JP2607558B2 - 移動体位置検出装置 - Google Patents
移動体位置検出装置Info
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はTVカメラ等により移動体および通路を撮像
して得られた画像から移動体の位置を検出する装置に係
り、特に通路端のエッジ情報に基づいて通路端に対する
移動体の方向および距離を検出する移動体位置検出装置
に関する。
して得られた画像から移動体の位置を検出する装置に係
り、特に通路端のエッジ情報に基づいて通路端に対する
移動体の方向および距離を検出する移動体位置検出装置
に関する。
（従来の技術） 工場等の構内の所定の通路を移動する走行車（移動
体）を遠隔操作により誘導する場合、移動体の位置、特
に通路端に対する移動体の方向および距離を検出する必
要がある。このような通路を移動する移動体の位置を検
出する手法として、通路および移動体をTVカメラにより
撮像して得られた画像中の消失点（無限遠点）を求め、
この消失点位置に基づいて通路端に対する移動体の方向
および距離を算出する方法が、例えば昭和61年電子通信
学会予稿集,1659「無限遠近点を利用したロボット直進
制御」、第２回“産業における画像センシング技術シン
ポジウム"pp161〜166「工場内通路の画像認識」等に記
載されている。
体）を遠隔操作により誘導する場合、移動体の位置、特
に通路端に対する移動体の方向および距離を検出する必
要がある。このような通路を移動する移動体の位置を検
出する手法として、通路および移動体をTVカメラにより
撮像して得られた画像中の消失点（無限遠点）を求め、
この消失点位置に基づいて通路端に対する移動体の方向
および距離を算出する方法が、例えば昭和61年電子通信
学会予稿集,1659「無限遠近点を利用したロボット直進
制御」、第２回“産業における画像センシング技術シン
ポジウム"pp161〜166「工場内通路の画像認識」等に記
載されている。
これら従来の技術では、いずれも通路の両端のエッジ
情報を抽出することによって消失点を求めている。しか
しながら、移動体の位置（通路端に対する方向および距
離）が大きくずれている場合には、通路両端のエッジ情
報を同時に抽出することは難しい。また、安全通路を走
行する場合のように、通路端のエッジを抽出し易い環境
においては、通路両端のエッジ情報を抽出することは計
算量が多いことから効率的でない。
情報を抽出することによって消失点を求めている。しか
しながら、移動体の位置（通路端に対する方向および距
離）が大きくずれている場合には、通路両端のエッジ情
報を同時に抽出することは難しい。また、安全通路を走
行する場合のように、通路端のエッジを抽出し易い環境
においては、通路両端のエッジ情報を抽出することは計
算量が多いことから効率的でない。
（発明が解決しようとする問題点） このように通路両端のエッジ情報を抽出して消失点を
求めることにより移動体の位置を検出する従来の技術で
は、移動体の通路に対する位置のずれが大きい場合、通
路両端のエッジを抽出することが難しいため、移動体の
位置検出が困難であり、また通路端のエッジ情報を抽出
し易い状況では処理効率が悪いという問題があった。
求めることにより移動体の位置を検出する従来の技術で
は、移動体の通路に対する位置のずれが大きい場合、通
路両端のエッジを抽出することが難しいため、移動体の
位置検出が困難であり、また通路端のエッジ情報を抽出
し易い状況では処理効率が悪いという問題があった。
本発明はこのような従来の問題点を解決し、一方の通
路端のエッジ情報から通路端に対する移動体の方向およ
び距離を検出できる移動体位置検出装置を提供すること
を目的とする。
路端のエッジ情報から通路端に対する移動体の方向およ
び距離を検出できる移動体位置検出装置を提供すること
を目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る移動体位置検出装置では、移動体が通る
通路を撮像する撮像手段により得られた画像信号から一
方の通路端のエッジ情報を抽出した後、このエッジ情報
を、撮像手段の光軸方向および撮像面の水平方向が通路
の面に垂直な状態のときに得られるエッジ情報に変換す
