JP5382122B2 - 移動体位置検出装置および移動体位置検出方法 - Google Patents
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Description
移動体は通常GPSによって現在位置を計測しているため高精度で現在位置を計測することができないときがある。そこで、本実施例では、移動体に搭載した撮像装置で取得した画像から位置が既知であるターゲットを検出し、移動に従って発生する画像上でのターゲットの形状変化の状態に基づいてターゲットの位置を特定する。そして、移動体が特定したターゲットの下の決められた位置に来たときに、特定したターゲットに関連付けて記録されている特定したターゲットの位置データに、移動体が現在有している位置データを変更する。その結果、移動体は自律的に高精度な位置データを取得することができる。
本実施例では以後、移動体を車(自動車、原動機付自転車、軽車両およびトロリーバスなど)とし、対象物を道路に設けられた案内標識とした場合について説明する。しかし、移動体は車に限るものではなく鉄道車両、建設車両、農業車両、産業車両、船舶などであってもよい。また、ターゲットは案内標識に限定するものではないし建造物などを用いてもよい。
図2は、実施例1における移動体位置検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
ビデオカメラ2は、移動体に設置される撮像装置であり、連続または間欠的にターゲットの撮影を行い、撮影した画像をビデオ信号に変換してビデオエンコーダ3に転送する。例えば、ビデオカメラ2は撮像素子(CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなど)を備えた撮像装置などである。また、ビデオ信号は、例えばNTSC(National Television System Committee)などを用いてもよいし、他のビデオ信号を用いてもよい。
制御部4は、ターゲット位置抽出手段、ターゲット位置出力手段を備える。
ターゲット位置抽出手段は、記録部に記録されている複数のターゲットの画像データと、画像上のターゲットの画像データとを比較し、複数のターゲットの画像データから画像上のターゲットの画像データと一致する画像データを特定する。そして、記録部に記録されている、特定した画像データに関連付けられている、予め決められた距離まで移動体が前記ターゲットに接近したときの位置を示す位置データを取得する。
比較部25は、アスペクト比計算部22から出力されたアスペクト比と予め記録部5(またはターゲットデータ記録部23)に記録されている閾値2を比較して、閾値2以下であればFF26にイネーブル信号を出力する。ここで、閾値2は撮影した画像上のターゲットの画像が線状に近づいたことが判定できればよいので、ターゲットごとに線状に近づいたときのアスペクト比を予め計算して閾値2として記録しておいてもよい。
次に、ターゲットテーブルについて説明をする。
ターゲット検出部21は、補正部51、特徴抽出部52、比較部53、相関部55を備えている。
アスペクト比計算部22は、ターゲット追跡部61、XY成分分離部62、縦長測定部63、横長測定部64、縦横比演算部65、FF66を備えている。ターゲット追跡部61は、補正部51から補正データとターゲットデータを取得して、補正データに含まれるターゲットを追跡するとともに抽出する。図6の例では、アスペクト比計算部22が補正データBにターゲットデータAがあることを検出し、検出したターゲットを移動体がそのターゲットの位置に移動するまで追跡する。しかし、移動体がターゲットに近づくと図6のC1〜C4(追跡ターゲットデータ)に示すようにターゲットの形状が変化するため、ターゲットを補足したときの形状を追跡するだけではターゲットデータAを追跡することが難しい。そこで、例えば、ターゲットの色などに基づいてターゲットデータAを追跡する方法を用いる。また、ターゲット追跡部61は、ターゲット追跡中のときは追跡中であるか否かを示す信号をFF66に出力する(図6の追跡オン/オフ信号)。また、ターゲット追跡部61は、追跡ターゲットデータをXY成分分離部62に出力する。
本例では、アスペクト比=(Y方向の長さ/X方向の長さ)を求めている(縦/横)。次に、縦横比演算部65は上記式により算出したアスペクト比をFF66に出力する。
図7A、7Bは、移動体位置検出装置の動作の一例を示すフロー図である。
