(57)【要約】【課題】障害物が存在しても対象物の位置を検出可能とする。【解決手段】対象物に配置された光源１０１より光を発し、その光が天井や壁面などの間接光点生成面に生成される間接光点を含む画像を取得し、その画像より間接光点生成面上の間接光点の座標を得て、対象物を含む空間の座標に変換を行ない、光源の位置を検出する。間接光点に基づいて位置を検出するので、間接光点を含む画像を取得するカメラと光源の間に障害物が存在しても位置を検出することが可能となる。【選択図】  図１
2005017203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に配置される所定の幾何学形状をもった光跡を作る光源から発する光による間接光点の生成面である間接光点生成面上の任意点座標を、対象物を含む空間である対象空間と関連付けて確定するための情報である間接光点生成面座標情報を保持する間接光点生成面座標情報保持部と、
前記幾何学形状に関連付けて確定できる少なくとも３つの間接光点を含む間接光点生成面の画像である間接光点生成面画像を取得する間接光点生成面画像取得部と、
間接光点生成面画像取得部が取得した間接光点生成面画像と、前記間接光点生成面座標情報保持部に保持されている間接光点生成面座標情報と、前記幾何学形状を示す情報である幾何学情報とから前記対象物の対象空間内の座標である対象物座標を取得する座標取得部と、
を有する位置検出装置。
【請求項２】
座標取得部は、間接光点生成面画像から間接光点生成面座標情報に基づいて対象空間内での間接光点の座標を取得する間接光点座標取得手段と、
間接光点座標取得手段で取得された間接光点の座標から幾何学情報に基づいて対象物座標を取得する対象物座標取得手段と、
を有する請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
幾何学形状は、角錐又は角錐の一部であり、
前記間接光点は、前記角錐又は角錐の一部を構成する稜が間接光点生成面に生成した光点である請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
角錐の隣り合う稜のなす角度が同じである請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
光源は間接光点が角錐の特定の頂点であることを特定することが可能な状態である特定可能状態で光を発する請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項６】
特定可能状態は、間接光点を生成する光の波長を他の稜の光線と異ならせることにより実現される請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項７】
特定可能状態は、特定の間接光点を生成する光を点滅させることにより実現される請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項８】
特定可能状態は、特定の間接光点の形状を他の間接光点の形状と峻別可能とすることにより実現される請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項９】
光源から発する光は、不可視領域の波長の光である請求項１から８のいずれか一に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光源。
【請求項１１】
光跡を、角錐又は角錐の一部とする請求項１０に記載の光源。
【請求項１２】
角錐の隣り合う稜のなす角度が同じである請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
間接光点が角錐の特定の頂点であることを特定することが可能な状態である特定可能状態で光を発する請求項１２に記載の光源。
【請求項１４】
請求項１に記載の間接光点生成面となる天井または／および壁により構成される建築物。
【請求項１５】
対象物に配置される所定の幾何学形状をもった光跡を作る光源から発する光による間接光点の生成面である間接光点生成面上の任意点座標を、対象物を含む空間である対象空間と関連付けて確定するための情報である間接光点生成面座標情報を読み出すための間接光点生成面座標情報読み出しステップと、
前記幾何学形状に関連付けて確定できる少なくとも３つの間接光点を含む間接光点生成面の画像である間接光点生成面画像を取得するための間接光点生成面画像取得ステップと、
間接光点生成面画像取得ステップで取得された間接光点生成面画像と、前記間接光点生成面座標情報読み出しステップで読み出された間接光点生成面座標情報と、前記幾何学形状を示す情報である幾何学情報とから前記対象物の対象空間内の座標である対象物座標を取得するための座標取得ステップと、
を計算機に実行させるための位置検出プログラム。
【請求項１６】
対象物に配置される所定の幾何学形状をもった光跡を作る光源から発する光による間接光点の生成面である間接光点生成面上の任意点座標を、対象物を含む空間である対象空間と関連付けて確定するための情報である間接光点生成面座標情報を読み出すための間接光点生成面座標情報読み出しステップと、
前記幾何学形状に関連付けて確定できる少なくとも３つの間接光点を含む間接光点生成面の画像である間接光点生成面画像を取得するための間接光点生成面画像取得ステップと、
間接光点生成面画像取得ステップで取得された間接光点生成面画像と、前記間接光点生成面座標情報読み出しステップで読み出された間接光点生成面座標情報と、前記幾何学形状を示す情報である幾何学情報とから前記対象物の対象空間内の座標である対象物座標を取得するための座標取得ステップと、
