JP7744064B2 - Map generation device, map generation method, and program - Google Patents
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Description
本開示は、点群データで構築された環境地図を生成するための、地図生成装置及び地図生成方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。 This disclosure relates to a map generation device and a map generation method for generating an environmental map constructed using point cloud data, as well as a program for implementing these.
近年、センシング技術の向上により、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)が注目されている。SLAMは、カメラを搭載した移動体によって、自己位置の推定と環境地図の作成とを同時に実行する技術である(例えば、特許文献1参照)。SLAMによれば、自律走行するロボット等の移動体は、ランダムに移動する必要がなく、環境地図から得られる自律走行用地図に沿って移動できるため、その移動効率は向上することになる。 In recent years, advances in sensing technology have attracted attention to SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). SLAM is a technology in which a mobile object equipped with a camera simultaneously estimates its own position and creates an environmental map (see, for example, Patent Document 1). With SLAM, autonomously traveling mobile objects such as robots do not need to move randomly, but can instead move along an autonomous traveling map obtained from an environmental map, thereby improving their movement efficiency.
具体的には、移動体は、カメラから出力される画像データをフレーム毎に取得し、最新のフレームにおいて、過去のフレームから抽出された特徴点に対応する特徴点を探索し、対応する特徴点同士で構成された特徴点の組を抽出する。そして、移動体は、特徴点の組を用いて、最新のフレームにおけるカメラ行列を算出し、特徴点の組毎に、カメラ行列と、特徴点のフレームにおける2次元座標とを用いて、特徴点の3次元座標を算出する。 Specifically, the mobile object acquires image data output from the camera for each frame, searches for feature points in the latest frame that correspond to feature points extracted from previous frames, and extracts pairs of feature points consisting of corresponding feature points. The mobile object then uses the pairs of feature points to calculate the camera matrix for the latest frame, and for each pair of feature points, calculates the three-dimensional coordinates of the feature points using the camera matrix and the two-dimensional coordinates of the feature points in the frame.
また、移動体は、カメラ行列を算出すると、カメラ行列からカメラの位置を算出し、自己位置推定を行う。更に、移動体は、3次元座標が算出された特徴点を用いて、3次元の点群で構成された環境地図(以下「3次元環境地図」と表記する。)を生成又は更新する。その後、移動体は、3次元環境地図を2次元に変換することによって、自律走行用地図を生成し、自律走行用地図を用いて自律走行を行う。 After calculating the camera matrix, the mobile body calculates the camera position from the camera matrix and performs self-location estimation. Furthermore, the mobile body generates or updates an environmental map (hereinafter referred to as a "3D environmental map") composed of a 3D point cloud using the feature points whose 3D coordinates have been calculated. The mobile body then generates a map for autonomous driving by converting the 3D environmental map into 2D, and performs autonomous driving using the map for autonomous driving.
また、センサとしては、カメラ以外に、画像データの画素毎に物体までの距離(深度)を測定できる深度センサも用いられる。深度センサを用いれば、カメラを用いる場合に比べて、環境地図を構成する点群の密度を高くでき、精度の高い自律走行が可能となる。深度センサの具体例としては、LiDAR(light detection and ranging)センサが挙げられる(例えば、特許文献2参照)。 In addition to cameras, depth sensors are also used as sensors, capable of measuring the distance (depth) to an object for each pixel of image data. Using a depth sensor allows for a higher density of the point cloud that makes up the environmental map compared to using a camera, enabling highly accurate autonomous driving. A specific example of a depth sensor is a LiDAR (light detection and ranging) sensor (see, for example, Patent Document 2).
ところで、上述したSLAMによれば、カメラの前方に、物体が存在する場合は、物体の特徴点が抽出され、環境地図においては、この物体の点群が構築される。しかしながら、物体とカメラとの間に、物体よりも小さい遮蔽物が存在すると、物体上の遮蔽物の陰となる領域の境界部分において、誤った特徴点が抽出されてしまう場合がある。このような場合、精度の低い環境地図が生成されてしまい、結果、自律走行の精度は大きく低下してしまう。 With the SLAM technology described above, if an object is present in front of the camera, its feature points are extracted and a point cloud of this object is constructed on the environmental map. However, if there is an obstruction smaller than the object between the object and the camera, incorrect feature points may be extracted at the boundary of the area on the object that is shaded by the obstruction. In such cases, an environmental map with low accuracy is generated, resulting in a significant reduction in the accuracy of autonomous driving.
本開示の目的の一例は、センサと物体との間に遮蔽物が存在している場合であっても、環境地図の精度の低下を抑制することにある。 One example of the objective of this disclosure is to suppress a decrease in the accuracy of the environmental map even when an obstruction exists between the sensor and the object.
上記目的を達成するため、本開示の一側面における地図生成装置は、
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する、データ取得部と、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出部と、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリング部と、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成部と、
を備えている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a map generating device according to one aspect of the present disclosure includes:
a data acquisition unit that acquires image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction unit that extracts feature points from the image data for each frame;
a filtering unit that selects a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excludes the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
an environment map generation unit that identifies pairs of corresponding feature points between frames, calculates three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs, and generates an environment map made up of a collection of the feature points identified as pairs using the calculation results;
The present invention is characterized in that it is provided with:
また、上記目的を達成するため、本開示の一側面における地図生成方法は、
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する、データ取得ステップと、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出ステップと、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリングステップと、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成ステップと、
を有する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a map generation method according to one aspect of the present disclosure includes:
a data acquisition step of acquiring image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction step of extracting feature points from the image data for each frame;
a filtering step of selecting a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
an environmental map generation step of identifying pairs of corresponding feature points between frames, calculating three-dimensional coordinates of the identified pairs of feature points, and using the calculation results to generate an environmental map configured from a collection of the identified pairs of feature points;
The present invention is characterized by having the following:
更に、上記目的を達成するため、本開示の一側面におけるプログラムは、
コンピュータに、
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する、データ取得ステップと、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出ステップと、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリングステップと、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成ステップと、
を実行させる、ことを特徴とする。
Furthermore, in order to achieve the above object, a program according to one aspect of the present disclosure includes:
On the computer,
a data acquisition step of acquiring image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction step of extracting feature points from the image data for each frame;
a filtering step of selecting a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
an environmental map generation step of identifying pairs of corresponding feature points between frames, calculating three-dimensional coordinates of the identified pairs of feature points, and using the calculation results to generate an environmental map configured from a collection of the identified pairs of feature points;
The method is characterized in that:
以上のように本開示によれば、センサと物体との間に遮蔽物が存在している場合であっても、環境地図の精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of the environmental map even when an obstruction exists between the sensor and the object.
