特許 7412260 測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/70 20170101AFI20240104BHJP

【ＦＩ】

G06T7/70 Z

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020073636

(22)【出願日】2020-04-16

(65)【公開番号】P2021170272

(43)【公開日】2021-10-28

【審査請求日】2023-01-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000162113

【氏名又は名称】共同印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 吉和

【審査官】佐藤 実

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１４１０４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｔ ７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位システムであって、
前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、
前記測位システムは、
前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取るコード読み取り手段と、
前記コード読み取り手段で読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定する測位手段と、
前記測位手段によって特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する位置保存部と、を有する、
ことを特徴とする測位システム。

【請求項2】

前記複数の２次元コードは、さらに、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している測位用２次元コードを含み、
前記測位手段は、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記測位用２次元コードを介して、前記測位対象２次元コードのワールド座標を特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。

【請求項3】

前記測位システムは、さらに、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記複数の２次元コードの関連付け情報を作成するコード関連付け手段を有し、
前記位置保存部は、前記測位手段によって特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標と共に、前記コード関連付け手段によって作成された前記複数の２次元コードの関連付け情報を格納する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。

【請求項4】

前記コード関連付け手段は、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記基準２次元コードと前記測位対象２次元コードの関連付け情報を作成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の測位システム。

【請求項5】

前記複数の２次元コードは、さらに、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している測位用２次元コードを含み、
前記コード関連付け手段は、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記測位用２次元コードを介して、前記基準２次元コードと前記測位対象２次元コードの関連付け情報を作成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の測位システム。

【請求項6】

前記測位システムは、データベースサーバー、および、前記データベースサーバーと通信回線を介してデータの授受が可能な作業端末を有し、
前記データベースサーバーは、前記位置保存部を含み、
前記作業端末は、前記コード読み取り手段、前記コード関連付け手段、および、前記測位手段を含む、
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の測位システム。

【請求項7】

前記測位システムは、前記コード読み取り手段、前記コード関連付け手段、前記測位手段、および、前記位置保存部を含む作業端末を有する、
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の測位システム。

【請求項8】

矩形をなす前記４点の座標は、矩形の前記２次元コードの四隅の座標である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の測位システム。

【請求項9】

前記コード読み取り手段は、前記カメラデバイスを含み、前記カメラデバイスにより撮影された前記画像を処理する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の測位システム。

【請求項10】

カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位装置であって、
前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、
前記測位装置は、
前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取るコード読み取り手段と、
前記コード読み取り手段で読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定する測位手段と、
前記測位手段によって特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する位置保存部と、を有する、
ことを特徴とする測位装置。

【請求項11】

前記複数の２次元コードは、さらに、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している測位用２次元コードを含み、
前記測位手段は、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記測位用２次元コードを介して、前記測位対象２次元コードのワールド座標を特定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の測位装置。

【請求項12】

前記測位装置は、さらに、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記複数の２次元コードの関連付け情報を作成するコード関連付け手段を有し、
前記位置保存部は、前記測位手段によって特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標と共に、前記コード関連付け手段によって作成された前記複数の２次元コードの関連付け情報を格納する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の測位装置。

【請求項13】

前記コード関連付け手段は、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記基準２次元コードと前記測位対象２次元コードの関連付け情報を作成する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。

【請求項14】

前記複数の２次元コードは、さらに、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している測位用２次元コードを含み、
前記コード関連付け手段は、前記コード読み取り手段で読み取って同じ画像内で認識された前記測位用２次元コードを介して、前記基準２次元コードと前記測位対象２次元コードの関連付け情報を作成する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。

【請求項15】

前記測位装置は、スマートグラス，スマートフォンまたはタブレットコンピュータである、
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の測位装置。

【請求項16】

カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位方法であって、
前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、
前記測位方法は、
前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取り、
読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定し、
特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する、
ことを特徴とする測位方法。

【請求項17】

前記複数の２次元コードは、さらに、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している測位用２次元コードを含み、
前記複数の２次元コードの関連付け情報を作成するのは、読み取って同じ画像内で認識された前記測位用２次元コードを介して、前記測位対象２次元コードのワールド座標を特定する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の測位方法。

【請求項18】

前記測位方法は、さらに、読み取って同じ画像内で認識された前記複数の２次元コードの関連付け情報を作成し、
特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標と共に、作成された前記複数の２次元コードの関連付け情報を格納する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の測位方法。

【請求項19】

前記複数の２次元コードの関連付け情報を作成するのは、読み取って同じ画像内で認識された前記基準２次元コードと前記測位対象２次元コードの関連付け情報を作成する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の測位方法。

