(57)【要約】【課題】撮影部と表示部とを有する携帯端末で、それらの端末間の距離を計測する測距システムを提供する。【解決手段】  測距システム（１００）は、所定の時系列で所定の図形を表示する表示部（５１Ｂ）を有する計測対象物（５０Ｂ）と、所定の図形を撮影する撮影部（５３Ａ）と、撮影部（５３Ａ）により撮影された所定の図形と予め記憶された所定の図形の設計値とに基づいて、計測対象物から撮影部までの距離を計測する距離計測部（５７６）と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時系列で所定の図形を表示する表示部を有する計測対象物と、
前記所定の図形を撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された前記所定の図形と予め記憶された前記所定の図形の設計値とに基づいて、前記計測対象物から前記撮影部までの距離を計測する距離計測部と、
を備える測距システム。
【請求項２】
前記所定の図形が表示される前記所定の時系列に基づいて、前記撮影部により撮影された画像の中から前記所定の図形を選択する図形選択部をさらに備える請求項１に記載の測距システム。
【請求項３】
前記所定の時系列は前記所定の図形が時間経過とともに点滅する時間間隔パターンを含み、この時間間隔パターンは、前記計測対象物の個体情報を示す識別パターンと、前記識別パターンの開始を示す開始パターンと、前記識別パターンの終了を示す終了パターンとを含む請求項１又は請求項２に記載の測距システム。
【請求項４】
前記所定の時系列は前記所定の図形が時間経過とともに色彩が変わる色彩パターンを含み、この色彩パターンは、前記計測対象物の個体情報を示す識別パターンと、前記識別パターンの開始を示す開始パターンと、前記識別パターンの終了を示す終了パターンとを含む請求項１又は請求項２に記載の測距システム。
【請求項５】
前記計測対象物は、
前記計測対象物の個体情報を記憶する情報記憶部と、
前記情報記憶部に記憶された個体情報を前記表示部に表示する前記識別パターンに変換する識別情報変換部と、を有し、
前記撮影部で撮影された前記所定の時系列の所定の図形に基づいて、前記識別パターンを復号化して前記計測対象物の個体情報にする復号化部を備える請求項３又は請求項４に記載の測距システム。
【請求項６】
前記距離計測部は、前記撮影部により前記計測対象物を撮影して得られた画像データに基づき前記表示部上の位置を規定する画像座標と前記計測対象物が存在する実空間における位置を規定する世界座標との間において座標変換を行い、前記計測対象物から前記撮影部までの距離を計測する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項７】
個体情報を記憶する情報記憶部と、
前記情報記憶部に記憶された個体情報を所定の時系列で且つ前記所定の図形に変換する識別情報変換部と、
前記識別情報変換部で変換された前記所定の時系列で前記所定の図形を表示する表示部と、
前記所定の図形を撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された前記所定の図形と予め記憶された前記所定の図形の設計値とに基づいて、前記計測対象物から前記撮影部までの距離を計測する距離計測部と、
を備える画像処理装置。
【請求項８】
前記所定の図形が表示される前記所定の時系列に基づいて、前記撮影部により撮影された画像の中から前記所定の図形を選択する図形選択部をさらに備える請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記識別情報変換部は、前記所定の図形が時間経過とともに点滅する時間間隔パターン又は時間経過とともに色彩が変わる色彩パターンに変換し、この時間間隔パターン又は色彩パターンは、前記個体情報を示す識別パターンと、前記識別パターンの開始を示す開始パターンと、前記識別パターンの終了を示す終了パターンとを含む請求項７又は請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記撮影部で撮影された前記所定の時系列の所定の図形に基づいて、前記識別パターンを復号化して前記計測対象物の個体情報にする復号化部を備える請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
計測対象物の表示部で表示された所定の図形を撮影部で撮影して、前記撮影部から前記計測対象物までの距離を計測する測距方法において、
前記所定の図形が表示される所定の時系列に基づいて、前記撮影部により撮影された画像の中から前記所定の図形を選択する選択工程と、
前記撮影部により撮影された前記所定の図形と予め記憶された前記所定の図形の設計値とに基づいて、前記計測対象物から前記撮影部までの距離を計測する計測工程と、
を備える測距方法。
【請求項１２】
所定の時系列で所定の図形を表示する表示部と前記表示部で表示された前記所定の図形を撮影する撮影部とを備えた測距システムにインストールされ、前記撮影部から前記計測対象物までの距離を計測するプログラムであって、
