Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7810883B2 - Object Recognition System - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7810883B2 - Object Recognition System - Google Patents

Object Recognition System

Info

Publication number
JP7810883B2
JP7810883B2 JP2022013054A JP2022013054A JP7810883B2 JP 7810883 B2 JP7810883 B2 JP 7810883B2 JP 2022013054 A JP2022013054 A JP 2022013054A JP 2022013054 A JP2022013054 A JP 2022013054A JP 7810883 B2 JP7810883 B2 JP 7810883B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
point cloud
cloud data
dimensional
unit
dimensional sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022013054A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023111275A (en
Inventor
宜樹 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Wave Inc
Original Assignee
Denso Wave Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Wave Inc filed Critical Denso Wave Inc
Priority to JP2022013054A priority Critical patent/JP7810883B2/en
Publication of JP2023111275A publication Critical patent/JP2023111275A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7810883B2 publication Critical patent/JP7810883B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

本発明は、三次元センサにて取得される点群データを利用して物体を認識する物体認識システムに関するものである。 The present invention relates to an object recognition system that recognizes objects using point cloud data acquired by a three-dimensional sensor.

従来、監視対象エリアを監視するシステム等では、その監視対象エリア内に配置される三次元センサにて取得される点群データを利用して、侵入者などの警戒すべき物体の有無を認識する。このように監視対象エリア内の物体の三次元形状を認識する三次元センサに関する技術として、例えば、下記特許文献1に開示されるレーザレーダ装置が知られている。このレーザレーダ装置は、投光部が投光したレーザ光を揺動ミラーにて外部に向けて偏向して照射する際に揺動ミラーによる偏向方向が上下方向及び左右方向に走査され、このレーザ光の照射に応じた外部反射光が揺動ミラーを介して受光部にて受光されることで、所定の計測範囲内にある物体の三次元形状の計測結果として点群データを取得するように構成されている。 Conventionally, systems for monitoring monitored areas use point cloud data acquired by three-dimensional sensors placed within the monitored area to recognize the presence or absence of objects to be wary of, such as intruders. One example of technology related to three-dimensional sensors that recognize the three-dimensional shapes of objects within a monitored area is the laser radar device disclosed in Patent Document 1 below. This laser radar device is configured so that when a laser beam emitted by a light-emitting unit is deflected and irradiated externally by an oscillating mirror, the deflection direction of the oscillating mirror scans in both vertical and horizontal directions. The externally reflected light corresponding to the laser beam irradiation is received by a light-receiving unit via the oscillating mirror, thereby acquiring point cloud data as a measurement result of the three-dimensional shape of objects within a predetermined measurement range.

特許第6772667号公報Patent No. 6772667

ところで、1つの三次元センサで監視できる範囲には限界があり、また柱などの障害物が存在する場合には監視できない死角となる範囲が発生してしまう。このため、複数の三次元センサを用いることで監視対象エリアの拡大および死角のカバーを行うことが考えられる。しかしながら、各三次元センサからの出力を利用して監視範囲内の物体を認識する認識処理等を行う認識部では、それぞれの三次元センサの出力を同じ座標系で取り扱えるように同期させる必要があり、このために各三次元センサ間の回転方向も含めた相対位置関係を正確に把握する必要がある。このため、ユーザが各三次元センサの設置時にそれらの相対位置関係に関する情報を認識部に入力操作することもできるが、ユーザにとって煩雑な作業になるだけでなく、誤った情報が入力されてしまうと認識処理等に支障をきたすという問題がある。 However, there is a limit to the range that can be monitored with a single 3D sensor, and the presence of obstacles such as pillars will result in blind spots that cannot be monitored. For this reason, using multiple 3D sensors is one way to expand the monitoring area and cover blind spots. However, the recognition unit, which uses the output from each 3D sensor to perform recognition processing to recognize objects within the monitoring range, needs to synchronize the output of each 3D sensor so that it can be handled in the same coordinate system. To do this, it is necessary to accurately grasp the relative positional relationship between each 3D sensor, including the direction of rotation. For this reason, the user can input information about the relative positional relationship between each 3D sensor into the recognition unit when installing each sensor, but this is not only cumbersome for the user, but also has the problem of impeding recognition processing if incorrect information is input.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、外部から情報を受けることなく、各三次元センサ間の相対位置関係を特定可能な構成を提供することにある。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a configuration that can identify the relative positional relationship between each three-dimensional sensor without receiving information from an external source.

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、
所定の計測範囲(S)内にある物体の三次元形状の計測結果として点群データをそれぞれ取得する複数の三次元センサ(10a,10b,10c)と、
前記複数の三次元センサにてそれぞれ取得される前記点群データを利用して前記物体を認識可能な認識部(20)と、
を備える物体認識システム(1)であって、
前記認識部は、
前記三次元センサの位置を基準に当該三次元センサにて取得された前記点群データの少なくとも一部が鉛直方向に直交する平面に投影されるようにして俯瞰画像(Pa,Pb)を生成する俯瞰画像生成部(21)と、
前記俯瞰画像生成部により前記複数の三次元センサごとに生成された複数の前記俯瞰画像に共通して含まれる物体の点群データからなる共通形状(Ra,Rb)を抽出する抽出部(21)と、
前記共通形状のコーナーの位置が一致するように複数の前記俯瞰画像を移動させた後に、前記コーナーを中心に前記俯瞰画像を回転させて位置合わせした結果に基づいて、前記複数の三次元センサの相対位置関係を特定する相対位置特定部(21)と、
を備えることを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the claims is as follows:
a plurality of three-dimensional sensors (10a, 10b, 10c) each acquiring point cloud data as a measurement result of the three-dimensional shape of an object within a predetermined measurement range (S);
a recognition unit (20) capable of recognizing the object using the point cloud data acquired by each of the plurality of three-dimensional sensors;
An object recognition system (1) comprising:
The recognition unit
an overhead image generating unit (21) that generates overhead images (Pa, Pb) by projecting at least a portion of the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor onto a plane perpendicular to the vertical direction based on the position of the three-dimensional sensor;
an extraction unit (21) that extracts a common shape (Ra, Rb) consisting of point cloud data of an object commonly included in the plurality of overhead images generated by the overhead image generation unit for each of the plurality of three-dimensional sensors;
a relative position specifying unit (21) that specifies a relative positional relationship between the plurality of three-dimensional sensors based on a result of aligning the bird's-eye images by rotating the bird's-eye images around the corners after moving the plurality of bird's-eye images so that the positions of the corners of the common shape coincide with each other;
The present invention is characterized by comprising:
The symbols in parentheses above indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments to be described later.

請求項1の発明では、認識部において、三次元センサの位置を基準に当該三次元センサにて取得された点群データの少なくとも一部が鉛直方向に直交する平面(以下、基準平面ともいう)に投影されるようにして俯瞰画像が俯瞰画像生成部により生成され、複数の三次元センサごとに生成された複数の俯瞰画像に共通して含まれる物体の点群データからなる共通形状が抽出部により抽出され、その共通形状のコーナーの位置が一致するように複数の俯瞰画像を移動させた後に、上記コーナーを中心に俯瞰画像を回転させて位置合わせした結果に基づいて、複数の三次元センサの相対位置関係が相対位置特定部により特定される。 In the invention of claim 1, in the recognition unit, an overhead image is generated by an overhead image generation unit so that at least a portion of the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor is projected onto a plane (hereinafter also referred to as a reference plane) perpendicular to the vertical direction based on the position of the three-dimensional sensor, an extraction unit extracts a common shape made up of point cloud data of objects that are commonly included in the multiple overhead images generated for each of the multiple three-dimensional sensors, and after moving the multiple overhead images so that the positions of the corners of the common shape coincide, the overhead images are rotated around the corners to align them, and based on the result, the relative position identification unit identifies the relative positional relationship of the multiple three-dimensional sensors.

