位置特定システム及び位置特定方法
【課題】携帯端末の位置を精度良く確実に特定する。
【解決手段】本発明の位置特定システムは、携帯端末１の撮影画像から標識組に関する情報を認識する画像処理手段７と、予め標識組に関する情報が登録された標識データベース１０と、前記標識組に関する情報に基づき標識データベース１０から標識組候補を検索するデータベース検索手段８と、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベース５と、前記標識組候補に基づき地図データベース５から前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で携帯端末１に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末１側からの返答情報に基づき、携帯端末１の位置を特定するための位置特定情報を出力する対話処理手段９とを備えていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の位置特定システムは、携帯端末１の撮影画像から標識組に関する情報を認識する画像処理手段７と、予め標識組に関する情報が登録された標識データベース１０と、前記標識組に関する情報に基づき標識データベース１０から標識組候補を検索するデータベース検索手段８と、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベース５と、前記標識組候補に基づき地図データベース５から前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で携帯端末１に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末１側からの返答情報に基づき、携帯端末１の位置を特定するための位置特定情報を出力する対話処理手段９とを備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の携帯端末の位置を特定するための位置特定システム及び位置特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等の携帯端末の位置を特定するための位置特定システムや位置特定方法としては、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）や携帯電話機の基地局情報を利用したハイブリット測位によるものが一般に知られている。
【０００３】
しかし、この種のシステム及び方法は、市街地やビル街において、マルチパスや補足衛星の減少などの要因により、大きな測位誤差が生じることがある。実際に、本出願人が、測定端末として自立式ＧＰＳ搭載の携帯電話機を使用して、２００４年７月に、新宿、渋谷、下北沢において歩行調査を行ったところ、新宿、渋谷等のビル街や繁華街及びその周辺において、最大で１２０ｍ程度、平均でも数１０ｍの大きな誤差を生じることが確認さた。このように、ＧＰＳの精度は、都市部においては必ずしもその精度は保証されるものではないため、利用者に対してＧＰＳの示す現在の位置が本当に正しい場所であるのかについて混乱を与えるおそれがある。また、ＧＰＳ自体の精度も向上してはいるが、現在のＧＰＳの技術において、これらの影響を完全に排除することは難しい。
【０００４】
そこで、近年、携帯端末の位置を確実に特定できる手法の検討が行われており、例えば、携帯電話機で周囲の風景を撮像し、その風景の画像データと、予めデータベースに登録されている画像データとに基づいて、携帯電話機の現在の位置を特定する手法等が提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１１１２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１や２に開示されている従来の手法は、携帯電話機により撮像した画像の色特徴等をデータベースの画像と比較し、類似画像を検索する手法であるため，膨大な画像をデータベースに蓄積する必要があると共に、検索に要する時間が長くなり、システムの構築費用や導入コストが嵩むといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、システムの構築費用や導入コストの低減化を図ることができ、携帯端末の位置を精度良く確実に特定することができる位置特定システム及び位置特定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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、携帯端末の位置を特定するための位置特定システムであって、携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識する画像処理手段と、予め標識組に関する情報が登録された標識データベースと、前記画像処理手段により認識された前記標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから標識組候補を検索するデータベース検索手段と、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースと、前記データベース検索手段により検索された前記標識組候補に基づき、前記地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力する対話処理手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
