JPS5975357A - 画像処理装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、地形情報を効率よく修正集積し得る画像処理
装置に関するものである。

〔従来技術〕

ロボットにとって地形情報の入力は基本的な操作である
と共に、知能化のための１つの要因である。従来のロボ
ットでは入力画像は画面ごとに独立に扱われていた。例
えば、複数台の撮影装置を有するシステムでは、各撮影
装置の出力は独※の記憶装置に記憶されておシ、時系列
的に入力された画像もそれぞれ別個の記憶装置拠記憶さ
れていた。

ところが、このような記憶方法は、情報を重複して記憶
することになるため、記憶容量が大きくなる。この結果
として、ロボットの行動を決定するに癌って、真に必要
な情報の抽出にばく大な手間を要するという欠点を有し
ていた。

〔発明の目的〕

本発明は、時系列的に１台あるいは複数台の画像入力装
置から出力される情報を効率良く修正集積し得る画像処
理装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は上記の目的を達成するために、道路・建物・障
害物等の配置を示す地図を入力画像を記憶する記憶装置
とは別個の記憶装置内に創成すると共に、順次入力され
る画像情報にもとづいて装置内の地図を更新する機能を
有しているものである。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の装置の一実施例を示すブロック図で
ある。この図において、ｌは画像入力装置、２は記憶装
置、３は予測画像を計算する演算装置、４は入力画像と
予測画像の差を記憶する記憶装置、５は記憶装置４に記
憶された差信号にもとづいて記憶装置２の内容を更新す
る修正装置である。

前述した画像入力装置ｌは移動体上に載置され、他の操
作手段で操作される。記憶装置２には地図が記憶されて
いる。本発明において、地図とはっぎのものを意味する
。すなわち、地図とは、ロボットの周囲に存在する道路
・建物・障害物等の位置並びに大きさ、形状等の情報を
集約したものである。具体的には、例えば２次元配列の
記憶要素を用い、各配列要素に道路・建物・障害物等の
区分、大きさ、形状等のデータを書き込んだものを地図
と称する。換言すれば、記憶装置２の内容は、ロボット
の周囲の環境を電気信号の形で表現するものとなってい
る。演算装置３では、恣憶装皺２に納められている地図
、ロボットの位置及び入力装置１の撮影方向、使用レン
ズの焦点距離にもとづいてｊ４図の表現する地形の投影
計算を行う。この演算はつぎの目的のためになされるも
のである。

すなわち、記憶装置２の内容は、先験的知識として予め
プログラムされている地形を除けば、入力装置１を通し
て得られる情報にもとづいて創成した地形を意味するも
ので、現実の周囲環境を測量して確定したものではない
。したがって、記憶装置２の意味する地形は、現実のも
のと一致するとは限らない。この意味で、本発明の地図
が表現するものは仮想的な風景である。ここでこの地図
の妥当性を評価する問題を考える。このとき、現実の地
形を連接測定することは不可能であ）、入力装置１を通
して得られる画像が唯一利用可能なものであることを想
起すると評価は入力画像のレベルで行うことになる。す
なわち、記憶装置２の地図の表現する地形を入力装置１
全通して観測し、たと想定して得られる画像と現実の入
力装置１を通して入手される入力画像の比較を行うこと
によシ、地図の妥当性が評価されることになる。上述の
ように、演算装置３は仮想的な風景によシ生じると予想
される画像を出力することになる。この意味で、演算装
置３の出力を予測画像と称する。

このような予測画像を求めるためには、地形から入力装
置１に至る光路のシミュレー・シ古ンを行えば良い。こ
れは、例えば、第２図に示したような装置により実現さ
れる。ここに、１１は例えば液晶のように、電気信号等
によシその透明−不透明部分のパターンを変化しうる地
図表示板、１２は照明装置、１３は例えば懸濁液のよう
な光の散乱物質を収納した透明容器である。ここで、記
憶装置２の記憶内容にもとづいて表示板１１の透明−不
透明部分パターンを作成すると、容器１３の内部に地形
に対応する発光パターンが生成されることになる。この
発光パターンをカメラ（図示せず）で撮影することによ
り予測画像が得られる。

このとき、記憶装置２と表示板１１の間に簡単な変換計
算機を導入することによ）、カメラの位置を固定したま
ま全ての方位、縮尺の地形に対する予測画像が演算可能
なことは明らかである。

