JP7659397B2 - 画像処理装置、自律移動ロボット - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、自律移動ロボットに関するものである。

従来から、下記特許文献１に記載の画像処理装置、移動ロボットの制御システム、および移動ロボットの制御方法が知られている。この画像処理装置は、二次元平面上に、正方形又は長方形からなるセルであって、照射された光を反射可能な第一セルと照射された光を反射不能な第二セルとを、ａ×ａ、又はａ×ｂ（ただし、ａ、ｂ＝３，４，５，６，…）の行列配置して構成される被検出体と、光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光が前記被検出体を構成する前記第一セルと前記第二セルに照射された後、前記第一セルから反射された光をカメラで撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された撮像データに基づいて、前記被検出体に設定された情報を取得する算出部と、を備える検出部と、を備えている。

特開２０１９－１０２０４７号公報

上記のように、複数のセルが二次元平面上に配置された被検出部は、例えば、自律移動ロボットの移動経路などに設置され、自律移動ロボットを誘導するサインポストなどとして使用される。ところで、このような被検出部を設置するとき、被検出部がロール方向に傾いてしまう場合がある。そうすると、画像処理装置による被検出部の読み取りが困難になる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被検出部のロール方向の傾きを把握し、被検出部の読み取り確度の低下を抑制できる画像処理装置、自律移動ロボットの提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、複数のセルが二次元平面上に配置された被検出部を検出する画像処理装置であって、前記被検出部における、一次方向に並んだ２つのセルの前記一次方向と直交する二次方向における相対的な変位量と、前記二次方向に並んだ２つセルの前記一次方向における相対的な変位量と、に基づいて、前記被検出部の傾きを算出する算出部を有する。

また、本発明の自律移動ロボットは、複数のセルが二次元平面上に配置された被検出部を有する標識を、搭載した撮像部で読み取り、前記標識に誘導されて移動する自律移動ロボットであって、先に記載された画像処理装置を備える。

本発明によれば、被検出部のロール方向の傾きを把握し、被検出部の読み取り確度の低下を抑制できる。

本発明の第１実施形態における自律移動ロボットが移動する様子を上方から視た模式図である。 本発明の第１実施形態における自律移動ロボットの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるサインポスト検出部が読み取るサインポストの被検出部の一例を示す正面図である。 本発明の第１実施形態における自律移動ロボットの画像処理を示すフロー図である。 本発明の第１実施形態における自律移動ロボットの画像処理を示すフロー図である。 本発明の第１実施形態におけるロール方向に傾いた被検出部を含む撮像画像を示すイメージ図である。 本発明の第２実施形態における自律移動ロボットの画像処理を示すフロー図である。 本発明の第２実施形態における自律移動ロボットの画像処理を示すフロー図である。 本発明の第２実施形態におけるロール方向に傾いた被検出部を含む撮像画像を示すイメージ図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における自律移動ロボット１が移動する様子を上方から視た模式図である。
図１に示すように、自律移動ロボット１は、移動経路１０に沿って配置された複数のサインポストＳＰを、ロボット本体２０に搭載した撮像部２６で順に読み取りながら移動する。つまり、自律移動ロボット１は、複数のサインポストＳＰに誘導されて移動経路１０を移動する。

ここで「サインポスト」とは、サイン（標識）を有して、移動経路１０あるいは移動経路１０近傍の所定の場所に置かれた構造体を言う。サインは、その構造体の識別情報（ターゲットＩＤ）を含む。本実施形態のサインは、後述する図３に示すように、光を反射可能な第一セル（セルＣ１１、Ｃ１３…）と、光を反射不能な第二セル（セルＣ１２、Ｃ２１…）とが、二次元平面上に配置された被検出部Ｃである。なお、サインは、１次元コード（バーコード）や、その他の２次元コードなどであっても構わない。

図２は、本発明の第１実施形態における自律移動ロボット１の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、自律移動ロボット１は、サインポスト検出部２１（画像処理装置）と、駆動部２２と、制御部２３と、通信部２４と、を備えている。

サインポスト検出部２１は、照射部２５と、２つの撮像部２６と、算出部２７と、を有する。また、駆動部２２は、モータ制御部２８と、２つのモータ２９と、左右の駆動輪２０Ｌ，２０Ｒと、を有する。なお、サインポスト検出部２１及び駆動部２２の構成は、あくまで一例であって、他の構成であっても構わない。

