特許 7463596 周囲データ取得装置、周囲データ取得システム、自己位置推定装置、自己位置推定システム、周囲データ取得方法、周囲データ取得プログラム、自己位置推定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】周囲データ取得装置、周囲データ取得システム、自己位置推定装置、自己位置推定システム、周囲データ取得方法、周囲データ取得プログラム、自己位置推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06V 10/44 20220101AFI20240401BHJP

   G05D 1/24 20240101ALI20240401BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240401BHJP

   G06T 7/32 20170101ALI20240401BHJP

   G06T 7/60 20170101ALI20240401BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20240401BHJP

   G01S 17/89 20200101ALN20240401BHJP

【ＦＩ】

G06V10/44

G05D1/24

G05D1/43

G06T7/32

G06T7/60 180A

G06T7/60 200G

G06T7/70 Z

G01S17/89

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023074423

(22)【出願日】2023-04-28

【審査請求日】2023-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】523161871

【氏名又は名称】杉山 肇

(74)【代理人】

【識別番号】100121706

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128705

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147773

【弁理士】

【氏名又は名称】義村 宗洋

(72)【発明者】

【氏名】杉山 肇

(72)【発明者】

【氏名】田中 聡

【審査官】千葉 久博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－５３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０５１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０２７４６０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】和泉伸星, 外１名，“屋内環境におけるＬｉＤＡＲを用いた複数の壁からの角度推定”，第３７回日本ロボット学会学術講演会，2019年09月03日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｖ １０／４４

Ｇ０５Ｄ １／２４

Ｇ０５Ｄ １／４３

Ｇ０６Ｔ ７／３２

Ｇ０６Ｔ ７／６０

Ｇ０６Ｔ ７／７０

Ｇ０１Ｓ １７／８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

あらかじめ定めた角度基準に基づいて周囲の物体との距離を計測した複数の測距点からなる測距データを取得する測距データ取得部と、
前記測距データの各測距点を、取得した角度だけ回転させ、回転測距データを求める測距データ回転部と、
ＸＹ座標におけるあらかじめ定めた距離間隔ごとの前記回転測距データの測距点の度数分布を得る度数分布取得部と、
あらかじめ定めた角度範囲から複数の角度を選択して選択角度とし、前記選択角度ごとに、前記測距データ回転部に前記選択角度を指示し、前記度数分布取得部から前記選択角度での度数分布を取得する角度指示部と、
前記選択角度ごとの度数分布を入力とし、測距点が特定の前記距離間隔に集中している前記選択角度を求め、補正角度とする補正角度決定部と、
前記補正角度だけ前記角度基準を補正したときの複数の測距点からなる補正後測距データを取得する角度補正部と、
前記補正後測距データに基づいて、測距点があらかじめ定めた間隔以下で並ぶ範囲を線分として抽出する線分抽出部と
を備える周囲データ取得装置。

【請求項2】

請求項１記載の周囲データ取得装置であって、
２つの線分の交点を角として抽出する角抽出部
も備える周囲データ取得装置。

【請求項3】

部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして取得するための請求項１記載の周囲データ取得装置であって、
前記線分抽出部が抽出した線分が存在するＸ軸に平行な線とＹ軸に平行な線で囲まれた長方形の範囲を計測範囲とする計測範囲設定部と、
あらかじめ定めた計算方法で、存在する前記線分全体の中心となるＸＹ座標における位置を基準点として求める基準点算出部と、
あらかじめ定めた選択方法で、長く、かつ前記基準点に近い線分を選択線分とする線分選択部と、
前記選択線分の一方の端点に最も近い他の線分の端点を検出して端点同士を関連付け、端点同士の間に隙間がある場合は当該隙間に補助線を配置する第１端点関連部と、
前記選択線分以外の線分であって、一方の端点が他の線分の端点と関連付けられた線分の他方の端点に最も近い他の線分の端点を検出して端点同士を関連付け、端点同士の間に隙間がある場合は当該隙間に補助線を配置する処理を、前記の最も近い他の線分の端点が前記選択線分の他方の端点となるまで繰り返す第２端点関連部と、
配置された補助線のＸ方向またはＹ方向の長さが、あらかじめ定めた出入口幅より長いときに、当該補助線の位置が出入口であると判断し、出入口の情報を取得する出入口判断部と
を備え、
前記第２端点関連部の処理では、２回目までの繰り返しでは、前記選択線分を処理の対象に含めない
ことを特徴とする周囲データ取得装置。

【請求項4】

請求項３記載の周囲データ取得装置であって、
前記計測範囲の外周からあらかじめ定めた長さまで内側の領域を境界領域とする境界領域設定部と、
前記境界領域に線分全体が存在し、線分内のいずれの点も他の線分から、あらかじめ定めた距離よりも離れている線分を孤立線分と判断する孤立線分判断部、
も備え、
前記線分選択部、前記第１端点関連部、前記第２端点関連部の処理では、前記孤立線分を処理の対象に含めない
ことを特徴とする周囲データ取得装置。

【請求項5】

請求項３または４記載の周囲データ取得装置であって、
少なくとも取得した複数の部屋に対する線分のデータと出入口の情報に基づいて、前記複数の部屋の線分のデータと出入口の情報とを結合した辞書データを生成もしくは更新する辞書データ部と、
出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報を生成する隣接部屋登録部
も備える周囲データ取得装置。

【請求項6】

請求項３または４記載の周囲データ取得装置を複数有し、
少なくとも各周囲データ取得装置で取得した複数の部屋に対する線分のデータと出入口の情報に基づいて、前記複数の部屋の線分のデータと出入口の情報とを結合した辞書データを生成もしくは更新する辞書データ部と、
出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報を生成する隣接部屋登録部
も備える周囲データ取得システム。

【請求項7】

複数の部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして含む辞書データを記録する記録部と、
請求項１記載の周囲データ取得装置で抽出した線分のデータを取得するデータ取得部と、
前記辞書データの壁等に関する線分のデータと前記データ取得部が取得した線分のデータとを対比し、自己位置を推定する推定部と
を備える自己位置推定装置。

【請求項8】

複数の部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして含み、角に関する情報も含む辞書データを記録する記録部と、
請求項２記載の周囲データ取得装置で抽出した線分と角のデータを取得するデータ取得部と、
前記辞書データの壁等に関する線分のデータと前記データ取得部が取得した線分のデータとを対比し、前記辞書データの角に関する情報と前記角のデータとを対比し、自己位置を推定する推定部と
を備える自己位置推定装置。

