(57)【要約】      （修正有）【課題】屋内などの特定の空間における観測対象の位置および方位を正確に特定する。【解決手段】位置特定装置１００は、測位対象空間における特定の位置を示す位置情報２０１と、方位を示す方位情報２０２と、前記特定の位置で所定の方位を向いて撮影された画像２０３とを含む基準データ２０と、観測対象が有する撮像装置３１によって撮影された画像３２２を含む観測対象データ３２１とに基づいて、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および前記観測対象の向きを特定するデータ処理制御部１を備え、前記データ処理制御部は、前記観測対象データに含まれる画像と前記基準データに含まれる画像とを照合し、前記観測対象データに含まれる画像と一致または類似する画像を含む前記基準データの前記位置情報および前記方位情報に基づいて、前記観測対象の位置および向きを特定する。【選択図】図１
2018185182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位対象空間における特定の位置を示す位置情報と、前記特定の位置での方位を示す方位情報と、前記特定の位置で所定の方位を向いて撮影された画像とを関連付けた基準データを記憶する記憶部と、
観測対象が有する撮像装置によって撮影された画像を含む観測対象データと、前記記憶部に記憶された前記基準データとに基づいて、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および前記観測対象の向きを特定するデータ処理制御部と、を備え、
前記データ処理制御部は、
前記観測対象データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部によって取得した前記観測対象データに含まれる画像と、前記基準データに含まれる画像とを照合する画像照合部と、
前記画像照合部による照合によって前記観測対象データに含まれる画像と一致または類似すると判定された画像を含む前記基準データの前記位置情報および前記方位情報に基づいて、前記観測対象の位置および向きを特定する特定部と、を含む
ことを特徴とする位置特定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置特定装置において、
前記記憶部は、前記測位対象空間における磁場の情報を含む磁場マップを更に記憶し、
前記観測対象データは、前記撮像装置によって画像を撮影した位置における磁場の情報を更に含み、
前記データ処理制御部は、
前記磁場マップと前記観測対象データに含まれる磁場の情報とを照合する磁場照合部を更に含み、
前記特定部は、前記画像照合部による照合結果と前記磁場照合部による照合結果とに基づいて、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および向きを特定する
ことを特徴とする位置特定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の位置特定装置において、
前記観測対象データは、前記撮像装置によって画像を撮影したときに計測された磁場の大きさおよび方向を示す第１ベクトルを含み、
前記磁場マップは、前記測位対象空間における前記特定の位置において計測された磁場の大きさおよび方向を示す第２ベクトルと、前記測位対象空間において所定の方位を向いて計測された磁場の大きさおよび方向を示す第３ベクトルとを含み、
前記磁場照合部は、前記第１ベクトルと前記第２ベクトルとを照合し、その照合結果に基づいて位置の候補を決定するとともに、当該候補の位置における前記第２ベクトルと、前記第１ベクトルと、前記第３ベクトルとに基づいて、方位の候補を決定する
ことを特徴とする位置特定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の位置特定装置において、
前記画像照合部は、前記観測対象データに含まれる画像と一致または類似する画像の前記基準データに基づいて、位置および方位の候補を決定し、
前記特定部は、前記画像照合部によって決定した位置および方位の候補の中から、前記磁場照合部によって決定した位置および方位の候補に最も近い位置および方位を選択し、その選択した位置および方位を、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および向きとする
ことを特徴とする位置特定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の位置特定装置と、
前記撮像装置を有する携帯端末と、を備え、
前記携帯端末と前記位置特定装置とが有線または無線によって接続されている
ことを特徴とする位置特定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象空間における観測対象の位置および向きを特定する位置特定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン等の携帯端末を利用した位置情報サービスにおいて、ＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を用いて観測対象の位置を特定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、オフィス、飲食店、工場などの限定された空間における人の動きを分析することにより、生産性の向上を図りたいというニーズがある。例えば、飲食店の厨房のような限定された空間において、観測対象者としての従業員の移動の軌跡を分析することにより、従業員の行動の効率化を促したり、厨房内のレイアウトの改善を行ったりすることにより、生産性の向上を図ることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、地下街や建物内等の屋内では、スマートフォン等の携帯端末に内蔵されたＧＰＳ受信器の測位精度が低下するため、その携帯端末を所持している観測対象者の位置を正確に特定することは困難である。
【０００６】
この問題を解決するための一つの手法として、測位対象の空間に定間隔でビーコン等の無線機器を配置し、それらの無線機器から発せられた電波をスマートフォンなどの携帯端末で受信することにより、その携帯端末の測位対象の空間における位置を特定する手法が考えられる。しかしながら、この手法では、無線機器等の部材費や設置費用が無視できず、コストの増大を招く。また、無線機器の電波が乱れた場合、観測対象者の正確な位置を特定できないおそれもある。