照射部２５は、自律移動ロボット１の進行方向の前面の中央位置に取り付けられ、例えば、赤外ＬＥＤ光を前方に照射する。赤外ＬＥＤ光は、工場内などの暗所や可視光の強い場所等に好適である。なお、照射部２５は、赤外ＬＥＤ光以外の検出光を照射する構成であっても構わない。

２つの撮像部２６は、サインポスト検出部２１の左右に配置されている。２つの撮像部２６は、例えば、赤外線フィルタを組み合わせたカメラが用いられ、サインポストＳＰで反射された反射光（赤外ＬＥＤ光）を撮像する。

算出部２７は、２つの撮像部２６から送信された撮像画像に基づき、２値化処理を行うことで白黒からなる２値化画像データを形成し、さらに２値化された画像データを用いて三角測量（２つの撮像部２６の撮像画像の差分を用いた三角測量）による演算を行うことで、自律移動ロボット１に対してサインポストＳＰがどの様な距離（距離Ｚ）と方向（角度θ）に位置するのかを算出する。

なお、算出部２７は、撮像画像に複数のサインポストＳＰが含まれる場合、サインポストＳＰの識別情報（ターゲットＩＤ）を検出して目標とするサインポストＳＰを選択し、目標とするサインポストＳＰまでの距離Ｚと角度θとを算出する。

駆動輪２０Ｌは、自律移動ロボット１の進行方向に対して左側に設けられている。駆動輪２０Ｒは、自律移動ロボット１の進行方向に対して右側に設けられている。なお、自律移動ロボット１は、自律移動ロボット１の姿勢を安定させるために、駆動輪２０Ｌ，２０Ｒ以外の車輪を有していてもよい。
モータ２９は、モータ制御部２８の制御に応じて、左右の駆動輪２０Ｌ，２０Ｒを回転させる。

モータ制御部２８は、制御部２３から入力される角速度指令値に基づいて、左右のモータ２９に対して電力を供給する。左右のモータ２９がモータ制御部２８から供給される電力に応じた角速度で回転することにより、自律移動ロボット１が前進または後進する。また、左右のモータ２９の角速度に差を生じさせることにより、自律移動ロボット１の進行方向が変更される。

制御部２３は、サインポスト検出部２１によってサインポストＳＰから読み取った情報に基づいて、駆動部２２を制御する。

図１に示す移動例では、自律移動ロボット１は、移動経路１０の左側から一定の距離を保って移動する。自律移動ロボット１は、移動経路１０の左側から一定の距離を保つためにサインポストＳＰに対する距離Ｘｒｅｆを決定すると共に、検出したサインポストＳＰまでの距離Ｚと角度θとを取得し、距離Ｚと角度θとが予め定められた条件を満たす進行方向を算出する。

角度θは、自律移動ロボット１の進行方向と、検出されたサインポストＳＰの方向とが成す角である。自律移動ロボット１は、サインポストＳＰと目標経路との距離がＸｒｅｆとなるように進行する。自律移動ロボット１は、誘導されるサインポストＳＰ（例えばサインポストＳＰ１）までの距離Ｚが予め定められた閾値より近くなると、目標を次のサインポストＳＰ（例えばサインポストＳＰ２）に切り替えて移動する。なお、サインポストＳＰ２は、ロール方向に傾いた状態を表している。ロール方向とは、サインポストＳＰ（具体的には後述する被検出部Ｃ）の面直方向に延びる軸をロール軸としたとき、そのロール軸を周回する方向をいう。

図３は、本発明の第１実施形態におけるサインポスト検出部２１が読み取るサインポストＳＰの被検出部Ｃの一例を示す正面図である。
図３に示すように、サインポストＳＰは、赤外ＬＥＤ光を反射可能な第一セル（セルＣ１１、Ｃ１３…）と、赤外ＬＥＤ光を反射不能な第二セル（セルＣ１２、Ｃ２１…）とが、二次元平面上に配置された被検出部Ｃを備えている。

本実施形態の被検出部Ｃは、３行×３列の行列状のパターンからなる。具体的には、被検出部Ｃは、１行１列目のセルＣ１１（第一セル）と、１行２列目のセルＣ１２（第二セル）と、１行３列目のセルＣ１３（第一セル）と、２行１列目のセルＣ２１（第二セル）と、２行２列目のセルＣ２２（第一セル）と、２行３列目のセルＣ２３（第二セル）と、３行１列目のセルＣ３１（第一セル）と、３行２列目のセルＣ３２（第二セル）と、３行３列目のセルＣ３３（第一セル）と、を備える。