を含む位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出に関する。より具体的には、間接光を用いた位置検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対象物が発する光を用いて、その対象物の位置を検出することが行なわれている。特許文献１はその一例である。特許文献１においては、対象物から発せられるビーコンの方向を検出し、三角測量の原理に基づいて位置を検出する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０７０７３号公報（第４−５頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、対象物から発せられる光の直接光を用いて位置を検出していた。このため、対象物と検出装置との間に衝立などの障害物が存在すると、直接光が得られなくなり、対象物の位置を検出できなかった。したがって、位置検出できる範囲が狭くなったり、直接光の検出器を多数配置したりする必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、直接光によらず対象物の位置を検出可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明では、対象物に配置された光源から所定の幾何学形状を持って発せられる光の光跡が、天井または壁などの面に形成する間接光点を含む画像を取得し、その画像と、天井または壁などの面上の座標と対象物を含む空間の座標とを対応付けるための情報と、光跡の幾何学形状の情報と、から対象物の座標を取得する位置検出装置を提供する。
【０００７】
間接光を用いて対象物の位置を算出するので、対象物と画像を取得するカメラなどとの間に障害物が存在しても、対象物の位置を検出することが可能となる。また、間接光を用いるので、位置を検出することができる対象物の存在する範囲を広くすることができる。
【０００８】
なお、間接光の画像であるが、以下に説明するように間接光の少なくとも３つの光点を含むことが必要である。そうでなければ、対象物の位置を一意に特定できない。
【０００９】
また、光跡は、角錐又は角錐の一部であってもよい。角錐である光跡が面に生成する図形の頂点を取り出すことにより、少なくと３つの光点を取り出すことができる。
【００１０】
また、角錐の隣り合う稜の角度が同じであってもよい。以下に説明するように、本発明では、隣り合う稜の角度を特定する必要があるが、これらの角度を同じにすることにより、角度を特定する必要がなくなる。
【００１１】
あるいは、光点が特定の頂点であることがわかるようにしてもよい。例えば、特定の光点の色や形状を変えるようにしてもよい。これにより、稜のなす角度を得ることができる。
【００１２】
また、光源からは、不可視領域の波長の光が発せられるようになっていてもよい。これにより、その場にいる人の注意を逸らすことを防止できる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【００１４】
（概要）
図１は、本発明の概要を示す図である。光源１０１から発した光１０２が、壁面あるいは壁に反射し、カメラ１０３などにより撮影され、得られる画像により、光源１０１の位置が特定される。このように反射した間接光を用いることにより、障害物１０４が光源１０１とカメラ１０３との間に存在しても、光源１０１の位置を特定することが可能である。
【００１５】
例えば、店内に居る顧客に光源を着けることによりその顧客の位置を検出する場合、商品の陳列棚などにより、顧客を直接見ることはできないことが起こり得る。このため、従来は、これを避けるために多数のカメラなどを設置する必要がある。しかし、本発明のように、天井に向けて光源より光を出し、天井に反射した間接光を用いて位置を求めるようにすれば、天井の画像を撮影するカメラを設置すればよくなる。結果として、従来の技術を用いるよりも設置するべきカメラの数が少なくて済む。また、間接光さえ認識できればよいので、人を直接認識して人の位置を検出する場合よりも装置の構成が簡略化できる。
【００１６】
なお、本発明では、光源からは、所定の幾何学形状を持った光跡を形成するように光が出るようにする。「所定の幾何学形状」とは、例えば円錐又は円錐の一部、あるいは、角錐又は角錐の一部がある。「一部」と書いたのは、光源の構成によっては、円錐や角錐の頂点部分が欠けた光跡となる場合があるからである。
【００１７】
本発明では、所定の幾何学形状が天井や壁面（以降では、「間接光点生成面」という。）などに投影され、その投影された形状、例えば楕円の形状、に基づいて、光源の位置を検出する。
【００１８】
また、所定の幾何学形状が角錐又は角錐の一部となる場合、光源から出る光が角錐の表面を形成するようになっていてもよいし、光源から出る光線が角錐の稜となるようになっていてもよい。
【００１９】
（実施形態１（主に請求項１、１０、１４、１５、１６について説明する））
図２は、本発明の実施形態１に係る位置検出装置２００の機能ブロック図を例示する。位置検出装置２００は、間接光点生成面座標情報保持部２０１と、間接光点生成面画像取得部２０２と、座標取得部２０３と、を有する。
【００２０】
（実施形態１：間接光点生成面座標情報保持部）
「間接光点生成面座標情報保持部」２０１は、間接光点生成面座標情報を保持する。
【００２１】