【０００７】
また、上述のＧＰＳやビーコンを用いた手法では、観測対象者がどの方向（方位）を向いているのかを正確に特定することが困難である。例えば、カウンターと調理用コンロとが通路を挟んで対向して配置された厨房の場合、通路にいる従業員が接客のためにカウンター側を向いているのか、カウンターの反対側にある調理用コンロで調理をしているのかを正確に判別することは困難である。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、特定の空間における観測対象の位置および方位をより正確に特定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の代表的な実施の形態に係る位置特定装置は、測位対象空間における特定の位置を示す位置情報と、前記特定の位置での方位を示す方位情報と、前記特定の位置で所定の方位を向いて撮影された画像とを関連付けた基準データを記憶する記憶部と、観測対象が有する撮像装置によって撮影された画像を含む観測対象データと、前記記憶部に記憶された前記基準データとに基づいて、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および前記観測対象の向きを特定するデータ処理制御部とを備え、前記データ処理制御部は、前記観測対象データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部によって取得した前記観測対象データに含まれる画像と、前記基準データに含まれる画像とを照合する画像照合部と、前記画像照合部による照合によって前記観測対象データに含まれる画像と一致または類似すると判定された画像を含む前記基準データの前記位置情報および前記方位情報に基づいて、前記観測対象の位置および向きを特定する特定部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る位置特定装置によれば、特定の空間における観測対象の位置および方位をより正確に特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る位置特定装置を含む位置特定システムの構成を示す図である。
【図２】携帯端末を用いた撮影手法の一例を示す図である。
【図３】携帯端末で撮影した画像の一例を示す図である。
【図４】測位対象空間の一例を示す図である。
【図５】測位対象空間における方位を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係る位置特定装置による測位対象空間における観測対象の位置および向きを特定する処理の流れを示すフロー図である。
【図７】実施の形態２に係る位置特定装置を含む位置特定システムの構成を示す図である。
【図８】磁場マップの一例を示す図である。
【図９】磁場照合部による方位の特定方法を説明するための図である。
【図１０】実施の形態２に係る位置特定装置による測位対象空間における観測対象の位置および向きを特定する処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
【００１３】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る位置特定装置（１００，１００Ａ）は、測位対象空間（５）における特定の位置（５０＿１〜５０＿ｎ）を示す位置情報（２０１）と、前記特定の位置での方位を示す方位情報（２０２）と、前記特定の位置で所定の方位を向いて撮影された画像（２０３）とを関連付けた基準データ（２０）を記憶する記憶部（２，２Ａ）と、観測対象（４）が有する撮像装置（３１）によって撮影された画像（３２２）を含む観測対象データ（３２１，３２１Ａ）と、前記記憶部に記憶された前記基準データとに基づいて、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および前記観測対象の向きを特定するデータ処理制御部（１，１Ａ）とを備え、前記データ処理制御部は、前記観測対象データを取得するデータ取得部（１１，１１Ａ）と、前記データ取得部によって取得した前記観測対象データに含まれる画像と、前記基準データに含まれる画像とを照合する画像照合部（１２，１２Ａ）と、前記画像照合部による照合によって前記観測対象データに含まれる画像と一致または類似すると判定された画像を含む前記基準データの前記位置情報および前記方位情報に基づいて、前記観測対象の位置および向きを特定する特定部（１３，１３Ａ）と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
〔２〕上記位置特定装置（１００Ａ）において、前記記憶部（２Ａ）は、前記測位対象空間における磁場の情報を含む磁場マップ（２２）を更に記憶し、前記観測対象データは、前記撮像装置によって画像を撮影した位置における磁場の情報（３２３）を更に含み、前記データ処理制御部は、前記磁場マップと前記観測対象データに含まれる磁場の情報とを照合する磁場照合部（１４）を更に含み、前記特定部（１３Ａ）は、前記画像照合部による照合結果と前記磁場照合部による照合結果とに基づいて、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および向きを特定してもよい。
【００１５】
〔３〕上記位置特定装置（１００Ａ）において、前記観測対象データは、前記撮像装置によって画像を撮影したときに計測された磁場の大きさおよび方向を示す第１ベクトル（Ｂ）を含み、前記磁場マップは、前記測位対象空間における前記特定の位置において計測された磁場の大きさおよび方向を示す第２ベクトル（Ｂ１〜Ｂｎ）と、前記測位対象空間において所定の方位を向いて計測された磁場の大きさおよび方向を示す第３ベクトル（Ｂ０）とを含み、前記磁場照合部は、前記第１ベクトルと前記第２ベクトルとを照合し、その照合結果に基づいて位置の候補を決定するとともに、当該候補の位置における前記第２ベクトルと、前記第１ベクトルと、前記第３ベクトルとに基づいて、方位の候補を決定してもよい。
【００１６】
〔４〕上記位置特定装置（１００Ａ）において、前記画像照合部は、前記観測対象データに含まれる画像と一致または類似する画像の前記基準データに基づいて、位置および方位の候補を決定し、前記特定部は、前記画像照合部によって決定した位置および方位の候補の中から、前記磁場照合部によって決定した位置および方位の候補に最も近い位置および方位を選択し、その選択した位置および方位を、前記測位対象空間における前記観測対象の位置および向きとしてもよい。
