(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置を検出する位置検出システムであって、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手段と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手段と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手段と
を有することを特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
前記光源に装着され該光源を鉛直姿勢に保持する重りと、光源方向を一定に制御する傾斜センサとによって、該光源を鉛直上向きに制御する光源姿勢制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記光源の姿勢角に基づいて該光源が鉛直姿勢になったことを検出する鉛直姿勢検出手段を有し、鉛直姿勢を検出したとき、前記光源から発光させ、又は、前記位置変換手段から前記移動体の位置を出力させることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記移動体の移動又は静止を判定する移動・静止判定手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記投射光は、前後非対称の形状を有し、前記移動体の正面方向を示すようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の位置検出システム。
【請求項６】
移動体の位置を検出する位置検出方法であって、コンピュータが、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手順と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手順と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手順と
を実行することを特徴とする位置検出方法。
【請求項７】
コンピュータを移動体の位置を検出する位置検出装置として機能させるプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、該コンピュータに、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手順と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手順と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【請求項８】
コンピュータを移動体の位置を検出する位置検出装置として機能させるコンピュータ実行可能なプログラムであって、該コンピュータに、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手順と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手順と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータ実行可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出システム、方法、記憶媒体、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置を検出する技術として、画像処理、無線タグ、光タグを用いる方法がある。例えば、画像処理による検出では、移動可能な自律ロボットが搭載するカメラで、天井の画像を得て現在位置を特定したり、カメラで撮影した画像から車イス領域を推定し、辞書画像と比較することによって車イスの有無を判定することなどが提案されている。また、無線タグによる検出では、車椅子使用者が無線タグを所持しておくことによりエレベータ乗り場で実際にエレベータを待つ車椅子使用者を検出できるようにすることなどが提案されている。更に、光タグの位置検出では、正三角形や円形の光を天井に投射し、カメラで三角形の頂点座標や楕円の長短軸を検出することで、移動体の位置を推定することなどが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５７２２６号公報
【特許文献２】再公表２００２−０５６２５１号公報
【特許文献３】特開２００７−４５５５９号公報
【特許文献４】特開２００５−１７２０３号公報
【特許文献５】特表２００７−５３０９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、辞書画像と比較する従来技術では、例えば、車イスの種類、車イス利用者の服装、車イスの姿勢、大きさ、照明変化、オクルージョン、背景変化などの影響で、一般的に検出精度が低く、車イスなどの運搬補助車の有無判定は、実質上、実現困難である。また、カメラで読み取った天井に投影された画像から３点以上の光点の正確な位置を検出する場合、投影図形が不明瞭である、カメラの解像度が低いなど、空間分解能が低くなると正確な位置を算出できないと言った問題がある。カメラを運搬補助車に装着させた場合、カメラサイズ、電源、検出した位置の受け渡し手段が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示の技術は、移動体の位置を検出する位置検出システムであって、天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手段と、前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手段と、前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手段とを有するように構成される。
