JPH0718702B2 - 自立走行装置の位置計測方法 - Google Patents
自立走行装置の位置計測方法Info
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- JPH0718702B2 JPH0718702B2 JP58069787A JP6978783A JPH0718702B2 JP H0718702 B2 JPH0718702 B2 JP H0718702B2 JP 58069787 A JP58069787 A JP 58069787A JP 6978783 A JP6978783 A JP 6978783A JP H0718702 B2 JPH0718702 B2 JP H0718702B2
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- Japan
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- self
- geometrical
- traveling device
- image pickup
- pickup means
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、ロボット等の自立走行装置の位置計測方法
に関するものであり、特に、特定形状の幾何学図形を自
立走行装置に搭載したTVカメラで１眼視して得た映像に
基づいて自己の位置を計算する自立走行装置の位置計測
方法に関するものである。
に関するものであり、特に、特定形状の幾何学図形を自
立走行装置に搭載したTVカメラで１眼視して得た映像に
基づいて自己の位置を計算する自立走行装置の位置計測
方法に関するものである。
従来、自立走行するロボットや無人車等の自立走行装置
に於ける走行位置を求める１つの方法として、ある目標
体を該走行体に搭載したTVカメラ等で２眼視して得られ
る２つの画像の形状の相異から現在の位置を計算で求め
ることが行なわれていた。この場合、上記２眼視の手段
として、TVカメラを２台用いるか、あるいは、２台の受
光器から導かれた光を１台のカメラで時分割的に切換え
る等の方法を採用していたので、コストが高くつき、ま
た、計測自体に時間がかかり、更に計算が複雑になる難
点があった。
に於ける走行位置を求める１つの方法として、ある目標
体を該走行体に搭載したTVカメラ等で２眼視して得られ
る２つの画像の形状の相異から現在の位置を計算で求め
ることが行なわれていた。この場合、上記２眼視の手段
として、TVカメラを２台用いるか、あるいは、２台の受
光器から導かれた光を１台のカメラで時分割的に切換え
る等の方法を採用していたので、コストが高くつき、ま
た、計測自体に時間がかかり、更に計算が複雑になる難
点があった。
この煩雑さを避けるために、電磁誘導方法や光学的誘導
方法が実用化されている。しかしながら、これ等方法は
誘導のきめを細かくしようとすればするほど、誘導ライ
ンの施設が大がかりで複雑となりコスト高となる難点が
あった。
方法が実用化されている。しかしながら、これ等方法は
誘導のきめを細かくしようとすればするほど、誘導ライ
ンの施設が大がかりで複雑となりコスト高となる難点が
あった。
更に、特公昭56−41925号には、路面に車線と平行にか
つ等間隔に引いた複数本の線を撮像し、該平行線が２つ
の水平線と交わる４点の座標を算出することによって車
両の姿勢角およびコース上の位置を計測する方法が記載
されている。
つ等間隔に引いた複数本の線を撮像し、該平行線が２つ
の水平線と交わる４点の座標を算出することによって車
両の姿勢角およびコース上の位置を計測する方法が記載
されている。
しかしながら、ここでいうコース上の位置とは、両端の
白線間の位置をいい、目標位置迄の距離や方向を意味し
ていない。すなわち、上記公報は第11図に示すように、
上記複数の平行線の中の２つの平行線（例えばla、lb）
と２つの走査線の交点A,A′、B,B′の座標から直線Ａ−
Ａ′、Ｂ−Ｂ′の傾きを求め、両直線Ａ−Ａ′、Ｂ−
Ｂ′を現す式を得ることによって両直線の交点Ｏを求
