校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種當(dāng)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)距離傳感器的情況下能夠減輕用于校正各距離傳感器的位置和方向的作業(yè)負(fù)荷的校準(zhǔn)裝置。在計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置(100)中，社會(huì)群組識(shí)別部(5610)在各激光測(cè)距儀中從移動(dòng)測(cè)定對(duì)象中識(shí)別能夠確定為群組的群組候補(bǔ)，群組比較部(5612)針對(duì)激光測(cè)距儀的各配對(duì)而確定一致的群組，根據(jù)所確定的匹配的群組的位置和朝向來計(jì)算激光測(cè)距儀的各配對(duì)的相對(duì)位置，網(wǎng)絡(luò)位置確定部(5620)以使從各配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差達(dá)到最小的方式，校正傳感器網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的各激光測(cè)距儀的位置和朝向。
【專利說明】
校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及距離傳感器的校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序，特別涉及例如對(duì)在某 個(gè)環(huán)境中配置的2個(gè)以上的距離傳感器的位置和朝向進(jìn)行校準(zhǔn)的距離傳感器的校準(zhǔn)裝置、 校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種距離傳感器的激光測(cè)距儀(LRF:Laser Range Finder)是能夠在社會(huì)環(huán) 境中用于對(duì)行人的高精度且匿名的跟蹤的非侵害性的傳感器。
[0003] 關(guān)于行人的追蹤(跟蹤），相對(duì)于其他類型的傳感器，激光測(cè)距儀具有較多的優(yōu)勢(shì)。
[0004] 首先，其非侵害性是大優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 另外，使用地板壓力檢測(cè)器這樣的硬件有可能對(duì)公共區(qū)域和商業(yè)區(qū)域造成破壞， 而且要求人們攜帶標(biāo)簽或者便攜型的設(shè)備這又常常要求活躍地介入到作為研究對(duì)象的社 會(huì)系統(tǒng)內(nèi)。
[0006] 另一方面，錄像機(jī)有時(shí)被用作跟蹤工具，但LRF提供高得多的測(cè)定精度，所要求的 數(shù)據(jù)處理相比起來少得多。
[0007] 進(jìn)而，LRF僅輸出匿名的距離信息，與攝像機(jī)相比，對(duì)于隱私的擔(dān)憂更少。
[0008] 這些優(yōu)點(diǎn)必須與傳感器的成本進(jìn)行對(duì)比研究，但即使考慮這一點(diǎn)，LRF仍是用于分 析較高的交通流量的公共空間中的人的動(dòng)作的常用工具。
[0009] 人的追蹤系統(tǒng)提供一貫準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是重要的，為此，傳感器位置的適當(dāng)?shù)男Ｕ?必不可少的。
[0010] 在專利文獻(xiàn)1中公開了以往的距離傳感器的校準(zhǔn)裝置的一個(gè)例子。在該專利文獻(xiàn)1 中公開的移動(dòng)體位置估算系統(tǒng)中，以在測(cè)定區(qū)域內(nèi)彼此分散地配置且3個(gè)以上的距離傳感 器計(jì)測(cè)彼此直到移動(dòng)體的距離，通過位置估算計(jì)算裝置，從距離傳感器分別取得并累積任 意時(shí)刻的傳感器計(jì)測(cè)值。針對(duì)所取得累積的各距離傳感器的傳感器計(jì)測(cè)值，附加表示與距 離相應(yīng)的可靠性的程度的距離可靠度，采用所取得累積的傳感器計(jì)測(cè)值中的可靠度高的計(jì) 測(cè)值來估算距離傳感器和移動(dòng)體各自的位置。另外，關(guān)于估算位置的處理，使用從2個(gè)以上 的距離傳感器得到的移動(dòng)體的移動(dòng)前后的位置各自的傳感器計(jì)測(cè)值，進(jìn)行各距離傳感器的 位置的校準(zhǔn)和移動(dòng)體的移動(dòng)位置的估算。
[0011]但是，在專利文獻(xiàn)1的移動(dòng)體位置估算系統(tǒng)中，在計(jì)算各傳感器位置時(shí)需要各傳感 器位置的初始值，因此，例如每當(dāng)所計(jì)測(cè)的環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，需要計(jì)測(cè)初始值等，比較麻煩。 [0012]為了應(yīng)對(duì)這樣的問題，例如在專利文獻(xiàn)2中公開如下校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置即使不 提供初始值，也能夠校準(zhǔn)在某個(gè)環(huán)境中配置的多個(gè)距離傳感器的位置和朝向。
[0013]在該專利文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)中，計(jì)測(cè)裝置包括計(jì)算機(jī)，對(duì)計(jì)算機(jī)連接多個(gè)距離傳 感器。計(jì)算機(jī)根據(jù)來自各傳感器的輸出，在每個(gè)傳感器中對(duì)人觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)該人觀 測(cè)點(diǎn)的時(shí)間變化來計(jì)算人的移動(dòng)軌跡。接下來，使根據(jù)各傳感器的輸出而計(jì)算出的移動(dòng)軌 跡在傳感器之間一致。依照預(yù)定的規(guī)則來提取一致的移動(dòng)軌跡上的2個(gè)人觀測(cè)點(diǎn)，在使移動(dòng) 軌跡一致的傳感器的每個(gè)群組中，計(jì)算關(guān)于利用上述2個(gè)人觀測(cè)點(diǎn)而生成該移動(dòng)軌跡的傳 感器間的距離和相對(duì)角度的傳感器間的制約。然后，利用傳感器間的制約，估算全部傳感器 的位置和朝向，并調(diào)整估算出的位置。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-127650號(hào)
[0017] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-88135號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 發(fā)明要解決的課題
[0019] 在專利文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)比較適合于行人的數(shù)量少的環(huán)境、行人的移動(dòng)軌跡分 別具有特有的形狀的區(qū)域中的校準(zhǔn)。
