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JP7657580B2 - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents
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JP7657580B2 - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、センサの入力情報から移動体の位置を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technology for estimating the position of a moving object from sensor input information.

環境に存在する物体とセンサとの距離を計測するセンサを搭載した移動体において、センサから得られた計測情報に基づき移動体の位置を推定する技術がある。このとき、移動体とセンサとの位置関係を予め計測(校正、キャリブレーション)することで、より高精度に移動体の位置を推定する。特許文献1では、ロボットと基準標的とをあらかじめ定められた相対位置関係になるように、ロボットを所定量だけ移動させた際にセンサによって基準標的を計測し、計測結果が誤差範囲に収まるまで繰り返す。 There is a technology for estimating the position of a moving object equipped with a sensor that measures the distance between the sensor and objects in the environment, based on the measurement information obtained from the sensor. In this case, the positional relationship between the moving object and the sensor is measured (calibrated) in advance, so that the position of the moving object can be estimated with higher accuracy. In Patent Document 1, the sensor measures the reference target when the robot is moved a predetermined amount so that the robot and the reference target have a predetermined relative positional relationship, and this is repeated until the measurement result falls within the error range.

特開2009-279677号公報JP 2009-279677 A

しかし、特許文献1の方法は、何らかの予測しえない原因により、計測装置(センサ)とロボット(移動体)との相対的な位置関係が不適切な位置関係に変化してしまうことまで考慮していないため、そのような事態が発生したことを検知するのが難しい。またこのような事態が発生すると、結果的に移動体の位置を正確に推定することもできなくなってしまう。本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、移動体に対するセンサの位置姿勢がキャリブレーション済みの位置姿勢からずれたことを検知できるようにすることを目的とする。 However, the method of Patent Document 1 does not take into consideration the possibility that the relative positional relationship between the measurement device (sensor) and the robot (mobile body) may change to an inappropriate positional relationship due to some unpredictable cause, making it difficult to detect the occurrence of such an event. Furthermore, if such an event occurs, it will ultimately be impossible to accurately estimate the position of the mobile body. The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to make it possible to detect when the position and orientation of the sensor with respect to the mobile body has shifted from the calibrated position and orientation.

上記課題を解決する本発明にかかる情報処理装置は、以下の構成を備える。即ち、センサを搭載した移動体が予め定められた動きをした場合に、前記センサから入力された入力情報に基づいて前記移動体の位置を示す第1の位置情報を推定する推定手段と、保持手段に保持された前記移動体に対する前記センサの位置姿勢を維持したまま前記移動体が前記予め定められた動きをした場合に、前記センサから入力された入力情報に基づいて得られる見込みの前記移動体の位置を示す第2の位置情報を取得する取得手段と、前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、に基づいて、前記移動体が前記予め定められた動きをした場合の前記移動体に対する前記センサの位置姿勢と、前記保持手段に保持された前記移動体に対する前記センサの位置姿勢と、の変化に関する情報を出力する出力手段とを有する。 The information processing device according to the present invention for solving the above-mentioned problems has the following configuration: That is, the information processing device has an estimation means for estimating first position information indicating a position of a moving body equipped with a sensor based on input information input from the sensor when the moving body makes a predetermined movement, an acquisition means for acquiring second position information indicating a position of the moving body that is expected to be obtained based on the input information input from the sensor when the moving body makes the predetermined movement while maintaining the position and orientation of the sensor relative to the moving body held in the holding means, and an output means for outputting information regarding changes in the position and orientation of the sensor relative to the moving body when the moving body makes the predetermined movement and the position and orientation of the sensor relative to the moving body held in the holding means, based on the first position information and the second position information.

本発明によれば、移動体に対するセンサの位置姿勢が保持されている位置姿勢からずれたことを検知できる。 The present invention makes it possible to detect when the position and orientation of a sensor relative to a moving object deviates from the maintained position and orientation.

情報処理システムのシステム構成例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration of an information processing system. 情報処理装置の機能構成例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of an information processing device; 情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a hardware configuration of an information processing device. 情報処理装置が実行する処理を説明するフローチャートA flowchart for explaining a process executed by an information processing device. 変化量取得部が実行する処理を説明するフローチャートA flowchart for explaining a process executed by a change amount acquisition unit. 移動体の姿勢パラメータの変化量を取得する方法を説明する図A diagram explaining a method for acquiring the amount of change in the attitude parameter of a moving object. 変化量取得部が実行する処理を説明するフローチャートA flowchart for explaining a process executed by a change amount acquisition unit. 移動体の位置パラメータの変化量を取得する方法を説明する図A diagram explaining a method for acquiring the amount of change in the position parameter of a moving object. 情報処理装置が実行する処理を説明するフローチャートA flowchart for explaining a process executed by an information processing device. GUIの一例を示す図FIG. 1 shows an example of a GUI. 情報処理装置の機能構成例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of an information processing device; 情報処理装置が実行する処理を説明するフローチャートA flowchart for explaining a process executed by an information processing device.

<実施形態1>
本実施形態では、環境に存在する物体とセンサとの距離を計測するためのセンサを搭載した移動体を含む情報処理システムに本発明を適用した場合について説明する。ここでは、移動体は、具体的には自動搬送車であるとする。移動体がセンサの計測値に基づき推定した位置姿勢を用いて経路計画し、その計画に沿って走行する場合、センサからの計測結果を移動体の移動制御で用いられる形式に変換する必要がある。この変換には、移動体とセンサとの間の相対位置関係が必要である。そのため、移動体が走行を開始する前に予め移動体とセンサとの位置関係を計測(キャリブレーション、校正)しておく。ここでキャリブレーションしたセンサと移動体との相対的な位置関係を適切な位置関係であると定義する。しかし、移動体が走行する間にセンサがキャリブレーション済みの状態の位置または姿勢から動いてしまうことがある。すなわち、移動体が移動することによって、センサと移動体との相対的な位置関係が不適切になる可能性がある。実際の物理的な相対位置関係に変化があった場合、センサの位置姿勢が変化した分をノイズとして含んだ移動体の位置推定結果を基に移動体が走行するため、移動体が所定の経路から外れてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、移動体を所定距離だけ直進移動させたときの、センサおよび移動体の位置関係の変化を検知する。これによって、センサと移動体の相対位置関係が変化したことを検知し、変化があった場合はセンサと移動体との相対的な位置関係が不適切であることをユーザに通知する。さらに、ユーザによってセンサと移動体の位置関係を補正させる方法を述べる。なお、本実施形態においてセンサとはステレオカメラ(イメージセンサ)のことである。
<Embodiment 1>
In this embodiment, the present invention is applied to an information processing system including a mobile body equipped with a sensor for measuring the distance between an object in the environment and the sensor. In this embodiment, the mobile body is specifically an automatic guided vehicle. When the mobile body plans a route using a position and orientation estimated based on the measurement value of the sensor and travels along the plan, it is necessary to convert the measurement results from the sensor into a format used in the movement control of the mobile body. This conversion requires a relative positional relationship between the mobile body and the sensor. Therefore, the positional relationship between the mobile body and the sensor is measured (calibrated) in advance before the mobile body starts traveling. The relative positional relationship between the calibrated sensor and the mobile body is defined as an appropriate positional relationship. However, while the mobile body travels, the sensor may move from the position or orientation of the calibrated state. In other words, the relative positional relationship between the sensor and the mobile body may become inappropriate due to the movement of the mobile body. If there is a change in the actual physical relative positional relationship, the mobile body travels based on the position estimation result of the mobile body that includes the change in the position and orientation of the sensor as noise, so that the mobile body may deviate from the specified route. Therefore, in this embodiment, a change in the positional relationship between the sensor and the mobile body when the mobile body is moved straight ahead a specified distance is detected. This allows the system to detect a change in the relative positional relationship between the sensor and the moving object, and if there is a change, notify the user that the relative positional relationship between the sensor and the moving object is inappropriate. In addition, a method for allowing the user to correct the positional relationship between the sensor and the moving object will be described. In this embodiment, the sensor refers to a stereo camera (image sensor).

図1に、本実施形態における情報処理システム1の構成例を示す。情報処理システム1は、所定の経路を走行する移動体10、環境に存在する物体の形状を計測するセンサ12、センサの位置姿勢を推定する情報処理装置11、移動体を制御する制御装置13、位置関係のズレに関する情報を出力する出力装置から構成される。なお、本実施形態では、移動体は水平面を移動するものであって、例えば、荷物を搬送するような無人搬送車であるとする。 Figure 1 shows an example of the configuration of an information processing system 1 in this embodiment. The information processing system 1 is composed of a mobile object 10 that travels along a predetermined route, a sensor 12 that measures the shape of objects present in the environment, an information processing device 11 that estimates the position and orientation of the sensor, a control device 13 that controls the mobile object, and an output device that outputs information regarding deviations in positional relationship. Note that in this embodiment, the mobile object moves on a horizontal plane, and is, for example, an unmanned guided vehicle that transports luggage.

本実施形態における移動制御とは、移動体が備える制御装置13としてのアクチュエータであるモータ、および車輪の向きを変更するステアリングを制御することである。具体的には、制御装置13によって移動体を前後左右に直進させ、所定の角度で旋回させる。制御装置13に制御情報を入力することで、移動体を所定の経路で移動させる。また、移動制御情報とは、制御装置13を制御するために必要な情報であり、車輪の回転トルク、進行方向のことである。所定の動作のための移動制御情報として車輪の回転数と進行方向を予め設定しておくことで、移動体またはセンサの位置姿勢にかかわらず一定の軌跡を動く動作を移動体にさせることができる。 In this embodiment, movement control refers to controlling the motor, which is an actuator serving as the control device 13 equipped on the moving body, and the steering, which changes the direction of the wheels. Specifically, the control device 13 causes the moving body to move straight forward, backward, left and right, and to turn at a predetermined angle. By inputting control information into the control device 13, the moving body is moved along a predetermined path. Furthermore, movement control information is information necessary to control the control device 13, and refers to the rotational torque and traveling direction of the wheels. By setting the number of rotations of the wheels and the traveling direction in advance as movement control information for a predetermined operation, the moving body can be made to move along a fixed trajectory regardless of the position and orientation of the moving body or the sensor.

本実施形態におけるセンサ12の位置とは、現実空間に規定された任意の世界座標系におけるセンサ12の位置を表す3パラメータ(X、Y、Z)で定義される。また、センサ12の姿勢とは、センサ12の姿勢を表す3パラメータ(Roll、Pitch、Yaw)で定義される。これら合わせた6パラメータによってセンサ12の位置姿勢を示す。また、センサ12の光軸をZ軸、画像の水平方向をX軸、垂直方向をY軸とするセンサ上に規定される3次元の座標系をセンサ座標系と呼ぶ。 In this embodiment, the position of the sensor 12 is defined by three parameters (X, Y, Z) that represent the position of the sensor 12 in an arbitrary world coordinate system defined in real space. The orientation of the sensor 12 is defined by three parameters (Roll, Pitch, Yaw) that represent the orientation of the sensor 12. These six parameters combined indicate the position and orientation of the sensor 12. The three-dimensional coordinate system defined on the sensor, with the optical axis of the sensor 12 as the Z axis, the horizontal direction of the image as the X axis, and the vertical direction as the Y axis, is called the sensor coordinate system.

一方、本実施形態における移動体の位置とは、現実空間に規定された任意の世界座標系上における移動体の位置2パラメータ(現実空間の床に対して水平な面上の位置X、Y)で定義される。また移動体の姿勢は、と姿勢1パラメータ(現実空間の床に対して水平な面上での回転方向)で定義される。これらを合わせた合計3パラメータで移動体の位置姿勢を定義する。また、移動体の進行方向をY軸、進行方向に対して垂直な方向をX軸とする移動体上に規定される2次元の座標系を移動体座標系と呼ぶ。本実施形態における移動体は水平面の移動を行うことを前提とする。 Meanwhile, the position of a moving body in this embodiment is defined by two position parameters of the moving body on an arbitrary world coordinate system defined in real space (positions X and Y on a plane horizontal to the floor of the real space). The orientation of the moving body is defined by and one orientation parameter (direction of rotation on a plane horizontal to the floor of the real space). A total of three parameters, combining these, define the position and orientation of the moving body. A two-dimensional coordinate system defined on the moving body, with the Y axis representing the moving direction of the moving body and the X axis representing the direction perpendicular to the moving direction, is called the moving body coordinate system. It is assumed that the moving body in this embodiment moves on a horizontal plane.

さらに、本実施形態におけるセンサ12と移動体の相対位置関係とは、センサ座標系の原点と移動体座標系の原点との間の相対的な位置姿勢のことで、位置を表す3パラメータと姿勢を表す3パラメータの合計6パラメータで表現される。この相対位置姿勢を用いることで、センサ座標系と移動体座標系の間で位置姿勢を相互に変換する。このセンサと移動体の位置関係は公知の技術を用いて予めキャリブレーション済みであるものとする。以下の処理では、移動体の振動や何等かの外的要因によってセンサの姿勢(位置)がはじめの状態から変化してしまった場合、予めキャリブレーションで既知であった位置関係から変化したことを検知する。 Furthermore, in this embodiment, the relative positional relationship between the sensor 12 and the moving body refers to the relative position and orientation between the origin of the sensor coordinate system and the origin of the moving body coordinate system, and is expressed by a total of six parameters: three parameters that represent the position and three parameters that represent the orientation. This relative position and orientation is used to convert the position and orientation between the sensor coordinate system and the moving body coordinate system. It is assumed that this positional relationship between the sensor and the moving body has been calibrated in advance using known technology. In the following process, if the orientation (position) of the sensor changes from its initial state due to vibration of the moving body or some other external factor, it is detected that the positional relationship has changed from the one previously known by calibration.

