JP7225762B2 - Self-position estimation device, self-position estimation method and program - Google Patents
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Description
本発明は、例えば人体に装着して移動履歴を取得するような装置に好適な自己位置推定装置、自己位置推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a self-position estimation device, a self-position estimation method, and a program suitable for a device worn on a human body to obtain movement history, for example.
画像を用いて、ある環境におけるデバイスの自己位置推定を行なう技術としては、ビジュアルSLAM(Visual Simultaneous Localization And Mapping)が広く知られている。 Visual SLAM (Visual Simultaneous Localization And Mapping) is widely known as a technique for estimating the self-location of a device in a certain environment using an image.
ビジュアルSLAMの身近な利用例として、電機系各社が販売するロボット掃除機が挙げられる。例えば、移動ロボットが搭載する光学式走行距離センサ・システムで、移動体本体の下方の追跡表面の画像をカメラにより撮影するようにした技術が提案されている。(例えば、特許文献1) A familiar example of visual SLAM use is a robot vacuum cleaner sold by an electrical company. For example, a technology has been proposed in which an optical travel distance sensor system mounted on a mobile robot captures an image of the tracking surface below the mobile body with a camera. (For example, Patent Document 1)
ビジュアルSLAMには、画像中の特徴点を利用する方法と、画像中の輝度・深度情報を利用する方法の、大きく2つの方法がある。
画像中の特徴点を利用する方法は、計算が画像中で疎に配置される特徴点周りのみでよく少量で済むという利点がある一方、画像が激しく動いており、ブレが大きいようなシーンは特徴点が算出できないという課題がある。
一方、輝度・深度情報を利用する方法は、特徴点を算出しなくてよいため、ブレに強いという利点がある一方、特徴点を利用する方法と比べて画面の広い領域を密に使用するため計算量が重いという課題がある。
There are roughly two methods of visual SLAM: a method using feature points in an image and a method using luminance/depth information in an image.
The method of using feature points in the image has the advantage that calculations can be done only around the feature points that are sparsely arranged in the image, and the amount of calculation is small. There is a problem that feature points cannot be calculated.
On the other hand, the method using brightness/depth information does not need to calculate feature points, so it has the advantage of being resistant to blurring. There is a problem that the amount of calculation is heavy.
上記特許文献1に記載された技術は、基本的に平滑な路面上を移動するロボットに適用されるため、撮影される画像にブレがなく、画像中の特徴点抽出が可能であり、画像中の特徴点を利用する方法を使用している。そのため、例えば人体に装着してテニスやバスケットボール等の球技におけるプレーヤの移動履歴を解析する装置など、激しい体動を伴う移動体を対象とした装置に、上記特許文献1に記載された技術を適用しようとしても、得られる画像にブレを生じる可能性がきわめて高く、画像中の特徴点抽出ができないという課題がある。 Since the technology described in Patent Document 1 is basically applied to a robot that moves on a smooth road surface, there is no blurring in the captured image, and it is possible to extract feature points in the image. A method using the feature points of For this reason, the technology described in Patent Document 1 is applied to a device intended for a moving body that involves vigorous body movements, such as a device worn on the human body to analyze the movement history of a player in a ball game such as tennis or basketball. Even if one tries to do so, there is a high possibility that blurring will occur in the resulting image, and there is the problem that feature points cannot be extracted from the image.
一方、激しい体動を伴う移動体を対象とした装置において、輝度・深度情報を利用する方法を適用すると、上述したように計算量が重いという課題が発生する。 On the other hand, if a method using luminance/depth information is applied to a device intended for a moving object that undergoes vigorous body movements, the problem of a heavy computational load arises as described above.
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、移動に際し、激しい体動を伴う動きを含む移動体の自己位置を、適切な計算量で正確に推定することが可能な自己位置推定装置、自己位置推定方法及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to accurately estimate the self-position of a moving body including movements accompanied by violent body movements with an appropriate amount of calculation. A self-position estimation device, a self-position estimation method, and a program are provided.
