(57)【要約】【課題】カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出システムおよび方法を提供する。【解決手段】平面１２上に配置されたドットパターンと、移動体１６が位置する平面１２上の領域を撮像する撮像手段２０と、撮像手段２０により取得した画像中から検出特徴量を算出する検出特徴量算出手段と、データベース３４から検出特徴量と一致度の高い基準特徴量を選択する特徴量照合手段２４と、基準特徴量に基づいて、移動体１６の現在位置を検出する位置検出手段２８と、画像中のドットパターンの倍率を、特徴量照合手段２４によりデータベース３４と照合可能な倍率に変更調整する倍率調整手段３６と、連続２画像中のドットパターン間の倍率を推定する推定手段３８と、推定手段３８で推定した倍率を補正する補正手段４０とを備えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出システムであって、
前記平面上に配置された複数のドットからなるドットパターンと、
前記移動体に備えられ、前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出する検出特徴量算出手段と、
前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択する特徴量照合手段と、
前記特徴量照合手段により選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出する位置検出手段と、
前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記特徴量照合手段により前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する倍率調整手段と、
前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する推定手段と、
前記倍率調整手段で変更調整した倍率に基づいて、前記推定手段で推定した倍率を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする移動体位置検出システム。
【請求項２】
平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、
前記平面上には複数のドットからなるドットパターンが配置され、
前記移動体には前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段が備えられ、
前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出し、
前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択し、
選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出するものであり、
前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する第一工程と、
前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する第二工程と、
第一工程で変更調整した倍率に基づいて、第二工程で推定した倍率を補正する第三工程と、
を備えることを特徴とする移動体位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体位置検出システムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、平面上に配置したパターン（模様）を利用して、平面上を移動する移動体の位置の検出を行う移動体位置検出システムが知られている（例えば、特許文献１〜４を参照）。
【０００３】
特許文献１、２の移動体位置検出システムは、既知のランダムなドットパターン（点群模様）が描画してある床面を利用し、この床面上に配置した移動体に備わるカメラから直下の床面を撮像して、取得した画像中のドットの配置（点群配置）を解析することにより移動体の位置を検出するものである。これらの移動体位置検出システムは、取得画像中の点群配置を床全体の点群配置データベースと照合することで、移動体の絶対位置を高精度に検出する。
【０００４】
特許文献３、４の移動体位置検出システムは、上記の特許文献１、２の移動体位置検出システムにおける取得画像中の点群配置の照合アルゴリズムとして、人工衛星の姿勢検出に使われるポールスターアルゴリズム（例えば、非特許文献１を参照）を適用し、位置検出の信頼性をより高めたものである。なお、人工衛星では搭載されたカメラで天空を撮像し、取得画像中の恒星点の配置を既知の恒星配置図（星図）と照合することでカメラの向いている方向を特定し人工衛星の姿勢検出をしているが、このポールスターアルゴリズムは、対象外の星の混入や星の消失に強いアルゴリズムとされている。
【０００５】
上記の特許文献１〜４の移動体位置検出システムでは、床面の画像を取得する際に、床面からのカメラの高さを一定の距離に固定して鉛直下方向（床面に対して垂直な方向）に撮像する必要がある。ところで、図６に示すように、移動体である搬送台車の車体１にカメラ２を取り付けた場合、床面３の凹凸によって移動中に床面３とカメラ２間の距離が変化することがある。例えばホイールベースが前後に長い搬送台車において車軸から離れた箇所では、凹凸がある床面３に対し移動によって高さが変化する。このような場合、カメラ２が撮像する画像中の点群配置が拡大あるいは縮小するため、点群配置データベースと照合できなくなり、移動体の位置・方向の検出が困難となるおそれがあった。
