JP6659317B2 - 位置姿勢推定装置、位置姿勢推定プログラムおよび電気掃除機システム - Google Patents
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Description
図1に例示されるように、第1の実施形態に係る位置姿勢推定装置10は、第1の撮像部101、第2の撮像部102および推定部103を含む。なお、便宜的に、後述される位置姿勢の推定処理は、第1の撮像部101の撮像タイミングに応じて実行されることとし、第1の撮像部101および第2の撮像部102はそれぞれ基準カメラおよび参照カメラとも呼ばれることとする。
を第1の時刻(t+1)における第1の撮像部101および第2の撮像部102それぞれに投影した再投影点の位置を表す。なお、特徴点および再投影点は同次座標で表される。復元した位置は、例えば、時刻(t+Δt)における基準位置に基づいて2次元または3次元で表わされる。
前述の第1の実施形態に係る位置姿勢推定装置は、例えば、図7乃至図9に例示される電気掃除機(電気掃除システム)11に組み込むことができる。電気掃除機11は、いわゆる自走式のロボットクリーナ(掃除ロボットとも呼ばれる)であって、掃除対象領域(例えば建物内の床面)上を自律走行しながら掃除を行う。
11・・・電気掃除機
12・・・充電装置
14・・・ホームゲートウェイ
15・・・ネットワーク
16・・・サーバ
17・・・スマートフォン
18・・・PC
20・・・本体ケース
20a・・・側面部
20b・・・上面部
20c・・・下面部
21・・・走行部
22・・・掃除部
23・・・通信部
25・・・撮像部
26・・・センサ部
27・・・制御部
28・・・二次電池
31・・・吸込み口
32・・・排気口
34・・・駆動輪
35・・・モータ
36・・・旋回輪
41・・・電動送風機
42・・・回転ブラシ
43・・・ブラシモータ
44・・・サイドブラシ
45・・・サイドブラシモータ
46・・・集塵部
47・・・無線LANデバイス
51−L・・・左カメラ
51−R・・・右カメラ
55・・・回転数センサ
60・・・コンピュータ
61・・・メモリ
62・・・位置姿勢推定部
66・・・走行制御部
67・・・掃除制御部
68・・・撮像制御部
70・・・マップ作成部
71・・・充電端子
101・・・第1の撮像部
102・・・第2の撮像部
103・・・推定部
110・・・基準画像
111・・・参照画像
112・・・推定データ
601・・・CPU
602・・・入力装置
603・・・表示装置
604・・・通信装置
605・・・記憶装置
L・・・中心線
Claims (7)
- 撮像タイミングが互いに同期していない第1の撮像部と第2の撮像部とを有するステレオカメラの第1の撮像部の位置姿勢を推定する位置姿勢推定装置であって、
第1の時刻に撮像された第1の基準画像と第2の時刻に撮像された第2の基準画像とを生成する前記第1の撮像部と、
前記第1の時刻に関連付けられる第1の参照画像および前記第2の時刻に関連付けられる第2の参照画像を生成する前記第2の撮像部と、
前記第1の基準画像と前記第2の基準画像と前記第1の参照画像と前記第2の参照画像とに基づいて、前記第2の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢を基準とした前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢と、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置に対する前記第2の撮像部が前記第1の参照画像を撮像した位置のずれとを推定する推定部と
を具備し、
前記推定部は、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置を、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部との位置関係に応じて前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置をシフトさせることによって算出し、
前記推定部は、前記第1の基準画像と前記第2の基準画像と前記第1の参照画像と前記第2の参照画像との間で対応する特徴点を探索し、当該特徴点の位置を前記第2の基準画像および前記第2の参照画像に基づいて復元し、復元した位置を前記第1の時刻において前記第1の撮像部および前記第2の撮像部に投影することで得られる再投影点と、前記第1の基準画像および前記第1の参照画像に含まれる前記特徴点との間の誤差が最小となるように、前記第2の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢を基準とした前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢と、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置に対する前記第2の撮像部が前記第1の参照画像を撮像した位置のずれとを推定する、位置姿勢推定装置。 - 前記推定部は、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置に対する前記第2の撮像部が前記第1の参照画像を撮像した位置のずれを回転運動とみなす、請求項1に記載の位置姿勢推定装置。
- 前記推定部は、さらに前記第2の撮像部が前記第2の参照画像を撮像した位置の前記第2の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置からのずれを推定し、
前記推定部は、前記第2の撮像部が前記第2の参照画像を撮像した位置の前記第2の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置を、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部との位置関係に応じて前記第2の時刻における前記第1の撮像部の位置をシフトさせることによって算出する、請求項1に記載の位置姿勢推定装置。 - 前記推定部は、前記第2の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢を基準とした前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢を2自由度の並進成分および1自由度の回転成分として推定し、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置に対する前記第2の撮像部が前記第1の参照画像を撮像した位置のずれを1自由度の回転成分として推定する、請求項1に記載の位置姿勢推定装置。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の位置姿勢推定装置を具備する、電気掃除機システム。
- 前記電気掃除機を走行させる駆動輪をさらに具備し、
前記駆動輪の回転軸は、前記第1の撮像部および前記第2の撮像部を結ぶ直線に対して略平行である、
請求項5記載の電気掃除機システム。 - コンピュータを
撮像タイミングが互いに同期していない第1の撮像部と第2の撮像部とを有するステレオカメラの第1の撮像部の位置姿勢を推定する位置姿勢推定装置における、
第1の時刻に撮像された第1の基準画像と第2の時刻に撮像された第2の基準画像とを生成する前記第1の撮像部の制御手段、
前記第1の時刻に関連付けられる第1の参照画像と前記第2の時刻に関連付けられる第2の参照画像とを生成する前記第2の撮像部の制御手段、
前記第1の基準画像と前記第2の基準画像と前記第1の参照画像と前記第2の参照画像とに基づいて、前記第2の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢を基準とした前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢と、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置に対する前記第2の撮像部が前記第1の参照画像を撮像した位置のずれとを推定する推定手段、
として機能させ、
前記推定手段は、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置を、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部との位置関係に応じて前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置をシフトさせることによって算出し、
前記推定手段は、前記第1の基準画像と前記第2の基準画像と前記第1の参照画像と前記第2の参照画像との間で対応する特徴点を探索し、当該特徴点の位置を前記第2の基準画像および前記第2の参照画像に基づいて復元し、復元した位置を前記第1の時刻において前記第1の撮像部および前記第2の撮像部に投影することで得られる再投影点と、前記第1の基準画像および前記第1の参照画像に含まれる前記特徴点との間の誤差が最小となるように、前記第2の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢を基準とした前記第1の時刻における前記第1の撮像部の位置姿勢と、前記第1の時刻における前記第2の撮像部の理想的な推定位置に対する前記第2の撮像部が前記第1の参照画像を撮像した位置のずれとを推定する、
位置姿勢推定プログラム。
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