(実施の形態1)
以下、実施の形態における、地図生成装置、地図生成方法、及びプログラムについて、図1~図6を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
A map generating device, a map generating method, and a program according to an embodiment will be described below with reference to FIGS.
[装置構成]
最初に、実施の形態における地図生成装置の概略構成について図1を用いて説明する。図1は、地図生成装置の概略構成を示す構成図である。
[Device configuration]
First, the schematic configuration of a map generating device according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing the schematic configuration of a map generating device.
図1に示す、実施の形態における、地図生成装置10は、点群データで構築された環境地図を生成するための装置である。図1に示すように、地図生成装置10は、データ取得部11と、特徴点抽出部12と、フィルタリング部13と、環境地図生成部14と、を備えている。 In the embodiment shown in Figure 1, the map generation device 10 is a device for generating an environmental map constructed from point cloud data. As shown in Figure 1, the map generation device 10 includes a data acquisition unit 11, a feature point extraction unit 12, a filtering unit 13, and an environmental map generation unit 14.
データ取得部11は、深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する。特徴点抽出部12は、フレーム毎に、データ取得部11が取得した画像データから特徴点を抽出する。 The data acquisition unit 11 acquires image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis. The feature point extraction unit 12 extracts feature points from the image data acquired by the data acquisition unit 11 for each frame.
フィルタリング部13は、フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択する。また、フィルタリング部13は、選択した特定の特徴点の深度が、選択した特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合は、選択した特徴点を排除する。 The filtering unit 13 selects a specific feature point from the extracted feature points for each frame. Furthermore, if the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum depth of multiple other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more, the filtering unit 13 excludes the selected feature point.
環境地図生成部14は、フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された特徴点の集合で構成された環境地図を生成する。 The environmental map generation unit 14 identifies pairs of corresponding feature points between frames, calculates the three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs, and uses the calculation results to generate an environmental map composed of a collection of feature points identified as pairs.
このように、実施の形態では、地図生成装置10は、特定の特徴点、例えば、物体のエッジとなる特徴点を選択し、選択した特徴点の深度が、水平方向に並ぶ別の特徴点の深度の最小値よりも一定以上大きい場合、選択した特徴点を排除する。この場合、選択された特徴点は、センサと物体との間の遮蔽物の陰によってできた特徴点である。この結果、実施の形態によれば、センサと物体との間に遮蔽物が存在している場合であっても、環境地図の精度の低下を抑制できる。 In this manner, in the embodiment, the map generation device 10 selects a specific feature point, for example, a feature point that is the edge of an object, and excludes the selected feature point if the depth of the selected feature point is greater than the minimum depth value of other feature points aligned horizontally by a certain amount. In this case, the selected feature point is a feature point created by the shadow of an obstruction between the sensor and the object. As a result, according to the embodiment, degradation of the accuracy of the environmental map can be suppressed even when an obstruction exists between the sensor and the object.
続いて、図2及び図3を用いて、実施の形態における地図生成装置の構成及び機能について具体的に説明する。図2は、地図生成装置の構成を具体的に示す構成図である。図3は、フィルタリング部の機能を説明するための説明図である。 Next, the configuration and functions of the map generation device in the embodiment will be specifically explained using Figures 2 and 3. Figure 2 is a block diagram specifically showing the configuration of the map generation device. Figure 3 is an explanatory diagram for explaining the functions of the filtering unit.
図2に示すように、実施の形態では、地図生成装置10は、ロボット等の自律走行可能な移動体100に搭載されている。移動体100は、地図生成装置10に加えて、深度センサ20と、制御装置30と、操舵装置40と、パワートレイン50とを備えている。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the map generating device 10 is mounted on an autonomously moving vehicle 100 such as a robot. In addition to the map generating device 10, the vehicle 100 is equipped with a depth sensor 20, a control device 30, a steering device 40, and a powertrain 50.
深度センサ20は、実施の形態では、移動体100において、その進行方向側が撮影されるように取り付けられている。また、深度センサ20は、深度付の画像を撮影可能なセンサであり、深度付の画像データを、設定されたフレームレートで出力する。図2の例では、深度センサ20としては、3次元LiDARが用いられている。 In this embodiment, the depth sensor 20 is attached to the moving body 100 so as to capture images in the direction of travel. The depth sensor 20 is a sensor capable of capturing depth-based images and outputs depth-based image data at a set frame rate. In the example of Figure 2, a 3D LiDAR is used as the depth sensor 20.
制御装置30は、移動体100に搭載されたコンピュータによって構築されている。制御装置30は、地図生成装置10によって生成された環境地図を用いて、移動体100の進行方向及び移動速度を制御する。例えば、制御装置30は、環境地図を用いて、現在から目的地までのルートを設定し、移動体100が設定したルート上を移動するように、移動体100の進行方向及び移動速度を決定して、パワートレイン50と操舵装置40とを制御する。The control device 30 is constructed by a computer installed on the mobile body 100. The control device 30 controls the direction of travel and speed of travel of the mobile body 100 using the environmental map generated by the map generation device 10. For example, the control device 30 uses the environmental map to set a route from the present to the destination, determines the direction of travel and speed of travel of the mobile body 100 so that the mobile body 100 moves along the set route, and controls the powertrain 50 and steering device 40.