【０００６】
開示の技術は、コンピュータによって行なわれる位置検出方法、上記手段を機能としてコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、及び、そのプログラムとすることもできる。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術では、光源の姿勢が鉛直になったときの天井への投射光を利用するため、投射光領域の輪郭が不明瞭な場合でも、運搬補助車の位置を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】設置構成例を示す図である。
【図２】本実施例に係るシステムの構成例を示す図である。
【図３】光源の構成例を示す図である。
【図４】光源姿勢制御部の構成例を示す図である。
【図５】光源姿勢制御部の他の構成例を示す図である。
【図６】位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】画像処理部による投射光の画像領域を抽出する方法を説明するための図である。
【図８】図７での処理フローを説明するための図である。
【図９】位置検出部による運搬補助車の位置を検出する処理フローを説明するための図である。
【図１０】校正処理を説明するための図である。
【図１１】校正処理の全体処理フローを説明するための図である。
【図１２】鉛直姿勢を検出する構成を有するシステム構成例を示す図である。
【図１３】図１２（Ａ）に示す鉛直姿勢検出部の構成例を示す図である。
【図１４】図１２（Ｂ）に示す構成例における処理フローを説明するための図である。
【図１５】図１４の処理フローによる出力結果例を示す図である。
【図１６】移動・静止判定部を加えたシステム構成例を示す図である。
【図１７】図１６のシステム構成例における処理フローを説明するための図である。
【図１８】投射光のマトリクスパターンの例を示す図である。
【図１９】パルス光のパターンを示す図である。
【図２０】凸形状パターンの投射光の生成するための光源の例を示す図である。
【図２１】画像処理部による正面方向を得る方法について説明するための図である。
【図２２】投射光が遮蔽されことを通知する構成例を示す図である。
【図２３】投射光の領域を見失った場合の再探索する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、設置構成例を示す図である。図１に示すように、床面２上を移動するベビーカー、車イス、ショッピングカートなどの運搬補助車５に装着された光源３から天井面１へ投射された投射光４を、上方に向けて取り付けたカメラ６で撮影する。
【００１０】
図２は、本実施例に係るシステムの構成例を示す図である。図２に示すシステム１０００は、天井面１へ光を投射する光源３と、光源３の姿勢を鉛直上向きに保持するための光源姿勢制御部３０と、天井面１などの投射面４ｐへ照射された光を撮影するためのカメラ６と、画像中から光の照射領域を抽出する画像処理部７と、照射領域の位置から床面２における運搬補助車５の位置を取得する位置検出部８とを有する。
【００１１】
光源３は光源姿勢制御部３０によって運搬補助車５に装着され、画像処理部７と位置検出部８とは位置検出装置１００として機能するコンピュータによって実現される。
【００１２】
図３は、光源の構成例を示す図である。図３において、光源３は、レンズ３ａと、発光素子３ｂと、電池３ｃとを有する。発光素子３ｂから出た光は、レンズ３ａを通過して天井面１などの投射面４ｐへ照射される。発光素子３ｂには、ＬＥＤやレーザなどを用いる。また、発光素子３ｂから照射される光を赤外光にすると、不可視となり、利用者が意識することなく使用することができる。
【００１３】
図４は、光源姿勢制御部の構成例を示す図である。図４に示す機械式の姿勢保持機構では、光源姿勢制御部３０は、直交する２つ回転軸３２と重り３３とによって、発光部３１が常に上向きになるように保持される。よって、光源３から照射される光が常に鉛直上向きになるように、光源３の姿勢が保持される。
【００１４】
図５は、光源姿勢制御部の他の構成例を示す図である。モータなどの駆動機構を用いた光源姿勢制御部の構成例を示している。図５（Ａ）に示すように、光源姿勢制御部３０ａの姿勢制御機構は、傾斜センサ３４と、駆動回路３５と、駆動機構３６とを有する。光源３に装着された傾斜センサ３４によって、光源３の投射方向の鉛直軸からのずれを検出する。駆動回路３５では、ずれ量を検出すると、ずれがゼロになるように駆動機構３６を制御する。駆動機構３６は、例えば、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、回転モータ３６ａや直動モータ３６ｂを用いる。こうした駆動機構３６を２軸用意し、駆動方向を直交させることで、発光部が常に上向きになるように保持することができる。
