WO2019013035A1 - 位置推定システム及び位置推定方法 - Google Patents

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WO2019013035A1
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WO
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image
identifier
identification information
unit
estimation system
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PCT/JP2018/025150
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French (fr)
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敦俊 長谷部
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KYB Corp
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KYB Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/24—Electrical devices or systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a position estimation system and a position estimation method for estimating the position of a mobile body on a traveling surface.
  • Patent Document 1 a plurality of labels having different patterns are arranged on the ceiling of a space such as a warehouse, and an image obtained by capturing an image of a label with a camera attached to a forklift Techniques for estimating the position of a forklift are described.
  • Patent Document 1 estimates the position of the forklift from only the pattern, position and orientation of the label in the image in which the label is captured, and can roughly estimate the position of the forklift within the warehouse. It is difficult to estimate the position of the forklift with higher accuracy.
  • a position estimation system includes a plurality of identifiers, an imaging unit, and an information processing apparatus.
  • the plurality of identifiers are installed at a predetermined position on the traveling surface of the mobile body in a predetermined posture, and different first identification information is given to each of the plurality of identifiers.
  • the imaging unit is attached to the moving body and configured to be capable of imaging at least one of the plurality of identifiers.
  • the information processing apparatus processes the image picked up by the image pickup unit to thereby obtain the first identification information of the identifier in the image, the relative positional relationship between the identifier in the image, and the movable body.
  • an estimation unit for estimating the position of the moving body on the traveling surface based on the first and second identification information.
  • the position of the mobile on the traveling surface is estimated based on the absolute position of the identifier on the traveling surface and the relative positional relationship of the mobile to the identifier. Therefore, the position on the traveling surface of the moving body can be estimated more accurately.
  • the image processing unit may calculate, as the second identification information, a distance between an identifier in the image and the moving body.
  • the image processing unit may calculate, as the second identification information, an orientation of the moving body with respect to an identifier in the image.
  • the image processing unit calculates an orientation of the moving body by processing an image in which an identifier having an anisotropy with respect to an arrangement direction in which the plurality of identifiers are arranged along one axis direction is captured. It is also good. This makes it easier to estimate the orientation of the mobile relative to the identifier.
  • the plurality of identifiers have a rectangular shape, and one corner portion is provided with an index portion indicating that the corner portion is different from the other corner portions,
  • the image processing unit may calculate the direction of the movable body based on the position of the index unit in the image. This makes it easy to estimate the traveling direction, the direction, and the like of the moving object from the image in which the identifier is captured.
  • the image processing unit may extract, for each identification symbol, the first identification information including at least two or more types of identification symbols having different attributes.
  • the information processing apparatus may further include a communication unit configured to be able to output information on the position of the moving body on the traveling surface. This makes it possible to notify the estimated position of the mobile on the traveling surface to the outside.
  • the apparatus further comprises a detection unit configured to detect the amount of movement of the moving body,
  • the estimation unit may further estimate the position of the movable body on the traveling surface based on the position of the movable body on the traveling surface estimated by the estimation unit and the output of the detection unit.
  • a position estimating method comprising: At least one of the identifiers of is imaged. By processing the image in which the identifier is captured, the first identification information of the identifier in the image and the second identification information on the relative positional relationship between the identifier in the image and the moving object are extracted Be done. The position of the moving body on the traveling surface is estimated based on the first and second identification information.
  • the X, Y, and Z axis directions indicate three axis directions orthogonal to each other, and the Z axis direction corresponds to the height direction.
  • FIG. 1 is a view showing a moving body 1 to which a position estimation system 100 according to the present embodiment is applied
  • FIG. 2 is a view showing a traveling surface S of the moving body 1.
  • the configuration of the position estimation system 100 is not limited to the following description.
  • the position estimation system 100 includes a plurality of identifiers 10, an imaging unit 11, an information processing apparatus 12, a display unit 13, a detection unit 14, and an operation management system 15 (see FIG. 5). Have.
  • the plurality of identifiers 10 are installed at predetermined positions on the traveling surface S of the mobile body 1 in a predetermined posture.
  • the traveling surface S is typically a floor surface on which the mobile unit 1 travels in a factory or the like, and is divided into areas from the luggage storage area by white lines W etc., in the X-axis direction, Y-axis direction or A plurality of straight or curvilinear passages extending in a direction intersecting the direction are formed.
  • the plurality of identifiers 10 are disposed on the traveling surface S at regular intervals along the X and Y axis directions, and have a shape exhibiting anisotropy in the X and Y axis directions.
  • the distance R between the identifier 10 and the identifier 10 is not particularly limited, and is, for example, about several tens cm to several hundreds cm.
  • Each of the plurality of identifiers 10 is given different first identification information I.
  • the first identification information I is composed of three alphanumeric characters, but of course the present invention is not limited to this, and may be composed of a character string etc. of four digits or more (see FIGS. 3 and 4) .
  • alphabetic symbols (“A”, “F”, “C”, etc.) in the previous stage identify individual passages, and the crossing position between the passages is “P” etc. Common symbols are used.
  • the numerical symbols in the subsequent stages represent positional information in each passage.
  • the identifier 10 is typically rectangular, and one corner portion is provided with an index portion 10a indicating that the corner portion is different from the other corner portions.
  • the indicator 10a is, for example, a notch formed at the corner of the identifier 10 (see FIG. 3), or a marking (see FIG. 4) or the like applied to the corner.
