(57)【要約】【課題】自立・自律型ロボットなどの移動体の使用において実プラントなどの厳しい環境条件下で、移動体の位置を把握し、自律移動を補助する移動体監視システムとその監視方法を提供すること。【解決手段】移動体監視システム１は、移動体２に取り付けた位置標識３と、制御信号によりパン・チルト制御が可能な複数台の回転カメラ装置４と、回転カメラ装置４から有線または無線の送信手段により送られる画像信号を処理し、処理結果に応じて回転カメラ装置４を位置標識３の方向へ回転移動させる制御信号を生成する監視情報処理装置５と、回転カメラ装置４から送られる画像信号を画面上に表示する表示装置６により構成される。【選択図】  図１
2008252643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式の移動体と、
前記移動体の所要の部位に設けられ、移動体の位置を代表する位置標識と、
前記移動体の移動方向に離間して設けられ、上下方向と左右方向に回転制御が可能な複数の回転カメラ装置と、
前記複数の回転カメラ装置から入力される前記位置標識を撮影した画像信号を画像処理して前記位置標識の特徴を抽出する標識画像処理手段と、
前記位置標識の特徴に追従して前記複数の回転カメラ装置の回転制御を行い、前記移動体の位置を特定するカメラ回転駆動部制御手段と、
を備えることを特徴とする移動体監視システム。
【請求項２】
前記移動体の移動方向を特定できるように設けられた位置標識と、
前記標識画像処理手段が抽出した前記位置標識の特徴に応じて前記移動体の移動方向を特定するカメラ回転駆動部制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体監視システム。
【請求項３】
前記位置標識は、所要の波長の光を放射する光源を具備し、
前記回転カメラ装置は、受光する波長を前記光源の波長の回りの所要の波長領域に制限するフィルタを具備する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の移動体監視システム。
【請求項４】
前記位置標識は、所要の周期で点灯、消灯する光源であり、
前記回転カメラ装置は、前記位置標識の点灯時と消灯時に撮影することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の移動体監視システム。
【請求項５】
前記回転カメラ装置を収容するボックス状の収容容器と、
前記収容容器に収容された前記回転カメラ装置を伸縮移動可能に設けた回転カメラ装置昇降装置と、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の移動体監視システム。
【請求項６】
前記回転カメラ装置は使用環境の照明条件を調整する照明部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の移動体監視システム。
【請求項７】
前記回転カメラ装置に設けられたズームレンズと、
前記ズームレンズを前記標識画像処理手段が抽出した前記位置標識の特徴に応じて移動制御する手段と、
前記ズームレンズを前記カメラ回転駆動部制御手段が特定する前記回転カメラ装置と前記移動体との相対距離に応じて移動制御する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の移動体監視システム。
【請求項８】
位置標識を所要の部位に設けた自走式の移動体を準備し、
前記移動体の移動方向に離間した少なくとも２台の前記回転カメラ装置で撮影できるように回転カメラ装置を配置し、
前記回転カメラ装置で撮影した前記移動体の画像から、前記移動体の位置を前記移動体監視システムで把握し、
前記移動体による所要の作業の実施を監視することを特徴とする移動体監視方法。
【請求項９】
位置標識を所要の部位に設けた回転カメラ装置を準備し、
この回転カメラ装置の準備に際し、水平距離が相互に測定された少なくとも２台の前記回転カメラ装置を撮影可能に配置し、かつ、少なくとも３台の前記回転カメラ装置の撮影により一方の回転カメラ装置からみた他方の回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きを確認し、
前記移動体による所要の作業の実施に際し、少なくとも３台の前記回転カメラ装置を相互に撮影して一方の回転カメラ装置からみた他方の回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きを確認し、
前記この回転カメラ装置の準備に際して確認した前記回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きと、その後に確認した前記回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きとを比較し、
前記回転カメラ装置位置と姿勢を校正する
ことを特徴とする移動体監視方法。
【請求項１０】
少なくとも２台の前記回転カメラ装置で前記移動体を撮影できるように回転カメラ装置を配置し、
所要の位置を撮影画像の略中心に撮影できるように、２台の前記回転カメラ装置を操作して、前記所要の位置を前記移動体監視システムで把握し、
前記移動体の移動や作業の実施を監視する際の障害物の情報として使用する
ことを特徴とする請求項８に記載の移動体監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントなどで使用される移動体の位置を把握し、自律移動を補助する移動体監視システムとその監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実プラント等の厳しい環境条件下での保守・点検作業など所要の作業を、人に代わって行うセンサやマニピュレータを搭載した走行台車や歩行ロボットや多脚ロボットなどの産業用ロボットの要求が高い。
【０００３】
一部の生産工場では、既に、自立（ケーブルレスでバッテリ搭載）産業用ロボットや自律（移動体内にコントローラを備え、オペレータからの指令が無くても、決められた処理を行うことができるもの）産業用ロボットを、この産業用ロボットの使用条件に適した作業環境を整備して運用するケースがある。
【０００４】
自立・自律で運用可能な自走式移動体としての産業用ロボットの運用に際し、好適な環境・使用条件を以下に示す。  
・床面が平坦で障害物が無い。  
・移動範囲が狭い。  
・安全に移動できる通路幅が確保されている。  
・周囲構造物等が簡素である。  
・周囲構造物等が移動、作業し易いように加工できる（マーカ、位置確認センサや治具）。  
・自立・自律産業用ロボットに適した温湿度、照明にしている。  
・振動が無い。  
・移動経路、作業手順を事前に教示している（人が機側でサポートできる）。  
・トラブルが発生しても、大きな被害に成らない、または、成らないよう処置を施している。
【０００５】
しかし、自立・自律産業用ロボットを、例えば、原子力発電プラントや鉄鋼プラントなどの実プラント（産業プラント）環境へ導入する場合は、前記一部の生産工場とは、異なる点があり問題がある。  
・床面が平坦では無く、通路上に配管や堰、階段等がある場合が多い。通路や、その近傍に障害物（台車や荷物）が置かれていることがある。  
・移動範囲が広い。  
・通路幅が狭く（人が通れる程度）、周囲環境が複雑である。  
・周囲構造物等を移動、作業し易いように加工するのが困難な場合がある。  
・自立・自律産業用ロボットに適した温湿度、照明にできない。  
・振動がある。  
・移動経路、作業手順の教示が困難（人が機側でサポートできない）。  
・トラブルが発生すると、大きな被害に拡大することがある。
【０００６】
すなわち、実プラント環境では、移動範囲が広く、周囲構造物が複雑・狭隘な場所があり、また、人の立ち入りをできるだけ制限したい環境条件（高温、有害光線）の場所がある。
【０００７】
このような環境では、自立・自律産業用ロボットの使用の可否は周囲状態の検知、監視を行う手段が重要な要素となる。
【０００８】
また、既設の実プラントでは、費用、スペース確保などの問題から、自立・自律産業用ロボットの使用条件に適した作業環境を整備するのが困難な場合がある。
【０００９】
よって、自立・自律産業用ロボットによる実プラント環境での所要の作業は、自立・自律制御や、オペレータによる補助や、局部的な遠隔操縦を行うとしても、運用は困難なものとなり、また、運用時間が長時間になる恐れもある。
【００１０】
そこで、実プラント環境への適用に向け、確実かつ迅速に所要の作業を行う自立・自律産業用ロボットの開発が行われている。  
・自立・自律走行、自立・自律歩行機能（不整地走行、不整地歩行（跨ぎ越え、階段昇降）、障害物回避走行）の向上
・耐環境性（温度・有害光線等）の向上
・自立・自律産業用ロボットに搭載したＴＶカメラ、レーザ距離計、超音波距離計などの外界センサの情報による周囲状態の監視、移動環境地図生成、障害物検出、自己位置同定機能
・自動経路生成（障害物回避等）
【００１１】
これらの開発は、自立・自律産業用ロボット自体の機能向上を図ることが主眼に置かれている。
【００１２】
例えば、自立・自律産業用ロボットに、多くの外界センサを搭載して、周囲の情報を収集し、速やかに状態を把握する機能を備えた構成による試みが行われている。
【００１３】
しかし、複雑かつ狭隘な環境では、自動的に環境状態を把握する技術（状態認識技術）が十分ではない。
【００１４】