前記測距システム内の演算手段は、
前記所定の図形が表示される所定の時系列に基づいて、前記撮影部により撮影された画像の中から前記所定の図形を選択する選択工程と、
前記撮影部により撮影された前記所定の図形と予め記憶された前記所定の図形の設計値とに基づいて、前記計測対象物から前記撮影部までの距離を計測する計測工程と、
を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示部で表示された図形を撮影して計測対象物までの距離を計測する測距システム、画像処理装置である。また、図形を撮影して計測対象物までの距離を計測するためのコンピュータプログラム及び測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、計測対象物までの距離を測りたいときには、超音波又は赤外線を射出して、 その超音波又は赤外線が戻ってくる反射量又は時間などを計測する計測センサーがある。また撮影した画像を利用して計測対象物までの距離を測りたいときには、ステレオカメラ（２点測距）などがある。例えば特許文献１は移動している１つの単眼カメラで、２度撮影することでステレオカメラの役割を担い、計測対象物までの距離を計測する技術が開示されている。
【０００３】
さて、近年、携帯電話、携帯情報端末又はスマートフォンが広く用いられている。このような携帯端末を用いたビジネスが提案されている。例えば特許文献２では、携帯型端末を用いたコミュニティ形成システムが提案されている。特許文献２に開示されたコミュニティ形成システムでは、複数の携帯端末を用いて電子情報をやり取りしているにすぎない。例えば複数の携帯端末間で、近距離にいる携帯端末がどれくらい近い距離にいるのか知ることができれば、さらに携帯端末が新しいコミュニティを作るきっかけとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０６４６３９
【特許文献２】特許第３７５８６１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、携帯端末に計測センサーを追加することは携帯端末の価格上昇につながってしまう。また、すでに市場に出回っている携帯端末であっても携帯端末間で互いの距離を計測できることが好ましい。また、特許文献１では移動している自動車などに取り付けられたカメラでは距離が測れるが、携帯端末を持った人物が立ち止った状態では、距離を計測できない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みて、撮影部と表示部とを有する携帯端末などの画像処理装置で、それらの装置間の距離を計測する測距システム及び画像処理装置を提供する。また、計測対象物までの距離を計測するためのコンピュータプログラム及び測距方法を提供する。
【０００７】
第１の観点の測距システムは、所定の時系列で所定の図形を表示する表示部を有する計測対象物と、所定の図形を撮影する撮影部と、撮影部により撮影された所定の図形と予め記憶された所定の図形の設計値とに基づいて、計測対象物から撮影部までの距離を計測する距離計測部と、を備える。
【０００８】
また、第２の観点の画像処理装置は、個体情報を記憶する情報記憶部と、情報記憶部に記憶された個体情報を所定の時系列で且つ所定の図形に変換する識別情報変換部と、識別情報変換部で変換された所定の時系列で所定の図形を表示する表示部と、所定の図形を撮影する撮影部と、撮影部により撮影された所定の図形と予め記憶された所定の図形の設計値とに基づいて、計測対象物から撮影部までの距離を計測する距離計測部と、を備える。
【０００９】
第３の観点の測距方法は、計測対象物の表示部で表示された所定の図形を撮影部で撮影して、撮影部から計測対象物までの距離を計測する測距方法において、所定の図形が表示される所定の時系列に基づいて、撮影部により撮影された画像の中から所定の図形を選択する選択工程と、撮影部により撮影された所定の図形と予め記憶された所定の図形の設計値とに基づいて、計測対象物から撮影部までの距離を計測する計測工程と、を備える。
【００１０】
第４の観点のコンピュータプログラムは、所定の時系列で所定の図形を表示する表示部と表示部で表示された所定の図形を撮影する撮影部とを備えた測距システムにインストールされ、撮影部から計測対象物までの距離を計測するプログラムであって、測距システム内の演算手段は、所定の図形が表示される所定の時系列に基づいて、撮影部により撮影された画像の中から所定の図形を選択する選択工程と、撮影部により撮影された所定の図形と予め記憶された所定の図形の設計値とに基づいて、計測対象物から撮影部までの距離を計測する計測工程と、を実行させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の測距システムは、図形を撮影することにより距離を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タブレット型端末機５０を使って互いの距離を計測する測距システム１００を示した図である。