  • the moving body is obtained from the image in which the identifier 10 is captured using the notch or the mark as an index.
  • the traveling direction or direction of 1 can be estimated.
  • the shape of the identifier 10 is typically a rectangular shape, it is not limited thereto, and there is no limitation on the type, such as a triangular shape or a diamond shape.
  • FIG. 3 and 4 are diagrams showing an example of the configuration of the identifier 10.
  • FIG. The first identification information I is information indicating the location of the identifier 10 on the traveling surface S, and functions as an address of the traveling surface S.
  • the first identification information I is composed of, for example, character strings (identification symbols) of two different attributes.
  • the imaging unit 11 is attached to the rear of the movable body 1 as shown in FIG. 1 and configured to be capable of imaging the traveling surface S on the rear side in the traveling direction of the movable body 1. Imaging conditions such as an inclination angle and an angle of view with respect to the traveling surface S of the optical axis of the imaging unit 11 are input to the information processing apparatus 12 as known information. The imaging conditions are typically fixed but may be variable.
  • the imaging unit 11 is connected to the information processing apparatus 12 wirelessly or by wire, and outputs the captured image to the information processing apparatus 12.
  • the imaging unit 11 has an image sensor such as, for example, a charge coupled device (CCD) sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor, and acquires a moving image behind the moving direction of the moving body 1 at a predetermined frame rate.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the imaging unit 11 is typically a video camera such as a CCD camera, the present invention is not limited to this, and a still camera or a stereo camera capable of acquiring a still image at the back of the moving direction of the moving body 1 at a predetermined imaging interval It may be
  • the information processing apparatus 12 has hardware necessary for a computer such as a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a hard disk drive (HDD).
  • the CPU loads a program stored in the ROM or the HDD into the RAM and executes the program to control each block operation of the information processing apparatus 12 described later.
  • the program is installed in the information processing apparatus 12 via, for example, various storage media (internal memory). Alternatively, the program may be installed via the Internet or the like. In the present embodiment, for example, a PC (Personal Computer) or a tablet terminal is used as the information processing apparatus 12, but any other computer may be used.
  • PC Personal Computer
  • a tablet terminal is used as the information processing apparatus 12, but any other computer may be used.
  • the display unit 13 is configured to be able to display an image captured by the imaging unit 11, an image output from the information processing device 12, and the like.
  • the display unit 13 is a display device using, for example, liquid crystal, organic EL (Electro-Luminescence) or the like.
  • the display unit 13 may be configured to have an input unit for inputting a user's operation.
  • operation devices such as a touch panel and a keyboard, are employ
  • the detection unit 14 is provided on the mobile unit 1 and is connected to the information processing apparatus 12 wirelessly or by wire.
  • the detection unit 14 detects the amount of movement of the mobile unit 1 and is configured to be able to output to the information processing device 12.
  • the detection unit 14 is, for example, a wheel speed sensor, an acceleration sensor, a steering angle sensor, an angular velocity sensor, or the like, and the type is not limited.
  • the operation management system 15 acquires information on the position on the traveling surface S of the mobile body 1 output from the information processing device 12 (see FIG. 5). Based on this information, the operation management system 15 notifies the user who operates the mobile unit 1 of the current position, navigates the mobile unit 1, manages the movement trajectory of the mobile unit 1 and the like via the display unit 13. Do.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration example of the information processing apparatus 12.
  • the information processing apparatus 12 includes an image processing unit 121, an estimation unit 122, a map data file 123, and a communication unit 124.
  • the image processing unit 121 processes the image acquired from the imaging unit 11 to obtain information on the relative positional relationship between the first identification information I of the identifier 10 in the image, the identifier 10 in the image, and the moving object 1. (Hereinafter, second identification information) is extracted.
  • the estimation unit 122 estimates the position of the mobile body 1 on the traveling surface S based on the first identification information I and the second identification information.
  • the map data file 123 is a database storing information (hereinafter referred to as position registration data) in which the first identification information I of the identifier 10 and the absolute position of the identifier 10 on the traveling surface S are associated with each other.
  • the map data file 123 causes the display unit 13 to display the first identification information I and the absolute position of the identifier 10 on the traveling surface S as text data.
  • the communication unit 124 is configured to output information on the position of the mobile body 1 on the traveling surface S to the operation management system 15 so that the information can be acquired from the operation management system 15.
  • the communication unit 124 functions as an input / output interface of the information processing apparatus 12.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for the position estimation system 100 to estimate the position on the traveling surface S of the moving body 1.
  • the position estimation method of the mobile body 1 will be described with reference to FIG. 6 as appropriate.
  • Step S01 Location Registration
  • a plurality of identifiers 10 are arranged at regular intervals on the traveling surface S in an arbitrary traveling area (see FIG. 2).
  • position registration data is created in which the first identification information I assigned to the plurality of identifiers 10 and the absolute positions of the plurality of identifiers 10 in the traveling area are associated with each other. And.
  • This data is stored in the information processing apparatus 12, and a database (map data file 123) is constructed.
  • Step S02 Imaging
  • the imaging unit 11 attached to the movable body 1 moving on the traveling surface S captures the identifier 10.
  • the imaging unit 11 captures at least one of the plurality of identifiers 10 installed on the traveling surface S.
  • the identifier 10 on the passage of the mobile unit 1 is typically imaged.
  • the present invention is not limited to this, and the identifier 10 outside the passage may be imaged.
