JPH0843067A - 既知の環境内にある乗物の位置及び向きを正確に決定するシステム - Google Patents
既知の環境内にある乗物の位置及び向きを正確に決定するシステムInfo
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- JPH0843067A JPH0843067A JP7095756A JP9575695A JPH0843067A JP H0843067 A JPH0843067 A JP H0843067A JP 7095756 A JP7095756 A JP 7095756A JP 9575695 A JP9575695 A JP 9575695A JP H0843067 A JPH0843067 A JP H0843067A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
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- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 既知の環境内にある乗物の位置及び向きを正
確に且つ経済的に決定することのできるシステムを提供
する。 【構成】 環境モデルが既知のパラメータから構成され
ている。粗位置及び向きユニット９０が、乗物１０の近
似的な乗物位置情報を環境特徴抽出装置２０ｂに送り、
装置２０ｂは乗物の粗位置の近くにある環境の３次元の
確認特性を抽出する。空間作像装置１１が視界信号を視
界特徴抽出装置２０ａに送り、装置２０ａは視界信号か
ら２次元の確認特徴を抽出する。特徴を基本とする釣り
合わせ装置７０が、抽出された２次元及び３次元の特徴
を比較して、３次元モデルの特徴が２次元像の特徴とな
って現れるような観察位置及び向きを確認する。この観
察位置及び向きは、乗物と空間作像装置１１との間のカ
メラの相対的な変位を補正した後に、乗物の位置及び向
きとして用いられると共にユニット９０の固有の誤差を
決定するために用いられる。
確に且つ経済的に決定することのできるシステムを提供
する。 【構成】 環境モデルが既知のパラメータから構成され
ている。粗位置及び向きユニット９０が、乗物１０の近
似的な乗物位置情報を環境特徴抽出装置２０ｂに送り、
装置２０ｂは乗物の粗位置の近くにある環境の３次元の
確認特性を抽出する。空間作像装置１１が視界信号を視
界特徴抽出装置２０ａに送り、装置２０ａは視界信号か
ら２次元の確認特徴を抽出する。特徴を基本とする釣り
合わせ装置７０が、抽出された２次元及び３次元の特徴
を比較して、３次元モデルの特徴が２次元像の特徴とな
って現れるような観察位置及び向きを確認する。この観
察位置及び向きは、乗物と空間作像装置１１との間のカ
メラの相対的な変位を補正した後に、乗物の位置及び向
きとして用いられると共にユニット９０の固有の誤差を
決定するために用いられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、既知の環境内における
位置及び向きの決定に関し、更に具体的に言えば、位置
及び向きを決定するために計算機による視界を用いたシ
ステムに関する。
位置及び向きの決定に関し、更に具体的に言えば、位置
及び向きを決定するために計算機による視界を用いたシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的には、ビデオ・カメラのような作
像センサを有している乗物の位置及び向きを決定する必
要がある。例えば、立入りができないか又は人間にとっ
て危険であるような環境内で、機械又は人工構造を検査
及び／又は修理するために用いられる乗物の位置及び向
きを決定する必要がある。このような環境は、例えば、
原子炉圧力容器の内側とか、大型ポンプの内側とか、燃
えている建物の中とか、深海の深い所とか又は宇宙とか
である。このような環境で遭遇する高い又は低い温度、
放射に対する露出、圧力、毒性効果又は制限された寸法
により、人間が立入ることは非常に困難であるか又は不
可能であることははっきりしている。
像センサを有している乗物の位置及び向きを決定する必
要がある。例えば、立入りができないか又は人間にとっ
て危険であるような環境内で、機械又は人工構造を検査
及び／又は修理するために用いられる乗物の位置及び向
きを決定する必要がある。このような環境は、例えば、
原子炉圧力容器の内側とか、大型ポンプの内側とか、燃
えている建物の中とか、深海の深い所とか又は宇宙とか
である。このような環境で遭遇する高い又は低い温度、