【００１５】
図１及び図２より、カメラ６は、天井面１への投射光が撮影可能なように上方に向けて設置する。光源３からの投射光（赤外光）と天井照明光とを区別するため、赤外光のみを透過するような光学フィルタをカメラ６に装着してもよい。
【００１６】
画像処理部７は、カメラ６で取得した天井面１の画像の中から投射光の画像領域を抽出する処理部である。
【００１７】
位置検出部８は、画像処理部７によって抽出された投射光の画像領域から床面２上の運搬補助車５の位置を検出する処理部である。
【００１８】
画像処理部７と位置検出部８とを有する位置検出装置１００は、例えば、図６に示すようなハードウェア構成を有する。図６は、位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００１９】
図６において、位置検出装置１００は、コンピュータによって制御される端末であって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、メモリユニット１２と、表示ユニット１３と、出力ユニット１４と、入力ユニット１５と、通信ユニット１６と、記憶装置１７と、ドライバ１８とを有し、システムバスＢに接続される。
【００２０】
ＣＰＵ１１は、メモリユニット１２に格納されたプログラムに従って位置検出装置１００を制御する。メモリユニット１２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read-Only Memory）等が用いられ、ＣＰＵ１１にて実行されるプログラム、ＣＰＵ１１での処理に必要なデータ、ＣＰＵ１１での処理にて得られたデータ等を格納する。また、メモリユニット１２の一部の領域が、ＣＰＵ１１での処理に利用されるワークエリアとして割り付けられている。
【００２１】
表示ユニット１３は、ＣＰＵ１１の制御のもとに必要な各種情報を表示する。出力ユニット１４は、プリンタ等を有し、ユーザーからの指示に応じて各種情報を出力するために用いられる。入力ユニット１５は、マウス、キーボード等を有し、ユーザーが位置検出装置１００が処理を行なうための必要な各種情報を入力するために用いられる。通信ユニット１６は、例えばインターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）等に接続し、外部装置との間の通信制御をするための装置である。記憶装置１７には、例えば、ハードディスクユニットが用いられ、各種処理を実行するプログラム等のデータを格納する。
【００２２】
位置検出装置１００によって行われる処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）等の記憶媒体１９によって位置検出装置１００に提供される。即ち、プログラムが保存された記憶媒体１９がドライバ１８にセットされると、ドライバ１８が記憶媒体１９からプログラムを読み出し、その読み出されたプログラムがシステムバスＢを介して記憶装置１７にインストールされる。そして、プログラムが起動されると、記憶装置１７にインストールされたプログラムに従ってＣＰＵ１１がその処理を開始する。尚、プログラムを格納する媒体としてＣＤ−ＲＯＭに限定するものではなく、コンピュータが読み取り可能な媒体であればよい。本実施例に係る処理を実現するプログラムは、通信ユニット１６によってネットワークを介してダウンロードし、記憶装置１７にインストールするようにしても良い。また、ＵＳＢ対応の位置検出装置１００であれば、ＵＳＢ接続可能な外部記憶装置からインストールするようにしても良い。更に、ＳＤカード等のフラッシュメモリ対応の位置検出装置１００であれば、そのようなメモリカードからインストールするようにしても良い。
【００２３】
次に、位置検出装置１００における画像処理部７と位置検出部８とによって行われる処理について、図７及び図８で説明する。図７は、画像処理部による投射光の画像領域を抽出する方法を説明するための図である。図７では、投射光の画像領域の抽出に背景差分法を用いた例を示している。背景差分法では、予め取得済みの背景画像と、カメラ６で取得した画像とを比較し、背景画像に写っていない部分を抽出する。尚、背景画像は、背景のみが映っている状態を取得した画像であり、位置検出装置１００の記憶領域に格納されている。
【００２４】
図８は、図７での処理フローを説明するための図である。図８において、カメラ６は天井面１の画像を取得して、位置検出装置１００の画像処理部７へ転送する（ステップＳ１１）。図７（Ａ）は、カメラ６で取得した画像例を示している。この画像例から、画像処理部７は、運搬補助車５から天井面１へ照射された投射光４の画像領域を抽出する（ステップＳ１２）。投射光４の画像領域の抽出には、背景差分法を用いる。背景差分法では、予め取得済みの背景画像と、カメラ６で取得した画像とを比較し、背景画像に写っていない部分を抽出する。尚、背景画像は、背景のみが映っている状態を取得した画像であり、予め記憶装置１７に格納されている。
【００２５】
最も単純な背景差分処理は、それぞれの画像において、同一位置の画素の輝度を比較し、輝度差が一定値以上の場合は、非背景と判定する方法である。背景画像ＩＢ、取得画像ＩＣの横方向ｐ、縦方向ｑの輝度を、
ＩＢ（ｐ、ｑ）、ＩＣ（ｐ、ｑ）
とする。このとき、輝度の差分値が閾値ＩＴＨ以上であれば、非背景と判断する。
【００２６】
【数１】
0005418387.tif 000002
