JP6438234B2 - データ処理方法、及び、データ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、無人で移動する移動体に設けたセンサにより形状データを取得して、マッピングデータを生成するデータ処理方法に関する。

センサ、例えばレーザレーダを予め定められた経路に沿って移動させ、形状が未知の屋内の形状データを取得して、これを三次元（３Ｄ）のマッピングデータを生成しようとすると、屋内の形状やセンサの向きによっては、形状データを取得できない領域が生じる。
このデータ抜け領域について形状データを補填するために、これまでは、先行して取得した形状データを人為的に確認してデータ抜け領域を特定する。次いで、特定されたデータ抜け領域に基づいて、先行する形状データの取得時とは異なる向きにセンサを変更して、形状データを再取得する。そして、先行する形状データと採取他得した形状データを統合することで、形状データの完全性を担保することができる。しかし、以上の手法は、データ抜け領域の特定及び多大な時間を要し、迅速に３Ｄマッピングデータを生成することが難しい。

形状データを取得することに関して、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１は、初期画像のセットから点対応を求め、次いで、２点動き予測をそれらの点対応に適用してカメラの初期姿勢のセットを求めることによって、周囲状況に対する可動カメラの姿勢を得ることを提案している。

特開２０１４−３２６６６号公報

特許文献１は、センサをなすカメラの姿勢に関するものであり、データ抜け領域の補填について示唆するものでない。
そこで本発明は、取得した形状データにデータ抜け領域が存在する場合に、迅速に形状データを再取得してデータ抜け領域を補填することのできるデータ処理方法を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のデータ処理方法は、予め定められた移動経路に従って移動する無人移動体が備えるセンサにより、無人移動体が移動する領域を取り囲む壁の第１形状データを取得する第１ステップと、第１ステップにおいて取得された第１形状データを処理することにより、データ抜け領域を特定する第２ステップと、第２ステップで特定されたデータ抜け領域について新たに第２形状データを取得するための、センサの位置を特定する第３ステップと、第３ステップにおいて特定されたセンサの位置を考慮した新たな移動経路に従って、無人移動体を移動させて、データ抜け領域について新たに第２形状データを取得する第４ステップと、を備え、第２ステップにおいて、第１形状データから生成される点群データのそれぞれの構成点から所定距離の範囲内に、点群データの他の構成点が存在しない場合に、当該構成点を端とすると、最も距離が近い第１端と第２端の間を、データ抜け領域として特定し、第３ステップにおいて、第１端と第２端を第１補填線で繋ぎ、第１補填線の垂直二等分線を第２補填線として生成し、第２補填線に沿ってセンサの位置を特定し、特定されたセンサの位置に、無人移動体が配置されるスペースが存在するか否かを判定し、スぺースが存在しないと判定されると、先に特定されたセンサの向きを変えていき、センサに係る焦点距離を保ちながら、点群データに干渉しないようにセンサの位置を補正することを特徴とする。
本発明のデータ処理方法は、第２ステップにおいて、第１ステップにおいて取得された第１形状データを処理することにより、データ抜け領域を特定し、次いで、第３ステップにおいてデータ抜け領域について新たに形状データを取得するための、センサの位置を特定するので、迅速に形状データを再取得してデータ抜け領域を補填することができる。

本発明のデータ処理方法において、第１形状データと第２形状データとを統合し、マッピッングデータとする第５ステップを備えることができる。このマッピングデータを参照することにより、例えば屋内の様子を迅速に確認することができる。

本発明の第２ステップにおいて、第１形状データから生成される点群データのそれぞれの構成点から所定距離の範囲内に、点群データの他の構成点が存在しない場合に、当該構成点を端とすると、最も距離が近い第１端と第２端の間を、データ抜け領域として特定する。
このデータ抜け領域の特定をするための演算処理は極めて負担が軽いので、迅速かつ確実にデータ抜け領域を特定するのに有効である。