また、自立・自律産業用ロボットのハードウェア、ソフトウェアとも巨大化、複雑化したシステムとなり、それに伴い新たな運用環境や運用時間の制約が発生し、確実性の低下やコスト負担の増加の傾向がある。
【００１５】
また、環境状態を把握する技術（状態認識技術）が十分でないことから、実プラントの環境下で自立・自律産業用ロボットを使用する際に、リアルタイムな環境状態の把握や、進路上の障害物回避処理を行うと、運用効率が低下する。
【００１６】
現状では、複雑かつ狭隘な実プラントにおいて、自立・自律産業用ロボットのみによる所要の作業は、実現するのが難しい状況である。
【００１７】
移動体自身での周囲状態の把握によらず、移動体の外部に設けた複数の外界センサを使用して、移動体の位置を検出する方法による監視装置もあるが、実プラントのような照明条件、複雑で狭隘な環境では対応が困難なシステム構成となっている。
【００１８】
また、移動体の移動制御に使用するものではないので、制御情報とするには位置精度や信頼性が十分ではない。
【特許文献１】特開２００４−３４３７１８号公報
【特許文献２】特開２００６−５６５８号公報
【特許文献３】特開平７−３７１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
実プラントにおいて、自立・自律産業用ロボットなどの移動体の運用を実現させるには以下の課題がある。  
・照明条件が不十分であったり、複雑であったり、狭隘であったりする作業環境下における自立・自律産業用ロボットの内部および外部の環境の状態監視機能の強化。  
・照明条件が不十分であったり、複雑であったり、狭隘であったりする作業環境下における環境情報検出技術の機能向上、精度向上、簡素化。  
・搭載物の小型、軽量、低消費電力化による長時間稼働。  
・移動機能、マニピュレーション機能の向上（短時間での移動、作業）。  
・ソウトウェアの簡易化などによるシステム信頼性の向上。  
・環境に対するロバスト化（温湿度、照明、振動）。  
・トラブル回避するための操作性の向上、異常検知機能、回避機能の強化。  
・耐環境性の強化。
【００２０】
実プラントにおいて、移動体の運用を実現させるには、長時間駆動、移動機能やマニピュレーション機能の向上、ソウトウェアの簡易化、環境に対するロバスト化は不可決である。
【００２１】
特に、移動体は厳しい環境下で使用されることから、作業時間が制約される場合は、効率的に移動し、所要の作業を実施できるように大幅な機能向上を図る必要がある。
【００２２】
また、費用的な制約がある場合は、移動体のハードウェアやソフトウェアの製作期間、製作費用の削減を図る必要もある。
【００２３】
しかし、移動体の長時間駆動のために搭載物を小型、軽量、低消費電力化することと、移動機能やマニピュレーション機能を向上させ、ソウトウェアを簡易化し、環境に対するロバスト化することとは両立するのが難しい。
【００２４】
移動体では、移動機能やマニピュレーション機能を犠牲にして、搭載物の小型、軽量、低消費電力化することは採用しがたく、例えば搭載物のうち、外界センサやその処理機能を削減することで実現していくべきである。
【００２５】
移動体を効率的に移動させ、所要の作業を実施するには、移動体と周囲環境との位置関係や、障害物の有無を正確かつ高速に収集でする手段を講じる必要がある。
【００２６】
また、移動体にオペレータによる遠隔の支援操作が必要な場合には、オペレータの負担低減し、操作が容易になるよう監視機能を向上する必要がある。
【００２７】
現状、実プラントの所要の作業を移動体に実施させるための移動制御、作業制御処理システムは、移動体に多数の外界センサを搭載しており、多数の外界センサを使用して移動体の周囲の監視と、移動体のコントローラによる移動環境地図生成、障害物検出、自己位置同定処理を行っている。
【００２８】
この移動制御、作業制御処理システムには、高速処理を行うハードウェアが必要であり、また大規模なソフトウェアが必要である。これは、搭載物の小型・軽量・低消費電力化や、ソウトウェアの簡易化との両立が困難なことを示している。
【００２９】
そこで、実プラントにおける移動体の効率的な運用を実現ために、移動体のみを高機能化、多機能化するのでなく、移動体をサポートするシステムを使用して、簡単な構成により周囲状態の監視機能を構成することが望ましい。また、移動制御、作業制御処理システムは、オペレータによる状態監視や操作入力のような支援操作ができる柔軟な運用が図れることが望ましい。
【００３０】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、実プラントなどの厳しい環境条件下で使用される移動体の位置を把握し、自律移動を補助する移動体監視システムとその監視方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上述の課題を解決するため本発明は、自走式の移動体と、前記移動体の所要の部位に設けられ、移動体の位置を代表する位置標識と、前記移動体の移動方向に離間して設けられ、上下方向と左右方向に回転制御が可能な複数の回転カメラ装置と、前記複数の回転カメラ装置から入力される前記位置標識を撮影した画像信号を画像処理して前記位置標識の特徴を抽出する標識画像処理手段と、前記位置標識の特徴に追従して前記複数の回転カメラ装置の回転制御を行い、前記移動体の位置を特定するカメラ回転駆動部制御手段と、を備えることを特徴とする移動体監視システムを提供する。
【００３２】
また、本発明は、位置標識を所要の部位に設けた自走式の移動体を準備し、前記移動体の移動方向に離間した少なくとも２台の前記回転カメラ装置で撮影できるように回転カメラ装置を配置し、前記回転カメラ装置で撮影した前記移動体の画像から、前記移動体の位置を前記移動体監視システムで把握し、前記移動体による所要の作業の実施を監視することを特徴とする移動体監視方法を提供する。
【００３３】
さらに、位置標識を所要の部位に設けた回転カメラ装置を準備し、この回転カメラ装置の準備に際し、水平距離が相互に測定された少なくとも２台の前記回転カメラ装置を撮影可能に配置し、かつ、少なくとも３台の前記回転カメラ装置の撮影により一方の回転カメラ装置からみた他方の回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きを確認し、前記移動体による所要の作業の実施に際し、少なくとも３台の前記回転カメラ装置を相互に撮影して一方の回転カメラ装置からみた他方の回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きを確認し、前記この回転カメラ装置の準備に際して確認した前記回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きと、その後に確認した前記回転カメラ装置の上下方向と左右方向の向きとを比較し、前記回転カメラ装置位置と姿勢を校正することを特徴とする移動体監視方法を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、上下方向と左右方向に回転制御が可能な複数のカメラ装置を設けることにより、実プラントなどで使用される移動体の位置を把握し、自律移動を補助する移動体監視システムとその監視方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明に係る移動体監視システムおよびその監視方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
［第１の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第１実施形態について、図１を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態の移動体監視システム１は、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握するシステムである。
【００３８】
図１は、本実施形態における移動体監視システム１の構成を示すブロック図である。
【００３９】
移動体監視システム１は、移動体２に取り付けた位置標識３と、制御信号によりパン・チルト制御が可能な複数台の回転カメラ装置４と、回転カメラ装置４から有線または無線の送信手段により送られる画像信号を処理し、処理結果に応じて回転カメラ装置４を位置標識３の方向へ回転移動させる制御信号を生成する監視情報処理装置５と、回転カメラ装置４から送られる画像信号を画面上に表示する表示装置６により構成される。
【００４０】
移動体２は、走行台車、歩行ロボット、多脚ロボットなどの自立・自律で運用可能な産業ロボットが使用される。
【００４１】
位置標識３は、移動体２を使用する環境で所要の識別ができる標識である。位置標識３は、例えば赤外線ＬＥＤなどの光学素子を使用できる。位置標識３は、全方位から識別できるように、例えば赤外線ＬＥＤから赤外線を周方向に放射状に発光できる。
【００４２】
回転カメラ装置４は、カメラ１１を左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動するカメラ回転駆動部１０が雲台９に設けられ、移動体２が使用される環境に応じて位置標識３の捕捉と撮影が可能なカメラである。回転カメラ装置４には、例えば位置標識３に赤外線ＬＥＤが使用される場合は、赤外線カメラが使用される。回転カメラ装置４は、監視情報処理装置５が生成する制御信号に応じて上下左右方向に回転移動し、目的の方向にカメラを向けて位置標識３を含む使用環境を撮影し、監視情報処理装置５に画像信号を出力する。