め、この交点Ｏと直線Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′間の車の位置
Ｏ′とを対応させるものである。しかしながら、上記Ｏ
点は単に直線Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′の交点を現すだけであ
って、目的位置を現しているものではなく、従って、た
とえＯ点の座標が明らかになったとしても現在位置から
目的位置迄の距離を求めることはできない。
白線間の位置をいい、目標位置迄の距離や方向を意味し
ていない。すなわち、上記公報は第11図に示すように、
上記複数の平行線の中の２つの平行線（例えばla、lb）
と２つの走査線の交点A,A′、B,B′の座標から直線Ａ−
Ａ′、Ｂ−Ｂ′の傾きを求め、両直線Ａ−Ａ′、Ｂ−
Ｂ′を現す式を得ることによって両直線の交点Ｏを求
め、この交点Ｏと直線Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′間の車の位置
Ｏ′とを対応させるものである。しかしながら、上記Ｏ
点は単に直線Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′の交点を現すだけであ
って、目的位置を現しているものではなく、従って、た
とえＯ点の座標が明らかになったとしても現在位置から
目的位置迄の距離を求めることはできない。
また、この方法では第11図に示すように平行線と車体と
がほぼ同じ方向をむいていることを前提としており、平
行線が車体方向（車体にカメラが固定されているため、
車体方向とカメラ方向はおなじ）に対して平行線が90°
であるときには、走査線と平行線が同じ方向となって双
方が交わることがなく、従って、上記交点Ａ、Ａ′、
Ｂ、Ｂ′ができないのでこの発明の目的を達成すること
ができない。
がほぼ同じ方向をむいていることを前提としており、平
行線が車体方向（車体にカメラが固定されているため、
車体方向とカメラ方向はおなじ）に対して平行線が90°
であるときには、走査線と平行線が同じ方向となって双
方が交わることがなく、従って、上記交点Ａ、Ａ′、
Ｂ、Ｂ′ができないのでこの発明の目的を達成すること
ができない。
その上、この方法では路面上に車両の出発点から目的位
置迄連続する平行な線を引く必要があり、時間的、コス
ト的に甚だデメリットが大きいことになる。
置迄連続する平行な線を引く必要があり、時間的、コス
ト的に甚だデメリットが大きいことになる。
更に、特開昭57−196105号公報には、特定の距離を置い
た２台のカメラで目標（平面物体も含む）を撮像し、上
記２つのカメラに対応する２つのモニタ上での目標の座
標を利用して目標の位置を算出しようとするものであ
る。この方法によると、目標の形状にかかわらずその位
置を算出することができる利点はあるが、必ず２台のカ
メラと２台のモニタを必要とするか、あるいは１台のカ
メラを移動させて２点から撮像する必要があり、経済的
及び時間的なデメリットが大きい欠点がある。
た２台のカメラで目標（平面物体も含む）を撮像し、上
記２つのカメラに対応する２つのモニタ上での目標の座
標を利用して目標の位置を算出しようとするものであ
る。この方法によると、目標の形状にかかわらずその位
置を算出することができる利点はあるが、必ず２台のカ
メラと２台のモニタを必要とするか、あるいは１台のカ
メラを移動させて２点から撮像する必要があり、経済的
及び時間的なデメリットが大きい欠点がある。
この発明は上記従来の事情を鑑みて、簡単かつ安価な方
法を得ることを目的とするものであって、その主たる特
徴は、ロボット等の自立走行装置に平面位置を固定して
１台の撮像手段を搭載し、該撮像手段の視界内に配置し
た既知大きさの二等辺三角形またはそれと等価な図形を
上記撮像手段で撮像し、レンズ焦点に結像した上記二等
辺三角形またはそれと等価な図形の３つの各頂点及び２
つの等辺の形成する頂点に対向する底辺の中点の映像座
標系での座標位置から、上記二等辺三角形又はそれと等
価な図形に対する下記、、で表される自立走行装
置の位置、すなわち、カメラ座標系での上記底辺の中
点の座標、カメラの俯角、２つの等辺の形成する頂
点と底辺の中点を結ぶ線の光軸との角を算出するもので
ある。