本発明の第３ステップにおいて、第１端と第２端を第１補填線で繋ぎ、第１補填線の垂直二等分線を第２補填線として生成し、第２補填線に沿ってセンサの位置を特定する。そうすれば、再取得の際に、形状データを確実に取得することができる。しかも、第１補填線と第２補填線を描く処理は、負担が軽いので、センサの位置を迅速に特定することができる。

本発明の第３ステップにおいて、特定された位置に実際にセンサを配置すると、周囲の壁にセンサが干渉することもあり得る。そこで、第３ステップにおいて特定されたセンサの位置を、点群データに干渉しないように補正する。
なお、以上説明した本発明のデータ処理方法は、データ処理装置として把握することができる。

本発明によれば、第２ステップにおいて、第１ステップにおいて取得された第１形状データを処理することにより、データ抜け領域を特定し、次いで、第３ステップにおいてデータ抜け領域について新たに形状データを取得するための、センサの位置を特定するので、形状データを迅速に再取得してデータ抜け領域を補填することができる。

本実施形態の形状データの取得方法が適用される建屋の一例を示す図である。 本実施形態のデータの処理方法を実行するＵＡＶの構成概要を示すブロック図である。 本実施形態のデータの処理方法を実行する制御装置の構成概要を示すブロック図である。 本実施形態の処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）は１回目に形状データを取得する際のセンサの移動経路を示し、（ｂ）は１回目に取得された形状データ（点群データ）を示す図である。 （ａ）は１回目に取得された形状データ（点群データ）を用いてデータ抜け領域を特定する手法を説明する図であり、（ｂ）は特定されたデータ抜け領域を示す図である。 データ抜け領域について補填線を描画し、補填線に基づいてデータ抜け領域について２回目の形状データを取得するためのセンサの位置を特定する手順を示す図である。 （ａ）は、２回目のデータ取得のための移動経路の例を示し、（ｂ）は１回目に取得した形状データと２回目に取得した形状データを統合して生成されたマッピング画像である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態の形状データの取得方法は、図１に示す建屋１を構成する四つの側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを、建屋１の内部の空間から観察した時の３Ｄマッピングデータを形成するために行われる。建屋１は、側壁２ａ及び側壁２ｃのそれぞれに、鉛直方向に立ち上がる柱３ａ，３ｃを備えている。
本実施形態の前提として、柱３ａ，３ｃを除いて、建屋１の四つの側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、床４及び天井５で区画される直方体状の屋内空間Ａの寸法は既知であるが、柱３ａ，３ｃを含めた側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内壁面ＩＳ（図５（ａ））の形状は未知である。本実施形態は、この未知の内壁面の３Ｄマッピングデータ（以下、単に３Ｄマップ）を生成することを目的とする。
なお、本実施形態においては、薄い側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを例にしているが、本発明における壁は、厚さに関わらず、屋内空間を仕切る物体を広く包含するものとする。

本実施形態は、３Ｄマップの生成に関与する要素として、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）１０と、ＵＡＶ１０の動作を制御する制御装置２０を備える。各々の概略の機能を示すと、以下の通りである。ＵＡＶ１０は、予め定められた経路に従って移動しながら、自己が備えるセンサにより内壁面ＩＳの形状データを取得する。制御装置２０は、ＵＡＶ１０から形状データを取得してデータ抜け領域を特定し、さらに、特定されたデータ抜け領域の部分について形状データを再取得するのに必要なＵＡＶ１０の移動経路を設定する。ＵＡＶ１０は、新たに設定された移動経路に基づいて、屋内空間Ａ内のデータ抜け領域に直行して、形状データを再所得し、制御装置２０は再取得した形状データを先に取得していた形状データに統合することにより、柱３ａ，３ｃを含めた内壁面ＩＳの３Ｄマップを生成する。
以下、本実施形態をより具体的に説明する。

［ＵＡＶ１０の構成］
ＵＡＶ１０は、図２に示すように、送受信部１１と、制御部１３と、センサ１５と、駆動部１６と、形状データ記憶部１７と、経路データ記憶部１８とを備えている。