【０００６】
こうした問題を解決する技術として、本発明者内の一部は既に特願２０１４−０１１７３２号に示すような移動体位置検出システムを提案している。この移動体位置検出システムは、カメラから床までの距離をレーザセンサなどの距離センサで計測し、その計測値に基づいて取得画像を拡大または縮小することにより規定距離からの取得画像と同等の画像に変換するものである。こうすることで、カメラと床間の距離が変動した際の照合不良を起こし難くしている。
【０００７】
また、カメラと床間の距離が変動した際の照合不良を回避する別の方法として、例えば、搬送台車の車軸付近など床からの高さが変化しない箇所を選んでカメラを設置することなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５１４７０１５号公報
【特許文献２】特許第５２１９２０５号公報
【特許文献３】特許第５４８３０９０号公報
【特許文献４】特許第５６３７３５５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】E.  SILANI,  M.  LOVERA  :  Ploitecnico  di  Milano  Italy,  “Star  Identification  Algorithms  :  Novel  Approach  &  Comparison  Study”,  IEEE  Transactions  on  Aerospace  and  Electronic  Systems,  Vol.42,  No.4  October  2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、カメラと床間の距離が変動した際の照合不良を起こし難くするには、カメラから床までの距離をレーザセンサなどの距離センサで計測する方法、カメラを車軸付近などの高さ変化の少ない箇所に設置する方法などがある。しかしながら、距離センサを利用する方法はシステムコストの上昇を招くという問題がある。また、カメラの設置箇所を車軸付近などに限定する方法はシステムの汎用性を低下させるという問題がある。このため、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出できる低コストで汎用性に優れた技術が求められていた。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出システムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る移動体位置検出システムは、平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出システムであって、前記平面上に配置された複数のドットからなるドットパターンと、前記移動体に備えられ、前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出する検出特徴量算出手段と、前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択する特徴量照合手段と、前記特徴量照合手段により選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出する位置検出手段と、前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記特徴量照合手段により前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する倍率調整手段と、前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する推定手段と、前記倍率調整手段で変更調整した倍率に基づいて、前記推定手段で推定した倍率を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る移動体位置検出方法は、平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、前記平面上には複数のドットからなるドットパターンが配置され、前記移動体には前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段が備えられ、前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出し、前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択し、選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出するものであり、前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する第一工程と、前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する第二工程と、第一工程で変更調整した倍率に基づいて、第二工程で推定した倍率を補正する第三工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る移動体位置検出システムによれば、平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出システムであって、前記平面上に配置された複数のドットからなるドットパターンと、前記移動体に備えられ、前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