図2は、本実施形態における情報処理装置11の機能構成例を示す図である。情報処理装置11は、移動制御部111、位置姿勢推定部112、位置姿勢変換部113、変化量取得部114、校正要否判定部115、相対位置姿勢校正部116、出力部117とから構成される。また、位置姿勢推定部112はセンサ12に接続している。移動制御部111は制御装置13と接続している。また、情報処理装置11は、移動体の移動を制御する制御装置13、センサと移動体との相対的な位置関係についての情報を出力する出力装置14と接続している。 Fig. 2 is a diagram showing an example of the functional configuration of the information processing device 11 in this embodiment. The information processing device 11 is composed of a movement control unit 111, a position and orientation estimation unit 112, a position and orientation conversion unit 113, a change amount acquisition unit 114, a calibration necessity determination unit 115, a relative position and orientation calibration unit 116, and an output unit 117. The position and orientation estimation unit 112 is connected to the sensor 12. The movement control unit 111 is connected to the control device 13. The information processing device 11 is also connected to the control device 13 that controls the movement of the moving body, and the output device 14 that outputs information about the relative positional relationship between the sensor and the moving body.

移動制御部111は、移動体を移動制御するための移動制御情報を生成し、制御装置13および変化量取得部114に出力する。 The movement control unit 111 generates movement control information for controlling the movement of the moving body and outputs it to the control device 13 and the change amount acquisition unit 114.

位置姿勢推定部112は、センサ12から得た計測値に基づきセンサの位置姿勢を推定し、センサの位置姿勢を位置姿勢変換部113に出力する。センサ12は、例えばステレオカメラであり、入力情報として画像情報を取得する。以降、センサ12からの入力情報を便宜的に計測情報または計測値として説明する。位置姿勢変換部113は、位置姿勢推定部112が入力したセンサの位置姿勢を、センサ座標系から移動体座標系に変換し、変化量取得部114に出力する。変化量取得部114は、位置姿勢変換部113が入力した変換結果と、予め既知である所定の動作をした場合の移動体の位置姿勢の変位に基づき、センサ12と移動体の相対位置関係の変化量を出力する。取得した変化量を校正要否判定部115または出力部117に出力する。校正要否判定部115は、相対位置姿勢の変化量を入力として校正の要否を決定する。判定結果を相対位置姿勢校正部116に出力する。相対位置姿勢校正部116は、校正要否の判定結果に基づきセンサ12と移動体の相対位置姿勢を校正する。出力部117は、センサ12と移動体の相対位置関係の変化量に基づいて、所定の動作後のセンサおよび移動体との位置関係が保持された位置関係であるかを示す出力情報を出力する。すなわち、位置姿勢変換部113によって推定された移動体の位置(第1の位置情報)と、所定の動作に対応付けられた所定の動作後の移動体の予測位置(第2の位置情報)と、から得る移動体の位置の差に応じた出力情報を出力装置14に出力する。センサと移動体との間の相対的な位置関係が維持されたまま、移動体が所定の動作をすると得られる見込みの移動体の位置が、第2の位置情報である。これによって、予め計測されたセンサと移動体との相対的な位置関係が走行開始前または走行中にズレたことを検知し、ユーザに通知できる。 The position and orientation estimation unit 112 estimates the position and orientation of the sensor based on the measurement value obtained from the sensor 12, and outputs the position and orientation of the sensor to the position and orientation conversion unit 113. The sensor 12 is, for example, a stereo camera, and acquires image information as input information. Hereinafter, the input information from the sensor 12 will be described as measurement information or measurement value for convenience. The position and orientation conversion unit 113 converts the position and orientation of the sensor input by the position and orientation estimation unit 112 from the sensor coordinate system to the moving body coordinate system, and outputs it to the change amount acquisition unit 114. The change amount acquisition unit 114 outputs the change amount of the relative positional relationship between the sensor 12 and the moving body based on the conversion result input by the position and orientation conversion unit 113 and the displacement of the position and orientation of the moving body when a predetermined operation that is known in advance is performed. The acquired change amount is output to the calibration necessity determination unit 115 or the output unit 117. The calibration necessity determination unit 115 determines whether calibration is necessary using the change amount of the relative position and orientation as an input. The determination result is output to the relative position and orientation calibration unit 116. The relative position and orientation calibration unit 116 calibrates the relative position and orientation between the sensor 12 and the moving body based on the result of the determination of whether or not calibration is required. The output unit 117 outputs output information indicating whether the positional relationship between the sensor 12 and the moving body after a predetermined operation is maintained based on the amount of change in the relative positional relationship between the sensor 12 and the moving body. That is, the output unit 117 outputs output information according to the difference between the position of the moving body estimated by the position and orientation conversion unit 113 (first position information) and the predicted position of the moving body after a predetermined operation associated with the predetermined operation (second position information) to the output device 14. The second position information is the expected position of the moving body that is obtained when the moving body performs a predetermined operation while maintaining the relative positional relationship between the sensor and the moving body. This makes it possible to detect that the relative positional relationship between the sensor and the moving body measured in advance has shifted before or during driving, and to notify the user of this.

図3は、情報処理装置11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11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。表示部H16はH11からの指示に従って情報処理装置11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(登録商標)でもよく、USBやシリアル通信、無線通信等種類は問わない。H17はI/Oであり、センサH18から画像を入力する。なお、センサH18とは前述したセンサ12のことである。H19は前述した制御装置13のことである。 Figure 3 is a diagram showing the hardware configuration of the information processing device 11. H11 is a CPU, which controls various devices connected to the system bus H20. H12 is a ROM, which stores the BIOS program and the boot program. H13 is a RAM, which is used as the main storage device of the CPU H11. H14 is an external memory, which stores the programs processed by the information processing device 11. The input unit H15 is a keyboard, mouse, or robot controller, which performs processing related to the input of information, etc. The display unit H16 outputs the calculation results of the information processing device 11 to a display device according to instructions from H11. The display device may be a liquid crystal display device, a projector, an LED indicator, or any other type. H17 is a communication interface, which communicates information via a network. The communication interface may be Ethernet (registered trademark), or may be USB, serial communication, wireless communication, or any other type. H17 is an I/O, which inputs an image from a sensor H18. The sensor H18 is the sensor 12 described above. H19 is the control device 13 described above.

図4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。処理は、初期化S101、移動制御S102、位置姿勢推定S103、位置姿勢変換S104、変化量取得S105、校正要否判定S106およびS107、相対位置姿勢校正S108、システム終了判定S109から構成される。図4のフローチャートに示した処理は、コンピュータである図3のCPU H11により外部メモリH14に格納されているコンピュータプログラムに従って実行される。以下の説明では、各工程(ステップ)について先頭にSを付けて表記することで、工程(ステップ)の表記を省略する。 Figure 4 is a flowchart showing the processing procedure in this embodiment. The processing consists of initialization S101, movement control S102, position and orientation estimation S103, position and orientation conversion S104, change amount acquisition S105, calibration necessity determination S106 and S107, relative position and orientation calibration S108, and system termination determination S109. The processing shown in the flowchart in Figure 4 is executed by the computer CPU H11 in Figure 3, which is a computer, in accordance with a computer program stored in external memory H14. In the following description, each process (step) is represented by adding an S to the beginning, and the notation of the process (step) is omitted.

S101では、システムの初期化を行う。すなわち、外部メモリH14からプログラムを読み込み、情報処理装置11を動作可能な状態にする。また、情報処理装置11に接続された各機器のパラメータや、センサ12と移動体の相対位置姿勢をRAMであるH13に読み込む。また、移動体の各制御装置を起動し、動作・制御可能な状態とする。 In S101, the system is initialized. That is, a program is read from the external memory H14, and the information processing device 11 is put into an operable state. In addition, parameters of each device connected to the information processing device 11 and the relative position and orientation of the sensor 12 and the mobile object are read into the RAM H13. In addition, each control device of the mobile object is started up, and put into an operable and controllable state.

S102では、移動制御部111が、移動体が所定の動作を行うための制御情報に基づいて移動体に所定の動作をさせる。ここで所定の動作は、所定の距離だけ直進する動作である。何メートル前進する、といった制御情報を取得しても良いし、生成しても良い。なお、本実施形態では、移動体が直進するように進行方向を前方(または後方)に固定した制御を行う。これによってセンサの姿勢(向き)の変化を人手によらず検知することができる。 In S102, the movement control unit 111 causes the moving object to perform a predetermined action based on control information for the moving object to perform the predetermined action. Here, the predetermined action is to move straight a predetermined distance. Control information such as how many meters to move forward may be acquired or generated. Note that in this embodiment, control is performed to fix the moving direction to forward (or backward) so that the moving object moves straight. This makes it possible to detect changes in the attitude (orientation) of the sensor without human intervention.

S103では、位置姿勢推定部112が、所定の動作後の第2の時点でセンサ12によって計測された計測情報に基づいて、センサの位置姿勢を推定する。センサがイメージセンサの場合、計測情報は、画像情報である。ここではさらに所定の動作を開始した第1の時点から、所定の動作後の第2の時点の間に、センサ12によって計測された計測情報に基づいて、センサの位置姿勢の軌跡を推定する。ここで推定されたセンサの位置姿勢を第1の位置情報と呼ぶ。本実施形態においては、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術を用いる。具体的なSLAM処理の一例を説明する。SLAMとは、画像上で検出される特徴点をセンサ等の位置姿勢推定に利用する手法である。情報処理装置は、例えば、シーンの地図情報として、センサを載せた移動体が走行するシーンにおける壁や静止物体の構造的特徴を示す3次元点群の情報を保持する。具体的には、シーンにおける3次元点群の情報は特徴点の世界座標系における3次元座標のことである。本実施形態では、移動体を走行させながら環境に存在する物体の形状を撮像した画像をもとに、あらかじめシーンの地図情報を生成し、記憶装置に保持する。情報処理装置は、入力画像と地図情報とに基づいて、入力画像上の特徴点(周囲の形状を示すエッジ特徴)の位置と、入力画像を撮像したときのセンサの位置姿勢を用いて地図上の特徴点を入力画像上に投影した時の位置の差(再投影誤差)を最小化する。これによりセンサの位置姿勢を推定する。センサの位置姿勢を計測情報から推定する方法であれば他の方法でも良い。 In S103, the position and orientation estimation unit 112 estimates the position and orientation of the sensor based on the measurement information measured by the sensor 12 at a second time point after the predetermined operation. If the sensor is an image sensor, the measurement information is image information. Here, the trajectory of the position and orientation of the sensor is estimated based on the measurement information measured by the sensor 12 between the first time point when the predetermined operation is started and the second time point after the predetermined operation. The estimated position and orientation of the sensor is called the first position information. In this embodiment, SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) technology is used. A specific example of SLAM processing will be described. SLAM is a method of using feature points detected on an image to estimate the position and orientation of a sensor, etc. The information processing device holds, for example, three-dimensional point cloud information indicating the structural features of walls and stationary objects in a scene in which a moving body carrying a sensor runs as map information of the scene. Specifically, the information on the three-dimensional point cloud in the scene is the three-dimensional coordinates of the feature points in the world coordinate system. In this embodiment, map information of the scene is generated in advance based on images of the shapes of objects existing in the environment captured while a mobile body is traveling, and is stored in a storage device. Based on the input image and the map information, the information processing device minimizes the difference (reprojection error) between the positions of the feature points (edge features indicating the surrounding shape) on the input image and the positions when the feature points on the map are projected onto the input image using the position and orientation of the sensor when the input image was captured. This estimates the position and orientation of the sensor. Any other method may be used as long as it is a method of estimating the position and orientation of the sensor from measurement information.

なお、ここでは、Engelらの方法(J.Engel,T.Schps,and D.Cremers.LSD-SLAM:Large-Scale Direct Monocular SLAM.ECCV,2014)を使う。この方法は、屋外のような広域な環境において自己位置推定と地図作成を同時に実行するものである。移動体が移動開始前の停止状態では、位置姿勢推定部112はセンサ座標系の原点をセンサの位置姿勢として出力する。また、移動体が所定の動作をする間は、一定の時間間隔あるいは距離間隔でセンサの位置姿勢を計測し続け、すべての計測情報を位置姿勢変換部113に出力する。なお、計測情報は位置姿勢6パラメータの配列データである。 Note that here we use the method of Engel et al. (J. Engel, T. Schps, and D. Cremers. LSD-SLAM: Large-Scale Direct Monocular SLAM. ECCV, 2014). This method simultaneously performs self-location estimation and map creation in a wide-area environment such as outdoors. When a moving object is stationary before starting to move, the position and orientation estimation unit 112 outputs the origin of the sensor coordinate system as the position and orientation of the sensor. In addition, while the moving object is performing a specified operation, the position and orientation of the sensor continues to be measured at regular time or distance intervals, and all measurement information is output to the position and orientation conversion unit 113. Note that the measurement information is array data of six position and orientation parameters.

