JP6984256B2 - 信号処理装置、および信号処理方法、プログラム、並びに移動体 - Google Patents
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Description
1.本開示の好適な実施の形態
2.変形例
3.ソフトウェアにより実行させる例
<本開示の車両制御システムの構成例>
本開示の移動体は、周囲のリフレクタを高精度に検出し、検出結果に基づいて、自らの姿勢(自己位置、および方向)を認識する移動体である。以降において、本開示の移動体については、車両である場合の例について説明を進めるが、移動体であれば、車両以外であってよい。
次に、図2を参照して、図1の車両制御システム100における自らの姿勢を推定する構成例について説明する。
次に、図3を参照して、投光部222および受光部223の構成例について説明する。尚、図3の上段は、左右ともに投光部222の構成例を示しており、図3の下段は、左右共に受光部223の構成例を示している。
次に、図4を参照して、投光部222により投光した光がリフレクタにより反射されて、受光部223において反射光として受光される原理について説明する。
次に、図5を参照して、リフレクタ領域の抽出方法について説明する。
次に、図6を参照して、特徴点抽出部225によるリフレクタ領域の重心位置を特徴点として抽出する手法について説明する。
ここで、図7を参照して、画像利用姿勢推定結果およびリフレクタ利用姿勢推定結果について説明する。
次に、推定結果統合部205による、リフレクタ利用姿勢推定結果、画像利用姿勢推定結果、およびGPS,IMU利用姿勢推定結果の統合方法について説明する。
次に、図9のフローチャートを参照して、図2の車両11の姿勢、すなわち、自己位置と方向を推定する構成例による、姿勢推定処理について説明する。
次に、図10のフローチャートを参照して、図2のリフレクタ利用姿勢推定部201によるリフレクタ利用姿勢推定処理について説明する。
次に、図11のフローチャートを参照して、明滅波長決定処理について説明する。
次に、図12のフローチャートを参照して、画像利用姿勢推定部202による画像利用姿勢推定処理について説明する。
次に、図13のフローチャートを参照して、GPS,IMU利用姿勢推定部203における、GPS,IMU利用姿勢推定処理について説明する。
以上においては、1個の投光部222と1個の受光部223とによりリフレクタ利用姿勢推定部201が構成される例について説明してきたが、投光部222と受光部223とを複数に設けるようにして、それぞれ異なる波長の光を投光すると共に、タイミングをずらして投光および受光するようにしてもよい。
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光部から投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定部と
を含む信号処理装置。
<2> 前記投光部が、前記所定の波長の光を投光している状態の画像と、前記投光部が、前記所定の波長の光を消灯している状態の画像との差分画像を求め、所定値よりも輝度が高い領域を物体検出領域として抽出する物体検出領域抽出部をさらに含み、
前記姿勢推定部は、前記物体検出領域に基づいて、前記自らの姿勢を推定する
<1>に記載の信号処理装置。
<3> 前記物体検出領域抽出部は、前記差分画像のうち、所定値よりも輝度が高い領域であって、所定の面積よりも大きい領域を物体検出領域として抽出する
<2>に記載の信号処理装置。
<4> 前記物体検出領域として抽出された各領域の重心を第1の特徴点として抽出する第1の特徴点抽出部をさらに含み、
前記姿勢推定部は、前記重心からなる第1の特徴点の情報に基づいて、前記自らの姿勢を推定する
<2>に記載の信号処理装置。
<5> 前記投光部が前記所定の波長の光を投光する範囲を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に対して、コーナからなる第2の特徴点を抽出する第2の特徴点抽出部と、
前記コーナからなる第2の特徴点に基づいて、姿勢を推定する画像利用姿勢推定部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて得られる前記自らの姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定部により推定された姿勢である画像利用姿勢推定結果とを統合する統合部とをさらに含む
<4>に記載の信号処理装置。
<6> GPS(Global Positioning System)データおよびIMU(Inertial Measurement Unit)データを取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記GPSデータおよび前記IMUデータに基づいて、姿勢を推定するGPSIMU利用姿勢推定部とをさらに含み、
前記統合部は、前記受光部により撮像された画像に基づいた、前記自らの姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定部により推定された姿勢である画像利用姿勢推定結果と、GPSIMU利用姿勢推定部により推定された姿勢である、GPSIMU利用姿勢推定結果とを統合する
<5>に記載の信号処理装置。
<7> 前記受光部のデータ取得状況、前記撮像部のデータ取得状況、および前記GPSデータおよび前記IMUデータのデータ取得状況を検出するデータ取得状況検出部をさらに含み、
前記統合部は、前記受光部のデータ取得状況、前記撮像部のデータ取得状況、および前記GPSデータおよび前記IMUデータのデータ取得状況に基づいて、前記自らの姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する
<6>に記載の信号処理装置。
<8> 前記統合部は、ベイズフィルタ、またはEKF(Extended Kalman Filter)を用いて、前記自らの姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定結果とを統合する
<6>に記載の信号処理装置。
<9> 前記姿勢推定部は、前記第1の特徴点の情報を用いた、SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)により前記自らの姿勢を推定する
<4>に記載の信号処理装置。
<10> 前記物体は、リフレクタ、ミラー、道路標識、または、路上のセンタラインを含む
<1>乃至<9>のいずれかに記載の信号処理装置。
<11> 前記投光部により投光される光の波長は、近赤外光帯である
<1>乃至<10>のいずれかに記載の信号処理装置。
<12> 前記投光部は、複数の波長の光を所定の間隔で投光し、消灯する
<1>乃至<11>のいずれかに記載の信号処理装置。
<13> 所定の波長の光を投光する投光処理と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光処理により投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光処理と、
前記受光処理により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定処理と
を含む信号処理方法。
<14> 所定の波長の光を投光する投光部と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光部から投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定部と
を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
<15> 所定の波長の光を投光する投光部と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光部から投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記姿勢推定部により推定された姿勢に基づいて状況を分析する状況分析部と、