非背景と判定された画素のみを抽出し、新たに画像を生成すると、背景画像に写っていない物体を抽出できる。背景差分処理後の画像ＩＤの画素（ｐ、ｑ）を次のように設定する。
【００２７】
【数２】
0005418387.tif 000003
上述の処理により、輝度が２５５となる画像領域を投射光領域と見做すことによって、例えば、図７（Ｂ）に示されるように投射領域が抽出される。
【００２８】
次に、画像処理部７は、投射光４の画像領域の重心位置を求める（ステップＳ１３）。投射光領域ＲＤに含まれる画素数をＮとしたとき、横方向の重心位置ｐＧ及び縦方向の重心位置ｑＧは、図７（Ｃ）に示すように特定され、次式で与えられる。
【００２９】
【数３】
0005418387.tif 000004
【００３０】
画像処理部７によって求められた横方向の重心位置ｐＧ及び縦方向の重心位置ｑＧを用いて、位置検出部８は、床面２での運搬補助車５の位置へと変換する（ステップＳ１４）。
【００３１】
図９は、位置検出部による運搬補助車の位置を検出する処理フローを説明するための図である。図９において、位置検出部８は、画像処理部７から投射光の画像領域の重心位置（ｐＧ、ｑＧ）を受け取る（ステップＳ２１）。
【００３２】
図８に示すように、投射光の画面上の位置は、一般に床面２上の位置を表していない。そこで、画像中の位置を、床面２上の位置へ変換する必要がある。床面２の任意の点Ｓ（ｐＳ、ｑＳ）と、カメラ６で取得した画像中の点Ｔ（ｐＴ、ｑＴ）は、射影変換を適用することで対応付けができる。位置検出部８は、射影変換を行う変換式を用いて、床面位置（ｐＳ、ｑＳ）へ変換する（ステップＳ２２）。射影変換については後述される。
【００３３】
【数４】
0005418387.tif 000005
【００３４】
係数（ａ０、ｂ０、ｃ０）、（ａ１、ｂ１、ｃ１）、及び（ａ２、ｂ２、ｃ２）は、カメラ６を設置する際、予め図１０及び図１１で後述される校正処理を行って求めておき、係数情報８ｃとして記憶領域に格納されている。
【００３５】
位置検出部８は、記憶領域から係数情報８ｃを読み込んで得られた係数（ａ０、ｂ０、ｃ０）、（ａ１、ｂ１、ｃ１）、（ａ２、ｂ２、ｃ２）を用いることで、画像処理部７で検出した投射光の位置（ｐＧ、ｑＧ）を、数４によって床面における運搬補助車５の位置（ｐＳ、ｑＳ）へ変換することができる。そして、位置検出部８は、算出した位置（ｐＳ、ｑＳ）を出力する（ステップＳ２３）。
【００３６】
次に、校正処理について図１０及び図１１で説明する。図１０は、校正処理を説明するための図である。図１１は、校正処理の全体処理フローを説明するための図である。
【００３７】
図１０を参照しつつ、図１１の全体フローを説明する。図１１において、カメラ６を天井面１を撮影可能に設置する（ステップＳ３１）。
【００３８】
校正用光源２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄを床面２に設置し、床面２における各光源の座標位置を手動計測する（ステップＳ３２）。図１０（Ａ）に示すような床面２の校正用光源２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄの位置として、座標位置（ｐｓ１、ｑｓ１）、（ｐｓ２、ｑｓ２）、（ｐｓ３、ｑｓ３）、及び（ｐｓ４、ｑｓ４）が計測される。
【００３９】
校正用光源２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄは、例えば、床面２の四隅に夫々設置される。校正用光源２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄから光を出力し、天井面１に投射された４箇所の校正用投射光１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄをカメラ６から撮影する（ステップＳ３３）。
【００４０】
カメラ６で撮影された画像は画像処理部６に転送され、画像処理部６は転送された画像から上述した背景差分法を用いて各校正用投射光１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄの重心位置を求める（ステップＳ３４）。図１０（Ｂ）に示すような天井面１の校正用投射光１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄの重心位置として、（ｐＴ１、ｑＴ１）、（ｐＴ２、ｑＴ２）、（ｐＴ３、ｑＴ３）、及び（ｐＴ４、ｑＴ４）が計算される。
【００４１】
画像処理部６は、下記の変換式を解いて、
【００４２】
【数５】
0005418387.tif 000006
係数（ａ０、ｂ０、ｃ０）、（ａ１、ｂ１、ｃ１）、（ａ２、ｂ２、ｃ２）を求め（ステップＳ３５）、係数情報８ｃとして位置検出部７によって読み出される記憶領域に記憶する（ステップＳ３６）。
【００４３】
［光源の揺れ制御］
次に、光源の揺れを制御し検出精度を向上させる構成について説明する。床面２に凹凸がある、或いは、運搬補助車５を急に加減速するなどの操作を行うと、光源の揺れが大きくなり、重りを装着して鉛直姿勢に保持する構成だけでは正確な位置を検出できない場合がある。そこで、光源の姿勢が鉛直姿勢になったことを検出する鉛直姿勢検出部を設けることで、検出精度を向上させる。
【００４４】