【図２】タブレット型端末機５０を示した図である。
【図３】測距システム１００の概略ブロック図である。
【図４】（ａ）は、個体情報変換部５７２が個体情報を点滅シーケンスに変換した例である。  （ｂ）は、個体情報変換部５７２が個体情報を色彩シーケンスに変換した例である。
【図５】（ａ）は表示部５１Ｂに表示された図形ＧＰが点灯している状態である。  （ｂ）は表示部５１Ｂに表示された図形ＧＰが消灯している状態である。
【図６】時刻ｔ３１から時刻ｔ３６までの画像フレームを描いた図である。
【図７】（ａ）は、タブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂに表示される図形ＧＰを示した例である。  （ｂ）は、タブレット型端末機５０Ａの表示部５１Ａに、撮影された図形ＧＰが表示されている例である。
【図８】表示端末機６０と撮影端末機７０とを使った測距システム１１０である。
【図９】図形ＧＰを表示する際のフローチャートと図形ＧＰを撮影する際のフローチャートである。
【図１０】複数のロボットの協調行動への応用例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において特に本実施形態を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１４】
（第１実施形態）
＜全体構成＞
図１は、二人の人物ＨＭ（ＨＭＡ、ＨＭＢ）がカメラ付き携帯タブレット型端末機（以降、タブレット型端末機と称する）５０を使って互いの距離を計測する測距システム１００を示している。図２は、一般的なタブレット型端末機５０を示した図である。
【００１５】
図２に示されるように、タブレット型端末機５０は液晶などの表示部５１、撮影するカメラ部５３及び演算部５７を有している。カメラ部５３は表示部５１と同じ側の面又は反対側の面の少なくとも一面に配置されている。カメラ部５３は計測対象物などを撮影する際に使用される。タブレット型端末機５０は複数のアプリケーション・プログラムがインストール可能になっている。アプリケーション・プログラムはタブレット型端末機５０の演算部５７で作動し数々の演算処理することができる。
【００１６】
図２は一般的なタブレット型端末機５０を示したのであって、一つのカメラ部と２つの表示部を有する携帯電話であっても、第１実施形態の測距システム１００を構築することができる。また、表示部を備え且つアプリケーション・プログラムがインストール可能な一眼レフカメラであってもよい。つまり、基本的にカメラ部と表示部と演算部とを有している装置であったら測距システム１００を構築できる。携帯電話、タブレット型端末機、音楽プレーヤ、一眼レフカメラ等を総称して画像処理装置と呼ぶ。
【００１７】
図１に戻り、第１人物ＨＭＡはタブレット型端末機５０Ａを手に保持しており、タブレット型端末機５０Ａのカメラ部５３Ａを第２人物ＨＭＢの方向に向けている。また第１人物ＨＭＡはカメラ部５３Ａで撮影され表示部５１Ａに表示された画像を観察している。一方、第２人物ＨＭＢはタブレット型端末機５０Ｂを手に保持し、表示部５１Ｂを第１人物ＨＭＡの方向に向けている。
【００１８】
第２人物ＨＭＢは表示部５１Ｂに、四角形などの多角形、星形など特徴ある図形を表示させている。そして図形を所定の時系列で点滅させて表示している。第１人物はカメラ部５３Ａを介してその図形を撮影し、その所定の時系列の点滅シーケンスとその図形から計測対象物を特定している。例えば星形など特徴ある図形であっても、街中には同じような星形をしたポスターが貼られていたりする。第１人物ＨＭＡのタブレット型端末機５０Ａは、誤ってその保持型をしたポスターが計測対象物と認識してしまうかもしれない。そこで、タブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂは図形を所定の時系列で点滅させている。なお、図１では二人の人物ＨＭ（ＨＭＡ、ＨＭＢ）だけが描かれているが、測距システム１００は３人以上がそれぞれタブレット型端末機５０を有している場合でも適用できる。
【００１９】
＜端末機内のブロック＞
図３は、測距システム１００の概略ブロック図である。図３では２つのタブレット型端末機５０（５０Ａ、５０Ｂ）が示されている。いずれのタブレット型端末機５０も同じ構成であるため、一方のタブレット型端末機５０Ａのみを説明する。
【００２０】
タブレット型端末機５０Ａは、表示部５１Ａ、カメラ部５３Ａ及び演算部５７を有している。表示部５１Ａ、カメラ部５３Ａ及び演算部５７は例えばバスラインＢＵＳで互いにデータを送受信できる。表示部５１Ａは液晶もしくは有機ＥＬ素子からなる。表示部５１Ａにタッチパネルが組み合わされていてもよい。カメラ部５３Ａは撮影レンズとＣＣＤもしくはＣＭＯＳ等からなる受光素子と受光素子で撮影された画像（画像フレーム）を一時的に記憶するバッファとから構成される。これによりカメラ部５３Ａは動画撮影を行うことができる。演算部５７は例えばプログラムを演算するＣＰＵとメモリーとからなる。演算部５７は個体情報記憶部５７１、個体情報変換部５７２、復号化部５７３、図形選択部５７４、パターン記憶部５７５及び距離計測部５７６を有している。