そして、前記データベース検索手段は、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から前記画像処理手段が認識した第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、前記対話処理手段は、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするように構成されていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、携帯端末の位置を特定するための位置特定方法であって、（Ａ）携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識するステップと、（Ｂ）前記（Ａ）ステップにおいて認識された前記標識組に関する情報に基づき、予め標識組に関する情報が登録された標識データベースから標識組候補を検索するステップと、（Ｃ）前記（Ｂ）ステップにおいて検索された前記標識組候補に基づき、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
そして、前記（Ｂ）ステップは、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から認識された第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、前記（Ｃ）ステップは、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするステップを含んでいてもよい。
【００１１】
さらに、本発明は、上記した各ステップをコンピュータに実行させるための位置特定プログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、道路標識という既存のインフラやデータベースを利用して、携帯端末の位置を特定しているため、システムの導入コストを低く抑えることができる。また、従来の風景認識等の手法と比較して、認識対象を道路標識のみに限定しているため、パターンマッチングを基本とした処理で完結し、高度な画像処理を必要としない。そのため、画像処理に対するコストを低く抑えることができる。さらに、利用者の向いている方角を検出することができるため、撮影画像に進行方向を重ねて表示することより、利用者に対してナビゲーションを行うこともできる。さらにまた、利用者と対話を行うことにより、表示されている地点が本当に正しいのかを利用者自身が判断することができると共に、利用者自身が周囲の環境を把握することにより、現在位置の認知を高めることもできる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る位置特定システムの概略構成を示す概念図である。
【００１４】
一般に、道路標識は、目的地への方向や距離、著名地点、市町村境界等の情報提供を目的とした案内標識と、交差点や踏切等の走行上の危険箇所を予告する警戒標識と、道路利用者が遵守すべき規制を示した規制標識と、横断歩道等の必要な地点を示す指示標識とを含むものと定義されている。また、道路標識は、道路管理者と公安委員会によって管理が行われており、設置状況に関しては道路標識原票、又は道路管理台帳によって管理され、その多くはＧＩＳ（Global Information System：全地球的情報システム）によるデータベース管理が推進されている。
【００１５】
このように、道路標識はチェーン店の看板等と異なり、全国で形状や設置基準が細かく定められており、それらのデータが既に何らかの形でデータベース化されているため、新規にデータを収集したりする手間を必要としない。また、建物や看板のように時間的な変化が少なく、さらに、特定の範囲において道路標識の組合せが同一なものは極めて少ないため、位置の目印としては適当である。このような理由から、本出願人は、街中にあふれる様々な特徴点の中でも、特に道路標識を位置情報の手がかりとして利用することを想起し、この道路標識の組合せを標識組と定義した。
【００１６】
本実施の形態に係る位置特定システムは、処理サーバ２と、携帯端末１の基地局３と、基地局登録データベース４と、地図データベース５とが、携帯端末通信網６を介して接続されて構成されており、処理サーバ２には、画像処理部７と、データベース検索部８と、対話処理部９と、標識データベース１０と、管理データベース１１とが設けられている、
次に、図２〜図７を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る位置特定方法について説明する。ここで、図２は本発明の実施の形態に係る位置特定方法の手順を示すフローチャート、図３は位置特定システムにおいて標識組候補のグループ化をする方法を示す概念図、図４は位置特定システムにおいて各グループをソートする時の評価関数のパラメートを示す説明図、図５は位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの選択画面を示す図、図６は位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの確認画面を示す図、図７は位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるナビゲーション画面を示す図である。
【００１７】
本実施の形態に係る位置特定方法は、大別すると、入力画像を取得し、画像中の標識組に関する情報を認識する画像処理ステップＳ１と、認識された標識組に関する情報に基づき、標識データベース１０から標識組候補を検索するデータベース検索ステップＳ２と、この検索結果から得られた標識組候補に基づき、地図データベース５から前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で携帯端末１に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、携帯端末１の位置を特定する対話型特定ステップＳ３の、３つステップから構成されている。
【００１８】
図２に示すように、先ず、利用者は位置の特定を行いたい場所において，携帯端末１に搭載されたアプリケーションを用いて，携帯端末１付属のカメラによって、標識組を含む風景の画像を撮影する。（Ｓ１０１）。そして、撮影された画像は携帯端末通信網６を介して処理サーバ２に送信される（Ｓ１０２）。
【００１９】
