(57)【要約】      （修正有）【課題】自動走行提案システム及び方法を提供する。【解決手段】画像採集モジュールは、前記自動走行提案システムを有する自律移動装置が走行方向に沿う地面の画像を採集することに用いられ、地面テクスチャ分析モジュールは、前記地面の画像を受信して、且つ処理して、前記地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出することに用いられ、姿態判断モジュールは、前記自律移動装置がテクスチャ特徴情報を有する地面に位置する時の姿態情報を事前に推定することに用いられ、地面テクスチャのデータバンクは、前記地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を記憶して、前記自律移動装置が事前に推定する姿態情報を記憶することに用いられ、データ検証モジュールは、抽出されたテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と整合するかどうかを判断することに用いられる。【選択図】図１
2017134832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像採集モジュール、地面テクスチャ分析モジュール、姿態判断モジュール、地面テクスチャのデータバンク及びデータ検証モジュールを含む自動走行提案システムにおいて、
前記画像採集モジュールは、前記自動走行提案システムを有する自律移動装置が走行方向に沿う地面の画像を採集することに用いられ、
前記地面テクスチャ分析モジュールは、前記画像採集モジュールに接続され、前記地面の画像を受信して、且つ処理して、前記地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出することに用いられ、
前記姿態判断モジュールは、前記自律移動装置がテクスチャ特徴情報を有する地面に位置する時の姿態情報を事前に推定することに用いられ、
前記地面テクスチャのデータバンクは、前記地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を記憶して、前記自律移動装置が事前に推定する姿態情報を記憶することに用いられ、
前記データ検証モジュールは、前記地面テクスチャ分析モジュール及び前記地面テクスチャのデータバンクに接続され、抽出されたテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と整合するかどうかを判断することに用いられることを特徴とする自動走行提案システム。
【請求項２】
前記地面テクスチャのデータバンクは、分類の方式で複数の地面の画像のテクスチャ特徴情報を記憶することを特徴とする請求項１に記載の自動走行提案システム。
【請求項３】
前記地面テクスチャのデータバンクの中の一つの地面の画像のテクスチャ特徴情報の分類は、前記自律移動装置が事前に推定する一つの姿態に対応して、同じテクスチャ特徴情報及び対応する事前に推定する姿態は一度だけ記憶することを特徴とする請求項１に記載の自動走行提案システム。
【請求項４】
前記請求項１〜３の中のいずれかの一項に記載の自動走行提案システムを有する自律移動装置を提供するステップと、
画像採集モジュールを利用して、前記自律移動装置が走行方向に沿う地面に対して、画像を採集して、該画像を地面テクスチャ分析モジュールに伝送するステップと、
前記地面テクスチャ分析モジュールを利用して、前記画像を処理して、画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出するステップと、
前記姿態判断モジュールは、テクスチャ特徴情報によって、前記自律移動装置が前記テクスチャ特徴情報を有する路面にある時の姿態情報を事前に推定するステップと、
前記地面の画像のテクスチャ特徴情報を前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と比較して、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されているかどうかを判断して、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されていれば、該地面テクスチャのデータバンクの中の同じテクスチャ特徴情報を捜して、対応する姿態によって、前記自律移動装置が対応する処理をすることを提案して、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されていなければ、前記地面テクスチャのデータバンクに前記地面の画像のテクスチャ特徴情報及び前記テクスチャ特徴情報に対応して、事前に推定した姿態情報を増加させるステップと、
前記自律移動装置が走行する状況を記録するステップと、
を含むことを特徴とする自動走行提案方法。
【請求項５】
前記地面テクスチャ分析モジュールを利用して、画像を処理して、画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出するステップは、
奇数行の画素からなる子の画像を抽出するサブステップと、
地面の画像の中のノイズを減らすように、メディアンフィルタのアルゴリズムを採用して、地面の画像を処理するサブステップと、