[0020] 但是，例如，隨著使設(shè)置于某個(gè)區(qū)域的距離傳感器的數(shù)量增加，為了從多個(gè)距離傳 感器得到的數(shù)據(jù)的整合性，用于校正的作業(yè)變得更重要，盡管如此，通過人力來進(jìn)行用于校 正的作業(yè)變得更難。
[0021] 另外，如果配置測(cè)距傳感器的空間例如是走廊，則人的移動(dòng)軌跡的形狀全都類似， 在多個(gè)人同時(shí)步行的環(huán)境中，存在難以實(shí)施校準(zhǔn)這樣的問題。
[0022] 本發(fā)明是為了解決上述的問題而完成的，其目的在于，提供一種校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方 法及校準(zhǔn)程序，在某個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)距離傳感器的情況下，能夠減輕用于校正各距離 傳感器的位置和方向的作業(yè)負(fù)荷。
[0023] 本發(fā)明的其他目的在于，提供一種校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序，在某個(gè)區(qū)域內(nèi) 設(shè)置有多個(gè)距離傳感器的情況下，能夠在對(duì)作為測(cè)定對(duì)象的區(qū)域的人的活動(dòng)不造成影響的 情況下校正距離傳感器的位置和方向。
[0024] 用于解決課題的技術(shù)方案
[0025] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種校準(zhǔn)裝置，用于校準(zhǔn)配置于區(qū)域內(nèi)的多個(gè)距離傳感器 的位置和朝向，各多個(gè)距離傳感器以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離，校準(zhǔn)裝置包括:接口裝 置，受理來自各多個(gè)距離傳感器的測(cè)定數(shù)據(jù);存儲(chǔ)裝置，用于按時(shí)間序列儲(chǔ)存來自各距離傳 感器的測(cè)定數(shù)據(jù)；以及運(yùn)算處理裝置，用于根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)來執(zhí)行校準(zhǔn)，運(yùn)算處理裝置執(zhí)行如 下步驟:a)在多個(gè)距離傳感器中的每個(gè)距離傳感器檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)的對(duì)象物的位置，b) 針對(duì)被各距離傳感器各自檢測(cè)到的對(duì)象物，確定被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組 的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量，c)i)根據(jù)對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特 征量，針對(duì)距離傳感器的每一配對(duì)，確定共同觀測(cè)到的對(duì)象物的群組，計(jì)算距離傳感器的每 一配對(duì)之間的相對(duì)位置關(guān)系，ii)以使被距離傳感器的每一配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位 置的誤差極小化的方式調(diào)整相對(duì)位置關(guān)系，d)根據(jù)具有進(jìn)行了極小化的誤差的共同觀測(cè)到 的對(duì)象物的位置，校正多個(gè)距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)中的各多個(gè)距離傳感器的位置和朝向。
[0026]優(yōu)選的是，為了執(zhí)行調(diào)整相對(duì)位置關(guān)系的處理，所述運(yùn)算處理裝置包括:群匹配單 元，針對(duì)多個(gè)距離傳感器中的各配對(duì)，根據(jù)姿勢(shì)不變的特征量而匹配第一群組候補(bǔ)與第二 群組候補(bǔ)，第一群組候補(bǔ)和第二群組候補(bǔ)分別通過多個(gè)距離傳感器的配對(duì)來測(cè)定，配對(duì)位 置假設(shè)計(jì)算單元，根據(jù)已匹配的第一群組候補(bǔ)與第二群組候補(bǔ)中的被確定為作為固有的群 進(jìn)行移動(dòng)的對(duì)象物的候補(bǔ)的由各傳感器探測(cè)的位置和移動(dòng)方向，計(jì)算距離傳感器的每一配 對(duì)之間的初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系；以及穩(wěn)健估計(jì)單元，針對(duì)多個(gè)距離傳感器中的各配對(duì)，通過穩(wěn) 健估計(jì)，進(jìn)行關(guān)于所探測(cè)到的對(duì)象物的匹配而去除異常值，修正初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系，估算距 離傳感器的配對(duì)之間的次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算具有進(jìn)行了極小化的誤差的共同觀測(cè)到的 對(duì)象物的位置。
[0027]優(yōu)選的是，群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量包括群組的候補(bǔ)所包含的對(duì)象物的數(shù) 量、群組的候補(bǔ)的移動(dòng)方向和相對(duì)于群組的候補(bǔ)的幾何中心位置的各對(duì)象物的位置。
[0028]優(yōu)選的是，為了執(zhí)行確定群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量的處理，運(yùn)算處理裝置 包括:列舉能夠由被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組的候補(bǔ)所包含的對(duì)象物中的至少2個(gè)構(gòu)成的 子群組的單元；以及針對(duì)各子群組而確定姿勢(shì)不變的特征量的單元，群匹配單元針對(duì)每個(gè) 子群組而進(jìn)行匹配。
[0029] 優(yōu)選的是，配對(duì)位置假設(shè)計(jì)算單元包括:根據(jù)進(jìn)行了匹配的第一群組候補(bǔ)和第二 群組候補(bǔ)，計(jì)算各配對(duì)的距離傳感器的局部坐標(biāo)中的傳感器的配對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系的單 元；以及投票單元，針對(duì)在局部坐標(biāo)中定義的離散的區(qū)間（bin)，關(guān)于進(jìn)行了匹配的所有的 群組的候補(bǔ)，在表示傳感器的配對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系的區(qū)間進(jìn)行投票處理，將投票最多的相 對(duì)位置關(guān)系確定為初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系。