【００２１】
個体情報（ＩＤ：identity）記憶部５７１は、そのタブレット型端末機５０Ａの機種によって異なる種別コード又はタブレット型端末機５０Ａの所有者の識別情報などが記憶されている。すなわちタブレット型端末機毎にその個体情報が記録されている。但し、必ずしも所有者の識別情報まで記憶されていなくてもよい。個体情報（ＩＤ：identity）変換部５７２は、個体情報記憶部５７１に記憶された個体情報を例えば時系列の点滅シーケンスに変換する。点滅シーケンスに変換された個体情報は、所定の図形形状で表示部５１Ａに表示される。復号化部５７３は、カメラ部５３Ａが撮影した図形の例えば点滅シーケンスを、符号に復号化する。
【００２２】
図形選択部５７４は、撮影された画像の中から、タブレット型端末機が表示した図形を選択する。例えばタブレット型端末機が表示した図形が正方形である場合、市街では同じ正方形の形状の建物、看板等が多くある。また、他人のタブレット型端末機がたまたま正方形を表示していることもある。また台形形状が表示されている場合であっても、カメラ部５３Ａの撮影角度によっては正方形に見えることもある。このような状況の中から、距離を計測する計測対象物を特定しなければならない。このため図形選択部５７４はカメラ部５３Ａによって撮影された画像の中、具体的にはバッファに記憶された１又は複数の画像フレーム中に、点滅シーケンスがあればそれが計測対象物の図形であるとして選択する。
【００２３】
パターン記憶部５７５は、複数の個別情報を記憶している。例えば“ＡＮＡ”という個体情報はどのようなタブレット型端末機の機種であるがが記憶されている。また、タブレット型端末機は表示部にどのような図形でどのような大きさで図形を表示するかが記憶されている。
【００２４】
距離計測部５７６は、撮影された図形の形状から計測対象物からの距離を計測する。例えば計測対象のタブレット端末と距離計測する側のタブレット端末が５ｍの距離で正対しているとする。カメラの焦点距離を３８．５ｍｍと仮定し、計測対象側のディスプレイに正方形の図形を３０ｍｍ×３０ｍｍで表示すると、計測側の撮像素子には、正方形の一辺は３８．５×３０／５０００＝  ０．２３ｍｍ  の長さで映る。２つの端末が正対しているという条件は理想条件であるが、この様な場合には、撮像素子に映った大きさと、焦点距離から、対象までの距離を逆算することができる。なお、２つの端末が正対しない一般的なケースについては、以下で説明する。
【００２５】
＜時系列で表示される図形＞
次に個体情報変換部５７２が個体情報を変換する点滅シーケンスについて説明する。表示部５１は、個体情報変換部５７２が変換した点滅シーケンスを図形ＧＰとして表示する。図形ＧＰは、四角形などの多角形であっても多角形の枠形状であってもよい。但し、真円形などは後述する座標位置を特定し難いため好ましくない。
【００２６】
個体情報変換部５７２は、例えば“ＡＮＡ”という個体情報であった場合にモールス符号のように、「・−  −・  ・−」と変換する。ここで「・」又は「−」の際に点灯することを示し、それ以外は消灯することを示している。復号化部５７３は、カメラ部５３Ａが撮影した図形の点滅シーケンス「・−  −・  ・−」を“ＡＮＡ”に符号化する。ここでは点滅シーケンスの変換例をモールス符号で示したが、個体情報がそもそも「０１１００００１」などの二値化信号でお記憶しておいてもよい。個体情報記憶部５７１がこのような二値化信号を記憶している場合には、個体情報変換部５７２は、情報の値が変化したときのみ、パルスをＯＮまたはＯＦＦさせるＮＲＺＩ(Non Return to Zero Inverted)変調するよう変換を行ってもよい。
【００２７】
図４は、個体情報変換部５７２は、個体情報を時系列のシーケンスに変換した例である。図４（ａ）は、個体情報変換部５７２が個体情報を点滅シーケンスに変換した例であり、図４（ｂ）は、個体情報変換部５７２が個体情報を色彩シーケンスに変換した例である。
【００２８】
図４（ａ）では、モールス符号のように、個体情報を時系列に点滅する点滅シーケンスに変換している。時間間隔が長い点灯と時間間隔が短い点灯とを組み合わせて、個体情報を表現している。この個体情報の点滅シーケンスの先頭には個体情報の点滅シーケンスが始まることを示す開始の点滅シーケンスが付される。また、個体情報の点滅シーケンスの後尾には個体情報の点滅シーケンスが終わることを示す終了の点滅シーケンスが付される。開始の点滅シーケンス及び終了の点滅シーケンスが付されることで、個体情報の点滅シーケンスの開始と終了とが特定される。
【００２９】