法を得ることを目的とするものであって、その主たる特
徴は、ロボット等の自立走行装置に平面位置を固定して
１台の撮像手段を搭載し、該撮像手段の視界内に配置し
た既知大きさの二等辺三角形またはそれと等価な図形を
上記撮像手段で撮像し、レンズ焦点に結像した上記二等
辺三角形またはそれと等価な図形の３つの各頂点及び２
つの等辺の形成する頂点に対向する底辺の中点の映像座
標系での座標位置から、上記二等辺三角形又はそれと等
価な図形に対する下記、、で表される自立走行装
置の位置、すなわち、カメラ座標系での上記底辺の中
点の座標、カメラの俯角、２つの等辺の形成する頂
点と底辺の中点を結ぶ線の光軸との角を算出するもので
ある。
以下、この発明を図面に基づき詳細に説明する。
第１図において、１は自立走行装置、２はその自立走行
装置１の走行平面、３はその自立走行装置１に搭載した
撮像手段、４はその自立走行装置１に搭載された図形処
理装置及び動力装置、５はその撮像手段２の視界、６は
その視界５内に配置した二等辺三角形（以下単に幾何学
図形と言う）をそれぞれ示している。
装置１の走行平面、３はその自立走行装置１に搭載した
撮像手段、４はその自立走行装置１に搭載された図形処
理装置及び動力装置、５はその撮像手段２の視界、６は
その視界５内に配置した二等辺三角形（以下単に幾何学
図形と言う）をそれぞれ示している。
この幾何学図形６は、撮像した映像から３次元的位置を
算出するのを容易にするために、２等辺３角形ABCの底
辺BCに中点Ｏを設け、垂線AOを境にして複数色で色分け
してある。
算出するのを容易にするために、２等辺３角形ABCの底
辺BCに中点Ｏを設け、垂線AOを境にして複数色で色分け
してある。
撮像手段３はTVカメラなどで構成され、その本体31は自
立走行装置１の定められた１点を中心にして縦軸周りに
回転させられる。但しこの撮像手段３の平面位置は固定
されている。また、撮像手段３のレンズ32は結像面と共
に上下に揺動させることができ、走行平面２上の特定点
に設けた幾何学図形６をその視界５内に納めるために俯
角の斜め下向きに向けてある。従って、この撮像手段
３の視界５は、円錐形になり、走行平面２においては円
形になる。
立走行装置１の定められた１点を中心にして縦軸周りに
回転させられる。但しこの撮像手段３の平面位置は固定
されている。また、撮像手段３のレンズ32は結像面と共
に上下に揺動させることができ、走行平面２上の特定点
に設けた幾何学図形６をその視界５内に納めるために俯
角の斜め下向きに向けてある。従って、この撮像手段
３の視界５は、円錐形になり、走行平面２においては円
形になる。
なお、撮像手段３の撮像管は２次元のものに限らず、１
次元CCDカメラのようなもので光学的スキャンニングを
行ない２次元映像を得るようにしてもよい。
次元CCDカメラのようなもので光学的スキャンニングを
行ない２次元映像を得るようにしてもよい。
自立走行装置１と目標とされる幾何学図形６との相対位
置を測定するためには、まず、上記撮像手段３で該幾何
学図形６を撮像し、映像画面に映し出す。この映像画面
に写った図形の映像画面での位置と、上記撮像手段３に
対する走行平面２の幾何学図形６の位置との関係に従っ
て映像画面上での位置を撮像手段３の座標系の位置へ変
換すれば、目標とする図形６と撮像手段３との位置関係
が求まる。
置を測定するためには、まず、上記撮像手段３で該幾何
学図形６を撮像し、映像画面に映し出す。この映像画面
に写った図形の映像画面での位置と、上記撮像手段３に
対する走行平面２の幾何学図形６の位置との関係に従っ
て映像画面上での位置を撮像手段３の座標系の位置へ変
換すれば、目標とする図形６と撮像手段３との位置関係
が求まる。
第２図は、この映像画面に写った図形の映像画面での位
置と、上記撮像手段３に対する走行平面２の幾何学図形
６の位置との関係を示す図である。即ち、第２図に示す
ように、撮像手段３の座標系（カメラ座標系）は、撮像
手段３のレンズ32を原点とする直交座標系で、レンズ32
から視て光軸に直交する横方向右側を「正」にｘ軸を、
縦方向上側を「正」にｙ軸を、レンズ32の光軸上奥行き
方向を「正」にｚ軸をとる。映像画面は、レンズ32の焦
点距離をＦとすると、カメラ座標系で点（0,0,F）でｚ
