JP3958999B2 - MOBILE POSITION DETECTING DEVICE, MOBILE POSITION DETECTING METHOD, MOBILE POSITION DETECTING PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM CONTAINING THE PROGRAM - Google Patents

MOBILE POSITION DETECTING DEVICE, MOBILE POSITION DETECTING METHOD, MOBILE POSITION DETECTING PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM CONTAINING THE PROGRAM Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自在に移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出装置及びその方法と、その移動体位置検出方法の実現に用いられる移動体位置検出プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体とに関する。
【０００２】
ナビゲーションシステムや、人物の位置管理を行うシステムや、地域情報を提供するシステムでは、人物などの移動体の現在位置を廉価かつ高精度に測定できるようにする技術の構築が叫ばれている。
【０００３】
【従来の技術】
計測器の精度の向上とともに、計測器から得られた人物などの移動体の存在位置や、移動方向や、移動速度を計測する技術が向上している。位置測定を行う装置について、既存技術は以下に説明する４つの方式に分類できる。
【０００４】
（１）ＧＰＳ（Global Positioning System ）を用いる方式
複数の周回衛星が発する時刻情報を地上の測定器で受信し、受信した時刻情報のずれと衛星の位置情報とから、測定器の経度、緯度、向き、高度を算出する方式である。
【０００５】
この方式は数ミリ程度の誤差で位置を検出できるものの、衛星からの信号を受信できない屋内や地下では使用できないという問題がある。
【０００６】
（２）ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を用いる方式
建築物の内壁、床面、天井にアンテナを設置し、さらに、移動する物体や人間に、アンテナから放出された電磁波に応答してアンテナに対して信号を返信するＩＣチップを貼り、アンテナでその返信波を検知することで、アンテナから一定の範囲内に物体が存在することを識別する方式である（特開2000-501515)。
【０００７】
アンテナを移動物体に設置し、ＩＣチップを建築物側に設置する方式も用いられる。
【０００８】
この方式は、ＩＣチップを物体内部に埋め込んで使用することから磨耗や汚濁による影響を受けにくいという長所があるものの、精度を高めるためにはアンテナやＩＣチップの設置密度を高める必要があることから、広範囲に渡って高い精度で位置を検出する場合には高いコストがかかるという問題がある。
【０００９】
（３）携帯電話やＰＨＳを利用する方式
ユーザの保持する携帯電話やＰＨＳが使用する基地局の位置から、ユーザの位置を検出する方式である（特開平10-281801)。
【００１０】
この方式では、高い精度を得るためには多数の基地局を設置しなければならないという問題がある。
【００１１】
（４）歩幅を測定する方式
歩行者やロボットの両足にセンサを設置して歩幅を測定することで移動距離を取得し、初期位置からの相対的な移動位置を検出する方式（特開平10-307985)や、脚の角度から歩幅を推定することで移動距離を取得し、初期位置からの相対的な移動位置を計算する方式（特開2000-249571)がある。
【００１２】
これらは歩行者のみがセンサを装着すればよいという長所があるものの、初期位置から移動していくに従って誤差が累積されていくという問題がある。
【００１３】
（５）その他の方式
感圧センサを床に敷き詰めておき、足が接地した位置を感知することで歩行者の位置および移動速度を検出する方式がある（特開2001-183455)。
【００１４】
この方式は、ＲＦＩＤを用いる方式と同様に、広範囲で用いる場合にはセンサを大量に敷き詰める必要があり、コストが上昇するという問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＧＰＳ以外の従来技術では、広範囲にわたって１ｃｍ程度の高い精度で移動物体の位置を検出するシステムを作るには、センサを広範囲に設置する必要があるという問題がある。
【００１６】
そして、ＧＰＳを用いる従来技術では、屋内で使用できないという問題がある。
【００１７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、移動体の現在位置を廉価かつ高精度に検出できるようにする新たな移動体位置検出技術の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の移動体位置検出装置は、自在に移動する移動体の位置を検出することを実現するために、（１）赤外線投射機と赤外線撮影カメラとで構成され、その両者は移動体の接地部に装着されて、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象として、赤外線を使ってそのマーカを撮影する撮影手段と、（２）移動体に装着されて、接地部が接地面に接地したときに撮影手段による撮影が行われるように制御するスイッチ手段と、（３）撮影手段により撮影された画像情報に認識処理を施すことで、撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する認識手段と、（４）認識手段の認識した識別情報に従って、移動体の位置を決定する決定手段とを備える構成を採る。
【００１９】
そして、この構成を具体化するために、本発明の移動体位置検出装置は、自在に移動する移動体の位置を検出することを実現するために、（１）赤外線投射機と赤外線撮影カメラとで構成され、その両者は移動体の接地部に装着されて、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象として、赤外線を使ってそのマーカを撮影する撮影手段と、（２）移動体に装着されて、接地部が接地面に接地したときに撮影手段による撮影が行われるように制御するスイッチ手段と、（３）撮影手段により撮影された画像情報に認識処理を施すことで、撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する認識手段と、（４）認識手段の認識対象となる識別情報とそれに対応付けられる移動体の位置情報との対応関係を記憶する記憶手段と、（５）認識手段の認識した識別情報をキーにして記憶手段にアクセスすることで、移動体の位置を決定する決定手段とを備える構成を採る。
【００２２】
このように構成される本発明の移動体位置検出装置が動作することで実現される本発明の移動体位置検出方法はコンピュータプログラムで実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、半導体メモリなどのような適当な記録媒体に記録して提供することができる。
【００２３】
本発明の移動体位置検出装置が備える撮影手段は、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象とするものであり、例えば、識別情報の記録位置の特定に用いられる記録位置検出用２値化パターンと、その記録位置検出用２値化パターンから特定される記録位置に記録されている識別情報に対応付けられる２値化パターンとを持つマーカを撮影対象とする。
【００２４】
本発明の移動体位置検出装置は、撮影手段の撮影する画像情報を受けて、その画像情報に認識処理を施すことで、撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する。
【００２５】
例えば、マーカが上述したような構造を持つ場合には、撮影手段により撮影された画像情報を２値化して、その２値化画像から２値化パターンの記録位置を特定し、その記録位置を示す画像を様々に回転させて、それらの回転させた画像（０度の回転となる回転させない画像も含む）が上述した位置検出用２値化パターンを持つのか否かを判断し、その保有を判断する場合に、その位置検出用２値化パターンから特定される記録位置に記録されている２値化パターンに従ってマーカの持つ識別情報を認識するように処理する。
【００２６】
このようにして、撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識すると、本発明の移動体位置検出装置は、識別情報の規約に従って、その認識した識別情報に規定の変換を施すことなどにより移動体の位置を検出できるというような構成になっている場合には、その認識した識別情報に規定の変換を施すことなどにより、移動体の位置を決定する。
【００２７】
一方、そのような規約が用意されていない場合には、その認識した識別情報をキーにして、認識の対象となる識別情報とそれに対応付けられる移動体の位置情報との対応関係を記憶する記憶手段にアクセスすることで、移動体の位置を決定する。
【００２８】
次に、本発明を歩行者の位置検出に適用する場合の構成例について具体的に説明する。
【００２９】
本発明を歩行者の位置検出に適用する場合には、路面や建築物の床面に固定した廉価な紙面やプラスチック面やガラス面や絨毯などに、例えば赤外線を吸収する塗料で印刷された識別情報を持つマーカを設置する。
【００３０】
