自己位置計測装置およびこれを用いたサービス方法
【課題】画像情報を基に自己位置を計測する自己位置計測装置において、画像処理の負担を低減し、消費電力の低減を実現する自己位置計測装置を提供する。
【解決手段】自己の位置を計算する自己位置計測装置３０において、所定の空間における照明光源２０を含む画像を画像情報２２として取得する画像情報取得手段と、画像取得手段により取得された画像情報２２から、照明光源２０の画像である抽出照明光源画像情報２４を抽出する照明光源画像抽出手段と、照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報２４を記憶する第一の記憶手段２５と、照明光源２０の個々に関する情報である参照照明光源画像情報２６を予め記憶する第二の記憶手段２７と、抽出照明光源画像情報２４及び参照照明光源画像情報２６に基づいて自己の位置を計算する自己位置計測手段２８と、を有する。
【解決手段】自己の位置を計算する自己位置計測装置３０において、所定の空間における照明光源２０を含む画像を画像情報２２として取得する画像情報取得手段と、画像取得手段により取得された画像情報２２から、照明光源２０の画像である抽出照明光源画像情報２４を抽出する照明光源画像抽出手段と、照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報２４を記憶する第一の記憶手段２５と、照明光源２０の個々に関する情報である参照照明光源画像情報２６を予め記憶する第二の記憶手段２７と、抽出照明光源画像情報２４及び参照照明光源画像情報２６に基づいて自己の位置を計算する自己位置計測手段２８と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置自身の位置を計測する自己位置計測装置およびこれを用いたサービス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人およびモノの位置を計測するために、装置自身の位置を計測する自己位置計測装置が多数考案されており、この自己位置計測装置を人が身に着けたり、モノに付着せしめたりすることにより、人およびモノの位置を計測することが実現されている。車に搭載されているカーナビゲーションや携帯電話にも多く利用されているＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）はその一例である。ＧＰＳは、地球を周回する人工衛星からの電波を用いた三角測量に基づく装置である。
【０００３】
ＧＰＳ以外の例としては、無線ＬＡＮ機能を利用して、その無線の強弱や位相差から三角測量する自己位置計測装置が考案されており、ＧＰＳにおける１０ｍ以上の精度が改良されて、室内では１〜３ｍ程度の精度が実現されている。近年では、より高周波のＵＷＢ（Ultra Wide Band）帯域を利用することにより、１ｍ以下の精度も実現されている。他にも、最近では、無線の基地局レベルでの位置を利用した、屋外における自己位置計測装置も実現されている。また、バッチ型のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）を用いた室内における自己位置計測装置も実現されている。しかしながら、上述した無線を利用する自己位置計測装置は、無線通信に携帯機器としては比較的に大きな消費電力を必要とするために、小型の装置または利用時間の長い装置を実現しにくかった。また、無線ネットワークから通信された情報を装置で利用しない場合においても装置の自己位置計測のために無線通信を行うことは、本来の情報に対する無線通信に対しては大きな負荷エネルギーであり、省エネルギーの視点でもエネルギー負荷があることとなり好ましくはない。また、バッチ型のＲＦＩＤを用いた室内における位置計測方法の場合には、省エネルギーではあるものの、通常はその精度が数ｍ程度であり、実際の室内における場所が不明確なことに問題がある。
【０００４】
一方、無線通信を利用しない自己位置計測装置としては、例えば、屋外や室内に設置された監視カメラやＷＥＢカメラを利用して、画像処理によりその画像から人やモノといった対象を区別するだけに留まらず、画像対象のＩＤ（個体識別）をすることにより、特定の人やモノの位置を計測することで、その目的を実現する方法も考案されている。さらには、腕や手、脚や靴といった身体の末端器官部分に光を発するモジュールを装着することにより、人の屋外や室内の位置にとどまらず、人の手足の動きまでも計測するものもある。しかしながら、これらの画像処理を用いる自己位置計測方法（装置）は、位置計測したい人やモノが存在している空間に監視カメラと同等の複数のカメラを設置する必要があり、装置が非常に大掛かりとなってしまう上に、監視カメラやテレビ会議等の機能が不要な場合にはエネルギー的にも無駄が多い。
【０００５】
上記画像処理を用いる例の他にも、無線通信や電波を利用しない自己位置計測装置がある。例えば、加速度センサーやジャイロセンサー、地磁気センサーを用いる装置も多数考案されている。しかし、これらはどれも基本的には位置自体ではなく位置移動量を計測するものである。よって、これら単独では、誤差積算によりその位置精度が経時的に悪化してしまうため、その個別の方法の精度にもよるが、いずれもが一定時間内に他の手法と組み合わせる必要が生じる装置であり、単独での自己位置計測はできない。
【０００６】
さらには、装置自身が入力（取得）した画像情報により装置の位置を計測する装置も多数考案されている。これらは、装置自身の位置を計測する自体が主な目的な装置はなく、特許文献１および特許文献２に示されるように、３次元入力装置といった技術分類となる周囲環境の３次元画像情報を入力することが主な目的とする装置が多く、結果としてその装置自身の位置が計測されることとなる。これらの方法は、屋外の通りや室内の複数の３次元画像情報から、画像処理によりその特徴点およびオプチティカルフロー等を計算する必要があることから、その画像処理の負担が比較的に大きく、装置自体の小型化が難しい。また、屋外または室内のモノの移動が生じた場合には、その位置計測が困難となる場合が生じることが問題である。
【０００７】
これに対して、装置自身が入力した画像情報より装置の位置を計測する他の装置としては、予め天井や家具やモノに対して人工的な幾何学的パターンを設け、これを画像処理により判別することにより、この装置の自己位置を測定する装置がある。例えば、紙に幾何学的パターンを設けた場合は、アノト社（Anoto Group AB、スエーデン国）によりデジタルペンとして実用化されている。しかしながら、これらに利用される人工的な幾何学的パターンは、その識別のしやすさから無機的なイメージのある室内空間に違和感のあるパターンであり、実際には上記のアノトや１次元および２次元バーコードのように紙に印刷された状態で利用する以外にはあまり用いられていない。室内空間やモノの概観の違和感を減じさせるために、必要な情報を自然画像またはデザイン画像に埋め込む考案もあるが、これらはそのトレードオフとしてより高解像度の画像入力装置（画像取得装置）が必要となってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像情報を基に自己位置を計測する自己位置計測装置において、画像処理の負担を低減し、消費電力の低減を実現する自己位置計測装置およびこれを用いたサービス方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様は、自己の位置を計算する自己位置計測装置において、所定の空間における照明光源を含む画像を画像情報として取得する画像情報取得手段と、画像取得手段により取得された画像情報から、照明光源の画像である抽出照明光源画像情報を抽出する照明光源画像抽出手段と、照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報を記憶する第一の記憶手段と、照明光源の個々に関する情報である参照照明光源画像情報を予め記憶する第二の記憶手段と、抽出照明光源画像情報及び参照照明光源画像情報に基づいて自己の位置を計算する自己位置計測手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の態様において、照明光源からの照明光に対し、照明光源の固有情報である照明光源固有情報を重畳する照明光源固有情報重畳手段と、画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、照明光源固有情報重畳手段により重畳された照明光源固有情報を抽出する照明光源固有情報抽出手段と、照明光源固有情報抽出手段により抽出された抽出照明光源固有情報を記憶する第三の記憶手段と、を有し、自己位置計測手段は、抽出照明光源画像情報及び抽出照明光源固有情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第１の態様において、照明光源からの照明光に対し、照明光源の照明光制御状態を示す照明制御情報を重畳する照明制御情報重畳手段と、画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、照明制御情報重畳手段により重畳された照明制御情報を抽出する照明制御情報抽出手段と、照明制御情報により抽出された照明制御情報を記憶する第四の記憶手段と、を有し、自己位置計測手段は、抽出照明光源画像情報、抽出照明光源固有情報及び照明制御情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第１の態様において、画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、所定の空間における自然光の画像情報である参照自然光画像情報を獲得する参照自然光画像情報獲得手段と、参照自然光画像情報獲得手段により獲得された参照自然光画像情報を記憶する第五の記憶手段と、を有し、自己位置計測手段は、抽出照明光源画像情報、参照照明光源画像情報及び参照自然光画像情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様の自己位置計測装置を用いて所定の制御を行うサービス方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像情報を基に自己位置を計測する自己位置計測装置において、画像処理の負担を低減でき、消費電力の低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態としての自己位置計測装置の周囲環境例を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態としての自己位置計測装置による画像情報例を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第四の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第五の実施形態としての自己位置計測装置を用いたサービス方法例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１において、２０は照明光源であり、２１は画像情報入力手段（画像情報取得手段と呼ぶこともできる）であり、２２は画像情報であり、２３は照明光源画像抽出手段であり、２４は抽出照明光源画像情報であり、２５は第一の記憶手段であり、２６は参照照明光源画像情報であり、２７は第二の記憶手段であり、２８は自己位置計算手段であり、２９は自己位置情報であり、３０は２０ないし２９より構成される自己位置計測装置である。
【００１９】