出する検出特徴量算出手段と、前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択する特徴量照合手段と、前記特徴量照合手段により選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出する位置検出手段と、前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記特徴量照合手段により前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する倍率調整手段と、前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する推定手段と、前記倍率調整手段で変更調整した倍率に基づいて、前記推定手段で推定した倍率を補正する補正手段と、を備えるので、仮に撮像手段（カメラ）と平面（床）間の距離が変化することにより一時的に基準特徴量データベースとの照合不能状態が生じたとしても、倍率調整手段によって、取得画像中のドットパターンの倍率は照合可能な倍率に適宜変更調整される。一方、推定手段によって、時間的に連続して取得した２画像中のドットパターン間の倍率を推定し、推定した倍率の累積を計算することで、基準特徴量データベースにおけるドットパターンと画像中のドットパターンとの間の倍率を推定することができる。また、補正手段によって、基準特徴量データベースとの照合が成立した時の倍率に基づいて、推定した倍率の誤差を補正することができる。補正した倍率は、以後の推定手段および倍率調整手段の処理における倍率の初期値として用いることができ、高速、安定かつ高精度の位置検出性能が確保される。このため、距離センサを利用したりカメラの設置箇所を限定しなくても、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出が可能である。したがって、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出システムを提供することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明に係る移動体位置検出方法によれば、平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、前記平面上には複数のドットからなるドットパターンが配置され、前記移動体には前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段が備えられ、前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出し、前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択し、選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出するものであり、前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する第一工程と、前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する第二工程と、第一工程で変更調整した倍率に基づいて、第二工程で推定した倍率を補正する第三工程と、を備えるので、仮に撮像手段（カメラ）と平面（床）間の距離が変化することにより一時的に基準特徴量データベースとの照合不能状態が生じたとしても、第一工程によって、取得画像中のドットパターンの倍率は照合可能な倍率に適宜変更調整される。一方、第二工程によって、時間的に連続して取得した２画像中のドットパターン間の倍率を推定し、推定した倍率の累積を計算することで、基準特徴量データベースにおけるドットパターンと画像中のドットパターンとの間の倍率を推定することができる。また、第三工程によって、基準特徴量データベースとの照合が成立した時の倍率に基づいて、推定した倍率の誤差を補正することができる。補正した倍率は、以後の推定手段および倍率調整手段の処理における倍率の初期値として用いることができ、高速、安定かつ高精度の位置検出性能が確保される。このため、距離センサを利用したりカメラの設置箇所を限定しなくても、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出が可能である。したがって、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る移動体位置検出システムおよび方法の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図２は、ドットパターンと取得画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、取得画像から位置を検出する概念を説明する図である。
【図４】図４は、連続した２画像から位置・倍率を推定する概念を説明する図である。
【図５】図５は、本発明に係る移動体位置検出システムおよび方法の実施の形態を示すフローチャート図である。
【図６】図６は、従来の移動体位置検出システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る移動体位置検出システムおよび方法の実施の形態について、ポールスターアルゴリズムを適用して点群の照合を行う場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
［移動体位置検出システム］
