JPS5917103A - 移動作業車の位置検出装置 - Google Patents

移動作業車の位置検出装置

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JPS5917103A
JPS5917103A JP12597482A JP12597482A JPS5917103A JP S5917103 A JPS5917103 A JP S5917103A JP 12597482 A JP12597482 A JP 12597482A JP 12597482 A JP12597482 A JP 12597482A JP S5917103 A JPS5917103 A JP S5917103A
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JP
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itv
detecting
camera
marks
moving body
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Satoru Fukui
福井 哲
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Kubota Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車輌、船舶、航空機といった移動体の位置検
出装置に関し、詳しくは地上に設けられる補助装置を利
用して移動体の位置を検出する様に構成される移動体の
位置検出装置に関する。
かかる方式の位置検出装置はジャイロ等を利用した移動
方向の積算方式に比較し誤差の蓄積がなく測定精度上優
れており、電波を利用したレーダーやレーザー光線を利
用したレーザー測定装置などこの方式による測定装置が
実用化されている。
しかし、これら従来の方式に基づく装置ではいずれも地
上に設置する補助装置が大型であったり、特殊なもので
あったりして、手軽に利用できないという欠点がある。
本発明は従来方式のかかる欠点に鑑みてなされたもので
あって、地上に設ける補助装置として簡単な標識を設置
するのみで実施できる装置を提供することを目的とする
かかる目的達成のため、本発明は構成として画像処理を
利用するものであって、即ち、移動体の機体にカメラが
回動自在に載置され、該力メラで写される定点に設けら
れた標識の画像の特徴抽出を行う手段、該特徴から画像
の所定の代表点を検出する手段並びに該代表点の画面上
の基準位置からのずれを検出して該代表点が該基I終位
置に位置する人聞に前記カメラを回動制御する制御系が
具備されると共に、該機体に対する該カメラの向き角を
検出する手段、及び前記標識と該カメラの距離を検出す
る補助手段が設けられ、仁り、ら検出手段小らの情報に
基づいて移動体の位置を検出することを特徴とするもの
である。
本発明はかかる構成故に、地上の補B/J装置として極
めて簡素な施設で済み、極めて汎用性が広くなるに至っ
たものである。
以下、図面に基づいて実施例を説明する。
第1図は第1実施例の位置算出の1定理図であって、地
点の定点に設けらhた図形が描かれた標識(5)を機体
(■上のカメラの一種であるITV(TV)で後述する
様にパターン認識によってとらえ、その時のITV(T
V)の機体(■に対する角度磁気センサー等のコンパス
(C1を利用して検出すると共に、標識囚とITV(T
V) (7)距離fL)はITV(’TV)に自動焦点
機能を設けて、この機能から検出する。 つまり、この
機能としては赤外線を利用する方式、三角測量を利用す
る方式等があるが、hずれの場合にも像のほけが最小に
なったときのI TV(TV )のレンズの位&t、に
関連させて、距離旧を検出する。 こうして検出された
θ、ψ、Lから移11体の位置を求ぬるものであり、I
TV(TV)の位置を極座標で表わせば方位北を基線と
して(L、π−θ−ψ) 暇わされる。
第2図は、より精度を向1させるために機体(7)に2
台(7) ITV(TV、 )、(TV、)を塔載し、
ソI″Lぞれ(7) ITVITV、)、(TVりで標
識杭)を第1図の場合に同じくとらえ三角測量の原理で
、一方のITV(TV、)と標識(3)との距離(Ll
を測定するものである。
こうして求めらhだ距[1,L、及び第1のITV(T
V、’)の向キ角θ2.及び、コンパスfc)により検
出される機体fV)の向き角ψから第1図の場合と同様
に第1 ノITV(TV、 ’) (Dイ赦座標は(L
π−θ1−ψ 〕である。
第3図は、精度向上のために更に改良した実施例で、誤
差の大きい地磁気センサ等のコンパスを用いず、地上の
異なる2点に別々の標識(A、)及び(A、)を設ける
と共に、機体(■に、第2図の場合と同様に2台tD 
ITV(TV、 )及び(TV、)を塔載し、2台ノI
”l’V(TV、)(’TV、)テ各々+17)標識(
A、 )(A、 )をとらえることによって、機体(V
)の座を求めるものである。 この手法にっhて補足す
ると前記同様、第1のIi’V(TV、 )の位置を求
