JP7358137B2 - データ処理装置、移動体装置、データ処理方法、及びデータ処理プログラム - Google Patents

データ処理装置、移動体装置、データ処理方法、及びデータ処理プログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、データ処理装置、移動体装置、データ処理方法、及びデータ処理プログラムに関する。
レーザレンジファインダ（Laser Range Finder；ＬＲＦ）を備えた移動体装置は、その周囲環境を計測することができる。ＬＲＦは、検出波を走査しながら出射するとともに該検出波の反射波を検出することにより環境を計測する。
特開２０１５－１２１４０８号公報
ＬＲＦのノイズ又は距離精度の影響によりＬＲＦで細かな形状変化を捉えることは困難である。
本発明が解決しようとする課題は、ＬＲＦのノイズ又は距離精度に影響されることなく、ＬＲＦで得られた観測データから環境に設けられたパターンを検出できるデータ処理装置、方法、及びプログラム、並びに、前記データ処理装置を備えた移動体装置を提供することである。
一実施形態に係るデータ処理装置はデータ処理部及び取得部を備える。データ処理部は、レーザ反射光を用いた距離算出の精度が一定でない、移動体のセンサにより、立体的なスリットによって形成されるパターンを備えたマーカに対して、複数のレーザ光を照射し、前記マーカより反射された前記レーザ光を前記センサにて観測して得られる複数の距離データから、前記マーカまでの距離を夫々算出し、複数の前記距離に基づく基準距離に対し所定の範囲内に含まれるか否かに応じて前記複数の距離データを符号化することで、前記立体的なスリットにより形成されたパターンに係るパターンデータを得る。取得部は、前記パターンデータに基づいて、前記移動体の運行情報を取得する。
第１の実施形態に係る移動体システムを示すブロック図。 図１に示したマーカの一例を示す正面図。 図２Ａに示したマーカのマーカ面が１つの平面で構成される例を示す上面図。 図２Ａに示したマーカのマーカ面が複数の平面で構成される例を示す上面図。 図１に示したマーカの他の例を示す上面図。 図１に示したマーカのさらなる例を示す上面図。 図１に示したマーカのさらに他の例を示す正面図。 図１に示した観測データ処理部が行う観測データの正規化を説明する図。 図１に示した観測データ処理部が行う観測データの正規化を説明する図。 図１に示した観測データ処理部が行う観測データの正規化を説明する図。 図１に示した観測データ処理部が行う観測データの符号化を説明する図。 図１に示した観測データ処理部が行う観測データの符号化を説明する図。 図１に示した観測データ処理部が行う観測データの符号化を説明する図。 図１に示したデータ処理装置により実行されるデータ処理方法を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る移動体システムを示すブロック図。 図８に示したマーカの一例を示す正面図。 図８に示したマーカの他の例を示す正面図。 図８に示したデータ処理装置により実行されるデータ処理方法を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る移動体システムを示すブロック図。 一実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図。
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る移動体システム１００の構成例を概略的に示している。図１に示すように、移動体システム１００は、移動体装置１１０、データ処理装置１２０、及びマーカデータベース（ＤＢ）１３０を備える。以下では、移動体装置を単に移動体と称する。
移動体１１０は、例えば移動ロボットなどの移動能力のある装置である。移動体１１０は、移動機構を含む本体と、移動体１１０を制御する移動体制御部と、本体に取り付けられた距離センサとしてのレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）１１１と、ＬＲＦ１１１を制御するＬＲＦ制御部１１２と、を備える。移動機構はいかなる種類のものであってもよい。移動体１１０は、車輪で移動する装輪型移動体、キャタピラで移動する装軌型移動体、又は２以上の足で歩行する歩行型移動体であってよい。また、移動体１１０は飛行体装置であってもよい。
移動体制御部は、データ処理装置１２０により取得された移動体１１０の運行情報に基づいて、移動体１１０を制御する。運行情報は移動体の運行に関わる情報を指す。例えば、移動体制御部は、データ処理装置１２０により取得された移動体１１０の運行情報に従って移動機構を制御する。
ＬＲＦ１１１は、レーザビームを使用して移動体１１０の周囲環境を観測して、観測データを生成する。環境にはマーカ１５０が配置される。マーカ１５０は、面上で反射特性の異なるパターンである反射特性パターン１５１を備える。マーカ１５０は反射特性パターン１５１に移動体１１０の運行情報を保持する。