S104では、位置姿勢変換部113が、位置姿勢推定部112が入力したセンサ12の位置姿勢の軌跡を、センサ座標系から移動体座標系へと変換する。つまり、推定されたセンサの位置姿勢の変化(軌跡)を、既知の位置関係に基づいて移動体の位置姿勢に変換する。具体的には、まずRAMなどの保持部で保持するセンサ12と移動体の相対位置姿勢に基づいて、センサ12の位置姿勢を回転または並進させることで、位置3パラメータと姿勢3パラメータについて座標系の各軸(X、Y、Z)を移動体座標系と合わせる。次に、移動体座標系は3自由度であるため、センサ12の位置姿勢6パラメータを3パラメータに削減する。具体的には、位置情報の配列データの中から、移動体座標系では存在し得ないデータを削除する。位置パラメータは、鉛直方向であるZ軸のデータを削除する。一方、姿勢パラメータは、水平面上での回転方向であるYaw(Z軸)以外のRoll(X軸)およびPitch(Y軸)のデータを削除する。移動体座標系に変換したセンサ12の複数の位置情報は、変化量取得部114に出力する。なお、移動体を直進させる場合は、所定の動作を開始した第1の時点での移動体の位置と、所定の動作後の第2の時点での移動体の位置と、をセンサと移動体との位置関係に基づいて取得してもよい。移動体の移動の軌跡を推定するよりも簡単な計算で推定できるため処理負荷を小さくする効果がある。移動体の移動の軌跡を用いる場合は、より高精度にセンサの姿勢の変化量を推定できる効果がある。 In S104, the position and orientation conversion unit 113 converts the trajectory of the position and orientation of the sensor 12 input by the position and orientation estimation unit 112 from the sensor coordinate system to the moving body coordinate system. That is, the estimated change (trajectory) of the position and orientation of the sensor is converted to the position and orientation of the moving body based on the known positional relationship. Specifically, the position and orientation of the sensor 12 is rotated or translated based on the relative position and orientation of the sensor 12 and the moving body stored in a storage unit such as a RAM, so that each axis (X, Y, Z) of the coordinate system for the three position parameters and the three orientation parameters is aligned with the moving body coordinate system. Next, since the moving body coordinate system has three degrees of freedom, the six position and orientation parameters of the sensor 12 are reduced to three parameters. Specifically, data that cannot exist in the moving body coordinate system is deleted from the array data of the position information. For the position parameters, data on the Z axis, which is the vertical direction, is deleted. On the other hand, for the orientation parameters, data on Roll (X axis) and Pitch (Y axis) other than Yaw (Z axis), which is the rotation direction on the horizontal plane, is deleted. The multiple pieces of position information of the sensor 12 converted into the moving body coordinate system are output to the change amount acquisition unit 114. When moving a moving body in a straight line, the position of the moving body at a first time point when a predetermined motion is started and the position of the moving body at a second time point after the predetermined motion may be acquired based on the positional relationship between the sensor and the moving body. This has the effect of reducing the processing load because it can be estimated with simpler calculations than estimating the trajectory of the moving body. When the trajectory of the moving body is used, it has the effect of being able to estimate the amount of change in the attitude of the sensor with higher accuracy.

S105では、変化量取得部114が、位置姿勢変換部113が入力したセンサ12の複数の位置情報を用いて、RAMで保持する相対位置姿勢と実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係との変化量を取得する。すなわち、位置姿勢変換部113によって、所定の動作を移動体が実行する際にセンサによって計測された計測情報から、所定の動作後の移動体またはセンサの位置(第1の位置情報)を変換した結果を取得する。そして、予め設定された位置関係において所定の動作を行った際に移動体またはセンサの予測位置(第2の位置情報)を、所定の動作後の移動体またはセンサの位置と比較する。第1の位置情報と第2の位置情報とから移動体またはセンサの位置の差が所定の閾値以内であればセンサおよび移動体との相対的な位置関係は予め設定された値から変化していないといえる。本実施形態のように移動体が直進していた場合は、相対位置姿勢の内、姿勢パラメータの変化量を求める。以下で処理の詳細を説明する。 In S105, the change amount acquisition unit 114 acquires the amount of change between the relative position and orientation stored in the RAM and the actual physical relative position relationship between the moving body and the sensor, using multiple pieces of position information of the sensor 12 input by the position and orientation conversion unit 113. That is, the position and orientation conversion unit 113 acquires the result of converting the position (first position information) of the moving body or sensor after a predetermined operation from the measurement information measured by the sensor when the moving body performs a predetermined operation. Then, the predicted position (second position information) of the moving body or sensor when performing a predetermined operation in a preset positional relationship is compared with the position of the moving body or sensor after the predetermined operation. If the difference in the position of the moving body or sensor from the first position information and the second position information is within a predetermined threshold, it can be said that the relative positional relationship between the sensor and the moving body has not changed from the preset value. If the moving body moves straight as in this embodiment, the change amount of the orientation parameter in the relative position and orientation is obtained. The details of the process are explained below.

図5は、変化量取得部114が実行する処理を説明するフローチャートである。S201では、変化量取得部114が、位置姿勢変換部113が入力した位置情報によって表される軌跡が、センサの姿勢の変化量を推定する上で十分な数量あるか判定する。例えば、位置情報から最新の位置姿勢の位置パラメータ(X、Y)と原点(0、0)とのユークリッド距離を求め、距離が所定の閾値以上の場合、位置姿勢のデータ数が十分であるとし、S202に進む。そうでない場合は、変化量取得を実行せずに変化量取得処理を終了する。より多くの位置情報があったほうが、より精度よくセンサの姿勢の変化量を推定できる。なお、所定の動作を開始した第1の時点と、所定の動作を終了した第2の時点とのそれぞれの移動体の位置だけでセンサの姿勢の変化量を求める場合は、この工程をスキップしてよい。 Figure 5 is a flowchart explaining the process executed by the change amount acquisition unit 114. In S201, the change amount acquisition unit 114 judges whether the trajectory represented by the position information input by the position and orientation conversion unit 113 is sufficient in quantity to estimate the change amount of the sensor's orientation. For example, the Euclidean distance between the position parameters (X, Y) of the latest position and orientation and the origin (0, 0) is calculated from the position information, and if the distance is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the number of position and orientation data is sufficient, and the process proceeds to S202. If not, the change amount acquisition process is terminated without executing the change amount acquisition. The more position information there is, the more accurately the change amount of the sensor's orientation can be estimated. Note that this step may be skipped if the change amount of the sensor's orientation is calculated only from the positions of the moving body at the first time point when the predetermined operation is started and the second time point when the predetermined operation is ended.

ここで、以降の処理は図6を用いながら説明する。図6(a)は、移動体座標系におけるセンサ12の位置情報を2次元平面上にマッピングした図である。センサ12を搭載した移動体10が図示した方向に所定の距離だけ直進運動を行う。D101は移動体座標系の原点であり、センサ12の初期位置でもある。D102の黒丸は、センサの位置情報に含まれる各位置パラメータをプロットしたものである。軌跡は、移動体が所定の動作を開始した第1の時点から、所定の動作を実行して移動した後の第2の時点との間に移動体が通った位置を移動体座標系にプロットして示される。 The following process will be explained with reference to FIG. 6. FIG. 6(a) is a diagram in which the position information of the sensor 12 in the moving body coordinate system is mapped onto a two-dimensional plane. The moving body 10 equipped with the sensor 12 moves linearly for a predetermined distance in the direction shown in the figure. D101 is the origin of the moving body coordinate system and is also the initial position of the sensor 12. The black circle in D102 is a plot of each position parameter included in the sensor position information. The trajectory is shown by plotting in the moving body coordinate system the positions that the moving body has passed through between a first point in time when the moving body starts a predetermined operation and a second point in time after it has moved by executing the predetermined operation.

S202では、変化量取得部114が、センサと移動体の位置関係に基づいて、移動体が所定の動作をする際に計測した計測情報から、所定の動作後の移動体の位置を示す第1の位置情報を推定する。第1の位置情報は、センサの軌跡であってもよく、センサ12の位置情報に含まれるすべての位置パラメータを入力として、近似直線を取得する。図6では、D103が近似直線である。移動体の軌跡を用いる場合、D104に示されるセンサの姿勢の変化をより正確に検知することができる。なお、センサの姿勢の変化の検知精度を保つために、正確に位置を推定または計測できなかった点はD1003の近似直線に含まないようにしてもよい。例えば、取得されたセンサまたは移動体の位置情報の信頼度が所定値より低い場合は、近似直線の推定に用いないよう抑制する。なお、所定の動作を開始した第1の時点のセンサの位置と、所定の動作後のセンサの位置と、から姿勢の変化を検知する場合は、この工程をスキップしてよい。この場合、扱う情報が少なくなるため処理負荷が小さくなる効果がある。 In S202, the change amount acquisition unit 114 estimates first position information indicating the position of the moving body after a predetermined movement from the measurement information measured when the moving body performs a predetermined movement based on the positional relationship between the sensor and the moving body. The first position information may be the trajectory of the sensor, and an approximate straight line is acquired by inputting all position parameters included in the position information of the sensor 12. In FIG. 6, D103 is the approximate straight line. When the trajectory of the moving body is used, the change in the attitude of the sensor shown in D104 can be detected more accurately. In addition, in order to maintain the detection accuracy of the change in the attitude of the sensor, the points whose positions could not be accurately estimated or measured may not be included in the approximate straight line of D1003. For example, when the reliability of the acquired position information of the sensor or the moving body is lower than a predetermined value, it is suppressed so as not to be used in estimating the approximate straight line. In addition, when the change in attitude is detected from the position of the sensor at the first time when the predetermined movement is started and the position of the sensor after the predetermined movement, this step may be skipped. In this case, the amount of information to be handled is reduced, which has the effect of reducing the processing load.

S203では、変化量取得部114が、第1の位置情報と、所定の動作に対応付けられた移動体(センサ)の予測位置を示す第2の位置情報とから、センサの位置の差分を出力する。すなわち、所定の動作前後の移動体(センサ)の位置(軌跡)に基づいて、センサの姿勢の変化量を取得する。具体的には、図6における近似直線D103とY軸とがなす角D104を取得する。移動体座標系において、Y軸方向が移動体の進行方向であるため、移動体が直進した場合、位置パラメータはX座標が常に0(予測位置)となるべきである。したがって、位置情報の近似直線がY軸から乖離している場合は、位置姿勢変換部113による位置情報の座標系変換(センサ座標系→移動体座標系)で間違った変換がなされていることがわかる。この間違った変換は、RAMで保持するセンサ及び移動体との相対的な位置関係からの変化、すなわちセンサの姿勢パラメータの変化により引き起こされる。姿勢パラメータの変化量は、位置情報の近似直線とY軸とがなす角である。この2直線のなす角は、三角関数を用いて求める。ここまでで、S105の処理を終了する。 In S203, the change amount acquisition unit 114 outputs the difference in the position of the sensor from the first position information and the second position information indicating the predicted position of the moving body (sensor) associated with the specified operation. That is, the change amount of the attitude of the sensor is acquired based on the position (trajectory) of the moving body (sensor) before and after the specified operation. Specifically, the angle D104 formed by the approximation line D103 and the Y axis in FIG. 6 is acquired. In the moving body coordinate system, since the Y axis direction is the moving direction of the moving body, when the moving body moves straight, the X coordinate of the position parameter should always be 0 (predicted position). Therefore, if the approximation line of the position information deviates from the Y axis, it can be seen that the coordinate system conversion of the position information by the position and attitude conversion unit 113 (sensor coordinate system → moving body coordinate system) is incorrectly converted. This incorrect conversion is caused by a change from the relative positional relationship between the sensor and the moving body stored in the RAM, that is, a change in the attitude parameter of the sensor. The change amount of the attitude parameter is the angle formed by the approximation line of the position information and the Y axis. The angle between these two lines is calculated using trigonometric functions. This completes the process of S105.

以上のようにして取得したセンサの姿勢の変化量は校正要否判定部115に出力する。S106では、校正要否判定部115が、変化量取得部114から変化量を取得する。取得した変化量が所定の閾値以上であれば相対位置姿勢の校正が必要と判定し、そうでなければ校正不要とする。S107では、校正要否判定部115が校正必要と判定した場合、S108に進み、そうでない場合はS109まで処理をスキップする。なお、ここでの判定結果は出力部117に入力され、所定の出力装置14を通じてユーザに出力情報を提示する。例えば、校正が必要であると判断された場合は、ユーザにセンサの取り付け位置姿勢がズレたことを知らせる出力情報が出力される。出力装置14、出力情報については後述する。 The amount of change in the sensor's attitude obtained in the above manner is output to the calibration necessity determination unit 115. In S106, the calibration necessity determination unit 115 obtains the amount of change from the change amount acquisition unit 114. If the obtained amount of change is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that calibration of the relative position and attitude is necessary, and if not, calibration is not required. In S107, if the calibration necessity determination unit 115 determines that calibration is necessary, the process proceeds to S108, and if not, the process skips to S109. The determination result here is input to the output unit 117, and output information is presented to the user via a predetermined output device 14. For example, if it is determined that calibration is necessary, output information is output to inform the user that the mounting position and attitude of the sensor has shifted. The output device 14 and output information will be described later.

S108は、相対位置姿勢校正部116が、変化量取得部114が取得した相対位置姿勢の変化量を基に、実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係と一致するように相対位置姿勢を補正する。すなわち、第1の位置情報から、センサの姿勢の変化量を推定し、その変化量に応じてセンサおよび移動体との相対的な位置関係を更新する。具体的には、相対位置姿勢の姿勢パラメータの内、移動体座標においてYaw(Z軸)となるパラメータに対して変化量の角度を減算する。なお、校正後の相対位置姿勢はRAMであるH13に上書きして保持する。 In S108, the relative position and orientation calibration unit 116 corrects the relative position and orientation based on the amount of change in the relative position and orientation acquired by the change amount acquisition unit 114 so that it matches the actual physical relative positional relationship between the moving body and the sensor. That is, the amount of change in the orientation of the sensor is estimated from the first position information, and the relative positional relationship between the sensor and the moving body is updated according to the amount of change. Specifically, the angle of the amount of change is subtracted from the parameter that is Yaw (Z axis) in the moving body coordinates among the orientation parameters of the relative position and orientation. The relative position and orientation after calibration is overwritten and stored in H13, which is a RAM.

