JPWO2017179136A1 - 全天球カメラロボット高度調整システム、全天球カメラロボット高度調整方法及びプログラム - Google Patents

全天球カメラロボット高度調整システム、全天球カメラロボット高度調整方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】全視野画像の画質を向上させた全天球カメラロボット高度調整システム、全天球カメラロボット高度調整方法及びプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】全天球カメラ(100)が備えられたロボット(200)の高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システム1は、全天球カメラ(100)の高度を取得し、取得した高度が一定になるように、ロボット(200)の高度を調整し、全天球カメラ(100)の360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成する。【選択図】図1

Description

本発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システム、全天球カメラロボット高度調整方法及びプログラムに関する。
近年、上下左右全方位360度パノラマ画像を撮像可能な全天球カメラが提案されている。このような全天球カメラでは、360度パノラマ画像である全視野画像を撮像するために、複数のカメラを一の装置とした撮像装置や、特殊なレンズを複数備えた撮像装置により、全方位を撮像し、撮像した全視野画像の一部又は全部を表示画像として表示することを可能としている。
このような構成として、ロボット等に全天球カメラを取り付け、ロボットの周囲の全視野画像を撮像する構成が開示されている(特許文献1参照)。
特開2006−185438号公報
しかしながら、特許文献1の構成では、ロボットが移動する際、移動経路に高低差が存在する場合、ロボットの動きに連動して、全天球カメラも動いてしまい、全天球カメラの高度を一定に保つことが困難であった。そのため、全視野画像の画質が悪くなってしまうおそれがあった。
本発明の目的は、全視野画像の画質を向上させた全天球カメラロボット高度調整システム、全天球カメラロボット高度調整方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明では、以下のような解決手段を提供する。
第1の特徴に係る発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムであって、
前記全天球カメラの高度を取得する高度取得手段と、
前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整する高度調整手段と、
前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成する合成画像作成手段と、
を備えることを特徴とする全天球カメラロボット高度調整システムを提供する。
第1の特徴に係る発明によれば、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムは、前記全天球カメラの高度を取得し、前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整し、前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成する。
ここで、第1の特徴に係る発明は、全天球カメラロボット高度調整システムのカテゴリであるが、方法又はプログラム等の他のカテゴリにおいても、そのカテゴリに応じた同様の作用・効果を発揮する。
第2の特徴に係る発明は、前記ロボットの少なくとも2点に備えられ、当該少なくとも2点の座標を取得する座標取得手段と、
前記取得した2点の座標と、当該2点と全天球カメラとを結ぶ角度とから、前記全天球カメラの高度を計算する高度計算手段と、
を備えることを特徴とする第1の特徴に係る発明である全天球カメラロボット高度調整システムを提供する。
第2の特徴に係る発明によれば、第1の特徴に係る発明である全天球カメラロボット高度調整システムは、前記ロボットの少なくとも2点に備えられ、当該少なくとも2点の座標を取得し、前記取得した2点の座標と、当該2点と全天球カメラとを結ぶ角度とから、前記全天球カメラの高度を計算する。
第3の特徴に係る発明は、前記高度調整手段が、前記高度計算手段で計算された高度から、前記全天球カメラの高度の調整を更に行う、
ことを特徴とする第2の特徴に係る発明である全天球カメラロボット高度調整システムを提供する。
第3の特徴に係る発明によれば、第2の特徴に係る発明である全天球カメラロボット高度調整システムは、前記高度計算手段で計算された高度から、前記全天球カメラの高度の調整を更に行う。
第4の特徴に係る発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整方法であって、
前記全天球カメラの高度を取得するステップと、
前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整するステップと、
前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成するステップと、
を備えることを特徴とする全天球カメラロボット高度調整方法を提供する。