本実施形態では、ＬＲＦ１１１として一次元走査ＬＲＦを使用する。一例として、ＬＲＦ１１１は、光源、ミラー、及び光検出器を備える。光源は一定の時間間隔でレーザパルスを発生させ、レーザパルスはミラーで反射されてＬＲＦ１１１から出る。ＬＲＦ１１１は、単一の回転軸周りにミラーを回転させることでレーザパルスを扇状に照射する。光検出器は環境中の目標物により反射されたレーザパルスを検出する。ＬＲＦ１１１は、例えばＴｏＦ（Time of Flight）法に基づいて、目標物までの距離を決定する。観測データは、例えば、回転角（レーザパルスの出射方向を表す）と距離とのセットを複数含む。
ＬＲＦ１１１は本体の前方部分に配置される。なお、ＬＲＦ１１１の配置は本体の前方部分に限らない。ＬＲＦ１１１は本体の後方部分又は側方部分に配置されてもよい。ＬＲＦ１１１はマーカ１５０の反射特性パターン１５１を検出できる高さに配置される。ＬＲＦ１１１が水平面内にレーザ光を走査するように配置される場合、ＬＲＦ１１１はマーカ１５０と同じ高さに配置される。ただし、ＬＲＦ１１１の高さ位置がマーカ１５０の高さ位置と一致する必要はない。例えば、ＬＲＦ１１１は水平面に対して傾けて配置されてよい。
また、ＬＲＦ１１１は観測できる距離の範囲（最小及び最大）がハードウェアごとに決まっている。ＬＲＦ１１１は観測できる距離の範囲内に目標物があった場合、目標物までの距離を取得することができる。一方で、観測できる最小の距離より近傍に目標物があるもしくは最大の距離までに目標物が無い場合、ＬＲＦ１１１はハードウェアごとに固有の値を取得する。固有の値は、例えば、ＬＲＦ１１１が取得できない距離であり得る。例えば、最大距離が20[m]の場合、固有の値は21[m]であってよい。
ＬＲＦ１１１が一次元の水平走査のＬＲＦである例について説明するが、本実施形態はこれに限定するものではなく、二次元走査のＬＲＦを使用してもよい。また、二次元走査のＬＲＦの代わりに複数台の一次元走査のＬＲＦを使用してもよい。
ＬＲＦ制御部１１２はＬＲＦ１１１による観測の開始及び終了を制御する。さらに、ＬＲＦ制御部１１２はＬＲＦ１１１により生成された観測データをデータ処理装置１２０へ出力する。具体的には、ＬＲＦ制御部１１２は、図示しない通信インタフェースを通じてデータ処理装置１２０に観測データを送信する。移動体１１０とデータ処理装置１２０との間の通信は一般に知られた通信方法により実施されてよい。例えば、移動体１１０とデータ処理装置１２０との間の通信は無線通信と有線通信のいずれであってもよい。ＬＲＦ制御部１１２は移動体制御部の一部であってよい。
データ処理装置１２０は、ＬＲＦ制御部１１２から観測データを取得し、取得した観測データに基づいてマーカデータベース１３０から移動体１１０の運行情報を取得する。データ処理装置１２０は、取得した運行情報を移動体制御部へ出力する。
データ処理装置１２０は、観測データ処理部１２１及びデコード部（取得部ともいう）１２２を備える。ＬＲＦ制御部１１２からの観測データは観測データ処理部１２１に入力される。観測データ処理部１２１は、マーカ１５０までの距離に応じて、観測データに対してデータ処理を行う。マーカ１５０までの距離はＬＲＦ１１１又は移動体１１０とマーカ１５０との間の距離を指す。データ処理の内容については後述する。
デコード部１２２は、観測データに対するデータ処理により得られたデータを観測データ処理部１２１から受け取る。デコード部１２２は、受け取ったデータに基づいて、移動体１１０の運行情報を取得する。例えば、デコード部１２２は、受け取ったデータでマーカデータベース１３０を参照することにより、移動体１１０の運行情報を取得する。
マーカデータベース１３０は移動体１１０の運行情報のセットを格納する。運行情報としては、進入禁止エリア情報、速度制限エリア情報、一方通行エリア情報、片側通行エリア情報、人間作業有無情報、移動体有無情報、絶対位置情報などがある。進入禁止エリア情報は進入禁止エリアを特定する情報を含む。速度制限エリア情報は、速度制限が課されるエリアを特定する情報と、上限速度を示す情報と、を含む。一方通行エリア情報は、一方通行エリアを特定する情報と、通行可能な方向を示す情報と、を含む。片側通行エリア情報は片側通行エリアを特定する情報を含む。人間作業有無情報は人間が周辺で作業を行っているか否かを示す情報を含む。移動体有無情報は他の移動体が周辺に存在するか否かを示す情報を含む。絶対位置情報はマーカ１５０の設置場所の絶対位置を示す情報を含む。
本実施形態では、マーカデータベース１３０は、数値に関連付けて運行情報を格納する。例えば、進入禁止エリア情報が１～２０に関連付けられ、速度制限エリア情報が２１～４０に関連付けられ、一方通行エリア情報が４１～６０に関連付けられ、片側通行エリア情報が６１～８０に関連付けられ、人間作業有無情報が８１～１００に関連付けられ、移動体有無情報が１０１～１２０に関連付けられ、絶対位置情報が１２１～１４０に関連付けられる。例えば、デコード部１２２は、観測データ処理部１２１から受け取ったデータをデコードし、デコード結果である数値に関連付けられた運行情報をマーカデータベース１３０から取得する。
図１に示す例では、データ処理装置１２０は移動体１１０から分離している。しかしながら、データ処理装置１２０は移動体１１０に設けられていてもよい。例えば、データ処理装置１２０は移動体制御部に含まれてよい。マーカデータベース１３０もまた移動体１１０に設けられていてもよい。
次に、マーカ１５０について説明する。
