JPS6061602A - 移動体の位置および姿勢検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、移動体の位置および姿勢検出ａ置に関し、
特にたとえば成る観測点に対する移動体の相対位置およ
び姿勢を検出する装置に関する。

先行技術の説明 従来、自動車等の移動体の位置および姿勢を検出する装
置として、たとえばレーダを用いた装置などが実現され
または提案されている。ところが、従来のこれらの装置
は、いずれも偶成が複雑でありかつ高価であるという欠
点があった。

発明の目的 それゆえに、この発明の主たる目的は、上述のような欠
点を解ｉｔ’ｌ　Ｌ冑る簡易型の移動体の位置および姿
勢検出ｖｉ置を提１ハすることである。

発明の要約 この発明は、要約すれば、第１の撮像装置で移動体の像
をとらえるとともに、移動体と外形が相似しているモデ
ルを設（）てこのモデルの像を第２の撮像装置でとらえ
、第１の撮像装置を回動すること９二よって移動体の像
をシフ１へさせ、また第１または第２のＩｌｌ像装置の
撮像倍率を変化することによって移動体の像の大きさを
変１ヒさゼ、さらにモデルを回１ｊｌ−（ることによっ
てモデルの姿勢を変化させ、それによって第１の撮像装
置から１りられる移ｐす体の像と第２の撮像装置から１
９られるモデルの像とを一致させるようにし、その一致
したときの第１の撮像装置の回動角度と第１または第２
の撮像装置の撮像倍率とモデルの回動角度とに基づいて
、移動体の位置および姿勢を演算するようにしたもので
ある。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図
面を参照して行なう以下の詳ｆｌ［Ｉな説明から一層明
らかとなろう。

実施例の説明 第１図はこの発明の一実施例を示づ概略ブロック図であ
る。この実施例は、道路上を走（ｊυる移動体の一例の
自動車１の位置Ｊ３よび姿勢を検出覆るものである。図
にＪ３いて、自動車１を観ｉ１１！ｌする観測点には、
自動車１の像をとらえるためのテレビカメラ２が設けら
れる。このテレビカメラ２は、通常の踊像管を用いたも
のであってもよいし、また固体踊肯素子を用いた固体撮
像装置であってもよい。またテレビカメラ２は、回動可
能に構成されており、さらにｍ像倍率を変化するための
ス′−ムｔＫＩＮＭが備えられている。テレビカメラ２
からう郡山される画像出力はエツジ演出装置３に与えら
れる。このエツジ検出装置３は入力される画像のエツジ
を抽出し、縁取り腺のみの画□□□を出力づる。

エツジ検出装＠３からの画像出力は混合装置４の一方入
力に与えられるとともに、ズーム制ｉ装置５の一方入力
に与えられる。また、エツジ検出装置３からの画ｆｆｆ
＋出〕Ｊは追尾制ｎ装置６に与えられる。この）０尾側
ｔＩｌ装Ｍ６は、移動体の像が全体の画面のほぼ真ん中
に位置するようにテレビカメラ２を回動さゼるものであ
る。

一方、王−夕７によって回転されるプレート８の上には
自動車１のモデル９が載置される。このモデルっは、自
動車１のミニデユアモデルであり、ての外形が自動車１
の外形と相似している。モデル９の１争をどらえるｌζ
めにテレビカメラ１０が設（プられる。このプレじ゛カ
メラ１０（ま、前）ボのテｌノヒ゛カメラ２ど同様に、
ｆｆｉ　１ｌＧｔ管を用いたものであってもＪ：いし、
固１本順像素子を用いたものであってもよい。テレビカ
メラ１０が導出される画像出ノｊは前）ホのエツジ検出
装置３と同様のエツジ検出装Ｆ７１１に与えられる。こ
のエツジ検出装置１１の出力は）捏合装置４の能力入力
に与えられるとともじ、スーム制ｔｌＴｐ装置５の池方
入ノｊに与えられる。

混合装置４はエツジ検出、装置３からの画像信号とエツ
ジ検出装置１１からの画像信号とを混合し、ＣＲＴディ
スプレイ１２に与える。したがって、ＣＲＴディスプレ
イ１２はエツジ検出装置３によって検出された自動車１
のエツジ形状と、エツジ検出装置１１によって検出され
たモデル９のエツジ形状とを１つの画面上に表示する。

なお、Ｃ［くＴディスプレイ１２はエツジ形状の部分の
みが明るく光り、バックグラウンドは暗くなるように表
示を行なう。ＣＲＴディズブ１ノー１１２の表示画面と
対向して輝度読取装置１３が配設される。この輝度読取
装＠１３（よＣＲ−１’デイスプレイ１２の表示画面の
輝度を読取ることにより、］ツジ検出装置３からのエツ
ジ形状とエツジ検出装置１１からのエツジ形状とが表示
画面上て一一致したか否かを検出づる。づなわち、２つ
のエツジ形状が一敗していない場合は明るく表示される
部分（エツジ形状の部分）の面積が広い！こめＣＲＴデ
ィスプレイ１２の表示画面の輝度は大きいが、２つのエ
ツジ形状が一致づると明るく表示される部分の面積がほ
ぼ１／２どなるため表示画面の輝度もほぼ１、／２とな
る６ｎ度読取装置１３では、この輝度の変化を読取るこ
とにより、２つのエツジ形状の一致を検出（る。輝度読
取装置１３の出力は角度制御装置゛１４に与えられる。

この角度制御装置１４は前述のモータ７の回動角度を制
御するための装置である。モータ７の回転軸にはエンコ
ーダ１５が連結される。このエンコータ１５はモータ７
の回動角度を読取り、位置・姿勢演棹装置１６の一方入
力に与える。

一方、前述のズーム制御ＩＩ装置５は、エツジ検出装置
３および１１からのエツジ形状に基づき、２つのエツジ
形状の大きさが等しくなるようにテレビカメラ２の胤像
倍率を制御（る。また、ズーム＄り御装＠５の出力は角
度・倍率検出装置１７の一方パノＪに与えられる。この
角度・倍率検出装置１７のｊｌ！１力入力には前述の追
尾制御ｌ装胃６の出力が与えられる。角度・倍率検出装
置１７はテレビ力。

メラ２の回動角度および抛録倍率を検出し、位置・姿勢
演算装置１Ｇの他方入力に与える。位置・姿勢演ｎ装置
１６では、自動車１の位置および姿勢を演算する。

なお、以上説明した構成のうち、自動車１ｉ除く部分の
構成は、道路上の成る地点に固定的に設けられてもよい
し、また自動車などに設けられて道路上を移動可能とさ
れてもよい。後者にように自動車などに設ける場合は、
位置・姿勢演ｎ装置１゛６の出力は自動車１への追従制
御に利用することが可能である。

第２図は自動車１とテレビカメラ２との関係を示した図
解図である。以下、この第２図を参照して第１図の実施
例の動作について説明する。

当初、テレビカメラ２は、第２図で２点ｔＪ′１ｍで示
すごどく、ぞの光軸がＸ軸と一致づるように配置されて
いる。このＸ軸は基準方位であるが、第１図に示す実施
例が自ＩＪＩ串などに搭載される場合、はその自動車の
進行方向がＸ軸に−選ばれてもよい。

今、テレビカメラ２が２点鎖線の状態にあると、自動車
１の像は全体の画像の端部に片寄った状態となっている
。ところで、テレビカメラ１０はモデル９の像が全体の
画像のちょうど真ん中にくるように配置されている。し
たがって、このまま自動車１の像とモデル９の像とを問
合しても、画面上で２つの像が一致することはない。そ
こで、追を電制御装ｅ６は自動車１の像が全体の画像の
真ん中に汀ｌ暇するようにテレビカメラ２を回動さ足る
。

１なわら、；６尾側ｎ装置６はエツジ検出装置３から与
えられる自動車１のエツジ形状の中央の座標を演算し、
その座標が画面全体の中央の座標と一致するようにテレ
ビカメラ２を回動させる。このときのテレビカメラ２の
回動角度αは角度・倍率検出装Ｆ　１７１−よって検出
される。そしてこの回向角度αは位置・姿勢演ｉ装置１
６に与えられる。

位置・姿勢演棹装冒１６はこの回動角度αを基準方位に
対する自！ｌｌ巾１の偏倚角（）るいは観測車（第１図
に示づ偶成を搭載した市）の進行方向に対する自ｔｂ車
１の噴筒・角として出力する。

一方、ズーム制御装置Ｆｔ５は自動ｉ１の像とモデル９
の像とが画面上で同じ大きさとなるようにテレビカメラ
２のＩ像倍率を制ｒ１１する。丈なわち、ズ−ム制御装
置５はエツジ検出装置３からのエツジ形状の上下方向の
幅とエツジ検出装置１１からのエツジ形状の上下方向の
幅とが一致するようにテレビカメラ２のズーム１ｍ４Ｎ
を制御する。なお、テレビカメラ２の層像倍率が同じで
あっても、自動車１の姿勢が変化することによりそのエ
ツジ形状の左右方向の幅が変化する。したがって、ズー
ム制ｎ装ｕ５では、１１ｔｉｌのための要素として２つ
のエツジ形状の上下方向の幅のみを採用し、左右方向の
幅を採用しない。角度・倍率検出装置′１７はス゛−ム
制御装置５の出力を取り込みテレビカメラ２の蹟１争倍
率を検出りる。そして、その検出結果を位置・姿勢演ｎ
　ｔ’ｊ　ｒｏ　’Ｉ　６に与える。位置・姿ＩＦ）漬
ｎ装置１６は角度・倍率検出￥、置１７から与えられる
１１８串に基づき、テレビカメラ２と自動＊ｉとの間の
距ＦＩＩｉ見を演界し出力づる。なお、自動車１に対す
るモデル９の縮尺比率、モデル９とテレビカメラ１０と
の間の距蘭およびテレビカメラ１０のＭ％像倍率が予め
わかっているので、テレビカメラ２の撮像倍率がまれば
、簡単な比例計算によって距１’！ＩＱを計算すること
ができる。

次に、角度制御Ｉｌ装置１４はモータ７を回動させるこ
とにＪ：す、テレビカメラ１０に対するモデル９の姿勢
を変化させる。このとき、ＣＲＴディスプレイ１２は混
合装、置４によって混合された自動中１の二［ンジ形状
とモデル９のエツジ形状とを表示している。前述のよう
に、ＣＲ丁”ディスプレイ’１２　Ｌ、表示された２つ
のエツジ形状が表示画面上で一一￥９．（２つのエツジ
形状が完全に重なる）都、ＣＦ＜−’ｒアイスプレ・イ
１２の表示画面の輝度がほぼｉ’２に低下する。、輝度
読取装置１３はこの輝度の低下を検出したどき、角度制
御装置１４に停止指令を与える。角度制御Ｉｌ装置１４
はこの停止指令に応じて、し−タフの回動を停止さぜる
。そのため、モデル９の回動が停止される。このとき、
テレビカメラ１０に対づるモデル９の姿勢とテレビカメ
ラ２に対づる自動ｆｔ￥１の姿勢とが等しくなっている
、ここで、エンコーダ・１５は、モデル９の真１娶ろに
テレビカメラ１０が位置するときにその出力角度がＯと
なるように基準角度が設定されているため、モータ７の
回動停止時にエンコーダ１５によって検出される回動角
度は、テレビカメラ１０に対するモデ″ル９の姿勢角（
〕−Ｉノビカメラ１０１、ｌ：対してモデル９がな１角
度）と等しい。また、このときテレビカメラ１０に対り
゛る一ｔ、７″ル９の姿勢とテレビカメラ２に対する自
動中１の姿勢とｌユ等しいため、エンコーダ１５によっ
て検出された回動（事止時の回向角１隻はテレビカメラ
２にλ１する自動車１の姿勢角く第２図に示づ角ば［β
であり、テレビカメラ２の光軸に対しく′自動車１がな
づ゛角度）とも等しくなる。位置・姿力演界状１Ｎ１Ｇ
は二［ンニＪ−ダ′１５から与えられる回動角度を自動
車′１の彎勢角βとして出力する。

上述のごとく、位置・姿勢演算装置１６（１基準力位に
対づる自動車１の偏伺角αど、カ見測点と自＃ｉｌとの
間の距ｂｉ　ｃと、自動車１の姿勢角βどを出ツノする
。該出力された各パラメータ（、Ｌ（のまま表示されで
自動ヰ１１の位ｆｉｌ　ＪＪよび進行方向を表示するに
うにしＣもよいし、また観測者を自動車′１に）０従さ
ぜるための制御【こ利用し−Ｃ′ｆＪ、Ｊ：い、その他
各種の利用の態様が考えられよう。

なＪＪ、上述の実施例では、移動体の一例どして自動車
の場合について説明したが、この発明は空港の誘導路上
を移動する航空襞や、惜内の各種運用車１５．１人を自
動的に誘導するための誘導ワゴンや、自動浄除機や、各
ｆｌ農業門器や建設機器等にも応用できることは勿論で
ある。

また、上述の実施例では、テレビカメラ１０の搬像倍率
を変化させて自動車１の像の大きさとモデル９の像の人
ささを等しくづるようにしたが、アメビカメラ１０の撮
像倍率を変化させて同様目的を達するようにしてもよい
。

弁明の効果 以上のよ）に、この光１ｊ］によれば、簡７１５かつ支
ｌｌＴｌ１な椙成によって移動体の位置および姿勢を検
出づることのできる全く新規な移動体の位置および姿勢
倹Ｕ」装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示づ概略ブロック図であ
る。第２図は第１図における自動車１とテレビカメラ２
との関係を示す図解図である。 回にＪＪいて、１は自動中、２ｄ３よび１ｏはテレビカ
メラ、３おＪ、び′１１はエツジ検出装置、４はン１を
台装置、５はズーム小＋１１１１装置、６は追尾小１］
１１夷置、７はモータ、８はプレー１−１９はモデル、
１２　ｉｌＣＲＴ　Ｙ　−ｒ　スフ１．’−ｉ’、１３
ｊ、ｔｌＩｉ取装置、１４は角度制御装置、′１５はエ
ンニ１−ダ、１６１：！ＩＱ厘・姿勢演算装置、１７は
角度・（８率検出装買を示７ｊ、。 持δ′［出願人　沖　＋９１な　弘 僑　木　菟　文

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動体の像をとらえるための第１の撮像装置、その外形
   が前記移動体と相似しているモデル、前記モデルの像を
   とらえるための第２の撮像装置、 前記第１のＩｌ！ｌ（Ｉ装置によってとらえられた前記
   移動体の顔をシフトするために、前記第１の画像装置を
   回動する第１の回動手段、 前記第１の＃ｉｌ像装置によってとらえられた前記移動
   体の浄の大きさと前記第２の撮像装置によってとらえら
   れた前記モデルの像の大きさとを等し・　くづるために
   、前記第１のｍｓ装置または第２の■像装置のｍｓ倍率
   を変化する倍率変化手段、前記第１の撮像装置に対する
   前記移動体の姿勢と前記第２の１１像装置に対する前記
   モデルの姿勢とを等しくするために、前記モデルを回動
   する第２の回動子〇 前記第１の撮像装置から得られる画像と前記第２の撮像
   装置からをられる画像とを混合する手段Ｓ前記混合手段
   によって混合された２つの画像が一致したことを検出す
   る一致検出手段、および前記一致検出手段からの一致出
   〕ｊに応答して、前記第１の画像装置の回動角度と前記
   第１の１ｌｉｌ像装置または第２の撮像装置のＷｉ像倍
   率と前記モデルの回動角度とを検出し、前記移動体の位
   置および姿勢を演算する手段を備える移動体の位置およ
   び姿勢検出装置。