【請求項20】

前記複数の２次元コードは、さらに、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している測位用２次元コードを含み、
前記複数の２次元コードの関連付け情報を作成するのは、読み取って同じ画像内で認識された前記測位用２次元コードを介して、前記基準２次元コードと前記測位対象２次元コードの関連付け情報を作成する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の測位方法。

【請求項21】

カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位プログラムであって、
前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、
コンピュータに、
前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取り、
読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定し、
特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する、処理を実行させる、
ことを特徴とする測位プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＡＲ(Augmented Reality：拡張現実)技術を用いた誘導(案内)システムが注目され、例えば、物流倉庫や薬局において、ＡＲ技術を利用して物品や薬品のピッキングを効率的に行うための情表示装報置や情報表示システムが提案されている。

【0003】

また、このようなＡＲ技術を利用した情報表示システムの適用は、ピッキングに限定されるものではなく、例えば、駅の利用者やイベントの参加者に対して道案内を行うといったものにも適用することができる。なお、ＡＲ技術を利用した情報表示としては、例えば、スマートグラス，スマートフォンまたはタブレットコンピュータなどが利用可能である。

【0004】

従来、例えば、ＡＲ技術を用いた誘導システム(情報表示システム)を構築するには、作業端末における表示画面上の現在座標系と案内対象を定義したワールド座標(ワールド座標系)を紐づける測位システムが必要となる。なお、ワールド座標は、例えば、適用する情報表示システムにおいて、ユーザーが原点(基準点)を決めた実空間における座標である。

【0005】

すなわち、２次元コードなどのマーカーを用いた情報表示システムはいくつかの方法が確立されているが、実際に運用するにあたり、マーカーの位置をワールド座標に紐づけてシステムに登録するには、手作業を伴う測位作業が必要となる場合があった。また、位置を特定するためにＧＰＳ(Global Positioning System)やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの特別なセンサーを用いると、ノイズなどによって位置の特定が安定しないことがあった。

【0006】

従来、例えば、情報表示システムにおいて、複数のコードの位置関係から対象物品の位置情報を生成する測位技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１９－１６３１７２号公報

【文献】特開２０１５－０４５９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

前述したように、例えば、ＡＲ技術を用いた情報表示システムを構築する場合、表示画面上の現在座標系とワールド座標系を紐づける必要があるが、このような紐づけを手作業で行うとユーザーの負担が大きくなり、また、特別なセンサーを用いて行うと位置の特定が安定しないといった課題がある。

【0009】

本発明は、上述した課題に鑑み、測位対象となる測位対象２次元コードを容易にワールド座標に紐づけることができる測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る第１実施形態によれば、カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位システムであって、前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、前記測位システムは、前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取るコード読み取り手段と、前記コード読み取り手段で読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定する測位手段と、前記測位手段によって特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する位置保存部と、を有する測位システムが提供される。

【0011】

本発明に係る第２実施形態によれば、カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位装置であって、前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、前記測位装置は、前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取るコード読み取り手段と、前記コード読み取り手段で読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定する測位手段と、前記測位手段によって特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する位置保存部と、を有する測位装置が提供される。

【0012】

本発明に係る第３実施形態によれば、カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位方法であって、前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、前記測位方法は、前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取り、読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定し、特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する測位方法が提供される。

【0013】

本発明に係る第４実施形態によれば、カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標において矩形をなす４点の座標が算出可能な複数の２次元コードを撮影し、３次元空間における所定の２次元コードの３次元位置情報であるワールド座標を測位する測位プログラムであって、前記複数の２次元コードは、前記ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている基準２次元コード、および、前記ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している測位対象２次元コードを含み、コンピュータに、前記複数の２次元コードのコード情報、並びに、前記デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取り、読み取って得られた前記複数の２次元コードのデバイス座標、当該複数の２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、前記基準２次元コードのワールド座標から前記測位対象２次元コードの前記ワールド座標を特定し、特定された前記測位対象２次元コードのワールド座標を格納する、処理を実行させる測位プログラムが提供される。

【発明の効果】

【0014】

本実施形態に係る測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムによれば、測位対象となる測位対象２次元コードを容易にワールド座標に紐づけることができるという効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明に係る測位システムの一実施例の全体構成を概略的に示すブロック図である。