パワートレイン50は、走行用の電動モータ、動力伝達機構等で構成されている。パワートレイン50には、タイヤ、キャタピラ等が接続されている。パワートレイン50は、制御装置30から指示に応じて、タイヤ、キャタピラ等を回転させる。 The powertrain 50 is composed of an electric motor for driving, a power transmission mechanism, etc. Tires, caterpillar tracks, etc. are connected to the powertrain 50. The powertrain 50 rotates the tires, caterpillar tracks, etc. in accordance with instructions from the control device 30.
操舵装置40は、移動体100の操舵輪の方向を制御するための機構を備えている。操舵装置40は、制御装置30からの指示に応じて、操舵輪の方向を決定する。また、操舵装置40は、左右の駆動輪のトルクを制御することで移動方向を制御する機構を備えていても良い。 The steering device 40 is equipped with a mechanism for controlling the direction of the steering wheels of the mobile body 100. The steering device 40 determines the direction of the steering wheels in response to instructions from the control device 30. The steering device 40 may also be equipped with a mechanism for controlling the direction of movement by controlling the torque of the left and right drive wheels.
実施の形態では、地図生成装置10は、移動体100に搭載されたコンピュータ上に、後述する実施の形態におけるプログラムによって構築されている。また、地図生成装置10は、移動体100に搭載されたコンピュータとは別の装置(例えば、電子回路等)によって構築されていても良い。In the embodiment, the map generating device 10 is constructed on a computer mounted on the mobile body 100 by a program described in the embodiment below. The map generating device 10 may also be constructed by a device (e.g., an electronic circuit) separate from the computer mounted on the mobile body 100.
データ取得部11は、実施の形態では、深度センサ20から、深度付の画像データを、フレーム単位で取得する。データ取得部11は、取得した画像データ(フレーム)を、順次、特徴点抽出部12に入力する。 In this embodiment, the data acquisition unit 11 acquires depth-based image data on a frame-by-frame basis from the depth sensor 20. The data acquisition unit 11 sequentially inputs the acquired image data (frames) to the feature point extraction unit 12.
特徴点抽出部12は、実施の形態では、フレームが入力されると、フレーム毎に、例えば、一般的なFASTアルゴリズムを用いて、物体の特徴点を抽出する。そして、特徴点抽出部12は、フレーム毎に抽出した特徴点を特定する情報を、フィルタリング部13に入力する。In this embodiment, when a frame is input, the feature point extraction unit 12 extracts feature points of an object for each frame using, for example, the commonly used FAST algorithm. The feature point extraction unit 12 then inputs information identifying the feature points extracted for each frame to the filtering unit 13.
フィルタリング部13は、実施の形態では、フレーム毎の特徴点が入力されると、フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択する。実施の形態では、フィルタリング部13は、着目する特徴点と、着目する特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出し、算出した曲率が閾値以上である場合に、着目する特徴点を特定の特徴点として選択する。つまり、フィルタリング部13は、図3に示すように、物体のエッジとなる部分の特徴点を特定の特徴点(以下「エッジ特徴点」と表記する。)として選択する。 In an embodiment, when feature points for each frame are input, the filtering unit 13 selects a specific feature point from the extracted feature points for each frame. In an embodiment, the filtering unit 13 calculates the curvature of a trajectory connecting a feature point of interest and multiple other feature points that are aligned with the feature point of interest in a specific direction in the image, and selects the feature point of interest as a specific feature point if the calculated curvature is equal to or greater than a threshold. In other words, as shown in Figure 3, the filtering unit 13 selects feature points on the edges of an object as specific feature points (hereinafter referred to as "edge feature points").
図3の例では、「●」で示される特徴点が選択される。「●」で示される特徴点は、物体のエッジとなる部分の特徴点(エッジ特徴点)であり、そこでの曲率は閾値以上となっている。「○」で示される特徴点は、物体の平面となる部分の特徴点(以下「平面特徴点」と表記する。)である。図3において、21は、深度センサ20の撮影領域を示している。22は、実空間に存在する壁を示し、23は、深度センサ20と壁(物体)22との間に存在する遮蔽物を示している。 In the example of Figure 3, feature points indicated by "●" are selected. Feature points indicated by "●" are feature points on the edge of the object (edge feature points), where the curvature is above a threshold. Feature points indicated by "○" are feature points on the flat surface of the object (hereinafter referred to as "plane feature points"). In Figure 3, 21 indicates the imaging area of the depth sensor 20. 22 indicates a wall that exists in real space, and 23 indicates an obstruction that exists between the depth sensor 20 and the wall (object) 22.
具体的には、まず、特定方向は、着目する特徴点付近の深度センサ20の走査方向である。深度センサ20がLiDARである場合、その走査方向は、LiDARの仕様によって決定される。フィルタリング部13は、まず、抽出された特徴点の内の1つに着目し、走査方向において、この特徴点(以下「着目特徴点」とする。)と並ぶ別の複数の特徴点を特定する。例えば、フィルタリング部13は、走査方向において、着目特徴点を中心にして、前後5個ずつ(合計10個)別の特徴点を特定する。 Specifically, the specific direction is the scanning direction of the depth sensor 20 near the feature point of interest. If the depth sensor 20 is a LiDAR, the scanning direction is determined by the LiDAR specifications. The filtering unit 13 first focuses on one of the extracted feature points and identifies multiple other feature points aligned with this feature point (hereinafter referred to as the "feature point of interest") in the scanning direction. For example, the filtering unit 13 identifies five other feature points before and after the feature point of interest (a total of 10) in the scanning direction.