送受信部１１は、制御装置２０との間でデータの送受信を担う。
送受信部１１が制御装置２０から受信する主要なデータとしては、ＵＡＶ１０の移動経路に関するデータが掲げられる。送受信部１１が制御装置２０に向けて送信する主要なデータとしては、センサ１５により取得した形状データが掲げられる。

制御部１３は、ＵＡＶ１０の全体的な動作を司る機能を有している。つまり、制御部１３は、センサ１５に対してＵＡＶ１０の移動中に形状データを取得することを指示し、駆動部１６に対して経路データ記憶部１８に記憶されている移動経路に従ってＵＡＶ１０が移動するように指示する。また、制御部１３は、センサ１５で取得した形状データを形状データ記憶部１７に記憶するよう指示する。さらに、制御部１３は、形状データ記憶部１７に記憶した形状データを、送受信部１１を介して制御装置２０に転送するように指示する。

センサ１５は、移動経路にしたがってＵＡＶ１０が移動する過程で、形状データを取得する。
センサ１５は、例えば、レーザレーダが適用される。レーザレーダは、レーザスキャナ、ＬＲＦ（レーザレンジファインダ）とも称される。
レーザレーダは、レーザの出射面を左右１８０度に繰り返し振りながら、レーザを短周期で繰り返し出射するとともに、内壁面ＩＳに反射して戻ってきたレーザを受信する。そして、レーザレーダは、レーザを出射または受信した「計測時刻」と、レーザを出射した「方位」と、レーザを出射してから受信するまでの時間に基づく「距離」と、を「距離方位点」として計測する。レーザレーダにより計測された複数の距離方位点を示す点群データが形状データを構成する。
なお、レーザレーダは、形状データを取得するセンサの一例にすぎず、本実施形態のセンサ１５としては、他の三次元形状を特定できる手段を採用できる。他の手段としては、ステレオカメラ、超音波センサ（ソナー）が掲げられる。
また、センサ１５の台数に制限はなく、例えば、形状データを取得する領域が相違するように複数台のレーザレーダを設けてもよい。

駆動部１６は、経路データ記憶部１８に記憶されている経路データに基づいて、制御部１３が生成する移動指令に従って動作することにより、ＵＡＶ１０が移動経路に沿って移動させる。
駆動部１６は、ＵＡＶ１０に推進力を与えるエンジンと、ＵＡＶ１０が飛行する高度及び向きを調整する動翼を含んでいる。

形状データ記憶部１７は、センサ１５で取得した形状データを記憶する。形状データは、制御装置２０に転送されるが、バックアップとしてＵＡＶ１０自身が記憶する。

経路データ記憶部１８は、形状データを取得する際にＵＡＶ１０が移動する屋内空間Ａの経路に関するデータを記憶する。
ここで、三次元空間である屋内空間Ａには、図１に示すｘ軸方向，ｙ軸方向及びｚ軸方向に所定間隔をおいて三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）が割り当てられており、経路データはこの三次元座標により特定される。本実施形態においては、ＵＡＶ１０の移動経路は、床４に平行に、かつ、床４と相似形の矩形をなしており、三次元座標の集合により経路データが構成される。この経路データは、制御装置２０にて生成され、ＵＡＶ１０に送信される。
なお、ｘ軸方向，ｙ軸方向及びｚ軸方向を、それぞれ幅方向、奥行き方向及び高さ方向ということがある。

以上説明した、送受信部１１〜経路データ記憶部１８は、説明の便宜上のために区分したものであり、ＵＡＶ１０が全体として以上で説明した機能を有している限り、その区分は問われない。なお、センサ１５及び駆動部１６を除いて、送受信部１１〜経路データ記憶部１８の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ手段を備えるコンピュータ装置により実行できる。これらのことは、制御装置２０についても同様に当てはまる。

［制御装置２０の構成］
制御装置２０は、図３に示すように、送受信部２１と、制御部２３と、点群データ生成部２４と、抜け領域処理部２５と、移動経路設定部２６と、マップ記憶部２７とを備えている。