そして、例えば、歩行者の靴底に、赤外線を撮影できるカメラ及び赤外線投射装置を装着することで、路面や建築物の床面に設けられるマーカを撮影できるようにする。
【００３１】
このとき、乾電池による電源供給を可能にするために、歩行者の靴が接地した瞬間のみ赤外線投射装置から赤外線が投射されるようにするとともに、その瞬間のみカメラにより撮影が行われるようにすることで、歩行者の靴が接地した瞬間のみマーカが撮影されることになるように構成する。
【００３２】
このような構成に従って、本発明では、廉価な素材に印刷したマーカを床面に設置し、歩行者の靴底に装着されたカメラを使って外光を遮断した状態でマーカを撮影して、そのマーカに記録された識別情報を解読し、例えば、識別情報と位置情報との対応関係が登録されたデータベースを参照して、その識別情報から位置情報を取得することで、歩行者の現在位置を正確に測定できるようにすることを実現する。
【００３３】
本発明によれば、歩行者の位置検出のために床面に敷設する必要がある器材は、建材の表面に赤外線を吸収する塗料などで模様を印刷したマーカである。このマーカは廉価に生産し、また、大量に生産することが容易である。また、歩行者に装着する必要がある器材は、赤外線を投射するＬＥＤなどの赤外線投射装置と、赤外線撮影が可能なカメラと、画像を処理する小型計算機とである。これらのことから、本発明は廉価に構築することが可能である。
【００３４】
そして、本発明によれば、靴底が接地したときにのみ動作するスイッチにより装置が起動して歩行者の位置の検出を行うことから、起動時間が瞬間的であることで長時間の連続使用が可能となる。
【００３５】
このようにして、本発明によれば、廉価で製造が容易なマーカと、長時間使用可能な検出装置とを使用して移動体の位置検出を行うことから、移動体の位置を廉価かつ高精度に、しかも、長時間かつ広範囲に検出できるようになる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
〔１〕第１の実施形態例
図１に、本発明により構成される歩行者の位置を検出するためのシステム構成の一例を図示する。
【００３８】
この図に示すように、本発明は、非可視位置情報マーカ１と、歩行者位置検出システム２とで構成される。
【００３９】
（イ）非可視位置情報マーカ１について
非可視位置情報マーカ１は、歩行者の歩く床面に印刷された単位マーカの集合体である。この単位マーカは正方形の集合体であって、図２に示すように、一辺がａ（ｃｍ）の、“１”を表す塗りつぶされた正方形と、“０”を表す実際には印刷されてない空白の正方形とで構成される。
【００４０】
単位マーカの識別情報は、単位マーカを構成する正方形の並びによって示される。各正方形は、縦横それぞれａ／２（ｃｍ）の間隔を置いて、横（ｘ方向）にｎ個、縦（ｙ方向）にｍ個に配置される。
【００４１】
ここで、ａ，ｎ，ｍは任意の値を用いることができるが、システム管理者が決めた固定の値を使う。以後、左上の正方形の位置を（０，０）で表し、右下の正方形の位置を（ｎ−１，ｍ−１）で表すものとする。
【００４２】
各単位マーカは、図２に示すように、マーカの向きを判別するために、左辺の列と上辺の行にあたる部分にはすべて塗りつぶされた正方形を配置する。識別情報は、図中の（１，１）にあたる位置から各正方形を使って右向きに配置する。（ｎ−１，ｊ）の次の情報は（１，ｊ＋１）に記述するものとし、以下同様にして（ｎ−１，ｍ−１）の位置まで情報を順番に記述する。
【００４３】
図３（ａ）に、識別情報“０１０１１０”を持つ単位マーカを示し、図３（ｂ）に、識別情報“０００００１”を持つ単位マーカを示す。ここで、この図に示す単位マーカでは「ｎ＝４，ｍ＝３」を想定している。
【００４４】
各単位マーカは、少なくとも２×ａ（ｃｍ）以上の間隔を置いて、赤外線の吸収が少ない白色の紙面、ガラス面、プラスチック面、もしくは赤外線を吸収しにくい素材で作られた絨毯などの表面に印刷し、床面に配置する。各単位マーカを構成する正方形は赤外線を吸収する塗料で印刷する。
【００４５】
非可視位置情報マーカ１は、床面に設置したのちに、印刷面の磨耗や汚濁を防ぐために赤外線を透過するプラスチック、ガラスに類する保護材を載せて固定する。印刷面が絨毯である場合には保護材を用いない。透過性の保護材を使用する場合は、保護材自体の裏面に直接マーカを印刷する方法を用いることも可能である。
【００４６】
（ロ）歩行者位置検出システム２について
歩行者位置検出システム２は、図１に示すように、マーカを撮影するマーカ撮影装置２０と、マーカの模様を分析してマーカの識別情報を読み取る識別情報認識装置２１と、識別情報と位置情報との対応表を持つデータベース２２と、データベース２２を参照して識別情報から位置情報を決定する位置情報決定装置２３とで構成される。
【００４７】
マーカ撮影装置２０は、図４に示すように、歩行者の靴の底部に埋め込む形態で設けられたり、図５に示すように、歩行者の靴に固定する形態で設けられることになる。
【００４８】
歩行者の靴の底部に埋め込む形態で設けられる場合には、図４に示すように、靴の踵部分を円筒形に切り抜き、円筒の上面部に、赤外線投射装置２００と赤外線撮影カメラ２０１とが設置される。
【００４９】
この場合、円筒は、歩行者の荷重による変形を防ぐために、十分な強度をもつ例えば金属製の物質を用いて作成する。円筒の内面は、赤外線を吸収する塗料で塗装し、赤外線投射装置２００からの投影光が反射することを防ぐ。また、円筒の下面部分は、蓋をせずに開放された状態で使用する方法と、接地部分を赤外線を透過するガラスあるいはプラスチックに類する素材で覆うことで、塵芥が底面から円筒内部に入ることを防いで使用する方法のいずれかを用いる。
【００５０】
歩行者の靴に固定する形態で設けられる場合には、図５に示すように、靴の側面あるいは踵の後部に固定できる円筒形もしくは箱型の形状のケースの内部に、赤外線投射装置２００と赤外線撮影カメラ２０１とを設置する。円筒内部の構造については、靴の底部に埋め込む形状のものと同じである。
【００５１】
図４及び図５のいずれの形態でマーカ撮影装置２０を実現する場合にも、靴の底面には接地を感知するスイッチ２０２が設けられており、このスイッチ２０２が接地を感知すると、その瞬間だけ、赤外線投射装置２００が赤外線を投射し、それと同時に、赤外線撮影カメラ２０１が画像を撮影する。このようにして撮影された画像信号は、無線や有線を使って識別情報認識装置２１へ送られる。
【００５２】
赤外線投射装置２００としては、赤外線を発するＬＥＤ、もしくは赤外線のみ透過するフィルタを装着したＬＥＤを用いる。赤外線撮影カメラ２０１には、ＣＣＤカメラを用いる。これらを駆動するために必要となる電源については、靴の内部に埋め込まれた着脱可能な電池、もしくは靴の側面に設置された着脱可能な電池から供給されるか、あるいは識別情報認識装置２１から供給される。
【００５３】
識別情報認識装置２１は、マーカの持つ識別情報を読み取るために用意されるものであり、図６に示すように、赤外線撮影カメラ２０１により撮影された画像情報を受信する画像受信部２１０と、受信した画像情報から識別情報を読み取る識別情報読取部２１１と、読み取った識別情報を位置情報決定装置２３へ送信する識別情報送信部２１２とで構成される。
【００５４】
この識別情報認識装置２１の設置形態としては、歩行者に装着して設置する方式と、歩行者から切り離して別の場所に設置する方式という２つの設置形態がある。
【００５５】
識別情報認識装置２１を構成する画像受信部２１０は、識別情報認識装置２１が歩行者に装着されて設置される場合には、マーカ撮影装置２０からＵＳＢケーブル、ＩＥＥＥ１９４３ケーブル、あるいはこれに類する画像信号を送信できるケーブルを介して画像情報を受け取る。一方、識別情報認識装置２１が歩行者から切り離されて固定の場所に設置される場合には、マーカ撮影装置２０から無線通信にて画像情報を受け取る。画像受信部２１０は、その受け取った画像情報を識別情報読取部２１１へ送る。
【００５６】
識別情報認識装置２１を構成する識別情報読取部２１１は、画像受信部２１０から受け取った画像情報を次に示す手順に従って識別情報に変換して、識別情報送信部２１２へ送る。
【００５７】
識別情報認識装置２１を構成する識別情報送信部２１２は、識別情報読取部２１１から受け取った識別情報を位置情報決定装置２３へ送信する。
【００５８】
データベース２２は、識別情報と位置情報との対応表を管理するものであり、識別情報が与えられると、それに対応付けられる位置情報を出力する。
【００５９】
さらに、このデータベース２２は、識別情報と位置情報との対データを追加し、削除し、一覧を出力し、一覧を記憶媒体に保存し、一覧を記憶媒体から読み取る機能を持つ。
【００６０】
位置情報決定装置２３は、識別情報認識装置２１の読み取った識別情報を受け取り、それをデータベース２２に入力することで、データベース２２から位置情報を受け取る。ただし、識別情報として検出失敗を示す“０”を受け取る場合には、位置情報としてＮＵＬＬを出力する。
【００６１】
なお、識別情報認識装置２１、データベース２２及び位置情報決定装置２３は、単体の計算機内に組み込まれて実装される形態と、それぞれ別々の計算機内に組み込まれて実装される形態とがある。後者の実装形態を用いる場合には、各装置を有線もしくは無線でデータを送信することになる。
【００６２】
次に、図７ないし図１０に示す処理フローに従って、識別情報読取部２１１の実行する識別情報の読取処理について詳細に説明する。
【００６３】
ここで、識別情報読取部２１１に入力されるものはビットマップ画像であり、識別情報読取部２１１から出力されるものは数字で表される識別情報である。
【００６４】
識別情報読取部２１１は、図７ないし図１０に示す処理フローを実行する場合には、先ず最初に、赤外線撮影カメラ２０１により撮影された画像情報を２値化して、その２値化画像から輝度“１”を示す正方形の代表ピクセル位置（ある範囲にあるピクセルの中で最も高い輝度を示すピクセルの位置）を特定し、その代表ピクセル位置で構成される画像を規定角度ずつ回転させることで処理対象画像（回転させないものを含む）を生成する。