本発明の一態様は、移動体の動きに関する動き情報を取得する第1の取得手段と、上記第1の取得手段が上記動き情報を取得しているときに、上記移動体に備えられた撮像装置により撮影した画像情報を取得する第2の取得手段と、上記動き情報が所定の閾値以下か否かに基づいて、上記移動体の動きが激しいか否かを判定する判定手段と、上記画像情報に基づいた自己位置を推定するための処理を実行することにより、上記移動体の自己位置を推定する上記画像の特徴点を用いる推定処理と、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを有する自己位置推定手段と、上記判定手段での判定結果に応じて、上記画像の特徴点を用いる推定処理と上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを切り換えるよう制御する制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記判定手段により上記移動体の動きが激しいと判定され、且つ、上記移動体の自己位置を推定する直前の処理が上記画像の特徴点を用いる推定処理である場合、上記画像の特徴点を用いる推定処理で得た情報を上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理で利用する情報に変換するとともに、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理に切り換えるよう制御する。 According to one aspect of the present invention, a first acquiring unit acquires motion information about a motion of a moving object, and an imaging device provided in the moving object while the first acquiring unit acquires the motion information. a second acquisition means for acquiring image information captured by a device; a determination means for determining whether or not the movement of the moving object is rapid based on whether or not the motion information is equal to or less than a predetermined threshold; An estimation process using the feature points of the image for estimating the self-position of the moving body by executing a process for estimating the self-position based on the information, and an estimation process using the brightness and depth information of the image. and a control means for controlling switching between estimation processing using the feature points of the image and estimation processing using the brightness and depth information of the image according to the determination result of the determination means, wherein the control means determines that the movement of the moving object is rapid by the determining means, and the process immediately before estimating the self-position of the moving object is the estimation process using the feature points of the image. , converting the information obtained in the estimation process using the feature points of the image into information used in the estimation process using the brightness/depth information of the image, and controlling to switch to the estimation process using the brightness/depth information of the image. do .
本発明によれば、移動に際し、激しい体動を伴う動きを含む移動体の自己位置を、適切な計算量で正確に推定することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately estimate the self-position of a moving body including movements accompanied by violent body movements with an appropriate amount of calculation.
以下、本発明を、スポーツやレジャーでプレーヤ自身の身体に装着して、自己位置の移動軌跡を記録することが可能なポジションレコーダ10に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。
An embodiment in which the present invention is applied to a
図1は、ポジションレコーダ10の電子回路の機能構成を示すブロック図である。
バスBに対して、プロセッサ11、画像処理部12、慣性センサ部13、メモリインタフェイス(I/F)14、無線通信部15及びキー入力/インジケータ部16が接続される。
FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of the electronic circuit of the
A
プロセッサ11は、電源投入状態に関係なく現在の時刻情報を計時し続けるRTC(Real Time Clock)11Aを内部に備えたCPUと、CPUのワークメモリとなるRAM、CPUが実行する動作プログラムや固定データ等を不揮発記憶するROMとを備える。プロセッサ11は、ポジションレコーダ10全体の動作制御を実行する。
The
画像処理部12は、プロセッサ11の制御の下に画像処理演算を実行する専用のDSP(Digital Signal Processor)で構成される。画像処理部12は、プロセッサ11からの撮影に関する制御信号を仲介して撮像部17による一定時間周期での撮影動作を実行させ、得られた画像データに対して、3次元特徴点情報の抽出処理と、輝度・深度情報の抽出処理とのいずれか一方を実行することで、撮影方向の3次元情報を取得する。
The
撮像部17は、光学系レンズ部、例えばCMOSイメージセンサによる個体撮像素子、A/D変換回路等を備え、プロセッサ11の制御の下に一定時間周期で画像を撮影し、得たデジタル値の画像データを画像処理部12へ出力する。
The
慣性センサ部13は、3軸加速度センサと3軸ジャイロセンサとを有し、ポジションレコーダ10に与えられる挙動に応じた各3軸に対応した加速度と角速度を取得する。
The
メモリインタフェイス14は、ポジションレコーダ10が備えるカードスロットCSにメモリカード18が装着された状態で、バスBを介してプロセッサ11から送られてくるデータを随時メモリカード18に記録させる。
The
メモリカード18に記録されるデータとしては、例えばRTC11Aの計時する、撮影を行なった時刻情報と、3次元特徴点情報、あるいは輝度・深度情報、及びその前のタイミングでデータを記録してから今回のタイミングでデータを記録するまでの間に特徴点情報あるいは輝度・深度情報により算出された、位置推定に伴う移動軌跡データを含む。
The data recorded on the
無線通信部15は、例えば近距離無線通信規格の1つであるBluetooth(登録商標)LE(Low Energy)規格に準拠し、予めポジションレコーダ10とペアリング設定されている外部機器(図示せず)とアンテナ19を介して無線接続して、データの送受信を実行する。
The
キー入力/インジケータ部16は、電源の投入/切断を操作する電源キーと、動作状態を点灯/消灯により表示するインジケータランプとを有する。
The key input/
次に本実施形態の動作について説明する。
図2は、ポジションレコーダ10で電源投入以後に周期的に実行する、自己位置推定と運動軌跡の推定、及び記録に関する全体的な処理内容を示す。図2の処理は、主としてプロセッサ11が予め記憶している動作プログラムに基づいて実行する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 2 shows the overall processing contents relating to self-position estimation, motion trajectory estimation, and recording, which are periodically executed by the