る。そして、この変換されたエッジ情報に基づいて、撮
像手段により撮像された画像中の消失点の位置を算出
し、この消失点の位置から通路端のエッジに対する移動
体の方向および距離を算出する。
通路を撮像する撮像手段により得られた画像信号から一
方の通路端のエッジ情報を抽出した後、このエッジ情報
を、撮像手段の光軸方向および撮像面の水平方向が通路
の面に垂直な状態のときに得られるエッジ情報に変換す
る。そして、この変換されたエッジ情報に基づいて、撮
像手段により撮像された画像中の消失点の位置を算出
し、この消失点の位置から通路端のエッジに対する移動
体の方向および距離を算出する。
（作 用） 撮像手段の光軸方向および撮像面の水平方向が通路の
面に垂直な状態の場合、消失点画像中での位置は画像中
心を通る水平線上に存在するため、一方の通路端のエッ
ジ情報から消失点の位置が求まる。従って、本発明のよ
うに通路端のエッジ情報の変換を行なうと、一方の通路
端が撮像されていれば、移動体の位置、すなわち通路端
に対する移動体の方向および距離が求まることになる。
面に垂直な状態の場合、消失点画像中での位置は画像中
心を通る水平線上に存在するため、一方の通路端のエッ
ジ情報から消失点の位置が求まる。従って、本発明のよ
うに通路端のエッジ情報の変換を行なうと、一方の通路
端が撮像されていれば、移動体の位置、すなわち通路端
に対する移動体の方向および距離が求まることになる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の実施例に係る移動体位置検出装置の
構成図であり、第２図に示すように通路端に沿って走行
する走行車を直進させる走行車誘導装置に適用したもの
である。
構成図であり、第２図に示すように通路端に沿って走行
する走行車を直進させる走行車誘導装置に適用したもの
である。
第１図において、撮像手段としてのTVカメラ１は第３
図に示すように通路および通路を走行する走行車（第３
図では図示せず）を撮像する。このTVカメラ１により得
られた画像信号は、画像メモリ２に蓄積される。通路端
抽出部３は画像メモリ２に蓄積された画像信号を用い
て、通路端のエッジ情報を抽出する。抽出されたエッジ
情報は例えばCPUを用いて構成された位置算出部４に入
力され、このエッジ情報とカメラ位置姿勢検出部５から
の情報に基づいて、通路端に対する走行車の方向（角度
θ）と、距離ｘが算出される。
図に示すように通路および通路を走行する走行車（第３
図では図示せず）を撮像する。このTVカメラ１により得
られた画像信号は、画像メモリ２に蓄積される。通路端
抽出部３は画像メモリ２に蓄積された画像信号を用い
て、通路端のエッジ情報を抽出する。抽出されたエッジ
情報は例えばCPUを用いて構成された位置算出部４に入
力され、このエッジ情報とカメラ位置姿勢検出部５から
の情報に基づいて、通路端に対する走行車の方向（角度
θ）と、距離ｘが算出される。
第４図を参照して位置算出部４におけるθ,xの算出手
順を説明する。まず、ステップ11において通路端抽出部
３からのエッジ情報を直線近似し、通路端のエッジ上の
点列から通路端のエッジを示す直線式を求める。
順を説明する。まず、ステップ11において通路端抽出部
３からのエッジ情報を直線近似し、通路端のエッジ上の
点列から通路端のエッジを示す直線式を求める。
次に、直線近似された通路端のエッジ情報をTVカメラ
１が通路の面と平行な状態、すなわちTVカメラ１の光軸
方向および撮像面の水平方向が通路の面に平行な状態の
ときに得られるエッジ情報に変換するために、まずステ
ップ12においてロール角φの補正を行なう。
１が通路の面と平行な状態、すなわちTVカメラ１の光軸
方向および撮像面の水平方向が通路の面に平行な状態の
ときに得られるエッジ情報に変換するために、まずステ
ップ12においてロール角φの補正を行なう。
ロール角φの補正 この補正は通路端抽出部３で抽出されたエッジ情報の
ステップ11で得られた直線式を、カメラ位置姿勢検出部
５で検出されたTVカメラ１の通路面に対する光軸回りの
回転角（ロール角）φから、φ＝０となるようにTVカメ
ラ１を光軸回りに回転させた状態で通路端を撮像したと