  • Step S03 Determination of presence or absence of identifier
  • the image processing unit 121 determines whether or not the identifier 10 is captured for the image acquired from the imaging unit 11.
  • the image processing unit 121 determines that the identifier 10 is captured (YES in S03)
  • the image processing unit 121 executes image processing to be described later.
  • Step S04 image processing
  • the image processing unit 121 performs predetermined image processing on the image acquired from the imaging unit 11. Thereby, the first identification information I in the identifier 10 in the image and the second identification information are extracted.
  • the image processing unit 121 extracts a plurality of character strings of different attributes for each character string (identification symbol) of the same attribute.
  • the type of information to be extracted is more limited than the extraction of the entire first identification information I, so erroneous recognition when the image processing unit 121 recognizes the first identification information I is suppressed.
  • the first identification information I shown in FIG. 3 is composed of a 3-digit character string and a 4-digit numeric string.
  • the image processing unit 121 can recognize in advance that the 3-digits of the former stage and the 4-digits of the latter stage are different attributes by recognizing in advance that the 3-digits of the former stage are katakana and the 4-digits of the latter stage are numbers. Therefore, false recognition is suppressed. Also in the combination of the English letters and the numbers shown in FIG. 4, for example, since the misrecognition between the English letters “B” and the numbers “8” is surely prevented, the first identification information I Can be recognized with high accuracy.
  • FIGS. 7 and 8 are image diagrams showing an image G obtained by imaging the identifier 10 by the imaging unit 11.
  • the image processing unit 121 performs, for example, a binarization process or the like on the image G acquired from the imaging unit 11 to extract the outline of the identifier 10 in the image G or The index unit 10a is extracted. Thereby, the position and the orientation of the identifier 10 in the image G are specified.
  • the distance between the identifier 10 and the mobile unit 1 is calculated as second identification information. Specifically, for example, since the width L3 of the area (margin) other than the identifier 10 in the image G depends on the distance between the identifier 10 and the moving object 1, the image processing unit 121 is based on the width L3. The distance between the identifier 10 and the mobile unit 1 is calculated.
  • the image processing unit 121 calculates the orientation of the mobile body 1 with respect to the identifier 10 as second identification information based on the orientation of the identifier 10 in the identified image G.
  • a virtual imaginary line passing an arbitrary two points E1 and E2 of the identifier 10 in the image G is L1
  • an imaginary line indicating the optical axis of the imaging unit 11 is L2.
  • the identifier 10 when the plurality of identifiers 10 are arranged in a predetermined posture along a uniaxial direction (arrangement direction), the identifier 10 according to the present embodiment exhibits anisotropy with respect to the arrangement direction, and the index portion 10a (see FIG. 2), for example, as shown in FIG. 8, the angles B and C formed by the long side or the short side of the virtual line L2 and the identifier 10, and the inclination angle D from the arrangement direction L4 of the virtual line L2.
  • the orientation of the mobile body 1 with respect to the identifier 10 can also be calculated.
  • the image processing unit 121 outputs, to the estimation unit 122, the first identification information I and the second identification information extracted from the image in which the identifier 10 is captured.
  • Step S05 position estimation
  • the estimation unit 122 collates the first identification information I acquired from the image processing unit 121 with the position registration data registered in advance in the map data file 123, thereby to give an identifier to which the first identification information I is added.
  • the absolute position on the traveling surface S of 10 is identified.
  • the estimation unit 122 estimates the position of the mobile body 1 in the traveling area based on the identified absolute position of the identifier 10 on the traveling surface S and the second identification information for the identifier 10.
  • the estimation unit 122 determines the absolute position of the identifier 10 on the traveling surface S and the relative positional relationship (distance, direction, etc.) of the moving object 1 with respect to the identifier 10, on the traveling surface S of the moving object 1 Estimate the position. Thereby, it becomes possible to estimate the position on the traveling surface S of the moving body 1 with higher accuracy.
  • the position estimation system 100 can estimate the position of the mobile body 1 as long as the configuration includes at least the plurality of identifiers 10, the imaging unit 11, and the information processing apparatus 12.
  • the number of parts can be reduced compared to the conventional infrastructure coordination type using wireless communication, for example, and cost reduction can be achieved.
  • the position estimation system 100 can complete the device configuration in a restricted space such as the inside of a building, the position estimation system 100 is not limited to the outdoors, and the mobile object 1 can be used indoors where GPS (Global Positioning System) can not be used. It is possible to estimate the position.
  • GPS Global Positioning System
  • the estimation unit 122 outputs, to the display unit 13 and the communication unit 124, information on the position of the mobile body 1 on the traveling surface S obtained by the above-described method.
  • the user operating the mobile unit 1 can confirm the estimated position of the mobile unit 1 and the estimated position can be grasped through the operation management system 15. Further, by accumulating the position information with time, operation management of the mobile unit 1 can be used.
  • Step S03 Determination of presence or absence of identifier
  • the image processing unit 121 determines whether or not the identifier 10 is captured for the image acquired from the imaging unit 11.
  • the estimation unit 122 estimates the position of the mobile body 1 by a method described later.
  • Step S05 position estimation
  • the estimation unit 122 estimates the position of the movable body 1 on the traveling surface S based on the output of the detection unit 14 attached to the movable body 1. Specifically, the estimating unit 122 estimates the position of the moving body 1 from the amount of movement of the moving body 1 on the traveling surface S detected by the detecting unit 14.