処理当初にプロセッサ11は、慣性センサ部13の出力を取得し、取得した慣性センサ部13の出力から現時点でのポジションレコーダ10の動きが激しいか否かを推定する(ステップS101)。
At the beginning of processing, the
図3は、プロセッサ11による動きの激しさの推定処理の詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。プロセッサ11は、まず慣性センサ部13が有する加速度センサから得られる加速度の分散値が、予め設定された同分散値の閾値AccVarTHより小さいか否かを判断する(ステップS201)。
FIG. 3 is a flowchart of a subroutine showing details of motion intensity estimation processing by the
加速度センサの分散値が、予め設定された閾値AccVarTHより小さいと判断した場合(ステップS201のYes)、プロセッサ11は次に、慣性センサ部13のジャイロセンサから得られる角速度が、予め設定された同角速度の閾値GyrTHより小さいか否かを判断する(ステップS202)。
When determining that the variance value of the acceleration sensor is smaller than the preset threshold AccVarTH (Yes in step S201), the
ジャイロセンサから得られる角速度が、予め設定された閾値GyrTHより小さいと判断した場合(ステップS202のYes)、プロセッサ11は以後の処理で現時点でのポジションレコーダ10の動きは「激しくない」ものとして処理を実行することを推定結果とし(ステップS203)、以上で一旦図3の処理を終了して、図2の処理に戻る。
If it is determined that the angular velocity obtained from the gyro sensor is smaller than the preset threshold value GyrTH (Yes in step S202), the
また、ステップS201において、加速度センサの分散値が予め設定された閾値AccVarTH以上であると判断した場合(ステップS201のNo)、またはステップS202において、ジャイロセンサから得られる角速度が、予め設定された閾値GyrTH以上であると判断した場合(ステップS202のNo)、いずれもプロセッサ11は以後の処理で現時点でのポジションレコーダ10の動きは「激しい」ものとして処理を実行することを推定結果とし(ステップS204)、以上で一旦図3の処理を終了して、図2の処理に戻る。
Further, in step S201, when it is determined that the variance of the acceleration sensor is equal to or greater than the preset threshold value AccVarTH (No in step S201), or in step S202, when the angular velocity obtained from the gyro sensor exceeds the preset threshold value GyrTH or more (No in step S202), the
図2においてプロセッサ11は、撮像部17により撮影させた画像データから、ポジションレコーダ10を装着しているユーザの現在の自己位置を推定し、合わせてそれら自己位置を連結して運動軌跡を推定する処理を画像処理部12に実行させる(ステップS102)。
In FIG. 2, the
図4は、主としてプロセッサ11の制御の下に画像処理部12が実行する、画像からの運動軌跡の推定処理の詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。処理当初にプロセッサ11は、直前のステップS101によりポジションレコーダ10の動きが「激しい」と推定したか否かを判断する(ステップS301)。
FIG. 4 is a flowchart of a subroutine showing the details of the process of estimating a motion trajectory from an image, which is executed by the
「激しい」と推定したと判断した場合(ステップS301のYes)、画像データの特徴点情報にブレを生じている可能性が高く、特徴点情報を使用した現在の自己位置の推定を行なうことが困難であるものとして、プロセッサ11はその前の周期タイミングでは、自己位置の推定に輝度・深度情報を利用したか否かを判断する(ステップS302)。
If it is determined that it has been estimated to be “intense” (Yes in step S301), there is a high possibility that the feature point information of the image data is blurred, and it is possible to estimate the current self-position using the feature point information. Assuming that it is difficult, the
その前の周期タイミングで、自己位置の推定に輝度・深度情報ではなく、特徴点情報を利用したと判断した場合(ステップS302のNo)、そのままでは自己位置の推定処理を実行することができないため、プロセッサ11は、画像処理部12によりその前のタイミングで得た特徴点情報を、輝度・深度情報に変換する処理を実行させる(ステップS303)。
If it is determined that the feature point information is used instead of the brightness/depth information for estimating the self-position at the previous cycle timing (No in step S302), the self-position estimation processing cannot be executed as it is. , the
図5は、3次元の特徴点の位置の情報と輝度・深度の情報との相互間の変換概念を説明する図である。図5(A)は、ポジションレコーダ10の撮像部17により画像を撮影した場合に、3次元空間中の特徴点の位置のデータが、2次元の撮影画像IMとして取得される過程を例示している。特徴点の位置の抽出に関しては、画像の3原色成分及び輝度に応じて、エッジ検出、輪郭抽出等の画像処理を行なうことにより画像中の特徴点を抽出し、それらの2次元座標の位置と距離(深度)の情報とを取得する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the concept of mutual conversion between information on the positions of three-dimensional feature points and information on brightness/depth. FIG. 5A exemplifies the process of acquiring the data of the positions of the feature points in the three-dimensional space as the two-dimensional captured image IM when the image is captured by the
こうして取得した特徴点の位置に関し、図5(B)に示すように既知である特徴点の3次元情報を深度に変換し、それら特徴点の深度に基づいて、次の周期タイミングで取得した画像中の軌跡の初期値を算出し、繰り返し処理により測光誤差(photometric error)が小さくなるよう、画像全体の深度を推定、更新することで、図5(C)に示すような輝度・深度情報を取得する。 Regarding the positions of the feature points thus obtained, the known three-dimensional information of the feature points is converted into depth as shown in FIG. By calculating the initial value of the trajectory in the middle and estimating and updating the depth of the entire image so that the photometric error is reduced by repeated processing, the luminance and depth information as shown in FIG. get.