第一セル（セルＣ１１、Ｃ１３、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３３）は、例えば、アルミニウム箔や酸化チタンの薄膜等の赤外ＬＥＤ光の反射率が高い材料によって形成されている。第二セル（セルＣ１２、Ｃ２１、Ｃ２３、Ｃ３２）は、例えば、赤外カットフィルムや偏光フィルム、赤外線吸収材、黒色フェルト等の赤外ＬＥＤ光の反射率が低い材料によって形成されている。

算出部２７は、撮像部２６が撮像した撮像画像に含まれる被検出部Ｃに対して第一走査ＳＣ１及び第二走査ＳＣ２をすることで、サインポストＳＰを検出する。第一走査ＳＣ１では、例えば、１行目の「白、黒、白」で配置されたセルＣ１１（第一セル）、セルＣ１２（第二セル）、及びセルＣ１３（第一セル）を検出する。第二走査ＳＣ２では、例えば、１列目の「白、黒、白」で配置されたセルＣ１１（第一セル）、セルＣ２１（第二セル）、及びセルＣ３１（第一セル）を検出する。

白を「１」、黒を「０（ゼロ）」とするバイナリーコードで表現すると「白、黒、白」は「１、０、１」と示すことができ、算出部２７は、第一走査ＳＣ１による「１、０、１」と、第二走査ＳＣ２による「１、０、１」の読み取りが成功したとき、サインポストＳＰを検出する。

算出部２７は、被検出部Ｃの残りのセル（２行２列目のセルＣ２２と、２行３列目のセルＣ２３と、３行２列目のセルＣ３２と、３行３列目のセルＣ３３）からサインポストＳＰの識別情報（ターゲットＩＤ）を読み取る。図３に示す例では、４ビットの情報で、算出部２７にサインポストＳＰの識別情報を読み取らせることができる。

以上のように、被検出部Ｃは、サインポスト検出部２１が被検出部Ｃを検出するための被検出領域Ｃ１０と、サインポスト検出部２１が被検出部Ｃを識別するための識別領域２０Ｃと、を有する。被検出領域Ｃ１０には、被検出部Ｃの１行目のセルＣ１１、セルＣ１２、及びセルＣ１３からなるスタートバーＣ１０ａ（第一領域）と、被検出部Ｃの１列目のセルＣ１１、セルＣ２１、及びセルＣ３１からなるストップバーＣ１０ｂ（第二領域）と、が含まれる。

スタートバーＣ１０ａとストップバーＣ１０ｂは、被検出部Ｃの１行１列目において一部重なっている。つまり、１行１列目のセルＣ１１は、スタートバーＣ１０ａ及びストップバーＣ１０ｂの一部を形成している。識別領域２０Ｃには、２行２列目のセルＣ２２と、２行３列目のセルＣ２３と、３行２列目のセルＣ３２と、３行３列目のセルＣ３３と、が含まれる。

図２に戻り、通信部２４は、図示しない上位システムと通信を行う。図示しない上位システムは、例えば、移動経路１０における自律移動ロボット１の現在位置に基づいて、検出すべきサインポストＳＰの識別情報（ターゲットＩＤ）を自律移動ロボット１に提供する。

以下、図４～図６を参照して、上述した自律移動ロボット１（サインポスト検出部２１）の画像処理の流れについて具体的に説明する。以下の説明において、特に断りが無い限り、自律移動ロボット１の画像処理に関する計算は算出部２７が行う。なお、自律移動ロボット１の走行制御に関する計算は制御部２３が行う。

図４及び図５は、本発明の第１実施形態における自律移動ロボット１の画像処理を示すフロー図である。なお、図４及び図５に示す丸中数字の１～２は、図４及び図５に示す両フローの繋がりを示している。図６は、本発明の第１実施形態におけるロール方向に傾いた被検出部Ｃを含む撮像画像を示すイメージ図である。
算出部２７は、図６に示す撮像画像から被検出部Ｃ（サイン）を検出する処理を開始する（ステップＳ１）。なお、以下の処理は、撮像部２６が撮像する撮像画像の１フレーム（１枚）ごとに実行する。

先ず、図６に示すように、撮像画像の座標（Ｘ_０，Ｙ_０）からＸ軸方向に１行ずつ走査し（上述した第一走査ＳＣ１）、Ｙ_ｎ行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる（ステップＳ２）。なお、撮像画像においては、撮像画像の左上角が原点座標（Ｘ_０，Ｙ_０）とされ、横方向がＸ軸方向（一次方向）とされて、撮像画像の縦方向がＹ軸方向（二次方向）とされている。また、撮像画像の横方向右側がＸ軸方向の＋側であり、撮像画像の縦方向下側がＹ軸方向の＋側である。