S109では、システムを終了するか否か判定する。具体的には、変化量取得部114により取得した変化量が閾値以下、あるいはユーザからの終了指示を入力部H15により受信した場合に、相対位置姿勢の校正が完了したとして終了する。そうでなければS101に戻り処理を継続する。 In S109, it is determined whether or not to terminate the system. Specifically, if the amount of change acquired by the amount of change acquisition unit 114 is equal to or less than the threshold value, or if an instruction to terminate from the user is received via the input unit H15, the calibration of the relative position and orientation is deemed complete and the system is terminated. If not, the system returns to S101 and continues processing.

実施形態1では、移動体が直進した時に、センサから取得した画像に基づき位置姿勢を計測し、複数時点の位置姿勢から成る位置情報を基に、センサと移動体の相対位置姿勢の姿勢パラメータの変化量を取得する。さらに、取得した変化量から姿勢パラメータを補正する。これにより、移動体の高精度な移動量を使わずにセンサと移動体の相対位置姿勢を補正可能となり、簡便に移動体と位置姿勢推定装置間の相対位置関係の変化を補正できる。 In the first embodiment, when a moving body moves straight, the position and orientation are measured based on an image acquired from a sensor, and the amount of change in the orientation parameters of the relative position and orientation between the sensor and the moving body is acquired based on position information consisting of the position and orientation at multiple points in time. Furthermore, the orientation parameters are corrected from the acquired amount of change. This makes it possible to correct the relative position and orientation between the sensor and the moving body without using a highly accurate amount of movement of the moving body, and makes it possible to easily correct changes in the relative positional relationship between the moving body and the position and orientation estimation device.

(変形例1-1)
実施形態1において、位置姿勢推定部112はカメラを用いたSLAM技術により位置姿勢を計測していた。しかし、SLAM技術と組み合わせるセンサはカメラに限られるものではなく、どんなセンサであってもよい。LiDARやTime of Flight、パターン光投影などアクティブ距離センサとSLAM技術を組み合わせて位置姿勢を計測してもよい。
(Variation 1-1)
In the first embodiment, the position and orientation estimation unit 112 measures the position and orientation by the SLAM technique using a camera. However, the sensor combined with the SLAM technique is not limited to a camera, and any sensor may be used. The position and orientation may be measured by combining the SLAM technique with an active distance sensor such as LiDAR, Time of Flight, or pattern light projection.

また、位置姿勢推定部112はSLAM技術に限られず、位置姿勢を計測できるものであれば何でもよい。例えば、Wifiのような無線通信における電波強度計測に基づく方法でもよい。磁気式のトラッキングセンサや、多数の光センサで感知の時間差を用いる方法でもよい。また、監視カメラのような特定の箇所に設置したカメラで取得した画像を用いて、CADデータに基づきモデルフィッティングする方法であってもよい。 The position and orientation estimation unit 112 is not limited to SLAM technology, and may use any technology that can measure position and orientation. For example, it may use a method based on measuring radio wave intensity in wireless communication such as Wi-Fi. It may also use a method that uses a magnetic tracking sensor or a time difference in detection by multiple optical sensors. It may also use a method that uses images acquired by a camera installed in a specific location, such as a surveillance camera, and performs model fitting based on CAD data.

(変形例1-2)
実施形態1において、位置姿勢変換部113は、センサ12の位置姿勢をセンサ座標系から移動体座標系に変換して、変化量取得部114に出力していた。しかし、変化量取得部114による相対位置姿勢の変化量取得時に、単一の座標系に統一できていれば、どんな座標系で統一してもよい。例えば、センサ座標系に統一する場合、以下のように処理してもよい。位置姿勢変換部113は、移動制御部111から取得した移動制御情報を基に推定した移動体の位置姿勢を移動体座標からセンサ座標系へと変換し、変化量取得部114に出力する。一方で、位置姿勢推定部112から得られたセンサの位置姿勢はセンサ座標系のままで変化量取得部114に出力し、変化量取得部114がセンサ座標系におけるセンサと移動体の位置姿勢の両方に基づき変化量を取得してもよい。
(Variation 1-2)
In the first embodiment, the position and orientation conversion unit 113 converts the position and orientation of the sensor 12 from the sensor coordinate system to the moving body coordinate system and outputs the converted position and orientation to the change amount acquisition unit 114. However, as long as the coordinate system can be unified to a single coordinate system when the change amount acquisition unit 114 acquires the change amount of the relative position and orientation, the coordinate system may be unified to any coordinate system. For example, when unifying to the sensor coordinate system, the following processing may be performed. The position and orientation conversion unit 113 converts the position and orientation of the moving body estimated based on the movement control information acquired from the movement control unit 111 from the moving body coordinate system to the sensor coordinate system, and outputs the converted position and orientation to the change amount acquisition unit 114. On the other hand, the position and orientation of the sensor obtained from the position and orientation estimation unit 112 may be output to the change amount acquisition unit 114 as it is in the sensor coordinate system, and the change amount acquisition unit 114 may acquire the change amount based on both the position and orientation of the sensor and the moving body in the sensor coordinate system.

(変形例1-3)
実施形態1において、情報処理システム10は無人搬送車(移動体)に限定されるものではない。例えば、情報処理システム10は、自動運転車、自律移動ロボットであっても良く、本実施形態態で説明した移動制御をそれらに適用しても良い。また、図8(b)のような無人飛行体10’に適用してもよい。具体的にはドローンである。飛行体の場合は、例えば重力方向(Z軸)に所定の距離だけ上下運動をすることによって、センサ12の傾きを検知することができる。その他には、腕部にセンサを搭載したロボットアームに適用してもよい。
(Variation 1-3)
In the first embodiment, the information processing system 10 is not limited to an unmanned guided vehicle (mobile body). For example, the information processing system 10 may be an automatic driving vehicle or an autonomous mobile robot, and the movement control described in the present embodiment may be applied to them. It may also be applied to an unmanned aerial vehicle 10' as shown in FIG. 8(b). Specifically, it is a drone. In the case of an aerial vehicle, for example, the inclination of the sensor 12 can be detected by moving up and down a predetermined distance in the direction of gravity (Z axis). Alternatively, it may be applied to a robot arm equipped with a sensor on the arm.

(変形例1-4)
出力部117は、所定の動作後に推定された移動体の軌跡(第1の位置情報)と、所定の動作後の移動体の予測軌跡(第2の位置情報)と、に基づいて、所定の動作後の位置関係が保持された位置関係であるかを示す出力情報を出力する。例えば変化量取得部114によって取得されたセンサまたは移動体の位置姿勢の変化量が所定の閾値より大きい場合、センサおよび移動体との位置関係が保持された位置関係であるか否かを示す出力情報を出力装置に出力する。例えば、提示部に赤、黄色、緑の三色灯を用いるのであれば、相対位置姿勢の変化量が所定の閾値以上の時は赤色、閾値未満の時は緑色といったように提示する。これによってユーザに変化量取得結果を可視化することができる。閾値を段階的に設定して、変化量がどの閾値の範囲に含まれるかに応じて通知方法を変えても良い。例えば、確実に校正が必要な段階の第1の閾値、位置推定にはまだ影響が少ないが初期位置姿勢からは変化したことを通知する第2の閾値を予め設定する。例えば、取得されたセンサの位置姿勢の変化量が、第1の閾値以上の場合は赤、第1の閾値未満第2の閾値以上の場合は黄色、第2の閾値以下の場合は緑に点灯する。つまり、第1の計測情報と第2の計測情報とが示す移動体の位置の差が第1の閾値より大きい場合は第1の出力装置に出力情報を出力する。そして、第1の計測情報と第2の計測情報とが示す移動体の位置の差が第1の閾値より小さい第2の閾値より大きい場合は、第2の出力装置に出力情報を出力する。また、変化量取得結果に関する情報をユーザに提示できるものであれば、LEDランプでも、液晶ディスプレイといった出力装置でもよい。出力装置はスピーカー等の音声出力装置でもよく、地図更新ステータスに応じて特定の音声情報(アラーム音やメロディー等)が再生されるような構成としてもよい。また、出力装置は投影装置であってもよい。例えば、センサと移動体との相対的な位置関係が不適切であることを検知した場合に、センサの正しい取り付け位置姿勢を投影装置または表示装置によって投影するようにしてもよい。具体的には、センサの適切な位置姿勢をプロジェクタによって投影することで、ユーザにセンサの取り付け位置姿勢を分かりやすく提示できる。
(Modification 1-4)
The output unit 117 outputs output information indicating whether the positional relationship after the predetermined operation is the maintained positional relationship based on the trajectory (first position information) of the moving body estimated after the predetermined operation and the predicted trajectory (second position information) of the moving body after the predetermined operation. For example, when the change amount of the sensor or the position and orientation of the moving body acquired by the change amount acquisition unit 114 is greater than a predetermined threshold, output information indicating whether the positional relationship between the sensor and the moving body is the maintained positional relationship is output to the output device. For example, if three-color lights of red, yellow, and green are used for the presentation unit, red is presented when the change amount of the relative position and orientation is equal to or greater than a predetermined threshold, and green is presented when it is less than the threshold. This makes it possible to visualize the change amount acquisition result to the user. The threshold may be set in stages, and the notification method may be changed depending on which threshold range the change amount falls within. For example, a first threshold at a stage where calibration is definitely required and a second threshold for notifying that the position estimation has not yet been affected but that the initial position and orientation has changed are set in advance. For example, when the acquired change in the position and orientation of the sensor is equal to or greater than a first threshold, the light turns red, when the change is less than the first threshold and equal to or greater than a second threshold, the light turns yellow, and when the change is equal to or less than the second threshold, the light turns green. That is, when the difference in the position of the moving body indicated by the first measurement information and the second measurement information is greater than the first threshold, the output information is output to the first output device. When the difference in the position of the moving body indicated by the first measurement information and the second measurement information is greater than a second threshold that is smaller than the first threshold, the output information is output to the second output device. Also, as long as the information on the change amount acquisition result can be presented to the user, an output device such as an LED lamp or a liquid crystal display may be used. The output device may be an audio output device such as a speaker, and may be configured to play specific audio information (such as an alarm sound or a melody) according to the map update status. Also, the output device may be a projection device. For example, when it is detected that the relative positional relationship between the sensor and the moving body is inappropriate, the correct mounting position and orientation of the sensor may be projected by a projection device or a display device. Specifically, by projecting the appropriate position and orientation of the sensor using a projector, the attachment position and orientation of the sensor can be presented to the user in an easy-to-understand manner.

(変形例1-5)
所定のタイミングで自動的に所定の動作を移動体にさせるように設定しても良い。例えば、情報処理システム1の起動時または終了時に、所定の動作として、移動体に所定の距離だけ直進させ、すぐに戻ってくるようにしてもよい。移動体がセンサを使った自律走行を開始する前に、移動体とセンサとの位置関係の変化を検知することができるため、より安全に移動体を制御することができる。センサの姿勢が変化している場合は、図6(b)のようにD103’の軌跡を2回通ることになる。センサの姿勢が変化していない場合は、Y軸上に所定の距離だけ進んで戻るような軌跡になる。2回同じ軌道を移動するため、計測情報の量が増え、より精度よくセンサの姿勢の変化量を取得できる。また、移動体の起動時または終了時は移動体が所定の場所(例えば充電スポットや待機スペース)に行くように設定される場合がある。このような場合は、所定の場所に移動体が接近したタイミング(目標地点と移動体の位置とが所定の範囲内になるタイミング)で上述のセンサの姿勢の変化量を取得するようにしても良い。このように所定のタイミングでセンサおよび移動体との相対的な位置関係を確認することで、より精度よくより安定的に移動体の位置を計測できる。また、検知結果をユーザがすぐに確認できるようなタイミングにトリガーを設定することで任意のタイミングで上記の処理を実行できるため、センサと移動体との相対的な位置関係が不適切な位置関係であることを容易に検知できる。
(Modification 1-5)
It may be set so that the moving body automatically performs a predetermined operation at a predetermined timing. For example, when the information processing system 1 is started or ended, the moving body may be made to move straight ahead a predetermined distance and immediately return as a predetermined operation. Since a change in the positional relationship between the moving body and the sensor can be detected before the moving body starts autonomous driving using the sensor, the moving body can be controlled more safely. If the attitude of the sensor has changed, the sensor will pass through the trajectory of D103' twice as shown in FIG. 6B. If the attitude of the sensor has not changed, the trajectory will move forward a predetermined distance on the Y axis and return. Since the same trajectory is moved twice, the amount of measurement information increases, and the amount of change in the attitude of the sensor can be obtained more accurately. In addition, when the moving body is started or ended, the moving body may be set to go to a predetermined location (for example, a charging spot or a waiting space). In such a case, the amount of change in the attitude of the sensor may be obtained at the timing when the moving body approaches the predetermined location (the timing when the target point and the position of the moving body are within a predetermined range). By checking the relative positional relationship between the sensor and the moving body at a predetermined timing in this way, the position of the moving body can be measured more accurately and more stably. In addition, by setting a trigger at a timing that allows the user to immediately check the detection results, the above processing can be executed at any timing, making it easy to detect whether the relative positional relationship between the sensor and the moving object is inappropriate.