【００４３】
監視情報処理装置５は、回転カメラ装置４の撮影画像の中心から位置標識３までのオフセット量を特定する標識画像処理手段１３と、位置標識３の位置に応じて回転カメラ装置４の制御信号を生成するカメラ回転駆動部制御手段１４とから構成される。
【００４４】
図２は、本実施形態における移動体監視システム１が備える回転カメラ装置４の撮影画像の中心から位置標識３までのオフセット量を特定する標識画像処理手段１３を説明するフローチャートである。
【００４５】
図２において、ステップ１では、回転カメラ装置４から入力される撮影画像に平滑化処理を施し、ノイズを除去する。
【００４６】
ステップ２では、ステップ１で平滑化処理した撮影画像の変化に２値化処理を施し、２値画像を求める。
【００４７】
ステップ３では、ステップ２で２値化処理を施した２値画像にラベリングを施し、２値画像上の連結成分毎に同一ラベルが付されたラベリング画像を求める。
【００４８】
ステップ４では、ステップ３でラベリングを施したラベリング画像から各連結成分の特徴抽出を施し、面積が所要以上になる連結成分のラベルを求める。面積が最大になる連結成分のラベルが存在するならステップ５へ、それ以外は面積が所要以上になる連結成分が存在しないとしてカメラ回転駆動部制御手段１４へ送り終了する。
【００４９】
２値化処理およびラベリングは、撮影画像の中心から位置標識３の画像の重心までのオフセット量を特定する処理手順の対象となる連結成分を抽出するための前処理である。
【００５０】
ステップ５では、ステップ４で求めた面積が所要以上になる連結成分のうち最大の面積を有する連結成分に対し、撮影画像上の重心位置を求める。
【００５１】
ステップ６では、ステップ５で求めた連結成分の重心位置と、撮影画像の中心との距離を求めて、回転カメラ装置４の撮影画像の中心から位置標識３までのオフセット量としてカメラ回転駆動部制御手段１４へ送り終了する。
【００５２】
カメラ回転駆動部制御手段１４は、標識画像処理手段１３から送られるオフセット量と、回転カメラ装置４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号とから、回転カメラ装置４のカメラ回転駆動部１０の回転移動位置指令信号を生成し、かつ、使用環境における位置標識３と回転カメラ装置４との相対的な位置座標を特定する。
【００５３】
回転移動位置指令信号は、標識画像処理手段１３から送られるオフセット量と、回転カメラ装置４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号とから、回転カメラ装置４を原点とした極座標系（ｒ、θ、φ）における動径ｒを除いた回転移動位置の座標（α、β）に変換することで生成できる。極座標（α、β）において、αが回転カメラ装置４のチルト角、βが回転カメラ装置４のパン角となる。
【００５４】
図３は、本実施形態における移動体監視システム１が標識画像処理手段１３から送られるオフセット量と、回転カメラ装置４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号とから回転カメラ装置４のカメラ回転駆動部１０の回転移動位置指令信号を生成し、かつ、位置標識３と回転カメラ装置４との相対的な位置を特定するカメラ回転駆動部制御手段１４を説明するフローチャートである。
【００５５】
図３において、ステップ１０では、標識画像処理手段１３から送られるオフセット量から、位置標識３を適切に撮影できる方向へ回転カメラ装置４を回転移動させる回転移動差分を算出する。さらに、回転カメラ装置４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号と、この回転移動差分とから回転カメラ装置４の回転移動位置を算出する。
【００５６】
すなわち、標識画像処理手段１３から送られるオフセット量から回転移動差分（Δα、Δβ）を求め、回転カメラ装置４から送られる回転移動前のパン角、チルト角（α’、β’）と回転移動差分（Δα、Δβ）とから、回転カメラ装置４を原点とした回転移動位置の座標（α、β）を生成する。
【００５７】
ステップ１１では、ステップ１０で生成した座標（α、β）へ回転カメラ装置４のカメラ回転駆動部１０を回転移動させる回転移動位置指令信号を生成して回転カメラ装置４へ送る。
【００５８】
ステップ１２では、ステップ１１で送信した回転カメラ装置４のカメラ回転駆動部１０の回転移動位置指令信号から位置標識３の位置を求めて終了する。
【００５９】
位置標識３の位置は、回転カメラ装置４を原点とした極座標系における回転カメラ装置４の回転移動位置の座標（α、β）から求めることができる。
【００６０】
図４は、本実施形態における移動体監視システム１が位置標識３の位置を算出する方法を説明する図である。
【００６１】
使用環境には、３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）があらかじめ設定されており、位置標識３と、各回転カメラ装置４とが共通の座標系に存在することにより、位置標識３の位置の特定と、回転カメラ装置４の回転移動制御とを容易に実施できる。各回転カメラ装置４を原点とした極座標系（ｒ、θ、φ）と、使用環境の３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とは、相互に変換できるように関連付けられている。
【００６２】
また、２台の回転カメラ装置４Ａ、４Ｂの水平距離は移動体監視システム１の設置時に取得する。  
Ｌ：回転カメラ装置４Ａと、回転カメラ装置４Ｂとの水平距離
Ｌａ：位置標識３と、回転カメラ装置４Ａとの水平距離
Ｌｂ：位置標識３と、回転カメラ装置４Ｂとの水平距離
Ｌｃ：回転カメラ装置４Ａ、４Ｂを含む垂直面と、この垂直面に対する位置標識３からの法線の距離
φａ：回転カメラ装置４Ａ、４Ｂを含む垂直面と、位置標識３を撮影する回転カメラ装置４Ａのチルト角
φｂ：回転カメラ装置４Ａ、４Ｂを含む垂直面と、位置標識３を撮影する回転カメラ装置４Ｂのチルト角
Ｈ：使用環境の基準面と、回転カメラ装置４Ａとの垂直距離
ｈ：使用環境の基準面と、位置標識３との垂直距離
θａ：位置標識３を撮影する回転カメラ装置４Ａのパン角
とし、図４（ａ）より、
［数１］
Ｌｃ  ＝  Ｌａ・sinφａ  ＝  Ｌｂ・sinφｂ
［数２］
Ｌ  ＝  Ｌａ・cosφａ  ＋  Ｌｂ・cosφｂ
となる。
【００６３】
これらの式から以下を得る。  
［数３］
Ｌａ  ＝  Ｌ／（sinφａ・cotφｂ  ＋  cosφａ）
Ｌｂ  ＝  Ｌ／（cotφａ・sinφｂ  ＋  cosφｂ）
Ｌｃ  ＝  Ｌ／（cotφａ  ＋  cotφｂ）
また、図４（ｂ）より、
［数４］
ｈ  ＝  Ｈ  −  Ｌａ・tanθａ
となる。
【００６４】
本実施形態の移動体監視システム１によれば、複数の回転カメラ装置４を使用して、位置標識３を取り付けた移動体２を、作業場所である使用環境において位置を把握することができる。
【００６５】
また、移動体２は使用環境における周囲状況の監視を行う必要が無くなり、移動体２の小型化、軽量化、省電力化による運用時間の改善、システムの簡素化による信頼性の向上と運用性の向上を実現できる。
【００６６】
［第２の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態について、図５から図１２を参照して説明する。
【００６７】
本実施形態の移動体監視システム１Ａは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【００６８】
図５は、本実施形態における移動体監視システム１Ａの実プラント環境下における適用例を示す図である。
【００６９】
この移動体監視システム１Ａにおいて第１実施形態の移動体監視システム１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
図５に示された移動体監視システム１Ａは、例えば原子力発電プラント内の機器室２１と操作室２２とで使用される。
【００７１】
図５（Ａ）に示された機器室２１には、ポンプ（図示省略）や電動機２３、配管２４やバルブ（図示省略）等の機器が点在して設置され、複雑で狭隘な場所がある。また、床面は水溜まり防止のため傾斜している場所（図示省略）がある。さらに、配管２４が移動通路を横断するため、移動通路に階段２５や階段状の配管カバー２６を設置している場所もある。
【００７２】
移動体監視システム１に備えられた移動体２として、移動体監視システム１Ａは歩行ロボット３１が備えられる。
【００７３】
移動体監視システム１Ａは回転カメラ装置３４を備え、この回転カメラ装置３４は、移動中や作業中の歩行ロボット３１を監視できるよう、歩行ロボット３１の保管場所（図示省略）から機器室２１までの移動通路および機器室２１に点在させて配置され、回転カメラ装置支持機構３５に支持されている。
【００７４】
また、図５（Ａ）に示された歩行ロボット３１は、自立・自律で駆動できる移動体２である。
【００７５】
歩行ロボット３１は、例えば移動機構部と、作業用双腕と、カメラなどの周囲の状態を把握するための外界センサを備える計測部とで構成されている。
【００７６】
また、歩行ロボット３１は、自立・自律で駆動するため、バッテリと、コントローラと、駆動用ドライバと、駆動制御用内界センサとを備えている。
【００７７】
さらに、移動体用無線信号伝送器（子局）３０を備え、遠隔操作ができる。
【００７８】