上述したように、マーカ１５０は反射特性パターン１５１を有する。反射特性パターン１５１はマーカ１５０の面（以下では、マーカ面と称する）上での反射特性の違いによって形成される。具体的には、マーカ１５０は、ＬＲＦ１１１からのレーザ光がマーカ面の第１領域で反射したものがＬＲＦ１１１で検出されるが、ＬＲＦ１１１からのレーザ光がマーカ面の第２領域で反射したものがＬＲＦ１１１で検出されないように、異なる反射特性を有する第１領域及び第２領域をマーカ面に含む。一例では、反射特性パターン１５１は、ＬＲＦ１１１のレーザ光を反射する材料（例えばアルミニウム）でスリットを有する形状にマーカ１５０を作製することにより実現される。他の例では、反射特性パターン１５１は、ＬＲＦ１１１のレーザ光を反射する材料でマーカ１５０を作製して液晶又はレーザ吸収材をマーカ面に設けることにより実現される。
図２Ａは、一実施形態に係るマーカ２００を概略的に示す正面図である。図２Ａに示すマーカ２００は図１に示したマーカ１５０の一例である。マーカ２００は、ＬＲＦ１１１からのレーザ光を反射する材料で作製され、複数のスリット２０２を有する。図２Ａにおいて、破線はレーザ光の走査経路を表す。
マーカが図２Ｂに示すように平面の形状で構成される例について説明しているが、マーカは図２Ｃに示すように複数の平面で構成されていてもよい。また、マーカの形状は図２Ａに示すようなマーカ面が平面である形状に限らない。図３Ａ及び図３Ｂは、実施形態に係るマーカ３００、３１０を概略的に示す上面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すマーカ３００、３１０は図１に示したマーカ１５０の例である。図３Ａに示すマーカ３００では、マーカ面は曲面であり、反射特性パターンがスリット３０２によって形成される。図３Ｂに示すマーカ３１０では、マーカ面は直交する２つの平面を組み合わせたものであり、反射特性パターンがスリット３１２によって形成される。
図４は、一実施形態に係るマーカ４００を概略的に示す正面図である。図４に示すマーカ４００は図１に示したマーカ１５０の一例である。図４に示すように、マーカ４００は、スリット４０２によって形成される二次元の反射特性パターンを有する。二次元の反射特性パターンは、二次元走査ＬＲＦ又は複数台の一次元走査ＬＲＦを用いて検出することが可能である。二次元の反射特性パターンを使用することで、より多くの情報を反射特性パターンに含めることが可能になる。
図５Ａから図６Ｃを参照して、データ処理装置１２０について説明する。
観測データ処理部１２１は、ＬＲＦ１１１で得られた観測データに対してマーカ１５０までの距離に応じてデータ処理を行う。データ処理は、観測データのノイズ除去、マーカ１５０である可能性のある面（以下、マーカ面候補と称する）の検出、観測データの正規化、及び観測データの二値化（符号化）などを含む。
観測データ処理部１２１は、例えば観測データにメディアンフィルタを適用することにより、観測データのノイズを除去する。ノイズ除去は他の手法で実行されてもよい。
観測データ処理部１２１は、ノイズ除去を施した観測データに対して、ハフ変換を使用して直線検出を行い、マーカ面候補を検出する。これにより、図２Ａに示すような直線形状のマーカ面を検出することができる。直線検出は他の手法で実行されてもよい。図３Ａ又は図３Ｂに示すような二次元的なマーカ面を検出する場合には、ハフ変換又は他の適した検出アルゴリズムで検出を行う。
複数のマーカ面候補が検出された場合には、観測データ処理部１２１は、それぞれのマーカ面候補に関して、マーカである可能性の高さを算出して、処理を行う優先順位を決めてもよい。マーカである可能性の高さは、例えば、マーカの長さなどのマーカの形状情報とマーカ面候補の形状とに基づいて算出することができる。マーカである可能性の高さは他の手法で算出されてもよい。
観測データ処理部１２１は、ノイズ除去を施した観測データからマーカ面候補に対応する観測データを抽出し、抽出した観測データを正規化する。
一例では、観測データ処理部１２１は、まず、抽出した観測データにより示される距離の少なくとも１つに基づいて、マーカ１５０までの距離を算出する。例えば、観測データ処理部１２１は、マーカ面候補の中心に最も近いデータ点により示される距離をマーカ１５０までの距離とする。また、観測データ処理部１２１は、抽出した観測データにより示される距離の平均値をマーカ１５０までの距離として算出してもよい。続いて、観測データ処理部１２１は、算出したマーカ１５０までの距離に応じて、抽出した観測データに対してデータ補間又はデータ間引きを行う。レーザパルスを扇状に照射する場合、マーカがＬＲＦ１１１から遠くにあるほど、観測データから抽出されるマーカ面候補に対応するデータ点は少なくなる。観測データ処理部１２１は、算出したマーカ１５０までの距離が大きいときにデータ補間を行い、算出したマーカ１５０までの距離が小さいときにデータ間引きを行う。これにより、マーカ面候補に対応する観測データは、マーカ１５０がＬＲＦ１１１から基準距離離れたときに得られるものと同等のデータに変換される。