  • the movement amount is, for example, a movement distance from the identifier 10 captured immediately before, or the like.
  • the mobile unit 1 when the mobile unit 1 includes the detection unit 14, the mobile unit 1 moves between the identifier 10 and the identifier 10, and the identifier 10 is accommodated in the view range of the imaging unit 11. Even if not, the position on the traveling surface S of the moving body 1 can be estimated.
  • the position on the traveling surface S of the moving body 1 can be estimated from the position of the moving body 1 on the traveling surface S estimated based on the identifier 10 captured immediately before and the movement amount with respect to the identifier 10 .
  • the number of identifiers 10 arranged on the traveling surface S can be reduced, and cost reduction can be achieved.
  • Step S05 position estimation
  • the estimation unit 122 determines the position of the mobile body 1 in the traveling area estimated by the same method as in the first application example and the movement of the mobile body 1 on the traveling surface S detected by the same method as the second application example From the amount, the position of the mobile unit 1 in the traveling area is estimated.
  • the estimation unit 122 not only determines the absolute position of the identifier 10 on the traveling surface S and the relative positional relationship of the moving object 1 with respect to the identifier 10, but also the traveling surface S of the moving object 1 detected by the detection unit 14
  • the position of the mobile unit 1 on the traveling surface S is further estimated based on the amount of movement of the vehicle. Thereby, the certainty of the estimation unit 122 in estimating the position of the mobile body 1 on the traveling surface S is further improved.
  • the position estimation system 100 is premised to be applied to one moving body 1, but the present invention is not limited to this, and is applied to two or more moving bodies 1 moving on the traveling surface S It may be done.
  • the information processing apparatus 12 and the imaging part 11 are separately provided in the position estimation system 100 of the said embodiment, these may be provided integrally.
  • position estimating system 100 of the above-mentioned embodiment is typically applied to a forklift, it is not restricted to this.
  • the position estimation system 100 may be applied to all movable bodies movable on the traveling surface S, regardless of its application.
  • the mobile unit 1 is not limited to a manned mobile unit, and may be an unmanned mobile unit.

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Abstract

【課題】フォークリフト等の移動体の位置を高精度に推定可能な位置推定システム及び位置推定方法を提供すること。 【解決手段】本発明の一形態に係る位置推定システムは、複数の識別子と、撮像部と、情報処理装置と、を有する。上記複数の識別子は、移動体の走行面上の所定の位置に所定の姿勢で設置され、それぞれに異なる第１の識別情報が付与される。上記撮像部は、上記移動体に取り付けられ、上記複数の識別子のうち少なくとも１つの識別子を撮像可能に構成される。上記情報処理装置は、上記撮像部により撮像された画像を処理することにより、上記画像内の識別子の上記第１の識別情報と、上記画像内の識別子と上記移動体との相対的な位置関係に関する第２の識別情報とを抽出する画像処理部と、上記第１及び第２の識別情報に基づき、上記移動体の上記走行面上の位置を推定する推定部と、を有する。