放射に対する露出、圧力、毒性効果又は制限された寸法
により、人間が立入ることは非常に困難であるか又は不
可能であることははっきりしている。
【０００３】典型的には、このような環境内にある機械
又は構造は、遠隔操作の乗物によって検査され且つ修理
されてきた。通常、このような環境内にある物体及び構
造の形状は、他の計画書の詳細な計画からわかってい
る。使用される乗物は、その環境の周りで自分自身を推
進させる手段を用いている。水のような流体内では、推
進手段は、電動機によって駆動される多数のプロペラで
あってもよい。地上の乗物の場合には、推進手段は動力
による車輪又は軌道であってもよい。宇宙では、小型推
進ジェットを用いることができる。
又は構造は、遠隔操作の乗物によって検査され且つ修理
されてきた。通常、このような環境内にある物体及び構
造の形状は、他の計画書の詳細な計画からわかってい
る。使用される乗物は、その環境の周りで自分自身を推
進させる手段を用いている。水のような流体内では、推
進手段は、電動機によって駆動される多数のプロペラで
あってもよい。地上の乗物の場合には、推進手段は動力
による車輪又は軌道であってもよい。宇宙では、小型推
進ジェットを用いることができる。
【０００４】検査の課題を果たすためには、この乗物は
自分がどこにいるかがわからなければならないと共に、
次の行先の所望の位置及び向きにどのように達したらよ
いかがわからなければならない。今日現存するシステム
は、乗物の環境内に配置されている位置感知システムを
利用しており、この位置感知システムが、いろいろな物
理的な効果のうちの１つを利用することにより、乗物の
位置及び／又は向きを決定する。一例は、開放した原子
炉圧力容器内で位置及び向きを判定するためにソナーを
用いている位置感知システムである。乗物に設けられた
一組の発信器から送り出されたソナー・パルスが、水で
満たされた圧力容器の壁に取り付けられた一組の水中マ
イクで受け取られる。ソナー・パルスが水中を通るとき
のその飛行時間を測定することにより、位置及び向きが
決定される。都合の悪いことに、ソナー・パルスが通過
するのに要する時間は、水温の関数である。原子炉ボイ
ラの場合には、容器内の水温はある点と他の点とで大幅
に変化することがあり、表示された位置及び向きを補償
又は補正することが必要になる。このような補償方式
は、連続的に変化する水温勾配の写像を必要とし、非常
に複雑になることがある。補償システムの複雑さのた
め、位置及び向きシステムはコストがかかって遅くな
る。しばしば必要とされるのは、車輛が障害物の比較的
少ない領域を通っているときの幾分粗い結果と、乗物が
更に制限された領域を通っているときの更に正確な測定
というように、変化する精度をもたらすことのできるシ
ステムである。
自分がどこにいるかがわからなければならないと共に、
次の行先の所望の位置及び向きにどのように達したらよ
いかがわからなければならない。今日現存するシステム
は、乗物の環境内に配置されている位置感知システムを
利用しており、この位置感知システムが、いろいろな物
理的な効果のうちの１つを利用することにより、乗物の
位置及び／又は向きを決定する。一例は、開放した原子
炉圧力容器内で位置及び向きを判定するためにソナーを
用いている位置感知システムである。乗物に設けられた
一組の発信器から送り出されたソナー・パルスが、水で
満たされた圧力容器の壁に取り付けられた一組の水中マ
イクで受け取られる。ソナー・パルスが水中を通るとき
のその飛行時間を測定することにより、位置及び向きが
決定される。都合の悪いことに、ソナー・パルスが通過
するのに要する時間は、水温の関数である。原子炉ボイ
ラの場合には、容器内の水温はある点と他の点とで大幅
に変化することがあり、表示された位置及び向きを補償
又は補正することが必要になる。このような補償方式
は、連続的に変化する水温勾配の写像を必要とし、非常
に複雑になることがある。補償システムの複雑さのた
め、位置及び向きシステムはコストがかかって遅くな
る。しばしば必要とされるのは、車輛が障害物の比較的
少ない領域を通っているときの幾分粗い結果と、乗物が
更に制限された領域を通っているときの更に正確な測定
というように、変化する精度をもたらすことのできるシ
ステムである。
【０００５】現在、既知の環境内にある乗物の位置及び
向きを正確に且つ経済的に決定することができるシステ
ムに対する要望がある。
向きを正確に且つ経済的に決定することができるシステ
ムに対する要望がある。
【０００６】
【発明の要約】既知の環境内にある乗物の現在の位置及
び向きを測定する位置及び向き（Ｐ＆Ｏ）システムが、
所定のパラメータから前述の既知の環境の環境モデルを