【請求項9】

請求項７または８記載の自己位置推定装置であって、
前記推定部は、
前記辞書データ内の部屋ごとに前記線分のデータを取得し、
前記データ取得部が取得した線分のデータを０度、９０度、１８０度、２７０度回転させた回転角ごとに、
Ｘ軸に平行な線分のＹ軸方向の配置パターン、Ｙ軸に平行な線分のＸ軸方向の配置パターンが最も一致する状態を求め、
すべての部屋とすべての回転角の中から、最も一致する部屋と回転角を求め、
最も一致する部屋における位置を推定する
ことを特徴とする自己位置推定装置。

【請求項10】

複数の部屋の壁等に関する情報である線分のデータと出入口の情報を含む辞書データを記録する記録部と、
請求項３記載の周囲データ取得装置で抽出した線分のデータおよび取得した出入口の情報を取得するデータ取得部と、
前記辞書データの壁等に関する線分のデータと前記データ取得部が取得した線分のデータとの対比、および前記辞書データの出入口の情報と前記データ取得部が取得した出入口の情報との対比を実行し、自己位置を推定する推定部と
を備える自己位置推定装置。

【請求項11】

請求項１０記載の自己位置推定装置であって、
前記辞書データは、角のデータも含んでおり、
前記周囲データ取得装置は、２つの線分の交点を角として抽出する角抽出部も備え、
前記データ取得部は、前記周囲データ取得装置で抽出した角のデータも取得し、
前記推定部は、前記辞書データの角のデータと前記データ取得部が取得した角のデータとの対比も実行し、自己位置を推定する
ことを特徴とする自己位置推定装置。

【請求項12】

請求項１０または１１記載の自己位置推定装置であって、
前記推定部は、
前記データ取得部が取得した線分のデータおよび取得した出入口の情報を０度、９０度、１８０度、２７０度回転させた回転角ごとに、
Ｘ軸に平行な線分のＹ軸方向の配置パターン、Ｙ軸に平行な線分のＸ軸方向の配置パターン、出入口の位置が最も一致する状態を求め、
すべての部屋とすべての回転角の中から、最も一致する部屋と回転角を求め、
最も一致する部屋における位置を推定する
ことを特徴とする自己位置推定装置。

【請求項13】

請求項７，８，１０，１１のいずれかに記載の自己位置推定装置であって、
前記記録部は、出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報も記録しており、
当該自己位置推定装置に入力された目的地点までの経路を、前記隣接部屋対応情報に基づいて探索する経路探索部
も備える自己位置推定装置。

【請求項14】

請求項７，８，１０，１１のいずれかに記載の自己位置推定装置を複数有し、
少なくとも各自己位置推定装置で取得した複数の部屋に対する線分のデータと推定した自己位置の情報に基づいて、前記複数の部屋の線分のデータと出入口の情報とを結合した辞書データを生成もしくは更新する辞書データ部と、
出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報を生成する隣接部屋登録部
も備える自己位置推定システム。

【請求項15】

あらかじめ定めた角度基準に基づいて周囲の物体との距離を計測した複数の測距点からなる測距データを取得する測距データ取得ステップと、
前記測距データの各測距点を、取得した角度だけ回転させ、回転測距データを求める測距データ回転ステップと、
ＸＹ座標におけるあらかじめ定めた距離間隔ごとの前記回転測距データの測距点の度数分布を得る度数分布取得ステップと、
あらかじめ定めた角度範囲から複数の角度を選択して選択角度とし、前記選択角度ごとに、前記測距データ回転ステップに前記選択角度を指示し、前記度数分布取得ステップから前記選択角度での度数分布を取得する角度指示ステップと、
前記選択角度ごとの度数分布を入力とし、測距点が特定の前記距離間隔に集中している前記選択角度を求め、補正角度とする補正角度決定ステップと、
前記補正角度だけ前記角度基準を補正したときの複数の測距点からなる補正後測距データを取得する角度補正ステップと
前記補正後測距データに基づいて、測距点があらかじめ定めた間隔以下で並ぶ範囲を線分として抽出する線分抽出ステップと
を有する周囲データ取得方法。

【請求項16】

請求項１から４のいずれかに記載の周囲データ取得装置としてコンピュータを機能させるための周囲データ取得プログラム。

【請求項17】

請求項７，８，１０，１１のいずれかに記載の自己位置推定装置としてコンピュータを機能させるための自己位置推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動可能な装置に搭載される周囲データ取得装置、周囲データ取得システム、自己位置推定装置、自己位置推定システム、周囲データ取得方法、周囲データ取得プログラム、自己位置推定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高精度な地図作成が可能な情報処理装置などが示されている。特許文献１には、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）をセンサ部として使用することが示されている。また、地図とは、予め用意されたマップ情報、及びＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の移動体により生成された周囲のマップ情報を含むと示されている。特許文献２には、車両の周囲に存在する物と車両との間の距離を検出し、自己位置を推定する技術が示されている。特許文献２では、車両移動量の推定にはＳＬＡＭ等のさまざまな方法を用いてもよいと示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２２－１２５４０号公報

【文献】特開２０１８－８４４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、少ない計算量で高精度な地図を作成することを目的としているが、自己位置を推定するための大幅な計算量低減に関する説明はない。特許文献２でも計算量低減についての記載はない。しかしながら、例えば、老人ホーム内で使用する自律走行可能もしくは走行支援可能な老人介護用の車いすのように、環境が限定的である一方、装置の低価格化への要求が非常に強い場合がある。また、車いすのような小型の移動体においては、バッテリ電源などを搭載する必要がある場合が多い。そこで、電池の消耗を抑えるため機器の低消費電力の要求がある場合がある。小型ゆえ機器の積載スペースも限られる場合がある。このような低価格化への要求が非常に強い装置においては、使用するマイコンのビット数、クロック周波数、メモリの容量、消費電力などへの制限が強い。
本発明は、ＬｉＤＡＲのような周囲の物体との距離を計測するセンサでの測距データを入力とする周囲データ取得装置、自己位置推定装置の低価格化を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の周囲データ取得装置は、測距データ取得部、測距データ回転部、度数分布取得部、角度指示部、補正角度決定部、角度補正部、線分抽出部を備える。測距データ取得部は、あらかじめ定めた角度基準に基づいて周囲の物体との距離を計測した複数の測距点からなる測距データを取得する。測距データ回転部は、測距データの各測距点を、取得した角度だけ回転させ、回転測距データを求める。度数分布取得部は、ＸＹ座標におけるあらかじめ定めた距離間隔ごとの回転測距データの測距点の度数分布を得る。角度指示部は、あらかじめ定めた角度範囲から複数の角度を選択して選択角度とし、選択角度ごとに、測距データ回転部に選択角度を指示し、度数分布取得部から選択角度での度数分布を取得する。補正角度決定部は、選択角度ごとの度数分布を入力とし、測距点が特定の距離間隔に集中している選択角度を求め、補正角度とする。角度補正部は、補正角度だけ角度基準を補正したときの複数の測距点からなる補正後測距データを取得する。線分抽出部は、補正後測距データに基づいて、測距点があらかじめ定めた間隔以下で並ぶ範囲を線分として抽出する。