次に、幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３が等間隔である白、黒、白の並びがあるか否かを判断する（ステップＳ３）。なお、幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３が等間隔である白、黒、白の並びがあるとは、最初に検出された白の幅ｗ_１を基準とした場合に、その後に検出された黒の幅ｗ_２、白の幅ｗ_３が、例えば幅ｗ_１の±１０％の範囲内にあることをいう。

ステップＳ３で「ＹＥＳ」の場合、Ｙ_ｎ行目のＸ_ｎ～Ｘ_ｎ＋３までをスタートバーＣ１０ａであるとみなし、スタートバーＣ１０ａを構成する白と黒の境界位置Ｘ_ｎ～Ｘ_ｎ＋３を記憶しておく（ステップＳ４）。
なお、ステップＳ３で「ＮＯ」の場合、変数ｎを＋１カウントした後、ステップＳ２に戻り、次のＹ_ｎ＋１行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる。

ステップＳ４の次は、幅ｗ_１のＸ軸方向の中心位置Ｘ_Ｓを求める（ステップＳ５）。そして、中心位置Ｘ_Ｓを含む列を、Ｙ軸方向にＹ_ｎの位置から走査（上述した第二走査ＳＣ２）する（ステップＳ６）。次に、ステップＳ６での第二走査ＳＣ２において、白、黒、白の並びがあるか否かを判断する（ステップＳ７）。

ステップＳ７で「ＹＥＳ」の場合、Ｘ_Ｓ列目の白、黒、白をストップバーＣ１０ｂであるとみなし、第二走査ＳＣ２において自明となった黒（セルＣ２１）のＹ軸方向の高さｈ_２、白（セルＣ３１）のＹ軸方向の高さｈ_３から、黒（セルＣ２１）のＹ軸方向の中心位置Ｙ_ｎ＋１、白（セルＣ３１）のＹ軸方向の中心位置Ｙ_ｎ＋２を求める（ステップＳ８）。
なお、ステップＳ７で「ＮＯ」の場合、変数ｎを＋１カウントした後、ステップＳ２に戻り、次のＹ_ｎ＋１行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる。

ステップＳ８の次は、図６に示す長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を走査し、その長さを求める（図５のステップＳ２１）。長さＬ１は、座標（Ｘ_Ｓ，Ｙ_ｎ）からＹ軸方向－側（紙面上側）に走査し、白黒の境界に至るまでのＹ軸方向の距離である。長さＬ２は、座標（Ｘ_ｎ＋２＋ｗ_３／２，Ｙ_ｎ）からＹ軸方向－側（紙面上側）に走査し、白黒の境界に至るまでのＹ軸方向の距離である。長さＬ３は、座標（Ｘ_Ｓ，Ｙ_ｎ）からＸ軸方向－側（紙面左側）に走査し、白黒の境界に至るまでのＸ軸方向の距離である。長さＬ４は、座標（Ｘ_Ｓ，Ｙ_ｎ＋２）からＸ軸方向－側（紙面左側）に走査し、白黒の境界に至るまでのＸ軸方向の距離である。

ステップＳ２１の次は、長さＬ１，Ｌ２からＸ軸方向の変化量に対する傾きａ_Ｙを計算し、長さＬ３，Ｌ４からＹ軸方向の変化量に対する傾きａ_Ｘを計算する（ステップＳ２２）。つまり、算出部２７は、被検出部Ｃにおける、Ｘ軸方向に並んだ２つのセルＣ１１，Ｃ１３のＸ軸方向と直交するＹ軸方向における相対的な変位量（Ｌ１－Ｌ２）と、Ｙ軸方向に並んだ２つセルＣ１１，Ｃ３１のＸ軸方向における相対的な変位量（Ｌ３－Ｌ４）と、に基づいて、被検出部Ｃの傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを算出する。