[0030] 優(yōu)選的是，投票單元在將除去進(jìn)行了匹配的第一群組候補(bǔ)和第二群組候補(bǔ)的對(duì)象 物且被判斷為根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系而變換的位置相匹配的對(duì)象物的總數(shù)設(shè)為一致性指標(biāo)時(shí)， 進(jìn)行通過一致性指標(biāo)而進(jìn)行了加權(quán)的投票。
[0031 ] 優(yōu)選的是，穩(wěn)健估計(jì)單元根據(jù)RANSAC(random sample consensus，隨機(jī)樣本一致 性)而進(jìn)行次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系的估算。
[0032]優(yōu)選的是，為了執(zhí)行校正各多個(gè)距離傳感器的位置和朝向的處理，運(yùn)算處理裝置 包括執(zhí)行如下的步驟的單元：i)針對(duì)距離傳感器的各配對(duì)，將與次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系對(duì)應(yīng)的 正確對(duì)應(yīng)的共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置組合到約束條件矩陣，ii)針對(duì)作為校正對(duì)象的所 有的多個(gè)距離傳感器的相對(duì)位置而求解約束條件矩陣，從而校正各多個(gè)距離傳感器的位置 和朝向。
[0033]優(yōu)選的是，各多個(gè)距離傳感器是檢測(cè)從傳感器位置到對(duì)象物的每個(gè)恒定角度的距 離的二維激光測(cè)距儀。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涉及一種校準(zhǔn)方法，用于校準(zhǔn)配置于區(qū)域內(nèi)的多個(gè)距離 傳感器的位置和朝向，各多個(gè)距離傳感器以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離，校準(zhǔn)方法包括 如下步驟:在多個(gè)距離傳感器中的每個(gè)距離傳感器檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)的對(duì)象物的位置;針 對(duì)被各距離傳感器各自檢測(cè)到的對(duì)象物，確定被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的 候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量;根據(jù)對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量， 針對(duì)距離傳感器的每一配對(duì)，確定共同觀測(cè)到的對(duì)象物的群組，計(jì)算距離傳感器的每一配 對(duì)之間的相對(duì)位置關(guān)系；以使被距離傳感器的每一配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差 極小化的方式調(diào)整相對(duì)位置關(guān)系；以及根據(jù)具有進(jìn)行了極小化的誤差的共同觀測(cè)到的對(duì)象 物的位置，校正多個(gè)距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)中的各多個(gè)距離傳感器的位置和朝向。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，涉及一種校準(zhǔn)程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)配置于區(qū)域 內(nèi)的多個(gè)距離傳感器的位置和朝向的校準(zhǔn)，各多個(gè)距離傳感器以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的 距離，所述校準(zhǔn)程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟:在所述多個(gè)距離傳感器中的每個(gè)距離傳感器 檢測(cè)所述區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)的對(duì)象物的位置;針對(duì)被各所述距離傳感器各自檢測(cè)到的所述對(duì)象 物，確定被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和所述群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量;根據(jù) 所述對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量，針對(duì)所述距離傳感器的每一 配對(duì)，確定共同觀測(cè)到的所述對(duì)象物的群組，計(jì)算所述距離傳感器的每一配對(duì)之間的相對(duì) 位置關(guān)系；以使被所述距離傳感器的每一配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差極小化的 方式調(diào)整所述相對(duì)位置關(guān)系；以及根據(jù)具有進(jìn)行了所述極小化的誤差的所述共同觀測(cè)到的 對(duì)象物的位置，校正所述多個(gè)距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)中的各所述多個(gè)距離傳感器的位置和朝 向。
[0036] 發(fā)明效果
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)距離傳感器的情況下，能夠減輕用于校 正各距離傳感器的位置和方向的作業(yè)負(fù)荷。
[0038] 另外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)距離傳感器的情況下，能夠在不對(duì) 作為測(cè)定對(duì)象的區(qū)域的人的活動(dòng)造成影響的情況下校正距離傳感器的位置和方向。
[0039] 另外，根據(jù)本發(fā)明，即使是人的移動(dòng)軌跡的形狀全都類似且多個(gè)人同時(shí)進(jìn)行步行 這樣的環(huán)境下，也能夠校正距離傳感器的位置和方向。
【附圖說明】
[0040] 圖1是用于說明實(shí)施方式的計(jì)測(cè)系統(tǒng)1000的結(jié)構(gòu)的圖。
[0041] 圖2是示出作為觀測(cè)對(duì)象的預(yù)定的區(qū)域中的基于LRF的測(cè)距數(shù)據(jù)的一個(gè)例子的圖。
[0042] 圖3是用于說明計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。
[0043] 圖4是示出計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100的功能的功能框圖。
[0044] 圖5是用于說明校準(zhǔn)方法的流程的流程圖。
[0045] 圖6是示出通過激光測(cè)距儀實(shí)際觀測(cè)的數(shù)據(jù)的圖。