第２図では、光のアナログ演算を行い予測画像を計算し
ているが、この一連の処理をディジタル演算で置き換え
ることも可能である。このためには、記憶装置２内に記
憶されている道路・建物・障害物等から画像入力装置ｌ
に到る光路のシミュレーションヲ行えば良い。

このシミュレーションの一例を第３図〜第５図に示す。

まず、記憶装置２には、第３図に示すように例えば符号
２２０で示す内容の地図が記憶されているものとする。

図中、０１，０２および０３は建物・障害物等の物体を
示すものとする。

また、画像入力装置１は、地図上のｐ点に対応する点に
位置しており、００〜θｌに対応する範囲の情景を出力
しているものとする。この地図２２０にもとづいて得ら
れる第５図の予測画像２２２はつぎのアルゴリズムにし
たがって作成される。

〔アルゴリズムＡ〕 （ステップＯ） 範囲θ。〜θ１を分割する。第５図の例では８分割して
いる。この後、θ＝θ０としてつぎのステップへ進む。

（ステップ１） 点すからθの方向−５順次物体を探索する。第４図の例
では、ｂからγ１ｏの距離で物体Ｏｆを見い出している
。

（ステップ２） 記憶装置２から物体Ｏ１の高さｔ、を読みとる。

（ステップ３） 距離γ、０の関数として画像入力装置１におけるレンズ
の倍率α（γａＱ）を求め、画像高さム′をつぎのよう
に計算する。

ｔ、′＝α（γ、。）・ｔｌ （ステップ４） 予測画面上のθの位置に高さｔ、′の図形を描く。

（ステップ５） γ、０から更にθ方向へ探索を行う。ただし、と体は無
視する。第３図の例では、γ＝γｂＱの点で物体０２を
見い出している。

（ステップ６） 記憶装置２から物体０２の高さｔｂを読みとる。

（ステップ７） 距離γｂＱの関数としてレンズの倍率をα（γｂＱ）を
求め、画像高さｔｂ’をつぎのように計算する。

（ステップ８） 予測画面上のθの位置に高さｔｂ’の図形を、物体０１
に対応する図形の上方に付加する。

（ステップ９） 距離が地図の境界に達していなければ、（ステップ５）
〜（ステップ８）と同様の操作を繰り返す。もし、地図
の境界に到達すれば、θをつぎの分割に変更して（ステ
ップ１）へ戻る。更に、θ＝θ１であれば、演算を終了
する。

上記の〔アルゴリズム人〕では、θ方向に順次探索を行
っているが、これを並列に処理しても良い。

さきに述べた予測画像を用いて地図を修正する手続きを
第６図〜第９図を用いて説明する。まず、初期時刻ｔｏ
において、記憶装置２には第６図における符号１２０の
ような地図が記憶されているものとする。ここでは、ロ
ボットの作業開始時刻ｔｏにおける周囲の状況として、
建物ａ及びＴ字状の道路すの存在が既知と仮定している
。もちろん、時刻ｔ。において知識が全く得られていな
い場合には、記憶内容１２０は白紙すなわち、全面道路
となる。この場合でも以下の手続きは全く同様である。

第６図に示す地図１２０において、○はロボットの位置
を表し、矢印はその進行方向を示す。

ここでロボットは、時刻”ｓ　＋　　ｔｏ　＜　ｊｔに
おいて矢印の先端に位置するよう移動しているものとす
る。このとき、演算装置３は前述のような計算を行い、
第７図の符号１３０のような予測画像を出力する。ここ
で時刻ｔ１において、１１１のような入力画像が得られ
たとする。このとき、第７図の画像１３０と第８図の画
像１１１との間には、つぎのような差異が検出される。

すなわち、（１）　　入力画像にはｅｌ、ｅ２が現れて
いる。

（１１）両画像では、道路の位置が異なっている。

この検出結果にもとづいて第９図に示す地図１２１のよ
うに更新する。ここでは、ｅｌに対応して建物ａ′を追
加し、ロボットの位置を修正している。

ただし、ここでは、ｅ２は道路上に描かれた図形と判断
して地図上では省略している。この判断は差画像ｅ２の
存在する位置もしくは、差画像ｅ２を生じると思われる
物体の位置にもとづいてなされる。

、ここで、地図上に新たな物体ａ′を追加しているが、
これはつぎのようなアルゴリズムにのっと実施例 〔アルゴリズム１〕 （ステップ１−１） 差画像を生じる可能性のある物体の内、最大のものを地
図、上に置く。