ステップS8(ターゲット検出処理)でターゲット検出部21は、ターゲットデータと全てのターゲット設定データの比較を完了したかを判定する。全ての比較が完了していればステップS9に移行し(Yes)、完了していなければステップS4に移行する(No)。例えば、図4に示す全てのターゲットID「1」〜「N」に関連付けられているターゲット設定データに対してターゲットデータと比較をしたかを判定する。
ステップS12(比較処理)では、比較部25が現在のターゲットIDに基づいてターゲットデータ記録部23から閾値2を取得して設定する。例えば、閾値2はステップS9で取得したターゲットIDに対応するターゲットテーブルの「閾値2」に記録されている「比率1」「比率2」・・・の中から選択して、設定する。
夜間(または雨、霧などの悪天候)に可視光を使用して撮影した画像からターゲットを抽出する場合、光量などが不足するため良質な画像が得られず、ターゲットを識別することが困難である。そこで、実施例2では、夜間(または悪天候)であっても高精度に移動体の位置を検出する方法について説明する。
実施例2に示す移動体位置検出装置80は、ビデオカメラ2、ビデオエンコーダ3、ビデオカメラ81(赤外線ビデオカメラ)、ビデオエンコーダ82、制御部4、記録部5を備えている。実施例2では、実施例1の構成にさらにビデオカメラ81、ビデオエンコーダ82を追加して、夜間(または悪天候)でもターゲットを抽出することができる。
制御部4は、ターゲット検出部21、アスペクト比計算部22、ターゲットデータ記録部23、ターゲット位置情報変換部24、比較部25、FF26(フリップフロップ)、カメラ選択部91、カメラ切替部92を備えている。
図11A、11B、11Cは、移動体位置検出装置の動作の一例を示すフロー図である。
実施例2ではビデオカメラ81の撮影データ用のターゲットテーブル(IRターゲットテーブル)を図4に示したターゲットテーブルと別に有している。IRターゲットテーブルは、カメラ選択部91によりビデオカメラ81側が選択されているときに用いられる。IRターゲットテーブルは、ターゲットID、IRターゲット設定データ、閾値2(アスペクト比データ)、位置データを記録する列「ターゲットID」「IRターゲット設定データ」「閾値2(アスペクト比データ)」「位置データ」を有している。「ターゲットID」には、実施例1と同様、対応する箇所にターゲットごとに関連付けられた識別番号が記録されている。本例では数字「1」「2」・・・「N」が割り振られている。IRターゲット設定データには、赤外線カメラで撮影したターゲットの画像データ、ターゲットの輪郭、色、模様、ターゲットに記載されている文字などに関するデータが記録されている。図12では「IRターゲット設定データ」に、赤外線カメラで撮影した画像、輪郭、色、模様、文字に関するデータを記録する列「IR画像データ」「IR輪郭データ」「IR色データ」「IR模様データ」「IR文字データ」を有している。
なお、図12の「閾値2」「位置データ」は、ビデオカメラ2用のターゲットテーブル(図4)の「閾値2」、「位置データ」と共通で使用することができる。
移動体に固定されている撮像装置の画角(または視野角)は有限であるため、移動体が移動をしている場合、有効な画像認識を行うために画角を狭くせざるを得ない場合がある。しかし、画角が狭くなると撮影した画像の中からターゲットを検出することが困難になる。
図13は、実施例3における移動体位置検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
また、本例では撮像装置が2台の場合について説明するが、2台以上の撮像装置を用意してもよい。
制御部4は、ターゲット検出部21、アスペクト比計算部22、ターゲットデータ記録部23、ターゲット位置情報変換部24、比較部25、FF26(フリップフロップ)、カメラ映像合成部1401を備えている。
図16A、16B、16Cは、移動体位置検出装置の動作の一例を示すフロー図である。
以上のように、第1の撮像装置と別に、その撮像装置の撮影範囲と異なり、且つその撮像装置と部分的に共通の撮影範囲を撮影する第2の撮像装置を設ける。そして、第1の撮像装置と第2の撮像装置で撮影した撮像データを、共通の撮影範囲を重ねて合成して合成画像を生成し、ターゲット検出部に出力する。
既存のターゲットの位置情報を予め移動体側で記録しておいて、その物体を標定することにより移動体が自分自身の位置を特定する方式では、予めターゲットの設置地点の位置を記録しなければならない。そのため、ターゲットの数が膨大になると移動体が備える記録部に記録する情報量も膨大になる。そこで、実施例4では移動体が備える記録部に記録する情報量を抑える方法について説明する。