[0046] 圖7是將圖5所示的流程圖改寫為功能模塊而得到的圖。
[0047] 圖8是示出圖7的各功能模塊輸出的數(shù)據(jù)的例子的圖。
[0048] 圖9是用于說明圖7的"各傳感器的群組探測(cè)處理"的流程圖。
[0049] 圖10是示出與可能的遮擋對(duì)應(yīng)的子群組和群組的描述矢量的圖。
[0050] 圖11是用于說明圖7所示的"傳感器配對(duì)分析處理"的功能框圖。
[0051] 圖12是用于說明圖11所示的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理的功能框圖。
[0052] 圖13是用于說明CPU56在群組比較處理(S300-1)中進(jìn)行的處理的流程圖。
[0053]圖14是示出從2個(gè)不同的距離傳感器"L"和"N"的視點(diǎn)觀測(cè)的2個(gè)群組的例子的圖。 [0054]圖15是示出從圖14所示的各距離傳感器觀測(cè)的群組的描述矢量的圖。
[0055]圖16是用于說明傳感器偏移計(jì)算處理(S300-2)的處理的流程圖。
[0056]圖17是用于說明"粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理(S310)"的處理的功能框圖。
[0057]圖18是用于說明"固有的群組的匹配處理(S3102)"的概念的圖。
[0058]圖19是用于說明"一致性指標(biāo)計(jì)算處理(S3104)"的概念的圖。
[0059]圖20是用于說明"向累加器柵格的投票處理(S3106)"的概念的圖。
[0060] 圖21是用于說明圖11所示的RANSAC處理(S320)的流程圖。
[0061 ]圖22是用于說明圖7所示的"網(wǎng)絡(luò)整體的校正處理"的功能框圖。
[0062]圖23是進(jìn)行了對(duì)傳感器位置的定位精度的確認(rèn)的場(chǎng)所的樓層圖。
[0063]圖24是示出試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0064]圖25是第一環(huán)境的俯視圖（圖25(a))和照片（圖25(b))。
[0065] 圖26是示出所有的網(wǎng)格上的平均誤差和校正的精度的結(jié)果的圖。
[0066] 圖27是示出用作第二環(huán)境的場(chǎng)所的俯視圖（圖27(a))和照片（圖27(b))。
[0067]圖28是與所有的網(wǎng)格上的平均誤差一起示出校正精度的結(jié)果的圖。
[0068]圖29是示出算法的各步驟的相對(duì)有效性的圖。
[0069]圖30是示出在第一-第三環(huán)境中分別評(píng)價(jià)的混淆矩陣的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070] 以下，依照附圖，說明在本發(fā)明的實(shí)施方式中的設(shè)置有多個(gè)距離傳感器的情況下 用于對(duì)各距離傳感器的位置和方向進(jìn)行校正的校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序。此外，在以 下的實(shí)施方式中，標(biāo)注了相同標(biāo)號(hào)的結(jié)構(gòu)要素和處理工序是相同或者相當(dāng)?shù)?，在非必須?情況下，不重復(fù)進(jìn)行其說明。
[0071] 另外，在以下的說明中，作為距離傳感器，以進(jìn)行二維掃描的激光測(cè)距儀為例來進(jìn) 行說明，但本發(fā)明不限于這樣的距離傳感器，也能夠通過其他方式對(duì)用于測(cè)定直到對(duì)象物 的距離的測(cè)距傳感器進(jìn)行應(yīng)用，另外，也能夠應(yīng)用于三維地進(jìn)行基于測(cè)距傳感器的距離計(jì) 測(cè)的情況。
[0072] (實(shí)施方式的說明）
[0073]圖1是用于說明本實(shí)施方式的計(jì)測(cè)系統(tǒng)1000的結(jié)構(gòu)的圖。
[0074]在圖1中，示出在預(yù)定的區(qū)域內(nèi)例如在購物中心的一部分區(qū)域中配置有多個(gè)距離 計(jì)測(cè)傳感器10. l-io.n(n:2以上的自然數(shù)）的狀態(tài)。在圖1中，代表性地示出2個(gè)距離傳感器 10.1和10.2。另外，在計(jì)測(cè)系統(tǒng)1000中，還配置有用于執(zhí)行對(duì)象的追蹤和確定處理的計(jì)測(cè)運(yùn) 算裝置100。此處，作為距離計(jì)測(cè)傳感器，是以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離的計(jì)測(cè)設(shè)備即 可，以下，如上所述，設(shè)為距離計(jì)測(cè)傳感器10.1-10.η分別是激光測(cè)距儀來進(jìn)行說明。
[0075]在圖1中，在作為預(yù)定的觀測(cè)區(qū)域的購物中心內(nèi)的一部分區(qū)域中，人ρ 1_ρ7正在步 行。其中，設(shè)為行人pl和Ρ2作為1個(gè)群組而進(jìn)行移動(dòng)，行人ρ3-ρ5也作為1個(gè)群組而進(jìn)行移動(dòng)。 [0076]另外，計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100沒有特別的限定，能夠通過通用的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)由預(yù) 定的規(guī)格的接□與激光測(cè)距儀10.1-10.η連接。在圖1的例子中，對(duì)1臺(tái)計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100連 接所有的激光測(cè)距儀10.1-10.η，但也可以通過由LAN這樣的網(wǎng)絡(luò)連接的2臺(tái)以上的計(jì)算機(jī) 來分擔(dān)處理。在該情況下，例如任一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為集中型計(jì)算機(jī)而發(fā)揮功能即可。
[0077]進(jìn)而，在圖1的例子中，為了追蹤預(yù)定的觀測(cè)區(qū)域中的對(duì)象，設(shè)置η個(gè)激光測(cè)距儀 10.1-10.η，但這僅僅是示例。因此，能夠根據(jù)區(qū)域的大小、形狀、障礙物的位置、個(gè)數(shù)而適當(dāng) 變更激光測(cè)距儀的數(shù)量。激光測(cè)距儀10.1-10.η配置于能夠檢測(cè)建筑物等的觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的 移動(dòng)對(duì)象的位置，激光測(cè)距儀10.1-10.η各自配置成至少2個(gè)以上的激光測(cè)距儀10.1-10.η 的檢測(cè)區(qū)域重疊。
[0078]激光測(cè)距儀10.1-10.η照射激光，根據(jù)直到被物體反射回來為止的時(shí)間來計(jì)測(cè)用 于該物體的距離。例如由旋轉(zhuǎn)鏡(未圖示)將從發(fā)射器(未圖示）照射的激光反射，以恒定角 度(例如0.5度)依次呈扇狀地掃描前方。