図１２は、鉛直姿勢を検出する構成を有するシステム構成例を示す図である。図１２中、図２に示す同様の構成部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。以下、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、及び図１２（Ｃ）に示すシステム構成例におけるそれぞれの処理概要を説明する。
【００４５】
図１２（Ａ）では、運搬補助車５は、光源３と、光源３の光源姿勢制御部３０と、光源３の鉛直姿勢を検出する鉛直姿勢検出部５０とを有する構成を示している。図１３は、図１２（Ａ）に示す鉛直姿勢検出部の構成例を示す図である。図１３（Ａ）において、鉛直姿勢検出部５０は、傾斜センサ３４と、光源制御回路３８とを有する。傾斜センサ３４は、例えば、図１３（Ｂ）に示すように、重り３３の側面に装着される。
【００４６】
傾斜センサ３４は、光源３の姿勢角を検出する。光源制御回路３８は、姿勢角に応じて、発光／非発光を制御する。例えば、姿勢角θが一定範囲内にある場合に光源を発光するように動作する場合、鉛直方向のときの姿勢角を０度とし、姿勢角θが角度の閾値α度よりも小さい場合に発光するように制御するとよい。
【００４７】
【数６】
0005418387.tif 000007
上述のような鉛直姿勢検出部５０を設けることによって、光源３が鉛直姿勢のときのみ天井面１へ光が投射されるため、図９の処理フローに従うだけで、運搬補助車５の正確な位置を検出することができる。
【００４８】
図１２（Ｂ）では、鉛直姿勢検出部５０の検出結果に応じて、位置検出部８の出力を制御するようにした構成例を示している。図１２（Ｂ）において、運搬補助車５は、光源３と、光源３の光源姿勢制御部３０と、光源３の姿勢角を検出する傾斜センサ３４と、姿勢角を位置検出装置１００へ無線で送信する無線送信部５３とを有する。また、位置検出装置１００は、画像処理部７と、位置検出部８と、鉛直姿勢検出部８２と、無線受信部８３とを有する。鉛直姿勢検出部８２は、無線受信部８３によって受信した光源３の姿勢角に基づいて光源３の鉛直姿勢を検出する処理部である。
【００４９】
図１２（Ｂ）に示す構成例では、まず、傾斜センサ３４によって光源の姿勢角が検出される。姿勢角は、無線送信部５３から電波信号へ変換されて、無線受信部８３で受信される。無線受信部８３では、電波信号を再び姿勢角へ変換し、鉛直姿勢検出部８２へ入力する。鉛直姿勢検出部８２では、姿勢角に応じて、位置検出部８の出力を制御する。例えば、鉛直方向のときの姿勢角を０度とし、姿勢角θが角度の閾値α度よりも小さい場合に位置検出部８から運搬補助車５の位置を出力するように制御するとよい。
【００５０】
【数７】
0005418387.tif 000008
上述のような鉛直姿勢検出部８２を設けることによって、光源３が鉛直姿勢のときのみ位置が出力されるため、運搬補助車５の正確な位置を検出することができる。鉛直姿勢検出部８２を加えた場合の処理フローを図１４で説明する。
【００５１】
図１４は、図１２（Ｂ）に示す構成例における処理フローを説明するための図である。図１４において、カメラ６は天井面１の画像を取得して、位置検出装置１００の画像処理部７へ転送する（ステップＳ４１）。画像処理部７は、背景差分法を用いて天井面１の画像から投射光４の画像領域を抽出して（ステップＳ４２）、投射光４の画像領域の重心位置（ｐＧ、ｑＧ）を算出する（ステップＳ４３）。算出された重心位置（ｐＧ、ｑＧ）は、位置検出部８へと提供される。
【００５２】
位置検出部８において、画像上での重心位置（ｐＧ、ｑＧ）を床面２での運搬補助車５の位置（ｐＳ、ｑＳ）へ変換し（ステップＳ４４）、鉛直指定検出部８２へと提供される。鉛直指定検出部８２において、光源の姿勢角θが、
【００５３】
【数８】
0005418387.tif 000009
を満足するときの位置（ｐＳ、ｑＳ）を採用する（ステップＳ４５）。
【００５４】
上記説明では、光源３が鉛直姿勢で無い場合は、位置検出部８から位置を出力しないとした。しかし、光源３の揺れの周期によっては、検出される位置の間隔が開くため、複数の運搬補助車５が交錯する場合など、交錯後に識別できなくなるケースが考えられる。こうしたケースに対応するため、位置検出部８から全ての位置を出力し、正確な動線を求めるときのみ、鉛直姿勢検出部８２で鉛直方向と判定された位置のみ採用するようにしてもよい。
【００５５】
【数９】
0005418387.tif 000010
こうした処理を適用することで、複数の運搬補助車５が交錯してもそれぞれが識別可能となり、かつ、正確な動線を検出することができる。
【００５６】
尚、図１２（Ｂ）では、無線送信部５３、無線受信部８３を経由して姿勢角を鉛直姿勢検出部８２へ受け渡しているが、図１２（Ｃ）のように、位置検出部８で得た位置、および、姿勢角を一旦メモリ８１へ蓄え、運搬補助車５を使用していない時間帯(例えば、夜間)に、メモリ５４の情報をメモリ８４へと読み出して、図１２（Ｂ）と同様に処理してもよい。
【００５７】
図１５は、図１４の処理フローによる出力結果例を示す図である。図１５に示す出力結果テーブルＴ１５は、投射光４の画像領域をカメラ６が取得した時刻に対応させて、位置検出部８によって算出された床面２での位置（ｐＳ、ｑＳ）と、鉛直姿勢検出部８２によって判断された採用／非採用を示すフラグである。数８が満たされれば、採用を示す「１」が設定され、数８が満たされなければ、非採用を示す「０」が示される。
【００５８】
