位置計測装置およびプログラム
【課題】簡単な構成で対象物の位置計測を行うことができ、また、高精度に位置計測を行うことができる位置計測装置等を提供する。
【解決手段】対象物１００に備えられたバーコード１０を撮影するカメラ３０と、カメラ３０により撮影されたバーコード１０の画像から４点以上の注目点を抽出し、バーコード１０から注目点の位置情報を取得し、注目点の位置関係と注目点の位置情報とからバーコード１０の位置を求めることで対象物１００の位置を求める演算装置４０と、を備えることを特徴とする位置計測装置３００。
【解決手段】対象物１００に備えられたバーコード１０を撮影するカメラ３０と、カメラ３０により撮影されたバーコード１０の画像から４点以上の注目点を抽出し、バーコード１０から注目点の位置情報を取得し、注目点の位置関係と注目点の位置情報とからバーコード１０の位置を求めることで対象物１００の位置を求める演算装置４０と、を備えることを特徴とする位置計測装置３００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測装置、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元空間における対象物の位置を計測する手段として、バーコードのパターン等の情報を読み取り、この情報から対象物の位置を計測する装置が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カメラが撮像した撮像画像を入力する画像入力手段と、撮像画像を解析し、撮像画像内に写った二次元コードの固有のパターンに基づいて、二次元コードの位置及び姿勢を示す位置・姿勢情報を算出するとともに、二次元コードに符号化された情報を復号する画像解析手段と、位置・姿勢情報と復号情報とに基づいて、二次元コードが記された物体に対応した制御情報を生成する制御情報生成手段と、を備えている二次元コード検出装置が開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、環境側に位置情報を２次元バーコードによってマーカとして記述し、それぞれのマーカを天井移動ロボットが読み取ることによって、天井移動ロボットの位置・方向を計算することで位置制御を行う旨が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９０４４８号公報
【非特許文献１】福井類、外４名、「磁石誘導型天井移動ロボットプラットフォーム 〜天井吸着用磁石モジュールと複数ロボットの位置計測方法〜」、第９回ロボティクスシンポジア、２００４年、ｐ．１４６−１５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、バーコードの位置計測を簡単な構成で行うことができ、また、バーコードの位置を高精度に計測することで、バーコードを備える対象物の位置計測を簡単な構成で高精度に行うことができる位置計測装置等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】
請求項１に係る発明は、バーコードを備える対象物の当該バーコードを撮影する撮影部と、前記撮影部により撮影された前記バーコードの画像から４点以上の注目点を抽出する抽出部と、前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める演算部と、を備えることを特徴とする位置計測装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記抽出部は、前記バーコードの四隅の点を前記注目点として抽出することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置である。
請求項３に係る発明は、前記位置情報取得部は、前記位置情報として前記バーコードのサイズ情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の位置計測装置である。
請求項４に係る発明は、前記演算部は、前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの三次元位置および三軸角度を求めることにより当該バーコードの位置を求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置計測装置である。
請求項５に係る発明は、前記バーコードは、前記対象物の特性に関する情報を更に記録することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置計測装置である。
請求項６に係る発明は、前記演算部は、前記対象物の位置および前記対象物の特性に関する情報から前記対象物が行う動作を補助する補助情報を更に生成することを特徴とする請求項５に記載の位置計測装置である。
【０００９】
請求項７に係る発明は、コンピュータに、対象物から撮影されたバーコードの画像を取得する機能と、取得した前記バーコードの画像から、４点以上の注目点を抽出する機能と、前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する機能と、前記注目点の位置関係と前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める機能と、を実現させるプログラムである。
【００１０】
請求項８に係る発明は、前記位置情報は、前記バーコードのサイズ情報を含むことを特徴とする請求項７に記載のプログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より簡単な構成で対象物の位置計測を行うことができ、また、位置計測をより高精度に行うことができる位置計測装置を得ることができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、注目点の抽出をより容易に行うことができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より簡易な手法で注目点の位置情報を設定することができる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、注目点の画像から、バーコードが配置された平面とその向きが特定され、この平面が設定された対象物の三次元位置および三軸角度を計測できる。
請求項５の発明によれば、対象物の特性に関する情報と組み合わせることにより、対象物の位置の情報を、より広範囲な用途に活用することができる。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、対象物が行う動作の補助を行うことができる。
請求項７の発明によれば、バーコードの位置を計測することにより対象物の位置を計測する機能を、コンピュータにより実現できる。
請求項８の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より簡易な手法で注目点の位置情報を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜装置構成＞
図１は、本実施形態が適用される位置計測装置、および位置計測を行う対象物を含んだ全体構成を説明した図である。
図１に示した全体構成では、位置計測対象である対象物１００と、対象物１００の三次元位置および三軸角度を計算する位置計測装置３００とを有する。そして、対象物１００にはバーコード１０が備えられている。また、位置計測装置３００は、対象物１００を撮影する撮影部の一例としてのカメラ３０と、カメラ３０により撮影された画像に基づいて対象物１００の三次元位置および三軸角度を演算する演算装置４０とを備える。