図５Ａは、ＬＲＦ１１１で図２Ａに示したマーカ２００を観測することにより得られる観測データを概略的に示している。図５Ａにおいて、横軸は回転角を示し、縦軸は距離を示す。黒丸はマーカ面に対応する観測データを表す。マーカ２００のスリット２０２に対応する観測データはより大きい距離を示すため、マーカ２００のスリット２０２に対応する観測データは図５Ａには示されていない。白丸はデータ補間により追加された仮想のデータ点を表す。図５Ｂ及び図５Ｃは、観測データを基準距離から観測したデータに正規化する例を示している。図５Ｂでは、ＬＲＦ１１１から0.5[m]の距離から観測したデータを基準距離から観測したデータに正規化する例を示しており、観測したデータを間引きすることで基準距離1[m]から観測したデータに正規化する。図５Ｃでは、ＬＲＦ１１１から0.75[m]の距離から観測したデータを基準距離1[m]から観測したデータに正規化する例を示しており、観測したデータを間引き及び補間することで基準距離1[m]から観測したデータに正規化する。
他の例では、観測データ処理部１２１は、観測データから検出されたマーカ面候補のＬＲＦ１１１に対しての姿勢を算出し、算出した姿勢に基づいて、マーカ面候補に対応する観測データを、ＬＲＦ１１１が正面でマーカ１５０を観測したときに得られるものと同等のデータに変換する。
本実施形態では、観測データ処理部１２１は、上述したマーカ１５０までの距離を用いた正規化と姿勢を用いた正規化との両方を行う。ＬＲＦ１１１が移動体１１０に対して傾けて配置される場合は、観測データ処理部１２１は、傾き角に応じてマーカ面候補に対応する観測データの距離データを補正してよい。
観測データ処理部１２１は、正規化を施した観測データを二値化または多値化を行い、観測データを符号化する。例えば、観測データ処理部１２１は、正規化を施した観測データにより示される各距離が所定範囲内に含まれるか否かに基づいて、正規化を施した観測データを符号化する。図６Ａは、マーカを一つの平面で構成した場合の符号化を示す。この場合、観測データの距離の値が基準距離から閾値内である場合と無い場合で観測データを二値化する。また、図６Ｂは、マーカを２つの平面で構成した場合の符号化を示す。この場合、観測データの距離の値が基準距離１から閾値内にある場合、基準距離２から閾値内にある場合、どちらの閾値内にも観測データが無い場合で観測データを多値化（三値化）する。多値化の方法としては、他にも、１つの基準位置に対して複数の閾値を設定し、どの閾値内に観測データがあるかで多値化を行う方法や、観測データの距離の値が基準距離から閾値内である場合、範囲外だが有限の距離の値である場合、ＬＲＦ１１１のハードウェアごとの固有の値である場合で観測データを多値化する方法などがある。しかし、多値化の方法はこれらに限定されるものではない。
以下では、観測データを基準距離から閾値内である場合と無い場合で二値化する方法を想定して述べていくが、実施形態はこれに限定するものではない。観測データの距離の値で二値化する際、スリットなどで反射が得られなかったときに取得されるＬＲＦ１１１のハードウェアごとの固有の値は、基準距離から閾値内に観測データが無いとして二値化を行う。多値化する際も、同様にそれぞれの閾値内に観測データが無いとして多値化を行う。しかし、符号化の実施形態はこれに限定するものではない。
図６Ｃに示すように、観測データ処理部１２１は、距離が所定範囲内に含まれる場合にその距離を１に変換し、距離が所定範囲内に含まれない場合にその距離を０に変換する。所定範囲は、算出したマーカ１５０までの距離から閾値を引いた値から算出したマーカ１５０までの距離に閾値を加えた値までであり得る。
このようにして、観測データ処理部１２１は、観測データを二値データに変換し、二値データをデコード部１２２へ出力する。
デコード部１２２は、観測データ処理部１２１から二値データを受け取り、受け取った二値データを、マーカデータベース１３０を参照するための形（本実施形態では数値）に変換する。デコード部１２２は、変換により得られた数値でマーカデータベース１３０を参照することにより、移動体１１０の運行情報を取得する。一例では、デコード部１２２は、二値データを１０進数に変換する。例えば、デコード部１２２は、データ“１０１１０００１”を変換して“７１”を得る。他の例では、デコード部１２２は、二値データの“１”の数を求める。例えば、デコード部１２２は、データ“１０１１０００１”から“４”を得る。デコード部１２２は、得られた数値をキーとして使用し、マーカデータベース１３０から移動体１１０の運行情報をハッシュ値として得る。
デコード部１２２が観測データ処理部１２１から出力された二値データに基づいて移動体１１０の運行情報を取得する方法は上述した例に限定されない。
図７は、データ処理装置１２０により実行されるデータ処理の手順例を概略的に示している。図７に示すように、観測データ処理部１２１は、移動体１１０に設けられたＬＲＦ１１１でマーカ１５０を観測することにより得られた観測データを取得する（ステップＳ７０１）。
続いて、観測データ処理部１２１は、観測データに対して、マーカ１５０までの距離に応じてデータ処理を行う。例えば、観測データ処理部１２１は、まず、観測データのノイズを除去する（ステップＳ７０２）。続いて、観測データ処理部１２１は、ノイズ除去を施した観測データからマーカ面候補を検出する（ステップＳ７０３）。観測データ処理部１２１は、ノイズ除去を施した観測データからマーカ面候補に対応する観測データを抽出し、抽出した観測データに基づいて、マーカ１５０までの距離とＬＲＦ１１１に対するマーカ面候補の姿勢とを算出する（ステップＳ７０４）。観測データ処理部１２１は、算出した距離及び姿勢に応じて、抽出した観測データを正規化する（ステップＳ７０５）。例えば、観測データ処理部１２１は、算出した姿勢に応じて、抽出した観測データを修正し、算出した距離に応じて、修正した観測データに対してデータ補間又はデータ間引きを行う。さらに、観測データ処理部１２１は、正規化を施した抽出した観測データにより示される各距離が所定範囲内に含まれるか否かに基づいて、正規化を施した抽出した観測データを二値化する（ステップＳ７０６）。所定範囲は、算出したマーカ１５０までの距離に基づいて決定される。