ここに、「間接光点生成面座標情報」とは、間接光点生成面上の任意点座標を、対象空間と関連付けて確定するための情報である。「間接光点生成面」とは、対象物に配置される所定の幾何学形状をもった光跡を作る光源から発する光による間接光点の生成面である。「対象空間」とは、対象物を含む空間である。
【００２２】
（実施形態１：間接光点生成面）
図３は、対象物、光源、間接光点生成面の関係を説明する図である。対象物３０１に光源３０２が配置される。光源は、対象物の中に組み込まれていてもよいし、対象物の表面に設置されていてもよい。例えば、対象物が人の場合には、バッジによって光源がその衣服や帽子などに、マジックテープ（登録商標）や安全ピンなどを介して着けられる。
【００２３】
光源からは、所定の幾何学形状を持った光跡が出る。例えば、定められた頂点の角度を持つ円錐や角錐などの幾何学形状を持った光跡が出る。なお、光跡は、円錐や角錐の表面を形成するようになっていてもよい。また、角錐の場合には、光跡が、角錐の稜だけを形成するようになっていてもよい。
【００２４】
なお、本発明において、「光源」とは、光を発する発光体のみから構成されるものではなく、光の発光を制御する制御回路や他の光源や制御サーバなどと情報を交換する情報交換部を備えていてもよいものとする。
【００２５】
光源から出た光は、間接光点生成面３０３に到達し、間接光点生成面３０３上に間接光点を含む二次元形状が投影される。間接光点生成面３０３は、曲面であってもよいし、平面であってもよい。また、間接光点生成面３０３は、光を鏡面反射させずに、ある程度乱反射する材質で作られていたり、あるいは鏡面反射しないように表面加工がされたりしているものが望ましい。なぜなら、鏡面反射をすると、特定の方向からしか、関節光点を含む二次元形状が見なくなるからである。間接光点生成面３０３が平面であれば、光源３０２から出る光の光跡が生成する所定の幾何学形状が円錐であれば、一般に楕円が映像として投影される。また、その幾何学形状が角錐であれば、多角形が投影される。
【００２６】
なお、間接光点生成面として特別なスクリーンなどを用意する必要はなく、建築物の天井や壁面を間接光点生成面として使用するようにしてもよい。
【００２７】
（実施形態１：間接光点生成面座標情報の例）
図４は、間接光点生成面座標情報の一例を示す。間接光点生成面は面であるので、二次元座標により、間接光点生成面の上の任意の位置が特定される。また、対象空間は空間であるので、三次元座標により、対象空間の中の任意の位置が特定される。そこで、二次元座標と三次元座標とを表により関連付けておいてもよい。図４の列４０１は、間接光点生成面上の位置の座標を格納し、列４０２は、対象空間の中の位置の座標を格納し、同じ行に格納される二次元座標と三次元座標とが関連付けられていることが表現される。
【００２８】
なお、カメラなどで撮影した二次元画像内における実際の三次元座標の取得は、キャリブレーション技術などにより一般的に行なわれている。したがって、例えば、列４０１には、カメラなどにより撮影された二次元画像中の座標が格納され、列４０２には、二次元画像内に対応する三次元座標が格納されていてもよい。
【００２９】
また、間接光点生成面が移動する場合には、その移動に同期して図４に例示された間接光点生成面座標情報を更新することにより、二次元座標より三次元座標を取得することが可能である。
【００３０】
図５は、間接光点生成面座標情報の別の例を示す。ｘとｙとが間接光点生成面上での座標を示し、Ｘ、Ｙ及びＺが対象空間の中での座標を示しているとする。図５では、ｘとｙとで特定される点が間接光点生成面上のどの領域の中に存在するかに応じた計算式により、間接光点生成面座標情報が示されている。たとえば、（ｘ，ｙ）∈Ｒ１であれば（すなわち、点（ｘ，ｙ）が領域Ｒ１の中にあれば）、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ式Ｆ１（ｘ，ｙ）、Ｇ１（ｘ，ｙ）、Ｈ１（ｘ，ｙ）により求められる。
【００３１】
図５において、複数の領域に対して計算式が定義されているのは、例えば、壁面上の座標の対象空間における座標を表わす式と、天井面上の座標の対象空間における座標を表わす式と、が一般には異なる式になるからである。
【００３２】
（実施形態１：間接光点生成面画像取得部）
「間接光点生成面画像取得部」２０２は、間接光点生成面画像を取得する。「間接光点生成面画像」とは、前記幾何学形状に関連付けて確定できる少なくとも３つの間接光点を含む間接光点生成面の画像である。「前記幾何学形状」とは、光源から出る光の光跡の形状である。「前記幾何学形状に関連付けて確定できる」とは、前記幾何学形状に基づいて確定できる、という意味である。例えば、前記幾何学形状が角錐又は角錐の一部であれば、角錐の幾何学形状に基づいて、すなわち、間接光点生成面に投影される角を持った図形に基づいて、その図形の頂点を確定することができる。また、前記幾何学形状が円錐又は円錐の一部であれば、間接光点生成面に投影される図形から楕円上の点を確定することができる。また、光源から数本の光線が出る場合には、それぞれの光線が間接光点生成面に投影されてできる光点を間接光点とする。
【００３３】
（実施形態１：座標取得部）
「座標取得部」２０３は、間接光点生成面画像取得部２０２が取得した間接光点生成面画像と、間接光点生成面座標情報保持部２０１に保持されている間接光点生成面座標情報と、幾何学情報と、から、対象物座標を取得する。ここに、「幾何学情報」とは、前記幾何学形状を示す情報であり、「対象物座標」とは、前記対象物の対象空間内の座標である。
【００３４】
幾何学情報の例としては、円錐の頂点のなす角度や角錐の稜の間の角度を挙げることができる。