ステップＳ２２の次は、傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを用い、下式（１）～（４）により、被検出部Ｃの識別領域Ｃ２０の各座標Ｐ_１～Ｐ_６に対し、回転後のＰ_１´～Ｐ_６´（白黒の境界座標）を算出する（ステップＳ２３）。なお、Ｐ_Ｎは、被検出部Ｃの傾きが無いとした場合（傾きをゼロとした場合）の座標である。Ｐ_Ｎ´は、被検出部Ｃの傾いた状態（ロール回転後）の座標である。
Ｐ_Ｎ＝（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ） …（１）
Ｐ_Ｎ´＝（Ｘ_Ｎ´，Ｙ_Ｎ´） …（２）
Ｘ_Ｎ´＝Ｘ_Ｎ＋ａ_Ｘ（Ｙ_Ｎ－Ｙ_ｎ） …（３）
Ｙ_Ｎ´＝Ｙ_Ｎ＋ａ_Ｙ（Ｘ_Ｎ－Ｘ_Ｓ） …（４）

ステップＳ２３の次は、識別領域Ｃ２０の４箇所（セルＣ２２、Ｃ２３、Ｃ３２、Ｃ３３）を下記１．～４．のとおり走査し、各セルが白黒のいずれであるか調べる（ステップＳ２４）。
１． 始点Ｐ_１´から終点Ｐ_２´とする箇所
２． 始点Ｐ_２´から終点Ｐ_３´とする箇所
３． 始点Ｐ_４´から終点Ｐ_５´とする箇所
４． 始点Ｐ_５´から終点Ｐ_６´とする箇所

ステップＳ２４の次は、１．～４．の走査結果から、白であるセルＣ２２、Ｃ２３、Ｃ３２を１、黒であるセルＣ３３を０とするバイナリーコードとして読み取り、１０進数のＩＤ情報として変換・計算する（ステップＳ２５）。

次に、そのＩＤ情報が、設定ＩＤ（ターゲットＩＤ）と同一か否かを判断する（ステップＳ２６）。
ステップＳ２６で「ＹＥＳ」の場合、検出した被検出部Ｃの外形座標からその重心座標Ｇを出力することで（ステップＳ２７）、被検出部Ｃの検出及び読み取りの一連の処理が終了する。
なお、ステップＳ２６で「ＮＯ」の場合、変数ｎを＋１カウントした後、ステップＳ２に戻り、次のＹ_ｎ＋１行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる。

このように、上述した第１実施形態によれば、複数のセルＣ１１，Ｃ１２…が二次元平面上に配置された被検出部Ｃを検出するサインポスト検出部２１であって、被検出部Ｃにおける、Ｘ軸方向に並んだ２つのセルＣ１１，Ｃ１３のＸ軸方向と直交するＹ軸方向における相対的な変位量（Ｌ１－Ｌ２）と、Ｙ軸方向に並んだ２つセルＣ１１，Ｃ３１のＸ軸方向における相対的な変位量（Ｌ３－Ｌ４）と、に基づいて、被検出部Ｃの傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを算出する算出部２７を有する。この構成によれば、被検出部Ｃがロール方向にどれだけ傾いているか把握できるため、被検出部Ｃの読み取り確度を向上させることができる。

また、第１実施形態によれば、被検出部Ｃは、サインポスト検出部２１が被検出部Ｃを検出するための被検出領域Ｃ１０を有しており、算出部２７は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の走査により被検出領域Ｃ１０を検出すると共に、被検出領域Ｃ１０に含まれるセルＣ１１，Ｃ１３，Ｃ３１から被検出部Ｃの傾きを算出する。この構成によれば、被検出部Ｃの被検出領域Ｃ１０の検出によって自明となったセルＣ１１，Ｃ１３，Ｃ３１を利用して被検出部Ｃの傾きを算出できるため、演算処理を効率化できる。

また、第１実施形態によれば、被検出領域Ｃ１０は、Ｘ軸方向の走査により検出されるスタートバーＣ１０ａと、Ｙ軸方向の走査により検出され、スタートバーＣ１０ａと一部重なるストップバーＣ１０ｂと、を含み、算出部２７は、スタートバーＣ１０ａとストップバーＣ１０ｂが重なる領域に配置されたセルＣ１１と、スタートバーＣ１０ａに含まれるもう１つのセルＣ１３のＹ軸方向における相対的な変位量（Ｌ１－Ｌ２）と、スタートバーＣ１０ａとストップバーＣ１０ｂが重なる領域に配置されたセルＣ１１と、ストップバーＣ１０ｂに含まれるもう１つのセルＣ３１のＸ軸方向における相対的な変位量（Ｌ３－Ｌ４と、に基づいて、被検出部Ｃの傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを算出する。この構成によれば、スタートバーＣ１０ａとストップバーＣ１０ｂが重なる領域に配置されたセルＣ１１を含む３つのセルから被検出部Ｃの傾きを算出することができるため、４つのセルから被検出部Ｃの傾きを算出するよりも演算処理を効率化できる。