きの通路端のエッジ情報の直線式に変換する補正であ
る。例えば第５図（ａ）のL1がTVカメラ１で実際に撮像
された通路端エッジの直線であるとする。また、TVカメ
ラ１で撮像された画像の中心を原点Ｏとしたｘ−ｙ座標
系を画像上で設定する。このとき、TVカメラ１を光軸回
りにφだけ回転させた場合の通路端エッジの直線は、Ｏ
点を中心にｘ−ｙ座標系をφ回転させたときの第５図
（ｂ）直線L2に変換される。すなわち、 L1:y＝ax＋ｂ とすると、 なる関係が成立つ。
ステップ11で得られた直線式を、カメラ位置姿勢検出部
５で検出されたTVカメラ１の通路面に対する光軸回りの
回転角（ロール角）φから、φ＝０となるようにTVカメ
ラ１を光軸回りに回転させた状態で通路端を撮像したと
きの通路端のエッジ情報の直線式に変換する補正であ
る。例えば第５図（ａ）のL1がTVカメラ１で実際に撮像
された通路端エッジの直線であるとする。また、TVカメ
ラ１で撮像された画像の中心を原点Ｏとしたｘ−ｙ座標
系を画像上で設定する。このとき、TVカメラ１を光軸回
りにφだけ回転させた場合の通路端エッジの直線は、Ｏ
点を中心にｘ−ｙ座標系をφ回転させたときの第５図
（ｂ）直線L2に変換される。すなわち、 L1:y＝ax＋ｂ とすると、 なる関係が成立つ。
次に、ステップ12のロール角φの補正に続いて、ステ
ップ13においてチルト角ψの補正を行なう。
ップ13においてチルト角ψの補正を行なう。
チルト角ψの補正 この補正は通路端抽出部３で抽出されたエッジ情報の
ステップ12で得られた直線式を、カメラ位置姿勢検出部
５で検出されたTVカメラ１の通路面にチルト角（俯角）
ψから、ψ＝０となるようにTVカメラ１を焦点位置を中
心として回転させた状態で通路端を撮像したときの通路
端のエッジ情報の直線式に変換する補正である。
ステップ12で得られた直線式を、カメラ位置姿勢検出部
５で検出されたTVカメラ１の通路面にチルト角（俯角）
ψから、ψ＝０となるようにTVカメラ１を焦点位置を中
心として回転させた状態で通路端を撮像したときの通路
端のエッジ情報の直線式に変換する補正である。
第６図（ａ）はTVカメラ１の撮像面を真横から見た図
であり、（ｂ）は撮像面を真上から見た図である。俯角
ψである撮像面Ａが俯角０である撮像面Ａ′に変換され
たとき、面Ａ上の点（ｘ′,y′）が面Ａ′上の点
（ｘ″,y″）に変換されるものとすると、両者の間に
は、 （f:焦点距離） より、 の関係が成立つ。これらの関係式を用いると、第５図
（ｂ）の直線L2は第５図（ｃ）に示す直線L3に変換され
る。
であり、（ｂ）は撮像面を真上から見た図である。俯角
ψである撮像面Ａが俯角０である撮像面Ａ′に変換され
たとき、面Ａ上の点（ｘ′,y′）が面Ａ′上の点
（ｘ″,y″）に変換されるものとすると、両者の間に
は、 （f:焦点距離） より、 の関係が成立つ。これらの関係式を用いると、第５図
（ｂ）の直線L2は第５図（ｃ）に示す直線L3に変換され
る。
次に、ステップ14において通路端に対する走行車の方
向角θを算出する。
向角θを算出する。
通路端に対する方向角θの算出 ステップ12,13の補正処理により、TVカメラ１で得ら
れた画像信号中の通路端のエッジ情報は、TVカメラ１が
通路面に平行な状態（ロール角φ，チルト角ψが共に０
の状態）で撮像したときのエッジ情報に変換される。こ
れによってTVカメラ１が通路面に平行に設置されたカメ
ラモデルが設定されたことになる。第７図はこのカメラ
モデルを示したもので、（ａ）はカメラモデルを通路面
に投影した図であり、（ｂ）はカメラモデルを（ａ）の
線分PRを通り、通路面に垂直な平面で切断したときの図
である。
れた画像信号中の通路端のエッジ情報は、TVカメラ１が
通路面に平行な状態（ロール角φ，チルト角ψが共に０
の状態）で撮像したときのエッジ情報に変換される。こ
れによってTVカメラ１が通路面に平行に設置されたカメ
ラモデルが設定されたことになる。第７図はこのカメラ
モデルを示したもので、（ａ）はカメラモデルを通路面
に投影した図であり、（ｂ）はカメラモデルを（ａ）の
線分PRを通り、通路面に垂直な平面で切断したときの図
である。
今、TVカメラ１で撮像された画像中の座標系での消失
点Ｑの座標値を（Qx,Qy）とすると、TVカメラ１が通路