構成する環境モデル装置を用いている。乗物に取り付け
られた空間作像装置が、観察された位置及び向き（観察
位置及び向き）から環境を観察する。
び向きを測定する位置及び向き（Ｐ＆Ｏ）システムが、
所定のパラメータから前述の既知の環境の環境モデルを
構成する環境モデル装置を用いている。乗物に取り付け
られた空間作像装置が、観察された位置及び向き（観察
位置及び向き）から環境を観察する。
【０００７】粗位置決めユニットが乗物の粗い位置及び
向きを決定する。粗い位置及び向きが環境特徴抽出装置
に送られ、この装置が、環境モデル内にあって、粗い位
置及び向きから見える領域に対応する３次元（３Ｄ）の
環境の特徴を確認する。視界特徴抽出装置が作像装置に
接続されており、視界信号内の２次元の視界の特徴を確
認する。
向きを決定する。粗い位置及び向きが環境特徴抽出装置
に送られ、この装置が、環境モデル内にあって、粗い位
置及び向きから見える領域に対応する３次元（３Ｄ）の
環境の特徴を確認する。視界特徴抽出装置が作像装置に
接続されており、視界信号内の２次元の視界の特徴を確
認する。
【０００８】特徴を基本とする釣り合わせ装置が、３次
元の環境の特徴と２次元の視界の特徴とを釣り合わせ、
３次元の特徴が２次元の視界の特徴となって現れるよう
な観察位置及び向きを確認する。空間作像装置のずれを
調節した観察位置及び向きが、乗物の実際の位置及び向
きになり、これが補正ユニットに送られ、この補正ユニ
ットが、乗物の位置及び向きと組み合わせたときに、位
置及び向きの非常に正確な測定値になるような補正情報
を決定する。
元の環境の特徴と２次元の視界の特徴とを釣り合わせ、
３次元の特徴が２次元の視界の特徴となって現れるよう
な観察位置及び向きを確認する。空間作像装置のずれを
調節した観察位置及び向きが、乗物の実際の位置及び向
きになり、これが補正ユニットに送られ、この補正ユニ
ットが、乗物の位置及び向きと組み合わせたときに、位
置及び向きの非常に正確な測定値になるような補正情報
を決定する。
【０００９】
【実施例】図１は、既知の環境内にある乗物の連続的に
変化する位置及び向きの非常に正確な推定値を発生する
システムの主な部品の簡略ブロック図である。青写真、
実際の構造からの位置及び形状の測定値のような、環境
を画定するパラメータが、環境モデル装置３０に供給さ
れる。環境モデル装置３０は、これらのパラメータか
ら、環境の形状の計算機モデルを構成している。環境モ
デルは、環境を構成している物体の形状、寸法及び外観
を捉える。環境モデルは後で用いるために、環境モデル
記憶装置４０に記憶されている。
変化する位置及び向きの非常に正確な推定値を発生する
システムの主な部品の簡略ブロック図である。青写真、
実際の構造からの位置及び形状の測定値のような、環境
を画定するパラメータが、環境モデル装置３０に供給さ
れる。環境モデル装置３０は、これらのパラメータか
ら、環境の形状の計算機モデルを構成している。環境モ
デルは、環境を構成している物体の形状、寸法及び外観
を捉える。環境モデルは後で用いるために、環境モデル
記憶装置４０に記憶されている。
【００１０】環境内を移動しようとする乗物１０が、環
境内で乗物を推進させると共に位置決めする複数のアク
チュエータ１３を用いている。水で満たされた原子炉ボ
イラの環境では、アクチュエータ１３はプロペラに取り
付けられた電動機である。宇宙の環境では、アクチュエ
ータは小型ロケット推進装置であってもよい。これらの
アクチュエータは、多数の方向に乗物を移動させ、所望
の向きに乗物を回転させる。
境内で乗物を推進させると共に位置決めする複数のアク
チュエータ１３を用いている。水で満たされた原子炉ボ
イラの環境では、アクチュエータ１３はプロペラに取り
付けられた電動機である。宇宙の環境では、アクチュエ
ータは小型ロケット推進装置であってもよい。これらの
アクチュエータは、多数の方向に乗物を移動させ、所望
の向きに乗物を回転させる。
【００１１】粗位置決めユニット９０が、環境内にある
乗物の近似的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び向き（α、β、
γ）を決定するが、これを包括的に「位置及び向き（Ｐ
＆Ｏ）」とする。このユニットは、例えば、相次いで信
号を送り出す、環境の周りの既知の位置に分散したソナ
ー音源であってもよい。乗物上の既知の位置に装着され
た多数のセンサが、ソナー源からの信号を感知する。ソ
ナーに取り付けられた受信器が、各々の検出器によって
測定された発信信号の受信時間の差に基づいて、乗物の
位置及び向きを決定する。２つ以上の粗位置決めユニッ