軸に直交する平面上に位置する。映像画面の座標系（映
像座標系）は、ｘ軸に平行でｘの「正」の側と同じ側を
「正」にξ軸を、ｙ軸と平行でｙの「正」と同じ側を
「正」にη軸をとる。
置と、上記撮像手段３に対する走行平面２の幾何学図形
６の位置との関係を示す図である。即ち、第２図に示す
ように、撮像手段３の座標系（カメラ座標系）は、撮像
手段３のレンズ32を原点とする直交座標系で、レンズ32
から視て光軸に直交する横方向右側を「正」にｘ軸を、
縦方向上側を「正」にｙ軸を、レンズ32の光軸上奥行き
方向を「正」にｚ軸をとる。映像画面は、レンズ32の焦
点距離をＦとすると、カメラ座標系で点（0,0,F）でｚ
軸に直交する平面上に位置する。映像画面の座標系（映
像座標系）は、ｘ軸に平行でｘの「正」の側と同じ側を
「正」にξ軸を、ｙ軸と平行でｙの「正」と同じ側を
「正」にη軸をとる。
目標とする幾何学図形６は、映像座標に第３図のように
投写される。第４図に示すように、目標とする幾何学図
形６の回転角θは３角形の垂線AOとyz−平面とがなす角
で右ネジ方向の回転を「正」とする。幾何学図形６の回
転角は垂線AOとxz−平面とがなす角で右ネジ方向の回
転を「正」とする。なお、第５図に示すように、幾何学
図形６の垂線AOがxz−平面のｚ軸との間でｘ軸周りに
の角をなすことは、光軸ｚがだけ下方（または上方）
に回転していることを等価である。中点Ｏがレンズ32の
位置から（α，−β,l）だけ離れ、図形６がＯ点を中心
にθだけ回転しており、この図形６を撮像するために、
レンズ32の光軸がだけ下を向いている場合、幾何学図
形６の各頂点ABCと底辺の中点Ｏのカメラ座標系での位
置は次のようになる。尚、三角形ABCの点AOの距離をa,
点BO＝OCの距離をｂとし、焦点距離Ｆとともに既知の値
である。
投写される。第４図に示すように、目標とする幾何学図
形６の回転角θは３角形の垂線AOとyz−平面とがなす角
で右ネジ方向の回転を「正」とする。幾何学図形６の回
転角は垂線AOとxz−平面とがなす角で右ネジ方向の回
転を「正」とする。なお、第５図に示すように、幾何学
図形６の垂線AOがxz−平面のｚ軸との間でｘ軸周りに
の角をなすことは、光軸ｚがだけ下方（または上方）
に回転していることを等価である。中点Ｏがレンズ32の
位置から（α，−β,l）だけ離れ、図形６がＯ点を中心
にθだけ回転しており、この図形６を撮像するために、
レンズ32の光軸がだけ下を向いている場合、幾何学図
形６の各頂点ABCと底辺の中点Ｏのカメラ座標系での位
置は次のようになる。尚、三角形ABCの点AOの距離をa,
点BO＝OCの距離をｂとし、焦点距離Ｆとともに既知の値
である。
Ａ点の座標：（α−asinθ，−β＋acosθsin,l＋aco
sθcos） Ｂ点の座標：（α−bcosθ，−β−bsinθsin,l−bsi
nθcos） Ｃ点の座標：（α＋bcosθ，−β＋bsinθsin,l＋bsi
nθcos） ０点の座標：（α，−β,l）． 一方、カメラ座標系での位置（x,y,z）は、映像画像座
標では、 となり、目標とする幾何学図形６の各頂点ABC及び底辺B
Cの中点Ｏの座標は映像座標系では以下の各式で与えら
れる。
sθcos） Ｂ点の座標：（α−bcosθ，−β−bsinθsin,l−bsi
nθcos） Ｃ点の座標：（α＋bcosθ，−β＋bsinθsin,l＋bsi
nθcos） ０点の座標：（α，−β,l）． 一方、カメラ座標系での位置（x,y,z）は、映像画像座
標では、 となり、目標とする幾何学図形６の各頂点ABC及び底辺B
Cの中点Ｏの座標は映像座標系では以下の各式で与えら
れる。
撮像手段３で既知の幾何学図形６をとらえ、その映像を
電気信号に変換し、その電気信号を基にして映像座標系
でのＡ点（ξＡ，ηＡ）、Ｂ点（ξＢ，ηＢ）、Ｃ点
（ξＣ，ηＣ）、Ｏ点（ξＯ，ηＯ）の値を実測値とし
て求める。これらの実測値から実際の３次元空間内での
既知の幾何学図形６と撮像手段３との位置関係を表わす
（α，β,l,θ），を（１）〜（10）式を用いて求め
ることができる。
電気信号に変換し、その電気信号を基にして映像座標系
でのＡ点（ξＡ，ηＡ）、Ｂ点（ξＢ，ηＢ）、Ｃ点
（ξＣ，ηＣ）、Ｏ点（ξＯ，ηＯ）の値を実測値とし