処理サーバ２に送信された画像は、画像処理部７に入力され（Ｓ１０３）、前処理が行われた（Ｓ１０４）後、標識組の位置の認識処理が行われる（Ｓ１０５）。この認識処理において、画像処理部７は、画像中に標識組が存在するかどうかを判断し（Ｓ１０６）、画像中に標識組が存在すると判断した場合には、その画像に対して形状認識（Ｓ１０７）とパターンマッチング（Ｓ１０８）の技術を用いて標識組に関する情報の認識処理を行う。一方、ステップＳ１０６において、画像中に標識組が存在しないと画像処理部７が判断した場合には、利用者の携帯端末１に対して画像の再撮影を要求し、その要求に応じて利用者によって再撮影され（Ｓ１０９）、処理サーバ２に送信された画像に対して、上記したのと同様の各処理が再度行われる。
【００２０】
このように画像処理部７において標識組に関する情報の認識処理が行われた後、次いでデータベース検索部８は、その情報に基づき、標識データベース１０から該当する標識組候補を検索（Ｓ１１０）、抽出し（Ｓ１１１）、その標識組候補に関する情報は管理データベース１１に格納される。この時、携帯端末１の基地局登録データベース４から判明する大域的な推定位置の情報を取得し、利用する（Ｓ１１２）。次いで、データベース検索部８は、前記ステップ１１１において抽出した標識組候補数が所定範囲内（例えば、１５個未満）であるかどうかを判断し（Ｓ１１３）、標識組候補数が所定範囲内であると判断した場合には、最初に撮影した画像の第１の標識組候補に関する情報を取得し（Ｓ１１４）、後述するステップ１１８に進む。
【００２１】
一方、前記ステップ１１３において、標識組候補数が所定範囲内でないとデータベース検索部８が判断した場合には、利用者の携帯端末１に対して画像の再撮影を要求し、その要求に応じて利用者によって再撮影され（Ｓ１０９）、処理サーバ２に送信された２番目の画像に対して、上記したのと同様の各処理が再度行われる。その後、画像処理部７は、最初に撮影した画像の第１の標識組に関する情報と前記２番目に撮影した画像の第２の標識組に関する情報とに基づき標識データベース１０から抽出した標識候補が複数あるかどうかを判断する（Ｓ１１５）。
【００２２】
そして、このステップ１１５において、標識候補が複数あると画像処理部７が判断した場合には、対話処理部９が第１の標識組候補と第２の標識組候補とを組合せてそれぞれのグループ化を行う（Ｓ１１６）。この時、利用者は、２番目の画像を撮影した付近に居ることが想定されるため、このグループ化は、図３に示すように、２番目の画像から抽出された第２の標識組候補（図２中の白丸）と、この第２の標識組候補を中心とした半径ｒ内に存在する最初の画像から抽出された第１の標識組候補（図２中の黒丸）とを同一グループとすることにより行う。一方、前記ステップ１１５において、標識候補が複数ない（すなわち、１個である）と画像処理部７が判断した場合には、直接、後述するステップ１１８に進む。
【００２３】
そして、このようにグループ化された第１の標識組候補と第２の標識組候補の各グループについて、所定の評価関数を使用してスコアを算出し、該スコアの高い順に各グループをソートする（Ｓ１１７）。この時の評価関数に用いるパラメータは、図４に示すように、第１の標識組候補Ｓ１ｄと第２標識組候補Ｓ２ａ間の距離ｄｓ２ａ−ｓ１ｄ、各標識組候補Ｓ１ｄ，Ｓ２ａの認識一致度Ｐｓ１ｄ，Ｐｓ２ａ、各標識組候補Ｓ１ｄ，Ｓ２ａの表示角度φｓ１ｄ，φｓ２ａの３種類である。ここで、認識一致度Ｐｓ１ｄ，Ｐｓ２ａとは、画像中の標識組を構成する道路標識の内、認識できた道路標識の数をパラメータ化したものであり、標識データベース１０中の標識組を構成する道路標識と、画像処理部７において認識された標識組を構成する道路標識との合致度が高い程、このパラメータの値は高くなる。また、表示角度φｓ１ｄ，φｓ２ａは、各標識組候補Ｓ１ｄ，Ｓ２ａを結んだ直線と標識組の表示方位（図４中の矢印）との成す角であり、０〜１８０°の範囲の角度とする。そして、距離と表示角度が大きくなる程、互いの標識組候補が離れており、認識一致度の高い程、それぞれの位置候補としては有力であることから、本実施の形態の場合、評価関数を次式のように定義した。
ここで、上式中のα、β、γは各パラメータ間の比率を調整するための係数である。
【００２４】
次いで、地図データベース５から第２の標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出し（Ｓ１１８）、その情報を質問形式で携帯端末１側に提示する（Ｓ１１９）。具体的には、図５に示すように、２〜４箇所程度のランドマークを、アイコンや文字を使用して一覧表示する。そして、提示するランドマークにはあらかじめ属性を設定し、例えば、２つの標識組候補共に「コンビニエンスストア」を提示する等、異なる候補同士で同種のランドマークを提示することのないようにする。
【００２５】
また、前記ステップ１１５において、標識候補が複数ないと画像処理部７が判断した結果、前記ステップ１１６〜１１８をスキップして、ステップ１１９に直接進んだ場合には、図６に示すように、利用者の撮影画像にランドマークの見える方向と種類、名称（例えば、「ａｍｐｍというコンビニエンスストア」、「明治通りという大きな通り」等）を重畳表示して位置確認を行う形式で質問を提示する。
【００２６】
これに対して、利用者が携帯端末１から、例えば、図５の場合には、「ガソリンスタンド」のアイコンを選択したり、或いは、図６の場合には、「はい」のチェック欄を選択したりして回答すると（Ｓ１２０）、その回答は処理サーバ２に送信され、処理サーバ２では、標識組候補が複数あるかどうかを対話処理部９が判断する（Ｓ１２１）。その結果、標識組候補が複数ない（すなわち、１個である）と対話処理部９が判断した場合には、利用者の携帯端末１の位置を特定し（Ｓ１２２）、その位置情報を携帯端末に送信し、携帯端末１はその位置情報を取得する（Ｓ１２３）。また、対話処理部９は、地図データベース５に対して地図データの送信を要求し、これを受けて、地図データベース５は、携帯端末１に地図データを送信し、携帯端末１には、前記位置情報を表示した地図が表示される（Ｓ１２４）。
【００２７】