送受信部２１は、ＵＡＶ１０との間でデータの送受信を担う。
送受信部２１がＵＡＶ１０から受信する主要なデータとしては、ＵＡＶ１０がセンサ１５を介して取得した形状データが掲げられる。送受信部２１がＵＡＶ１０に向けて送信する主要なデータとしては、ＵＡＶ１０の移動経路に関するデータが掲げられる。

制御部２３は、制御装置２０の全体的な動作を司る機能を有している。
つまり、制御部２３は、点群データ生成部２４に対してＵＡＶ１０から取得する形状データに基づいて点群データを生成することを指示し、抜け領域処理部２５に対して、生成された点群データに基づいて、データ抜け領域を特定するとともに、データ抜け領域について形状データを再取得するためのＵＡＶ１０（センサ１５）のデータ抜け領域に対する配置を設定することを指示する。
また、制御部２３は、移動経路設定部２６に対して、マップ記憶部２７に記憶されている屋内空間Ａの３Ｄマッピングデータを参照し、ＵＡＶ１０が形状データを取得するための移動経路を設定するように指示する。制御部２３は、移動経路設定部２６に対して、抜け領域処理部２５にて設定された形状データを再取得するためのＵＡＶ１０（センサ１５）の配置を参照して、形状データを再取得するための移動経路を設定するように指示する。

点群データ生成部２４は、ＵＡＶ１０のセンサ１５で取得した形状データに基づいて、建屋１の内壁面ＩＳの点群データを生成する。この形状データは、屋内空間Ａの全体について取得する１回目のものである。生成された点群データは、抜け領域処理部２５におけるデータ抜け領域の特定以降の処理に供される。

抜け領域処理部２５は、点群データにおけるデータ抜け領域を特定するのに加えて、データ抜け領域に補填線を補い、この補填線に従って、データ抜け領域について形状データを再取得するのに必要なＵＡＶ１０（センサ１５）の位置を設定する。形状データの再取得のために設定されたＵＡＶ１０の位置は、三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）で与えられ、この位置データは、移動経路設定部２６に送信される。

移動経路設定部２６は、ＵＡＶ１０が形状データを取得するのに必要な、屋内空間Ａを移動する経路を設定する。この移動経路は、三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）の集合体からなる経路データとして、ＵＡＶ１０に送信される。
移動経路設定部２６は、移動経路を設定するに際して、マップ記憶部２７に記憶されているマッピングデータと、ＵＡＶ１０のセンサ１５の寸法及びセンサ１５が内壁面ＩＳをセンシングするのに必要な距離と、を参照して生成する。
なお、移動経路は、屋内空間Ａの全体について形状データを取得する１回目のものと、１回目の形状データに抜け領域があった場合に、抜けを補填するために形状データを再取得するものとがある。形状データの再取得の場合、形状データの再取得のために設定された位置データに基づいて、移動経路が設定される。

マップ記憶部２７は、建屋１の屋内空間Ａについて、三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）を割り当てたマッピングデータを記憶している。屋内空間Ａは、その内部における位置がマッピングデータである三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）により特定される。本実施形態において、前述したように、柱３ａ，３ｃを除いた建屋１の屋内空間Ａの寸法は既知であり、マッピングデータは、この既知の寸法に基づいて、予め生成され、マップ記憶部２７に記憶される。
マップ記憶部２７に記憶されているマッピングデータは、ＵＡＶ１０の移動経路を設定する際に参照される。