面に平行な場合、第５図（ｃ）に示したようにQy＝０と
なる。そこで、直線L3とｘ軸との交点からQxを求めた
後、 により方向角θを算出する。
点Ｑの座標値を（Qx,Qy）とすると、TVカメラ１が通路
面に平行な場合、第５図（ｃ）に示したようにQy＝０と
なる。そこで、直線L3とｘ軸との交点からQxを求めた
後、 により方向角θを算出する。
次に、ステップ15において走行車の通路端からの距離
ｘを算出する。
ｘを算出する。
通路端からの距離ｘの算出 第７図（ｂ）において、次式が成立つ。
但し、ｋは第５図（ｃ）における直線L3の傾き角であ
り、Ｌはカメラ位置姿勢検出部５で求められたTVカメラ
１の焦点と通路面との間の距離である。従って、ステッ
プ12,13の処理によって変換されたエッジ情報の直線の
傾きｋを用いて、式（５）より通路端からの走行車の距
離ｘを算出することができる。
り、Ｌはカメラ位置姿勢検出部５で求められたTVカメラ
１の焦点と通路面との間の距離である。従って、ステッ
プ12,13の処理によって変換されたエッジ情報の直線の
傾きｋを用いて、式（５）より通路端からの走行車の距
離ｘを算出することができる。
こうして位置算出部４で算出された通路端に対する走
行車の方向角θおよび距離ｘの情報は、走行制御部５に
供給され、走行車が通路内を通路端に沿って正しく走行
するように制御される。
行車の方向角θおよび距離ｘの情報は、走行制御部５に
供給され、走行車が通路内を通路端に沿って正しく走行
するように制御される。
［発明の効果］ 本発明によれば、撮像手段により得られた画像信号か
ら一方の通路端のエッジ情報を抽出した後、撮像手段の
光軸方向および撮像面の水平方向が通路の面に垂直な状
態のときに得られるエッジ情報に変換してから、画像中
の消失点を位置を算出し、それに基づいて通路端のエッ
ジに対する移動体の方向および距離を算出する構成とし
たことにより、一方の通路端のエッジ情報から通路端に
対する移動体の方向および距離を求めることができる。
従って、移動体の位置が大きくずれて一方の通路端しか
撮像できないような状況下でも、移動体の位置を確実に
検出することが可能である。また、本発明では一方の通
路端のエッジ情報のみから移動体の位置を算出するため
に、計算量が少なくて済み、処理効率が高い。
ら一方の通路端のエッジ情報を抽出した後、撮像手段の
光軸方向および撮像面の水平方向が通路の面に垂直な状
態のときに得られるエッジ情報に変換してから、画像中
の消失点を位置を算出し、それに基づいて通路端のエッ
ジに対する移動体の方向および距離を算出する構成とし
たことにより、一方の通路端のエッジ情報から通路端に
対する移動体の方向および距離を求めることができる。
従って、移動体の位置が大きくずれて一方の通路端しか
撮像できないような状況下でも、移動体の位置を確実に
検出することが可能である。また、本発明では一方の通
路端のエッジ情報のみから移動体の位置を算出するため
に、計算量が少なくて済み、処理効率が高い。
第１図は本発明の一実施例に係る移動体位置検出装置の
構成図、第２図は同実施例における検出対象である走行
車とその通路を模式的に示す図、第３図は同実施例にお
けるTVカメラの配置状態を示す図、第４図は同実施例に
おける位置算出部の処理手順を示す図、第５図〜第７図
は同実施例における移動体位置検出原理を説明するため
の図である。 １……TVカメラ（撮像手段）、２……画像メモリ、３…
…通路端抽出部、４……位置算出部、５……カメラ位置
姿勢検出部、６……走行制御部。
構成図、第２図は同実施例における検出対象である走行
車とその通路を模式的に示す図、第３図は同実施例にお
けるTVカメラの配置状態を示す図、第４図は同実施例に
おける位置算出部の処理手順を示す図、第５図〜第７図
は同実施例における移動体位置検出原理を説明するため
の図である。 １……TVカメラ（撮像手段）、２……画像メモリ、３…
…通路端抽出部、４……位置算出部、５……カメラ位置
姿勢検出部、６……走行制御部。
Claims (2)
- 【請求項１】移動体が通る通路を撮像して画像信号を得
る撮像手段と、 この撮像手段により得られた画像信号から一方の通路端