デコード部１２２は、観測データ処理部１２１から出力されたデータでマーカデータベース１３０を参照することにより、移動体１１０の運行情報を取得する（ステップＳ７０７）。
このようにして、データ処理装置１２０は、マーカ１５０の反射特性パターン１５１に対応する移動体１１０の運行情報を取得する。
以上のように、移動体システム１００は、反射特性パターン１５１を有するマーカ１５０をＬＲＦ１１１で観測し、複数点までの距離を含む観測データを得る。データ処理装置１２０は、観測データに含まれる距離に基づいて反射特性パターン１５１を検出し、その検出結果に基づいて移動体１１０の運行情報を取得する。例えば、反射特性パターン１５１はマーカ１５０に設けられたスリットにより形成される。この場合、観測データに含まれる距離はマーカ本体とスリットとで大きく異なる。このため、ＬＲＦ１１１のノイズ又は距離精度に影響されることなく、反射特性パターン１５１を検出することが可能となる。このように距離データに基づいてパターン検出を行うことにより、反射特性パターン１５１を正確に検出することができる。この結果、反射特性パターン１５１に対応する運行情報を正確に取得することができるようになる。また、反射特性パターン１５１を細かな形状にすることができるため、様々な運行情報を取得することが可能になる。
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る移動体システム８００を概略的に示している。図８において、図１に示した部分と同じ部分に同じ符号を付して、それらについての説明を省略する。図８に示すように、移動体システム８００は、移動体１１０、データ処理装置８２０、及びマーカデータベース１３０を備える。データ処理装置８２０は、観測データ処理部８２１及びデコード部１２２を備える。
移動体１１０が移動する環境には、反射特性パターン８５１を有するマーカ８５０が配置される。マーカ８５０は、移動体１１０の運行情報と、マーカであることを示すマーカ識別子と、を反射特性パターン８５１に有する。言い換えると、反射特性パターン８５１は、移動体１１０の運行情報に対応する部分（運行情報パターン）と、マーカ識別子に対応する部分（識別子パターン）と、有する。
図９は、第２の実施形態に係るマーカ９００を概略的に示す正面図である。図９に示すマーカ９００は、図８に示したマーカ８５０の一例である。マーカ９００は、ＬＲＦ１１１からのレーザ光を反射する材料で作製され、スリット９０２－１～９０２－７によって形成される反射特性パターンを有する。反射特性パターンは、識別子パターン９１２、９１３と、識別子パターン９１２、９１３間の運行情報パターン９１１と、を含む。運行情報パターン９１１はスリット９０２－３、９０２－４、９０２－５によって形成され、識別子パターン９１２はスリット９０２－１、９０２－２によって形成され、識別子パターン９１３はスリット９０２－６、９０２－７によって形成される。
図１０は、第２の実施形態に係るマーカ１０００を概略的に示す正面図である。図１０に示すマーカ１０００は、図８に示したマーカ８５０の一例である。マーカ１０００は、スリット１００２－１～１００２－８によって形成される二次元の反射特性パターンを有する。反射特性パターンは、識別子パターン１０１２、１０１３と、識別子パターン１０１２、１０１３間の運行情報パターン１０１１と、を含む。運行情報パターン１０１１はスリット１００２－３～１００２－６によって形成され、識別子パターン１０１２はスリット１００２－１、１００２－２によって形成され、識別子パターン１０１３はスリット１００２－７、１００２－８によって形成される。
上述した例では、識別子パターンが反射特性パターンの両端に位置するが、識別子パターンの配置はこれに限定されない。識別子パターンは反射特性パターン内のいずれの場所に設けられてもよい。識別子パターンは１つであってもよい。
観測データ処理部８２１が第１の実施形態に係る観測データ処理部１２１と異なる点はマーカ面候補の検出にある。観測データ処理部８２１は、ノイズ除去を施した観測データに対して、ハフ変換を使用して直線検出を行い、マーカ面候補を検出する。観測データ処理部８２１は、検出されたマーカ面候補に対応する観測データに対して識別子検出を行う。識別子検出は、例えば、マーカ面候補の両端に所定のパターンに対応するデータがあるか否かにより行う。これにより、マーカ面を正しく検出できたか否かを判定することが可能となる。例えば、壁などの構造物を誤検出した場合に、壁などの構造物に対応するマーカ面候補を除去することが可能となる。複数のマーカ面候補が検出された場合には、観測データ処理部８２１は、それぞれのマーカ面候補に対して識別子検出を行う。これにより、誤検出なく、マーカ面を正しく検出することができる。
図１１は、データ処理装置８２０により実行されるデータ処理の手順例を概略的に示している。図１１において、図７に示した処理と同じ処理に同じ符号を付して、それらについての説明を省略する。