<実施形態2>
実施形態1では、移動体の移動軌跡が直線になる時に、センサの位置情報に基づきセンサと移動体の相対的な姿勢パラメータの変化量を取得し、取得結果に基づき移動体とセンサの相対位置姿勢を補正していた。本実施形態によれば、センサと移動体の相対的な位置パラメータについても補正することができる。そこで、実施形態2では、移動体が旋回した時のセンサの位置情報に基づき、センサと移動体の相対的な位置パラメータの変化量を取得し、取得結果を用いて相対位置姿勢を補正する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, when the movement trajectory of the moving body becomes a straight line, the amount of change in the relative attitude parameter between the sensor and the moving body is acquired based on the position information of the sensor, and the relative position and attitude between the moving body and the sensor is corrected based on the acquired result. According to this embodiment, the relative position parameter between the sensor and the moving body can also be corrected. Therefore, in the second embodiment, the amount of change in the relative position parameter between the sensor and the moving body is acquired based on the position information of the sensor when the moving body turns, and the relative position and attitude is corrected using the acquired result.

本実施形態における構成図は、実施形態1で説明した情報処理装置11の構成を説明する図2と同一であるため説明を省略する。ハードウェア構成に関しても、実施形態1と同様に図3のような構成でよい。本実施形態における処理手順の図は、実施形態1で説明した情報処理装置11の処理手順を説明する図4と同一であるため省略する。実施形態1と異なる処理手順のみ説明し、それ以外の手順については図4と同じ処理であるとして説明を省略する。 The configuration diagram in this embodiment is the same as FIG. 2 which explains the configuration of the information processing device 11 described in embodiment 1, and therefore the explanation will be omitted. The hardware configuration may also be as shown in FIG. 3, as in embodiment 1. The diagram of the processing procedure in this embodiment is the same as FIG. 4 which explains the processing procedure of the information processing device 11 described in embodiment 1, and therefore the explanation will be omitted. Only the processing procedures which differ from embodiment 1 will be explained, and explanations of the other procedures will be omitted as they are the same as the processing in FIG. 4.

S102では、移動制御部111が、移動体を所定の回転量だけ旋回させる動作を行うための移動制御情報を制御装置13に出力することで、移動体を移動制御する。なお、本実施形態では、移動体座標系において、位置パラメータが初期位置である原点から移動せず、姿勢パラメータのみを変える回転運動となるよう移動体を移動制御する。 In S102, the movement control unit 111 controls the movement of the moving body by outputting movement control information to the control device 13 for rotating the moving body by a predetermined amount of rotation. Note that in this embodiment, the movement of the moving body is controlled so that the position parameters do not move from the origin, which is the initial position, in the moving body coordinate system, and only the attitude parameters change in a rotational motion.

S105では、変化量取得部114が、位置姿勢変換部113が入力したセンサ12の位置情報を用いて、RAMで保持する相対位置姿勢と実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係との変化量を取得する。本実施形態のように移動体が姿勢のみが変わる回転運動していた場合は、相対位置姿勢の内、位置パラメータの変化量を求める。 In S105, the change amount acquisition unit 114 acquires the amount of change between the relative position and orientation stored in the RAM and the actual physical relative position relationship between the moving body and the sensor, using the position information of the sensor 12 input by the position and orientation conversion unit 113. In the case where the moving body is rotating in such a way that only the orientation changes, as in this embodiment, the amount of change in the position parameter of the relative position and orientation is obtained.

図7は、変化量取得処理の詳細な流れを示すフローチャートである。S301では、変化量取得部114が、位置姿勢変換部113が入力した位置情報に占める位置姿勢の数が変化量取得する上で十分な数量あるか判定する。位置姿勢推定部112は、一定の時間間隔で位置姿勢を計測するため、移動時間と位置姿勢のデータ数が比例する。移動時間が一定時間以上であれば、データ数が十分であるとし、S302に進む。そうでない場合は、変化量取得を実行せずに変化量取得処理を終了する。 Figure 7 is a flowchart showing the detailed flow of the change amount acquisition process. In S301, the change amount acquisition unit 114 determines whether the number of positions and orientations in the position information input by the position and orientation conversion unit 113 is sufficient for acquiring the amount of change. Since the position and orientation estimation unit 112 measures the position and orientation at regular time intervals, the number of pieces of position and orientation data are proportional to the movement time. If the movement time is equal to or longer than the regular time, it is determined that the number of pieces of data is sufficient, and the process proceeds to S302. If not, the change amount acquisition process ends without executing the change amount acquisition.

ここで、以降の処理は図8(a)を用いながら説明する。図8(a)は、移動体座標系におけるセンサ12の位置情報を2次元平面上にマッピングした図である。D201は移動体座標系の原点であり、センサ12の初期位置でもある。D202の黒丸は、位置情報に含まれる各位置パラメータをプロットしたものである。移動体10は図示した進行方向に旋回する動作を行う。 The following process will be explained with reference to FIG. 8(a). FIG. 8(a) is a diagram in which the position information of the sensor 12 in the moving body coordinate system is mapped onto a two-dimensional plane. D201 is the origin of the moving body coordinate system, and is also the initial position of the sensor 12. The black circles in D202 are plots of each position parameter included in the position information. The moving body 10 performs an operation of turning in the traveling direction shown in the figure.

S302では、変化量取得部114が、センサ12の位置情報に含まれるすべての位置パラメータを入力として、近似円を求める。本実施形態では姿勢パラメータのみが変わる回転運動をするため、本来位置パラメータは原点から変わらない。しかし、相対位置姿勢の位置パラメータに変化がある場合、センサ12の位置情報は円に近い軌跡となるため、この近似円を求める。図6では、D203が近似円である。 In S302, the change amount acquisition unit 114 inputs all position parameters included in the position information of the sensor 12 and finds an approximate circle. In this embodiment, since a rotational movement is performed in which only the orientation parameters change, the actual position parameters do not change from the origin. However, if there is a change in the position parameters of the relative position and orientation, the position information of the sensor 12 will have a trajectory close to a circle, and so this approximate circle is found. In Figure 6, D203 is the approximate circle.

S303では、変化量取得部114が、近似円の中心座標と初期位置座標との差分を取得する。初期位置座標は原点であるため、差分は位置情報の近似円の中心座標であり、これが変化量となる。図8では、位置情報の近似円の中心座標D204は原点からX軸方向に変化していることから、位置パラメータのX座標に変化があることがわかる。以上のようにして取得した変化量は校正要否判定部115に出力する。 In S303, the change amount acquisition unit 114 acquires the difference between the center coordinate of the approximation circle and the initial position coordinate. Since the initial position coordinate is the origin, the difference is the center coordinate of the approximation circle of the position information, which becomes the change amount. In FIG. 8, the center coordinate D204 of the approximation circle of the position information has changed from the origin in the X-axis direction, and therefore it can be seen that there is a change in the X-coordinate of the position parameter. The change amount acquired in this manner is output to the calibration necessity determination unit 115.

S108は、実施形態1のように相対位置姿勢校正部16が、変化量取得部114が取得した相対位置姿勢の変化量を基に、実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係と一致するように相対位置姿勢を補正する。具体的には、相対位置姿勢の位置パラメータの内、移動体座標においてX軸方向、Y軸方向のパラメータに対して変化量を減算する。図8の例では、X軸方向に変化しているため、X座標を変化量だけ減算する。なお、校正後の相対位置姿勢はRAMであるH13に上書きして保持する。 In S108, the relative position and orientation calibration unit 16 corrects the relative position and orientation based on the amount of change in the relative position and orientation acquired by the change amount acquisition unit 114, as in the first embodiment, so that it matches the actual physical relative positional relationship between the moving body and the sensor. Specifically, among the position parameters of the relative position and orientation, the amount of change is subtracted from the parameters in the X-axis direction and the Y-axis direction in the moving body coordinates. In the example of FIG. 8, since there is a change in the X-axis direction, the amount of change is subtracted from the X coordinate. The relative position and orientation after calibration is overwritten and stored in H13, which is a RAM.

実施形態2では、移動体が姿勢のみを変える回転運動した時に、センサの位置情報から、移動体とセンサの相対的な位置パラメータの変化量を取得する。さらに、取得した変化量から相対位置姿勢を補正する。これにより、移動体の高精度な移動量を使わずにセンサと移動体の相対位置姿勢を補正可能となり、簡便に移動体と位置姿勢推定装置間の相対位置関係の変化を補正できる。 In the second embodiment, when a moving body undergoes a rotational motion that changes only its orientation, the amount of change in the relative position parameters between the moving body and the sensor is obtained from the position information of the sensor. Furthermore, the relative position and orientation are corrected from the obtained amount of change. This makes it possible to correct the relative position and orientation between the sensor and the moving body without using a highly accurate amount of movement of the moving body, and makes it possible to easily correct changes in the relative positional relationship between the moving body and the position and orientation estimation device.

(変形例2-1)
実施形態1、2では、移動制御部111は、移動体が直進(実施形態1)、旋回(実施形態2)するように移動体を移動制御させたが、これに限られるものではない。直進、旋回あるいは両方から構成される移動軌跡であれば、移動体はどのように移動制御してもよい。例えば、UターンやL字移動、矩形を描く移動軌跡であってもよい。このように直進と旋回が混合した移動制御の場合、センサ12の位置情報の軌跡から、直線の部分とそうでない部分、例えば経路中で曲がり角あるいは折り返しとなる部分を分離する。分離した各軌跡に対して実施形態1、2で述べた変化量取得処理を適用することで、相対位置姿勢の位置と姿勢の各パラメータの変化量をそれぞれ取得する。
(Variation 2-1)
In the first and second embodiments, the movement control unit 111 controls the movement of the moving body so that the moving body moves straight (first embodiment) or turns (second embodiment), but this is not limited thereto. The moving body may be controlled in any manner as long as the moving trajectory is composed of straight movement, turning, or both. For example, the moving trajectory may be a U-turn, an L-shaped movement, or a rectangular movement trajectory. In the case of moving control in which straight movement and turning are mixed like this, straight line parts and non-straight line parts, for example, corners or turning points in the path, are separated from the trajectory of the position information of the sensor 12. The change amount acquisition process described in the first and second embodiments is applied to each separated trajectory to acquire the change amount of each parameter of the position and orientation of the relative position and orientation.

(変形例2-2)
実施形態1、2において、移動制御部111は、制御装置13に移動制御情報を出力することで移動体自体を移動するものであった。しかし、移動体が所定の移動軌跡で移動できれば移動体自体が移動しなくてもよい。例えば、移動ステージや回転盤といった装置上に移動体を載せて移動または回転させてもよい。この場合、移動体自体を制御せずにセンサで計測情報を取得できるため、センサと移動体との位置関係の変化をより精度よく検知できる。
(Variation 2-2)
In the first and second embodiments, the movement control unit 111 moves the moving body itself by outputting movement control information to the control device 13. However, the moving body itself does not need to move as long as it can move along a predetermined movement trajectory. For example, the moving body may be placed on a device such as a moving stage or a rotating plate and moved or rotated. In this case, since the measurement information can be obtained by the sensor without controlling the moving body itself, the change in the positional relationship between the sensor and the moving body can be detected with higher accuracy.

<実施形態3>
実施形態1、2では、移動体が直進や旋回といった規定の移動となるよう移動制御した時に、センサの位置姿勢に基づきセンサと移動体の相対位置姿勢の変化量を取得し、その変化量に基づき相対位置姿勢を補正していた。実施形態3ではさらに、移動体があらかじめ決められた経路を自動走行しながら、センサと移動体の相対位置姿勢を自動校正する方法について述べる。本実施形態では特に、規定の移動となる区間を経路情報と合わせてあらかじめ設定した場合について説明する。なお、本実施形態において規定移動区間とは、直進や旋回といった規定の移動となる区間のことである。
<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, when the moving body is controlled to move in a prescribed manner such as going straight or turning, the amount of change in the relative position and orientation between the sensor and the moving body is acquired based on the position and orientation of the sensor, and the relative position and orientation are corrected based on the amount of change. In the third embodiment, a method for automatically calibrating the relative position and orientation between the sensor and the moving body while the moving body automatically travels along a predetermined route will be described. In this embodiment, in particular, a case will be described in which a section that forms a prescribed movement is set in advance together with route information. Note that, in this embodiment, the prescribed movement section is a section that forms a prescribed movement such as going straight or turning.

本実施形態におけるシステムの構成例は、実施形態1と同様であって、図1のような情報処理装置とセンサ12を有する移動体10から構成される。本実施形態におけるハードウェア構成は、実施形態1と同様であって、図3に示される。各ハードウェアの機能は実施形態1と同様の為、説明は省略する。また、本実施形態における機能構成例は、図11に示す。実施形態1における図2とは、移動経路保持部216および規定移動判定部217が存在する点が異なる。ここでは、実施形態1と異なる部分についてのみ説明し、同様の部分については説明を省略する。 An example of the system configuration in this embodiment is similar to that in embodiment 1, and is composed of a mobile body 10 having an information processing device and a sensor 12 as shown in FIG. 1. The hardware configuration in this embodiment is similar to that in embodiment 1, and is shown in FIG. 3. The functions of each piece of hardware are similar to those in embodiment 1, so their explanation will be omitted. An example of the functional configuration in this embodiment is shown in FIG. 11. It differs from FIG. 2 in embodiment 1 in that it has a movement path storage unit 216 and a prescribed movement determination unit 217. Here, only the parts that differ from embodiment 1 will be explained, and explanations of the similar parts will be omitted.