続いて、フィルタリング部13は、着目特徴点と別の複数の特徴点とを結ぶ軌跡について、例えば、下記の数1を用いて、その曲率cを算出する。下記数1において、iは、着目特徴点を示し、jは、着目特徴点に並ぶ別の特徴点を示す。Sは着目特徴点に並ぶ別の特徴点の個数を示す。XL (k、i)は、フレームkにおける着目特徴点iの座標を示し、XL (k、j)は、フレームkにおける特徴点jの座標を示す。 Next, the filtering unit 13 calculates the curvature c of a trajectory connecting the feature point of interest and a plurality of other feature points, for example, using the following equation 1. In the following equation 1, i indicates the feature point of interest, j indicates the other feature points adjacent to the feature point of interest, S indicates the number of the other feature points adjacent to the feature point of interest, X L (k, i) indicates the coordinates of the feature point of interest i in frame k, and X L (k, j) indicates the coordinates of the feature point j in frame k.
フィルタリング部13は、算出した曲率cの値が、閾値以上である場合(曲率ci≧閾値)に、着目特徴点をエッジ特徴点として選択する。また、フィルタリング部13は、同一フレーム内において、曲率cの値が閾値以上である特徴点の個数が上限を超えない場合にのみ、エッジ特徴点を選択することもできる。特徴点の個数が上限を超える場合は、着目特徴点は、陰によってできた特徴点ではない可能性が高いからである。 The filtering unit 13 selects the feature point of interest as an edge feature point if the calculated value of curvature c is equal to or greater than a threshold (curvature c i ≧ threshold). The filtering unit 13 can also select an edge feature point only if the number of feature points with curvature c equal to or greater than the threshold within the same frame does not exceed an upper limit. This is because, if the number of feature points exceeds the upper limit, the feature point of interest is likely not a feature point created by a shadow.
続いて、フィルタリング部13は、選択したエッジ特徴点毎に、エッジ特徴点の深度diが、走査方向において並ぶ別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きいかどうかを判定する。具体的には、フィルタリング部13は、下記の数2が満たされているかどうかを判定する。判定の結果、閾値以上大きい場合(深度di-MIN(dj)≧閾値)は、フィルタリング部13は、選択したエッジ特徴点を排除する。 Next, for each selected edge feature point, the filtering unit 13 determines whether the depth d i of the edge feature point is greater than the minimum value among the depths of the other feature points lined up in the scanning direction by a threshold or more. Specifically, the filtering unit 13 determines whether the following equation 2 is satisfied. If the determination result shows that the depth d i is greater than the threshold or more (depth d i -MIN(d j )≧threshold), the filtering unit 13 excludes the selected edge feature point.
環境地図生成部14は、まず、フィルタリング部13によって排除されなかった各フレームの特徴点を用いて、フレーム毎に、それから抽出された特徴点と過去のフレームから抽出された特徴点とを対応付け、特徴点の組を特定する。 The environmental map generation unit 14 first uses the feature points of each frame that were not excluded by the filtering unit 13 to match the feature points extracted from each frame with the feature points extracted from previous frames, and identifies pairs of feature points.
次に、環境地図生成部14は、フレーム毎に、そのフレームで特定された特徴点の組を用いて、そのフレームにおけるカメラ行列を算出する。そして、環境地図生成部14は、算出したカメラ行列と、特徴点のフレームにおける2次元座標とを用いて、特徴点の3次元座標を算出する。Next, for each frame, the environment map generation unit 14 calculates the camera matrix for that frame using the set of feature points identified in that frame.The environment map generation unit 14 then calculates the three-dimensional coordinates of the feature points using the calculated camera matrix and the two-dimensional coordinates of the feature points in the frame.
続いて、環境地図生成部14は、カメラ行列を算出すると、カメラ行列からカメラの位置を算出し、自己位置推定を行う。更に、移動体は、3次元座標が算出された特徴点を用いて、3次元の点群で構成された環境地図(以下「3次元環境地図」と表記する。)を生成又は更新する。図4は、3次元環境地図の一例を示す図である。 Next, after calculating the camera matrix, the environmental map generation unit 14 calculates the camera position from the camera matrix and performs self-location estimation. Furthermore, the mobile object generates or updates an environmental map composed of a three-dimensional point cloud (hereinafter referred to as a "three-dimensional environmental map") using the feature points whose three-dimensional coordinates have been calculated. Figure 4 shows an example of a three-dimensional environmental map.
また、環境地図生成部14は、生成した3次元環境地図を制御装置30に入力する。更に、環境地図生成部14は、3次元環境地図を2次元に変換することによって、2次元の環境地図を生成することもできる。この場合は、環境地図生成部14は、生成した2次元の環境地図を、制御装置30に渡す。その後、制御装置30は、得られた環境地図を用いて、移動体の進行方向及び移動速度を制御する。 The environmental map generation unit 14 also inputs the generated three-dimensional environmental map to the control device 30. Furthermore, the environmental map generation unit 14 can also generate a two-dimensional environmental map by converting the three-dimensional environmental map into two dimensions. In this case, the environmental map generation unit 14 passes the generated two-dimensional environmental map to the control device 30. The control device 30 then uses the obtained environmental map to control the direction of travel and movement speed of the moving object.