【００１３】
図２は、カメラ３０の構成例を示す図である。
カメラ３０は、対象物１００に備えられたバーコード１０（図１参照）の像を収束する光学系３１と、光学系３１により収束された像を検出する撮像手段であるイメージセンサ３２とを備える。
【００１４】
光学系３１は、単一のレンズまたは複数のレンズを組み合わせて構成される。例えば、２つの半球レンズを使用し、その球面側を向かい合わせに組み合わせたツインレンズが用いられる。レンズの組み合わせおよびレンズ表面に施されたコーティング等により、各種の不要な収差は適切に除去されている。
【００１５】
イメージセンサ３２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を配列して構成される。このイメージセンサ３２の表面がカメラ３０の撮像面となる。
【００１６】
図３は、演算装置４０の構成を説明した図である。
演算装置４０は、図３に示したように、撮影部により撮影された入力画像としてのバーコード１０の画像を取り込み、バーコード１０の画像から予め定められた４点以上の注目点を抽出する抽出部４１と、バーコード１０から注目点の位置情報を取得する位置情報取得部４２と、抽出部４１により抽出された注目点の位置関係と位置情報取得部４２により取得した位置情報とからバーコード１０の位置を求めることで対象物１００の位置を求め、位置計測結果として出力する演算部４３とからなる。
【００１７】
また、図４は、演算装置４０の動作を説明したフローチャートである。
以下、図３と図４に基づき、演算装置４０の動作の概略を説明する。
演算装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ等で実現される。抽出部４１は、カメラ３０により撮影されたバーコード１０の画像を取得する（ステップ１０１）。そして、バーコード１０の画像の中からバーコード１０にその位置情報が記録されている４点以上の注目点を抽出する（ステップ１０２）。
次に、位置情報取得部４２がバーコード１０の画像から注目点のサイズ情報等の位置情報を読み出し、取得する（ステップ１０３）。
次に、演算部４３が、抽出部４１により抽出された注目点の位置関係と位置情報取得部４２により取得した位置情報とからバーコード１０の三次元位置および三軸角度を求め、対象物１００（図１参照）の位置計測結果として出力する（ステップ１０４）。
【００１８】
＜バーコードの画像からの注目点の抽出＞
次に、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明する。
図５は、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第１の例である。
図５に示した例では、１次元バーコードであるバーコード１０ａの各バーが印刷された領域の四隅の４点を注目点１１〜１４として抽出している。即ち、「４９１２３４５６７８９０４」の数字が印字されている側を下側とした場合に、バーコード１０ａの最初のスタートキャラクタを表すバーの左上の点および左下の点をそれぞれ注目点１１および注目点１２としている。また、バーコード１０ａの最後のストップキャラクタを表すバーの右上の点および右下の点をそれぞれ注目点１３および注目点１４としている。これらの注目点１１〜１４を抽出するには、画像処理技術等を利用することにより行うことができる。より具体的には、例えば、バーコード１０ａの画像の外郭線の検出を行い、検出された４本の外郭線の交点を求める。この交点はバーコード１０ａの四隅の４点となる。
【００１９】
注目点の抽出の容易性の観点から、注目点としては上述のようにバーコード１０ａの四隅の４点を選択することが好ましいがこれに限られるものではない。
図６は、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第２の例である。
図６に示した例では、注目点を抽出するのに、バーコード１０ａの四隅の４点でなく、複数本印字されているバーのうちの中間に印字されているバーを使用している。
ここでは、注目点１５および注目点１６は、センターバーの１本を使用し、その左上の点および左下の点を注目点としている。更に、注目点１７および注目点１８は、数字を表すバーの１本を使用し、その右上の点および右下の点を注目点としている。この場合、バーコード１０ａには、例えば、注目点１５〜１８のバーコード１０ａを基準とした座標系における座標が位置情報として記録されている。
なお本実施の形態の場合、注目点を４点以上であればその個数について特に限定されるものではないので、このように抽出した注目点を全て使用してもよい。この場合、注目点の個数を多くすることにより後述する位置計測の計算精度を向上させやすくなる。
【００２０】
また、バーコードは、１次元バーコードに限定されるものではなく、例えば、２次元バーコードでも使用することが可能である。
図７（ａ）〜（ｂ）は、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第３の例である。ここで図７（ａ）は、２次元バーコードの１つの例としてＱＲコードであるバーコード１０ｂを示している。また図７（ｂ）は、図７（ａ）のＱＲコードから特徴部分を抽出したものである。
【００２１】
ここで抽出する注目点としては、例えば、バーコード１０ｂの四隅の４点を注目点１１〜１４として抽出することができる。これらの注目点１１〜１４を抽出するには、図５において説明したのと同様に、バーコード１０ｂの画像の外郭線の検出を行い、検出された４本の外郭線の交点を求めることにより行うことができる。
【００２２】
但し、本実施の形態において、注目点として抽出される点としては、これに限られるものではない。例えば、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、ＱＲコードにおける位置検出用パターンである３つの切り出しシンボル５１のそれぞれの四隅の点を注目点１１〜１３および注目点１５〜２３とすることもできる。また、切り出しシンボル５１と同様にＱＲコードに含まれるアライメントパターン５２の四隅の点やタイミングパターン５３の任意の点を抽出してもよい。
【００２３】
＜バーコード１０の三次元位置、三軸角度の計算＞
次に、バーコード１０より抽出した注目点が４点の場合についてバーコード１０の三次元位置、三軸角度を算出する方法について説明を行う。
注目点１１の位置について、バーコード１０を基準とした座標系における座標を［Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１］Ｔとする。また、カメラ３０により撮影された画像上（イメージセンサ３２上）（図２参照）の座標系における注目点１１の点の像の座標を［ｕ１，ｖ１］とする。なお以下の説明で、カメラ３０の位置を原点とした座標系をカメラ座標系とし、このカメラ座標系における注目点１１の座標を［Ｘｃ1，Ｙｃ1，Ｚｃ1］Ｔとする。この座標はバーコード１０に直接位置情報として記録されているか、またはサイズ情報等より導くことができる。
この場合、射影行列Ｐとして３行４列の行列を用いて、以下の関係式が成り立つ。
【００２４】
【数１】
【００２５】
数１式の中の射影行列Ｐは定数倍の不定性があり、これが数１式の左辺の係数ｈによって吸収される。よって、Ｐ３４＝１とおくことができる。また、注目点１１〜１４は同一平面上にあるために、Ｚ座標を０とすることができる。そこで、Ｚ１＝０とすると、数１式のＺ１に対応する射影行列Ｐの第３列を省略することができる。そのため数１式は、以下のように変形できる。この場合の射影行列の未知数は８個となる。