【図2】図２は、図１に示す測位システムにおける２次元コードを説明するための図(その１)である。

【図3】図３は、図１に示す測位システムにおける２次元コードを説明するための図(その２)である。

【図4】図４は、図１に示す測位システムにおける位置保存部に保存されるデータ構成の一例を説明するための図である。

【図5】図５は、図１に示す測位システムによる処理の一例を説明するためのシーケンス図である。

【図6】図６は、図５に示す同時認識コードの関連付け処理の一例を説明するための図(その１)である。

【図7】図７は、図５に示す同時認識コードの関連付け処理の一例を説明するための図(その２)である。

【図8】図８は、図５に示す同時認識コードの関連付け処理の一例を説明するための図(その３)である。

【図9】図９は、図５に示す同時認識コードの関連付け処理の一例を説明するための図(その４)である。

【図10】図１０は、図５に示す関連付け情報の整理処理の一例を説明するための図(その１)である。

【図11】図１１は、図５に示す関連付け情報の整理処理の一例を説明するための図(その２)である。

【図12】図１２は、図５に示すカメラ座標算出処理の一例を説明するための図である。

【図13】図１３は、図５に示すワールド座標算出処理の一例を説明するための図(その１)である。

【図14】図１４は、図５に示すワールド座標算出処理の一例を説明するための図(その２)である。

【図15】図１５は、図５に示すワールド座標算出処理の一例を説明するための図(その３)である。

【図16】図１６は、図５に示すワールド座標算出処理の一例を説明するための図(その４)である。

【図17】図１７は、図５に示すワールド座標算出処理の一例を説明するための図(その５)である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムの実施例を、添付図面を参照して詳述する。図１は、本発明に係る測位システムの一実施例の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１において、参照符号１は位置保存部、２は作業端末、３１は基準２次元コード、３２は測位対象２次元コード、そして、３３は測位用２次元コードを示す。

【0017】

図１に示されるように、本実施例の測位システムは、位置保存部１および作業端末２を有し、作業端末２は、測位手段２１，コード関連付け手段２２およびコード読み取り手段２３を含む。ここで、基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３は、カメラ(カメラデバイス)により撮影された画像の座標(デバイス座標)において、例えば、矩形をなす４点の座標、すなわち、矩形の２次元コードの四隅の座標が算出可能な２次元コードである。

【0018】

本実施例の測位システムは、このような基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３から、所定の２次元コード(測位対象２次元コード３２)の３次元空間における座標(ワールド座標)を測位するものである。ただし、本実施例の測位システムにおけるコード読み取り手段２３は、矩形の２次元コードにおける四隅の座標を全て読み取らなくても、デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取ればよい。

【0019】

基準２次元コード３１は、ワールド座標で矩形をなす４点の座標と向きが定義されている２次元コードであり、測位対象２次元コード３２は、ワールド座標における位置情報を測位する対象となる幅および高さの少なくとも一方が判明している２次元コードである。また、測位用２次元コード３３は、測位の際に一時的に利用する幅および高さの少なくとも一方が判明している２次元コードである。ここで、基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３としては、例えば、ＱＲコード（登録商標）、データマトリックス、フルスキャンコード（登録商標）および各種ＡＲマーカーといった様々な２次元コードを適用することができる。なお、本明細書では、主としてフルスキャンコード（登録商標）を例として説明するが、本発明の適用は、フルスキャンコード（登録商標）に限定されないのはもちろんである。

【0020】

コード読み取り手段２３は、２次元コード(基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３)のコード情報と、デバイス座標において決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取る。コード関連付け手段２２は、コード読み取り手段２３で読み取って同じ画像内で認識された(同時に認識された)複数の２次元コードの関連付け情報を作成する。

【0021】

測位手段２１は、コード読み取り手段２３で得られた２次元コードのデバイス座標，２次元コード毎の幅および高さの少なくとも一方、並びに、基準２次元コード３１のワールド座標から測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３のワールド座標を特定する。なお、測位手段２１は、コード関連付け手段２２がなくても実行可能である。

【0022】

位置保存部１は、測位手段２１によって測位された測位対象２次元コード３２のワールド座標、および、コード関連付け手段２２によって得られた複数の２次元コードの関連付け情報を格納する。すなわち、位置保存部１には、実際の２次元コードのサイズ、２次元コードの向き、および、２次元コードのデータ等が格納される。

【0023】

ここで、位置保存部１は、独立したデータベースサーバー上に設けてもよいが、作業端末２に内蔵することも可能である。なお、位置保存部１をデータベースサーバー上に設けた場合、作業端末２は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの通信回線を介して、データベースサーバーとの間でデータ授受が可能とされる。また、作業端末２は、専用の端末装置としてもよいが、例えば、スマートグラス，スマートフォンまたはタブレットコンピュータなどのカメラ付きデバイスを適用することもできる。