【発明の効果】

【0006】

本発明の周囲データ取得装置によれば、計測された多数の測距点からなる測距データを、多くの測距点がＸ軸もしくはＹ軸に平行になる角度に回転させたうえで、線分を抽出する。周囲データ取得装置は、測距データを格子状のグリッドマップ等で扱う場合に比べ、複数の点の情報を、線分の２つの端点の位置データに集約できるため、測距データのデータ量に比べると大幅にデータ量を少なくできる。また、辞書データとの比較においてもデータ量が少ないため、演算や比較の回数を大幅に少なくできる。また、線分をＸ軸もしくはＹ軸にほぼ平行な線分に層別するため、比較するのはＸ軸もしくはＹ軸に平行な線分同士となるため、比較の組合せが少なくなる。自己位置を推定する際に壁等に関する情報を含む辞書データとの対比において、平行な線分同士について、並び順序、間隔、線分の中心位置、長さ等の線分の特徴量での比較ができるようになり、辞書データとの対比が容易になる。一般的に、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等で用いられる点群のスキャンマッチングに比べても、大幅に演算が軽減される。よって、周囲データ取得装置、自己位置推定装置の低価格化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施例１の周囲データ取得装置および自己位置推定装置の機能構成例を示す図。

【図2】実施例１の周囲データ取得装置が測距データを処理する処理フロー例を示す図。

【図3】測距データ取得部が取得した測距データをＸＹ座標に表示した例を示す図。

【図4】図３の場合のＸ軸方向の度数分布とＹ軸方向の度数分布を示す図。

【図5】回転測距データの１つをＸＹ座標に表示した例を示す図。

【図6】図５の場合のＸ軸方向の度数分布とＹ軸方向の度数分布を示す図。

【図7】図５に示した回転測距データを補正後測距データとし、線分と角を抽出した例を示す図。

【図8】実施例１の自己位置推定装置の処理フロー例を示す図。

【図9】実施例２の周囲データ取得装置および自己位置推定装置の機能構成例を示す図。

【図10】実施例２の周囲データ取得装置が抽出した線分のデータを処理する処理フロー例を示す図。

【図11】部屋の壁等を特定する線分と出入口を判断する処理のイメージを示す図。

【図12】辞書データの例と経路探索の結果を示す図。

【図13】隣接部屋対応情報の例を示す図。

【図14】実施例２の自己位置推定装置の処理フロー例を示す図。

【図15】経路探索のイメージを示す図。

【図16】コンピュータの機能構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

【実施例1】

【0009】

図１に実施例１の周囲データ取得装置および自己位置推定装置の機能構成例を示す。図２は、実施例１の周囲データ取得装置が測距データを処理する処理フロー例を示す図である。周囲データ取得装置１００は、少なくとも測距データ取得部１１０、測距データ回転部１２０、度数分布取得部１３０、角度指示部１４０、補正角度決定部１５０、角度補正部１６０、線分抽出部１７０を備える。周囲データ取得装置１００は、角抽出部１８０と記録部１９０も備えてもよい。

【0010】

測距データ取得部１１０は、あらかじめ定めた角度基準に基づいて周囲の物体との距離を計測した複数の測距点からなる測距データを取得する（Ｓ１１０）。測距データ取得部１１０は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）などの計測装置から出力される複数の測距点からなる測距データを取得すればよい。測距データ取得部１１０は、ＬｉＤＡＲなどの計測装置を含んでいても構わないし、外部の計測装置から測距データを受信しても構わない。複数の測距点とは、例えば、水平方向に１度ごとに３６０度分計測した３６０個の測距点としてもよいし、０．５度ごとに３６０度分計測した７２０個の測距点としてもよい。また、計測できる距離は用途に応じて適宜定めればよい。例えば、５ｍ，８ｍ，１０ｍ，２０ｍなどの計測距離とすればよい。ただし、本発明は、環境が限定的である一方で装置の低価格化への要求が強い用途に適した発明を目指している。よって、老人ホームなどの施設や部屋の大きさを考慮して計測装置の仕様を決め、できるだけ低価格にすることが望まれる。なお、測距点が示す座標は、一般的には極座標系であり、計測装置に設定された基準となる方向との角度と距離で表現される。「あらかじめ定めた角度基準」とは、計測装置に設定された方向の基準を意味している。

【0011】

測距データ回転部１２０は、測距データの各測距点を、取得した角度だけ回転させ、回転測距データを求める（Ｓ１２０）。度数分布取得部１３０は、ＸＹ座標におけるあらかじめ定めた距離間隔ごとの回転測距データの測距点の度数分布を得る（Ｓ１３０）。なお、ＸＹ座標におけるあらかじめ定めた距離間隔で区切られた１つの単位区画に、複数の測距点があっても、度数は１として扱えばよい。角度指示部１４０は、あらかじめ定めた角度範囲から複数の角度を選択して選択角度とし、選択角度ごとに、測距データ回転部１２０に選択角度を指示し（Ｓ１４１）、度数分布取得部１３０から選択角度での度数分布を取得する。角度指示部１４０は、すべての選択角度を測距データ回転部１２０に指示するまで、ステップＳ１４１，Ｓ１２０，Ｓ１３０を繰り返す（Ｓ１４２）。「あらかじめ定めた距離間隔」は、例えば２ｃｍ、５ｃｍ、もしくは１０ｃｍなどが考えられる。測距点の精度、周囲の物の特徴を考慮して決めればよい。例えば、部屋の場合は、周囲には壁、家具、カーテンなどが存在すると考えられる。カーテンがあることを前提にすると、カーテンの凹凸も考慮する必要があるので、「あらかじめ定めた距離間隔」を５ｃｍ程度にするのは適切な選択の一つである。また、一般的には長方形の部屋が多いので、「あらかじめ定めた角度範囲」は、例えば－４５度から＋４５度、もしくは０度から９０度のように、９０度分の範囲に設定すればよい。

【0012】

図３は、測距データ取得部が取得した測距データをＸＹ座標に表示した例である。図４は、図３の場合のＸ軸方向の度数分布とＹ軸方向の度数分布を示す図である。Ｘ軸のデータとＹ軸のデータは、濃淡の違いで表現している。測距データ回転部１２０は、図３に示した測距データの各測距点を、選択角度だけ回転させた回転測距データを求める。図５は、回転測距データの１つをＸＹ座標に表示した例である。図６は、図５の場合のＸ軸方向の度数分布とＹ軸方向の度数分布を示す図である。