三次元センサの位置を基準に生成された複数の俯瞰画像を共通形状のコーナーの位置が一致するようにそれぞれ移動させた後にそのコーナーを中心に俯瞰画像を回転させて位置合わせすると、共通形状が含まれる上記基準平面上にて各三次元センサが点在する状態となる。例えば、第1の三次元センサの位置を基準とする俯瞰画像に対して共通形状のコーナーの位置が一致するように第2の三次元センサの位置を基準とする俯瞰画像を移動及び回転させて位置合わせすると、上記基準平面上に第1の三次元センサと第2の三次元センサとが実際の相対位置関係を反映するように点在する状態となる。このため、ユーザの入力操作による相対位置情報やGPS情報などの外部から情報を受けることなく、各三次元センサ間の相対位置関係を上述のように位置合わせした結果に基づいて特定することができる。
When multiple overhead images generated based on the positions of the three-dimensional sensors are moved so that the positions of the corners of the common shape coincide, and then the overhead images are rotated around the corners to align them, the three-dimensional sensors are scattered on the reference plane that includes the common shape. For example, when an overhead image based on the position of a second three-dimensional sensor is moved and rotated to align the positions of the corners of the common shape with respect to an overhead image based on the position of a first three-dimensional sensor, the first and second three-dimensional sensors are scattered on the reference plane to reflect their actual relative positional relationship. Therefore, the relative positional relationship between the three-dimensional sensors can be determined based on the results of the above-described alignment, without receiving external information such as relative position information input by a user or GPS information.

請求項2の発明では、三次元センサにて取得された点群データのうち以前の計測結果を利用して移動が推定される物体の点群データを除いて俯瞰画像が俯瞰画像生成部により生成される。これにより、共通形状は、移動物体の点群データではなく静止物体の点群データから抽出されるので、位置合わせに適した点群データを抽出でき、各三次元センサ間の相対位置関係をより正確に特定することができる。また、データ取得ノイズによる影響を軽減できるだけでなく、情報量が限定されることで処理負荷を軽減することができる。 In the invention of claim 2, the overhead image generation unit generates an overhead image by excluding point cloud data of objects whose movement is estimated using previous measurement results from the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor. As a result, the common shape is extracted from point cloud data of stationary objects rather than point cloud data of moving objects, making it possible to extract point cloud data suitable for alignment and more accurately identify the relative positional relationship between each three-dimensional sensor. In addition to reducing the impact of data acquisition noise, limiting the amount of information reduces the processing load.

請求項3の発明では、三次元センサにて取得された点群データのうち所定の計測範囲における床面からの高さが所定値以下となる点群データを除いて俯瞰画像が俯瞰画像生成部により生成される。これにより、共通形状は、比較的高さが低い物体(例えば、人や搬送物)の点群データではなく比較的高さが高い物体(例えば壁や柱)の点群データから抽出されるので、位置合わせに適した点群データを抽出でき、各三次元センサ間の相対位置関係をより正確に特定することができる。また、データ取得ノイズによる影響を軽減できるだけでなく、情報量が限定されることで処理負荷を軽減することができる。 In the invention of claim 3, the overhead image generation unit generates an overhead image by excluding point cloud data acquired by the three-dimensional sensor whose height from the floor in a predetermined measurement range is equal to or less than a predetermined value. This allows the common shape to be extracted from point cloud data of relatively tall objects (e.g., walls or pillars) rather than point cloud data of relatively short objects (e.g., people or transported goods), making it possible to extract point cloud data suitable for alignment and more accurately identify the relative positional relationship between each three-dimensional sensor. Furthermore, not only can the effects of data acquisition noise be reduced, but the processing load can also be reduced by limiting the amount of information.

請求項4の発明では、認識部において、所定の計測範囲内に配置される各物体の配置図が配置図取得部により予め取得され、配置図取得部により取得された配置図と三次元センサにて取得された点群データとを利用して当該三次元センサの所定の計測範囲内での位置が絶対位置特定部により特定される。このように、三次元センサにて取得された点群データだけでなく所定の計測範囲内に配置される各物体の配置図をも利用することで、単にその三次元センサにて取得された点群データを利用する場合と比較して、三次元センサの所定の計測範囲内での位置をより正確に特定することができる。 In the invention of claim 4, in the recognition unit, a layout diagram of each object placed within a predetermined measurement range is acquired in advance by a layout diagram acquisition unit, and the absolute position identification unit identifies the position within the predetermined measurement range of the three-dimensional sensor using the layout diagram acquired by the layout diagram acquisition unit and the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor. In this way, by using not only the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor but also the layout diagram of each object placed within the predetermined measurement range, the position within the predetermined measurement range of the three-dimensional sensor can be identified more accurately compared to when simply using the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor.

第1実施形態に係る物体認識システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an object recognition system according to a first embodiment. 監視対象エリア内に配置される2つの三次元センサの位置関係を概略的に説明する概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the positional relationship between two three-dimensional sensors arranged within a monitoring area. 図2の配置状態で取得される点群データのイメージを説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an image of point cloud data acquired in the arrangement state of FIG. 2 . 第1実施形態において制御部にてなされる相対位置特定処理の流れを例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the flow of a relative position specifying process performed by a control unit in the first embodiment. 図3の状態で三次元センサ10aの点群データから生成される俯瞰画像を説明する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating an overhead image generated from point cloud data of a three-dimensional sensor 10a in the state of FIG. 3; FIG. 図3の状態で三次元センサ10bの点群データから生成される俯瞰画像を説明する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating an overhead image generated from point cloud data of a three-dimensional sensor 10b in the state of FIG. 3; FIG. 図5に示す俯瞰画像に対して図6に示す俯瞰画像を移動して共通形状のコーナーの位置を合わせた状態を説明する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating a state in which the bird's-eye view image shown in FIG. 6 is moved relative to the bird's-eye view image shown in FIG. 5 to align the positions of the corners of the common shape. FIG. 図7の状態から図6の俯瞰画像を回転させて位置合わせした状態を説明する説明図である。8 is an explanatory diagram illustrating a state in which the overhead image of FIG. 6 is rotated and aligned from the state of FIG. 7; FIG. 監視対象エリアの一部に配置される各物体の配置図を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a layout of objects placed in a part of a monitoring target area. 図9の配置図に対応するエリアを含むような監視対象エリア内に配置される三次元センサと各物体との位置関係を概略的に説明する概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view illustrating the positional relationship between a three-dimensional sensor and each object that is placed within a monitored area that includes an area corresponding to the layout diagram of FIG. 9 . 第2実施形態において制御部にてなされる絶対位置特定処理の流れを例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the flow of an absolute position specifying process performed by a control unit in the second embodiment. 図10の状態で三次元センサの点群データから生成される俯瞰画像を説明する説明図である。11 is an explanatory diagram illustrating an overhead image generated from point cloud data of a three-dimensional sensor in the state of FIG. 10 . FIG. 第1特徴形状と第2特徴形状との一致する度合いが高くなる位置候補が複数算出される場合を例示した説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating a case where a plurality of position candidates are calculated that have a high degree of coincidence between a first feature shape and a second feature shape; FIG. 図9の配置図から線分を除去するように補正した状態を例示する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a state in which the layout diagram of FIG. 9 has been corrected to remove line segments.