めるものとするとまず、2台のI TV (TV、)(
’TV、)で第1の標識(A、)ととらえ、三角測量の
原理にx リ、 * 1 rrv(rv、)ト第z m
m rA、>トノyiamL1を算出する。
次に同様にして、第11TV(TV、)と第2標識(A
、)の距ML、を算出する。 今2つの標識間の距離l
が既知とすると三角形の3辺の長さが上記の様に求まる
ことによって第1のI TV (TV 、)の位置が算
出できる。 即ち、あらかじめ位置検出装置に2つの標
識間の距Mlを与えておき、2−)17) ITV(’
IV、)(TV*)(7)向き角を検出することで第1
1TV(TV、)の位置が三角形の定理により算出され
るものである。
第4図は第3図の変形した実施例であって、地上の3点
に各々標識(A、)(A、)(A、 )を設け、それぞ
れの標識(A、)l’A、)(A、 )を機体(■の同
一点Pで回転する3台のI TV (TV、) 、 (
TV、) 、 (TV、) テそれぞれとらえ、その時
ノITVI’TV、)、(TV、)、(TV、)の向き
角の差から機体(V)位置を算出するものである。 仁
の手法について補足すると第1のITv(TV、)と第
2ノITV(TV、)ノなす角θ11、第1のITV(
TV、)と第2 ノITVTTV、 ) ノなす角θl
I  として、これらの角θ0.θItsはロータリコ
ンコンダー等で検出される機体Mに対するそれぞれc7
) ITV(TV、 )、(TV、)、(TV、) (
D 向きから算出され、今θ□が、1すると、第1標識
(A1)、第2i’l rz (A+)及び点Pを通る
円弧(C3)が円周角の定理より定まり、同様にして角
θ18 から円弧(C* )が決定する。 従って2つ
の円弧の交わる点として機体■)の点Pの座標が求めら
れるものである。
尚、この第4図に示す算出手法は、説明の都合上3台の
ITVのある例を示したカ一台のITVの向きを順次変
えて行うことも9駈である。
以上、第1図から第4図を用いて位置q出の手法の実施
例について7悦明したか、いj“九の場りにもカメラで
あるITVで(貰ムをとらえろものであり、この標識を
とらえる手法はめずれの場合にも以下で説明する原理に
基つく画像処理の手法を用いるものである。
まず、カメラであるITV Iclfi面の中央に写る
対象に焦点が合う様に桔改されてしりて、ITV(TV
)が標識囚の方向を向いたとき、それを鮮明に写すこと
ができる様に構成されてhる。
次l乙 ITV(TV)を標識(3)の方向に向けるた
めの!I!j a WL理の手法について説明する。
標識を認識するための手法として図形の特徴抽出を行う
のであるが、誤検出防止のために本発明では図形の特徴
ある形状についてパターンマツチングを行うものである
第5図(イ)は標識となる図形の1例で、この図形の画
像は受像面上では受光素子等の要素のメツシュで切られ
、その各要素における明るさを2値゛化することで(ロ
)に示される様な図形が得られる。
この図形(ロ)に三角形の順点の位置を検出するウィン
ドー(F、)(F、)(F、 )を後述の様に作用させ
て三角形の画像の頂点を検出する。 今、ウィンド(F
l)について説明すると縦横3個づつ並んだ9コの要素
(f、、 、 f、、・・、f、、)からなり、第6図
に示される様にf II’ + fu l fil +
 f□にはl#が割り当てられその他には20#が割り
当てられている。 この様子は第5図に於けるFlの図
では11が割り当てられた要素を斜線で示している。 
一方画像の2値化は標識の三角形の部分が1Pになるよ
うに2値化されている。 ウィンドF、は受像画面上を
順次重かられその度、ウィンドF1の要素の値に一致す
る画面の要素が計数され、この計数値がその近傍で所定
値以上で極大値になるときの画面上の座標を検出する。
こうして、得られるウィンドF1の位@か第5は−(ハ
)に示される。
同様にしてウィンドF、 、 F、を用いてそれぞれ第
5図(勾及び(ホ)が得られる。
これらウィンドF、 、 F、 、 F、は説明の都合
上記載したもので言うまでも々く実際には計算内部参に
於てrh像データーを処理するための計算上の7 イ/
L/ ターであり、物理的実体を伴うものではない。 
画面にっbても同様である。
次に、所定の標識であることを認識する手順化ついて説
明する。 前述した様に標式には3フの三角形が用いら
れており、画面上の画像がそのS識を写し念ものであれ
ば各々のウィンドーは3個の極大値を検出すると共に、
その極値の値は大きな値となる。
そこで、本実施例では一致する要素の計数値ボア以上で
極大値を示す箇所がそれぞれのウィンドーにつhて3t
1にある場合に所定の標識であることを認識する様に構
成しである。 尚、本実施例では説明の都合上9つの要
素のウィンドーを用いているが、誤検出防止のためより
多くの要素を有するウィンドーを用いるのが好ましh6
 また極大値を判別する所定値の値を環境条件、及びフ
ィルターの要素数に合わせて適宜設定する様に構成する
ことが好ましい。 この様に、各ウィンド(F、)(F
、)(F、 )を画面上のに作用させることで、標識の