図17は、実施例4における制御部の構成の一例を示すブロック図である。
「ターゲットID」の箇所には、連続して設置されているターゲットにそれぞれ割り振られたターゲットIDが、ターゲットが捕捉される順番に記録されている(ターゲットパターン)。「ターゲット設定データ」は実施例1〜3で用いたターゲットテーブルと同じように、ターゲットIDに関連付けられて「画像データ」「輪郭データ」「色データ」「模様データ」「文字データ」の列に各データが記録されている。
「位置データ」には、「ターゲットID」に記録されているパターンの最後の行のターゲットIDのみ位置データが関連付けられて記録されている。つまり、移動体が最後のターゲットに近づいたときに位置データを更新する。
図20A、20Bは、移動体位置検出装置の動作の一例を示すフロー図である。
ステップS2010(ターゲットパターン検出処理)でターゲットパターン検出部1701は、ターゲットIDを取得順に記録してパターンを生成する。
ステップS2018では、FF26が位置データを出力すると、ターゲットパターン検出部1701は生成したパターンを削除してステップS2001に移行する。
上記説明した実施例1〜4において、ビデオカメラが撮影した画像に、ターゲット以外にターゲットと類似した形状または色、模様の物体が複数存在している場合、ターゲットの識別が困難になる。そこで、ターゲット以外にターゲットと類似した形状または色、模様の物体が複数存在している場合であってもターゲットの識別を可能にする位置検出方法について説明する。
制御部4は、ターゲット検出部21、アスペクト比計算部22、ターゲットデータ記録部23、比較部25、FF26(フリップフロップ)、ターゲット文字位置情報検出部2101を備えている。
図23A、23B、23Cは、移動体位置検出装置の動作の一例を示すフロー図である。
ステップS2313(文字位置情報検出部処理)では、ターゲット文字位置情報検出部2101がステップS2304で抽出した文字列に対応する位置データを取得するための要求通知を生成する。ステップS2314(文字位置情報検出部処理)でターゲット文字位置情報検出部2101が、文字列記録部2204または記録部5に文字列(要求通知)を出力する。
ステップS2314〜ステップS2319の動作は、実施例1で説明した図7BのステップS12〜ステップS15の動作と同じである。
(本実施例がコンピュータプログラムとして実現される場合の構成)
図24は、上記本発明の実施形態の装置を実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
記録媒体読取装置243は、CPU241の制御にしたがって記録媒体243aに対するデータのリード/ライトを制御する。そして、記録媒体243aに記録媒体読取装置243の制御で書き込まれたデータを記憶させたり、記録媒体243aに記憶されたデータを読み取らせたりする。また、着脱可能な記録媒体243aは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体として、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置(HDD)などがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。また、処理に矛盾の無い範囲で、実施例を組み合わせることも可能である。
2 ビデオカメラ、
3 ビデオエンコーダ、
4 制御部、
5 記録部、
21 ターゲット検出部、
22 アスペクト比計算部、
23 ターゲットデータ記録部、
24 ターゲット位置情報変換部、
25 比較部、
51 補正部、
52 特徴抽出部、
53 比較部、
54 レジスタ、
55 相関部、
61 ターゲット追跡部、
62 XY成分分離部、
63 縦長測定部、
64 横長測定部、
65 縦横比演算部、
81 ビデオカメラ、
82 ビデオエンコーダ、
91 カメラ選択部、
92 カメラ切替部、
93 赤外線照射器、
240 ハードウェア、
242 記録部、
243 記録媒体読取装置、
243a 記録媒体、
244 入出力インタフェース、
244a 入出力装置、
245 通信インタフェース、
246 バス、
1032 ビデオエンコーダ、
1300 移動体位置検出装置、
1301 ビデオカメラ、
