移動体の位置検出方法

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【発明の名称】	移動体の位置検出方法
【発明者】	【氏名】高木昭【氏名】森俊二
【要約】	【課題】円形標識の撮像画像における縦方向と横方向との比を利用して、標識までの距離を求める場合の分解能の低下を補い、検出精度の向上を図る。【解決手段】標識２を多重円で構成し、撮像画像１４における外側の円の縦方向の大きさ１７と、内側の円の横方向の大きさ１６との比を利用することで撮像画像を拡大可能とし、標識から遠ざかるにつれて低下する分解能の低下を防ぎ、高精度な検出を可能とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】平面上を移動する移動体に搭載され旋回，仰角の調整が可能でズーム機能を持つ画像取込センサにより、多重円に所定の角度符号が形成され前記画像取込センサに対して一定の高低差をもって前記平面と平行に設置された標識の前記角度符号を読み取って移動体の位置を検出するに当たり、前記ズーム機能を利用して前記標識の画像を拡大して取り込み、その取り込んだ画像における標識の各円の背景との境界を認識して外側の円の縦方向の大きさと、同じく内側の円の横方向の大きさとの比から標識までの距離を求め、前記角度符号から得られる角度位置とあわせて移動体の極座標位置を検出することを特徴とする移動体の位置検出方法。
【請求項２】前記画像の拡大の程度を、前記仰角から求まる概略距離に応じて調整することを特徴とする請求項１に記載の移動体の位置検出方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、平面上を移動する移動体の位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体の位置を検出する技術としては、周囲環境の特徴を予め入力しておいてこれを利用するものと、位置を認識するための基準となる標識を設置して利用するものとがある。標識を用いるものは一般に、より安定した運用が可能であるが、これにも移動体から見て２つ以上の標識のある方向と予め入力した各標識の位置情報とから平面上の位置を検出する方法と、標識自体に位置情報の一部を埋め込むことで１つの標識のみから平面上の位置を検出できるようにしたものとがある。
【０００３】後者の標識自体に位置情報の一部を埋め込むものは、標識を高精度に設置しなくても、移動体の最初の位置からの相対位置を比較的高精度に検出し得るという特徴がある。かかる方式の従来例を図３に示す。これは、図示のように標識２の周囲に角度符号３を予め埋め込んでおき、移動体１に搭載された画像取込センサ１０により標識２の画像を取り込んだとき、画像上の或る決まった点における角度符号３を読むことで標識周りの移動体１の位置角度を検出するとともに、取り込んだ標識画像１４の縦横比から標識２までの距離を検出し、この距離と角度符号から標識２を原点とする極座標５で移動体１の極座標位置を認識するものである。
【０００４】なお、上記距離の検出に当たっては、良く知られている次のような（１）式の関係を利用する。
ｙ_s／ｘ_s＝ｈ（ｌ²＋ｈ²）^3/2／（ｌ²＋ｈ²＋ｌ・ｒ）（ｌ²＋ｈ²－ｌ・ｒ）
…（１）
ここに、ｙ_s／ｘ_sは画像の縦横比、ｈは標識の極座標原点からの高さ、ｒは標識の半径、ｌは標識までの距離をそれぞれ示す。この（１）式を算術的に解くのは必ずしも容易ではないが、計算機の演算機能等を利用すれば、画像の縦横比，標識の極座標原点からの高さおよび標識の半径から、標識までの距離ｌを比較的容易に求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３のように取り込んだ標識画像の縦横比から標識までの距離を求めるものでは、標識から遠ざかるにつれ標識画像が縦につぶれて分解能が低下するという問題が発生する。例えば、高さ１ｍにある半径０．４ｍの標識の画像を、横４００画素となるように取り込んで処理する場合、標識までの距離ｌが１ｍ近傍では、１０ｍｍ程度の距離の違いで画面上は１画素分の変化となるのに対し、距離ｌが５ｍ近傍では４０～５０ｍｍの距離変化がないと、１画素分の変化となって現われない。