図１において、最初に、画像情報入力手段２１は、装置３０のオフィスワーカの周囲環境となるオフィス空間の照明光源を含む画像を画像情報２２として装置３０に入力（取得）する。画像情報入力手段２１は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等と同様に光学レンズ本体と光学レンズ制御系と光学レンズによる結像面に配置したＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子等から構成される。この画像入力手段２１には、赤外線または紫外線またはエックス線またはテラヘルツ波を用いたり、あるいは特殊なフィルタ処理または偏光処理を用いたりしてもよい。
【００２０】
画像情報２２として画像情報入力手段２１により画像情報入力されるオフィス空間の構成例を、概要図となる図２に基づいて説明する。図２において、１２はオフィス空間の一部であり、８は床であり、１１は通路側壁であり、１０は窓側壁であり、７は隣部屋との隔壁であり、９は天井であり、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃは天井９に設けた室内天井照明光源であり、６は通路側の扉であり、５は扉に設けた小窓であり、４ａ、４ｂは窓である。
【００２１】
図２において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃは、蛍光灯２本並列配列の照明器具に弱光学透過拡散性のカバーを設けたものであり、このため、この蛍光灯２本の並列配列に基づく輝度分布に基づく画像情報２２が、図１における画像情報入力手段２１により装置３０に入力される。
【００２２】
また、図２において、窓４ａ、４ｂが存在しており、この窓からは外光として太陽に起因する自然光が照明光源として入射するため、この窓の形状に基づいた外光としての照明光源からなる画像情報２２が、蛍光灯の場合と同様に、図１における画像情報入力手段２１により装置３０に入力される。さらに、図２において、通路側の扉６には小窓５が設けてあり、通路の照明光源が十分に強い場合には、この小窓５も、オフィス空間に対する照明光源となりうる。
【００２３】
このような図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、図１において、装置３０に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００２４】
より具体的には、画像情報２２の中から、輝度情報の相対的に一定値以上の部分を取り出すことを基本とする。また、室内照明が目線よりも高い位置に通常はあるので、画像情報２２の中から目線より高い位置の画像情報を優先的に画像処理することでよい。照明光源に関する画像は、その物体自体が輝度が取得した画像情報の中で大きい抽出をしやすく、またその物体の輪郭を他の物体とコントラストがあることから抽出しやすく、また輝度が取得した画像情報の中で大きいことはノイズ自体が他の画像と比較して小さいこととなり、その画素単位での画像精度が高い、といった特徴がある。また、照明光源はその形状が単純な場合が多いことも画像処理を容易化している。
【００２５】
抽出照明光源画像情報２４は、必要によりそのγ補正、エッジ抽出、フィルタ処理、特徴点抽出、フーリエ変換、画像認識、文字認識、形状認識、物体認識などの１次処理を実施した後、抽出照明光源画像情報２４の１次処理後、または１次処理前および途中での抽出照明光源画像情報２４に付随するメタデータ処理に関わる情報をさらに計算して得てもよい。
【００２６】
また、図２のようなオフィス空間において４ａ、４ｂからなる窓からの外光も、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して明るい物体である。このため、図１において、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易に抽出照明光源画像情報２４として得ることができる。また、通路側に設けた扉の窓から、照明光源として扱えるある一定値以上の光束が通路からオフィス空間に流入している場合には、同様に、照明光源画像抽出手段２３により抽出照明光源画像情報２４として得ることができる。
【００２７】
画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出した抽出照明光源画像情報２４をこの抽出例となる図３に基づいて説明する。図３において、図３（ａ）はオフィス空間に対して画像入力した画像情報２２であり、１ないし１１は図２の１ないし１１の物体に応じた個々の画像情報要素である。３１はこれら個々の画像情報要素の全体である。図３（ｂ）は抽出照明光源画像情報２４であり、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂは天井９に設けた室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに対応する抽出照明光源画像情報であり、４４ａ、４４ｂは窓４ａ、４ｂに対応する抽出照明光源画像情報であり、４５は通路側の扉６に設けた小窓５に対応する抽出照明光源画像情報である。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、照明光源となる蛍光灯１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂおよび窓４ａ、４ｂおよび扉の小窓５に対応する抽出照明光源画像情報２４、すなわち、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ、４５が得られている。これらの情報を第一の記憶手段２５に記憶し、自己位置計算手段２８による自己位置計算に利用することができるようになる。なお、第一の記憶手段２５は、独立したオフィス空間内に設ける必要はなく、ネットワークを通じてオフィス空間以外に設けていてもよい。
【００２９】
また、図１において、参照照明光源画像情報２６は、オフィスに設けた個々の照明光源に関する３次元的な位置、形状、輝度分布等に関する情報である。この参照照明光源画像情報２６を予め取得しておき、これを第二の記憶手段２７に記憶し、自己位置計算手段２８による自己位置計算に利用することができるようにしておく。
【００３０】
オフィス空間に設けた個々の照明光源は、個々の机上に個人が設置したもの以外は、通常は建物を新規に建築または改築、さらにはオフィスレイアウトを非定期的に変更した場合に決定されるものである。このため、そのほとんどの情報は時間的な変化がほとんどなく、建物の建築または改築時、およびオフィスレイアウトを変更した時に取得して記録しておくことで容易に実現できる。
【００３１】
図１において、自己位置計算手段２８により、第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４と第二の記憶手段２７に記憶された参照照明光源画像情報２６とを用いて、これらの２つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像入力手段の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像情報入力手段２１の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置３０の自己位置情報２９を取得することができる。
【００３２】
２つの画像情報をフィッティングさせることにより、その画像を入力した画像入力手段の３次元的な位置を特定する装置は既に考案されているが、これらはオフィス空間の机やモニターや椅子や扉の３次元位置計測を含めた画像取得を同時に考慮しているため、その計算量が膨大となり、現状通常のデスクトップパソコンと同等またはそれ以上のＣＰＵ負荷を必要とし、このため必要な消費電力が大きくなり、結果として小型の携帯機器で実現することが難しかった。
【００３３】
本実施形態においては、オフィスワーカがオフィス空間でオフィス作業をする前提上、オフィス空間にはオフィスワーカがオフィス作業をするに十分な照明光源が存在していることを利用する。すなわち、この照明光源に着目することにより、従来のようにモデルの多様な形状や認識しにくい複雑な形状の物体に対する画像処理を実施するのではなく、既にあるモデルベースでのフィッティングを行うことで、非常に簡単な画像処理により視線ベクトルを特定することを実現することができるようになる。これにより、必要なＣＰＵ負荷を低減することができ、このため必要な消費電力も低減でき、結果として小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００３４】
図１においては、実際の自己位置計算手段２８による計算に当たっては、照明光源２０がオフィスワーカの意思により点灯または非点灯、場合により中間輝度の点灯が実施されることを考慮する必要がある。また、窓のような自然光による照明光源は、その日の環境によって大きく変化することやブラインドやカーテン等の利用による変化を考慮する必要がある。これらは、予め照明光源画像情報として追加情報として記憶しておくことが好ましい。
【００３５】
また、プロジェクタによる多量かつ変化量の多い光束の存在、個人が適時設定した個別照明による光束の存在等の誤差要因を考慮する必要がある。ただし、これらは多くは目線付近の照明光源であり、天井に設置した照明光源や、太陽による自然光が入りこむように目線よりもかなり高い位置に開口がある窓とは区別しやすい。また、移動式でないプロジェクタは天井に設置しているなど通常は目線よりも高い位置に設置されているが、これらは逆にその位置が固定されているので、予め照明光源情報として記憶しておくことで対応できる。
【００３６】
図１における画像情報入力手段２１は、主な画像情報入力の対象が照明光源２０であるので、その光軸を水平よりも上方に設定していることで、より効率のよい解像度の高い画像情報を得ることができる。これは、例えば光学レンズの光軸を上方チルトする以外に、撮像素子を光学レンズの水平光軸に対してオフセットすることなどにより容易に実現できる。
【００３７】
［第二の実施形態］
本発明の第二の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図４に基づいて説明する。
【００３８】
図４において、５１は照明光源固有情報であり、５２は照明光源固有情報重畳手段であり、５３は照明光源固有情報抽出手段であり、５４は抽出照明光源固有情報であり、５５は第三の記憶手段であり、５６は２０ないし２９および５１ないし５５により構成される自己位置測定装置である。５１ないし５５により構成される部分以外は第一の実施形態を示す図１と同様であり、５１ないし５５により構成される部分が第一の実施形態に対する構成付加部分である。
【００３９】
図２のオフィス空間の天井に設けた１ａ〜３ｂのうちの一部または全部の照明光源２０には、無機白色ＬＥＤまたは有機白色ＥＬ等の光通信可能な素子からなるかまたは一部に赤外光からなる発光素子を予め設けている。これにより、照明光源固有情報重畳手段５２が実現される。照明光源固有情報重畳手段５２は、照明光源２０からの照明光に対し、その照明光源２０の固有の情報である照明光源固有情報５１（詳細は後述）を重畳する。照明光源２０の照明光（照明光源固有情報５１を含む）は、オフィス空間にいるオフィスワーカを照明する。オフィスワーカは、図４の自己位置計測装置５６を装着する。自己位置計測装置５６の画像情報入力手段２１は、装置５６のオフィスワーカの周囲環境となるオフィス空間の照明光源を含む画像を、画像情報２２として装置３０に入力する。
【００４０】
図４における照明光源固有情報５１とは、照明光源２０のＩＤ番号、さらには照明光源２０の３次元形状や輝度分布や位置情報等であり、図１において別途に第二の記憶手段２７に記憶している参照照明光源画像情報２６と同等である。
【００４１】
このような図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、図４において、装置５６に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００４２】