移動体監視システム１Ａを構成する位置標識３は、例えば歩行ロボット３１の頭部に設けられる。
【００７９】
なお、移動体２は、歩行ロボット３１に限定されるものではなく、走行台車や多脚ロボットであってもよい。
【００８０】
歩行ロボット３１は、位置標識３を備えている。
【００８１】
図６（Ａ）から（Ｃ）に示された位置標識３は、全方位に赤外線を照射できるように半球面部材上に配置した赤外線発光素子３２と、この赤外線発光素子３２の電源回路３３とを備えている。
【００８２】
回転カメラ装置支持機構３５は、回転カメラ装置３４を高所に設置するための架台である。
【００８３】
図７に示された回転カメラ装置３４は、カメラ回転駆動部１０を有し回転移動可能な回転駆動部付き監視カメラ３６と、この回転駆動部付き監視カメラ３６に設けられた赤外線カメラ部３９と、この回転駆動部付き監視カメラ３６と赤外線カメラ部３９との画像信号を伝送する無線信号伝送器（子局）４０とから構成される。
【００８４】
回転駆動部付き監視カメラ３６は、ネットワークカメラ３７と、雲台保持部３８とで構成される。
【００８５】
ネットワークカメラ３７は、所定のネットワークを介して移動体監視システム１Ａを構成する監視情報処理装置５Ａと通信可能に接続された有線または無線のローカルエリアネットワーク（以下、「監視情報ネットワーク」という。）に対応している。ネットワークカメラ３７は、遠隔からの制御指令に応じてカメラ回転駆動部１０の回転移動制御や撮影画像の送信ができる。
【００８６】
赤外線カメラ部３９は、回転駆動部付き監視カメラ３６の略撮影方向に取り付けられる。位置標識３は赤外線発光素子３２を備え、赤外線カメラ部３９は、この赤外線発光素子３２が照射する赤外線を撮影する。
【００８７】
図８に示された赤外線カメラ部３９は、撮影対象の光を収束するレンズ光学系４２と、このレンズ光学系４２が収束した光のうち可視光の透過を制限するフィルタ４３と、このフィルタ４３を透過した光を撮影する撮像素子４４と、この撮像素子４４が撮影した画像信号を監視情報ネットワークへ送信する画像信号変換器４５とを備えている。
【００８８】
画像信号変換器４５は、監視情報ネットワークに対応し、遠隔からの制御指定に応じて監視画像をデジタル信号化して送信できる。
【００８９】
回転カメラ装置３４は無線信号伝送器（子局）４０を備え、この無線信号伝送器（子局）４０は、監視情報ネットワークに対応している。無線信号伝送器を使用することで、回転カメラ装置３４の設置場所の選択の自由度が増す。
【００９０】
図９は、移動体監視システム１Ａを構成する位置標識３が設けられた歩行ロボット３１の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００９１】
歩行ロボット３１の歩行ロボット制御装置４８は、移動体コントローラ４９と、この移動体コントローラ４９に接続される頭部サブコントローラ５０、腕部サブコントローラ５１および脚部サブコントローラ５２と、この頭部サブコントローラ５０に接続される位置標識３の制御をする位置標識制御部５３および外界センサユニット５４と、頭部、腕部および脚部のそれぞれの駆動機構ドライバ５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃと、頭部、腕部および脚部のそれぞれのセンサ回路５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃとを備えている。
【００９２】
頭部サブコントローラ５０は、歩行ロボット制御装置４８の指令に応じて位置標識制御部５３を起動させて位置標識３を点灯、消灯させる。
【００９３】
図５（Ｂ）に示された移動体監視システム１Ａが使用される操作室２２は、移動体操作監視盤６１と、歩行ロボット３１の遠隔操作と情報伝送を行う移動体用無線信号伝送器（親局）６４と、監視情報ネットワークを構成する無線信号伝送器（親局）６５とを備えている。
【００９４】
移動体操作監視盤６１は、歩行ロボット３１を操作する移動体制御装置６２と、移動体監視システム１Ａを構成する監視情報処理装置５Ａと、移動体制御装置６２および監視情報処理装置５Ａの情報から歩行ロボット３１の位置、姿勢、制御状態を把握し易く状態表示画像を生成し表示する状態表示装置６３とから構成される。
【００９５】
移動体監視システム１Ａが使用される実プラントにおいて、歩行ロボット３１の遠隔操作は、移動体操作監視盤６１に設けられた移動体制御装置６２から移動体用無線信号伝送器（親局）６４を介して送信される制御信号を、図９に示された移動体用無線信号伝送器（子局）３０を介して歩行ロボット３１に設けられた歩行ロボット制御装置４８の移動体コントローラ４９で受信し、この移動体コントローラ４９からサブコントローラ（頭部サブコントローラ５０、腕部サブコントローラ５１、脚部サブコントローラ５２）を制御することで行われる。
【００９６】
各部サブコントローラ（頭部サブコントローラ５０、腕部サブコントローラ５１、脚部サブコントローラ５２）は、移動体コントローラ４９からの制御指令に応じて、各部駆動機構ドライバ（頭部駆動機構ドライバ５５Ａ、腕部駆動機構ドライバ５５Ｂ、脚部駆動機構ドライバ５５Ｃ）、各部センサ回路（頭部センサ回路５６Ａ、腕部センサ回路５６Ｂ、脚部センサ回路５６Ｃ）を制御し、移動機構部と、作業用双腕と、計測部とを作動させる。
【００９７】
また、歩行ロボット３１の動作状態の遠隔測定は、頭部サブコントローラ５０に接続された外界センサユニット５４のＴＶカメラと、レーザ距離計と、超音波距離計との環境情報と各部センサ回路のセンサ情報とを各部サブコントローラを経由して移動体コントローラ４９で測定信号として生成し、移動体用無線信号伝送器（子局）３０を介して送信し、移動体用無線信号伝送器（親局）６４を介して移動体制御装置６２で受信することで行われる。
【００９８】
移動体監視システム１Ａによる歩行ロボット３１の位置情報の算出方法を図１０と図１１を参照して説明する。
【００９９】
図１０は、本実施形態における移動体監視システム１Ａを構成する監視情報処理装置５Ａの構成を示すブロック図である。
【０１００】
監視情報処理装置５Ａは、監視情報ネットワークを介して複数の回転カメラ装置３４の画像信号を取得し、制御信号に応じて所要の画像信号を選択するマルチプレクサ６７と、このマルチプレクサ６７で選択された画像信号を記憶装置に書き込む画像情報記憶回路６８と、この画像情報記憶回路６８の画像信号について所要の画像処理を行う画像処理回路６９と、回転カメラ装置３４の回転移動情報を取得するカメラ回転駆動部姿勢情報入力回路７０と、画像処理回路６９の画像処理結果とカメラ回転駆動部姿勢情報入力回路７０のカメラ回転駆動部１０の姿勢情報とから、所要の回転カメラ装置３４の回転移動量を算出する監視情報コントローラ７１と、この監視情報コントローラ７１からの指令に応じて回転カメラ装置３４の回転移動を制御する信号を出力するカメラ回転駆動部姿勢指令出力回路７２と、この監視情報コントローラ７１を操作する操作入力部７３と、画像情報記憶回路６８と、画像処理回路６９と、監視情報コントローラ７１との表示部７４とから構成される。
【０１０１】
マルチプレクサ６７は、図７に示すように回転駆動部付き監視カメラ３６および赤外線カメラ部３９が設けられた複数の回転カメラ装置３４が監視情報ネットワークを介して送信する各画像信号を入力とし、図１０に示す監視情報コントローラ７１の指令に応じて所要の画像信号を出力する。
【０１０２】
画像処理回路６９は、画像情報記憶回路６８の画像情報に特徴抽出処理を施し、赤外線カメラ部３９の撮影画像の中心から位置標識３までのオフセット量を特定する。第１実施形態の移動体監視システム１を構成する監視情報処理装置５は、標識画像処理手段１３を有し、画像処理回路６９は、この標識画像処理手段１３を実施する。
【０１０３】
図１０に示されたカメラ回転駆動部姿勢情報入力回路７０は、回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６からの回転移動位置信号を受け取り、この回転移動位置信号から回転位置情報を生成して監視情報コントローラ７１に出力する。
【０１０４】
監視情報コントローラ７１は、画像処理回路６９から入力されたオフセット量と、カメラ回転駆動部姿勢情報入力回路７０から入力された回転移動情報とから、所要の回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動量を算出し、カメラ回転駆動部姿勢指令出力回路７２へ出力する。また、歩行ロボット３１の位置座標の算出を行う。第１実施形態の移動体監視システム１を構成する監視情報処理装置５は、カメラ回転駆動部制御手段１４を有し、監視情報コントローラ７１は、このカメラ回転駆動部制御手段１４を実施する。
【０１０５】
また、監視情報コントローラ７１は、監視情報ネットワークを介して回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６のレンズ光学系の制御を行う。
【０１０６】
カメラ回転駆動部姿勢指令出力回路７２は、監視情報コントローラ７１から入力された回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動量の算出結果に応じて、回転カメラ装置３４へ回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動制御信号を出力する。
【０１０７】
表示部７４は、画像情報記憶回路６８に入力された画像情報と、画像処理回路６９の処理画像と、監視情報コントローラ７１の算出結果とを表示する。