［形状データの取得手順］
さて、以上の構成を備えるＵＡＶ１０と制御装置２０を用いて、屋内空間Ａに臨む内壁面ＩＳの形状データを取得する一連の手順を、図４〜図７を参照して説明する。
［１回目の形状データ取得］
この一連の手順は、１回目の形状データ（第１形状データ）を取得することから始まる（図４ Ｓ１０１，第１ステップ）。
この形状データは、制御装置２０から送信された経路データに倣い、ＵＡＶ１０が屋内空間Ａの内部を飛行しながらセンサ１５により取得される。
移動経路の例を図５（ａ）に示す。なお、図５（ａ）は、屋内空間Ａの特定の平断面における経路を示しているが、実際には複数の経路が高さ方向ｚの位置をずらして設定される。
図５（ａ）に示す移動経路ＭＣは、屋内空間Ａを平面方向に区画する側壁２ａ,２ｂ,２ｃ,２ｄから所定の距離だけ離れた点を結ぶ線上に設定される。移動経路ＭＣは、始点及び終点になる地点Ｓ，地点Ｔ、地点Ｕ及ぶ地点Ｖを繋ぐ矩形状の周回路をなしており、ＵＡＶ１０は地点Ｓを出発し、地点Ｔまで側壁２ａに平行に移動し、地点Ｔに達すると、ＵＡＶ１０は向きを変え、今度は、地点Ｕまで側壁２ｂに平行に移動し、地点Ｕに達すると、ＵＡＶ１０は向きを変える。以後は、同様にして、ＵＡＶ１０は、地点Ｖを通って、地点Ｓまで移動して、１回目の形状データの取得のための移動を完了する。

なお、図５（ａ）は移動経路ＭＣが設定される特定の平断面だけを示しているが、全ての屋内空間Ａに臨む内壁面ＩＳの形状データを取得するためには、高さ方向の異なる複数の位置において、１回目の形状データを取得する必要がある。例えば、図１は、高さ方向ｚをα，β及びγの３つ区分しており、α，β及びγの各々の領域について形状データを取得し、これらを統合することにより、屋内空間Ａの全体の形状データを生成することができる。

ＵＡＶ１０が移動経路ＭＣを移動する過程で、ＵＡＶ１０のセンサ１５は、内壁面ＩＳ（側壁２ａ,２ｂ,２ｃ,２ｄ）に向けてレーザＬを出射するとともに、内壁面ＩＳに反射して戻ってきたレーザＬを受信し、これを「距離方位点」として計測する。計測された複数の距離方位点が点群データを構成することになる。
センサ１５は、出射するレーザが内壁面ＩＳに対して垂直なるように、姿勢が定められる。

［データ抜け領域の判定］
取得された１回目の形状データは、制御装置２０に送信される。制御装置２０は、データ抜け領域の特定を行う（図４ Ｓ１０３，第２ステップ）。データ抜け領域の特定は、抜け領域処理部２５が、以下の手順で行う。なお、データ抜け領域ＬＺが特定されなければ（（図４ Ｓ１０３ ＮＯ））、以後の手順は行われずに、一連の手順は終了する。
制御装置２０は、点群データ生成部２４において、受信した形状データから点群データを生成する。図５（ｂ）に、点群データＰＧの一例を示す。図５（ｂ）の点群データＰＧは、図５（ａ）の、柱３ａ,３ｃを含む内壁面ＩＳの輪郭と同じ軌跡を描くことになる。しかし、図５（ｂ）の例は、点群が欠損しているデータ抜け領域ＬＺが生じている。なお、データ抜け領域ＬＺは、センサ１５から照射されるレーザＬの向きと平行な柱３ａ,３ｃの側面に生じている。

次に、生成された点群データＰＧの個々の点から一定の距離内に他の点が存在するか否かで判定する。例えば、図６（ａ）に示すように、地点ｓを示す点を基準に半径ｄの円内に他の点が存在するか否かを判定し、これを地点ｓから地点ｔに向けて各点ごとに同様に判定する。以後も、地点ｔ、地点ｕ及び地点ｖを経由して、地点ｓまでの間、つまり、一周分の点群データＰＧを構成する各々の点について、一定の距離内に他の点が存在するか否かの判定を行う。なお、地点ｓ、地点ｔ、地点ｕ及び地点ｖは、それぞれ、図５（ａ）に示した移動経路ＭＣの地点Ｔ、地点Ｓ、地点Ｕ及び地点Ｖに対応している。
図６（ａ）に示す例は、Ｐ１〜Ｐ１２で示される点が、一定の距離内に他の点が存在しないものと判定されている。このＰ１〜Ｐ１２で示される点を、以下、「端」と称することにする。