【0024】

図２および図３は、図１に示す測位システムにおける２次元コード(基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３)を説明するための図である。図２に示されるように、基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３は、それぞれ、そのコード(ＩＤ)と共に、幅、高さ、中心点、法線ベクトルおよび傾きベクトルが定義される。図３において、参照符号Ｐ１およびＰ２は、カメラレンズの画像範囲(カメラデバイスにより撮影された画像の範囲)を示し、画像範囲Ｐ１には、基準２次元コード３１および測位用２次元コード３３が含まれ、画像範囲Ｐ２には、測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３が含まれている。

【0025】

基準２次元コード３１は、測位の基準となる２次元コードであり、ワールド座標系におけるコードの中心座標(ｘ，ｙ，ｚ)、コード(ＩＤ)、コードの中心点、コードの幅および高さの少なくとも一方、向き(コード平面の法線ベクトル(x, y, z))、並びに、回転(コードの傾きベクトル(x, y, z))が判明していることが前提となる。

【0026】

測位対象２次元コード３２は、測位対象となる２次元コードであり、コード(ＩＤ)、並びに、コードの幅および高さの少なくとも一方が判明していることが前提となる。なお、コード(ＩＤ)は、基準２次元コード３１および測位対象２次元コード３２の全体で一意に決められている。

【0027】

測位用２次元コード３３は、例えば、測位対象２次元コード３２と、測位基準となる既に測位済みの測位対象２次元コード３２または基準２次元コード３１の位置が離れ過ぎていて、カメラデバイスが同時に認識(撮影)できない場合、一時的に間に配置することで測位の補完を行うための２次元コードであり、コード(ＩＤ)、並びに、コードの幅および高さの少なくとも一方が判明していることが前提となる。なお、コードは、目標とする測位対象(測位対象２次元コード３２)が測位されるまでの測位１施行単位(１回の測位処理)で一意となることが前提であるが、これを満たせば、すなわち、異なる測位処理であれば、同じコード使いまわしても構わない。

【0028】

作業端末２は、カメラおよびプレビュー機能を有し、２次元コードを読み取って、位置情報の測位および計算を行う。すなわち、図１を参照して説明したように、作業端末２は、測位手段２１，コード関連付け手段２２およびコード読み取り手段２３を含む。コード読み取り手段２３は、カメラ機能の付いた端末(作業端末２)で撮影した画像において、２次元コードと、カメラ座標(カメラデバイスにより撮影された画像のデバイス座標)における２次元コードの決められた矩形をなす４点のうち３点以上の座標を読み取り、読み取った情報を測位手段２１に出力する。

【0029】

コード関連付け手段２２は、例えば、基準２次元コード３１と未測位の測位対象２次元コード３２が、コード読み取り手段２３により同時に読み取って認識されたとき(基準２次元コード３１と未測位の測位対象２次元コード３２が同じ画像内で認識されたとき)、その２次元コード同士をそれぞれの移動元にすることで関連付けを行い、位置保存部１に保存する。ここで、基準２次元コード３１としては、測位済みの測位対象２次元コード３２、すなわち、ワールド座標が既知の測位対象２次元コード３２を適用することができる。

【0030】

また、測位手段２１は、例えば、未測位の測位対象２次元コード３２が含まれる画像内に基準２次元コード３１または測位済みの測位対象２次元コード３２が存在しない場合、測位用２次元コード３３を仲介させて、未測位の測位対象２次元コード３２の測位を行う。すなわち、未測位の測位対象２次元コード３２が含まれる画像に対して測位用２次元コード３３を含め、同時に読み取って認識されるようにすると共に、基準２次元コード３１(または、測位済みの測位対象２次元コード３３)が含まれる画像に対して同じ測位用２次元コード３３を含め、同時に読み取って認識されるようにする。そして、測位用２次元コード３３を仲介させて、基準２次元コード３１(または測位済みの測位対象２次元コード３２)に基づいて未測位の測位対象２次元コード３２の測位を行い、未測位の測位対象２次元コード３２の座標(ワールド座標)を算出して位置保存部１に保存する。

【0031】

具体的に、図３に示されるように、例えば、画像範囲Ｐ１に基準２次元コード３１および測位用２次元コード３３が含まれ、画像範囲Ｐ２に測位用２次元コード３３および測位対象２次元コード３２が含まれる場合を考える。まず、コード読み取り手段２３は、画像範囲Ｐ１における基準２次元コード３１および測位用２次元コード３３を読み取って認識し、コード関連付け手段２２は、基準２次元コード３１を移動元として測位用２次元コード３３の関連付けを行う。さらに、コード読み取り手段２３は、画像範囲Ｐ２における測位用２次元コード３３および測位対象２次元コード３２を読み取って認識し、コード関連付け手段２２は、測位用２次元コード３３を移動元として測位対象２次元コード３２の関連付けを行い、測位手段２１は、その関連付けされた測位対象２次元コード３２の情報を位置保存部１に保存する。