【０１０８】
図１１は、歩行ロボット３１の位置座標を算出する監視情報処理装置５Ａを構成する画像処理回路６９と、監視情報コントローラ７１とのブロック図である。
【０１０９】
監視情報処理装置５Ａによる歩行ロボット３１の位置情報を生成する手段を説明する。
【０１１０】
監視情報処理装置５Ａは、回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６および赤外線カメラ部３９から監視情報ネットワークを介して略同時刻に撮影された歩行ロボット３１の複数の撮影画像を、マルチプレクサ６７で選択して画像情報記憶回路６８に定期的に書き込む。
【０１１１】
画像処理回路６９は、図２に示された標識画像処理手段１３を実施し、画像情報記憶回路６８に書き込まれた赤外線カメラ部３９の撮影画像における中心から歩行ロボット３１に設けられた位置標識３までのオフセット量を求める。
【０１１２】
監視情報コントローラ７１は、図３に示されたカメラ回転駆動部制御手段１４を実施し、画像処理回路６９が求めたオフセット量と、回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動情報とから、歩行ロボット３１に設けられた位置標識３を適切に撮影できるように回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動量を算出する。
【０１１３】
カメラ回転駆動部姿勢指令出力回路７２は、回転カメラ装置３４へ回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動制御信号を出力する。
【０１１４】
そうすると、移動体２としての歩行ロボット３１の周囲に設置された各回転カメラ装置３４は、歩行ロボット３１に設けられた位置標識３が赤外線カメラ部３９の撮影画像の略中央となるように回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動が制御される。
【０１１５】
歩行ロボット３１の位置は、監視情報コントローラ７１で、回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動情報と回転移動量とから、第１実施形態における移動体監視システム１と同様に、図４に示された手順で算出される。この結果から歩行ロボット３１の位置が算出できる。
【０１１６】
本実施形態の移動体監視システム１Ａによれば、複数の回転カメラ装置３４を使用して、位置標識３を取り付けた歩行ロボット３１を、作業対象である使用環境において位置を把握し、歩行ロボット３１の自律移動を補助することができる。
【０１１７】
図１２（Ａ）、（Ｂ）に示された移動体監視システム１Ａを構成する位置標識３は、移動体２である走行台車７６に使用される実施形態である。
【０１１８】
走行台車７６は、例えば歩行ロボット３１と同様な、自立・自律で駆動できる移動体２である。
【０１１９】
走行台車７６は、移動機構部（図示省略）と、マニピュレータ７７と、カメラなどの外界センサユニット７８とを備えている。
【０１２０】
また、走行台車７６は、自立・自律で駆動するために、バッテリと、コントローラと、駆動用ドライバと、駆動制御用内界センサと、周囲の状態を把握するための外界センサとを備えている。
【０１２１】
さらに、遠隔操作のための移動体用無線信号伝送器（子局）３０を備えている。
【０１２２】
さらにまた、移動体監視システム１Ａを構成する位置標識３を備えている。
【０１２３】
本実施形態の移動体監視システム１Ａによれば、回転カメラ装置３４を複数使用して、位置標識３を取り付けた走行台車７６を作業対象である使用環境において位置を把握し、走行台車７６の自律移動を補助することができる。
【０１２４】
［第３の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第３実施形態について、図１３を参照して説明する。
【０１２５】
本実施形態の移動体監視システム１Ｂは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して作業場所や移動場所などの使用環境における構造物や障害物の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０１２６】
図１３（Ａ）と（Ｂ）とは、本実施形態における移動体監視システム１Ｂが実プラント環境下における構造物や障害物の位置を算出する方法を説明する図である。
【０１２７】
この移動体監視システム１Ｂにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２８】
移動体監視システム１Ｂは回転カメラ装置３４と監視情報処理装置５Ａ（図１０参照）とを備え、この回転カメラ装置３４は、監視情報処理装置５Ａからの指令に応じて回転移動が可能である。また、監視情報処理装置５Ａに備えられた操作入力部７３からの入力に応じて、回転カメラ装置３４を任意に回転移動させることができる。
【０１２９】
そこで、監視情報処理装置５Ａに備えられた表示部７４の表示画像において、位置を把握したい構造物や障害物など所要の測位対象が撮影画像の略中央位置で撮影されるように、少なくとも２台の回転カメラ装置３４を回転移動させる。
【０１３０】
例えば、図１３（Ａ）に示された配管カバー８０に測位対象８１を設定した場合、測位対象８１が表示部７４の表示画像における略中央位置で撮影されるように、図１３（Ｃ）と（Ｄ）とに示すように少なくとも２台の回転カメラ装置３４Ａと回転カメラ装置３４Ｂを回転移動させる。
【０１３１】
回転カメラ装置３４Ａを原点とした極座標系（ｒａ、θａ、φａ）における動径ｒａを除いた回転移動位置の座標（αａ、βａ）と、回転カメラ装置３４Ｂを原点とした極座標系（ｒｂ、θｂ、φｂ）における動径ｒｂを除いた回転移動位置の座標（αｂ、βｂ）とから測位対象８１の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を算出する。
【０１３２】
測位対象８１の位置は、第１実施形態における図４に示された手順で算出される。
【０１３３】
第２実施形態では、位置標識３を撮影する赤外線カメラ部３９の画像について、位置標識３の位置と撮影画像の中心とのオフセット量から回転カメラ装置３４の回転移動量を算出し、移動体２の位置を算出する。
【０１３４】
本実施形態では、回転駆動部付き監視カメラ３６の画像について、測位対象８１の位置が撮影画像の中心になるように回転カメラ装置３４を回転移動させてオフセット量を略ゼロとし、回転カメラ装置３４の回転移動情報から測位対象８１の位置を算出する。
【０１３５】
本実施形態の測位対象８１の位置の算出については、移動体監視システム１Ａを構成する位置標識３と、赤外線カメラ部３９とは使用されない。
【０１３６】
市販のネットワークカメラ３７では、表示画面の任意の箇所を指定すると、自動的にカメラ回転駆動部１０を回転移動させて指定した箇所を画面中心に撮影する機能を有すものがある。このネットワークカメラ３７を回転駆動部付き監視カメラ３６として使用すれば、監視情報処理装置５Ａの有する操作入力部７３を低廉に構成できる。
【０１３７】
本実施形態の移動体監視システム１Ｂによれば、移動体２が使用場所に到着する以前に、移動体２を運用する環境における構造物の配置変化や障害物の有無が確認でき、かつ、構造物の配置変化や障害物の位置を把握することができる。
【０１３８】
移動体２の運用以前に、移動体２の移動計画の立案が可能となり、運用効率を向上できる。
【０１３９】
［第４の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第４実施形態について、図１４から図１６を参照して説明する。
【０１４０】
本実施形態の移動体監視システム１Ｃは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置と、姿勢とを把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０１４１】
この移動体監視システム１Ｃにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４２】
図１４（Ａ）と（Ｂ）とは、本実施形態における移動体監視システム１Ａを構成する歩行ロボット３１に設けられた位置標識３の配置例を示す図である。
【０１４３】
移動体監視システム１Ｃは歩行ロボット３１を備え、この歩行ロボット３１の移動方向を特定できるように、歩行ロボット３１の所要の部位に３個以上の位置標識３が設けられる。
【０１４４】
図１４（Ａ）と（Ｂ）とに示された歩行ロボット３１は、その頭部に３個の位置標識３を後退方向軸上に頂点を持つ二等辺三角形状に設けられる。そうすると、歩行ロボット３１の後退方向が３個の位置標識３の配置により特徴付けられる。
【０１４５】
移動体監視システム１Ｃは少なくとも２個の回転カメラ装置３４と、監視情報処理装置５Ａとを備え、この回転カメラ装置３４で３個の位置標識３を撮影し、この監視情報処理装置５Ａで３個の位置標識３の相対位置を算出することで、歩行ロボット３１の姿勢を算出することができる。
【０１４６】
監視情報処理装置５Ａは画像処理回路６９と、監視情報コントローラ７１とを備えている。
【０１４７】
画像処理回路６９は、画像情報記憶回路６８の画像情報に特徴抽出処理を施し、赤外線カメラ部３９の撮影画像の中心から位置標識３までのオフセット量を特定する。画像処理回路６９は、図１５に示された標識画像処理手段１３Ａを実施する。
