(57)【要約】【課題】  移動ロボットの位置認識のための特徴マップ生成及び周辺の特徴情報抽出技術を提供する。【解決手段】  光を放出する３Ｄ距離センサーを用いて取得された情報から反射関数を含む特徴情報を抽出し、これに基づいて特徴マップを生成させるために周辺の環境変化にあまり敏感ではない特徴マップを生成させることができ、特徴マッチング時の成功率を高めうる。【選択図】      図１
2010107495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の特徴情報を抽出するための装置において、
周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して、前記物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得するセンサー部と、
前記レミッション情報を用いて、前記物体に関するコーナー情報を検出するコーナー検出部と、
前記コーナー情報及び当該コーナー周辺の距離情報を用いて平面パッチ情報を検出する平面検出部と、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報を用いて、前記平面パッチの反射関数を検出する反射関数検出部と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記検出されたコーナー情報、平面パッチ情報または反射関数のうち少なくとも一つ以上の情報を前記物体の特徴情報として用いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コーナー情報は、当該コーナーの位置座標を含み、
前記平面パッチ情報は、当該平面パッチの平面式に対するパラメータを含み、
前記反射関数は、当該平面パッチの反射関数に対するパラメータを含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コーナー情報は、前記物体のコーナーの位置座標を含み、
前記平面検出部は、
前記コーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、前記正六面体内の距離情報から一つ以上の平面パッチ情報を検出することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記反射関数検出部は、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報に対してガウス関数を利用したカーブフィッティングを通じて前記反射関数を算出することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
移動型ロボットの位置認識のための特徴マップを生成させる装置において、
前記ロボットに装着されて周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して、前記物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得するセンサー部と、
前記距離情報及びレミッション情報から前記物体に関するコーナー情報、平面パッチ情報及び前記平面パッチの反射関数を含む特徴情報を抽出し、該抽出された特徴情報を保存して特徴マップを生成させるデータ処理部と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
前記コーナー情報は、当該コーナーの位置座標を含み、
前記平面パッチ情報は、当該平面パッチの平面式に対するパラメータを含み、
前記反射関数は、当該平面パッチの反射関数に対するパラメータを含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記データ処理部は、
前記レミッション情報を用いて、前記物体に関するコーナー情報を検出するコーナー検出部と、
前記コーナー情報及び当該コーナー周辺の距離情報を用いて平面パッチ情報を検出する平面検出部と、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報を用いて、前記平面パッチの反射関数を検出する反射関数検出部と、
検出されたコーナー情報、平面パッチ情報または平面パッチの反射関数を保存する特徴マップ保存部と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記データ処理部は、
現在感知された特徴情報と既保存された特徴情報とをマッチングさせて前記ロボットの位置を補正し、保存された特徴情報をアップデートするアップデート部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コーナー情報は、前記物体のコーナーの位置座標を含み、
前記平面検出部は、前記コーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、前記正六面体内の距離情報から一つ以上の平面パッチ情報を検出することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記反射関数検出部は、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報に対してガウス関数を利用したカーブフィッティングを通じて前記反射関数を算出することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
特徴マップ生成のための特徴情報抽出方法において、
周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して、前記物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得する段階と、