まず、本発明に係る移動体位置検出システムについて説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、本発明に係る移動体位置検出システム１０は、建物内の床面（平面）１２上に配置されたドットパターン１４（点群配置）と、移動体１６に備えられ、移動体１６とともに床面１２上を移動する移動体位置検出装置１８とから構成されている。ここで、移動体１６とは、例えば搬送台車、ロボット、人間等である。ドットパターン１４は、印刷や描画等の手段によって床面１２上にランダムに配置されている。
【００２０】
移動体位置検出装置１８は、移動体１６が位置する床面１２上の領域を撮像する撮像手段２０と、ポールスター特徴量格納手段２２と、ポールスター照合手段２４（検出特徴量算出手段および特徴量照合手段）と、絞り込み手段２６と、撮像手段２０によって撮像した画像に基づいて移動体１６の位置を検出する位置検出手段２８と、倍率調整手段３６と、推定手段３８と、補正手段４０とを備える。
【００２１】
撮像手段２０は、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置である。撮像手段２０は移動体１６に固定されており、床面１２に対して垂直な撮影軸を有している。この撮像手段２０は移動体１６とともに移動しながら、移動体１６の位置する床面１２上の領域を所定の時間間隔で撮像し、図２の右側に示したような画像を取得する。本実施の形態では、高速度カメラを用いて、例えば１０ｍｓ程度の時間間隔で画像を取得している。また、図１に示すように、ＬＥＤなどの照明３０を用いることで、外乱光の影響の少ない画像を取得することができる。撮像手段２０と床面１２との距離Ｈ（床面１２から撮像手段２０までの高さ）は、予め規定の距離に設定してある。この距離Ｈは数センチメートルとすることが好ましいが、外乱光の影響の少ない画像を取得可能であればこの距離に限るものではない。
【００２２】
ポールスター特徴量格納手段２２は、図３に示すように、移動体１６の検出を行う前に、床面１２上のドットパターン１４におけるすべてのドット３２のポールスター特徴量（基準特徴量）を予め算出し、これをポールスターデータベース３４（基準特徴量データベース）に格納する。
【００２３】
ポールスター照合手段２４は、本発明の検出特徴量算出手段および特徴量照合手段として機能するものであり、図３に示すように、取得画像中の複数のドット３２から所定のドット３２ａを選択し、ドット３２ａや周辺に位置する複数のドット３２ｂ１〜３２ｂ５等から得られるポールスター特徴量（検出特徴量）を、予め作成したポールスターデータベース３４と照合する。
【００２４】
ここで、このポールスター照合手段２４は、尤度を設定したポールスター特徴量を用いて、ポールスター照合を行うものである。この尤度は、撮像手段２０により取得した画像中のドットと、このドットに対応するポールスターアルゴリズムのポールスターデータベース３４中のドットとの間の誤差を吸収するためのものである。
【００２５】
絞り込み手段２６は、ポールスター照合手段２４により照合された照合ドット候補から所定の照合ドットに絞り込むためのものである。
【００２６】
位置検出手段２８は、絞り込み手段２６により絞り込んだ所定の照合ドットからなるドットパターンの位置関係に基づいて、移動体１６の床面１２上での現在位置および方向を検出するものである。
【００２７】
倍率調整手段３６は、撮像手段２０と床面１２との距離Ｈが予め設定した規定の距離と異なることによってポールスター照合手段２４での照合が一時的に不能となった場合に、この状態を解消するために以下の機能を発揮するものである。すなわち、距離Ｈが規定の距離と異なる場合、倍率調整手段３６はポールスター照合手段２４で照合に用いる画像中のドットパターンの倍率を、ポールスター照合手段２４によりポールスターデータベース３４と照合可能な倍率に変更調整する。距離Ｈが規定の距離と一致し、ポールスター照合手段２４による照合が可能なときは、倍率調整手段３６は機能しない。なお、距離Ｈが規定の距離と異なる場合とは、例えば移動体１６が搬送台車などにより構成され、上記の図６で説明したように、床面１２の凹凸によって移動中に床面１２と撮像手段２０間の距離が変化するような場合が挙げられる。
【００２８】
距離Ｈが規定の距離と異なる場合には、撮像手段２０による取得画像は、その本来の見え方に比べて点群配置が拡大（または縮小）したものとなり、ポールスター照合手段２４による照合ができない（照合不能）。
【００２９】
そこで、取得画像中の点群配置の倍率を少しずつ変化させていくと、本来の見え方と照合する倍率が見つかる。照合可能な倍率の中でもより良好な照合となる倍率を最適倍率として求めることが望ましい。この場合、倍率調整手段３６は、ポールスターデータベース３４に格納されたポールスター特徴量に対応するドットパターンと、撮像手段２０による取得画像中の倍率を変更調整したドットパターンとの誤差を最小にする倍率を求め、求めた倍率を最適倍率に設定することができる。こうすることで、距離Ｈが変動した際の照合不良を回避するための最適倍率を比較的簡便な手法で得ることができる。
【００３０】
この後、求めた最適倍率をポールスター照合手段２４で用いる画像中のドットパターンに乗じること等によって、倍率調整手段３６はこのドットパターンの拡縮倍率を最適倍率に変更調整し、最適倍率に変更調整されたドットパターンを含む画像を生成する。生成した画像はポールスター照合手段２４に入力され、ポールスター特徴量を得るための画像として使用されることとなる。
【００３１】
