなる経由点を経由するように移動体を制御している。 In Patent Document 1, a moving object is controlled to pass through waypoints consisting of two-dimensional coordinates and azimuth angles as route setting information for the moving object, based on the position and orientation of the measuring device calculated from the measurement information.

カメラやLiDARの計測情報に基づいた位置姿勢算出には、空間の壁や物体の有無を個々のセルに地図要素として付与した2次元の占有格子地図を用いる場合がある。又、画像情報から検出した画像特徴とそれらから算出した画像特徴の3次元位置情報を地図要素とする環境の地図情報を用いる場合がある。 To calculate position and orientation based on measurement information from a camera or LiDAR, a two-dimensional occupancy grid map may be used, in which the presence or absence of walls or objects in a space is assigned to each cell as map elements. In addition, map information of the environment may be used, in which image features detected from image information and the three-dimensional position information of the image features calculated from these are used as map elements.

これら地図要素に含まれるセルの位置や、画像特徴の3次元位置情報には誤差が含まれているため、特許文献2では、計測装置が計測した特定の位置をノード、それらノード間の相対位置関係をエッジとして、それらが整合するように地図情報を補正していた。 Since the positions of the cells contained in these map elements and the three-dimensional position information of the image features contain errors, in Patent Document 2, the specific positions measured by the measuring device are treated as nodes, and the relative positional relationships between these nodes are treated as edges, and the map information is corrected so that they are consistent.

特開2019-36227号公報 特開2019-124808号公報JP 2019-36227 A JP 2019-124808 A

しかしながら、特許文献2で実施するような地図情報の補正を行うと、地図要素の座標が地図情報補正前と変化するため、地図情報補正後に、移動体が経由点を移動する精度が低下するという課題があった。 However, when correcting map information as implemented in Patent Document 2, the coordinates of map elements change from before the map information is corrected, which creates an issue of reduced accuracy in moving objects through intermediate points after the map information is corrected.

本発明は以上を鑑みて、地図情報の更新に伴い、移動体の経路設定情報を高精度に補正可能な情報処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide an information processing device that can correct the route setting information of a moving object with high accuracy when map information is updated.

本発明の1側面の情報処理装置は、
移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持手段と、
前記地図情報を更新する地図情報更新手段と、
前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を含む経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持手段と、
前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新した後に経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新手段と、
を有することを特徴とする 移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持手段と、
前記地図情報を更新する地図情報更新手段と、
前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を含む経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持手段と、
前記地図情報更新手段が地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新手段が地図情報を更新した後に前記経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新手段と、
を有することを特徴とする。
An information processing device according to one aspect of the present invention includes:
A map information storage means for storing map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving object;
A map information update means for updating the map information;
a route setting information holding means for holding route setting information including at least one of a position and an attitude of the moving body on a route of the moving body in association with the map information;
a route setting information updating means for updating the route setting information so that a difference between a specific position or a position and orientation in real space defined by the route setting information before the map information updating means updates the map information and the specific position or the position and orientation defined by the route setting information after the map information updating means updates the map information decreases;
a map information storage means for storing map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving body;
a map information update means for updating the map information;
a route setting information holding means for holding route setting information including at least one of a position and an attitude of the moving body on a route of the moving body in association with the map information;
a route setting information updating means for updating the route setting information so that a difference between a specific position or a position and orientation in real space defined by the route setting information before the map information updating means updates the map information and the specific position or the position and orientation defined by the route setting information after the map information updating means updates the map information decreases;
The present invention is characterized by having the following.

本発明により地図情報の更新に伴い、移動体の経路設定情報を高精度に補正可能な情報処理装置を実現することができる。 This invention makes it possible to realize an information processing device that can correct the route setting information of a moving object with high accuracy as map information is updated.

実施形態1における処理の概念を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of processing in the first embodiment. 実施形態1に係る情報処理装置1を含む移動体100の構成を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing a configuration of a moving object 100 including an information processing device 1 according to a first embodiment. 実施形態1の情報処理装置1のハードウェア構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of an information processing apparatus 1 according to a first embodiment. 実施形態1の情報処理装置1の動作例を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the information processing apparatus 1 according to the first embodiment. 実施形態1の変形例2を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a second modified example of the first embodiment. 実施形態1の変形例3を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a third modified example of the first embodiment. 実施形態2の装置の動作例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of the operation of the device of the second embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、各図において、同一の部材または要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In each drawing, the same members or elements are given the same reference numbers, and duplicate descriptions are omitted or simplified.

<実施形態1>
本実施形態では、SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)を実施する情報処理装置1について述べる。即ち、本実施形態の情報処理装置1は、計測装置101であるカメラから入力された画像から得られる特徴点と地図情報に含まれる3次元座標を持つ特徴点とをマッチングし、カメラの位置姿勢を算出しつつ、地図情報を生成・修正する。算出した位置姿勢は移動体の制御に用いられる。
<Embodiment 1>
In this embodiment, an information processing device 1 that performs SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) will be described. That is, the information processing device 1 of this embodiment matches feature points obtained from an image input from a camera, which is a measuring device 101, with feature points having three-dimensional coordinates included in map information, and generates and corrects map information while calculating the position and orientation of the camera. The calculated position and orientation are used to control a moving object.

又、経路設定情報として、地図情報の座標系で設定された位置と姿勢からなる経由点を用いる。移動体の制御には、複数の経由点を順番にたどるように制御するウェイポイントナビゲーションを実施するものとする。 In addition, route setting information uses waypoints consisting of positions and orientations set in the coordinate system of map information. Waypoint navigation is implemented to control the moving object so that it follows multiple waypoints in order.

本実施形態においては経由点の情報は、2次元の位置座標と方向の角度値の3パラメータである。移動体は、注目する経由点と、算出した位置姿勢との距離及び姿勢差が減少するように移動制御する。移動体は、距離と姿勢差が所定距離以下になったら次の経由点に移ることを繰り返すことで移動する。 In this embodiment, the information on the waypoint consists of three parameters: two-dimensional position coordinates and a directional angle value. The movement of the moving body is controlled so that the distance and attitude difference between the waypoint of interest and the calculated position and attitude are reduced. The moving body moves by repeating the process of moving to the next waypoint when the distance and attitude difference become equal to or less than a predetermined distance.

移動体は、例えば、AMR(Autonomous Mobile Robot)やAGV(Autonomous Guided Vehicle)、自動運転車、お掃除ロボット、ドローンなどであれば良い。本実施形態ではAGVに適用する場合について説明する。 The moving object may be, for example, an AMR (Autonomous Mobile Robot), an AGV (Autonomous Guided Vehicle), an autonomous vehicle, a cleaning robot, a drone, etc. In this embodiment, the case where the invention is applied to an AGV will be described.

本実施形態では、情報処理装置1が移動体に搭載される例を説明するが、情報処理装置1の一部又は全部を、ネットワークを介して接続されたサーバー上に設けることもできる。又、経由点設定については自動運転などではGPSなど絶対的な座標で設定するが、屋内などではSLAMが規定したマップ上で設定するものとする。 In this embodiment, an example is described in which the information processing device 1 is mounted on a moving body, but part or all of the information processing device 1 can also be provided on a server connected via a network. In addition, waypoints are set using absolute coordinates such as GPS in autonomous driving, but are set on a map defined by SLAM indoors, etc.

経路設定情報は、一般にGPSなど絶対的な位置が判別できる情報があればこれらの座標を利用することができる。一方、屋内などGPSが利用できない環境においては、SLAMで作成した地図情報における座標において経路設定情報を設定することになる。 Route setting information can generally use coordinates if absolute location information, such as GPS, is available. On the other hand, in environments where GPS cannot be used, such as indoors, route setting information is set using coordinates in map information created by SLAM.

SLAMでは、カメラの位置姿勢を算出しつつ、地図情報を生成する。このため、カメラの位置姿勢算出の誤差が地図情報の誤差に、地図情報の誤差がカメラの位置姿勢算出の誤差に、というように双方の誤差が蓄積する。 In SLAM, map information is generated while calculating the position and orientation of the camera. As a result, errors in the calculation of the camera's position and orientation become errors in the map information, and vice versa, and so on.

カメラの位置姿勢や地図情報の誤差は、移動距離が増大するほど増大する傾向がある。そこで、現実空間で同一地点に位置するのに地図情報中では異なる位置と判別された複数の地図要素を統合するとともに、地図情報全体が整合するように地図情報を更新する。 Errors in the camera's position and orientation and in the map information tend to increase as the distance traveled increases. Therefore, multiple map elements that are located at the same point in real space but are determined to be in different positions in the map information are integrated, and the map information is updated so that the entire map information is consistent.

本実施形態では、地図情報とは地図作成時にカメラで撮影した画像から求めたカメラの位置姿勢及びその画像を要素とするキーフレームと、特徴点の3次元位置情報とを地図要素として保持する。本実施形態における地図情報の更新とは、キーフレームと特徴点の3次元位置を更新することである。 In this embodiment, map information stores as map elements the position and orientation of the camera determined from images captured by the camera when creating the map, key frames that use these images as elements, and three-dimensional position information of feature points. Updating map information in this embodiment means updating the key frames and the three-dimensional positions of feature points.

地図情報を更新すると、個々の地図要素(キーフレームと特徴点)の3次元位置が変化する。すると、現実空間において同一地点にカメラが位置していたとしても、地図の更新前後で算出されるカメラの位置姿勢が変化する。このため、地図情報の更新前に設定した経由点に向けて、更新後の地図情報を用いて移動体を制御すると、現実空間では地図更新前後で異なる位置に移動してしまう。 When map information is updated, the three-dimensional positions of individual map elements (key frames and feature points) change. As a result, even if the camera is located at the same point in real space, the calculated position and orientation of the camera change before and after the map update. For this reason, if a moving object is controlled using updated map information to head toward a waypoint that was set before the map information was updated, the object will end up moving to a different position in real space before and after the map update.

例えば、新たに建設した工場において、SLAMの地図を作成し、経路設定し、運用を開始した後に、機材を追加設置するような場合がある。もちろん、この事例に限らず、既存の工場でSLAMの地図を作成し、後に機材を追加設置・削減したりレイアウトを変更したりするような場合もある。 For example, in a newly constructed factory, there may be cases where a SLAM map is created, routes are set, and operations are started, after which additional equipment is installed. Of course, this is not limited to this example; there are also cases where a SLAM map is created for an existing factory, and then equipment is added or removed or the layout is changed later.

このような場合は、カメラで撮影した画像中に、新たに設置した機材の特徴点が検出されることになる。これら特徴点を用いて高精度に位置姿勢を推定するために、SLAMでは地図の最適化を実施する。新たな特徴点を含めて地図を最適化(補正)すると、地図要素の位置座標や姿勢値が変化する。 In such cases, feature points of the newly installed equipment will be detected in the images captured by the camera. In order to estimate the position and orientation with high accuracy using these feature points, SLAM performs map optimization. When the map is optimized (corrected) to include the new feature points, the position coordinates and orientation values of the map elements will change.

地図要素の位置座標や姿勢値が変化すると、カメラが現実空間で同一地点に位置していたとしても、地図情報の更新後に算出するカメラの位置姿勢値が変化する。このため、地図情報の更新後にAGVを走行させると、更新前の地図情報での座標となるようにAGVが移動するため、現実空間ではAGVが地図情報の更新前と異なる位置を走行することになる。 When the position coordinates or orientation values of map elements change, the camera's position and orientation values calculated after updating the map information change, even if the camera is located at the same point in real space. For this reason, when an AGV is driven after updating the map information, the AGV moves so that its coordinates match those in the map information before the update, and so in real space the AGV will be driving in a different position than it was before the map information was updated.

又、別の事例として、AGVを移動させながら地図情報を作成する時に、途中で一時停止してその時のカメラの位置姿勢を取得し、この座標を経由点として設定するような場合がある。 As another example, when creating map information while moving an AGV, the vehicle may pause midway to obtain the camera's position and orientation at that time, and these coordinates may be set as waypoints.

地図作成に伴う新たな地図要素を地図情報に随時追加し、地図情報の更新を行うと、地図要素の座標も随時変化する。従って、途中で一時停止した現実空間の地点に地図情報の更新後に再度AGVを再度停止させたとしても、地図情報の更新後には地図情報の更新前とは異なるカメラ位置姿勢が算出される。 When new map elements are added to the map information as the map is created and the map information is updated, the coordinates of the map elements also change. Therefore, even if the AGV is stopped again after updating the map information at a location in real space where it had been temporarily stopped during the update, a different camera position and orientation will be calculated after the map information is updated than before the map information was updated.

このために、地図作成途中に設定した経由点に向かって、作成完了後(地図情報の更新後)の地図情報を用いてAGVを移動させると、AGVは地図作成中に一時停止した地点とは異なる地点に移動することになる。上記ユースケースのうち、本実施形態では地図を作成しつつ、経由点を設定する構成における、経由点の補正方法について説明する。 For this reason, if the AGV is moved toward a waypoint that was set during map creation using map information after creation is complete (after the map information is updated), the AGV will move to a location different from the location where it stopped temporarily during map creation. Of the above use cases, this embodiment describes a method for correcting waypoints in a configuration in which waypoints are set while a map is being created.