【0013】

「あらかじめ定めた角度範囲」を９０度の範囲にすれば、一般的な長方形の部屋であれば、いずれかの選択角度のときに、図５のように測距点が特定の距離間隔に集中する。補正角度決定部１５０は、選択角度ごとの度数分布を入力とし、測距点が特定の距離間隔に集中している選択角度を求め、補正角度とする（Ｓ１５０）。例えば、Ｘ座標およびＹ座標それぞれの測距点の度数の最大値の和が最大となる選択角度を求めることで、「集中している選択角度」を求めればよい。ただし、長方形の部屋の壁のように２つの平行な面が想定される場合は、Ｘ座標およびＹ座標それぞれの測距点の最大の度数と２番目に大きい度数の４つの度数の和で選択角度を求めてもよい。また、他の方法で「集中」の程度を評価してもよい。９０度の範囲においては、多くの測距点がＸ軸もしくはＹ軸に平行になる角度で、度数が極大となる角度が１つ存在するので、二分探索法や三分探索法などの探索法を用いて補正角度を求めてもよい。角度補正部１６０は、補正角度だけ角度基準を補正したときの複数の測距点からなる補正後測距データを取得する（Ｓ１６０）。つまり、補正角度決定部１５０は、図５，６のように、測距点が特定の距離間隔に集中している選択角度を求め、補正角度とする。そして、角度補正部１６０は、図５に示した回転測距データを、補正後測距データとする。

【0014】

線分抽出部１７０は、補正後測距データに基づいて、測距点があらかじめ定めた間隔以下で並ぶ範囲を線分として抽出する（Ｓ１７０）。「あらかじめ定めた間隔で並ぶ範囲」は、測距データ取得部１１０が取得する測距点同士の間隔、周囲の物と特性を考慮して決めればよい。例えば、周囲にカーテンがあることも前提にする場合、測距点は多少の揺らぎを含みながら並ぶ可能性がある。そこで、２つの測距点の関係だけでなく、３点以上の測距点の関係から「あらかじめ定めた間隔で並ぶ範囲」を決めればよい。図７は、図５に示した回転測距データを補正後測距データとし、線分と角を抽出した例を示している。

【0015】

また、中途半端に離れた測距点は無視するように「あらかじめ定めた間隔で並ぶ範囲」を定めてもよい。例えば、家具を配置したときに壁との間に２０ｃｍ程度の隙間ができることはあり得る。移動可能な装置が車いすならば、そのような２０ｃｍ程度の隙間を検出する必要はない。一方、移動可能な装置が自走式の掃除機ならば、そのような２０ｃｍ程度の隙間も検出すべきである。「あらかじめ定めた間隔で並ぶ範囲」は、移動可能な装置の目的を考慮して決めてもよい。

【0016】

線分抽出部１７０は、線分の抽出に使用した測距点を削除し、線分のデータと線分抽出には使用できなかった測距点を記録部１９０に記録すればよい。線分抽出には使用できなかった測距点は、障害物の情報として使用できる可能性がある。また、壁、家具、カーテンなどのデータが得られれば十分な場合は、線分抽出部１７０は、線分のデータのみを記録してもよい。

【0017】

周囲データ取得装置１００が角抽出部１８０も備える場合は、角抽出部１８０は、２つの線分の交点を角として抽出する（Ｓ１８０）。図７に示した角は、線分同士が交わる部分である。角抽出部１８０を備えている場合は、角のデータも記録部１９０に記録してもよい。

【0018】

図１に示す自己位置推定装置３００は、周囲データ取得装置１００に加え、データ取得部３１０、推定部３２０、記録部３９０を備える。記録部３９０は、複数の部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして含む辞書データを記録する。「壁等」とは、壁、家具、カーテンなど、移動可能な装置が認識しなければならない部屋の境界を形成する物を意味する。記録部３９０が記録する線分は、ＸＹ座標において、Ｘ軸もしくはＹ軸に平行な線分である。「辞書データ」とは部屋に関する地図データを意味しており、複数の部屋の壁等もしくは角の情報および出入口に関する情報などを含んでいる。図８は、自己位置推定装置３００の処理フロー例を示す図である。

【0019】

周囲データ取得装置１００が角抽出部１８０を備えていない場合は、周囲データ取得装置１００では、少なくとも線分のデータを抽出する（Ｓ１００）。データ取得部３１０は、周囲データ取得装置１００で抽出した線分のデータを取得する（Ｓ３１０）。推定部３２０は、辞書データの壁等に関する線分のデータとデータ取得部３１０が取得した線分のデータとを対比し、自己位置を推定する（Ｓ３２０）。周囲データ取得装置１００が抽出する線分は、Ｘ軸もしくはＹ軸に平行なので、辞書データの線分との対比は、抽出した線分の状態（０度回転）、抽出した線分を９０度回転させた状態、抽出した線分を１８０度回転させた状態、抽出した線分を２７０度回転させた状態の４つの状態で対比すればよい。その上で、最もマッチングする部屋と角度を選択することで、どの部屋のどの位置に存在するのかを推定し、回転させた角度と周囲データ取得装置で決定した補正角度から、どの方向を向いているのかを推定すればよい。対比においては、抽出した線分のデータを辞書データと重ね合わせる際の基準となる点を決めるなどの処理が行われる。Ｘ軸またはＹ軸に平行な複数の線分それぞれのＹ軸またはＸ軸方向の配置間隔、順序などのパターンを、辞書データと比較し、Ｘ軸、Ｙ軸の辞書データの座標の原点（辞書座標原点）に相当する点を推測して、基準となる点を選べば良い。Ｘ軸、Ｙ軸いずれかの辞書座標原点に相当する点の推測ができない場合は、Ｘ軸に平行な線分とＹ軸に平行な線分を外挿するなどして求めた交点の中から、基準となる点を選べばよい。なお、通り抜けの廊下や一面が開放型の部屋などで、Ｘ軸に平行な線分やＹ軸に平行な線分のどちらかが検出できない場合は、検出された線分の端点となる点の中から基準となる点を選べば良い。

【0020】

例えば、推定部３２０は、辞書データ内の部屋ごとに線分のデータを取得する。推定部３２０は、データ取得部３１０が取得した線分のデータを０度、９０度、１８０度、２７０度回転させた回転角ごとに、Ｘ軸に平行な線分のＹ軸方向の配置パターンが最も一致する状態を求める。そして、推定部３２０は、すべての部屋とすべての回転角の中から、最も一致する部屋と回転角を求め、最も一致する部屋における位置を推定する（Ｓ３２０）。