したがって、この発明の課題は画像の分解能を上げられるようにし、位置検出精度を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するため、請求項１の発明では、平面上を移動する移動体に搭載され旋回，仰角の調整が可能でズーム機能を持つ画像取込センサにより、多重円に所定の角度符号が形成され前記画像取込センサに対して一定の高低差をもって前記平面と平行に設置された標識の前記角度符号を読み取って移動体の位置を検出するに当たり、前記ズーム機能を利用して前記標識の画像を拡大して取り込み、その取り込んだ画像における標識の各円の背景との境界を認識して外側の円の縦方向の大きさと、同じく内側の円の横方向の大きさとの比から標識までの距離を求め、前記角度符号から得られる角度位置とあわせて移動体の極座標位置を検出することを特徴とする。この請求項１の発明では、前記画像の拡大の程度を、前記仰角から求まる概略距離に応じて調整することができる（請求項２の発明）。
【０００７】すなわち、図２に示すような多重円（ここでは２重円）からなる標識２につき、他の方法で求めた距離の概略値に応じ、外側円の画像上の上下端が十分大きく写るようにズーム調整して得られた標識画像８に対し、内側の円の横方向の画像上の大きさと、外側の円の縦方向の画像上の大きさとの比から距離を算出することで、従来のように外側の円がすべて入る標識画像７を利用する方式よりも高い分解能での距離検出を可能とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態を示す構成図で、同図の符号２は標識、１０は画像取込センサ、１１は仰角制御モータ、１２は仰角検出センサ、１３は旋回角制御モータ、１４はセンサ画像、１５は画像処理装置、１６は内側の円画像の横方向の大きさ、１７は外側の円画像の縦方向の大きさである。すなわち、旋回角制御モータ１３と仰角制御モータ１１により、ズーム機能付き画像取込センサ１０を、標識２の中心とセンサ画像１４の中心とが一致するような方向に向ける。このときの画像取込センサ１０の仰角を仰角検出センサ１２により検出し、その仰角から概略の距離ｌを求める。仰角をφとすると、距離ｌ＝ｈ／ｔａｎφで与えられる。ｈは標識の極座標原点からの高さを示す（仰角φと高さｈの関係等については図３を参照のこと）。
【０００９】その後、画像取込センサ１０のズームを変更して、標識の拡大画像を取り込むが、どの程度にズーム（この場合は拡大）するかを上記の概略距離を利用して決めるようにしている。また、縦横比についても従来のように１つの円の縦横比を利用するのではなく、ここでは外側の円の縦方向の画面上の距離１７（ｙ_s）と内側の円の横方向の画面上の距離１６（ｘ_s´）を用いるようにする。こうすれば、内側の円の横方向が画面からはみ出さず、かつ外側の円の縦方向も画面からはみ出さない範囲で、円画像を拡大することができ、その拡大の目安を上記の概略距離から得ることで適正化することができる。
【００１０】なお、上記のようにしても良いことは、ｙ_s／ｘ_s＝ｙ_s／ｘ_s´×ｒ´／ｒ …（２）
なる関係が成立することから、明白である。ここに、ｒ´，ｒは外側，内側の円の半径をそれぞれ示す。また、画面上の各距離は具体的には画素数で表現されること、半径を求めるに当たっては背景画素から半径画素に変わる境界画素、または半径画素から背景画素に変わる境界画素などが利用されることは言うまでもない。
【００１１】ここで従来と同様に、例えば、高さ１ｍにある外側の円の半径０．４ｍ、内側の円の半径０．０８ｍの標識の画像を、内側の円が横４００画素となるように取り込んで処理した場合、標識までの距離ｌが５ｍ近傍で１５ｍｍ程度の距離変化でも、１画素分の変化となって現われることから、従来のような単一の円を利用するものに比べて２．５～３倍の感度向上となる。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、標識の画面における縦方向の大きさについての検出分解能を上げられるので、高精度な距離検出が可能となる利点がもたらされる。

【出願人】	【識別番号】０００００５２３４【氏名又は名称】富士電機株式会社
【出願日】	平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【代理人】	【識別番号】１０００７５１６６【弁理士】【氏名又は名称】山口巖（外２名）
【公開番号】	特開２００１－１９４１４１（Ｐ２００１－１９４１４１Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－６３９７（Ｐ２０００－６３９７）