さて、短い点灯時間であっても、例えば２〜６ミリ秒以上の時間点灯する。カメラ部５３の受光素子が画像フレームを読み出し時間は年々早くなっているが、１画像フレーム分の画像読み出し時間より長い時間点灯していないと、消灯していると誤って画像処理されるおそれがあるからである。
【００３０】
個体情報は、モールス符号のように、時系列に点滅する点滅シーケンスで説明してきた。しかし、これに限られるものではない。個体情報変換部５７２は、図４（ｂ）に示されるように、時系列的に色彩を変えている。色彩が一定時間ごとに切り替わることにより、個体情報のシーケンスを作り出している。例えば、４００ｎｍの色彩が点灯し次ぎに５００ｎｍの色彩が点灯し、次に６００ｎｍの色彩が点灯するなどして個体情報のシーケンスを表現している。色彩シーケンスは色彩が次々と変わればよいため、消灯する時間が少なくて済む。このため個体情報のシーケンスを短時間で表示することができる。また点滅シーケンスと同様に、個体情報の色彩シーケンスの先頭には個体情報の色彩シーケンスが始まることを示す開始の色彩シーケンスが付され、また、個体情報の色彩シーケンスの後尾には個体情報の点滅シーケンスが終わることを示す終了の色彩シーケンスが付される。
【００３１】
点滅シーケンス及び色彩シーケンスは、カメラ部５３で所定時間撮影されるように、図４（ａ）又は（ｂ）に示したシーケンスを表示部５１に複数回表示させる。これにより、図形選択部５７４は、撮影された画像の中に似た図形があっても、タブレット型端末機５０が表示した図形であることを認識することができる。またその認識した図形の個体情報をパターン記憶部５７５に記憶された個体情報と比較して、個体情報を特定することができる。なお、以下の実施形態では個体情報変換部５７２が点滅シーケンスを表示部５１に表示させる例で説明する。
【００３２】
＜点滅の判断＞
図形選択部５７４はカメラ部５３Ａが撮影した画像の中から点滅する図形を探す必要がある。図形選択部５７４は参照輝度（閾値）より明るくなったり暗くなったりする点滅シーケンスの図形を複数の画像フレームの中から探し出す。このときカメラ部５３Ａが撮影する背景などの明るさによっては、図形の点滅シーケンスを判断し難い場合もある。
【００３３】
図５は、第１人物ＨＭＡが保持しているタブレット型端末機５０Ａの表示部５１Ａに、第２人物ＨＭＢが保持しているタブレット型端末機５０Ｂが表示されている例である。図５（ａ）は表示部５１Ｂに表示された図形ＧＰが点灯している状態である（図４（ａ）の時刻ｔ１１）。図５（ｂ）は表示部５１Ｂに表示された図形ＧＰが消灯している状態である（図４（ｂ）の時刻ｔ１２）。
【００３４】
点滅シーケンスの図形を画像フレームの中から探し出す際には、図形選択部５７４は表示部５１Ａを複数の分割領域ＲＧに分割する。ここでは説明のため、表示部５１Ａを複数の分割領域ＲＧ（領域ＲＧ１〜領域ＲＧ９）まで分割しているが、実際にはカメラ部５３Ａのバッファに記憶された画像フレームを領域ごとに分割すればよい。図５（ａ）においては、タブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂが領域ＲＧ１及び領域ＲＧ４に存在する。このため、図形選択部５７４は領域ＲＧ１及び領域ＲＧ４のそれぞれで平均輝度を求める。そして図形選択部５７４はその平均輝度から参照輝度（閾値）を求める。図形ＧＰが点灯している状態と（図４（ａ）の時刻ｔ１１）図形ＧＰが消灯している状態（図４（ｂ）の時刻ｔ１２）とが画像バッファに複数の画像フレームに記憶されていることで、図形選択部５７４は表示部５１Ａの画面から点滅している図形を特定するこことができる。
【００３５】
カメラ部５３Ａの撮影範囲内の領域ＲＧ９に、正方形形状をした図形ＥＲ（例えば箱やポスター）が存在していたとする。しかし、図形選択部５７４は複数の画像フレームにわたって図形ＥＲを記憶しても輝度が一定のままで変化していないと判断する。そのため図形選択部５７４は図形ＥＲが計測対象物でないと判断することができる。
【００３６】
なお、図５では図形選択部５７４は表示部５１Ａを複数の領域ＲＧに分割する例を示したが、必ずしも表示部５１Ａを複数に分割させる必要はない。例えば、タブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂが近い場合にはカメラ部５３Ａは受光素子いっぱいに表示部５１Ｂを撮影することができる。またカメラ部５３Ａの撮影レンズにズーム機能がついている場合でも、受光素子いっぱいに表示部５１Ｂを撮影することができる。このような場合には表示部５１Ｂ全体の平均輝度を参照輝度（閾値）にすることができる。
【００３７】
これまでは、第１人物ＨＭＡが保持しているタブレット型端末機５０Ａの表示部５１Ａに、１つの図形ＧＰが表示される例を示した。しかし、２以上の図形ＧＰがカメラ部５３Ａで撮影され、表示部５１Ａに２以上の図形ＧＰが表示されてもよい。このような場合には図形選択部５７４は２つの図形ＧＰを選択することができる。図６は時刻ｔ３１から時刻ｔ３６までカメラ部５３のバッファに記憶された画像フレームを描いた図である。図６には、タブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂで表示された図形ＧＰＢと、タブレット型端末機５０Ｃの表示部５１Ｃで表示された図形ＧＰＣとがタブレット型端末機５０Ａのカメラ部５３Ａで撮影された結果である。なお図６では表示部５１Ｂ，５１Ｃ及び図形ＧＰＢ、ＧＰＣのみしか描いておらずタブレット型端末機５０Ｂ、５０Ｃは描かれていない。