前記レミッション情報に基づいて、前記物体に関するコーナーの位置座標をコーナー情報として検出する段階と、
前記検出されたコーナーの位置座標及び当該コーナー周辺の距離情報を用いて、前記コーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、前記正六面体内の距離情報から一つ以上の平面パッチ情報を検出する段階と、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報を用いて、前記平面パッチの反射関数を検出する段階と、
前記コーナー情報、前記平面パッチまたは前記反射関数のうち少なくとも一つ以上を前記特徴情報として抽出して保存する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記レミッション情報は、
前記物体からの反射光量または反射される光量に基づいて生成された平面イメージであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反射関数は、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報に対してガウス関数を利用したカーブフィッティングを通じて算出されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
移動型ロボットの位置認識のための特徴マップを生成させる方法において、
周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して、前記物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得する段階と、
前記レミッション情報に基づいて、前記物体に関するコーナーの位置座標をコーナー情報として検出する段階と、
前記検出されたコーナーの位置座標及び当該コーナー周辺の距離情報を用いて、前記コーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、前記正六面体内の距離情報から一つ以上の平面パッチ情報を検出する段階と、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報を用いて、前記平面パッチの反射関数を検出する段階と、
前記コーナー情報、前記平面パッチまたは前記反射関数のうち少なくとも一つ以上を前記特徴情報として抽出して保存する段階と、
現在感知された特徴情報と既保存された特徴情報とをマッチングさせて前記ロボットの位置を補正し、保存された特徴情報をアップデートする段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記レミッション情報は、
前記物体からの反射光量または反射される光量に基づいて生成された平面イメージであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射関数は、
前記平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報に対してガウス関数を利用したカーブフィッティングを通じて算出されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットの位置認識のために周辺物体から特徴情報を抽出し、それを通じて特徴マップを生成させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動ロボットに使われるマップは、使用目的によってさまざまであるが、主にグリッドマップ（Ｇｒｉｄ  ｍａｐ）と特徴マップ（Ｆｅａｔｕｒｅ  ｍａｐ）とが多く使われる。
【０００３】
グリッドマップは、定められたサイズのグリッドを用いて周辺環境と障害物の位置や形状とをそのまま反映して保存する形態のマップであって、非常に直観的でハンドリングしやすいが、ロボットの使用空間が大きくなるほど要求されるメモリが急激に大きくなる短所がある。
【０００４】
一方、特徴マップは、周辺環境と障害物とに対して位置、色などの必要な特徴情報のみを検出して保存する方式であって、要求されるメモリは少ないが、システムの特徴検出性能に比較的依存的である。
【０００５】
このうち、特徴マップを生成させるためにロボットにカメラを装着し、カメラから得られる映像情報を用いて周辺物体の特徴を抽出する方法が多く使われる。
【０００６】
しかし、ロボットの位置を認識するためには、登録された特徴点と現在検出した特徴点との間のマッチングが必ず必要であるが、カメラの映像情報は、特徴点をマッチングする時、照明変化とロボット位置変化とによる映像のスケール、回転、角度（ａｆｆｉｎｅ）歪曲を保証することが容易ではなくてマッチング性能が低い問題点がある。
【０００７】
したがって、周辺環境変化にあまり敏感ではなく、より効率的に特徴情報を検出する特徴マップ生成方法が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書では、３Ｄ距離センサーを用いて周辺物体に関する距離情報、平面パッチ情報、反射関数などを特徴情報として検出し、それを用いて特徴マップを生成させる装置及び方法が開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様による特徴情報抽出装置は、周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して周辺物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得するセンサー部と、レミッション情報を用いて周辺物体に関するコーナー情報を検出するコーナー検出部と、コーナー情報及び当該コーナー周辺の距離情報を用いて平面パッチ情報を検出する平面検出部と、平面パッチに入射される光の角度によるレミッション情報を用いて平面パッチの反射関数を検出する反射関数検出部とを含みうる。