地図情報の更新の前後で、現実空間で同一地点に正確に移動体を制御するためには、地図情報の更新に伴って経由点を更新する必要がある。本実施形態においては、上記の2つの事例のうち地図情報を作成しながら設定した経由点を地図情報の更新に合わせて更新する構成例を説明する。又、地図情報の更新に伴う地図要素の移動量としてキーフレームの更新量に基づいて経由点を更新する方法について説明する。 In order to accurately control a moving object to the same point in real space before and after updating the map information, it is necessary to update the waypoints when the map information is updated. In this embodiment, of the above two cases, a configuration example is described in which the waypoints set while creating the map information are updated in accordance with the update of the map information. In addition, a method is described in which the waypoints are updated based on the update amount of the keyframe as the amount of movement of the map elements when the map information is updated.

図1は、実施形態1における処理の概念を説明する図である。図1では、カメラが長方形の経路を時計回りに移動しつつ、地図作成中に一時停止した地点を経由点として設定した場合に、走行する平面を上から見た例を示している。尚、実際には、カメラを搭載した移動体が移動している。 Figure 1 is a diagram explaining the concept of processing in embodiment 1. Figure 1 shows an example of a plane traveled by a camera viewed from above as it moves clockwise along a rectangular route, with points where the camera paused during map creation set as waypoints. Note that in reality, a mobile object equipped with a camera is moving.

E100、E110、E120は地図情報の形状を示している。又、E101に示すような三角形が地図要素であるキーフレームを示している。E102に示すような印が経由点(黒丸が経由点の位置、矢印が経由点の方向)を示している。 E100, E110, and E120 show the shape of the map information. Furthermore, a triangle as shown in E101 indicates a key frame, which is a map element. Marks as shown in E102 indicate waypoints (black circles indicate the positions of waypoints, and arrows indicate the direction of the waypoints).

E100は、誤差の蓄積により地図形状が歪んでおり、地図右下に断絶がある。E110は経路の右下で同一地点を検出し、地図を更新(この地図情報の更新をループクローズと呼ぶ。詳細については後述する)した結果を示している。 In E100, the map shape has been distorted due to accumulated errors, and there is a discontinuity in the bottom right of the map. In E110, the same point has been detected in the bottom right of the route, and the map has been updated (this updating of map information is called a loop close; details will be described later).

地図情報の更新により歪みが減少したものの、経由点は地図情報の更新前の座標に規定されているため地図要素と経路点に座標の乖離がある。E120では、本実施形態により、更新後の地図形状に合わせて経路点を補正した結果を示しており、地図要素と経路点の位置や向きが整合している。 Although the distortion has been reduced by updating the map information, there is a discrepancy in coordinates between the map elements and the route points because the waypoints are defined at coordinates before the map information was updated. E120 shows the result of correcting the route points to match the updated map shape in this embodiment, and the positions and orientations of the map elements and route points are consistent.

E105、E115、E125は夫々E100、E110、E120の一部の領域E104,E114,E124を拡大した図である。E106は地図情報の更新前のキーフレームの位置姿勢、E107は経由点を示している。E108の点線は経由点とキーフレームとの相対位置姿勢を表している。 E105, E115, and E125 are enlarged views of partial areas E104, E114, and E124 of E100, E110, and E120, respectively. E106 shows the position and orientation of the key frame before updating the map information, and E107 shows the waypoint. The dotted line in E108 indicates the relative position and orientation between the waypoint and the key frame.

E110では地図情報の更新に伴い、キーフレームE106がE116に移動した様子を示している。この地図の更新に伴い、キーフレームと経由点との相対位置姿勢はE118のようになり、E108と比較し距離が増大している。 E110 shows how key frame E106 has moved to E116 as a result of updating the map information. As a result of this map update, the relative position and orientation between the key frame and the waypoint becomes as shown in E118, and the distance has increased compared to E108.

E120では、地図補正前の相対位置関係E108と地図補正後の相対位置関係E118との差が減少するように経由点の位置を補正した結果である。このような相対位置を表しているのが相対位置関係E128である。この相対位置関係E128を満たすように経由点を更新する。(更新後の経由点はE127となる。) E120 is the result of correcting the waypoint position so that the difference between the relative position relationship E108 before map correction and the relative position relationship E118 after map correction is reduced. This relative position is represented by the relative position relationship E128. The waypoint is updated to satisfy this relative position relationship E128. (The updated waypoint becomes E127.)

図2は、実施形態1に係る情報処理装置1を含む移動体100の構成を示す機能ブロック図である。尚、図2に示される機能ブロックの一部は、情報処理装置1及び移動体100に夫々含まれるコンピュータとしてのCPUに、記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行させることによって実現されている。 FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of a mobile body 100 including an information processing device 1 according to embodiment 1. Note that some of the functional blocks shown in FIG. 2 are realized by causing a CPU, which serves as a computer included in each of the information processing device 1 and the mobile body 100, to execute a computer program stored in a memory, which serves as a storage medium.

しかし、それらの一部又は全部をハードウェアで実現するようにしても構わない。ハードウェアとしては、専用回路(ASIC)やプロセッサ(リコンフィギュラブルプロセッサ、DSP)などを用いることができる。又、図2に示される夫々の機能ブロックは、同じ筐体に内蔵されていなくても良く、互いに信号路を介して接続された別々の装置により構成しても良い。 However, some or all of these functions may be implemented using hardware. For hardware, a dedicated circuit (ASIC) or a processor (reconfigurable processor, DSP) may be used. Furthermore, the functional blocks shown in FIG. 2 do not have to be built into the same housing, and may be configured as separate devices connected to each other via signal paths.

本実施形態においては、移動体を移動させ地図情報を生成しつつ、経由点を登録するとともに、移動体100を制御するに移動体システムについて説明する。尚、計測装置101は、画像情報を取得するカメラであるものとする。 In this embodiment, a mobile body system is described that moves the mobile body, generates map information, registers waypoints, and controls the mobile body 100. Note that the measuring device 101 is a camera that acquires image information.

上述したように、情報処理装置1は、地図情報保持部10が保持する地図情報を更新する。又、地図情報の更新に伴い経路設定情報保持部12が保持する経由点を更新する。そして、移動体100は、計測装置101であるカメラから入力された画像と地図情報保持部10が保持する地図情報を用いて、位置姿勢算出部103が位置姿勢を算出する。 As described above, the information processing device 1 updates the map information stored in the map information storage unit 10. In addition, along with the update of the map information, the information processing device 1 updates the waypoints stored in the route setting information storage unit 12. Then, the position and orientation calculation unit 103 of the moving body 100 calculates the position and orientation using an image input from a camera, which is the measurement device 101, and the map information stored in the map information storage unit 10.

算出した位置姿勢と、経路設定情報保持部12が更新した経由点を用いて、制御部14が移動体を制御する制御値を算出し、アクチュエータ105であるモータ等を介して移動体を移動するためのタイヤ等を駆動する。 Using the calculated position and orientation and the waypoints updated by the route setting information storage unit 12, the control unit 14 calculates control values for controlling the moving body, and drives tires or the like to move the moving body via a motor or the like, which is an actuator 105.

計測情報入力部102は、計測装置101であるカメラと接続されており、カメラが撮像した画像を時系列(例えば毎秒60フレーム)で入力し、位置姿勢算出部103に出力する。ここで、計測情報入力部102は、計測装置が入力した計測情報を入力する計測情報入力手段として機能している。尚、計測装置101としてのカメラは例えばモノクロ画像を取得するものとするが、カラー画像を取得しても良い。 The measurement information input unit 102 is connected to the camera, which is the measurement device 101, and inputs images captured by the camera in time series (e.g., 60 frames per second) and outputs them to the position and orientation calculation unit 103. Here, the measurement information input unit 102 functions as a measurement information input means that inputs the measurement information input by the measurement device. Note that the camera as the measurement device 101 is assumed to acquire monochrome images, for example, but may also acquire color images.

位置姿勢算出部103は、地図情報保持部10から地図情報を取得し、計測情報入力部102が入力した画像から検出した特徴点と、地図情報に含まれる特徴点とをマッチングする。マッチングした特徴点の対応関係に基づいて、計測装置101の位置姿勢を算出する。ここで、位置姿勢算出部103は、計測情報を用いて、計測装置101の位置姿勢を算出する位置姿勢算出手段として機能している。 The position and orientation calculation unit 103 acquires map information from the map information storage unit 10, and matches feature points detected from the image input by the measurement information input unit 102 with feature points included in the map information. Based on the correspondence between the matched feature points, the position and orientation of the measurement device 101 is calculated. Here, the position and orientation calculation unit 103 functions as a position and orientation calculation means that calculates the position and orientation of the measurement device 101 using the measurement information.

算出した位置姿勢は制御部104に出力される。又、位置姿勢算出部103が算出した位置姿勢や特徴点、及び計測情報入力部102が入力した画像は、地図情報更新部11、及び経路設定情報生成部106に出力される。 The calculated position and orientation are output to the control unit 104. In addition, the position and orientation and feature points calculated by the position and orientation calculation unit 103 and the image input by the measurement information input unit 102 are output to the map information update unit 11 and the route setting information generation unit 106.

経路設定情報生成部106(経路設定情報生成手段)は位置姿勢算出部103が算出した計測装置101の位置姿勢を入力する。又、不図示の入力インターフェイス(例えばタッチパネル等)からユーザの経由点の登録要否を入力する。 The route setting information generating unit 106 (route setting information generating means) inputs the position and orientation of the measuring device 101 calculated by the position and orientation calculating unit 103. In addition, the user inputs whether or not to register a waypoint from an input interface (e.g., a touch panel, etc.) (not shown).

経由点を登録するという信号が入力された場合には、経路設定情報生成部106は、位置姿勢算出部103が算出した位置姿勢に基づいて経路設定情報としての経由点の座標を生成し、生成した経由点の座標を経路設定情報保持部12に保持する。 When a signal to register a via point is input, the route setting information generation unit 106 generates coordinates of the via point as route setting information based on the position and orientation calculated by the position and orientation calculation unit 103, and stores the generated coordinates of the via point in the route setting information storage unit 12.

地図情報保持部10は、位置姿勢算出部103が計測装置101の位置姿勢を算出するための地図情報を保持する。又、位置姿勢算出部103が算出した特徴点や位置姿勢情報も保持する。尚、地図情報保持部10は、移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持ステップを実行する地図情報保持手段として機能している。 The map information holding unit 10 holds map information for the position and orientation calculation unit 103 to calculate the position and orientation of the measuring device 101. It also holds feature points and position and orientation information calculated by the position and orientation calculation unit 103. The map information holding unit 10 functions as a map information holding means that executes a map information holding step for holding map information for calculating the position and orientation information of the measuring device mounted on the moving body.

地図情報更新部11は、地図情報保持部10が保持する地図情報を更新する。本実施形態においては、位置姿勢算出部103が算出した特徴点や位置姿勢情報を用いて地図を拡張する。この時、地図中に拡張した領域と同一地点があるか判別して、同一地点があれば地図全体が整合するように補正するものとする。 The map information update unit 11 updates the map information stored in the map information storage unit 10. In this embodiment, the map is expanded using the feature points and position and orientation information calculated by the position and orientation calculation unit 103. At this time, it is determined whether there is a point on the map that is the same as the expanded area, and if there is a point, the entire map is corrected so that it is consistent.

このようにして更新した地図情報を地図情報保持部10に格納する。又、更新した地図情報を経路設定情報更新部13に出力する。尚、地図情報更新部11は、地図情報を更新する地図情報更新ステップを実行する地図情報更新手段として機能している。 The map information updated in this manner is stored in the map information storage unit 10. The updated map information is also output to the route setting information update unit 13. The map information update unit 11 functions as a map information update means that executes a map information update step that updates the map information.

経路設定情報保持部12は、計測装置101が計測する計測情報を経路設定情報(経由点)に関連付けて保持する。即ち、経路設定情報生成部106が入力する経路設定情報である経由点を計測情報に関連付けて保持する。 The route setting information storage unit 12 stores the measurement information measured by the measuring device 101 in association with the route setting information (waypoints). That is, the route setting information (waypoints) input by the route setting information generation unit 106 is stored in association with the measurement information.

又、経路設定情報保持部12は、保持する経由点を経路設定情報更新部13及び制御部14に出力する。尚、経路設定情報保持部12は、移動体の経路における移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を含む経路設定情報を地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持ステップを実行する経路設定情報保持手段として機能している。 The route setting information storage unit 12 also outputs the waypoints it stores to the route setting information update unit 13 and the control unit 14. The route setting information storage unit 12 functions as a route setting information storage means that executes a route setting information storage step of storing route setting information including at least one of the position and the attitude of the moving body on the route of the moving body in association with map information.