【００３５】
（実施形態１：対象物座標を得る方法）
間接光点生成面画像と、間接光点生成面座標情報と、幾何学情報と、から、対象物座標を取得する方法には、種々のものがある。その一例としては、次の方法がある。すなわち、間接光点生成面画像から、少なくとも３つの光点の間接光点生成面上の座標を得る。間接光点生成面の点は二次元座標により特定することができるので、カメラなどで撮影した画像より、光点の座標を確定することができる。このように各地された間接光点生成面上の座標を、間接光点生成面座標情報を用いて、対象空間の座標に変換する。次に、対象空間の座標より、対象物座標を得る。
【００３６】
図６は、３つの光点の対象空間での座標と、対象物座標と、を対応付ける表を例示する。列６０１には、光点の対象空間での座標が３つづつ格納され、列６０２には、列６０１に格納された光点の座標が得られた場合の光源あるいは対象物の座標を格納する。したがって、光点の３つの座標が与えられた場合、列６０１を走査し、同じ座標を探し、列６０２の座標を得る。もし、同じ座標が列６０１に無い場合には、列６０１に格納されている座標が近い行を複数得て、その複数の行の列６０２に格納されている座標を用いて補間などの推定のための計算を行ない、光源あるいは対象物の座標を得る。
【００３７】
光源の座標が得られた後に、光源の座標から対象物の座標を得るために、光源と対象物との位置の関係を用いて光源の座標に所定の操作（例えば、Ｚ座標の値を加減算する操作）を行ない、対象物の座標を得る（もし、光源の座標と対象物との座標が一致するのであれば、このような操作は不要となる。）。
【００３８】
また、間接光点生成面画像と、間接光点生成面座標情報と、幾何学情報と、から、対象物座標を取得する別の方法として、間接光点生成面が平面である場合には、次のものがある。すなわち、光源より円錐又は円錐の一部の光跡を作るように光を発する。これにより、間接光点生成面には、楕円が投影されることになる。楕円の周囲の点を選択することにより、間接光点生成面上での楕円が一意に決めることができる。そこで、間接光点生成面座標情報を用いて、その楕円を対象空間の座標を用いて表現し、楕円の長径を含み間接光点生成面に垂直な平面を求める。光源は、この平面内に存在するはずである。また、円錐の頂点の角が円周角となるので、その平面内において、楕円の長径が弦となり中心角が円錐の頂点の角の２倍となる円の上に光源が存在することになる。次に、短径の長さを求めることにより、円錐の頂点の角を用いて、光源から短径までの距離がわかるので、光源の座標を一意に決定することができる。
【００３９】
なお、間接光点生成面が、天井面と壁面のように、複数の平面から構成されているときには、投影される形状が天井面と壁面に亘る場合がある。このような場合には、天井面（あるいは壁面）に投影された楕円の一部から点を選択し、天井面（あるいは壁面）が充分大きな場合に投影される楕円を求めて、光源の座標を上記のように計算することになる。
【００４０】
また、対象物座標を取得する別の方法としては、実施形態２で説明するように、方程式を解いて取得する方法もある。
【００４１】
（実施形態１：処理の流れ）
図７は、本実施形態における位置検出装置の処理の流れを説明するフローチャートを例示する。
【００４２】
ステップＳ７０１において、間接光点生成面画像取得部２０２を用いて、間接光点生成面画像を取得する。
【００４３】
ステップＳ７０２において、間接光点生成面座標情報保持部２０１により保持されている間接光点生成面座標情報を読み出す。
【００４４】
ステップＳ７０３において、座標取得部２０３にて、間接光点生成面画像と、間接光点生成面座標情報と、幾何学情報と、から対象物座標を取得する。取得の仕方については、説明した。
【００４５】
（実施形態１：計算機による実現）
なお、以上の説明から明らかなように、本実施形態における位置検出装置、また、以後の説明から明らかになるように、他の実施形態における位置検出装置は、位置検出プログラムを計算機にインストールすることにより実現することが可能である。
【００４６】
例えば、本実施形態における位置検出装置を実現する位置検出プログラムは、間接光点生成面座標情報読み出しステップと、間接光点生成面画像取得ステップと、座標取得ステップと、を計算機に実行させるためのプログラムである。
【００４７】
「間接光点生成面座標情報読み出しステップ」は、間接光点生成面座標情報を読み出すステップである。例えば、間接光点生成面座標情報が図４に例示された表に格納された形で表現されているのであれば、その表に格納されている（例えば、データベースとして格納されている）間接光点生成面座標情報を取得する。また、図５のように数式で表現されていれば、その数式を表現するプログラムを読み出す。
【００４８】
「間接光点生成面画像取得ステップ」は、間接光点生成面画像取得部を実現するためのステップである。たとえば、カメラより画像を取得するデバイスドライバである。
【００４９】
「座標取得ステップ」は、座標取得部を実現するためのステップである。例えば、画像を解析して間接光点の座標を取得し、間接光点生成面座標情報読み出しステップで読み出された間接光点生成面座標情報に基づいて対象空間の座標に変換して、図６の表を用いて光源の座標を取得し、対象物座標を取得する。
【００５０】
（実施形態１：方法）