また、第１実施形態によれば、被検出部Ｃは、サインポスト検出部２１が被検出部Ｃを識別するための識別領域Ｃ２０を有しており、算出部２７は、識別領域Ｃ２０を走査する方向を、被検出部Ｃの傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙに基づいて補正する。この構成によれば、図６に示すように、識別領域Ｃ２０における走査を、被検出部Ｃの傾きに応じて斜め方向に走査することにより、傾いて設置された被検出部Ｃの読み取り確度を向上させることができる。

また、第１実施形態によれば、複数のセルＣ１１，Ｃ１２…が二次元平面上に配置された被検出部Ｃを有するサインポストＳＰを、搭載した撮像部２６で読み取り、サインポストＳＰに誘導されて移動する自律移動ロボット１であって、上述したサインポスト検出部２１を備えることにより、被検出部Ｃのロール方向の傾きを把握し、被検出部Ｃの読み取り確度の低下を抑制して安定した移動が可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図７及び図８は、本発明の第２実施形態における自律移動ロボット１の画像処理を示すフロー図である。なお、図７及び図８に示す丸中数字の３～４は、図７及び図８に示す両フローの繋がりを示している。図９は、本発明の第２実施形態におけるロール方向に傾いた被検出部Ｃを含む撮像画像を示すイメージ図である。
算出部２７は、図９に示す撮像画像から被検出部Ｃ（サイン）を検出する処理を開始する（ステップＳ３１）。なお、第２実施形態の被検出部Ｃでは、２行目のセルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３が、識別領域Ｃ２０を構成し、３行目のセルＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３が、被検出領域Ｃ１０のストップバーＣ１０ｂを構成している。

先ず、図９に示すように、撮像画像の座標（Ｘ_０，Ｙ_０）からＸ軸方向に１行ずつ走査し（上述した第一走査ＳＣ１）、Ｙ_ｎ行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる（ステップＳ３２）。次に、幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３が等間隔である白、黒、白の並びがあるか否かを判断する（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３で「ＹＥＳ」の場合、Ｙ_ｎ行目のＸ_ｎ～Ｘ_ｎ＋３までをスタートバーＣ１０ａであるとみなし、スタートバーＣ１０ａを構成する白と黒の境界位置Ｘ_ｎ～Ｘ_ｎ＋３を記憶しておく（ステップＳ３４）。
なお、ステップＳ３３で「ＮＯ」の場合、変数ｎを＋１カウントした後、ステップＳ３２に戻り、次のＹ_ｎ＋１行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる。

ステップＳ３４の次は、幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３の３つの値の平均ｗ_ａｖｅを求める（ステップＳ３５）。次に、Ｙ_ｎに対し、ｗ_ａｖｅの２倍の大きさを加え、ストップバーＣ１０ｂを検出するためのＹ_ｎ＋２を求める（ステップＳ３６）。次に、Ｙ_ｎ＋２行目のＸ_ｎからＸ_ｎ＋３までを走査（第二走査ＳＣ２）する（ステップＳ３７）。次に、ステップＳ３７での第二走査ＳＣ２において、白、黒、白の並びがあるか否かを判断する（ステップＳ３８）。

ステップＳ３８で「ＹＥＳ」の場合、Ｙ_ｎ＋２行目の白、黒、白をストップバーＣ１０ｂであるとみなし、第二走査ＳＣ２において自明となった白（セルＣ３１）と黒（セルＣ３２）のＸ軸方向の境界位置Ｘ_Ｓを記憶する（ステップＳ３９）。
なお、ステップＳ３８で「ＮＯ」の場合、変数ｎを＋１カウントした後、ステップＳ３２に戻り、次のＹ_ｎ＋１行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる。

ステップＳ３９の次は、図９に示すＬ１，Ｌ２及びＤ１の長さを求める（図８のステップＳ４１）。長さＬ１は、座標（Ｘ_ｎ＋ｗ_１／２，Ｙ_ｎ）からＹ軸方向－側（紙面上側）に走査し、白黒の境界に至るまでのＹ軸方向の距離である。長さＬ２は、座標（Ｘ_ｎ＋２＋ｗ_３／２，Ｙ_ｎ）からＹ軸方向－側（紙面上側）に走査し、白黒の境界に至るまでのＹ軸方向の距離である。長さＤ１は、Ｘ_ｎ＋１－Ｘ_Ｓである。