Description

位置推定システム及び位置推定方法
　本発明は、走行面上の移動体の位置を推定する位置推定システム及び位置推定方法に関する。
　従来、屋内で作業を行うフォークリフト等の移動体の位置を推定する方法として種々の方法が知られている。
　例えば特許文献１には、倉庫等の空間の天井部にそれぞれ異なるパターンを有する複数のラベルを配置して、フォークリフトに取り付けられたカメラでラベルを撮像することにより得られた画像から、倉庫内のフォークリフトの位置を推定する技術が記載されている。
　この技術によれば、空間の天井部に設けられた複数のラベルがそれぞれ異なるパターンを有することから、撮像した画像内のラベルのパターンを基準として、フォークリフトの位置を推定できるとしている。
特開平１１－２９２９９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の発明は、ラベルが撮像された画像内のラベルのパターン、位置及び向きのみからフォークリフトの位置を推定するものであり、倉庫内におけるフォークリフトの位置を大まかに推定できるものの、より高精度にフォークリフトの位置を推定することは困難である。
　以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、フォークリフト等の移動体の位置を高精度に推定可能な位置推定システム及び位置推定方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る位置推定システムは、複数の識別子と、撮像部と、情報処理装置と、を有する。
　上記複数の識別子は、移動体の走行面上の所定の位置に所定の姿勢で設置され、それぞれに異なる第１の識別情報が付与される。
　上記撮像部は、上記移動体に取り付けられ、上記複数の識別子のうち少なくとも１つの識別子を撮像可能に構成される。
　上記情報処理装置は、上記撮像部により撮像された画像を処理することにより、上記画像内の識別子の上記第１の識別情報と、上記画像内の識別子と上記移動体との相対的な位置関係に関する第２の識別情報とを抽出する画像処理部と、上記第１及び第２の識別情報に基づき、上記移動体の上記走行面上の位置を推定する推定部と、を有する。
　上記構成によれば、走行面上の移動体の位置が、走行面上の識別子の絶対位置と、この識別子に対する移動体の相対的な位置関係に基づき推定される。これにより、より高精度に移動体の走行面上の位置を推定することができる。
　上記画像処理部は、上記第２の識別情報として、上記画像内の識別子と上記移動体との間の距離を算出してもよい。
　上記画像処理部は、上記第２の識別情報として、上記画像内の識別子に対する上記移動体の向きを算出してもよい。
　上記画像処理部は、上記複数の識別子が一軸方向に沿って配列された配列方向に対して異方性を有する識別子が撮像された画像を処理することにより、上記移動体の向きを算出してもよい。
　これにより、識別子に対する移動体の向きを推定しやすくなる。
　上記複数の識別子は矩形状を有し、１つの角部に他の角部と異なる角部であることを示す指標部が設けられ、
　上記画像処理部は、上記画像内の上記指標部の位置に基づき、上記移動体の向きを算出してもよい。
　これにより、識別子が撮像された画像から移動体の進行方向や向き等が推定しやすくなる。
　上記画像処理部は、それぞれ異なる属性の識別記号を少なくとも２種類以上含む上記第１の識別情報を、上記識別記号毎に抽出してもよい。
　これにより、第１識別情報全体を抽出するよりも抽出する情報の種類が限定されるため、第１識別情報を認識する際の誤認識が抑制される。
　上記情報処理装置は、上記移動体の上記走行面上の位置に関する情報を出力可能に構成された通信部をさらに有してもよい。
　これにより、走行面上の移動体の推定位置を外部に通知可能となる。
　上記移動体の移動量を検出可能に構成された検出部をさらに具備し、
　上記推定部は、上記推定部により推定された上記移動体の上記走行面上の位置と、上記検出部の出力に基づき、上記移動体の上記走行面上の位置をさらに推定してもよい。
　これにより、識別子が撮像部の視野範囲に収められていなくとも、移動体の位置推定が可能となる。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る位置推定方法は、移動体の走行面上の所定の位置に所定の姿勢で設置され、それぞれに異なる第１の識別情報が付与された複数の識別子のうち少なくとも１つの識別子が撮像される。
　識別子が撮像された画像を処理することにより、上記画像内の識別子の第１の識別情報と、上記画像内の識別子と上記移動体との相対的な位置関係に関する第２の識別情報とが抽出される。
　上記第１及び第２の識別情報に基づき、上記移動体の前記走行面上の位置が推定される。
本発明の実施形態に係る位置推定システムが適用される移動体の一例を示す図である。 上記移動体が走行する走行面を示す図である。 上記実施形態の識別子の構成例を示す図である。 上記実施形態の識別子の構成例を示す図である。 上記実施形態の情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。 上記位置推定システムの位置推定方法を示すフローチャートである。 上記実施形態の撮像部が識別子を撮像した画像を示すイメージ図である。 上記実施形態の撮像部が識別子を撮像した画像を示すイメージ図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、例えば、工場内を走行する荷役用のフォークリフト等の移動体を対象とした位置推定システムについて説明する。なお、以下の図においてＸ、Ｙ及びＺ軸方向は相互に直交する３軸方向を示し、Ｚ軸方向は高さ方向に相当する。
　＜位置推定システムの概要＞
　図１は本実施形態に係る位置推定システム１００が適用される移動体１を示す図であり、図２は移動体１の走行面Ｓを示す図である。なお、位置推定システム１００の構成は、以下の説明に限定されるものではない。
　本実施形態に係る位置推定システム１００は、複数の識別子１０と、撮像部１１と、情報処理装置１２と、表示部１３と、検出部１４と、稼働管理システム１５（図５参照）と、を有する。