【００６５】
続いて、その処理対象画像が図１１に示すような輝度“１”の並びを持つのか否かを判断して、図１１に示すような輝度“１”の並びを持つことを判断するときには、さらに、その処理対象画像が図１２に示すような輝度“１”の並びを持つのか否かを判断する。
【００６６】
続いて、図１１及び図１２に示すような輝度“１”の並びを持つことを判断するときには、赤外線撮影カメラ２０１により撮影された画像情報がマーカの画像情報であることを判断して、図１３に示すように、それらの縦横の並びにより特定されることになる代表ピクセル位置の輝度パターンに従って、マーカの持つ識別情報を読み取るように処理することになる。
【００６７】
すなわち、識別情報読取部２１１は、図７ないし図１０に示す処理フローを実行する場合には、先ず最初に、ステップ１０で、画像受信部２１０からマーカ撮影装置２０の撮影した画像（画像１）を受け取ると、続くステップ１１で、その受け取った画像を２値化することでモノクロ画像（画像２）に変換する。
【００６８】
このとき、例えば、赤外線が反射されて白く写っている部分にあたるピクセルの２値化値（輝度）を“０”、赤外線を吸収して黒く写る部分にあたるピクセルの２値化値（輝度）を“１”としてモノクロ画像に変換する。この２値化により、図２に示す単位マーカで、塗りつぶされた正方形が配置されている部分のみが“１”となるような画像が作成されることになる。
【００６９】
続いて、ステップ１２で、２値化した画像の各ピクセル（ｘ，ｙ）について、上下左右αピクセルの正方形の範囲内にあるピクセルの輝度の合計値を求めて、その合計値を輝度とする新たな画像（画像３）を生成する。
【００７０】
すなわち、近傍のピクセルの輝度を使って、各ピクセルの輝度に対して平均化処理を施すのである。ここで、αの値については装置の管理者が任意に選定することになる。ただし、画像２の上下左右からαピクセル未満の位置にある画像３の該当するピクセルの輝度については“０”とする。
【００７１】
続いて、ステップ１３で、ステップ１２で生成した画像（画像３）の各ピクセルをラスタスキャン形式で１ピクセルずつずらしながら選択して、その選択した各ピクセル（ｘ，ｙ）について、上下左右βピクセルの正方形の範囲内にある全てのピクセルの輝度（以下の処理が既に行われている場合にはその処理された輝度を使う）よりも大きい輝度を持つのか否かを判断して、大きい輝度を持つことを判断するとき、すなわち、近傍のピクセルの中で最大の輝度を持つ場合には、その選択したピクセルの輝度を“１”とし、それ以外のピクセルの輝度を“０”ですることで、新たな画像（画像４）を生成する。
【００７２】
このようにして生成される画像（画像４）は、“１”を示す正方形の代表ピクセル位置に輝度“１”を持つ画像となる。ここで、βの値については装置の管理者が任意に選定することになる。ただし、画像３の上下左右からβピクセル未満の位置にある画像４の該当するピクセルの輝度については“０”とする。
【００７３】
続いて、ステップ１４で、ステップ１３で生成した画像（画像４）を、画像の中央を中心として左周りに（３６０／ｒ）度ずつ回転させた画像をｒ枚作成する。そして、この作成したｒ枚の画像と、ステップ１３で生成した画像（画像４）をそのままコピーした画像とを処理対象画像とする。
【００７４】
続いて、ステップ１５で、全ての処理対象画像について処理を行ったのか否かを判断して、未処理の処理対象画像が残されていることを判断するときには、ステップ１７に進んで、その中から処理対象画像を１つ選択する。
【００７５】
続いて、ステップ１８で、その選択した処理対象画像のピクセルに含まれる輝度“１”を持つ全てのピクセルについて処理を行ったのか否かを判断して、処理を行っていない輝度“１”を持つピクセルが残されていることを判断するときには、ステップ１９に進んで、その中からピクセルを１つ選択する。この選択したピクセルの座標を（ｘ，ｙ）とする。
【００７６】
一方、ステップ１８で、選択した処理対象画像のピクセルに含まれる輝度“１”を持つ全てのピクセルについて処理を行ったことを判断するときには、未処理の処理対象画像を選択すべくステップ１５に戻る。そして、このステップ１５で、全ての処理対象画像について処理を行ったことを判断するときには、ステップ１６に進んで、歩行者の検出に失敗したことを判断して、検出失敗を示す“０”を出力して処理を終了する。
【００７７】
一方、ステップ１９で、選択した処理対象画像のピクセルに含まれる輝度“１”を持つピクセル（座標（ｘ，ｙ))を１つ選択すると、続いて、ステップ２０で、カウンタｋの値に“０”をセットする。
【００７８】
続いて、ステップ２１で、装置の管理者が任意に選定する定数ｄを使って、
ｘ''＝ｘ＋ｄ＊ｋ ｋ：カウンタｋの値
を計算し、続くステップ２２で、その計算した（ｘ''，ｙ）について、上下左右γピクセルの正方形の範囲内にあるピクセルの中に輝度“１”を持つピクセルがあるのか否かを判断する。
【００７９】
この判断処理により、（ｘ''，ｙ）を中心とする上下左右γピクセルの正方形の範囲内に輝度“１”を持つピクセルがないことを判断するときには、未処理の輝度“１”を持つピクセルを選択すべくステップ１８に戻り、一方、輝度“１”を持つピクセルがあることを判断するときには、ステップ２３に進んで、カウンタｋの値を１つインクリメントする。
【００８０】
続いて、ステップ２４で、カウンタｋの値が最大値である“ｎ−１”（図２中に示す“ｎ−１”）を超えたのか否かを判断して、カウンタｋの値が最大値である“ｎ−１”を超えていないことを判断するときには、ステップ２１に戻る。
【００８１】
一方、ステップ２４で、カウンタｋの値が最大値である“ｎ−１”を超えたことを判断するとき、すなわち、図１１に示すような輝度“１”の並びを検出したことを判断するときには、ステップ２５に進んで、カウンタｋの値に１をセットする。
【００８２】
続いて、ステップ２６で、上述した定数ｄを使って、
ｙ''＝ｙ＋ｄ＊ｋ ｋ：カウンタｋの値
を計算し、続くステップ２７で、その計算した（ｘ，ｙ''）について、上下左右γピクセルの正方形の範囲内にあるピクセルの中に輝度“１”を持つピクセルがあるのか否かを判断する。
【００８３】
この判断処理により、（ｘ，ｙ''）を中心とする上下左右γピクセルの正方形の範囲内に輝度“１”を持つピクセルがないことを判断するときには、未処理の輝度“１”を持つピクセルを選択すべくステップ１８に戻り、一方、輝度“１”を持つピクセルがあることを判断するときには、ステップ２８に進んで、カウンタｋの値を１つインクリメントする。
【００８４】
続いて、ステップ２９で、カウンタｋの値が最大値である“ｍ−１”（図２中に示す“ｍ−１”）を超えたのか否かを判断して、カウンタｋの値が最大値である“ｍ−１”を超えていないことを判断するときには、ステップ２６に戻る。
【００８５】
一方、ステップ２９で、カウンタｋの値が最大値である“ｍ−１”を超えたことを判断するとき、すなわち、図１２に示すような輝度“１”の並びを検出したことを判断するときには、ステップ３０に進んで、「ｘL ＝ｘ''，ｙL ＝ｙ''」を設定する。
【００８６】
すなわち、ステップ２１の処理に従って増大させていくことで確定したｘ''と、ステップ２６の処理に従って増大させていくことで確定したｙ''とに従って、「ｘL ＝ｘ''，ｙL ＝ｙ''」を設定するのである。
【００８７】
続いて、ステップ３１で、以上に説明した処理を行った処理対象画像（ステップ１７で選択した処理対象画像）から、「（ｘ，ｙ）−（ｘL ，ｙL ）」を対角線とする矩形よりもδピクセルだけ上下左右に大きな矩形を切り出すことで、新たな画像（画像５）を生成する。
【００８８】
続いて、ステップ３２で、バッファＢをクリアする。なお、バッファＢのｐ番目の格納番地をＢ［ｐ］で表すものとする。
【００８９】
続いて、ステップ３３で、ステップ３１で生成した画像（画像５）のピクセルに含まれる輝度“１”を持つものの中で最も左上にあるピクセルの座標を（ｘ，ｙ）とし、続くステップ３４で、その座標（ｘ，ｙ）を基準にして、上述した定数ｄを使って、
ｘｉ＝ｘ＋ｄ＊ｉ ｉ＝０〜（ｎ−１）
ｙｊ＝ｙ＋ｄ＊ｊ ｊ＝０〜（ｍ−１）
という式に従って、ｘ０〜ｘ(n-1),ｙ０〜ｙ(m-1) を作成する。
【００９０】
続いて、ステップ３５で、「ｉ＝１，ｊ＝１」を設定する。続いて、ステップ３６で、（ｘｉ，ｙｊ）について、上下左右γピクセルの正方形の範囲内にあるピクセルの中に輝度“１”を持つピクセルがあるのか否かを判断する。
【００９１】
この判断処理により、（ｘｉ，ｙｊ）を中心とする上下左右γピクセルの正方形の範囲内に輝度“１”を持つピクセルがあることを判断するときには、ステップ３７に進んで、バッファＢの格納位置Ｂ[(i-1)+(n-1)(j-1)]に“１”を格納し、一方、そのようなピクセルがないことを判断するときには、ステップ３８に進んで、バッファＢの格納位置Ｂ[(i-1)+(n-1)(j-1)]に“０”を格納する。
【００９２】
続いて、ステップ３９で、変数ｉの値を１つインクリメントし、続くステップ４０で、変数ｉの値が最大値である“ｎ−１”（図２中に示す“ｎ−１”）を超えたのか否かを判断して、変数ｉの値が最大値である“ｎ−１”を超えていないことを判断するときには、ステップ３６に戻る。
【００９３】
一方、ステップ４０で、変数ｉの値が最大値である“ｎ−１”を超えたことを判断するときには、ステップ４１に進んで、変数ｊの値を１つインクリメントし、続くステップ４２で、変数ｊの値が最大値である“ｍ−１”（図２中に示す“ｍ−１”）を超えたのか否かを判断する。
【００９４】
この判断処理により、変数ｊの値が最大値である“ｍ−１”を超えていないことを判断するときには、ステップ４３に進んで、変数ｉに“１”をセットしてから、ステップ３６に戻る。
