JP6525148B2 - 軌跡推定方法、軌跡推定装置及び軌跡推定プログラム - Google Patents
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Description
センサから出力された点群から特徴部をフレーム毎に抽出し、所定のフレームに含まれる特徴部の位置と、次のフレームに含まれる特徴部の位置との関係からフレーム間の並進ベクトル及び回転行列を算出し、1周目の所定のフレームから当該フレームに対応する2周目のフレームまでの並進ベクトル及び回転行列を蓄積した蓄積並進ベクトル及び蓄積回転行列を2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、1周目の所定のフレームに含まれる特徴部の位置と当該フレームに対応する2周目のフレームに含まれる特徴部の位置関係を示す直接並進ベクトル及び直接回転行列を2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、2周目の所定のフレームに関する蓄積並進ベクトル及び蓄積回転行列と直接並進ベクトル及び直接回転行列とから、蓄積並進ベクトルと直接並進ベクトルとの差を示す推定誤差ベクトル及び蓄積回転行例と直接回転行列の差を示す推定誤差行列を2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、所定のフレームにおける推定誤差ベクトルと次のフレームにおける推定誤差ベクトルとに基づいた当該所定のフレームについての推定誤差変化量を2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、2周目の最後のフレームの推定誤差ベクトルに、2周目の全てのフレームについての推定誤差変化量の総和に対する2周目の所定のフレームの推定誤差変化量の比率を乗じて算出された補正ベクトルを、2周目の全てのフレームについてそれぞれ求め、2周目の所定のフレーム間についての並進ベクトルを対応する補正ベクトルに基づいて補正した補正並進ベクトルを2周目の全てのフレーム間についてそれぞれ算出し、補正並進ベクトル及び回転行列を使用して2周目の軌跡を推定する
ことをコンピュータに実行させる。
図1は、本実施形態の位置推定システムの概要を説明するための模式図である。本実施形態の位置推定システムでは、複数の地物の位置を所定の測定時間毎に測定し、測定した地物の複数のセンサ座標系の位置を示す点群PTを出力するセンサを搭載した移動体の軌跡が推定される。位置推定装置は、コンピュータであるが、本発明が適用可能であればどのような形態でもよい。なお、位置推定装置は、軌跡推定装置の一例である。例えば、位置推定装置は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ノートPC、多機能携帯電話機(所謂「スマートフォン」)、携帯情報端末(Personal Digital Assistant, PDA)、タブレット端末、タブレットPC、携帯型ゲーム機等でもよい。移動体は、自動車、原動機付自転車、又は軽車両(自転車等)等である。
図2は、位置推定システム1の概略構成の一例を示す図である。
図3は、位置推定装置2の概略構成の一例を示す図である。また、図4は、記憶部21が記憶する点群テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
処理部24は、取得部241、抽出部242、平面特定部243、算出部244、最適化部245、及び推定部246を備える。これらの各部は、処理部24が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして位置推定装置2に実装されてもよい。
2 位置推定装置
21 記憶部
22 入力部
23 出力部
24 処理部
241 取得部
242 抽出部
243 平面特定部
244 算出部
245 最適化部
246 推定部
3 センサ
4 移動体
Claims (6)
- ループ状の経路を2周移動する間に測定された複数の地物の位置を所定の測定時間毎に測定し、測定した地物のセンサ座標系の位置を示す点群を出力するセンサを搭載した移動体の軌跡を推定する方法であって、
前記センサから出力された点群から特徴部をフレーム毎に抽出し、
所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と、次のフレームに含まれる前記特徴部の位置との関係からフレーム間の並進ベクトル及び回転行列を算出し、