【００２６】
【数２】
【００２７】
この数２式から次の２つの拘束式が得られる。
【００２８】
【数３】
【００２９】
数３式で示した関係は、注目点１２〜１４についても同様に成り立つ。即ち、注目点１２〜１４に対して、以下の関係式が成り立つ。なお、ここで、注目点１２〜１４のバーコード１０を基準とした座標系における座標をそれぞれ、［Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２］Ｔ、［Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３］Ｔ、［Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４］Ｔとし、カメラ３０により撮影された画像上の座標系における注目点１２〜１４の点の像の座標をそれぞれ、［ｕ２，ｖ２］、［ｕ３，ｖ３］、［ｕ４，ｖ４］としている。また注目点１１と同様にＺ２＝Ｚ３＝Ｚ４＝０としている。
【００３０】
【数４】
【００３１】
数３式および数４式を整理すると次式が得られる。
【００３２】
【数５】
数５式において左辺第１項をＡとし、また左辺第２項は射影行列Ｐの３列目がない行列の要素を表していることからＰ３とし、右辺をＢとして書き表すと、以下の式となる。
【００３３】
【数６】
【００３４】
数６式の両辺にＡの逆行列を左からかけると、
【００３５】
【数７】
【００３６】
となり、Ｐ３を求めることができる。
また、射影行列Ｐは、カメラ内部行列Ｃとカメラ外部行列［ｒ１ ｒ２ ｒ３ ｔ］との積で表すことができる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
ここで、ｒ１、ｒ２、ｒ３は、バーコード１０上の座標系をカメラ座標系に変換する回転ベクトルであり、ｔは、平行移動ベクトルである。そして、これらのベクトルは全て３つの要素を有する列ベクトルとして表される。Ｐ３は射影行列Ｐの第３列目がない行列であるので、
【００３９】
【数９】
【００４０】
となる。よって、
【００４１】
【数１０】
【００４２】
となり、列ベクトルｒ１、ｒ２、ｔを算出することができる。また、ｒ３は、ｒ１、ｒ２と直交することから、
【００４３】
【数１１】
【００４４】
と表すことができる。よって数１１式よりｒ３を算出することができる。以上のようにして回転ベクトルｒ１、ｒ２、ｒ３と、平行移動ベクトルｔが全て算出できたことになる。そこで、Ｒ＝［ｒ１ ｒ２ ｒ３］とすると、注目点１１〜１４の三次元位置は、カメラ座標系を使用して、以下のように表すことができる。なおここで、カメラ座標系における注目点１２〜１４の座標をそれぞれ［Ｘｃ２，Ｙｃ２，Ｚｃ２］Ｔ、［Ｘｃ３，Ｙｃ３，Ｚｃ３］Ｔ、［Ｘｃ４，Ｙｃ４，Ｚｃ４］Ｔとしている。
【００４５】
【数１２】
【００４６】
数１２式の関係式から、注目点１１〜１４のカメラ座標が特定できるため、バーコード１０の三次元位置および三軸角度が求まることとなる。バーコード１０の三次元位置および三軸角度はそのまま対象物１００の三次元位置および三軸角度として利用できるため、以上のようにして対象物１００の位置が計測できる。
なお、以上の説明は、注目点が４点の場合を説明したが、５点以上になった場合も同様の手法を用いて算出可能である。
【００４７】
また、次のような方法によっても、バーコードの三次元位置を算出することができる。
ここではまずバーコードとして、図７に示したＱＲコードであるバーコード１０ｂを例に採る。このときバーコード１０ｂには、位置情報としてサイズ情報が記録されており、そのサイズは２インチ角の大きさであるとする。注目点としては、バーコード１０ｂの四隅の４点である注目点１１〜１４を選択する。またここでは便宜上注目点１１〜１４をそれぞれ点ａ１〜ａ４と言い換えて以下の説明を行う。そして、カメラ３０（図２参照）の位置を原点としたカメラ座標系における点ａ１〜ａ４の座標をそれぞれ［Ｘｃ1，Ｙｃ1，Ｚｃ1］Ｔ、［Ｘｃ２，Ｙｃ２，Ｚｃ２］Ｔ、［Ｘｃ３，Ｙｃ３，Ｚｃ３］Ｔ、［Ｘｃ４，Ｙｃ４，Ｚｃ４］Ｔとし、カメラ３０により撮影された画像上（イメージセンサ３２上）（図２参照）の座標系における点ａ１〜ａ４の点の像の座標をそれぞれ［ｕ１，ｖ１］、［ｕ２，ｖ２］、［ｕ３，ｖ３］、［ｕ４，ｖ４］とする。この場合、次の数１３式の関係が成り立つ。
【００４８】
【数１３】
【００４９】
このときバーコード１０ｂは、一辺が２インチであるので、点ａ１〜ａ４の各点の間の距離は次の数１４式のようになる。なお距離は単位をインチとしている。
【００５０】
【数１４】
【００５１】
点ａ１〜ａ４の各２点間の距離は、各点の座標値のユークリッド距離と一致するので、上記の数１４式から、２次の等式を得ることができる。そして画像から得られる点ａ１〜ａ４の像の位置関係から、数１４式のすべてを満たす点ａ１〜ａ４の三次元座標についての解を得ることができる。但し、通常はカメラ３０の焦点を中心とした２つの点対象の解が得られる。しかし実際にはカメラ３０の裏側の解が正解であることはないので、その解を除去することで正解は一義的に定まる。
【００５２】
なお上述の例では、バーコード１０にサイズ情報等の位置情報が記録されており、その位置情報を基にしてバーコード１０の三次元位置を求めていたが、バーコード１０が備えられている対象物１００の特性に関する情報を更に記録し、対象物１００の位置およびこの対象物１００の特性に関する情報から対象物１００が行う動作を補助する補助情報を更に生成する機能を位置計測装置に持たせることも可能である。なおこの機能は、演算部４３（図３参照）により実現することができる。
ここで、対象物１００の特性に関する情報とは、例えば、対象物１００の種別、物性等である。具体的には、対象物１００の種別とは、対象物それ自体が何であるかの情報であり、例えば対象物が、車両であるというような情報である。また他にも対象物が、ショッピングカート、ネームプレート、ＩＤカード、什器、重機械の可動部、路側のポール、道路標識、地図、部品、避難用窓である等を対象物１００の種別としてもよい。更に、対象物の物性とは、例えば、その対象物自体の材質、重量、形状等が該当する。
【００５３】
そして、対象物１００が行う動作とは、例えば、対象物１００が車両である場合は、駐車場において駐車をすること、後続車に安全に追い越しをさせること、車両がセミトレーラであれば前方のトラクタと後方のトレーラの連結をすること等が該当する。また、対象物１００がクレーン等の重機械の可動部であれば、安全に重量物を持ち上げることが該当する。更に対象物１００が「止まれ」を意味する道路標識であれば、予め定められた位置に車両を停止させることが該当する。
【００５４】
次に、対象物１００の位置および特性に関する情報から対象物１００が行う動作を補助する補助情報を生成し、その補助情報を活用する具体的な例について説明を行う。
例えば、対象物１００が車両である場合に、駐車場において駐車をする動作を補助する場合を考える。本実施の形態では、バーコード１０は車両に備えられている。そしてこのバーコード１０を駐車場に設置されている位置計測装置３００で計測することにより車両の位置を計測する。また、バーコード１０から車両の長さ、幅、形状等の情報を読み取り、車両の特性に関する情報として取得する。そして位置計測装置３００は、車両の現在の位置と駐車を行う正しい位置との関係に関する情報を補助情報として生成する。具体的には、現在の車両の位置と駐車を行う正しい位置との相対距離や角度等である。この補助情報は、例えば、別途設けられた通信手段により位置計測装置３００が車両に伝達し、車両側ではこの補助情報により運転手に現在の車両の位置や速度の修正の指示を画像や音声により伝えるようにすることもできる。