て求める。これらの実測値から実際の３次元空間内での
既知の幾何学図形６と撮像手段３との位置関係を表わす
（α，β,l,θ），を（１）〜（10）式を用いて求め
ることができる。
すなわち、（１）〜（10）式より、 これらの値の組（α，β,l,θ），により既知幾何学
図形６に対する撮像手段３の位置が一意的に定まる。
図形６に対する撮像手段３の位置が一意的に定まる。
なお、光軸ｚの回転角は既知幾何学図形が撮像手段３
が置かれている面でその面に平行に置かれておれば、レ
ンズ33を上下に動かすことにより検出できる。
が置かれている面でその面に平行に置かれておれば、レ
ンズ33を上下に動かすことにより検出できる。
実際の（ξ，η）の読み取りは、例えば、第６図に示す
ように、既知幾何学図形６を撮像手段３で撮像し（F
1）、この画像を背景から切出し、第７図（ａ）に示す
原画像に微分処理を行って、同図（ｂ）に示すようにエ
ッジ検出をする（F2）。エッジ検出された画像は多値レ
ベルの電気信号で構成されているので、スレッシュホー
ルド値により２値化させ（F3）、第７図（ｃ）に示すよ
うに画像を細線化する（F4）。この細線化された図形を
もとに、線列を接続して細線化された幾何学図形の各辺
及び垂線を直線化してモデル化を行なって、第７図
（ｄ）に示すような正確な図形を得る。そして、各辺の
交点から抽出点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｏの映像画面座標（ξ，
η）を検出している。
ように、既知幾何学図形６を撮像手段３で撮像し（F
1）、この画像を背景から切出し、第７図（ａ）に示す
原画像に微分処理を行って、同図（ｂ）に示すようにエ
ッジ検出をする（F2）。エッジ検出された画像は多値レ
ベルの電気信号で構成されているので、スレッシュホー
ルド値により２値化させ（F3）、第７図（ｃ）に示すよ
うに画像を細線化する（F4）。この細線化された図形を
もとに、線列を接続して細線化された幾何学図形の各辺
及び垂線を直線化してモデル化を行なって、第７図
（ｄ）に示すような正確な図形を得る。そして、各辺の
交点から抽出点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｏの映像画面座標（ξ，
η）を検出している。
なお、本発明方法に用いる幾何学図形は、上述の２等辺
３角形に限られることはない。すなわち、各頂点Ａ、
Ｂ、Ｃ、垂線AO、底辺BCが検出できA0＝ａ、BO＝OC＝ｂ
で上下非対称の二等辺三角形に等価な幾何学図形であれ
ばよい。例えば、第８図（ａ）〜（ｄ）に示す各幾何学
図形はこれらの条件を満たしているので、本発明に用い
ることができる。
３角形に限られることはない。すなわち、各頂点Ａ、
Ｂ、Ｃ、垂線AO、底辺BCが検出できA0＝ａ、BO＝OC＝ｂ
で上下非対称の二等辺三角形に等価な幾何学図形であれ
ばよい。例えば、第８図（ａ）〜（ｄ）に示す各幾何学
図形はこれらの条件を満たしているので、本発明に用い
ることができる。
ところで、本発明に係る自立走行装置の位置計測法は、
自立走行装置１の軌道制御に応用することができる。す
なわち、この計測方法によって、（α，β,l,θ），
が求まり、これらの値から撮像手段３のレンズ値下の走
行平面２の１点と既知幾何学図形の中点Ｏとの距離Ｄ及
び自立走行装置１の向きと幾何学図形６の垂線AOとがな
す相対角度θ′が分かる。ここにおいて撮像手段の方向
は特に制限を加えられることなく、幾何学図形６が該撮
像手段の視野に入っている限り、上記（α、β、ｌ、
θ）、φの算出は可能である。従って、自立走行装置１
を、現在見ている幾何学図形６に対して指定された相対
角度、指定された距離を保つこと、あるいは指定された
相対角度で、あるいは指定された相対角度になるように
制御しながら現在見ている幾何学図形に近づいて行くよ
うに制御できる。また、逆に現在見ている幾何学図形か
ら遠ざかるような制御も行い得る。
自立走行装置１の軌道制御に応用することができる。す
なわち、この計測方法によって、（α，β,l,θ），
が求まり、これらの値から撮像手段３のレンズ値下の走
行平面２の１点と既知幾何学図形の中点Ｏとの距離Ｄ及