そして、図４において、参照照明光源画像情報２６は、オフィスに設けた個々の照明光源に関する３次元的な位置、形状、輝度分布等に関する情報である。この参照照明光源画像情報２６を予め取得しておき、これを第二の記憶手段２７に記憶する。
【００４３】
一方、図４おいて、装置５６に入力された画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、照明光源固有情報抽出手段５３が照明光に重畳された照明光源固有情報５１（抽出照明光源固有情報５４）を抽出する。この照明光源固有情報抽出手段５３は、具体的には、照明光源２０の振幅変調または周波数変調または輝度分布変調により、照明光源固有情報５１が重畳されている場合には、その照明光の時間軸での波形解析を実施できる電気回路からなる。より具体的は、画像情報入力手段２１にＣＭＯＳからなる撮像素子を用いた場合には、その時間軸分解能が高いことを利用して、ある程度の情報を照明光源２０から抽出することが可能である。また、照明光以外の波長の光として照明光源固有情報５１が重畳されている場合には、波長分離フィルタや対応する波長受光素子とこれからの出力信号を波形解析する電気回路からなる。
【００４４】
抽出照明光源固有情報５４は、参照照明光源画像情報２６と同等の情報として、第三の記憶手段５５に記憶される。そして、自己位置計算手段２８により、この抽出照明光源固有情報５４と、第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４とを用いて、これらの２つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像情報入力手段２１の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置５６の自己位置情報２９を取得することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、画像入力された照明光源に関わる抽出照明光源固有情報５４を画像情報２２から自己位置計算手段２８が得ているので、照明光源２０の特定の誤りを低減することができる。よって、短時間でかつ必要なＣＰＵ負荷を低減することができ、このため必要な消費電力も低減でき、結果として小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００４６】
なお、照明光源固有情報重畳手段５２により照明光源２０に重畳される照明光源固有情報５１は、照明光源固有情報重畳手段５２が画像情報入力手段２１側からの信号に基づいてタイミングを適切に決定して重畳されてもよい。例えば、オフィスワーカの大きな移動を、装置５６に別途に設けた加速度センサーや磁気センサーから検出し、この検出状態に応じて間欠的に画像情報入力手段２１に別途設けた信号発生器から照明光源固有情報重畳手段５２に重畳開始信号を伝送し、照明光源固有情報重畳手段５２はこの受け取った重畳開始信号に応じて、即時またはプログラミンされた時刻に照明光源固有情報５１を照明光に重畳する。これにより、より照明光への照明光源固有情報５１の重畳を効率化することが実現でき、結果として消費電力を低減することができる。
【００４７】
［第三の実施形態］
本発明の第三の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図５に基づいて説明する。
【００４８】
図５において、６１は照明制御情報であり、６２は照明制御情報重畳手段であり、６３は照明制御情報抽出手段であり、６４は抽出照明制御情報であり、６５は第四の記憶手段であり、この他は第ニの実施形態を示す図４と同様であり、６６は２０ないし２９および５１ないし５５および６１ないし６５により構成される自己位置測定装置である。６１ないし６５により構成される部分が第ニの実施形態に対する構成付加部分である。
【００４９】
予め図２のオフィス空間の天井に設けた１ａ〜３ｂのうちの一部または全部の照明光源２０が、無機白色ＬＥＤまたは有機白色ＥＬ等の光通信可能な素子からなるかまたは一部に赤外光からなる発光素子を設けている。これにより、照明光源固有情報重畳手段５２および照明制御情報重畳手段６２が実現される。照明光源固有情報重畳手段５２及び照明制御情報重畳手段６２は、照明光源２０からの照明光に対し、照明光源固有情報５１及び照明制御情報６１（これらの詳細は後述）を重畳する。照明光源２０の照明光（照明光源固有情報５１及び照明制御情報６１を含む）は、オフィス空間にいるオフィスワーカを照明する。オフィスワーカは、図５の自己位置計測装置６６を装着しており、自己位置計測装置６６に設けられた画像情報入力手段２１は、装置６６のオフィスワーカの周囲環境となるオフィス空間の照明光源を含む画像を、画像情報２２として装置６６に入力する。
【００５０】
図５における照明光源固有情報５１は、照明光源２０のＩＤ番号、さらには照明光源２０の３次元形状や輝度分布や位置情報等からなる。また、照明制御情報（照明光制御情報）６１は、特定のＩＤ番号の照明光源２０の照明光制御状態、つまり輝度分布の制御状態を示す情報からなる。これは、照明光源２０は、部屋の利用場所、室外の明るさ、時刻、利用するオフィスワーカの好み等によって様々に調光されるのが実際であり、このときの照明光の輝度分布は大きく変化する。
【００５１】
このような状態での図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、図５において、装置６６に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００５２】
そして、図５において、参照照明光源画像情報２６は、オフィスに設けた個々の照明光源に関する３次元的な位置、形状、輝度分布等に関する情報である。この参照照明光源画像情報２６を予め取得しておき、これを第二の記憶手段２７に記憶する。
【００５３】
一方、図５おいて、装置６６に入力された画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、照明光源固有情報抽出手段５３が照明光に重畳された照明光源固有情報５１（抽出照明光源固有情報５４）を抽出する。この照明光源固有情報抽出手段５３は、具体的には、照明光源２０の振幅変調または周波数変調または輝度分布変調により、照明光源固有情報５１が重畳されている場合には、その照明光の時間軸での波形解析を実施できる電気回路からなる。これらは、図４との場合と同様である。
【００５４】
さらに、図５おいて、装置６６に入力された画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、照明制御情報抽出手段６３が照明光に重畳された照明制御情報６１（抽出照明制御情報６４）を抽出する。この照明制御情報抽出手段６３は、具体的には、照明光源２０の振幅変調または周波数変調または輝度分布変調により、照明制御情報６１が重畳されている場合には、その照明光の時間軸での波形解析を実施できる電気回路からなる。これらは、図４との場合と同様ではあるが、情報量はより多いの電気回路はより複雑になり、また撮像素子に要求される周波数特性はより高くなる点が異なる。
【００５５】
そして、抽出照明光源固有情報５４は、参照照明光源画像情報２６と同等の情報として、第三の記憶手段５５に記憶される。また、照明光源２０の抽出照明制御情報６４は、第四の記憶手段６５に記憶される。そして、自己位置計算手段２８により、抽出照明光源固有情報５４と、照明制御情報６４と、第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４とを用いて、これらの３つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像情報入力手段２１の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置６６の自己位置情報２９を取得することができる。
【００５６】
本実施形態では、画像入力された照明光源２０に関わる抽出照明光源固有情報５４に加えて照明制御情報６４を、画像入力情報２２から自己位置計算手段２８が得ている。よって、照明光源２０の特定の誤りを低減することができる。従って、短時間でかつ必要なＣＰＵ負荷を低減することができ、このため必要な消費電力も低減でき、結果として小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００５７】
なお、照明光源固有情報重畳手段５２により照明光源２０に重畳される照明光源固有情報５１は、照明光制御情報重畳手段５２が画像情報入力手段２１側からの信号に基づいてタイミングを適切に決定して重畳されてもよい。例えば、オフィスワーカの大きな移動を、装置６６に別途に設けた加速度センサーや磁気センサーから検出し、この検出状態に応じて間欠的に画像情報入力手段２１に別途設けた信号発生器から照明光源固有情報重畳手段５２に重畳開始信号を伝送し、照明光源固有情報重畳手段５２はこの受け取った重畳開始信号に応じて、即時またはプログラミンされた時刻に照明光源固有情報５１を照明光に重畳する。これにより、より照明光への照明光源固有情報５１の重畳を効率化することが実現でき、結果として消費電力を低減することができる信頼性を向上することができる。
【００５８】
これは、既に記載のように、照明光源２０は、部屋の利用場所、室外の明るさ、時刻、利用するオフィスワーカの好み等によって様々に調光されるのが実際であり、このときの照明光の輝度分布は大きく変化するため、同じ照明光源であってもその照明光源の画像情報が大きく異なる場合があるためで、複数の照明光源がオフィス空間にあり、かつその点灯／非点灯状態の組み合わせが多数ある。
【００５９】
この場合には、図４のように、自己位置計算手段２８により、この抽出照明光源固有情報５４と第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４とを用いて、これらの２つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行うことにより、画像入力手段の視線ベクトルを特定することができない場合が生じる。
【００６０】
しかしながら、本実施形態においては、照明光源２０の実際の輝度分布が関わる照明光源２０の画像情報２２を、照明制御情報重畳手段６２を用いて直接に得る、または、この抽出照明光源固有情報５４または参照照明光源画像情報２６とから計算結果として得ることができるようになる。これにより、より高い精度および高い信頼性で個々の照明光源２０の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行うことにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができるようになる。
【００６１】
［第四の実施形態］
本発明の第四の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図６に基づいて説明する。
【００６２】
図６において、７１は参照自然光画像情報獲得手段であり、７２は参照自然光画像情報であり、７３は第五の記憶手段であり、７４は２０ないし２９および５１ないし５５および６１ないし６５および７１ないし７３により構成される自己位置測定装置である。図６の自己位置計測装置７４は、第一の実施形態を示す図１の構成に、７１ないし７３で構成される部分が付加されたものである。
【００６３】
図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、装置７４に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００６４】