一方、前記ステップ１２１において、標識組候補が複数あると対話処理部９が判断した場合には、再度、ステップ１１９に戻り、ランドマークに関する情報を質問形式で携帯端末１に提示する。そして、この処理は、前記ステップ１２１において、標識組候補が複数ない（すなわち、１個である）と対話処理部９が判断するようになる迄、繰り返し行われる。
【００２８】
上記したように本発明の実施の形態によれば、道路標識という既存のインフラやデータベースを利用して、携帯端末１の位置を特定しているため、システムの導入コストを低く抑えることができる。また、従来の風景認識等の手法と比較して、認識対象を道路標識のみに限定しているため、パターンマッチングを基本とした処理で完結し、高度な画像処理を必要としない。そのため、画像処理に対するコストを低く抑えることができる。さらに、利用者の向いている方角を検出することができるため、図７に示すように、撮影画像に進行方向を重ねて表示することより、利用者に対してナビゲーションを行うこともできる。さらにまた、利用者と対話を行うことにより、表示されている地点が本当に正しいのかを利用者自身が判断することができると共に、利用者自身が周囲の環境を把握することにより、現在位置の認知を高めることもできる。
【００２９】
また、携帯端末１の利用者の位置情報に対するニーズとしては、非利用者の６割程度が利用の意向を示しているという調査結果もあり、アプリケーションやコンテンツ、機能の充実によって今後は利用が増加する可能性がある。そして、その際には、位置情報に対しても現状以上の様々な要求が生じることが予想され、測位手法に関しても場所や状況に応じて様々な手法が併用されることが考えられる。そこで、本発明による手法は、このような要求に対応するため、ＧＰＳの補助、補完を目的とした技術としても有用である。
【００３０】
さらに、携帯端末１の利用者の位置情報に対するニーズとしては、総務省が２００７年４月以降に発売される携帯電話機においては発信者の位置を高精度で通知することを義務化する方針を打ち出しているように、歩行者ナビゲーションの他に緊急通報における利用も現在注目されている。本発明による携帯端末１の位置特定技術は、緊急通報時にセンター側からの遠隔操作により自動的にカメラの電源を入れ、通報者が周囲の風景にカメラを向けることで、より高精度に位置を特定することが可能であり、上記した緊急通報における利用に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る位置特定システムの概略構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る位置特定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて標識組候補のグループ化をする方法を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて各グループをソートする時の評価関数のパラメートを示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの選択画面を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの確認画面を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるナビゲーション画面を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 携帯端末
５ 地図データベース
７ 画像処理部
８ データベース検索部
９ 対話処理部
１０ 標識データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の携帯端末の位置を特定するための位置特定システム及び位置特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等の携帯端末の位置を特定するための位置特定システムや位置特定方法としては、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）や携帯電話機の基地局情報を利用したハイブリット測位によるものが一般に知られている。
【０００３】
しかし、この種のシステム及び方法は、市街地やビル街において、マルチパスや補足衛星の減少などの要因により、大きな測位誤差が生じることがある。実際に、本出願人が、測定端末として自立式ＧＰＳ搭載の携帯電話機を使用して、２００４年７月に、新宿、渋谷、下北沢において歩行調査を行ったところ、新宿、渋谷等のビル街や繁華街及びその周辺において、最大で１２０ｍ程度、平均でも数１０ｍの大きな誤差を生じることが確認さた。このように、ＧＰＳの精度は、都市部においては必ずしもその精度は保証されるものではないため、利用者に対してＧＰＳの示す現在の位置が本当に正しい場所であるのかについて混乱を与えるおそれがある。また、ＧＰＳ自体の精度も向上してはいるが、現在のＧＰＳの技術において、これらの影響を完全に排除することは難しい。
【０００４】
そこで、近年、携帯端末の位置を確実に特定できる手法の検討が行われており、例えば、携帯電話機で周囲の風景を撮像し、その風景の画像データと、予めデータベースに登録されている画像データとに基づいて、携帯電話機の現在の位置を特定する手法等が提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１１１２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１や２に開示されている従来の手法は、携帯電話機により撮像した画像の色特徴等をデータベースの画像と比較し、類似画像を検索する手法であるため，膨大な画像をデータベースに蓄積する必要があると共に、検索に要する時間が長くなり、システムの構築費用や導入コストが嵩むといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、システムの構築費用や導入コストの低減化を図ることができ、携帯端末の位置を精度良く確実に特定することができる位置特定システム及び位置特定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