なお、上述した例では、深度センサ20として、3次元空間での深度を測定可能な3次元LiDARが用いられているが、実施の形態では、深度センサ20は、これに限定されることはない。実施の形態では、深度センサ20としては、その他に、特定の平面での深度を測定する画角固定型の2次元LiDAR、TOF(Time Of Flight)カメラも挙げられる。また、深度センサ20として用いられるLiDARは、画角が固定された固定型であっても良いし、画角が固定されていない回転型でも良い。
[装置動作]
次に、実施の形態における地図生成装置10の動作について図5を用いて説明する。図5は、地図生成装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図1~図4を参照する。また、実施の形態では、地図生成装置10を動作させることによって、地図生成方法が実施される。よって、実施の形態における地図生成方法の説明は、以下の地図生成装置10の動作説明に代える。
In the above example, a 3D LiDAR capable of measuring depth in a 3D space is used as the depth sensor 20, but in the embodiment, the depth sensor 20 is not limited to this. In the embodiment, other examples of the depth sensor 20 include a 2D LiDAR with a fixed angle of view that measures depth in a specific plane, and a TOF (Time Of Flight) camera. Furthermore, the LiDAR used as the depth sensor 20 may be a fixed type with a fixed angle of view, or a rotating type with an open angle of view.
[Device operation]
Next, the operation of the map generation device 10 in the embodiment will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a flow diagram showing the operation of the map generation device. In the following description, reference will be made to FIGS. 1 to 4 as appropriate. In addition, in the embodiment, a map generation method is implemented by operating the map generation device 10. Therefore, the description of the map generation method in the embodiment will be replaced by the following description of the operation of the map generation device 10.
図5に示すように、最初に、データ取得部11は、深度センサ20から、フレーム単位で、深度付の画像データが出力されると、出力された画像データを取得する(ステップA1)。また、データ取得部11は、設定されたフレーム数分の画像データを取得すると、取得した画像データを、特徴点抽出部12に入力する。 As shown in Figure 5, first, when depth-added image data is output from the depth sensor 20 on a frame-by-frame basis, the data acquisition unit 11 acquires the output image data (step A1). Furthermore, when the data acquisition unit 11 acquires image data for the set number of frames, it inputs the acquired image data to the feature point extraction unit 12.
次に、特徴点抽出部12は、ステップA1で取得された画像データが入力されると、フレーム毎に、特徴点を抽出する(ステップA2)。また、特徴点抽出部12は、フレーム毎に、抽出した特徴点を、フィルタリング部13に出力する。Next, when the image data acquired in step A1 is input, the feature point extraction unit 12 extracts feature points for each frame (step A2). The feature point extraction unit 12 also outputs the extracted feature points for each frame to the filtering unit 13.
次に、フィルタリング部13は、ステップA2によって、フレーム毎の特徴点が入力されると、フレーム毎に、抽出された特徴点の中からエッジ特徴点を選択する(ステップA3)。 Next, when the feature points for each frame are input in step A2, the filtering unit 13 selects edge feature points from the extracted feature points for each frame (step A3).
ステップA3では、フィルタリング13は、フレーム毎に、着目する特徴点と、着目する特徴点と深度センサ20の走査方向において並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出し、算出した曲率が閾値以上である場合に、着目する特徴点をエッジ特徴点として選択する。 In step A3, the filtering 13 calculates, for each frame, the curvature of the trajectory connecting the feature point of interest and multiple other feature points that are aligned with the feature point of interest in the scanning direction of the depth sensor 20, and if the calculated curvature is greater than or equal to a threshold value, selects the feature point of interest as an edge feature point.
次に、フィルタリング部13は、ステップA3で選択したエッジ特徴点毎に、エッジ特徴点の深度が、それと走査方向に並ぶ別の複数の特徴点の深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きいかどうかを判定する。(ステップA4)。Next, for each edge feature point selected in step A3, the filtering unit 13 determines whether the depth of the edge feature point is greater than the minimum depth of multiple other feature points aligned with the edge feature point in the scanning direction by a threshold value or more (step A4).
次に、フィルタリング部13は、フレーム毎に、ステップA4において閾値以上大きいと判定したエッジ特徴点を排除する(ステップA5)。 Next, the filtering unit 13 eliminates, for each frame, edge feature points that are determined to be greater than or equal to the threshold value in step A4 (step A5).
次に、環境地図生成部14は、ステップA5で排除されなかった特徴点を用いて、フレーム毎に、それから抽出された特徴点と過去のフレームから抽出された特徴点とを対応付け、特徴点の組を特定する(ステップA6)。 Next, the environmental map generation unit 14 uses the feature points that were not excluded in step A5 to match, for each frame, the feature points extracted from that frame with the feature points extracted from previous frames, and identifies pairs of feature points (step A6).
次に、環境地図生成部14は、ステップA6で組として特定された特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された特徴点の集合で構成された環境地図を生成する(ステップA7)。 Next, the environmental map generation unit 14 calculates the three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs in step A6, and uses the calculation results to generate an environmental map consisting of a collection of feature points identified as pairs (step A7).
その後、環境地図生成部14は、ステップA7で生成された環境地図を、制御装置30に入力する。これにより、制御装置30は、得られた環境地図を用いて、移動体の進行方向及び移動速度を制御する。 Then, the environmental map generation unit 14 inputs the environmental map generated in step A7 to the control device 30. As a result, the control device 30 uses the obtained environmental map to control the direction of travel and the speed of movement of the moving object.
以上のように実施の形態では、深度センサと物体との間の遮蔽物の陰によってできた特徴点が排除されるため、間違った特徴点の組の抽出が回避される。従って、実施の形態によれば、深度センサと物体との間に遮蔽物が存在している場合であっても、環境地図の精度の低下を抑制できる。 As described above, in the embodiment, feature points caused by the shadow of an obstruction between the depth sensor and the object are eliminated, thereby avoiding the extraction of an incorrect set of feature points. Therefore, according to the embodiment, even if an obstruction exists between the depth sensor and the object, a decrease in the accuracy of the environmental map can be suppressed.