【0032】

測位手段２１は、画像範囲Ｐ１における基準２次元コード３１と測位用２次元コード３３の関連付け情報、並びに、画像範囲Ｐ２における測位用２次元コード３３と測位対象２次元コード３２の相対関係に基づいて、測位対象２次元コード３２の測位を行う。すなわち、測位手段２１は、一時的に使用される測位用２次元コード３３を仲介させることにより、基準２次元コード３１に基づいた、すなわち、ワールド座標における、測位対象２次元コード３２の位置を算出し、その測位対象２次元コード３２のワールド座標情報を、位置保存部１に保存する。

【0033】

図４は、図１に示す測位システムにおける位置保存部に保存されるデータ構成の一例を説明するための図である。位置保存部１は、自己位置の推定や道案内で利用するために、２次元コード(基準２次元コード３１および測位対象２次元コード３２)の情報を格納する保存部であり、位置保存部１には、測位用２次元コード３３の情報は保存しない。なお、一度測位された測位対象２次元コード３２および測位用２次元コード３３は、基準２次元コードとして扱うことが可能となる。

【0034】

図４において、「ＩＤ」は、２次元コードから読み取り可能な、２次元コードの識別子であり、位置保存部１の全体で一意となるようにされている。「位置(ｘ，ｙ，ｚ)」は、コードの中心点(ワールド座標)を示し、ある任意の点を基準(０，０，０)としたときの２次元コードの中心点を示す相対座標(ｘ，ｙ，ｚ)である。「コードサイズ」は、コード読み取り手段２３によって読み取り可能となるように、実空間上の(実際に配置された)コードのサイズ(幅および高さ)を示す。なお、コードサイズの定義は、２次元コードの規格に依存し、コード読み取り手段２３によりコードを読み取って認識した際に合わせて取得可能な数値から計算されるものとする。

【0035】

「回転」は、２次元コードの傾きをベクトル(ｘ，ｙ，ｚ)で指定され、「向き」は、２次元コード平面の向きを示し、配置された２次元コードの背面に対する法線ベクトル(ｘ，ｙ，ｚ)で指定される。なお、２次元コードは、例えば、壁や棚などに貼り付け、或いは、立て札などに印刷することで、配置される。「移動元」は、コード関連付け手段２２によって紐づけられたコードのＩＤを示す。

【0036】

図５は、図１に示す測位システムによる処理の一例を説明するためのシーケンス図であり、位置保存部１，測位手段２１，コード関連付け手段２２およびコード読み取り手段２３における各処理を説明するためのものである。ここで、作業端末２としては、スマートグラスが適用され、位置保存部１，測位手段２１，コード関連付け手段２２およびコード読み取り手段２３は、スマートグラス２に設けられているものとする。

【0037】

図５に示されるように、例えば、スマートグラス２を装着したユーザーがアプリ(スマートグラス２における測位プログラム)を起動すると、測位手段２１は、位置保存部１にアクセスして、基準２次元コードのワールド座標および各２次元コードのサイズを取得する。上述のように、位置保存部１は、スマートグラス２に設けることもできるが、例えば、外部のサーバーに設けられている場合には、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの通信回線を介して、基準２次元コードのワールド座標などを取得することになる。なお、ユーザーは、測位手段２１が取得した基準２次元コードのワールド座標および各２次元コードのサイズをカメラキャプチャの表示により認識することができる。

【0038】

測位手段２１は、２次元コードデコーダであるコード読み取り手段２３により読み取って認識された結果(認識結果)を取得する。さらに、測位手段２１は、コード関連付け手段２２にアクセスし、同時認識コード(同じカメラ画像に撮影されている複数の２次元コード)の関連付けを行う。なお、同時認識コードの関連付け処理［ＰＲａ］は、図６～図９を参照して、後に詳述する。

【0039】

次に、測位手段２１は、カメラ座標算出(撮影したカメラ画像における座標の算出)およびワールド座標算出(ユーザーが原点を決めた座標系における座標の算出)を行い、測位結果をカメラキャプチャの表示によりユーザーに伝える。なお、カメラ座標算出処理(カメラ座標を算出する処理)［ＰＲｃ］は、図１２を参照して、また、ワールド座標算出処理(ワールド座標を算出する処理)［ＰＲｄ］は、図１３～図１７を参照して、それぞれ後に詳述する。