[0079] 此處，激光測(cè)距儀10.1-10.η的計(jì)測(cè)范圍用半徑R的半圓形狀(扇形)來表示。即，激 光測(cè)距儀10.1-10.η在以其正面方向?yàn)橹行牡那闆r下，能夠分別針對(duì)左右側(cè)，在預(yù)定的距離 (R)以內(nèi)對(duì)預(yù)定的角度例如90°的方向進(jìn)行計(jì)測(cè)。
[0080] 另外，所使用的激光器是日本工業(yè)規(guī)格JIS C 6802"激光產(chǎn)品的安全基準(zhǔn)"中的1 類激光，設(shè)為是對(duì)人的眼睛不造成影響的安全的等級(jí)。
[0081] 圖2是示出作為如上所述的觀測(cè)對(duì)象的預(yù)定區(qū)域中的基于LRF的測(cè)距數(shù)據(jù)的一個(gè) 例子的圖。
[0082]在圖2中，上部的圖2a示出通過距離傳感器計(jì)測(cè)出的原始數(shù)據(jù)，下部的圖2b是去除 作為背景的固定物體而示出移動(dòng)中的對(duì)象物的檢測(cè)結(jié)果的圖。
[0083]在圖2a中，距離傳感器用圓或者半圓來表示。
[0084] 在圖2b中，作為背景的固定物體用灰色來表示，用圓表示所檢測(cè)到的移動(dòng)中的對(duì) 象物，通過對(duì)圓附加的直線來表示移動(dòng)方向。由于按人的腰的高度來檢測(cè)正在移動(dòng)的物體， 因此移動(dòng)中的對(duì)象物被推定為人。另外，通過在后文中說明的方法，在該測(cè)定的時(shí)間步長(zhǎng) 中，被確定為作為群組而正在移動(dòng)的對(duì)象物用虛線的圓包圍。以下，將這樣在環(huán)境中由于人 的社會(huì)關(guān)系性而被視為作為群組正在移動(dòng)的群稱為"社會(huì)群組(social group)"。
[0085] [硬件模塊]
[0086] 圖3是用于說明計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。
[0087] 如圖3所示，計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100包括能夠讀取在外部記錄介質(zhì)64中記錄的數(shù)據(jù)的驅(qū) 動(dòng)器裝置52、與總線66連接的中央運(yùn)算裝置(CPU:Central Processing Unit，中央處理器） 56、R0M(Read Only Memory，只讀存儲(chǔ)器）58、RAM(Random Access Memory，隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器)60、非易失性存儲(chǔ)裝置54以及用于獲取來自激光測(cè)距儀10.1-10.n的測(cè)距數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸 入接口（以下稱為數(shù)據(jù)輸入I/F)68。
[0088] 作為外部記錄介質(zhì)64,能夠使用例如⑶-R0M、DVD-R0M這樣的光盤、存儲(chǔ)卡。其中， 實(shí)現(xiàn)記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器52的功能的裝置只要是讀取在光盤、閃存存儲(chǔ)器等非易失性的記錄介 質(zhì)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的裝置，則作為對(duì)象的記錄介質(zhì)不限定于此。另外，實(shí)現(xiàn)非易失性存儲(chǔ)裝置 54的功能的裝置只要是能夠非易失性地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且進(jìn)行隨機(jī)存取的裝置即可，也可以使 用硬盤這樣的磁存儲(chǔ)裝置，還能夠使用將閃存存儲(chǔ)器等非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器用作存儲(chǔ)裝 置的固態(tài)驅(qū)動(dòng)器（SSD:Solid State Drive)。
[0089] 這樣的計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100的主要部分通過計(jì)算機(jī)硬件和由CPU56執(zhí)行的軟件來實(shí) 現(xiàn)。通常，這樣的軟件可以構(gòu)成為通過掩模R0M、可編程ROM等在制造計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100時(shí)進(jìn) 行記錄并在執(zhí)行時(shí)將其讀取到RAM60,也可以構(gòu)成為通過驅(qū)動(dòng)器裝置52從記錄介質(zhì)64讀取 并臨時(shí)儲(chǔ)存到非易失性存儲(chǔ)裝置54,在執(zhí)行時(shí)讀取到RAM60?；蛘撸谠撗b置與網(wǎng)絡(luò)連接的 情況下，也可以構(gòu)成為從網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器臨時(shí)復(fù)制到非易失性存儲(chǔ)裝置54,從非易失性存 儲(chǔ)裝置54讀取到RAM60而通過CPU56來執(zhí)行。
[0090] 圖3所示的計(jì)算機(jī)的硬件自身及其動(dòng)作原理是通用的。因此，本發(fā)明的最本質(zhì)的部 分之一是在非易失性存儲(chǔ)裝置54等記錄介質(zhì)中存儲(chǔ)的軟件。
[0091] [系統(tǒng)的功能模塊]
[0092] 圖4是示出在本實(shí)施方式的計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100中通過上述CPU56執(zhí)行軟件來實(shí)現(xiàn)的 功能的功能框圖。
[0093]如以下說明地，在本實(shí)施方式的計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100中，根據(jù)來自激光測(cè)距儀10.1-10.η的輸出（距離數(shù)據(jù)），跟蹤模塊5630進(jìn)行對(duì)象物(人）的跟蹤。該對(duì)象物的跟蹤例如通過 使用粒子濾波等技術(shù)而估算對(duì)象的位置和速度來執(zhí)行。
[0094]關(guān)于這樣的對(duì)象物(人)的跟蹤的處理，例如，如以下的文獻(xiàn)中公開的那樣，能夠通 過公知的方法來執(zhí)行。
[0095] 文獻(xiàn)：日本特開2013-64671號(hào)公報(bào)說明書
[0096]以下，以進(jìn)行這樣的對(duì)象物（人）的跟蹤的處理為前提，說明用于在由多個(gè)距離傳 感器構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)的坐標(biāo)系中校正多個(gè)距離傳感器各自的位置和朝向的處理的結(jié)構(gòu)。
[0097]此外，作為圖4所示的功能模塊中的由CPU56實(shí)現(xiàn)的功能模塊，不限定于利用軟件 進(jìn)行的處理，其一部分或者全部也可以通過硬件來實(shí)現(xiàn)。