ト９０が設けられていてもよい。
乗物の近似的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び向き（α、β、
γ）を決定するが、これを包括的に「位置及び向き（Ｐ
＆Ｏ）」とする。このユニットは、例えば、相次いで信
号を送り出す、環境の周りの既知の位置に分散したソナ
ー音源であってもよい。乗物上の既知の位置に装着され
た多数のセンサが、ソナー源からの信号を感知する。ソ
ナーに取り付けられた受信器が、各々の検出器によって
測定された発信信号の受信時間の差に基づいて、乗物の
位置及び向きを決定する。２つ以上の粗位置決めユニッ
ト９０が設けられていてもよい。
【００１２】空間作像装置１１が乗物１０に担持されて
いる。作像装置１１は、環境内にある物体又は構造に関
する情報を収集し、視界信号を発生する。空間作像装置
１１は、最も普通の形式では、ビデオ・カメラである。
空間作像装置１１は、可視光から、又は熱エネルギのよ
うに構造から放出されたエネルギから、像を形成するこ
とができる。空間作像装置は、作像センサから、環境内
にある物体の表面上の非常に多数の点までの距離の測定
値を求めることによって、３次元像を発生するソナー又
は光検出及び距離測定（ＬＩＤＡＲ）のような特別な距
離測定装置を用いて、構造の３次元像を形成することも
できる。典型的には、物体の表面にある点は、規則的な
２次元の格子に配列されている。空間作像装置１１は２
つの目的のために用いられている。第１に、乗物が特定
された位置に到達した後に、オペレータが特定された構
造を検査するために、そして第２に、乗物が特定の位置
へ移動している間に像に基づいて航行するためにであ
る。
いる。作像装置１１は、環境内にある物体又は構造に関
する情報を収集し、視界信号を発生する。空間作像装置
１１は、最も普通の形式では、ビデオ・カメラである。
空間作像装置１１は、可視光から、又は熱エネルギのよ
うに構造から放出されたエネルギから、像を形成するこ
とができる。空間作像装置は、作像センサから、環境内
にある物体の表面上の非常に多数の点までの距離の測定
値を求めることによって、３次元像を発生するソナー又
は光検出及び距離測定（ＬＩＤＡＲ）のような特別な距
離測定装置を用いて、構造の３次元像を形成することも
できる。典型的には、物体の表面にある点は、規則的な
２次元の格子に配列されている。空間作像装置１１は２
つの目的のために用いられている。第１に、乗物が特定
された位置に到達した後に、オペレータが特定された構
造を検査するために、そして第２に、乗物が特定の位置
へ移動している間に像に基づいて航行するためにであ
る。
【００１３】他の実施例では、車輛にカメラ制御ユニッ
ト１５を担持させることができる。カメラ制御ユニット
１５はカメラ制御パラメータを設定する。これらのパラ
メータは、空間作像装置１１の作像軸線の現在の幾何学
的な向き及び位置を定めるパラメータと共に、像の収集
に関係するズーム比、視野及び開口を含んでいる。他の
実施例では、空間作像装置１１は、乗物に取り付けられ
た可動アームの端に装着されている。カメラ制御ユニッ
ト１５によって感知されたカメラ制御パラメータは、時
間にわたって連続的に測定することができる。
ト１５を担持させることができる。カメラ制御ユニット
１５はカメラ制御パラメータを設定する。これらのパラ
メータは、空間作像装置１１の作像軸線の現在の幾何学
的な向き及び位置を定めるパラメータと共に、像の収集
に関係するズーム比、視野及び開口を含んでいる。他の
実施例では、空間作像装置１１は、乗物に取り付けられ
た可動アームの端に装着されている。カメラ制御ユニッ
ト１５によって感知されたカメラ制御パラメータは、時
間にわたって連続的に測定することができる。
【００１４】視界特徴抽出装置２０ａが、空間作像装置
１１からの視界信号を受け取ると共に、その視界信号か
ら本質的な幾何学的な特徴、即ち「視界の特徴」を抽出
する。これらの特徴は、視界信号内にある物体の形状、
寸法及び外観をコンパクトにまとめたものである。単一
の空間作像装置によって、特定の地の利のある点から見
た３次元（３Ｄ）の物体の２次元像である視界信号が得
られる。典型的な特徴は、一定の強度を有する２つの隣
接した領域の間の境界（「縁」）を定める線、又は強度
が一定の３つの区域が合わさるときに形成される頂点で
あることがある。
１１からの視界信号を受け取ると共に、その視界信号か
ら本質的な幾何学的な特徴、即ち「視界の特徴」を抽出
する。これらの特徴は、視界信号内にある物体の形状、
寸法及び外観をコンパクトにまとめたものである。単一
の空間作像装置によって、特定の地の利のある点から見