【００５５】
また対象物１００が車両であった場合に、後続車に安全に追い越しをさせる動作を補助する場合を考える。この場合、バーコード１０はこの前方の車両に備えられている。そして位置計測装置３００は後続車に備えられている。この場合、まず車両に備えられているバーコード１０を後続車に設置されている位置計測装置３００で計測することにより前方の車両の位置を計測する。また、バーコード１０から前方の車両の長さと幅の情報を読み取り、車両の特性に関する情報として取得する。そして位置計測装置３００は、前方の車両との車間距離、長さ、幅より追い越しをするための速度や、追い越しをするために必要な距離の情報、あるいは追い越しは無理である等の情報を補助情報として生成する。後続車は、運転手にこの補助情報を画像や音声により伝えるようにすることもできる。
【００５６】
また、対象物１００である車両がセミトレーラであれば牽引車であるトラクタと荷台であるトレーラの連結を行う動作を補助することもできる。この場合、バーコード１０はトレーラに備えられている。そして、このバーコード１０を別途備えられた位置計測装置３００で計測することによりトレーラの位置を計測する。また、バーコード１０を読み取り、トレーラの長さ、幅、形状、連結可能か否かの情報をセミトレーラの特性に関する情報として取得する。そしてトレーラの現在の位置を補助情報として生成する。この補助情報は、例えば位置計測装置３００が別途設けられた通信手段によりトラクタ側に伝達し、トラクタ側ではこの補助情報によりに乗車している運転手や外で作業をしている作業員に連結を行うための指示を画像や音声により伝えるようにすることもできる。
【００５７】
更に対象物１００が、クレーン、ショベルカー等の重機械であった場合、その可動部にバーコード１０を取り付け、その位置を別途重機械に設置された位置計測装置３００により計測することにより安全性を向上させることができる。即ち、位置計測装置３００によりバーコード１０の位置を逐次測定する。そしてその位置から可動部に、どの程度のしなりや歪みが生じているかが算出できる。この場合、対象物１００の特性に関する情報としては、しなりや歪みの限界値が該当する。位置計測装置３００は、この限界値を超えた場合は、可動部に過大な負荷がかかったと判断し、重機械に対し、補助情報として警告情報を生成する。そして、重機械の操作者に警告音を発するようにすることもできる。
【００５８】
更に対象物１００が、「止まれ」を意味する道路標識であった場合、この道路標識にバーコード１０を取り付け、その位置を車両に設置された位置計測装置３００により計測することにより、予め定められた位置に車両を停止させることができる。即ち、車両に設置された位置計測装置３００により、道路標識に備えられたバーコード１０の位置を逐次測定する。この場合、バーコード１０には、道路標識は「止まれ」であるという情報が対象物１００の特性に関する情報としてコード化されて記録されている。また、バーコード１０から車両の停止位置の情報を対象物１００の特性に関するとして取得する。そして車両の位置と停止位置との相対距離を補助情報として生成する。この補助情報を車両の運転者に伝えたり、または車両側で自動的にブレーキ操作を行う等により、予め定められた位置に車両を停止させることができる。
【００５９】
更に対象物１００が、ショッピングカートであった場合、このショッピングカートにバーコード１０を取り付け、その位置を別途設置された位置計測装置３００により計測することにより、ショッピングカートの位置を逐次把握することができる。この場合、バーコード１０には、対象物１００はショッピングカートであるという情報が対象物１００の特性に関する情報としてコード化されて記録されている。例えば、位置計測装置３００は、このショッピングカートの位置が一定時間変化しない場合、既に使用されていないと判断する。そして、その旨をコード化して補助情報とし、ショッピングカートの回収装置にこの補助情報を伝達する。回収装置は、位置計測装置３００から併せて伝達されるショッピングカートの位置情報に基づき、このショッピングカートの回収を行うことができる。
【００６０】
なお、上述した例の場合、対象物１００の位置計測の精度向上の観点から、対象物１００のどの位置にバーコード１０が備えられているかの情報が更なる位置情報として記録されていることが好ましい。具体的には、対象物１００が車両であった場合、右後方角の高さ３フィートの位置にバーコード１０がある等の情報である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態が適用される位置計測装置、および位置計測を行う対象物を含んだ全体構成を説明した図である。
【図２】カメラの構成例を示す図である。
【図３】演算装置の構成を説明した図である。
【図４】演算装置の動作を説明したフローチャートである。
【図５】カメラにより撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第１の例である。
【図６】カメラにより撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第２の例である。
【図７】（ａ）〜（ｂ）は、カメラにより撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第３の例である。
【符号の説明】
【００６２】
１０，１０ａ，１０ｂ…バーコード、１１〜２３…注目点、３０…カメラ、３１…光学系、３２…イメージセンサ、４０…演算装置、４１…抽出部、４２…位置情報取得部、４３…演算部、１００…対象物、３００…位置計測装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測装置、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元空間における対象物の位置を計測する手段として、バーコードのパターン等の情報を読み取り、この情報から対象物の位置を計測する装置が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カメラが撮像した撮像画像を入力する画像入力手段と、撮像画像を解析し、撮像画像内に写った二次元コードの固有のパターンに基づいて、二次元コードの位置及び姿勢を示す位置・姿勢情報を算出するとともに、二次元コードに符号化された情報を復号する画像解析手段と、位置・姿勢情報と復号情報とに基づいて、二次元コードが記された物体に対応した制御情報を生成する制御情報生成手段と、を備えている二次元コード検出装置が開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、環境側に位置情報を２次元バーコードによってマーカとして記述し、それぞれのマーカを天井移動ロボットが読み取ることによって、天井移動ロボットの位置・方向を計算することで位置制御を行う旨が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９０４４８号公報
【非特許文献１】福井類、外４名、「磁石誘導型天井移動ロボットプラットフォーム 〜天井吸着用磁石モジュールと複数ロボットの位置計測方法〜」、第９回ロボティクスシンポジア、２００４年、ｐ．１４６−１５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、バーコードの位置計測を簡単な構成で行うことができ、また、バーコードの位置を高精度に計測することで、バーコードを備える対象物の位置計測を簡単な構成で高精度に行うことができる位置計測装置等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】