[0098] 參照?qǐng)D4,來自激光測(cè)距儀10.1-10.η的測(cè)距信號(hào)通過數(shù)據(jù)捕捉處理部5602控制并 作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而輸入，通過捕捉數(shù)據(jù)記錄處理部5604，例如針對(duì)各個(gè)激光測(cè)距儀而將作為 時(shí)間序列的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)裝置54這樣的存儲(chǔ)裝置中。以下，將表示在按時(shí)間序 列取得數(shù)據(jù)時(shí)在計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100的控制之下獲取數(shù)據(jù)的時(shí)刻的數(shù)據(jù)稱為"時(shí)間戳"。不做 特別的限定，而將時(shí)間戳的數(shù)據(jù)與來自激光測(cè)距儀10.1-10.η的各個(gè)測(cè)距數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)并 儲(chǔ)存到非易失性存儲(chǔ)裝置54。
[0099]此處，將根據(jù)附加了各時(shí)間戳的測(cè)距數(shù)據(jù)如以下所說明地判定在各激光測(cè)距儀的 測(cè)定對(duì)象中是否存在群組候補(bǔ)的時(shí)間間隔稱為"時(shí)間步長(zhǎng)"。以下，為簡(jiǎn)單起見，設(shè)為時(shí)間步 長(zhǎng)是與附加各時(shí)間戳相同的定時(shí)來進(jìn)行說明。但是，時(shí)間步長(zhǎng)也可以是時(shí)間戳的時(shí)間間隔 的預(yù)定倍數(shù)。
[0100]如在后文中詳細(xì)說明地，計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置1〇〇還具備：人位置提取部5608,根據(jù)在存 儲(chǔ)裝置中儲(chǔ)存的時(shí)間序列的數(shù)據(jù)，例如從各激光測(cè)距儀的測(cè)定對(duì)象中提取與人對(duì)應(yīng)的移動(dòng) 對(duì)象物;社會(huì)群組識(shí)別部5610,在各激光測(cè)距儀中從移動(dòng)測(cè)定對(duì)象中識(shí)別能夠確定為群組 的群組候補(bǔ);群組比較部5612,針對(duì)激光測(cè)距儀的各配對(duì)，確定一致（匹配）的群組，根據(jù)所 確定的匹配的群組的位置和朝向來計(jì)算激光測(cè)距儀的各配對(duì)的相對(duì)位置;廣義霍夫變換處 理部5614,針對(duì)激光測(cè)距儀的各配對(duì)，通過投票處理，對(duì)于匹配的群組取得關(guān)于激光測(cè)距儀 的配對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系的初級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià);RANSAC處理部5616，通過穩(wěn)健估計(jì)，關(guān) 于針對(duì)與初級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)的激光測(cè)距儀的配對(duì)而共同觀測(cè)到的對(duì)象物，排除 異常值而進(jìn)行相對(duì)位置的再評(píng)價(jià)，計(jì)算使相對(duì)于從各配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤 差變得最小的次級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)；以及網(wǎng)絡(luò)位置確定部5620,在次級(jí)相對(duì)傳感器位 置評(píng)價(jià)中，根據(jù)從位置的誤差達(dá)到最小的各配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置，生成在后文 中說明的約束條件矩陣，針對(duì)從各配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物，在將多個(gè)激光測(cè)距儀視為傳 感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，以使在該網(wǎng)絡(luò)中定義的坐標(biāo)系（以下稱為"網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系"）中的位置的誤差達(dá)到 最小的方式，校正各激光測(cè)距儀的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的位置和朝向，并將校正結(jié)果儲(chǔ)存到存儲(chǔ) 裝置54。
[0101] 計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置1〇〇還包括圖像輸出控制部5640,該圖像輸出控制部5640用于根據(jù) 在存儲(chǔ)裝置54中儲(chǔ)存的各激光測(cè)距儀的位置和朝向，使各激光測(cè)距儀的位置和朝向與樓層 地圖（與測(cè)定區(qū)域?qū)?yīng)的地圖）等相整合，在全局坐標(biāo)系中顯示所檢測(cè)到的移動(dòng)對(duì)象物。
[0102] 以下，進(jìn)一步詳細(xì)說明由計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置100進(jìn)行的激光測(cè)距儀的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的 位置和朝向的校正處理。
[0103] (用于確定傳感器的位置的必要條件和約束條件）
[0104] 首先說明作為用于校正的前提的事項(xiàng)。
[0105] 以下，設(shè)為各激光測(cè)距儀處于固定位置。
[0106] 此時(shí)，根據(jù)激光測(cè)距儀的性質(zhì)，某個(gè)傳感器無法直接探測(cè)其他傳感器的相對(duì)位置。
[0107] 在該情況下的校正處理中，能夠利用的數(shù)據(jù)是來自各距離傳感器的當(dāng)前和作為歷 史(時(shí)間序列）的距離的掃描數(shù)據(jù)。
[0108] 用于校正的過程優(yōu)選是不進(jìn)一步地干擾到所觀測(cè)的社會(huì)環(huán)境而能夠?qū)崿F(xiàn)非侵害 性的方法。
[0109] 例如，在混亂復(fù)雜的商業(yè)區(qū)放置較大的目標(biāo)物可能會(huì)妨礙消費(fèi)者或者配送流，妨 礙產(chǎn)品顯示或者毀掉商業(yè)想要營(yíng)造的氛圍、氣氛。
[0110] 在使用在環(huán)境中自然地發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)的情況下，例如當(dāng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的過程中去 掉1個(gè)傳感器的情況下，也能夠以最小的勞力且隨時(shí)迅速地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行再次校正。
