JP7516339B2 - 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動体が移動する環境の地図情報を生成する技術に関する。

移動体に搭載されたカメラや距離センサ等のセンサで取得した情報から移動体の位置姿勢推定を行う方法として、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）技術が知られている。ＳＬＡＭは、周辺の物体の位置の情報などを把握するための３次元の環境地図を生成する処理と、該環境地図を使用した自己位置姿勢推定処理を同時並行で行う。３次元の環境地図は地図要素（キーフレームとも呼ばれる）から構成される。非特許文献１では、自己位置姿勢推定に失敗した後の自己位置姿勢推定の復帰方法として、Ｒｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎと呼ばれる処理の開示がある。Ｒｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎでは、現在の自己位置姿勢の推定を行うために、現在の位置姿勢においてセンサが取得した情報（例えば、画像）と類似する情報を含む地図要素を、３次元環境地図から広く探索する。

特開２０２１－１３９７８５

Ｍ．Ａ．Ｒａｕｌ，ＯＲＢ－ＳＬＡＭ：Ａ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ａｎ ｄ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｍｏｎｏｃｕｌａｒ ＳＬＡＭ Ｓｙｓｔｅｍ，２０１５．

しかし、非特許文献１の方法では、類似する地図要素が複数存在していた場合、現在位置とは遠く離れた位置の地図要素を選択し、自己位置推定を誤る可能性がある。

特許文献１には、現在のセンサの位置においてセンサが取得した情報と類似する情報を含む地図要素のうち、現在センサが存在する位置においてセンサが取得しているべき情報をユーザに選択させる方法が開示されている。しかし、特許文献１の方法では、閉経路を形成しそうなタイミングで、現在のセンサの位置においてセンサが取得した情報と類似する情報を含む地図要素があることを、ユーザに知らせることしか行っていない。

本発明は、以上の課題を鑑みたものであり、自己位置推定を誤りやすい場所を分かりやすく示すことを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る情報処理装置は以下の構成を有する。移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した第１の地図要素に含まれる画像と第２の地図要素に含まれる画像との類似度が閾値以上の場合に、前記第１の地図要素と前記第２の地図要素とを、自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素と判定する判定手段と、前記判定手段で判定された地図要素に含まれる前記位置情報が表す位置を識別可能に表示する表示データを生成する生成手段と、を有する。

本発明によれば、自己位置推定を誤りやすい場所を分かりやすく示すことができる。

実施形態１から３における情報処理装置の機能構成例を示すブロック図 情報処理装置１００のハードウェア構成 実施形態１から３における情報処理装置が実行する処理を示すフローチャート 生成した画像例その１ 生成した画像例その２ 生成した画像例その３ 生成した画像例その４ 利用場面例を示す図

＜実施形態１＞
ＳＬＡＭ技術は、環境に存在する物体の位置の情報などを把握するための３次元地図情報を生成する処理と、該地図情報を使用した自己位置推定処理（自己位置推定処理では、姿勢も推定可能である。）を同時並行で行う。３次元地図情報は地図要素（キーフレームとも呼ばれる。）から構成される。３次元地図情報を生成するために撮影している動画に含まれる画像と、既に存在する地図要素に含まれる画像との一致度が閾値以下になった場合、３次元地図情報に、新しい地図要素が順次追加されてゆく。ＳＬＡＭの処理をする装置では、移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像から得られる画像特徴と、事前に作成された３次元の地図情報に含まれる地図要素から得られる画像特徴とをマッチングし、移動体に搭載された撮像装置の自己位置を推定している。移動体は、例えば、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｓ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＡＭＲ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔ）、お掃除ロボットなどの小型モビリティ、自律走行車、ドローンなどである。撮像装置と移動体との位置関係は既知であり、撮像装置の位置を移動体の位置に変換すれば、移動体の自己位置推定が可能である。