推定手段３８は、図４に示すように、移動体１６が連続的に位置検出を行いながら移動している場合に、撮像手段２０によって時間的に連続して撮像された２画像（その位置検出時の取得画像Ｂと、その前の位置検出時の取得画像Ａ）中に共通して含まれるドットパターンの位置関係を利用して、２画像間の相対的な位置・方向・倍率関係を求める。そして、前の位置検出時に取得した画像により検出された位置および姿勢に積算することで移動体１６の床面１２上での現在位置、方向および２画像中のドットパターン間の倍率（取得画像Ａ中のドットパターンに対する取得画像Ｂ中のドットパターンの倍率）を推定する。
【００３２】
具体的には、前後の２画像Ａ、Ｂ中に共通して含まれる複数のドット（図４中、○印で囲ってあるドット）とその対応関係（ドットパターン）を取得し、そのＸＹ位置関係を比較して、移動体１６の並進変位、回転変位、倍率変動を求め、前の画像取得時の移動体１６の位置、方向および倍率に積算することで、現在の画像取得時の移動体１６の床面１２上での絶対位置、方向および前回の取得画像からの倍率（倍率変動）を推定する。
【００３３】
推定手段３８による推定のアルゴリズムとしては上記のポールスターアルゴリズムを用いることができる。この場合の推定手順については、上記の特許文献４に記載の手順と同様である。すなわち、推定手段３８は、時間的に連続して取得した２画像中にそれぞれ含まれる複数のドットについてポールスターアルゴリズムのポールスター特徴量をビット表現したポールスタービットからなるポールスタービット行列を求め、求めたポールスタービット行列に基づいて、対応するドット候補の間の距離を表す距離行列を求め、求めた距離行列に基づいて各ドット候補の間の組について距離が一致する数をカウントすることにより、２画像中に共通して含まれる複数のドットとその対応関係を取得する。そして、推定手段３８は、取得した対応関係に基づいて、前の位置検出時に取得した画像により検出された位置および姿勢に積算することで移動体１６の床面１２上での現在位置、方向および２画像中のドットパターン間の倍率を推定することになる。
【００３４】
補正手段４０は、倍率調整手段３６で変更調整した倍率に基づいて、推定手段３８で推定した倍率を補正するものである。
【００３５】
このように、本実施の形態の移動体検出システム１０では、上記のポールスター照合手段２４によるデータベース照合と、推定手段３８の連続２画像による位置・倍率推定の２つを組み合わせることにより、高速、安定かつ高精度の位置検出性能を確保することができる。
【００３６】
ここで、推定手段３８による処理は、ポールスター照合手段２４による処理に比べて計算時間が短いため、ポールスター照合手段２４による処理を実行中に高頻度に時間的に連続して計算できる。一方、推定手段３８による処理は時間の経過とともに推定誤差が累積し、倍率変動についても誤差が累積するという問題点を抱えている。そこで、推定手段３８による処理で高頻度に位置・倍率を推定し、ポールスター照合手段２４による処理が完了する毎に算出される高精度の位置検出値・倍率を用いて、推定手段３８による推定誤差を補正する。
【００３７】
推定手段３８による処理では、連続する２画像間の倍率変動は小さいため、２画像中のドットの対応付けは可能であり、小さな倍率変動が捉えられる。そこで、推定手段３８による処理によりある程度大まかな精度で倍率を把握し、この倍率を使用してポールスター照合手段２４によるデータベース照合を行う。このデータベース照合が成立すると、データベース点群に対する取得画像中のドットパターンについてのより精度の高い倍率が得られることになる。
【００３８】
上記構成の動作および作用を説明する。
図５に示すように、移動体位置検出装置１８は、画像取得して画像中の点にラベリングをし（ステップＳ１１）、この画像点群を用いてポールスター照合手段２４で尤度を導入したポールスター照合を行い（ステップＳ１２）、照合床点候補群について絞り込み手段２６で点群相互間距離の組み合わせの照合を行って（ステップＳ１３）、位置検出手段２８で撮像手段２０のカメラ位置・方向の計算をし（ステップＳ１４）、照合率による確認をする（ステップＳ１５）。この結果、現在の移動体１６の絶対位置と照合可能な高精度の倍率が得られる（ステップＳ１６）。なお、上記のうちステップＳ１１〜Ｓ１５の具体的な処理内容については、上記の特許文献３に記載の処理内容と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【００３９】
ここで、ステップＳ１２のポールスター照合手段２４による照合が不能となった場合には（ステップＳ１７でＮｏ）、移動体位置検出装置１８は距離Ｈが規定の距離から変化していると判定し、倍率調整手段３６による倍率調整の処理を行う（ステップＳ１８）。このステップＳ１８において、取得画像中のドットパターンの倍率を予め設定した所定量（例えば０．１％）だけ増減変化させることによって、拡大または縮小したドットパターンを含む画像を生成し、生成した画像を移動体位置検出装置１８に出力してステップＳ１１に戻る。この後、生成した画像を用いてポールスター照合手段２４による照合を行い（ステップＳ１２）、照合可能（ステップＳ１７でＹｅｓ）となるまでステップＳ１８、Ｓ１１、Ｓ１２の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１２においてポールスター照合手段２４による照合が可能である場合には（ステップＳ１７でＹｅｓ）、ステップＳ１８を経ることなく処理をステップＳ１３に進める。なお、倍率の初期値は等倍（１００％）であり、等倍から倍率を上げると拡大（１００％超過）、倍率を下げると縮小（１００％未満）となる。
【００４０】
このように、撮像手段２０と床面１２間の距離Ｈが変化することにより一時的にポールスターデータベース３４との照合不能状態が生じたとしても、倍率調整手段３６によって、取得画像中のドットパターンの倍率は照合可能な倍率に適宜変更調整される。