【００１７】
〔５〕本発明の代表的な実施の形態に係る位置特定システム（５００，５００Ａ）は、前記位置特定装置と、前記撮像装置を有する携帯端末（３，３Ａ）とを備え、前記携帯端末と前記位置特定装置とが有線または無線によって接続されていることを特徴とする。
【００１８】
２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１９】
≪実施の形態１≫
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置特定装置を含む位置特定システムの構成を示す図である。
同図に示される位置特定システム５００は、測位対象空間における観測対象（例えば、人）の位置および向きを特定するためのシステムであり、位置特定装置１００と携帯端末３とを備えている。
【００２０】
位置特定装置１００は、測位対象空間において観測対象（例えば、人）が有する携帯端末３によって撮影された画像から、測位対象空間における観測対象の位置および方位を特定するための装置である。
【００２１】
ここで、測位対象空間とは、位置特定が可能な範囲を示す空間であり、例えば、オフィスの１フロアや工場等の敷地内、飲食店の店内や厨房等の限られた空間である。本実施の形態では、測位対象空間が屋内である場合を一例として説明する。
【００２２】
携帯端末３は、観測対象が存在する位置の周囲環境の画像を撮影するための機器であり、例えば、カメラを内蔵したスマートフォンに代表される小型電子機器や、人の衣服等に装着可能な、カメラを内蔵したウェアラブル端末等である。
【００２３】
具体的に、携帯端末３は、撮像装置３１と、記憶部３２と、出力部３３とを備えている。
撮像装置３１は、画像を撮影するための機能部であり、例えば、撮像素子およびレンズ等の光学系を含んで構成されたカメラである。撮像装置３１は、静止画のみならず、動画が撮影可能な構成を有していてもよい。
【００２４】
記憶部３２は、撮像装置３１によって撮影された画像３２２を記憶する機能部であり、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含んで構成されている。出力部３３は、記憶部３２に記憶された画像を外部機器に出力するための機能部であり、外部機器と有線または無線によってデータの送受信を行うための外部インターフェース回路等から構成されている。
【００２５】
図２は、携帯端末３を用いた撮影手法の一例を示す図である。
図２に示されるように、測位対象空間５において携帯端末３を用いて画像を撮影する際には、携帯端末３を有する観測対象４が向いている方向（正面方向）を撮影できるように、撮像装置３１の向きを調整しておくことが望ましい。
【００２６】
図３は、携帯端末３で撮影した画像の一例を示す図である。
同図に示されるような、携帯端末３の撮像装置３１によって撮影された画像３２２は、撮影された時刻を示す情報等の画像３２２に付随する情報とともに、観測対象データ３２１として記憶部３２に記憶され、出力部３３を介して読み出し可能となっている。
【００２７】
撮像装置３１は、単位時間毎に撮影を行い、撮影した画像３２２を記憶部３２に逐次記憶する。例えば、撮像装置３１は、単位時間（例えば１分）毎に静止画を撮影し、その静止画を画像３２２として記憶部３２に逐次記憶する。あるいは、撮像装置３１は、動画を撮影し、その動画から単位時間毎に静止画を切り出し、その切り出した静止画を画像３２２として記憶部３２に逐次記憶してもよい。
【００２８】
位置特定装置１００は、データ処理制御部１と記憶部２とを備える。
記憶部２は、観測対象が有する携帯端末３によって撮影された画像に基づいて測位対象空間における観測対象の位置および方位を特定するための基準となる基準データ２０を記憶するための機能部である。
【００２９】
記憶部２は、例えば、パーソナルコンピュータなどに接続可能なＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等の外付け記憶装置やデータサーバ、後述するデータ処理制御部１を構成するコンピュータに内蔵された各種の記憶装置等によって実現することができる。
【００３０】
ここで、基準データ２０について詳細に説明する。
基準データ２０は、測位対象空間５における特定の位置を示す位置情報２０１と、特定の位置での方位を示す方位情報２０２と、特定の位置で所定の方位を向いて撮影された画像２０３とを関連付けたデータである。
【００３１】
図４は、測位対象空間の一例を示す図である。
同図に示されるように、測位対象空間５は、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸とによって形成されるＸ―Ｙ平面上の領域によって表される。測位対象空間５における特定の位置５０＿１〜５０＿ｎ（ｎは２以上の整数）は、Ｘ軸およびＹ軸上の座標によって表される。したがって、測位対象空間５の各特定の位置５０＿１〜５０＿ｎを示す位置情報２０１は、測位対象空間５を表すＸ―Ｙ平面上のＸ、Ｙ座標の情報となる。
【００３２】
図５は、測位対象空間における方位を説明するための図である。
同図に示されるように、測位対象空間５における特定の位置５０＿ｉ（１≦ｉ≦ｎ）毎に、複数の方位が特定される。例えば、図３に示されるように、特定の位置５０＿ｉにおいて、北（Ｎ）、北東（ＮＥ）、東（Ｅ）、南東（ＳＥ）、南（Ｓ）、南西（ＳＷ）、西（Ｗ）、および北西（ＮＷ）の８方向を特定することができる。この例の場合、方位情報２０２は、北（Ｎ）、北東（ＮＥ）、東（Ｅ）、南東（ＳＥ）、南（Ｓ）、南西（ＳＷ）、西（Ｗ）、および北西（ＮＷ）の何れかの方位を示す情報となる。
【００３３】
画像２０３は、特定の位置において所定の方位を向いて撮影された画像である。例えば、画像２０３は、図４に示す測位対象空間５内の各位置５０＿１〜５０＿ｎにおいて、上述の８方向を向いて撮影された画像である。
【００３４】
このように、測位対象空間５における特定の位置５０＿１〜５０＿ｎにおいて各方位を向いて撮影された画像２０３が、その画像２０３を撮影したときの位置情報２０１および方位情報２０２とともに、基準データ２０として記憶部２に記憶される。
【００３５】
基準データ２０は、位置特定装置１００による位置特定処理を実行する前に、予め記憶部２に記憶されている。例えば、カメラを搭載した小型調査装置（ロボット）に測位対象空間５内を移動させて、特定の位置５０＿１〜５０＿ｎ毎に各方位の画像２０３をカメラで撮影する。そして、撮影したそれらの画像２０３を、その画像２０３を撮影したときの位置情報２０１および方位情報２０２と紐付けて、基準データ２０として記憶部２に記憶させればよい。