【００１０】
また、本発明の一態様による特徴マップ生成装置は、ロボットに装着されて周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して周辺物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得するセンサー部と、距離情報及びレミッション情報から周辺物体に関するコーナー情報、平面パッチ情報及び平面パッチの反射関数を含む特徴情報を抽出し、該抽出された特徴情報を保存して特徴マップを生成させるデータ処理部とを含みうる。
【００１１】
また、本発明の一態様による特徴情報抽出方法は、周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して周辺物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得する段階と、レミッション情報に基づいて周辺物体に関するコーナーの位置座標をコーナー情報として検出する段階と、検出されたコーナーの位置座標及び当該コーナー周辺の距離情報を用いてコーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、正六面体内に属する距離情報から平面パッチ情報を検出する段階と、平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報を用いて平面パッチの反射関数を検出する段階と、コーナー情報、平面パッチまたは反射関数のうち少なくとも一つ以上を特徴情報として抽出して保存する段階と、を含みうる。
【００１２】
また、本発明の一態様による特徴マップ生成方法は、周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して周辺物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得する段階と、レミッション情報に基づいて周辺物体に関するコーナーの位置座標をコーナー情報として検出する段階と、検出されたコーナーの位置座標及び当該コーナー周辺の距離情報を用いてコーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、正六面体内に属する距離情報から平面パッチ情報を検出する段階と、平面パッチに入射される光の角度によるレミッション情報を用いて平面パッチの反射関数を検出する段階と、コーナー情報、平面パッチまたは反射関数のうち少なくとも一つ以上を特徴情報として抽出して保存する段階と、現在感知された特徴情報と既保存された特徴情報とをマッチングさせてロボットの位置を補正し、保存された特徴情報をアップデートする段階とを含みうる。
【００１３】
一方、本発明の一態様によって、レミッション情報とは、周辺物体からの反射光量またはこれに基づいて生成された平面イメージになりうる。そして、コーナー情報は、当該コーナーの位置座標になりうる。平面パッチ情報は、当該平面パッチに関する平面式のパラメータになり、反射関数は、当該平面パッチに対する光の入射角によるレミッション情報を表わす関数になりうる。
【００１４】
前述した内容のうち、コーナーは、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｖａｒｉａｎｔ  ｆｅａｔｕｒｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）またはハリス（Ｈａｒｒｉｓ）アルゴリズムに基づいて検出されることが可能である。平面パッチは、検出されたコーナーを中心点として有する正六面体を設定した時、正六面体内に属する距離情報に対してＬＳＭ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）を利用した平面検出アルゴリズムを適用して平面式を算出して求めうる。反射関数は、平面パッチに入射される光の角度による前記レミッション情報に対してガウス（Ｇａｕｓｓｉａｎ）関数を利用したカーブフィッティング（ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）を通じて算出される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、光を放出する３Ｄ距離センサーを用いて取得された情報から反射関数を含む特徴情報を抽出し、これに基づいて特徴マップを生成させるために周辺の環境変化にあまり敏感ではない特徴マップを生成させることができ、特徴マッチング時の成功率を高めうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるロボットを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による３Ｄ距離センサーを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による特徴情報抽出装置を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によってレミッション情報からコーナー情報を検出することを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によって平面パッチを検出することを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による反射関数を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によって反射関数を算出することを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による特徴情報を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による特徴情報抽出方法を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による特徴マップ生成装置を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるデータ処理部を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による特徴マップ生成方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態による特徴情報抽出装置及び方法、このような特徴情報抽出を利用した特徴マップ生成装置及び方法を詳しく説明する。