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、携帯端末の位置を特定するための位置特定システムであって、携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識する画像処理手段と、予め標識組に関する情報が登録された標識データベースと、前記画像処理手段により認識された前記標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから標識組候補を検索するデータベース検索手段と、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースと、前記データベース検索手段により検索された前記標識組候補に基づき、前記地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力する対話処理手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
そして、前記データベース検索手段は、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から前記画像処理手段が認識した第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、前記対話処理手段は、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするように構成されていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、携帯端末の位置を特定するための位置特定方法であって、（Ａ）携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識するステップと、（Ｂ）前記（Ａ）ステップにおいて認識された前記標識組に関する情報に基づき、予め標識組に関する情報が登録された標識データベースから標識組候補を検索するステップと、（Ｃ）前記（Ｂ）ステップにおいて検索された前記標識組候補に基づき、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
そして、前記（Ｂ）ステップは、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から認識された第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、前記（Ｃ）ステップは、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするステップを含んでいてもよい。
【００１１】
さらに、本発明は、上記した各ステップをコンピュータに実行させるための位置特定プログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、道路標識という既存のインフラやデータベースを利用して、携帯端末の位置を特定しているため、システムの導入コストを低く抑えることができる。また、従来の風景認識等の手法と比較して、認識対象を道路標識のみに限定しているため、パターンマッチングを基本とした処理で完結し、高度な画像処理を必要としない。そのため、画像処理に対するコストを低く抑えることができる。さらに、利用者の向いている方角を検出することができるため、撮影画像に進行方向を重ねて表示することより、利用者に対してナビゲーションを行うこともできる。さらにまた、利用者と対話を行うことにより、表示されている地点が本当に正しいのかを利用者自身が判断することができると共に、利用者自身が周囲の環境を把握することにより、現在位置の認知を高めることもできる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る位置特定システムの概略構成を示す概念図である。
【００１４】
一般に、道路標識は、目的地への方向や距離、著名地点、市町村境界等の情報提供を目的とした案内標識と、交差点や踏切等の走行上の危険箇所を予告する警戒標識と、道路利用者が遵守すべき規制を示した規制標識と、横断歩道等の必要な地点を示す指示標識とを含むものと定義されている。また、道路標識は、道路管理者と公安委員会によって管理が行われており、設置状況に関しては道路標識原票、又は道路管理台帳によって管理され、その多くはＧＩＳ（Global Information System：全地球的情報システム）によるデータベース管理が推進されている。
【００１５】
このように、道路標識はチェーン店の看板等と異なり、全国で形状や設置基準が細かく定められており、それらのデータが既に何らかの形でデータベース化されているため、新規にデータを収集したりする手間を必要としない。また、建物や看板のように時間的な変化が少なく、さらに、特定の範囲において道路標識の組合せが同一なものは極めて少ないため、位置の目印としては適当である。このような理由から、本出願人は、街中にあふれる様々な特徴点の中でも、特に道路標識を位置情報の手がかりとして利用することを想起し、この道路標識の組合せを標識組と定義した。
【００１６】
本実施の形態に係る位置特定システムは、処理サーバ２と、携帯端末１の基地局３と、基地局登録データベース４と、地図データベース５とが、携帯端末通信網６を介して接続されて構成されており、処理サーバ２には、画像処理部７と、データベース検索部８と、対話処理部９と、標識データベース１０と、管理データベース１１とが設けられている、
次に、図２〜図７を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る位置特定方法について説明する。ここで、図２は本発明の実施の形態に係る位置特定方法の手順を示すフローチャート、図３は位置特定システムにおいて標識組候補のグループ化をする方法を示す概念図、図４は位置特定システムにおいて各グループをソートする時の評価関数のパラメートを示す説明図、図５は位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの選択画面を示す図、図６は位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの確認画面を示す図、図７は位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるナビゲーション画面を示す図である。