【００３６】
基準データ２０を作成する際に使用するカメラとしては、例えば、上下左右全方位の画像を撮影できる全方位カメラ（所謂３６０度カメラ）が好ましい。これによれば、特定の位置５０＿ｉで撮影した３６０度のパノラマ画像において一つの方位（例えば“北”）を特定しておくことで、公知の画像処理技術によって、その方位を基準として各方位の画像を上記パノラマ画像から切り出すことが容易となり、測位対象空間５における各特定の位置５０＿１〜５０＿ｎでの各方位の画像を効率よく取得することが可能となる。
【００３７】
また、基準データ２０の画像２０３を撮影するときの上記カメラの地面からの高さ（Ｚ方向の高さ）は、観測対象４に撮像装置３１を装着したときのその撮像装置３１の地面からの高さ（Ｚ方向の高さ）に合わせることが望ましい。
【００３８】
次に、データ処理制御部１について説明する。
データ処理制御部１は、携帯端末３によって撮影された画像を含む観測対象データ３２１と、記憶部２に格納された基準データ２０とに基づいて、測位対象空間５における観測対象の位置および方位を特定するための機能部である。データ処理制御部１は、データ取得部１１、画像照合部１２、および特定部１３を有する。
【００３９】
ここで、データ処理制御部１は、例えば、パーソナルコンピュータなどのコンピュータによって実現される。具体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、メモリやＨＤＤ等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、またはタッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、外部との情報の送受を行うＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）装置と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示装置とを備えたコンピュータが、そのコンピュータにインストールされたプログラムを実行することにより、データ取得部１１、画像照合部１２、および特定部１３が実現される。
【００４０】
データ処理制御部１と携帯端末３とは、有線または無線によって接続され、相互にデータの送受信が可能となっている。
【００４１】
データ取得部１１は、携帯端末３によって撮影された画像を取得するための機能部である。データ取得部１１は、携帯端末３の出力部３３から出力された観測対象データ３２１を有線通信または無線通信によって取得する。例えば、データ処理制御部１がパーソナルコンピュータであって、携帯端末３がＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）通信に対応している場合、データ処理制御部１としてのパーソナルコンピュータと携帯端末３とをＵＳＢケーブルによって接続することにより、データ取得部１１は、携帯端末３の記憶部３２から観測対象データ３２１を読み出す。
【００４２】
画像照合部１２は、記憶部２に記憶された基準データ２０に含まれる画像２０３と、データ取得部１１によって取得した観測対象データ３２１に含まれる画像３２２とを照合する画像照合処理を行う。この画像照合処理は、携帯端末３によって撮影された画像３２２から抽出した特徴量と、各基準データ２０に含まれる画像２０３から抽出した特徴量との一致の度合いから、両画像の一致の度合いを判定するデータ処理である。この画像照合処理は、よく知られた種々の画像マッチング技術を適用することによって実現することができる。
【００４３】
画像照合部１２は、画像照合処理によって観測対象データ３２１に含まれる画像３２２に最も近い（一致または最も類似する）画像２０３が見つかった場合、その画像２０３を含む基準データ２０によって特定される位置５０＿１〜５０＿ｎおよび方位を、観測対象４の測位対象空間５における位置および方位の候補とし、その候補の情報を画像照合結果１２０として特定部１３に与える。
【００４４】
画像照合結果１２０には、観測対象データ３２１の画像３２２と一致または類似する画像２０３に係る基準データ２０に含まれる位置情報２０１および方位情報２０２が含まれる。
【００４５】
特定部１３は、画像照合部１２による画像照合結果１２０に基づいて、観測対象４の測位対象空間５における位置および方位を特定する。具体的に、特定部１３は、画像照合結果１２０に含まれる位置情報２０１で特定される位置５０＿１〜５０＿ｎを、その観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻における観測対象４の測位対象空間５内の位置とする。
【００４６】
また、特定部１３は、画像照合結果１２０に含まれる方位情報２０２で特定される方位を、その観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻における観測対象４の向き（方位）とする。
【００４７】
次に、位置特定装置１００による位置特定処理の流れについて説明する。
図６は、位置特定装置１００による位置特定処理の流れを示すフロー図である。
【００４８】
先ず、位置特定装置１００において、データ処理制御部１のデータ取得部１１が、上述した手法により、携帯端末３から観測対象データ３２１を取得し、その観測対象データ３２１に含まれる画像３２２を画像照合部１２に与える（ステップＳ１）。
【００４９】
次に、画像照合部１２が、ステップＳ１で取得した観測対象データ３２１の画像３２２と記憶部２に予め記憶されている基準データ２０の画像２０３とに基づいて、上述の画像照合処理を開始する（ステップＳ２）。
【００５０】
画像照合処理において、画像照合部１２は、記憶部２に記憶されている基準データ２０中に、観測対象データ３２１の画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０の有無を判定する（ステップＳ３）。
【００５１】
ステップＳ３において、記憶部２に記憶されている基準データ２０の中に画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０がない場合には、位置特定処理を停止する。
【００５２】
ステップＳ３において、記憶部２に記憶されている基準データ２０の中に画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０がある場合には、画像照合部１２が、画像３２２と一致または最も類似する画像２０３に係る基準データ２０に含まれる位置情報２０１および方位情報２０２を、画像照合結果１２０として特定部１３に与える（ステップＳ４）。
