位置座標特定装置

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【発明の名称】	位置座標特定装置
【発明者】	【氏名】川島寿一【氏名】吉田稔【氏名】福井栄一【氏名】萩尾健一
【要約】	【課題】目標位置の最初の位置座標を精度良く特定するとともに、目標位置の位置座標の２回目以降の測定結果を確実に得ることができるようにする。【解決手段】目標位置への向きをあらわす向き情報を検出する検知手段１と、この検知手段で得る向き情報（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）を基にして目標位置の位置座標を特定する位置特定手段２とを備える位置座標特定装置１０において、検知手段は、複数設けられて、少なくとも最初の向き情報を検出する際には、それぞれの検知手段ごとに目標位置への向きを求めるものであり、位置特定手段は、最初の向き情報を基にして目標位置の最初の位置座標を特定するようにした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】目標位置への向きをあらわす向き情報を検出する検知手段と、この検知手段で得る向き情報を基にして前記目標位置の位置座標を特定する位置特定手段とを備える位置座標特定装置において、前記検知手段は、複数設けられて、少なくとも最初の向き情報を検出する際には、それぞれの前記検知手段ごとに目標位置への向きを求めるものであり、前記位置特定手段は、前記最初の向き情報を基にして目標位置の最初の位置座標を特定するものであることを特徴とする位置座標特定装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、目標の存在する方向を検出することを基にして、目標の位置を特定する位置座標特定装置、特に、宴会場やホール及び舞台等の会場において、照射すべき出演者の位置を正確に求める機能が要求されるスポット誘導装置などに使用される位置座標特定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６を用いて従来の位置座標特定装置を説明する。図６は従来の位置座標特定装置の説明図である。
【０００３】位置座標特定装置１０は、検知手段１と、位置特定手段２とを備える。検知手段１は、例えば撮像方向を可変にさせる駆動手段と、該駆動手段の現状の向きを検出する角度センサなどの撮像向き検出手段とを備えた撮像カメラであって、目標位置への向きをあらわす向き情報を、撮像向き検出手段によって検出する。位置特定手段２は、例えば計算機であって、検知手段１で得る向き情報を基にして、目標位置の位置座標を、算出することにより特定する。
【０００４】位置座標特定装置１０は、検知手段１が１台のみ使用される場合には、予め床面から目標位置の高さ情報Ｚ_hが入力されて保持しており、１台の検知手段１で得る向き情報を基にして、床面からの目標位置の高さと、検知手段１から目標位置までに至る１直線との交点として、目標位置の位置座標を算出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のような従来の位置座標特定装置においては、目標位置が移動するときなどを考慮して、前回の目標位置を基にして目標位置の次回の移動結果を予め予測する機能が付加されるケースがある一方、検知手段１が１台のみ使用される場合には、ノイズ等によって目標を誤認識する場合も考えられ、第１回目の位置特定を行う際に床面から目標位置の高さ情報Ｚ_hを活用すると、実際には床面の起伏などによって目標位置の高さが少々なりとも変化することがあり、目標の誤認識をしてしまい、第２回目以降の位置特定結果がまちがった結果となるおそれがあった。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、目標位置の最初の位置座標を精度良く特定するとともに、目標位置の位置座標の２回目以降の測定結果を確実に得ることのできる位置座標特定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にあっては、目標位置への向きをあらわす向き情報を検出する検知手段と、この検知手段で得る向き情報を基にして前記目標位置の位置座標を特定する位置特定手段とを備える位置座標特定装置において、前記検知手段は、複数設けられて、少なくとも最初の向き情報を検出する際には、それぞれの前記検知手段ごとに目標位置への向きを求めるものであり、前記位置特定手段は、前記最初の向き情報を基にして目標位置の最初の位置座標を特定するものであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１乃至図５を用いて本発明の位置座標特定装置の一実施の形態を説明する。図１は位置座標特定装置の動作を説明するフローチャートである。図２は検知手段における目標位置への向きを求める考え方を説明する斜視図である。図３は検知手段の取り付け位置と目標位置とを説明する平面図である。図４は図３の検知手段の取り付け位置と目標位置とを説明する側面図である。図５は向き情報の説明図である。