【００３８】
タブレット型端末機５０Ｂ、５０Ｃは、それぞれの個体情報記憶部５７１から、その個体情報に応じた点滅シーケンスの図形を表示部５１Ｂ、５１Ｃに表示する。それが図６に示された図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣである。ともにそれぞれに表示部５１に同じ大きさの正方形の図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣが表示されているが、タブレット型端末機５０Ａの表示部５１Ａに表示された大きさ及び形は異なる。タブレット型端末機５０Ａからタブレット型端末機５０Ｂ、５０Ｃが異なり、またタブレット型端末機５０Ｂ、５０Ｃの保持されている角度が異なるからである。
【００３９】
時刻ｔ３１の画像フレームでは、図形ＧＰＣが表示されているが図形ＧＰＢは表示されていない。時刻ｔ３２の画像フレームでは、図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣが表示されている。時刻ｔ３３の画像フレームでは、図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣが表示されていない。時刻ｔ３４の画像フレームでは、図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣが表示されている。時刻ｔ３５の画像フレームでは、図形ＧＰＣが表示されているが図形ＧＰＢは表示されていない。時刻ｔ３６の画像フレームでは、図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣが表示されていない。
【００４０】
このように複数の画像フレームに基づいて、図形選択部５７４はカメラ部５３Ａが撮影した複数の画像フレームの中から点滅する図形ＧＰＢ及び図形ＧＰＣを選択することができる。そして、図形選択部５７４は図形ＧＰＢの点滅シーケンスと図形ＧＰＣの点滅シーケンスとをそれぞれ把握することができる。復号化部５７３は、点滅シーケンスを符号（個体情報）に復号化する。パターン記憶部５７５は複数の個体情報が記憶されているため、復号化された個体情報をパターン記憶部５７５に記憶されている個体情報と比較することにより、タブレット型端末機５０Ｂ、５０Ｃをそれぞれ特定することができる。
【００４１】
＜距離の計測＞
図７（ａ）は、第２人物ＨＭＢが保持しているタブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂに表示される図形ＧＰを示した例である。図７（ｂ）は、第１人物ＨＭＡが保持しているタブレット型端末機５０Ａの表示部５１Ａに、撮影された図形ＧＰが表示されている例である。
【００４２】
図７（ａ）では多角形の図形の一つである正方形の図形ＧＰが表示部５１Ｂに表示されている。例えば、正方形の図形ＧＰは一辺が３０ｍｍで表示されている。距離を測定するために、図形ＧＰは例えば９点の座標位置（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘ９、Ｙ９）を有している。座標位置（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ３、Ｙ３）、（Ｘ７、Ｙ７）及び（Ｘ９、Ｙ９）は、正方形の角部である。座標位置（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ４、Ｙ４）、（Ｘ６、Ｙ６）及び（Ｘ８、Ｙ８）は正方形の４辺の中間点である。また座標位置（Ｘ５、Ｙ５）は正方形の中心位置である。
【００４３】
表示部５１Ｂで表示されている正方形の図形ＧＰＢを、第１人物ＨＭＡが保持しているタブレット型端末機５０Ａのカメラ部５３Ａで撮影する。第１人物ＨＭＡが保持しているタブレット型端末機５０Ａの傾き具合、第２人物ＨＭＢが保持しているタブレット型端末機５０Ｂの傾き具合によって、図７（ｂ）に示されるような図形ＧＰＢが撮影される。なお、図７（ｂ）ではタブレット型端末機５０Ｂ自体は省略して描かれている。タブレット型端末機５０Ａのカメラ部５３Ａで撮影された画像では、図形ＧＰＢは例えば９点の座標位置（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ９、ｙ９）に移動している。
【００４４】
距離計測部５７６は、この撮影された９点の座標位置（ｘｎ、ｙｎ）と、表示部５１Ｂに表示された（設計値である）図形ＧＰＢの９点の座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）とを以下の数式１で対応させる。