図１１に示すデータ処理手順は、図７に示したデータ処理手順に識別子検出を追加したものである。識別子検出は、マーカ面候補の検出（ステップＳ７０３）とセンサまでの距離及びマーカ面の姿勢の算出（ステップＳ７０４）との間に追加される。観測データ処理部８２１はマーカ面候補の検出を行う（ステップＳ７０３）。次に、観測データ処理部８２１は、マーカ面候補に対応する観測データに対して識別子検出を行う（ステップＳ１１０１）。観測データ処理部８２１は、識別子が検出されたマーカ面候補に対応する観測データに対して、ステップＳ７０４～Ｓ７０７の処理を行う。
以上のように、第２の実施形態では、マーカ８５０が反射特性パターン８５１にマーカ識別子８５２を含み、データ処理装置８２０は、検出したマーカ面候補に対して識別子検出を行う。これにより、マーカ面候補がマーカ８５０に対応するものか否かを判別することが可能となり、マーカ面を正しく検出することができるようになる。
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る移動体システム１２００を概略的に示している。図１２において、図１及び図３に示した部分と同じ部分に同じ符号を付して、それらについての説明を省略する。
図１２に示すように、移動体システム１２００は、移動体１２１０、データ処理装置８２０、マーカデータベース１３０、移動体１２７０、及び上位システム１２８０を備える。移動体１２１０は、ＬＲＦ１１１、ＬＲＦ制御部１１２、移動体制御部１２１３、通信部１２１４、及び情報提示部１２１５を備える。
移動体制御部１２１３は、移動体１２１０を制御する。移動体制御部１２１３は、データ処理装置８２０から運行情報を取得し、取得した運行情報に基づいて移動体１１０を制御する。制御は、移動経路の変更、移動速度の変更、移動の停止、通信部１２１４を通じた移動体１２７０への通信、通信部１２１４を通じた上位システム１２８０への通信、情報提示部１２１５を通じた情報の提示、移動体１２７０が保持する周囲環境情報の更新、移動体１２７０が保持する現在の自己位置の更新などを含む。移動体制御部１２１３はこれら以外の制御を行ってもよい。
情報提示部１２１５は、移動体制御部１２１３から受け取った情報を提示する。情報提示部１２１５は、データ処理装置８２０から取得された運行情報を提示してよい。情報提示部１２１５は、データ処理装置８２０での運行情報の取得が成功したか否かを示す情報を提示してよい。情報提示部１２１５は、ディスプレイ装置又はスピーカを含むが、これらに限定されない。情報提示方法は、画像、映像、音、音声などを含むが、これらに限定されない。情報提示部１２１５を配置する位置としては、ＬＲＦ１１１の周囲環境の計測を遮らない位置であれば、移動体本体の前方部分、後方部分、側方部分などのいずれであってもよい。
通信部１２１４は、移動体１２７０及び上位システム１２８０などの外部装置と通信する。通信部１２１４は、データ処理装置８２０から取得した運行情報を移動体１２７０及び上位システム１２８０に通信する。移動体１２１０と移動体１２７０又は上位システム１２８０との間の通信の方法は一般に知られている方法であってよい。
移動体１２７０は、移動機構を含む本体、移動体制御部、及び通信部を備える。移動機構はいかなる種類のものであってもよい。移動体１２７０は、車輪で移動する装輪型移動体、キャタピラで移動する装軌型移動体、又は２以上の足で歩行する歩行型移動体であってよい。また、移動体１２７０は飛行体であってもよい。
通信部は、移動体１２１０及び上位システム１２８０などの外部装置と通信する。通信部は、移動体１２１０から運行情報を受信する。移動体制御部は、移動体１２１０から受信された運行情報に基づいて移動体１２７０を制御する。制御は、移動経路の変更、移動速度の変更、移動の停止、移動体１２７０が保持する周囲環境情報の更新などを含む。
上位システム１２８０は、移動体１２１０などの移動体及び環境内に存在する他の装置を管理する。上位システム１２８０は、例えば、移動体が移動する環境に関する情報、移動体の運行状況に関する情報、環境内に存在する他の装置の稼働状況に関する情報を保持する。上位システム１２８０は、移動体１２１０などの移動体から、運行情報及び観測データなどの情報を受信し、受信した情報で自身が保持している情報を更新する。
上位システム１２８０は、移動体から取得した情報に基づいて移動体を制御してよい。例えば、上位システム１２８０は、移動体が保持する環境情報の更新、移動体の停止、移動体の移動経路の変更などの制御を行う。上位システム１２８０は、必要に応じて移動体を制御する。例えば、上位システム１２８０は、移動体の運行状況及び／又は他の装置の稼働状況に基づいて制御の要否を判断する。例えば、上位システム１２８０は、ある移動体を停止させるべきと判断した場合には、移動を停止するようにその移動体に指示する。
以上のように、移動体１２１０は、データ処理装置８２０により取得された運行情報を移動体１２７０及び上位システム１２８０に送信する。これにより、システム内の移動体を統括的に制御することが可能となる。
各実施形態に関して上述した処理は、コンピュータに搭載された汎用ハードウェアなどの処理回路（processing circuitry）により実現され得る。