【００１７】
本実施の形態に係る位置特定方法は、大別すると、入力画像を取得し、画像中の標識組に関する情報を認識する画像処理ステップＳ１と、認識された標識組に関する情報に基づき、標識データベース１０から標識組候補を検索するデータベース検索ステップＳ２と、この検索結果から得られた標識組候補に基づき、地図データベース５から前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で携帯端末１に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、携帯端末１の位置を特定する対話型特定ステップＳ３の、３つステップから構成されている。
【００１８】
図２に示すように、先ず、利用者は位置の特定を行いたい場所において，携帯端末１に搭載されたアプリケーションを用いて，携帯端末１付属のカメラによって、標識組を含む風景の画像を撮影する。（Ｓ１０１）。そして、撮影された画像は携帯端末通信網６を介して処理サーバ２に送信される（Ｓ１０２）。
【００１９】
処理サーバ２に送信された画像は、画像処理部７に入力され（Ｓ１０３）、前処理が行われた（Ｓ１０４）後、標識組の位置の認識処理が行われる（Ｓ１０５）。この認識処理において、画像処理部７は、画像中に標識組が存在するかどうかを判断し（Ｓ１０６）、画像中に標識組が存在すると判断した場合には、その画像に対して形状認識（Ｓ１０７）とパターンマッチング（Ｓ１０８）の技術を用いて標識組に関する情報の認識処理を行う。一方、ステップＳ１０６において、画像中に標識組が存在しないと画像処理部７が判断した場合には、利用者の携帯端末１に対して画像の再撮影を要求し、その要求に応じて利用者によって再撮影され（Ｓ１０９）、処理サーバ２に送信された画像に対して、上記したのと同様の各処理が再度行われる。
【００２０】
このように画像処理部７において標識組に関する情報の認識処理が行われた後、次いでデータベース検索部８は、その情報に基づき、標識データベース１０から該当する標識組候補を検索（Ｓ１１０）、抽出し（Ｓ１１１）、その標識組候補に関する情報は管理データベース１１に格納される。この時、携帯端末１の基地局登録データベース４から判明する大域的な推定位置の情報を取得し、利用する（Ｓ１１２）。次いで、データベース検索部８は、前記ステップ１１１において抽出した標識組候補数が所定範囲内（例えば、１５個未満）であるかどうかを判断し（Ｓ１１３）、標識組候補数が所定範囲内であると判断した場合には、最初に撮影した画像の第１の標識組候補に関する情報を取得し（Ｓ１１４）、後述するステップ１１８に進む。
【００２１】
一方、前記ステップ１１３において、標識組候補数が所定範囲内でないとデータベース検索部８が判断した場合には、利用者の携帯端末１に対して画像の再撮影を要求し、その要求に応じて利用者によって再撮影され（Ｓ１０９）、処理サーバ２に送信された２番目の画像に対して、上記したのと同様の各処理が再度行われる。その後、画像処理部７は、最初に撮影した画像の第１の標識組に関する情報と前記２番目に撮影した画像の第２の標識組に関する情報とに基づき標識データベース１０から抽出した標識候補が複数あるかどうかを判断する（Ｓ１１５）。
【００２２】
そして、このステップ１１５において、標識候補が複数あると画像処理部７が判断した場合には、対話処理部９が第１の標識組候補と第２の標識組候補とを組合せてそれぞれのグループ化を行う（Ｓ１１６）。この時、利用者は、２番目の画像を撮影した付近に居ることが想定されるため、このグループ化は、図３に示すように、２番目の画像から抽出された第２の標識組候補（図２中の白丸）と、この第２の標識組候補を中心とした半径ｒ内に存在する最初の画像から抽出された第１の標識組候補（図２中の黒丸）とを同一グループとすることにより行う。一方、前記ステップ１１５において、標識候補が複数ない（すなわち、１個である）と画像処理部７が判断した場合には、直接、後述するステップ１１８に進む。
【００２３】
そして、このようにグループ化された第１の標識組候補と第２の標識組候補の各グループについて、所定の評価関数を使用してスコアを算出し、該スコアの高い順に各グループをソートする（Ｓ１１７）。この時の評価関数に用いるパラメータは、図４に示すように、第１の標識組候補Ｓ１ｄと第２標識組候補Ｓ２ａ間の距離ｄｓ２ａ−ｓ１ｄ、各標識組候補Ｓ１ｄ，Ｓ２ａの認識一致度Ｐｓ１ｄ，Ｐｓ２ａ、各標識組候補Ｓ１ｄ，Ｓ２ａの表示角度φｓ１ｄ，φｓ２ａの３種類である。ここで、認識一致度Ｐｓ１ｄ，Ｐｓ２ａとは、画像中の標識組を構成する道路標識の内、認識できた道路標識の数をパラメータ化したものであり、標識データベース１０中の標識組を構成する道路標識と、画像処理部７において認識された標識組を構成する道路標識との合致度が高い程、このパラメータの値は高くなる。また、表示角度φｓ１ｄ，φｓ２ａは、各標識組候補Ｓ１ｄ，Ｓ２ａを結んだ直線と標識組の表示方位（図４中の矢印）との成す角であり、０〜１８０°の範囲の角度とする。そして、距離と表示角度が大きくなる程、互いの標識組候補が離れており、認識一致度の高い程、それぞれの位置候補としては有力であることから、本実施の形態の場合、評価関数を次式のように定義した。
ここで、上式中のα、β、γは各パラメータ間の比率を調整するための係数である。
【００２４】
次いで、地図データベース５から第２の標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出し（Ｓ１１８）、その情報を質問形式で携帯端末１側に提示する（Ｓ１１９）。具体的には、図５に示すように、２〜４箇所程度のランドマークを、アイコンや文字を使用して一覧表示する。そして、提示するランドマークにはあらかじめ属性を設定し、例えば、２つの標識組候補共に「コンビニエンスストア」を提示する等、異なる候補同士で同種のランドマークを提示することのないようにする。
