JP3727295B2 - 方向検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人や物体などの位置検出対象が向いている方向を検出する方向検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人や物体などの位置検出対象が向いている方向を検出するために、ジャイロセンサ、超音波センサなどを利用したセンサシステムがあるが、精度が良くなかった。また、向きを検出しようとする位置検出対象がその向きを検出できる空間的な位置に制限があった。
【特許文献１】
特開２０００-１３１０５２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、位置検出対象が向いている方向を検出する精度を向上でき、且つ位置検出対象の向きを検出できる空間的な位置の制限を緩和できる方向検出装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の方向検出装置は、検出対象に取り付けられ、検出対象が向いた方向に光を照射するポインタと、前記検出対象に取り付けられ、検出対象が向いている方位を検出して方位信号を出力する方位検出システムと、前記ポインタから照射された光が壁面に当たり、反射した光点を撮影するそれぞれ所定の視野範囲を有する複数の検出カメラと、前記検出カメラで撮影された映像信号が入力されると共に前記方位検出システムからの方位信号が入力され、前記映像信号のうち前記方位信号により選定された画像から光点を抽出し、前記光点の座標として基準点からの位置をＸＹ座標系で算出して前記検出対象が向いている方向の検出を行うコンピュータとを具備することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【０００６】
図１は本発明の実施形態例を示す構成説明図である。
【０００７】
図において、１１は人や物体などの位置検出対象、１２は位置検出対象１１に取り付けられ、位置検出対象１１が向いた方向に光を照射するポインタ、１３は前記位置検出対象１１に取り付けられ、位置・方位を検出する位置方位検出システム、１４は壁面、１５は前記ポインタ１２から照射された光が壁面１４に当たり、反射した光点を撮影するそれぞれ所定の視野範囲を有する複数の位置検出カメラ、１６は前記位置検出カメラ１５で撮影された映像信号が入力されると共に前記位置方位検出システム１３からの指向方位信号が入力され、前記映像信号を処理して光点座標を求め、この光点座標と前記位置検出カメラ１５の視野範囲により方向位置検出を行うコンピュータ、１７は位置検出対象１１とコンピュータ１６を接続するインターフェース装置である。
【０００８】
ポインタ１２は、位置検出対象１１に取り付け、位置検出対象１１が向いた方向に光（可視光線、赤外線もしくは紫外線）やレーザ光などを照射する。この光が壁面１４に当たった箇所が光点である。
【０００９】
位置方位検出システム１３は、位置検出対象１１に取り付けられ、位置検出対象１１が向いている位置・方位を検出する。この位置方位検出システム１３からの情報（指向方位信号）がコンピュータ１６に供給されて処理するカメラ画像を選定し、コンピュータ１６の画像処理の負担を軽減する。また、位置検出対象１１が違う位置から同じ光点を指した場合にも前記情報（指向方位信号）を加味することにより区別することができる。さらに、位置検出対象１１の急激な方向変換やポインタ光のカメラ視野外への移動に対しても対応することができる。
【００１０】
位置検出カメラ１５は、必要な検出範囲を撮影できるように複数台用意する。これらの位置検出カメラ１５から撮影された映像信号のうち、選択された画像をコンピュータ１６で処理する。
【００１１】
コンピュータ１６は、位置検出カメラ１５が撮影した画像から光点を抽出する。光点の座標は、位置検出カメラ１５の設置誤差による影響を避けるために画角範囲内に基準点を設け、その基準点からの位置をＸＹ座標系で算出する。この光点の座標と使用した位置検出カメラ１５の視野範囲から対象の方向位置を求めることができる。
【００１２】
図３は本発明の実施形態例に係る位置検出対象１１及び位置検出カメラ１５の配置例を示し、（ａ）は上方から見た透視図、（ｂ）は側方からみた断面図である。すなわち、半球面状の壁面１４内の上部中央部には位置検出カメラ１５が設けられると共に、前記半球面状の壁面１４内には位置検出対象１１が設けられ、この位置検出対象１１の上部には位置方位検出システム１３が取り付けられ、前記位置検出対象１１の側面にはポインタ１２が取り付けられる。