ＳＬＡＭ技術を用いて移動体の移動を制御する装置は、自己位置推定の失敗からの復帰時や自己位置推定開始時は、自己位置推定が可能となるまで、移動体の現在位置の変更及び環境の撮影と、撮影画像と類似する画像を含む地図要素の探索とを繰り返し実施する。自己位置推定の失敗とは、現在位置での撮影画像と部分的に一致していると見做せる画像を含む地図要素が、３次元地図情報を構成する地図要素から探索できなかったことを示す。このとき、現在位置の撮影画像と類似する画像を含む地図要素が複数存在する場合には、現在位置と対応する地図要素とは異なる地図要素が表す位置を現在位置だとして誤って選択し、自己位置推定を誤る可能性がある。

本実施形態では、地図要素ごとに類似する画像を含む他の地図要素を判定する。そして、判定結果を各地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置を示す地図（例えば、図４のような地図。表示される地図の詳細は後述する。）上に重畳して表示するデータを生成する方法について説明する。この地図は、自己位置推定の失敗からの復帰時や自己位置推定開始時に、自己位置推定を誤る可能性のある撮影位置をユーザに提示するための地図である。このような地図を生成することで、例えば、自己位置推定を誤る可能性のある位置から復帰処理をさせないように促し、自己位置推定の誤りを抑制しやすくすることができる。

図８は、本実施形態に記載の情報処理装置１００の利用場面例を示す図である。移動体８００が移動し、撮像装置８０１で環境を撮影して、環境の３次元地図情報が予め作成されている。ユーザ８０２は、情報処理装置１００（例えばノートパソコン）の表示装置１２０に表示される画面を見ている。本実施形態で生成する図４のような地図は、表示装置１２０に表示される。ユーザは、表示装置１２０に表示された画面を見て、自己位置推定を誤りやすい位置を把握する。

図１は、本実施形態の構成例を示す図である。情報処理装置１００、記憶装置１１０及び表示装置１２０から構成される。記憶装置１１０は、自己位置推定のための３次元地図情報を保持する。該地図情報は、複数の地図要素から構成される。３次元地図情報は、複数の地図要素（キーフレーム）が連なっているように可視化することが可能である。地図要素の詳細については、後述する。表示装置１２０は、情報処理装置で生成したデータを表示する。情報処理装置１００は、記憶装置１１０を有する装置と通信インターフェイスを介してデータの送受信を行う。情報処理装置１００の内部に、記憶装置１１０、表示装置１２０を有することもできる。情報処理装置１００は、例えば図８のように、工場などの現場に持ち込んだパーソナルコンピューターであり、パーソナルコンピューター上で情報処理を行う。情報処理装置１００が遠隔に存在するサーバー装置である場合は、サーバー装置上で情報処理を行う。その場合、工場などでユーザが使用するパーソナルコンピューターとサーバー装置（情報処理装置１００）とは、通信ネットワークを介して、サーバー装置（情報処理装置１００）が処理したデータの送受信を行う。以下、情報処理装置１００は、移動体の移動を制御する装置とは別の装置で情報処理を行うとして説明を行う。情報処理装置と移動体の移動制御を行うための自己位置推定を行う装置とは、有線又は無線の通信ネットワークを介して情報のやり取りを行う。情報処理装置と移動体の移動制御を行うための自己位置推定を行う装置とは、どちらもが移動体に搭載される形態、何れか一方が移動体に搭載される形態、どちらもが移動体に搭載されず移動体の外部に存在する形態がある。

情報処理装置１００は、地図要素取得部１０１、判定部１０２、表示データ生成部１０３の機能から構成される。

地図要素取得部１０１は、記憶装置１１０から複数の地図要素を、通信インターフェイスを介して取得する。

判定部１０２は、地図要素取得部１０１が取得した地図要素（第１の地図要素）ごとに、他の地図要素（第２～ｎの地図要素）との類似度を算出することにより、自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素を判定する。もちろん、反対に、自己位置推定を誤りにくい位置で撮影された画像を含む地図要素を判定することもできる。類似度の算出方法については、後述する。また、都度、類似度を算出するのではなく、類似する地図要素同士の情報を、情報処理装置１００が備える記憶装置に保持しておき、その情報を取得して、地図要素が示す位置が自己位置推定を誤りやすい位置かどうか判定することもできる。

表示データ生成部１０３は、判定部１０２で算出した類似度などの情報にもとづいて、ユーザに提示するためのデータを生成する。生成したデータを表示装置１２０へ出力する。データは画像とする。生成する画像の詳細については、後述する。