移動経路保持部216は、移動体が所定の経路で走行するために必要な経路情報、および規定移動区間情報を保持する。これらの情報は、移動体の走行経路の最終地点や経由地点、規定移動区間の開始地点・終了地点を含み、移動体の位置姿勢3パラメータの配列データである。 The movement path storage unit 216 stores route information necessary for a moving body to travel a predetermined route, and specified movement section information. This information includes the final point and intermediate points of the moving body's travel path, and the start and end points of the specified movement section, and is array data of three parameters, the position and orientation of the moving body.

移動制御部211は、移動経路保持部が保持する経路情報を入力として移動制御情報を生成し、制御装置13に出力する。または、外部装置等で生成された移動制御情報または、予め設定された移動制御情報を取得し、取得した移動制御情報に基づいて移動体を制御する。 The movement control unit 211 generates movement control information using the route information stored in the movement route storage unit as input, and outputs the information to the control device 13. Alternatively, the movement control unit 211 acquires movement control information generated by an external device or the like, or movement control information that has been set in advance, and controls the moving object based on the acquired movement control information.

規定移動判定部217は、位置姿勢変換部113が入力するセンサ12の位置姿勢、および移動経路保持部が保持する規定移動区間情報を入力として、現在の移動体の位置に対して規定移動区間の内側であるか外側であるかの判定を行う。判定結果を変化量取得部114に出力する。 The prescribed movement determination unit 217 receives the position and orientation of the sensor 12 input by the position and orientation conversion unit 113 and the prescribed movement section information stored in the movement path storage unit, and determines whether the current position of the moving body is inside or outside the prescribed movement section. The determination result is output to the change amount acquisition unit 114.

図9は、本実施形態における処理手順のフローチャートを示す図である。実施形態1で説明した情報処理装置11の処理手順を説明する図4と同一の処理については説明を省略し、実施形態1と異なるS302、S305、S306、S309について説明する。 Figure 9 is a diagram showing a flowchart of the processing procedure in this embodiment. Explanations of the same processes as those in Figure 4, which explains the processing procedure of the information processing device 11 described in embodiment 1, will be omitted, and only steps S302, S305, S306, and S309 that are different from embodiment 1 will be explained.

S302では、移動制御部111が、移動経路保持部216が保持する経路情報に基づき指定の経路に沿って走行するよう移動制御情報を取得し、制御装置13に出力することで、移動体を移動制御する。 In S302, the movement control unit 111 acquires movement control information based on the route information stored in the movement route storage unit 216 so as to travel along a specified route, and outputs the information to the control device 13, thereby controlling the movement of the moving body.

S305では、規定移動判定部217が、移動体が規定移動区間内にいるか否かを判定する。位置姿勢変換部113が入力するセンサ12の位置姿勢、および移動経路保持部が保持する規定移動区間情報に基づき、現在の移動体の位置に対して規定移動区間の内外判定を行う。また、規定移動区間の内部である時に、規定移動の種別情報も合わせて判定結果として出力する。規定移動の種別情報とは、例えば実施形態1で述べた直進や実施形態2で述べた旋回を含む移動パターンのことである。さらに、移動体の位置が規定移動区間の内部であっても、規定移動区間内の走行時間が短い場合、センサ12の位置情報に占める位置姿勢データ数が変化量取得に足るデータ数でない可能性がある。そのため、移動体が規定移動区間内を所定の時間以上走行していない場合は、規定移動区間内であっても判定結果として偽を出力する。 In S305, the prescribed movement determination unit 217 determines whether the moving object is within the prescribed movement section. Based on the position and orientation of the sensor 12 input by the position and orientation conversion unit 113 and the prescribed movement section information stored by the movement path storage unit, a determination is made as to whether the current position of the moving object is within or outside the prescribed movement section. When the moving object is within the prescribed movement section, the type information of the prescribed movement is also output as the determination result. The type information of the prescribed movement is, for example, a movement pattern including a straight line as described in the first embodiment and a turn as described in the second embodiment. Furthermore, even if the position of the moving object is within the prescribed movement section, if the travel time within the prescribed movement section is short, the number of position and orientation data in the position information of the sensor 12 may not be sufficient to obtain the amount of change. Therefore, if the moving object has not traveled within the prescribed movement section for a predetermined time or more, the determination result is output as false even if the moving object is within the prescribed movement section.

S306では、規定移動判定部217による判定結果が真であった場合、S307に進む。そうでない場合は、S310まで処理をスキップする。S307では、変化量取得部114が、位置姿勢変換部113が入力したセンサ12の位置情報を用いて、RAMで保持する相対位置姿勢と実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係との変化量を取得する。この時、規定移動判定部が入力した規定移動の種別情報に基づいて、変化量取得方法を決定する。例えば、規定移動の種別が直進の場合は実施形態1記載の方法、旋回の場合は実施形態2記載の方法を用いる。 In S306, if the result of the determination by the prescribed movement determination unit 217 is true, the process proceeds to S307. If not, the process skips to S310. In S307, the change amount acquisition unit 114 uses the position information of the sensor 12 input by the position and orientation conversion unit 113 to acquire the amount of change between the relative position and orientation stored in the RAM and the physical relative positional relationship between the actual moving body and the sensor. At this time, the change amount acquisition method is determined based on the type information of the prescribed movement input by the prescribed movement determination unit. For example, if the type of prescribed movement is straight ahead, the method described in embodiment 1 is used, and if it is turning, the method described in embodiment 2 is used.

S309は、相対位置姿勢校正部216が、変化量取得部114が取得した相対位置姿勢の変化量を基に、実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係と一致するように相対位置姿勢を補正する。本実施形態においては、変化量取得部114で取得したパラメータに合わせて補正する。具体的には、規定移動の種別が、直進の場合は姿勢パラメータを補正し、旋回の場合は位置パラメータを補正する。 In S309, the relative position and orientation calibration unit 216 corrects the relative position and orientation based on the amount of change in the relative position and orientation acquired by the change amount acquisition unit 114 so that it matches the physical relative positional relationship between the actual moving body and the sensor. In this embodiment, the correction is made in accordance with the parameters acquired by the change amount acquisition unit 114. Specifically, if the type of prescribed movement is straight ahead, the orientation parameters are corrected, and if it is turning, the position parameters are corrected.

実施形態3では、移動体の自動走行において、規定の移動となる区間を経路情報と合わせてあらかじめ設定した場合に、規定移動区間の内部であるか判定する。その判定結果に基づきセンサと移動体の相対位置姿勢の変化量の取得および補正の実施を動的に切り替える。これにより、移動体が自動走行しながら相対位置姿勢の補正が可能となり、簡便に移動体と位置姿勢推定装置間の相対位置関係の変化を補正できる。 In the third embodiment, when a section of a specified movement is set in advance together with route information in the autonomous driving of a moving body, it is determined whether the moving body is inside the specified movement section. Based on the result of the determination, acquisition of the amount of change in the relative position and orientation of the sensor and the moving body and implementation of correction are dynamically switched. This makes it possible to correct the relative position and orientation while the moving body is autonomously driving, and makes it easy to correct changes in the relative position relationship between the moving body and the position and orientation estimation device.

(変形例3-1)
実施形態3において、移動経路保持部は移動体が所定の経路で走行するために必要な経路情報、および規定移動区間情報を保持していた。また、規定移動判定部は規定移動区間情報に基づき、移動体の位置に対して規定移動区間の内外判定を行っていた。しかし、これらに限るものではなく、移動経路保持部が保持する情報に基づき、規定移動判定部が規定移動区間の内外判定ができれば何でもよい。例えば、移動経路保持部が移動体の移動軌跡の履歴を保持し、規定移動判定部が移動軌跡の履歴に対して最小二乗フィッティングを用いて直進や旋回といった規定の移動となる区間を抽出する方法であってもよい。
(Variation 3-1)
In the third embodiment, the moving path storage unit stores route information and prescribed moving section information required for the moving body to travel along a predetermined path. Furthermore, the prescribed moving judgment unit performs a determination as to whether the position of the moving body is inside or outside the prescribed moving section based on the prescribed moving section information. However, this is not limited to these, and any method may be used as long as the prescribed moving judgment unit can determine whether the position of the moving body is inside or outside the prescribed moving section based on the information stored in the moving path storage unit. For example, the moving path storage unit may store a history of the moving trajectory of the moving body, and the prescribed moving judgment unit may extract a section that is a prescribed movement such as going straight or turning by using least squares fitting to the history of the moving trajectory.

さらに、規定移動判定部は、移動経路保持部が保持する情報でなく他の情報を用いて判定してもよい。例えば、監視カメラのような移動体を第三者視点で観察できるセンサを用いて、移動体の移動軌跡を求め、その移動軌跡に基づいて規定移動区間の内外判定や規定移動の種別の判定を行ってもよい。 Furthermore, the prescribed movement determination unit may make a determination using information other than the information stored in the movement path storage unit. For example, a sensor capable of observing a moving object from a third-party perspective, such as a surveillance camera, may be used to obtain the movement trajectory of the moving object, and based on the movement trajectory, the inside or outside of the prescribed movement section may be determined, and the type of prescribed movement may be determined.

出力部117は、規定移動区間や相対位置姿勢の変化量、校正パラメータといった相対位置姿勢の校正に関わる出力情報を出力してもよい。図10は、出力装置14にディスプレイを用い、移動体の経路情報および規定移動区間情報、相対位置姿勢の変化量取得結果および校正パラメータを提示するGUI100の事例である。 The output unit 117 may output output information related to the calibration of the relative position and orientation, such as a specified movement section, the amount of change in the relative position and orientation, and calibration parameters. FIG. 10 shows an example of a GUI 100 that uses a display as the output device 14 and presents route information and specified movement section information of a moving body, the results of the amount of change in the relative position and orientation, and calibration parameters.

G110は、移動体の移動経路情報および規定移動区間情報を提示するGUIである。G111が自動走行中の移動体であり、G112が走行経路の開始地点、G113が終了地点である。開始地点G112と終了地点G113を結ぶ矢印線が走行経路であり、特に実線の矢印が規定移動区間を示す。 G110 is a GUI that presents information about the moving object's route and the specified travel section. G111 is a moving object that is traveling automatically, G112 is the start point of the travel route, and G113 is the end point. The arrow line connecting the start point G112 and the end point G113 is the travel route, and in particular the solid arrow indicates the specified travel section.

G120は、移動体の移動制御種別を選択するGUIである。具体的には、移動体を旋回させる移動制御において、実施形態2で示したような姿勢パラメータのみが変化するのか、あるいは自動車のように位置パラメータと姿勢パラメータの両方が変わるのか、どちらかの種別であるかを選択する。 G120 is a GUI for selecting the type of movement control for a moving object. Specifically, in the movement control for turning a moving object, the type is selected as either one in which only the attitude parameters change as shown in the second embodiment, or one in which both the position parameters and the attitude parameters change as in an automobile.

G130は、相対位置姿勢の変化量取得結果を提示するGUIである。G131は取得した相対位置姿勢の変化量を位置と姿勢で分けて数値で表示している。G132は現在の移動体座標系(矢印点線)に対して、取得した変化量を加えた座標系の各軸(矢印実線)を表示している。これにより、相対位置姿勢の変化量を視覚的に理解可能にする。ユーザは、センサの取り付け位置姿勢を補正するかどうか決めることができる。なお、図10では、姿勢(角度)のみが変化している例を示している。 G130 is a GUI that presents the results of the change in the relative position and orientation. G131 displays the change in the acquired relative position and orientation numerically, dividing it into position and orientation. G132 displays each axis (solid arrow) of the coordinate system to which the acquired change has been added to the current moving body coordinate system (dotted arrow). This makes it possible to visually understand the change in the relative position and orientation. The user can decide whether or not to correct the sensor mounting position and orientation. Note that Figure 10 shows an example in which only the orientation (angle) has changed.

G140は、相対位置姿勢の校正に関して利用者が調整するためのGUIである。G141はチェックボックスをクリックすることで、走行中の自動校正を有効にすることができる。G142は閾値調整バーを左右に移動させ、校正要否の判定時に使用する閾値を決めることができる。 G140 is a GUI that allows the user to adjust the calibration of the relative position and orientation. In G141, automatic calibration while driving can be enabled by clicking a checkbox. In G142, the threshold adjustment bar can be moved left and right to determine the threshold to be used when determining whether calibration is necessary.

以上のように変化量取得結果の出力や校正時のパラメータの入力を提示するGUIにより、ユーザに直感的な理解を促し、相対位置姿勢の補正時の利便性をより向上できる。 As described above, a GUI that outputs the change amount acquisition results and displays the input of parameters during calibration can encourage the user to understand intuitively, further improving convenience when correcting the relative position and orientation.

<実施形態4>
実施形態1、2では、移動体が直進や旋回といった規定の移動となるよう移動制御した時に、センサの位置姿勢に基づきセンサと移動体の相対位置姿勢の変化量を取得し、その変化量に基づき相対位置姿勢を補正していた。実施形態1、2はいずれも、移動体が自動搬送車であるとして説明しており、地上すなわち2次元平面上を移動することを前提としたため、移動体の位置姿勢は3自由度(位置2パラメータ、姿勢1パラメータ)であった。
<Embodiment 4>
In the first and second embodiments, when the moving body is controlled to move in a specified direction such as going straight or turning, the amount of change in the relative position and attitude of the sensor and the moving body is acquired based on the position and attitude of the sensor, and the relative position and attitude is corrected based on the amount of change. In both the first and second embodiments, the moving body is described as an automatic guided vehicle, and is assumed to move on the ground, i.e., on a two-dimensional plane, so the position and attitude of the moving body has three degrees of freedom (two position parameters and one attitude parameter).