次に、端Ｐ１〜端Ｐ１２のそれぞれについて、他の端Ｐ１〜端Ｐ１２との距離が求められる。端Ｐ１〜端Ｐ１２は、三次元座標により位置が特定されるので、他の端Ｐ１〜端Ｐ１２との距離が演算により求められる。そして、距離が最も近い端Ｐ１〜端Ｐ１２と他の端Ｐ１〜端Ｐ１２の間を、データ抜け領域ＬＺと特定する。
図６（ｂ）に示す端Ｐ１を例にすると、端Ｐ３〜端Ｐ１２よりも端Ｐ２が最も近いので、端Ｐ１と端Ｐ２を繋ぐ空白の領域がデータ抜け領域ＬＺ_１−２とされる。同様にして、他の端Ｐ３〜端Ｐ１２について、データ抜け領域ＬＺ_２−３〜ＬＺ_{１１−１２}が特定される。なお、データ抜け領域ＬＺ_１−２〜ＬＺ_{１１−１２}を区別することなく総称する場合には、データ抜け領域ＬＺと表記する。

［補填線の描画］
次に、データ抜け領域ＬＺを特定する一対の端を第１補填線ＦＬ１で繋ぐ（図４ Ｓ１０５）。
例えば、図７に示すように、データ抜け領域ＬＺ_{１１−１２}を特定する端Ｐ１１と端Ｐ１２（図７（ａ））を例にすると、端Ｐ１１と端Ｐ１２を第１補填線ＦＬ１で繋ぐ（図７（ｂ））。
次に、第１補填線ＦＬ１に対して垂直二等分線である第２補填線ＦＬ２を立てる（図４ Ｓ１０７，図７（ｃ））。
この第２補填線ＦＬ２は、センサ１５の向きの基準になるものであり、抜け領域処理部２５は、第２補填線ＦＬ２に沿ってレーザＬを出射するようにセンサ１５の向きを設定する（図４ Ｓ１０９，図７（ｃ），第３ステップ）。この時、センサ１５から出射されるレーザＬの焦点距離及びＵＡＶ１０の寸法を考慮して、第１補填線ＦＬ１からの距離も設定される（図４ Ｓ１０９，図７（ｄ），第３ステップ）。ここでは、向きと距離の双方を合せて「位置」と称する。

次に、設定された位置に、センサ１５を含むＵＡＶ１０が配置されるスペースが存在するか否かを判定する（図４ Ｓ１１１）。
例えば、図７（ｃ）に示すように、センサ１５（ＵＡＶ１０）が配置されるのを妨げるなんらかの物体が存在しなければ、先に設定された位置を、データ抜け領域ＬＺについて形状データを再取得する最終的なセンサ１５の配置として特定することができる（図４ Ｓ１１１ Ｙｅｓ）。一方、図７（ｄ）に示すように、先に設定された位置では、点群データＰＧで示される側壁２ｄと干渉してしまう場合には、必要なスペースがない、と判定される（図４ Ｓ１１１ Ｎｏ）。

センサ１５の配置に必要なスペースがない、と判定されると、抜け領域処理部２５は、センサ１５の位置を調整して、当該スペースにおいても、センサ１５が配置されるように処理する（図４ Ｓ１１３）。具体的には、図７（ｄ）に示すように、第１補填線ＦＬ１に対するセンサ１５の向き（角度）を変えていき、焦点距離を保ちながら当該スペースにセンサ１５が配置できる位置を特定する。

以上説明した、第１補填線ＦＬ１の描画（図４ Ｓ１０５）からセンサ１５の位置設定（図４ Ｓ１１３）までの処理は、全てのデータ抜け領域ＬＺについて実行される（図４ Ｓ１１５）。