【0021】

より具体的には、以下のように自己位置を推定すればよい。推定部３２０は、データ取得部３１０が取得した線分のデータと対比するため、辞書データからひとつの部屋の壁等に関する線分のデータとを取り出す。ただし、辞書データから取り出すひとつの部屋の壁等に関する線分のデータには、出入口等から計測される隣の部屋や廊下の壁の線分データも含んだ方が望ましい。Ｘ軸に平行な線分に関して、データ取得部３１０が取得した線分のＹ軸方向の配置パターン（配置順序と間隔）を、対比する部屋の辞書データのＸ軸に平行な線分のＹ軸方向の配置パターンと比較する。そして、配置パターンが最も一致するようにデータ取得部３１０が取得した線分の座標を平行移動し、辞書データの線分の座標のＸ軸の原点にあたる座標を、データ取得部３１０が取得した座標上の位置として推定し、新たな原点を設定する。Ｙ軸に平行な線分に関しても、同様の操作を行い、データ取得部３１０の座標原点（基準となる点）と辞書データの座標原点（基準となる点）を揃える。次に、新たな原点（基準となる点）へ座標変換を行ったのち、データ取得部３１０が取得した壁等のデータを、辞書の該当部屋の壁等に関する線分のデータと対比する。対比にあたっては、計測誤差やデータの一部欠損を考慮し、一致を評価し、記録する。上述のとおり、辞書データの線分との対比は、抽出した線分の状態（０度回転）、抽出した線分を９０度回転させた状態、抽出した線分を１８０度回転させた状態、抽出した線分を２７０度回転させた状態の４つの状態で対比すればよい。また、辞書データ内のすべての部屋に対して対比を行い、最も一致する部屋と方向を推定し、当該部屋における位置を推定すればよい。部屋における計測装置の座標（辞書データの原点を基準とする座標）は、平行移動量より求める。なお、辞書データに方位の情報も含まれている場合は、自己位置推定装置３００が向いている方位は、推定で得た部屋の方位と補正角度から求めればよい。データ取得部３１０が取得した情報量が少なく、Ｘ軸、Ｙ軸いずれかの原点（基準となる点）の推測ができない場合は、Ｘ軸に平行な線分とＹ軸に平行な線分を外挿するなどして求めた交点の中から、原点となる点を推測すればよい。

【0022】

なお、周囲データ取得装置１００が角抽出部１８０を備える場合は、記録部３９０は、複数の部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして含み、角に関する情報も含む辞書データを記録する。データ取得部３１０は、周囲データ取得装置で抽出した線分と角のデータを取得する（Ｓ３１０）。そして、推定部３２０は、辞書データの壁等に関する線分のデータとデータ取得部が取得した線分のデータとを対比し、辞書データの角に関する情報と角のデータとを対比し、自己位置を推定すればよい（Ｓ３２０）。なお、辞書データが出入口に関するデータも有している場合であって、出入口が開いた状態で線分を抽出したときには、出入口のデータも自己位置推定に利用すればよい。また、詳細は実施例２で示すが、記録部３９０が出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報も記録している場合は、自己位置推定装置に入力された目的地点までの経路を、前記隣接部屋対応情報に基づいて探索する経路探索部３３０も備えてもよい。

【0023】

周囲データ取得装置１００によれば、計測された多数の測距点からなる測距データを、多くの測距点がＸ軸もしくはＹ軸に平行になる角度に回転させたうえで、線分を抽出する。周囲データ取得装置１００は、測距データを格子状のグリッドマップ等で扱う場合に比べ、複数の点の情報を、線分の２つの端点の位置データに集約できるため、大幅にデータ量を少なくできる。それにより、確保するメモリが少なくてすむ。また、辞書データとの比較においてもデータ量が少ないため、演算や比較の回数を大幅に少なくできる。また、線分はＸ軸もしくはＹ軸にほぼ平行な線分となるため、自己位置を推定する際に壁等に関する情報を含む辞書データとの対比では、平行な線分同士について、並び順序、間隔、線分の中心位置、長さ等の線分の特徴量での比較ができるようになり、辞書データとの対比が容易になる。一般的に、ＳＬＡＭ等で用いられる点群のスキャンマッチングに比べても、大幅に演算が軽減される。よって、メモリ使用量が少なくすみ、演算速度が低減できるので、周囲データ取得装置、自己位置推定装置の低価格化、消費電力の低減、発熱の低減を実現できる。また、ＲＯＭやＲＡＭ、一部の周辺装置を１つのＩＣチップに内蔵したワンチップマイコンが利用できるので、周囲データ取得装置、自己位置推定装置の小型化、軽量化も実現できる。上述の周囲データ取得装置１００および自己位置推定装置３００であれば、例えば、アキュムレータとして１６ｂｉｔ、クロック周波数が数１０ＭＨｚ、使用メモリが数ｋｂｉｔ～数１０ｋｂｉｔ程度のマイクロコンピュータで実現可能である。

【実施例2】

【0024】

図９に実施例２の周囲データ取得装置および自己位置推定装置の機能構成例を示す。図１０は、実施例２の周囲データ取得装置が抽出した線分のデータを処理する処理フロー例を示す図である。図１１に、部屋の壁等を特定する線分と出入口を判断する処理のイメージを示す。また、図１２に、辞書データの例と経路探索の結果を示す。図１３は、隣接部屋対応情報の例である。周囲データ取得装置２００は、周囲データ取得装置１００と同様に、少なくとも測距データ取得部１１０、測距データ回転部１２０、度数分布取得部１３０、角度指示部１４０、補正角度決定部１５０、角度補正部１６０、線分抽出部１７０を備える。周囲データ取得装置２００は、角抽出部１８０と記録部１９０も備えてもよい。これらの構成部の処理は、実施例１と同じである。

【0025】

周囲データ取得装置２００は、さらに、計測範囲設定部２１０、基準点算出部２２０、線分選択部２５０、第１端点関連部２６０、第２端点関連部２７０、出入口判断部２８０、辞書データ部２９０、隣接部屋登録部２９５を備える。周囲データ取得装置２００は、境界領域設定部２３０と孤立線分判断部２４０も備えてもよい。周囲データ取得装置２００は、部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして取得するために使用される。「壁等」とは、壁、家具、カーテンなど、移動可能な装置が認識しなければならない部屋の境界を形成する物を意味する。

【0026】

計測範囲設定部２１０は、線分抽出部１７０が抽出した線分が存在するＸ軸に平行な線とＹ軸に平行な線で囲まれた長方形の範囲を計測範囲とする（Ｓ２１０）。線分抽出部１７０が抽出した線分のデータは、１つの部屋についての壁等に関する情報である。ただし、出入口が開いている場合は、出入り口から見える廊下もしくは隣の部屋の壁等の情報も含まれている。図１１に示されている線分９０１,…,９０８が、線分抽出部１７０が抽出した線分である。これらのすべての線分を含むようにＸ軸に平行な線とＹ軸に平行な線で囲まれた長方形の範囲を計測範囲としている。