[第1実施形態]
以下、本発明の物体認識システムを具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る物体認識システム1は、複数の三次元センサにてそれぞれ取得される点群データを利用して所定の計測範囲内にある物体を認識するシステムである。本実施形態では、物体認識システム1は、図1に示すように、上記所定の計測範囲に相当する監視対象エリアS内に配置される複数の三次元センサとして三次元センサ10a,10bと、両三次元センサ10a,10bにてそれぞれ取得される点群データを利用して監視対象エリアS内の物体を認識する認識部として機能する認識装置20とを備え、監視対象エリアS内に侵入する侵入者等を検知可能に構成されている。
[First embodiment]
A first embodiment of an object recognition system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The object recognition system 1 according to this embodiment is a system that recognizes objects within a predetermined measurement range by using point cloud data acquired by a plurality of three-dimensional sensors. In this embodiment, as shown in Fig. 1, the object recognition system 1 includes three-dimensional sensors 10a and 10b as a plurality of three-dimensional sensors arranged within a monitored area S corresponding to the predetermined measurement range, and a recognition device 20 that functions as a recognition unit that recognizes objects within the monitored area S by using the point cloud data acquired by each of the three-dimensional sensors 10a and 10b, and is configured to be able to detect intruders and the like entering the monitored area S.

三次元センサ10aは、投光部が投光した赤外線を揺動ミラーにて外部に向けて偏向して照射する際に揺動ミラーによる偏向方向が上下方向及び左右方向に走査され、この赤外線の照射に応じた外部反射光が揺動ミラーを介して受光部にて受光されることで、所定の計測範囲内にある物体の三次元形状の計測結果として点群データを取得するように構成されている。三次元センサ10bも三次元センサ10aと同様に構成されており、その具体的な詳細構成は、例えば、特許第6772667号公報に開示されるレーザレーダ装置と同等とすることができる。 Three-dimensional sensor 10a is configured so that when the infrared light emitted by the light-emitting unit is deflected and emitted externally by the oscillating mirror, the deflection direction by the oscillating mirror scans vertically and horizontally. The externally reflected light corresponding to this infrared light is received by the light-receiving unit via the oscillating mirror, thereby acquiring point cloud data as a measurement result of the three-dimensional shape of an object within a specified measurement range. Three-dimensional sensor 10b is configured similarly to three-dimensional sensor 10a, and its specific detailed configuration can be equivalent to that of the laser radar device disclosed in Patent No. 6772667, for example.

このように構成される三次元センサ10a及び三次元センサ10bは、図2に示すように、監視対象エリアSの全てを監視できるように所定の距離だけ離して、それぞれ監視対象エリアSの天井等に設置される。三次元センサ10a及び三次元センサ10bは、取得した点群データをそれぞれ所定のタイミングにて認識装置20に対して有線又は無線にて出力するように構成されている。 As shown in Figure 2, the three-dimensional sensors 10a and 10b configured in this manner are installed on the ceiling or other surface of the monitoring area S at a predetermined distance apart so that the entire monitoring area S can be monitored. The three-dimensional sensors 10a and 10b are configured to output the acquired point cloud data to the recognition device 20 via wired or wireless connection at predetermined times.

認識装置20は、例えば、パーソナルコンピュータ等であって、図1に示すように、CPU等からなる制御部21及び半導体メモリ等からなる記憶部22に加えて、制御部21によって表示内容が制御される表示部23、入力操作に応じた操作信号を制御部21に出力する操作部24、監視サーバなどの外部機器と通信するための通信部25などを備えている。 The recognition device 20 is, for example, a personal computer, and as shown in FIG. 1, in addition to a control unit 21 consisting of a CPU or the like and a storage unit 22 consisting of semiconductor memory or the like, it is equipped with a display unit 23 whose display content is controlled by the control unit 21, an operation unit 24 that outputs operation signals to the control unit 21 in response to input operations, and a communication unit 25 for communicating with external devices such as a monitoring server.

認識装置20は、三次元センサ10a及び三次元センサ10bからそれぞれ出力される点群データを利用して監視対象エリアS内の物体を認識する認識処理を行い、この認識処理中に侵入者等が検知されると、その検知結果等を通信部25を介して監視サーバに送信する処理を行う。なお、図3では、図2の配置状態で三次元センサ10a及び三次元センサ10bからそれぞれ取得される点群データのイメージを例示している。 The recognition device 20 performs a recognition process to recognize objects within the monitored area S using the point cloud data output from the three-dimensional sensors 10a and 10b, respectively, and if an intruder or the like is detected during this recognition process, the recognition device 20 transmits the detection results or the like to the monitoring server via the communication unit 25. Note that Figure 3 shows an example of the point cloud data acquired from the three-dimensional sensors 10a and 10b in the arrangement shown in Figure 2.

上述したように、本実施形態では、1つの三次元センサではなく、複数の三次元センサ(三次元センサ10a及び三次元センサ10b)を採用することで、監視対象エリアSの拡大および死角のカバーを図っている。このように複数の三次元センサを採用する場合、それぞれの三次元センサの出力を同じ座標系で取り扱えるように同期させる必要があり、このためには、各三次元センサ間の回転方向も含めた相対位置関係を正確に把握する必要がある。 As described above, in this embodiment, multiple three-dimensional sensors (three-dimensional sensor 10a and three-dimensional sensor 10b) are used instead of a single three-dimensional sensor, thereby expanding the monitored area S and covering blind spots. When multiple three-dimensional sensors are used in this way, the outputs of each three-dimensional sensor must be synchronized so that they can be handled in the same coordinate system, and to do this, it is necessary to accurately grasp the relative positional relationship between each three-dimensional sensor, including the rotational direction.

そこで、本実施形態では、三次元センサ10a及び三次元センサ10bを監視対象エリアSの天井等に設置した後に、認識装置20の制御部21にてなされる相対位置特定処理により、三次元センサ10aと三次元センサ10bとの回転方向も含めた相対位置関係を特定する。このように特定された相対位置関係に関する情報(以下、相対位置関係情報ともいう)は、記憶部22に記憶される。そして、その後に制御部21にてなされる認識処理では、上述のように予め記憶部22に記憶された相対位置関係情報を利用して両三次元センサ10a,10bにてそれぞれ取得される点群データを同じ座標系で取り扱えるように同期させ、このように同期させた点群データを利用して監視対象エリアS内の物体を認識するための処理を行う。 In this embodiment, after installing three-dimensional sensors 10a and 10b on the ceiling or the like of the monitored area S, the relative positional relationship between three-dimensional sensors 10a and 10b, including the rotational direction, is determined by a relative position determination process performed by the control unit 21 of the recognition device 20. Information relating to the determined relative positional relationship (hereinafter also referred to as relative positional relationship information) is stored in the memory unit 22. Then, in the recognition process performed thereafter by the control unit 21, the relative positional relationship information previously stored in the memory unit 22 as described above is used to synchronize the point cloud data acquired by both three-dimensional sensors 10a and 10b so that they can be handled in the same coordinate system, and the synchronized point cloud data is used to perform processing to recognize objects within the monitored area S.