次に、記憶装置１１０が保持する地図要素について説明する。地図要素は、移動体に搭載された撮像装置で環境をカメラで撮影した画像及び画像特徴とそのカメラの位置情報とを紐づけたキーフレームとする。地図要素には、カメラの姿勢情報も紐づけることができる。カメラは、環境を動画撮影する。動画中の画像と、既に存在する地図要素に含まれる画像との一致度が閾値以下になった場合に、新しい地図要素を３次元地図情報に順次追加している。移動体と記憶装置１１０を有する装置とは通信インターフェイスを介して通信可能であり、記憶装置１１０は、例えば、クラウドネットワーク上の情報処理装置に存在する。また、このような３次元地図情報が予め生成されており、記憶装置１１０若しくは、情報処理装置１００が有する記憶保持部に保持されている。これらの地図要素の算出及び地図要素を使用したカメラの自己位置推定方法については、非特許文献１に詳細の記載があるため説明を省略する。また、環境をＬｉｄａｒ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）でなどの計測装置で計測した場合には、地図要素には３次元形状情報が含まれる。その場合、判定部１０２は、３次元形状情報の類似を判定する。

図２は、情報処理装置１００のハードウェア構成を示す図である。Ｈ１１はＣＰＵであり、システムバスＨ２０に接続された各種デバイスの制御を行う。Ｈ１２はＲＯＭであり、ＢＩＯＳのプログラムやブートプログラムを記憶する。Ｈ１３はＲＡＭであり、ＣＰＵであるＨ１１の主記憶装置として使用される。Ｈ１４は外部メモリであり、情報処理装置１００が処理するプログラムを格納する。入力部Ｈ１５はキーボードやマウス、ロボットコントローラーであり、情報等の入力に係る処理を行う。情報処理装置１００が表示の機能も備える場合には、表示部Ｈ１６はＨ１１からの指示に従って情報処理装置１００の演算結果を表示装置に出力する。なお、表示装置は液晶表示装置やプロジェクタ、ＬＥＤインジケーターなど、種類は問わない。Ｈ１７は通信インターフェイスであり、ネットワークを介して情報通信を行うものであり、通信インターフェイスはイーサネットでもよく、ＵＳＢやシリアル通信、無線通信等種類は問わない。

図３は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。図３で説明する処理は、例えば、自己位置推定の失敗からの復帰時や自己位置推定開始時に、ユーザが図４のような地図の表示を指示すると開始する。以下、フローチャートは、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現されるものとする。処理ステップは、地図要素取得Ｓ３００、判定Ｓ３０１、表示データ生成Ｓ３０２から構成する。情報処理装置１００に表示の機能を含まない場合には、Ｓ３０３の処理は行わない。以下に、各処理ステップについて詳しく説明する。

ステップＳ３００では、記憶装置１１０から複数の地図要素を取得する。地図要素の詳細については、前述したとおりである。

ステップＳ３０１では、ステップＳ３００で取得した複数の地図要素同士が類似しているか判定することにより、撮像装置の自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素を判定する。地図要素の類似度は、地図要素である画像の類似度とする。画像の類似度の算出には、ＢｏＷ（Ｂａｇ ｏｆ Ｗｏｒｄｓ）に基づく手法を適用する。具体的には、画像から特徴ベクトルを抽出し、その特徴ベクトルの類似度を、画像の類似度として計算する。特徴ベクトルの類似度は、ベクトルの内積とする。類似度を計算する地図要素の組み合わせは、記憶装置１１０が保持する地図要素の全ての組み合わせのうち、地図要素であるカメラの位置姿勢から算出する地図要素間の距離が予め定めた閾値以上となる組み合わせとする。例えば、地図要素間の距離が閾値以上であるにも関わらず、画像の類似度が閾値を超えると、自己位置推定を誤る原因になり、望ましくない。反対に、地図要素間の距離が閾値以下（若しくは閾値未満）なら、共通の環境を撮影しており類似度が高くなるのは当然であり自己位置推定を誤る原因にはならないと考えられるので、Ｓ３０１で類似度を計算する対象から外し絞っている。なお、ＢｏＷについての詳細は非特許文献１で公知である。Ｓ３０１では、予め保持している類似する地図要素の情報を用いて、地図要素が示す位置が自己位置推定を誤りやすい位置かどうか判定することもできる。

ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１の判定結果にもとづいて、ユーザに提示するためのデータを生成する。生成したデータを表示装置１２０へ出力する。データは画像とする。画像の生成方法については、後述する。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で生成した画像を表示装置１２０に表示し、ユーザに提示する。

次に、ステップＳ３０２で生成する画像の生成方法について説明する。具体的には、ステップＳ３００で取得した各地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置を示す地図画像の生成と、類似する地図要素同士の位置を示すＣＧの該地図画像上への重畳とを行う。

まず、地図画像の生成方法について説明する。ステップＳ３００で取得した各地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置を２次元画像の座標に変換し、地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置とそれ以外の位置とで、異なる画素値を設定する。例えば、地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置は灰色、それ以外は白となるような画素値を設定する。地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置を２次元画像の座標に変換する方法は、次の通りである。まず、地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置が３次元の座標で表現されている場合には、各位置を２次元の平面に投影し、２次元の座標に変換する。例えば、地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置が（ｘ，ｙ，ｚ）の場合には、この変換によって（ｘ，ｙ）となる。次に、生成する地図画像のサイズ内の位置となるように、座標値の縮小率ｓ及び座標値の平行移動（ｔｘ，ｔｙ）を算出し、この値を適用して算出したもの（ｓ・ｘ＋ｔｘ，ｓ・ｙ＋ｔｙ）を、地図画像上の位置とする。つまり、３次元地図情報を構成する地図要素（キーフレーム）の位置を、新しく生成する２次元の地図画像のサイズ内に収まるように変換している。地図要素がある位置とない位置とで異なる色（例えば、灰と白）が設定される。

次に、類似する地図要素同士の位置を示すＣＧを該地図画像上へ重畳する方法について説明する。類似する地図要素とは、ステップＳ３０２で算出した類似度のうち、ベクトルの全ての類似度が所定値以上となる地図要素、または、予め類似することがテーブル化されている地図要素とする。類似する地図要素群ごとに同一の共通するＣＧを生成し、該地図要素の画像位置を含む領域に重畳する。ＣＧは、地図要素の位置を示す矩形や丸などのマークに対する模様とする。模様に加えて、類似する地図要素の画像を表示するようにしてもよい。このＣＧによって、撮像装置の自己位置推定を誤りやすい位置を識別可能に示すことができる。

生成した地図画像の一例を図４に示す。Ｇ４００は、各地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラ位置（ｘ、ｙ）を、地図画像のサイズに対応させて（ｓ・ｘ＋ｔｘ，ｓ・ｙ＋ｔｙ）とした位置を、地図要素に含まれる画像を撮影した時系列順に線分でつないだものである。Ｇ４０１、Ｇ４０２及びＧ４０３は、これらが類似する地図要素であることを示すための同一の共通するＣＧであり、各ＣＧは該地図要素の地図画像上の位置（ｓ・ｘ＋ｔｘ，ｓ・ｙ＋ｔｙ）を含む領域に重畳されている。同様に、Ｇ４０４、Ｇ４０５及びＧ４０６、また、Ｇ４０７、Ｇ４０８及びＧ４０９の矩形の模様は、それぞれ類似する地図要素を示したＣＧである。Ｇ４１０、Ｇ４１０及びＧ４１１は、それぞれＧ４０１、Ｇ４０２及びＧ４０３に該当する地図要素に含まれる画像である。尚、図４に示されている、Ｇ４０１～Ｇ４０９以外の灰色の矩形は、類似する地図要素であることを示しているのではなく、お互いに類似しない地図要素が存在する位置を示すものである。

なお、距離が一定以下の範囲内で類似する地図要素が複数存在する場合には、地図要素ごとにＣＧを生成するのではなく、これらの領域を包含する大きさのＣＧを１つだけ生成し、計測画像上に重畳するようにする。