のエッジ情報を抽出する通路端抽出手段と、 この手段により得られた通路端のエッジ情報を、前記撮
像手段の光軸方向および撮像面の水平方向が前記通路の
面に垂直な状態のとき得られるエッジ情報に変換する変
換手段と、 この手段により得られたエッジ情報に基づいて、前記撮
像手段により撮像された画像中の消失点を位置を算出
し、この消失点の位置から前記通路端のエッジに対する
前記移動体の方向および距離を算出する手段とを備えた
ことを特徴とする移動体位置検出装置。 - 【請求項２】撮像手段はTVカメラであり、変換手段は通
路端抽出手段により得られた通路端のエッジ情報を、TV
カメラの通路面に対する光軸回りのロール角および通路
面に対するチルト角が０となるようにTVカメラを通路面
に平行にした状態で通路端を撮像したときの通路端のエ
ッジ情報に変換することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の移動体位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62289504A JP2607558B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 移動体位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62289504A JP2607558B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 移動体位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133183A JPH01133183A (ja) | 1989-05-25 |
| JP2607558B2 true JP2607558B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=17744125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62289504A Expired - Lifetime JP2607558B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 移動体位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607558B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5058686B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2012-10-24 | キヤノン株式会社 | 情報処理方法及び情報処理装置 |
| WO2016093373A1 (ja) * | 2016-02-01 | 2016-06-16 | 株式会社小松製作所 | 作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の管理システム |
| WO2019159230A1 (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 三菱電機株式会社 | 位置姿勢推定装置及び位置姿勢推定方法 |
| JP7006847B2 (ja) * | 2019-07-04 | 2022-01-24 | 三菱電機株式会社 | 移動体測位装置および移動体測位システム |
| CN117359608A (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-09 | 北京极智嘉科技股份有限公司 | 机器人运动控制法以及装置 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP62289504A patent/JP2607558B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01133183A (ja) | 1989-05-25 |
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