しかしながら、オフィス空間においては、窓を大きく設けることでその窓からの太陽の光を積極的にオフィス空間に採光するように設計されたものもある。この場合、天井９に設けた室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに対応する画像情報と比較して、窓４ａ、４ｂに対応する照明光源画像情報の輝度が大きくなる場合や、室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの輝度分布に影響を与えることが生じる場合もある。
【００６５】
このとき、図６に示す本発明の第四の実施形態においては、画像情報入力手段２１とは別の手段として、参照自然光画像情報獲得手段７１により、自然光の画像情報となる参照自然光画像情報７２を獲得する。参照自然光画像情報獲得手段７１は、画像情報入力手段２１により入力された画像情報２２からさらに照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、参照自然光画像情報７２を獲得する。獲得された参照自然光画像情報７２は第五の記憶手段７３に記憶される。参照自然光画像情報７２とは、特定のオフィス空間の特定の窓からの自然光が、オフィス空間の特定の位置から画像として入力されるときの、その輝度分布情報に基づいた画像情報からなり、場合により外の天候やその時刻に対応した変化値を考慮した情報である。この参照自然光画像情報７２は、別途設けた各種センサーやネットワークからの情報や予めテーブルを用いて用意された実測または統計的予測データとして獲得することができる。
【００６６】
この上で、自己位置計算手段２８により、第一の記憶手段２５に格納した抽出照明光源画像情報２４、第二の記憶手段２７に格納した参照照明光源画像情報２６、第五の記憶手段７３に記憶された参照自然光画像情報７２とを用いて、これら３つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像入力手段の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置７４の自己位置情報２９を取得することができる。
【００６７】
本実施形態では、自己位置計算手段２８が計算に際して参照自然光画像情報７２を利用しているので、照明光源２０の特定の誤りを低減することができる小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００６８】
［第五の実施形態］
本発明の第五の実施形態に係る自己位置計測装置を用いたサービス方法について、図７に基づいて説明する。
【００６９】
図７は、画像情報入力手段２１により画像情報２２として入力されるオフィス空間の例を示す図であり、基本的には図２と同様である。すなわち、図７において、８は床であり、１１は通路側壁であり、１０は窓側壁であり、７は隣部屋との隔壁であり、９は天井であり、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは天井９に設けた室内天井照明光源であり、６は通路側の扉であり、５は扉に設けた小窓であり、４ａ、４ｂは窓である。さらに、８１はＭＦＰ（Multi Function Peripheral：複合機）であり、８３はオフィスワーカであり、８４はオフィスワーカが胸に装着した自己位置測定装置であり、８５はオフィスワーカの移動の動線である。自己位置計測装置８４は、図１の装置３０、図４の装置５６、図５の装置６６、図６の装置７４のいずれかとする。
【００７０】
図７において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃは、蛍光灯２本並列配列の照明器具に弱光学透過拡散性のカバーを設けたものである。このため、この蛍光灯２本の並列配列に基づく輝度分布に基づく画像情報２２が、画像情報入力手段２１により装置８４に入力され、上述した図１、図４、図５、図６のいずれかと同様の動作にて、装置８４の自己位置が計測される。
【００７１】
オフィスワーカ８３が装置８４を胸に装着しているため、オフィスワーカ８３のオフィス空間における２次元的な位置を計測することができる。このオフィスワーカの位置を利用して以下のようなサービスが実現できる。すなわち、ＭＦＰ８１が、予め登録された装置８４から、無線通信により随時位置情報を取得するようにし、位置情報が予め設定された値になった場合、ＭＦＰ８１は、予め設定された動作（例えばプリント用紙の出力、省エネモードのオン／オフ）を開始するようにする。なお、予め設定される動作を複数とし、それらの動作が予め定められた順に実行されるようにしてもよい。
【００７２】
例えば、オフィスワーカが８５で示される動線にてＭＦＰ８１に近づいてきた場合、ＭＦＰ８１は、装置８４から送信されてくる位置情報が所定の値になった時点で、オフィスワーカ８３により予め設定されていたプリント用紙の出力を開始する。つまり、オフィスワーカ８３がＭＦＰ８１の前に立つ前に、プリント用紙の出力が開始されるので、用紙出力にかかる待ち時間を低減できる。このため、セキュリティの向上および待ち時間の低減によるＴＣＯの削減を同時に実現するサービスを提供することができるようになる。
【００７３】
その他にも例えば、ＭＦＰ８１が省エネモードに移行しているときにオフィスワーカが８５で示される動線にてＭＦＰ８１に近づいてきた場合、ＭＦＰ８１は、装置８４から送信されてくる位置情報が所定の値になった時点で、オフィスワーカ８３により予め設定されていた省エネモードからの復帰を開始する。つまり、オフィスワーカ８３がＭＦＰ８１の前に立つ前に、省エネモードからの復帰が行われるので、復帰にかかる待ち時間を低減できる。このため、必要なときにのみＭＦＰ８１に電力を投入できるので省エネ効果も実現できる。なお、複数のオフィスワーカ毎にどのような制御（例えば、プリント用紙の出力や省エネモードからの復帰）を行うのかを予め対応付けてＭＦＰ１に設定しておき、ＭＦＰ１が、ＭＦＰ８１に近づいてきたオフィスワーカを特定することで、オフィスワーカ別に制御を行うようにすることもできる。
【００７４】
このように、装置８４を用いたサービスは、上述したＭＦＰ８１におけるプリント用紙の出力や省エネモードからの復帰に限定されるわけではない。例えば、ネットワーク機能をさらに利用しての、照明光源や冷暖房やＩＴ機器の特定のオフィスワーカの動きに対応した省エネルギー制御、ＩＴ機器のセキュリティ制御、ＩＴ機器のユーザインタフェースの改善、オフィスログによるドキュメントおよび情報蓄積検索支援など、種々のサービスが挙げられる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【００７６】
例えば、上述した実施形態における動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成によって実行することも可能である。
【００７７】
ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させてもよい。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させてもよい。
【００７８】
例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。
【００７９】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送してもよい。または、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送してもよい。コンピュータでは、転送されてきたプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることが可能である。
【００８０】
また、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃ 室内天井照明光源
４ａ、４ｂ 窓
５ 小窓
６ 通路側の扉
７ 隣部屋との隔壁
８ 床
９ 天井
１０ 窓側壁
１１ 通路側壁
１２ オフィス空間の一部
２０ 照明光源
２１ 画像情報入力手段
２２ 画像情報
２３ 照明光源画像抽出手段
２４ 抽出照明光源画像情報
２５ 第一の記憶手段
２６ 参照照明光源画像情報
２７ 第二の記憶手段
２８ 自己位置計算手段
２９ 自己位置情報
３０、５６、６６、７４、８４ 自己位置計測装置
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ 室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに対応する抽出照明光源画像情報
４４ａ、４４ｂ 窓４ａ、４ｂに対応する抽出照明光源画像情報
４５ 小窓５に対応する抽出照明光源画像情報
５１ 照明光源固有情報
５２ 照明光源固有情報重畳手段
５３ 照明光源固有情報抽出手段
５４ 抽出照明光源固有情報
５５ 第三の記憶手段
６１ 照明制御情報
６２ 照明制御情報重畳手段
６３ 照明制御情報抽出手段
６４ 抽出照明制御情報
６５ 第四の記憶手段
７１ 参照自然光画像情報獲得手段
７２ 参照自然光画像情報
７３ 第五の記憶手段
８１ ＭＦＰ
８３ オフィスワーカ
８５ オフィスワーカの移動方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特許第３６５５０６５号公報
【特許文献２】特許第３７１２８４７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置自身の位置を計測する自己位置計測装置およびこれを用いたサービス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人およびモノの位置を計測するために、装置自身の位置を計測する自己位置計測装置が多数考案されており、この自己位置計測装置を人が身に着けたり、モノに付着せしめたりすることにより、人およびモノの位置を計測することが実現されている。車に搭載されているカーナビゲーションや携帯電話にも多く利用されているＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）はその一例である。ＧＰＳは、地球を周回する人工衛星からの電波を用いた三角測量に基づく装置である。
【０００３】
ＧＰＳ以外の例としては、無線ＬＡＮ機能を利用して、その無線の強弱や位相差から三角測量する自己位置計測装置が考案されており、ＧＰＳにおける１０ｍ以上の精度が改良されて、室内では１〜３ｍ程度の精度が実現されている。近年では、より高周波のＵＷＢ（Ultra Wide Band）帯域を利用することにより、１ｍ以下の精度も実現されている。他にも、最近では、無線の基地局レベルでの位置を利用した、屋外における自己位置計測装置も実現されている。また、バッチ型のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）を用いた室内における自己位置計測装置も実現されている。しかしながら、上述した無線を利用する自己位置計測装置は、無線通信に携帯機器としては比較的に大きな消費電力を必要とするために、小型の装置または利用時間の長い装置を実現しにくかった。また、無線ネットワークから通信された情報を装置で利用しない場合においても装置の自己位置計測のために無線通信を行うことは、本来の情報に対する無線通信に対しては大きな負荷エネルギーであり、省エネルギーの視点でもエネルギー負荷があることとなり好ましくはない。また、バッチ型のＲＦＩＤを用いた室内における位置計測方法の場合には、省エネルギーではあるものの、通常はその精度が数ｍ程度であり、実際の室内における場所が不明確なことに問題がある。
【０００４】