【０００９】位置座標特定装置１０は、２台の検知手段１と、位置特定手段２とを備える。検知手段１は、例えば撮像方向を可変にさせる駆動手段（不図示）と、該駆動手段の現状の向きを検出する角度センサなどの撮像向き検出手段（不図示）とを備えて取り付け面に回動可能に取り付けられた撮像カメラであって、目標位置への向きをあらわす向き情報を、撮像向き検出手段によって検出する。なお、以下では、各符号の添え字ｎ（小文字のｎも含む）は、２台の検知手段１にそれぞれ与えられたアドレスをあらわし、ｎ＝１、２である。
【００１０】図２は、検知手段１の撮像画像内に目標を捉えた画面を示しており、ＣＣＤ撮像素子の寸法が、２ＳＷ（横）×２ＳＨ（縦）［ｍｍ］、レンズの焦点距離がｆ［ｍｍ］、画像認識における有効画素数が２ＤＷ（横）×２ＤＨ（縦）とする。また、図２に示すように、検知手段１における座標系、すなわち各検知手段１ごとに固定される３次元直交座標系を考え、この３次元直交座標系に関して、基準ベクトル（０，１，０）なるものを考え、画像処理の結果識別される目標を、検知手段１の撮像画像内の２次元位置をあらわす画素座標で（Ｘｄ_n，Ｙｄ_n）と表現する。すると、基準ベクトル（０，１，０）に対して画素座標の中心から目標までの方向ベクトル（Ｘｅ_n，Ｙｅ_n，Ｚｅ_n）は次式（１）で求められる。
【００１１】
【数１】

【００１２】また、図３および図４に示すように、検知手段１は、２台の検知手段１のそれぞれの動作開始前の撮像方向をあらわす取り付け向き（Ｐ_n，Ｔ_n）が、予め記憶されている。この取り付け向き（Ｐ_n，Ｔ_n）は、施工空間の座標をあらわすためのＸＹＺ直交座標系の座標をあらわす値ではなく、検知手段１の２回動軸に関して水平方向の回動（パン）角度Ｐと垂直方向の回動（チルト）角度Ｔとをあらわす値である。取り付け向き（Ｐ_n，Ｔ_n）は、ここでは、検知手段１を天井面など取り付け面に施工する際に、測定して記憶しておくものとする。
【００１３】ここで、（１）式における、基準ベクトル（０，１，０）を考えると、基準ベクトル（０，１，０）は、施工場所に関して鉛直上方をＺ軸正の向きとするＸＹＺ直交座標系における（０，１，０）と比較して、取り付け向き（Ｐ_n，Ｔｃ_n）だけ余計に回転していることになる。従って、実際の施工空間における検知手段１から目標までの方向ベクトル（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）は、（２）式であらわされる。なお、方向ベクトル（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）は、各検知手段１によって最終的に算出される値であり、各検知手段１から目標位置への向きをあらわす向き情報である。各検知手段１は、算出式に関しては、（１）式と（２）式とを合わせて最終的に整理した結果得られる算出式のみを記憶していればよい。
【００１４】
【数２】

【００１５】位置特定手段２は、例えば計算機であって、施工場所に関して鉛直上方をＺ軸正の向きとするＸＹＺ直交座標系の存在を前提にして、検知手段１で得る向き情報（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）を基にして、目標位置の位置座標を、算出することにより特定する。すなわち、位置特定手段２は、２台の検知手段１のそれぞれの取り付け位置をあらわす取り付け座標（Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_n）が、予め記憶されており、（３）式を用いて、２台の検知手段１のそれぞれから目標までを結ぶ直線を、検知手段１のｎ数にあわせて計２本求めることができる。なお、ｔ_nは、それぞれの直線内での１点を決めるための、媒介変数である。
【００１６】
【数３】

【００１７】位置特定手段２は、（３）式で得られる２本の直線から、該２本の直線の交点を求める。この交点こそが、目標位置の位置座標であり、位置特定手段２は、目標位置の位置座標を特定するのである。また、位置特定手段２は、検知手段１が１台のみ使用される場合に対処可能なように、床面からの目標位置の高さ情報Ｚ_hも従来例同様に予め入力されて保持している。
【００１８】このような位置特定手段２の動作フローを、図１を用いて、以下に説明する。まず、位置特定手段２は、各検知手段１から方向ベクトル（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）を入力される（ステップ１００）と、以前に別の方向ベクトルすなわち別の向き情報が入力されていなかったかを、内蔵する座標特定カウンタを読み出して確認する（ステップ１１０）。ステップ１１０は、最初の向き情報を既に入力されてしまっているか否かを知るためのステップである。
【００１９】ステップ１１０にて、座標特定カウンタが０ならば、最初の向き情報を未だ入力されていないので、ステップ１００で入力された複数の方向ベクトル（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）を基にして、目標位置の位置座標の算出を試みる（ステップ１２０）。ステップ１２０においては、各検知手段１の角度計測の誤差や、画像処理における目標位置の識別に関する誤差などによって、複数の直線が１交点を持たない場合が考えられる。このような場合、ステップ１００の直前に処理を戻し、各検知手段１に方向ベクトル（ｌ_n，ｍ_n，ｎ_n）を再度求めさせる。要するに、最初の向き情報に関しては、複数の直線が１交点を持つまで、正確に算出するようにするのである。