【０１４８】
監視情報コントローラ７１は、画像処理回路６９から入力されたオフセット量と、カメラ回転駆動部姿勢情報入力回路７０から入力された回転移動情報とから、所要の回転カメラ装置３４を構成する回転駆動部付き監視カメラ３６の回転移動量を算出し、カメラ回転駆動部姿勢指令出力回路７２へ出力する。また、歩行ロボット３１の位置の算出を行う。監視情報コントローラ７１は、図１６に示されたカメラ回転駆動部制御手段１４Ａを実施する。
【０１４９】
図１５は、本実施形態における移動体監視システム１Ｃを構成する監視情報処理装置５Ａが、回転カメラ装置３４の撮影画像における中心から位置標識３までのオフセット量を特定する標識画像処理手段１３Ａを説明するフローチャートである。
【０１５０】
図１５において、ステップ１では、回転カメラ装置３４から入力される撮影画像に平滑化を施し、ノイズを除去する。
【０１５１】
ステップ２では、ステップ１で平滑化した撮影画像の変化に２値化処理を施し、２値画像を求める。
【０１５２】
ステップ３Ａでは、ステップ２で２値化処理を施した撮影画像にラベリングを施し、２値画像上の連結成分毎に同一ラベルが付されたラベリング画像を求める。
【０１５３】
ステップ４では、ステップ２でラベリングを施したラベリング画像から各連結成分の特徴抽出を施し、面積が所要以上になる連結成分のラベルを求める。面積が最大になる連結成分のラベルが存在するならステップ５Ａへ、それ以外は面積が所要以上になる連結成分が存在しないとしてカメラ回転駆動部制御手段１４Ａへ送り終了する。
【０１５４】
ステップ５Ａでは、ステップ４で求めた各連結成分に対し、撮影画像上の重心位置を求める。
【０１５５】
ステップ６Ａでは、ステップ５Ａで求めた連結成分の重心位置と、撮影画像の中心との距離を求めて、回転カメラ装置３４の撮影画像における中心から位置標識３までのオフセット量としてカメラ回転駆動部制御手段１４Ａへ送り終了する。
【０１５６】
カメラ回転駆動部制御手段１４Ａは、標識画像処理手段１３Ａから送られるオフセット量と、回転カメラ装置３４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号とから、回転カメラ装置３４のカメラ回転駆動部１０の回転移動位置指令信号を生成し、かつ使用環境における位置標識３と回転カメラ装置３４との相対的な位置を特定する。
【０１５７】
図１６は、本実施形態における移動体監視システム１Ｃを構成する監視情報処理装置５Ａが、標識画像処理手段１３Ａから送られるオフセット量と、回転カメラ装置３４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号とから回転カメラ装置３４のカメラ回転駆動部１０の回転移動位置指令信号を生成し、かつ使用環境における複数の位置標識３と回転カメラ装置３４との相対的な位置座標を特定するカメラ回転駆動部制御手段１４Ａを説明するフローチャートである。
【０１５８】
図１６において、ステップ１０Ａでは、標識画像処理手段１３Ａから送られる複数のオフセット量から、位置標識３を適切に撮影できる方向へ回転カメラ装置３４を回転移動させる回転移動差分を算出する。さらに、回転カメラ装置３４から送られるカメラ回転駆動部１０の回転移動位置信号と、この回転移動差分とから回転カメラ装置３４の回転移動位置を算出する。
【０１５９】
ステップ１１Ａでは、ステップ１０Ａで算出した回転移動位置へ回転カメラ装置３４のカメラ回転駆動部１０を回転移動させる回転移動位置指令信号を生成して回転カメラ装置３４へ送る。
【０１６０】
ステップ１２Ａでは、ステップ１１Ａで送信した回転カメラ装置３４のカメラ回転駆動部１０の回転移動位置指令信号から複数の位置標識３の位置を求め、かつ、各位置標識３の相対位置から各位置標識３の配置が特徴付ける方向を求めて終了する。
【０１６１】
位置標識３の位置は、回転カメラ装置４を原点とした極座標系における各回転カメラ装置４の回転移動位置から求めることができる。
【０１６２】
また、形状、大きさ、輝度を各々別々に構成した複数の位置標識３を使用することで、各位置標識３の識別を容易にすることができる。
【０１６３】
本実施形態の移動体監視システム１Ｃによれば、簡素なシステム構成で歩行ロボット３１の位置と向きを高速かつ確実に把握することが可能であり、歩行ロボット３１の運用効率の向上が図れる。
【０１６４】
なお、移動体２は、歩行ロボットに１２に限定されるものではなく、走行台車や多脚ロボットであってもよい。
【０１６５】
［第５の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第５実施形態について、図１７を参照して説明する。
【０１６６】
本実施形態の移動体監視システム１Ｄは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して作業場所や移動場所などの使用環境における回転カメラ装置の位置を把握することで移動体監視システムの位置算出機能を容易に校正し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０１６７】
図１７（Ａ）と（Ｂ）とは、本実施形態における移動体監視システム１Ｄが実プラント環境下における回転カメラ装置の相対的な位置関係を説明する概略図である。
【０１６８】
この移動体監視システム１Ｄにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１６９】
図１７（Ａ）に示された移動体監視システム１Ｄは２台の回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂを備え、この２台の回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂは、それぞれ位置標識８２Ａ、８２Ｂが設けられている。
【０１７０】
移動体監視システム１Ｄは回転カメラ装置３４と監視情報処理装置５Ａとを備え、この回転カメラ装置３４は、監視情報処理装置５Ａからの指令に応じて回転移動が可能である。また、監視情報処理装置５Ａに備えられた操作入力部７３からの入力に応じて、回転カメラ装置３４を任意に回転移動させることができる。
【０１７１】
回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂを機器室２１に配置する際に、監視情報処理装置５Ａの有する表示部７４の表示画像において、回転カメラ装置３４Ａを構成する赤外線カメラ部３９で、回転カメラ装置３４Ｂに設けられた位置標識８２Ｂを撮影し、回転カメラ装置３４Ｂを構成する赤外線カメラ部３９で、回転カメラ装置３４Ａに設けられた位置標識８２Ａを撮影し、２台の回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの回転移動情報を確認する。
【０１７２】
校正する際は、配置する際と同様に２台の回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの回転移動情報を確認する。
【０１７３】
校正する際に確認した回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの回転移動情報が、回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂを設置した際に確認した回転移動情報と一致し、回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの水平距離Ｌに変化がなければ、回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの配置状態に変化のないことが確認できる。
【０１７４】
また、図１７（Ｂ）に示すように回転カメラ装置が３台以上設けられている際は、所要の２台の回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの水平距離Ｌを計測し、回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂの配置時の回転移動情報を確認しておくことで、各回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄの使用環境における位置が確定する。
【０１７５】
そうすると、回転カメラ装置３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃおよび３４Ｄのうちいずれか所要の回転カメラ装置３４の配置を変更しても、配置を変更していない他の回転カメラ装置３４から配置を変更した回転カメラ装置３４に設けられた位置標識８２を撮影し、配置を変更していない他の回転カメラ装置３４の回転移動情報を確認することで、配置を変更した回転カメラ装置３４の位置を算出できることから、移動体監視システム１Ｄの位置算出機能を容易に校正することができ、確実に移動体の位置算出ができる。
【０１７６】
なお、第３実施形態のように、回転カメラ装置３４の所要の位置に測位対象８１を設定することでも、本実施形態と同様の校正が可能である。
【０１７７】
また、回転カメラ装置３４の設置場所を変更するに際し、２以上の回転カメラ装置３４の位置が把握できていれば、他の回転カメラ装置３４の位置を容易に確認できるので、移動体監視システム１Ｄを効率的、かつ柔軟に運用することができる。
