JP3666642B2 - 移動体の位置検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面上を移動する移動体の位置検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、移動体の位置を検出する技術としては、周囲環境の特徴を予め入力しておいてこれを利用するものと、位置を認識するための基準となる標識を設置して利用するものとがある。標識を用いるものは一般に、より安定した運用が可能であるが、これにも移動体から見て2つ以上の標識のある方向と予め入力した各標識の位置情報とから平面上の位置を検出する方法と、標識自体に位置情報の一部を埋め込むことで1つの標識のみから平面上の位置を検出できるようにしたものとがある。
【0003】
後者の標識自体に位置情報の一部を埋め込むものは、標識を高精度に設置しなくても、移動体の最初の位置からの相対位置を比較的高精度に検出し得るという特徴がある。かかる方式の従来例を図3に示す。
これは、図示のように標識2の周囲に角度符号3を予め埋め込んでおき、移動体1に搭載された画像取込センサ10により標識2の画像を取り込んだとき、画像上の或る決まった点における角度符号3を読むことで標識周りの移動体1の位置角度を検出するとともに、取り込んだ標識画像14の縦横比から標識2までの距離を検出し、この距離と角度符号から標識2を原点とする極座標5で移動体1の極座標位置を認識するものである。
【0004】
なお、上記距離の検出に当たっては、良く知られている次のような(1)式の関係を利用する。
ys/xs=h(l2+h2)3/2/(l2+h2+l・r)(l2+h2−l・r)…(1)
ここに、ys/xsは画像の縦横比、hは標識の極座標原点からの高さ、rは標識の半径、lは標識までの距離をそれぞれ示す。
この(1)式を算術的に解くのは必ずしも容易ではないが、計算機の演算機能等を利用すれば、画像の縦横比,標識の極座標原点からの高さおよび標識の半径から、標識までの距離lを比較的容易に求めることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3のように取り込んだ標識画像の縦横比から標識までの距離を求めるものでは、標識から遠ざかるにつれ標識画像が縦につぶれて分解能が低下するという問題が発生する。
例えば、高さ1mにある半径0.4mの標識の画像を、横400画素となるように取り込んで処理する場合、標識までの距離lが1m近傍では、10mm程度の距離の違いで画面上は1画素分の変化となるのに対し、距離lが5m近傍では40〜50mmの距離変化がないと、1画素分の変化となって現われない。
したがって、この発明の課題は画像の分解能を上げられるようにし、位置検出精度を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、平面上を移動する移動体に搭載され旋回,仰角の調整が可能でズーム機能を持つ画像取込センサにより、多重円に所定の角度符号が形成され前記画像取込センサに対して一定の高低差をもって前記平面と平行に設置された標識の前記角度符号を読み取って移動体の位置を検出するに当たり、
前記ズーム機能を利用して前記標識の画像を拡大して取り込み、その取り込んだ画像における標識の各円の背景との境界を認識して外側の円の縦方向の大きさと、同じく内側の円の横方向の大きさとの比から標識までの距離を求め、前記角度符号から得られる角度位置とあわせて移動体の極座標位置を検出することを特徴とする。
この請求項1の発明では、前記画像の拡大の程度を、前記仰角から求まる概略距離に応じて調整することができる(請求項2の発明)。
【0007】
すなわち、図2に示すような多重円(ここでは2重円)からなる標識2につき、他の方法で求めた距離の概略値に応じ、外側円の画像上の上下端が十分大きく写るようにズーム調整して得られた標識画像8に対し、内側の円の横方向の画像上の大きさと、外側の円の縦方向の画像上の大きさとの比から距離を算出することで、従来のように外側の円がすべて入る標識画像7を利用する方式よりも高い分解能での距離検出を可能とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の実施の形態を示す構成図で、同図の符号2は標識、10は画像取込センサ、11は仰角制御モータ、12は仰角検出センサ、13は旋回角制御モータ、14はセンサ画像、15は画像処理装置、16は内側の円画像の横方向の大きさ、17は外側の円画像の縦方向の大きさである。
すなわち、旋回角制御モータ13と仰角制御モータ11により、ズーム機能付き画像取込センサ10を、標識2の中心とセンサ画像14の中心とが一致するような方向に向ける。このときの画像取込センサ10の仰角を仰角検出センサ12により検出し、その仰角から概略の距離lを求める。仰角をφとすると、距離l=h/tanφで与えられる。hは標識の極座標原点からの高さを示す(仰角φと高さhの関係等については図3を参照のこと)。
【0009】
その後、画像取込センサ10のズームを変更して、標識の拡大画像を取り込むが、どの程度にズーム(この場合は拡大)するかを上記の概略距離を利用して決めるようにしている。また、縦横比についても従来のように1つの円の縦横比を利用するのではなく、ここでは外側の円の縦方向の画面上の距離17(ys)と内側の円の横方向の画面上の距離16(xs´)を用いるようにする。こうすれば、内側の円の横方向が画面からはみ出さず、かつ外側の円の縦方向も画面からはみ出さない範囲で、円画像を拡大することができ、その拡大の目安を上記の概略距離から得ることで適正化することができる。
【0010】
なお、上記のようにしても良いことは、
ys/xs=ys/xs´×r´/r …(2)
なる関係が成立することから、明白である。ここに、r´,rは外側,内側の円の半径をそれぞれ示す。
また、画面上の各距離は具体的には画素数で表現されること、半径を求めるに当たっては背景画素から半径画素に変わる境界画素、または半径画素から背景画素に変わる境界画素などが利用されることは言うまでもない。
【0011】
ここで従来と同様に、例えば、高さ1mにある外側の円の半径0.4m、内側の円の半径0.08mの標識の画像を、内側の円が横400画素となるように取り込んで処理した場合、標識までの距離lが5m近傍で15mm程度の距離変化でも、1画素分の変化となって現われることから、従来のような単一の円を利用するものに比べて2.5〜3倍の感度向上となる。
【0012】
【発明の効果】
この発明によれば、標識の画面における縦方向の大きさについての検出分解能を上げられるので、高精度な距離検出が可能となる利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図2】この発明と従来例との比較説明図である。
【図3】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
1…移動体、2…標識、3…角度符号、5…極座標、7,8,14…センサ画像、10…画像取込センサ、11…仰角制御モータ、12…仰角検出センサ、13…旋回角制御モータ、15…画像処理装置、16…内側の円画像の横方向の大きさ、17…外側の円画像の縦方向の大きさ。
Claims (2)
- 平面上を移動する移動体に搭載され旋回,仰角の調整が可能でズーム機能を持つ画像取込センサにより、多重円に所定の角度符号が形成され前記画像取込センサに対して一定の高低差をもって前記平面と平行に設置された標識の前記角度符号を読み取って移動体の位置を検出するに当たり、
前記ズーム機能を利用して前記標識の画像を拡大して取り込み、その取り込んだ画像における標識の各円の背景との境界を認識して外側の円の縦方向の大きさと、同じく内側の円の横方向の大きさとの比から標識までの距離を求め、前記角度符号から得られる角度位置とあわせて移動体の極座標位置を検出することを特徴とする移動体の位置検出方法。 - 前記画像の拡大の程度を、前記仰角から求まる概略距離に応じて調整することを特徴とする請求項1に記載の移動体の位置検出方法。
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