　複数の識別子１０は、移動体１の走行面Ｓ上の所定の位置に所定の姿勢で設置されている。走行面Ｓは、典型的には、工場等の屋内において移動体１が走行する床面であって、白線Ｗ等により荷物置き場と領域的に区画された、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はこれらと交差する方向に延在する直線的又は曲線的な複数の通路を構成する。
　複数の識別子１０は、Ｘ及びＹ軸方向に沿って一定の間隔で走行面Ｓ上に設置され、Ｘ及びＹ軸方向に対して異方性を示す形状を有する。識別子１０と識別子１０との間の間隔Ｒは特に限定されず、例えば数十ｃｍ～数百ｃｍ程度である。
　複数の識別子１０は、それぞれに異なる第１識別情報Ｉが付与される。図２の例では、第１識別情報Ｉが３ケタの英数字で構成されるが、勿論これに限られず、４ケタ以上の文字列等で構成されてもよい（図３、図４参照）。図２に示す第１識別情報Ｉにおいて、前段の英字記号（「Ａ」、「Ｆ」、「Ｃ」など）は、個々の通路を特定し、通路間の交差位置は、「Ｐ」等の共通の記号が用いられる。後段の数字記号は、各通路での位置情報を表している。
　本実施形態に係る識別子１０は典型的には矩形状であり、１つの角部に他の角部と異なる角部であることを示す指標部１０ａが設けられる。この指標部１０ａは、例えば識別子１０の角部に形成された切欠きであり（図３参照）、あるいは、角部に施されたマーキング（図４参照）等である。
　これにより、複数の識別子１０が図２に示すように、所定の姿勢で一軸方向に規則的に配列されている場合に、切欠きやマーキングを指標として、識別子１０が撮像された画像から移動体１の進行方向や向き等を推定することができる。なお、識別子１０の形状は典型的には矩形状であるが、これに限られず、三角状やひし形状等その種類は問わない。
　図３及び図４は識別子１０の構成例を示す図である。第１識別情報Ｉは走行面Ｓ上の識別子１０の所在を示す情報であり、走行面Ｓのアドレスとして機能する。
　第１識別情報Ｉは図３及び図４に示すように、例えば２種類の異なる属性の文字列（識別記号）から構成される。第１識別情報Ｉを構成する文字列には、典型的には、カタカナやひらがな等の仮名、数字やアルファベット等の英数字、図形等が採用されるがこれに限られず、「＠＞＝－」等の特殊文字や数学記号等が採用されてもよい。
　撮像部１１は、図１に示すように移動体１の後方に取り付けられ、移動体１の進行方向後方の走行面Ｓを撮像可能に構成される。撮像部１１の光軸の走行面Ｓに対する傾斜角や画角等の撮像条件は、既知情報として情報処理装置１２へ入力される。当該撮像条件は典型的には固定であるが、可変であってもよい。撮像部１１は、情報処理装置１２に無線又は有線により接続され、撮像した画像を情報処理装置１２に出力する。
　撮像部１１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等のイメージセンサを有し、所定のフレームレートで移動体１の進行方向後方の動画を取得する。なお、撮像部１１は典型的にはＣＣＤカメラ等のビデオカメラであるが、これに限られず、移動体１の進行方向後方の静止画を所定の撮像間隔で所得可能なスチルカメラやステレオカメラ等であってもよい。
　情報処理装置１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のコンピュータに必要なハードウェアを有する。ＣＰＵが、ＲＯＭやＨＤＤに格納されたプログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、後述する情報処理装置１２の各ブロック動作が制御される。
　プログラムは、例えば種々の記憶媒体（内部メモリ）を介して情報処理装置１２にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。本実施形態では、情報処理装置１２として、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やタブレット端末等が用いられるが、他の任意のコンピュータが用いられてもよい。
　表示部１３は、撮像部１１が撮像した画像や、情報処理装置１２から出力された画像等を表示可能に構成される。表示部１３は、例えば、液晶、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等を用いた表示デバイスである。表示部１３は、ユーザの操作を入力するための入力部を有する構成であってもよい。当該入力部としては、例えば、タッチパネルや、キーボード等の操作デバイスが採用される。
　検出部１４は、移動体１に設けられ、情報処理装置１２と無線又は有線により接続される。検出部１４は、移動体１の移動量を検出し、情報処理装置１２に出力可能に構成される。検出部１４は、例えば車輪速センサ、加速度センサ、舵角センサ又は角速度センサ等であり、その種類は問わない。
　稼働管理システム１５は、情報処理装置１２から出力された移動体１の走行面Ｓ上の位置に関する情報を取得する（図５参照）。稼働管理システム１５はこの情報に基づき、表示部１３を介して、移動体１を操縦するユーザに現在位置を知らせたり、移動体１をナビゲーションしたり、移動体１の移動軌跡等を管理したりする。
　図５は、情報処理装置１２の構成例を示す機能ブロック図である。情報処理装置１２は、図５に示すように、画像処理部１２１と、推定部１２２と、マップデータファイル１２３と、通信部１２４と、を有する。
　画像処理部１２１は、撮像部１１から取得した画像を処理することにより、画像内の識別子１０の第１識別情報Ｉと、画像内の識別子１０と移動体１との相対的な位置関係に関する情報（以下、第２識別情報）とを抽出する。
　推定部１２２は、第１識別情報Ｉと第２識別情報に基づき、移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定する。
　マップデータファイル１２３は、識別子１０の第１識別情報Ｉと、当該識別子１０の走行面Ｓ上の絶対位置とが対応づけられた情報（以下、位置登録データ）を記憶するデータベースである。マップデータファイル１２３は例えば、第１識別情報Ｉと走行面Ｓ上の識別子１０の絶対位置をテキストデータとして表示部１３に表示させる。
　通信部１２４は、移動体１の走行面Ｓ上の位置に関する情報を稼働管理システム１５に出力し、稼働管理システム１５から情報を取得可能に構成される。通信部１２４は、情報処理装置１２の入出力インターフェースとして機能する。
　＜位置推定方法＞