【００４１】
一方、移動体位置検出装置１８は、上記のステップＳ１１〜Ｓ１８の処理と同時並行して、推定手段３８による処理（ステップＳ２１〜Ｓ２４）を実行する。各ステップＳ２１〜Ｓ２４では、上述したように、時間的に連続した２画像を用いて現在位置および倍率の推定を行う。ここで、ステップＳ２１〜Ｓ２４の各々は、ポールスター照合手段２４による処理（ステップＳ１１〜Ｓ１８）に比べて計算時間が短いため、ポールスター照合手段２４による処理を実行中に高頻度に時間的に連続して計算できる。
【００４２】
そして、ポールスター照合手段２４による処理が成立した時に（ステップＳ１６）、補正手段４０は、得られた絶対位置、倍率を用いて、推定手段３８による処理（ステップＳ２３）によって推定した位置、倍率を補正する（ステップＳ２４）。補正された位置、倍率は、次回の推定手段３８による処理（ステップＳ２１）における基準値として使用される。このようにすることで、推定手段３８の処理における累積誤差を解消することができる。また、補正された位置、倍率は、ポールスター照合手段２４による倍率調整処理（ステップＳ１８）の初期値としても使用される。
【００４３】
このように、本実施の形態の移動体検出システム１０では、上記のポールスター照合手段２４によるデータベース照合と、推定手段３８の連続２画像による位置・倍率推定の２つを組み合わせることにより、高速、安定かつ高精度の位置検出性能を確保することができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、距離センサを利用したりカメラの設置箇所を限定しなくても、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出が可能である。したがって、照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出システムを提供することができる。
【００４５】
［移動体位置検出方法］
次に、本発明に係る移動体位置検出方法について説明する。
本発明に係る移動体位置検出方法は、床面（平面）上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、上記の移動体位置検出システム１０を用いて実施可能なものであり、第一工程、第二工程、第三工程を備える。
【００４６】
第一工程は、床面１２上における移動体１６の現在位置を検出する際において、撮像手段２０と床面１２との距離Ｈが予め設定した規定の距離と異なる場合に、ポールスター照合手段２４で用いる画像中のドットパターンの倍率を、ポールスターデータベース３４と照合可能な倍率に変更調整するものである。この倍率の変更調整の方法は、上記の移動体位置検出システム１０で説明した倍率調整手段３６の機能を実現するための方法と同様である。
【００４７】
第二工程は、撮像手段２０が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、移動体１６の現在位置、方向および２画像中のドットパターン間の倍率を推定するものである。この第二工程は、上記の移動体位置検出システム１０で説明した推定手段３８の機能を実現するための方法と同様である。
【００４８】
第三工程は、第一工程で変更調整した倍率に基づいて、第二工程で推定した倍率を補正するものである。この第三工程は、上記の移動体位置検出システム１０で説明した補正手段４０の機能を実現するための方法と同様である。
【００４９】
本発明の移動体位置検出方法によれば、撮像手段２０と床面１２間の距離Ｈが変化することにより一時的にポールスターデータベース３４との照合不能状態が生じたとしても、第一工程によって、取得画像中のドットパターンの倍率は照合可能な倍率に適宜変更調整される。
【００５０】
一方、第二工程によって、時間的に連続して取得した２画像中のドットパターン間の倍率を推定し、推定した倍率の累積を計算することで、ポールスターデータベース３４におけるドットパターンと画像中のドットパターンとの間の倍率を推定することができる。
【００５１】
また、第三工程によって、ポールスターデータベース３４との照合が成立した時の倍率に基づいて、推定した倍率の誤差を補正することができる。補正した倍率は、以後の第一工程および第二工程の処理における倍率の初期値として用いることができ、高速、安定かつ高精度の位置検出性能が確保される。
【００５２】
このため、距離センサを利用したりカメラの設置箇所を限定しなくても、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出が可能である。したがって、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出方法を提供することができる。
【００５３】