請求項１に係る発明は、バーコードを備える対象物の当該バーコードを撮影する撮影部と、前記撮影部により撮影された前記バーコードの画像から４点以上の注目点を抽出する抽出部と、前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める演算部と、を備えることを特徴とする位置計測装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記抽出部は、前記バーコードの四隅の点を前記注目点として抽出することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置である。
請求項３に係る発明は、前記位置情報取得部は、前記位置情報として前記バーコードのサイズ情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の位置計測装置である。
請求項４に係る発明は、前記演算部は、前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの三次元位置および三軸角度を求めることにより当該バーコードの位置を求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置計測装置である。
請求項５に係る発明は、前記バーコードは、前記対象物の特性に関する情報を更に記録することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置計測装置である。
請求項６に係る発明は、前記演算部は、前記対象物の位置および前記対象物の特性に関する情報から前記対象物が行う動作を補助する補助情報を更に生成することを特徴とする請求項５に記載の位置計測装置である。
【０００９】
請求項７に係る発明は、コンピュータに、対象物から撮影されたバーコードの画像を取得する機能と、取得した前記バーコードの画像から、４点以上の注目点を抽出する機能と、前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する機能と、前記注目点の位置関係と前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める機能と、を実現させるプログラムである。
【００１０】
請求項８に係る発明は、前記位置情報は、前記バーコードのサイズ情報を含むことを特徴とする請求項７に記載のプログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より簡単な構成で対象物の位置計測を行うことができ、また、位置計測をより高精度に行うことができる位置計測装置を得ることができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、注目点の抽出をより容易に行うことができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より簡易な手法で注目点の位置情報を設定することができる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、注目点の画像から、バーコードが配置された平面とその向きが特定され、この平面が設定された対象物の三次元位置および三軸角度を計測できる。
請求項５の発明によれば、対象物の特性に関する情報と組み合わせることにより、対象物の位置の情報を、より広範囲な用途に活用することができる。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、対象物が行う動作の補助を行うことができる。
請求項７の発明によれば、バーコードの位置を計測することにより対象物の位置を計測する機能を、コンピュータにより実現できる。
請求項８の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より簡易な手法で注目点の位置情報を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜装置構成＞
図１は、本実施形態が適用される位置計測装置、および位置計測を行う対象物を含んだ全体構成を説明した図である。
図１に示した全体構成では、位置計測対象である対象物１００と、対象物１００の三次元位置および三軸角度を計算する位置計測装置３００とを有する。そして、対象物１００にはバーコード１０が備えられている。また、位置計測装置３００は、対象物１００を撮影する撮影部の一例としてのカメラ３０と、カメラ３０により撮影された画像に基づいて対象物１００の三次元位置および三軸角度を演算する演算装置４０とを備える。
【００１３】
図２は、カメラ３０の構成例を示す図である。
カメラ３０は、対象物１００に備えられたバーコード１０（図１参照）の像を収束する光学系３１と、光学系３１により収束された像を検出する撮像手段であるイメージセンサ３２とを備える。
【００１４】
光学系３１は、単一のレンズまたは複数のレンズを組み合わせて構成される。例えば、２つの半球レンズを使用し、その球面側を向かい合わせに組み合わせたツインレンズが用いられる。レンズの組み合わせおよびレンズ表面に施されたコーティング等により、各種の不要な収差は適切に除去されている。
【００１５】
イメージセンサ３２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を配列して構成される。このイメージセンサ３２の表面がカメラ３０の撮像面となる。
【００１６】
図３は、演算装置４０の構成を説明した図である。
演算装置４０は、図３に示したように、撮影部により撮影された入力画像としてのバーコード１０の画像を取り込み、バーコード１０の画像から予め定められた４点以上の注目点を抽出する抽出部４１と、バーコード１０から注目点の位置情報を取得する位置情報取得部４２と、抽出部４１により抽出された注目点の位置関係と位置情報取得部４２により取得した位置情報とからバーコード１０の位置を求めることで対象物１００の位置を求め、位置計測結果として出力する演算部４３とからなる。
【００１７】
また、図４は、演算装置４０の動作を説明したフローチャートである。
以下、図３と図４に基づき、演算装置４０の動作の概略を説明する。
演算装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ等で実現される。抽出部４１は、カメラ３０により撮影されたバーコード１０の画像を取得する（ステップ１０１）。そして、バーコード１０の画像の中からバーコード１０にその位置情報が記録されている４点以上の注目点を抽出する（ステップ１０２）。
次に、位置情報取得部４２がバーコード１０の画像から注目点のサイズ情報等の位置情報を読み出し、取得する（ステップ１０３）。
次に、演算部４３が、抽出部４１により抽出された注目点の位置関係と位置情報取得部４２により取得した位置情報とからバーコード１０の三次元位置および三軸角度を求め、対象物１００（図１参照）の位置計測結果として出力する（ステップ１０４）。
【００１８】
＜バーコードの画像からの注目点の抽出＞
次に、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明する。
図５は、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第１の例である。