【００５３】
次に、特定部１３が、ステップＳ４で受け取った画像照合結果１２０に基づいて、上述した手法により、ステップＳ１で取得した観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻における観測対象４の測位対象空間５における位置および方位を特定する（ステップＳ５）。
【００５４】
位置特定装置１００は、上述したステップＳ１〜Ｓ５までの処理を、携帯端末３の記憶部３２に記憶されている観測対象データ３２１毎に行うことにより、各観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻毎の、測位対象空間５における観測対象４の位置および向きを特定することができる。
【００５５】
以上、実施の形態１に係る位置特定装置１００は、携帯端末３によって撮影された観測対象データ３２１に含まれる画像３２２と、特定の位置毎の基準データ２０に含まれる画像２０３とを照合し、観測対象データ３２１に含まれる画像３２２に一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０の位置情報２０１および方位情報２０２に基づいて観測対象の観測対象の位置および方位を特定する。
【００５６】
これによれば、観測対象が有する携帯端末３によって撮影した画像から、測位対象空間５における観測対象の位置とその観測対象の向きとを特定することが可能となるので、ＧＰＳ受信器の測位精度が低下する地下街や建物内などの屋内においても、観測対象の位置および方位を正確に特定することが可能となる。
【００５７】
また、位置特定装置１００によって特定された各観測対象データ３２１に係る観測対象の位置、観測対象の向き（方位）、および時刻を含むデータを時系列に並べることにより、測位対象空間５における観測対象の行動の軌跡を示す軌跡データを容易に生成することができる。
【００５８】
これにより、オフィス、飲食店、および工場等の限定された空間における人の動きを分析することが容易となり、生産性の向上を図ることが可能となる。例えば、上述した飲食店の厨房の例の場合、位置特定装置１００によって特定した従業員の位置および向きに基づいて生成した軌跡データを分析することにより、従業員の行動の効率化を促したり、厨房内のレイアウトの改善を行ったりすることが可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。
【００５９】
《実施の形態２》
図７は、実施の形態２に係る位置特定装置を含む位置特定システムの構成を示す図である。
同図に示される位置特定システム５００Ａにおける位置特定装置１００Ａは、携帯端末３Ａによって撮影された画像と携帯端末３Ａによって測定された磁場の情報とを用いて、観測対象の位置および方位を特定する点において実施の形態１に係る位置特定装置１００と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る位置特定装置１００と同様である。
【００６０】
実施の形態２における携帯端末３Ａは、実施の形態１に係る携帯端末３の機能部に加えて、磁気センサ３４を更に有する。
【００６１】
磁気センサ３４は、３軸（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）方向の磁場の大きさおよび方向を示すベクトル情報を計測する。具体的に、磁気センサ３４は、撮像装置３１によって画像３２２を撮影したときに計測した磁場の大きさおよび方向を示す第１ベクトルとしての磁場ベクトルＢ＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を、磁場情報３２３として記憶部３２に記憶する。
【００６２】
携帯端末３Ａは、例えば撮像装置３１によって画像を撮影する毎に、撮影した画像３２２、磁気センサ３４によって計測された磁場情報３２３、および画像３２２を撮影した時刻の情報等を、観測対象データ３２１Ａとして記憶部３２に記憶する。
【００６３】
実施の形態２に係る位置特定装置１００Ａの記憶部２Ａには、基準データ２０に加えて、磁場マップ２２が記憶部２に記憶される。磁場マップ２２は、測位対象空間５の磁場の情報を含むデータである。
【００６４】
図８は、磁場マップの一例を示す図である。
図８に示されるように、磁場マップ２２は、３次元空間としての測位対象空間５における磁場の情報である。具体的に、磁場マップ２２は、３軸（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）方向の磁場の大きさおよび方向を示すベクトル情報として、第２ベクトルおよび第３ベクトルを含む。
【００６５】
ここで、第２ベクトルは、測位対象空間５における特定の位置５０＿１〜５０＿ｎにおいて計測された磁場の大きさおよび方向を示す磁場ベクトルＢ１＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）〜Ｂｎ＝（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）である。
【００６６】
また、第３ベクトルは、測位対象空間５において所定の方位を向いて計測された磁場の大きさおよび方向を示す基準ベクトルＢ０＝（ｘ０，ｙ０，ｚ０）である。例えば、図８に示すように、測位対象空間５の位置５０＿１において、真北（地磁気の方向）を基準方位とした場合に、磁気センサをその基準方位に向けて計測した磁場の大きさおよび方位を、基準ベクトルＢ０＝（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とする。
【００６７】
なお、基準ベクトルを計測する場所は、測位対象空間５内の任意の位置であればよく、上述の“位置５０＿１”に限定されない。また、基準ベクトルＢ０を計測する際の基準方位も“真北”である必要はなく、既知の任意の方位に合わせればよい。
【００６８】
磁場マップ２２は、基準データ２０とともに、位置特定装置１００による位置特定処理を実行する前に、予め記憶部２Ａに記憶されている。例えば、基準データ２０の場合と同様に、磁気センサを搭載した小型調査装置（ロボット）に測位対象空間５内を移動させ、特定の位置５０＿１〜５０＿ｎ毎に上記磁気センサで測定した磁場のベクトルＢ１＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）〜Ｂｎ＝（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）を、各特定の位置５０＿１〜５０＿ｎを示す位置情報と紐付けて、磁場マップ２２の情報として記憶部２Ａに記憶させればよい。