【0027】

基準点算出部２２０は、あらかじめ定めた計算方法で、存在する線分全体の中心となるＸＹ座標における位置を基準点として求める（Ｓ２２０）。基準点は、部屋の内部に配置し、後述の「あらかじめ定めた選択方法」で、部屋の壁等に該当する線分を選択できれはよい。例えば、「あらかじめ定めた計算方法」は、線分の単位長さあたりに重みを付して重心となる点を基準点としてもよいし、各線分の中点に線分の長さに応じた重みを付して重心となる点を基準点としてもよいし、各線分の中点のＸＹ座標の平均を基準点としてもよい。

【0028】

線分選択部２５０は、あらかじめ定めた選択方法で、長く、かつ基準点に近い線分を選択線分とする（Ｓ２５０）。「あらかじめ定めた選択方法」としては、例えば、線分ごとに線分の長さから線分の中点と基準点との距離を引いた値を求め、その値が最も大きい線分を選択線分とすればよい。同様に、長い線分であって、基準点に近い線分が選ばれやすいように選択方法を適宜定めればよい。このように選択すれば、部屋の壁等に該当する線分を選択しやすい。図１１の例では、線分９０１が選択線分である。

【0029】

第１端点関連部２６０は、選択線分の一方の端点に最も近い他の線分の端点を検出して端点同士を関連付け、端点同士の間に隙間がある場合は当該隙間に補助線を配置する（Ｓ２６０）。線分９０１の右側の端点を「選択線分の一方の端点」とすると、「最も近い他の線分の端点」は線分９０２の上側の端点である。これらの端点同士を関連付ける。端点同士の間に隙間はないので、補助線は配置しない。

【0030】

第２端点関連部２７０は、選択線分以外の線分であって、一方の端点が他の線分の端点と関連付けられた線分の他方の端点に最も近い他の線分の端点を検出して端点同士を関連付け、端点同士の間に隙間がある場合は当該隙間に補助線を配置する処理を、前記の最も近い他の線分の端点が選択線分の他方の端点となるまで繰り返す（Ｓ２７０）。図１１を参照しながら説明する。第１端点関連部２６０の処理（Ｓ２６０）が終了したときの「選択線分以外の線分であって、一方の端点が他の線分の端点と関連付けられた線分の他方の端点」は、線分９０２の下側の端点である。この端点に「最も近い他の線分の端点」は、線分９０３の左側の端点である。したがって、線分９０２の下側の端点と線分９０３の左側の端点を関連付ける。端点同士の間に隙間はないので、補助線は配置しない。次の繰り返し処理においては、「選択線分以外の線分であって、一方の端点が他の線分の端点と関連付けられた線分の他方の端点」は、線分９０３の右側の端点である。この端点に「最も近い他の線分の端点」は、線分９０４の上側の端点である。したがって、線分９０３の右側の端点と線分９０４の上側の端点を関連付ける。端点同士の間に隙間があるので、補助線８０１が配置される。

【0031】

なお、第２端点関連部２７０の処理（ステップＳ２７０）では、２回目までの繰り返しでは、選択線分を処理の対象に含めない。本発明の処理では部屋の形状として長方形を前提としている。第１端点関連部２６０の処理（ステップＳ２６０）と第２端点関連部２７０の処理（ステップＳ２７０）の２回目の繰り返しまででは、選択線分の端点が「最も近い他の線分の端点」に該当することを想定していないからである。ただし、一面が開放されている部屋などで、壁数が少ない場合は、それを考慮し、回数を低減する。第２端点関連部２７０の処理（ステップＳ２７０）を繰り返すことで、補助線８０１,…,８０４が配置される。

【0032】

補助線８０４が配置される処理まで終了すると、次の処理では「選択線分以外の線分であって、一方の端点が他の線分の端点と関連付けられた線分の他方の端点」が線分９０７の上側の端点である。この端点に「最も近い他の線分の端点」は、線分９０１（選択線分）の左側の端点である。したがって、線分９０７の上側の端点と線分９０１の左側の端点を関連付ける。端点同士の間に隙間はないので、補助線は配置しない。この処理では、「前記の最も近い他の線分の端点が選択線分の他方の端点」なので、繰り返し処理を終了する。第１端点関連部２６０の処理（ステップＳ２６０）と第２端点関連部２７０の処理（ステップＳ２７０）によって、線分と補助線で囲まれた範囲が部屋に相当する。

【0033】

出入口判断部２８０は、配置された補助線のＸ方向またはＹ方向の長さが、あらかじめ定めた出入口幅より長いときに、当該補助線の位置が出入口であると判断し、出入口の情報を取得する（Ｓ２８０）。「あらかじめ定めた出入口幅」は、適宜定めればよい。例えば、５０ｃｍとしてもよいし、７０ｃｍとしてもよい。移動可能な装置の種類、部屋の特徴などから、適宜決めればよい。図１１の例では、補助線８０２と補助線８０４の部分を出入口と判断している。

【0034】

なお、基準点算出部２２０と線分選択部２５０の説明では、選択線分として部屋の壁等に該当する線分を選択することを説明した。線分選択部２５０の処理（ステップＳ２５０）で確実に部屋の壁等に該当する線分を選択し、かつ、第１端点関連部２６０の処理（ステップＳ２６０）と第２端点関連部２７０の処理（ステップＳ２７０）でも部屋の壁等に該当する線分同士を関連付けていくことが望ましい。そこで、廊下の壁など、出入口が開いていることによって得られた線分を、これらの処理から除外した方が望ましい場合もある。その場合は、境界領域設定部２３０と孤立線分判断部２４０も備えればよい。

【0035】

基準点算出部２２０の処理（ステップＳ２２０）が終了すると、境界領域設定部２３０は、計測範囲の外周からあらかじめ定めた長さまで内側の領域を境界領域とする（Ｓ２３０）。「計測範囲の外周からあらかじめ定めた長さ」は、例えば、７５ｃｍのように、廊下の幅などを考慮して定めればよい。孤立線分判断部２４０は、境界領域に線分全体が存在し、線分内のいずれの点も他の線分から、あらかじめ定めた距離よりも離れている線分を孤立線分と判断する（Ｓ２４０）。「あらかじめ定めた距離」も、７５ｃｍのように、廊下の幅などを考慮して定めればよい。廊下の壁などに該当する線分は、線分全体が境界領域に存在し、廊下の幅だけ離れた位置に存在するからである。図１１では、線分９０８が孤立線分である。境界領域設定部２３０と孤立線分判断部２４０を備えるときは、線分選択部２５０、第１端点関連部２６０、第２端点関連部２７０の処理（ステップＳ２５０，Ｓ２６０，Ｓ２７０）では、孤立線分を処理の対象に含めない。