ステップS302において、その前の周期タイミングで自己位置の推定に輝度・深度情報を利用したと判断した場合(ステップS302のYes)、及びステップS303において、3次元特徴点情報を、輝度・深度情報に変換する処理を実行した後、画像処理部12は、プロセッサ11の制御の下に、輝度・深度情報を利用したポジションレコーダ10の位置と姿勢を推定する演算処理を実行する(ステップS304)。
In step S302, if it is determined that the brightness/depth information was used to estimate the self-position at the previous cycle timing (Yes in step S302), and in step S303, the three-dimensional feature point information is converted to brightness/depth information. After executing the transforming process, the
輝度/深度情報を用いて画像から自己位置と姿勢と推定する技術に関しては、例えば“LSD-SLAM:Large-Scale Direct monocular SLAM,Jakob Engel,et al,ECCV 2014.”に代表されるような手法により、画像処理部12が演算処理を実行し、以上で図4のサブルーチンを終えて、図2の処理に戻る。
Techniques for estimating the self-position and orientation from an image using brightness/depth information include, for example, "LSD-SLAM: Large-Scale Direct monocular SLAM, Jakob Engel, et al, ECCV 2014." Thus, the
またステップS301において、ポジションレコーダ10の動きが「激しくない」と推定したと判断した場合(ステップS301のNo)、画像データの特徴点情報はブレを生じていない可能性が高いものとして、プロセッサ11はその前の周期タイミングでは、自己位置の推定に特徴点情報を利用したか否かを判断する(ステップS305)。
In step S301, when it is determined that the movement of the
その前の周期タイミングで、自己位置の推定に特徴点情報ではなく、輝度・深度情報を利用したと判断した場合(ステップS305のNo)、そのままでは特徴点情報による自己位置の推定処理を実行することができないため、プロセッサ11は、画像処理部12によりその前のタイミングで得た輝度・深度情報を、特徴点情報に変換する処理を実行させる(ステップS306)。
If it is determined that the brightness/depth information is used instead of the feature point information to estimate the self-position at the previous period timing (No in step S305), the process of estimating the self-position based on the feature point information is executed as it is. Therefore, the
図5(C)に示すような1つ前の周期タイミングで得た輝度・深度情報に対し、画像処理部12は輝度・深度情報を利用する手法を用いて、現在の周期タイミングでの画像の深度情報と運動軌跡とを推定する。次に現在の周期タイミングで実際に取得した画像データから、図5(D)に示すように2次元の特徴点の位置を抽出し、対応する位置で推定した深度情報を付与することで、図5(A)に示すような3次元の特徴点情報とする。
As shown in FIG. 5C, the
ステップS305において、その前の周期タイミングで自己位置の推定に特徴点情報を利用したと判断した場合(ステップS305のYes)、及びステップS306において、輝度・深度情報を3次元特徴点情報に変換する処理を実行した後、画像処理部12は、プロセッサ11の制御の下に、特徴点情報を利用したポジションレコーダ10の位置と姿勢を推定する演算処理を実行する(ステップS307)。
If it is determined in step S305 that the feature point information was used to estimate the self-position at the previous cycle timing (Yes in step S305), and in step S306, the brightness/depth information is converted into three-dimensional feature point information. After executing the processing, the
特徴点情報を用いて画像から自己位置と姿勢と推定する技術に関しては、例えば“ORB-SLAM:a Virsatile and Accurate Monocular SLAM System,Raul Mur-Artal,et al,IEEE Transactions On Robotics ,18 Sep 2015.”に代表されるような手法により、画像処理部12が演算処理を実行し、以上で図4のサブルーチンを終えて、図2の処理に戻る。
A technique for estimating the self-position and orientation from an image using feature point information is described, for example, in “ORB-SLAM: a Virtual and Accurate Monocular SLAM System, Raul Mur-Artal, et al, IEEE Transactions On Robotics, 18 Sep 2015. ”, the
図2においては、ステップS102において、画像データから現在の自己位置の推定と複数の自己位置を連結した運動軌跡の推定とを実行した後、プロセッサ11が、画像データから算出した自己位置及び運動軌跡の情報と、慣性センサ部13から取得した加速度及び角速度の情報を統合して、メモリインタフェイス14によりメモリカード18に記録する(ステップS103)。
In FIG. 2, in step S102, after estimating the current self-position and estimating a motion trajectory connecting a plurality of self-positions from the image data, the