また、位置検出装置や位置検出プログラムは、位置検出方法を使用するための装置やプログラムとすることもできる。ここに位置検出方法とは、間接光点生成面座標情報読み出しステップと、間接光点生成面画像取得ステップと、座標取得ステップと、を含む方法である。間接光点生成面座標情報読み出しステップとは、例えば、間接光点生成面座情報保持部で保持された間接光点生成面座標情報を読み出すためのステップである。間接光点生成面画像取得ステップは、例えば、間接光点生成面画像取得部を動作させて、間接光点生成面画像を取得するためのステップである。座標取得ステップは、例えば、座標取得部を動作させて、対象物座標を取得するためのステップである。
【００５１】
（実施形態１：主な効果）
本実施形態の効果としては、間接光を用いて位置の検出が可能となることが挙げられる。この効果により、障害物があっても位置検出が可能となったり、必要となるカメラの設置台数を少なくしたりすることができる。
【００５２】
（実施形態２（主に請求項２、１１について説明する））
図８は、本発明の実施形態２における位置検出装置８００の機能ブロック図を例示する。位置検出装置８００は、実施形態１と同じように間接光点生成面座標情報保持部２０１と、間接光点生成面画像取得部２０２と、座標取得部８０１と、を有する点は同じである。ただし、本実施形態においては、座標取得部８０１が間接光点座標取得手段８０２と、対象物座標取得手段８０３と、を有しているようになっている。
【００５３】
（実施形態２：間接光点座標取得手段）
「間接光点座標取得手段」８０２は、間接光点生成面画像から間接光点生成面座標情報に基づいて対象空間内での間接光点の座標を取得する。すなわち、間接光点生成面画像から、間接光点の間接光点生成面上での座標を取得し、その座標を、間接光点生成面座標情報により、対象空間内での座標に変換する。
【００５４】
（実施形態２：対象物座標取得手段）
「対象物座標取得手段」８０３は、間接光点座標取得手段８０２で取得された間接光点の座標から幾何学形状に基づいて対象物座標を取得する。例えば、次に説明するように方程式を用いる方法がある。
【００５５】
図９において、光源９０１が対象空間の座標で、（ＸＰ，  ＹＰ，  ＺＰ）の位置にあるとする（この座標の位置の点をＰとする。また、点Ｐをその座標とともに示すために、Ｐ（ＸＰ，  ＹＰ，  ＺＰ）と記す。）。また、光源９０１から出る光の間接光点として、Ａ（ＸＡ，  ＹＡ，  ＺＡ）、Ｂ（ＸＢ，  ＹＢ，  ＺＢ）、Ｃ（ＸＣ，  ＹＣ，  ＺＣ）があるとする。図９では、点Ａ、Ｂ、Ｃは全て天井にあるが、対象空間の座標を用いて位置が特定されているので、点Ａ、Ｂ、Ｃの一部または全てが壁面にあってもよい。Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｃにより三つの三角形ＰＡＢ、ＰＢＣ、ＰＣＡが作られる。
【００５６】
図１０は、三角形ＰＡＢ、ＰＢＣ、ＰＣＡを示す。ここに、三角形ＰＡＢにおいて、頂点Ｐの角度をα、Ａの角度をＡ１、Ｂの角度をＢ２とする。その他の三角形の頂点の角度ついても図１０に示したとおりとする。ここで、α、β、γの値は既知であり、また、点Ａ、Ｂ、Ｃの座標が既知であるので、辺ＡＢ、ＢＣ、ＣＡの長さを計算により求めることができる。一方、Ｐの座標が不明であるため、辺ＰＡ、ＰＢ、ＰＣの長さ、α、β、γ以外の角度の値は不明である。
【００５７】
図１１は、図１０の三角形について、正弦定理を適用して得られる等式を示す。等式（１）は三角形ＰＡＢから得られ、等式（２）は、三角形ＰＢＣから得られ、等式（３）は三角形ＰＣＡから得られる。ここで、辺ＡＢの長さ、αの値が既知であるので、（１）において、ＡＢ／ｓｉｎαの値も既知である。同様に、ＢＣ／ｓｉｎβと、ＣＡ／ｓｉｎγと、の値も既知である。
【００５８】
図１２の式（４）から（９）は、図１１の等式へ変形して得られる等式である。未知の値がＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２の９個であるので、式（４）から（９）だけでは、これら９個の未知の値を求めることはできない。しかし、三角形の内角の和が１８０°であるので、式（１０）から（１２）が成り立つ。したがって、式（４）から（１２）を方程式として解くことにより、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２の値を求めることができる。
【００５９】
図１３は、図１２に示した方程式を解くことにより得られるＰＡ、ＰＢ、ＰＣの値から、Ｐの座標を求めるための方程式を示す。未知の値は、ＸＰ，  ＹＰ，  ＺＰの３つであり、方程式が３つあるので、Ｐすなわち光源の座標を求めることができる。
【００６０】
なお、２つの間接光点を用いて上記の方法で対象物座標を求めることにしても、正弦定理を用いて得られる方程式の数が未知数よりも少なくなる。このため、２つの間接光点では対象物座標を一意に求めることができない。このため、少なくとも３つの間接光点が必要である。
【００６１】
また、間接光点の数は３に限定されるものではなく、４つ以上の間接光点の座標を得てもよい。４つ以上の間接光点の座標を得ることにより、より多くの方程式を立てることが可能となるので、光源の座標の測定の精度を上げることができる。
【００６２】
（実施形態２：主な効果）
本実施形態により、実施形態１の効果に加えて、方程式を解くことにより、光源の座標を正確に求めることができる。
【００６３】
（実施形態３（主に請求項３、１１について説明する））
本発明の実施形態３として、実施形態１において幾何学形状が角錐又は角錐の一部となり、間接光点が、その角錐又は角錐の一部を構成する稜が間接光点生成面に生成した光点である実施形態を説明する。
【００６４】