出力結果テーブルＴ１５の例では、フラグが「１」を示す、時刻「１０：３２：１５」における位置（５．６５、２．１３）と、時刻「１０：３２：１８」における位置（５．３８、３．３５）とが採用されることにより、より正確な動線を求めることができる。
【００５９】
［静止位置検出］
次に、商業施設などにおいて、買い物客がどの商品に注目したのかを検出するための方法について説明する。商品に注目している買い物客の位置を検出する用途においては、静止時の位置の検出精度が高ければ、移動中の検出精度は低くてもよい。つまり、ある商品に注目した、あるいは、購入するときなどには、注目した商品を知るため高い位置検出精度が必要となる。一方、移動しているときは、商品に注目していないと考えられるため、どの通路を使用したかなどの、大まかな情報が獲得できればよい。
【００６０】
床面２に凹凸がある、あるいは、運搬補助車５を急に加減速するなどの操作を行うと、光源３の揺れが大きくなるため、移動中は、正確な位置を検出できない場合がある。そこで、移動・静止判定部を設けることで、運搬補助車５が移動状態であるか、静止状態であるかを識別し、静止と判定した時の位置検出精度を高める。
【００６１】
図１６は、移動・静止判定部を加えたシステム構成例を示す図である。図１６中、図２に示す同様の構成部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１６において、位置検出装置１００は、更に、移動・静止判定部９を有し、移動・静止判定部９では、位置検出で得た位置が一定値に収束したときに、静止状態であると見做す。
【００６２】
移動・静止判定部９を加えたときの処理フローを図１７で説明する。図１７は、図１６のシステム構成例における処理フローを説明するための図である。図１７において、カメラ６は天井面１の画像を取得して、位置検出装置１００の画像処理部７へ転送する（ステップＳ５１）。画像処理部７は、背景差分法を用いて天井面１の画像から投射光４の画像領域を抽出して（ステップＳ５２）、投射光４の画像領域の重心位置（ｐＧ、ｑＧ）を算出する（ステップＳ５３）。算出された重心位置（ｐＧ、ｑＧ）は、位置検出部８へと提供される。
【００６３】
位置検出部８において、画像上での重心位置（ｐＧ、ｑＧ）を床面２での運搬補助車５の位置（ｐＳ、ｑＳ）へ変換する（ステップＳ５４）。変換された位置（ｐＳ、ｑＳ）は、移動・静止判定部９へ提供される。
【００６４】
移動・静止判定部９は、前サンプリング時との差分が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５５）。第ｎサンプリング時に得た運搬補助車５の位置を（ｐＳ（ｎ）、ｑＳ（ｎ））とする。第ｎ−１サンプリング時と第ｎサンプリング時の位置の差分ｄ（ｎ）は、
【００６５】
【数１０】
0005418387.tif 000011
となる。差分ｄ（ｎ）が、Ｎ回連続して、閾値ｄｔｈよりも小さな値をとったときに、静止したと判定する。移動・静止判定部９は、差分ｄ（ｎ）が閾値ｄｔｈ以下であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。移動・静止判定部９は、差分ｄ（ｎ）が閾値ｄｔｈを越える場合、サンプリング回数ｎをゼロに初期化して、ステップＳ５１へと戻り、上述同様の処理を行う（ステップＳ５５−２）。差分ｄ（ｎ）が閾値ｄｔｈ以下である場合、移動・静止判定部９は、サンプリング回数ｎを１加算して（ステップＳ５６）、サンプリング回数ｎが所定回数Ｎ以上であるか否かを判断する（ステップＳ５７）。サンプリング回数ｎが所定回数Ｎより少ない場合、ステップＳ５１へ戻り、上述同様の処理を行う。
【００６６】
サンプリング回数ｎが所定回数Ｎ以上である場合、移動・静止判定部９は、移動平均から静止時の位置を算出し（ステップＳ５８）、ステップＳ５１へ戻り、上述同様の処理を行う。
【００６７】
ステップＳ５５からＳ５７での処理は、下記数式１１で表される。
【００６８】
【数１１】
0005418387.tif 000012
【００６９】
また、静止状態において、位置検出部８で得た位置の移動平均を算出すると、微小な揺れの影響を低減することができるため、より検出精度を上げることが可能となる。ステップＳ５５での処理は、移動平均で用いるサンプル数をＭ個とすると、算出される運搬補助車５の位置（ｐａｖｇ、ｑａｖｇ）は、
【００７０】
【数１２】
0005418387.tif 000013
で表される。
【００７１】
［投射光パターン］
光源３を識別する仕組みについて説明する。図１８は、投射光のマトリクスパターンの例を示す図である。図１８（Ａ）に示すように、投射光４をマトリクスパターン１８ａとし、縦横列の各要素を発光／非発光とすることで光源３を識別する。例えば、図１８（Ｂ）に示すように、マトリクスパターンは、光源３のレンズ３ａ後段に明暗パターンを持つフィルタ３ｆなどを挿入することで実現する。他の構成部分については図３と同様であるので同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
図１９は、パルス光のパターン例を示す図である。図１９において、光をパルス状に出力し、発光と非発光の時間間隔から、光源３を識別する例が示されている。例えば、図１９（ａ）は、識別番号「１」の光源３からのパルス光のパターンを示し、図１９（ｂ）は、識別番号「２」の光源３からのパルス光のパターンを示し、図１９（ｃ）は、識別番号「３」の光源３からのパルス光のパターンを示している。長短パルスの組み合わせで、光源３をＯＮ／ＯＦＦすることによって光源３を識別する例を示したものである。