図４のような地図画像の他にも、地図要素が示す位置を、工場などの施設のフロア地図や、工場のＣＡＤ図面を２次元化した図面などのサイズに合わせて、それらの地図上に表示するためのデータを上述の方法と同様に方法で生成することができる。工場などの施設のフロア地図や工場のＣＡＤ図面には、環境に存在するオブジェクトのレイアウトが示されている。工場などの施設のフロア地図や工場のＣＡＤ図面に、Ｇ４０１～Ｇ４０９の模様や、Ｇ４１０～Ｇ４１２の画像を重畳した表示データを生成する。

実施形態１の方法を適用することで、自己位置推定の失敗からの復帰時や自己位置推定開始時に自己位置推定を誤る可能性のある撮影位置を、ユーザが知ることができる。これにより、該撮影位置での撮影を回避することが可能となり、自己位置推定の誤りを抑制しやすくすることができる。さらに、自己位置推定を誤りやすい位置に、ポスターやそれぞれ異なる模様付きの安全コーンなど、識別可能な画像特徴が得られるオブジェクトを配置するなどの対策を取ることができる。

ステップＳ３０２において、現在の移動体の自己位置を示すＣＧ、例えばマル印を地図画像上に重畳してもよい。このとき、表示装置１２０に表示された該ＣＧをユーザがドラッグ操作することで、移動体８００の位置を変更することができる。具体的には、表示画面上でのＣＧの移動方向及び移動量に応じて決定した移動体８００の移動方向及び移動量を、通信ネットワークを介して、サーバー装置（情報処理装置１００）に送信する。さらに、サーバー装置（情報処理装置１００）から移動体の移動を制御する装置に送信し、受信した移動体の移動方向及び移動量にもとづいて、移動体８００の位置を変更する。

＜変形例１－１＞
実施形態１では、ステップＳ３０１で類似度を算出する場合、地図要素ごとに各地図要素に含まれる画像との類似度を算出した。これに加えて、類似度合の順位を算出してもよい。順位は、ベクトルの全ての類似度の平均値にもとづいて決定する。平均値が高いものほど、順位が高くなる。なお、平均値に限らず、類似度の順位が算出できる方法を適用可能である。例えば、全てのベクトルの類似度の最大値や中央値などであってもよい。

ステップＳ３０２において、類似する地図要素の位置及び類似度の順位を示す画像を生成する。画像の生成方法は、実施形態１のステップＳ３０２で説明した方法に加えて、類似度の順位を示す数字を地図要素の画像上の位置付近に重畳する。あるいは、ＣＧの色で順位を示すようにしてもよい。例えば、ＣＧの色が濃いほど順位が高いことを示すようにしてもよい。

＜変形例１－２＞
実施形態１では、ステップＳ３０１において、すべての地図要素に関して類似度を算出した。本変形例では、例えば、ディスプレイに表示された３次元環境地図上で指定した地図要素に関して、他の地図要素との類似度の算出を行い、該類似度を示す画像を生成する方法について説明する。

ステップＳ３０１では、指定した地図要素に含まれる画像に関して、他の地図要素と類似していて、自己位置推定を誤りやすいのかを判定する。類似度の算出方法は、実施形態１で説明した通りである。

ステップＳ３０２において、ステップＳ３０１で判定した情報を表す画像を生成する。具体的には、実施形態１のステップＳ３０２で説明した方法で、地図画像を生成する。このとき、地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置に該当する地図画像上の位置の画素値を、類似度にもとづいて設定する。例えば、類似度が高いほど色が濃くなるように、画素値を設定する。図５に生成した画像の一例を示す。Ｇ５０１は、指定した地図要素を示している。便宜上、図４で示した他の地図要素は省略している。Ｇ５００は各地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置を示し、色の濃淡で類似度を示している。ここでは、色が濃いほど類似度が高いことを意味する。図５では３段階の色の濃淡を示しているが、さらに細かく段階を付けて色の濃淡で類似度を示してもよい。色の濃淡により、撮像装置（移動体）の自己位置推定を誤りやすい位置を識別可能としている。

なお、地図要素に限らず、任意の位置をディスプレイに表示された３次元環境地図上で指定するようにしてもよい。この場合、指定した位置と最近傍になる地図要素を探索し、該地図要素が指定された場合と同じ処理を実施する。