経路設定情報更新部13は、地図情報更新部11が入力した更新した地図情報と、経路設定情報保持部12が保持する経由点を入力し、地図の更新に合わせて経由点の座標と方位角を更新する。又、更新した経路設定情報を経路設定情報保持部12に出力する。 The route setting information update unit 13 inputs the updated map information input by the map information update unit 11 and the waypoints stored in the route setting information storage unit 12, and updates the coordinates and azimuth angles of the waypoints in accordance with the map update. It also outputs the updated route setting information to the route setting information storage unit 12.

即ち、経路設定情報更新部13は、地図情報更新部11が更新した地図情報と経路設定情報に関連付けて保持した計測情報を用いて、計測装置101の位置座標又は姿勢値を算出し、経路設定情報を更新する。 That is, the route setting information update unit 13 calculates the position coordinates or attitude value of the measurement device 101 using the map information updated by the map information update unit 11 and the measurement information stored in association with the route setting information, and updates the route setting information.

尚、経路設定情報更新部13は、経路設定情報を更新する経路設定情報更新ステップを実行する経路設定情報更新手段として機能している。又、経路設定情報更新部13は、地図情報を更新する前に経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、地図情報を更新した後に経路設定情報が規定する特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、経路設定情報を更新する。 The route setting information update unit 13 functions as a route setting information update means that executes a route setting information update step that updates the route setting information. The route setting information update unit 13 also updates the route setting information so that the difference between a specific position or position/orientation in real space that is specified by the route setting information before updating the map information and a specific position or position/orientation that is specified by the route setting information after updating the map information is reduced.

制御部104は、位置姿勢算出部103が算出した計測装置101の位置姿勢と、経路設定情報保持部12が保持する経由点を入力し、移動体の制御値を算出し、アクチュエータ105を駆動する。尚、制御部104内にもCPUが内蔵されており、不図示のメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより各種演算及び他の機能ブロックの制御を行う。 The control unit 104 inputs the position and orientation of the measuring device 101 calculated by the position and orientation calculation unit 103 and the waypoints stored in the route setting information storage unit 12, calculates the control values of the moving body, and drives the actuator 105. The control unit 104 also has a built-in CPU, which executes computer programs stored in a memory (not shown) to perform various calculations and control other functional blocks.

尚、本実施形態に係る情報処理装置1の構成要素は、地図情報保持部10と地図情報更新部11、経路設定情報保持部12、経路設定情報更新部13である。計測情報入力部102、位置姿勢算出部103、経路設定情報生成部106、制御部104は本情報処理装置1に必須の構成ではないが、これらを本情報処理装置1内に備えることもできる。 The components of the information processing device 1 according to this embodiment are a map information storage unit 10, a map information update unit 11, a route setting information storage unit 12, and a route setting information update unit 13. The measurement information input unit 102, the position and orientation calculation unit 103, the route setting information generation unit 106, and the control unit 104 are not essential components of this information processing device 1, but may be provided within this information processing device 1.

尚、本実施形態における地図情報とは、画像から検出した特徴点、特徴点を検出した画像を撮影したカメラの位置姿勢情報(以降、画像の位置姿勢とも記載する)や画像特徴の3次元位置情報を地図要素であるキーフレームとして保持するデータを指す。特徴点とは、画像上での2次元座標(u,v)とその座標周りの小パッチを一意に判別するための特徴量からなる。 In this embodiment, map information refers to data that holds feature points detected from an image, position and orientation information of the camera that captured the image in which the feature points were detected (hereinafter also referred to as the position and orientation of the image), and three-dimensional position information of image features as key frames, which are map elements. A feature point consists of two-dimensional coordinates (u, v) on the image and a feature amount for uniquely identifying a small patch around those coordinates.

特徴点は、画像中のエッジやコーナーなどの輝度勾配変化が大きい場所を示す特徴点として検出する。位置姿勢情報とは、現実空間中に規定された世界座標におけるカメラの位置を表す3パラメータ、及びカメラの姿勢を表す3パラメータを合わせた6パラメータのことである。 Feature points are detected as points that indicate locations in the image where there is a large change in the brightness gradient, such as edges and corners. Position and orientation information refers to six parameters: three parameters that indicate the camera's position in world coordinates defined in real space, and three parameters that indicate the camera's orientation.

尚、回転の6パラメータは、回転行列として3×3行列で表すこともある。回転表現については相互変換方法が公知であるため説明を省略する。又、特徴点の3次元位置情報とは、世界座標上の3次元座標(X,Y,Z)のことである。 The six rotation parameters can also be expressed as a 3x3 rotation matrix. Methods for mutual conversion of rotation expressions are well known, so a detailed explanation is omitted. The three-dimensional position information of a feature point refers to three-dimensional coordinates (X, Y, Z) on the world coordinate system.

本実施形態においては、前述のように、特徴点とそれが検出された画像の位置姿勢を合わせてキーフレームとして保持する。カメラの位置姿勢算出は、キーフレームに含まれる特徴点と画像から検出した特徴点とをマッチングし、幾何的対応関係のずれを最小化することで算出する。 In this embodiment, as described above, the feature points and the position and orientation of the image in which they are detected are stored as a key frame. The camera position and orientation are calculated by matching the feature points included in the key frame with the feature points detected from the image and minimizing the deviation in the geometric correspondence.

画像特徴には局所的なパターンをバイナリ特徴として保持するORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)特徴量を用いる。マッチングしたキーフレームの特徴点の3次元座標と、画像中の特徴点の2次元座標の対応関係から、PNP問題(Perspective-n-Pont Problem)を解くことで計測装置101の位置姿勢を算出する。 ORB (Oriented FAST and Rotated BRIEF) features, which hold local patterns as binary features, are used as image features. The position and orientation of the measuring device 101 are calculated by solving the Perspective-n-Point Problem (PNP) from the correspondence between the three-dimensional coordinates of the feature points in the matched keyframe and the two-dimensional coordinates of the feature points in the image.

位置姿勢算出やキーフレームは、Raulら(Raul Mur-Artal et.al, ORB-SLAM: A Versatile and Accurate Monocular SLAM System. IEEE Transactions on Robotics)(以降ではRaulらの方法と呼ぶ)に記載される方法などを用いて取得すれば良い。 The position and orientation calculation and key frames can be obtained using a method such as that described in Raul et al. (Raul Mur-Artal et. al, ORB-SLAM: A Versatile and Accurate Monocular SLAM System. IEEE Transactions on Robotics) (hereafter referred to as the Raul et al. method).

移動体の制御における現在位置姿勢は、算出した計測装置101の3次元位置姿勢を、移動体が移動する2次元平面に射影した2次元位置を表す2次元座標と、方向を表す角度の3パラメータのことである。 The current position and orientation in controlling a moving object refers to three parameters: two-dimensional coordinates that represent the two-dimensional position of the calculated three-dimensional position and orientation of the measuring device 101 projected onto the two-dimensional plane on which the moving object is moving, and an angle that represents the direction.

制御値の算出には、移動体の現在位置姿勢と、経由点との両者のユークリッド距離及び角度を小さくするような制御値の取りうる全てのバリエーションを制御値の候補として算出する。そして、候補の中から最適な制御値を選択するDynamic Window Approach(DWA)を用いる。 To calculate the control value, all possible variations of the control value that minimize the Euclidean distance and angle between the current position and orientation of the moving object and the via point are calculated as candidate control values. Then, the Dynamic Window Approach (DWA) is used to select the optimal control value from the candidates.

図3は、実施形態1の情報処理装置1のハードウェア構成例を示す図である。31はCPUであり、システムバス39に接続された各種デバイスの制御を行う。32はROMであり、BIOSのプログラムやブートプログラムを記憶する。33はRAMであり、CPU31の主記憶装置として使用される。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the information processing device 1 of the first embodiment. 31 is a CPU that controls various devices connected to a system bus 39. 32 is a ROM that stores the BIOS program and the boot program. 33 is a RAM that is used as the main storage device of the CPU 31.

34は外部メモリであり、情報処理装置1が処理するコンピュータプログラムを格納する。入力部35はキーボードやマウスやタッチパネルなど情報等の入力に係る処理を行う。表示部36はCPU31からの指示に従って情報処理装置1の演算結果を外部PC端末の表示装置に出力する。尚、表示装置は液晶表示装置やプロジェクタ、LEDインジケーターなど、種類は問わない。 34 is an external memory that stores computer programs to be processed by the information processing device 1. The input unit 35 performs processing related to the input of information, etc. via a keyboard, mouse, touch panel, etc. The display unit 36 outputs the results of calculations by the information processing device 1 to a display device of an external PC terminal in accordance with instructions from the CPU 31. The display device may be of any type, such as a liquid crystal display device, a projector, or an LED indicator.

37は通信インターフェイスであり、ネットワークを介して情報通信を行うものであり、通信インターフェイスはイーサネット、USB、シリアル通信、無線通信等であり、種類は問わない。尚、位置姿勢算出部103や制御部104等とは、通信インターフェイス17を介して、算出した位置姿勢情報や経路設定情報のやり取りを行う。38はI/Oであり、計測装置101から画像を入力する。 37 is a communication interface that communicates information via a network. The communication interface can be Ethernet, USB, serial communication, wireless communication, or the like, and any type of interface can be used. Calculated position and orientation information and route setting information are exchanged with the position and orientation calculation unit 103, control unit 104, and the like via the communication interface 17. 38 is an I/O that inputs images from the measurement device 101.

図4は、実施形態1の情報処理装置1の動作例を説明するフローチャートである。尚、情報処理装置1及び移動体100のコンピュータとしてのCPUがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図4のフローチャートの各ステップの動作が行われる。図4で説明する処理は、移動体100の電源が投入されることに伴い、情報処理装置1が起動することにより、自動的に開始される。 Figure 4 is a flowchart for explaining an example of the operation of the information processing device 1 of embodiment 1. The operations of each step of the flowchart in Figure 4 are performed by the CPU serving as a computer of the information processing device 1 and the mobile object 100 executing a computer program stored in memory. The process described in Figure 4 is automatically started when the information processing device 1 starts up as the mobile object 100 is powered on.

尚、本実施形態では、移動体100が実施する全てのステップを情報処理装置1内で実行する場合を説明するが、ステップS101~ステップS105などを情報処理装置1の外部装置で実行し、情報処理装置1は、S106以降の処理を行うようにしても良い。 In this embodiment, a case will be described in which all steps performed by the mobile object 100 are executed within the information processing device 1, but steps S101 to S105, etc. may be executed by an external device to the information processing device 1, and the information processing device 1 may perform the processing from S106 onwards.

ステップS101では、情報処理装置1は、システムの初期化を行う。即ち、外部メモリ34からプログラムを読み込み、情報処理装置1を動作可能な状態にする。又、必要に応じて外部メモリ34から地図情報やカメラパラメータをRAM33に読み込む。一連の初期化処理が終わればステップS102に移る。 In step S101, the information processing device 1 initializes the system. That is, the information processing device 1 reads a program from the external memory 34 and makes the information processing device 1 operable. In addition, map information and camera parameters are read from the external memory 34 into the RAM 33 as necessary. Once a series of initialization processes is completed, the process proceeds to step S102.

ステップS102では、計測情報入力部102が、計測装置101であるカメラが撮像した画像を入力する。入力した画像を、位置姿勢算出部103に出力し、ステップS103に移る In step S102, the measurement information input unit 102 inputs an image captured by the camera, which is the measurement device 101. The input image is output to the position and orientation calculation unit 103, and the process proceeds to step S103.

ステップS103では、位置姿勢算出部103が、地図情報保持部10が保持する地図情報に含まれる特徴点が、計測情報入力部102が入力した画像情報中のどの位置に存在するか特徴点マッチングして特徴点同士の対応関係を求める。そして、その対応関係に基づきカメラの位置姿勢を、PNP問題を解き算出する。算出した位置姿勢は制御部104と経路設定情報生成部106に出力する。一連の算出と登録を終えたらステップS104に移る。 In step S103, the position and orientation calculation unit 103 performs feature point matching to determine where in the image information input by the measurement information input unit 102 the feature points contained in the map information held by the map information holding unit 10 are located, and finds the correspondence between the feature points. Then, based on the correspondence, the position and orientation of the camera is calculated by solving the PNP problem. The calculated position and orientation is output to the control unit 104 and the route setting information generation unit 106. Once a series of calculations and registrations have been completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、経路設定情報生成部106が、ユーザからの新たな経由点の登録要求の有無を判定する。経由点の登録要求がなければステップS106に移り、登録要求があればステップS105に移る。 In step S104, the route setting information generating unit 106 determines whether or not there is a request from the user to register a new waypoint. If there is no request to register a waypoint, the process proceeds to step S106, and if there is a request, the process proceeds to step S105.

ステップS105では、経路設定情報生成部106が経由点(経路設定情報)を生成して経路設定情報保持部12に出力し、保持(登録)する。具体的には、位置姿勢算出部103が算出した計測装置101の3次元の位置姿勢を移動体が移動する2次元平面に射影して2次元の位置X,Yを算出する。更にX軸とのなす角θを算出し、これらの3パラメータを、経由点の座標と方位角とする。 In step S105, the route setting information generation unit 106 generates via points (route setting information) and outputs them to the route setting information storage unit 12, where they are stored (registered). Specifically, the three-dimensional position and orientation of the measurement device 101 calculated by the position and orientation calculation unit 103 is projected onto a two-dimensional plane on which the moving body moves, to calculate two-dimensional positions X and Y. Furthermore, the angle θ with the X-axis is calculated, and these three parameters are set as the coordinates and azimuth angle of the via points.