【数１】
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…数式１
【００４５】
ここで、Ｓは係数であり、ｘ及びｙは、図７（ｂ）で描かれた撮影された座標位置（ｘｎ、ｙｎ）である。ｆはカメラ部５３の焦点距離であり既知である。ｃｘ及びｃｙは既知のカメラ部５３の光軸中心座標である。ｒ１１からｒ３３は回転量であり、ｔ１からｔ３はシフト量である。Ｘ及びＹは世界座標であり、図７（ａ）に描かれた設計座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）である。図形ＧＰはここを原点として距離を考えるためにＺ＝０とする。９点の設計座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）は既知であり、９点の座標位置（ｘｎ、ｙｎ）は図７（ｂ）の撮影された画像から求められる。このため、未知の係数は、回転量ｒｒ及びシフト量ｔとなる。Ｚ＝０であるため、未知の回転量ｒｒ及びシフト量ｔは合計８となる。そのため、少なくとも８点を測定すれば連立方程式を解くことができる。
【００４６】
距離計測部５７６が、数式１で、ｔ１、ｔ２及びｔ３を求めれば、次の数式２で、第２人物ＨＭＢが保持しているタブレット型端末機５０Ｂの表示部５１Ｂから、第１人物ＨＭＡが保持しているタブレット型端末機５０Ａのカメラ部５３Ａまでの距離を求めることができる。
【数２】
2013032962.tif 000004
…数式２
【００４７】
距離Ｌを計測後に、図７（ｂ）の右上に示されているように、タブレット型端末機５０Ａの表示部５１Ａに距離Ｌ＝２．５ｍを表示してもよい。
【００４８】
なお、数式１または数式２以外にも、カメラキャリブレーションの計算に広く用いられているＺｈａｎｇの式などを使用してもよいことは言うまでもない。Ｚｈａｎｇの式を使用するとディストーションを考慮するため、より高精度な結果が得られる。さて、図７（ａ）では、正方形の図形ＧＰの一辺が３０ｍｍと説明した。しかし、タブレット型端末機などの画像処理装置の種類によっては小さな表示部しかなく、一辺が２０ｍｍの正方形しか表示できない場合がある。このような場合には画像処理装置は一辺が２０ｍｍの正方形を表示すればよい。パターン記憶部５７５が、複数の個別情報を記憶しているため、ある画像処理装置はその表示部に２０ｍｍの正方形を表示すると記憶されてあれば、その値を使って距離計測部５７６は数式１を計算すればよい。
【００４９】
また、カメラ部５３で撮影された画像フレームは複数ある。例えばタブレット型端末機を保持している人物が移動している際には、９点の座標位置（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ９、ｙ９）を最後の画像フレームから求めてもよい。仮に人物が移動していないなら、複数の画像フレームの各座標位置（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ９、ｙ９）の平均値を使用してもよい。
【００５０】
（第２実施形態）
図８は、表示端末機６０と撮影端末機７０とを使って表示端末機までの距離を計測する測距システム１１０を示している。第１実施形態では、２以上のタブレット型端末機５０を使って相互に距離を計測する例が示された。第２実施形態では、表示端末機６０から撮影端末機７０までの距離を測定する例を示す。
【００５１】
図８は、測距システム１１０の概略ブロック図であり、表示端末機６０と撮影端末機７０とが示されている。表示端末機６０は、表示部５１、個体情報記憶部５７１及び個体情報変換部５７２を有している。これらはバスラインＢＵＳで互いにデータを送受信できる。撮影端末機７０は、カメラ部５３、復号化部５７３、図形選択部５７４、パターン記憶部５７５及び距離計測部５７６を有している。これらはバスラインＢＵＳで互いにデータを送受信できる。表示端末機６０及び撮影端末機７０は、第１実施形態のタブレット型端末機５０が有していた各ブロックと同じ構成であるため、同じ番号を付している。
【００５２】
表示端末機６０は、所定の点滅シーケンスの図形ＧＰを表示部５１に表示し、撮影端末機７０はカメラ部５３で撮影した複数の画像フレームに基づいて、表示端末機６０から撮影端末機７０までの距離を計測する。
【００５３】
＜測距システム１１０の動作＞
図９は、図形ＧＰを表示する際のフローチャート（左側）と図形ＧＰを撮影する際のフローチャート（右側）である。
【００５４】
表示端末機６０では、まず個体情報記憶部５７１に記憶された種別コード及び所有者の識別情報などの個体情報を個体情報変換部５７２が取得する（ステップＳ２１）。そして、個体情報変換部５７２は、個体情報を時系列の点滅シーケンスの図形に変換する（ステップＳ２２）。さらに点滅シーケンスに変換された個体情報は、所定の図形形状で表示部５１に表示される（ステップＳ２３）。
【００５５】