一方、無線通信を利用しない自己位置計測装置としては、例えば、屋外や室内に設置された監視カメラやＷＥＢカメラを利用して、画像処理によりその画像から人やモノといった対象を区別するだけに留まらず、画像対象のＩＤ（個体識別）をすることにより、特定の人やモノの位置を計測することで、その目的を実現する方法も考案されている。さらには、腕や手、脚や靴といった身体の末端器官部分に光を発するモジュールを装着することにより、人の屋外や室内の位置にとどまらず、人の手足の動きまでも計測するものもある。しかしながら、これらの画像処理を用いる自己位置計測方法（装置）は、位置計測したい人やモノが存在している空間に監視カメラと同等の複数のカメラを設置する必要があり、装置が非常に大掛かりとなってしまう上に、監視カメラやテレビ会議等の機能が不要な場合にはエネルギー的にも無駄が多い。
【０００５】
上記画像処理を用いる例の他にも、無線通信や電波を利用しない自己位置計測装置がある。例えば、加速度センサーやジャイロセンサー、地磁気センサーを用いる装置も多数考案されている。しかし、これらはどれも基本的には位置自体ではなく位置移動量を計測するものである。よって、これら単独では、誤差積算によりその位置精度が経時的に悪化してしまうため、その個別の方法の精度にもよるが、いずれもが一定時間内に他の手法と組み合わせる必要が生じる装置であり、単独での自己位置計測はできない。
【０００６】
さらには、装置自身が入力（取得）した画像情報により装置の位置を計測する装置も多数考案されている。これらは、装置自身の位置を計測する自体が主な目的な装置はなく、特許文献１および特許文献２に示されるように、３次元入力装置といった技術分類となる周囲環境の３次元画像情報を入力することが主な目的とする装置が多く、結果としてその装置自身の位置が計測されることとなる。これらの方法は、屋外の通りや室内の複数の３次元画像情報から、画像処理によりその特徴点およびオプチティカルフロー等を計算する必要があることから、その画像処理の負担が比較的に大きく、装置自体の小型化が難しい。また、屋外または室内のモノの移動が生じた場合には、その位置計測が困難となる場合が生じることが問題である。
【０００７】
これに対して、装置自身が入力した画像情報より装置の位置を計測する他の装置としては、予め天井や家具やモノに対して人工的な幾何学的パターンを設け、これを画像処理により判別することにより、この装置の自己位置を測定する装置がある。例えば、紙に幾何学的パターンを設けた場合は、アノト社（Anoto Group AB、スエーデン国）によりデジタルペンとして実用化されている。しかしながら、これらに利用される人工的な幾何学的パターンは、その識別のしやすさから無機的なイメージのある室内空間に違和感のあるパターンであり、実際には上記のアノトや１次元および２次元バーコードのように紙に印刷された状態で利用する以外にはあまり用いられていない。室内空間やモノの概観の違和感を減じさせるために、必要な情報を自然画像またはデザイン画像に埋め込む考案もあるが、これらはそのトレードオフとしてより高解像度の画像入力装置（画像取得装置）が必要となってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像情報を基に自己位置を計測する自己位置計測装置において、画像処理の負担を低減し、消費電力の低減を実現する自己位置計測装置およびこれを用いたサービス方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様は、自己の位置を計算する自己位置計測装置において、所定の空間における照明光源を含む画像を画像情報として取得する画像情報取得手段と、画像取得手段により取得された画像情報から、照明光源の画像である抽出照明光源画像情報を抽出する照明光源画像抽出手段と、照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報を記憶する第一の記憶手段と、照明光源の個々に関する情報である参照照明光源画像情報を予め記憶する第二の記憶手段と、抽出照明光源画像情報及び参照照明光源画像情報に基づいて自己の位置を計算する自己位置計測手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の態様において、照明光源からの照明光に対し、照明光源の固有情報である照明光源固有情報を重畳する照明光源固有情報重畳手段と、画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、照明光源固有情報重畳手段により重畳された照明光源固有情報を抽出する照明光源固有情報抽出手段と、照明光源固有情報抽出手段により抽出された抽出照明光源固有情報を記憶する第三の記憶手段と、を有し、自己位置計測手段は、抽出照明光源画像情報及び抽出照明光源固有情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第１の態様において、照明光源からの照明光に対し、照明光源の照明光制御状態を示す照明制御情報を重畳する照明制御情報重畳手段と、画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、照明制御情報重畳手段により重畳された照明制御情報を抽出する照明制御情報抽出手段と、照明制御情報により抽出された照明制御情報を記憶する第四の記憶手段と、を有し、自己位置計測手段は、抽出照明光源画像情報、抽出照明光源固有情報及び照明制御情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第１の態様において、画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、所定の空間における自然光の画像情報である参照自然光画像情報を獲得する参照自然光画像情報獲得手段と、参照自然光画像情報獲得手段により獲得された参照自然光画像情報を記憶する第五の記憶手段と、を有し、自己位置計測手段は、抽出照明光源画像情報、参照照明光源画像情報及び参照自然光画像情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様の自己位置計測装置を用いて所定の制御を行うサービス方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像情報を基に自己位置を計測する自己位置計測装置において、画像処理の負担を低減でき、消費電力の低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態としての自己位置計測装置の周囲環境例を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態としての自己位置計測装置による画像情報例を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第四の実施形態としての自己位置計測装置の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第五の実施形態としての自己位置計測装置を用いたサービス方法例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１において、２０は照明光源であり、２１は画像情報入力手段（画像情報取得手段と呼ぶこともできる）であり、２２は画像情報であり、２３は照明光源画像抽出手段であり、２４は抽出照明光源画像情報であり、２５は第一の記憶手段であり、２６は参照照明光源画像情報であり、２７は第二の記憶手段であり、２８は自己位置計算手段であり、２９は自己位置情報であり、３０は２０ないし２９より構成される自己位置計測装置である。
【００１９】
図１において、最初に、画像情報入力手段２１は、装置３０のオフィスワーカの周囲環境となるオフィス空間の照明光源を含む画像を画像情報２２として装置３０に入力（取得）する。画像情報入力手段２１は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等と同様に光学レンズ本体と光学レンズ制御系と光学レンズによる結像面に配置したＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子等から構成される。この画像入力手段２１には、赤外線または紫外線またはエックス線またはテラヘルツ波を用いたり、あるいは特殊なフィルタ処理または偏光処理を用いたりしてもよい。
【００２０】
画像情報２２として画像情報入力手段２１により画像情報入力されるオフィス空間の構成例を、概要図となる図２に基づいて説明する。図２において、１２はオフィス空間の一部であり、８は床であり、１１は通路側壁であり、１０は窓側壁であり、７は隣部屋との隔壁であり、９は天井であり、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃは天井９に設けた室内天井照明光源であり、６は通路側の扉であり、５は扉に設けた小窓であり、４ａ、４ｂは窓である。
【００２１】
図２において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃは、蛍光灯２本並列配列の照明器具に弱光学透過拡散性のカバーを設けたものであり、このため、この蛍光灯２本の並列配列に基づく輝度分布に基づく画像情報２２が、図１における画像情報入力手段２１により装置３０に入力される。
【００２２】
また、図２において、窓４ａ、４ｂが存在しており、この窓からは外光として太陽に起因する自然光が照明光源として入射するため、この窓の形状に基づいた外光としての照明光源からなる画像情報２２が、蛍光灯の場合と同様に、図１における画像情報入力手段２１により装置３０に入力される。さらに、図２において、通路側の扉６には小窓５が設けてあり、通路の照明光源が十分に強い場合には、この小窓５も、オフィス空間に対する照明光源となりうる。
【００２３】
このような図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、図１において、装置３０に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００２４】
より具体的には、画像情報２２の中から、輝度情報の相対的に一定値以上の部分を取り出すことを基本とする。また、室内照明が目線よりも高い位置に通常はあるので、画像情報２２の中から目線より高い位置の画像情報を優先的に画像処理することでよい。照明光源に関する画像は、その物体自体が輝度が取得した画像情報の中で大きい抽出をしやすく、またその物体の輪郭を他の物体とコントラストがあることから抽出しやすく、また輝度が取得した画像情報の中で大きいことはノイズ自体が他の画像と比較して小さいこととなり、その画素単位での画像精度が高い、といった特徴がある。また、照明光源はその形状が単純な場合が多いことも画像処理を容易化している。
【００２５】
抽出照明光源画像情報２４は、必要によりそのγ補正、エッジ抽出、フィルタ処理、特徴点抽出、フーリエ変換、画像認識、文字認識、形状認識、物体認識などの１次処理を実施した後、抽出照明光源画像情報２４の１次処理後、または１次処理前および途中での抽出照明光源画像情報２４に付随するメタデータ処理に関わる情報をさらに計算して得てもよい。
【００２６】
また、図２のようなオフィス空間において４ａ、４ｂからなる窓からの外光も、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して明るい物体である。このため、図１において、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易に抽出照明光源画像情報２４として得ることができる。また、通路側に設けた扉の窓から、照明光源として扱えるある一定値以上の光束が通路からオフィス空間に流入している場合には、同様に、照明光源画像抽出手段２３により抽出照明光源画像情報２４として得ることができる。
【００２７】