【００６９】
また、小型調査装置に搭載した磁気センサによって、測位対象空間５内の任意の位置において特定の方位を向いたときの基準ベクトルＢ０を計測し、磁場マップ２２の情報として記憶部２Ａに記憶する。例えば、小型調査ロボットを位置５０＿１に配置し、その場所で磁気センサを真北方向（地磁気の方向）に向けて磁場の大きさおよび方位を計測し、計測した磁場の大きさおよび方位を基準ベクトルＢ０とすればよい。
【００７０】
磁場マップ２２を作成する際には、小型調査装置に搭載する磁気センサの計測の基準となる３軸（ローカル座標）と、測位対象空間５（マップ）を表す３軸（グローバル座標）とを一致させておく必要がある。例えば、測位対象空間５を表すグローバル座標を図４に示すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に定めた場合、小型調査装置に搭載する磁気センサの計測の基準となるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のローカル座標を、上記図４のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に一致させた状態で、測位対象空間５の各位置５０＿１〜５０＿ｎにおける磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎをそれぞれ計測する。
したがって、任意の位置５０＿ｉにおけるローカル座標上での磁場ベクトルをＢｉ’＝（ｘｉ’，ｙｉ’，ｚｉ’）とし、任意の位置５０＿ｉにおけるグローバル座標上での磁場ベクトルをＢｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）としたとき、磁場マップ２２の任意の位置５０＿ｉにおける磁場ベクトルＢｉは、Ｂｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）＝（ｘｉ’，ｙｉ’，ｚｉ’）となる。
【００７１】
また、磁場マップ２２の磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎおよび基準ベクトルＢ０を計測するときの上記磁気センサの地面からの高さ（Ｚ方向の高さ）は、観測対象４に装着される磁気センサ３４の地面からの高さ（Ｚ方向の高さ）と同程度にすることが望ましい。
【００７２】
実施の形態２に係る位置特定装置１００Ａのデータ処理制御部１Ａは、データ取得部１１Ａ、画像照合部１２Ａ、特定部１３Ａ、および磁場照合部１４を有する。
【００７３】
データ取得部１１Ａは、実施の形態１に係るデータ取得部１１と同様に、携帯端末３Ａの出力部３３から出力された観測対象データ３２１Ａを有線通信または無線通信によって取得する。データ取得部１１Ａは、携帯端末３Ａから取得した観測対象データ３２１Ａから画像３２２を抽出して画像照合部１２Ａに与えるとともに、当該観測対象データ３２１Ａから磁場情報３２３を抽出して、磁場照合部１４に与える。
【００７４】
画像照合部１２Ａは、記憶部２Ａに記憶された基準データ２０に含まれる画像２０３と、データ取得部１１Ａから受け取った画像３２２とを照合する画像照合処理を行う。具体的には、画像照合部１２Ａは、携帯端末３Ａによって撮影された画像３２２の特徴量と一致または類似する特徴量を有する画像２０３を選択する。そして、選択した画像２０３を含む基準データ２０に対応する位置５０＿１〜５０＿ｎおよび方位を、観測対象４の測位対象空間５における位置５０＿１〜５０＿ｎおよび方位の候補とし、その候補の位置および方位の情報を、画像照合結果１２０Ａとして特定部１３に与える。
【００７５】
磁場照合部１４は、記憶部２Ａに記憶された磁場マップ２２とデータ取得部１１から与えられた磁場情報３２３とを照合する磁場照合処理を行う。具体的には、磁場情報３２３に含まれる携帯端末３Ａの磁気センサ３４によって計測された磁場ベクトルＢ＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を特徴量とし、この特徴量と一致または類似する磁場ベクトルＢｊ＝（ｘｊ’，ｙｊ’，ｚｊ’）を磁場マップ２２に含まれる磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎの中から選択する。そして、選択した磁場ベクトルＢｊに対応する位置５０＿ｊを、観測対象４の測位対象空間５における位置の候補とする。なお、１≦ｊ≦ｎである。
【００７６】
また、磁場照合部１４は、上記磁場照合処理によって候補とした位置５０＿ｊの磁場ベクトルＢｊと、磁場情報３２３に含まれる携帯端末３Ａの磁気センサ３４によって計測された磁場ベクトルＢ＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）と、磁場マップ２２に含まれる基準ベクトルＢ０＝（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とに基づいて、携帯端末３Ａを有する観測対象４の方位の候補を決定する。以下、磁場照合部１４による方位の特定方法について図を用いて詳細に説明する。
【００７７】
図９は、磁場照合部１４による方位の特定方法を説明するための図である。
ここでは、一例として、観測対象４の正面方向と磁気センサ３４のローカル座標のＹ軸とを一致させた状態で、観測対象４が磁気センサ３４を装着しているものとする。
【００７８】
同図に示されるように、磁場照合部１４は、先ず、上記磁場照合処理によって候補とした位置５０＿ｊの磁場ベクトルＢｊ＝（ｘｊ’，ｙｊ’，ｚｊ’）と、携帯端末３Ａの磁気センサ３４によって計測された磁場ベクトルＢ＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）との差分に基づいて、角度θ，φを算出する。
【００７９】
ここで、角度θは、磁場ベクトルＢのｙ’成分と磁場ベクトルＢｊとのなす角である。角度φは、磁場ベクトルＢのｙ’成分とｘ’成分とによって定まるｘ’−ｙ’平面と磁場ベクトルＢｊとのなす角である。
上述したように、観測対象４の正面方向と磁気センサ３４のローカル座標のＹ軸とを一致させた場合、角度θは、観測対象４の測位対象空間５における水平方向の向きを表し、角度φは、観測対象４の測位対象空間５における上下方向の向き（ｘ’−ｙ’平面に対する角度）を表す。