Ｃａｎｎｙエッジ検出法を利用して、エッジ点を抽出するサブステップと、
を含むことを特徴とする、請求項４に記載の自動走行提案方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、スラム（ＳＬＡＭ）は、ロボットなどの自律移動装置が位置推定の過程において、一般的に使用される技術である。ＳＬＡＭ技術は、ロボットが知らない環境の位置から出発して、運動過程において、繰り返して観測された地図の特徴によって、自己の位置及び姿勢を推定して、自己位置推定と環境地図作成を同時に行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、自律移動装置が移動する過程において、例えば、地面の摩擦係数が大きい環境或いは地面に穴又は砂などがある環境からもたらされる影響があるので、移動結果が思うようには上がらなくて、自律移動位置が逸脱しやすい。これによって、自律移動の方向及び距離に影響をもたらして、ある時には自律移動装置が傾き倒れること又は自律移動装置が壊れることを引き起こす可能がある。
【０００４】
従って、自律移動装置に安全に滞りなく移動させる自動走行提案システム及び方法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
自動走行提案システムは、画像採集モジュール、地面テクスチャ分析モジュール、姿態判断モジュール、地面テクスチャのデータバンク及びデータ検証モジュールを含む。前記画像採集モジュールは、前記自動走行提案システムを有する自律移動装置が走行方向に沿う地面の画像を採集することに用いられる。前記地面テクスチャ分析モジュールは、前記画像採集モジュールに接続され、前記地面の画像を受信して、且つ処理して、前記地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出することに用いられる。前記姿態判断モジュールは、前記自律移動装置がテクスチャ特徴情報を有する地面に位置する時の姿態情報を事前に推定することに用いられる。前記地面テクスチャのデータバンクは、前記地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を記憶して、前記自律移動装置が事前に推定する姿態情報を記憶することに用いられる。前記データ検証モジュールは、前記地面テクスチャ分析モジュール及び前記地面テクスチャのデータバンクに接続され、抽出されたテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と整合するかどうかを判断することに用いられる。
【０００６】
自動走行提案方法は、前記自動走行提案システムを有する自律移動装置を提供するステップと、画像採集モジュールを利用して、前記自律移動装置が走行方向に沿う地面に対して、画像を採集して、該画像を地面テクスチャ分析モジュールに伝送するステップと、前記地面テクスチャ分析モジュールを利用して、前記画像を処理して、画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出するステップと、前記姿態判断モジュールは、テクスチャ特徴情報によって、前記自律移動装置が前記テクスチャ特徴情報を有する路面にある時の姿態情報を事前に推定するステップと、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報を前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と比較して、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されているかどうかを判断して、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されていれば、該地面テクスチャのデータバンクの中の同じテクスチャ特徴情報を捜して、対応する姿態によって、前記自律移動装置が対応する処理をすることを提案して、前記地面の画像のテクスチャ特徴情報が前記地面テクスチャのデータバンクに記憶されていなければ、前記地面テクスチャのデータバンクに前記地面の画像のテクスチャ特徴情報及び前記テクスチャ特徴情報に対応して、事前に推定した姿態情報を増加させるステップと、前記自律移動装置が走行する状況を記録するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
従来技術と比べて、本発明の地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案システム及び方法は、走行しながら、地面テクスチャのデータバンクを作成して、不断に完全なものにして、自律移動装置が続けて類似する地面を走行する時には、安全に滞りなく移動させ、自律移動装置が傾き倒れること又は自律移動装置が壊れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案システムのブロック図である。
【図２】本発明の地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案方法のフローチャートである。
【０００９】