【0040】

さらに、測位手段２１は、コード関連付け手段２２にアクセスして関連付け情報の整理を行い、コード関連付け手段２２から関連付け結果を取得すると共に、位置保存部１にアクセスして測位結果を保存する。そして、ユーザーは、測位手段２１から、測位オペレーション(測位プログラム)の終了が通知される。なお、関連付け情報の整理処理(関連付け情報を整理する処理)［ＰＲｂ］は、図１０および図１１を参照して、後に詳述する。

【0041】

このように、本実施例の測位システム(測位装置)によれば、測位対象となる測位対象２次元コードを容易にワールド座標に紐づけることができる。また、本実施例の測位システムを、例えば、ＡＲ技術を用いた情報表示システム(誘導システム)に適用すると、ＧＰＳが届かない屋内における誘導に有用であり、さらに、利用するセンサーは、カメラから得られる視覚情報のみで、しかも誤り訂正などの正確な読み取り手段が確立した２次元コードを用いているため、電波を利用する場合に比べて位置測定の誤差を小さくすることができる。

【0042】

また、本実施例の測位システムによれば、測位用２次元コード３３を測位時に一時的に配置することにより、複数の測位対象２次元コード３２が撮影画像内に収まらない場合でも測位することが可能となる。なお、２次元コードは、シール・タグ・タイルなどに対して柔軟に印字でき、設置および取り外しに手間がかからないため、店舗における日替わりコーナーやイベント会場などで手軽に測位を行うことが可能となる。

【0043】

さらに、本実施例の測位システムは、例えば、通信を不要として作業端末で完結した構成が可能であるため、オフラインによる測位を行うことができる。また、コード関連付け手段２２は、コード読み取り手段２３によって同時に認識された２次元コードのみの関連付けを行うため、例えば、壁を隔てた位置にある２次元コード同士といった、３次元座標での距離は近いが測位不可能となるような関連付けを行わないようにすることも可能となる。

【0044】

図６～図９は、図５に示す同時認識コードの関連付け処理の一例を説明するための図であり、同時認識コードの関連付け処理［ＰＲａ］の一例として、コード読み取り手段２３による３回の読み取りを行う場合を説明するためのものである。図６～図９において、参照符号Ｃａ～Ｃｅは、２次元コードを示し、Ｒ１～Ｒ３は、コード読み取り手段２３による１回目～３回目の読み取り範囲を示す。

【0045】

図６に示されるように、同時認識コードの関連付け処理［ＰＲａ］の一例では、コード読み取り手段２３の１回目の施行で得られた読み取り範囲Ｒ１において、２次元コードＣａ，Ｃｂが認識され、２回目の施行で得られた読み取り範囲Ｒ２において、２次元コードＣｂ，Ｃｃ，Ｃｄが認識され、そして、３回目の施行で得られた読み取り範囲Ｒ３において、２次元コードＣｄ，Ｃｅが認識される。

【0046】

すなわち、図７に示されるように、コード読み取り手段２３による１回目の読み取り範囲Ｒ１には、２次元コードＣａおよびＣｂが含まれ、これら２つの２次元コードＣａおよびＣｂの関連付けが行われる。また、図８に示されるように、コード読み取り手段２３による２回目の読み取り範囲Ｒ２には、２次元コードＣｂ，ＣｃおよびＣｄが含まれ、これら３つの２次元コードにおけるそれぞれの関連付けが行われる。そして、図９に示されるように、コード読み取り手段２３による３回目の読み取り範囲Ｒ２には、２次元コードＣｄおよびＣｅが含まれ、これら２つの２次元コードＣｄおよびＣｅの関連付けが行われる。

【0047】

図１０および図１１は、図５に示す関連付け情報の整理処理の一例を説明するための図である。ここで、図１０は、測位用２次元コードに紐づく関連付けの整理を説明するためのものであり、図１１は、同一方向に関連する情報の整理を説明するためのものである。

【0048】

まず、測位用２次元コード３３に紐づく関連付けの整理処理［ＰＲｂ］は、測位用２次元コード３３は位置保存部１に保存しないため、測位手段２１が測位用２次元コード３３に紐づけられた２次元コード同士の関連付けを行う。すなわち、図１０(a)の更新前と、図１０(b)の更新後の比較から明らかなように、相互に関連付けが行われていない２次元コード３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、測位手段２１により、測位用２次元コード３３を介して関連付け(相互の紐づけ)が行われる。そして、位置保存部１には、相互に関連付けが行われた２次元コード３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ、すなわち、測位用２次元コード３３を除く、２次元コード３０ａ～３０ｄの相互間の関連付けに置き換えられた情報が保存される。