「幾何学形状が角錐または角錐の一部である」とは、光源の光が形成する光跡の幾何学形状が角錐または角錐の一部であることをいう。「角錐の一部」とは、角錐の頂点を含む領域が取り除かれた幾何学形状を意味する。
【００６５】
図１４は、幾何学形状が角錐または角錐の一部となる光源の構成を例示する。図１４においては、光源は、三つ発光体１４０１、１４０２、１４０３からなっている。発光体の例としては、レーザ光を発する発光ダイオードがある。三つの発光体１４０１、１４０２、１４０３から発射される光線を光線の向きとは逆に延長した場合に一点で交わるように、発光体１４０１、１４０２、１４０３を構成することにより、幾何学形状が三角錐または三角錐の一部となるようにすることができる。発光体の数を増やすことにより、幾何学形状を任意の角錐またはその一部とすることができる。この場合、発光体から発射される光線が角錐又は角錐の稜を構成することになり、その光線が間接光点生成面に投影されてできる光点が間接光点となる。
【００６６】
図１５は、光源の別の構成を例示する。図１５においては、光源１５０１の上部の板１５０２に三角形のスリットが開いている。光源１５０１から出た光は、三角形のスリットを通過することにより、板１５０２より上の部分の光跡１５０３が三角錐の一部となる。この場合、板１５０２より上の部分の光跡は角錐の一部の表面を形成するようになる。この場合、間接光点は、間接光点生成面に投影される図形の頂点に相当する光点となる。なお、図１５では、スリットが三角形になっているが、任意角形としてもよい。
【００６７】
図１５のような構成にすることにより、光源の発光体を一つにすることが可能となる。
【００６８】
なお、光源の発光体を一つにする場合においては、光跡が角錐又は角錐の一部の表面を構成するようになるとは限らない。例えば、図１６に例示されるように、光源１６０１の上部の板１６０２に穴を開けておくことにより、光源の発光体が一つであって、光跡を角錐又は角錐の稜とすることができる。
【００６９】
（実施形態３：主な効果）
本実施形態により、実施形態１の効果に加えて、光源の発光体を一つにして光源の構造を簡略化したり、あるいは、光跡を稜の直線にして間接光点の広がりを防ぎ、間接光点の座標を正確に求めることができ対象物座標を正確に求めたりすることができる効果がある。
【００７０】
（実施形態４（主に請求項４、１２について説明する））
本発明の実施形態４として、実施形態３において、角錐の隣り合う稜のなす角度を同じとした実施形態を説明する。
【００７１】
（実施形態４：主な効果）
角錐の隣り合う稜のなす角度が同じでない場合、間接光点生成面画像から３つの間接光点が選ばれた場合、光源と二つの間接光点とを結ぶ直線のなす角度を特定する必要があるが、角錐の隣り合う稜のなす角度を同じにすると、特定する必要がなくなり、処理を簡略化することができる。また、実施形態２で説明したように方程式を用いて位置を求める場合、方程式を簡略化することができる。
【００７２】
（実施形態５（主に請求項５、１３について説明する））
本発明の実施形態５として、実施形態３において、光源が特定可能状態で光を発するようにした実施形態について説明する。
【００７３】
（実施形態５：特定可能状態）
「特定可能状態」とは、間接光点が角錐の特定の頂点であることを特定することが可能であることが可能な状態である。例えば、特定の頂点の近くに点滅する間接光点が配置されるようにする。
【００７４】
（実施形態５：主な効果）
ある間接光点が特定の頂点であることが判明すれば、その間接光点から出発して例えば時計周りに他の間接光点をたどることにより、他の間接光点も特定され、光源と２つの間接光点とを結ぶ直線のなす角度を特定することができる。
【００７５】
（実施形態６（主に請求項６について説明する））
本発明の実施形態６として、実施形態５における特定可能状態が、間接光点を生成する光の波長を他の間接光点を生成する光の波長と異ならせる状態である実子形態について説明する。
【００７６】
このような特定可能状態は、例えば、図１４に例示された光源において、発光体１４０１の光の波長を他の発光体の光の波長と異ならせることにより実現される。もちろん、全ての発光体の光の波長を異なるようにしてもよい。
【００７７】
また、図１６に例示された光源において、板１６０２の穴にフィルタを設置することにより実現される。
【００７８】
（実施形態６：主な効果）
本実施形態により、光の波長を異ならせることにより特定可能状態が実現されるので、特定の頂点を判別することが容易となる。
【００７９】
（実施形態７（主に請求項７について説明する））
本発明の実施形態７として、実施形態５において、特定可能状態が特定の間接光点を生成する光を点滅させる状態である実施形態について説明する。
【００８０】
例えば、図１４において、特定の発光体、例えば発光体１４０１が点滅するようにして実現される。また、図１６に例示された光源においては、特定の穴を塞ぐ操作を行なうようにして、特定の間接光点を生成する光を点滅させてもよい。
【００８１】
（実施形態７：主な効果）
本実施形態によれば、一つの光源から出る光の波長を同じにしても、特定の間接光点を特定することができる。これにより、光源の使用する光の波長を異ならせることにより、複数の光源が存在する場合に、複数の光源を区別することが容易に行なえる。
【００８２】
（実施形態８（主に請求項８について説明する））
本発明の実施形態８として、実施形態５において、特定可能状態が特定の間接光点の形状を他の間接光点の形状と異ならせる状態である実施形態について説明する。
【００８３】
例えば、図１４において、特定の発光体、例えば発光体１４０１だけについて、そこから出る光をＸ字型にする。