図５に示した例では、１次元バーコードであるバーコード１０ａの各バーが印刷された領域の四隅の４点を注目点１１〜１４として抽出している。即ち、「４９１２３４５６７８９０４」の数字が印字されている側を下側とした場合に、バーコード１０ａの最初のスタートキャラクタを表すバーの左上の点および左下の点をそれぞれ注目点１１および注目点１２としている。また、バーコード１０ａの最後のストップキャラクタを表すバーの右上の点および右下の点をそれぞれ注目点１３および注目点１４としている。これらの注目点１１〜１４を抽出するには、画像処理技術等を利用することにより行うことができる。より具体的には、例えば、バーコード１０ａの画像の外郭線の検出を行い、検出された４本の外郭線の交点を求める。この交点はバーコード１０ａの四隅の４点となる。
【００１９】
注目点の抽出の容易性の観点から、注目点としては上述のようにバーコード１０ａの四隅の４点を選択することが好ましいがこれに限られるものではない。
図６は、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第２の例である。
図６に示した例では、注目点を抽出するのに、バーコード１０ａの四隅の４点でなく、複数本印字されているバーのうちの中間に印字されているバーを使用している。
ここでは、注目点１５および注目点１６は、センターバーの１本を使用し、その左上の点および左下の点を注目点としている。更に、注目点１７および注目点１８は、数字を表すバーの１本を使用し、その右上の点および右下の点を注目点としている。この場合、バーコード１０ａには、例えば、注目点１５〜１８のバーコード１０ａを基準とした座標系における座標が位置情報として記録されている。
なお本実施の形態の場合、注目点を４点以上であればその個数について特に限定されるものではないので、このように抽出した注目点を全て使用してもよい。この場合、注目点の個数を多くすることにより後述する位置計測の計算精度を向上させやすくなる。
【００２０】
また、バーコードは、１次元バーコードに限定されるものではなく、例えば、２次元バーコードでも使用することが可能である。
図７（ａ）〜（ｂ）は、カメラ３０により撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第３の例である。ここで図７（ａ）は、２次元バーコードの１つの例としてＱＲコードであるバーコード１０ｂを示している。また図７（ｂ）は、図７（ａ）のＱＲコードから特徴部分を抽出したものである。
【００２１】
ここで抽出する注目点としては、例えば、バーコード１０ｂの四隅の４点を注目点１１〜１４として抽出することができる。これらの注目点１１〜１４を抽出するには、図５において説明したのと同様に、バーコード１０ｂの画像の外郭線の検出を行い、検出された４本の外郭線の交点を求めることにより行うことができる。
【００２２】
但し、本実施の形態において、注目点として抽出される点としては、これに限られるものではない。例えば、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、ＱＲコードにおける位置検出用パターンである３つの切り出しシンボル５１のそれぞれの四隅の点を注目点１１〜１３および注目点１５〜２３とすることもできる。また、切り出しシンボル５１と同様にＱＲコードに含まれるアライメントパターン５２の四隅の点やタイミングパターン５３の任意の点を抽出してもよい。
【００２３】
＜バーコード１０の三次元位置、三軸角度の計算＞
次に、バーコード１０より抽出した注目点が４点の場合についてバーコード１０の三次元位置、三軸角度を算出する方法について説明を行う。
注目点１１の位置について、バーコード１０を基準とした座標系における座標を［Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１］Ｔとする。また、カメラ３０により撮影された画像上（イメージセンサ３２上）（図２参照）の座標系における注目点１１の点の像の座標を［ｕ１，ｖ１］とする。なお以下の説明で、カメラ３０の位置を原点とした座標系をカメラ座標系とし、このカメラ座標系における注目点１１の座標を［Ｘｃ1，Ｙｃ1，Ｚｃ1］Ｔとする。この座標はバーコード１０に直接位置情報として記録されているか、またはサイズ情報等より導くことができる。
この場合、射影行列Ｐとして３行４列の行列を用いて、以下の関係式が成り立つ。
【００２４】
【数１】
【００２５】
数１式の中の射影行列Ｐは定数倍の不定性があり、これが数１式の左辺の係数ｈによって吸収される。よって、Ｐ３４＝１とおくことができる。また、注目点１１〜１４は同一平面上にあるために、Ｚ座標を０とすることができる。そこで、Ｚ１＝０とすると、数１式のＺ１に対応する射影行列Ｐの第３列を省略することができる。そのため数１式は、以下のように変形できる。この場合の射影行列の未知数は８個となる。
【００２６】
【数２】
【００２７】
この数２式から次の２つの拘束式が得られる。
【００２８】
【数３】
【００２９】
数３式で示した関係は、注目点１２〜１４についても同様に成り立つ。即ち、注目点１２〜１４に対して、以下の関係式が成り立つ。なお、ここで、注目点１２〜１４のバーコード１０を基準とした座標系における座標をそれぞれ、［Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２］Ｔ、［Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３］Ｔ、［Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４］Ｔとし、カメラ３０により撮影された画像上の座標系における注目点１２〜１４の点の像の座標をそれぞれ、［ｕ２，ｖ２］、［ｕ３，ｖ３］、［ｕ４，ｖ４］としている。また注目点１１と同様にＺ２＝Ｚ３＝Ｚ４＝０としている。
【００３０】
【数４】
【００３１】
数３式および数４式を整理すると次式が得られる。
【００３２】
【数５】
数５式において左辺第１項をＡとし、また左辺第２項は射影行列Ｐの３列目がない行列の要素を表していることからＰ３とし、右辺をＢとして書き表すと、以下の式となる。
【００３３】
【数６】
【００３４】
数６式の両辺にＡの逆行列を左からかけると、
【００３５】
【数７】
【００３６】
となり、Ｐ３を求めることができる。
また、射影行列Ｐは、カメラ内部行列Ｃとカメラ外部行列［ｒ１ ｒ２ ｒ３ ｔ］との積で表すことができる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
ここで、ｒ１、ｒ２、ｒ３は、バーコード１０上の座標系をカメラ座標系に変換する回転ベクトルであり、ｔは、平行移動ベクトルである。そして、これらのベクトルは全て３つの要素を有する列ベクトルとして表される。Ｐ３は射影行列Ｐの第３列目がない行列であるので、
【００３９】
【数９】
【００４０】
となる。よって、
【００４１】
【数１０】
【００４２】
となり、列ベクトルｒ１、ｒ２、ｔを算出することができる。また、ｒ３は、ｒ１、ｒ２と直交することから、
【００４３】
【数１１】
【００４４】
と表すことができる。よって数１１式よりｒ３を算出することができる。以上のようにして回転ベクトルｒ１、ｒ２、ｒ３と、平行移動ベクトルｔが全て算出できたことになる。そこで、Ｒ＝［ｒ１ ｒ２ ｒ３］とすると、注目点１１〜１４の三次元位置は、カメラ座標系を使用して、以下のように表すことができる。なおここで、カメラ座標系における注目点１２〜１４の座標をそれぞれ［Ｘｃ２，Ｙｃ２，Ｚｃ２］Ｔ、［Ｘｃ３，Ｙｃ３，Ｚｃ３］Ｔ、［Ｘｃ４，Ｙｃ４，Ｚｃ４］Ｔとしている。
【００４５】
【数１２】
【００４６】