又、地図情報保持部10が保持する地図要素であるキーフレームのうち、計測装置101の位置姿勢に最も近いキーフレーム(最近傍キーフレーム)を選択し、そのキーフレームの3次元の位置姿勢を移動体が移動する2次元平面に同様に射影する。そして、この最近傍キーフレームを同定するためのキーフレームID、及びそのキーフレームと生成した経由点との2次元の相対位置姿勢を、経由点と合わせて経路設定情報保持部12に保持する。 Furthermore, among the key frames, which are map elements stored in the map information storage unit 10, the key frame closest to the position and orientation of the measuring device 101 (nearest key frame) is selected, and the three-dimensional position and orientation of that key frame is similarly projected onto the two-dimensional plane on which the moving object moves. Then, a key frame ID for identifying this nearest key frame and the two-dimensional relative position and orientation between that key frame and the generated way point are stored in the route setting information storage unit 12 together with the way point.

ステップS106では、地図情報更新部11が、地図情報保持部10が保持する地図情報を更新する。先ず、位置姿勢算出部103が算出したカメラ位置姿勢と特徴点、画像情報を用いてキーフレームを生成し、地図情報保持部10に登録する。 In step S106, the map information update unit 11 updates the map information stored in the map information storage unit 10. First, a key frame is generated using the camera position and orientation, feature points, and image information calculated by the position and orientation calculation unit 103, and is registered in the map information storage unit 10.

次に、登録したキーフレームに含まれる画像情報に基づき画像間の類似度を算出するためのBag of Features(BoF)を算出する。続いて算出したBoFと、地図情報に含まれるキーフレームの画像から算出したBoFとの類似度を算出する。 Next, a Bag of Features (BoF) is calculated to calculate the similarity between images based on the image information contained in the registered keyframes. Then, the similarity between the calculated BoF and the BoF calculated from the keyframe images contained in the map information is calculated.

類似度が所定以上であれば新たに追加したキーフレームが既存のキーフレームと同一地点にあると判定してステップS107に移る。地図情報から同一地点即ち類似するBoFを持つキーフレームが見つからなければ地図情報の更新は実施しないと判定してステップS109に移る。 If the similarity is equal to or greater than a predetermined level, it is determined that the newly added key frame is at the same location as the existing key frame, and the process proceeds to step S107. If a key frame at the same location, i.e. with a similar BoF, is not found from the map information, it is determined that the map information will not be updated, and the process proceeds to step S109.

ステップS107では、地図情報更新部11が、地図情報保持部10が保持する地図情報に含まれるキーフレームと新たに登録されたキーフレームとの位置が整合するように地図情報全体を補正するループクローズ処理を行う。ループクローズ処理とは、図1で説明したように、現実空間で同一地点にある地図要素(キーフレーム)が地図上でも同一地点となるように、2つの地図要素の誤差を地図全体に伝搬させる処理のことである。 In step S107, the map information update unit 11 performs a loop-closing process to correct the entire map information so that the positions of the key frames included in the map information held by the map information holding unit 10 and the newly registered key frames are consistent. As described in FIG. 1, the loop-closing process is a process of propagating the error between two map elements throughout the entire map so that map elements (key frames) at the same point in real space are also at the same point on the map.

ループクローズ処理については、上記のRaulらの方法を用いれば良いので、詳細な説明は省略する。地図情報更新部11は、ループクローズ処理に伴うキーフレームの位置姿勢の変化値を、キーフレームを一意に判別できるキーフレームIDと合わせて経路設定情報更新部13に出力する。一連の地図情報の更新処理を終えたらステップS108に移る。 Since the above-mentioned method by Raul et al. can be used for the loop closing process, detailed explanation will be omitted. The map information update unit 11 outputs the change value of the position and orientation of the key frame accompanying the loop closing process to the route setting information update unit 13 together with a key frame ID that can uniquely identify the key frame. After completing a series of map information update processes, proceed to step S108.

ステップS108では、経路設定情報更新部13が、経路設定情報保持部12が保持する経由点を、地図情報更新部11が更新したキーフレームの位置又は姿勢の変化値に基づいて補正する。即ち、ステップS108は、地図情報の更新前の地図要素と経路設定情報との相対位置の差、又は地図情報の更新前の地図要素の姿勢と経路設定情報の姿勢との相対姿勢の差の少なくとも一方が減少するように、経路設定情報(経由点)を更新する。 In step S108, the route setting information update unit 13 corrects the waypoints stored in the route setting information storage unit 12 based on the change value of the position or attitude of the key frame updated by the map information update unit 11. That is, in step S108, the route setting information (waypoints) is updated so that at least one of the difference in relative position between the map element before the map information update and the route setting information, or the difference in relative attitude between the attitude of the map element before the map information update and the attitude of the route setting information is reduced.

具体的には、経由点生成時にその経由点に関連させて登録したキーフレームIDに基づいて当該キーフレームを地図情報から探索し、地図情報更新にともなう当該キーフレームの移動量を経路点の座標に加算することで補正する。補正した経由点を経路設定情報保持部12に保持する。 Specifically, the key frame is searched for in the map information based on the key frame ID registered in association with the way point when the way point was generated, and the amount of movement of the key frame associated with the map information update is added to the coordinates of the route point to correct it. The corrected way point is stored in the route setting information storage unit 12.

ステップS109では、制御部104が、位置姿勢算出部103が算出した位置姿勢と、経路設定情報保持部12が保持する経由点(経路設定情報)の位置又は位置姿勢差が減少するように、移動体を制御する制御値を算出する。制御については前述のようにDWAを用いる。 In step S109, the control unit 104 calculates a control value for controlling the moving body so as to reduce the difference between the position and orientation calculated by the position and orientation calculation unit 103 and the position or position and orientation of the via point (route setting information) held by the route setting information holding unit 12. For the control, a DWA is used as described above.

そして、算出した制御値により、アクチュエータ105を駆動し、移動体を移動する。ここで、ステップS109は、位置姿勢と経路設定情報を用いて移動体を制御する制御値を算出する制御ステップ(制御手段)として機能している。 The actuator 105 is then driven based on the calculated control value to move the moving body. Here, step S109 functions as a control step (control means) that calculates a control value for controlling the moving body using the position and orientation and route setting information.

ステップS110では、システムを終了するか否かの判定を行う。本実施形態においては、移動体100が最後の経由点に到着した場合又は、不図示の入力部によりユーザがシステムを終了するコマンドを入力した場合にシステムを終了する。ステップS110でNoであればステップS102に戻り、位置姿勢算出や地図情報更新、経由点の更新、移動体の制御を続ける。 In step S110, it is determined whether or not to terminate the system. In this embodiment, the system is terminated when the moving body 100 arrives at the last waypoint, or when the user inputs a command to terminate the system via an input unit (not shown). If the answer is No in step S110, the process returns to step S102, and position and orientation calculation, map information update, waypoint update, and control of the moving body are continued.

以上のように、実施形態1では、地図情報更新に伴うキーフレームの移動量に合わせて経由点の補正処理を実施する。このようにすることで、SLAM処理における地図補正が起きたとしても経由点と地図情報とが整合するようになる。 As described above, in the first embodiment, the waypoint correction process is performed according to the amount of movement of the key frame accompanying the map information update. By doing this, the waypoints and map information will be consistent even if map correction occurs in the SLAM process.

これにより、地図情報補正後に、移動体が経由点を移動する精度の低下を軽減することができる。又、自動的に経由点の補正を実施することで、ユーザが経由点を1つ1つ修正するという手間を大幅に減らすことができる。 This makes it possible to reduce any decrease in accuracy with which a moving object moves through waypoints after map information is corrected. In addition, by automatically correcting waypoints, it is possible to significantly reduce the effort required for users to correct waypoints one by one.

<変形例1>
実施形態1では、地図情報の更新に伴う経由点の補正(更新)は、最近傍のキーフレームの移動量(地図情報の更新に伴う座標の変化)から算出していた。しかし、更新後の地図要素と経由点の座標関係が整合すればよく、特徴点の移動量を用いても良い。即ち、特徴点の座標の変化量を経由点の座標に加算しても良い。又、地図情報に物体の位置が保持されていればその物体の移動量を用いても良い。
<Modification 1>
In the first embodiment, the correction (update) of the waypoint accompanying the update of the map information is calculated from the amount of movement of the nearest keyframe (change in coordinates accompanying the update of the map information). However, as long as the coordinate relationship between the updated map element and the waypoint is consistent, the amount of movement of the feature point may be used. In other words, the amount of change in the coordinate of the feature point may be added to the coordinate of the waypoint. Furthermore, if the position of an object is stored in the map information, the amount of movement of the object may be used.

例えば、キーフレームが保持する画像から物体とその位置を求めるように学習した深層学習モデルを用いれば、地図補正に伴うキーフレームの位置姿勢に基づいて地図更新後の物体の位置がわかる。このとき、予め物体と経由点との相対位置を地図情報中に保持しておけば、更新後の地図上の物体との相対位置が更新前と一致するように経由点を補正することもできる。 For example, by using a deep learning model that has been trained to find objects and their positions from images held in keyframes, the position of the object after the map is updated can be determined based on the position and orientation of the keyframes accompanying the map correction. In this case, if the relative positions of the object and the waypoints are stored in the map information beforehand, the waypoints can be corrected so that the relative position of the object on the updated map matches that before the update.

尚、1つの経由点に紐づける地図要素は1つに限らず複数あっても良い。即ち、近傍の複数のキーフレームを選択して、それら複数のキーフレームと経由点の相対位置と、地図情報の更新後の複数のキーフレームと経由点の相対位置の差の重み付き和が最小となるように経由点の位置や姿勢を算出しても良い。 Note that the number of map elements associated with one waypoint is not limited to one, and may be multiple. In other words, multiple nearby keyframes may be selected, and the position and orientation of the waypoint may be calculated so that the weighted sum of the difference between the relative positions of those multiple keyframes and the waypoint and the relative positions of the multiple keyframes and the waypoint after the map information has been updated is minimized.

このような複数のキーフレームとの相対位置が保持されるような経由点の更新パターンであれば、地図情報の更新により特定のキーフレームの位置精度が劣化したとしても、複数の情報を用いることができる。従って、キーフレームの位置精度の劣化の影響が小さくなるため、経由点の位置姿勢の精度がより向上する。 If the update pattern for waypoints maintains the relative positions with respect to multiple keyframes, multiple pieces of information can be used even if the positional accuracy of a particular keyframe deteriorates due to updates to map information. This reduces the impact of deterioration in the positional accuracy of keyframes, and further improves the accuracy of the position and orientation of waypoints.

又、キーフレームを特徴点に変えて、複数の特徴点と経由点との相対位置が保持されるように経由点を補正することも可能である。その場合には、精度が低い特徴点と経由点を紐づけたとしても、例えば多数決で外れ値を検出することができるため、経由点の位置姿勢の精度がより向上する。 It is also possible to change key frames to feature points and correct the waypoints so that the relative positions between multiple feature points and waypoints are maintained. In that case, even if feature points with low accuracy are linked to waypoints, outliers can be detected, for example, by majority vote, further improving the accuracy of the position and orientation of the waypoints.

又、経路設定情報の更新の指標とする地図要素を固定するのではなく、状況に応じて選択する構成でも良い。例えば、最近傍のキーフレームか最近傍の特徴点のうちより近いものを選択するようにしても良い。このようにすると、より経由点に近い地図要素に伴って経由点を更新することになり、より高い精度で経由点を更新することができるようになる。 In addition, the map element used as an index for updating the route setting information may not be fixed, but may be selected according to the situation. For example, the closest of the nearest key frame or the nearest feature point may be selected. In this way, the way point is updated according to the map element that is closer to the way point, making it possible to update the way point with higher accuracy.

尚、実施形態1では、計測装置101がモノクロカメラである場合を説明したが、画像を取得できればよく、カラーカメラ、単眼カメラ、ステレオカメラ、デプスカメラなどであっても良い。 In the first embodiment, the measurement device 101 is described as a monochrome camera, but as long as it can acquire images, it may be a color camera, a monocular camera, a stereo camera, a depth camera, etc.

又、実施形態1では、計測装置101がカメラである場合を説明したがSLAMを実施できる計測装置であればよく、どのような計測装置を用いたとしてもSLAM地図要素と経由点の相対的配置関係に基づいて経由点を補正(更新)できる。 In addition, in the first embodiment, the measurement device 101 is a camera, but any measurement device capable of implementing SLAM can be used, and no matter what kind of measurement device is used, the waypoints can be corrected (updated) based on the relative positional relationship between the SLAM map elements and the waypoints.