【００２５】
また、前記ステップ１１５において、標識候補が複数ないと画像処理部７が判断した結果、前記ステップ１１６〜１１８をスキップして、ステップ１１９に直接進んだ場合には、図６に示すように、利用者の撮影画像にランドマークの見える方向と種類、名称（例えば、「ａｍｐｍというコンビニエンスストア」、「明治通りという大きな通り」等）を重畳表示して位置確認を行う形式で質問を提示する。
【００２６】
これに対して、利用者が携帯端末１から、例えば、図５の場合には、「ガソリンスタンド」のアイコンを選択したり、或いは、図６の場合には、「はい」のチェック欄を選択したりして回答すると（Ｓ１２０）、その回答は処理サーバ２に送信され、処理サーバ２では、標識組候補が複数あるかどうかを対話処理部９が判断する（Ｓ１２１）。その結果、標識組候補が複数ない（すなわち、１個である）と対話処理部９が判断した場合には、利用者の携帯端末１の位置を特定し（Ｓ１２２）、その位置情報を携帯端末に送信し、携帯端末１はその位置情報を取得する（Ｓ１２３）。また、対話処理部９は、地図データベース５に対して地図データの送信を要求し、これを受けて、地図データベース５は、携帯端末１に地図データを送信し、携帯端末１には、前記位置情報を表示した地図が表示される（Ｓ１２４）。
【００２７】
一方、前記ステップ１２１において、標識組候補が複数あると対話処理部９が判断した場合には、再度、ステップ１１９に戻り、ランドマークに関する情報を質問形式で携帯端末１に提示する。そして、この処理は、前記ステップ１２１において、標識組候補が複数ない（すなわち、１個である）と対話処理部９が判断するようになる迄、繰り返し行われる。
【００２８】
上記したように本発明の実施の形態によれば、道路標識という既存のインフラやデータベースを利用して、携帯端末１の位置を特定しているため、システムの導入コストを低く抑えることができる。また、従来の風景認識等の手法と比較して、認識対象を道路標識のみに限定しているため、パターンマッチングを基本とした処理で完結し、高度な画像処理を必要としない。そのため、画像処理に対するコストを低く抑えることができる。さらに、利用者の向いている方角を検出することができるため、図７に示すように、撮影画像に進行方向を重ねて表示することより、利用者に対してナビゲーションを行うこともできる。さらにまた、利用者と対話を行うことにより、表示されている地点が本当に正しいのかを利用者自身が判断することができると共に、利用者自身が周囲の環境を把握することにより、現在位置の認知を高めることもできる。
【００２９】
また、携帯端末１の利用者の位置情報に対するニーズとしては、非利用者の６割程度が利用の意向を示しているという調査結果もあり、アプリケーションやコンテンツ、機能の充実によって今後は利用が増加する可能性がある。そして、その際には、位置情報に対しても現状以上の様々な要求が生じることが予想され、測位手法に関しても場所や状況に応じて様々な手法が併用されることが考えられる。そこで、本発明による手法は、このような要求に対応するため、ＧＰＳの補助、補完を目的とした技術としても有用である。
【００３０】
さらに、携帯端末１の利用者の位置情報に対するニーズとしては、総務省が２００７年４月以降に発売される携帯電話機においては発信者の位置を高精度で通知することを義務化する方針を打ち出しているように、歩行者ナビゲーションの他に緊急通報における利用も現在注目されている。本発明による携帯端末１の位置特定技術は、緊急通報時にセンター側からの遠隔操作により自動的にカメラの電源を入れ、通報者が周囲の風景にカメラを向けることで、より高精度に位置を特定することが可能であり、上記した緊急通報における利用に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る位置特定システムの概略構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る位置特定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて標識組候補のグループ化をする方法を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて各グループをソートする時の評価関数のパラメートを示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの選択画面を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるランドマークの確認画面を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る位置特定システムにおいて携帯端末に表示されるナビゲーション画面を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 携帯端末
５ 地図データベース
７ 画像処理部
８ データベース検索部
９ 対話処理部
１０ 標識データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末の位置を特定するための位置特定システムであって、
携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識する画像処理手段と、
予め標識組に関する情報が登録された標識データベースと、
前記画像処理手段により認識された前記標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから標識組候補を検索するデータベース検索手段と、
予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースと、
前記データベース検索手段により検索された前記標識組候補に基づき、前記地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力する対話処理手段と、