図面である各三角形の頂点の画面上での位置が検出され
る。 そこで図形の代表点として3つの三角形の中央の
点Gをとると、極大値となるすべてのウィンド(F、)
(F、)(Fl)の位置を縦軸及び横軸にっhで平均し
て画面上に於ける図形の代表点fG)の位置か求められ
るものである。
本実施例では、3つの三角形の図形を用込たが同様な手
法はフィルターを変えることによって異なる図形にっh
ても用いることか可能である。
次に、この画像処理に基づくカメラである11’Vの向
きを変える方向制御について説明すると共に画像処理に
ついて補足説明する。
第7図に示される様にITV(TV)にはそれぞれ画像
処理並びに方向制御を行う制御装置0)が設けられてい
る。 この制御装El filはI TV (TV)の
画面から順次送られてくる画像情報をコンツクレータ(
2)によって2値化し、バッファメモリ(3)に順次格
納する。 このコンパレータ(2)の基準入力側に設け
られた積分器(4)は画面全体を平均して、これに合わ
せて基準値を決定する様に挿入したものである。 一方
、前記バッファメモリ(8)のアドレス指定、及び、I
TVの映像面を走査する走査線の位置指定はアドレス指
定部(5)によって行なわれる。
こうしてパンファメ°モリ(3)に2値化された画像情
報が一時的に収納される。 バッファメモリ(3)にI
TV(TV)の一画面分の情報が収納され、かつ第1の
計算機telが一画面の処理を終了するごとにDMAモ
ードでバッファメモ1月3)の情報が内部メモリ(図示
せず)に転送さhる様に構成しである。 この計算機(
6)はDMAモードの転送が終了するごとに前記アドレ
ス部に信号を送り、この信号によりI TV (TV 
)の画像情報のバッファメモリ(3)へ転送を始まる様
に構成されている。
一方、この第1の計算機(6)は、内部メモリに転送さ
れた画像情報の処理を前記の説り1の如くの手法に従っ
て行い、ITV(TV)を標識を画面の所定位置にとら
える様にその向きの制御を行う。 第8図はこの第1計
算機(6)の制御プログラムのフローチャトであり、こ
の図に示される様に、この第i1−算機(6)は、内部
メモリ上の画像情報の処理を行うのに、ウィンドFi+
・・それぞれの操作を行う画面上の範囲を決定する。
この決定因子は前回の画像処理で発見した極値をもたら
すウィンド位置及びITVTTV)を駆動するだめの出
力したパルス数である。 そしてこの範囲内で標記を認
識しない場合には順次操作はんhを拡大する様構成され
ている。 2ころで図に示される様に標識を認識した場
合には画像の代表点と画面の基準点が一致する方向にI
Tv(Tv)ヲ向ケル様ニハルスモータ(Ml)(Mt
)にパルスを出力する。 これらパルスモータのうち一
方はITVを水、平面内を回転させるものであり他方は
上下揺動させるものである。
この様に移動体に設けられるITVには独立に画m処理
及びその向きを制御するための計算機が設けられており
、画像の処理時間の短縮が計られている。 そして各々
の計算機にはその計W機によって認識される標識に見合
ったクィンドーが用意されるものである。
一方、移動体には、ITVを制御するための計Iv機と
は別に、その位置を算出するだめの計算機(7)が設け
られてhて、この計算機(7)には各ITVTTV)の
水平方向の回動角を検出するためのロータリエンコーダ
(8)の出方及びその他実施の形態に応じて、位置検出
に必要な装置からの出力が入力されており、これら出方
に応じて移動体の位置を算出する様構成されてhる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る移動体の位置検出装置の実施例を示
し、第1図ないし第4図は各々、位置算出手法を示す原
理図、第5図は画(II匙理の手法を示す模式図、第6
図はクインドーの模式図、第7図は位置検出装置の構成
を示す一部ブロック図、第8図は画像処理のフローヂャ
ートである。 (■・・・・・・移rtjJy体、  (TV)・・・
・・・カメラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Pg動体の機体(V)にカメラ(TV)が回動自在に載
    置され、該カメラ(TV)で写される定点に設けられた
    標識の画像の特徴抽出を行う手段、該特徴から画像の所
    定の代表点を検出する手段並びに該代表点の画面上の基
    準位置からのずれを検出して該代表点が該基準位置に位
    置する方向に前記カメラ(TV)を回動制御する制御系
    が具備されると共に、該機体fVlに対する該カメラ(
    TV)の向き角を検出する手段、及び前記標識と該カメ
    ラの距離を検出する補助手段が設けられ、これら検出手
    段からの情報に基づいて移動体の位置を検出することを
    特徴とする移動体の位置検出装置。
JP12597482A 1982-07-20 1982-07-20 移動作業車の位置検出装置 Granted JPS5917103A (ja)

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