この統合処理に際してプロセッサ11は、例えば{位置、速度、姿勢}を状態空間として定義し、{画像からの運動軌跡}を誤差を有する観測値として、{慣性センサの加速度、角速度}をシステム更新する、無限インパルス応答フィルタの一種であるカルマンフィルタを用いることで実現できる。
In this integration process, the
その後にプロセッサ11は、キー入力/インジケータ部16の電源キーの操作があったか否かにより、自己位置の推定処理を終了するか否かを判断する(ステップS104)。
After that, the
電源キーの操作がなく、自己位置の推定処理を終了しないと判断した場合(ステップS104のYes)、プロセッサ11はステップS101からの処理に戻り、次の周期タイミングで以上と同様の処理を繰り返し実行する。
If the power key is not operated and it is determined that the self-position estimation process is not to end (Yes in step S104), the
こうしてステップS101~S104の処理を繰り返し実行し、ポジションレコーダ10を装着したユーザの移動に伴う自己位置の推定結果と運動軌跡の推定結果、及び慣性センサ部13の出力を統合して記録する処理を続行する過程で、ユーザによる電源キーの操作があり、自己位置の推定処理を終了すると判断した場合(ステップS104のYes)、プロセッサ11はその時点でメモリインタフェイス14を介してメモリカード18に記憶させている一連の記録内容を、取り纏めて所定のデータファイル化して更新記録させた上で(ステップS105)、図2の処理を終了する。
In this way, the processing of steps S101 to S104 is repeatedly executed to integrate and record the estimation result of the self-position and the estimation result of the motion trajectory accompanying the movement of the user wearing the
なお、本実施形態では、ポジションレコーダ10で電源投入以後に周期的に実行する、撮像部17による画像の撮影と、慣性センサ部13による動きの検出とを行なうと同時に、それらの動作で取得される各種情報から自己位置推定と運動軌跡の推定、及び記録をリアルタイムで実行するものとして説明したが、必要な情報の取得及び当該情報の記録を終えた後の任意のタイミングで、自己位置の推定を含む行動解析処理を実行しても良いし、記録されている当該情報を別の装置へ転送し、別の装置で当該処理を実行しても良い。
Note that, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、画像データから算出した自己位置及び運動軌跡の情報と、慣性センサ部13から取得した加速度及び角速度の情報を統合処理して記録したが、画像データから算出した自己位置及び運動軌跡の情報のみを記録しても良い。
In addition, in the present embodiment, the self-position and motion trajectory information calculated from the image data and the acceleration and angular velocity information acquired from the
以上詳述した如く本実施形態によれば、移動に際し、激しい体動を伴う動きを含む移動体の自己位置を、適切な計算量で正確に推定することが可能となる。 As described in detail above, according to the present embodiment, it is possible to accurately estimate the self-position of a moving body including movements accompanied by violent body movements with an appropriate amount of calculation.
また本実施形態では、移動体自体から撮影する画像を用い、動きの状況から特徴点情報を用いた演算と、輝度・深度情報を用いた演算とを択一的に選択して自己位置を推定するものとしたので、処理を行なう回路の計算量を軽減しながら、自己位置を正確に推定できる。 In addition, in this embodiment, an image captured from the moving object itself is used, and the self-position is estimated by alternatively selecting calculation using feature point information or calculation using brightness/depth information from the movement situation. Therefore, it is possible to accurately estimate the self-position while reducing the amount of calculation of the circuit that performs the processing.
その場合、上記移動体の動きが大きいと判定した場合は、画像情報中の輝度情報による明暗の深度を用いる演算を実行させ、移動体の動きが大きくないと判定した場合は、特徴点情報を用いる演算を実行させるものとしたので、自己位置の推定精度を維持しながら、可能であれば処理を行なう回路の計算量を軽減できる。 In this case, when it is determined that the movement of the moving object is large, calculation using the depth of light and darkness based on luminance information in the image information is executed, and when it is determined that the movement of the moving object is not large, feature point information is processed. Therefore, it is possible to reduce the amount of calculation of the circuit that performs the processing while maintaining the estimation accuracy of the self-position.