び自立走行装置１の向きと幾何学図形６の垂線AOとがな
す相対角度θ′が分かる。ここにおいて撮像手段の方向
は特に制限を加えられることなく、幾何学図形６が該撮
像手段の視野に入っている限り、上記（α、β、ｌ、
θ）、φの算出は可能である。従って、自立走行装置１
を、現在見ている幾何学図形６に対して指定された相対
角度、指定された距離を保つこと、あるいは指定された
相対角度で、あるいは指定された相対角度になるように
制御しながら現在見ている幾何学図形に近づいて行くよ
うに制御できる。また、逆に現在見ている幾何学図形か
ら遠ざかるような制御も行い得る。
例えば、第９図に示すように、走行平面２上に既知の幾
何学図形61〜616を碁盤目状に配列し、これら個々の幾
何学図形61〜616を順に目標にして、目的地まで追随さ
せる。この場合、走行平面２の幾何学図形61〜616の配
置の地図を自立走行装置１に記憶させる。例えば、その
幾何学図形の番号、向き、隣接する幾何学図形の番号と
そこまでの距離及び方向等のデータを各幾何学図形につ
いて記憶させる。そして、次の各式に従って自立走行装
置１と当該幾何学図形との走行平面２での位置関係が分
かるので、幾何学図形61〜616を目標として自立走行装
置１の位置・軌跡の制御を行ない得る。
何学図形61〜616を碁盤目状に配列し、これら個々の幾
何学図形61〜616を順に目標にして、目的地まで追随さ
せる。この場合、走行平面２の幾何学図形61〜616の配
置の地図を自立走行装置１に記憶させる。例えば、その
幾何学図形の番号、向き、隣接する幾何学図形の番号と
そこまでの距離及び方向等のデータを各幾何学図形につ
いて記憶させる。そして、次の各式に従って自立走行装
置１と当該幾何学図形との走行平面２での位置関係が分
かるので、幾何学図形61〜616を目標として自立走行装
置１の位置・軌跡の制御を行ない得る。
ｄ＝lcos−βsin ……（17） ただし、γ′：自立走行装置の方向とレンズ中心・中点
Ｏを結ぶ線分とがなす角度 γ：自立走行装置の方向とレンズの光軸とが
なす角度 θ′：自立走行装置と幾何学図形の垂線AOとが
なす相対角度 D:レンズ中心と幾何学図形の中点Ｏとの走
行平面上での距離 例えば、第10図に示すように、レンズの光軸と自立走行
装置１の進行方向とを一致させた後、ほぼ映像画面の中
心で幾何学図形6iをとらえながらその幾何学図形6iに近
づいたとき、撮像手段３は第１図で示された探索範囲を
持っているので、幾何学図形6iは撮像手段３の視界５か
ら消える。しかし、その前に自立走行装置１の進行方向
を変えずに撮像手段３をωだけ回転させて次の幾何学図
形6jを撮像手段３の映像画面のほぼ中心でとらえるよう
に構成される。幾何学図形6iに向う進行方向の符号と幾
何学図形6jに向う進行方向の符号とが異なるときには、
進行方向の符号も撮像手段３の方向の切換えと同時に切
換えてしまう。そして、レンズが幾何学図形6iをほぼ中
心にとらえるようにレンズを回転させながら幾何学図形
6i.に向って直進を続ける。自立走行装置１の方向レン
ズの光軸とがなす角が になったときに自立走行装置１をその場で幾何学図形6j
に向って のターンを行わせる。撮像手段３はこれと逆に回転さぜ
られる。このようにして、自立走行装置１が直角に曲っ
たときでも次の目標である幾何学図形6jを撮像手段３の
ほぼ中心でとらえることができ、そのまま幾何学図形6j
をとらえながら幾何学図形6jに向って自立走行装置１を
進めることができる。
Ｏを結ぶ線分とがなす角度 γ：自立走行装置の方向とレンズの光軸とが
なす角度 θ′：自立走行装置と幾何学図形の垂線AOとが
なす相対角度 D:レンズ中心と幾何学図形の中点Ｏとの走
行平面上での距離 例えば、第10図に示すように、レンズの光軸と自立走行
装置１の進行方向とを一致させた後、ほぼ映像画面の中
心で幾何学図形6iをとらえながらその幾何学図形6iに近
づいたとき、撮像手段３は第１図で示された探索範囲を
持っているので、幾何学図形6iは撮像手段３の視界５か
ら消える。しかし、その前に自立走行装置１の進行方向
を変えずに撮像手段３をωだけ回転させて次の幾何学図
形6jを撮像手段３の映像画面のほぼ中心でとらえるよう
に構成される。幾何学図形6iに向う進行方向の符号と幾