図１３は、一実施形態に係るコンピュータ１３００のハードウェア構成の一例を例示する。図１３に示すように、コンピュータ１３００は、ハードウェアとして、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３０２、プログラムメモリ１３０３、補助記憶装置１３０４、通信インタフェース１３０５、入出力インタフェース１３０６、及びバス１３０７を備える。ＣＰＵ１３０１は、バス１３０７を介して、ＲＡＭ１３０２、プログラムメモリ１３０３、補助記憶装置１３０４、通信インタフェース１３０５、及び入出力インタフェース１３０６と通信する。
ＣＰＵ１３０１は、汎用ハードウェアプロセッサの一例である。ＲＡＭ１３０２は、ワーキングメモリとしてＣＰＵ１３０１に使用される。ＲＡＭ１３０２は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリを含む。プログラムメモリ１３０３は、データ処理プログラムを含む種々のプログラムを記憶する。プログラムメモリ１３０３として、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、補助記憶装置１３０４の一部、又はその組み合わせが使用される。補助記憶装置１３０４は、データを非一時的に記憶する。補助記憶装置１３０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの不揮発性メモリを含む。補助記憶装置１３０４は、各種データを非一時的に記憶する。補助記憶装置１３０４はマーカデータベース１３０を備えてよい。
通信インタフェース１３０５は、外部の通信装置（例えば移動体１１０）と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１３０５は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュールなどの無線モジュールを備える。入出力インタフェース１３０６は、入力装置及び出力装置を接続するための複数の端子を備える。入力装置の例は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどを含む。出力装置の例は、表示装置、スピーカなどを含む。
プログラムメモリ１３０３に記憶されている各プログラムはコンピュータ実行可能命令を含む。プログラム（コンピュータ実行可能命令）は、ＣＰＵ１３０１により実行されると、ＣＰＵ１３０１に所定の処理を実行させる。例えば、データ処理プログラムは、ＣＰＵ１３０１により実行されると、ＣＰＵ１３０１に観測データ処理部及びデコード部に関して説明された一連の処理を実行させる。
プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態でデータ処理装置１２０に提供されてよい。この場合、例えば、データ処理装置１２０は、記憶媒体からデータを読み出すドライブ（図示せず）をさらに備え、記憶媒体からプログラムを取得する。記憶媒体の例は、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－Ｒなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、半導体メモリを含む。また、プログラムを通信ネットワーク上のサーバに格納し、データ処理装置１２０が通信インタフェース１３０５を使用してサーバからプログラムをダウンロードするようにしてもよい。
実施形態において説明される処理は、ＣＰＵ１３０１などの汎用プロセッサがプログラムを実行することにより行われることに限らず、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用プロセッサにより行われてもよい。ここで使用する処理回路（processing circuitry）という語は、少なくとも１つの汎用ハードウェアプロセッサ、少なくとも１つの専用ハードウェアプロセッサ、又は少なくとも１つの汎用ハードウェアプロセッサと少なくとも１つの専用ハードウェアプロセッサとの組み合わせを含む。図１３に示す例では、ＣＰＵ１３０１、ＲＡＭ１３０２、及びプログラムメモリ１３０３が処理回路に相当する。
なお、データ処理装置（例えばデータ処理装置１２０）は１つのコンピュータ（情報処理装置）により実施されることに限定されない。データ処理装置は複数のコンピュータにより実施されてもよい。例えば、データ処理装置は、観測データ処理部（例えば観測データ処理部１２１）として機能するコンピュータと、デコード部１２２として機能するコンピュータと、で構成されてよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００…移動体システム、１１０…移動体装置、１１１…レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）、１１２…ＬＲＦ制御部、１２０…データ処理装置、１２１…観測データ処理部、１２２…デコード部、１３０…マーカデータベース、１５０…マーカ、１５１…反射特性パターン、２００、３００、３１０、４００…マーカ、２０２、３０２、３１２、４０２…スリット、８００…移動体システム、８２０…データ処理装置、８２１…観測データ処理部、８５０…マーカ、８５１…反射特性パターン、８５２…マーカ識別子、９００、１０００…マーカ、９０２、１００２…スリット、９１１、１０１１…運行情報パターン、９１２、９１３、１０１２、１０１３…識別子パターン、１２００…移動体システム、１２１０…移動体、１２１３…移動体制御部、１２１４…通信部、１２１５…情報提示部、１２７０…移動体、１２８０…上位システム、１３００…コンピュータ、１３０１…ＣＰＵ、１３０２…ＲＡＭ、１３０３…プログラムメモリ、１３０４…補助記憶装置、１３０５…通信インタフェース、１３０６…入出力インタフェース、１３０７…バス。