を備えていることを特徴とする位置特定システム。
【請求項２】
前記データベース検索手段は、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から前記画像処理手段が認識した第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、
前記対話処理手段は、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするように構成されている請求項１に記載の位置特定システム。
【請求項３】
携帯端末の位置を特定するための位置特定方法であって、
（Ａ）携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識するステップと、
（Ｂ）前記（Ａ）ステップにおいて認識された前記標識組に関する情報に基づき、予め標識組に関する情報が登録された標識データベースから標識組候補を検索するステップと、
（Ｃ）前記（Ｂ）ステップにおいて検索された前記標識組候補に基づき、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力するステップと、
を備えていることを特徴とする位置特定方法。
【請求項４】
前記（Ｂ）ステップは、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から認識された第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、
前記（Ｃ）ステップは、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするステップを含んでいる請求項３に記載の位置特定方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の各ステップをコンピュータに実行させるための位置特定プログラム。
【請求項１】
携帯端末の位置を特定するための位置特定システムであって、
携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識する画像処理手段と、
予め標識組に関する情報が登録された標識データベースと、
前記画像処理手段により認識された前記標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから標識組候補を検索するデータベース検索手段と、
予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースと、
前記データベース検索手段により検索された前記標識組候補に基づき、前記地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力する対話処理手段と、
を備えていることを特徴とする位置特定システム。
【請求項２】
前記データベース検索手段は、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から前記画像処理手段が認識した第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、
前記対話処理手段は、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするように構成されている請求項１に記載の位置特定システム。
【請求項３】
携帯端末の位置を特定するための位置特定方法であって、
（Ａ）携帯端末によって撮影された画像から、道路標識の組合せである標識組に関する情報を認識するステップと、
（Ｂ）前記（Ａ）ステップにおいて認識された前記標識組に関する情報に基づき、予め標識組に関する情報が登録された標識データベースから標識組候補を検索するステップと、
（Ｃ）前記（Ｂ）ステップにおいて検索された前記標識組候補に基づき、予めランドマークに関する情報が登録された地図データベースから前記標識組候補の周辺にあるランドマークに関する情報を抽出すると共に該ランドマークに関する情報を質問形式で前記携帯端末に提示し、該質問形式で提示されたランドマークに関する情報に対する携帯端末側からの返答情報に基づき、前記携帯端末の位置を特定するための位置特定情報を出力するステップと、
を備えていることを特徴とする位置特定方法。
【請求項４】
前記（Ｂ）ステップは、前記抽出された標識組候補の数が所定数を超えた場合には、前記携帯端末に対して最初の画像の撮影地点の近辺において２番目の画像の撮影を要求し、該要求に応じて撮影された２番目の画像から認識された第２の標識組に関する情報に基づき、前記標識データベースから第２の標識組候補を検索し、
前記（Ｃ）ステップは、前記最初に撮影した画像の第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とに基づき、前記第１の標識組候補と前記第２の標識組候補とを組合せてグループ化を行い、所定の評価関数により算出したスコアの高い順に前記各グループをソートするステップを含んでいる請求項３に記載の位置特定方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の各ステップをコンピュータに実行させるための位置特定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１５０６８１（Ｐ２００７−１５０６８１Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４１８２４（Ｐ２００５−３４１８２４）
【出願日】平成１７年１１月２８日（２００５．１１．２８）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２８日（２００５．１１．２８）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【Ｆターム（参考）】
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