＜変形例１－３＞
実施形態１では、ステップＳ３０２で実施する類似度の算出において、画像から特徴ベクトルを抽出し、その特徴ベクトルの類似度を、画像の類似度として計算した。類似度の算出方法は、これに限らず、画像同士の類似度を算出する方法を適用可能である。例えば、画像の全画素の輝度の平均値を算出し、該輝度の平均値の差の逆数を類似度としてもよい。この場合、類似度の値が高いほど、両者の画像が類似していることを示す。また、画像間の画像特徴量ごとにハミング距離を算出し、これが所定の値よりも小さくなる特徴の数を類似度としてもよい。ここでのハミング距離は、各特徴量の対応する要素間の値の差の総和とする。この場合も同様に、類似度の値が高いほど、両者の画像が類似していることを示す。また、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴などが類似する特徴点の個数が閾値以上であるかどうかで画像の類似を判断することができる。

＜変形例１－４＞
実施形態１では、ステップＳ３０３において、表示データを画像の場合として説明した。これに限らず、地図要素に含まれる画像の類似度を示す識別可能なデータであれば適用できる。例えば、カメラの撮影位置と対応させて画像の類似度を示す色付きの３次元点群データを表示する。この場合、図４～図７で示す地図は３次元地図である。各点群の色は、類似度の大きさにもとづいたものとする。あるいは、表示データは、各地図要素の位置や類似する地図要素の位置を記述した、数値データであってもよい。

＜変形例１－５＞
実施形態１では、地図画像上に重畳する画像として、類似する地図要素がある位置を示すマークに対する模様や画像そのものとして説明した。これに限らず、類似する地図要素を識別可能に示すものであれば適用できる。例えば、地図要素が保持するカメラの位置を示す座標値を、地図画像上に重畳してもよい。

＜変形例１－６＞
ＳＬＡＭ技術を用いた自己位置推定において、自己位置推定開始時は現在位置姿勢に関連する情報が存在しないため、３次元地図情報の中から、現在位置での撮影画像と類似する地図要素を広く探索する必要がある。３次元地図情報中に、開始地点での撮影画像と類似する地図要素が複数含まれていた場合、現在位置と対応する地図要素とは異なる地図要素を選択し、自己位置推定を誤る可能性がある。これを回避するために、類似する地図要素が他に存在しない位置を推定開始位置とすることが望ましい。

本変形例では、ＳＬＡＭ技術を用いた自己位置推定において、安定して自己位置推定するための推定開始位置の候補を識別可能にユーザに提示する方法について説明する。

本変形例では、実施形態１で図３を用いて説明した処理のうち、ステップＳ３０２が異なる。ここでは、ステップＳ３０２の処理について説明する。

ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で判定した情報にもとづいて、自己位置推定の開始位置の候補を示す地図画像を生成する。地図画像の生成方法は、次の通りである。まず、ステップＳ３０１で取得した複数の地図要素のうち、類似する地図要素が存在しない地図要素を抽出する。具体的には、他の地図要素との類似度全てが予め設定した閾値未満となる地図要素を抽出する。抽出される地図要素が存在しなかった場合には、閾値を高く設定し直し、上記の処理を再度実行する。

次に、実施形態１のステップＳ３０２で説明した方法で、地図画像を生成する。このとき、類似する地図要素が存在する地図要素の位置またはその位置をつないだ線分、類似する地図要素が存在しない位置またはその位置をつないだ線分及び地図要素の位置以外の位置とで、それぞれ異なる画素値を設定する。例えば、類似する地図要素が存在する地図要素の位置または線分を灰色、類似する地図要素が存在しない地図要素の位置または線分を黒、地図要素の位置以外を白となるような画素値を設定する。

画像の一例を図６に示す。Ｇ６００は類似する地図要素が存在するカメラの位置を結んだ線分を示している。Ｇ６００は、複数の通路が存在する環境において、各通路の左右のレイアウトが他の通路のものと酷似している場合の例である。Ｇ６００の平行した３本の線分は、各通路上の位置を示している。また、Ｇ６０１は類似する地図要素が存在しないカメラの位置が端点となる線分、つまり、自己位置推定の開始位置候補を示している。