特に本実施形態では、移動体の動きの大きさを検出するために、加速度センサとジャイロセンサとを含む慣性センサ部13とを用いるものとしたので、比較的簡易な構成ながら移動体の動きの急激な変化にも追従して状況を正確に判定できる。
In particular, in this embodiment, the
加えて本実施形態では、時系列に沿った自己位置の推定結果を連結することで、移動体の移動軌跡を合わせて推定できるものとした。 In addition, in this embodiment, by connecting the estimation results of the self-position along the time series, it is possible to estimate the movement trajectory of the moving object together.
なお、本実施形態は、スポーツやレジャーでプレーヤ自身の身体に装着して、自己位置の移動軌跡を記録することが可能な専用の装置に適用した場合の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えばスマートフォンなどの携帯情報端末で、データ処理演算の一部をアプリケーションプログラムとして搭載するなど、他の機器にも同様に適用することが可能となる。 Note that this embodiment has been described as an embodiment in the case of being applied to a dedicated device that can be worn on the player's own body in sports or leisure and can record the movement trajectory of the player's own position. is not limited to this, and can be applied to other devices in the same way, for example, in mobile information terminals such as smartphones, in which part of the data processing calculation is installed as an application program.
また、本実施形態では、慣性センサ部13の出力結果に基づいて、ポジションレコーダ10の動きが激しいか否かを推定したが、ポジションレコーダ10を装着している人物や物体の鉛直下方向を撮影するカメラを別途設けたり、撮像部17を全天周/半天周カメラとして構成し、撮影した上記鉛直下方向の画像を解析して、上記鉛直下方向がフラットな面か、凹凸を有する面かを判定し、凹凸を有する面の場合はポジションレコーダ10の動きが激しい、フラットな面の場合は動きが激しくないと推定するようにしても良い。
In addition, in the present embodiment, whether or not the
その他、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified in the implementation stage without departing from the scope of the invention. Moreover, each embodiment may be implemented in combination as much as possible, and in that case, the combined effect can be obtained. Furthermore, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiments, the problems described in the column of problems to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the column of effects of the invention is obtained, the configuration from which this constituent element is deleted can be extracted as an invention.
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[請求項1]
移動体の動きに関する動き情報を取得する第1の取得手段と、
撮影した画像情報を取得する第2の取得手段と、
上記動き情報に基づいて、上記移動体の動きの大きさを判定する判定手段と、
上記画像情報に基づいて、上記移動体の自己位置を推定する自己位置推定手段と、
上記判定手段での判定結果に応じて、上記自己位置推定手段で上記画像情報を用いる処理内容を切り換える制御手段と、
を備える自己位置推定装置。
[請求項2]
上記自己位置推定手段は、上記画像情報の特徴点を用いる演算と、上記画像情報の輝度・深度情報を用いる演算のいずれかにより、上記移動体の自己位置を推定する、請求項1記載の自己位置推定装置。
[請求項3]
上記制御手段は、上記判定手段により上記移動体の動きが大きいと判定した場合は、上記自己位置推定手段で上記画像情報の輝度・深度情報を用いる演算を実行させ、上記判定手段により上記移動体の動きが大きくないと判定した場合は、上記自己位置推定手段で上記画像情報の特徴点を用いる演算を実行させる、請求項2記載の自己位置推定装置。
[請求項4]
上記動き情報は、移動体の加速度の分散の情報と角速度の情報とを含み、
上記判定手段は、移動体の加速度の分散の情報と角速度の情報の少なくとも一方が、それぞれ予め設定した閾値より大きい場合に、上記移動体の動きが大きいと判定する、
請求項1乃至3いずれか記載の自己位置推定装置。
[請求項5]
上記自己位置推定手段で推定した上記移動体の自己位置の時系列上の履歴から上記移動体の移動軌跡を推定する軌跡推定手段をさらに備える、請求項1乃至4いずれか記載の自己位置推定装置。
[請求項6]
移動体の動きに関する動き情報を取得する第1の取得部と、撮影した画像情報を取得する第2の取得部とを備えた装置での自己位置推定方法であって、
上記動き情報に基づいて、上記移動体の動きの大きさを判定する判定工程と、
上記画像情報に基づいて、上記移動体の自己位置を推定する自己位置推定工程と、
上記判定工程での判定結果に応じて、上記自己位置推定工程で上記画像情報を用いる処理内容を切り換える制御工程と、
を有する自己位置推定方法。
[請求項7]
移動体の動きに関する動き情報を取得する第1の取得部と、撮影した画像情報を取得する第2の取得部とを備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
上記動き情報に基づいて、上記移動体の動きの大きさを判定する判定手段、
上記画像情報に基づいて、上記移動体の自己位置を推定する自己位置推定手段、
上記判定手段での判定結果に応じて、上記自己位置推定手段で上記画像情報を用いる処理内容を切り換える制御手段、
として機能させるプログラム。
The invention described in the original claims of the present application is appended below.