た３次元（３Ｄ）の物体の２次元像である視界信号が得
られる。典型的な特徴は、一定の強度を有する２つの隣
接した領域の間の境界（「縁」）を定める線、又は強度
が一定の３つの区域が合わさるときに形成される頂点で
あることがある。
【００１５】３次元像では、特徴は３次元である。例え
ば、物体（例えば、立方体）を３次元でモデル化すれ
ば、それは１２の辺及び８つの頂点で出会う６つの四角
の面で構成することができる。各々の頂点は、３つの線
及び交点で構成されている３次元構造である。各々の線
は、それを特定する３つの自由度を有している。３次元
作像装置が実際の立方体の形状をした物体を作像する場
合、装置は立方体の平面状の面上にある３次元のデータ
点を発生する。これらの点は、目に見える点を３つの平
面（点にフィットした）又は２−３−３次元の線又は頂
点によって表すことができるように処理することができ
る。
ば、物体（例えば、立方体）を３次元でモデル化すれ
ば、それは１２の辺及び８つの頂点で出会う６つの四角
の面で構成することができる。各々の頂点は、３つの線
及び交点で構成されている３次元構造である。各々の線
は、それを特定する３つの自由度を有している。３次元
作像装置が実際の立方体の形状をした物体を作像する場
合、装置は立方体の平面状の面上にある３次元のデータ
点を発生する。これらの点は、目に見える点を３つの平
面（点にフィットした）又は２−３−３次元の線又は頂
点によって表すことができるように処理することができ
る。
【００１６】環境特徴抽出装置２０ｂが、環境モデルの
うち、粗位置決めユニット９０によって供給された粗い
位置及び向きから見える一部を選択し、環境モデル内の
３次元の特徴を確認する。典型的な３次元の特徴は、２
つの相異なる領域の間の境界を形成している３次元の線
分、又は３つの異なる領域が交差するときに形成されて
いる３次元の頂点であることがある。
うち、粗位置決めユニット９０によって供給された粗い
位置及び向きから見える一部を選択し、環境モデル内の
３次元の特徴を確認する。典型的な３次元の特徴は、２
つの相異なる領域の間の境界を形成している３次元の線
分、又は３つの異なる領域が交差するときに形成されて
いる３次元の頂点であることがある。
【００１７】他の実施例では、検索制御装置６０が、粗
位置決めユニット９０から現在の近似的な位置及び向き
の情報を受け取ると共に、乗物１０に対する空間作像装
置１１の現在の位置及び向きを特定する情報を受け取
る。このとき、検索制御装置６０は、環境に対する空間
作像装置１１の近似的な視野を決定する。環境モデルの
うち、乗物１０の粗位置に関係しており、少なくとも視
野を含んでいるくらいに大きな一部分が、環境モデル記
憶装置４０から検索されて、環境特徴抽出装置２０ｂに
送られる。
位置決めユニット９０から現在の近似的な位置及び向き
の情報を受け取ると共に、乗物１０に対する空間作像装
置１１の現在の位置及び向きを特定する情報を受け取
る。このとき、検索制御装置６０は、環境に対する空間
作像装置１１の近似的な視野を決定する。環境モデルの
うち、乗物１０の粗位置に関係しており、少なくとも視
野を含んでいるくらいに大きな一部分が、環境モデル記
憶装置４０から検索されて、環境特徴抽出装置２０ｂに
送られる。
【００１８】特徴を基本とする釣り合わせ装置７０が、
環境特徴抽出装置２０ｂによって確認された視界の特徴
を受け取ると共に、検索制御装置６０に接続されている
環境特徴抽出装置２０ｂから（１つ又は更に多くの物体
に対応する）環境モデルの３次元の特徴を受け取る。そ
の後、釣り合わせ装置７０は、いずれかの３次元の特徴
が、正しい観察点から見た場合に、視界の特徴と釣り合
うかどうかを判定する。釣り合うことがわかると、釣り
合わせ装置７０は、環境の３次元の特徴が確認された視
界の特徴となって現れるような、環境に対する空間作像
装置１１の観察位置及び向きを決定する。
環境特徴抽出装置２０ｂによって確認された視界の特徴
を受け取ると共に、検索制御装置６０に接続されている
環境特徴抽出装置２０ｂから（１つ又は更に多くの物体
に対応する）環境モデルの３次元の特徴を受け取る。そ
の後、釣り合わせ装置７０は、いずれかの３次元の特徴
が、正しい観察点から見た場合に、視界の特徴と釣り合
うかどうかを判定する。釣り合うことがわかると、釣り
合わせ装置７０は、環境の３次元の特徴が確認された視
界の特徴となって現れるような、環境に対する空間作像
装置１１の観察位置及び向きを決定する。
【００１９】３次元の環境の特徴を２次元の視界の特徴
と釣り合わせるために多数の通常の方法を用いることが
できる。このようなことは、プロシーディングズ・オブ