【0049】

次に、同一方向に関連する情報の整理は、１つの２次元コードから２つ以上の関連付けが行われ、さらに、１つの２次元コードに２つ以上のコードが同一直線に近い方向に関連付けられた場合(複数の関連付けが同一方向の場合)、最も近い距離同士の２次元コードの関連付けのみを残す。すなわち、図１１に示されるように、２次元コード３０ｘから、同一方向の２つの２次元コード３０ｙおよび３０ｚの情報を整理する場合、距離が短い２次元コード３０ｘから２次元コード３０ｙの関連付けのみを、位置保存部１に保存する。ここで、２次元コード３０ｘに対して、２つの２次元コード３０ｙおよび３０ｚが同一方向か否かの判断は、例えば、３つの２次元コード３０ｘ，３０ｙ，３０ｚの中心がなす角度をθとしたとき、そのθの値が一定の閾値を超えるかどうかにより行うことができる。

【0050】

図１２は、図５に示すカメラ座標算出処理の一例を説明するための図である。図１２に示されるように、カメラ座標算出処理［ＰＲｃ］は、撮影された２次元コード(基準２次元コード３１，測位対象２次元コード３２，測位用２次元コード３３)の四隅の座標の情報、および、位置保存部１から取得したコードサイズの情報に基づき、カメラ視点をＳとして、各２次元コードの３次元座標(カメラ座標)を計算する。

【0051】

すなわち、求める対象の２次元コードの３次元座標における４点(２次元コードの四隅)を、左上から時計回りにＡ(Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１)，Ｂ(Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２)，Ｃ(Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３)，Ｄ(Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４)とし、それらが投影されたデバイス座標をそれぞれａ(ｘ１，ｙ１)，ｂ(ｘ２，ｙ２)，ｃ(ｘ３，ｙ３)，ｄ(ｘ４，ｙ４)とし、デバイス座標における光学中心を撮影画像の中心(ｗ／２，ｈ／２)とし、そして、カメラ視点Ｓ(０，０，０)としたときの例を、以下に説明する。なお、Ｗは２次元コードの幅(実空間上の幅)、Ｈは２次元コードの高さ(実空間上の高さ)、ｗは、撮影画像における２次元コードの幅(ディスプレイ上の幅)、そして、ｈは撮影画像における２次元コードの高さ(ディスプレイ上の高さ)を示す。

【数1】

【0052】

図１３～図１７は、図５に示すワールド座標算出処理の一例を説明するための図である。ここで、図１３は、ワールド座標算出処理の一例を説明するためのフローチャートであり、図１４～図１７は、測位済みの２次元コードを後に認識した場合の計算方法を説明するためのものである。ここで、ワールド座標算出処理［ＰＲｄ］は、上述したカメラ座標算出処理［ＰＲｃ］により得られたコード毎のカメラ座標と、基準２次元コード３１または測位済みの測位対象２次元コード３３、および、測位用２次元コード３３から、ワールド座標を算出する。

【0053】

すなわち、図１３に示されるように、ワールド座標算出処理［ＰＲｄ］の一例が開始すると、ステップＳＴ１において、認識したコード数分ループを実行する。すなわち、コード読み取り手段２３により読み取って認識された２次元コードの数だけ、ステップＳＴ１～ＳＴ３のループ処理を実行する。ステップＳＴ２では、コード座標が計算済みかどうかを判定し、コード座標が計算済みである(Ｙｅｓ)と判定するとステップＳＴ４に進み、コード座標が計算済みではない(Ｎｏ)と判定すると、ステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３では、認識したコード数分ループを実行したと判定するまで、ステップＳＴ１～ＳＴ３のループ処理を実行し、認識したコード数分ループを実行したと判定すると、ワールド座標算出処理［ＰＲｄ］を終了する。

【0054】

ステップＳＴ４では、ビュー変換行列の算出を行い、算出した行列をＭとしてステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５において、認識したコード数分ループを実行する。すなわち、コード読み取り手段２３により読み取って認識された２次元コードの数だけ、ステップＳＴ５～ＳＴ８のループ処理を実行する。ステップＳＴ６では、コード座標が計算済みかどうかを判定し、コード座標が計算済みである(Ｙｅｓ)と判定するとステップＳＴ８に進み、コード座標が計算済みではない(Ｎｏ)と判定すると、ステップＳＴ７に進む。ステップＳＴ７では、行列Ｍを用いたビュー変換を実施してステップＳＴ８に進む。ステップＳＴ８では、認識したコード数分ループを実行したと判定するまで、ステップＳＴ５～ＳＴ８のループ処理を実行し、認識したコード数分ループを実行したと判定すると、ワールド座標算出処理［ＰＲｄ］を終了する。