以下、図面及び具体的な実施例を参照して、本発明の自動走行提案システム及び方法について詳しく説明する。
【００１０】
図1を参照して、本発明の実施例は、地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案システムを提供する。自動走行提案システムは、画像採集モジュール、地面テクスチャ分析モジュール、姿態判断モジュール、地面テクスチャのデータバンク及びデータ検証モジュールを含む。画像採集モジュールは、自動走行提案システムを有する自律移動装置が走行方向に沿う地面の画像を採集することに用いられる。地面テクスチャ分析モジュールは、画像採集モジュールに接続され、地面の画像を受信して、且つ処理して、地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出することに用いられる。姿態判断モジュールは、自律移動装置がテクスチャ特徴情報を有する地面に位置する時の姿態情報を事前に推定することに用いられる。地面テクスチャのデータバンクは、地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を記憶すること、及び自律移動装置が事前に推定する姿態情報を記憶することに用いられる。データ検証モジュールは、地面テクスチャ分析モジュール及び地面テクスチャのデータバンクに接続され、抽出されたテクスチャ特徴情報が地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と整合するかどうかを判断することに用いられる。
【００１１】
自律移動装置は、自体で独立して移動できる設備であり、ロボット、無人搬送車又は無人自動車などである。
【００１２】
画像採集モジュールは、カメラを含む。該カメラは、自律移動装置が走行方向に直面する一側に設置され、自律移動装置が走行方向に沿う地面テクスチャの画像を撮影することに用いられる。地面テクスチャは、穴、砂、小石、汚れなどの摩擦係数が大きい地面及び平らな地面を含む。カメラは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳに基づくカメラである。
【００１３】
地面テクスチャ分析モジュールは、データ線によって、画像採集モジュールに接続される。画像採集モジュールが採集した地面の画像の信号は、データ線によって、地面テクスチャ分析モジュールに伝送する。コンピュータビジョンに基づいて、地面テクスチャ分析モジュールは、地面の画像に対して、画像処理を行う。画像処理を行う目的は地面の画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出することである。テクスチャ特徴情報は、絨毯又はタイルなどの地面テクスチャを顕著に区分できる特徴情報を述べ表す。
【００１４】
姿態判断モジュールは、慣性計測装置（ＩＭＵ）を含む。該慣性計測装置がジャイロ（Ｇｙｒｏ）を含み、ジャイロによって、自律移動装置の現在の方位角を知ることができる。この基礎に基づいて、数学予測モデルによって、自律移動装置が続いて走行する時の方位角の変化を推測することができ、地面テクスチャ分析モジュールが抽出されたテクスチャ特徴情報を結合して、自律移動装置が地面にある姿態を推測することができる。数学予測モデルは、カルマンフィルタ法を採用することができる。
【００１５】
地面テクスチャのデータバンクは、複数の地面の画像のテクスチャ特徴情報及び各地面の画像のテクスチャ特徴情報が対応する自律移動装置の姿態が記憶される。例えば、「絨毯」というテクスチャ特徴情報に対応する姿態は、「加速度が３０キロメートル／１時間である」であり、「タイル」というテクスチャ特徴情報に対応する姿態は、「加速度が５０キロメートル／１時間である」である。地面テクスチャのデータバンクは、分類の方式で複数の地面の画像のテクスチャ特徴情報を記憶して、該テクスチャ特徴情報はテキスト形式である。一つの地面の画像のテクスチャ特徴情報の分類は、自律移動装置が事前に推定する一つの姿態に対応する。同じテクスチャ特徴情報の分類は、以前の分類を基礎として、不断に細分化されることができ、同じテクスチャ特徴情報の分類が対応する姿態も不断に修正することによって、自律移動装置の安全性及び円滑性を実現することができる。
【００１６】
地面テクスチャのデータバンクは、無から有になり、リアルタイムに作成して、不断に完全なものにされるデータバンクである。地面テクスチャのデータバンクに記憶されるデータは重複して出現せずに、同じテクスチャ特徴情報及び対応する姿態は一度だけ記憶する。従って、データが重複して、煩わしく多くなって混乱することを防止できる。
【００１７】
データ検証モジュールは、地面テクスチャ分析モジュール及び地面テクスチャのデータバンクに接続され、抽出されたテクスチャ特徴情報が地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と整合するかどうかを判断することに用いられる。整合とは、地面テクスチャ分析モジュールの中のテクスチャ特徴情報が、地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と同じであること又は対応することである。
【００１８】