以下、本実施形態において、認識装置20の制御部21にてなされる相対位置特定処理について、図4に示すフローチャート等を参照して具体的に説明する。
操作部24に対する所定の操作等に応じて制御部21にて相対位置特定処理が開始されると、まず、図4のステップS101に示す三次元座標情報変換処理がなされる。この処理では、まず、1番目の三次元センサである三次元センサ10aから取得した点群データが、当該三次元センサ10aの位置を原点(基準)とする三次元座標情報(x,y,z)に変換される。
Hereinafter, the relative position specifying process performed by the control unit 21 of the recognition device 20 in this embodiment will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the control unit 21 starts the relative position identification process in response to a predetermined operation on the operation unit 24, the control unit 21 first performs the three-dimensional coordinate information conversion process shown in step S101 of Fig. 4. In this process, the point cloud data acquired from the three-dimensional sensor 10a, which is the first three-dimensional sensor, is converted into three-dimensional coordinate information (x, y, z) with the position of the three-dimensional sensor 10a as the origin (reference).

次に、ステップS103に示す俯瞰画像生成処理がなされ、上述のように変換された三次元座標情報が、鉛直方向(z軸)に直交する平面(基準平面)に投影されるようにして、俯瞰画像が生成される。図2のように配置される三次元センサ10aでは、例えば、図5に示すような俯瞰画像Paが生成される。なお、上記俯瞰画像生成処理を行う制御部21は、「俯瞰画像生成部」の一例に相当し得る。 Next, the overhead image generation process shown in step S103 is performed, and the three-dimensional coordinate information converted as described above is projected onto a plane (reference plane) perpendicular to the vertical direction (z-axis), thereby generating an overhead image. With the three-dimensional sensor 10a arranged as shown in FIG. 2, for example, an overhead image Pa such as that shown in FIG. 5 is generated. Note that the control unit 21 that performs the overhead image generation process can be considered an example of a "bird's-eye image generation unit."

続いて、ステップS105に示す判定処理にて、全ての三次元センサについて俯瞰画像が生成されているか否かについて判定される。三次元センサ10bについて俯瞰画像が生成されていないため(S105でNo)、三次元センサ10bについても、点群データが当該三次元センサ10bの位置を原点とする三次元座標情報に変換され(S101)、このように変換された三次元座標情報が、鉛直方向に直交する平面(基準平面)に投影されるようにして、俯瞰画像が生成される(S103)。図2のように配置される三次元センサ10bでは、例えば、図6に示すような俯瞰画像Pbが生成される。 Next, in the determination process shown in step S105, it is determined whether or not overhead images have been generated for all three-dimensional sensors. Because an overhead image has not been generated for three-dimensional sensor 10b (No in S105), the point cloud data for three-dimensional sensor 10b is also converted into three-dimensional coordinate information with the position of that three-dimensional sensor 10b as the origin (S101), and an overhead image is generated by projecting the converted three-dimensional coordinate information onto a plane (reference plane) perpendicular to the vertical direction (S103). For three-dimensional sensor 10b positioned as shown in Figure 2, for example, an overhead image Pb such as that shown in Figure 6 is generated.

上述のように全ての三次元センサについて俯瞰画像がそれぞれ生成されることで(S105でYes)、ステップS107に示す共通形状抽出処理がなされる。この処理では、各俯瞰画像に共通して含まれる物体の点群データからなる共通形状が抽出される。上述のように俯瞰画像Pa,Pbが生成される場合には、図5及び図6に示す共通形状Ra,Rbが抽出される。なお、上記共通形状抽出処理を行う制御部21は、「抽出部」の一例に相当し得る。 Once overhead images are generated for all three-dimensional sensors as described above (Yes in S105), the common shape extraction process shown in step S107 is performed. In this process, a common shape consisting of point cloud data of objects commonly included in each overhead image is extracted. When overhead images Pa and Pb are generated as described above, common shapes Ra and Rb shown in Figures 5 and 6 are extracted. Note that the control unit 21 that performs the common shape extraction process can be considered an example of an "extraction unit."

続いて、ステップS109に示す位置合わせ処理がなされ、共通形状が一致するように複数の俯瞰画像を移動及び回転させて位置合わせするための処理がなされる。具体的には、例えば、図5の俯瞰画像Paに対して上述のように抽出された共通形状Ra,Rbの認識容易な部位であるコーナーRao,Rboの位置が一致するように図6の俯瞰画像Pbを移動させて重ねる(図7参照)。さらに、コーナーRao,Rboを中心に俯瞰画像Paの共通形状Raの面と俯瞰画像Pbの共通形状Rbの面とが重なるように俯瞰画像Pbを回転させる(図8参照)。このように位置合わせした状態では、図8からわかるように、上記基準平面上に三次元センサ10aと三次元センサ10bとが実際の相対位置関係を反映するように点在する状態となる。 Next, the alignment process shown in step S109 is performed, in which the multiple overhead images are moved and rotated to align them so that the common shapes match. Specifically, for example, the overhead image Pb of FIG. 6 is moved and superimposed on the overhead image Pa of FIG. 5 so that the positions of corners Rao and Rbo, which are easily recognizable parts of the common shapes Ra and Rb extracted as described above, match (see FIG. 7). Furthermore, the overhead image Pb is rotated around the corners Rao and Rbo so that the surface of the common shape Ra in overhead image Pa and the surface of the common shape Rb in overhead image Pb overlap (see FIG. 8). With this alignment, as can be seen from FIG. 8, the three-dimensional sensors 10a and 10b are scattered on the reference plane to reflect their actual relative positional relationship.

このため、上述のような点在状態から両三次元センサ10a,10b間の回転方向も含めた相対位置関係を特定でき、ステップS111に示す相対位置関係情報記憶処理にて、上述のように特定された相対位置関係に関する相対位置関係情報が記憶部22に記憶される。なお、上述のような点在状態から両三次元センサ10a,10b間の回転方向も含めた相対位置関係を特定する処理を行う制御部21は、「相対位置特定部」の一例に相当し得る。 For this reason, the relative positional relationship between the two three-dimensional sensors 10a, 10b, including the direction of rotation, can be determined from the scattered state described above, and in the relative positional relationship information storage process shown in step S111, relative positional relationship information regarding the relative positional relationship determined as described above is stored in the memory unit 22. Note that the control unit 21, which performs the process of determining the relative positional relationship between the two three-dimensional sensors 10a, 10b, including the direction of rotation, from the scattered state described above, can correspond to an example of a "relative position determination unit."

以上説明したように、本実施形態に係る物体認識システム1では、認識装置20の制御部21にてなされる相対位置特定処理において、三次元センサ(10a,10b)の位置を基準に当該三次元センサにて取得された点群データが基準平面に投影されるようにして俯瞰画像(Pa,Pb)が生成され、複数の三次元センサごとに生成された複数の俯瞰画像に共通して含まれる物体の点群データからなる共通形状(Ra,Rb)が抽出され、その共通形状が一致するように複数の俯瞰画像を移動及び回転させて位置合わせした結果に基づいて、複数の三次元センサの相対位置関係が特定される。 As described above, in the object recognition system 1 according to this embodiment, in the relative position identification process performed by the control unit 21 of the recognition device 20, overhead images (Pa, Pb) are generated by projecting the point cloud data acquired by the three-dimensional sensors (10a, 10b) onto a reference plane based on the positions of the three-dimensional sensors, a common shape (Ra, Rb) consisting of point cloud data of objects commonly included in the multiple overhead images generated by the multiple three-dimensional sensors is extracted, and the multiple overhead images are moved and rotated to align the common shape, and the relative positional relationship of the multiple three-dimensional sensors is identified based on the result.