第5の特徴に係る発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムに、
前記全天球カメラの高度を取得するステップ、
前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整するステップ、
前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成するステップ、
を実行させることを特徴とするプログラムを提供する。
本発明によれば、全視野画像の画質を向上させた全天球カメラロボット高度調整システム、全天球カメラロボット高度調整方法及びプログラムを提供することが可能となる。
図1は、全天球カメラロボット高度調整システム1の概要を示す図である。 図2は、全天球カメラロボット高度調整システム1の全体構成図である。 図3は、ロボット200の機能ブロック図である。 図4は、ロボット200が実行する高度変更処理を示すフローチャートである。 図5は、ロボット200が高度を調整した状態を示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
[全天球カメラロボット高度調整システム1の概要]
本発明の好適な実施形態である全天球カメラロボット高度調整システム1の概要について、図1に基づいて説明する。図1は、本発明の好適な実施形態である全天球カメラロボット高度調整システム1の概要を説明するための図である。全天球カメラロボット高度調整システム1は、ロボット200から構成される。
なお、図1において、ロボット200は、1つに限らず複数であってもよい。また、ロボット200は、実在する装置又は仮想的な装置のいずれか又は双方により実現されてもよい。
ロボット200は、自立的に連続又はランダムな自動作業やユーザからの指示を受け付け、この指示に基づいた行動を行う機械である。図示していない情報端末からの指示入力を受け付けてもよい。
ロボット200は、頭部340、首部350、胴体部からなる体幹と、上肢、下肢300,310からなる体肢とにより構成される。頭部340には、全天球カメラ100を装着する装着部360を有する。下肢310の底部には、ローラ320,330を有する。ロボット200は、下肢300,310又は、ローラ320,330を駆動することにより、回転、移動等を実行する。また、ロボット200は、装着部360を駆動することにより、全天球カメラ100の高度を変更する。また、ロボット200は、首部350の長さを変更することにより、全天球カメラ100の高度を変更する。なお、ロボット200は、上述した部位以外の部位又は全部を駆動することにより、移動してもよいし、全天球カメラ100の高度を変更してもよいし、自身の高度を変更してもよい。
全天球カメラ100は、複数のカメラを組合せ、一のカメラとしたものや、特殊なレンズを複数備えたカメラ等の撮像装置である。全天球カメラ100は、上下左右全方位を撮像し、360度パノラマ画像を全視野画像として撮像する。なお、全天球カメラ100は、ある一点から全方位の画像を複数撮像し、撮像した画像を合成処理することにより、全視野画像を作成する構成であってもよい。
ロボット200は、撮像指示入力を受け付け、全天球カメラ100により、全視野画像を撮像する(ステップS01)。なお、ロボット200は、全視野画像を、常時撮像する構成であってもよいし、図示していない情報端末からの指示入力や、図示していない入力を受け付ける入力部への指示入力を受け付けることにより撮像する構成であってもよい。
ロボット200は、移動指示の入力を受け付けた場合、現在地Aにおける全天球カメラ100の高度を取得し、移動指示により指定された移動先地点Bへ移動する(ステップS02)。ロボット200は、全天球カメラ100の高度を、この全天球カメラ100に設けられた高度センサ等により、取得する。また、ロボット200は、ローラ320,330を駆動することにより、指定された地点へ移動する。なお、ロボット200は、高度センサ以外の方法により全天球カメラ100及び自身の高度を取得してもよい。また、ロボット200は、下肢300,310を駆動させることにより、指定された地点へ移動してもよいし、その他の構成により移動してもよい。
ロボット200は、移動後の全天球カメラ100の高度を取得する(ステップS03)。
ロボット200は、移動前の全天球カメラ100の高度と、移動後の全天球カメラ100の高度とを比較し、高度の変化が存在するか否かを判断する。ロボット200は、高度に変化が存在すると判断した場合、全天球カメラ100の高度又は自身の高度を変更することにより、全天球カメラ100の高度を調整する(ステップS04)。ステップS04において、ロボット200は、全天球カメラ100が装着された装着部360を駆動することにより、全天球カメラ100の高度を調整してもよいし、首部350の高度を変更することにより、全天球カメラ100の高度を調整してもよい。
なお、ロボット200は、下肢300,310の底部の其々に高度センサ等を設けていてもよい。この場合、ロボット200は、この備えられた2点の座標を取得し、この2点の座標と、この2点と全天球カメラ100とを結ぶ角度から、全天球カメラ100の高度を算出する。ロボット200はこの算出した高度に基づいて、上述したステップS04の処理を実行してもよい。
以上が、全天球カメラロボット高度調整システム1の概要である。
[全天球カメラロボット高度調整システム1のシステム構成]