本実施形態では、ドローンのような高さ方向(現実空間の床に対して垂直方向)にも移動回転可能な移動体にも適用する場合について説明する。そこで、実施形態4では、ドローンにおいて移動軌跡が直線の場合の相対位置姿勢の補正方法ついて述べる。そのような移動体の場合、移動体の位置姿勢は6自由度(位置3パラメータ、姿勢3パラメータ)である。 In this embodiment, we will explain the case where the method is applied to a moving body such as a drone that can move and rotate in both the vertical direction (perpendicular to the floor in real space). Therefore, in embodiment 4, we will explain a method for correcting the relative position and orientation when the movement trajectory of a drone is a straight line. In the case of such a moving body, the position and orientation of the moving body have six degrees of freedom (three position parameters and three orientation parameters).

本実施形態におけるシステムの構成例は、実施形態1と同様であって、図1のような情報処理装置とセンサ12を有する移動体10から構成される。ただし、移動体10の進行方向が水平方向だけでなく、鉛直方向にも移動可能であることが異なる。また、移動体の姿勢パラメータは実施形態1では1パラメータ(Yaw)であったのに対し、本実施形態では3パラメータ(Roll、Pitch、Yaw)であり、XYZの3軸を中心とした回転が可能であることも異なる。ここで、Z軸とは現実空間の床に対して垂直方向の座標軸であり、Roll、Pitchとは、それぞれX軸、Y軸を中心とした回転を表す姿勢パラメータと定義される。本実施形態におけるハードウェア構成は、実施形態1と同様であって、図3に示される。各ハードウェアの機能は実施形態1と同様の為、説明は省略する。本実施形態における処理手順の図を図12に示す。実施形態1と異なる処理手順のみ説明し、それ以外の手順については図4と同じ処理であるとして説明を省略する。 The system configuration example in this embodiment is the same as that in the first embodiment, and is composed of a mobile body 10 having an information processing device and a sensor 12 as shown in FIG. 1. However, the difference is that the moving direction of the mobile body 10 can move not only horizontally but also vertically. In addition, the posture parameter of the mobile body is one parameter (Yaw) in the first embodiment, whereas in this embodiment, there are three parameters (Roll, Pitch, Yaw), and rotation around the three axes of XYZ is possible. Here, the Z axis is a coordinate axis perpendicular to the floor of the real space, and Roll and Pitch are defined as posture parameters that represent rotation around the X axis and Y axis, respectively. The hardware configuration in this embodiment is the same as that in the first embodiment, and is shown in FIG. 3. The functions of each hardware are the same as those in the first embodiment, so the description will be omitted. A diagram of the processing procedure in this embodiment is shown in FIG. 12. Only the processing procedures different from the first embodiment will be described, and the other procedures will be omitted as they are the same as those in FIG. 4.

ドローンは3次元的に移動できるため、本実施形態においてはX軸、Y軸、Z軸の順に座標軸上を移動させる。ここで移動させる座標軸の順番は如何なる順番であっても良い。図12のフローチャートは、各軸に関する処理手順を示したフローチャートである。 Since the drone can move three-dimensionally, in this embodiment, it moves on the coordinate axes in the order of X-axis, Y-axis, and Z-axis. The order of the coordinate axes in which it moves can be any order. The flowchart in Figure 12 shows the processing procedure for each axis.

S401では、移動制御部111が、ドローンが移動する経路および停止地点を決定し、制御情報を生成する。ドローンは前後左右に移動する際、ふらつきやすく一直線に進むことが難しい。本実施形態においては、移動体の移動軌跡を直線とみなせるようにする必要がある。移動経路の途中でドローンがホバリングあるいは着地して安定させる停止地点を設けて、その地点におけるセンサの位置姿勢を用いることで、疑似的に移動軌跡を直線化する。直線化とは直線上から外れた位置計測データを排除する手法や、ばらつきが含まれる位置計測データ群を平均化する手法などを用いて、移動軌跡の近似直線を求めやすくすることである。 In S401, the movement control unit 111 determines the route and stopping points for the drone to move and generates control information. When a drone moves forward, backward, left, or right, it is prone to wobbling and has difficulty moving in a straight line. In this embodiment, it is necessary to make it possible to consider the movement trajectory of the moving body as a straight line. A stopping point is provided along the movement path where the drone can hover or land to stabilize, and the movement trajectory is pseudo-straightened by using the position and orientation of the sensor at that point. Linearization refers to making it easier to find an approximate straight line for the movement trajectory by using a method such as eliminating position measurement data that deviates from a straight line or averaging a group of position measurement data that includes variation.

S102では、移動制御部111がS401で生成した制御情報を入力としてドローンを移動させる。その際、停止地点では一時停止させる。 In S102, the movement control unit 111 inputs the control information generated in S401 and moves the drone. At that time, the drone is temporarily stopped at the stopping point.

S103では、位置姿勢推定部112が、停止地点付近でセンサの位置姿勢を推定し、平均値を推定結果として位置姿勢変換部113に出力する。 In S103, the position and orientation estimation unit 112 estimates the position and orientation of the sensor near the stopping point, and outputs the average value as the estimation result to the position and orientation conversion unit 113.

S104では、位置姿勢変換部113が、位置姿勢推定部112が入力したセンサ12の位置姿勢の軌跡を、センサ座標系から移動体座標系へと変換する。実施形態1では、移動体座標系が3自由度であったため、位置姿勢6パラメータを3パラメータに削減したが、本実施形態における移動体は6自由度であるため、パラメータの削減は不要である。 In S104, the position and orientation conversion unit 113 converts the trajectory of the position and orientation of the sensor 12 input by the position and orientation estimation unit 112 from the sensor coordinate system to the moving body coordinate system. In the first embodiment, the moving body coordinate system had three degrees of freedom, so the six position and orientation parameters were reduced to three parameters, but in this embodiment, the moving body has six degrees of freedom, so there is no need to reduce the parameters.

S105では、変化量取得部114が、位置姿勢変換部113が入力したセンサ12の始点および停止地点での位置情報を用いて、RAMで保持する相対位置姿勢と実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係との変化量を取得する。移動体を直進させたため、相対位置姿勢の内、姿勢パラメータの変化量を求められるが、移動方向によって求められる変化量の回転成分が異なる。具体的には、X軸上に移動時の位置情報からPitch、Y軸上に移動時の位置情報からYaw、Z軸上に移動時の位置情報からRollの回転成分を求められる。なお、移動方向に依らず変化量の算出方法は実施形態1と同様の方法を流用できる。Z軸移動の場合は実施形態1における進行方向がZ軸、それと垂直となる座標軸がY軸に置き換わり、変化量を求める際の比較対象軸がZ軸に置き換わるため、姿勢パラメータRollの変化量は、センサの位置情報の近似直線とZ軸とのなす角となる。一方、X軸移動の場合は実施例1における進行方向がX軸、それと垂直となる座標軸がZ軸に置き換わり、変化量を求める際の比較対象軸がX軸に置き換わるため、姿勢パラメータPitchの変化量は、センサの位置情報の近似直線とX軸とのなす角となる。 In S105, the change amount acquisition unit 114 acquires the change amount between the relative position and orientation stored in the RAM and the physical relative position relationship between the actual moving body and the sensor, using the position information at the start point and the stop point of the sensor 12 input by the position and orientation conversion unit 113. Since the moving body is moved in a straight line, the change amount of the orientation parameter in the relative position and orientation can be obtained, but the rotation component of the change amount obtained differs depending on the moving direction. Specifically, the rotation component of Pitch can be obtained from the position information when moving on the X axis, the Yaw can be obtained from the position information when moving on the Y axis, and the Roll can be obtained from the position information when moving on the Z axis. Note that the same method as in the first embodiment can be used to calculate the change amount regardless of the moving direction. In the case of Z-axis movement, the moving direction in the first embodiment is replaced by the Z axis, the coordinate axis perpendicular to it is replaced by the Y axis, and the comparison axis when calculating the change amount is replaced by the Z axis, so the change amount of the orientation parameter Roll is the angle between the approximate straight line of the sensor's position information and the Z axis. On the other hand, in the case of movement along the X-axis, the direction of travel in Example 1 is replaced with the X-axis, the coordinate axis perpendicular to it is replaced with the Z-axis, and the axis to be compared when calculating the amount of change is replaced with the X-axis, so the amount of change in the attitude parameter Pitch is the angle between the approximation line of the sensor's position information and the X-axis.

S108では、相対位置姿勢校正部116が、変化量取得部114が取得した相対位置姿勢の変化量を基に、実際の移動体とセンサ間の物理的な相対位置関係と一致するように相対位置姿勢を補正する。S105で求めた姿勢3パラメータの変化量を相対位置姿勢の各成分に対して減算することで相対位置姿勢を補正する。 In S108, the relative position and orientation calibration unit 116 corrects the relative position and orientation so that it matches the actual physical relative positional relationship between the moving body and the sensor, based on the amount of change in the relative position and orientation acquired by the change amount acquisition unit 114. The relative position and orientation are corrected by subtracting the amount of change in the three orientation parameters calculated in S105 from each component of the relative position and orientation.

実施形態4では、3次元空間の任意方向に移動可能な移動体において、移動体の高精度な移動量を使わずにセンサと移動体の相対位置姿勢を補正可能となり、簡便に移動体と位置姿勢推定装置間の相対位置関係の変化を補正できる。 In the fourth embodiment, for a moving body that can move in any direction in three-dimensional space, it is possible to correct the relative position and orientation between the sensor and the moving body without using a highly accurate amount of movement of the moving body, and it is possible to easily correct changes in the relative positional relationship between the moving body and the position and orientation estimation device.

(変形例4-1)
実施形態4において、移動制御部111はドローンをX軸、Y軸、Z軸の座標軸に沿って移動させた。しかし、移動方向はこれらに限られるものではなく、座標軸に沿っていない任意の方向であっても、変化量取得部114でセンサの予測位置と移動体の位置との比較ができればどんな方向であってもよい。変化量取得部は、基準とする2次元平面を決めた上で、センサの予測位置と移動体の位置を比較する。基準とする2次元平面は、取得したい変化量の回転成分によって決まる。具体的には、取得したい回転成分が、Yawの場合はXY平面、Rollの場合はYZ平面、Pitchの場合はZX平面である。例えば、Rollの回転成分の変化量を取得したい場合、移動制御部111はYZ平面上で移動体を直進させ、センサの予測位置と移動体の位置を比較する。さらに、YZ平面上ではないXYZ空間の任意の方向に移動体を移動させた場合であっても、センサの予測位置と移動体の位置をそれぞれYZ平面に投影し、平面投影後の位置情報を比較することでPitchの変化量を取得してもよい。
(Modification 4-1)
In the fourth embodiment, the movement control unit 111 moves the drone along the coordinate axes of the X-axis, Y-axis, and Z-axis. However, the movement direction is not limited to these, and may be any direction that is not along the coordinate axes, as long as the change amount acquisition unit 114 can compare the predicted position of the sensor with the position of the moving body. The change amount acquisition unit determines a two-dimensional plane to be used as a reference, and then compares the predicted position of the sensor with the position of the moving body. The two-dimensional plane to be used as a reference is determined by the rotation component of the change amount to be acquired. Specifically, the rotation component to be acquired is the XY plane in the case of Yaw, the YZ plane in the case of Roll, and the ZX plane in the case of Pitch. For example, when it is desired to acquire the change amount of the rotation component of Roll, the movement control unit 111 moves the moving body straight on the YZ plane and compares the predicted position of the sensor with the position of the moving body. Furthermore, even if the moving body is moved in any direction in the XYZ space that is not on the YZ plane, the predicted position of the sensor and the position of the moving body may be projected onto the YZ plane, respectively, and the change amount of Pitch may be acquired by comparing the position information after the plane projection.

(変形例4-2)
実施形態4において、位置姿勢推定部112は、停止地点付近でセンサの位置姿勢を推定し、平均値を推定結果として出力していた。しかし、これに限られるものではなく、推定結果の位置姿勢群が直線化されていれば何でもよい。例えば、ドローンは移動開始直後にふらつきやすいため、移動開始から所定時間経過した後、一定の時間間隔で位置姿勢を推定する。あるいは移動開始から所定距離移動した後に、一定の距離間隔で位置姿勢を推定して、相対位置姿勢の変化量取得部114に出力してもよい。さらに、移動開始からの距離や時間に関わらず、直線から外れている位置姿勢を除外してもよい。
(Modification 4-2)
In the fourth embodiment, the position and orientation estimation unit 112 estimates the position and orientation of the sensor near the stop point and outputs the average value as the estimation result. However, this is not limited to this, and any position and orientation group of the estimation result may be linearized. For example, since a drone is likely to wobble immediately after starting to move, the position and orientation may be estimated at a certain time interval after a certain time has elapsed since the start of movement. Alternatively, after moving a certain distance from the start of movement, the position and orientation may be estimated at a certain distance interval and output to the relative position and orientation change amount acquisition unit 114. Furthermore, regardless of the distance or time from the start of movement, a position and orientation that deviates from a straight line may be excluded.