【００９５】
そして、ステップ４２で、変数ｊの値が最大値である“ｍ−１”を超えたことを判断するときには、ステップ４４に進んで、バッファＢの内容を二進数として読み出し、識別情報として出力して処理を終了する。
【００９６】
すなわち、ステップ３６〜ステップ４３の処理を繰り返していくことで、図１３に示す具体例で説明するならば、
Ｂ[0] ＝１，Ｂ[1] ＝０，Ｂ[2] ＝１，Ｂ[3] ＝０，
Ｂ[4] ＝１，Ｂ[5] ＝０，Ｂ[6] ＝１，Ｂ[7] ＝１，
Ｂ[8] ＝０，Ｂ[9] ＝０，Ｂ[10]＝０，Ｂ[11]＝１，
というようにバッファＢに格納して、その格納を終了すると、ステップ４４で、バッファＢの内容を二進数として読み出して“２７３７”というように出力するのである。
【００９７】
このようにして、識別情報読取部２１１は、マーカ撮影装置２０により撮影されたマーカの模様を分析してマーカの識別情報を読み取るように処理するのである。
【００９８】
この識別情報読取部２１１の読み取った識別情報を受けて、上述したように、位置情報決定装置２３は、その識別情報を検索キーにしてデータベース２２を検索することで、歩行者の位置情報を決定するように処理することになる。
【００９９】
〔２〕第２の実施形態例
上述した第１の実施形態例では、非可視位置情報マーカ１として、赤外線吸収塗料で模様を印刷したものを開示するとともに、マーカ撮影装置２０として、赤外線を投射するＬＥＤで構成される赤外線投射装置２００と赤外線撮影が可能な赤外線撮影カメラ２０１とで構成されるものを開示したが、その他にも、いくつかの組合わせが考えられる。
【０１００】
例えば、マーカ撮影装置２０の光源として、赤外線を投射するＬＥＤを用いる場合には、非可視位置情報マーカ１として、赤外線反射塗料を用いることも考えられる。
【０１０１】
また、マーカ撮影装置２０の光源として、ブラックライトを用いる場合には、非可視位置情報マーカ１として、近紫外線反射／吸収塗料を用いることも考えられる。
【０１０２】
また、マーカ撮影装置２０の光源として、可視光線を用いることも可能である。この場合、非可視位置情報マーカ１として、可視光が透過されると赤外線を反射する種類の塗料を用いることが考えられる。
【０１０３】
また、非可視位置情報マーカ１として、可視領域の塗料を用いることも考えられる。
【０１０４】
〔３〕第３の実施形態例
上述した第１の実施形態例では、非可視位置情報マーカ１として、既存のものを用いない構成を開示したが、既存の２次元バーコードを用いる方式も考えられる。この場合、コードの読み取りに、既存の２次元バーコードの解読のアルゴリズムを適用することが可能である。
【０１０５】
ただし、既存の２次元バーコードの規格の多くはバーコードの方向の取得が考慮されていないため、方位情報の取得に際しては、２次元バーコードの拡張が必要となる。例えば、２次元バーコードの外周に方向情報を識別するパターンを埋め込むことで、方向情報を取得することができる。
【０１０６】
また、既存の２次元バーコードを用いる場合には、識別情報認識装置２１として、既存の２次元バーコードリーダを用いる方式も考えられる。しかし、多くの２次元バーコードリーダはバーコード位置の取得に時間がかかるため、高速で読み取ることを考慮されたマキシコードやＱＲコードなどが利用に適していると考えられる。
【０１０７】
〔４〕第４の実施形態例
上述した第１の実施形態例では、非可視位置情報マーカ１から読み取られた識別情報に対応する位置情報をデータベース２２から取得することで位置を取得するという構成を用いているが、非可視位置情報マーカ１を決まったパターンに従って床面に敷き詰めることで、データベース２２を用いずに歩行者の位置情報を取得することも可能である。
【０１０８】
例えば、実際の位置情報から非可視位置情報マーカ１の識別情報に変換する式を作成し、作成された変換式によって得られた識別情報に対応する非可視位置情報マーカ１を指定された位置情報の場所に敷き詰めることにより、読み取った識別情報に一定の変換式を適用することで、データベース２２を用いずに歩行者の位置情報を取得することが可能となる。
【０１０９】
〔５〕第５の実施形態例
マーカ撮影装置２０と非可視位置情報マーカ１との間にゴミなどの粉塵が挟まると、マーカの読取精度が低下する。
【０１１０】
そこで、マーカ撮影装置２０の接地部をスプリング状にし、側面に排気抗を開ける。これにより床を踏む際にマーカ撮影装置２０内の空気が圧縮され、側面から排出される。この際細かい粉塵も一緒に外に排出されるため、粉塵の影響を低減することが可能となる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、廉価で製造が容易なマーカと、長時間使用可能な検出装置とを使用して移動体の位置検出を行うことから、移動体の位置を廉価かつ高精度に、しかも、長時間かつ広範囲に検出できるようになる。
【０１１２】
例えば、歩行者の位置検出に適用する場合には、廉価な素材に印刷したマーカを床面に設置し、歩行者の靴底などに装着されたカメラを使って外光を遮断した状態でマーカを撮影して、そのマーカに記録された識別情報を解読し、識別情報と位置情報との対応関係が登録されたデータベースを参照して、その識別情報から位置情報を取得することで、歩行者の現在位置を測定できるようになることから、歩行者の位置を廉価かつ高精度に検出できるようになる。
【０１１３】
このとき、歩行者の靴が接地した瞬間のみマーカが撮影されるという構成を用いることで、歩行者の位置を長時間かつ広範囲に検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成される歩行者位置検出システムのシステム構成例である。
【図２】単位マーカの一実施形態例である。
【図３】単位マーカの持つ識別情報の説明図である。
【図４】マーカ撮影装置の一実施形態例である。
【図５】マーカ撮影装置の一実施形態例である。
【図６】識別情報認識装置の装置構成の説明図である。
【図７】識別情報読取部の実行する処理フローの一実施形態例である。
【図８】識別情報読取部の実行する処理フローの一実施形態例である。
【図９】識別情報読取部の実行する処理フローの一実施形態例である。
【図１０】識別情報読取部の実行する処理フローの一実施形態例である。
【図１１】識別情報読取部の実行する処理の説明図である。
【図１２】識別情報読取部の実行する処理の説明図である。
【図１３】識別情報読取部の実行する処理の説明図である。
【符号の説明】
１ 非可視位置情報マーカ
２ 歩行者位置検出システム
２０ マーカ撮影装置
２１ 識別情報認識装置
２２ データベース
２３ 位置情報決定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving body position detection apparatus and method for detecting the position of a moving body that moves freely, a moving body position detection program used for realizing the moving body position detection method, and a recording medium on which the program is recorded. About.
[0002]
In a navigation system, a system for managing the position of a person, and a system for providing regional information, the construction of a technology that enables the current position of a moving body such as a person to be measured inexpensively and with high accuracy has been called out.
[0003]
[Prior art]
Along with the improvement in accuracy of measuring instruments, techniques for measuring the position, moving direction, and moving speed of a moving object such as a person obtained from the measuring instrument have been improved. Regarding the apparatus for performing position measurement, the existing technology can be classified into the following four methods.
[0004]
(1) Method using GPS (Global Positioning System)
This is a method in which time information generated by a plurality of orbiting satellites is received by a ground measuring device, and the longitude, latitude, orientation, and altitude of the measuring device are calculated from the received time information shift and satellite position information.