【0055】

次に、ステップＳＴ４におけるビュー変換行列の算出処理を説明するが、まず、「２次元コードを視点としたビュー変換」を説明する。３次元座標の平行移動や回転などを含むアフィン変換は、同次座標表現を用いて、以下のような行列式で表すことができる。

【数2】

【0056】

これを応用して、４点の座標が分かっている２次元コードの場合、矩形という特性からコード平面の法線ベクトルとコードの傾きベクトルを算出することで、そのコードの中心を原点、垂直上方向きのベクトルをＹ軸、法線ベクトルをＺ軸とした座標系に変換するための行列を算出することができる。一例として、２次元コードの４点を左上から時計回りにＡ(Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１)，Ｂ(Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２)，Ｃ(Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３)，Ｄ(Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４)としたとき、

【数3】

【0057】

次に、ワールド座標系へのビュー変換処理を説明する。ワールド座標が判明している測位済みの２次元コードについて、上述した「２次元コードを視点としたビュー変換」を利用して、ワールド座標系から２次元コードＰ１を視点とした座標系に変換するための行列Ｍ１と、カメラ座標系からＰ１を視点とした座標系に変換する座標系に変換するための行列Ｍ２が算出可能である。また、行列Ｍ１の逆行列が２次元コードＰ１を視点とした座標系からワールド座標系に変換するための行列となるため、

【数4】

【0058】

図１４～図１７を参照して、測位済みの２次元コードを後に認識した場合の計算方法を説明する。上述したアルゴリズムでは、測位済みの２次元コードを含めた状態でコード読み取りを行う必要があったが、認識した複数の未測位の２次元コードそれぞれを仮の基準とした座標を算出し保持しておくことにより、測位済みの２次元コードを後に認識した場合でも、先に認識した２次元コードのワールド座標を算出することができる。以下は、その算出方法の一例である。

【0059】

図１４に示されるように、２次元コード(コード)Ｃｉ，Ｃｊは未測位(座標不明)で、コードＣｋが測位済みであり、３つのコードＣｉ，Ｃｊ，Ｃｋを左から順にスキャンする場合、すなわち、先にコードＣｉとコードＣｊを認識し、測位済みのコードＣｋを最後にスキャンする場合を説明する。なお、図１５におけるＲＲ１および図１６におけるＲＲ２は、それぞれ撮影画像を示す。

【0060】

まず、図１５に示されるように、撮影画像ＲＲ１において、コードＣｉとコードＣｊを左から順にスキャンして認識する。この時点で、コードＣｊを視点としたコードＣｉの座標を仮に算出し、位置保存部１に保持しておく。

【0061】

次に、図１６に示されるように、撮影画像ＲＲ２において、測位済みのコードＣｋを含めた状態でコードＣｊを認識し、測位済みのコードＣｋの情報(ワールド座標)からコードＣｊのワールド座標を算出する。そして、図１７に示されるように、位置保存部１に保持しておいたコードＣｉの仮に算出した座標と、コードＣｊのワールド座標から、コードＣｉのワールド座標を算出する。このように、例えば、コード読み取り手段２３により読み取って認識される複数の２次元コードのうちのいずれか１つが、基準２次元コード３１または測位済みの測位対象２次元コード３２であれば、コード読み取り手段２３が読み取って認識した全ての２次元コードのワールド座標を測位することが可能となる。

【0062】

なお、前述した測位方法は、コンピュータにより実行される測位プログラムとして提供することができる。また、コンピュータにより実行される測位プログラムは、例えば、インターネット等の通信回線を介して提供することができるが、半導体メモリ，磁気記録媒体または光記録媒体といったコンピュータが読み取り可能な可搬性の記録媒体に記録された形で提供することも可能である。

【0063】

このように、本発明に係る測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムの実施例によれば、測位対象となる測位対象２次元コードを容易にワールド座標に紐づけることができる。さらに、本発明に係る測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムを、ＡＲ技術を用いた情報表示システム(誘導システム)に適用すると、表示画面上の現在座標系とワールド座標系を容易に紐づけることが可能となる。

【0064】

以上、実施形態を説明したが、ここに記載した全ての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。

【符号の説明】

【0065】

１ 位置保存部
２ 作業端末
２１ 測位手段
２２ コード関連付け手段
２３ コード読み取り手段
３１ 基準２次元コード
３２ 測位対象２次元コード
３３ 測位用２次元コード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】