ステップＳ４１の次は、長さＬ１，Ｌ２からＸ軸方向の変化量に対する傾きａ_Ｙを計算し、長さＤ１からＹ軸方向の変化量に対する傾きａ_Ｘを計算する（ステップＳ４２）。つまり、算出部２７は、被検出部Ｃにおける、Ｘ軸方向に並んだ２つのセルＣ１１，Ｃ１３のＸ軸方向と直交するＹ軸方向における相対的な変位量（Ｌ１－Ｌ２）と、Ｙ軸方向に並んだ２つセルＣ１１，Ｃ３１のＸ軸方向における相対的な変位量（Ｄ１）と、に基づいて、被検出部Ｃの傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを算出する。

ステップＳ４２の次は、傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを用い、下式（１）～（４）により、被検出部Ｃの識別領域Ｃ２０の各座標Ｐ_１～Ｐ_４に対し、回転後のＰ_１´～Ｐ_４´（白黒の境界座標）を算出する（ステップＳ４３）。なお、Ｐ_Ｎは、被検出部Ｃの傾きが無いとした場合（傾きをゼロとした場合）の座標である。Ｐ_Ｎ´は、被検出部Ｃの傾いた状態（ロール回転後）の座標である。
Ｐ_Ｎ＝（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ） …（１）
Ｐ_Ｎ´＝（Ｘ_Ｎ´，Ｙ_Ｎ´） …（２）
Ｘ_Ｎ´＝Ｘ_Ｎ＋ａ_Ｘ（Ｙ_Ｎ－Ｙ_ｎ） …（３）
Ｙ_Ｎ´＝Ｙ_Ｎ＋ａ_Ｙ（Ｘ_Ｎ－Ｘ_Ｓ） …（４）

ステップＳ４３の次は、識別領域Ｃ２０の３箇所（セルＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３）を下記１．～３．のとおり走査し、各セルが白黒のいずれであるか調べる（ステップＳ４４）。
１． 始点Ｐ_１´から終点Ｐ_２´とする箇所
２． 始点Ｐ_２´から終点Ｐ_３´とする箇所
３． 始点Ｐ_３´から終点Ｐ_４´とする箇所

ステップＳ４４の次は、１．～３．の走査結果から、白であるセルＣ２２、Ｃ２３を１、黒であるセルＣ２１を０とするバイナリーコードとして読み取り、１０進数のＩＤ情報として変換・計算する（ステップＳ４５）。

次に、そのＩＤ情報が、設定ＩＤ（ターゲットＩＤ）と同一か否かを判断する（ステップＳ４６）。
ステップＳ４６で「ＹＥＳ」の場合、検出した被検出部Ｃの外形座標からその重心座標Ｇを出力することで（ステップＳ４７）、被検出部Ｃの検出及び読み取りの一連の処理が終了する。
なお、ステップＳ４６で「ＮＯ」の場合、変数ｎを＋１カウントした後、ステップＳ４に戻り、次のＹ_ｎ＋１行目の白（第一セル）、黒（第二セル）、白（第一セル）の幅ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３を調べる。

このように、上述した第２実施形態によれば、被検出領域Ｃ１０は、Ｘ軸方向の走査により検出されるスタートバーＣ１０ａと、Ｘ軸方向の走査により検出され、スタートバーＣ１０ａとＹ軸方向で異なる位置に配置されたストップバーＣ１０ｂと、を含み、算出部２７は、スタートバーＣ１０ａの一端部に配置されたセルＣ１１と、スタートバーＣ１０ａに含まれる、もう１つのセルＣ１３のＹ軸方向における相対的な変位量（Ｌ１－Ｌ２）と、スタートバーＣ１０ａの一端部に配置されたセルＣ１１と、ストップバーＣ１０ｂの一端部に配置されたセルＣ３１のＸ軸方向における相対的な変位量（Ｄ１）と、に基づいて、被検出部Ｃの傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙを算出する。この構成によれば、スタートバーＣ１０ａの一端部に配置されたセルＣ１１を含む３つのセルから被検出部Ｃの傾きを算出することができるため、４つのセルから被検出部Ｃの傾きを算出するよりも演算処理を効率化できる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、スタートバーＣ１０ａがＸ軸方向に設定されていたが、スタートバーＣ１０ａがＹ軸方向に設定されていても構わない。すなわち、被検出部Ｃは、算出部２７が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれか一方の走査により被検出領域Ｃ１０を検出できる構成であればよい。