１９９１ ＩＥＥＥコンピュータ・ソサイエティ・コン
ファレンス・オン・コンピュータ・ビジョン・アンド・
パターン・リコグニッション誌、第２６３頁から第２６
８頁に所載のダニエルＰ．ハッテンロッチャの論文「高
速アッフィン点整合：出力感知方法」、ＩＥＥＥトラン
ザクションズ・オン・パターン・アナリシス・アンド・
マシン・インテリジェンス誌、第１１巻第１０号、１９
８９年１２月号、第１２６５頁から第１２７８頁に所載
のＭ．ドーム、Ｍ．リチェティン、Ｊ．ラプリースト及
びＧ．ライブズの論文「単一の斜視図からの３次元物体
の姿勢の決定」、ＩＥＥＥトランザクションズ・オン・
パターン・アナリシス・アンド・マシン・インテリジェ
ンス誌、第１３巻第１０号、１９９１年１０月号、第１
００７頁から第１０１７頁に所載のＤ．クレメンス及び
Ｅ．ジャコブスの論文「２次元像から３次元モデルを割
り出すときの空間及び時間の限界」、並びにＩＥＥＥト
ランザクションズ・オン・エアロスペース・アンド・エ
レクトロニック・システムズ誌、第２４巻第５号、１９
８８年９月号、第５９７頁から第６０７頁に所載のＲ．
ドゥフィグエイレド及びＮ．ケーパルナバスの論文「モ
デルに基づく向きに無関係な３次元機械視覚方法」に記
載されている。
と釣り合わせるために多数の通常の方法を用いることが
できる。このようなことは、プロシーディングズ・オブ
１９９１ ＩＥＥＥコンピュータ・ソサイエティ・コン
ファレンス・オン・コンピュータ・ビジョン・アンド・
パターン・リコグニッション誌、第２６３頁から第２６
８頁に所載のダニエルＰ．ハッテンロッチャの論文「高
速アッフィン点整合：出力感知方法」、ＩＥＥＥトラン
ザクションズ・オン・パターン・アナリシス・アンド・
マシン・インテリジェンス誌、第１１巻第１０号、１９
８９年１２月号、第１２６５頁から第１２７８頁に所載
のＭ．ドーム、Ｍ．リチェティン、Ｊ．ラプリースト及
びＧ．ライブズの論文「単一の斜視図からの３次元物体
の姿勢の決定」、ＩＥＥＥトランザクションズ・オン・
パターン・アナリシス・アンド・マシン・インテリジェ
ンス誌、第１３巻第１０号、１９９１年１０月号、第１
００７頁から第１０１７頁に所載のＤ．クレメンス及び
Ｅ．ジャコブスの論文「２次元像から３次元モデルを割
り出すときの空間及び時間の限界」、並びにＩＥＥＥト
ランザクションズ・オン・エアロスペース・アンド・エ
レクトロニック・システムズ誌、第２４巻第５号、１９
８８年９月号、第５９７頁から第６０７頁に所載のＲ．
ドゥフィグエイレド及びＮ．ケーパルナバスの論文「モ
デルに基づく向きに無関係な３次元機械視覚方法」に記
載されている。
【００２０】空間作像装置１１は伸び出し可能なアーム
上に配置することができるので、カメラ制御ユニット１
５からの位置及び向きのオフセットによって、観察位置
及び向きを調節することができる。この後、３次元オフ
セット計算装置８０が、像を撮影した時点での環境に対
する乗物の位置及び向きを計算する。乗物の位置及び向
きに関するこの非常に正確な推定値が補正ユニット１０
０に送られ、この補正ユニットは粗位置決めユニット９
０の現在の誤差を計算し、その誤差を用いて、その他の
視界の特徴が３次元の環境の特徴と釣り合うまで、粗位
置決めユニット９０からの読みを補正する。
上に配置することができるので、カメラ制御ユニット１
５からの位置及び向きのオフセットによって、観察位置
及び向きを調節することができる。この後、３次元オフ
セット計算装置８０が、像を撮影した時点での環境に対
する乗物の位置及び向きを計算する。乗物の位置及び向
きに関するこの非常に正確な推定値が補正ユニット１０
０に送られ、この補正ユニットは粗位置決めユニット９
０の現在の誤差を計算し、その誤差を用いて、その他の
視界の特徴が３次元の環境の特徴と釣り合うまで、粗位
置決めユニット９０からの読みを補正する。
【００２１】補正ユニット１００は乗物の位置及び向き
の補正された推定値を発生し、その推定値はアクチュエ
ータ３０を制御するために用いることができる。
の補正された推定値を発生し、その推定値はアクチュエ
ータ３０を制御するために用いることができる。
【図１】本発明のシステムの簡略ブロック図である。
１０ 乗物 １１ 空間作像装置 １５ カメラ制御ユニット ２０ａ 視界特徴抽出装置 ２０ｂ 環境特徴抽出装置 ３０ 環境モデル装置 ４０ 環境モデル記憶装置 ７０ 釣り合わせ装置 ９０ 粗位置決めユニット １００ 補正ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 11/26 Ｈ 21/22
Claims (3)