1302 ビデオエンコーダ、
1401 カメラ映像合成部、
1701 ターゲットパターン検出部、
1702 ターゲットパターン位置情報変換部、
2101 ターゲット文字位置情報検出部、
2201 補正部、
2202 文字抽出部、
2203 文字識別部、
2204 文字列記録部、
Claims (11)
- 移動体が移動可能な経路の付近に設置されたターゲットを撮像装置で連続もしくは間欠的に撮影し、撮影した画像上のターゲットに基づいて移動体の位置を検出する移動体位置検出装置であって、
記録部に記録されている複数のターゲットの画像データと、前記画像上のターゲットの画像データとを比較し、前記複数のターゲットの画像データから前記画像上のターゲットの画像データと一致する画像データを特定し、前記記録部に記録されている、特定した画像データに関連付けられている前記ターゲットの位置を示す位置データを取得するターゲット位置抽出手段と、
前記記録部に記録されている、予め決められた距離まで前記移動体が前記ターゲットに接近したときの前記ターゲットのアスペクト比に、前記撮影した画像上のターゲットのアスペクト比が変化したと判定したとき、前記位置データを出力するターゲット位置出力手段と、
を備えることを特徴とする移動体位置検出装置。 - 前記記録部は、
前記ターゲットに割り振られたターゲットを識別するターゲットIDと、前記ターゲットIDに関連付けて予め前記ターゲットごとに撮影した前記ターゲットの画像データを有するターゲット設定データと、予め決められた距離まで前記移動体が前記ターゲットに接近したときに前記ターゲットの画像上の形状からアスペクト比を算出した閾値と、前記閾値が算出された位置を示す位置データと、を記録し、
前記ターゲット位置抽出手段は、
前記撮像装置により撮影された画像から前記ターゲットを抽出してターゲットデータを生成し、該ターゲットデータと最も一致する前記ターゲット設定データを記録部から抽出し、抽出したターゲット設定データに対応する前記ターゲットIDを取得するターゲット検出部と、
前記ターゲット検出部で取得した前記ターゲットIDを取得して、前記記録部から該ターゲットIDに関連付けられている位置データを検出するターゲット位置情報変換部と、を備え、
前記ターゲット位置出力手段は、
前記撮像装置により撮影された画像上のターゲットを追跡するとともに、追跡している画像上のターゲットのアスペクト比を算出するアスペクト比計算部と、
前記アスペクト比が、前記閾値以下であるときイネーブル信号を出力する比較部と、
前記ターゲット位置情報変換部から位置データを取得し、前記イネーブル信号を受信したとき該位置データを出力するFF部と、を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体位置検出装置。 - 前記撮像装置と別に赤外線撮影可能な赤外線撮像装置を備え、
前記記録部は、予め前記ターゲットごとに前記赤外線撮像装置で撮影した前記ターゲットの画像データを有するターゲット設定データと前記位置データと前記閾値と、を前記ターゲットIDに関連付けて記録した赤外線撮像装置用のテーブルを有し、
前記撮像装置と前記赤外線撮像装置の撮影した画像の輝度を比較し、輝度が高い撮像装置を選択するカメラ選択部と、
前記カメラ選択部で選択された撮像装置が撮影した撮像データを前記ターゲット検出部に出力するカメラ切替部と、
前記赤外線撮像装置が選択されたとき、前記ターゲット検出部は前記赤外線撮像装置用のテーブルを用い、前記ターゲットIDを取得し、前記ターゲット位置情報変換部は前記赤外線撮像装置用のテーブルを用い、前記位置データを取得する、ことを特徴とする請求項2に記載の移動体位置検出装置。 - 前記撮像装置と別に、前記撮像装置の撮影範囲と異なり、且つ前記撮像装置と共通の撮影範囲を撮影する第2の撮像装置を備え、
前記撮像装置と前記第2の撮像装置で撮影した撮像データを、前記共通の撮影範囲を重ねて合成して合成画像を生成し、前記ターゲット検出部に前記合成画像を出力することを特徴とする請求項2に記載の移動体位置検出装置。 - 前記記録部に、前記ターゲットが捕捉される順番に前記ターゲットIDを記録するパターンを設定し、前記パターンにおいて最後に捕捉されたターゲットに対応するターゲットIDにのみ前記位置データを関連付け、
前記ターゲットパターンを検出したとき、前記パターンにおいて最後に捕捉されたターゲットに対応するターゲットIDを取得するターゲットパターン検出部と、