[Claim 1]
a first acquisition means for acquiring motion information about the motion of the moving object;
a second acquiring means for acquiring captured image information;
determining means for determining the magnitude of motion of the moving object based on the motion information;
self-position estimation means for estimating the self-position of the moving object based on the image information;
a control means for switching the processing content using the image information in the self-position estimation means according to the determination result of the determination means;
A self-localization device comprising:
[Claim 2]
2. The self-positioning device according to claim 1, wherein said self-position estimation means estimates the self-position of said moving object by either calculation using feature points of said image information or calculation using luminance/depth information of said image information. Position estimator.
[Claim 3]
When the determination means determines that the movement of the moving body is large, the control means causes the self-position estimation means to perform calculations using the brightness and depth information of the image information, and the determination means determines that the movement of the moving body is large. 3. The self-position estimation device according to claim 2, wherein when it is determined that the movement of the image is not large, the self-position estimation means executes calculation using the feature points of the image information.
[Claim 4]
The motion information includes information on dispersion of acceleration of the moving body and information on angular velocity,
The determining means determines that the movement of the moving body is large when at least one of the information about the variance of the acceleration of the moving body and the information about the angular velocity is greater than each preset threshold value.
The self-position estimation device according to any one of claims 1 to 3.
[Claim 5]
5. The self-position estimating device according to claim 1, further comprising trajectory estimating means for estimating a movement trajectory of said moving body from a time-series history of the self-position of said moving body estimated by said self-position estimating means. .
[Claim 6]
A self-position estimation method for a device comprising a first acquisition unit that acquires motion information related to the movement of a moving body and a second acquisition unit that acquires captured image information,
a determination step of determining the magnitude of motion of the moving object based on the motion information;
a self-position estimation step of estimating the self-position of the moving object based on the image information;
a control step of switching the processing content using the image information in the self-position estimation step according to the determination result of the determination step;
A self-localization method comprising:
[Claim 7]
A program executed by a computer contained in a device having a first acquisition unit for acquiring motion information related to the movement of a moving body and a second acquisition unit for acquiring captured image information, the program comprising:
determination means for determining the magnitude of motion of the moving object based on the motion information;
self-position estimation means for estimating the self-position of the moving object based on the image information;
Control means for switching processing content using the image information in the self-position estimation means according to the determination result of the determination means;
A program that acts as a
10…ポジションレコーダ
11…プロセッサ
11A…RTC
12…画像処理部
13…慣性センサ部
14…メモリインタフェイス(I/F)
15…無線通信部
16…キー入力/インジケータ部
17…撮像部
18…メモリカード
19…アンテナ
B…バス
CS…カードスロット
10...
12...
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記第1の取得手段が上記動き情報を取得しているときに、上記移動体に備えられた撮像装置により撮影した画像情報を取得する第2の取得手段と、
上記動き情報が所定の閾値以下か否かに基づいて、上記移動体の動きが激しいか否かを判定する判定手段と、
上記画像情報に基づいた自己位置を推定するための処理を実行することにより、上記移動体の自己位置を推定する上記画像の特徴点を用いる推定処理と、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを有する自己位置推定手段と、
上記判定手段での判定結果に応じて、上記画像の特徴点を用いる推定処理と上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを切り換えるよう制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記判定手段により上記移動体の動きが激しいと判定され、且つ、上記移動体の自己位置を推定する直前の処理が上記画像の特徴点を用いる推定処理である場合、上記画像の特徴点を用いる推定処理で得た情報を上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理で利用する情報に変換するとともに、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理に切り換えるよう制御する、
ことを特徴とする自己位置推定装置。 a first acquisition means for acquiring motion information about the motion of the moving object;
a second acquiring means for acquiring image information captured by an imaging device provided in the moving body while the first acquiring means is acquiring the motion information;
determining means for determining whether or not the movement of the moving object is rapid based on whether or not the motion information is equal to or less than a predetermined threshold;
Estimation processing using the feature points of the image for estimating the self-position of the moving body by executing processing for estimating the self-position based on the image information, and estimation using brightness and depth information of the image. a self-localization means having a process ;
a control means for controlling switching between an estimation process using the feature points of the image and an estimation process using the brightness and depth information of the image according to the determination result of the determination means ;
If the determination means determines that the movement of the moving body is rapid and the process immediately before estimating the self-position of the moving body is the estimation process using the feature points of the image, the control means The information obtained by the estimation process using the feature points of is converted into information used in the estimation process using the brightness and depth information of the image, and the brightness and depth information of the image is controlled to switch to the estimation process.