図2に基づいて、本発明の好適な実施形態である全天球カメラロボット高度調整システム1のシステム構成について説明する。図2は、本発明の好適な実施形態である全天球カメラロボット高度調整システム1のシステム構成を示す図である。全天球カメラロボット高度調整システム1は、ロボット200から構成される。なお、ロボット200は、1つに限らず複数であってもよい。また、ロボット200は、実在する装置又は仮想的な装置により実現されてもよい。
ロボット200は、後述の機能を備えた上述した機械である。なお、全天球カメラ100とロボット200とが別体であってもよい。この場合、全天球カメラ100とロボット200とは、有線接続、近距離無線通信、赤外線通信、公衆回線網等を介して接続される構成であってもよい。
ロボット200は、上述した通り、体幹と、体肢とから構成される。装着部360は、モータ等により、装着した全天球カメラ100を前後上下左右全方位に駆動することにより、全天球カメラ100の高度や位置を変更する。ロボット200は、下肢300,310を駆動させ、屈伸動作を実行することにより、移動する。ロボット200は、ローラ320,330を駆動することにより、移動又は回転する。なお、ロボット200は、上述した部位以外の部位又は全部を駆動することにより、移動等してもよいし、全天球カメラ100の高度又は位置を変更してもよい。
[各機能の説明]
図3に基づいて、本発明の好適な実施形態である全天球カメラロボット高度調整システム1の機能について説明する。図3は、ロボット200の機能ブロック図である。
ロボット200は、制御部210として、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備え、通信部として、他の機器と通信可能にするためのデバイス、例えば、IEEE802.11に準拠したWiFi(Wireless
Fidelity)対応デバイスを備える。また、ロボット200は、入出力部230として、制御部210で制御したデータや画像を出力表示する表示部や、ユーザからの入力を受け付けるタッチパネルやキーボード、マウス等の入力部や、自身の一部又は全部を駆動させるモータ等の駆動デバイスや、全天球カメラ100の高度を検知するセンサ等の高度検知デバイス等を備える。また、ロボット200は、記憶部240として、ハードディスクや半導体メモリ、記録媒体、メモリカード等によるデータのストレージ部を備える。
ロボット200において、制御部210が所定のプログラムを読み込むことにより、入出力部230と協働して、撮像モジュール270、カメラ高度取得モジュール271、座標取得モジュール272、指示入力受付モジュール273、駆動モジュール274、高度変化判断モジュール275、合成モジュール276を実現する。また、ロボット200において、制御部210が所定のプログラムを読み込むことにより、記憶部240と協働して、データ記憶モジュール280を実現する。
[高度調整処理]
図4に基づいて、ロボット200が実行する高度調整処理について説明する。図4は、ロボット200が実行する高度調整処理のフローチャートを示す図である。上述した各モジュールが実行する処理について、本処理に併せて説明する。
撮像モジュール270は、撮像指示の入力を受け付け、全視野画像を撮像する(ステップS10)。ステップS10において、撮像モジュール270は、図示していない情報端末が専用のアプリケーションを起動し、撮像指示の入力を送信することや、全天球カメラ100又はロボット200に設けられた撮像用スイッチの入力を受け付けること等に基づいて、全視野画像を撮像する。撮像モジュール270は、全視野画像として、動画又は静止画等の画像を撮像する。全視野画像は、上下左右全方位360度の画像である。なお、撮像モジュール270は、上述した例以外の撮像指示の入力を受け付けてもよい。
カメラ高度取得モジュール271は、全天球カメラ100の現在の高度を取得する(ステップS11)。ステップS11において、カメラ高度取得モジュール271は、センサ等により、自身の気圧、GPS等に基づいて、現在の高度を取得する。
なお、ステップS11において、座標取得モジュール272が、下肢300の底部及び下肢310の底部の2点に備えられ、この2点の座標と、この2点と全天球カメラ100との角度とから、全天球カメラ100の現在の高度を算出してもよい。座標とは、この2点間で結ばれた辺の長さである。座標取得モジュール272は、三角測量により、全天球カメラ100の高度を算出する。また、座標は、各点の重心からの距離に基づいた数の組であってもよいし、その他の構成であってもよい。
また、座標取得モジュール272は、少なくとも2点に備えられていればよく、場所は上述した例に限らず、他の場所であってもよく、その数も適宜変更可能である。
データ記憶モジュール280は、ステップS10において撮像した全視野画像の画像データと、ステップS11において取得した現在の高度とを対応付けて記憶する(ステップS12)。
指示入力受付モジュール273は、移動や、全天球カメラ100の位置変更等の指示の入力を受け付けたか否かを判断する(ステップS13)。ステップS13において、指示入力受付モジュール273は、図示していない情報端末により、ロボット200を、所定の地点へ移動させる入力や、全天球カメラ100の位置を所定の地点に変更する入力や、タッチパネルやキーボード等により所定の地点へ移動させる入力等を受け付けたか否かに基づいて、判断する。ステップS13において、指示入力受付モジュール273は、指示の入力を受け付けていないと判断した場合(ステップS13 NO)、本処理を繰り返す。