これを説明するに当って、後述する用語は、さまざまな機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザの意図または慣例などによって変わりうるので、その定義は、本明細書全般に亘った内容に基づいて下さなければならない。
【００１８】
本実施形態を通じて説明される装置及び方法は、特定地域を調査する探知ロボットまたは家内の掃除のための掃除ロボットのように一定した範囲を移動しながら任務を実行する移動型ロボットに適用可能である。ロボットが一定した範囲を移動しながら任務を実行するためには、自身の位置を認識しなければならないが、この際、位置認識のために周辺情報を有している必要がある。周辺情報の代表的な例が、特徴マップである。したがって、本実施形態を通じて説明される装置及び方法は、移動ロボットに適用されて特徴情報を抽出するための手段または抽出された特徴情報を用いて特徴マップを生成させる手段などとして利用されうる。
【００１９】
例えば、特徴情報抽出装置または特徴マップ生成装置の場合、ロボットに装着されたセンサーと、このセンサーから取得された情報を処理するデータ処理手段とで構成することができる。この際、データ処理手段は、ロボットを制御するためのマイコンまたは制御チップ内にソフトウェア的に具現されても、別途のデータ処理チップで構成しても良い。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態による移動ロボット及びこのような移動ロボットの位置を認識するための特徴マップを生成させるために特徴情報を抽出する装置を示す。図１を参照するに、ロボット１０１は、前述したように一定した範囲を移動しながら特定の任務を実行する。移動のためにはロボット１０１が自分の位置を認識しなければならないが、このような位置は、特徴マップ保存部１０４に保存された周辺の特徴マップを用いて認識されることが可能である。したがって、ロボット１０１が特定の任務を実行する前に、特徴マップがあらかじめ構築されなければならず、この特徴マップはユーザが直接入力をするか、ロボット１０１が自ら周辺地域を探索しながら特徴マップを生成させることが可能である。
【００２１】
図１では、ロボット１０１が周辺地域を探索しながら障害物のような物体に関する特徴情報を抽出し、それを通じて特徴マップを構築することを例示した。図１で、センサー部１０２は、ロボット１０１に装着されて周辺に光を放出する。またセンサー部１０２は、周辺物体からの反射光を感知して周辺情報を獲得する。例えば、センサー部１０２は、レーザを周辺にスキャンして反射されたレーザを検出する３Ｄ距離センサーが使われる。
【００２２】
センサー部１０２によって獲得される周辺情報は、物体に関する距離情報及びレミッション（ｒｅｍｉｓｓｉｏｎ）情報になりうる。距離情報は、光を放出した時間と反射された光が到逹した時間とを用いて算出可能であり、レミッション情報は、反射される光量を測定して得ることが可能である。
【００２３】
特徴情報抽出部１０３は、センサー部１０２によって取得された距離情報及びレミッション情報を用いて特徴マップ生成のための周辺物体の特徴情報を抽出する。この際、抽出される情報としては、物体のコーナー情報（例えば、コーナーの位置座標）、平面パッチ情報（例えば、特定の平面に関する平面式のパラメータ）、反射関数（例えば、特定の平面に関する光の入射角による光の反射量）などになりうる。
【００２４】
特徴マップ保存部１０４は、特徴情報抽出部１０３によって抽出された特徴情報を保存する。すなわち、特徴情報抽出部１０３によって抽出された多様な特徴情報の集合が、特徴マップを成すと理解することもできる。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態によるセンサー部の一例を表わしたものである。図２を参照するに、センサー部１０２は、上下左右に回動しながら光を放出し、反射された光を検出することが可能である。例えば、センサー部１０２は、光を放出するレーザダイオード（ＬＤ）と、反射された光を放出し、レーザダイオード（ＬＤ）の付近に形成されたフォトダイオード（ＰＤ）とで構成することができ、このような構成が回転軸に装着されて形成されることが可能である。したがって、センサー部１０２から放出される光は、回転軸の回転によって多様な入射角を有するが、便宜上、上下または垂直方向をθ１、左右または水平方向をθ２と指称する。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態による特徴情報抽出装置の一例を示す。図３を参照するに、本実施形態による特徴情報抽出装置３００は、センサー部３０１、コーナー検出部３０２、平面検出部３０３、反射関数検出部３０４を含みうる。
【００２７】
センサー部３０１は、周辺に光を放出し、周辺物体からの反射光を感知して物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得する。ここで、距離情報は、物体の各地点とセンサー部３０１との距離になり、レミッション情報は、物体からの反射光量またはこれに基づいて生成された平面イメージになりうる。この際、センサー部３０１の構造の一例は、図２のとおりである。