そうすると、制御装置２０は、データ抜け領域ＬＺについて２回目のデータ取得（第２形状データの取得）を行うようにＵＡＶ１０に指示する（図４ Ｓ１１７，第４ステップ）。
制御装置２０は、この指示の前提として、データ抜け領域ＬＺについて抜け領域処理部２５で特定されたセンサ１５の位置を、移動経路設定部２６が取得して、２回目のデータ取得のためのＵＡＶ１０の移動経路を設定する。この移動経路ＭＣは、例えば、図８（ａ）に示す通りであり、データ抜け領域ＬＺ_１−２、データ抜け領域ＬＺ_{１１−１２}、データ抜け領域ＬＺ_９−１０、データ抜け領域ＬＺ_７−８、データ抜け領域ＬＺ_５−６の順で形状データの再取得を行う。取得した形状データは、逐次、ＵＡＶ１０から制御装置２０の点群データ生成部２４に送られる。

ＵＡＶ１０が全てのデータ抜け領域ＬＺ_１−２〜ＬＺ_{１１−１２}について形状データの再取得を終えたならば、２回目の取得による形状データと１回目の取得による形状データとを総合することにより、建屋１の屋内空間Ａについて、図８（ｂ）に示す抜けのないマッピングデータを生成することができる（第５ステップ）。このマッピングデータの生成は、点群データ生成部２４により行われる。

以上説明したように、本実施形態は、１回目に取得した形状データに基づいて、データ抜け領域を自動的に特定し、その結果に基づいて、２回目の形状データの取得を行うが、この過程で人為的な確認・作業を伴わないので、形状データの再取得までの作業を迅速に終えることができる。

また、本実施形態において、データ抜け領域ＬＺの特定は、点群データＰＧの各点が所定距離内に他の点が存在するか否かに基づいて行われるが、この処理の負担は比較的軽いために、データ抜け領域ＬＺを特定してから２回目の形状データの取得までの一連の処理を迅速に行うことができる。

また、本実施形態において、第２補填線ＦＬ２に沿ってセンサ１５の位置を仮に特定するが、その位置にセンサ１５を含むＵＡＶ１０を配置できるか否かを判定し、さらに、仮の位置からセンサ１５を配置できる位置に調整する。したがって、２回目の形状データの取得のために当該領域にＵＡＶ１０が移動したのに、現実には形状データの取得ができない、という事態を未然に防ぐことができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることができる。
例えば、単純な形態の屋内空間Ａを例示したが、本発明は、複雑な形態を有する屋内空間Ａにも適用することができる。また、建屋１は、地上に設けられたものとして説明したが、水中において周囲と区画された領域についても、本発明を適用することができる。さらに、形状データを取得する移動体としてＵＡＶを例示したが、地上を走行するＵＳＶ（Unmanned Surface Vehicle）を用いて形状データを取得することができる。この場合には、高いところの形状データを取得できるように、センサ１５を昇降装置に取り付けることができる。また、水中に区画された領域を対象とする場合には、ＵＵＶ（Unmanned Undersea Vehicle）にセンサ１５を搭載して形状データを取得することができる。

また、本実施形態では、一台のＵＡＶ１０により形状データを取得する例を示したが、本発明は複数台のＵＡＶ１０、その他の無人移動体を同時に用いることができる。例えば、高さ方向の異なる複数の位置において、形状データを取得する必要がある場合には、この数に応じた台数の移動体を投入すれば、形状データを取得し終えるまでの時間を短縮することができる。この場合、同種の移動体に限らず、異なる種類の移動体を用いることもできる。

また、本発明において、データ抜け領域の特定手法は、上述したものに限られない。例えば、本実施形態においては、高さ方向ｚを一定にして屋内空間Ａを平面方向に周回する例を示したが、幅方向ｘ又は奥行き方向ｙを一定にして屋内空間Ａを鉛直方向に周回して、データ抜け領域を特定することができる。この場合には、特定の高さｚを超える領域について、周回を省くこともできる。