[プログラム]
実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、図5に示すステップA1~A7を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、実施の形態における地図生成装置10と地図生成方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、データ取得部11、特徴点抽出部12、フィルタリング部13、及び環境地図生成部14として機能し、処理を行なう。
[program]
The program in the embodiment may be any program that causes a computer to execute steps A1 to A7 shown in Figure 5. By installing and executing this program on a computer, the map generation device 10 and map generation method in the embodiment can be realized. In this case, the processor of the computer functions as a data acquisition unit 11, a feature point extraction unit 12, a filtering unit 13, and an environmental map generation unit 14 and performs processing.
また、コンピュータとしては、移動体100に搭載されたコンピュータが挙げられる。その他、コンピュータとしては、汎用のPC、スマートフォン、タブレット型端末装置も挙げられる。 Another example of a computer is a computer installed on the mobile object 100. Other examples of computers include general-purpose PCs, smartphones, and tablet terminal devices.
また、実施の形態におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、データ取得部11、特徴点抽出部12、フィルタリング部13、及び環境地図生成部14のいずれかとして機能しても良い。 The program in the embodiment may also be executed by a computer system constructed by multiple computers. In this case, for example, each computer may function as one of the data acquisition unit 11, feature point extraction unit 12, filtering unit 13, and environmental map generation unit 14.
[物理構成]
ここで、実施の形態におけるプログラムを実行することによって、地図生成装置10を実現するコンピュータについて図6を用いて説明する。図6は、地図生成装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
[Physical configuration]
A computer that realizes the map generating device 10 by executing a program according to the embodiment will now be described with reference to Fig. 6. Fig. 6 is a block diagram showing an example of a computer that realizes the map generating device.
図7に示すように、コンピュータ110は、CPU(Central Processing Unit)111と、メインメモリ112と、記憶装置113と、入力インターフェイス114と、表示コントローラ115と、データリーダ/ライタ116と、通信インターフェイス117とを備える。これらの各部は、バス121を介して、互いにデータ通信可能に接続される。 As shown in FIG. 7, the computer 110 comprises a CPU (Central Processing Unit) 111, a main memory 112, a storage device 113, an input interface 114, a display controller 115, a data reader/writer 116, and a communication interface 117. Each of these components is connected to each other via a bus 121 so that they can communicate data with each other.
また、コンピュータ110は、CPU111に加えて、又はCPU111に代えて、GPU(Graphics Processing Unit)、又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)を備えていても良い。この態様では、GPU又はFPGAが、実施の形態におけるプログラムを実行することができる。 Furthermore, the computer 110 may be equipped with a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) in addition to or instead of the CPU 111. In this embodiment, the GPU or FPGA can execute the programs in the embodiments.
CPU111は、記憶装置113に格納された、コード群で構成された実施の形態におけるプログラムをメインメモリ112に展開し、各コードを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性の記憶装置である。 The CPU 111 deploys the program in this embodiment, which is composed of a group of codes stored in the storage device 113, into the main memory 112 and executes each code in a predetermined order to perform various calculations. The main memory 112 is typically a volatile storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
また、実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体120に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス117を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。 In addition, the program in this embodiment is provided in a state stored on a computer-readable recording medium 120. The program in this embodiment may also be distributed over the Internet connected via the communication interface 117.
また、記憶装置113の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス114は、CPU111と、キーボード及びマウスといった入力機器118との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ115は、ディスプレイ装置119と接続され、ディスプレイ装置119での表示を制御する。 Specific examples of the storage device 113 include a hard disk drive and semiconductor storage devices such as flash memory. The input interface 114 mediates data transmission between the CPU 111 and input devices 118 such as a keyboard and mouse. The display controller 115 is connected to the display device 119 and controls the display on the display device 119.
データリーダ/ライタ116は、CPU111と記録媒体120との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体120からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ110における処理結果の記録媒体120への書き込みを実行する。通信インターフェイス117は、CPU111と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。 The data reader/writer 116 mediates data transmission between the CPU 111 and the recording medium 120, reads programs from the recording medium 120, and writes the processing results of the computer 110 to the recording medium 120. The communication interface 117 mediates data transmission between the CPU 111 and other computers.
また、記録媒体120の具体例としては、CF(Compact Flash(登録商標))及びSD(Secure Digital)等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記録媒体、又はCD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記録媒体が挙げられる。 Specific examples of recording medium 120 include general-purpose semiconductor storage devices such as CF (Compact Flash (registered trademark)) and SD (Secure Digital), magnetic recording media such as flexible disks, or optical recording media such as CD-ROMs (Compact Disk Read Only Memory).
なお、実施の形態における地図生成装置10は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェア、例えば、電子回路を用いることによっても実現可能である。更に、地図生成装置10は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。実施の形態において、コンピュータは、図7に示すコンピュータに限定されることはない。 Note that the map generation device 10 in the embodiment can be realized not by a computer with a program installed, but by hardware corresponding to each part, such as electronic circuits. Furthermore, the map generation device 10 may be realized in part by a program and the remaining part by hardware. In the embodiment, the computer is not limited to the computer shown in FIG. 7.
上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する(付記1)~(付記12)によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。 Some or all of the above-described embodiments can be expressed by (Appendix 1) to (Appendix 12) described below, but are not limited to the following descriptions.