数１２式の関係式から、注目点１１〜１４のカメラ座標が特定できるため、バーコード１０の三次元位置および三軸角度が求まることとなる。バーコード１０の三次元位置および三軸角度はそのまま対象物１００の三次元位置および三軸角度として利用できるため、以上のようにして対象物１００の位置が計測できる。
なお、以上の説明は、注目点が４点の場合を説明したが、５点以上になった場合も同様の手法を用いて算出可能である。
【００４７】
また、次のような方法によっても、バーコードの三次元位置を算出することができる。
ここではまずバーコードとして、図７に示したＱＲコードであるバーコード１０ｂを例に採る。このときバーコード１０ｂには、位置情報としてサイズ情報が記録されており、そのサイズは２インチ角の大きさであるとする。注目点としては、バーコード１０ｂの四隅の４点である注目点１１〜１４を選択する。またここでは便宜上注目点１１〜１４をそれぞれ点ａ１〜ａ４と言い換えて以下の説明を行う。そして、カメラ３０（図２参照）の位置を原点としたカメラ座標系における点ａ１〜ａ４の座標をそれぞれ［Ｘｃ1，Ｙｃ1，Ｚｃ1］Ｔ、［Ｘｃ２，Ｙｃ２，Ｚｃ２］Ｔ、［Ｘｃ３，Ｙｃ３，Ｚｃ３］Ｔ、［Ｘｃ４，Ｙｃ４，Ｚｃ４］Ｔとし、カメラ３０により撮影された画像上（イメージセンサ３２上）（図２参照）の座標系における点ａ１〜ａ４の点の像の座標をそれぞれ［ｕ１，ｖ１］、［ｕ２，ｖ２］、［ｕ３，ｖ３］、［ｕ４，ｖ４］とする。この場合、次の数１３式の関係が成り立つ。
【００４８】
【数１３】
【００４９】
このときバーコード１０ｂは、一辺が２インチであるので、点ａ１〜ａ４の各点の間の距離は次の数１４式のようになる。なお距離は単位をインチとしている。
【００５０】
【数１４】
【００５１】
点ａ１〜ａ４の各２点間の距離は、各点の座標値のユークリッド距離と一致するので、上記の数１４式から、２次の等式を得ることができる。そして画像から得られる点ａ１〜ａ４の像の位置関係から、数１４式のすべてを満たす点ａ１〜ａ４の三次元座標についての解を得ることができる。但し、通常はカメラ３０の焦点を中心とした２つの点対象の解が得られる。しかし実際にはカメラ３０の裏側の解が正解であることはないので、その解を除去することで正解は一義的に定まる。
【００５２】
なお上述の例では、バーコード１０にサイズ情報等の位置情報が記録されており、その位置情報を基にしてバーコード１０の三次元位置を求めていたが、バーコード１０が備えられている対象物１００の特性に関する情報を更に記録し、対象物１００の位置およびこの対象物１００の特性に関する情報から対象物１００が行う動作を補助する補助情報を更に生成する機能を位置計測装置に持たせることも可能である。なおこの機能は、演算部４３（図３参照）により実現することができる。
ここで、対象物１００の特性に関する情報とは、例えば、対象物１００の種別、物性等である。具体的には、対象物１００の種別とは、対象物それ自体が何であるかの情報であり、例えば対象物が、車両であるというような情報である。また他にも対象物が、ショッピングカート、ネームプレート、ＩＤカード、什器、重機械の可動部、路側のポール、道路標識、地図、部品、避難用窓である等を対象物１００の種別としてもよい。更に、対象物の物性とは、例えば、その対象物自体の材質、重量、形状等が該当する。
【００５３】
そして、対象物１００が行う動作とは、例えば、対象物１００が車両である場合は、駐車場において駐車をすること、後続車に安全に追い越しをさせること、車両がセミトレーラであれば前方のトラクタと後方のトレーラの連結をすること等が該当する。また、対象物１００がクレーン等の重機械の可動部であれば、安全に重量物を持ち上げることが該当する。更に対象物１００が「止まれ」を意味する道路標識であれば、予め定められた位置に車両を停止させることが該当する。
【００５４】
次に、対象物１００の位置および特性に関する情報から対象物１００が行う動作を補助する補助情報を生成し、その補助情報を活用する具体的な例について説明を行う。
例えば、対象物１００が車両である場合に、駐車場において駐車をする動作を補助する場合を考える。本実施の形態では、バーコード１０は車両に備えられている。そしてこのバーコード１０を駐車場に設置されている位置計測装置３００で計測することにより車両の位置を計測する。また、バーコード１０から車両の長さ、幅、形状等の情報を読み取り、車両の特性に関する情報として取得する。そして位置計測装置３００は、車両の現在の位置と駐車を行う正しい位置との関係に関する情報を補助情報として生成する。具体的には、現在の車両の位置と駐車を行う正しい位置との相対距離や角度等である。この補助情報は、例えば、別途設けられた通信手段により位置計測装置３００が車両に伝達し、車両側ではこの補助情報により運転手に現在の車両の位置や速度の修正の指示を画像や音声により伝えるようにすることもできる。
【００５５】
また対象物１００が車両であった場合に、後続車に安全に追い越しをさせる動作を補助する場合を考える。この場合、バーコード１０はこの前方の車両に備えられている。そして位置計測装置３００は後続車に備えられている。この場合、まず車両に備えられているバーコード１０を後続車に設置されている位置計測装置３００で計測することにより前方の車両の位置を計測する。また、バーコード１０から前方の車両の長さと幅の情報を読み取り、車両の特性に関する情報として取得する。そして位置計測装置３００は、前方の車両との車間距離、長さ、幅より追い越しをするための速度や、追い越しをするために必要な距離の情報、あるいは追い越しは無理である等の情報を補助情報として生成する。後続車は、運転手にこの補助情報を画像や音声により伝えるようにすることもできる。
【００５６】
また、対象物１００である車両がセミトレーラであれば牽引車であるトラクタと荷台であるトレーラの連結を行う動作を補助することもできる。この場合、バーコード１０はトレーラに備えられている。そして、このバーコード１０を別途備えられた位置計測装置３００で計測することによりトレーラの位置を計測する。また、バーコード１０を読み取り、トレーラの長さ、幅、形状、連結可能か否かの情報をセミトレーラの特性に関する情報として取得する。そしてトレーラの現在の位置を補助情報として生成する。この補助情報は、例えば位置計測装置３００が別途設けられた通信手段によりトラクタ側に伝達し、トラクタ側ではこの補助情報によりに乗車している運転手や外で作業をしている作業員に連結を行うための指示を画像や音声により伝えるようにすることもできる。
【００５７】
更に対象物１００が、クレーン、ショベルカー等の重機械であった場合、その可動部にバーコード１０を取り付け、その位置を別途重機械に設置された位置計測装置３００により計測することにより安全性を向上させることができる。即ち、位置計測装置３００によりバーコード１０の位置を逐次測定する。そしてその位置から可動部に、どの程度のしなりや歪みが生じているかが算出できる。この場合、対象物１００の特性に関する情報としては、しなりや歪みの限界値が該当する。位置計測装置３００は、この限界値を超えた場合は、可動部に過大な負荷がかかったと判断し、重機械に対し、補助情報として警告情報を生成する。そして、重機械の操作者に警告音を発するようにすることもできる。
【００５８】
更に対象物１００が、「止まれ」を意味する道路標識であった場合、この道路標識にバーコード１０を取り付け、その位置を車両に設置された位置計測装置３００により計測することにより、予め定められた位置に車両を停止させることができる。即ち、車両に設置された位置計測装置３００により、道路標識に備えられたバーコード１０の位置を逐次測定する。この場合、バーコード１０には、道路標識は「止まれ」であるという情報が対象物１００の特性に関する情報としてコード化されて記録されている。また、バーコード１０から車両の停止位置の情報を対象物１００の特性に関するとして取得する。そして車両の位置と停止位置との相対距離を補助情報として生成する。この補助情報を車両の運転者に伝えたり、または車両側で自動的にブレーキ操作を行う等により、予め定められた位置に車両を停止させることができる。