撮影端末機７０では、まずカメラ部５３が表示端末機６０の表示部５１を撮影し、その撮影された複数の画像フレームがバッファに記憶される（ステップＳ４１）。図形選択部５７４はバッファに蓄えられた画像フレームから点滅シーケンスの図形を特定し、画像フレームから図形ＧＰを選択する（ステップＳ４２）。図形を選択できない場合には、ステップＳ４１及びＳ４２を繰り返す（ステップＳ４３）。
【００５６】
復号化部５７３は点滅シーケンスを復号化して、その点滅シーケンスを復号化する。復号化された結果はパターン記憶部５７５に記憶されている個体情報の種別コード及び所有者の識別情報などの個体情報を特定する（ステップＳ４４）。距離計測部５７６はバッファに記憶された画像フレームの例えば最後の一枚又は複数枚の平均に基づいて、図形ＧＰの座標位置を検出する（ステップＳ４５）。そして距離計測部５７６は、前述した数式１及び数式２を使って表示端末機６０から撮影端末機７０までの距離を計測する（ステップＳ４６）。
【００５７】
なお、第１実施形態の測距システム１００では、タブレット型端末機５０は表示部５１及びカメラ部５３を有しているため、図９に示された図形ＧＰを表示する際のフローチャートと図形ＧＰを撮影する際のフローチャートとを両方とも実行する。
【００５８】
第１実施形態のタブレット型端末機５０並びに第２実施形態の表示端末機６０及び撮影端末機７０は、ハードディスク又はフラッシュメモリ等の記録媒体を有している。そこで、図９に示したフローチャートの処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶させてもよい。そしてこの記憶媒体に記憶されているプログラムを演算部にインストールさせることで、この演算部に計算などを行わせることができる。
【００５９】
（応用例）
第１実施形態及び第２実施形態では人物が画像処理装置を保持していることを前途に、実施形態が説明された。しかし、複数のロボットの相互の距離計測にも本実施形態は適用うできる。
【００６０】
図１０は、第１ロボット８０Ａと第２ロボット８０Ｂとの協調行動への応用例を示す。第１ロボット８０Ａと第２ロボット８０Ｂとが協調してある作業を実行する際に、それぞれまでの距離を計測することがある。従来はロボットが距離を計測するために超音波センサーを用いることが多かった。しかし、超音波センサーは壁などの障害物も含めて距離を計測することができるが、測定対象物を特定することができなかった。
【００６１】
表示部に時系列で点滅する点滅シーケンスの図形を表示することで、互いに個体情報を得ることができるとともに互いの距離も同時に計測することができる。第１ロボット８０Ａは、２つの表示部８１Ａと１つのカメラ部８３Ａとを有している。またロボット内部には演算部８７を有している。同様に第２ロボット８０Ｂは、２つの表示部８１Ｂと１つのカメラ部８３Ｂと演算部８７とを有している。
【００６２】
第１ロボット８０Ａの２つの表示部８１Ａに、第１ロボット８０Ａの個体情報が図形ＧＰＡの点滅パターンとして表示される。２つの表示部８１Ａを対向する位置に配置することで、第２ロボット８０Ｂが任意の方向から近づいてきても点滅パターンの図形ＧＰＡを第２ロボット８０Ｂのカメラ部８３Ｂが撮影することができる。また、第２ロボット８０Ｂの２つの表示部８１Ｂに、第２ロボット８０Ｂの個体情報が図形ＧＰＢの点滅パターンとして表示される。そして、第１ロボット８０Ａのカメラ部８３Ａが図形ＧＰＢを撮影する。第１ロボット８０Ａ及び第２ロボット８０Ｂのそれぞれの演算部５７は、互いの個体情報と、図形ＧＰ（ＧＰＡ、ＧＰＢ）の座標情報から求まる距離を求めることができる。その個体情報と距離結果とに基づき、ある作業をすることができる。
【００６３】
図１０で示されたロボット８０は、２つの表示部８１と１つのカメラ部８３とをそれぞれ有していた。またロボット８０は１つの表示部８１と２つのカメラ部８３とをそれぞれ有していてもよい。さらにロボット８０は複数の表示部８１と複数のカメラ部８３とをそれぞれ有していてもよい。ロボット８０がどの方向から近づいてきても、複数の表示部８１と複数のカメラ部８３とを備えることで、個体情報と距離とを把握することができる。
【符号の説明】
【００６４】
５０（５０Ａ、５０Ｂ）  …  タブレット型端末機
５１（５１Ａ、５１Ｂ）、８１  …  表示部
５３（５３Ａ、５３Ｂ）、８３  …  カメラ部５３
５７、８７  …  演算部  
（５７１  …  個体情報記憶部、５７２  …  個体情報変換部、５７３  …  復号化部、５７４  …  図形選択部、５７５  …  パターン記憶部、５７６  …  距離計測部）
８０（８０Ａ、８０Ｂ）  …  ロボット
１００、１１０  …  測距システム
ＧＰ（ＧＰＡ、ＧＰＢ、ＧＰＣ）  …  図形
ＲＧ（ＲＧ１〜ＲＧ９）  …  分割領域
【図１】
2013032962.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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