【００８０】
具体的に、磁場照合部１４は、式（１）に基づいて角度θを算出し、式（２）に基づいて角度φを算出する。
【００８１】
【数１】
2018185182.tif 000003
【００８２】
【数２】
2018185182.tif 000004
【００８３】
上述の手法により、磁気センサ３４によって計測した磁場ベクトルＢの磁場ベクトルＢｊに対する角度θ，φがわかるので、磁場マップ２２から基準ベクトルＢ０に対する角度を算出することが可能となる。
【００８４】
具体的には、磁場照合部１４は、角度θ，φと基準ベクトルＢ０とに基づいて方位を決定し、その方位を観測対象４の向きの候補とする。より具体的には、磁場ベクトルＢｊ＝（ｘｊ’，ｙｊ’，ｚｊ’）と基準ベクトルＢ０＝（ｘ０，ｙ０，ｚ０）との差分に基づいて、基準ベクトルＢ０に対する磁場ベクトルＢｊの角度を算出するとともに、その角度を上記角度θ，φによって補正（例えば、θ，φを加算または減算）し、補正した角度に対応する方位を観測対象４の向きの候補とする。
【００８５】
そして、磁場照合部１４は、上述の磁場の照合によって決定した位置の候補の情報と、角度θ，φに基づいて決定した観測対象４の向きの候補の情報とを、磁場照合結果１４０として特定部１３に与える。
【００８６】
特定部１３Ａは、画像照合部１２Ａによる画像照合結果１２０Ａと磁場照合部１４による磁場照合結果１４０とに基づいて、観測対象４の位置および方位を特定する。
【００８７】
具体的に、特定部１３Ａは、画像照合結果１２０Ａに含まれる位置情報２０１および方位情報２０２の候補の中から、磁場照合結果１４０に含まれる位置および方位の候補に最も近い位置および方位（一致または最も類似する位置および方位）を選択する。そして、選択した候補の位置情報２０１に対応する位置を、観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻における観測対象４の測位対象空間５における位置とし、選択した候補の方位情報２０２に対応する方位を、観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻における観測対象４の測位対象空間５における向きとする。
【００８８】
次に、実施の形態２に係る位置特定装置１００Ａによる位置特定処理の流れについて説明する。
図１０は、実施の形態２に係る位置特定装置１００Ａによる位置特定処理の流れを示すフロー図である。
【００８９】
先ず、位置特定装置１００Ａにおいて、データ処理制御部１Ａのデータ取得部１１が、上述した手法により、携帯端末３Ａから観測対象データ３２１を取得し、その観測対象データ３２１に含まれる画像３２２を画像照合部１２Ａに与えるとともに、その観測対象データ３２１に含まれる磁場情報３２３を磁場照合部１４に与える（ステップＳ１１）。
【００９０】
次に、画像照合部１２Ａが、ステップＳ１１で取得した観測対象データ３２１Ａの画像３２２と記憶部２に予め記憶されている基準データ２０の画像２０３とに基づいて、上述の画像照合処理を開始する（ステップＳ１２）。
【００９１】
画像照合処理において、画像照合部１２Ａは、記憶部２に記憶されている基準データ２０中に、観測対象データ３２１Ａの画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０の有無を判定する（ステップＳ１３）。
【００９２】
ステップＳ１３において、記憶部２に記憶されている基準データ２０の中に画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０がない場合には、位置特定処理を停止する。
【００９３】
ステップＳ１３において、記憶部２に記憶されている基準データ２０の中に画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０がある場合には、画像照合部１２Ａが、画像３２２と一致または類似する画像２０３を含む基準データ２０に対応する位置および方位を、観測対象４の測位対象空間５における位置５０＿１〜５０＿ｎおよび方向の候補とし、その候補の位置および方位の情報を、画像照合結果１２０Ａとして特定部１３に与える（ステップＳ１４）。
【００９４】
一方、磁場照合部１４は、ステップＳ１１で取得した観測対象データ３２１Ａの磁場情報３２３と記憶部２に予め記憶されている磁場マップ２２とに基づいて、上述の磁場照合処理を開始する（ステップＳ１５）。
【００９５】
磁場照合処理において、磁場照合部１４は、記憶部２に記憶されている磁場マップ２２の磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎの中に、観測対象データ３２１Ａの磁場情報３２３に基づく磁場ベクトルＢと一致または類似する磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎの有無を判定する（ステップＳ１６）。
【００９６】
ステップＳ１６において、磁場マップ２２の中に、磁場ベクトルＢと一致または類似する磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎがない場合には、後述するステップＳ２０に移行する。
【００９７】
一方、ステップＳ１６において、磁場マップ２２の中に、磁場ベクトルＢと一致または類似する磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎがある場合には、磁場照合部１４は、一致または類似する磁場ベクトルＢｊに対応する位置５０＿ｊを、観測対象４の測位対象空間５における位置の候補として決定する（ステップＳ１７）。
【００９８】
次に、磁場照合部１４は、ステップＳ１７で候補とした位置５０＿ｊの磁場ベクトルＢｊと、磁場マップ２２に含まれる基準ベクトルＢ０と、磁場情報３２３に基づく磁場ベクトルＢとに基づいて、観測対象４の方位の候補を決定する（ステップＳ１８）。具体的には、上述したように、磁場ベクトルＢｊと磁場ベクトルＢとの差分から角度θ，φを算出し、その角度θ，φと基準ベクトルＢ０とに基づいて、観測対象４の向きの候補を決定する。
【００９９】
次に、磁場照合部１４は、ステップＳ１７で決定した観測対象４の位置の候補の情報と、ステップＳ１８で決定した観測対象４の向きの候補の情報とを、磁場照合結果１４０として特定部１３に与える（ステップＳ１９）。
【０１００】
次に、特定部１３が、ステップＳ１４で受け取った画像照合結果１２０Ａと、ステップＳ１９で受け取った磁場照合結果１４０とに基づいて、上述した手法により、ステップＳ１１で取得した観測対象データ３２１の画像３２２が撮影された時刻における観測対象４の位置および向きを特定する（ステップＳ２０）。