画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出した抽出照明光源画像情報２４をこの抽出例となる図３に基づいて説明する。図３において、図３（ａ）はオフィス空間に対して画像入力した画像情報２２であり、１ないし１１は図２の１ないし１１の物体に応じた個々の画像情報要素である。３１はこれら個々の画像情報要素の全体である。図３（ｂ）は抽出照明光源画像情報２４であり、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂは天井９に設けた室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに対応する抽出照明光源画像情報であり、４４ａ、４４ｂは窓４ａ、４ｂに対応する抽出照明光源画像情報であり、４５は通路側の扉６に設けた小窓５に対応する抽出照明光源画像情報である。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、照明光源となる蛍光灯１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂおよび窓４ａ、４ｂおよび扉の小窓５に対応する抽出照明光源画像情報２４、すなわち、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ、４５が得られている。これらの情報を第一の記憶手段２５に記憶し、自己位置計算手段２８による自己位置計算に利用することができるようになる。なお、第一の記憶手段２５は、独立したオフィス空間内に設ける必要はなく、ネットワークを通じてオフィス空間以外に設けていてもよい。
【００２９】
また、図１において、参照照明光源画像情報２６は、オフィスに設けた個々の照明光源に関する３次元的な位置、形状、輝度分布等に関する情報である。この参照照明光源画像情報２６を予め取得しておき、これを第二の記憶手段２７に記憶し、自己位置計算手段２８による自己位置計算に利用することができるようにしておく。
【００３０】
オフィス空間に設けた個々の照明光源は、個々の机上に個人が設置したもの以外は、通常は建物を新規に建築または改築、さらにはオフィスレイアウトを非定期的に変更した場合に決定されるものである。このため、そのほとんどの情報は時間的な変化がほとんどなく、建物の建築または改築時、およびオフィスレイアウトを変更した時に取得して記録しておくことで容易に実現できる。
【００３１】
図１において、自己位置計算手段２８により、第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４と第二の記憶手段２７に記憶された参照照明光源画像情報２６とを用いて、これらの２つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像入力手段の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像情報入力手段２１の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置３０の自己位置情報２９を取得することができる。
【００３２】
２つの画像情報をフィッティングさせることにより、その画像を入力した画像入力手段の３次元的な位置を特定する装置は既に考案されているが、これらはオフィス空間の机やモニターや椅子や扉の３次元位置計測を含めた画像取得を同時に考慮しているため、その計算量が膨大となり、現状通常のデスクトップパソコンと同等またはそれ以上のＣＰＵ負荷を必要とし、このため必要な消費電力が大きくなり、結果として小型の携帯機器で実現することが難しかった。
【００３３】
本実施形態においては、オフィスワーカがオフィス空間でオフィス作業をする前提上、オフィス空間にはオフィスワーカがオフィス作業をするに十分な照明光源が存在していることを利用する。すなわち、この照明光源に着目することにより、従来のようにモデルの多様な形状や認識しにくい複雑な形状の物体に対する画像処理を実施するのではなく、既にあるモデルベースでのフィッティングを行うことで、非常に簡単な画像処理により視線ベクトルを特定することを実現することができるようになる。これにより、必要なＣＰＵ負荷を低減することができ、このため必要な消費電力も低減でき、結果として小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００３４】
図１においては、実際の自己位置計算手段２８による計算に当たっては、照明光源２０がオフィスワーカの意思により点灯または非点灯、場合により中間輝度の点灯が実施されることを考慮する必要がある。また、窓のような自然光による照明光源は、その日の環境によって大きく変化することやブラインドやカーテン等の利用による変化を考慮する必要がある。これらは、予め照明光源画像情報として追加情報として記憶しておくことが好ましい。
【００３５】
また、プロジェクタによる多量かつ変化量の多い光束の存在、個人が適時設定した個別照明による光束の存在等の誤差要因を考慮する必要がある。ただし、これらは多くは目線付近の照明光源であり、天井に設置した照明光源や、太陽による自然光が入りこむように目線よりもかなり高い位置に開口がある窓とは区別しやすい。また、移動式でないプロジェクタは天井に設置しているなど通常は目線よりも高い位置に設置されているが、これらは逆にその位置が固定されているので、予め照明光源情報として記憶しておくことで対応できる。
【００３６】
図１における画像情報入力手段２１は、主な画像情報入力の対象が照明光源２０であるので、その光軸を水平よりも上方に設定していることで、より効率のよい解像度の高い画像情報を得ることができる。これは、例えば光学レンズの光軸を上方チルトする以外に、撮像素子を光学レンズの水平光軸に対してオフセットすることなどにより容易に実現できる。
【００３７】
［第二の実施形態］
本発明の第二の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図４に基づいて説明する。
【００３８】
図４において、５１は照明光源固有情報であり、５２は照明光源固有情報重畳手段であり、５３は照明光源固有情報抽出手段であり、５４は抽出照明光源固有情報であり、５５は第三の記憶手段であり、５６は２０ないし２９および５１ないし５５により構成される自己位置測定装置である。５１ないし５５により構成される部分以外は第一の実施形態を示す図１と同様であり、５１ないし５５により構成される部分が第一の実施形態に対する構成付加部分である。
【００３９】
図２のオフィス空間の天井に設けた１ａ〜３ｂのうちの一部または全部の照明光源２０には、無機白色ＬＥＤまたは有機白色ＥＬ等の光通信可能な素子からなるかまたは一部に赤外光からなる発光素子を予め設けている。これにより、照明光源固有情報重畳手段５２が実現される。照明光源固有情報重畳手段５２は、照明光源２０からの照明光に対し、その照明光源２０の固有の情報である照明光源固有情報５１（詳細は後述）を重畳する。照明光源２０の照明光（照明光源固有情報５１を含む）は、オフィス空間にいるオフィスワーカを照明する。オフィスワーカは、図４の自己位置計測装置５６を装着する。自己位置計測装置５６の画像情報入力手段２１は、装置５６のオフィスワーカの周囲環境となるオフィス空間の照明光源を含む画像を、画像情報２２として装置３０に入力する。
【００４０】
図４における照明光源固有情報５１とは、照明光源２０のＩＤ番号、さらには照明光源２０の３次元形状や輝度分布や位置情報等であり、図１において別途に第二の記憶手段２７に記憶している参照照明光源画像情報２６と同等である。
【００４１】
このような図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、図４において、装置５６に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００４２】
そして、図４において、参照照明光源画像情報２６は、オフィスに設けた個々の照明光源に関する３次元的な位置、形状、輝度分布等に関する情報である。この参照照明光源画像情報２６を予め取得しておき、これを第二の記憶手段２７に記憶する。
【００４３】
一方、図４おいて、装置５６に入力された画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、照明光源固有情報抽出手段５３が照明光に重畳された照明光源固有情報５１（抽出照明光源固有情報５４）を抽出する。この照明光源固有情報抽出手段５３は、具体的には、照明光源２０の振幅変調または周波数変調または輝度分布変調により、照明光源固有情報５１が重畳されている場合には、その照明光の時間軸での波形解析を実施できる電気回路からなる。より具体的は、画像情報入力手段２１にＣＭＯＳからなる撮像素子を用いた場合には、その時間軸分解能が高いことを利用して、ある程度の情報を照明光源２０から抽出することが可能である。また、照明光以外の波長の光として照明光源固有情報５１が重畳されている場合には、波長分離フィルタや対応する波長受光素子とこれからの出力信号を波形解析する電気回路からなる。
【００４４】
抽出照明光源固有情報５４は、参照照明光源画像情報２６と同等の情報として、第三の記憶手段５５に記憶される。そして、自己位置計算手段２８により、この抽出照明光源固有情報５４と、第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４とを用いて、これらの２つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像情報入力手段２１の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置５６の自己位置情報２９を取得することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、画像入力された照明光源に関わる抽出照明光源固有情報５４を画像情報２２から自己位置計算手段２８が得ているので、照明光源２０の特定の誤りを低減することができる。よって、短時間でかつ必要なＣＰＵ負荷を低減することができ、このため必要な消費電力も低減でき、結果として小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００４６】
なお、照明光源固有情報重畳手段５２により照明光源２０に重畳される照明光源固有情報５１は、照明光源固有情報重畳手段５２が画像情報入力手段２１側からの信号に基づいてタイミングを適切に決定して重畳されてもよい。例えば、オフィスワーカの大きな移動を、装置５６に別途に設けた加速度センサーや磁気センサーから検出し、この検出状態に応じて間欠的に画像情報入力手段２１に別途設けた信号発生器から照明光源固有情報重畳手段５２に重畳開始信号を伝送し、照明光源固有情報重畳手段５２はこの受け取った重畳開始信号に応じて、即時またはプログラミンされた時刻に照明光源固有情報５１を照明光に重畳する。これにより、より照明光への照明光源固有情報５１の重畳を効率化することが実現でき、結果として消費電力を低減することができる。
【００４７】
［第三の実施形態］
本発明の第三の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図５に基づいて説明する。
【００４８】
図５において、６１は照明制御情報であり、６２は照明制御情報重畳手段であり、６３は照明制御情報抽出手段であり、６４は抽出照明制御情報であり、６５は第四の記憶手段であり、この他は第ニの実施形態を示す図４と同様であり、６６は２０ないし２９および５１ないし５５および６１ないし６５により構成される自己位置測定装置である。６１ないし６５により構成される部分が第ニの実施形態に対する構成付加部分である。
【００４９】