1周目の所定のフレームから当該フレームに対応する2周目のフレームまでの前記並進ベクトル及び前記回転行列を蓄積した蓄積並進ベクトル及び蓄積回転行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記1周目の所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と当該フレームに対応する前記2周目のフレームに含まれる前記特徴部の位置関係を示す直接並進ベクトル及び直接回転行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記2周目の所定のフレームに関する前記蓄積並進ベクトル及び前記蓄積回転行列と前記直接並進ベクトル及び前記直接回転行列とから、前記蓄積並進ベクトルと前記直接並進ベクトルとの差を示す推定誤差ベクトル及び前記蓄積回転行例と前記直接回転行列の差を示す推定誤差行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
所定のフレームにおける前記推定誤差ベクトルと次のフレームにおける前記推定誤差ベクトルとに基づいた当該所定のフレームについての推定誤差変化量を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記2周目の最後のフレームの推定誤差ベクトルに、前記2周目の全てのフレームについての前記推定誤差変化量の総和に対する前記2周目の所定のフレームの前記推定誤差変化量の比率を乗じて算出された補正ベクトルを、前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ求め、
前記2周目の所定のフレーム間についての前記並進ベクトルを対応する前記補正ベクトルに基づいて補正した第1の補正並進ベクトルを前記2周目の全てのフレーム間についてそれぞれ算出し、
前記第1の補正並進ベクトル及び前記回転行列を使用して前記2周目の軌跡を推定する
ことを含むことを特徴とする軌跡推定方法。 - 前記特徴部は、平面であり、
前記特徴部を抽出することは、
前記センサから出力された点群をフレーム毎に取得し、
前記取得された点群から、平面を形成する点群を平面点群としてフレーム毎に抽出し、
前記平面点群により形成される前記平面を抽出することを含む、請求項1に記載の軌跡推定方法。 - 前記2周目の各フレームにおける推定誤差変化量を、当該フレームに対応付けられた前記1周目の各フレームに対応付け、
前記1周目の最後のフレームの推定誤差ベクトルに、前記1周目の全てのフレームに対応付けられた前記推定誤差変化量の総和に対する前記1周目の所定のフレームの前記推定誤差変化量の比率を乗じて算出された補正ベクトルを、前記1周目の全てのフレームについてそれぞれ求め、
前記1周目の所定のフレーム間についての前記並進ベクトルを対応する前記補正ベクトルに基づいて補正した第2の補正並進ベクトルを前記1周目の全てのフレーム間についてそれぞれ算出し、
前記第2の補正並進ベクトル及び前記回転行列を使用して前記1周目の軌跡を推定することを更に含む、請求項1又は2に記載の軌跡推定方法。 - ループ状の経路を2周移動する間に測定された複数の地物の位置を所定の測定時間毎に測定し、測定した地物のセンサ座標系の位置を示す点群を出力するセンサを搭載した移動体の軌跡を推定する方法であって、
前記センサから出力された点群から特徴部をフレーム毎に抽出し、
所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と、次のフレームに含まれる前記特徴部の位置との関係からフレーム間の並進ベクトル及び回転行列を算出し、
1周目の所定のフレームから当該フレームに対応する2周目のフレームまでの前記並進ベクトル及び前記回転行列を蓄積した蓄積並進ベクトル及び蓄積回転行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記1周目の所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と当該フレームに対応する前記2周目のフレームに含まれる前記特徴部の位置関係を示す直接並進ベクトル及び直接回転行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記2周目の所定のフレームに関する前記蓄積並進ベクトル及び前記蓄積回転行列と前記直接並進ベクトル及び前記直接回転行列とから、前記蓄積並進ベクトルと前記直接並進ベクトルとの差を示す推定誤差ベクトル及び前記蓄積回転行例と前記直接回転行列の差を示す推定誤差行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
所定のフレームにおける前記推定誤差ベクトルと次のフレームにおける前記推定誤差ベクトルとに基づいた当該所定のフレームについての推定誤差変化量を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記2周目の各フレームにおける推定誤差変化量を、当該フレームに対応付けられた前記1周目の各フレームに対応付け、
前記1周目の最後のフレームの推定誤差ベクトルに、前記1周目の全てのフレームに対応付けられた前記推定誤差変化量の総和に対する前記1周目の所定のフレームの前記推定誤差変化量の比率を乗じて算出された補正ベクトルを、前記1周目の全てのフレームについてそれぞれ求め、