【０１０１】
なお、ステップＳ１６において、磁場マップ２２の中に磁場ベクトルＢと一致または類似する磁場ベクトルＢ１〜Ｂｎがなかった場合には、ステップＳ２０において、実施の形態１と同様の手法により、ステップＳ１４の画像照合結果１２０Ａを用いて観測対象４の位置および向きを特定する。すなわち、この場合には、磁場の情報を用いずに、画像のみによって観測対象４の位置および向きを特定する。
【０１０２】
位置特定装置１００Ａは、上述したステップＳ１１〜Ｓ２０までの処理を、携帯端末３Ａの記憶部３２に記憶されている観測対象データ３２１Ａ毎に行うことにより、各観測対象データ３２１Ａの画像３２２が撮影された時刻毎の、観測対象４の位置および向きを特定することができる。
【０１０３】
なお、図１０に示す処理フローでは、画像照合処理（ステップＳ１２〜Ｓ１４）の後に、磁場照合処理（ステップＳ１５〜Ｓ１９）を実行する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、磁場照合処理（ステップＳ１５〜Ｓ１９）の後に画像照合処理（ステップＳ１２〜Ｓ１４）を行ってもよいし、磁場照合処理（ステップＳ１５〜Ｓ１９）と画像照合処理（ステップＳ１２〜Ｓ１４）を並列的に行ってもよい。
【０１０４】
以上、実施の形態２に係る位置特定装置１００Ａは、携帯端末３Ａによって撮影された観測対象データ３２１Ａに含まれる画像３２２と基準データ２０に含まれる画像２０３との画像照合結果１２０Ａと、磁場マップ２２と観測対象データ３２１Ａに含まれる磁場情報３２３との磁場照合結果１４０とに基づいて、観測対象の位置および向きを特定する。
【０１０５】
これによれば、画像のみを用いる場合に比べてより正確に、測位対象空間５における観測対象４の位置および向きを特定することが可能となる。特に、測位対象空間５が屋内である場合に、観測対象４の位置および向きをより精度良く特定することが可能となる。すなわち、一般に、屋内は、屋外に比べて地磁気が乱れる傾向があり、特に、電磁波を発生する電気製品やコンクリートの壁に近づくほど地磁気が乱れる傾向があるので、位置特定装置１００Ａのように地磁気の乱れを積極的に利用することにより、屋内での観測対象の位置を、より正確に特定することが可能となる。
【０１０６】
また、位置特定装置１００Ａによれば、画像照合結果１２０Ａに基づく候補の位置および方位の中から、磁場照合結果１４０に基づく候補の位置および方位に最も近い位置および方位を選択し、選択した位置および方位に基づいて、測位対象空間５における観測対象４の位置および向きを決定するので、例えば、観測対象に装着した携帯端末３Ａによって撮影した画像に類似する画像を含む基準データ２０が複数存在する場合であっても、最適な位置および方位を特定することが容易となる。
【０１０７】
また、位置特定装置１００Ａは、上述したように、磁場照合によって候補とした位置５０＿ｊの磁場ベクトルＢｊと、磁場マップ２２に含まれる基準ベクトルＢ０と、予め特定の方位を向いて計測した磁場の基準ベクトルＢ０とに基づいて、方位の候補を決定するので、観測対象の向きをより正確に特定することが可能となる。
【０１０８】
≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０９】
例えば、上記実施の形態では、測位対象空間が屋内である場合を一例として説明したが、範囲が限定された空間であれば、屋外であってもよい。この場合、基準データに含まれる位置情報として、座標情報ではなく、ＧＰＳによって取得した緯度および経度の情報を用いてもよい。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、位置特定システム５００，５００Ａとして、データ処理制御部１，１Ａおよび記憶部２，２Ａを含む位置特定装置１００，１００Ａとしてのパーソナルコンピュータと携帯端末３，３ＡとがＵＳＢケーブル等で接続された構成を例示したが、これに限られない。
【０１１１】
例えば、所謂クラウドサービスのように、位置特定システム５００，５００Ａを、位置特定装置１００，１００Ａとしてのサーバと携帯端末３とが無線通信回線から成るネットワークに接続された構成としてもよい。この位置特定システム５００，５００Ａでは、携帯端末３，３Ａによって撮影した観測対象データ３２１，３２１Ａを順次所定のタイミングでサーバに転送し、サーバがその観測対象データ３２１に基づいて上述した位置特定に係る処理を実行してもよい。この場合、上記ネットワークに別の監視端末（パーソナルコンピュータ）を接続しておき、上記サーバが位置特定に係る処理の結果を、監視端末に適宜送信してもよい。
これによれば、携帯端末３，３Ａを所持している作業者の動きを、作業者とは別の場所に設置した監視端末によって監視することが可能となる。
【０１１２】
また、上記実施の形態では、基準データに記憶される方位情報２０２として、測位対象空間５におけるＸ−Ｙ平面上の方位の情報を記憶する場合を例示したが、これに限られない。例えば、方位情報２０２として、Ｚ軸方向の成分、すなわちＸ−Ｙ平面に対する角度の情報も含めてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１００，１００Ａ‥位置特定装置、１，１Ａ…データ処理制御部、２，２Ａ…記憶部、３，３Ａ…携帯端末、４…観測対象、５…測位対象空間、１１，１１Ａ…データ取得部、１２，１２Ａ…画像照合部、１３，１３Ａ…特定部、１４…磁場照合部、２０…基準データ、２２…磁場マップ、３１…撮像装置、３２…記憶部、３３…出力部、３４…磁気センサ、５０＿１〜５０＿ｎ，５０＿ｉ，５０＿ｊ…測位対象空間内の位置、１２０，１２０Ａ…画像照合結果、１４０…磁場照合結果、２０１…位置情報、２０２…方位情報、２０３，３２２…画像、３２１，３２１Ａ…観測対象データ、３２３…磁場情報、５００…位置特定システム。
【図１】
2018185182.tif 000005
【図２】
2018185182.tif 000006
【図３】
2018185182.tif 000007
【図４】
2018185182.tif 000008
【図５】
2018185182.tif 000009
【図６】
2018185182.tif 000010
【図７】
2018185182.tif 000011
【図８】
2018185182.tif 000012
【図９】
2018185182.tif 000013
【図１０】
2018185182.tif 000014