三次元センサ10aの位置を基準とする俯瞰画像Paに対して共通形状Ra,Rbが一致するように三次元センサ10bの位置を基準とする俯瞰画像Pbを移動及び回転させて位置合わせすると、上記基準平面上に三次元センサ10aと三次元センサ10bとが実際の相対位置関係を反映するように点在する状態となる。このため、ユーザの入力操作による相対位置情報やGPS情報などの外部から情報を受けることなく、各三次元センサ間の相対位置関係を上述のように位置合わせした結果に基づいて自動で特定することができる。 When the overhead image Pb based on the position of the three-dimensional sensor 10b is moved and rotated to align it with the overhead image Pa based on the position of the three-dimensional sensor 10a so that the common shapes Ra and Rb coincide, the three-dimensional sensors 10a and 10b are scattered on the reference plane in a manner that reflects their actual relative positional relationship. Therefore, the relative positional relationship between each three-dimensional sensor can be automatically determined based on the results of the above-described alignment, without receiving external information such as relative position information input by the user or GPS information.

なお、本実施形態の第1変形例として、上記俯瞰画像生成処理では、三次元センサにて取得された点群データのうち以前の計測結果を利用して移動が推定される物体の点群データを除いて俯瞰画像が生成されてもよい。具体的には、例えば、前回以前の計測結果との差分が所定値以下である点群データを静止物体の点群データ、前回以前の計測結果との差分が上記所定値を超える点群データを移動物体の点群データとして、移動物体の点群データ(移動が推定される物体の点群データ)を除いて静止物体の点群データのみで俯瞰画像を生成する。 As a first variation of this embodiment, the overhead image generation process may generate an overhead image by excluding point cloud data of objects whose movement is estimated using previous measurement results from the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor. Specifically, for example, point cloud data whose difference from the previous or previous measurement result is equal to or less than a predetermined value is defined as point cloud data of stationary objects, and point cloud data whose difference from the previous or previous measurement result exceeds the predetermined value is defined as point cloud data of moving objects, and an overhead image is generated using only the point cloud data of stationary objects, excluding the point cloud data of moving objects (point cloud data of objects whose movement is estimated).

これにより、共通形状は、移動物体の点群データではなく静止物体の点群データから抽出されるので、位置合わせに適した点群データを抽出でき、各三次元センサ間の相対位置関係をより正確に特定することができる。また、データ取得ノイズによる影響を軽減できるだけでなく、情報量が限定されることで処理負荷を軽減することができる。 As a result, the common shape is extracted from point cloud data of stationary objects rather than point cloud data of moving objects, making it possible to extract point cloud data suitable for alignment and more accurately identify the relative positional relationship between each 3D sensor. In addition to reducing the impact of data acquisition noise, limiting the amount of information also reduces the processing load.

また、本実施形態の第2変形例として、上記俯瞰画像生成処理では、三次元センサにて取得された点群データのうち監視対象エリア(所定の計測範囲)Sにおける床面からの高さが所定値以下となる点群データを除いて俯瞰画像が生成されてもよい。具体的には、例えば、上記所定値を2mに設定し、床面からの高さが2m以下となる点群データを除いて、床面からの高さが2mを超える点群データのみで俯瞰画像を生成する。 Furthermore, as a second variation of this embodiment, in the overhead image generation process, the overhead image may be generated by excluding point cloud data acquired by the three-dimensional sensor whose height from the floor in the monitored area (predetermined measurement range) S is equal to or less than a predetermined value. Specifically, for example, the predetermined value may be set to 2 m, and the overhead image may be generated using only point cloud data whose height from the floor exceeds 2 m, excluding point cloud data whose height from the floor is equal to or less than 2 m.

これにより、共通形状は、比較的高さが低い物体(例えば、人や搬送物)の点群データではなく比較的高さが高い物体(例えば壁や柱)の点群データから抽出されるので、位置合わせに適した点群データを抽出でき、各三次元センサ間の相対位置関係をより正確に特定することができる。また、データ取得ノイズによる影響を軽減できるだけでなく、情報量が限定されることで処理負荷を軽減することができる。 As a result, the common shape is extracted from point cloud data of relatively tall objects (such as walls or pillars) rather than point cloud data of relatively short objects (such as people or transported goods), making it possible to extract point cloud data suitable for alignment and more accurately identify the relative positional relationship between each 3D sensor. In addition to reducing the impact of data acquisition noise, limiting the amount of information also reduces the processing load.

なお、上記俯瞰画像生成処理では、三次元センサの位置を基準に当該三次元センサにて取得された全ての点群データが上記基準平面に投影されるようにして俯瞰画像が生成されることに限らず、三次元センサの位置を基準に当該三次元センサにて取得された点群データの一部(例えば、三次元センサから所定距離範囲内にある点群データ)が上記基準平面に投影されるようにして俯瞰画像が生成されてもよい。 In addition, in the above-mentioned overhead image generation process, the overhead image is not limited to being generated by projecting all point cloud data acquired by the three-dimensional sensor onto the reference plane based on the position of the three-dimensional sensor. The overhead image may also be generated by projecting a portion of the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor onto the reference plane based on the position of the three-dimensional sensor (for example, point cloud data within a specified distance range from the three-dimensional sensor).

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る物体認識システムについて、図面を参照して説明する。
本第2実施形態では、予め取得される配置図を利用して三次元センサの位置を特定する点が、上記第1実施形態と主に異なる。したがって、第1実施形態と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an object recognition system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The second embodiment differs from the first embodiment mainly in that the position of the three-dimensional sensor is identified using a layout diagram acquired in advance. Therefore, components that are substantially the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals and their description will be omitted.

監視対象エリアにおける三次元センサの天井等への設置位置を決める際、地図や実際の配置物を参考にすることがあるが、周囲に明確な目印がない場合(例えば、特徴的形状の配置物が少ない場合)などでは、監視対象エリアに対する三次元センサの設置位置を精度よく定めることが困難になる。このため、三次元センサの設置者と異なるシステム管理者等が、監視対象エリアのどの位置にどの回転角度(検出角度)で三次元センサが配置されているかを推定して登録すると、その設置位置や設置角度のずれのために計測誤差が生じてしまう可能性がある。 When deciding where to install a 3D sensor on the ceiling or other surface in a monitored area, maps or actual objects may be used as reference. However, if there are no clear landmarks in the surrounding area (for example, if there are few distinctively shaped objects), it can be difficult to accurately determine the installation position of the 3D sensor relative to the monitored area. For this reason, if a system administrator, or other person other than the person who installed the 3D sensor, estimates and registers the position and rotation angle (detection angle) of the 3D sensor in the monitored area, there is a risk of measurement errors occurring due to discrepancies in the installation position and installation angle.