【００７３】
投射光形状を、前後非対称（例えば凸の上が正面）とすることで，検出対象の正面方向を取得する方法について説明する。図２０は、凸形状パターンの投射光の生成するための光源の例を示す図である。図２０（Ａ）では、例えば、図２０（Ｂ）に示すように、光源３に備えられたフィルタ３ｆによって投射光４に明暗パターンが形成された例を示している。
【００７４】
図２０の光源３から天井面１へ投射した画像を背景差分法で処理すると、投射光４の形状は、例えば、図２１のようになる。図２１は、画像処理部による正面方向を得る方法について説明するための図である。画像処理部７は、図２１（Ａ）に示す明暗パターンに対して、走査方向を所定手順に従って選択する。例えば、図２１（Ａ）に示すように走査方向２１ａに垂直な直線で、投射光抽出後の画像を走査したとき、最初に投射光領域を交差する直線をＬ１、最後に交差する直線をＬ２、Ｌ１とＬ２の中間の直線をＬＭとする。このとき、Ｌ１とＬＭで挟まれる領域に含まれる投射光領域の画素数をＩ１、Ｌ２とＬＭで挟まれる領域に含まれる投射光領域の画素数をＩ２とする。走査方向を回転したとき、Ｉ１とＩ２の差が最大となる方向が、正面方向である（図２１（Ｂ））。
【００７５】
光源から投射する投射光４が遮られたことを、利用者に通知する方法について説明する。図２２は、投射光が遮蔽されことを通知する構成例を示す図である。図２２では、光源３に発光素子３ｂと受光素子３ｇを装着した例を示している。光源３が人や物品で遮蔽されると、投射光４の一部は遮蔽物に反射し、発光素子３ｂの方向へ戻る。そこで、受光素子３ｇで受光する反射光量が一定以上になると投射光４が遮蔽されたと判定し、アラームを出力する。また、遮蔽されたと判定したときに、発光素子３ｂへの通電をＯＦＦすることで、電池の消耗を防止するように処理してもよい。
【００７６】
図２３は、投射光の領域を見失った場合の再探索する方法を説明するための図である。天井面１での投射光４の領域が消失する直前の移動方向ベクトルを元に、進路予想エリアを設定する。移動方向ベクトルＶ（ｎ）は、位置検出部から出力される現サンプリング、前サンプリングの位置ベクトルを用いて算出する。
【００７７】
【数１３】
0005418387.tif 000014
【００７８】
進路予想エリア２３ｅは、例えば、台形とする。台形の短辺を、移動方向ベクトルと垂直になるように配置すると、長辺が予想出現位置となる。台形の形状は予め与えておく。台形の一部から再び投射光４が出現した際に、投射光が消失した位置と、出現した位置（ＲｐＳ、ＲｑＳ）とを結ぶベクトルＲＶを算出する。
【００７９】
【数１４】
0005418387.tif 000015
【００８０】
ベクトルＶ（ｎ）と、ＲＶの方向が一致するとき、出現した投射光４は、位置（ｐＳ（ｎ）、ｑＳ（ｎ））で消失した運搬補助車に対応すると見做す。
【００８１】
【数１５】
0005418387.tif 000016
上式のように、内積が閾値Ｓｔｈよりも大きければ、両ベクトルが一致していると考える。
【００８２】
上述したように、本実施例では、発光方向を常に鉛直に保ち、傾斜センサで傾斜を補正し、背景差分法で微弱な光源でも位置検出を可能とする。
【００８３】
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００８４】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
移動体の位置を検出する位置検出システムであって、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手段と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手段と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手段と
を有することを特徴とする位置検出システム。
（付記２）
前記光源に装着され該光源を鉛直姿勢に保持する重りと、光源方向を一定に制御する傾斜センサとによって、該光源を鉛直上向きに制御する光源姿勢制御手段を有することを特徴とする付記１記載の位置検出システム。
（付記３）
前記光源の姿勢角に基づいて該光源が鉛直姿勢になったことを検出する鉛直姿勢検出手段を有し、鉛直姿勢を検出したとき、前記光源から発光させ、又は、前記位置変換手段から前記移動体の位置を出力させることを特徴とする付記１記載の位置検出システム。
（付記４）
前記移動体の移動又は静止を判定する移動・静止判定手段を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項記載の位置検出システム。
（付記５）
前記投射光はマトリクスパターンを示し、縦横列の各要素を発光又は非発光とすることで、前記光源を識別することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項記載の位置検出システム。
（付記６）
前記光源は、光をパルス状に出力し、発光と非発光の時間間隔から光源を識別することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項記載の位置検出システム。
（付記７）
前記投射光は、前後非対称の形状を有し、前記移動体の正面方向を示すようにしたことを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項記載の位置検出システム。