(付記1)
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する、データ取得部と、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出部と、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリング部と、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成部と、
を備えている、
ことを特徴とする地図生成装置。
(Appendix 1)
a data acquisition unit that acquires image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction unit that extracts feature points from the image data for each frame;
a filtering unit that selects a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excludes the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
an environment map generation unit that identifies pairs of corresponding feature points between frames, calculates three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs, and generates an environment map made up of a collection of the feature points identified as pairs using the calculation results;
Equipped with
A map generating device characterized by:
(付記2)
前記フィルタリング部が、着目する特徴点と、前記着目する特徴点と前記特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出し、算出した前記曲率が閾値以上である場合に、前記着目する特徴点を前記特定の特徴点として選択し、
選択した前記特定の特徴点の深度が、前記別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、
付記1に記載の地図生成装置。
(Appendix 2)
the filtering unit calculates a curvature of a locus connecting a feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction, and selects the feature point of interest as the specific feature point when the calculated curvature is equal to or greater than a threshold;
excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of the other plurality of feature points by a threshold or more;
2. The map generating device of claim 1.
(付記3)
前記特定方向が、前記深度センサの走査方向であり、
前記フィルタリング部が、前記着目する特徴点と、前記着目する特徴点を中心にして前記特定方向において前記着目する特徴点と並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出する、
付記2に記載の地図生成装置。
(Appendix 3)
the specific direction is a scanning direction of the depth sensor,
the filtering unit calculates a curvature of a locus connecting the feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction, with the feature point of interest as a center;
3. The map generating device of claim 2.
(付記4)
前記深度センサが移動体に搭載されている、
付記1から3のいずれかに記載の地図生成装置。
(Appendix 4)
The depth sensor is mounted on a moving body.
4. A map generating device according to any one of claims 1 to 3.
(付記5)
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する、データ取得ステップと、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出ステップと、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリングステップと、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成ステップと、
を有する、
ことを特徴とする地図生成方法。
(Appendix 5)
a data acquisition step of acquiring image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction step of extracting feature points from the image data for each frame;
a filtering step of selecting a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
an environmental map generation step of identifying pairs of corresponding feature points between frames, calculating three-dimensional coordinates of the identified pairs of feature points, and using the calculation results to generate an environmental map configured from a collection of the identified pairs of feature points;
having
A map generating method comprising:
(付記6)
前記フィルタリングステップにおいて、着目する特徴点と、前記着目する特徴点と前記特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出し、算出した前記曲率が閾値以上である場合に、前記着目する特徴点を前記特定の特徴点として選択し、
選択した前記特定の特徴点の深度が、前記別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、
付記5に記載の地図生成方法。
(Appendix 6)
in the filtering step, a curvature of a locus connecting a feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction is calculated, and if the calculated curvature is equal to or greater than a threshold, the feature point of interest is selected as the specific feature point;
excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of the other plurality of feature points by a threshold or more;
6. The map generation method of claim 5.
(付記7)
前記特定方向が、前記深度センサの走査方向であり、
前記フィルタリングステップにおいて、前記着目する特徴点と、前記着目する特徴点を中心にして前記特定方向において前記着目する特徴点と並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出する、
付記6に記載の地図生成方法。
(Appendix 7)
the specific direction is a scanning direction of the depth sensor,
In the filtering step, a curvature of a locus connecting the feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction with the feature point of interest as a center is calculated.
7. The map generation method of claim 6.
(付記8)
前記深度センサが移動体に搭載されている、
付記5から7のいずれかに記載の地図生成方法。
(Appendix 8)
The depth sensor is mounted on a moving body.
8. A map generation method according to any one of appendices 5 to 7.
(付記9)
コンピュータに、
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得する、データ取得ステップと、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出ステップと、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリングステップと、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成ステップと、
を実行させる、プログラム。
(Appendix 9)
On the computer,
a data acquisition step of acquiring image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction step of extracting feature points from the image data for each frame;
a filtering step of selecting a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
an environmental map generation step of identifying pairs of corresponding feature points between frames, calculating three-dimensional coordinates of the identified pairs of feature points, and using the calculation results to generate an environmental map configured from a collection of the identified pairs of feature points;
A program that executes.
(付記10)
前記フィルタリングステップにおいて、着目する特徴点と、前記着目する特徴点と前記特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出し、算出した前記曲率が閾値以上である場合に、前記着目する特徴点を前記特定の特徴点として選択し、
選択した前記特定の特徴点の深度が、前記別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、
付記9に記載のプログラム。
(Appendix 10)
in the filtering step, a curvature of a locus connecting a feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction is calculated, and if the calculated curvature is equal to or greater than a threshold, the feature point of interest is selected as the specific feature point;
excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of the other plurality of feature points by a threshold or more;
10. The program according to claim 9.
(付記11)
前記特定方向が、前記深度センサの走査方向であり、
前記フィルタリングステップにおいて、前記着目する特徴点と、前記着目する特徴点を中心にして前記特定方向において前記着目する特徴点と並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出する、
付記10に記載のプログラム。
(Appendix 11)
the specific direction is a scanning direction of the depth sensor,
In the filtering step, a curvature of a locus connecting the feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction with the feature point of interest as a center is calculated.
11. The program according to claim 10.
(付記12)
前記深度センサが移動体に搭載されている、
付記9から11のいずれかに記載のプログラム。
(Appendix 12)
The depth sensor is mounted on a moving body.
12. The program according to any one of appendices 9 to 11.
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications that would be understood by a person skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
この出願は、2022年6月3日に出願された日本出願特願2022-91129を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-91129, filed on June 3, 2022, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.
以上のように本開示によれば、センサと物体との間に遮蔽物が存在している場合であっても、環境地図の精度の低下を抑制することができる。本開示は、SLAMが用いられる分野において有用である。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of the environmental map even when an obstruction exists between the sensor and the object. This disclosure is useful in fields where SLAM is used.