そこで、本実施形態に係る物体認識システム1では、監視対象エリア(所定の計測範囲)S内に配置される少なくとも一部の物体の配置図Mが予め取得されて記憶部22に記憶されることを前提に、認識装置20の制御部21にて、記憶部22に予め記憶される配置図Mと三次元センサにて取得された点群データとを利用して当該三次元センサの監視対象エリアS内での位置を特定する絶対位置特定処理を行う。このように、各三次元センサについてそれぞれ監視対象エリアS内での位置を正確に特定することで、上記第1実施形態における相対位置特定処理にて取得される点群データの精度を高めることもできる。なお、本実施形態では、各物体の配置図Mは、例えば、図9に例示するような建築図面(俯瞰画像と同じ視点で作成される平面図)であり、単なる線分が集まってなり、制御部21にてなされる配置図取得処理により通信部25を介して監視サーバから取得されて、記憶部22に記憶される。このように配置図取得処理を行う制御部21及び通信部25は、「配置図取得部」の一例に相当し得る。また、上記絶対位置特定処理を行う制御部21は、「絶対位置特定部」の一例に相当し得る。 Therefore, in the object recognition system 1 according to this embodiment, a layout diagram M of at least some of the objects located within the monitored area (predetermined measurement range) S is acquired in advance and stored in the memory unit 22. The control unit 21 of the recognition device 20 performs absolute position identification processing to identify the position of the three-dimensional sensor within the monitored area S using the layout diagram M stored in advance in the memory unit 22 and the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor. By accurately identifying the position of each three-dimensional sensor within the monitored area S in this manner, the accuracy of the point cloud data acquired in the relative position identification processing in the first embodiment can be improved. In this embodiment, the layout diagram M of each object is, for example, an architectural drawing (a floor plan created from the same perspective as the aerial image) as shown in FIG. 9, which is composed of simple line segments. The layout diagram M is acquired from the monitoring server via the communication unit 25 by the layout diagram acquisition processing performed by the control unit 21 and stored in the memory unit 22. The control unit 21 and communication unit 25 that perform the layout diagram acquisition processing in this manner may correspond to an example of a "layout diagram acquisition unit." Furthermore, the control unit 21 that performs the absolute position identification process can be an example of an "absolute position identification unit."

以下、図9の配置図Mに対応するエリアを含むような監視対象エリアS内にて図10に例示するように1つの三次元センサ10cが設置される場合に、認識装置20の制御部21にてなされる絶対位置特定処理について、図11に示すフローチャート等を参照して具体的に説明する。 The following describes in detail, with reference to the flowchart shown in Figure 11, the absolute position identification process performed by the control unit 21 of the recognition device 20 when one three-dimensional sensor 10c is installed as shown in Figure 10 within a monitored area S that includes an area corresponding to the layout diagram M in Figure 9.

操作部24に対する所定の操作等に応じて制御部21にて絶対位置特定処理が開始されると、まず、図11のステップS201に示す三次元座標情報変換処理がなされる。この処理では、上述したステップS101に示す三次元座標情報変換処理と同様に、絶対位置を特定すべき三次元センサである三次元センサ10cから取得した点群データが、当該三次元センサ10cの位置を原点(基準)とする三次元座標情報(x,y,z)に変換される。 When the control unit 21 starts the absolute position identification process in response to a predetermined operation on the operation unit 24, the three-dimensional coordinate information conversion process shown in step S201 of FIG. 11 is first performed. In this process, similar to the three-dimensional coordinate information conversion process shown in step S101 described above, the point cloud data acquired from the three-dimensional sensor 10c, which is the three-dimensional sensor whose absolute position is to be identified, is converted into three-dimensional coordinate information (x, y, z) with the position of the three-dimensional sensor 10c as the origin (reference).

次に、ステップS203に示す俯瞰画像生成処理がなされ、上述したステップS103に示す俯瞰画像生成処理と同様に、上述のように変換された三次元座標情報が、鉛直方向(z軸)に直交する平面(基準平面)に投影されるようにして、俯瞰画像が生成される。図10のように配置される三次元センサ10cでは、例えば、図12に示すような俯瞰画像Pcが生成される。 Next, the overhead image generation process shown in step S203 is performed. Similar to the overhead image generation process shown in step S103 described above, the three-dimensional coordinate information converted as described above is projected onto a plane (reference plane) perpendicular to the vertical direction (z-axis), thereby generating an overhead image. With a three-dimensional sensor 10c positioned as shown in Figure 10, for example, an overhead image Pc like the one shown in Figure 12 is generated.

続いて、ステップS205に示す第1特徴形状抽出処理がなされる。この処理では、上述のように生成される俯瞰画像において認識容易な特徴形状(例えば、ほぼ90°のコーナーを有する形状)が第1特徴形状として抽出される。上述のように俯瞰画像Pcが生成される場合には、例えば、図12に示す特徴形状R1が第1特徴形状として抽出される。 Next, the first characteristic shape extraction process shown in step S205 is performed. In this process, a characteristic shape that is easily recognizable in the overhead image generated as described above (for example, a shape with approximately 90° corners) is extracted as the first characteristic shape. When the overhead image Pc is generated as described above, for example, the characteristic shape R1 shown in Figure 12 is extracted as the first characteristic shape.

次に、ステップS207に示す第2特徴形状抽出処理がなされる。この処理では、記憶部22に予め記憶される配置図Mにおいて認識容易な特徴形状が第2特徴形状として抽出される。図9に例示するような配置図Mが記憶されている場合には、例えば、図9に示す特徴形状R2が第2特徴形状として抽出される。なお、第2特徴形状は、配置図Mから都度抽出されることに限らず、配置図Mが取得される際に予め抽出されて記憶部22に記憶されてもよい。 Next, the second characteristic shape extraction process shown in step S207 is performed. In this process, an easily recognizable characteristic shape is extracted as the second characteristic shape from the layout drawing M stored in advance in the storage unit 22. If a layout drawing M such as the one shown in FIG. 9 is stored, for example, the characteristic shape R2 shown in FIG. 9 is extracted as the second characteristic shape. Note that the second characteristic shape does not necessarily have to be extracted from the layout drawing M each time, but may also be extracted in advance when the layout drawing M is acquired and stored in the storage unit 22.

続いて、ステップS209に示すセンサ位置候補算出処理がなされる。この処理では、三次元センサ10cの位置基準の俯瞰画像Pcから抽出された第1特徴形状(特徴形状R1)と三次元センサ10cの位置が考慮されていない配置図Mから抽出された第2特徴形状(特徴形状R2)とを元にマッチング処理がなされて、マッチング率が高くなる(両形状が一致する度合いが高くなる)三次元センサ10cの配置図M上での拡大・縮小率及び回転方向を含めた位置候補が算出される。なお、上記マッチング率は、例えば、特徴形状に関して、一致しているとみなされる点データ数(センサ特徴マッチ数)を総点データ数(センサ特徴数)で除算した値に相当するものとして算出することができる。 Next, the sensor position candidate calculation process shown in step S209 is performed. In this process, a matching process is performed based on the first characteristic shape (characteristic shape R1) extracted from the bird's-eye view image Pc of the position reference of the three-dimensional sensor 10c and the second characteristic shape (characteristic shape R2) extracted from the layout drawing M in which the position of the three-dimensional sensor 10c is not taken into account, and a position candidate on the layout drawing M of the three-dimensional sensor 10c that has a high matching rate (the degree to which the two shapes match is high) is calculated, including the zoom rate and rotation direction. Note that the matching rate can be calculated, for example, as equivalent to the value obtained by dividing the number of point data (number of sensor feature matches) considered to match for the characteristic shapes by the total number of point data (number of sensor features).

そして、位置候補が1つ算出される場合には(S211でYes)、ステップS217に示す絶対位置情報記憶処理がなされる。この処理では、その位置候補に三次元センサが位置しているとして、配置図M中での位置候補の位置と監視対象エリアSにて配置図Mが占める範囲との関係から求められる監視対象エリアS内での回転方向も含めた位置候補に関する情報が、三次元センサの監視対象エリアS内での位置に関する情報(絶対位置情報)として記憶部22に記憶される。 If one position candidate is calculated (Yes in S211), the absolute position information storage process shown in step S217 is performed. In this process, the three-dimensional sensor is assumed to be located at that position candidate, and information about the position candidate, including the rotation direction within the monitored area S, obtained from the relationship between the position of the position candidate in the layout drawing M and the area occupied by the layout drawing M in the monitored area S, is stored in the memory unit 22 as information about the three-dimensional sensor's position within the monitored area S (absolute position information).