前記状況分析部の分析結果に基づいて、行動計画を生成する計画部と、
前記行動計画に基づいて、動作を制御する動作制御部と
を含む移動体。
Claims (14)
- 所定の波長の光を投光する投光部と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光部から投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定部と、
GPS(Global Positioning System)データおよびIMU(Inertial Measurement Unit)データを取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記GPSデータおよび前記IMUデータに基づいて、GPSIMU利用姿勢を推定するGPSIMU利用姿勢推定部と、
前記姿勢推定部により推定された自らの姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定部により推定されたGPSIMU利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する統合部と
を含む信号処理装置。 - 前記投光部が、前記所定の波長の光を投光している状態の画像と、前記投光部が、前記所定の波長の光を消灯している状態の画像との差分画像を求め、所定値よりも輝度が高い領域を物体検出領域として抽出する物体検出領域抽出部をさらに含み、
前記姿勢推定部は、前記物体検出領域に基づいて、前記自らの姿勢を推定する
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記物体検出領域抽出部は、前記差分画像のうち、所定値よりも輝度が高い領域であって、所定の面積よりも大きい領域を物体検出領域として抽出する
請求項2に記載の信号処理装置。 - 前記物体検出領域として抽出された各領域の重心を第1の特徴点として抽出する第1の特徴点抽出部をさらに含み、
前記姿勢推定部は、前記重心からなる第1の特徴点の情報に基づいて、前記自らの姿勢を推定する
請求項2に記載の信号処理装置。 - 前記投光部が前記所定の波長の光を投光する範囲を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に対して、コーナからなる第2の特徴点を抽出する第2の特徴点抽出部と、
前記コーナからなる第2の特徴点に基づいて、姿勢を推定する画像利用姿勢推定部とをさらに含み、
前記統合部は、前記受光部により撮像された画像に基づいて得られる前記自らの姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定部により推定された姿勢である画像利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する
請求項4に記載の信号処理装置。 - 前記受光部のデータ取得状況、前記撮像部のデータ取得状況、および前記GPSデータおよび前記IMUデータのデータ取得状況を検出するデータ取得状況検出部をさらに含み、
前記統合部は、前記受光部のデータ取得状況、前記撮像部のデータ取得状況、および前記GPSデータおよび前記IMUデータのデータ取得状況に基づいて、前記自らの姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する
請求項5に記載の信号処理装置。 - 前記統合部は、ベイズフィルタ、またはEKF(Extended Kalman Filter)を用いて、前記自らの姿勢推定結果と、前記画像利用姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定結果とを統合する
請求項5に記載の信号処理装置。 - 前記姿勢推定部は、前記第1の特徴点の情報を用いた、SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)により前記自らの姿勢を推定する
請求項4に記載の信号処理装置。 - 前記物体は、リフレクタ、ミラー、道路標識、または、路上のセンタラインを含む
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記投光部により投光される光の波長は、近赤外光帯である
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記投光部は、複数の波長の光を所定の間隔で投光し、消灯する
請求項1に記載の信号処理装置。 - 所定の波長の光を投光する投光処理と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光処理により投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光処理と、
前記受光処理により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定処理と、
GPS(Global Positioning System)データおよびIMU(Inertial Measurement Unit)データを取得する取得処理と、
前記取得処理により取得された前記GPSデータおよび前記IMUデータに基づいて、GPSIMU利用姿勢を推定するGPSIMU利用姿勢推定処理と、
前記姿勢推定処理により推定された自らの姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定処理により推定されたGPSIMU利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する統合処理と
を含む信号処理方法。 - 所定の波長の光を投光する投光部と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光部から投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定部と、
GPS(Global Positioning System)データおよびIMU(Inertial Measurement Unit)データを取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記GPSデータおよび前記IMUデータに基づいて、GPSIMU利用姿勢を推定するGPSIMU利用姿勢推定部と、
前記姿勢推定部により推定された自らの姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定部により推定されたGPSIMU利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する統合部と
を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。 - 所定の波長の光を投光する投光部と、
所定の反射率よりも高い反射率の物体からの、前記投光部から投光した光の反射光の受光により、前記物体を画像として撮像する受光部と、
前記受光部により撮像された画像に基づいて、自らの姿勢を推定する姿勢推定部と、
GPS(Global Positioning System)データおよびIMU(Inertial Measurement Unit)データを取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記GPSデータおよび前記IMUデータに基づいて、GPSIMU利用姿勢を推定するGPSIMU利用姿勢推定部と、
前記姿勢推定部により推定された自らの姿勢推定結果と、前記GPSIMU利用姿勢推定部により推定されたGPSIMU利用姿勢推定結果とのそれぞれに重みを付して統合する統合部と、
前記統合部により統合された姿勢推定結果に基づいて状況を分析する状況分析部と、
前記状況分析部の分析結果に基づいて、行動計画を生成する計画部と、
前記行動計画に基づいて、動作を制御する動作制御部と
を含む移動体。
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