例えば2D-LiDAR(Light Detection And Ranging)を用いることも、3D-LiDARを用いることもできる。2D-LiDARを用いた2次元地図の補正に関しては、ある時刻に計測した周囲の2次元特徴とその時の位置姿勢をノードとしてループクローズ処理を行う。 For example, 2D-LiDAR (Light Detection and Ranging) or 3D-LiDAR can be used. When correcting a 2D map using 2D-LiDAR, the surrounding 2D features measured at a certain time and the position and orientation at that time are used as nodes to perform loop closing processing.

この2D-LiDARのループクローズ処理はWolfgangらの文献(Wolfgang Hess et.al. Real-Time Loop Closure in 2D LIDAR SLAM (ICRA 2016))に記載された方法などを用いればよく、詳細な説明は省略する。 This 2D-LiDAR loop closure process can be performed using a method such as that described in Wolfgang et al.'s paper (Wolfgang Hess et.al. Real-Time Loop Closure in 2D LIDAR SLAM (ICRA 2016)), and a detailed explanation will be omitted.

尚、経由点は、このノードや2次元の特徴との相対位置が地図補正前後で保持されるように補正すれば良い。3D-LiDARを用いる場合も、ある時刻に計測した周囲の3次元特徴とその時の位置姿勢をノードとして用いれば2D-LiDARと同様に処理できる。このように、計測装置の種別を問わず、本実施形態を適用できる。 The waypoints can be corrected so that their relative positions to the nodes and two-dimensional features are maintained before and after map correction. When using 3D LiDAR, processing can be performed in the same way as 2D LiDAR if the surrounding three-dimensional features measured at a certain time and the position and orientation at that time are used as nodes. In this way, this embodiment can be applied regardless of the type of measurement device.

LiDARを用いたSLAMでは、画像における特徴点の代わりに、形状特徴を用いる場合にも本実施形態を適用できる。このような、形状特徴としては、ある点周りの法線ベクトルのない積のヒストグラムを用いるSHOT特徴量(Signature of Histograms of Orientations)を算出すれば良い。或いは注目点周りの点の配置のヒストグラムを用いるPFH特徴量(Point Feature Histograms)などを算出しても良い。 In SLAM using LiDAR, this embodiment can also be applied when shape features are used instead of feature points in an image. As such shape features, SHOT features (Signature of Histograms of Orientations) using a histogram of the product of no normal vectors around a certain point can be calculated. Alternatively, PFH features (Point Feature Histograms) using a histogram of the arrangement of points around a point of interest can be calculated.

<変形例2>
実施形態1においては、地図情報の更新に伴うキーフレームの移動量に合わせて経由点を補正した。しかしキーフレームと経由点との相対位置を保持しておくのではなく、経由点において計測装置101の計測情報を保持しておく構成にも適用できる。その場合には、地図情報の更新した場合には経由点における計測情報を用いて経由点の位置姿勢を算出すれば、更新後の地図と経由点の座標関係が整合するため、高精度な経由点の補正ができる。
<Modification 2>
In the first embodiment, the waypoints are corrected in accordance with the amount of movement of the keyframe accompanying the update of the map information. However, the present invention can also be applied to a configuration in which the measurement information of the measurement device 101 at the waypoints is stored, instead of storing the relative positions between the keyframes and the waypoints. In that case, if the position and orientation of the waypoints are calculated using the measurement information at the waypoints when the map information is updated, the coordinate relationship between the updated map and the waypoints will be consistent, allowing for highly accurate correction of the waypoints.

図5は実施形態1の変形例2を説明するための図であり、計測装置101としてセンサからの円周上の距離を計測する2D-LiDARを用いた場合の具体的な構成の概念について図5を用いて説明する。
E200、E210、E220は地図情報の形状を示している。地図情報として2Dの占有格子地図を用い、物体との境界を実線(E201)で示している。
Figure 5 is a diagram for explaining variant example 2 of embodiment 1, and the specific configuration concept when a 2D-LiDAR that measures the circumferential distance from a sensor is used as the measurement device 101 is explained using Figure 5.
E200, E210, and E220 show the shapes of the map information. A 2D occupancy grid map is used as the map information, and the boundaries with objects are shown by solid lines (E201).

又、経由点を位置と方位角を表す矢印E202で示している。E200では、蓄積誤差により地図形状が歪んでいる。E210では、経路の右下で同一地点を検出し、地図を補正した結果を示している。ここでの補正には例えばWolfgangらの方法を用いたループクローズ処理を行う。 The waypoints are indicated by arrows E202, which show their positions and azimuth angles. In E200, the map shape is distorted due to accumulated errors. In E210, the same point is detected at the bottom right of the route, and the map is corrected. For the correction here, loop-closing processing is performed using, for example, the method of Wolfgang et al.

地図補正により歪みが減少したものの、経由点は地図補正前の座標に規定されており地図要素と経路点に座標の乖離がある。E220では、補正後の地図に合わせて、経路点も補正した結果を示している。補正により地図要素と経路点の座標の乖離が減少している。 Although the distortion has been reduced by map correction, the waypoints are defined at coordinates before the map correction, and there is a discrepancy in coordinates between the map elements and the route points. E220 shows the result of correcting the route points to match the corrected map. The correction has reduced the discrepancy in coordinates between the map elements and the route points.

E205、E215、E225は夫々E200、E210、E220の一部の領域であるE204、E214、E224を拡大した図である。E206は地図補正前の経由点を示している。E208はLiDARが計測した奥行値であり壁面を表す占有格子E207と形状が一致している。 E205, E215, and E225 are enlarged views of E204, E214, and E224, which are partial areas of E200, E210, and E220, respectively. E206 shows the waypoint before map correction. E208 is a depth value measured by LiDAR, and its shape matches the occupancy grid E207, which represents the wall surface.

E210では地図補正に伴い、壁面を表す占有格子E207がE217へ移動した様子を示している。この地図補正に伴い、経由点においてLiDARが計測した奥行値が壁面に達していない領域E218や壁面を通過している領域E219が生じている。E220では、経由点においてLiDARが計測した奥行値が占有格子E217に一致するように経由点の座標を補正した結果(E226)を表している。 E210 shows how the occupancy grid E207, which represents a wall surface, has moved to E217 as a result of map correction. This map correction has resulted in an area E218 where the depth value measured by the LiDAR at the waypoint does not reach the wall surface, and an area E219 where the depth value passes through the wall surface. E220 shows the result (E226) of correcting the coordinates of the waypoint so that the depth value measured by the LiDAR at the waypoint matches the occupancy grid E217.

このような補正は、例えば点と点や点と面の位置姿勢算出に用いられるICP(Iterative Closest Point)アルゴリズムを用いて行えば良い。或いは点群データを格子に分割し各格子の点群の正規分布をマッチングするNDT(Normal Distribution Transform)などの方法を用いても良い。これにより、経由点と地図要素とが一致し、より高精度に移動体を制御できるようになる。 This type of correction can be performed, for example, using the ICP (Iterative Closest Point) algorithm used to calculate the position and orientation of points and points and surfaces. Alternatively, a method such as NDT (Normal Distribution Transform), which divides point cloud data into a grid and matches the normal distribution of the point cloud of each grid, can be used. This allows the waypoints and map elements to match, making it possible to control the moving object with greater precision.

計測装置101にカメラを用いる場合は、経由点にカメラで撮影した画像情報や、それらから検出した特徴点などを保持しておけば、LiDARを用いる場合と同様に地図情報と経由点の位置姿勢を算出することで、経由点を補正することができる。 When a camera is used for the measuring device 101, if image information captured by the camera at the waypoint and feature points detected from the image information are stored, the waypoint can be corrected by calculating the map information and the position and orientation of the waypoint, just as in the case of using LiDAR.

又、経路設定情報の更新には、計測情報や地図要素との相対位置姿勢など、これまで述べた経由点を補正する方法を状況に応じて選択する構成でも良い。例えば、経路設定情報に付与された画像が一致する風景が地図中にあればそれと地図情報を使って経由点を更新し、なければ一番近くのキーフレームの地図情報の更新に伴う移動量から経由点を更新するようにしても良い。このようにすると、ある指標で経由点を更新できなくとも、他の指標により経由点を更新することができ、経由点の更新の安定度合いが増す。 In addition, when updating route setting information, a method of correcting the way points described above, such as the relative position and orientation with respect to measurement information and map elements, may be selected according to the situation. For example, if there is a landscape on the map that matches the image attached to the route setting information, the way points may be updated using that and the map information, and if not, the way points may be updated from the amount of movement associated with updating the map information of the nearest key frame. In this way, even if the way points cannot be updated using one indicator, they can be updated using other indicators, increasing the stability of the way point updates.

<変形例3>
実施形態1においては、経路設定情報とキーフレームとの相対位置姿勢を保持し、地図情報の更新に伴うキーフレームの移動量に合わせて経由点を補正していた。しかし、相対位置姿勢を保持しなくても、地図補正前後の地図要素の変動量がわかるものであれば良い。
<Modification 3>
In the first embodiment, the relative positions and orientations between the route setting information and the key frames are stored, and the waypoints are corrected according to the amount of movement of the key frames accompanying the update of the map information. However, it is sufficient if the amount of change in the map elements before and after the map correction can be known, even if the relative positions and orientations are not stored.

例えば、地図要素の変動量を空間的に表した変換テーブルを用いても良い。即ち、地図情報更新に伴う地図要素の更新量に基づき作成した地図更新前後の位置座標又は姿勢値の少なくとも一方の変換テーブルを保持しても良い。又、地図情報更新部11は、変換テーブルに基づいて前記経路設定情報を更新しても良い。 For example, a conversion table that spatially represents the amount of change in map elements may be used. That is, a conversion table of at least one of the position coordinates or the attitude values before and after a map update created based on the amount of update of the map elements accompanying the map information update may be held. Furthermore, the map information update unit 11 may update the route setting information based on the conversion table.

先ず、空間を格子状に区切り、その重心座標と、最近傍の地図要素との相対位置を算出しておく。この時用いた最近傍の地図要素のIDと相対位置を各格子に保持しておく。次に、地図補正後に、再度各格子の重心座標と保持しておいたIDをもつ地図要素との相対値を算出する。 First, the space is divided into a grid, and the centroid coordinates and the relative position with the nearest map element are calculated. The ID and relative position of the nearest map element used at this time are stored for each grid. Next, after the map is corrected, the centroid coordinates of each grid are calculated again, and the relative value with the map element having the stored ID.

そして、各格子の座標と地図補正前後の地図要素との相対位置の変化量を各セルに保持しておく。経由点の座標の更新は、経由点の座標から最近傍の格子を選択し、その格子に格納された相対位置の差分値を経由点に加算する。このような方法を用いることで、任意の地点の経路設定情報が入力されたとしても、経路設定情報を更新することができる。 The coordinates of each grid and the amount of change in the relative position between map elements before and after map correction are stored in each cell. To update the coordinates of a waypoint, the nearest grid is selected from the coordinates of the waypoint, and the difference in relative position stored in that grid is added to the waypoint. By using this method, route setting information can be updated even if route setting information for an arbitrary point is input.

尚、経由点の最近傍の格子を選択する代わりに、複数の格子の値の重み付き和を利用しても良い。その場合は、格子境界に経由点が設定されていたとしても、連続値で計算できるので、より高精度に経路設定情報を更新することができる。 In addition, instead of selecting the nearest lattice point to the intermediate point, a weighted sum of the values of multiple lattices can be used. In that case, even if the intermediate point is set on the lattice boundary, the calculation can be performed with continuous values, so the route setting information can be updated with higher accuracy.

図6は、実施形態1の変形例3を説明するための図であり、変形例2における経路設定情報を更新するための変換テーブルの概念を示している。E300は、地図情報が含まれる空間を格子状に区切った変換テーブルを表している。E301は変換テーブルの最小単位のセルである。 Figure 6 is a diagram for explaining variant 3 of embodiment 1, and shows the concept of a conversion table for updating route setting information in variant 2. E300 represents a conversion table in which the space containing map information is divided into a grid. E301 is the smallest unit cell of the conversion table.

更新前の地図情報の形状が点線で表したE311であり、更新後の地図情報の形状が実践で表したE312とする。E313は、地図形状の変化量(上述の各格子座標と地図補正前後の地図要素との相対位置の変化量)を各セルに伝搬させた結果の各セルの位置や向きの変化量を表している。このようなセルの変化量E313を保持しておく。 The shape of the map information before the update is shown by the dotted line E311, and the shape of the map information after the update is shown by the solid line E312. E313 represents the change in the position and orientation of each cell as a result of propagating the change in the map shape (the change in the relative position between each grid coordinate and the map elements before and after the map correction described above) to each cell. Such cell change amounts E313 are stored.

尚、変換テーブルに限らず、地図情報更新に伴う、地図要素の空間的な座標の変動がわかれば良く、例えば多項式で変換式を表しても良い。その場合には、変換テーブルと比較しパラメータ数が減るため、少ないメモリでも経由点の更新が実現できるようになる。 In addition, it is not limited to a conversion table; as long as the spatial coordinate changes of map elements accompanying map information updates are known, the conversion formula may be expressed as a polynomial, for example. In that case, the number of parameters is reduced compared to a conversion table, making it possible to update waypoints with less memory.