【0036】

１つの部屋に対して出入口判断部２８０の処理（ステップＳ２８０）が終了した後は、周囲データ取得装置２００は、計測対象のすべての部屋に対してステップＳ２１０～Ｓ２８０の処理を行ったかを確認し、繰り返し処理を行う。この処理においては、廊下も１つの部屋として扱えばよい。例えば、図１２に示した辞書データでは、廊下を部屋３としている。

【0037】

辞書データ部２９０は、少なくとも取得した複数の部屋に対する線分のデータと出入口の情報に基づいて、複数の部屋の線分のデータと出入口の情報とを結合した辞書データを生成もしくは更新する（Ｓ２９０）。辞書データ部２９０は、必要な場合は、周囲データ取得装置２００への操作入力にも基づいて、複数の部屋の線分のデータと出入口の情報とを結合した辞書データを生成もしくは更新してもよい。なお、角抽出部１８０も備える場合は、辞書データ部２９０は、角のデータも辞書データに含めればよい。操作者は、目視もしくは間取り図などで部屋の形状と配置、出入口の位置を確認できるので操作入力が可能である。また、他の装置が、自動的に間取り図などで部屋の形状と配置、出入口の位置を確認して操作入力を行ってもよい。取得した線分データを回転させ、出入口を隣接する部屋同士で結合することで、複数の部屋の線分のデータと出入口の情報とを結合した辞書データを生成できる。既に辞書データが存在する場合は、より精度よく取得できた線分のデータに更新してもよい。また、部屋の模様替えを行い、家具の位置が変わった場合などにも線分のデータを更新すればよい。図１２では、それぞれの部屋は壁等で囲まれ、出入口で結合している。

【0038】

隣接部屋登録部２９５は、出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報を生成する（Ｓ２９５）。図１３の隣接部屋対応情報の例では、部屋１の出入口１－１，１－２がそれぞれ、どの部屋につながっているかが示されている。同様に、部屋３の出入口３－１，３－２，３－３がそれぞれ、どの部屋につながっているかも示されている。隣接部屋登録部２９５の処理は、周囲データ取得装置２００が辞書データに基づいて自動で行ってもよいし、周囲データ取得装置２００への操作入力に基づいて行ってもよい。隣接部屋対応情報を自動で生成する場合の例としては、自己位置推定装置４００を搭載した移動体が、対象となる部屋と出入口すべてを周回することで、出入口と隣接部屋間の対応情報を生成すればよい。

【0039】

周囲データ取得装置２００によれば、周囲データ取得装置１００，２００と同じ線分のデータを抽出する装置で辞書データと隣接部屋対応情報を生成もしくは更新できる。したがって、自己位置推定装置３００，４００が自己位置を推定する際に対比する辞書データとして、より適した辞書データを生成、更新できる。なお、周囲データ取得装置２００が同一環境内に複数存在する場合も考えられる。このような場合は、辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５と辞書データを記録する記録部は、複数の周囲データ取得装置２００で共用してもよい。例えば、辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５と辞書データを記録する記録部を別体として配置し、複数の周囲データ取得装置２００とネットワークを介して通信可能にすればよい。このように辞書データを共有すれば、辞書データを最新の状態に維持しやすい。言い換えると、複数の周囲データ取得装置２００と辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５と辞書データを記録する記録部とを備える周囲データ取得システムとしてもよい。

【0040】

図９に示す自己位置推定装置４００は、周囲データ取得装置２００に加え、データ取得部３１０、推定部３２０、経路探索部３３０、記録部３９０を備える。記録部３９０は、複数の部屋の壁等に関する情報を線分のデータとして含む辞書データ、および出入口でつながっている部屋同士の関係を示す情報である隣接部屋対応情報を記録する。記録部３９０は、角のデータおよび出入口の情報も記録してもよい。記録部３９０が記録する線分は、ＸＹ座標において、Ｘ軸もしくはＹ軸に平行な線分である。「辞書データ」とは部屋に関する地図データを意味しており、複数の部屋の壁等もしくは角の情報および出入口に関する情報などを含んでいる。図１４は、自己位置推定装置４００の処理フロー例を示す図である。図１５は、経路探索のイメージを示す図である。

【0041】

データ取得部３１０と推定部３２０は、実施例１と同じでよい。ただし、出入口判断部２８０で取得できる出入口の情報も自己位置推定に利用したい場合は、データ取得部３１０は、周囲データ取得装置２００で抽出した線分のデータおよび取得した出入口の情報を取得する（Ｓ３１０）。この場合は、辞書データは、複数の部屋の壁等に関する情報である線分のデータと出入口の情報を含む。そして、推定部３２０は、辞書データの壁等に関する線分のデータとデータ取得部３１０が取得した線分のデータとの対比、および辞書データの出入口の情報とデータ取得部３１０が取得した出入口の情報との対比を実行し、自己位置を推定する（Ｓ３２０）。

【0042】

さらに、周囲データ取得装置２００が角抽出部１８０も有する場合は、辞書データは角のデータも含んでいる。そして、データ取得部３１０は、周囲データ取得装置２００で抽出した角のデータも取得する（Ｓ３１０）。そして、推定部３２０は、辞書データの角のデータとデータ取得部３１０が取得した角のデータとの対比も実行し、自己位置を推定する（Ｓ３２０）。このように、出入口判断部２８０が取得した出入口の情報も自己位置推定に利用してもよい。

【0043】

また、自己位置推定装置４００が同一環境内に複数存在する場合もあり得る。このような場合は、辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５と辞書データを記録する記録部は、複数の周囲データ取得装置２００で共用してもよい。例えば、辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５と辞書データを記録する記録部を別体として配置し、複数の周囲データ取得装置２００とネットワークを介して通信可能にすればよい。そして、各自己位置推定装置４００は、周囲データ取得装置２００で取得された線分のデータおよび推定した自己位置の情報を通信により辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５に送信し、辞書データを更新してもよい。このように辞書データを共有すれば、辞書データを最新の状態に維持しやすい。言い換えると、複数の自己位置推定装置４００と辞書データ部２９０と隣接部屋登録部２９５と辞書データを記録する記録部とを備える自己位置推定システムとしてもよい。

【0044】

経路探索部３３０は、自己位置推定装置４００に入力された目的地点までの経路を、隣接部屋対応情報に基づいて探索する（Ｓ３３０）。図１２に示すように、自己位置推定装置４００は推定部３２０の処理（ステップＳ３２０）で、部屋１の「現在地」に存在すると推定したとする。そして、目的地点として部屋４が入力されたとする。図１２の部屋４に示された目的地点までの経路探索を、図１３と図１５を参照しながら説明する。