１ 建屋
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 側壁
３ａ，３ｃ 柱
４ 床
５ 天井
１０ ＵＡＶ
１１ 送受信部
１３ 制御部
１５ センサ
１６ 駆動部
１７ 形状データ記憶部
１８ 経路データ記憶部
２０ 制御装置
２１ 送受信部
２３ 制御部
２４ 点群データ生成部
２５ 抜け領域処理部
２６ 移動経路設定部
２７ マップ記憶部
Ａ 屋内空間
ＦＬ１ 第１補填線
ＦＬ２ 第２補填線
ＩＳ 内壁面
ＭＣ 移動経路
ＰＧ 点群データ
Ｌ レーザ

Claims (4)

1. 予め定められた移動経路に従って移動する無人移動体が備えるセンサにより、前記無人移動体が移動する領域を取り囲む壁の第１形状データを取得する第１ステップと、
   前記第１ステップにおいて取得された前記第１形状データを処理することにより、データ抜け領域を特定する第２ステップと、
   前記第２ステップで特定された前記データ抜け領域について新たに第２形状データを取得するための、前記センサの位置を特定する第３ステップと、
   前記第３ステップにおいて特定された前記センサの位置を考慮した新たな移動経路に従って、前記無人移動体を移動させて、前記データ抜け領域について新たに第２形状データを取得する第４ステップと、を備え、
   前記第２ステップにおいて、
   前記第１形状データから生成される点群データのそれぞれの構成点から所定距離の範囲内に、前記点群データの他の構成点が存在しない場合に、当該構成点を端とすると、最も距離が近い第１端と第２端の間を、前記データ抜け領域として特定し、
   前記第３ステップにおいて、
   前記第１端と前記第２端を第１補填線で繋ぎ、前記第１補填線の垂直二等分線を第２補填線として生成し、前記第２補填線に沿って前記センサの位置を特定し、
   特定された前記センサの位置に、前記無人移動体が配置されるスペースが存在するか否かを判定し、
   前記スぺースが存在しないと判定されると、先に特定された前記センサの向きを変えていき、前記センサに係る焦点距離を保ちながら、前記点群データに干渉しないように前記センサの位置を補正することを特徴とする、データ処理方法。
2. 前記第１形状データと前記第２形状データとを統合し、マッピッングデータとする第５ステップをさらに備える、
   請求項１に記載のデータ処理方法。
3. 予め定められた移動経路に従って移動する無人移動体が備えるセンサにより取得した、前記無人移動体が移動する領域を取り囲む壁の第１形状データを処理することにより、データ抜け領域を特定し、かつ、特定された前記データ抜け領域について新たに第２形状データを取得するための、前記センサの位置を特定する抜け領域処理部と、
   前記抜け領域処理部において特定された前記センサの位置を考慮した新たな移動経路を設定する移動経路設定部と、を備え、
   前記抜け領域処理部は、
   前記第１形状データから生成される点群データのそれぞれの構成点から所定距離の範囲内に、前記点群データの他の構成点が存在しない場合に、当該構成点を端とすると、最も距離が近い第１端と第２端の間を、前記データ抜け領域として特定し、
   前記第１端と前記第２端を第１補填線で繋ぎ、前記第１補填線の垂直二等分線を第２補填線として生成し、前記第２補填線に沿って前記センサの位置を特定し、
   特定された前記センサの位置に、前記無人移動体が配置されるスペースが存在するか否かを判定し、
   前記スぺースが存在しないと判定されると、先に特定された前記センサの向きを変えていき、前記センサに係る焦点距離を保ちながら、前記点群データに干渉しないように前記センサの位置を補正することを特徴とする、データ処理装置。
4. 前記第１形状データと、前記データ抜け領域について取得された前記第２形状データとを統合し、マッピッングデータを生成するマッピングデータ生成部をさらに備える、
   請求項３に記載のデータ処理装置。

Images