[0005]
Although this method can detect the position with an error of several millimeters, there is a problem that it cannot be used indoors or underground where signals from satellites cannot be received.
[0006]
(2) Method using RFID (Radio Frequency Identification)
An antenna is installed on the inner wall, floor, or ceiling of the building, and an IC chip that returns a signal to the antenna in response to electromagnetic waves emitted from the antenna is attached to a moving object or person. This is a method for identifying the presence of an object within a certain range from an antenna by detecting a return wave (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-501515).
[0007]
A system in which an antenna is installed on a moving object and an IC chip is installed on the building side is also used.
[0008]
Although this method has the advantage that it is less susceptible to wear and contamination because the IC chip is embedded inside the object, it is necessary to increase the installation density of the antenna and IC chip in order to increase accuracy. However, there is a problem that a high cost is required when the position is detected with high accuracy over a wide range.
[0009]
(3) Mobile phone and PHS methods
This is a method for detecting the position of a user from the position of a base station used by a mobile phone or PHS held by the user (Japanese Patent Laid-Open No. 10-281801).
[0010]
This method has a problem that a large number of base stations must be installed in order to obtain high accuracy.
[0011]
(4) Method to measure stride
Sensors are installed on both feet of pedestrians and robots to measure the stride length to obtain the movement distance and detect the relative movement position from the initial position (Japanese Patent Laid-Open No. 10-307985) or from the angle of the legs There is a method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-249571) that acquires a moving distance by estimating a stride and calculates a relative moving position from an initial position.
[0012]
Although these have the advantage that only pedestrians need to wear the sensors, there is a problem that errors are accumulated as they move from the initial position.
[0013]
(5) Other methods
There is a method of detecting the position and moving speed of a pedestrian by sensing a position where a foot is grounded by placing pressure-sensitive sensors on the floor (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-183455).
[0014]
Similar to the method using RFID, this method has a problem that it is necessary to spread a large number of sensors when used in a wide range, resulting in an increase in cost.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the prior art other than GPS, there is a problem that it is necessary to install a sensor in a wide range in order to make a system that detects the position of a moving object with a high accuracy of about 1 cm over a wide range.
[0016]
The conventional technology using GPS has a problem that it cannot be used indoors.
[0017]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a new moving body position detection technique that can detect the current position of the moving body at low cost and with high accuracy.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, the moving body position detecting device of the present invention is composed of (1) an infrared projector and an infrared photographing camera in order to detect the position of a moving body that moves freely. Both of them are attached to the grounding part of the moving body, and the identification marker formed of the infrared absorbing material provided on the grounding surface of the moving part of the moving body is an object to be photographed.RedAn imaging means for imaging the marker using an external line; and (2) mounted on a moving body.When the grounding part touches the grounding surface,Switch means for controlling the photographing by the shadow means, and (3) a recognition means for recognizing identification information of the marker photographed by the photographing means by performing recognition processing on the image information photographed by the photographing means. And (4) a determination unit that determines the position of the moving body according to the identification information recognized by the recognition unit.
[0019]
  And in order to materialize this configuration, the moving body position detecting device of the present invention provides (1) an infrared projector and an infrared photographing camera in order to detect the position of the moving body that moves freely. Both of them are attached to the grounding part of the moving body, and an identification marker formed of an infrared absorbing material provided on the grounding surface of the moving part of the moving body is an object to be photographed.RedAn imaging means for imaging the marker using an external line; and (2) mounted on a moving body.When the grounding part touches the grounding surface,Switch means for controlling the photographing by the shadow means, and (3) a recognition means for recognizing identification information of the marker photographed by the photographing means by performing recognition processing on the image information photographed by the photographing means. And (4) storage means for storing the correspondence between the identification information to be recognized by the recognition means and the position information of the moving body associated therewith, and (5) storing the identification information recognized by the recognition means as a key. A configuration including a determining unit that determines the position of the moving body by accessing the unit.
[0022]
The moving body position detecting method of the present invention realized by the operation of the moving body position detecting apparatus of the present invention configured as described above can be realized by a computer program, such as a semiconductor memory. It can be provided by being recorded on a suitable recording medium.
[0023]
  The photographing means provided in the moving body position detecting device of the present invention is a moving part of the moving body.Ground planeProvided inMade of infrared absorbing materialFor example, a recording position detection binarization pattern used for specifying a recording position of identification information and a recording position specified from the recording position detection binarization pattern. A marker having a binarized pattern associated with the identification information recorded in the image is taken as an imaging target.
[0024]
The moving body position detecting device of the present invention receives image information taken by the photographing means and performs recognition processing on the image information, thereby recognizing identification information held by the marker photographed by the photographing means.
[0025]
For example, when the marker has the structure as described above, the image information captured by the imaging unit is binarized, the recording position of the binarized pattern is specified from the binarized image, and the recording position is determined. The displayed image is rotated variously, and it is determined whether or not the rotated image (including the non-rotated image that is rotated by 0 degree) has the above-described binarization pattern for position detection. When making a determination, processing is performed to recognize the identification information of the marker according to the binarization pattern recorded at the recording position specified from the position detection binarization pattern.
[0026]
In this way, when the identification information of the marker photographed by the photographing means is recognized, the mobile body position detection device of the present invention performs a prescribed conversion on the recognized identification information in accordance with the convention of the identification information. If the configuration is such that the position of the moving body can be detected, the position of the moving body is determined by subjecting the recognized identification information to prescribed conversion.
[0027]
On the other hand, in the case where such a rule is not prepared, the storage for storing the correspondence between the identification information to be recognized and the position information of the moving body associated therewith using the recognized identification information as a key. By accessing the means, the position of the moving body is determined.
[0028]
Next, a configuration example when the present invention is applied to pedestrian position detection will be specifically described.
[0029]
When the present invention is applied to detecting the position of a pedestrian, the identification is printed on a cheap paper surface, plastic surface, glass surface, carpet, etc. fixed to a road surface or a floor surface of a building, for example, with a paint that absorbs infrared rays. Place a marker with information.
[0030]
Then, for example, by attaching a camera capable of photographing infrared rays and an infrared projection device to the sole of a pedestrian, a marker provided on a road surface or a floor surface of a building can be photographed.
[0031]
  At this time, in order to enable power supply by dry batteries, infrared rays are projected from the infrared projection device only at the moment when the pedestrian's shoes are grounded, and photography is performed by the camera only at that moment. So, the marker will be shot only when the pedestrian's shoes touch the ground.Configure.
[0032]
According to such a configuration, in the present invention, a marker printed on an inexpensive material is installed on the floor surface, and the marker is photographed in a state where outside light is blocked using a camera attached to a pedestrian shoe sole, By decoding the identification information recorded in the marker, for example, referring to a database in which the correspondence between the identification information and the position information is registered, the position information is obtained from the identification information, so that the current position of the pedestrian To be able to measure accurately.
[0033]
According to the present invention, the equipment that needs to be laid on the floor surface to detect the position of a pedestrian is a marker having a pattern printed on the surface of the building material with paint that absorbs infrared rays. This marker is inexpensive to produce and is easy to mass produce. Equipment that needs to be worn by pedestrians is an infrared projection device such as an LED that projects infrared rays, a camera capable of infrared imaging, and a small computer that processes images. Therefore, the present invention can be constructed at a low cost.
[0034]
And according to the present invention, since the device is activated by the switch that operates only when the shoe sole is grounded and the position of the pedestrian is detected, the activation time is instantaneous, so that it can be used continuously for a long time. Is possible.
[0035]
In this way, according to the present invention, the position of the moving body is detected by using the inexpensive and easy-to-manufacture marker and the detection device that can be used for a long time. In addition, it becomes possible to detect in a wide range for a long time with accuracy.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0037]
[1] First embodiment
FIG. 1 illustrates an example of a system configuration for detecting the position of a pedestrian configured according to the present invention.
[0038]
As shown in this figure, the present invention includes a non-visible position information marker 1 and a pedestrian position detection system 2.
[0039]
(A) About the invisible position information marker 1
The invisible position information marker 1 is a set of unit markers printed on the floor surface of the pedestrian walking. This unit marker is an aggregate of squares, and as shown in FIG. 2, a solid square representing “1” with one side a (cm) and an actual print representing “0” are not printed. Consists of blank squares.
[0040]
The identification information of the unit marker is indicated by a sequence of squares constituting the unit marker. The squares are arranged in the horizontal (x direction) and the vertical (y direction) m, with a / 2 (cm) intervals in the vertical and horizontal directions.
[0041]
Here, a, n, and m can be arbitrary values, but fixed values determined by the system administrator are used. Hereinafter, the position of the upper left square is represented by (0, 0), and the position of the lower right square is represented by (n-1, m-1).
[0042]
As shown in FIG. 2, each unit marker is provided with a completely filled square in a portion corresponding to a column on the left side and a row on the upper side in order to determine the direction of the marker. The identification information is arranged to the right using each square from the position corresponding to (1, 1) in the figure. The information following (n-1, j) is described in (1, j + 1), and the information is sequentially described up to the position (n-1, m-1) in the same manner.