【００２８】
コーナー検出部３０２は、センサー部３０１によって取得されたレミッション情報を用いて物体に関するコーナー情報を検出する。
【００２９】
例えば、レミッション情報は、反射される光量に基づいて生成された平面イメージになりうるので、この平面イメージ上の物体で各物体のコーナー（すなわち、物体の角またはエッジ）を検出することが可能である。コーナーを検出するアルゴリズムは、サイズ不変特徴変換（Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｖａｒｉａｎｔ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、ＳＩＦＴ）またはハリス（Ｈａｒｒｉｓ）技法などが使われる。
【００３０】
また、検出されるコーナー情報は、当該コーナーの位置座標であることが可能である。
【００３１】
図４は、コーナー検出部３０２が、レミッション情報からコーナー検出アルゴリズムを用いてコーナー情報を検出する方法の一例を表わしたものである。図４で、左側は、ロボット１０１が１番位置から３番位置に移動することを表わし、右側は、このようにロボット１０１が移動する時のセンサー部３０１が取得したレミッション情報を表わす。
【００３２】
図４を参照するに、レミッション情報である２Ｄイメージを通じて特徴点を検出するので、ロボット１０１の移動による距離と角度変化に拘わらず比較的に一定にコーナーとが検出されることが分かる。この際、獲得した特徴点のうち反復的によく検出される特徴点を登録特徴として使うことが可能である。
【００３３】
再び図３で、平面検出部３０３は、コーナー検出部３０２から検出されたコーナー情報と当該コーナー周辺の距離情報とを用いて平面パッチ情報を検出する。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態による平面パッチの一例を表わす。図５で、平面パッチとは、ある物体５０１から検出されたコーナーの位置座標５０２を中心点として有する正六面体を設定した時、正六面体内に属する距離情報に対してＬＳＭ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）を利用した平面検出アルゴリズムを適用して検出された面（例えば、Ｓ１、Ｓ２など）になりうる。また、ここで、Ｓ１、Ｓ２は、平面パッチの平面式を表わすことができ、平面検出部３０３は、各平面式のパラメータを平面パッチ情報として検出することも可能である。
【００３５】
再び図３で、反射関数検出部３０４は、平面検出部３０３から検出された各平面パッチに対する反射関数を検出する。
【００３６】
まず、反射関数について説明する。
【００３７】
図６は、反射関数を説明するためのものであって、これを参照するに、センサー部３０１から放出される光は、所定の角度に放射されるので、物体に入射される光の入射角は、多様な値を有しうる。例えば、垂直方向の入射角であるθ１が変化すれば、それによって取得される光の反射量、すなわち、レミッション情報も変わる。図６の右側の絵は、このように入射角を変化させながら取得されたレミッション情報を表わす。このように、反射関数とは、平面パッチに入射される光の角度によるレミッション情報として定義されることができる。
【００３８】
次いで、反射関数検出部３０４が、このような反射関数を検出する方法を説明する。
【００３９】
図７を参照するに、ロボットが移動しながら検出された平面パッチに対して既定の範囲角度（例えば、約０〜３０°のθ２）に対するレミッション情報を獲得する。定められた範囲角度に対するレミッション情報がすべて獲得されれば（例えば、獲得された情報は、図６の右側と同じである）、この情報を図７の右側のようにガウス関数を利用したカーブフィッティングを通じて反射関数Ｒを算出する。
【００４０】
図８は、本発明の実施形態による特徴情報を表わしたものである。これは、図３のような構成を有する特徴情報抽出装置３００を通じて得られた情報集合になりうる。図８を参照するに、抽出された特徴情報は、何れか一つのコーナーの位置座標を基準に少なくとも一つ以上の平面パッチ情報が検出され、それぞれの平面パッチに関する反射関数からなりうるということが分かる。
【００４１】
図９は、本発明の実施形態による特徴情報抽出方法の一例を示す。これは、図３の構成を有する特徴情報抽出装置３００によって実行されることが可能である。図９の方法を具体的に説明すると、次の通りである。
【００４２】
まず、Ｓ９０１のように、周辺物体に関する距離情報及びレミッション情報を獲得する。この情報は、前述したセンサー部３０１によって取得されることが可能である。
【００４３】
引き続き、Ｓ９０２のように、コーナー情報を検出する。例えば、コーナー検出部３０２が、レミッション情報として獲得された平面イメージを対象にＳＩＦＴアルゴリズムまたはハリス（Ｈａｒｒｉｓ）アルゴリズムを実行してコーナーの位置座標を検出することが可能である。
【００４４】
引き続き、Ｓ９０３のように、平面パッチ情報を検出する。例えば、平面検出部３０３が、Ｓ９０２から検出されたコーナーの位置座標を中心点として有する正六面体を設定し、正六面体内の距離情報から平面パッチを検出する。この際、最小二乗法のような平面検出アルゴリズムが利用され、平面パッチ情報は、各平面パッチの平面式に対するパラメータを意味することができる。
【００４５】
引き続き、Ｓ９０４のように、平面パッチの反射関数を検出する。例えば、反射関数検出部３０４が、図７のように平面パッチに入射される光の角度によるレミッション情報を収集し、該収集された情報をカーブフィッティングを通じてガウス関数として推定することが可能である。
【００４６】
引き続き、Ｓ９０５のように、それぞれのコーナー情報、平面パッチ情報、反射関数を特徴情報として登録する。
