JP6632371B2 - 移動計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行した道路の周辺の地物の画像を撮像し、位置を計測する移動計測装置に関する。

道路周辺の環境を計測する際に、カメラで対象物の画像を撮像するとともに、各種センサを搭載した自動車を用いて対象物との距離を測定する移動計測装置が用いられることがある。移動計測装置は、航法衛星から信号を受信する衛星航法システムの受信機と、対象物の画像を撮像するカメラと、対象物との相対位置を測定するレーザスキャナとを備える。移動計測装置は、航法衛星から受信した信号を基に現在位置を特定するとともに、レーザスキャナで測定した相対位置に基づいて対象物の位置を特定する。

特許文献１に開示される、移動計測装置は、車両の天部に設けた天板に衛星航法システムの受信機、カメラ及びレーザスキャナが搭載されている。

特開２０１２−２４２３１７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、地物の撮影及び位置の計測を行える範囲は、自動車が走行可能な範囲に限定されてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自動車が進入できない道路においても地物の撮像及び位置の計測が可能な移動計測装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、航法衛星が発する信号を受信する受信部と、地物の画像を撮像する撮像部と、地物との距離を測定して距離情報を生成する測距部と、受信部が受信した信号に基づいて位置情報を生成する航法衛星信号処理部、並びに位置情報、地物の画像及び距離情報を記憶する記憶部、並びに位置情報、地物の画像及び距離情報を関連付ける処理を行う情報処理部を備えた制御部と、制御部を収容する筐体とを有する。受信部は、複数のアンテナを含み、各アンテナは、筐体に着脱可能である。

本発明に係る移動計測装置は、自動車が進入できない道路においても地物の撮像及び位置の計測を行えるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の平面図 本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の正面図 本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の左側面図 本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の背面図 実施の形態１に係る移動計測装置の筐体の平面図 実施の形態１に係る移動計測装置の筐体の正面図 実施の形態１に係る移動計測装置の第１のアームの正面図 実施の形態１に係る移動計測装置の第１のアームの右側面図 実施の形態１に係る移動計測装置の筐体の構成を示す図 実施の形態１に係る移動計測装置の制御部の機能ブロック図 実施の形態１に係る移動計測装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図 実施の形態１に係る移動計測装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図 実施の形態１に係る移動計測装置を自動車に設置した状態を示す図 実施の形態１に係る移動計測装置を台車に設置した状態を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る移動計測装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の平面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の正面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の左側面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る移動計測装置の背面図である。図５は、実施の形態１に係る移動計測装置の筐体の平面図である。図６は、実施の形態１に係る移動計測装置の筐体の正面図である。移動計測装置１０は、後述する制御部１８を収容する筐体１１と、航法衛星が発する信号を受信する受信部１２と、地物の画像を撮像する撮像部１３と、地物との距離を測定する測距部１４とを有する。

受信部１２は、第１のアンテナ１２１、第２のアンテナ１２２及び第３のアンテナ１２３を有する。第１のアンテナ１２１は、筐体１１の右側面に設置された第１のアーム１５に取り付けられている。第２のアンテナ１２２は、筐体１１の左側面に設置された第２のアーム１６に固定されている。第３のアンテナ１２３は、筐体１１の背面に設置された第３のアーム１７に固定されている。

図７は、実施の形態１に係る移動計測装置の第１のアームの正面図である。図８は、実施の形態１に係る移動計測装置の第１のアームの右側面図である。第１のアーム１５は、角筒状であり、左端部には第１のアンテナ１２１を保持するアンテナ保持部１５１が設けられており、右端部には筐体１１への取り付けしろである固定部１５２が設けられている。第１のアーム１５は、アンテナ保持部１５１に隣接してケーブル穴１５３が設けられている。また、第１のアーム１５は、固定部１５２に隣接してケーブル穴１５４が設けられている。さらに、第１のアーム１５の内部には、ケーブル把持部１５５が設けられている。第１のアンテナ１２１に接続されたケーブルは、ケーブル穴１５３を通じて第１のアーム１５内に引き込まれ、ケーブル穴１５４から第１のアーム１５外へ引き出されてから筐体１１内の制御部１８に接続される。

第２のアーム１６は、第１のアーム１５とは左右対称な形状であり、第１のアーム１５と同様の構造である。

図１に示すように、第３のアーム１７は、角筒状であり、一端部には第３のアンテナ１２３を保持するアンテナ保持部１７１が設けられており、他端部には筐体１１への取り付けしろである固定部１７２が設けられている。第３のアーム１７は、アンテナ保持部１７１に隣接してケーブル穴１７３が設けられている。また、第３のアーム１７は、固定部１７２に隣接してケーブル穴１７４が設けられている。さらに、第３のアーム１７は、自動車に設置する際に用いる車載固定部１７５を備えている。

撮像部１３は、画角の中心が右斜め前方を向きかつ俯角を持つように筐体１１の天面に設置された第１のカメラユニット１３１と、画角の中心が左斜め前方を向きかつ俯角を持つように筐体１１の天面に設置された第２のカメラユニット１３２とを有する。