一方、ステップS13において、指示入力受付モジュール273は、指示を受け付けたと判断した場合(ステップS13 YES)、駆動モジュール274は、指示に基づいて、ロボット200の一部又は全てを駆動し、ロボット200を移動させる(ステップS14)。ステップS14において、駆動モジュール274が、ローラ320,330を回転することにより、ロボット200は移動する。なお、駆動モジュール274は、その他のロボット200の一部又は全部を駆動し、ロボット200を移動させてもよい。
カメラ高度取得モジュール271は、全天球カメラ100の移動後の高度を取得する(ステップS15)。ステップS15において、カメラ高度取得モジュール271は、上述したステップS11の処理と同様であるため、詳細は省略する。
高度変化判断モジュール275は、データ記憶モジュール280に記憶した移動前の全天球カメラ100の高度と、移動後の全天球カメラ100の高度とを比較し、高度に変化が生じているか否かを判断する(ステップS16)。なお、ステップS16において、高度変化判断モジュール275は、高度の変化が生じている場合であっても、その高度の変化が所定の閾値以内である場合、変化が生じていないと判断してもよい。所定の閾値とは、例えば、数mm、1cm、2cmである。この閾値は、適宜変更可能である。
ステップS16において、高度変化判断モジュール275は、高度に変化が生じていないと判断した場合(ステップS16 NO)、本処理を終了する。
一方、ステップS16において、高度変化判断モジュール275は、高度に変化が生じていると判断した場合(ステップS16 YES)、駆動モジュール274は、高度変化が一定になるように、全天球カメラ100の高度を調整する(ステップS17)。ステップS17において、駆動モジュール274は、装着部360を駆動することにより、全天球カメラ100の高度を調整する。また、ステップS17において、駆動モジュール274は、首部350を駆動し、その長さを変更し、ロボット200の高度を調整することにより、全天球カメラ100の高度を調整する。なお、ステップS17において、駆動モジュール274は、上述した例に限らず、その他のロボット200の一部又は全部を駆動し、全天球カメラ100の高度を調整してもよいし、ロボット200の高度を調整し、全天球カメラ100の高度を調整してもよい。
なお、ステップS17において座標取得モジュール272が、下肢300の底部及び下肢310の底部の2点に備えられ、この2点の座標と、この2点と全天球カメラ100との角度とから、全天球カメラ100の現在の高度を算出してもよい。座標とは、この2点間で結ばれた辺の長さである。座標取得モジュール272は、三角測量により、全天球カメラ100の高度を算出する。また、座標は、各点の重心からの距離に基づいた数の組であってもよいし、その他の構成であってもよい。後述する処理は、このように算出した全天球カメラ100の高度により行われてもよい。
また、座標取得モジュール272は、少なくとも2点に備えられていればよく、場所は上述した例に限らず、他の場所であってもよく、その数も適宜変更可能である。
図5は、ロボット200が、上述したステップS14〜17の処理を実行する状態を示す図である。図5において、ロボット200は、現在地点Cから移動先地点Dに移動するものとして説明する。図5において、現在地点Cは、移動先地点Dよりも低い位置にある。
ロボット200は、移動先地点Dへの移動指示を受け付け、ローラ320,330を駆動し、現在地点Cから移動先地点Dへ移動する。ロボット200は、現在地点Cにおいて記憶した全天球カメラ100の高度と、移動先地点Dにおいて取得した全天球カメラ100の高度とを比較し、その変化量を算出する。図5において、ロボット200は、高度の変化量を一定にするために、全天球カメラ100の高度を低くする。ロボット200は、装着部360を駆動させ、全天球カメラ100の高度を下げ、現在地点Cにおける全天球カメラ100の高度と、移動先地点Dにおける全天球カメラ100の高度とを、略等しい値に調整する。
撮像モジュール270は、移動先地点において、全視野画像を撮像する(ステップS18)。
合成モジュール276は、記憶した現在地点における全視野画像の画像データと、移動先地点における全視野画像の画像データとを所定の誤差範囲内で合成し、一の画像を作成する(ステップS19)。ステップS19において、合成モジュール276は、記憶した現在地点における全視野画像と、移動先地点における全視野画像とを画像認識し、一致する部分を重畳させることにより合成し、一の画像を作成する。また、所定の誤差範囲内とは、完全に一致させた状態で合成するだけでなく、わずかにずれた状態で合成してもよいことを示す。なお、ステップS19において、合成モジュール276は、他の方法により複数の画像データを合成してもよい。
以上が、高度調整処理である。
上述した手段、機能は、コンピュータ(CPU、情報処理装置、各種端末を含む)が、所定のプログラムを読み込んで、実行することによって実現される。プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、CD(CD−ROMなど)、DVD(DVD−ROM、DVD−RAMなど)等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体からプログラムを読み取って内部記憶装置又は外部記憶装置に転送し記憶して実行する。また、そのプログラムを、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記憶装置(記録媒体)に予め記録しておき、その記憶装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