- 【請求項１】 既知の環境内にある乗物の位置及び向き
を正確に決定するシステムであって、 所定のパラメータから前記既知の環境の環境モデルを構
成する環境モデル装置と、 該環境モデル装置に接続されており、構成された前記環
境モデルを記憶する環境モデル記憶装置と、 前記乗物に取り付けられており、観察位置及び向きから
の前記環境の視野を有している視界信号を形成する空間
作像装置と、 前記乗物の粗い位置及び向きを決定する粗位置決めユニ
ットと、 前記環境モデル記憶装置と、前記粗位置決めユニットと
に接続されており、前記粗い位置及び向きに対応する所
定の領域内で見える可能性のある前記環境モデル内の３
次元の環境の特徴を確認する環境特徴抽出装置と、 前記作像装置に接続されており、前記視界信号内にある
２次元の視界の特徴を確認する視界特徴抽出装置と、 前記位置及び向きユニットと、前記環境特徴抽出装置
と、前記視界特徴抽出装置とに接続されており、３次元
の環境の特徴が検出された２次元の視界の特徴として現
れるような観察位置及び向きを確認する、特徴を基本と
する釣り合わせ装置と、 前記粗位置決めユニットと、前記特徴を基本とする釣り
合わせ装置とに接続されており、観察点を受け取ると共
に、粗い位置及び向きを受け取って、該粗い位置及び向
きと組み合わせたときに位置及び向きの高度に正確な測
定値となるような位置及び向きの補正情報を計算する補
正ユニットとを備えた既知の環境内にある乗物の位置及
び向きを正確に決定するシステム。 - 【請求項２】 前記空間作像装置の複数の作像パラメー
タを設定すると共に監視し、前記乗物に対する相対的な
位置及び向きまで前記空間作像装置を移動させ、前記補
正ユニットにより計算された位置及び向きの補正項を打
ち消すように作像パラメータ及び相対的な位置及び向き
を前記補正ユニットに対して発生するカメラ制御装置を
更に含んでいる請求項１に記載のシステム。 - 【請求項３】 前記環境記憶装置と、前記カメラ制御装
置と、前記環境特徴抽出装置と、前記粗位置決めユニッ
トとに接続されており、前記空間作像装置の近似的な視
野を決定すると共に、前記環境モデル記憶装置から、乗
物の粗い位置及び向きに関する環境モデルの一部を検索
し、該一部を前記環境特徴抽出装置へ送る検索計算機で
あって、前記一部は、少なくとも前記視野を含んでいる
くらいに大きい、検索計算機を更に含んでいる請求項２
に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23682094A | 1994-05-02 | 1994-05-02 | |
| US236820 | 1994-05-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843067A true JPH0843067A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=22891103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7095756A Withdrawn JPH0843067A (ja) | 1994-05-02 | 1995-04-21 | 既知の環境内にある乗物の位置及び向きを正確に決定するシステム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0681230A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0843067A (ja) |
| TW (1) | TW268099B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999866A (en) * | 1996-11-05 | 1999-12-07 | Carnegie Mellon University | Infrastructure independent position determining system |
| US7352386B1 (en) * | 1999-06-22 | 2008-04-01 | Microsoft Corporation | Method and apparatus for recovering a three-dimensional scene from two-dimensional images |
| DE102005050310A1 (de) * | 2004-10-22 | 2006-06-08 | Irobot Corp., Burlington | Systeme und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges |
| US7499776B2 (en) | 2004-10-22 | 2009-03-03 | Irobot Corporation | Systems and methods for control of an unmanned ground vehicle |
| US7499774B2 (en) | 2004-10-22 | 2009-03-03 | Irobot Corporation | System and method for processing safety signals in an autonomous vehicle |
| US7499775B2 (en) | 2004-10-22 | 2009-03-03 | Irobot Corporation | System and method for terrain feature tracking |
| US8078338B2 (en) | 2004-10-22 | 2011-12-13 | Irobot Corporation | System and method for behavior based control of an autonomous vehicle |
| US7499804B2 (en) | 2004-10-22 | 2009-03-03 | Irobot Corporation | System and method for multi-modal control of an autonomous vehicle |
| JP4703605B2 (ja) | 2007-05-31 | 2011-06-15 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 地物抽出方法、並びにそれを用いた画像認識方法及び地物データベース作成方法 |
| US8237389B2 (en) | 2008-11-12 | 2012-08-07 | Irobot Corporation | Multi mode safety control module |
| WO2014067684A1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | Total Sa | Method to enhance underwater localization |
| CN105818741B (zh) * | 2015-01-05 | 2020-03-17 | 富顶精密组件（深圳）有限公司 | 行车安全系统及行车安全方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6084610A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-14 | Hitachi Ltd | 誘導装置 |
| US4907169A (en) * | 1987-09-30 | 1990-03-06 | International Technical Associates | Adaptive tracking vision and guidance system |
| DE3816050A1 (de) * | 1988-05-11 | 1989-11-23 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Zielortungssystem mit grossem suchgesichtsfeld |
| US5144685A (en) * | 1989-03-31 | 1992-09-01 | Honeywell Inc. | Landmark recognition for autonomous mobile robots |
-
1995
- 1995-02-08 TW TW084101049A patent/TW268099B/zh active
- 1995-04-21 EP EP95302673A patent/EP0681230A1/en not_active Withdrawn
- 1995-04-21 JP JP7095756A patent/JPH0843067A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW268099B (ja) | 1996-01-11 |
| EP0681230A1 (en) | 1995-11-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |