JPH05224747A - 移動体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像情報から境界を抽出し、障害物を回避しな
がら、ガイドライン等のマーキングなしに、目標位置ま
で到達する移動体を提供する。 【構成】ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器２、平滑化回路
３、微分処理回路４、境界抽出回路９、ラベリング回路
１０、矩形処理回路１１、ＲＡＭ１２を有して構成され
る障害物抽出部Ａ１３と、経路決定部１９と、移動制御
部２６を有して構成される。 【効果】環境に影響されない、高精度の境界抽出処理に
より、確実に障害物を回避しながら、自律して、目標位
置まで到達する移動体を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前方に存在する物標の
有無や、該物標の大きさを画像情報から境界線を抽出す
ることにより認識し、物標が存在する場合に、該物標と
の衝突回避を行う機能を有し、ガイドのためのマーキン
グ等がなくても自律的に目標位置に到達できる、無人搬
送車等の移動体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における移動体は、人間が操縦
するものが殆どであり、自動走行できるものとしては、
経路上に障害物が存在しないように環境を設定すること
で、実現されている。

【０００３】また、視覚センサを用いた移動体も存在は
するが、これに用いられている画像処理技術は、入力画
像を２値化し、該２値画像から、予め設定されたマーク
等を認識するものであり、その実現においては、例え
ば、予め経路上に、背景との濃度差が十分に大きなマー
クを付け、該マークのみを頼りにして、移動するための
環境設定が必要であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来技
術では、計測対象物と背景の濃度の性質が、極端に異な
る計測環境を、移動体が走行する、全てのシーンに対し
て、満足させる必要があるため、従来の手法では、実世
界の様々なシーンを対象とした移動のための画像処理は
困難であった。

【０００５】そこで、本発明は、上記問題を解決すべ
く、計測環境に影響されることなく、高精度に、画像情
報から境界を抽出し、前方に存在する物標の有無、存在
する物標が、移動体にとって障害物となるか否かを判断
し、障害物との衝突を回避でき、ガイドのためのマーキ
ング等がなくても目標位置まで到達する移動体を提供す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、以下の手段が考えられる。

【０００７】測定対象物の画像情報を入力する手段と、
画像情報を微分処理する手段と、該手段によって得られ
た画像から境界画像を作成する手段と、作成された境界
画像をラベリングする手段と、ラベリング処理された画
像情報を矩形処理する手段と、該矩形処理された情報を
記憶する手段とからなる画像処理による障害物抽出手段
と、障害物との衝突回避をしながら、目標位置までの経
路を決定する経路決定手段と、進行方向を制御し、決定
された経路上を進むように駆動する移動制御手段と、前
記、障害物抽出手段、経路決定手段、および、移動制御
手段を搭載する車体部と、車体部下部に設けられた移動
のための手段とからなる移動体が考えられる。

【０００８】また、前記障害物抽出手段は、測定対象物
の画像情報を入力する手段と、画像情報を微分処理する
手段と、該手段による微分値を２値化する、複数のしき
い値を設定する手段と、各々のしきい値により２値画像
を作成する手段と、作成された各々の２値画像におい
て、注目する画素点が、境界線を構成するか否かを判定
させる境界画素判定オペレータを作用させ、前記注目す
る画素点が境界線を構成すると判定されれば、該注目す
る画素点は、境界画素と判断し、境界画像を作成する手
段と、作成された各々の境界画像を統合する手段と、統
合された境界画像をラベリング処理する手段と、ラベリ
ング処理された画像情報を矩形処理する手段と、該矩形
処理された情報を記憶する手段とからなる構成にしても
よい。

【０００９】さらに、前記障害物抽出手段は、測定対象
物の画像情報を入力する画像情報入力手段と、縦、横、
斜め右上がり、斜め右下がりの４方向に、方向別微分オ
ペレータを作用させ、４方向の方向別微分画像を作成す
る微分処理手段と、各方向別微分画像に対して、該方向
における微分値のピークを示す画素を調べる手段と、該
画素における微分値が、ある設定されたしきい値より大
きな場合に、前記ピーク値を示す画素を境界画素とし
て、境界画像を作成する手段と、作成した４方向の境界
画像を統合する手段と、統合された境界画像をラベリン
グ処理する手段と、ラベリング処理された画像情報を矩
形処理する手段と、該矩形処理された情報を記憶する手
段とからなる構成でもよい。

【００１０】加えて、前記障害物抽出手段を、測定対象
物の画像情報を入力する画像情報入力手段と、縦、横、
斜め右上がり、斜め右下がりの４方向に、方向別微分オ
ペレータを作用させ、４方向の方向別微分画像を作成す
る微分処理手段と、各方向別微分画像に対して、該方向
における微分値のピークを示す画素を調べる手段と、第
一のしきい値と、第一のしきい値より小さく設定された
第二のしきい値を用いて、該画素における微分値が、第
一のしきい値より大きなものを境界画素とし、第一のし
きい値以下であるが第二のしきい値よりは大きなもの
を、境界候補画素とし、さらに、第二のしきい値以下の
ものを、非境界画素として３値化された画像を作成する
手段と、該３値化画像を、ある方向から走査し、ある境
界候補画素に注目し、該境界候補画素の近傍の画素を調
べ、該境界候補画素が、境界画素に連結している場合に
は、境界候補画素を、境界画素に変換する処理を行う第
一拡張手段と、第一拡張手段で行う処理を第一拡張手段
とは、逆の方向から行う第二拡張手段と、第二拡張手段
で作成された画像から境界画像を作成する手段と、作成
された各々の境界画像を統合する手段と、統合された境
界画像をラベリング処理する手段と、ラベリング処理さ
れた画像情報を、矩形処理する手段と、該矩形処理され
た情報を記憶する手段とからなる構成にしてもよい。

【００１１】

【作用】まず、テレビカメラ等の画像入力手段で、測定
対象物の、原画像の画像情報（例えば、測定対象物の輝
度情報）を入力する。

【００１２】次に、入力された画像情報を、アナログー
デジタル変換し、得られたデジタル画像に微分処理を施
し、該微分画像を所定のしきい値で２値化した境界画像
を作成することにより、測定対象物の原画像から境界線
を抽出する。

【００１３】最後に、同一連結成分ごとに異なるラベル
を付加するラベリング処理を施した後、同一ラベルが付
加された領域を矩形で近似する矩形処理を施し、該矩形
処理された情報を格納しておく。

【００１４】また、ここまでの処理は、次のように行
い、性能の向上を図ることもできる。

【００１５】まず、テレビカメラ等の画像入力手段で、
測定対象物の、原画像の画像情報（例えば、測定対象物
の輝度情報）を入力する。

【００１６】次に、入力された画像情報を、アナログー
デジタル変換し、得られたデジタル画像に、微分処理を
施し、該微分画像を、複数のしきい値（例えば４個）で
２値化し、複数個の２値画像を得る。

【００１７】次に、２値化された各々の画像において、
以下の処理を行う。

【００１８】ある２値化された画像において、注目する
画素点が、境界線を構成するか否かを判定する、境界画
素判定オペレータを、２値画像に作用させ調べる。

【００１９】そして、構成すると判定した場合には、前
記注目する画素点は、境界画素点と判断し、境界画像を
作成する。

【００２０】そして、２値化された複数の画像の各々に
対して求められた境界画像を、統合することにより、測
定対象物の原画像から境界線を抽出する。

【００２１】最後に、同一連結成分ごとに、異なるラベ
ルを付加するラベリング処理を施した後、同一のラベル
が付加された領域を矩形で近似する矩形処理を施し、該
矩形処理された情報を格納しておく。

【００２２】さらに、ここまでの処理は次のように行っ
ても良い。

【００２３】まず、テレビカメラ等の画像入力手段で、
測定対象物の、原画像の画像情報を入力し、画像情報
を、アナログーデジタル変換する。

【００２４】次に、デジタル画像において、縦、横、斜
め右上がり、斜め右下がりの４方向に、方向別微分オペ
レータを作用させ、４方向の方向別微分画像を作成す
る。

【００２５】各方向別微分画像に対して、該方向におけ
る微分値がピークを示す画素を抽出し、該画素における
微分値が、ある設定されたしきい値より大きなものを、
境界画素とする。

【００２６】次に、作成した４方向の境界画像を、統合
することにより、原画像情報から境界線を抽出する。

【００２７】最後に、同一連結成分ごとに、異なるラベ
ルを付加するラベリング処理を施した後、同一のラベル
が付加された領域を矩形で近似する矩形処理を施し、該
矩形処理された情報を格納しておく処理にしてもよい。

【００２８】また、さらに高精度な境界の抽出を行うた
めに、以下に示す処理を行っても良い。

【００２９】まず、テレビカメラ等の画像入力手段で、
測定対象物の、原画像の画像情報を入力し、画像情報
を、アナログーデジタル変換する。

【００３０】次に、予め、第一のしきい値と、第一のし
きい値より小さく設定された第二のしきい値を設けてお
く。

【００３１】次に、デジタル画像において、縦、横、斜
め右上がり、斜め右下がりの４方向に、方向別微分オペ
レータを作用させ、４方向の方向別微分画像を作成す
る。

【００３２】この後、各方向別微分画像に対して、該方
向における微分値がピークを示す画素を抽出し、該画素
における微分値が、第一のしきい値より大きなものを境
界画素とする。

【００３３】次に、第一のしきい値以下であるが、第二
のしきい値よりは大きなものを境界候補画素とする。

【００３４】さらに、第二のしきい値以下のものを、非
境界画素とし、３値化された画像を作成する。

【００３５】該３値化画像を、ある方向から走査し、あ
る境界候補画素に注目し、該境界候補画素の近傍の画素
を調べる。

【００３６】そして、該境界候補画素が、境界画素に連
結している場合には、境界候補画素を、境界画素に変換
する。この処理を、全ての境界候補画素に対して行う。

【００３７】この後、今度は、逆の方向から、前記３値
化画像を走査し、ある境界候補画素に注目し、該境界候
補画素の近傍の画素を調べる。

【００３８】そして、該境界候補画素が、境界画素に連
結している場合には、境界候補画素を、境界画素に変換
し、境界画素に変換されなかった境界候補画素を非境界
画素として、全画素を、境界画素と非境界画素に２値化
して、各微分方向において作成された境界画像を、統合
することにより、画像情報から境界線を抽出する。

【００３９】最後に、同一の連結成分ごとに、異なるラ
ベルを付加するラベリング処理を施した後、同一のラベ
ルが付加された領域を矩形で近似する矩形処理を施し、
該矩形処理された情報を格納しておく処理にしてもよ
い。

【００４０】以上のような処理により得られた矩形情報
から、経路決定部は、物標の存在の有無、存在する物標
の大きさ等を判断し、該物標が自車の進行方向に存在す
る障害物であるか否かを判断する。

【００４１】障害物が存在すると判断した場合、移動体
が該障害物を回避するための旋回動作を行うために、ア
クチュエータ制御信号が、移動制御部に伝送される。

【００４２】移動制御部では、アクチュエータ制御信号
に基づき、アクチュエータドライバに信号を送り、車体
部の駆動のための手段である車輪等の方向を、アクチュ
エータの駆動により変更させる。

【００４３】該アクチュエータの駆動により、車体部自
体が旋回することにより、移動体は、障害物を回避でき
ることになる。

【００４４】もちろん、車体部自体の進行を行わせる、
別のアクチュエータも有しており、該アクチェータの駆
動制御も、別のアクチュエータドライバを介して行われ
る。

【００４５】なお、スタート点（原点）からの移動距離
は、車体部の旋回角度および車体自体の移動距離をもと
に演算によって求まるため、これと目的位置の座標を、
比較することにより移動体が、目的位置に到達したか否
かを判断する。

【００４６】目的位置に到達していない場合には、移動
体が、最終的に目標位置に到達するように、新たに走行
経路が決定される。

【００４７】このように、高精度な画像処理装置を搭載
し、確実に障害物を把握することにより、前方に存在す
る障害物との衝突回避が確実に行いながら、目標位置に
到達する、移動体を提供できることになる。

【００４８】なお、移動体の一例として、例えば無人搬
送車が考えられる。

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。

【００４９】図１に、本発明の第一実施例の構成図を示
す。

【００５０】本実施例は、障害物抽出部Ａ１３、経路決
定部１９、移動制御部２６を有して構成される。

【００５１】また、移動体としては、ロボット、無人搬
送車等が考えられるが、本実施例においては、おもに無
人搬送車を考える。

【００５２】図１９に無人搬送車の一例を図示する。

【００５３】テレビカメラ１を有する障害物抽出部Ａ１
３、経路決定部１９、移動制御部２２は、車体部３８に
搭載されており、車体部３８には搬送物を搭載する部分
（図示せず）も設けられている。

【００５４】該車体部３８の移動のために、車体部３８
の下部には、例えば車輪３９等が設置されており、車体
部３８の向きは、車輪３９の向きを第一アクチュエータ
２４により変更することにより変えられる、該車体部３
８自体の駆動は、第二アクチュエータ２５により行われ
る。

【００５５】障害物抽出部Ａ１３は、ＴＶカメラ１、Ａ
／Ｄ変換器２、平滑化回路３、微分処理回路４、境界抽
出回路９、ラベリング回路１０、矩形処理回路１１、Ｒ
ＡＭ１２を有して構成される。

【００５６】また、境界抽出回路９は、微分画像から、
複数個のしきい値５に対応して、２値画像を作成する２
値画像作成部６と、２値画像作成部６により作成された
２値画像から境界画像を作成する境界画像作成部７と、
作成された複数の境界画像を統合する統合回路８を有し
て構成される。

【００５７】経路決定部１９は、インターフェイス回路
１４、マン・マシンインタフェイス１５、ＣＰＵ（中央
処理装置）１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８を有して構成
される。

【００５８】移動制御部２６は、インターフェイス回路
２０、アクチュエータ制御回路２１、第一アクチュエー
タドライバ２２、第二アクチュエータドライバ２３、第
一アクチュエータ２４、第二アクチュエータ２５を有し
て構成される。

【００５９】まず、障害物抽出部Ａ１３の構成要素につ
いて説明するＴＶカメラ１は、測定対象物の画像情報で
ある輝度情報を、収集する手段である。

【００６０】本実施例では、ＴＶカメラのＮＴＳＣ信号
を画像情報として利用しているが、超音波、電波等の反
射強度情報を画像情報として用いても良い。

【００６１】Ａ／Ｄ変換器２は、アナログ信号をデジタ
ル信号へ変換する回路である。

【００６２】平滑化回路３は、画像からの特徴抽出の容
易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音を、除去す
る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで
構成される。

【００６３】微分処理回路４は、画像からの境界抽出の
容易化を図るため、輝度情報の差分を計算する手段であ
り、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで構成され
る。

【００６４】境界抽出回路９は、微分処理回路４で得ら
れた微分画像を、複数のしきい値５を用いて、２値画像
作成部６により複数の２値画像を得、各２値画像から、
境界画像作成部７により境界画像を作成し、各境界画像
を統合する手段であり、各種ＴＴＬロジック、クロック
回路、ディレイ回路等の電子デバイスで構成される。

【００６５】ここで、境界画像の統合は、統合回路８に
て行われ、統合回路８は、論理ＯＲゲート等の電子デバ
イスで構成される。

【００６６】ラベリング回路１０は、得られた画像中に
複数の図形が存在するときに、連結成分（この場合、例
えば、境界を構成する画素以外の画素のかたまり）ごと
に、異なるラベルを付加する手段である。具体的には、
数字を付加する等の方法により、ある連結成分と他の連
結成分の区別を行うことが考えられる。

【００６７】本手段は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装
置）、仮ラベリング処理用ＲＡＭ、テーブル操作処理用
ＲＡＭ、本ラベリング処理用ＲＡＭを有して構成され
る。

【００６８】矩形処理回路１１は、同じラベルが付加さ
れた画素点が呈する形状を、矩形状に近似する手段であ
り、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで構成され
る。

【００６９】ＲＡＭ１２は、矩形処理された画像情報等
を格納しておく手段であり、半導体メモリ等で構成され
る。

【００７０】次に、経路決定手部１９の構成要素につい
て説明する。

【００７１】インターフェイス回路１４は、障害物抽出
部Ａ１３のＲＡＭ１２と、経路決定部１７のＣＰＵ１６
間の、データ伝送を行うインターフェイス手段であり、
抵抗、コネクタ、バスケーブル等の電子デバイスで構成
される。

【００７２】マン・マシンインターフェイス１５は、起
動スイッチ、目標位置座標の入力部、障害物検出状態を
示す発光ダイオード等を有して構成される。

【００７３】ＣＰＵ１６は、ＲＡＭ１２に記憶されてい
る矩形情報から、障害物の存在の有無、大きさ等を判断
し、障害物回避の動作を行うほか、無人搬送車が移動す
るごとに、自車位置を更新し、目標位置と自車位置との
差を演算して、無人搬送車が目標位置に到達するまで、
所定の信号を移動制御部２６に、送信するための手段で
あり、半導体マイクロプロセッサー等を用いて構成され
る。

【００７４】ＲＯＭ１７は、無人搬送車が、目標位置に
到達するための各種の処理を行う、プログラムが格納さ
れており、半導体ＩＣを用いて構成される。

【００７５】ＲＡＭ１８は、ＲＯＭ１７に格納されたプ
ログラムを処理する過程での、各種演算結果等を記憶、
呼出しするための手段であり、半導体ＩＣを用いて構成
される。

【００７６】最後に、移動制御部２６の構成要素につい
て説明する。

【００７７】インターフェイス回路２０は、経路決定部
１９のＣＰＵ１６と、移動制御部２６のアクチュエータ
制御回路２１間の、データ伝送を行うインターフェイス
手段であり、抵抗、コネクタ、バスケーブル等の電子デ
バイスで構成される。

【００７８】アクチュエータ制御回路２１は、ＣＰＵ１
６の信号に基づき、所定量だけ、第一アクチュエータ２
４および第二アクチュエータ２５を駆動するために、第
一アクチュエータドライバ２２および第二アクチュエー
タドライバ２３に、所定の信号を送信する手段であり、
各種ＴＴＬロジック、トランジスタ、抵抗等の電子デバ
イスで構成される。

【００７９】第一アクチュエータドライバ２２および第
二アクチュエータドライバ２３は、それぞれ第一アクチ
ュエータ２４、第二アクチュエータ２５を駆動するのに
必要な電流を、第一アクチュエータ２４、第二アクチュ
エータ２５に供給するための手段であり、各種ＴＴＬロ
ジック、トランジスタ、電源、コイル、抵抗等の電子デ
バイスで構成される。

【００８０】第一アクチュエータ２４は、所定量だけ車
体部に取り付けられた車輪の向きを変更するための手段
であり、例えばステッピングモータが使用される。

【００８１】第二アクチュエータ２５は、所定量だけ車
輪を駆動させ無人搬送車を進行させる手段であり、例え
ばステッピングモータが使用される。

【００８２】さて、まず障害物抽出部Ａ１３の動作を、
図２のフローチャートを参照して、説明する。

【００８３】始めに、ステップ１００にて測定対象物の
輝度情報の読み込みを行う。

【００８４】本実施例では、例えばＴＶカメラから出力
されるＮＴＳＣ信号を利用する。

【００８５】次に、ステップ１１０で、Ａ／Ｄ変換器２
にて、アナログで出力されるＮＴＳＣ信号を、デジタル
信号に変換する。

【００８６】ステップ１２０では、得られたデジタル信
号をもとに、画像の平滑化処理を行う。

【００８７】ここで、平滑化処理とは、画像からの特徴
抽出の容易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音
を、除去する処理であり、本発明においては必ずしも必
要でないが、今回はこれを含めて説明する。

【００８８】図３を参照して、平滑化処理の一例を説明
する。

【００８９】いま、３×３のマトリクスを考え、注目す
る画素点の値をＰとし、Ｐの周囲の画素点の値を、図３
のように、Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ
６、Ａ７とする。

【００９０】ここで、次式１で与えられるＰを、注目す
る画素点での平滑化処理値とする。

【００９１】 Ｐ＝（Ａ０＋Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋Ａ５＋Ａ６＋Ａ７）／８ （式１） 平滑化回路３は、この平滑化処理を、全ての画素点を注
目点として行う。

【００９２】次にステップ１３０では、平滑化処理され
た画素をもとに、画像の微分処理を行う。

【００９３】ここで、微分処理は、境界抽出の容易化を
図るため、画像に施す演算処理である。

【００９４】図４を参照して、微分処理の一例を説明す
る。

【００９５】いま、５×５のマトリクスを考え、注目す
る画素点の値をＰとし、Ｐの周囲の一部の画素点の値
を、図４のように、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ
５、Ｐ６、Ｐ７とする。

【００９６】ここで、次式２で与えられるＰを、注目す
る画素点での微分値とする。

【００９７】 Ｐ＝｜（Ｐ７＋２×Ｐ０＋Ｐ１）−（Ｐ５＋２×Ｐ４＋Ｐ３）｜ ＋｜（Ｐ７＋２×Ｐ６＋Ｐ５）−（Ｐ１＋２×Ｐ２＋Ｐ３）｜ （式２） 微分処理回路４は、この微分処理を、全ての画素点に対
して行う。

【００９８】次に、ステップ１４０にて境界抽出がおこ
なわれるが、これを図１に示す境界抽出回路９、およ
び、図５に示す境界画素判定オペレータを用いて説明す
る。

【００９９】微分処理回路４にて得られた微分画像は、
複数個設けられたしきい値５（本実施例では、しきい値
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類のしきい値が、設定されてい
る）に対応して、２値画像が得られる。

【０１００】本実施例では、４種類のしきい値が設けら
れており、各々のしきい値に対応して、２値画像作成部
６にて、注目する画素の値が、しきい値以上の場合を
「１」、その他を「０」とする処理を行い、２値画像
Ａ、２値画像Ｂ、２値画像Ｃ、２値画像Ｄが得られる。

【０１０１】また、各々の２値画像に、境界画素判定オ
ペレータを作用させ、境界画像作成部７により境界画素
（本実施例では、境界画像Ａ、境界画像Ｂ、境界画像
Ｃ、境界画像Ｄの４種類の境界画像）を得るが、これに
ついて説明する。

【０１０２】図５は、境界画素判定オペレータの１例を
示したものである。

【０１０３】本オペレータは５×５のマトリクスからな
っており、境界線の幅が２画素以下の場合の境界線を検
出するためのオペレータである。

【０１０４】すなわち、境界画素判定オペレータとは、
２値画像において「１」を示す画素の集りの大きさが、
境界線幅以下であるか否かを判定し、境界画素を抽出す
るオペレータである。

【０１０５】中心点の値をＰとし、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９、ＰＡ、Ｐ
Ｂ、ＰＣ、ＰＤ、ＰＥ、ＰＦを、図５に示す様に、設定
する。 ２値画像に、本オペレータを使用し、中心点が
縦方向の境界画素である条件を、式３に示す。

【０１０６】 Ｐ＝１で、 （Ｐ１＝０ かつ Ｐ２＝０） または （Ｐ１＝０ かつ Ｐ３＝０） または （Ｐ０＝０ かつ Ｐ２＝０）ならば Ｐは、境界画素点である。 （式３） 逆に、式３を満たさなければ、中心点Ｐは、縦方向の境
界画素ではないことになる。

【０１０７】同様に、中心点Ｐが横方向、右上がり斜め
方向、右下がり斜め方向の、境界画素であるための条件
を、それぞれ以下の、式４、５、６に示す。

【０１０８】横方向では、 Ｐ＝１で、 （Ｐ５＝０ かつ Ｐ６＝０） または （Ｐ５＝０ かつ Ｐ７＝０） または （Ｐ４＝０ かつ Ｐ６＝０）ならば Ｐは、境界画素点である。 （式４） 右上がり斜め方向では、 Ｐ＝１で、 （Ｐ９＝０ かつ ＰＡ＝０） または （Ｐ９＝０ かつ ＰＢ＝０） または （Ｐ８＝０ かつ ＰＡ＝０）ならば Ｐは、境界画素点である。 （式５） 右下がり斜め方向では、 Ｐ＝１で、 （ＰＤ＝０ かつ ＰＥ＝０） または （ＰＤ＝０ かつ ＰＦ＝０） または （ＰＣ＝０ かつ ＰＥ＝０）ならば Ｐは、境界画素点である。 （式６） 以上のような、境界画素判定オペレータを全ての画素点
に作用させ、２値画像から境界画素の集りである、境界
画像を作成する。

【０１０９】なお、本実施例では、境界画素判定オペレ
ータとして、線幅２画素分のオペレータ、すなわち５×
５のマトリクスを使用したが、これに拘束されるもので
はない。

【０１１０】しかしながら、マトリクスの大きさ（境界
線の幅に対応する）を、小さくしすぎると、境界線が途
ぎれがちになり、大きくしすぎると境界線が太くなり領
域を歪めてしまうため、一般には、線幅５画素分のオペ
レータ、すなわち１１×１１程度の大きさのマトリクス
を用いるのが、好ましい。

【０１１１】実際には、線幅を大きくすると判定論理が
複雑になるため場合もあるため、これに対処する境界画
素判定オペレータの１例を図６に示す。

【０１１２】本オペレータは９×９のマトリクスからな
っており、境界線の幅が７画素までの境界線を検出する
ためのオペレータである。

【０１１３】中心点をＰとし、Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ
３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９、ＱＡ、Ｑ
Ｂ、ＱＣ、ＱＤ、ＱＥ、ＱＦ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、ＲＡ、Ｒ
Ｂ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦを、図６に示す様に、設定
する。

【０１１４】Ｐが、境界画素点の場合は、次式７を満た
す。

【０１１５】逆に式７を満たさなければ、Ｐは、境界画
素点ではないと判断される。

【０１１６】 Ｐ＝１で、 ｉ＝０からＦ のいずれかで Ｑｉ＝０ かつ Ｒｉ＝０ならば Ｐは、境界画素点である。 （式７） 本オペレータを使用することにより、比較的線幅の太い
境界線の検出も容易となる。

【０１１７】以上の様に、微分処理された画像に対し
て、複数のしきい値による２値画像を作成し、その各々
の２値画像に対して、図５、６に示すような境界画素判
定オペレータを作用させることにより、計測環境に影響
されず、高精度に境界を抽出する方法を、提供すること
ができることになる。

【０１１８】上記のような過程を経て得られた境界画像
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、統合回路８にて論理和の演算により
統合される。

【０１１９】次にステップ１５０では、ラベリング回路
１０にてラベリング処理を行う。

【０１２０】ここで「ラベリング処理」とは、得られた
画像中に複数の図形（領域）が存在するときに、各領域
の連結成分ごとに、異なるラベル値を付加する処理であ
る。

【０１２１】したがって、非境界画素（領域）に着目し
て、ラベリングを行う。

【０１２２】処理結果例を、図７に示す。

【０１２３】図７に示す例は、境界線が２ヵ所で閉曲線
となっている場合であり、その各々の領域には、異なる
ラベル「１」、「２」、「３」が、付加されている。

【０１２４】なお、ラベリング処理は、通常、仮ラベリ
ング処理、テーブル操作処理、本ラベリング処理の３段
階の処理で行われる。

【０１２５】以下、ラベリング処理について説明する。

【０１２６】まず、入力画像をラスタ走査し、ラベルが
割り当てられていない境界線を構成する画素以外の画素
に対して順次、未使用のラベルをつけていく処理を、最
終走査画素まで行う（仮ラベリング処理と称する）。

【０１２７】この際、違うラベルを付けた画素が連結し
ていることが、判明すればラベル連結情報を作成してお
く。

【０１２８】違うラベルを付けた画素が、連結している
か否かは、例えば注目する画素の４近傍に、他のラベル
が付けられた画素が、存在するか否かによって判断され
る。

【０１２９】次に、ラベル連結情報をもとにラベル値修
正テーブルを作成する（テーブル操作処理と称する）。

【０１３０】最後に、ラベル値修正テーブルを用いて、
仮ラベリング画像から、本ラベリング画像を作成する
（本ラベリング処理と称する）。

【０１３１】なお、ラベリング処理方法の詳細について
は、例えば「コンピュータ画像処理入門」（総研出版
（株）：田村秀行監修）に、さらに詳しく記載されてい
る。

【０１３２】次にステップ１６０では、矩形処理回路１
１にて矩形情報処理を行う。

【０１３３】ここに「矩形情報処理」とは、同じラベル
が付加された画素点が呈する形状を、矩形状に近似する
ものであり、どの程度の大きさの物が、どの位置に存在
するかについての、情報を得るための処理である。

【０１３４】図８に、ある領域が、矩形情報処理される
一例を示す。

【０１３５】領域Ａを構成する画素には、同一のラベル
が付加されており、該領域Ａは、矩形Ｂの様に近似され
おり、該矩形Ｂが矩形情報となる。

【０１３６】矩形処理方法の一例としては、座標系を図
８のように設定し、領域Ａを構成する画素がとりうる
Ｘ、Ｙ座標のうち、ＸおよびＹ座標の最小値、最大値を
それぞれ、ＸＭＩＮ、ＸＭＡＸ、ＹＭＩＮ、ＹＭＡＸと
すると、 ＸＭＩＮ≦Ｘ≦ＸＭＡＸ、かつ、ＹＭＩＮ≦Ｙ≦ＹＭＡＸ （式８） なる、式８を満たす領域を、領域Ａの矩形情報とするこ
とが考えられる。

【０１３７】なお、図８に示すように、今後の説明のた
め矩形の左上および右下のＸ、Ｙ座標を、それぞれ（Ｓ
Ｘ、ＳＹ）、（ＥＸ、ＥＹ）とする。

【０１３８】以上の処理が終了後、矩形情報、例えば、
上記（ＳＸ、ＳＹ）、（ＥＸ、ＥＹ）をＲＡＭ１２に格
納する。

【０１３９】次に、経路決定部１９および移動制御部２
６の動作を図９、１０、１１、１２を用いて説明する。

【０１４０】まず、図１０および図１１を用いて、障害
物検出および障害物回避方法について、説明しておく。

【０１４１】図１０は、テレビカメラで捕らえたカメラ
画像であり、そのうちで無人搬送車自身が、通るのに必
要となる幅を有する部分をＡ、その左右の部分をＢ、Ｃ
とする。

【０１４２】カメラを車体部中央に設置し、車体部の幅
が既知であれば、予めカメラ画像中のＡ部の幅が決定さ
れる。

【０１４３】カメラ画像は、前方風景を撮影した画像で
ある。カメラ画像の下辺は、例えば前方２（ｍ）の画像
であり、この値は、カメラの画角とカメラ取付け高さに
より、所望の値に設定される、上辺は、更に遠くの位置
に相当する。

【０１４４】ここで、障害物の有無を判断する方法につ
いて述べる。

【０１４５】なお、ここで障害物として、ある一定値以
上の大きさを有する床以外の物体、例えば段ボール箱等
が、考えられる。

【０１４６】障害物の有無を判断するには、前記障害物
抽出部Ａ１３により、得られた矩形情報を基に判断す
る。

【０１４７】画面の下端は床であることを条件とし、床
以外で、ある値以上の面積（矩形の面積）を有する場
合、障害物が存在すると判断する。

【０１４８】すなわち、矩形情報処理にて求めた矩形領
域（前記（ＳＸ、ＳＹ）、（ＥＸ、ＥＹ）を座標点にも
つ領域）が、カメラ画像内のＡ部と重なっているか否か
を調べ、重なっている場合、その面積、｜（ＥＸ−Ｓ
Ｘ）×（ＥＹ−ＳＹ）｜が、ある一定値以上の場合、障
害物が存在するものとする。

【０１４９】次に、図１１にもとずき、障害物検出時の
旋回動作の説明する。

【０１５０】なお旋回動作は、車体部下部に設けられた
車輪の向きの変更により行われるものとする。

【０１５１】方位を２２．５度ごとの１６方位に分割
し、各方位につき「０」から「Ｆ」まで番号を付加する
（図１１参照）。

【０１５２】まず、直進時（方位は「０」）は、前方の
カメラ画像のＡ部のみに注目し、前述のように、矩形情
報から、障害物の有無を判断する。

【０１５３】障害物が存在しない場合には、旋回動作を
行う必要はない。

【０１５４】障害物が存在する場合には、ＢあるいはＣ
部に注目し、障害物が存在するか否かを調べる。障害物
がなければ、その方向（Ｂ部に存在しなければ「１方
向」、Ｃ部に存在しなければ「Ｆ方向」）に旋回する。

【０１５５】なお、ＢあるいはＣ部に注目したとき、い
ずれの部分にも障害物が存在するときには、例えば、反
時計周りに、２単位だけ、方位を変更するとのルールを
設定しておく。

【０１５６】新たな方位における、カメラ画像のＡ部
に、障害物が存在しなければ、その方向に直進する。Ａ
部に、障害物が存在すれば、ＢあるいはＣ部に注目し同
様の処理を繰返し、Ａ部に障害物が存在しない方位まで
旋回動作を行う。

【０１５７】さて、図９に基ずいて無人搬送車の動作例
を説明する。

【０１５８】なお、以下に説明する１連の動作は、ＲＯ
Ｍ１７に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ１６が処
理する。

【０１５９】ステップ１０００では、各種イニシャライ
ズ処理を行う。

【０１６０】初期位置を原点とした、目標位置座標の入
力を行う。以下簡単のため、座標の１単位を、１（ｍ）
として考える。

【０１６１】例えば、現在位置よりＸ軸方向に１００
（ｍ）、Ｙ軸方向に１００（ｍ）の位置を目標位置とす
るならば、（１００、１００）をマン・マシンインター
フェイス１５から入力する。

【０１６２】目標位置が入力されると、初期進行方向が
演算される。すなわち目標位置がＸ軸となす角度を演算
し、該角度と最も近い方位を設定し、ＲＡＭ１８に格納
する。 例えば、前記のように（１００、１００）であ
るとＸ軸とのなす角度は、４５度であるので初期進行方
向は「Ｅ」となり、これをＲＡＭ１８に格納する。

【０１６３】なお、必ずしも初期進行方向がＸ軸となす
角度は、１６方位で定めた角度とは、一致しないが、そ
の場合、初期進行方向がＸ軸となす角度に、一番近い方
位を、選択する。

【０１６４】次にステップ２０００にて進行方向に、障
害物が存在するか否かを判断し、所定方位まで車体部を
旋回させる。

【０１６５】なお、該旋回はＣＰＵ１６がインターフェ
イス回路２０を介して、アクチュエータ制御回路２１
に、信号を送り、第一アクチュエータドライバ２２が、
第一アクチュエータ２４を駆動し車輪の向きを変更する
ことにより実行される。

【０１６６】障害物の存在の有無の判断および旋回方位
決定方法については、前述の通りであるので、ここでは
重複記載を避ける。

【０１６７】ここで方位情報は、ＲＡＭ１８に格納され
るとする。

【０１６８】ステップ３０００では、ステップ２０００
で決定された方位に、所定距離だけ無人搬送車を移動さ
せる。

【０１６９】該移動はＣＰＵ１６がインターフェイス回
路２０を介して、アクチュエータ制御回路２１に、信号
を送り、第二アクチュエータドライバ２３が、第二アク
チュエータ２５を駆動することにより実行される。

【０１７０】ステップ４０００では、移動後の自車位置
座標の更新を行う。

【０１７１】いま、ＣＰＵ１６からの、１回の信号の送
信により、進む距離をＲとする。

【０１７２】移動前の無人搬送車の存在する位置を（Ｘ
Ｂ、ＹＢ）、移動後の無人搬送車の存在位置、および、
方位がＸ軸となす角度をそれぞれ（ＸＡ、ＹＡ）、ＳＨ
ＩＴＡとすると以下の、式９が成立するため、この式を
利用し、自車の位置座標を更新する。この様子を図１２
に示す。

【０１７３】ＸＡ＝ＸＢ＋Ｒ×ＣＯＳ（ＳＨＩＴＡ） ＹＡ＝ＹＢ＋Ｒ×ＳＩＮ（ＳＨＩＴＡ） （式９） なお、ＳＨＩＴＡは、ステップ２０００で新たに格納さ
れた方位情報と、それ以前の方位情報が記憶されておれ
ば、これらの差により演算され求められる。

【０１７４】また、ＸＢ、ＹＢ、ＳＨＩＴＡは、順次Ｒ
ＡＭ１８に格納されており、演算結果であるＸＡ、ＹＡ
も、順次ＲＡＭ１８に、格納されていくものとし、ＲＡ
Ｍエリアが一杯になったときには、最も古いデータがシ
フトされ、排除される。

【０１７５】ステップ５０００では、目標位置と自車位
置との差が演算され、目標位置に到達したと判断された
場合には、ステップ７０００へとブランチし、移動は終
了する。

【０１７６】目標位置に到達していないと、判断された
場合ステップ６０００へと進む。

【０１７７】目標位置に到達したか否かの判断は、例え
ば無人搬送車の現在位置の座標を、（ＸＰ、ＹＰ）と
し、目標位置の座標を（ＸＥ、ＹＥ）としたとき、次式
１０を満たしたとき、到達したと判断する方法が考えら
れる。

【０１７８】 ｜ＸＰ−ＸＥ｜＜１ かつ ｜ＹＰ−ＹＥ｜＜１ （式１０） ステップ６０００では、無人搬送車が目標位置に到達す
るように経路の決定を行う。ここでは、最短経路、すな
わち目標位置までの直線上を走行するように、経路決定
する方法を考える。

【０１７９】無人搬送車の現在位置の座標を（ＸＰ、Ｙ
Ｐ）とし、目標位置の座標を（ＸＥ、ＹＥ）とすると、
逆正接関数をＡＲＣＴＡＮとして、次式１１を満たす角
度ＡＮＧを、求める。

【０１８０】 ＡＮＧ＝ＡＲＣＴＡＮ（（ＹＥ−ＹＰ）／（ＸＥ−ＸＰ）） （式１１） この角度は、現在位置と目標位置を直線で結んだとき、
該直線がＸ軸となす角度である。

【０１８１】したがって、無人搬送車の進行方向がＸ軸
となす角度が、上記ＡＮＧとなるように、方位を決定
し、無人搬送車の進行方向が、該方位となるように、す
れば良い。

【０１８２】ステップ６０００での処理終了後、再びス
テップ２０００へとブランチし、無人搬送車が目標位置
に到達するまで、ステップ２０００からステップ６００
０までの処理が、繰り返される。

【０１８３】以上の様に、本発明は、テレビカメラにて
入力された原画像を、さらに微分処理し、該微分処理画
像に対して、複数のしきい値による２値画像を作成し、
その各々の２値画像に対して、境界画素判定オペレータ
を作用させ、境界画像を作成し、境界画像を統合するこ
とにより、環境に影響されず、高精度に境界を抽出し、
さらに、ラベリング処理、矩形情報処理等を施すことに
より、前方の物標の存在の有無や、存在する物標の形
状、大きさ等を把握できるため、ガイドライン等のマー
キングがなくても、正確に障害物を回避しながら目標位
置まで到達できる無人搬送車を、提供することができ
る。

【０１８４】もちろん、本発明は各種の移動体への応用
が、可能である。 次に、本発明の第二実施例を、図面
を参照して説明する。

【０１８５】本実施例においても、第一実施例と同様
に、各種ある移動体のうち無人搬送車を例にとり説明す
る。

【０１８６】また、無人搬送車の構成例は、第一実施例
において、図１９を参照して説明したものと全く同じた
め、ここでは説明を省略する。

【０１８７】図１３に、本発明の第二実施例の構成図を
示す。

【０１８８】本実施例は、障害物抽出部Ｂ３１、経路決
定部１９、移動制御部２６を有して構成される。

【０１８９】車体部３８の移動のために、車体部３８の
下部には、例えば車輪３９等が設置されており、車体部
３８の向きは、車輪３９の向きを第一アクチュエータ２
４により変えることにより変更され、該車体部３８自体
の駆動は、第二アクチュエータ２５により行われる。

【０１９０】障害物抽出部Ｂ３１は、ＴＶカメラ１、Ａ
／Ｄ変換器２、平滑処理部２７、境界抽出部Ａ３０、ラ
ベリング回路１０、矩形処理回路１１、ＲＡＭ１２を有
して構成される。

【０１９１】また、境界抽出部Ａ３０は、微分処理部２
８、境界画像作成部２９、統合回路８を有して構成され
る。

【０１９２】経路決定部１７は、インターフェイス回路
１４、マン・マシンインタフェイス１５、ＣＰＵ（中央
処理装置）１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８を有して構成
され第一実施例と全く同じものを使用できる。

【０１９３】移動制御部２６は、インターフェイス回路
２０、アクチュエータ制御回路２１、第一アクチュエー
タドライバ２２、第二アクチュエータドライバ２３、第
一アクチュエータ２４、第二アクチュエータ２５を有し
て構成され、第一実施例と全く同じものを使用できる。

【０１９４】なお、ここでは、経路決定部１９および移
動制御部２６は、第一実施例と全く同じであるため、構
成要素の詳細説明は、障害物抽出部Ｂ３１についてのみ
行う。 ＴＶカメラ１は、測定対象物の画像情報である
輝度情報を、収集する手段である。

【０１９５】本実施例では、ＴＶカメラのＮＴＳＣ信号
を画像情報として利用しているが、超音波、電波等の反
射強度情報を画像情報として用いても良い。

【０１９６】Ａ／Ｄ変換器２は、アナログ信号をデジタ
ル信号へ変換する回路である。

【０１９７】平滑化処理部２７は、画像からの特徴抽出
の容易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音を、除
去する手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイ
スで構成される。

【０１９８】微分処理部２８は、画像からの境界抽出の
容易化を図るため、微分オペレータを作用させ微分画像
を得る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイ
スで構成される。

【０１９９】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分画像を得るため、それぞれの方向に対応した、４つの
微分処理部２８を有している。

【０２００】境界画像作成部２９は、微分処理部２８で
得られた方向別微分画像から、その微分方向において微
分値が、ピークを示す画素を抽出し、該画素における微
分値が、設定されたあるしきい値より大きなものを境界
画素として、境界画像を作成する手段であり、各種ＴＴ
Ｌロジック、クロック回路、ディレイ回路等の電子デバ
イスで構成される。

【０２０１】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分画像から境界画像を作成するため、それぞれの方向に
対応した、４つの境界画像作成部２９を有している。

【０２０２】統合回路８は、４方向の境界画像を統合し
て、最終的に、１つの境界画像を得るための手段であ
り、論理ＯＲゲート等の電子デバイスで構成される。

【０２０３】ラベリング回路１０は、得られた画像中に
複数の図形（領域）が存在するときに、各領域の連結成
分（この場合、例えば境界画素に囲まれた画素のかたま
り）ごとに、異なるラベルを付加する手段である。具体
的には、数字を付加する等の方法により、ある連結成分
と他の連結成分の区別を行うことが考えられる。

【０２０４】本手段は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装
置）、仮ラベリング処理用ＲＡＭ、テーブル操作処理用
ＲＡＭ、本ラベリング処理用ＲＡＭを有して構成され
る。

【０２０５】矩形処理回路１１は、同じラベルが付加さ
れた画素点が呈する形状を、矩形状に近似する手段であ
り、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで構成され
る。

【０２０６】ＲＡＭ１２は、矩形処理された画像情報等
を格納しておく手段であり、半導体メモリ等で構成され
る。

【０２０７】なお、第二実施例においても使用される、
経路決定部１９および移動制御部２６の動作は、第一実
施例と全く同じなため、これらの説明は省略し、第二実
施例の主要部である障害物抽出部Ｂ３１の動作について
以下説明する。

【０２０８】まず、ＴＶカメラ１にて、測定対象物の画
像情報の読み込みを行う。

【０２０９】画像情報としては、例えば、ＴＶカメラか
ら出力されるＮＴＳＣ信号を利用する。

【０２１０】次に、Ａ／Ｄ変換器２にて、アナログで出
力されるＮＴＳＣ信号を、デジタル信号に変換する。

【０２１１】次に、平滑処理部２７では、得られたデジ
タル信号をもとに、画像の平滑化処理を行う。

【０２１２】ここで、平滑化処理とは、画像からの特徴
抽出の容易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音
を、除去する処理であり、式１により、注目する画素点
での平滑化処理値を求める。なお本発明においては、必
ずしも該処理は必要ではない。

【０２１３】平滑化処理部２７は、この平滑化処理を、
全ての画素点を注目点として行う。

【０２１４】次に、微分処理部２８では、平滑化処理さ
れた画像をもとに、画像の微分処理を行う。

【０２１５】ここで、微分処理は、境界抽出の容易化を
図るため、画像に施す演算処理である。

【０２１６】図１４を参照して、微分処理の一例を説明
する。

【０２１７】いま、５×５のマトリクスを考え、注目す
る画素点の値をＰとし、Ｐの周囲の一部の画素点の値
を、図１４（ａ）のように、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、
Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７とする。

【０２１８】また、微分処理を行うための「重みマトリ
クス」も５×５のマトリクスとし、微分処理に必要な画
素点における値を、図１４（ａ）に示すように、Ａ０、
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７とする。

【０２１９】ここで、次式１２で与えられるＰを、注目
する画素点での微分値とする。

【０２２０】 Ｐ＝Ｐ０×Ａ０＋Ｐ１×Ａ１＋Ｐ２×Ａ２＋Ｐ３×Ａ３＋Ｐ４×Ａ４ ＋Ｐ５×Ａ５＋Ｐ６×Ａ６＋Ｐ７×Ａ７ （式１２） Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７の具
体的な値は、縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの方
向ごとに、図１４（ｂ）に示すように決められている。

【０２２１】例えば、横方向の微分処理の場合、Ａ０＝
０、Ａ１＝−１、Ａ２＝−２、Ａ３＝−１、Ａ４＝０、
Ａ５＝１、Ａ６＝２、Ａ７＝１であるので、式２より、
注目点における微分値Ｐは、次式１３で表される。

【０２２２】 Ｐ＝Ｐ０×０＋Ｐ１×（−１）＋Ｐ２×（−２）＋Ｐ３×（−１）＋Ｐ４×０ ＋Ｐ５×１＋Ｐ６×２＋Ｐ７×１ 従って、Ｐ＝−Ｐ１−２×Ｐ２−Ｐ３＋Ｐ５＋２×Ｐ６＋Ｐ７ （式１３） 本微分処理は、全ての画素点に対して行われる。

【０２２３】同様な処理によって縦方向、斜め右上がり
方向、斜め右下がり方向における微分処理を行うことが
できる。

【０２２４】次に、作成された微分画像から、該微分方
向における微分値のピークを示す画素を抽出し、該方向
の境界画像を作成する。

【０２２５】本処理は、境界画像作成部２９により実行
されるが、これを図１５を参照して説明する。

【０２２６】横方向微分画像を例にとり説明するが、他
の３方向の微分画像に対しても、全く同様な処理が行わ
れる。

【０２２７】前記の様に、微分処理部２８にて、横方向
に微分処理された画像においては、式１２により、各々
の画素に対する微分値が求められる。

【０２２８】ところで、微分値がピークを示すというこ
とは、輝度情報の変化が極大になることを意味するもの
であり、このピーク値を示す点が、境界上の点である可
能性は極めて高い。

【０２２９】そこで、微分値の変化を調べ、微分値がピ
ークを示す画素（以下、単に「ピーク画素」と称するこ
とが多い）を検出する。

【０２３０】ある注目した画素点Ｐが、ピーク画素であ
るためには、図１５に示すように、Ｐ０、Ｐ、Ｐ１を設
定すると、式１４を満たすことが、条件となる。

【０２３１】 Ｐ＞Ｐ０ かつ Ｐ＞Ｐ１ （式１４） ところで、微分値自体が小さくとも、式１４を満たせ
ば、ピーク画素となるが、微分値が小さいことは、輝度
情報の変化が小さいことを意味し、該ピーク画素が、境
界上の画素点である可能性は小さくなる。

【０２３２】そこで、前記の様に求められた、ピーク画
素での微分値を、ある設定されたしきい値と比較して、
前記微分値が、該しきい値よりも、大きなとき、前記ピ
ーク画素を、境界画素とみなして、境界画像を作成する
ことにする。

【０２３３】また、ピーク画素でない画素は、境界画素
ではないので、入力された画像を構成する全ての画素
は、境界画素とそれ以外の非境界画素に区別され、結
局、境界画素と非境界画素とに２値化された画像を、得
ることとなる。

【０２３４】以上の様に、微分処理された画像に対し
て、微分処理した方向に、ピーク画素を検索、抽出し、
該ピーク画素における微分値を、ある設定されたしきい
値と比較し、前記微分値が、該しきい値より大きな場合
にのみ、前記ピーク画素を境界画素とみなし、境界画像
を作成し、最終的に、統合回路８にて、境界画像を統合
することにより、比較的簡易な構成で、計測環境に影響
されず、高精度で境界を抽出する装置を提供することが
でき、これを無人搬送車に搭載することにより、確実に
障害物との衝突を回避できる無人搬送車を提供できるこ
とになる。

【０２３５】以下、ラベリング回路１０にて行われるラ
ベリング処理、矩形処理回路１１にて行われる矩形情報
処理、および、該処理情報のＲＡＭ１２への格納処理
は、第一実施例と全く同じ処理なのでここでは、説明を
避ける。

【０２３６】以上述べてきた第二実施例によっても、環
境に影響されずに、高精度に境界を抽出する障害物抽出
部を、提供することができることになる。

【０２３７】次に、本発明の第三実施例を、図面を参照
して説明する。

【０２３８】本実施例も第二実施例と同様、移動体の一
例として無人搬送車を考えた場合であり、構成の説明
は、重複記載となるため避ける。

【０２３９】図１６に、本発明の第三実施例の構成図を
示す。

【０２４０】本実施例は、第二実施例に比べ、構成が若
干複雑になるが、より高精度に境界抽出を行える障害物
抽出部を提供するものである。

【０２４１】本実施例は、障害物抽出部Ｃ３７、経路決
定部１９、移動制御部２６を有して構成される。

【０２４２】車体部３８の移動のために、車体部３８の
下部には、例えば車輪３９等が設置されており、車体部
３８の向きは、車輪３９の向きを、第一アクチュエータ
２４により変えることにより変更され、該車体部３８自
体の駆動は、第二アクチュエータ２５により行われる。

【０２４３】障害物抽出部Ｃ３７は、ＴＶカメラ１、Ａ
／Ｄ変換器２、平滑処理部２７、境界抽出部Ｂ３６、ラ
ベリング回路１０、矩形処理回路１１、ＲＡＭメモリ１
２を有して構成される。

【０２４４】また、境界抽出部Ｂ３６は、微分処理部２
８、ピーク抽出部３２、第一拡張部３３、第二拡張部３
４、２値画像作成部３５、統合回路８を有して構成され
る。

【０２４５】経路決定部１７は、インターフェイス回路
１４、マン・マシンインタフェイス１５、ＣＰＵ（中央
処理装置）１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８を有して構成
され第一実施例と全く同じものを使用できる。

【０２４６】移動制御部２６は、インターフェイス回路
２０、アクチュエータ制御回路２１、第一アクチュエー
タドライバ２２、第二アクチュエータドライバ２３、第
一アクチュエータ２４、第二アクチュエータ２５を有し
て構成され、第一実施例と全く同じものを使用できる。

【０２４７】なお、ここでは、経路決定部１９および移
動制御部２６は、第一実施例と全く同じものを使用する
ため、構成要素の詳細説明は、障害物抽出部Ｃ３７につ
いてのみ行う。

【０２４８】以下、障害物抽出部Ｃ３７の構成要素につ
いて説明する。

【０２４９】障害物抽出部Ｃ３７は、ＴＶカメラ１、Ａ
／Ｄ変換器２、平滑処理部２７、微分処理部２８、ピー
ク抽出部３２、第一拡張部３３、第二拡張部３４、２値
画像作成部３５、統合回路８を有して構成される。

【０２５０】ＴＶカメラ１は、測定対象物の画像情報で
ある輝度情報を、収集する手段である。

【０２５１】Ａ／Ｄ変換器２は、アナログ信号をデジタ
ル信号へ変換する回路である。

【０２５２】平滑処理部２７は、画像からの特徴抽出の
容易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音を、除去
する手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイス
で構成される。

【０２５３】微分処理部２８は、画像からの境界抽出の
容易化を図るため、微分オペレータを作用させ微分画像
を得る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイ
スで構成される。

【０２５４】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分処理画像を得るため、それぞれの方向に対応した、４
つの微分処理部２８を有している。

【０２５５】ピーク抽出部３２は、微分方向における、
微分値がピークを示す画素を抽出し、予め設定された２
つのしきい値と、ピーク画素における微分値を比較する
ことにより、該画素を境界画素、境界候補画素、および
非境界画素の３種類に分類し、微分処理画像から３値画
像を作成する手段であり、各種ＴＴＬロジック、半導体
メモリ、クロック回路、ディレイ回路等の電子デバイス
で構成される。

【０２５６】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分処理画像に対応して、４つのピーク抽出部３２を有し
ている。

【０２５７】第一拡張部３３は、ピーク抽出部３２にて
作成された３値画像を、例えば、ラスタ走査し、ある境
界候補画素に注目し、該境界候補画素の近傍の画素を調
べ、該境界候補画素が、境界画素に連結している場合に
は、境界候補画素を境界画素に変換することを、全ての
境界候補画素に対して行う手段であり、各種ＴＴＬロジ
ック、半導体メモリ等の電子デバイスで構成される。

【０２５８】なお、本実施例においては、４つのピーク
抽出部３２に対応して、４つの第一拡張部３３を有して
いる。

【０２５９】第二拡張部３４は、第一拡張部３３で行っ
た処理と全く同じ処理を、第一拡張部３３とは、逆の方
向から、例えば、ラスタ走査する手段であり、各種ＴＴ
Ｌロジック、半導体メモリ等の電子デバイスで構成され
る。

【０２６０】なお、本実施例においては、４つの第一拡
張部３３に対応して、４つの第二拡張部３４を有してい
る。

【０２６１】２値画像作成部３５は、第一拡張部３３お
よび第二拡張部３４にて処理され作成された境界画素、
境界候補画素、および非境界画素から、境界候補画素を
非境界画素とすることにより、２値画像を作成する手段
であり、各種ＴＴＬロジック、半導体メモリ等の電子デ
バイスで構成される。

【０２６２】なお、本実施例においては、４つの第二拡
張部３４に対応して、４つの２値画像作成部３５を有し
ている。

【０２６３】統合回路８は、４方向の２値画像を統合し
て、最終的に、１つの境界画像を得るための手段であ
り、論理ＯＲゲート等の電子デバイスで構成される。

【０２６４】ラベリング回路１０は、得られた画像中に
複数の図形（領域）が存在するときに、各領域の連結成
分（この場合、例えば、境界画素に囲まれた画素のかた
まり）ごとに、異なるラベルを付加する手段である。具
体的には、数字を付加する等の方法により、ある連結成
分と他の連結成分の区別を行うことが考えられる。

【０２６５】本手段は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装
置）、仮ラベリング処理用ＲＡＭ、テーブル操作処理用
ＲＡＭ、本ラベリング処理用ＲＡＭを有して構成され
る。

【０２６６】矩形処理回路１１は、同じラベルが付加さ
れた画素点が呈する形状を、矩形状に近似する手段であ
り、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで構成され
る。

【０２６７】ＲＡＭ１２は、矩形処理された画像情報等
を格納しておく手段であり、半導体メモリ等で構成され
る。

【０２６８】以下、本実施例における動作を説明する
が、第一実施例と重複する部分についての、詳述は避け
る。

【０２６９】まず、ＴＶカメラ１にて、測定対象物の画
像情報の読み込みを行う。

【０２７０】次に、Ａ／Ｄ変換器２にて、アナログで出
力される画像情報信号を、デジタル信号に変換する。

【０２７１】次に、平滑処理部２７では、得られたデジ
タル信号をもとに、全ての画素点を注目点として画像の
平滑化処理を行う。

【０２７２】ここで、平滑化処理とは、画像に含まれる
各種の雑音を、除去する処理であり、前記の通り、式１
により、注目する画素点での平滑化処理値を求める。

【０２７３】なお、本発明において本処理は必ずしも必
要ではないが、今回、この処理を含め説明する。

【０２７４】次に、微分処理部２８では、平滑化処理さ
れた画像をもとに、画像の微分処理を行う。

【０２７５】ここで、微分処理は、境界抽出の容易化を
図るため、画像に施す演算処理であり、前記の通り、式
１２および図１４に示す重みマトリクスを用いて処理さ
れる。 微分処理方法は、第二実施例と全く同じである
ので、詳細な説明は、ここでは省略する。

【０２７６】本微分処理を、縦方向、横方向、斜め右上
がり方向、斜め右下がり方向の４方向に対して行う。

【０２７７】次に、ピーク抽出部３２により、ピーク画
素を抽出し、該画素を境界画素、境界候補画素または非
境界画素にわけ、全画素に対して３値画像を得る。

【０２７８】これについて、以下説明する。

【０２７９】ピーク画素の求め方は、第二実施例におい
て図１５を用いて説明した通りである。

【０２８０】例えば、横方向の微分画像に対しては、図
１５に示す画素配置において、式１４を満足すれば、点
Ｐはピーク画素と判断される。

【０２８１】次に点Ｐにおける微分値を、予め設定され
た、２つのしきい値と比較する。

【０２８２】ここで説明のため、２つのしきい値をそれ
ぞれ、第一のしきい値、第二のしきい値と称し、第一の
しきい値は、第二のしきい値より大きく設定されている
ものとする。

【０２８３】さて、ピーク画素が求まると、該画素にお
ける微分値と、前記２つのしきい値を比較する。

【０２８４】まず、前記微分値が、第一のしきい値より
大きければ、前記ピーク画素を境界画素とする。

【０２８５】次に、前記微分値が、第一しきい値以下で
あり、第二のしきい値より大きければ、前記ピーク画素
を境界候補画素とする。

【０２８６】さらに、前記微分値が、第二のしきい値以
下であれば、前記ピーク画素を非境界画素とする。

【０２８７】ピーク画素以外は、もともと非境界画素で
あるため、全画素が３値化され、３値画像が得られるこ
とになる。

【０２８８】第三実施例が、第二実施例より、高精度に
境界の抽出が可能なのは、しきい値を２種類設定し、第
一のしきい値により、明確な境界を確実に抽出し、微分
値が、第一のしきい値よりは小さいが、第２のしきい値
より大きな画素、すなわち、境界画素と確定できない画
素を境界候補画素とし、後に述べる拡張処理により、該
境界候補画素が、境界画素である可能性が高い場合にの
み、境界候補画素を境界画素として処理する点にある。

【０２８９】次に、第一拡張部３３および第二拡張部３
４で行う処理について説明する。

【０２９０】第一拡張部３３および第二拡張部３４で
は、前記境界候補画素のうち、境界画素と連結している
画素を境界画素に変換する。

【０２９１】第一拡張部３３は、まず、ピーク抽出部３
２にて作成された、前記３値画像を、例えば、ラスタ走
査していき、境界候補画素が走査されると以下の処理
（本処理を「拡張処理」と称する）を行う。

【０２９２】例えば、注目する境界候補画素の８近傍の
画素のうち、微分方向に存在する２画素を除く、残りの
画素を調べる。

【０２９３】次に、該境界候補画素が、境界画素に連結
している場合には、境界候補画素を境界画素に変換す
る。

【０２９４】この処理を、例えば、ラスタ走査しながら
最後の画素まで行う。

【０２９５】図１７に、注目画素の近傍の画素を調べ、
境界候補画素を境界画素に確定する処理の一例を示す。

【０２９６】これは、横方向の微分処理画像を拡張処理
する一例を示す。

【０２９７】いま、Ｐが、注目する境界候補画素である
ので、該画素の８近傍画素のうち、微分方向である、Ｐ
の横方向に存在する２画素を除いた残りの画素、すなわ
ちＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５のいずれかが、
境界画素であれば、Ｐを境界画素とするものである。

【０２９８】なお、微分方向（この場合、横方向）の画
素を除いて拡張処理するのは、例えば、横方向の微分処
理とは、縦方向の境界を抽出する処理であるので、境界
候補画素点Ｐの横方向に存在する画素は、判断不要な画
素点として扱う。

【０２９９】第二拡張部３４では、第一拡張部３３で行
った処理と全く同じ拡張処理を、第一拡張部３３とは、
逆の方向から行う。

【０３００】なお、拡張処理する手段を２個設け、両方
向から拡張処理するのは、一方向からの拡張処理のみで
は、境界候補画素が境界画素と連結している場合であっ
ても、該境界候補画素が、非境界画素となってしまう場
合があり、これを回避するためである。

【０３０１】例えば、図１８に示すように（縦方向微分
の場合である）、ａ方向の走査のみでは、境界候補画素
Ｄは、境界画素Ｅと連結しているため境界画素に変えら
れるが、境界候補画素Ｂ、Ｃは、画素Ｄを介して境界画
素Ｅと連結していると考えられるにもかかわらず、境界
画素に変えられず、非境界画素になってしまう事態が生
じてしまう。

【０３０２】そこで、ｂ方向からも各画素を走査して、
境界画素Ｄに連結している境界候補画素Ｃを、境界画素
とし、更に、境界画素Ｃに連結している境界候補画素Ｂ
を境界画素とすることにより、かかる事態の発生を回避
している。

【０３０３】このように、両方向からの拡張処理を行う
ことで、完全な拡張処理を行うことができることとな
る。

【０３０４】なお、かかる拡張処理は、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向に対
して行われる。

【０３０５】２値画像作成部３５では、拡張処理された
画像に対して、境界画素に変換されなかった境界候補画
素を非境界画素にすることによって、該画像を構成する
全ての画素を、境界画素と非境界画素に区別する。

【０３０６】例えば、境界画素を「１」、非境界画素を
「０」とした、２値画像が作成される。

【０３０７】なお、かかる２値画像の作成処理も、縦方
向、横方向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４
方向に対して行われる。

【０３０８】最後に、統合回路８は、４方向の２値画像
を論理ＯＲゲート等により統合し、１つの境界画像を作
成する。

【０３０９】以下、ラベリング回路１０にて行われるラ
ベリング処理、矩形処理回路１１にて行われる矩形情報
処理、および、該処理情報のＲＡＭ１２への格納処理
は、第一実施例と全く同じ処理なのでここでは、説明を
避ける。

【０３１０】以上述べてきた第三実施例により、環境に
影響されず、さらに高精度に境界を抽出する障害物抽出
部を、提供することができることになる。

【０３１１】つまり、しきい値が１つの場合、全ての境
界を抽出するためには、しきい値の設定値を小さくしな
ければならないが、設定値を小さくすることは、同時に
ノイズ成分の抽出が、多くなることでもある。

【０３１２】したがって、しきい値を２個設け、第一の
しきい値は、大きな値とし、明確な境界を確実に抽出
し、第二のしきい値は、第一のしきい値より、小さな値
とし、注目する画素点における微分値が、第二のしきい
値より大きく、かつ第一のしきい値以下の場合には、注
目する画素点に近接する画素点が、境界画素か否かを調
べて、最終的に、注目する画素点が境界画素か否かを判
断することにより、確実に境界抽出を行えるようにな
る。

【０３１３】以上述べてきた、第一実施例から第三実施
例までの障害物抽出部を無人搬送車に用いることによ
り、確実に障害物を回避しながら、自律して、目標位置
まで到達する無人搬送車を構成できる。

【０３１４】もちろん、本発明の移動体は、無人搬送車
に限られない。

【０３１５】

【発明の効果】本発明によれば、環境に影響されない境
界抽出装置を搭載し、障害物を確実に検出し、衝突を回
避し、ガイドライン等のマーキングを用いずに、目標位
置まで、自律して到達できる移動体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成の説明図である。

【図２】本発明の第一実施例の動作を説明するための工
程図である。

【図３】平滑オペレータの説明図である。

【図４】微分オペレータの説明図である。

【図５】境界画素判定オペレータの説明図である。

【図６】境界画素判定オペレータの説明図である。

【図７】ラベリング処理の説明図である。

【図８】矩形情報処理の説明図である。

【図９】無人搬送車の動作を説明するための工程図であ
る。

【図１０】障害物検出の原理を説明するための説明図で
ある。

【図１１】障害物回避の原理を説明するための説明図で
ある。

【図１２】無人搬送車の位置座標を更新する原理の説明
図である。

【図１３】本発明の第二実施例の構成の説明図である。

【図１４】方向別微分オペレータの説明図である。

【図１５】ピーク画素抽出原理の説明図である。

【図１６】本発明の第三実施例の構成の説明図である。

【図１７】拡張処理を説明するための説明図である。

【図１８】拡張処理を説明するための説明図である。

【図１９】無人搬送車の構成の説明図である。

【符号の説明】

１…ＴＶカメラ、２…Ａ／Ｄ変換器、３…平滑化回路、
４…微分処理回路、５…しきい値、６…２値画像作成
部、７…境界画像作成部、８…統合回路、９…境界抽出
回路、１０…ラベリング回路、１１…矩形処理回路、１
２…ＲＡＭ、１３…障害物抽出部Ａ、１４…インターフ
ェイス回路、１５…マン・マシンインターフェイス、１
６…ＣＰＵ、１７…ＲＯＭ、１８…ＲＡＭ、１９…経路
決定部、２０…インターフェイス回路、２１…アクチュ
エータ制御回路、２２…第一アクチュエータドライバ、
２３…第二アクチュエータドライバ、２４…第一アクチ
ュエータ、２５…第二アクチュエータ、２６…移動制御
部、２７…平滑処理部、２８…微分処理部、２９…境界
画像作成部、３０…境界抽出部Ａ、３１…障害物抽出部
Ｂ、３２…ピーク抽出部、３３…第一拡張部、３４…第
二拡張部、３５…２値画像作成部、３６…境界抽出部
Ｂ、３７…障害物抽出部Ｃ、３８…車体部、３９…車輪

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物の画像情報を入力する手段と、
   画像情報を微分処理する手段と、該手段によって得られ
   た画像から境界画像を作成する手段と、作成された境界
   画像をラベリングする手段と、ラベリング処理された画
   像情報を矩形処理する手段と、該矩形処理された情報を
   記憶する手段とからなる画像処理による障害物抽出手段
   と、 障害物との衝突回避をしながら、目標位置までの経路を
   決定する経路決定手段と、 進行方向を制御し、決定された経路上を進むように駆動
   する移動制御手段と、前記、障害物抽出手段、経路決定
   手段、および、移動制御手段を搭載する車体部と、車体
   部下部に設けられた移動のための手段とからなる移動
   体。
2. 【請求項２】測定対象物の画像情報を入力する手段と、
   画像情報を微分処理する手段と、該手段による微分値を
   ２値化する、複数のしきい値を設定する手段と、各々の
   しきい値により２値画像を作成する手段と、作成された
   各々の２値画像において、注目する画素点が、境界線を
   構成するか否かを判定させる境界画素判定オペレータを
   作用させ、前記注目する画素点が境界線を構成すると判
   定されれば、該注目する画素点は、境界画素と判断し、
   境界画像を作成する手段と、作成された各々の境界画像
   を統合する手段と、統合された境界画像をラベリング処
   理する手段と、ラベリング処理された画像情報を矩形処
   理する手段と、該矩形処理された情報を記憶する手段と
   からなる障害物抽出手段と、 障害物との衝突回避をしながら、目標位置までの経路を
   決定する経路決定手段と、 進行方向を制御し、決定された経路上を進むように駆動
   する移動制御手段と、前記、障害物抽出手段、経路決定
   手段、および、移動制御手段を搭載する車体部と、車体
   部下部に設けられた移動のための手段とからなる移動
   体。
3. 【請求項３】測定対象物の画像情報を入力する画像情報
   入力手段と、縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４
   方向に、方向別微分オペレータを作用させ、４方向の方
   向別微分画像を作成する微分処理手段と、各方向別微分
   画像に対して、該方向における微分値のピークを示す画
   素を調べる手段と、該画素における微分値が、ある設定
   されたしきい値より大きな場合に、前記ピーク値を示す
   画素を境界画素として、境界画像を作成する手段と、作
   成した４方向の境界画像を統合する手段と、統合された
   境界画像をラベリング処理する手段と、ラベリング処理
   された画像情報を矩形処理する手段と、該矩形処理され
   た情報を記憶する手段とからなる障害物抽出手段と、 障害物との衝突回避をしながら、目標位置までの経路を
   決定する経路決定手段と、 進行方向を制御し、決定された経路上を進むように駆動
   する移動制御手段と、前記、障害物抽出手段、経路決定
   手段、および、移動制御手段を搭載する車体部と、車体
   部下部に設けられた移動のための手段とからなる移動
   体。
4. 【請求項４】測定対象物の画像情報を入力する画像情報
   入力手段と、縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４
   方向に、方向別微分オペレータを作用させ、４方向の方
   向別微分画像を作成する微分処理手段と、各方向別微分
   画像に対して、該方向における微分値のピークを示す画
   素を調べる手段と、第一のしきい値と、第一のしきい値
   より小さく設定された第二のしきい値を用いて、該画素
   における微分値が、第一のしきい値より大きなものを境
   界画素とし、第一のしきい値以下であるが、第二のしき
   い値よりは大きなものを、境界候補画素とし、さらに、
   第二のしきい値以下のものを、非境界画素として、３値
   化された画像を作成する手段と、該３値化画像を、ある
   方向から走査し、ある境界候補画素に注目し、該境界候
   補画素の近傍の画素を調べ、該境界候補画素が、境界画
   素に連結している場合には、境界候補画素を、境界画素
   に変換する処理を行う第一拡張手段と、第一拡張手段で
   行う処理を第一拡張手段とは、逆の方向から行う第二拡
   張手段と、第二拡張手段で作成された画像から境界画像
   を作成する手段と、作成された各々の境界画像を統合す
   る手段と、統合された境界画像をラベリング処理する手
   段と、ラベリング処理された画像情報を矩形処理する手
   段と、該矩形処理された情報を記憶する手段とからなる
   障害物抽出手段と、 障害物との衝突回避をしながら、目標位置までの経路を
   決定する経路決定手段と、 進行方向を制御し、決定された経路上を進むように駆動
   する移動制御手段と、前記、障害物抽出手段、経路決定
   手段、および、移動制御手段を搭載する車体部と、車体
   部下部に設けられた移動のための手段とからなる移動
   体。
5. 【請求項５】請求項１、２、３、４記載において移動体
   が、無人搬送車であることを特徴とする、移動体。