何学図形6jに向う進行方向の符号とが異なるときには、
進行方向の符号も撮像手段３の方向の切換えと同時に切
換えてしまう。そして、レンズが幾何学図形6iをほぼ中
心にとらえるようにレンズを回転させながら幾何学図形
6i.に向って直進を続ける。自立走行装置１の方向レン
ズの光軸とがなす角が になったときに自立走行装置１をその場で幾何学図形6j
に向って のターンを行わせる。撮像手段３はこれと逆に回転さぜ
られる。このようにして、自立走行装置１が直角に曲っ
たときでも次の目標である幾何学図形6jを撮像手段３の
ほぼ中心でとらえることができ、そのまま幾何学図形6j
をとらえながら幾何学図形6jに向って自立走行装置１を
進めることができる。
幾何学図形の配列は、種々考えられるが、地図の記憶の
容易化、目的地への通路の算出の容易化等の観点から碁
盤目状に配列するのが最良である。
容易化、目的地への通路の算出の容易化等の観点から碁
盤目状に配列するのが最良である。
幾何学図形の配列が碁盤目状でないときには、幾何学図
形間の距離lijは走行平面２内でベクトルとして、ま
た、幾何学図形の向きはｘ軸、ｙ軸に対する符号付きの
角度で表現される。また、スタート地点の幾何学図形61
は、他の幾何学図形と区別できるようにする。これによ
り、スタート地点を間違うことをなくせる。
形間の距離lijは走行平面２内でベクトルとして、ま
た、幾何学図形の向きはｘ軸、ｙ軸に対する符号付きの
角度で表現される。また、スタート地点の幾何学図形61
は、他の幾何学図形と区別できるようにする。これによ
り、スタート地点を間違うことをなくせる。
なお、幾何学図形６は走行平面の天井面に設けてもよ
く、また、天井面や走行平面から浮き出した高さに設け
てもよい。
く、また、天井面や走行平面から浮き出した高さに設け
てもよい。
以上説明したように、この発明はカメラの方向にかかわ
りなく幾何学図形がカメラの視界内にあれば実現するこ
とができ、応用範囲が大きく、また、幾何学図形を点在
せてその密度を大きくすることによってより制度の高い
位置の算出を行うことができる効果がある。
りなく幾何学図形がカメラの視界内にあれば実現するこ
とができ、応用範囲が大きく、また、幾何学図形を点在
せてその密度を大きくすることによってより制度の高い
位置の算出を行うことができる効果がある。
また、この発明は一台の平面位置が固定された撮像手段
を用いるだけで実現できる上、連続した平行線を引く必
要がないので、コストメリツトが大きくなる。
を用いるだけで実現できる上、連続した平行線を引く必
要がないので、コストメリツトが大きくなる。
第１図は本発明の一実施例の要部の斜視図、第２図はそ
のカメラ座標系上の幾何学図形の位置と映像画面に写っ
たその映像の位置との関係を示す斜視図、第３図はその
映像画面座標への幾何学図形の投影図、第４図は幾何学
図形の回転角θを説明する斜視図、第５図は幾何学図形
の回転角を．説明する図、第６図は図形処理のフロー
チャート、第７図（ａ）〜（ｄ）はその各段階における
幾何学図形の態様を示す図、第８図（ａ）〜（ｄ）はそ
れぞれ幾何学図形の変形例の正面図、第９図は幾何学図
形の配置を示す平面図、第10図は幾何学図形を碁盤目状
に配列した場合の自立走行装置の走行制御の手順を説明
する平面図、第11図は従来例を説明する概念図である。 １…自立走行装置、３…撮像手段、６…幾何学図形。
のカメラ座標系上の幾何学図形の位置と映像画面に写っ
たその映像の位置との関係を示す斜視図、第３図はその
映像画面座標への幾何学図形の投影図、第４図は幾何学
図形の回転角θを説明する斜視図、第５図は幾何学図形
の回転角を．説明する図、第６図は図形処理のフロー
チャート、第７図（ａ）〜（ｄ）はその各段階における
幾何学図形の態様を示す図、第８図（ａ）〜（ｄ）はそ
れぞれ幾何学図形の変形例の正面図、第９図は幾何学図
形の配置を示す平面図、第10図は幾何学図形を碁盤目状
に配列した場合の自立走行装置の走行制御の手順を説明
する平面図、第11図は従来例を説明する概念図である。 １…自立走行装置、３…撮像手段、６…幾何学図形。
Claims (1)
- 【請求項１】ロボット等の自立走行装置に平面位置を固
定して１台の撮像手段を搭載し、該撮像手段の視界内に