【００８４】
（実施形態８：主な効果）
本実施形態によれば、一つの光源から出る光の波長を同じにしても、特定の間接光点を特定することができる。これにより、光源の使用する光の波長を異ならせることにより、複数の光源が存在する場合に、これら複数の光源を区別することが行なえる。
【００８５】
（実施形態９（主に請求項９について説明する））
本発明の実施形態９として、実施形態１から８において、光源から出る光が、不可視領域の波長の光とした実施形態を説明する。
【００８６】
不可視領域の波長の光としては、赤外光や紫外光がある。
【００８７】
（実施形態９：主な効果）
本実施形態によれば、間接光点生成面上に投影される間接光点を人間の目に見えないものとすることができる。これにより、間接光点生成面に投影される間接光点に人間の注意が逸らされることが無くなる。例えば、美術館の展示室の雰囲気を壊すことなく、位置を検出することが可能となる。
【００８８】
（複数の光源が存在する場合など）
なお、実施形態１から９で説明したように、本発明では間接光を用いて対象物の位置を検出することができる。しかしながら、複数の対象物が存在する場合においては、存在する対象物を識別することが必要となる。対象物を識別する方法としてはいくつか考案されているが、以下において、対象物を識別する代表的な方法について説明する。
【００８９】
図１７は、第一の方法を説明する図である。図１７において、領域１７０１は、対象物の位置を検出するための領域である。この領域には、それぞれの光源による間接光点生成面画像を得るためのカメラ１７０２が設置さている。カメラ１７０２で得られた間接光点生成面画像は、実施形態１から９のいずれかにおける位置検出装置１７０３に送られ、取得された対象物の位置が位置利用装置１７０４へ送出される。一方、領域１７０１は、出入り口となるゲート１７０５が設置され、対象物がゲートを通過したことが管理サーバ１７０６へ送信される。例えば、光源にＲＦタグを付しておき、このＲＦタグを用いて、どの光源がゲートを通過したかを検出する。なお、無線ＬＡＮやブルートゥースなどの電波の送受信器を光源に付して、その送受信器の電波により、どの光源がゲートを通過したかを検出するようになっていてもよい。
【００９０】
管理サーバ１７０６は、対象物に配置される光源が発光するタイミングを管理する。具体的には、管理サーバ１７０６は、各光源が同時に発光しないようにするための発光タイミングテーブルを管理する。
【００９１】
例えば、領域１７０１に対象物Ａ、Ｂが存在する場合、発光タイミングテーブルは、発光タイミングテーブル１７０７が示すように、ＡとＢとが交互に発光するようになっている。このような状態において、対象物Ｃがゲート１７０５を通過すると、対象物Ｃの通過が管理サーバ１７０６に送出される。この結果、管理サーバ１７０６は、発光タイミングテーブル１７０７を再構成し、Ａ、Ｂ、Ｃが順に発光し、同時に発光しないようにする発光タイミングテーブル１７０８を構成する。そして、発光タイミングテーブルの内容を、位置利用装置１７０４に送出するとともに、領域１７０１に存在する対象物の光源に伝達し、その発光タイミングテーブルに従って発光するように点滅を行なうようにする。
【００９２】
位置利用装置１７０４は、位置検出装置１７０３から送出される対象物の位置と、管理サーバ１７０６から送出される発光タイミングテーブルと、により、どの対象物がどこの位置に存在するかを把握する。
【００９３】
図１８は、管理サーバ１７０６の処理の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ１８０１において、対象物のゲートの通過が検出されるまで待つ。通過が検出されるとステップＳ１８０２へ処理が移行し、発光タイミングテーブルを再構成する。ステップＳ１８０３において、光源に発光タイミングを通知する。ステップＳ１８０４において、一利用装置１７０４に各光源の発光タイミングを通知する。
【００９４】
図１９は、第二の方法を説明する図である。第二の方法では、対象物の光源が自立的に発光するタイミングを調整する。図１９において、領域１９０１は、対象物の位置を検出するための領域である。この領域には、それぞれの光源による間接光点生成面画像を得るためのカメラ１９０２が設置されている。カメラ１９０２で得られた間接光点生成面画像は、実施形態１から９のいずれかにおける位置検出装置１７０３に送られ、取得された対象粒の位置が位置利用装置１９０４へ送出される。
【００９５】
もし、対象物Ａの光源が発光しようとすると、その光源は、他の対象物の光源に対して発光してよいかどうかを問い合わせる信号を送信する。問い合わせを受けた他の対象物の光源は、自身が発光しなければ、その問い合わせを無視し、一方、自身が発光しようとするときには、自分も発光しようとしている旨の信号を返す。
【００９６】
例えば、Ａが発光しようとするとき、ＢとＣに対して問い合わせを送信する（１）。Ｂが発光しようとしなければ、Ｂは、Ａからの問い合わせを無視する。一方、Ｃも発光しようとするときには、自分も発光しようとしているところである旨の返信を行なう（２）。
【００９７】
もし、発光しようとする発光が、他の光源から、その他の光源も発光しようとしている旨の信号を受信した場合、他の光源と発光タイミングが重ならないように発光タイミングテーブルを作成し、発行管理サーバ１９０５へ送信する（３）。そして、発光管理サーバ１９０５は、位置利用装置１９０４へ発光タイミングテーブルを送信する。
【００９８】
なお、発光タイミングテーブルを作成した光源は、他の光源に対して、作成された発光タイミングテーブルを送信するようにしてもよい。