（ステップ１−２） 新設した物体中、既知の道路・建物・障害物と矛盾を生
じる部分を削除する。

（ステップ１−３） 新たに入力画像を入手し、ステップ１−１に戻る。

〔アルゴリズム２〕 （ステップ２−１） 差画像を生じる可能性のある物体中、最小のものを地図
上に追加する。

（ステップ２−２） 新たに入力画像を入手し、ステップ２−１に戻る。

前述したアルゴリズム１では、未知物体は画像情報の追
加とともに縮少する。一方、アルゴリズム２では未知物
体は情報の増大に伴って拡大する。

いずれの場合においても、ロボットの移動等によって情
報の蓄積が増すにしたがって、地図は真の地形を表すも
のに収束することは明らかである。

以上の説明のように、本発明に用いられる修正装置５の
機能は計算機により実現されるが、この際、操作者の判
断力を利用しても良い。もちろん、この修正演算のすべ
てを操作者によシ代替することも可能である。とくに、
後者の場合は、操作者の前に予測画像及び入力画像を並
べて提示することにより差画像の計算を省略することも
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、画像情報の効率的
な蓄積が可能となる。その結果、この画像情報を入力と
して動作する機械の制御を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例を示すブロック図、第
２図は本発明に用いられる演算装置の一実施例を示す構
成図、第３図〜第５図は本発明に用いられる演算装置の
他の実施例を示す説明図、第６図〜第９図は本発明に用
いられる修正装置の動作を示す説明図である。 １・・・画像入力装置、２・・・記憶装置、３・・・演
算装置、４・・・記憶装置、訃・・修正装置、１１・・
・表示板、１２・・・照明装置、１３・・・容器、１２
０，１２１゜２２０・・・地図、１３０，２２２・・・
予測画像、１１１・・・入力画像。 代理人　弁理士　薄田利幸 ；ｆ７１　目 才３圀　　　　　　津４圀 才り閃 ｏＯ６゜ 才す刀　　　　　　　身７０ し 才δ　囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周囲の情景に関する画像情報を処理するものにおい
   て、周囲の情景を観測するだめの画像入力装置、道路・
   建物・障害物等の配置を示す地図を記憶するための記憶
   装置、地図にもとづいて画像入力装置の出力する画像の
   予測値を計算する演算装置、入力画像と予測画像の比較
   を行い、これにもとづいて記憶装置内の地図を更新する
   修正装置とを有することを特徴とする画像処理装置。 ２、演算装置は、記憶装置の記憶内容に対応した透明−
   不透明の分布を示す地図表示板、表示板の一方の側に配
   置された照明装置、表示板の他方の側に設置されたえ光
   の散乱物質を収納した透明容器及び透明容器を撮影する
   撮影装置から構成される装置 して出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の画像処理装置。 ３、演算装置は、画像入力装置の撮影方向、レンズの焦
   点距離に応じて記憶装置内容の演算を行い、表示板の基
   準位置・方位及び縮尺を変換することによわ、常に撮影
   装置を固定して用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の画像処理装置。 ４、演算装置は、地図に記憶されている道路・建物・障
   害物等よシ画像入力装置に到る光路のシミュレーション
   を行う計算機を用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の画像処理装置。 ５、演算装置は、画像入力装置に対応する位置から地図
   上の物体を放射状に探索することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の画像処理装置。 ６、演算装置は、各物体の画像入力装置に結像する部分
   のみの予測画像を計算することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第５項記載の画像処理装置。 ７、修正装置は、入力画像と予測画像とに差異が生じた
   場合、まず入力画像及び地図上の既存の建物・障害物等
   と矛盾を生じない範囲で最大の物体を地図上に新設し、
   ついで逐次入力される入力画像との比較を行い、新設物
   体の過大な部分を削除することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像処理装置。 ８、修正装置は、入力画像と予測画像とに差異が生じた
   場合、その差異をもたらす最小の物体を順次地図上に追
   加することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像処理装置。 ９、修正装置は、入力画像と予測画像との差を生じる物
   体の存在する位置を分類し、移動体の行動計画の策定に
   必要な物体のみを選択的に地図上に付加することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の画像処理装置。 １０．１の画像処理装置の修正装置として、入力画像と
   予測画像との差画像の位置を分類し、移動体の行動計画
   策定に必要な物体のみを地図上に付加することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の画像処理装置。 １１、　　修正装置は、その一部もしくはすべての処理
   を、人間によって代替されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の画像処理装置。