【０１７８】
［第６の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第６実施形態について、図１８を参照して説明する。
【０１７９】
本実施形態の移動体監視システム１Ｅは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０１８０】
この移動体監視システム１Ｅにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１８１】
本実施形態の移動体監視システム１Ｅは回転カメラ装置３４を備え、この回転カメラ装置３４は赤外線カメラ部３９Ａを備えている。
【０１８２】
図１８は、この回転カメラ装置３４が備える赤外線カメラ部３９Ａの構成を示す図である。
【０１８３】
図１８（Ａ）に示された赤外線カメラ部３９Ａは、撮影対象の光を収束するレンズ光学系４２と、このレンズ光学系４２が収束した光のうち移動体監視システム１Ｅを構成する位置標識３の略発光波長の光を透過するバンドパスフィルタ８４と、このバンドパスフィルタ８４を透過した光を撮影する撮像素子４４と、この撮像素子４４が撮影した画像信号を監視情報ネットワークへ送信する画像信号変換器４５とを備えている。
【０１８４】
なお、このバンドパスフィルタ８４は、レンズ光学系４２の撮影対象側に設けても良い。
【０１８５】
本実施形態の移動体監視システム１Ｅによれば、可視光の透過を制限するフィルタ４３に代わり位置標識３の略発光波長の光を透過するバンドパスフィルタ８４を使用することで、移動体監視システム１Ｅを使用する環境の照明条件の影響を軽減することができ、歩行ロボット３１などの移動体２に設けられた位置標識３の監視が確実、容易になり、移動体２を追跡する信頼性が向上する。
【０１８６】
［第７の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第７実施形態について、図１９を参照して説明する。
【０１８７】
本実施形態の移動体監視システム１Ｆは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０１８８】
この移動体監視システム１Ｆにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１８９】
本実施形態の移動体監視システム１Ｆは位置標識３Ａを備えている。
【０１９０】
図１９は、この位置標識３Ａの構成を示す図である。
【０１９１】
図１９に示された位置標識３Ａは、全方位に光を照射できるよう略半球状に設けられた赤外線発光素子３２と、この赤外線発光素子３２の電源部である発光素子用電源回路８６とから構成される。
【０１９２】
発光素子用電源回路８６は、赤外線発光素子３２を発光させる発光素子用電源８７と、移動体監視システム１Ｆを構成する歩行ロボット３１の有する位置標識制御部５３からの指令に応じて、この発光素子用電源８７から赤外線発光素子３２に供給する電流を供給、遮断するスイッチ回路８８とを備えている。
【０１９３】
位置標識３Ａの使用環境において、位置標識３Ａが発生させる光と同じような波長領域の光を発光または反射する物が存在すると、撮影画像の画像処理の際に位置標識３Ａを識別することが困難になる恐れがある。
【０１９４】
本実施形態の移動体監視システム１Ｆによれば、スイッチ回路８８を使用することで、発光素子用電源８７から赤外線発光素子３２に供給する電流を供給、遮断して赤外線発光素子３２を周期的に発光させることができる。
【０１９５】
そうすると、位置標識３Ａが発光している時に回転カメラ装置３４で撮影された画像と、消灯している時に回転カメラ装置３４で撮影された画像との差分画像を求めることで、位置標識３Ａの識別性を向上できる。
【０１９６】
本実施形態の移動体監視システム１Ｆは第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同様に監視情報処理装置５Ａを備えている。
【０１９７】
図１０に示した監視情報処理装置５Ａは、画像情報記憶回路６８と、画像処理回路６９とを備えている。
【０１９８】
差分画像は、同じ回転カメラ装置３４で撮影され、画像情報記憶回路６８に書き込まれた複数の画像情報から、位置標識３Ａが発光している時に撮影された画像と、消灯している時に撮影された画像とを選択して画像処理回路６９で差分を求めることで得られる。
【０１９９】
監視情報処理装置５Ａは画像処理回路６９を備え、この画像処理回路６９は図２に示された標識画像処理手段１３を実施する。
【０２００】
図２に示された画像処理手段１３ではステップ１を開始する前に、差分画像が求められ、ステップ１に送られる。
【０２０１】
本実施形態の移動体監視システム１Ｆによれば、位置標識３Ａの識別性を向上することができ、歩行ロボット３１の位置把握の確実性を向上できる。
【０２０２】
［第８の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第８実施形態について、図２０を参照して説明する。
【０２０３】
本実施形態の移動体監視システム１Ｇは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０２０４】
この移動体監視システム１Ｇにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０２０５】
移動体監視システム１Ｇは回転カメラ装置３４を備えている。
【０２０６】
図２０（Ａ）と（Ｂ）とは、この回転カメラ装置３４を支持する回転カメラ装置支持機構３５Ａの構成を示す図である。
【０２０７】
本実施形態の移動体監視システム１Ｇは回転カメラ装置３４を備えている。
【０２０８】
図２０（Ａ）に示された回転カメラ装置３４は回転移動可能な回転駆動部付き監視カメラ３６を備え、この回転駆動部付き監視カメラ３６は回転カメラ装置支持機構３５Ａに支持されている。
【０２０９】
この回転カメラ装置支持機構３５Ａは、回転カメラ装置３４を収容するボックス状の収容容器９０と、この収容容器９０内部に一端が設けられ、他方の端部に回転カメラ装置３４が設けられ、収容容器９０の内外へ伸縮移動が可能な回転カメラ装置昇降装置９１とを備えている。
【０２１０】
回転カメラ装置３４は、例えば温度、湿度、塵、粉塵および放射線など環境条件が厳しい実プラント内に常時設置すると、回転カメラ装置３４を構成する各構成物の機能が劣化し、また、汚染により正常な動作ができなくなる恐れがある。すなわち、環境条件が厳しい実プラント環境で使用される回転カメラ装置３４は、耐環境性および耐久性が問題となる。
【０２１１】
本実施形態の移動体監視システム１Ｇによれば、回転カメラ装置３４を構成する回転カメラ装置支持機構３５Ａに備えられた回転カメラ装置昇降装置９１を伸縮移動させて、図２０（Ｂ）に示されたように回転カメラ装置３４を収容容器９０の内部に収納することで、設置環境が回転カメラ装置３４に及ぼす影響を低減することができる。
【０２１２】
［第９の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第９実施形態について、図２１を参照して説明する。
【０２１３】
本実施形態の移動体監視システム１Ｈは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０２１４】
この移動体監視システム１Ｈにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０２１５】
本実施形態の移動体監視システム１Ｈは回転カメラ装置３４を備えている。
【０２１６】
図２１は、この回転カメラ装置３４の構成を示す図である。
【０２１７】
本実施形態の移動体監視システム１Ｈは回転カメラ装置３４を備え、この回転カメラ装置３４は回転移動可能な回転駆動部付き監視カメラ３６を備え、この回転駆動部付き監視カメラ３６は照明部９２が備えられている。
【０２１８】
照明条件の厳しい暗部では、回転カメラ装置３４に備えられた回転駆動部付き監視カメラ３６で環境状態を撮影することができず、適切に歩行ロボット３１の自律移動を補助できない恐れがある。
【０２１９】
本実施形態の移動体監視システム１Ｈであれば、照明部９２を点灯させて、歩行ロボット３１と、歩行ロボット３１が作業や移動を行う環境の状態を把握し易く、適切に歩行ロボット３１の自律移動を補助できる。
【０２２０】
また、歩行ロボット３１の使用環境の照明条件が変化しても照明部９２を使用することで影響を受けにくい。
【０２２１】
［第１０の実施形態］
本発明に係る移動体監視システムの第１０実施形態について、図２２を参照して説明する。
【０２２２】
本実施形態の移動体監視システム１Ｉは、カメラを支える雲台に左右（パン）や上下（チルト）方向に回転移動する駆動部が設けられた回転カメラ装置を複数台使用して移動体を追跡し、作業場所や移動場所などの使用環境における移動体の位置を把握し、移動体の自律移動を補助するシステムである。
【０２２３】
この移動体監視システム１Ｉにおいて第２実施形態の移動体監視システム１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０２２４】
本実施形態の移動体監視システム１Ｉは回転カメラ装置３４を備えている。
【０２２５】
図２２は、この回転カメラ装置３４の構成を示す図である。
【０２２６】