また、例えば、上記実施形態では、自律移動ロボット１が車両である構成について説明したが、自律移動ロボット１は通称ドローンと呼ばれる飛行体などであっても構わない。
また、例えば、上記実施形態では、移動経路１０に沿って複数のサインポストＳＰが配置される構成について説明したが、サインポストＳＰは１つだけ配置される構成であっても構わない。

１…自律移動ロボット、１０…移動経路、２０…ロボット本体、２０Ｃ…識別領域、２０Ｌ…駆動輪、２０Ｒ…駆動輪、２１…サインポスト検出部（画像処理装置）、２２…駆動部、２３…制御部、２４…通信部、２５…照射部、２６…撮像部、２７…算出部、２８…モータ制御部、２９…モータ、Ｃ…被検出部、Ｃ１０…被検出領域、Ｃ１０ａ…スタートバー（第一領域）、Ｃ１０ｂ…ストップバー（第二領域）、Ｃ１１…セル、Ｃ１２…セル、Ｃ１３…セル、Ｃ２０…識別領域、Ｃ２１…セル、Ｃ２２…セル、Ｃ２３…セル、Ｃ３１…セル、Ｃ３２…セル、Ｃ３３…セル、Ｃ２０…識別領域、ＳＣ１…第一走査、ＳＣ２…第二走査、ＳＰ…サインポスト（標識）

Claims (6)

1. 検出光を反射可能な第一セルと、前記検出光を反射不能な第二セルと、を備える複数のセルが二次元平面上に配置された被検出部を検出する画像処理装置であって、
   前記被検出部は、前記画像処理装置が前記被検出部を識別するための識別領域を有しており、
   前記被検出部における、一次方向に並んだ２つの前記第一セルの前記一次方向と直交する二次方向における相対的な第一変位量と、前記二次方向に並んだ２つの前記第一セルの前記一次方向における相対的な第二変位量と、に基づいて、前記被検出部の傾きを算出する算出部を有し、
   前記算出部は、
   前記一次方向に並んだ２つの前記第一セルの検出座標から、前記二次方向において、当該２つの前記第一セルの、前記識別領域とは反対側に配置された２つの前記第二セルとの境界に至るまでのそれぞれの距離に基づいて、前記第一変位量を算出し、
   前記二次方向に並んだ２つの前記第一セルの検出座標から、前記一次方向において、当該２つの前記第一セルの、前記識別領域とは反対側に配置された２つの前記第二セルとの境界に至るまでのそれぞれの距離に基づいて、前記第二変位量を算出する、ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記被検出部は、前記画像処理装置が前記被検出部を検出するための被検出領域を有しており、
   前記算出部は、前記一次方向及び前記二次方向の少なくともいずれか一方の走査により前記被検出領域を検出すると共に、前記被検出領域に含まれる前記第一セルから前記被検出部の傾きを算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記被検出領域は、前記一次方向の走査により検出される第一領域と、前記二次方向の走査により検出され、前記第一領域と一部重なる第二領域と、を含み、
   前記算出部は、前記第一領域と前記第二領域が重なる領域に配置された前記第一セルと、前記第一領域に含まれるもう１つの前記第一セルの前記二次方向における相対的な前記第一変位量と、前記第一領域と前記第二領域が重なる領域に配置された前記第一セルと、前記第二領域に含まれるもう１つの前記第一セルの前記一次方向における相対的な前記第二変位量と、に基づいて、前記被検出部の傾きを算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記被検出領域は、前記一次方向の走査により検出される第一領域と、前記一次方向の走査により検出され、前記第一領域と前記二次方向で異なる位置に配置された第二領域と、を含み、
   前記算出部は、前記第一領域の一端部に配置された前記第一セルと、前記第一領域に含まれる、もう１つの前記第一セルの前記二次方向における相対的な前記第一変位量と、前記第一領域の一端部に配置された前記第一セルと、前記第二領域の一端部に配置された前記第一セルの前記一次方向における相対的な前記第二変位量と、に基づいて、前記被検出部の傾きを算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記算出部は、前記識別領域を走査する方向を、前記被検出部の傾きに基づいて補正する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 複数のセルが二次元平面上に配置された被検出部を有する標識を、搭載した撮像部で読み取り、前記標識に誘導されて移動する自律移動ロボットであって、
   請求項１～５のいずれか一項に記載された画像処理装置を備える、ことを特徴とする自律移動ロボット。

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