一方、マッチング率が高くなる三次元センサ10cの配置図M上での位置候補が複数算出される場合、例えば、図13に例示するように3つの位置候補C1~C3のうち2つの位置候補C1,C2がマッチング率100%近くで算出される場合がある。配置図Mにおいて認識容易な特徴形状を抽出する場合、単に、線分で形状を判断して壁の厚み等を考慮しないと、図13に例示するように複数の位置候補が算出されてしまうからである。なお、図13では、説明の便宜上、各位置候補C1~C3をそれぞれ僅かにずらして図示している。 On the other hand, when multiple position candidates are calculated on the layout diagram M of the three-dimensional sensor 10c with a high matching rate, for example, two of the three position candidates C1 to C3, C1 and C2, may be calculated with a matching rate of nearly 100%, as shown in Figure 13. This is because when extracting an easily recognizable feature shape on the layout diagram M, if the shape is simply determined by line segments without taking into account factors such as wall thickness, multiple position candidates will be calculated, as shown in Figure 13. Note that for ease of explanation, the position candidates C1 to C3 are shown slightly offset from each other in Figure 13.

このため、上述のように位置候補が複数算出される場合には(S211でNo)、ステップS213に示す第2特徴形状補正処理がなされる。この処理では、配置図M上での三次元センサ10cの概略位置は把握できているので、上述のように抽出された第2特徴形状のうち三次元センサ10cの概略位置に対して奥側となる線分を除去するように配置図Mが補正され、この補正された配置図Mcにおいて認識容易な特徴形状が新たに第2特徴形状R2cとして抽出される。例えば、図9に例示するような配置図Mが図14に例示する配置図Mcのように補正される。これにより、三次元センサ10cから認識できない線分を配置図から除去することができる。 For this reason, when multiple position candidates are calculated as described above (No in S211), the second characteristic shape correction process shown in step S213 is performed. In this process, since the approximate position of the three-dimensional sensor 10c on the layout drawing M is known, the layout drawing M is corrected to remove line segments that are behind the approximate position of the three-dimensional sensor 10c from the second characteristic shapes extracted as described above, and a characteristic shape that is easy to recognize in this corrected layout drawing Mc is newly extracted as the second characteristic shape R2c. For example, the layout drawing M shown in FIG. 9 is corrected to look like the layout drawing Mc shown in FIG. 14. This makes it possible to remove line segments that cannot be recognized by the three-dimensional sensor 10c from the layout drawing.

上述のようにして配置図が補正されると、ステップS215に示すセンサ位置候補算出処理がなされて、俯瞰画像Pcから抽出された第1特徴形状R1と補正された配置図Mcから抽出された第2特徴形状R2cとを元にマッチング処理がなされる。これにより、マッチング率が高くなる三次元センサ10cの配置図Mc上での回転方向も含めた位置候補が1つ算出され、この位置候補に関する情報が絶対位置情報として記憶部22に記憶される(S217)。 Once the layout plan has been corrected as described above, the sensor position candidate calculation process shown in step S215 is performed, and a matching process is performed based on the first characteristic shape R1 extracted from the overhead image Pc and the second characteristic shape R2c extracted from the corrected layout plan Mc. This calculates one position candidate that includes the rotational direction of the three-dimensional sensor 10c on the layout plan Mc, which results in a high matching rate, and information about this position candidate is stored in the memory unit 22 as absolute position information (S217).

以上説明したように、本実施形態に係る物体認識システム1では、認識装置20において、監視対象エリアS内に配置される各物体の配置図Mが予め取得され、このように取得された配置図Mと三次元センサにて取得された点群データとを利用して当該三次元センサの監視対象エリアS内での位置が制御部21にてなされる絶対位置特定処理により特定される。このように、三次元センサにて取得された点群データだけでなく監視対象エリアSに配置される各物体の配置図Mをも利用することで、単にその三次元センサにて取得された点群データを利用する場合と比較して、三次元センサの監視対象エリアS内での位置をより正確に特定することができる。 As described above, in the object recognition system 1 according to this embodiment, the recognition device 20 acquires in advance a layout diagram M of each object placed within the monitored area S, and the position of the three-dimensional sensor within the monitored area S is identified by an absolute position identification process performed by the control unit 21 using the layout diagram M thus acquired and the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor. In this way, by using not only the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor but also the layout diagram M of each object placed in the monitored area S, the position of the three-dimensional sensor within the monitored area S can be identified more accurately compared to when simply using the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor.

なお、本発明は上記各実施形態等に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
(1)三次元センサ10a~10cは、監視対象エリア(所定の計測範囲)Sの天井等に設置されることに限らず、例えば、支柱の上部に取り付けられることで天井付近に設置されてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be embodied as follows, for example.
(1) The three-dimensional sensors 10a to 10c are not limited to being installed on the ceiling or the like of the monitored area (predetermined measurement range) S, but may be installed near the ceiling by being attached to the top of a support, for example.

(2)上記第1実施形態等では、複数の三次元センサとして2つの三次元センサ10a及び三次元センサ10bが採用されることに限らず、3つ以上の三次元センサが採用されて、それぞれの俯瞰画像を位置合わせするようにして各三次元センサ間の回転方向も含めた相対位置関係を特定してもよい。 (2) In the first embodiment and the like, the multiple three-dimensional sensors are not limited to two three-dimensional sensors 10a and 10b. Three or more three-dimensional sensors may be used, and the relative positional relationship between the three-dimensional sensors, including the rotational direction, may be determined by aligning the respective overhead images.

1…物体認識システム
10a,10b,10c…三次元センサ
20…認識装置(認識部)
21…制御部(俯瞰画像生成部,抽出部,相対位置特定部,配置図取得部,絶対位置特定部)
M,Mc…配置図
Ra,Rb…共通形状
S…監視対象エリア(所定の計測範囲)
Pa,Pb,Pc…俯瞰画像
1... Object recognition system 10a, 10b, 10c... Three-dimensional sensor 20... Recognition device (recognition unit)
21...Control unit (bird's-eye view image generation unit, extraction unit, relative position identification unit, layout diagram acquisition unit, absolute position identification unit)
M, Mc... Layout diagram Ra, Rb... Common shape S... Monitoring area (predetermined measurement range)
Pa, Pb, Pc... Bird's-eye view image

Claims (4)