A self-position estimation device characterized by:
上記判定手段は、移動体の加速度の分散の情報と角速度の情報の少なくとも一方が、それぞれ予め設定した閾値以下か否かに基づいて、上記移動体の動きが激しいか否かを判定することを特徴とする、
請求項1又は2記載の自己位置推定装置。 The motion information includes information on dispersion of acceleration of the moving body and information on angular velocity,
The determining means determines whether or not the movement of the moving body is rapid, based on whether at least one of the information on the dispersion of the acceleration of the moving body and the information on the angular velocity is equal to or less than a preset threshold value. characterized by
The self-position estimation device according to claim 1 or 2 .
上記動き情報が所定の閾値以下か否かに基づいて、上記移動体の動きが激しいか否かを判定する判定工程と、
上記画像情報に基づいた自己位置を推定するための処理を実行することにより、上記移動体の自己位置を推定する上記画像の特徴点を用いる推定処理と、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを有する自己位置推定工程と、
上記判定工程での判定結果に応じて、上記画像の特徴点を用いる推定処理と上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを切り換えるよう制御する制御工程と、を含み、
上記制御工程は、上記判定工程により上記移動体の動きが激しいと判定され、且つ、上記移動体の自己位置を推定する直前の処理が上記画像の特徴点を用いる推定処理である場合、上記画像の特徴点を用いる推定処理で得た情報を上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理で利用する情報に変換するとともに、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理に切り換えるよう制御する、
ことを特徴とする自己位置推定方法。 a first acquiring unit that acquires motion information about motion of a moving body; and image information captured by an imaging device provided on the moving body while the first acquiring unit is acquiring the motion information. A self-position estimation method in a device comprising a second acquisition unit that acquires
a determination step of determining whether or not the movement of the moving body is rapid based on whether or not the motion information is equal to or less than a predetermined threshold;
Estimation processing using the feature points of the image for estimating the self-position of the moving body by executing processing for estimating the self-position based on the image information, and estimation using brightness and depth information of the image. a self-localization step comprising :
a control step of controlling to switch between estimation processing using the feature points of the image and estimation processing using brightness and depth information of the image according to the determination result in the determination step;
In the control step, when it is determined by the determination step that the movement of the moving object is rapid and the process immediately before estimating the self-position of the moving object is an estimation process using the feature points of the image, The information obtained by the estimation process using the feature points of is converted into information used in the estimation process using the brightness and depth information of the image, and the brightness and depth information of the image is controlled to switch to the estimation process.
A self-localization method characterized by:
上記コンピュータを、
上記動き情報が所定の閾値以下か否かに基づいて、上記移動体の動きが激しいか否かを判定する判定手段、
上記画像情報に基づいた自己位置を推定するための処理を実行することにより、上記移動体の自己位置を推定する上記画像の特徴点を用いる推定処理と、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを有する自己位置推定手段、
上記判定手段での判定結果に応じて、上記画像の特徴点を用いる推定処理と上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理とを切り換えるよう制御する制御手段、として機能させ、
上記制御手段は、上記判定手段により上記移動体の動きが激しいと判定され、且つ、上記移動体の自己位置を推定する直前の処理が上記画像の特徴点を用いる推定処理である場合、上記画像の特徴点を用いる推定処理で得た情報を上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理で利用する情報に変換するとともに、上記画像の輝度・深度情報を用いる推定処理に切り換えるよう制御する、
ためのプログラム。 a first acquiring unit that acquires motion information about motion of a moving body; and image information captured by an imaging device provided on the moving body while the first acquiring unit is acquiring the motion information. A program executed by a computer installed in a device including a second acquisition unit for acquiring,
the above computer,
determination means for determining whether or not the movement of the moving object is rapid based on whether or not the motion information is equal to or less than a predetermined threshold;
Estimation processing using the feature points of the image for estimating the self-position of the moving body by executing processing for estimating the self-position based on the image information, and estimation using brightness and depth information of the image. a self-localization means having a process ;
Functioning as control means for controlling switching between estimation processing using the feature points of the image and estimation processing using brightness and depth information of the image according to the determination result of the determination means ,
If the determination means determines that the movement of the moving body is rapid and the process immediately before estimating the self-position of the moving body is the estimation process using the feature points of the image, the control means The information obtained by the estimation process using the feature points of is converted into information used in the estimation process using the brightness and depth information of the image, and the brightness and depth information of the image is controlled to switch to the estimation process.
program for.
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