前記ターゲットパターン検出部で取得した前記ターゲットIDを取得して、前記記録部から該最後に捕捉されたターゲットに対応するターゲットIDに関連付けられている位置データを検出して前記FF部に出力するターゲットパターン位置情報変換部と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の移動体位置検出装置。 - 前記撮像装置と別に赤外線撮影可能な赤外線撮像装置を備え、
前記記録部は、前記位置データに前記ターゲットの位置に関係する位置情報を関連づけて記録し、
前記赤外線撮像装置から出力された画像に対して文字認識処理をして文字列からなる位置情報を検出し、前記記録部を参照して該位置情報に関連付けられた前記位置データを検出して前記FF部26に出力するターゲット文字位置情報検出部を備えることを特徴とする請求項2に記載の移動体位置検出装置。 - 移動体が移動可能な経路の付近に設置されたターゲットを撮像装置で連続もしくは間欠的に撮影し、撮影した画像上のターゲットに基づいて移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、
前記ターゲットに割り振られたターゲットを識別するターゲットIDと、前記ターゲットIDに関連付けて予め前記ターゲットごとに撮影した前記ターゲットの画像データを有するターゲット設定データと、予め決められた距離まで前記移動体が前記ターゲットに接近したときに前記ターゲットの画像上の形状からアスペクト比を算出した閾値と、前記閾値が算出された位置を示す位置データと、を記録部に記録し、
前記コンピュータに、
前記撮像装置により撮影された画像から前記ターゲットを記録部から抽出してターゲットデータを生成し、該ターゲットデータと最も一致する前記ターゲット設定データを抽出し、抽出したターゲット設定データに対応する前記ターゲットIDを取得する処理と、
前記記録部から取得した該ターゲットIDに関連付けられている位置データを検出する処理と、
前記撮像装置により撮影された画像上のターゲットを追跡するとともに、追跡している画像上のターゲットのアスペクト比を算出し、該アスペクト比が前記閾値以下であるとき前記位置データを出力する処理と、
を実行させることを特徴とする移動体位置検出方法。 - 前記撮像装置と別に赤外線撮影可能な赤外線撮像装置を備え、
前記コンピュータに、
前記記録部は、予め前記ターゲットごとに前記赤外線撮像装置で撮影した前記ターゲットの画像データを有するターゲット設定データと前記位置データと前記閾値と、を前記ターゲットIDに関連付けて記録した赤外線撮像装置用のテーブルを有し、
前記撮像装置と前記赤外線撮像装置の撮影した画像の輝度を比較し、輝度が高い撮像装置を選択し、選択された撮像装置が撮影した撮像データに切り替える処理と、
前記赤外線撮像装置が選択されたとき、前記赤外線撮像装置用のテーブルを用い、前記ターゲットIDと前記位置データを取得する処理と、を実行させることを特徴とする請求項7に記載の移動体位置検出方法。 - 前記撮像装置と別に、前記撮像装置の撮影範囲と異なり、且つ前記撮像装置と共通の撮影範囲を撮影する第2の撮像装置を備え、
前記コンピュータに、
前記撮像装置と前記第2の撮像装置で撮影した撮像データを、前記共通の撮影範囲を重ねて合成して合成画像を生成する処理を実行させることを特徴とする請求項7に記載の移動体位置検出方法。 - 前記記録部に、前記ターゲットが捕捉される順番に前記ターゲットIDを記録するパターンを設定し、前記パターンにおいて最後に捕捉されたターゲットに対応するターゲットIDにのみ前記位置データを関連付け、
前記コンピュータに、
前記パターンを検出したとき、前記パターンにおいて最後に捕捉されたターゲットに対応するターゲットIDを取得する処理と、
前記記録部から該最後に捕捉されたターゲットに対応するターゲットIDに関連付けられている位置データを検出する処理と、を実行させることを特徴とする請求項7に記載の移動体位置検出方法。 - 前記撮像装置と別に赤外線撮影可能な赤外線撮像装置を備え、
前記記録部は、前記位置データに前記ターゲットの位置に関する位置情報を関連づけて記録し、
前記コンピュータに、
前記赤外線撮像装置から出力された画像に対して文字認識処理をして文字列からなる位置情報を検出し、前記記録部を参照して該位置情報に関連付けられた前記位置データを検出する処理を、実行させることを特徴とする請求項7に記載の移動体位置検出方法。
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