測距部１４は、走査範囲の中心軸が俯角を持つように筐体１１の天面に設置された第１のレーザスキャナ１４１と、走査範囲の中心軸が仰角を持つように筐体１１の天面に設置された第２のレーザスキャナ１４２とを有する。第１のレーザスキャナ１４１及び第２のレーザスキャナ１４２は、レーザ光を放射してから受光するまでの時刻を計測し、計測した時刻に光速を乗算して地物との距離を算出する。

筐体１１の前面及び天面には、取っ手１１１が設けられている。取っ手１１１は、移動計測装置１０の運搬時及び設置時に用いられる。

図９は、実施の形態１に係る移動計測装置の筐体の構成を示す図である。筐体１１には、設置対象物への固定のための固定部１１２が設けられている。固定部１１２は、筐体１１の底面に固定される底面固定部１１２ａと、筐体１１の底面よりも外に張り出す張り出し部１１２ｂとを有する。張り出し部１１２ｂには、設置対象物へ設置する際にねじを通す穴１１２ｃが設けられている。

図１０は、実施の形態１に係る移動計測装置の制御部の機能ブロック図である。制御部１８は、受信部１２で受信した航法衛星からの信号を処理して位置情報を生成する航法衛星信号処理部１８１と、位置情報を記憶する位置情報記憶部１８２と、撮像部１３が撮影した地物の画像を記憶する画像記憶部１８３と、測距部１４によって測定した地物との距離情報を記憶する距離情報記憶部１８４とを備えている。また、制御部１８は、単位時間における移動方向及び移動距離を測定する慣性計測装置１８５を備えている。位置情報記憶部１８２、画像記憶部１８３及び距離情報記憶部１８４は、情報を記憶する記憶部である。また、制御部１８は、移動計測装置１０の各部に電力を供給するバッテリ１８６を備えている。なお、バッテリ１８６から各部への電力の供給を示す線は図示を省略している。また、制御部１８は、位置情報、地物の画像及び距離情報を関連付ける処理を行う情報処理部１８７を備えている。情報処理部１８７において関連付けの処理を行うことにより、画像中の特徴点の位置を特定することが可能である。

慣性計測装置１８５には、３軸方向の角速度を計測するジャイロセンサと、３軸方向の加速度を計測する加速度センサとを組み合わせたものを適用できる。

航法衛星信号処理部１８１は、受信部１２が受信した航法衛星からの信号と、慣性計測装置１８５から取得した移動方向及び移動距離とに基づいて、現在位置を算出する。航法衛星信号処理部１８１は、航法衛星が発する信号を受信できない場合には、位置情報記憶部１８２に記憶されている位置情報と、慣性計測装置１８５から取得した移動方向及び移動距離とに基づいて算出した位置を現在位置とする。また、航法衛星信号処理部１８１は、航法衛星が発する信号を受信できる場合には、位置情報記憶部１８２に記憶されている位置情報と、慣性計測装置１８５から取得した移動方向及び移動距離とに基づいて算出した位置を用いて、航法衛星の信号を基に生成した位置情報を補正する。

なお、航法衛星からの信号が第１のアンテナ１２１、第２のアンテナ１２２及び第３のアンテナ１２３の各々に到達するまでに要する時間は異なるため、航法衛星信号処理部１８１は、第１のアンテナ１２１、第２のアンテナ１２２及び第３のアンテナ１２３で航法衛星からの信号を受信した時刻の差に基づいて、移動計測装置１０の姿勢を特定可能である。

航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７の機能は、処理回路１９により実現される。すなわち、制御部１８は、位置情報を生成する処理回路と、位置情報、地物の画像及び距離情報を関連付ける処理を行う処理回路１９とを備える。また、処理回路１９は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行する演算装置であってもよい。

処理回路１９が専用のハードウェアである場合、処理回路１９は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図１１は、実施の形態１に係る移動計測装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。なお、バッテリ１８６から各部への電力の供給を示す線は図示を省略している。処理回路１９には、航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７を実現するプログラム１９ａが論理回路によって組み込まれている。なお、航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７の各部の機能を別々の処理回路で実現してもよい。外部記憶装置４０は、位置情報記憶部１８２、画像記憶部１８３及び距離情報記憶部１８４を実現する記憶装置である。外部記憶装置４０には、ハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブを適用できる。

処理回路１９が演算装置の場合、航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。図１２は、実施の形態１に係る移動計測装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。なお、バッテリ１８６から各部への電力の供給を示す線は図示を省略している。処理回路１９は、プログラム１９ａを実行する演算装置１９１と、演算装置１９１がワークエリアに用いるメモリ１９２と、プログラム１９ａを記憶する記憶装置１９３を有する。記憶装置１９３に記憶されているプログラム１９ａを演算装置１９１がメモリ１９２上に展開し、実行することにより航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置１９３に格納される。処理回路１９は、記憶装置１９３に記憶されたプログラム１９ａを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、制御部１８は、処理回路１９により実行されるときに、位置情報を生成するステップと、位置情報、地物の画像及び距離情報を関連付けるステップとが結果的に実行されることになるプログラム１９ａを格納するための記憶装置１９３を備える。また、プログラム１９ａは、航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。外部記憶装置４０は、位置情報記憶部１８２、画像記憶部１８３及び距離情報記憶部１８４を実現する記憶装置である。外部記憶装置４０には、ハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブを適用できる。