前記1周目の所定のフレーム間についての前記並進ベクトルを対応する前記補正ベクトルに基づいて補正した補正並進ベクトルを前記1周目の全てのフレーム間についてそれぞれ算出し、
前記補正並進ベクトル及び前記回転行列を使用して前記1周目の軌跡を推定する
ことを含むことを特徴とする軌跡推定方法。 - ループ状の経路を2周移動する間に測定された複数の地物の位置を所定の測定時間毎に測定し、測定した地物のセンサ座標系の位置を示す点群を出力するセンサを搭載した移動体の軌跡を推定する軌跡推定装置であって、
前記センサから出力された点群から特徴部をフレーム毎に抽出する抽出部と、
所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と、次のフレームに含まれる前記特徴部の位置との関係からフレーム間の並進ベクトル及び回転行列を算出する算出部と、
1周目の各フレームから当該フレームに対応する2周目のフレームまでの前記並進ベクトル及び前記回転行列を蓄積した蓄積並進ベクトル及び蓄積回転行列を前記2周目のフレーム毎に算出し、
前記1周目の各フレームに含まれる前記特徴部の位置と当該フレームに対応する前記2周目のフレームに含まれる前記特徴部の位置とから、前記1周目の各フレームに含まれる前記特徴部と前記2周目の対応するフレームに含まれる前記特徴部との間の位置関係を示す直接並進ベクトル及び直接回転行列を前記2周目のフレーム毎に算出し、
前記蓄積並進ベクトル及び前記蓄積回転行列と前記直接並進ベクトル及び前記直接回転行列とから、前記蓄積並進ベクトルと前記直接並進ベクトルとの差を示す推定誤差ベクトル及び推定誤差行列を前記2周目のフレーム毎に算出し、
所定のフレームにおける前記推定誤差ベクトルと次のフレームにおける前記推定誤差ベクトルとの間の距離を示す推定誤差変化量を前記2周目のフレーム毎に算出し、
前記2周目の最後のフレームの推定誤差ベクトルに、各フレームの推定誤差変化量に応じた比率を乗じて算出された補正ベクトルに基づいて、前記2周目の前記並進ベクトルを補正した補正並進ベクトルを算出し、
前記補正並進ベクトル及び前記回転行列を使用して前記2周目の軌跡を推定する推定部と
を備えることを特徴とする軌跡推定装置。 - ループ状の経路を2周移動する間に測定された複数の地物の位置を所定の測定時間毎に測定し、測定した地物のセンサ座標系の位置を示す点群を出力するセンサを搭載した移動体の軌跡を推定する軌跡推定プログラムであって、
前記センサから出力された点群から特徴部をフレーム毎に抽出し、
所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と、次のフレームに含まれる前記特徴部の位置との関係からフレーム間の並進ベクトル及び回転行列を算出し、
1周目の所定のフレームから当該フレームに対応する2周目のフレームまでの前記並進ベクトル及び前記回転行列を蓄積した蓄積並進ベクトル及び蓄積回転行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記1周目の所定のフレームに含まれる前記特徴部の位置と当該フレームに対応する前記2周目のフレームに含まれる前記特徴部の位置関係を示す直接並進ベクトル及び直接回転行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記2周目の所定のフレームに関する前記蓄積並進ベクトル及び前記蓄積回転行列と前記直接並進ベクトル及び前記直接回転行列とから、前記蓄積並進ベクトルと前記直接並進ベクトルとの差を示す推定誤差ベクトル及び前記蓄積回転行例と前記直接回転行列の差を示す推定誤差行列を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
所定のフレームにおける前記推定誤差ベクトルと次のフレームにおける前記推定誤差ベクトルとに基づいた当該所定のフレームについての推定誤差変化量を前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ算出し、
前記2周目の最後のフレームの推定誤差ベクトルに、前記2周目の全てのフレームについての前記推定誤差変化量の総和に対する前記2周目の所定のフレームの前記推定誤差変化量の比率を乗じて算出された補正ベクトルを、前記2周目の全てのフレームについてそれぞれ求め、
前記2周目の所定のフレーム間についての前記並進ベクトルを対応する前記補正ベクトルに基づいて補正した補正並進ベクトルを前記2周目の全てのフレーム間についてそれぞれ算出し、
前記補正並進ベクトル及び前記回転行列を使用して前記2周目の軌跡を推定する
ことをコンピュータに実行させることを特徴とする軌跡推定プログラム。
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