【００４７】
図１０は、本発明の実施形態による特徴マップ生成装置の一例を示す。図１０で、本実施形態による特徴マップ生成装置４００は、移動型ロボットに適用可能であり、図示されたように、センサー部４０１とデータ処理部４０２とを含みうる。
【００４８】
センサー部４０１は、図２で例示されたような３Ｄ距離センサーがロボットに装着されて周辺に光を放出することが可能である。またセンサー部４０１は、周辺物体からの反射光を感知して物体に関する距離情報及びレミッション情報を取得することができる。
【００４９】
データ処理部４０２は、センサー部４０１によって取得された情報から周辺物体に関する特徴情報を抽出し、該抽出された特徴情報を保存して特徴マップを生成させることが可能である。この際、特徴情報としては、コーナーの位置座標、コーナー周辺の平面パッチに関する平面式のパラメータ、平面パッチに対する反射関数などになりうる。
【００５０】
図１１は、本発明の実施形態によるデータ処理部４０２の一例を示す。
【００５１】
コーナー検出部４０３は、センサー部４０１によって取得されたレミッション情報を用いて物体に関するコーナー情報を検出する。例えば、コーナー情報は、反射される光量に基づいて生成された平面イメージに対してコーナー検出アルゴリズムを実行して当該コーナーの位置座標として検出されることが可能である（図４参照）。
【００５２】
平面検出部４０４は、コーナー検出部４０３から検出されたコーナー情報と当該コーナー周辺の距離情報とを用いて平面パッチ情報を検出する。例えば、図５のように、検出されたコーナーを中心点として有する正六面体を設定し、正六面体内の距離情報から平面パッチに検出することが可能であり、この際、平面パッチ情報とは、当該平面式のパラメータからなされうる。平面を検出するためのアルゴリズムは、最小二乗法が利用されうる。
【００５３】
反射関数検出部４０５は、平面検出部４０４から検出された各平面パッチに対する反射関数を検出する。例えば、図６及び図７で説明したように、平面パッチに入射される光の角度によるレミッション情報を収集し、該収集された情報をカーブフィッティングしてガウス関数として推定することが可能である。
【００５４】
特徴マップ保存部４０６は、検出されたコーナー情報、平面パッチ情報、反射関数を特徴情報として保存する。例えば、図８のように、何れか一つのコーナーの位置座標を基準に少なくとも一つ以上の平面パッチ情報と当該平面パッチに関する反射関数とが保存されることが可能である。
【００５５】
アップデート部４０７は、ロボットが任務を実行しながら感知された現在の特徴情報と特徴マップ保存部４０６に保存された特徴情報とをマッチングさせてロボットの位置を補正し、保存された特徴情報をアップデートする機能を行う。
【００５６】
図１２は、本発明の実施形態による特徴マップ生成方法の一例を示す。これは、図１０または図１１の構成によって実行される。図１２の方法を具体的に説明すると、次の通りである。
【００５７】
まず、Ｓ１２０１のように、周辺に関する特徴情報を抽出する。この抽出方法は、図９で説明した方法が利用されうるので、詳しい説明は省略する。
【００５８】
引き続き、Ｓ１２０２のように、抽出された情報を特徴マップとして保存する。例えば、コーナー情報、平面パッチ情報、反射関数などが特徴情報になりうる。
【００５９】
引き続き、Ｓ１２０３のように、現在の特徴情報と既保存された特徴情報との間のマッチングを実行する。
【００６０】
引き続き、Ｓ１２０４のように、マッチングされた特徴情報に該当するロボットの位置を反映して、その位置を補正する。例えば、現在収集された特徴情報が、既保存された特徴情報のうちＡという位置から検出された特徴情報と最も類似しているとすれば、ロボットの位置をＡに移動させることができる。
【００６１】
引き続き、Ｓ１２０５のように、ロボットの位置移動によって保存された特徴情報をアップデートする。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した特定の実施形態に限定されない。すなわち、当業者ならば、特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せずに、本発明に対する多数の変更及び修正が可能であり、そのようなすべての適切な変更及び修正の均等物も、本発明の範囲に属するものと見なされなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、物体の特徴情報を抽出するための装置と方法、及びそれを利用した特徴マップ生成装置と方法関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  ロボット
１０３  特徴情報抽出部
１０４  特徴マップ保存部
１０２、３０１、４０１  センサー部
３００  特徴情報抽出装置
３０２、４０３  コーナー検出部
３０３  平面検出部
３０４、４０５  反射関数検出部
５０１  ある物体
５０２  位置座標
４００  特徴マップ生成装置
４０２  データ処理部
４０４  平面検出部
４０６  特徴マップ保存部
４０７  アップデート部
【図１】
2010107495.tif 000003
【図２】
2010107495.tif 000004
【図３】
2010107495.tif 000005
【図５】
2010107495.tif 000006
【図６】
2010107495.tif 000007
【図７】
2010107495.tif 000008
【図８】
2010107495.tif 000009
【図９】
2010107495.tif 000010
【図１０】
2010107495.tif 000011
【図１１】
2010107495.tif 000012
【図１２】
2010107495.tif 000013
【図４】
2010107495.tif 000014