なお、航法衛星信号処理部１８１及び情報処理部１８７の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、航法衛星信号処理部１８１については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、情報処理部１８７については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

このように、処理回路１９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

図１３は、実施の形態１に係る移動計測装置を自動車に設置した状態を示す図である。移動計測装置１０を自動車２０に設置する場合には、自動車２０に搭載したキャリア２１の上に筐体１１の固定部１１２及び第３のアーム１７の車載固定部１７５が位置するように筐体１１を配置し、固定部１１２及び車載固定部１７５をキャリア２１にねじ止めする。なお、図１３に示すように、キャリア２１の上にカラー２２を配置し、キャリア２１と固定部１１２又は車載固定部１７５との間にカラー２２を挟んだ状態で固定部１１２又は車載固定部１７５をキャリア２１にねじ止めすることで、移動計測装置１０を容易に水平に設置できる。

移動計測装置１０を自動車２０に搭載することにより、自動車２０が走行可能な道路において、地物の撮影及び位置の計測を行うことができる。

図１４は、実施の形態１に係る移動計測装置を台車に設置した状態を示す図である。移動計測装置１０を台車３０に設置する際には、第２のアーム１６及び第３のアーム１７を筐体１１から取り外し、第１のアンテナ１２１、第２のアンテナ１２２及び第３のアンテナ１２３のうち第１のアンテナ１２１のみが制御部１８に接続された状態とした上で固定部１１２を台車３０にねじ止めする。ここでは、第２のアンテナ１２２及び第３のアンテナ１２３を筐体１１から取り外した構成を例にしているが、第２のアンテナ１２２又は第３のアンテナ１２３を残しても良い。

移動計測装置１０を台車３０に設置した状態では、航法衛星が発する信号は、第１のアンテナ１２１のみから制御部１８に入力されるため、航法衛星信号処理部１８１は、移動計測装置１０の姿勢を特定することはできないが、幅員、高さ及び車重といった制約により自動車２０が進入できない道路においても、地物の撮影及び位置の計測を行える。

このように、実施の形態１に係る移動計測装置１０は、受信部１２を構成する第１のアンテナ１２１、第２のアンテナ１２２及び第３のアンテナ１２３が筐体である筐体１１に着脱可能であるため、台車３０のような小型の車両に搭載することが可能である。よって、自動車２０が進入できない道路における地物の撮影及び位置の計測が可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ 移動計測装置、１１ 筐体、１２ 受信部、１３ 撮像部、１４ 測距部、１５ 第１のアーム、１６ 第２のアーム、１７ 第３のアーム、１８ 制御部、１９ 処理回路、１９ａ プログラム、２０ 自動車、２１ キャリア、２２ カラー、３０ 台車、４０ 外部記憶装置、１１１ 取っ手、１１２，１５２，１７２ 固定部、１１２ａ 底面固定部、１１２ｂ 張り出し部、１１２ｃ 穴、１２１ 第１のアンテナ、１２２ 第２のアンテナ、１２３ 第３のアンテナ、１３１ 第１のカメラユニット、１３２ 第２のカメラユニット、１４１ 第１のレーザスキャナ、１４２ 第２のレーザスキャナ、１５１，１７１ アンテナ保持部、１５３，１５４，１７３，１７４ ケーブル穴、１５５ ケーブル把持部、１７５ 車載固定部、１８１ 航法衛星信号処理部、１８２ 位置情報記憶部、１８３ 画像記憶部、１８４ 距離情報記憶部、１８５ 慣性計測装置、１８６ バッテリ、１８７ 情報処理部、１９１ 演算装置、１９２ メモリ、１９３ 記憶装置。

Claims (5)

1. 地物の画像を撮像する撮像部と、
   地物との距離を測定して距離情報を生成する測距部と、
   前記撮像部及び前記測距部の少なくとも一方を搭載し、移動体に設置可能な筐体と、
   航法衛星が発する信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した信号に基づいて位置情報を生成する航法衛星信号処理部と、前記位置情報、前記地物の画像及び前記距離情報を記憶する記憶部と、前記位置情報、前記地物の画像及び前記距離情報を関連付ける処理を行う情報処理部とを備えた制御部と、を備え
   前記受信部は、前記筐体から側方に突出するアームの先端に搭載されており、
   前記アームは、前記筐体に着脱可能であることを特徴とする移動計測装置。
2. 前記制御部は、単位時間における移動方向及び移動距離を測定する慣性計測装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動計測装置。
3. 前記筐体は、運搬及び設置用の取っ手を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動計測装置。
4. 前記アームを複数有し、複数の前記アームの各々は、前記筐体から互いに異なる方向に突出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の移動計測装置。
5. 前記移動体は、台車であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の移動計測装置。