【００９９】
図２０は、Ａが発光しようとするとき、Ｂは発光しないがＣは発光しようとしている場合の処理のシーケンス図を例示する。ステップＳ２００１において、ＡからＢとＣとへ信号が送信される。この信号に対して、発光しようとするＣからＡへ返信が行なわれる（ステップＳ２００２）。返信を受けたＡは、発光タイミングテーブルを作成し、Ｃへ送信するとともに（ステップＳ２００３）、発光管理サーバへも発光タイミングテーブルを送信する（ステップＳ２００４）。
【０１００】
（応用例）
以下では、実施形態１から１０の応用例について説明する。例えば、デパート、コンビニエンスストアなどの商店において、顧客に光源をバッジとして衣服などに着けさせ顧客の位置を検出することにより、顧客の移動経路をトレースする。移動経路を分析することにより、顧客がどのような商品に興味を持っているかを知ることができる。また、広告ボードにより宣伝を行なう場合、その広告ボードの前に顧客が来たことを検出し、広告を表示するようにしてもよい。また、移動経路などにより顧客が興味を持つ商品が判明していれば、その顧客が興味を持つ商品の広告を表示する。
【０１０１】
また、顧客がある商品を探している場合、顧客の位置を検出することにより、顧客の持つ携帯端末などに、顧客の位置から、探している商品が陳列されている場所のルートを表示することが可能となる。
【０１０２】
また、博物館、美術館、展示場などにおいて、来訪者の位置を検出し、検出された位置に応じて、その位置の付近にある展示物の情報や館内ルート、現在位置を来訪者の持つ携帯端末等に表示することが可能となる。
【０１０３】
また、大勢の人が通行する場所、例えばデパート、スーパーマーケット、博物館、美術館、展示場など、の来訪者の位置を検出することにより、来訪者がどのように移動するのかを知ることができ、人の流れをスムーズにするためのレイアウト、防災計画の策定、人の流れに基づいたテナント料の適切な設定、などを行なうことができる。
【０１０４】
さらに、野球、バスケットボールなどの選手に光源を着けさせることにより、選手の位置を検出することができる。これにより、特定の選手をテレビカメラが自動的に追尾して撮影をするようにしたり、選手の位置や動きを示す図を生成し解説に役立てたりすることができる。また、走り幅跳びや走り高跳びを行なう選手に光源を着けさせることにより、飛跡を得たり、選手の飛んだ幅や高さの測定を行なったりすることができる。あるいは、体の移動を検出することによるフライングの検出を行なうこともできる。また、複数の光源をスケート選手などに着けることにより、スケート選手などがジャンプして何回転したかを知ることもできる。
【０１０５】
このような人が大勢居る場所において、特に光源から出る光を可視領域以外の波長の光にすれば、天井や壁面に投影される間接光点により注意が逸らされることがなくなる。
【０１０６】
また、本発明は人の位置を検出することに限定されることはない。例えば、展示場などの広いスペースを持つ建築物の内部において、出展者などに割り当てる区割りをするための測量に使用することができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、直接光を用いた位置の検出方法に比べて、少ないカメラで対象物の位置が検出できる範囲を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概要を示す図
【図２】実施形態１に係る位置検出装置の機能ブロック図
【図３】対象物、光源、間接光点生成面の関係を示す図
【図４】間接光点生成面座標情報の一例図
【図５】間接光点生成面座標情報の一例図
【図６】光点の座標と対象物座標とを対応付ける表の一例図
【図７】位置検出装置の処理のフローチャート
【図８】実施形態２に係る位置検出装置の機能ブロック図
【図９】対象物座標を求める過程を説明するための図
【図１０】対象物座標を求める過程を説明するための図
【図１１】図１０の三角形に正弦定理を適用して得られる等式を示す図
【図１２】対象物座標を求めるための方程式を示す図
【図１３】対象物座標を求める方程式を示す図
【図１４】光源の一例図
【図１５】光源の一例図
【図１６】光源の一例図
【図１７】対象物を識別する方法の説明図
【図１８】対象物を識別する処理のフローチャート
【図１９】対象物を識別する方法の説明図
【図２０】対象物を識別する処理のシーケンス図
【符号の説明】
１０１  光源
１０２  光跡
１０３  カメラ
１０４  障害物
【図１】
2005017203.tif 000003
【図２】
2005017203.tif 000004
【図３】
2005017203.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005017203.tif 000009
【図８】
2005017203.tif 000010
【図９】
2005017203.tif 000011
【図１０】
2005017203.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005017203.tif 000016
【図１５】
2005017203.tif 000017
【図１６】
2005017203.tif 000018
【図１７】
2005017203.tif 000019
【図１８】
2005017203.tif 000020
【図１９】
2005017203.tif 000021
【図２０】
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