本実施形態の移動体監視システム１Ｉは回転カメラ装置３４を備え、この回転カメラ装置３４は回転移動可能な回転駆動部付き監視カメラ３６と赤外線カメラ部３９とを備え、この回転駆動部付き監視カメラ３６と、赤外線カメラ部３９とにはそれぞれ監視カメラ用ズームレンズ９３と、赤外線カメラ用ズームレンズ９４が備えられている。
【０２２７】
監視カメラ用ズームレンズ９３と、赤外線カメラ用ズームレンズ９４とは、移動体監視システム１Ｉを構成する監視情報処理装置５Ａからの指令に応じてズーミングが可能である。また、監視情報処理装置５Ａの有する操作入力部７３からの入力に応じて、監視カメラ用ズームレンズ９３と、赤外線カメラ用ズームレンズ９４とを任意にズーミングさせることができる。
【０２２８】
監視カメラ用ズームレンズ９３のズーミングの制御指令は、監視情報処理装置５Ａを構成する監視情報コントローラ７１が算出した回転カメラ装置３４から位置標識３までの距離から所要の制御信号をズームレンズ制御回路（図示省略）で生成し、監視ネットワークを介して送られる。
【０２２９】
赤外線カメラ用ズームレンズ９４のズーミングの制御指令は、監視情報処理装置５Ａを構成する画像処理回路６９が求めた位置標識３の面積から所要の制御信号をズームレンズ制御回路で生成し、監視ネットワークを介して送られる。
【０２３０】
本実施形態の移動体監視システム１Ｉによれば、歩行ロボット３１の移動により回転カメラ装置３４から歩行ロボット３１までの距離が変わっても、ズームレンズが対応可能な範囲で所要のズーム画像が得られ、確実で効率的な歩行ロボット３１の運用ができる。
【０２３１】
さらに、本発明は、上述のような各実施形態に何ら制限されるものではなく、各実施形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【図１】本発明に係る移動体監視システムの第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る移動体監視システムの第１実施形態を構成する監視情報処理装置が有する標識画像処理手段を説明するフローチャート。
【図３】本発明に係る移動体監視システムの第１実施形態を構成する監視情報処理装置が有するカメラ回転駆動部制御手段を説明するフローチャート。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第１実施形態により位置標識の位置の算出法を説明する図。
【図５】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態の構成を示す図であり、（Ａ）はその機器室を示す斜視図、（Ｂ）はその操作室を示す斜視図。
【図６】（Ａ）は、本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態を構成する位置標識の構成を示す図、（Ｂ）は位置標識を上から見た図、（Ｃ）は位置標識を横から見た図。
【図７】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態を構成する回転カメラ装置の構成を示す図。
【図８】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態を構成する赤外線カメラ部の構成を示す図。
【図９】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態を構成する歩行ロボットの制御装置の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態を構成する監視情報処理装置の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態を構成する監視情報処理装置が有する画像処理回路と、監視情報コントローラとのブロック図。
【図１２】本発明に係る移動体監視システムの第２実施形態の構成を示す図であり、（Ａ）はその機器室を示す斜視図、（Ｂ）はその操作室を示す斜視図。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第３実施形態により実プラント環境下における構造物や障害物の位置の算出法を説明する図、（Ｃ）と（Ｄ）とは位置を算出する対象を特定する時の撮影画像の概略図。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第４実施形態を構成する位置標識の配置例を示す図。
【図１５】本発明に係る移動体監視システムの第４実施形態を構成する監視情報処理装置が有する標識画像処理手段を説明するフローチャート。
【図１６】本発明に係る移動体監視システムの第４実施形態を構成する監視情報処理装置が有するカメラ回転駆動部制御手段を説明するフローチャート。
【図１７】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第５実施形態を構成する回転カメラ装置の相対的な位置関係を説明する簡略図。
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第６実施形態を構成する赤外線カメラ部の構成を示す図。
【図１９】本発明に係る移動体監視システムの第７実施形態を構成する位置標識の構成を示す図。
【図２０】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第８実施形態を構成する回転カメラ装置支持機構の構成を示す図。
【図２１】本発明に係る移動体監視システムの第９実施形態を構成する回転カメラ装置の構成を示す図。
【図２２】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る移動体監視システムの第１０実施形態を構成する回転カメラ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【０２３３】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ  移動体監視システム
２  移動体
３、３Ａ  位置標識
４、４Ａ、４Ｂ  回転カメラ装置
５、５Ａ  監視情報処理装置
６  表示装置
９  雲台
１０  カメラ回転駆動部
１１  カメラ
１３  標識画像処理手段
１４  カメラ回転駆動部制御手段
２１  機器室
２２  操作室
２３  電動機
２４  配管
２５  階段
２６  配管カバー
３０  移動体用無線信号伝送器（子局）
３１  歩行ロボット
３２  赤外線発光素子
３３  電源回路
３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ  回転カメラ装置
３５、３５Ａ  回転カメラ装置支持機構
３６  回転駆動部付き監視カメラ
３７  ネットワークカメラ
３８  雲台保持部
３９、３９Ａ  赤外線カメラ部
４０  無線信号伝送器（子局）
４２  レンズ光学系
４３  フィルタ
４４  撮像素子
４５  画像信号変換器
４８  歩行ロボット制御装置
４９  移動体コントローラ
５０  頭部サブコントローラ
５１  腕部サブコントローラ
５２  脚部サブコントローラ
５３  位置標識制御部
５４  外界センサユニット
５５Ａ  頭部駆動機構ドライバ
５５Ｂ  腕部駆動機構ドライバ
５５Ｃ  脚部駆動機構ドライバ
５６Ａ  頭部センサ回路
５６Ｂ  腕部センサ回路
５６Ｃ  脚部センサ回路
６１  移動体操作監視盤
６２  移動体制御装置
６３  状態表示装置
６４  移動体用無線信号伝送器（親局）
６５  無線信号伝送器（親局）
６７  マルチプレクサ
６８  画像情報記憶回路
６９  画像処理回路
７０  カメラ回転駆動部姿勢情報入力回路
７１  監視情報コントローラ
７２  カメラ回転駆動部姿勢指令出力回路
７３  操作入力部
７４  表示部
７６  走行台車
７７  マニピュレータ
７８  外界センサユニット
８０  配管カバー
８１  測位対象
８２Ａ、８２Ｂ  位置標識
８４  バンドパスフィルタ
８６  発光素子用電源回路
８７  発光素子用電源
８８  スイッチ回路
９０  収容容器
９１  回転カメラ装置昇降装置
９２  照明部
９３  監視カメラ用ズームレンズ
９４  赤外線カメラ用ズームレンズ
【図１】
2008252643.tif 000003
【図２】
2008252643.tif 000004
【図３】
2008252643.tif 000005
【図４】
2008252643.tif 000006
【図５】
2008252643.tif 000007
【図６】
2008252643.tif 000008
【図７】
2008252643.tif 000009
【図８】
2008252643.tif 000010
【図９】
2008252643.tif 000011
【図１０】
2008252643.tif 000012
【図１１】
2008252643.tif 000013
【図１２】
2008252643.tif 000014
【図１３】
2008252643.tif 000015
【図１４】
2008252643.tif 000016
【図１５】
2008252643.tif 000017
【図１６】
2008252643.tif 000018
【図１７】
2008252643.tif 000019
【図１８】
2008252643.tif 000020
【図１９】
2008252643.tif 000021
【図２０】
2008252643.tif 000022
【図２１】
2008252643.tif 000023
【図２２】
2008252643.tif 000024