　図６は、位置推定システム１００が移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定する方法を示すフローチャートである。以下、移動体１の位置推定方法について、図６を適宜参照しながら説明する。
　[適用例１]
　（ステップＳ０１：位置登録）
　先ず、任意の走行エリア内の走行面Ｓ上に、複数の識別子１０を一定の間隔で配置する（図２参照）。次に、複数の識別子１０に付与された第１識別情報Ｉと、走行エリア内の複数の識別子１０の絶対位置とがそれぞれ対応づけられた位置登録データを作成する。そして。このデータを情報処理装置１２に記憶させ、データベース（マップデータファイル１２３）を構築する。
　（ステップＳ０２：撮像）
　次に、走行面Ｓ上を移動する移動体１に取り付けられた撮像部１１が、識別子１０を撮像する。この際、撮像部１１は走行面Ｓ上に設置された複数の識別子１０のうち少なくとも１つの識別子１０を撮像する。なお、本実施形態では、典型的には移動体１の通路上の識別子１０が撮像されるが、これに限られず、通路外の識別子１０が撮像されてもよい。
　（ステップＳ０３：識別子の有無の判定）
　画像処理部１２１は、撮像部１１から取得した画像について、識別子１０が撮像されているか否かを判定する。ここで、画像処理部１２１は、識別子１０が撮像されていると判定した場合（Ｓ０３のＹＥＳ）は、後述する画像処理を実行する。
　（ステップＳ０４；画像処理）
　画像処理部１２１は、撮像部１１から取得した画像に所定の画像処理を施す。これにより、画像内の識別子１０における第１識別情報Ｉと、第２識別情報が抽出される。
　本実施形態では、第１識別情報Ｉを抽出する処理の一例として、画像処理部１２１は異なる属性の複数の文字列を、同じ属性の文字列（識別記号）毎に抽出する。これにより、第１識別情報Ｉ全体を抽出するよりも抽出する情報の種類が限定されるため、画像処理部１２１が第１識別情報Ｉを認識する際の誤認識が抑制される。
　例えば図３に示した第１識別情報Ｉは、３ケタの文字列と、４ケタの数字列とにより構成される。画像処理部１２１は、前段の３ケタはカタカナであり、後段の４ケタは数字であることを予め認識しておくことで、前段の３ケタと後段の４ケタとを相異なる属性として識別できるため、誤認識が抑制される。図４に示した英文字と数字との組み合わせについても同様に、例えば、英文字の「Ｂ」と数字の「８」との間の誤認識が確実に防止されるため、第１識別情報Ｉを高精度に認識することができる。
　一方、図７及び図８は、撮像部１１が識別子１０を撮像した画像Ｇを示すイメージ図である。第２識別情報を抽出する処理の一例としては、先ず、画像処理部１２１が撮像部１１から取得した画像Ｇに例えば２値化処理等を施すことにより、画像Ｇ内の識別子１０の輪郭線や指標部１０ａを抽出する。これにより、画像Ｇ内における識別子１０の位置と向きが特定される。
　次に、特定した画像Ｇ内の識別子１０の位置に基づき、第２識別情報として、識別子１０と移動体１との間の距離を算出する。具体的には、例えば、画像Ｇ内における識別子１０以外の領域（余白）の幅Ｌ３は、識別子１０と移動体１との間の距離に依存するため、画像処理部１２１は幅Ｌ３に基づき、識別子１０と移動体１との間の距離を算出する。
　さらに、画像処理部１２１は、特定した画像Ｇ内の識別子１０の向きに基づき、第２識別情報として、識別子１０に対する移動体１の向きを算出する。
　具体的には、例えば、画像Ｇ内の識別子１０の任意の２点Ｅ１，Ｅ２を通る直線的な仮想線をＬ１とし、撮像部１１の光軸を示す仮想線をＬ２とした場合に、仮想線Ｌ１とＬ２がなす角度Ａを算出することで、識別子１０に対する移動体１の向きを算出する。
　あるいは、複数の識別子１０が一軸方向（配列方向）に沿って所定の姿勢で配列されている場合に、本実施形態に係る識別子１０は配列方向に対して異方性を示し、且つ、指標部１０ａを有するため（図２参照）、例えば図８に示すように仮想線Ｌ２と識別子１０の長辺又は短辺とがなす角度Ｂ，Ｃや、仮想線Ｌ２の配列方向Ｌ４からの傾斜角Ｄ等と、画像Ｇ内の指標部１０ａの位置を総合的に考慮することで、識別子１０に対する移動体１の向きを算出することもできる。
　続いて、画像処理部１２１は、識別子１０が撮像された画像から抽出した第１識別情報Ｉと第２識別情報を推定部１２２に出力する。
　（ステップＳ０５：位置推定）
　推定部１２２は、画像処理部１２１から取得した第１識別情報Ｉと、予めマップデータファイル１２３に登録されている位置登録データとを照合することにより、当該第１識別情報Ｉが付与された識別子１０の走行面Ｓ上の絶対位置を特定する。
　次いで、推定部１２２は、特定した走行面Ｓ上の識別子１０の絶対位置と、この識別子１０に対する第２識別情報とに基づき、走行エリア内での移動体１の位置を推定する。
　即ち、推定部１２２は、走行面Ｓ上の識別子１０の絶対位置と、この識別子１０に対する移動体１の相対的な位置関係（距離、向き等）に基づき、移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定する。これにより、より高精度に移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定することが可能となる。
　また、本実施形態に係る位置推定システム１００は、最低限、複数の識別子１０、撮像部１１及び情報処理装置１２を有する構成であれば、移動体１の位置を推定することができる。これにより、従来の例えば無線通信を利用したインフラ協調型のものよりも部品点数を削減することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
　さらに、位置推定システム１００は、建物内部のような制限された空間内で装置構成を完結させることができるため、屋外に限られず、ＧＰＳ（Global Positioning System）が利用できない屋内においても移動体１の位置を推定することが可能である。
　続いて、推定部１２２は上述した方法により得られた、走行面Ｓ上の移動体１の位置に関する情報を表示部１３及び通信部１２４に出力する。これにより、移動体１を操縦するユーザが移動体１の推定位置を確認できる共に、稼働管理システム１５を介してこの推定位置が把握される。また、当該位置情報を経時的に蓄積することで、移動体１の運行管理に役立てることができる。
　[適用例２]
　次に、位置推定システム１００が移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定する別の方法について説明する。なお、適用例１と同様のステップついては、その説明を省略する。