なお、類似する地図要素の有無ではなく、類似する地図要素の数を示す画像を生成するようにしてもよい。例えば、数が少ないほど濃い色とする。

変形例の方法を適用することで、自己位置推定開始時に適した位置を、ユーザが事前に知ることができる。これにより、自己位置推定開始時における、自己位置推定の誤りを抑制しやすくすることができる。

＜変形例１－７＞
ＳＬＡＭ技術を用いた自己位置推定において、現在位置の撮影画像と部分的に類似する画像を含む地図要素が存在しない場合には、自己位置推定が失敗する。この状況からの復帰方法の１つとして、部分的に類似する地図要素が存在する撮影画像が取得できる位置にカメラを移動させ、該位置で自己位置推定を再開する方法がある。しかし、地図情報中に、復帰位置での撮影画像と類似する画像を含む地図要素が複数存在する場合、現在位置と対応する地図要素とは異なる地図要素を選択し、復帰位置での自己位置推定を誤る可能性がある。これを回避するために、自己位置推定が失敗した位置近傍かつ類似する地図要素が他に存在しない位置を復帰位置とすることが望ましい。

本変形例では、ＳＬＡＭ技術を用いた自己位置推定において、自己位置推定の復帰位置候補をユーザに提示する方法について説明する。

本変形例では、実施形態１で図３を用いて説明した処理のうち、ステップＳ３０２が異なる。ここでは、ステップＳ３０２の処理について説明する。

ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で判定した情報にもとづいて、自己位置推定が失敗したときの、復帰位置候補を示す画像を生成する。画像の生成方法は、次の通りである。まず、ステップＳ３００で取得した複数の地図要素のうち、自己位置推が失敗した直前の位置近傍の地図要素を抽出する。近傍の範囲は、予め設定した範囲とする。次に、抽出した地図要素の中から、さらに、他の地図要素との類似度全てが予め設定した閾値未満のものを抽出する。抽出される地図要素が存在しなかった場合には、閾値を高く設定し直し、上記の処理を再度実行する。ここで抽出した地図要素を、類似する地図要素がない地図要素とする。

次に、実施形態１のステップＳ３０２で説明した方法で、地図画像を生成する。このとき、類似する地図要素が存在しない地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置またはその位置をつないだ線分、それ以外のカメラの位置またはその位置をつないだ線分及びカメラの位置以外の位置とで、それぞれ異なる画素値を設定する。類似する地図要素が存在しない地図要素のカメラの位置または線分を黒、それ以外のカメラの位置を灰色、カメラの位置以外を白となるような画素値を設定する。画像の一例を図７に示す。Ｇ７００は類似する地図要素が存在するカメラの位置を結んだ線分、Ｇ７０２は、自己位置推定が失敗した直前の位置を示している。また、Ｇ７０１は自己位置推定が失敗した直前の位置近傍で類似する地図要素が存在しないカメラの位置が端点となる線分、つまり、復帰位置候補を示している。なお、類似する地図要素の有無ではなく、類似する地図要素の数を示す画像を生成するようにしてもよい。例えば、自己位置推定が失敗した直前の位置近傍における位置の色を、類似する地図要素の数が少ないほど濃い色とする。

なお、上記では、自己位置推定が失敗した直前の位置近傍の地図要素の中から、類似する地図要素がない地図要素を探索した。これに代わって、カメラの現在の撮影画像と類似しない画像を含む地図要素を探索するようにしてもよい。

変形例の方法を適用することで、自己位置推定の失敗時に、適切な復帰位置をユーザが知ることができる。これにより、自己位置推定の失敗からの復帰時における、自己位置推定の誤りを抑制しやすくすることができる。

＜変形例１―８＞
実施形態１では、自己位置推定を誤りやすい位置を分かりやすく示すことについて述べた。地図要素には、地図要素に含まれる画像を撮影したときのカメラの位置だけではなく、カメラの姿勢情報も含まれているため、Ｓ３０１では、自己位置推定を誤りやすい位置姿勢を判定していることになる。

本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。また、そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。

１００ 情報処理装置
１０１ 地図要素取得部
１０２ 判定部
１０３ 表示データ生成部
１１０ 記憶装置
１２０ 表示装置

Claims (13)