予め図２のオフィス空間の天井に設けた１ａ〜３ｂのうちの一部または全部の照明光源２０が、無機白色ＬＥＤまたは有機白色ＥＬ等の光通信可能な素子からなるかまたは一部に赤外光からなる発光素子を設けている。これにより、照明光源固有情報重畳手段５２および照明制御情報重畳手段６２が実現される。照明光源固有情報重畳手段５２及び照明制御情報重畳手段６２は、照明光源２０からの照明光に対し、照明光源固有情報５１及び照明制御情報６１（これらの詳細は後述）を重畳する。照明光源２０の照明光（照明光源固有情報５１及び照明制御情報６１を含む）は、オフィス空間にいるオフィスワーカを照明する。オフィスワーカは、図５の自己位置計測装置６６を装着しており、自己位置計測装置６６に設けられた画像情報入力手段２１は、装置６６のオフィスワーカの周囲環境となるオフィス空間の照明光源を含む画像を、画像情報２２として装置６６に入力する。
【００５０】
図５における照明光源固有情報５１は、照明光源２０のＩＤ番号、さらには照明光源２０の３次元形状や輝度分布や位置情報等からなる。また、照明制御情報（照明光制御情報）６１は、特定のＩＤ番号の照明光源２０の照明光制御状態、つまり輝度分布の制御状態を示す情報からなる。これは、照明光源２０は、部屋の利用場所、室外の明るさ、時刻、利用するオフィスワーカの好み等によって様々に調光されるのが実際であり、このときの照明光の輝度分布は大きく変化する。
【００５１】
このような状態での図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、図５において、装置６６に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００５２】
そして、図５において、参照照明光源画像情報２６は、オフィスに設けた個々の照明光源に関する３次元的な位置、形状、輝度分布等に関する情報である。この参照照明光源画像情報２６を予め取得しておき、これを第二の記憶手段２７に記憶する。
【００５３】
一方、図５おいて、装置６６に入力された画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、照明光源固有情報抽出手段５３が照明光に重畳された照明光源固有情報５１（抽出照明光源固有情報５４）を抽出する。この照明光源固有情報抽出手段５３は、具体的には、照明光源２０の振幅変調または周波数変調または輝度分布変調により、照明光源固有情報５１が重畳されている場合には、その照明光の時間軸での波形解析を実施できる電気回路からなる。これらは、図４との場合と同様である。
【００５４】
さらに、図５おいて、装置６６に入力された画像情報２２から照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、照明制御情報抽出手段６３が照明光に重畳された照明制御情報６１（抽出照明制御情報６４）を抽出する。この照明制御情報抽出手段６３は、具体的には、照明光源２０の振幅変調または周波数変調または輝度分布変調により、照明制御情報６１が重畳されている場合には、その照明光の時間軸での波形解析を実施できる電気回路からなる。これらは、図４との場合と同様ではあるが、情報量はより多いの電気回路はより複雑になり、また撮像素子に要求される周波数特性はより高くなる点が異なる。
【００５５】
そして、抽出照明光源固有情報５４は、参照照明光源画像情報２６と同等の情報として、第三の記憶手段５５に記憶される。また、照明光源２０の抽出照明制御情報６４は、第四の記憶手段６５に記憶される。そして、自己位置計算手段２８により、抽出照明光源固有情報５４と、照明制御情報６４と、第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４とを用いて、これらの３つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像情報入力手段２１の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置６６の自己位置情報２９を取得することができる。
【００５６】
本実施形態では、画像入力された照明光源２０に関わる抽出照明光源固有情報５４に加えて照明制御情報６４を、画像入力情報２２から自己位置計算手段２８が得ている。よって、照明光源２０の特定の誤りを低減することができる。従って、短時間でかつ必要なＣＰＵ負荷を低減することができ、このため必要な消費電力も低減でき、結果として小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００５７】
なお、照明光源固有情報重畳手段５２により照明光源２０に重畳される照明光源固有情報５１は、照明光制御情報重畳手段５２が画像情報入力手段２１側からの信号に基づいてタイミングを適切に決定して重畳されてもよい。例えば、オフィスワーカの大きな移動を、装置６６に別途に設けた加速度センサーや磁気センサーから検出し、この検出状態に応じて間欠的に画像情報入力手段２１に別途設けた信号発生器から照明光源固有情報重畳手段５２に重畳開始信号を伝送し、照明光源固有情報重畳手段５２はこの受け取った重畳開始信号に応じて、即時またはプログラミンされた時刻に照明光源固有情報５１を照明光に重畳する。これにより、より照明光への照明光源固有情報５１の重畳を効率化することが実現でき、結果として消費電力を低減することができる信頼性を向上することができる。
【００５８】
これは、既に記載のように、照明光源２０は、部屋の利用場所、室外の明るさ、時刻、利用するオフィスワーカの好み等によって様々に調光されるのが実際であり、このときの照明光の輝度分布は大きく変化するため、同じ照明光源であってもその照明光源の画像情報が大きく異なる場合があるためで、複数の照明光源がオフィス空間にあり、かつその点灯／非点灯状態の組み合わせが多数ある。
【００５９】
この場合には、図４のように、自己位置計算手段２８により、この抽出照明光源固有情報５４と第一の記憶手段２５に記憶された抽出照明光源画像情報２４とを用いて、これらの２つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行うことにより、画像入力手段の視線ベクトルを特定することができない場合が生じる。
【００６０】
しかしながら、本実施形態においては、照明光源２０の実際の輝度分布が関わる照明光源２０の画像情報２２を、照明制御情報重畳手段６２を用いて直接に得る、または、この抽出照明光源固有情報５４または参照照明光源画像情報２６とから計算結果として得ることができるようになる。これにより、より高い精度および高い信頼性で個々の照明光源２０の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行うことにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができるようになる。
【００６１】
［第四の実施形態］
本発明の第四の実施形態に係る自己位置計測装置の構成例について、図６に基づいて説明する。
【００６２】
図６において、７１は参照自然光画像情報獲得手段であり、７２は参照自然光画像情報であり、７３は第五の記憶手段であり、７４は２０ないし２９および５１ないし５５および６１ないし６５および７１ないし７３により構成される自己位置測定装置である。図６の自己位置計測装置７４は、第一の実施形態を示す図１の構成に、７１ないし７３で構成される部分が付加されたものである。
【００６３】
図２のようなオフィス空間において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる室内天井照明光源は、その機能から、通常はオフィス空間の中で他に存在する物体と比較して非常に明るい物体である。このため、装置７４に入力された画像情報２２から、照明光源画像抽出手段２３により画像処理を行うことで比較的容易にこれら室内天井照明光源の画像、つまり抽出照明光源画像情報２４を得ることができる。
【００６４】
しかしながら、オフィス空間においては、窓を大きく設けることでその窓からの太陽の光を積極的にオフィス空間に採光するように設計されたものもある。この場合、天井９に設けた室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに対応する画像情報と比較して、窓４ａ、４ｂに対応する照明光源画像情報の輝度が大きくなる場合や、室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの輝度分布に影響を与えることが生じる場合もある。
【００６５】
このとき、図６に示す本発明の第四の実施形態においては、画像情報入力手段２１とは別の手段として、参照自然光画像情報獲得手段７１により、自然光の画像情報となる参照自然光画像情報７２を獲得する。参照自然光画像情報獲得手段７１は、画像情報入力手段２１により入力された画像情報２２からさらに照明光源画像抽出手段２３により抽出された抽出照明光源画像情報２４から、参照自然光画像情報７２を獲得する。獲得された参照自然光画像情報７２は第五の記憶手段７３に記憶される。参照自然光画像情報７２とは、特定のオフィス空間の特定の窓からの自然光が、オフィス空間の特定の位置から画像として入力されるときの、その輝度分布情報に基づいた画像情報からなり、場合により外の天候やその時刻に対応した変化値を考慮した情報である。この参照自然光画像情報７２は、別途設けた各種センサーやネットワークからの情報や予めテーブルを用いて用意された実測または統計的予測データとして獲得することができる。
【００６６】
この上で、自己位置計算手段２８により、第一の記憶手段２５に格納した抽出照明光源画像情報２４、第二の記憶手段２７に格納した参照照明光源画像情報２６、第五の記憶手段７３に記憶された参照自然光画像情報７２とを用いて、これら３つの画像情報の関係を、個々の照明光源の３次元的な位置、形状、輝度分布等に対するフィッティングを行う。これにより、画像情報入力手段２１の視線ベクトルを特定することができ、これにより画像入力手段の３次元的な位置を特定することができ、自己位置計測装置７４の自己位置情報２９を取得することができる。
【００６７】
本実施形態では、自己位置計算手段２８が計算に際して参照自然光画像情報７２を利用しているので、照明光源２０の特定の誤りを低減することができる小型の携帯機器で実現することができるようになる。
【００６８】
［第五の実施形態］
本発明の第五の実施形態に係る自己位置計測装置を用いたサービス方法について、図７に基づいて説明する。
【００６９】
図７は、画像情報入力手段２１により画像情報２２として入力されるオフィス空間の例を示す図であり、基本的には図２と同様である。すなわち、図７において、８は床であり、１１は通路側壁であり、１０は窓側壁であり、７は隣部屋との隔壁であり、９は天井であり、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは天井９に設けた室内天井照明光源であり、６は通路側の扉であり、５は扉に設けた小窓であり、４ａ、４ｂは窓である。さらに、８１はＭＦＰ（Multi Function Peripheral：複合機）であり、８３はオフィスワーカであり、８４はオフィスワーカが胸に装着した自己位置測定装置であり、８５はオフィスワーカの移動の動線である。自己位置計測装置８４は、図１の装置３０、図４の装置５６、図５の装置６６、図６の装置７４のいずれかとする。
【００７０】
図７において、１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃは、蛍光灯２本並列配列の照明器具に弱光学透過拡散性のカバーを設けたものである。このため、この蛍光灯２本の並列配列に基づく輝度分布に基づく画像情報２２が、画像情報入力手段２１により装置８４に入力され、上述した図１、図４、図５、図６のいずれかと同様の動作にて、装置８４の自己位置が計測される。
【００７１】
オフィスワーカ８３が装置８４を胸に装着しているため、オフィスワーカ８３のオフィス空間における２次元的な位置を計測することができる。このオフィスワーカの位置を利用して以下のようなサービスが実現できる。すなわち、ＭＦＰ８１が、予め登録された装置８４から、無線通信により随時位置情報を取得するようにし、位置情報が予め設定された値になった場合、ＭＦＰ８１は、予め設定された動作（例えばプリント用紙の出力、省エネモードのオン／オフ）を開始するようにする。なお、予め設定される動作を複数とし、それらの動作が予め定められた順に実行されるようにしてもよい。