配置した既知の大きさの二等辺三角形またはそれと等価
な図形を上記撮像手段で撮像し、レンズ焦点に結像した
上記二等辺三角形またはそれと等価な図形の３つの各頂
点及び２つの等辺の形成する頂点に対向する底辺の中点
の映像座標系での座標位置から、上記二等辺三角形又は
それと等価な図形に対する下記、、で表される自
立走行装置の位置 カメラ座標系での上記底辺の中点の座標、 カメラの俯角、 ２つの等辺の形成する頂点と底辺の中点を結ぶ線の
光軸との角、 を算出することを特徴とする自立走行装置の位置計測方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069787A JPH0718702B2 (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 自立走行装置の位置計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069787A JPH0718702B2 (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 自立走行装置の位置計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59193309A JPS59193309A (ja) | 1984-11-01 |
| JPH0718702B2 true JPH0718702B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=13412811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58069787A Expired - Lifetime JPH0718702B2 (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 自立走行装置の位置計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718702B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4595212B2 (ja) * | 2001-02-20 | 2010-12-08 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 位置情報設定装置および環境情報獲得装置 |
| KR20130116194A (ko) | 2012-04-13 | 2013-10-23 | (주)아모레퍼시픽 | 스크린망을 포함하는 화장품 및 이의 제조방법 |
| CN105203103B (zh) * | 2015-07-28 | 2017-12-08 | 上海卫星装备研究所 | 地面航天器相对地理方位关系的实时测量方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5641925A (en) * | 1979-09-12 | 1981-04-18 | Nangoku Kiso Kk | Removal of steel wire for earth anchor work |
| JPS57196105A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Toshiba Corp | Three-dimentional distance measuring method |
| JPS57207880A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | Optical position detecting device |
-
1983
- 1983-04-19 JP JP58069787A patent/JPH0718702B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59193309A (ja) | 1984-11-01 |
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