[0043]
FIG. 3A shows a unit marker having identification information “010110”, and FIG. 3B shows a unit marker having identification information “000001”. Here, in the unit marker shown in this figure, “n = 4, m = 3” is assumed.
[0044]
Each unit marker should be spaced at least 2 x a (cm) or more on the surface of a white paper, glass surface, plastic surface, or carpet made of a material that does not absorb infrared light. Print and place on the floor. The squares constituting each unit marker are printed with a paint that absorbs infrared rays.
[0045]
After the invisible position information marker 1 is installed on the floor surface, a protective material similar to plastic or glass that transmits infrared rays is placed and fixed in order to prevent abrasion or contamination of the printing surface. When the printing surface is a carpet, no protective material is used. When using a transparent protective material, it is also possible to use a method of printing a marker directly on the back surface of the protective material itself.
[0046]
(B) Pedestrian position detection system 2
As shown in FIG. 1, the pedestrian position detection system 2 includes a marker photographing device 20 that photographs a marker, an identification information recognition device 21 that analyzes a marker pattern and reads marker identification information, identification information, and positional information. And a position information determination device 23 that determines position information from identification information with reference to the database 22.
[0047]
The marker photographing device 20 is provided in a form embedded in the bottom of the pedestrian's shoes as shown in FIG. 4, or is provided in a form fixed to the pedestrian's shoes as shown in FIG.
[0048]
When it is provided in a form embedded in the bottom of a pedestrian's shoe, as shown in FIG. 4, the shoe's heel portion is cut out into a cylindrical shape, and an infrared projection device 200 and an infrared photographing camera 201 are formed on the upper surface of the cylinder. Installed.
[0049]
In this case, the cylinder is made by using, for example, a metal material having sufficient strength to prevent deformation due to the load of the pedestrian. The inner surface of the cylinder is coated with a paint that absorbs infrared rays to prevent reflection of projection light from the infrared projection device 200. In addition, the lower part of the cylinder is used without opening the lid, and the ground part is covered with a material similar to glass or plastic that transmits infrared rays, so that dust can enter the cylinder from the bottom. Use one of the methods to prevent this.
[0050]
When provided in a form to be fixed to a pedestrian's shoe, as shown in FIG. 5, an infrared projector 200 and a cylindrical or box-shaped case that can be fixed to the side of the shoe or the rear part of the heel. An infrared photographing camera 201 is installed. The structure inside the cylinder is the same as the shape embedded in the bottom of the shoe.
[0051]
4 and 5, when the marker photographing device 20 is realized, a switch 202 for detecting grounding is provided on the bottom of the shoe, and when this switch 202 senses grounding, only at that moment. The infrared projector 200 projects infrared rays, and at the same time, the infrared camera 201 takes an image. The image signal photographed in this way is sent to the identification information recognition device 21 using wireless or wired communication.
[0052]
As the infrared projection device 200, an LED that emits infrared light or an LED equipped with a filter that transmits only infrared light is used. As the infrared photographing camera 201, a CCD camera is used. The power necessary for driving them is supplied from a removable battery embedded in the shoe, a removable battery installed on the side of the shoe, or from the identification information recognition device 21. Supplied.
[0053]
The identification information recognition device 21 is prepared for reading the identification information held by the marker. As shown in FIG. 6, the identification information recognition device 21 receives an image reception unit 210 that receives image information captured by the infrared imaging camera 201, and a reception unit. An identification information reading unit 211 that reads identification information from the image information that has been read, and an identification information transmission unit 212 that transmits the read identification information to the position information determination device 23.
[0054]
There are two installation forms of the identification information recognition device 21: a system that is installed on a pedestrian and a system that is separated from the pedestrian and installed at another location.
[0055]
When the identification information recognition device 21 is installed on a pedestrian, the image reception unit 210 constituting the identification information recognition device 21 is connected to the marker photographing device 20 with a USB cable, an IEEE 1943 cable, or an image signal similar thereto. Receive image information via a cable that can transmit. On the other hand, when the identification information recognition device 21 is separated from the pedestrian and installed at a fixed location, the image information is received from the marker photographing device 20 by wireless communication. The image receiving unit 210 sends the received image information to the identification information reading unit 211.
[0056]
The identification information reading unit 211 constituting the identification information recognition device 21 converts the image information received from the image reception unit 210 into identification information according to the following procedure, and sends the identification information to the identification information transmission unit 212.
[0057]
The identification information transmission unit 212 constituting the identification information recognition device 21 transmits the identification information received from the identification information reading unit 211 to the position information determination device 23.
[0058]
The database 22 manages a correspondence table between identification information and position information. When the identification information is given, the database 22 outputs position information associated with the identification information.
[0059]
Further, the database 22 has a function of adding, deleting, outputting a list, storing a list in a storage medium, and reading the list from the storage medium.
[0060]
The position information determination device 23 receives the identification information read by the identification information recognition device 21 and inputs it to the database 22 to receive the position information from the database 22. However, when “0” indicating failure in detection is received as identification information, NULL is output as position information.
[0061]
Note that the identification information recognition device 21, the database 22, and the position information determination device 23 are classified into a single computer and mounted, and a separate computer is mounted and mounted. When the latter implementation is used, data is transmitted to each device in a wired or wireless manner.
[0062]
Next, according to the processing flow shown in FIGS. 7 to 10, the identification information reading process executed by the identification information reading unit 211 will be described in detail.
[0063]
Here, what is input to the identification information reading unit 211 is a bitmap image, and what is output from the identification information reading unit 211 is identification information represented by numerals.
[0064]
When the processing flow shown in FIGS. 7 to 10 is executed, the identification information reading unit 211 first binarizes the image information captured by the infrared imaging camera 201, and uses the binarized image as a luminance. Processing is performed by specifying the representative pixel position of the square indicating “1” (the position of the pixel showing the highest luminance among the pixels in a certain range) and rotating the image constituted by the representative pixel position by a predetermined angle. Generate target images (including those that are not rotated).
[0065]
Subsequently, when it is determined whether or not the processing target image has an array of luminance “1” as shown in FIG. 11 and when it is determined that it has an array of luminance “1” as shown in FIG. Further, it is determined whether or not the processing target image has an array of luminance “1” as shown in FIG.
[0066]
Subsequently, when determining that the brightness “1” is arranged as shown in FIGS. 11 and 12, it is determined that the image information captured by the infrared camera 201 is the image information of the marker. As shown in FIG. 13, the identification information of the marker is read in accordance with the luminance pattern of the representative pixel position to be specified more vertically and horizontally.
[0067]
That is, when the identification information reading unit 211 executes the processing flow shown in FIGS. 7 to 10, first, in step 10, an image (image 1) captured by the marker imaging device 20 from the image receiving unit 210. In the following step 11, the received image is converted into a monochrome image (image 2) by binarizing.
[0068]
At this time, for example, the binarized value (luminance) of the pixel corresponding to the portion reflected by infrared rays and reflected in white is “0”, and the binarized value (luminance) of the pixel corresponding to the portion reflected in black by absorbing infrared rays is “ 1 "is converted into a monochrome image. With this binarization, an image is created in which only the portion where the filled square is arranged is “1” with the unit marker shown in FIG. 2.
[0069]
Subsequently, in step 12, for each pixel (x, y) of the binarized image, the total luminance value of pixels within the square range of the upper, lower, left, and right α pixels is obtained, and the total value is used as the luminance. A new image (image 3) is generated.
[0070]
That is, using the brightness of neighboring pixels, the averaging process is performed on the brightness of each pixel. Here, the value of α is arbitrarily selected by the manager of the apparatus. However, the brightness of the corresponding pixel in the image 3 located at a position less than α pixels from the top, bottom, left, and right of the image 2 is set to “0”.
[0071]
Subsequently, in step 13, each pixel of the image (image 3) generated in step 12 is selected by shifting one pixel at a time in the raster scan format, and for each selected pixel (x, y), the upper, lower, left, and right β pixels are selected. Determine whether the brightness is higher than the brightness of all pixels in the square area (use the processed brightness if the following processing has already been performed). When it is determined that it has the maximum brightness among neighboring pixels, the brightness of the selected pixel is set to “1” and the brightness of the other pixels is set to “0”. A new image (image 4) is generated.
[0072]
The image (image 4) generated in this way is an image having luminance “1” at the square representative pixel position indicating “1”. Here, the value of β is arbitrarily selected by the manager of the apparatus. However, the luminance of the corresponding pixel in the image 4 located at a position less than β pixels from the top, bottom, left, and right of the image 3 is “0”.
[0073]
Subsequently, in step 14, r images are created by rotating the image (image 4) generated in step 13 counterclockwise (360 / r) degrees around the center of the image. Then, the created r images and an image obtained by copying the image (image 4) generated in step 13 as it is are set as processing target images.
[0074]
Subsequently, when it is determined in step 15 whether or not all the processing target images have been processed, and it is determined that an unprocessed processing target image remains, the process proceeds to step 17, To select one image to be processed.