【0045】

部屋１には、出入口１－１と出入口１－２が存在し、それぞれ部屋３、部屋２につながっている。そこで、経路候補１として出入口１－１を選択すると部屋３に行くことになり、部屋３の出入口３－３を選択すると目的地点の部屋４に到達する。経路候補２として出入口１－２を選択すると部屋２に行くことになり、出入口２－２を選択すると部屋３に行き、さらに部屋３の出入口３－３を選択すると目的地点の部屋４に到達する。この例では、図１５に示すように、２つの経路候補が存在する。どちらの経路候補を選択するかは、出入口の数が少ない方を選んでもよいし、移動距離が短い方を選んでもよい。図１２の例では、出入口の数に基づいても移動距離に基づいても経路候補１が望ましいと考えられる。

【0046】

周囲データ取得装置２００によれば、計測された多数の測距点からなる測距データを、多くの測距点がＸ軸もしくはＹ軸に平行になる角度に回転させたうえで、線分を抽出する。周囲データ取得装置２００は、測距データを格子状のグリッドマップ等で扱う場合に比べ、複数の点の情報を、線分の２つの端点の位置データに集約できるため、大幅にデータ量を少なくできる。それにより、確保するメモリが少なくてすむ。また、辞書データとの比較においてもデータ量が少ないため、演算や比較の回数を大幅に少なくできる。また、線分はＸ軸もしくはＹ軸にほぼ平行な線分となるため、自己位置を推定する際に壁等に関する情報を含む辞書データとの対比では、平行な線分同士について、並び順序、間隔、線分の中心位置、長さ等の線分の特徴量での比較ができるようになり、辞書データとの対比が容易になる。一般的に、ＳＬＡＭ等で用いられる点群のスキャンマッチングに比べても、大幅に演算が軽減される。さらに、周囲データ取得装置２００であれば、抽出した線分で辞書データ部２９０が辞書データを生成するので、さらに対比が容易になる。よって、メモリ使用量が少なくすみ、演算速度が低減できるので、周囲データ取得装置、自己位置推定装置の低価格化、消費電力の低減、発熱の低減を実現できる。また、ＲＯＭやＲＡＭ、一部の周辺装置を１つのＩＣチップに内蔵したワンチップマイコンが利用できるので、周囲データ取得装置、自己位置推定装置の小型化、軽量化も実現できる。上述の周囲データ取得装置２００および自己位置推定装置４００であれば、例えば、アキュムレータとして１６ｂｉｔ、クロック周波数が数１０ＭＨｚ、使用メモリが数ｋｂｉｔ～数１０ｋｂｉｔ程度のマイクロコンピュータで実現可能である。

【0047】

［プログラム、記録媒体］
上述の各種の処理は、図１６に示すコンピュータ２０００の記録部２０２０に、上記方法の各ステップを実行させるプログラムを読み込ませ、制御部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０、表示部２０５０などを動作させることで実施できる。

【0048】

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。

【0049】

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

【0050】

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、ひとつのＩＣチップ上にＣＰＵからＲＡＭ、ＲＯＭ、各種入出力装置などを搭載したワンチップマイコンとしてもよい。そのため、プログラムは電子回路基板製造前や製造時にＲＯＭに書込まれ、処理の実行時に、ＲＯＭのプログラムをＣＰＵが随時実行すればよい。また、病院のように部屋が非常に多い施設等に対応するなどで、記憶容量や推定処理が非常に多くなる場合は、記憶装置や演算処理装置を備えたコンピュータを別途設置し、移動体に搭載されたコンピュータと無線通信を通じて連携し、記憶場所や処理の実行を分担するシステムとしてもよい。複数の自己位置推定装置３００，４００で辞書データを共有すれば、新たな自己位置推定装置３００，４００を搭載した移動体を導入したときに、すぐに実用走行ができる。また、部屋の模様替えなどで家具や、キャビネット、パーティションなどの配置が変わっても、複数の自己位置推定装置３００，４００（周囲データ取得装置１００，２００）で変更を検出するため、辞書データの変更が検出しやすくなる。このような用途に使用する場合は、自己位置推定装置３００も辞書データ部２９０、隣接部屋登録部２９５を備えればよい。１台の自己位置推定装置３００，４００（周囲データ取得装置１００，２００）のデータ更新により複数の自己位置推定装置に辞書データの変更を反映できるので、変更に対して複数の自己位置推定装置が迅速に対応できる。さらに、別途設置したコンピュータが複数の自己位置推定装置３００，４００の位置を把握できるので、自己位置推定装置３００，４００が搭載された移動体間の軌道を調整し、移動体同士の衝突を回避できるだけでなく、効率の良い運行を調整することができる。自己位置推定装置３００，４００が搭載された移動体は、目的地を部屋に設定するのに加え、他の移動体（自己位置推定装置３００，４００）を目的地に設定することができる。

【0051】

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１００，２００ 周囲データ取得装置 １１０ 測距データ取得部
１２０ 測距データ回転部 １３０ 度数分布取得部
１４０ 角度指示部 １５０ 補正角度決定部
１６０ 角度補正部 １７０ 線分抽出部
１８０ 角抽出部 １９０，３９０ 記録部
２１０ 計測範囲設定部 ２２０ 基準点算出部
２３０ 境界領域設定部 ２４０ 孤立線分判断部
２５０ 線分選択部 ２６０ 第1端点関連部
２７０ 第２端点関連部 ２８０ 出入口判断部
２９０ 辞書データ部 ２９５ 隣接部屋登録部
３００，４００ 自己位置推定装置 ３１０ データ取得部
３２０ 推定部 ３３０ 経路探索部

【要約】

【課題】周囲データ取得装置、自己位置推定装置の低価格化を図る。
【解決手段】周囲データ取得装置は、測距データ取得部、測距データ回転部、度数分布取得部、角度指示部、補正角度決定部、角度補正部、線分抽出部を備える。測距データ取得部は、周囲の物体との距離を計測した複数の測距点からなる測距データを取得する。測距データ回転部は、測距データの各測距点を回転させ、回転測距データを求める。度数分布取得部は、ＸＹ座標における測距点の度数分布を得る。角度指示部は、測距データ回転部に選択角度を指示し、度数分布取得部から選択角度での度数分布を取得する。補正角度決定部は、測距点が特定の距離間隔に集中している選択角度を求め、補正角度とする。角度補正部は、補正角度だけ角度基準を補正したときの補正後測距データを取得する。線分抽出部は、補正後測距データに基づいて、測距点が並ぶ範囲を線分として抽出する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

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