Claims (15)

  1. レーザ反射光を用いた距離算出の精度が一定でない、移動体のセンサにより、立体的なスリットによって形成されるパターンを備えたマーカに対して、複数のレーザ光を照射し、前記マーカより反射された前記レーザ光を前記センサにて観測して得られる複数の距離データから、前記マーカまでの距離を夫々算出し、複数の前記距離に基づく基準距離に対し所定の範囲内に含まれるか否かに応じて前記複数の距離データを符号化することで、前記立体的なスリットにより形成されたパターンに係るパターンデータを得るデータ処理部と、
    前記パターンデータに基づいて、前記移動体の運行情報を取得する取得部と、
    を備えるデータ処理装置。
  2. 前記運行情報は、前記移動体の進入が禁止されるエリアを特定する情報を備える、請求項１に記載のデータ処理装置。
  3. 前記符号化は多値化である、請求項１に記載のデータ処理装置。
  4. 前記多値化は二値化である、請求項３に記載のデータ処理装置。
  5. 前記複数の距離データを符号化することは、複数の前記距離に基づく前記基準距離に応じて前記複数の距離データに対して正規化を行い、複数の前記距離に基づく前記基準距離に対し前記所定の範囲内に含まれるか否かにより前記正規化により得られる前記複数の距離データを符号化することを備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  6. 前記正規化は少なくともデータ補間又はデータ間引きの一方を含む、請求項５に記載のデータ処理装置。
  7. 前記データ処理部は、複数の前記距離に基づいて前記移動体と前記マーカとの間の距離を前記基準距離として算出し、前記基準距離に対し前記所定の範囲内に含まれるか否かに応じて前記複数の距離データを符号化する、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  8. 前記取得部は、前記パターンデータで前記移動体の運行情報のセットを格納するマーカデータベースを参照することにより、前記パターンに対応する前記移動体の運行情報を取得する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  9. 前記マーカは前記マーカであることを示す識別子を前記パターンに備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  10. 取得された前記移動体の運行情報に基づいて、前記移動体を制御する移動体制御部をさらに備える請求項１乃至９のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  11. 取得された前記移動体の運行情報を他の移動体又は上位システムに通信する通信部をさらに備える請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  12. 取得された前記移動体の運行情報を提示する提示部をさらに備える請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のデータ処理装置と、
    前記移動体と、
    前記センサと、
    を備える移動体装置。
  14. コンピュータが実行するデータ処理方法であって、
    レーザ反射光を用いた距離算出の精度が一定でない、移動体のセンサにより、立体的なスリットによって形成されるパターンを備えたマーカに対して、複数のレーザ光を照射し、前記マーカより反射された前記レーザ光を前記センサにて観測して得られる複数の距離データから、前記マーカまでの距離を夫々算出し、複数の前記距離に基づく基準距離に対し所定の範囲内に含まれるか否かに応じて前記複数の距離データを符号化することで、前記立体的なスリットにより形成されたパターンに係るパターンデータを得ることと、
    前記パターンデータに基づいて、前記移動体の運行情報を取得することと、
    を備えるデータ処理方法。
  15. レーザ反射光を用いた距離算出の精度が一定でない、移動体のセンサにより、立体的なスリットによって形成されるパターンを備えたマーカに対して、複数のレーザ光を照射し、前記マーカより反射された前記レーザ光を前記センサにて観測して得られる複数の距離データから、前記マーカまでの距離を夫々算出し、複数の前記距離に基づく基準距離に対し所定の範囲内に含まれるか否かに応じて前記複数の距離データを符号化することで、前記立体的なスリットにより形成されたパターンに係るパターンデータを得る手段、及び
    前記パターンデータに基づいて、前記移動体の運行情報を取得する手段
    としてコンピュータを機能させるためのデータ処理プログラム。
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