1 全天球カメラロボット高度調整システム、100 全天球カメラ、200 ロボット
第1の特徴に係る発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムであって、
前記全天球カメラの高度を取得する高度取得手段と、
前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの首の長さ変更するとともに、前記全天球カメラの装着部位を駆動することにより、高度を調整する高度調整手段と、
前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成する合成画像作成手段と、
を備えることを特徴とする全天球カメラロボット高度調整システムを提供する。
第1の特徴に係る発明によれば、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムは、前記全天球カメラの高度を取得し、前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの首の長さ変更するとともに、前記全天球カメラの装着部位を駆動することにより、高度を調整し、前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成する。
第4の特徴に係る発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムが実行する全天球カメラロボット高度調整方法であって、
前記全天球カメラの高度を取得するステップと、
前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの首の長さ変更するとともに、前記全天球カメラの装着部位を駆動することにより、高度を調整するステップと、
前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成するステップと、
を備えることを特徴とする全天球カメラロボット高度調整方法を提供する。
第5の特徴に係る発明は、全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムに、
前記全天球カメラの高度を取得するステップ、
前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの首の長さ変更するとともに、前記全天球カメラの装着部位を駆動することにより、高度を調整するステップ、
前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成するステップ、
を実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを提供する。

Claims (5)

  1. 全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムであって、
    前記全天球カメラの高度を取得する高度取得手段と、
    前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整する高度調整手段と、
    前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成する合成画像作成手段と、
    を備えることを特徴とする全天球カメラロボット高度調整システム。
  2. 前記ロボットの少なくとも2点に備えられ、当該少なくとも2点の座標を取得する座標取得手段と、
    前記取得した2点の座標と、当該2点と全天球カメラとを結ぶ角度とから、前記全天球カメラの高度を計算する高度計算手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の全天球カメラロボット高度調整システム。
  3. 前記高度調整手段は、前記高度計算手段で計算された高度から、前記全天球カメラの高度の調整を更に行う、
    ことを特徴とする請求項2に記載の全天球カメラロボット高度調整システム。
  4. 全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整方法であって、
    前記全天球カメラの高度を取得するステップと、
    前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整するステップと、
    前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成するステップと、
    を備えることを特徴とする全天球カメラロボット高度調整方法。
  5. 全天球カメラが備えられたロボットの高度を調整する全天球カメラロボット高度調整システムに、
    前記全天球カメラの高度を取得するステップ、
    前記取得した高度が一定になるように、前記ロボットの高度を調整するステップ、
    前記全天球カメラの360度撮像画像を、所定の高度誤差範囲内で合成処理により作成するステップ、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
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