　（ステップＳ０３：識別子の有無の判定）
　画像処理部１２１は、撮像部１１から取得した画像について、識別子１０が撮像されているか否かを判定する。ここで、画像処理部１２１は、識別子１０が撮像されていないと判定した場合（Ｓ０３のＮＯ）は、推定部１２２が後述する方法により移動体１の位置を推定する。
　（ステップＳ０５：位置推定）
　推定部１２２は、移動体１に取り付けられた検出部１４の出力に基づき、移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定する。具体的には、推定部１２２は検出部１４が検出した移動体１の走行面Ｓ上の移動量から移動体１の位置を推定する。この移動量とは、例えば、直前に撮像した識別子１０からの移動距離等である。
　本実施形態に係る位置推定システム１００では、移動体１が検出部１４を有することにより、移動体１が識別子１０と識別子１０との間を移動し、識別子１０が撮像部１１の視野範囲に収められていない場合でも、移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定することができる。
　即ち、直前に撮像された識別子１０に基づき推定された走行面Ｓ上の移動体１の位置と、当該識別子１０に対する移動量から、移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定することができる。これにより、走行面Ｓ上に配置される識別子１０の数を削減することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
　［適用例３］
　次に、位置推定システム１００が移動体１の走行面Ｓ上の位置を推定する別の方法について説明する。なお、適用例１及び２と同様のステップについては、その説明を省略する。
　（ステップＳ０５：位置推定）
　推定部１２２は、適用例１と同様の手法により推定された走行エリア内での移動体１の位置と、適用例２と同様の手法により検出された当該移動体１の走行面Ｓ上の移動量から、走行エリア内での移動体１の位置を推定する。
　即ち、推定部１２２は、走行面Ｓ上の識別子１０の絶対位置と、この識別子１０に対する移動体１の相対的な位置関係のみならず、検出部１４が検出した移動体１の走行面Ｓ上の移動量に基づき、走行面Ｓ上での移動体１の位置をさらに推定する。これにより、推定部１２２が走行面Ｓ上での移動体１の位置を推定する上での確実性がより向上する。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
　例えば上記実施形態では、位置推定システム１００は、一台の移動体１に適用されることを前提としているが、これに限られず、走行面Ｓ上の移動する２台以上の移動体１に適用されてもよい。
　また、上記実施形態の位置推定システム１００では、情報処理装置１２と撮像部１１が別体的に設けられた構成であるが、これらが一体的に設けられていてもよい。
　さらに、上記実施形態の位置推定システム１００は、典型的にはフォークリフトに適用されるが、これに限られない。位置推定システム１００は、走行面Ｓ上を移動可能な移動体全般に適用されてもよくその用途は問わない。移動体１は有人移動体である場合に限られず、無人移動体であってもよい。

Claims (9)

  1. 　移動体の走行面上の所定の位置に所定の姿勢で設置され、それぞれに異なる第１の識別情報が付与された複数の識別子と、
    　前記移動体に取り付けられ、前記複数の識別子のうち少なくとも１つの識別子を撮像可能に構成された撮像部と、
    　前記撮像部により撮像された画像を処理することにより、前記画像内の識別子の前記第１の識別情報と、前記画像内の識別子と前記移動体との相対的な位置関係に関する第２の識別情報とを抽出する画像処理部と、前記第１及び第２の識別情報に基づき、前記移動体の前記走行面上の位置を推定する推定部と、を有する情報処理装置と
    　を具備する位置推定システム。
  2. 　請求項１に記載の位置推定システムであって、
    　前記画像処理部は、前記第２の識別情報として、前記画像内の識別子と前記移動体との間の距離を算出する
    　位置推定システム。
  3. 　請求項１に記載の位置推定システムであって、
    　前記画像処理部は、前記第２の識別情報として、前記画像内の識別子に対する前記移動体の向きを算出する
    　位置推定システム。
  4. 　請求項３に記載の位置推定システムであって、
    　前記画像処理部は、前記複数の識別子が一軸方向に沿って配列された配列方向に対して異方性を有する識別子が撮像された画像を処理することにより、前記移動体の向きを算出する
    　位置推定システム。
  5. 　請求項４に記載の位置推定システムであって、
    　前記複数の識別子は矩形状を有し、１つの角部に他の角部と異なる角部であることを示す指標部が設けられ、
    　前記画像処理部は、前記画像内の前記指標部の位置に基づき、前記移動体の向きを算出する
    　位置推定システム。
  6. 　請求項１に記載の位置推定システムであって、
    　前記第１の識別情報は、それぞれ異なる属性の識別記号を少なくとも２種類以上含み、
    　前記画像処理部は、前記第１の識別情報を、前記識別記号毎に抽出する
    　位置推定システム。
  7. 　請求項１に記載の位置推定システムであって、
    　前記情報処理装置は、前記移動体の前記走行面上の位置に関する情報を出力可能に構成された通信部をさらに有する
    　位置推定システム。
  8. 　請求項１に記載の位置推定システムであって、
    　前記移動体の移動量を検出可能に構成された検出部をさらに具備し、
    　前記推定部は、前記推定部により推定された前記移動体の前記走行面上の位置と、前記検出部の出力に基づき、前記移動体の前記走行面上の位置をさらに推定する
    　位置推定システム。
  9. 　移動体の走行面上の所定の位置に所定の姿勢で設置され、それぞれに異なる第１の識別情報が付与された複数の識別子のうち少なくとも１つの識別子を撮像し、
    　識別子が撮像された画像を処理することにより、前記画像内の識別子の第１の識別情報と、前記画像内の識別子と前記移動体との相対的な位置関係に関する第２の識別情報とを抽出し、
    　前記第１及び第２の識別情報に基づき、前記移動体の前記走行面上の位置を推定する
    　位置推定方法。
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