[0111] 因此，在本實(shí)施方式的校準(zhǔn)方法中，作為用于測(cè)定傳感器位置的特征物而使用在 環(huán)境中來回移動(dòng)的行人自身的移動(dòng)模式。
[0112] 在上述專利文獻(xiàn)2(日本特開2012-88135號(hào)）中公開的技術(shù)中，提出了用于基于行 人的觀測(cè)的自動(dòng)的傳感器校正的方法。此處，觀測(cè)是通過軌道形狀的比較而在傳感器之間 進(jìn)行匹配的。
[0113] 該技術(shù)對(duì)于如具備若干個(gè)局部上朝向不同的方向的部分區(qū)域的區(qū)域內(nèi)那樣步行 的軌跡根據(jù)移動(dòng)而顯著變化的環(huán)境是有效的。然而，在各個(gè)人具有彼此分離的目的地的較 長(zhǎng)的走廊和較大的社會(huì)空間中，若應(yīng)用上述技術(shù)，不一定是有效的。這是由于，在這些環(huán)境 中，大多數(shù)軌道在局部上與直線相似，僅根據(jù)軌道形狀難以區(qū)分它們。
[0114] 因此，在本實(shí)施方式的校準(zhǔn)的方法中，確定軌道形狀以外的可區(qū)分的特征，該特征 能夠?qū)崿F(xiàn)從不同的傳感器針對(duì)相同人群的觀測(cè)的可信賴的整合。
[0115] 另外，如果在較大的區(qū)域中同時(shí)觀測(cè)很多人，則要求較大的計(jì)算負(fù)荷。因此，在本 實(shí)施方式的校準(zhǔn)方法中，傳感器間的觀測(cè)的匹配的過程為降低計(jì)算負(fù)荷的構(gòu)成。
[0116] (本實(shí)施方式的校準(zhǔn)過程）
[0117](行人的運(yùn)動(dòng)的模式）
[0118] 在本實(shí)施方式的校準(zhǔn)方法中，不使用行人自身的移動(dòng)軌道，而使用在行人運(yùn)動(dòng)中 出現(xiàn)的移動(dòng)模式的特征。
[0119] 在能夠從多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)這樣的模式的情況下，它們成為能夠在傳感器位置的校 正中使用的特征的候補(bǔ)。
[0120] 如果利用這樣的行人的移動(dòng)模式，則有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0121] 第一，在大多數(shù)行人的軌道在幾何上類似那樣的情況下，也能夠識(shí)別在傳感器之 間共有的觀測(cè)。
[0122] 第二，并非將所有行人的移動(dòng)軌跡設(shè)為計(jì)算的對(duì)象，因此在行人的數(shù)量大的情況 下，使計(jì)算上的負(fù)荷降低，因此能夠縮小探索空間。
[0123] (社會(huì)群組）
[0124] 在很多環(huán)境中，通常觀測(cè)到的行人移動(dòng)的1個(gè)特征是社會(huì)群組的形成。
[0125] 即，在具有某種社會(huì)關(guān)系的行人一起行走的情況下，形成這樣的群組。
[0126] 無論是否由例如父母與孩子、朋友的群組、戀人或者商務(wù)同僚的團(tuán)隊(duì)等人群構(gòu)成 群組，并且，無論對(duì)步行的流施加的外力大小，都能夠通過其成員相接近以及群組的成員為 了一起停留在一定的范圍內(nèi)而調(diào)整步行的速度這樣的事實(shí)來識(shí)別。
[0127] 以下，說明為了取得傳感器間的觀測(cè)的匹配，作為特征矢量，不利用行人各自的軌 道而利用社會(huì)群組，從而實(shí)現(xiàn)具有計(jì)算的高效化以及對(duì)噪聲的穩(wěn)健性的校準(zhǔn)的方法。
[0128] 首先，在群組中存在比各自的軌道多的可識(shí)別的特征，因此能夠減小檢測(cè)到錯(cuò)誤 的匹配的可能性。
[0129] 其次，社會(huì)群組在時(shí)間上穩(wěn)定，提供過濾更好的用于去除噪聲的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的 機(jī)會(huì)。
[0130] 最后，根據(jù)單一時(shí)刻幀內(nèi)的瞬間的數(shù)據(jù)(與1個(gè)時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的測(cè)距數(shù)據(jù)），能夠容易 地探測(cè)社會(huì)群組，與取得充分的軌道的整合相比，是在計(jì)算上更簡(jiǎn)單的過程。
[0131] (校正算法）
[0132] 圖5是用于說明本實(shí)施方式的校準(zhǔn)方法的流程的流程圖。
[0133] 參照?qǐng)D5,人位置提取部5608使用原始的掃描數(shù)據(jù)和來自各傳感器的背景模型，識(shí) 別移動(dòng)對(duì)象物的位置(基本上與行人位置對(duì)應(yīng)，因此以下簡(jiǎn)稱為"行人位置"），輸出來自各 傳感器的相對(duì)的行人的位置數(shù)據(jù)(S100)。其中，典型地是，在該位置數(shù)據(jù)中噪聲較多。
[0134] 關(guān)于這樣的人的位置的提取，例如針對(duì)與時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的各測(cè)距數(shù)據(jù)而執(zhí)行。
[0135] 接下來，如在后文中所說明地，關(guān)于在同一時(shí)刻（同一時(shí)間戳）下由各傳感器檢測(cè) 到的行人位置，社會(huì)群組識(shí)別部5610根據(jù)這些行人位置的接近的程度以及運(yùn)動(dòng)方向的一致 (運(yùn)動(dòng)方向的相干性)的程度，識(shí)別從各傳感器觀測(cè)到的社會(huì)群組候補(bǔ)(S200)。
[0136] 接下來，群組比較部5612針對(duì)激光測(cè)距儀的各配對(duì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向來對(duì)群組進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)化，比較成員的相對(duì)位置，確定一致(匹配)的群組候補(bǔ)，根據(jù)所確定的匹配的群組候補(bǔ) 的位置和朝向來計(jì)算激光測(cè)距儀的各配對(duì)的預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的評(píng)價(jià)（"預(yù)備的傳感器 偏移假設(shè)"）（S300)。此處，群組"一致（匹配)"是指從激光測(cè)距儀的配對(duì)觀測(cè)到的群組候補(bǔ) 被確定為是同一群組。