<変形例4>
実施形態1では、経路設定情報とは、位置と方向を示す3次元のパラメータからなる経由点であったが、移動体の経路の位置と向きを決定する幾何情報であれば良い。例えば空間中の位置と姿勢を表す6次元のパラメータからなる経由点を用いるパターンであれば、ドローンのような空中や水中などを移動する移動体にも適用できるようになる。
<Modification 4>
In the first embodiment, the route setting information is a waypoint consisting of three-dimensional parameters indicating a position and a direction, but any geometric information that determines the position and direction of the route of a moving object may be used. For example, a pattern that uses waypoints consisting of six-dimensional parameters that indicate a position and a posture in space can be applied to a moving object that moves in the air or underwater, such as a drone.

又、スプライン曲線を決定するための制御点を経路設定情報として用いれば、より滑らかに移動体を制御するように構成することもできるようになる。障害物との距離をコストとしたコストマップを経路設定情報とすれば、障害物と一定距離を維持しつつ制御するといった構成にも適用できるようになる。 In addition, if the control points for determining the spline curve are used as the route setting information, it will be possible to configure the system to control the moving object more smoothly. If a cost map in which the distance to an obstacle is used as the route setting information, it will be possible to apply the system to a configuration in which the moving object is controlled while maintaining a constant distance from the obstacle.

本実施形態では制御はDWA方式を用いていたが、他の制御値を用いるパターンであっても良い。例えば、将来の複数の時刻における制御値のバリエーションを算出し、複数時刻の位置姿勢(予測軌跡)を算出し、予測軌跡を辿るような制御値を選択する手法であるGraph Search Approachを使用して制御しても良い。 In this embodiment, the control uses the DWA method, but other control value patterns may be used. For example, control may be performed using a graph search approach, which is a method of calculating the variation of the control value at multiple future times, calculating the position and orientation (predicted trajectory) at multiple times, and selecting the control value that follows the predicted trajectory.

又、現在位置から2次元空間の中から障害物のない一定領域をランダムにサンプリングし、その地点をノードとして更に周囲の空間をランダムにサンプリングすることを繰り返して生成した予測軌跡を選択するようにしても良い。その場合、具体的には例えば、Randomized Approachを用いれば良い。 Alternatively, a certain area free of obstacles may be randomly sampled from within two-dimensional space from the current position, and the area around the sampled area may be randomly sampled using the sampled area as a node. In this case, a randomized approach may be used, for example.

これら制御方法を使う場合には、経路設定情報が更新された場合に、制御値を算出し直すことで、移動中に地図更新を実施することもできるようになる。このように、本実施形態を適用すれば、任意の制御方法において、地図情報を更新しても経路設定情報を高精度に更新することが可能となる。 When using these control methods, if the route setting information is updated, the control value can be recalculated, allowing map updates to be performed while moving. In this way, by applying this embodiment, it becomes possible to update route setting information with high accuracy even when map information is updated using any control method.

尚、実施形態1では、地図情報の更新はループクローズ処理を対象としていたが、地図要素の位置又は姿勢が変化するような更新に対して、本実施形態の方法を用いることができる。 In the first embodiment, map information updates were performed using loop-close processing, but the method of this embodiment can be used for updates that change the position or orientation of map elements.

地図要素の更新としては、キーフレームと特徴点の3次元が整合するように最適化を行うバンドル調整の実施に伴って経路設定情報を補正する構成とすることもできる。バンドル調整を用いることで、より高精度に地図を更新し、経由点もより高精度に更新することができるようになる。 Map element updates can also be configured to correct route setting information in conjunction with the implementation of bundle adjustment, which optimizes key frames and feature points so that they match in three dimensions. Using bundle adjustment makes it possible to update maps with higher accuracy, and to update waypoints with higher accuracy as well.

尚、地図情報更新部11は、実施形態1で述べたように、地図要素であるキーフレームを追加したときに限らず、任意のタイミングで地図情報の更新を行うことができる。例えば、任意のタイミングで、地図情報保持部10が保持する地図の残差が減るようなバンドル調整や、ポーズグラフ最適化を実施することで地図情報の更新をしても良い。 As described in the first embodiment, the map information update unit 11 can update the map information at any timing, not just when a key frame, which is a map element, is added. For example, the map information may be updated at any timing by performing bundle adjustment or pose graph optimization so as to reduce the residual of the map stored in the map information storage unit 10.

又、地図情報の更新に伴って経路設定情報更新部13が経路情報を更新する。このようにすることで、移動体に搭載した小さな計算機で地図情報を作成・経路設定した後に、それらデータをワークステーションのような大きな計算機にコピーし、地図を更新するといった構成においても経路設定情報を更新することができる。 In addition, the route setting information update unit 13 updates the route information in conjunction with the update of the map information. In this way, the route setting information can be updated even in a configuration in which map information and route setting are created on a small computer installed in a mobile body, and then the data is copied to a large computer such as a workstation to update the map.

尚、本実施形態においては、情報処理装置1は、少なくとも地図情報保持部10と地図情報更新部11、経路設定情報保持部12、経路設定情報更新部13を備える。しかし例えば情報処理装置1の構成を、移動体とネットワークを介して接続された外部サーバーに設け、地図情報と経路設定情報を、ネットワークを介して情報処理装置1に入力するようにしても良い。 In this embodiment, the information processing device 1 includes at least a map information storage unit 10, a map information update unit 11, a route setting information storage unit 12, and a route setting information update unit 13. However, for example, the configuration of the information processing device 1 may be provided in an external server connected to the mobile body via a network, and the map information and route setting information may be input to the information processing device 1 via the network.

そのような場合は、情報処理装置1は地図情報の更新と経路設定情報の更新に係る処理を移動体と異なる独自の計算機で実施することができ、移動体は位置姿勢算出や制御に係る処理だけを実施する小リソースの計算機で済む。 In such a case, the information processing device 1 can perform the processes related to updating the map information and the route setting information on a separate computer from the mobile body, and the mobile body can use a small-resource computer that only performs the processes related to position and attitude calculation and control.

又、実施形態1で述べたように計測情報入力部102と位置姿勢算出部103を情報処理装置1に含むように構成しても良い。その場合には、例えば物の配置が変わったときに位置姿勢算出部103が入力する位置姿勢や特徴点情報を用いて地図情報を更新しても、経路設定情報が地図情報と整合するように更新することができる。 Also, as described in the first embodiment, the measurement information input unit 102 and the position and orientation calculation unit 103 may be configured to be included in the information processing device 1. In that case, even if the map information is updated using the position and orientation and feature point information input by the position and orientation calculation unit 103 when the arrangement of an object changes, for example, the route setting information can be updated so as to be consistent with the map information.

更に、計測情報入力部102と位置姿勢算出部103、経路設定情報生成部106を情報処理装置1に含むように構成しても良い。その場合には、例えば地図作成時に同時に経路を設定したときに、地図情報が更新されても経路設定情報が地図情報と整合するように更新することができる。 Furthermore, the information processing device 1 may be configured to include the measurement information input unit 102, the position and orientation calculation unit 103, and the route setting information generation unit 106. In that case, for example, when a route is set at the same time as creating a map, the route setting information can be updated so as to be consistent with the map information even if the map information is updated.

又、経路設定情報生成部106は、位置姿勢算出部103が算出した位置姿勢と、地図要素又は計測装置101が出力する計測値の少なくとも一方を関連付けて経路設定情報(経由点)を生成し、経路設定情報保持部12に保持するようにしても良い。 The route setting information generating unit 106 may also generate route setting information (waypoints) by associating the position and orientation calculated by the position and orientation calculating unit 103 with at least one of the map elements or the measurement values output by the measuring device 101, and store the information in the route setting information storage unit 12.

このように、本実施形態を実施しない場合には、一度地図を作成した後、その地図を更新しないように設定した後に経路を設定する必要があった。しかし、本実施形態によれば、地図作成と同時に経路が設定できるようになり、地図作成と経路設定の手間が減るとともに高精度に経路設定情報を生成することができるようになる。 As such, without implementing this embodiment, it was necessary to create a map once, set the map not to be updated, and then set the route. However, with this embodiment, it is possible to set the route at the same time as creating the map, reducing the effort required for map creation and route setting, and enabling route setting information to be generated with high accuracy.

尚、更新前の地図情報と更新後の地図情報を保持しておく構成にしても良い。即ち、経路設定情報が入力されたときに、先ず更新前の地図要素と経路設定情報を紐づけ、次に地図情報の更新後の対応する地図要素との相対位置や姿勢と経路設定情報とが整合するように経路設定情報を更新するようにしても良い。 It is also possible to configure the system to store map information before and after the update. That is, when route setting information is input, the system may first link the map elements before the update with the route setting information, and then update the route setting information so that the relative positions and attitudes of the corresponding map elements after the map information is updated are consistent with the route setting information.

そのような構成にすると、経路設定情報を地図情報更新前に設定しなくても、地図情報の更新よりも後に、更新前の地図情報の座標で生成した経路設定情報を更新することができるようになる。例えば、一度作成した地図で経路設定用の表示UIを作成し場合に、そのUI上で新たに設定した経路設定情報を地図更新後の座標に変換することができるようになる。 With such a configuration, it becomes possible to update route setting information generated with the coordinates of the map information before the update after updating the map information, even if the route setting information is not set before updating the map information. For example, if a display UI for route setting is created using a map that has already been created, it becomes possible to convert the newly set route setting information on that UI to the coordinates after the map is updated.

又、実施形態1では、経路設定情報の更新は、地図情報の更新に伴って実施していたが、必要に応じて遅延して実施しても良い。例えば制御部104が経路設定情報を使用する時に初めて経路設定情報を更新しても良い。そのようにすれば、経路設定情報が必要になったときに経路設定情報の更新処理を実施すれば良いので、計算リソースが小さい計算機でも、負荷に応じた処理が実施できる。 In addition, in the first embodiment, the route setting information is updated in conjunction with the update of the map information, but the update may be delayed as necessary. For example, the route setting information may be updated only when the control unit 104 uses the route setting information. In this way, the update process for the route setting information is performed only when the route setting information becomes necessary, so that even a computer with small computational resources can perform processing according to the load.

又、実施形態1では、経路設定情報を更新する構成について説明したが、経路設定情報を地図の更新に合わせて補正できれば経路設定情報を本情報処理装置1が更新しなくても、経路設定情報を更新する更新量を出力する構成としても良い。 In addition, in the first embodiment, a configuration for updating route setting information has been described, but if the route setting information can be corrected in accordance with the map update, the information processing device 1 may be configured to output the update amount for updating the route setting information without updating the route setting information.

そのように構成すれば、サーバーに実装した情報処理装置1に、各AGVからネットワーク経由で経路設定情報の更新要求があったときに、その経路設定情報の更新量だけを情報処理装置1がネットワークを経由して返すといったこともできる。 With this configuration, when an information processing device 1 implemented in a server receives a request from each AGV via the network to update the route setting information, the information processing device 1 can return only the amount of update to the route setting information via the network.

尚、実施形態1の構成において、例えば、図1や図4に示した、地図要素と経路設定情報を表示部36に提示すれば、ユーザが地図情報の更新と経路設定情報を関連づけて把握することが容易となる。又、キーボードやマウス等を含む入力部35を利用して、本実施形態で更新した経路設定情報を選択し、修正することも可能となる。 In the configuration of the first embodiment, for example, if the map elements and route setting information shown in FIG. 1 or FIG. 4 are displayed on the display unit 36, the user can easily associate and grasp the update of the map information with the route setting information. In addition, the user can select and modify the route setting information updated in this embodiment by using the input unit 35 including a keyboard, mouse, etc.

尚、実施形態1は、例えば移動体を搬入する前に地図情報を作成し、移動体を搬入した後に地図情報の更新及び経路設定情報を更新しても良く、或いは地図情報を作成しながら経路設定情報を生成し、地図情報の更新に伴い経路設定情報を更新しても良い。 In addition, in the first embodiment, for example, map information may be created before the mobile object is brought in, and the map information and route setting information may be updated after the mobile object is brought in, or route setting information may be generated while creating the map information, and the route setting information may be updated in conjunction with the update of the map information.

又、地図情報の更新に伴う経路設定情報の更新が必要なユースケースであればほかのユースケースにも容易に応用できる。例えば、物が搬入・搬出される物流倉庫で随時地図情報を更新するユースケースにも適用できる。或いは、朝や昼、夜など光源環境の変化により画像上の見た目が変わる環境において、見た目に応じて地図を更新するような場合など、地図情報を更新する場合にも本実施形態を適用可能である。 The present embodiment can also be easily applied to other use cases that require updating route setting information in conjunction with updating map information. For example, it can be applied to a use case in which map information is updated as needed in a logistics warehouse where goods are brought in and out. Alternatively, this embodiment can be applied to updating map information, such as when updating a map according to appearance in an environment where the appearance of an image changes due to changes in the lighting environment, such as morning, noon, or night.