（付記８）
前記光源は、該光源に備えた受光素子の反射光量が一定以上のときに光が遮蔽されたと判断し、アラームを発行、又は、該光源からの発光を停止する投射光遮断検知手段を有することを特徴とする付記１乃至７のいずれか一項記載の位置検出システム。
（付記９）
移動体の位置を検出する位置検出方法であって、コンピュータが、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手順と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手順と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手順と
を実行することを特徴とする位置検出方法。
（付記１０）
床面に設置した校正用光源の座標位置と、該校正用光源から前記天井面に投射された投射光の重心位置とから、該座標位置から該重心位置へと変換するための係数を算出して係数情報として記憶領域に出力する係数算出手順とを更に実行し、
前記位置変換手順は、前記記憶領域から前記係数情報を読み出して前記係数を取得し、該係数を用いて、前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換することを特徴とする付記９記載の位置検出方法。
（付記１１）
コンピュータを移動体の位置を検出する位置検出装置として機能させるプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、該コンピュータに、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手順と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手順と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
（付記１２）
コンピュータを移動体の位置を検出する位置検出装置として機能させるコンピュータ実行可能なプログラムであって、該コンピュータに、
天井面を撮影した画像から前記移動体に装着されかつ鉛直制御された光源から該天井面へ投射された投射光の画像領域を抽出する抽出手順と、
前記投射光の画像領域の重心位置を算出する算出手順と、
前記重心位置を床面の前記移動体の位置へと変換する位置変換手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータ実行可能なプログラム。
【符号の説明】
【００８５】
１          天井面
２          床面
３          光源
３ａ        レンズ
３ｂ        発光素子
３ｃ        電池
４          投射光
４ｐ        投射面
５          運搬補助車
６          カメラ
７          画像処理部
８          位置検出部
８ｃ        係数情報
１１        ＣＰＵ
１２        メモリユニット
１３        表示ユニット
１４        出力ユニット
１５        入力ユニット
１６        通信ユニット
１７        記憶装置
１８        ドライバ
１９        記憶媒体
３０、３０ａ  光源姿勢制御部
３１        発光部
３２        回転軸
３３        重り
３４        傾斜センサ
３６ａ      回転モータ
３６ｂ      直動モータ
３６        駆動機構
３７        回転軸
５０        鉛直姿勢検出部
５４        メモリ
８２        鉛直姿勢検出部
８３        無線受信部
８４        メモリ
１００      位置検出装置
１０００    システム
Ｔ１５      出力結果テーブル
【図１】
0005418387.tif 000017
【図２】
0005418387.tif 000018
【図３】
0005418387.tif 000019
【図４】
0005418387.tif 000020
【図５】
0005418387.tif 000021
【図６】
0005418387.tif 000022
【図８】
0005418387.tif 000023
【図９】
0005418387.tif 000024
【図１０】
0005418387.tif 000025
【図１１】
0005418387.tif 000026
【図１２】
0005418387.tif 000027
【図１３】
0005418387.tif 000028
【図１４】
0005418387.tif 000029
【図１５】
0005418387.tif 000030
【図１６】
0005418387.tif 000031
【図１７】
0005418387.tif 000032
【図１８】
0005418387.tif 000033
【図１９】
0005418387.tif 000034
【図２０】
0005418387.tif 000035
【図２１】
0005418387.tif 000036
【図２２】
0005418387.tif 000037
【図２３】
0005418387.tif 000038
【図７】
0005418387.tif 000039