1. 移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得手段と、
   前記環境において、前記撮像装置の自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素を判定する判定手段と、
   前記判定手段で判定された地図要素に含まれる画像が撮影された時系列順に基づいて、前記位置情報が表す位置を線でつないだ地図画像において、前記判定手段で判定された地図要素に含まれる位置情報が表す位置に対応させてＣＧを重畳させる表示データを生成する生成手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得手段と、
   前記環境において、前記撮像装置の自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素を判定する判定手段と、
   前記環境に存在するオブジェクトのレイアウトが示された地図画像において、前記判定手段で判定された地図要素に含まれる位置情報が表す位置に対応させてＣＧを重畳させる表示データを生成する生成手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
3. 前記生成手段は、前記判定手段で判定された地図要素を、前記地図要素に含まれる画像が類似する地図要素群ごとに共通するＣＧを前記地図画像上に表示する表示データを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 前記生成手段は、前記取得手段で取得した第１の地図要素に含まれる画像と第２の地図要素に含まれる画像との類似度が閾値を超える場合に、前記地図画像上に、前記第１と第２の地図要素に含まれる位置情報が表す位置に対応させてＣＧを重畳させる表示データを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
5. 前記生成手段は、前記取得手段で取得した第１の地図要素に含まれる画像と他の地図要素に含まれる画像との類似度の順位を表すＣＧを前記地図上に表示する表示データを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
6. 移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得手段と、
   前記環境において、前記取得手段で取得した第１の地図要素に含まれる画像と第２の地図要素に含まれる画像との類似度が閾値以上の場合に、前記第１の地図要素と前記第２の地図要素とを、自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素と判定する判定手段と、
   前記判定手段で判定された地図要素に含まれる前記位置情報が表す位置を識別可能に表示する表示データを生成する生成手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
7. 移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得手段と、
   ユーザが指定した位置に対応する位置情報を含む地図要素に含まれる画像と類似度が閾値以上の画像を含む地図要素を、前記撮像装置の自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素と判定する判定手段と、
   前記判定手段で判定された地図要素に含まれる前記位置情報が表す位置を識別可能に表
   示する表示データを生成する生成手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
8. 前記判定手段が前記類似度を求める地図要素を、地図要素に含まれる位置情報に基づく地図要素間の距離が閾値以上の地図要素に絞ることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の情報処理装置。
9. 前記取得手段は、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｓ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載された撮像装置で工場の環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の情報処理装置。
10. 移動体に搭載された計測装置で環境を計測した形状情報と該形状情報を撮影した計測装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得手段と、
    前記環境において、前記取得手段で取得した第１の地図要素に含まれる形状情報と第２の地図要素に含まれる形状情報との類似度が閾値以上の場合に、前記第１の地図要素と前記第２の地図要素とを、自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された形状情報を含む地図要素と判定する判定手段と、
    前記判定手段で判定された地図要素に含まれる前記位置情報が表す位置を識別可能に表示する表示データを生成する生成手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
11. 移動体に搭載された撮像装置で環境を撮影した画像と該画像を撮影した撮像装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得工程と、
    前記環境において、前記取得手段で取得した第１の地図要素に含まれる画像と第２の地図要素に含まれる画像との類似度が閾値以上の場合に、前記第１の地図要素と前記第２の地図要素とを、自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された画像を含む地図要素と判定する判定工程と、
    前記判定工程で判定された地図要素に含まれる前記位置情報が表す位置を識別可能に表示する表示データを生成する生成工程と、を有することを特徴とする情報処理方法。
12. 移動体に搭載された計測装置で環境を計測した形状情報と該形状情報を撮影した計測装置の位置情報とを含む複数の地図要素に基づく３次元地図情報を保持する保持手段から、前記複数の地図要素を取得する取得工程と、
    前記環境において、前記取得工程で取得した第１の地図要素に含まれる形状情報と第２の地図要素に含まれる形状情報との類似度が閾値以上の場合に、前記第１の地図要素と前記第２の地図要素とを、自己位置推定を誤りやすい位置で撮影された形状情報を含む地図要素と判定する判定工程と、
    前記判定工程で判定された地図要素に含まれる前記位置情報が表す位置を識別可能に表示する表示データを生成する生成工程と、を有することを特徴とする情報処理方法。
13. コンピュータを、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置が有する各手段として機能させるためのプログラム。

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