[0075]
Subsequently, in step 18, it is determined whether or not processing has been performed for all the pixels having the luminance “1” included in the pixel of the selected processing target image, and the luminance “1” that has not been processed is determined. When it is determined that the pixel to be retained is left, the process proceeds to step 19 and one pixel is selected from them. Let the coordinates of the selected pixel be (x, y).
[0076]
On the other hand, when it is determined in step 18 that all pixels having the luminance “1” included in the pixels of the selected processing target image have been processed, the process returns to step 15 to select an unprocessed processing target image. . When it is determined in this step 15 that all the processing target images have been processed, the process proceeds to step 16 where it is determined that the detection of the pedestrian has failed, and “0” indicating the detection failure is set. Output and finish the process.
[0077]
On the other hand, when one pixel (coordinate (x, y)) having luminance “1” included in the pixel of the selected processing target image is selected in step 19, subsequently, in step 20, the value of the counter k is set to “ Set 0 ”.
[0078]
Subsequently, in step 21, a constant d arbitrarily selected by the manager of the apparatus is used.
x ″ = x + d * k k: value of counter k
In the subsequent step 22, for the calculated (x '', y), it is determined whether there is a pixel having luminance “1” among the pixels within the square range of the upper, lower, left and right γ pixels. To do.
[0079]
When it is determined by this determination processing that there is no pixel having luminance “1” within the square range of the upper, lower, left, and right γ pixels centered on (x ″, y), the pixel has unprocessed luminance “1”. Returning to step 18 to select a pixel, on the other hand, when it is determined that there is a pixel having luminance “1”, the process proceeds to step 23 where the value of the counter k is incremented by one.
[0080]
Subsequently, in step 24, it is determined whether or not the value of the counter k has exceeded the maximum value “n−1” (“n−1” shown in FIG. 2). When it is determined that the value “n−1” is not exceeded, the process returns to step 21.
[0081]
On the other hand, when it is determined in step 24 that the value of the counter k has exceeded the maximum value “n−1”, that is, it is determined that the arrangement of luminance “1” as shown in FIG. 11 has been detected. In some cases, the process proceeds to step 25 to set 1 to the value of the counter k.
[0082]
Subsequently, in step 26, using the constant d described above,
y ″ = y + d * k k: value of counter k
In the following step 27, for the calculated (x, y ''), it is determined whether or not there is a pixel having luminance “1” among pixels within the square range of the upper, lower, left and right γ pixels. To do.
[0083]
When it is determined by this determination processing that there is no pixel having luminance “1” in the square range of the upper, lower, left, and right γ pixels centered on (x, y ″), the pixel has unprocessed luminance “1”. Returning to step 18 to select a pixel, on the other hand, when it is determined that there is a pixel having luminance “1”, the routine proceeds to step 28 where the value of the counter k is incremented by one.
[0084]
Subsequently, in step 29, it is determined whether or not the value of the counter k has exceeded the maximum value “m−1” (“m−1” shown in FIG. 2), and the value of the counter k is the maximum. When it is determined that the value “m−1” is not exceeded, the process returns to step 26.
[0085]
On the other hand, when it is determined in step 29 that the value of the counter k has exceeded the maximum value “m−1”, that is, it is determined that the arrangement of luminance “1” as shown in FIG. 12 has been detected. Sometimes go to step 30 to get “xL= X '', yL= Y '' ".
[0086]
That is, according to x ″ determined by increasing according to the process of step 21 and y ″ determined by increasing according to the process of step 26, “xL= X '', yL= Y ″ ”is set.
[0087]
Subsequently, in step 31, from the processing target image (processing target image selected in step 17) subjected to the above-described processing, “(x, y) − (xL, YLA new image (image 5) is generated by cutting out a rectangle that is larger by δ pixels in the vertical and horizontal directions than the rectangle whose diagonal is “)”.
[0088]
Subsequently, in step 32, the buffer B is cleared. Note that the pth storage address of the buffer B is represented by B [p].
[0089]
Subsequently, in step 33, the coordinates of the pixel at the upper left among the pixels having the luminance “1” included in the pixels of the image (image 5) generated in step 31 are set to (x, y), and in step 34. Based on the coordinates (x, y), using the constant d described above,
xi = x + d * i i = 0 to (n-1)
yj = y + d * j j = 0 to (m−1)
X0 to x (n-1), y0 to y (m-1) are created according to the following equation.
[0090]
Subsequently, in step 35, “i = 1, j = 1” is set. Subsequently, in step 36, for (xi, yj), it is determined whether or not there is a pixel having luminance “1” among the pixels within the square range of the upper, lower, left, and right γ pixels.
[0091]
When it is determined by this determination processing that there is a pixel having luminance “1” within the square range of the upper, lower, left, and right γ pixels centered on (xi, yj), the routine proceeds to step 37 where the storage position of the buffer B When “1” is stored in B [(i−1) + (n−1) (j−1)], and when it is determined that there is no such pixel, the process proceeds to step 38 and the buffer B “0” is stored in the storage position B [(i−1) + (n−1) (j−1)].
[0092]
Subsequently, at step 39, the value of the variable i is incremented by one, and at step 40, the value of the variable i exceeds the maximum value “n−1” (“n−1” shown in FIG. 2). When it is determined whether or not the value of the variable i exceeds the maximum value “n−1”, the process returns to step 36.
[0093]
On the other hand, when it is determined in step 40 that the value of the variable i exceeds the maximum value “n−1”, the process proceeds to step 41 where the value of the variable j is incremented by one. It is determined whether or not the value of the variable j has exceeded the maximum value “m−1” (“m−1” shown in FIG. 2).
[0094]
When it is determined by this determination processing that the value of the variable j does not exceed the maximum value “m−1”, the routine proceeds to step 43, where “1” is set to the variable i and then to step 36. Return.
[0095]
When it is determined in step 42 that the value of the variable j has exceeded the maximum value “m−1”, the process proceeds to step 44 where the contents of the buffer B are read as binary numbers and output as identification information. To finish the process.
[0096]
In other words, by repeating the processing of step 36 to step 43, the description will be made with reference to the specific example shown in FIG.
B [0] = 1, B [1] = 0, B [2] = 1, B [3] = 0,
B [4] = 1, B [5] = 0, B [6] = 1, B [7] = 1,
B [8] = 0, B [9] = 0, B [10] = 0, B [11] = 1,
When the data is stored in the buffer B and the storage is completed, the contents of the buffer B are read as binary numbers and output as “2737” in step 44.
[0097]
In this way, the identification information reading unit 211 analyzes the marker pattern photographed by the marker photographing device 20 and performs processing so as to read the marker identification information.
[0098]
Upon receiving the identification information read by the identification information reading unit 211, as described above, the position information determination device 23 determines the position information of the pedestrian by searching the database 22 using the identification information as a search key. Will be processed.
[0099]
[2] Second embodiment
In the first embodiment described above, the invisible position information marker 1 is disclosed as a pattern printed with an infrared absorbing paint, and the marker photographing device 20 is an infrared projection device configured by LEDs that project infrared rays. Although what was comprised with 200 and the infrared imaging camera 201 in which infrared imaging | photography is possible was disclosed, in addition, several combinations are considered.
[0100]
For example, when an LED that projects infrared rays is used as the light source of the marker photographing device 20, it is also conceivable to use an infrared reflective paint as the invisible position information marker 1.
[0101]
Further, when black light is used as the light source of the marker photographing device 20, it is also conceivable to use near ultraviolet reflection / absorption paint as the invisible position information marker 1.
[0102]
Further, visible light can be used as the light source of the marker photographing device 20. In this case, as the non-visible position information marker 1, it is conceivable to use a type of paint that reflects infrared rays when visible light is transmitted.
[0103]
It is also conceivable to use a visible region paint as the invisible position information marker 1.
[0104]
[3] Third embodiment
In the first embodiment described above, a configuration in which an existing one is not used as the invisible position information marker 1 is disclosed, but a method using an existing two-dimensional barcode is also conceivable. In this case, it is possible to apply an existing two-dimensional barcode decoding algorithm to the code reading.
[0105]
However, since many of the existing two-dimensional barcode standards do not consider acquisition of the barcode direction, it is necessary to expand the two-dimensional barcode when acquiring the orientation information. For example, the direction information can be acquired by embedding a pattern for identifying the direction information in the outer periphery of the two-dimensional barcode.
[0106]
Further, when an existing two-dimensional barcode is used, a method using an existing two-dimensional barcode reader as the identification information recognition device 21 can be considered. However, since many two-dimensional bar code readers take a long time to acquire a bar code position, it is considered that a maxi code, a QR code, or the like considering high-speed reading is suitable for use.
[0107]
[4] Fourth embodiment
In the first embodiment described above, the configuration is used in which the position is acquired by acquiring the position information corresponding to the identification information read from the invisible position information marker 1 from the database 22, but the invisible position is used. By laying the information marker 1 on the floor according to a predetermined pattern, it is also possible to acquire pedestrian position information without using the database 22.