10 地図生成装置
11 データ取得部
12 特徴点抽出部
13 フィルタリング部
14 環境地図生成部
20 深度センサ
30 制御装置
40 操舵装置
50 パワートレイン
100 移動体
110 コンピュータ
111 CPU
112 メインメモリ
113 記憶装置
114 入力インターフェイス
115 表示コントローラ
116 データリーダ/ライタ
117 通信インターフェイス
118 入力機器
119 ディスプレイ装置
120 記録媒体
121 バス
REFERENCE SIGNS LIST 10 Map generation device 11 Data acquisition unit 12 Feature point extraction unit 13 Filtering unit 14 Environmental map generation unit 20 Depth sensor 30 Control device 40 Steering device 50 Power train 100 Mobile body 110 Computer 111 CPU
112 Main memory 113 Storage device 114 Input interface 115 Display controller 116 Data reader/writer 117 Communication interface 118 Input device 119 Display device 120 Recording medium 121 Bus
Claims (12)
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出する、特徴点抽出部と、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、フィルタリング部と、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、環境地図生成部と、
を備えている、
ことを特徴とする地図生成装置。 a data acquisition unit that acquires image data output from the depth sensor on a frame-by-frame basis;
a feature point extraction unit that extracts feature points from the image data for each frame;
a filtering unit that selects a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excludes the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more ;
an environment map generation unit that identifies pairs of corresponding feature points between frames, calculates three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs, and generates an environment map made up of a collection of the feature points identified as pairs using the calculation results;
Equipped with
A map generating device characterized by:
選択した前記特定の特徴点の深度が、前記別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、
請求項1に記載の地図生成装置。 the filtering unit calculates a curvature of a locus connecting a feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction, and selects the feature point of interest as the specific feature point when the calculated curvature is equal to or greater than a threshold;
excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of the other plurality of feature points by a threshold or more;
The map generating device according to claim 1 .
前記フィルタリング部が、前記着目する特徴点と、前記着目する特徴点を中心にして前記特定方向において前記着目する特徴点と並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出する、
請求項2に記載の地図生成装置。 the specific direction is a scanning direction of the depth sensor,
the filtering unit calculates a curvature of a locus connecting the feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction, with the feature point of interest as a center;
The map generating device according to claim 2 .
請求項1に記載の地図生成装置。 The depth sensor is mounted on a moving body.
The map generating device according to claim 1 .
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出し、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択し、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除し、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定し、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出し、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成する、
ことを特徴とする地図生成方法。 The image data output from the depth sensor is acquired frame by frame,
extracting feature points from the image data for each frame;
selecting a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
Identifying pairs of corresponding feature points between frames, calculating three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs, and generating an environment map composed of the sets of feature points identified as pairs using the calculation results.
A map generating method comprising:
選択した前記特定の特徴点の深度が、前記別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、
請求項5に記載の地図生成方法。 in the selection, a curvature of a locus connecting a feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction is calculated, and if the calculated curvature is equal to or greater than a threshold, the feature point of interest is selected as the specific feature point;
excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of the other plurality of feature points by a threshold or more;
The map generating method according to claim 5 .
前記算出において、前記着目する特徴点と、前記着目する特徴点を中心にして前記特定方向において前記着目する特徴点と並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出する、
請求項6に記載の地図生成方法。 the specific direction is a scanning direction of the depth sensor,
In the calculation, a curvature of a locus that connects the feature point of interest and a plurality of other feature points that are aligned with the feature point of interest in the specific direction with the feature point of interest as a center is calculated.
The map generating method according to claim 6.
請求項5に記載の地図生成方法。 The depth sensor is mounted on a moving body.
The map generating method according to claim 5 .
深度センサから出力された画像データをフレーム単位で取得させ、
フレーム毎に、前記画像データから特徴点を抽出させ、
フレーム毎に、抽出された特徴点の中から特定の特徴点を選択させ、選択した前記特定の特徴点の深度が、選択した前記特定の特徴点と画像の特定方向において並ぶ、別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除させ、
フレーム間で対応する特徴点の組を特定させ、更に、組として特定された前記特徴点の3次元座標を算出させ、算出結果を用いて、組として特定された前記特徴点の集合で構成された環境地図を生成させる、
プログラム。 On the computer,
The image data output from the depth sensor is acquired frame by frame,
extracting feature points from the image data for each frame;
selecting a specific feature point from the extracted feature points for each frame, and excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of a plurality of other feature points that are aligned with the selected specific feature point in a specific direction of the image by a threshold value or more;
Identifying pairs of corresponding feature points between frames, calculating three-dimensional coordinates of the feature points identified as pairs, and generating an environmental map composed of the sets of feature points identified as pairs using the calculation results.
program .
選択した前記特定の特徴点の深度が、前記別の複数の特徴点それぞれの深度のうちの最小値よりも、閾値以上大きい場合に、選択した前記特定の特徴点を排除する、
請求項9に記載のプログラム。 in the selection, a curvature of a locus connecting a feature point of interest and a plurality of other feature points aligned with the feature point of interest in the specific direction is calculated, and if the calculated curvature is equal to or greater than a threshold, the feature point of interest is selected as the specific feature point;
excluding the selected specific feature point when the depth of the selected specific feature point is greater than the minimum value of the depths of the other plurality of feature points by a threshold or more;
The program according to claim 9.
前記算出において、前記着目する特徴点と、前記着目する特徴点を中心にして前記特定方向において前記着目する特徴点と並ぶ、別の複数の特徴点と、を結ぶ軌跡の曲率を算出する、
請求項10に記載のプログラム。 the specific direction is a scanning direction of the depth sensor,
In the calculation, a curvature of a locus that connects the feature point of interest and a plurality of other feature points that are aligned with the feature point of interest in the specific direction with the feature point of interest as a center is calculated.
The program according to claim 10.
請求項9に記載のプログラム。 The depth sensor is mounted on a moving body.
The program according to claim 9.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 田崎勇一,LiDARを用いたSLAM技術の現状と展望,システム/制御/情報,一般社団法人システム制御情報学会,2020年02月15日,Vol. 64, No. 2,pp.51-56 |
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