【００７２】
例えば、オフィスワーカが８５で示される動線にてＭＦＰ８１に近づいてきた場合、ＭＦＰ８１は、装置８４から送信されてくる位置情報が所定の値になった時点で、オフィスワーカ８３により予め設定されていたプリント用紙の出力を開始する。つまり、オフィスワーカ８３がＭＦＰ８１の前に立つ前に、プリント用紙の出力が開始されるので、用紙出力にかかる待ち時間を低減できる。このため、セキュリティの向上および待ち時間の低減によるＴＣＯの削減を同時に実現するサービスを提供することができるようになる。
【００７３】
その他にも例えば、ＭＦＰ８１が省エネモードに移行しているときにオフィスワーカが８５で示される動線にてＭＦＰ８１に近づいてきた場合、ＭＦＰ８１は、装置８４から送信されてくる位置情報が所定の値になった時点で、オフィスワーカ８３により予め設定されていた省エネモードからの復帰を開始する。つまり、オフィスワーカ８３がＭＦＰ８１の前に立つ前に、省エネモードからの復帰が行われるので、復帰にかかる待ち時間を低減できる。このため、必要なときにのみＭＦＰ８１に電力を投入できるので省エネ効果も実現できる。なお、複数のオフィスワーカ毎にどのような制御（例えば、プリント用紙の出力や省エネモードからの復帰）を行うのかを予め対応付けてＭＦＰ１に設定しておき、ＭＦＰ１が、ＭＦＰ８１に近づいてきたオフィスワーカを特定することで、オフィスワーカ別に制御を行うようにすることもできる。
【００７４】
このように、装置８４を用いたサービスは、上述したＭＦＰ８１におけるプリント用紙の出力や省エネモードからの復帰に限定されるわけではない。例えば、ネットワーク機能をさらに利用しての、照明光源や冷暖房やＩＴ機器の特定のオフィスワーカの動きに対応した省エネルギー制御、ＩＴ機器のセキュリティ制御、ＩＴ機器のユーザインタフェースの改善、オフィスログによるドキュメントおよび情報蓄積検索支援など、種々のサービスが挙げられる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【００７６】
例えば、上述した実施形態における動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成によって実行することも可能である。
【００７７】
ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させてもよい。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させてもよい。
【００７８】
例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。
【００７９】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送してもよい。または、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送してもよい。コンピュータでは、転送されてきたプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることが可能である。
【００８０】
また、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃ 室内天井照明光源
４ａ、４ｂ 窓
５ 小窓
６ 通路側の扉
７ 隣部屋との隔壁
８ 床
９ 天井
１０ 窓側壁
１１ 通路側壁
１２ オフィス空間の一部
２０ 照明光源
２１ 画像情報入力手段
２２ 画像情報
２３ 照明光源画像抽出手段
２４ 抽出照明光源画像情報
２５ 第一の記憶手段
２６ 参照照明光源画像情報
２７ 第二の記憶手段
２８ 自己位置計算手段
２９ 自己位置情報
３０、５６、６６、７４、８４ 自己位置計測装置
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ 室内天井照明光源１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに対応する抽出照明光源画像情報
４４ａ、４４ｂ 窓４ａ、４ｂに対応する抽出照明光源画像情報
４５ 小窓５に対応する抽出照明光源画像情報
５１ 照明光源固有情報
５２ 照明光源固有情報重畳手段
５３ 照明光源固有情報抽出手段
５４ 抽出照明光源固有情報
５５ 第三の記憶手段
６１ 照明制御情報
６２ 照明制御情報重畳手段
６３ 照明制御情報抽出手段
６４ 抽出照明制御情報
６５ 第四の記憶手段
７１ 参照自然光画像情報獲得手段
７２ 参照自然光画像情報
７３ 第五の記憶手段
８１ ＭＦＰ
８３ オフィスワーカ
８５ オフィスワーカの移動方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特許第３６５５０６５号公報
【特許文献２】特許第３７１２８４７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己の位置を計算する自己位置計測装置において、
所定の空間における照明光源を含む画像を画像情報として取得する画像情報取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像情報から、前記照明光源の画像である抽出照明光源画像情報を抽出する照明光源画像抽出手段と、
前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報を記憶する第一の記憶手段と、
前記照明光源の個々に関する情報である参照照明光源画像情報を予め記憶する第二の記憶手段と、
前記抽出照明光源画像情報及び前記参照照明光源画像情報に基づいて自己の位置を計算する自己位置計測手段と、
を有することを特徴とする自己位置計測装置。
【請求項２】
前記照明光源からの照明光に対し、前記照明光源の固有情報である照明光源固有情報を重畳する照明光源固有情報重畳手段と、
前記画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、前記照明光源固有情報重畳手段により重畳された照明光源固有情報を抽出する照明光源固有情報抽出手段と、
前記照明光源固有情報抽出手段により抽出された抽出照明光源固有情報を記憶する第三の記憶手段と、を有し、
前記自己位置計測手段は、
前記抽出照明光源画像情報及び前記抽出照明光源固有情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする請求項１記載の自己位置計測装置。
【請求項３】
前記照明光源からの照明光に対し、前記照明光源の照明光制御状態を示す照明制御情報を重畳する照明制御情報重畳手段と、
前記画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、前記照明制御情報重畳手段により重畳された照明制御情報を抽出する照明制御情報抽出手段と、
前記照明制御情報により抽出された照明制御情報を記憶する第四の記憶手段と、を有し、
前記自己位置計測手段は、
前記抽出照明光源画像情報、前記抽出照明光源固有情報及び前記照明制御情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする請求項１又は２記載の自己位置計測装置。
【請求項４】
前記画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、前記所定の空間における自然光の画像情報である参照自然光画像情報を獲得する参照自然光画像情報獲得手段と、
前記参照自然光画像情報獲得手段により獲得された参照自然光画像情報を記憶する第五の記憶手段と、を有し、
前記自己位置計測手段は、
前記抽出照明光源画像情報、前記参照照明光源画像情報及び前記参照自然光画像情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする請求項１記載の自己位置計測装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の自己位置計測装置を用いて所定の制御を行うことを特徴とするサービス方法。
【請求項１】
自己の位置を計算する自己位置計測装置において、
所定の空間における照明光源を含む画像を画像情報として取得する画像情報取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像情報から、前記照明光源の画像である抽出照明光源画像情報を抽出する照明光源画像抽出手段と、
前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報を記憶する第一の記憶手段と、
前記照明光源の個々に関する情報である参照照明光源画像情報を予め記憶する第二の記憶手段と、
前記抽出照明光源画像情報及び前記参照照明光源画像情報に基づいて自己の位置を計算する自己位置計測手段と、
を有することを特徴とする自己位置計測装置。
【請求項２】
前記照明光源からの照明光に対し、前記照明光源の固有情報である照明光源固有情報を重畳する照明光源固有情報重畳手段と、
前記画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、前記照明光源固有情報重畳手段により重畳された照明光源固有情報を抽出する照明光源固有情報抽出手段と、
前記照明光源固有情報抽出手段により抽出された抽出照明光源固有情報を記憶する第三の記憶手段と、を有し、
前記自己位置計測手段は、
前記抽出照明光源画像情報及び前記抽出照明光源固有情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする請求項１記載の自己位置計測装置。
【請求項３】
前記照明光源からの照明光に対し、前記照明光源の照明光制御状態を示す照明制御情報を重畳する照明制御情報重畳手段と、
前記画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、前記照明制御情報重畳手段により重畳された照明制御情報を抽出する照明制御情報抽出手段と、
前記照明制御情報により抽出された照明制御情報を記憶する第四の記憶手段と、を有し、
前記自己位置計測手段は、
前記抽出照明光源画像情報、前記抽出照明光源固有情報及び前記照明制御情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする請求項１又は２記載の自己位置計測装置。
【請求項４】
前記画像情報取得手段により取得された画像情報からさらに前記照明光源画像抽出手段により抽出された抽出照明光源画像情報から、前記所定の空間における自然光の画像情報である参照自然光画像情報を獲得する参照自然光画像情報獲得手段と、
前記参照自然光画像情報獲得手段により獲得された参照自然光画像情報を記憶する第五の記憶手段と、を有し、
前記自己位置計測手段は、
前記抽出照明光源画像情報、前記参照照明光源画像情報及び前記参照自然光画像情報に基づいて自己の位置を計算することを特徴とする請求項１記載の自己位置計測装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の自己位置計測装置を用いて所定の制御を行うことを特徴とするサービス方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９６７８１（Ｐ２０１１−１９６７８１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２７７３（Ｐ２０１０−６２７７３）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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