【００２０】ステップ１２０にて、位置特定手段２は、最初の向き情報に関して複数の直線が１交点を持つという結果を算出できたら、座標特定カウンタをインクリメントする（ステップ１３０）ことによって、目標位置の最初の位置座標を特定できた旨を記録しておく。また、ステップ１１０にて、座標特定カウンタが０でなく正の数値などが記録されていれば、目標位置の最初の位置座標を既に特定できているので、この場合は、床面からの目標位置の高さ情報Ｚ_hも従来例同様に活用できる。すなわち、位置特定手段２は、目標位置の最初の位置座標を特定できた後は、検知手段１が１台だけでも目標位置の位置座標を求めることが可能な、演算モードとなる（ステップ１４０）。このようにして、複数台の検知手段１が同一の目標を捕捉することができない場合が生じても、目標位置の位置座標を算出できるようにするのである。勿論、ステップ１４０においては、複数の直線の１交点を求める方法も行える。また、複数の直線が交点を持たないならば、複数の直線の中間点などに代表される近似点を、目標位置の位置座標として算出するようにしてもよい。
【００２１】上記ステップ１３０を行った後、位置特定手段２は、例えば、別設置の表示手段などに目標位置の位置座標を出力し、目標位置を知りたい人は、表示手段を眺めれば、目標位置の現在位置を知ることができるのである（ステップ１５０）。また、目標位置の位置座標を求める回数の上限を予め決めていれば、ステップ１５０の次段階のステップにて、目標位置の位置座標を求めた回数をチェックし（ステップ１６０）、目標位置の位置座標を所定回数求めた後に、位置座標特定装置の動作を終了できる。
【００２２】従って、目標位置への向きをあらわす向き情報を検出する検知手段１と、この検知手段１で得る向き情報を基にして目標位置の位置座標を特定する位置特定手段２とを備える位置座標特定装置１０において、検知手段１は、複数設けられて、少なくとも最初の向き情報を検出する際には、それぞれの検知手段１ごとに目標位置への向きを求めるものであり、位置特定手段２は、最初の向き情報を基にして目標位置の最初の位置座標を特定するものであるようにしたため、目標位置が移動するときなどを考慮して前回の目標位置を基にして目標位置の次回の移動結果を予め予測する機能が付加される場合があっても、第１回目の位置特定を行う際に複数の検知手段１の交点として目標位置の座表を求めるので、目標位置の最初の位置座標を精度良く特定でき、検知手段１が１台のみ使用される場合に比べて、ノイズ等によって目標を誤認識するおそれが少なく、目標の誤認識をせずに、第２回目以降の位置特定結果がまちがった結果となるおそれも抑えられる。
【００２３】また、第２回目以降の位置特定結果を得る際に撮像方向が変化して、複数台の検知手段１が同一の目標を捕捉することができない場合が生じても、１台の検知手段１によって、目標位置の高さ情報Ｚ_hを活用して、目標位置の位置座標を算出することができて、目標位置の位置座標の２回目以降の測定結果を確実に得ることができる。
【００２４】なお、上記実施の形態においては、検知手段１を撮像カメラとして例示したが、本発明はこれに限らず、検知手段は、目標位置への向きをあらわす向き情報を検出するものであれば、どのようなセンサであってもよい。
【００２５】
【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、検知手段は、複数設けられて、少なくとも最初の向き情報を検出する際には、それぞれの検知手段ごとに目標位置への向きを求めるものであり、位置特定手段は、最初の向き情報を基にして目標位置の最初の位置座標を特定するものであるため、目標位置が移動するときなどを考慮して前回の目標位置を基にして目標位置の次回の移動結果を予め予測する機能が付加される場合があっても、第１回目の位置特定を行う際に複数の検知手段をとおる直線群の交点として目標位置の座表を求めるので、目標位置の最初の位置座標を精度良く特定でき、検知手段が１台のみ使用される場合に比べて、ノイズ等によって目標を誤認識するおそれが少なく、目標の誤認識をせずに、第２回目以降の目標位置の特定結果がまちがった結果となるおそれも抑えられる。
【００２６】また、第２回目以降の位置特定結果を得る際に、複数台の検知手段による目標位置の特定手法と、１台の検知手段による目標位置の特定手法とを併用するようにしたため、目標位置の位置座標の２回目以降の測定結果を確実に得ることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５８３２【氏名又は名称】松下電工株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）５月２６日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】安藤淳二（外１名）
【公開番号】	特開平１１－３３９５０８
【公開日】	平成１１年（１９９９）１２月１０日
【出願番号】	特願平１０－１４４９１６