<実施形態2>
実施形態1では、地図情報の更新に伴って経路設定情報の更新をしていた。実施形態2では、地図情報の更新の一種として、複数の地図情報を合成して新たな地図情報を生成する場合に適用する方法について説明する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the route setting information is updated along with the update of the map information. In the second embodiment, a method applied to a case where new map information is generated by combining multiple pieces of map information will be described as one type of map information update.

即ち、各々の地図情報に対して設定した経路設定情報を、統合した地図情報に対して整合するように更新(補正)する。即ち、実施形態2では、複数の地図情報を合成し、更に複数の各々の地図の座標系で定義された経路設定情報を、合成した地図の座標系での経路設定情報に更新する。 That is, the route setting information set for each piece of map information is updated (corrected) so that it is consistent with the integrated map information. That is, in the second embodiment, multiple pieces of map information are combined, and the route setting information defined in the coordinate system of each of the multiple maps is updated to route setting information in the coordinate system of the combined map.

本実施形態では、2つの異なる小さな地図を利用して異なる経路を運用していたカメラ搭載AGVの経路を統合して、相互の経路を行き来する運用を実現する方法について説明する。尚、本実施形態では、実施形態1の説明と同様に、経路設定情報は経由点であるものとする。 In this embodiment, we will explain a method for integrating the routes of camera-equipped AGVs that previously operated different routes using two different small maps, and enabling operations that allow them to travel between the two routes. Note that in this embodiment, as in the explanation of embodiment 1, the route setting information is assumed to be waypoints.

本実施形態における情報処理装置1の構成は、実施形態1で説明した情報処理装置1の構成と同一であるため説明を省略する。実施形態1と異なるのは、地図情報保持部10が複数の地図情報を保持しており、地図情報更新部11がそれら複数の地図情報を統合する点である。 The configuration of the information processing device 1 in this embodiment is the same as the configuration of the information processing device 1 described in embodiment 1, so a description thereof will be omitted. What differs from embodiment 1 is that the map information storage unit 10 stores multiple pieces of map information, and the map information update unit 11 integrates the multiple pieces of map information.

又、経路設定情報保持部12は、地図情報保持部10が保持する各々の地図情報に紐づいた経由点を保持しており、経路設定情報更新部13は統合した地図情報に整合するように経由点の座標を更新する点が異なる。 The route setting information storage unit 12 also stores waypoints linked to each piece of map information stored in the map information storage unit 10, and the route setting information update unit 13 updates the coordinates of the waypoints to match the integrated map information.

図7は、実施形態2の装置の動作例を示すフローチャートである。尚、情報処理装置1のコンピュータとしてのCPUがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図7のフローチャートの各ステップの動作が行われる。入力した複数の地図と、夫々に紐づいた経由点の座標を更新する。図7で説明する処理は、地図の合成処理を開始させる指示が行われると開始する。尚、図4のステップと同じ符号のステップは同じ動作を行うので説明を省略する。 Figure 7 is a flowchart showing an example of the operation of the device of embodiment 2. The operation of each step in the flowchart in Figure 7 is performed by the CPU, which serves as the computer of the information processing device 1, executing a computer program stored in memory. The input maps and the coordinates of the waypoints associated with each are updated. The process described in Figure 7 begins when an instruction is given to start the map synthesis process. Note that steps with the same reference numbers as those in Figure 4 perform the same operation, and therefore will not be described.

ステップS201では、不図示の地図入力部から地図情報を1つ入力し、地図情報保持部10に登録する。又、複数入力する地図情報を判別するための地図IDを発行し、地図情報に紐づけて保持する。地図情報を登録したらステップS202に進む。 In step S201, one piece of map information is input from a map input unit (not shown) and registered in the map information storage unit 10. In addition, a map ID is issued to distinguish between multiple pieces of input map information, and is linked to the map information and stored. Once the map information has been registered, the process proceeds to step S202.

ステップS202では、ステップS201で入力した地図情報に紐づく経由点を、経路設定情報生成部106から入力し、経路設定情報保持部12に登録(保持)する。経路設定情報には、地図ID、最近傍キーフレームを同定するためのキーフレームID,及び最近傍キーフレームとの相対位置を付与しておく。一連の処理が終わればステップS203に移る。 In step S202, the waypoints linked to the map information input in step S201 are input from the route setting information generation unit 106 and registered (stored) in the route setting information storage unit 12. The route setting information is assigned a map ID, a key frame ID for identifying the nearest key frame, and a relative position with respect to the nearest key frame. Once this series of processes is completed, the process proceeds to step S203.

ステップS203では、統合すべき地図要素をすべて入力済みであればステップS204に進み、そうでなければS201に進み別の地図を入力する。 In step S203, if all map elements to be integrated have been input, proceed to step S204; if not, proceed to S201 and input another map.

ステップS204では地図情報更新部11が、地図情報保持部10に登録した地図を統合する。具体的には、地図情報に含まれるキーフレームから検出したBoFを用いて地図間で類似するキーフレームを探索し、それらの位置関係が整合するような剛体変換を算出し、共通の座標系で表されるように地図情報を変換する。そして、ポーズグラフ最適化を行うことで、2つの地図の局所的な歪みを補正する。 In step S204, the map information update unit 11 integrates the maps registered in the map information storage unit 10. Specifically, it searches for similar key frames between the maps using the BoF detected from the key frames included in the map information, calculates a rigid body transformation that makes their positional relationships consistent, and converts the map information so that it is expressed in a common coordinate system. Then, it performs pose graph optimization to correct local distortions in the two maps.

これら地図の統合に係る剛体変換、ポーズグラフ最適化については、例えばTongらの文献(Tonget. al. VINS-Mono: A Robust and Versatile Monocular Visual-Inertial State Estimator, IEEE ToR 2018)に記載された方法を用いれば良い。従って詳細な説明は省略する。 The rigid body transformation and pose graph optimization involved in integrating these maps can be performed using the method described in, for example, Tong et al.'s VINS-Mono: A Robust and Versatile Monocular Visual-Internal State Estimator, IEEE ToR 2018. Therefore, a detailed explanation will be omitted.

統合した地図情報を地図情報保持部10に保持し、ステップS205に移る。ステップS205では、経路設定情報更新部13が、経路設定情報保持部12が保持する経由点の座標を更新する。 The integrated map information is stored in the map information storage unit 10, and the process proceeds to step S205. In step S205, the route setting information update unit 13 updates the coordinates of the transit points stored in the route setting information storage unit 12.

具体的には、経由点に付与した地図ID,キーフレームIDを持つキーフレームの位置姿勢に対して、経由点に付与した相対位置姿勢の積算値を新たな経由点座標として登録する。これらをすべての経由点に対して実施する。更新した経由点を経路設定情報保持部12に保持し、処理を終了する。 Specifically, the integrated value of the relative position and orientation assigned to the via point is registered as a new via point coordinate for the map ID assigned to the via point and the position and orientation of the key frame having the key frame ID. This is performed for all via points. The updated via points are stored in the route setting information storage unit 12, and the process ends.

以上のように、実施形態2では、複数の地図情報の統合時に、統合前の各々の経由点を、紐づいたキーフレームの位置姿勢に合わせて更新する。このようにすることで、地図情報統合後に、移動体が経由点を移動する精度の低下を軽減することができる。又、地図情報の統合時に、ユーザの手間なく、高精度に経由点を更新することができる。 As described above, in the second embodiment, when multiple pieces of map information are integrated, each way point before the integration is updated to match the position and orientation of the associated key frame. In this way, it is possible to reduce the decrease in accuracy with which a moving object moves through way points after the map information is integrated. Furthermore, when the map information is integrated, the way points can be updated with high accuracy without the user's effort.

<変形例1>
実施形態2では、地図情報の補正には剛体変換とポーズグラフ最適化を用いていたが、地図を統合する方法であれば良く、他の方法を用いても良い。
<Modification 1>
In the second embodiment, rigid body transformation and pose graph optimization are used to correct the map information, but any method for integrating maps may be used, and other methods may also be used.

例えば、剛体変換だけで実施すれば短時間に実行できるし、その場合はこの剛体変換パラメータを経由点に積算するだけで、経由点の更新ができる。又、剛体変換、ポーズグラフ最適化の後にバンドル調整を実施するようにしても良い。それにより地図情報の精度が向上し、経路設定情報の精度も向上する。 For example, if only rigid body transformation is performed, it can be executed in a short time, in which case the waypoints can be updated just by accumulating the rigid body transformation parameters to them. Also, bundle adjustment can be performed after rigid body transformation and pose graph optimization. This improves the accuracy of the map information and the route setting information.

実施形態1の変形例で述べたように、実施形態2の計測装置101としてのカメラはモノクロカメラ、カラーカメラ、単眼カメラ、ステレオカメラ、デプスカメラなどで良い。又、位置を同定できるセンサであれば良いので、2D-LiDARや3D-LiDARなどでも良い。 As described in the modified example of the first embodiment, the camera serving as the measuring device 101 of the second embodiment may be a monochrome camera, a color camera, a monocular camera, a stereo camera, a depth camera, or the like. In addition, any sensor capable of identifying the position may be used, and therefore 2D-LiDAR, 3D-LiDAR, or the like may also be used.

実施形態2の情報処理装置1を移動体に搭載し、別の移動体(例えばAGVなど)から地図情報を受信する構成にすることもできる。このようにすると、他のAGVが運航していた経路に対して手間なくAGVを自動運行することができる。又、複数のAGVで地図を作成しつつ経路を設定するといった地図作成、経路設定の作業時間短縮にもつながる。 The information processing device 1 of embodiment 2 can be mounted on a moving body and configured to receive map information from another moving body (such as an AGV). In this way, an AGV can be automatically operated without hassle along a route that another AGV has been operating. It also leads to a reduction in the work time required for map creation and route setting, such as setting routes while creating maps with multiple AGVs.

尚、上述の実施形態においては自律移動体に本発明を適用した例について説明した。しかし、本実施形態の移動体は、AGV(Autonomous Guided Vehicle)やAMR(Autonomous Mobile Robot)などの自律移動体に限らない。又、完全に自律移動しなくても運転支援的な使い方をするものであっても良い。 In the above embodiment, an example of applying the present invention to an autonomous moving body has been described. However, the moving body in this embodiment is not limited to an autonomous moving body such as an AGV (Autonomous Guided Vehicle) or an AMR (Autonomous Mobile Robot). In addition, it may be used as a driving assistance body even if it does not move completely autonomously.

又、移動体は例えば自動車、列車、船舶、飛行機、ロボット、ドローンなどの移動をする移動装置であればどのようなものであってもよい。また、実施例の情報処理装置1は一部がそれらの移動体に搭載されていても良いし、搭載されていなくても良い。又、移動体をリモートでコントロールする場合にも本発明を適用することができる。 The moving object may be any moving device that moves, such as an automobile, train, ship, airplane, robot, or drone. The information processing device 1 of the embodiment may or may not be partially mounted on the moving object. The present invention may also be applied to cases where a moving object is remotely controlled.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。尚、本実施形態は、以下の組み合わせを含む。 The present invention has been described in detail above based on a preferred embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and are not excluded from the scope of the present invention. This embodiment includes the following combinations.

(構成1)移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持手段と、前記地図情報を更新する地図情報更新手段と、前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を含む経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持手段と、前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新した後に前記経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。 (Configuration 1) An information processing device comprising: a map information holding means for holding map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving body; a map information update means for updating the map information; a route setting information holding means for holding route setting information including at least one of the position or orientation of the moving body on the route of the moving body in association with the map information; and a route setting information update means for updating the route setting information so as to reduce a difference between a specific position or position and orientation in real space defined by the route setting information before the map information update means updates the map information and the specific position or position and orientation defined by the route setting information after the map information update means updates the map information.

(構成2)前記経路設定情報更新手段は、前記地図情報の更新前の地図要素と前記経路設定情報との相対位置の差、又は前記地図情報の更新前の前記地図要素の前記姿勢と前記経路設定情報の前記姿勢との相対姿勢の差の少なくとも一方が減少するように、前記経路設定情報を更新することを特徴とする構成1に記載の情報処理装置。 (Configuration 2) The information processing device according to Configuration 1, characterized in that the route setting information update means updates the route setting information so as to reduce at least one of the difference in relative position between the map element before the update of the map information and the route setting information, or the difference in relative attitude between the attitude of the map element before the update of the map information and the attitude of the route setting information.

(構成3)前記経路設定情報保持手段は、前記計測装置が計測する計測情報を前記経路設定情報に関連付けて保持し、前記経路設定情報更新手段は、前記地図情報更新手段が更新した前記地図情報と前記経路設定情報に関連付けて保持した前記計測情報を用いて、前記計測装置の位置座標又は姿勢値を算出し、前記経路設定情報を更新することを特徴とする構成1又は2に記載の情報処理装置。 (Configuration 3) The information processing device according to configuration 1 or 2, characterized in that the route setting information storage means stores the measurement information measured by the measurement device in association with the route setting information, and the route setting information update means calculates the position coordinates or attitude value of the measurement device using the map information updated by the map information update means and the measurement information stored in association with the route setting information, and updates the route setting information.