【００１３】
図２は本発明の実施形態例に係る位置検出カメラ１５の視野範囲を示す説明図である。すなわち、６台の位置検出カメラ１〜６を使用した場合で、位置検出カメラ１の視野範囲は０°〜６０°、位置検出カメラ２の視野範囲は６０°〜１２０°、位置検出カメラ３の視野範囲は１２０°〜１８０°、位置検出カメラ４の視野範囲は１８０°〜２４０°、位置検出カメラ５の視野範囲は２４０°〜３００°、位置検出カメラ６の視野範囲は３００°〜３６０°である。
【００１４】
さらに位置検出カメラの使用台数及び視野範囲の変更に対しても対応することができる。
【００１５】
図４は本発明の実施形態例に係るカメラ画像と位置検出を示す説明図である。すなわち、ポインタ１２からのポインタ光２１が照射された壁面１４が光点２２であり、この光点２２は位置検出カメラ１の検出範囲２３_１に存在する。２３_２は位置検出カメラ２の検出範囲である。２４_１は位置検出カメラ１の検出画像であり、２４_２は位置検出カメラ２の検出画像である。光点２２は位置検出カメラ１の検出画像２４_１に存在し、この光点２２の座標は基準点２５からの位置をＸＹ座標系で算出する。
【００１６】
図１及び図３に示すように、位置検出対象１１に取り付けられたポインタ１２から発射されたポインタ光を壁面１４に照射し、壁面１４で反射された光点を位置検出カメラ１５で撮影する。位置検出カメラ１５にはフィルタを使用して外来のノイズや不必要な波長の光を抑えて撮影できる仕組みを持たせる。位置検出カメラ１５で撮影した映像信号をコンピュータ１６に取り込む。コンピュータ１６に取り込んだ映像の光点位置に色相や輝度差、分解能の変換などの処理を加える。コンピュータ１６で処理した画像から、光点の数、大きさや階調差を基に光点の範囲を特定する。コンピュータ１６で特定した光点範囲情報を基に、光点の中心位置を求めることで、壁面のどこに向けていたかを特定することができる。
【００１７】
尚、映像の処理にあたっては、全画面を処理せずに済むように、位置方位検出システム１３の指向方位信号や位置検出カメラ１５の視野範囲により、ポインタ１２の照射元がどの方向に向いていたかの方位情報を得る。この方位情報は映像範囲の選択に使用されると共に、カメラ視野外にポインタ光が外れた場合、検出範囲外への光点移動を検出し、視野外に外れている間の方位情報を得るために使用する。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、位置検出対象が向いている方向を検出する精度を向上でき、且つ位置検出対象の向きを検出できる空間的な位置の制限を緩和できる方向検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例を示す構成説明図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る位置検出カメラの視野範囲を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態例に係る位置検出対象及び位置検出カメラの配置例を示し、（ａ）は上方から見た透視図、（ｂ）は側方からみた断面図である。
【図４】本発明の実施形態例に係るカメラ画像と位置検出を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 人や物体などの位置検出対象
１２ 光を照射するポインタ
１３ 位置方位検出システム
１４ 壁面
１５ 位置検出カメラ
１６ コンピュータ
１７ インターフェース装置

Claims (1)

1. 検出対象に取り付けられ、検出対象が向いた方向に光を照射するポインタと、
   前記検出対象に取り付けられ、検出対象が向いている方位を検出して方位信号を出力する方位検出システムと、
   前記ポインタから照射された光が壁面に当たり、反射した光点を撮影するそれぞれ所定の視野範囲を有する複数の検出カメラと、
   前記検出カメラで撮影された映像信号が入力されると共に前記方位検出システムからの方位信号が入力され、前記映像信号のうち前記方位信号により選定された画像から光点を抽出し、前記光点の座標として基準点からの位置をＸＹ座標系で算出して前記検出対象が向いている方向の検出を行うコンピュータと
   を具備することを特徴とする方向検出装置。

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