以上説明したように、本発明に係る移動体位置検出システムによれば、平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出システムであって、前記平面上に配置された複数のドットからなるドットパターンと、前記移動体に備えられ、前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出する検出特徴量算出手段と、前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択する特徴量照合手段と、前記特徴量照合手段により選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出する位置検出手段と、前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記特徴量照合手段により前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する倍率調整手段と、前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する推定手段と、前記倍率調整手段で変更調整した倍率に基づいて、前記推定手段で推定した倍率を補正する補正手段と、を備えるので、仮に撮像手段（カメラ）と平面（床）間の距離が変化することにより一時的に基準特徴量データベースとの照合不能状態が生じたとしても、倍率調整手段によって、取得画像中のドットパターンの倍率は照合可能な倍率に適宜変更調整される。一方、推定手段によって、時間的に連続して取得した２画像中のドットパターン間の倍率を推定し、推定した倍率の累積を計算することで、基準特徴量データベースにおけるドットパターンと画像中のドットパターンとの間の倍率を推定することができる。また、補正手段によって、基準特徴量データベースとの照合が成立した時の倍率に基づいて、推定した倍率の誤差を補正することができる。補正した倍率は、以後の推定手段および倍率調整手段の処理における倍率の初期値として用いることができ、高速、安定かつ高精度の位置検出性能が確保される。このため、距離センサを利用したりカメラの設置箇所を限定しなくても、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出が可能である。したがって、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出システムを提供することができる。
【００５４】
また、本発明に係る移動体位置検出方法によれば、平面上を移動する移動体の位置を検出する移動体位置検出方法であって、前記平面上には複数のドットからなるドットパターンが配置され、前記移動体には前記移動体が位置する平面上の領域を撮像する撮像手段が備えられ、前記撮像手段により取得した画像中の複数のドットから所定のドットを選択し、選択したドットと、このドットの周辺に位置する複数のドットとの位置関係を、選択したドットの検出特徴量として算出し、前記検出特徴量を、所定の基準特徴量が格納された基準特徴量データベースと照合することにより、前記基準特徴量データベースから前記検出特徴量と一致度の高い所定の基準特徴量を選択し、選択した前記基準特徴量に基づいて、前記平面上における前記移動体の現在位置を検出するものであり、前記撮像手段と前記平面との距離が予め設定した規定の距離と異なる場合に、前記検出特徴量算出手段で用いる画像中のドットパターンの倍率を、前記基準特徴量データベースと照合可能な倍率に変更調整する第一工程と、前記撮像手段が時間的に連続して取得した２画像中に共通して含まれるドットパターンの位置関係に基づいて、前記２画像間の位置、方向および倍率関係を求め、前記移動体の現在位置、方向および２画像中の前記ドットパターン間の倍率を推定する第二工程と、第一工程で変更調整した倍率に基づいて、第二工程で推定した倍率を補正する第三工程と、を備えるので、仮に撮像手段（カメラ）と平面（床）間の距離が変化することにより一時的に基準特徴量データベースとの照合不能状態が生じたとしても、第一工程によって、取得画像中のドットパターンの倍率は照合可能な倍率に適宜変更調整される。一方、第二工程によって、時間的に連続して取得した２画像中のドットパターン間の倍率を推定し、推定した倍率の累積を計算することで、基準特徴量データベースにおけるドットパターンと画像中のドットパターンとの間の倍率を推定することができる。また、第三工程によって、基準特徴量データベースとの照合が成立した時の倍率に基づいて、推定した倍率の誤差を補正することができる。補正した倍率は、以後の第一工程および第二工程の処理における倍率の初期値として用いることができ、高速、安定かつ高精度の位置検出性能が確保される。このため、距離センサを利用したりカメラの設置箇所を限定しなくても、照合不良を起こさずに高速かつ適正に位置検出が可能である。したがって、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くした低コストで汎用性に優れた移動体位置検出方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る移動体位置検出システムおよび方法は、ランダムな点群模様が描画してある床面を利用し、この床面上に配置した移動体に備わるカメラから直下の床面を撮像して取得画像中の点群配置を解析することにより移動体の位置を検出するシステムおよび方法に有用であり、特に、カメラと床間の距離が変動する際の照合不良を起こし難くするのに適している。
【符号の説明】
【００５６】
１０  移動体位置検出システム
１２  床面（平面）
１４  ドットパターン（点群配置）
１６  移動体
１８  移動体位置検出装置
２０  撮像手段
２２  ポールスター特徴量格納手段
２４  ポールスター照合手段（検出特徴量算出手段、特徴量照合手段）
２６  絞り込み手段
２８  位置検出手段
３０  照明
３２  ドット
３４  ポールスターデータベース（基準特徴量データベース）
３６  倍率調整手段
３８  推定手段
４０  補正手段
【図１】
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【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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