自動走行提案システムは、更に、例えばＧＰＳである位置決めモジュールを含む。位置決めモジュールは、自律移動装置が路面にある位置を獲得することに用いられる。位置決めモジュールは、地面テクスチャのデータバンクを結合して、自律移動装置が異なる環境にある異なる時間の姿態をクラウドサーバに伝送して、データを分析する。同じ路面にある異なる環境に対して、安全に、安定な移動姿態を獲得して、該移動姿態を地面テクスチャのデータバンクに記憶する。ほかの自律移動装置が前記路面を走行しても、前記地面テクスチャのデータバンクさえダウンロードすれば、ほかの自律移動装置も安全に滞りなく該路面を通すことができる。
【００１９】
図２を参照すると、本発明は、自動走行提案方法を提供する。該自動走行提案方法は、以下のステップを含む。
【００２０】
ステップ１：地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案システムを有する自律移動装置を提供する。
【００２１】
ステップ２：画像採集モジュールを利用して、自律移動装置が走行方向に沿う地面に対して、画像を採集して、該画像を地面テクスチャ分析モジュールに伝送する。
【００２２】
ステップ３：地面テクスチャ分析モジュールを利用して、画像を処理して、画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出する。
【００２３】
ステップ４：姿態判断モジュールは、テクスチャ特徴情報によって、自律移動装置が前記テクスチャ特徴情報を有する地面にある時の姿態情報を事前に推定する。
【００２４】
ステップ５：地面の画像のテクスチャ特徴情報を地面テクスチャのデータバンクに記憶されたテクスチャ特徴情報と比較して、地面の画像のテクスチャ特徴情報が地面テクスチャのデータバンクに記憶されているかどうかを判断して、地面の画像のテクスチャ特徴情報が地面テクスチャのデータバンクに記憶されていれば、地面テクスチャのデータバンクの中の同じテクスチャ特徴情報を捜して、対応する姿態によって、自律移動装置が対応する処理をすることを提案する。地面の画像のテクスチャ特徴情報が地面テクスチャのデータバンクに記憶されていなければ、地面テクスチャのデータバンクに地面の画像のテクスチャ特徴情報及び前記テクスチャ特徴情報に対応して、事前に推定した姿態情報を増加させる。
【００２５】
ステップ６：自律移動装置が走行する状況を記録する。
【００２６】
ステップ３の地面テクスチャ分析モジュールを利用して、画像を処理して、画像の中のテクスチャ特徴情報を抽出するステップは、以下のサブステップを含む。
【００２７】
サブステップ３１：奇数行の画素からなる子の画像、即ち奇数フィールド画像を抽出する。
【００２８】
サブステップ３２：地面の画像の中のノイズを減らすように、メディアンフィルタのアルゴリズムを採用して、地面の画像を処理する。
【００２９】
サブステップ３３：Ｃａｎｎｙエッジ検出法を利用して、エッジ点を抽出する。
【００３０】
ステップ４において、姿態情報とは、自律移動装置が前記地面にある時の加速度、仰角及び速度などの情報を指す。
【００３１】
ステップ６において、自律移動装置は、地面テクスチャのデータバンクに記憶された姿態によって走行して、走行する過程において、しばらくの間ごとに、姿態判断モジュールの中のジャイロから出力したデータを読み取って、データを分析して、例えば、図及び表などを作成する。ジャイロから出力したデータが前もって設定された閾値より小さければ、走行状況が安定であることを判断する。ジャイロから出力したデータが前もって設定された閾値より大きければ、走行状況が安定でないことを判断する。このとき、走行状況及びジャイロから出力したデータを自律移動装置にフィードバックして、次回に同じテクスチャがある地面を走行する時に、相対的に安定な一つの姿態を提案する。安定でないとは、自律移動装置が揺り動かすこと或いは自律移動装置が傾き倒れることである。閾値とは、人工で設定されるデータであり、該データは、自律移動装置が安定に走行できる時と安定に走行できない時との姿態の限界値であることと認められる。
【００３２】
自律移動装置の前回の走行が安定しなければ、次回に同じテクスチャを有する地面を走行する時、自律移動装置は、前回の走行する姿態及びジャイロから出力したデータによって、相対的に安定な一つの姿態を提案して、該姿態で地面テクスチャのデータバンクに記憶された以前の姿態を取り替え、地面テクスチャのデータバンクを優れたものに変え、最後に記憶するものを、自律移動装置が同じテクスチャを有する地面にある時の相対的に安定な姿態にする。
【００３３】
本発明の地面テクスチャを分析しながら、データを記録する自動走行提案システム及び方法は、走行しながら、地面テクスチャのデータバンクを作成して、走行する過程において、走行ごとの状況を記録して、自律移動装置にフィードバックして、且つ、次回に同じテクスチャを有する路面を走行する時の姿態を提案するともに、地面テクスチャのデータバンクを修正する。これによって、不断に地面テクスチャのデータバンクを完全なものにして、自律移動装置が続けて類似する路面環境を走行する時には、安全に滞りなく移動させる。
【図１】
2017134832.tif 000003
【図２】
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