所定の計測範囲内にある物体の三次元形状の計測結果として点群データをそれぞれ取得する複数の三次元センサと、
前記複数の三次元センサにてそれぞれ取得される前記点群データを利用して前記物体を認識可能な認識部と、
を備える物体認識システムであって、
前記認識部は、
前記三次元センサの位置を基準に当該三次元センサにて取得された前記点群データの少なくとも一部が鉛直方向に直交する平面に投影されるようにして俯瞰画像を生成する俯瞰画像生成部と、
前記俯瞰画像生成部により前記複数の三次元センサごとに生成された複数の前記俯瞰画像に共通して含まれる物体の点群データからなる共通形状を抽出する抽出部と、
前記共通形状のコーナーの位置が一致するように複数の前記俯瞰画像を移動させた後に、前記コーナーを中心に前記俯瞰画像を回転させて位置合わせした結果に基づいて、前記複数の三次元センサの相対位置関係を特定する相対位置特定部と、
を備えることを特徴とする物体認識システム。
a plurality of three-dimensional sensors each acquiring point cloud data as a measurement result of the three-dimensional shape of an object within a predetermined measurement range;
a recognition unit capable of recognizing the object by using the point cloud data acquired by each of the plurality of three-dimensional sensors;
An object recognition system comprising:
The recognition unit
an overhead image generating unit that generates an overhead image by projecting at least a portion of the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor onto a plane perpendicular to a vertical direction based on the position of the three-dimensional sensor;
an extraction unit that extracts a common shape made up of point cloud data of an object that is commonly included in the plurality of overhead images generated by the overhead image generation unit for each of the plurality of 3D sensors;
a relative position specifying unit that specifies a relative positional relationship between the plurality of three-dimensional sensors based on a result of aligning the bird's-eye images by rotating the bird's-eye images around the corners after moving the plurality of bird's-eye images so that the positions of the corners of the common shape coincide with each other;
An object recognition system comprising:
前記俯瞰画像生成部は、前記三次元センサにて取得された前記点群データのうち以前の計測結果を利用して移動が推定される物体の点群データを除いて前記俯瞰画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の物体認識システム。 The object recognition system described in claim 1, characterized in that the overhead image generation unit generates the overhead image by excluding point cloud data of objects whose movement is estimated using previous measurement results from the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor. 前記俯瞰画像生成部は、前記三次元センサにて取得された前記点群データのうち前記所定の計測範囲における床面からの高さが所定値以下となる点群データを除いて前記俯瞰画像を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の物体認識システム。 The object recognition system described in claim 1 or 2, characterized in that the overhead image generation unit generates the overhead image by excluding, from the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor, point cloud data whose height from the floor in the specified measurement range is equal to or less than a specified value. 前記認識部は、
前記所定の計測範囲内に配置される各物体の配置図を予め取得する配置図取得部と、
前記配置図取得部により取得された前記配置図と前記三次元センサにて取得された前記点群データとを利用して当該三次元センサの前記所定の計測範囲内での位置を特定する絶対位置特定部と、
を備えることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の物体認識システム。
The recognition unit
a layout diagram acquisition unit that acquires in advance a layout diagram of each object that is to be placed within the predetermined measurement range;
an absolute position specifying unit that specifies a position within the predetermined measurement range of the three-dimensional sensor by using the layout plan acquired by the layout plan acquisition unit and the point cloud data acquired by the three-dimensional sensor;
The object recognition system according to any one of claims 1 to 3, comprising:
JP2022013054A 2022-01-31 2022-01-31 Object Recognition System Active JP7810883B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022013054A JP7810883B2 (en) 2022-01-31 2022-01-31 Object Recognition System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022013054A JP7810883B2 (en) 2022-01-31 2022-01-31 Object Recognition System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023111275A JP2023111275A (en) 2023-08-10
JP7810883B2 true JP7810883B2 (en) 2026-02-04

Family

ID=87551909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022013054A Active JP7810883B2 (en) 2022-01-31 2022-01-31 Object Recognition System

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7810883B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024154397A1 (en) * 2023-01-17 2024-07-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Region extraction method, region extraction device, and computer program

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137244A (en) 2013-01-15 2014-07-28 Toshiba Corp Three dimensional composition processing system and three dimensional composition processing method
JP2016045330A (en) 2014-08-22 2016-04-04 株式会社Ihi Method and apparatus for aligning three-dimensional point cloud data and moving body system thereof
JP2017090239A (en) 2015-11-10 2017-05-25 パイオニア株式会社 Information processing device, control method, program, and storage media
JP2017096813A (en) 2015-11-25 2017-06-01 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 Calibration device, calibration method, and calibration program
WO2017126060A1 (en) 2016-01-20 2017-07-27 三菱電機株式会社 Three-dimensional measurement device and measurement assistance processing method for same
JP2017166846A (en) 2016-03-14 2017-09-21 株式会社デンソー Object recognition device
US20200249017A1 (en) 2019-02-05 2020-08-06 Leica Geosystems Ag Surveying apparatus comprising event-based camera
JP2021182177A (en) 2020-05-18 2021-11-25 防衛装備庁長官 Vehicle maneuvering system and vehicle maneuvering method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137244A (en) 2013-01-15 2014-07-28 Toshiba Corp Three dimensional composition processing system and three dimensional composition processing method
JP2016045330A (en) 2014-08-22 2016-04-04 株式会社Ihi Method and apparatus for aligning three-dimensional point cloud data and moving body system thereof
JP2017090239A (en) 2015-11-10 2017-05-25 パイオニア株式会社 Information processing device, control method, program, and storage media
JP2017096813A (en) 2015-11-25 2017-06-01 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 Calibration device, calibration method, and calibration program
WO2017126060A1 (en) 2016-01-20 2017-07-27 三菱電機株式会社 Three-dimensional measurement device and measurement assistance processing method for same
CN108474653B (en) 2016-01-20 2020-03-20 三菱电机株式会社 Three-dimensional measurement device and measurement support processing method thereof
JP2017166846A (en) 2016-03-14 2017-09-21 株式会社デンソー Object recognition device
US20200249017A1 (en) 2019-02-05 2020-08-06 Leica Geosystems Ag Surveying apparatus comprising event-based camera
JP2021182177A (en) 2020-05-18 2021-11-25 防衛装備庁長官 Vehicle maneuvering system and vehicle maneuvering method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023111275A (en) 2023-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10810734B2 (en) Computer aided rebar measurement and inspection system
US9911041B2 (en) Monitoring device, monitoring system and monitoring method
JP7113611B2 (en) LOCATION IDENTIFICATION APPARATUS, LOCATION IDENTIFICATION PROGRAM AND LOCATION IDENTIFICATION METHOD, PHOTOGRAPHED IMAGE REGISTRATION APPARATUS, PHOTOGRAPHED IMAGE REGISTRATION PROGRAM AND PHOTOGRAPHIED IMAGE REGISTRATION METHOD
EP2663874B1 (en) Method and system for determining position and orientation of a measuring instrument
EP3153816B1 (en) Method, device and computer programme for extracting information about one or more spatial objects
CN109362237B (en) Method and system for detecting intrusion within a monitored volume
KR101830249B1 (en) Position recognition apparatus and method of mobile object
EP2017573B1 (en) Estimation device, estimation method and estimation program for estimating a position of mobile unit
EP2144131A2 (en) Apparatus and method of building map for mobile robot
KR20100104581A (en) Method and apparatus for estimating position in a mobile robot
KR100657915B1 (en) Corner detection method and corner detection device
JP6678512B2 (en) Sensor installation position support device
JP2017040530A (en) Moving body measurement system
KR20190139469A (en) Method and system for evaluating accuracy of relative positional measurement performed by test camera module
JP7810883B2 (en) Object Recognition System
CN117761664A (en) A lidar data security verification method, equipment and storage medium
JP2019045199A (en) Object detection system and object detection program
KR20190073719A (en) A global map synthesis system and method using multiple maps and synthetic reference device thereof
JP2018014064A (en) Indoor self-propelled robot position measurement system
CN115031722A (en) Indoor positioning system and positioning method thereof
KR102736388B1 (en) Method for determining a pose of a robot, control server and buiding using the same
US11719825B2 (en) Method and device for determining a parallax problem in sensor data of two sensors
US20260111027A1 (en) Autonomous mobile robot and indoor localization method thereof
US20240416976A1 (en) Position estimation device, moving object system, position estimation method, and non-transitory computer readable medium
KR20250067262A (en) Absolute position estimation system and method using images

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240605

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250418

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20250826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20251024

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251223

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20260105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7810883

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150