[0108]
For example, an expression for converting the actual position information into the identification information of the invisible position information marker 1 is created, and the position information in which the invisible position information marker 1 corresponding to the identification information obtained by the created conversion expression is designated. By applying a certain conversion formula to the read identification information, it becomes possible to acquire pedestrian position information without using the database 22.
[0109]
[5] Fifth embodiment
If dust such as dust is caught between the marker imaging device 20 and the invisible position information marker 1, the reading accuracy of the marker is lowered.
[0110]
Then, the grounding part of the marker imaging device 20 is made into a spring shape, and the exhaust resistance is opened on the side surface. Thereby, when stepping on the floor, the air in the marker photographing device 20 is compressed and discharged from the side surface. At this time, since fine dust is also discharged to the outside, the influence of dust can be reduced.
[0111]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the position of the moving body is detected using the inexpensive and easy-to-manufacture marker and the detection device that can be used for a long time, the position of the moving body can be reduced and inexpensive. Detection can be performed with high accuracy and over a wide range for a long time.
[0112]
For example, when applied to pedestrian position detection, a marker printed on an inexpensive material is placed on the floor, and the marker is placed in a state where external light is blocked using a camera attached to the pedestrian's shoe sole. , By decoding the identification information recorded on the marker, referring to the database in which the correspondence between the identification information and the position information is registered, and acquiring the position information from the identification information, Therefore, the position of the pedestrian can be detected inexpensively and with high accuracy.
[0113]
At this time, it is possible to detect the position of the pedestrian for a long time and in a wide range by using a configuration in which the marker is photographed only at the moment when the pedestrian's shoes are grounded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration example of a pedestrian position detection system configured according to the present invention.
FIG. 2 is an example embodiment of a unit marker.
FIG. 3 is an explanatory diagram of identification information held by a unit marker.
FIG. 4 is an example of an embodiment of a marker imaging device.
FIG. 5 is an example of an embodiment of a marker imaging device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a device configuration of an identification information recognition device.
FIG. 7 is an example of a processing flow executed by an identification information reading unit.
FIG. 8 is an example of a processing flow executed by an identification information reading unit.
FIG. 9 is an example of a processing flow executed by an identification information reading unit.
FIG. 10 is an example of a processing flow executed by an identification information reading unit.
FIG. 11 is an explanatory diagram of processing executed by an identification information reading unit.
FIG. 12 is an explanatory diagram of processing executed by an identification information reading unit.
FIG. 13 is an explanatory diagram of processing executed by an identification information reading unit.
[Explanation of symbols]
1 Invisible position information marker
2 Pedestrian position detection system
20 Marker photographing device
21 Identification information recognition device
22 Database
23 Position information determination device

Claims (6)

自在に移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出装置であって、
赤外線投射機と赤外線撮影カメラとで構成され、その両者は移動体の接地部に装着されて、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象として、赤外線を使ってそのマーカを撮影する撮影手段と、
移動体に装着されて、上記接地部が上記接地面に接地したときに上記撮影手段による撮影が行われるように制御するスイッチ手段と、
上記撮影手段により撮影された画像情報に認識処理を施すことで、上記撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する認識手段と、
上記認識手段の認識した識別情報に従って、移動体の位置を決定する決定手段とを備えることを、
特徴とする移動体位置検出装置。A moving body position detecting device for detecting a position of a moving body that freely moves,
Consists of an infrared projector and an infrared camera, both of which are attached to the grounding part of the moving object, and are used to shoot an identification marker formed of an infrared absorbing material provided on the grounding surface of the moving part of the moving object and then, a photographing means for photographing the marker using the infrared,
Is attached to the moving body, a switching means for the ground unit is controlled to shooting by the upper Symbol photographing means when grounded to the ground plane takes place,
Recognizing means for recognizing identification information of a marker photographed by the photographing means by performing recognition processing on the image information photographed by the photographing means;
A determination unit that determines a position of the moving body according to the identification information recognized by the recognition unit.
A moving body position detecting device. 自在に移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出装置であって、
赤外線投射機と赤外線撮影カメラとで構成され、その両者は移動体の接地部に装着されて、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象として、赤外線を使ってそのマーカを撮影する撮影手段と、
移動体に装着されて、上記接地部が上記接地面に接地したときに上記撮影手段による撮影が行われるように制御するスイッチ手段と、
上記撮影手段により撮影された画像情報に認識処理を施すことで、上記撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する認識手段と、
上記認識手段の認識対象となる識別情報とそれに対応付けられる移動体の位置情報との対応関係を記憶する記憶手段と、
上記認識手段の認識した識別情報をキーにして上記記憶手段にアクセスすることで、移動体の位置を決定する決定手段とを備えることを、
特徴とする移動体位置検出装置。A moving body position detecting device for detecting a position of a moving body that freely moves,
Consists of an infrared projector and an infrared camera, both of which are attached to the grounding part of the moving object, and are used to shoot an identification marker formed of an infrared absorbing material provided on the grounding surface of the moving part of the moving object and then, a photographing means for photographing the marker using the infrared,
Is attached to the moving body, a switching means for the ground unit is controlled to shooting by the upper Symbol photographing means when grounded to the ground plane takes place,
Recognizing means for recognizing identification information of a marker photographed by the photographing means by performing recognition processing on the image information photographed by the photographing means;
Storage means for storing the correspondence between the identification information to be recognized by the recognition means and the position information of the moving body associated with the identification information;
A determination unit that determines the position of the moving body by accessing the storage unit using the identification information recognized by the recognition unit as a key,
A moving body position detecting device. 自在に移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、
赤外線投射機と赤外線撮影カメラとで構成され、その両者は移動体の接地部に装着されて、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象として、赤外線を使ってそのマーカを撮影する撮影手段と、移動体に装着されて、その接地部がその接地面に接地したときにその撮影手段による撮影が行われるように制御するスイッチ手段とで構成される撮影装置により撮影された画像情報を入手する過程と、
上記入手した画像情報に認識処理を施すことで、上記撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する過程と、
上記認識した識別情報に従って、移動体の位置を決定する過程とを備えることを、
特徴とする移動体位置検出方法。A moving body position detecting method for detecting a position of a moving body that freely moves,
Consists of an infrared projector and an infrared camera, both of which are attached to the grounding part of the moving object, and are used to shoot an identification marker formed of an infrared absorbing material provided on the grounding surface of the moving part of the moving object and a, a photographing means for photographing the markers with the infrared, is mounted on the moving body, the grounding unit is controlled to by the imaging is performed photographing means Niso when grounded to the ground plane switch A process of obtaining image information photographed by a photographing device comprising means;
A process of recognizing identification information of a marker photographed by the photographing means by performing recognition processing on the obtained image information;
A step of determining the position of the moving body according to the recognized identification information,
A moving body position detecting method characterized by the above. 自在に移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、
赤外線投射機と赤外線撮影カメラとで構成され、その両者は移動体の接地部に装着されて、移動体の移動箇所の接地面に設けられる赤外線吸収材料で形成された識別用のマーカを撮影対象として、赤外線を使ってそのマーカを撮影する撮影手段と、移動体に装着されて、その接地部がその接地面に接地したときにその撮影手段による撮影が行われるように制御するスイッチ手段とで構成される撮影装置により撮影された画像情報を入手する過程と、
上記入手した画像情報に認識処理を施すことで、上記撮影手段により撮影されたマーカの持つ識別情報を認識する過程と、
上記認識した識別情報をキーにして、上記認識の対象となる識別情報とそれに対応付けられる移動体の位置情報との対応関係を記憶する記憶手段にアクセスすることで、移動体の位置を決定する過程とを備えることを、
特徴とする移動体位置検出方法。A moving body position detecting method for detecting a position of a moving body that freely moves,
Consists of an infrared projector and an infrared camera, both of which are attached to the grounding part of the moving object, and are used to shoot an identification marker formed of an infrared absorbing material provided on the grounding surface of the moving part of the moving object and a, a photographing means for photographing the markers with the infrared, is mounted on the moving body, the grounding unit is controlled to by the imaging is performed photographing means Niso when grounded to the ground plane switch A process of obtaining image information photographed by a photographing device comprising means;
A process of recognizing identification information of a marker photographed by the photographing means by performing recognition processing on the obtained image information;
Using the recognized identification information as a key, the position of the moving body is determined by accessing a storage means for storing the correspondence relationship between the identification information to be recognized and the position information of the moving body associated therewith. Preparing the process,
A moving body position detecting method characterized by the above. 請求項３又は４に記載の移動体位置検出方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための移動体位置検出プログラム。  A moving body position detection program for causing a computer to execute processing used to realize the moving body position detection method according to claim 3. 請求項３又は４に記載の移動体位置検出方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための移動体位置検出プログラムを記録した記録媒体。  A recording medium on which a moving body position detection program for causing a computer to execute processing used to realize the moving body position detection method according to claim 3 or 4 is recorded.
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