(変形例4-3)
実施形態4において、移動制御部111はX軸、Y軸、Z軸の各方向に直進させることで相対位置姿勢の姿勢3パラメータを補正したが、直進ではなく各座標軸を中心に順番に旋回させて、相対位置姿勢の位置3パラメータを補正してもよい。ここで旋回とは、ドローンを移動制御して空中で回転させる方法であっても、設計上の旋回軸まわりに回転するように治具に固定させて旋回させる方法であってもよい。直進時と同様に、旋回軸によって補正できる位置パラメータが異なる。具体的には、X軸回転(Roll)でY・Z座標、Y軸回転(Pitch)でZ・X座標、Z軸回転(Yaw)でX・Y座標を補正できる。なお、旋回時の変化量取得および校正方法は実施形態2と同様の方法を流用できる。例えば、X軸回転の場合は実施例2における位置情報をマッピングする2次元平面がYZ平面に置き換わり、位置パラメータY・Z座標の変化量は、センサの位置情報の近似円の中心座標と初期位置座標(原点)との差分となる。
(Modification 4-3)
In the fourth embodiment, the movement control unit 111 corrects the three attitude parameters of the relative position and attitude by moving in a straight line in each direction of the X-axis, Y-axis, and Z-axis. However, the three position parameters of the relative position and attitude may be corrected by rotating the drone in turn around each coordinate axis instead of moving in a straight line. Here, the rotation may be a method of rotating the drone in the air by controlling its movement, or a method of fixing the drone to a jig so that the drone rotates around a designed rotation axis and rotating the drone. As in the case of moving in a straight line, the position parameters that can be corrected differ depending on the rotation axis. Specifically, the Y and Z coordinates can be corrected by X-axis rotation (Roll), the Z and X coordinates can be corrected by Y-axis rotation (Pitch), and the X and Y coordinates can be corrected by Z-axis rotation (Yaw). Note that the same method as in the second embodiment can be used for the method of acquiring the change amount during rotation and the calibration method. For example, in the case of X-axis rotation, the two-dimensional plane that maps the position information in the second embodiment is replaced with a YZ plane, and the change amount of the position parameter Y and Z coordinates is the difference between the center coordinates of the approximation circle of the sensor's position information and the initial position coordinates (origin).

(変形例4-4)
実施形態4において、ドローンが一直線に安定して移動することが難しいため、停止地点付近でのセンサの位置姿勢を変化量取得に用いたが、これはドローンに限られるものではない。例えば、無人搬送車、自動運転車、自律移動ロボットなどの2次元平面上を移動する移動体に対しても適用できる。
(Modification 4-4)
In the fourth embodiment, since it is difficult for a drone to move stably in a straight line, the position and orientation of the sensor near the stopping point are used to acquire the amount of change, but this is not limited to drones. For example, the present invention can be applied to moving objects that move on a two-dimensional plane, such as automated guided vehicles, self-driving cars, and autonomous mobile robots.

(変形例4-5)
変形例4-2において、位置姿勢推定部112は、推定したセンサの位置姿勢群を直線化するために直線から外れた位置姿勢を除外したが、これはドローンに限られるものではない。例えば、無人搬送車、自動運転車、自律移動ロボットなどの2次元平面上を移動する移動体に対しても適用できる。
(Modification 4-5)
In the modified example 4-2, the position and orientation estimation unit 112 removes positions and orientations that deviate from a straight line in order to linearize the group of estimated sensor positions and orientations, but this is not limited to drones. For example, it can also be applied to moving bodies that move on a two-dimensional plane, such as automated guided vehicles, self-driving cars, and autonomous mobile robots.

なお、上述した各処理部のうち、位置姿勢計測部112、移動制御部111については、その代わりとして、機械学習された学習済みモデルを代わりに用いて処理しても良い。その場合には、例えば、その処理部への入力データと出力データとの組合せを学習データとして複数個準備し、それらから機械学習によって知識を獲得し、獲得した知識に基づいて入力データに対する出力データを結果として出力する学習済みモデルを生成する。学習済みモデルは、例えばニューラルネットワークモデルで構成可能である。そして、その学習済みモデルは、前記処理部と同等の処理をするためのプログラムとして、CPUあるいはGPUなどと協働で動作することにより、前記処理部の処理を行う。なお、上記学習済みモデルは、必要に応じて一定の処理後に更新しても良い。 Of the above-mentioned processing units, the position and orientation measurement unit 112 and the movement control unit 111 may instead use a trained model that has been machine-learned. In that case, for example, multiple combinations of input data and output data to the processing unit are prepared as training data, knowledge is acquired from them by machine learning, and a trained model is generated that outputs output data for the input data based on the acquired knowledge. The trained model can be configured, for example, as a neural network model. Then, the trained model performs the processing of the processing unit by operating in cooperation with a CPU or GPU as a program for performing processing equivalent to that of the processing unit. The trained model may be updated after a certain amount of processing as necessary.

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、データ通信用の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する。そして、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が読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。 The present invention can also be realized by executing the following process. That is, software (programs) that realize the functions of the above-described embodiments are supplied to a system or device via a data communication network or various storage media. The computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or device then reads and executes the program. The program may also be provided by recording it on a computer-readable recording medium.

10 情報処理システム
11 情報処理装置
12 センサ
13 制御装置
10 Information processing system 11 Information processing device 12 Sensor 13 Control device

Claims (18)

センサを搭載した移動体が予め定められた動きをした場合に、前記センサから入力された入力情報に基づいて前記移動体の位置を示す第1の位置情報を推定する推定手段と、
保持手段に保持された前記移動体に対する前記センサの位置姿勢を維持したまま前記移動体が前記予め定められた動きをした場合に、前記センサから入力された入力情報に基づいて得られる見込みの前記移動体の位置を示す第2の位置情報を取得する取得手段と、
前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、に基づいて、前記移動体が前記予め定められた動きをした場合の前記移動体に対する前記センサの位置姿勢と、前記保持手段に保持された前記移動体に対する前記センサの位置姿勢と、の変化に関する情報を出力する出力手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
an estimation means for estimating first position information indicating a position of a moving object mounted with a sensor based on input information input from the moving object when the moving object moves in a predetermined manner;
an acquisition means for acquiring second position information indicating a position of the moving object that is expected to be obtained based on input information input from the sensor when the moving object held by the holding means makes the predetermined movement while maintaining the position and orientation of the sensor with respect to the moving object;
an output means for outputting information regarding a change in a position and orientation of the sensor relative to the moving body when the moving body makes the predetermined movement and a change in a position and orientation of the sensor relative to the moving body held by the holding means, based on the first position information and the second position information;
13. An information processing device comprising:
前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差を示す出力情報を出力することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 2 . The information processing apparatus according to claim 1 , wherein the output means outputs output information indicating a difference in position of the moving object based on the first position information and the second position information. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の閾値未満である場合に、前記移動体に対する前記センサの位置姿勢が前記保持された位置姿勢であることを示す前記出力情報を出力することを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 2, characterized in that the output means outputs the output information indicating that the position and orientation of the sensor with respect to the moving body is the held position and orientation when a difference in position of the moving body based on the first position information and the second position information is less than a predetermined threshold value. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の閾値以上である場合に、前記移動体に対する前記センサの位置姿勢が前記保持された位置姿勢ではないことを示す前記出力情報を出力することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 2, characterized in that the output means outputs the output information indicating that the position and orientation of the sensor relative to the moving body is not the retained position and orientation when a difference in position of the moving body based on the first position information and the second position information is equal to or greater than a predetermined threshold value. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の閾値以上である場合に、前記移動体に対する前記センサの位置姿勢が前記保持された位置姿勢ではないことを示す前記出力情報を表示装置に出力することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 2, characterized in that the output means outputs to a display device the output information indicating that the position and orientation of the sensor relative to the moving body is not the retained position and orientation when a difference in position of the moving body based on the first position information and the second position information is equal to or greater than a predetermined threshold value. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の閾値以上である場合に、前記第1または第2の位置情報が示す前記移動体の位置を表示装置に表示させるための前記出力情報を出力することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 2, characterized in that the output means outputs the output information for displaying the position of the moving body indicated by the first or second position information on a display device when a difference in the position of the moving body based on the first position information and the second position information is equal to or greater than a predetermined threshold value. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の閾値以上である場合に、前記移動体に対する前記センサの位置姿勢が前記保持された位置姿勢ではないことを示す前記出力情報を音声出力装置に出力することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 2, characterized in that the output means outputs the output information indicating that the position and orientation of the sensor relative to the moving body is not the retained position and orientation to an audio output device when a difference in position of the moving body based on the first position information and the second position information is equal to or greater than a predetermined threshold. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の値より大きい場合に、前記保持された位置姿勢を満たす前記センサの位置姿勢を示す前記出力情報を投影装置または表示装置に出力することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 3. The information processing device according to claim 2, wherein the output means outputs the output information indicating the position and orientation of the sensor that satisfies the held position and orientation to a projection device or a display device when a difference in position of the moving body based on the first position information and the second position information is greater than a predetermined value. 前記出力手段は、複数の閾値に基づいて前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差の大きさに応じて異なる前記出力情報を出力することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 3. The information processing device according to claim 2, wherein the output means outputs different output information depending on the magnitude of the difference between the positions of the moving body based on the first position information and the second position information based on a plurality of threshold values. 前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が第1の閾値より大きい場合は第1の出力装置に前記出力情報を出力し、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報との前記移動体の位置の差が前記第1の閾値より小さい第2の閾値より大きい場合は、第2の出力装置に前記出力情報を出力することを特徴とする請求項8に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 8, characterized in that the output means outputs the output information to a first output device when a difference in the position of the moving body based on the first position information and the second position information is greater than a first threshold, and outputs the output information to a second output device when a difference in the position of the moving body based on the first position information and the second position information is greater than a second threshold that is smaller than the first threshold. 前記予め定められた動きは、前記移動体が所定の距離だけ直進する動きであって、
前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差に基づいて前記センサの姿勢の変化を示す前記出力情報を出力することを特徴とすることを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。
The predetermined movement is a movement of the moving body moving in a straight line for a predetermined distance,
9. The information processing device according to claim 8, characterized in that the output means outputs the output information indicating a change in attitude of the sensor based on a difference in position of the moving body based on the first position information and the second position information.
前記予め定められた動きは、前記移動体が所定の角度だけ旋回する動きであって、
前記出力手段は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差に基づいて前記センサの位置の変化を示す前記出力情報を出力することを特徴とすることを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。
The predetermined movement is a movement in which the moving body turns by a predetermined angle,
9. The information processing device according to claim 8, characterized in that the output means outputs the output information indicating a change in the position of the sensor based on a difference between the position of the moving body based on the first position information and the second position information.
前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づく前記移動体の位置の差が所定の閾値より大きい場合に、前記出力情報に基づいて前記移動体に対する前記センサの位置姿勢を更新する更新手段を更に有することを特徴とする請求項に記載の情報処理装置。 9. The information processing device according to claim 8, further comprising an update means for updating the position and orientation of the sensor relative to the moving body based on the output information when a difference in the position of the moving body based on the first position information and the second position information is greater than a predetermined threshold value. 前記移動体の移動経路を予め計測した地図情報に基づいて、前記入力情報から前記センサの位置を計測する計測手段をさらに有し、
前記推定手段は、前記計測手段によって計測された前記センサの位置または姿勢を、前記移動体に対する前記センサの前記保持された位置姿勢に基づいて変換することによって前記移動体の位置を推定することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の情報処理装置。
a measuring means for measuring a position of the sensor from the input information based on map information obtained by measuring a moving path of the moving object in advance;
14. The information processing device according to claim 1, wherein the estimation means estimates the position of the moving body by converting the position or orientation of the sensor measured by the measurement means based on the held position and orientation of the sensor with respect to the moving body.
前記センサは、環境に存在する物体を撮像する撮像装置であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the sensor is an imaging device that captures an image of an object present in the environment. 前記センサは、環境に存在する物体と前記センサとの距離を計測する距離センサであることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the sensor is a distance sensor that measures the distance between an object present in the environment and the sensor. コンピュータを、請求項1乃至15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。 A program for causing a computer to function as each of the means possessed by an information processing device according to any one of claims 1 to 15. センサを搭載した移動体が予め定められた動きをした場合に、前記センサから入力された入力情報に基づいて前記移動体の位置を示す第1の位置情報を推定する推定工程と、
保持手段に保持された前記移動体に対する前記センサの位置姿勢を維持したまま前記移動体が前記予め定められた動きをした場合に、前記センサから入力された入力情報に基づいて得られる見込みの前記移動体の位置を示す第2の位置情報を取得する取得工程と、
前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、に基づいて、前記移動体が前記予め定められた動きをした場合の前記移動体に対する前記センサの位置姿勢と、前記保持手段に保持された前記移動体に対する前記センサの位置姿勢と、の変化に関する情報を出力する出力工程と、を有することを特徴とする情報処理方法。
an estimation step of estimating first position information indicating a position of a moving object equipped with a sensor based on input information input from the moving object when the moving object moves in a predetermined manner;
an acquisition step of acquiring second position information indicating a position of the moving object that is expected to be obtained based on input information input from the sensor when the moving object moves in the predetermined manner while maintaining the position and orientation of the sensor relative to the moving object held by a holding means;
and an output step of outputting information regarding changes in the position and orientation of the sensor relative to the moving body when the moving body performs the predetermined movement, and the position and orientation of the sensor relative to the moving body held by the holding means, based on the first position information and the second position information.
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