(構成4)前記地図情報更新手段は、地図情報更新に伴う地図要素の更新量に基づき作成した地図更新前後の位置座標又は姿勢値の少なくとも一方の変換テーブルを保持し、前記地図情報更新手段は、前記変換テーブルに基づいて前記経路設定情報を更新することを特徴とする構成1~3のいずれか1つに記載の情報処理装置。 (Configuration 4) The information processing device according to any one of configurations 1 to 3, characterized in that the map information update means holds a conversion table of at least one of position coordinates or attitude values before and after a map update, which is created based on the update amount of map elements accompanying the map information update, and the map information update means updates the route setting information based on the conversion table.

(構成5)前記地図情報更新手段は、複数の前記地図情報を合成し、更に複数の各々の地図の座標系で定義された前記経路設定情報を、前記合成した地図の座標系での前記経路設定情報に更新することを特徴とする構成1~4のいずれか1つに記載の情報処理装置。 (Configuration 5) The information processing device according to any one of configurations 1 to 4, wherein the map information update means combines a plurality of pieces of map information, and further updates the route setting information defined in the coordinate system of each of the plurality of maps to the route setting information in the coordinate system of the combined map.

(構成6)更に、前記経路設定情報を生成する経路設定情報生成手段を有し、
前記経路設定情報保持手段は、前記経路設定情報生成手段が生成した前記経路設定情報を保持することを特徴とする構成1~5のいずれか1つに記載の情報処理装置。
(Configuration 6) Further, a route setting information generating means for generating the route setting information is provided,
6. The information processing apparatus according to any one of configurations 1 to 5, wherein the route setting information storage means stores the route setting information generated by the route setting information generation means.

(構成7)更に、前記計測装置が入力した計測情報を入力する計測情報入力手段と、
前記計測情報を用いて、前記計測装置の前記位置姿勢を算出する位置姿勢算出手段と、
を有することを特徴とする構成1~6のいずれか1つに記載の情報処理装置。
(Configuration 7) Further, a measurement information input means for inputting measurement information input by the measurement device;
a position and orientation calculation means for calculating the position and orientation of the measuring apparatus using the measurement information;
7. The information processing device according to any one of configurations 1 to 6, comprising:

(構成8)前記経路設定情報生成手段は、前記位置姿勢算出手段が算出した前記位置姿勢と、地図要素又は前記計測装置が出力する計測値の少なくとも一方を関連付けて前記経路設定情報を生成し、前記経路設定情報保持手段に保持することを特徴とする構成6に記載の情報処理装置。 (Configuration 8) The information processing device according to Configuration 6, characterized in that the route setting information generating means generates the route setting information by associating the position and orientation calculated by the position and orientation calculating means with at least one of map elements or measurement values output by the measuring device, and stores the route setting information in the route setting information storing means.

(構成9)前記位置姿勢と前記経路設定情報を用いて前記移動体を制御する制御値を算出する制御手段を更に有することを特徴とする構成1~8のいずれか1つに記載の情報処理装置。 (Configuration 9) The information processing device according to any one of configurations 1 to 8, further comprising a control means for calculating a control value for controlling the moving body using the position and orientation and the route setting information.

(方法)移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持ステップと、前記地図情報を更新する地図情報更新ステップと、前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を決定するための幾何情報である経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持ステップと、前記地図情報更新ステップで前記地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新ステップで前記地図情報を更新した後に前記経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新ステップと、を有することを特徴とする情報処理方法。 (Method) An information processing method comprising: a map information holding step for holding map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving body; a map information updating step for updating the map information; a route setting information holding step for holding route setting information, which is geometric information for determining at least one of the position or orientation of the moving body on the route of the moving body, in association with the map information; and a route setting information updating step for updating the route setting information so as to reduce a difference between a specific position or position and orientation in real space defined by the route setting information before updating the map information in the map information updating step and the specific position or position and orientation defined by the route setting information after updating the map information in the map information updating step.

(プログラム)構成のいずれか1つに記載の情報処理装置又は構成9に記載の移動体システムの各手段をコンピュータにより制御するためのコンピュータプログラム。 (Program) A computer program for controlling the information processing device described in any one of the configurations or each means of the mobile system described in configuration 9 by a computer.

尚、本実施形態における制御の一部又は全部を実現するために、上述した実施形態の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して情報処理装置等に供給するようにしてもよい。そしてその情報処理装置等におけるコンピュータ(又はCPUやMPU等)がそのプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。 In order to realize some or all of the control in this embodiment, a computer program that realizes the functions of the above-mentioned embodiment may be supplied to an information processing device or the like via a network or various storage media. Then, a computer (or a CPU, MPU, etc.) in the information processing device or the like may read and execute the program. In this case, the program and the storage medium on which the program is stored constitute the present invention.

1:情報処理装置
10:地図情報保持部
11:地図情報更新部
12:経路設定情報保持部
13:経路設定情報更新部、
100:移動体
101:計測装置
102:計測情報入力部
103:位置姿勢算出部
104:制御部
105:アクチュエータ
106:経路設定情報生成部、

1: Information processing device 10: Map information storage unit 11: Map information update unit 12: Route setting information storage unit 13: Route setting information update unit,
100: moving body 101: measuring device 102: measurement information input unit 103: position and orientation calculation unit 104: control unit 105: actuator 106: route setting information generation unit,

Claims (11)

移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持手段と、
前記地図情報を更新する地図情報更新手段と、
前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を含む経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持手段と、
前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新手段が前記地図情報を更新した後に前記経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
A map information storage means for storing map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving object;
a map information update means for updating the map information;
a route setting information holding means for holding route setting information including at least one of a position and an attitude of the moving body on a route of the moving body in association with the map information;
a route setting information updating means for updating the route setting information so that a difference between a specific position or a position and orientation in real space defined by the route setting information before the map information updating means updates the map information and the specific position or the position and orientation defined by the route setting information after the map information updating means updates the map information decreases;
13. An information processing device comprising:
前記経路設定情報更新手段は、前記地図情報の更新前の地図要素と前記経路設定情報との相対位置の差、又は前記地図情報の更新前の前記地図要素の前記姿勢と前記経路設定情報の前記姿勢との相対姿勢の差の少なくとも一方が減少するように、前記経路設定情報を更新することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1, characterized in that the route setting information update means updates the route setting information so as to reduce at least one of the difference in relative position between the map element before the update of the map information and the route setting information, or the difference in relative attitude between the attitude of the map element before the update of the map information and the attitude of the route setting information. 前記経路設定情報保持手段は、前記計測装置が計測する計測情報を前記経路設定情報に関連付けて保持し、
前記経路設定情報更新手段は、前記地図情報更新手段が更新した前記地図情報と前記経路設定情報に関連付けて保持した前記計測情報を用いて、前記計測装置の位置座標又は姿勢値を算出し、前記経路設定情報を更新することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
the route setting information storage means stores measurement information measured by the measurement device in association with the route setting information;
2. The information processing device according to claim 1, wherein the route setting information update means calculates a position coordinate or an attitude value of the measurement device by using the map information updated by the map information update means and the measurement information stored in association with the route setting information, and updates the route setting information.
前記地図情報更新手段は、地図情報更新に伴う地図要素の更新量に基づき作成した地図更新前後の位置座標又は姿勢値の少なくとも一方の変換テーブルを保持し、
前記地図情報更新手段は、前記変換テーブルに基づいて前記経路設定情報を更新することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
the map information update means holds a conversion table of at least one of position coordinates and attitude values before and after a map update, the conversion table being created based on an update amount of a map element accompanying the map information update;
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein said map information update means updates said route setting information based on said conversion table.
前記地図情報更新手段は、複数の前記地図情報を合成し、更に複数の各々の地図の座標系で定義された前記経路設定情報を、前記合成した地図の座標系での前記経路設定情報に更新することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1, characterized in that the map information update means combines a plurality of the map information, and further updates the route setting information defined in the coordinate system of each of the plurality of maps to the route setting information in the coordinate system of the combined map. 更に、前記経路設定情報を生成する経路設定情報生成手段を有し、
前記経路設定情報保持手段は、前記経路設定情報生成手段が生成した前記経路設定情報を保持することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
The system further includes a route setting information generating means for generating the route setting information,
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein said route setting information holding means holds said route setting information generated by said route setting information generating means.
更に、前記計測装置が入力した計測情報を入力する計測情報入力手段と、
前記計測情報を用いて、前記計測装置の前記位置姿勢を算出する位置姿勢算出手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
Further, a measurement information input means for inputting measurement information input by the measurement device;
a position and orientation calculation means for calculating the position and orientation of the measuring apparatus using the measurement information;
2. The information processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記経路設定情報生成手段は、前記位置姿勢算出手段が算出した前記位置姿勢と、地図要素又は前記計測装置が出力する計測値の少なくとも一方を関連付けて前記経路設定情報を生成し、前記経路設定情報保持手段に保持することを特徴とする請求項6に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 6, characterized in that the route setting information generating means generates the route setting information by associating the position and orientation calculated by the position and orientation calculating means with at least one of map elements or measurement values output by the measuring device, and stores the route setting information in the route setting information storing means. 前記位置姿勢と前記経路設定情報を用いて前記移動体を制御する制御値を算出する制御手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の移動体システム。 The mobile body system according to claim 1, further comprising a control means for calculating a control value for controlling the mobile body using the position and orientation and the route setting information. 移動体に搭載した計測装置の位置姿勢情報を算出するための地図情報を保持する地図情報保持ステップと、
前記地図情報を更新する地図情報更新ステップと、
前記移動体の経路における前記移動体の位置又は姿勢の少なくとも一方を決定するための幾何情報である経路設定情報を前記地図情報に関連付けて保持する経路設定情報保持ステップと、
前記地図情報更新ステップで前記地図情報を更新する前に前記経路設定情報が規定する現実空間の特定の位置又は位置姿勢と、前記地図情報更新ステップで前記地図情報を更新した後に前記経路設定情報が規定する前記特定の位置又は位置姿勢との差が減少するように、前記経路設定情報を更新する経路設定情報更新ステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法。
A map information storage step for storing map information for calculating position and orientation information of a measuring device mounted on a moving object;
a map information updating step of updating the map information;
a route setting information storage step of storing route setting information, which is geometric information for determining at least one of a position and an attitude of the moving body on a route of the moving body, in association with the map information;
a route setting information updating step of updating the route setting information so that a difference between a specific position or position and orientation in real space defined by the route setting information before updating the map information in the map information updating step and the specific position or position and orientation defined by the route setting information after updating the map information in the map information updating step decreases;
13. An information processing method comprising:
請求項1~8のいずれか1項に記載の情報処理装置又は請求項9に記載の移動体システムの各手段をコンピュータにより制御するためのコンピュータプログラム。

A computer program for controlling the information processing device according to any one of claims 1 to 8 or each means of the mobile body system according to claim 9 by a computer.

JP2022170317A 2022-10-25 2022-10-25 Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program Pending JP2024062480A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022170317A JP2024062480A (en) 2022-10-25 2022-10-25 Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022170317A JP2024062480A (en) 2022-10-25 2022-10-25 Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024062480A true JP2024062480A (en) 2024-05-10

Family

ID=90970983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022170317A Pending JP2024062480A (en) 2022-10-25 2022-10-25 Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024062480A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110312912B (en) Automatic vehicle parking system and method
JP4672190B2 (en) Video navigation device
KR102627453B1 (en) Method and device to estimate position
JP5018458B2 (en) Coordinate correction method, coordinate correction program, and autonomous mobile robot
JP6855524B2 (en) Unsupervised learning of metric representations from slow features
KR101925862B1 (en) Real-time 3d mapping using 3d-lidar
JP4171459B2 (en) Method and apparatus for using rotational movement amount of moving body, and computer-readable recording medium storing computer program
CN108332752B (en) Indoor robot positioning method and device
CN112740274A (en) System and method for VSLAM scale estimation on robotic devices using optical flow sensors
CN111540011A (en) Hybrid metric-topology camera based positioning
CN110260866A (en) A kind of robot localization and barrier-avoiding method of view-based access control model sensor
CN114636414A (en) High definition city map drawing
Kagami et al. Vision-based 2.5 D terrain modeling for humanoid locomotion
CN113316503A (en) Mapping an environment using states of a robotic device
CN115349138A (en) Image processing system and method
JP2920352B2 (en) Traveling control method and apparatus for mobile object
JP2024062480A (en) Information processing device, mobile system, information processing method, and computer program
Ye et al. Model-based offline vehicle tracking in automotive applications using a precise 3D model
CN109459046B (en) Positioning and navigation method of suspension type underwater autonomous vehicle
Abdulov et al. Visual odometry approaches to autonomous navigation for multicopter model in virtual indoor environment
JPH07146121A (en) Recognition method and device for three dimensional position and attitude based on vision
JP6589578B2 (en) Travel amount estimation device, autonomous mobile body, and travel amount estimation method
Dichgans et al. Robust Vehicle Tracking with Monocular Vision using Convolutional Neuronal Networks
JPH06262568A (en) Recognition method for three-dimensional position and attitude based on visual sensation and device thereof
CN113124854A (en) Visual positioning method, map construction method and map construction device