【００５９】
更に対象物１００が、ショッピングカートであった場合、このショッピングカートにバーコード１０を取り付け、その位置を別途設置された位置計測装置３００により計測することにより、ショッピングカートの位置を逐次把握することができる。この場合、バーコード１０には、対象物１００はショッピングカートであるという情報が対象物１００の特性に関する情報としてコード化されて記録されている。例えば、位置計測装置３００は、このショッピングカートの位置が一定時間変化しない場合、既に使用されていないと判断する。そして、その旨をコード化して補助情報とし、ショッピングカートの回収装置にこの補助情報を伝達する。回収装置は、位置計測装置３００から併せて伝達されるショッピングカートの位置情報に基づき、このショッピングカートの回収を行うことができる。
【００６０】
なお、上述した例の場合、対象物１００の位置計測の精度向上の観点から、対象物１００のどの位置にバーコード１０が備えられているかの情報が更なる位置情報として記録されていることが好ましい。具体的には、対象物１００が車両であった場合、右後方角の高さ３フィートの位置にバーコード１０がある等の情報である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態が適用される位置計測装置、および位置計測を行う対象物を含んだ全体構成を説明した図である。
【図２】カメラの構成例を示す図である。
【図３】演算装置の構成を説明した図である。
【図４】演算装置の動作を説明したフローチャートである。
【図５】カメラにより撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第１の例である。
【図６】カメラにより撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第２の例である。
【図７】（ａ）〜（ｂ）は、カメラにより撮影されたバーコードの画像から、注目点を抽出する方法について説明した第３の例である。
【符号の説明】
【００６２】
１０，１０ａ，１０ｂ…バーコード、１１〜２３…注目点、３０…カメラ、３１…光学系、３２…イメージセンサ、４０…演算装置、４１…抽出部、４２…位置情報取得部、４３…演算部、１００…対象物、３００…位置計測装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーコードを備える対象物の当該バーコードを撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された前記バーコードの画像から４点以上の注目点を抽出する抽出部と、
前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める演算部と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記抽出部は、前記バーコードの四隅の点を前記注目点として抽出することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記位置情報取得部は、前記位置情報として前記バーコードのサイズ情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの三次元位置および三軸角度を求めることにより当該バーコードの位置を求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記バーコードは、前記対象物の特性に関する情報を更に記録することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記対象物の位置および前記対象物の特性に関する情報から前記対象物が行う動作を補助する補助情報を更に生成することを特徴とする請求項５に記載の位置計測装置。
【請求項７】
コンピュータに、
対象物から撮影されたバーコードの画像を取得する機能と、
取得した前記バーコードの画像から、４点以上の注目点を抽出する機能と、
前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する機能と、
前記注目点の位置関係と前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める機能と、
を実現させるプログラム。
【請求項８】
前記位置情報は、前記バーコードのサイズ情報を含むことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項１】
バーコードを備える対象物の当該バーコードを撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された前記バーコードの画像から４点以上の注目点を抽出する抽出部と、
前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める演算部と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記抽出部は、前記バーコードの四隅の点を前記注目点として抽出することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記位置情報取得部は、前記位置情報として前記バーコードのサイズ情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記抽出部により抽出された前記注目点の位置関係と前記位置情報取得部により取得した前記位置情報とから前記バーコードの三次元位置および三軸角度を求めることにより当該バーコードの位置を求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記バーコードは、前記対象物の特性に関する情報を更に記録することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記対象物の位置および前記対象物の特性に関する情報から前記対象物が行う動作を補助する補助情報を更に生成することを特徴とする請求項５に記載の位置計測装置。
【請求項７】
コンピュータに、
対象物から撮影されたバーコードの画像を取得する機能と、
取得した前記バーコードの画像から、４点以上の注目点を抽出する機能と、
前記バーコードから前記注目点の位置情報を取得する機能と、
前記注目点の位置関係と前記位置情報とから前記バーコードの位置を求めることで前記対象物の位置を求める機能と、
を実現させるプログラム。
【請求項８】
前記位置情報は、前記バーコードのサイズ情報を含むことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【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２０１０−１６００５６（Ｐ２０１０−１６００５６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９８（Ｐ２００９−２４９８）
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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