[0137] 進(jìn)而，廣義霍夫變換處理部5614在將激光測(cè)距儀的配對(duì)中的一方作為基準(zhǔn)時(shí)，針 對(duì)激光測(cè)距儀的配對(duì)中的另一方的位置和朝向，在作為基準(zhǔn)的激光測(cè)距儀的局部坐標(biāo)中， 關(guān)于在多個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)范圍內(nèi)被判斷為同一群組的固有群組，對(duì)"預(yù)備的傳感器偏移假設(shè)"進(jìn) 行平均，計(jì)算"傳感器偏移假設(shè)"。然后，在局部坐標(biāo)中設(shè)定的區(qū)間中，針對(duì)關(guān)于激光測(cè)距儀 的配對(duì)的所有固有群組，累積傳感器偏移假設(shè)的投票，選擇得到最高的分?jǐn)?shù)的區(qū)間（S310)。 因此，關(guān)于"傳感器偏移假設(shè)"，在作為基準(zhǔn)的激光測(cè)距儀的局部坐標(biāo)中，通過另一方的激光 測(cè)距儀的位置和朝向來表現(xiàn)。另外，將與得到最高的分?jǐn)?shù)的區(qū)間對(duì)應(yīng)的傳感器偏移假設(shè)為 初級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)。關(guān)于"初級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)"，根據(jù)各固有群組的傳感器偏 移假設(shè)，針對(duì)共同觀測(cè)到這樣的固有群組的激光測(cè)距儀的各配對(duì)，通過在后文中詳細(xì)說明 的對(duì)區(qū)間的投票處理來決定，并針對(duì)激光測(cè)距儀的各配對(duì)而進(jìn)行計(jì)算。
[0138] 然后，RANSAC處理部5616通過穩(wěn)健估計(jì)，關(guān)于針對(duì)與初級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)對(duì) 應(yīng)的激光測(cè)距儀的配對(duì)而共同觀測(cè)到的對(duì)象物，排除異常值而進(jìn)行相對(duì)位置的再評(píng)價(jià)，計(jì) 算使相對(duì)于從各配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差變得最小的次級(jí)相對(duì)傳感器位置 評(píng)價(jià)。此外，如果是穩(wěn)健估計(jì)，則以排除異常值而使誤差的影響變得最小的方式，根據(jù)初級(jí) 相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)而進(jìn)行相對(duì)位置評(píng)價(jià)的再調(diào)整，從而計(jì)算次級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)的 方法也可以是RANSAC以外的其他方法。
[0139] 最后，網(wǎng)絡(luò)位置確定部5620在次級(jí)相對(duì)傳感器位置評(píng)價(jià)中，根據(jù)位置的誤差達(dá)到 最小的從各配對(duì)共同觀測(cè)到的正確對(duì)應(yīng)的對(duì)象物的位置，生成在后文中說明的約束條件矩 陣，并以使得從各配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差達(dá)到最小的方式，使用最小二乘 最小化來求解約束條件矩陣，校正傳感器網(wǎng)絡(luò)整體中的各激光測(cè)距儀的位置和朝向，將校 正結(jié)果儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置54(S400)。
[0140] 以下，更詳細(xì)地說明圖5的流程圖的各步驟的處理。
[0141] (行人位置的檢測(cè)）
[0142] 圖6是示出通過激光測(cè)距儀實(shí)際觀測(cè)到的數(shù)據(jù)的圖。
[0143] 首先，說明圖5的步驟S100的行人位置的檢測(cè)的處理。
[0144] 如圖6(a)所示，背景掃描是為了使在環(huán)境中固定的部分模型化而構(gòu)筑的。在圖6 (a)中，背景區(qū)域(Background area)用灰色表示，檢測(cè)到兩個(gè)行人。
[0145] 經(jīng)過若干次掃描，針對(duì)各掃描角度分別收集一組觀測(cè)距離，將在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)最頻 繁地觀測(cè)到的距離用于構(gòu)筑背景模型。
[0146] (從掃描數(shù)據(jù)中提取人的位置）
[0147] 如圖6(b)所示，各數(shù)據(jù)掃描為了提取人的位置而按區(qū)段分開。
[0148] 為了簡(jiǎn)化處理，本系統(tǒng)使用腰的高度的掃描。
[0149] 優(yōu)選的是，針對(duì)掃描數(shù)據(jù)刪除異常值，并且為了使掃描數(shù)據(jù)變得平滑，也可以使用 中值濾波器。
[0150] 其結(jié)果是，在掃描數(shù)據(jù)中，例如在前景(foreground)提取寬度超過30cm的連續(xù)區(qū) 段。深度30cm以上的不連續(xù)視為區(qū)段邊界。
[0151] 另一方面，在處于同樣的距離的區(qū)段間刪除預(yù)定的寬度以下的小的間隙。另外，預(yù) 定的區(qū)段的長(zhǎng)度的范圍、例如寬度5cm至80cm之間的區(qū)段被認(rèn)為是人存在的位置的候補(bǔ)。
[0152] 針對(duì)這樣的成為人位置的候補(bǔ)的區(qū)段，使用橢圓形狀模型(例如，長(zhǎng)軸= 55cm和短 軸= 25cm)，將人體的中心位置確定為所觀測(cè)的人體的寬度的函數(shù)。在圖6(b)中，為簡(jiǎn)單起 見，用圓來表不人位置。
[0153] 從該步驟S100起，輸出激光測(cè)距儀的局部坐標(biāo)中的人的相對(duì)位置的列表。
[0154] 圖7是將圖5所示的流程圖改寫為功能模塊的圖，圖8是示出圖7的各功能模塊所輸 出的數(shù)據(jù)的例子的圖。
[0155] 參照?qǐng)D7,在考慮由N(n?)個(gè)激光測(cè)距儀構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過上述步驟S100 的過程，生成人的相對(duì)位置的列表。此處，針對(duì)每個(gè)激光測(cè)距儀而生成人的相對(duì)位置的列 表，因此，此處，生成N個(gè)列表。如圖8所示，"人的相對(duì)位置的列表（以下稱為"人位置列表")" 針對(duì)1個(gè)激光測(cè)距儀而包括表示所測(cè)定出的時(shí)刻的時(shí)間戳以及由該激光測(cè)距儀檢測(cè)到的行 人的位置的局部坐標(biāo)(此處，是極坐標(biāo)，（r，0))。
[0156] 回到圖7,接下來，在"各傳感器的群組探測(cè)處理"中，針對(duì)N個(gè)激光測(cè)距儀，根據(jù)人 位置列表，對(duì)每個(gè)激光測(cè)距儀進(jìn)行群組候補(bǔ)的探測(cè)。這對(duì)應(yīng)于圖4的社會(huì)群組識(shí)別部5610的 處理或者圖5的步驟S200的處理。所探測(cè)到的群組候補(bǔ)作為與激光測(cè)距儀各自對(duì)應(yīng)的N個(gè)群 組列表而輸出。此處，例如在與同一時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的距離數(shù)據(jù)中探測(cè)群組列表。如圖8(b)所 示，在"群組列表"中，對(duì)于各激光測(cè)距儀，針對(duì)1個(gè)群組(或者在后文中說明的子群組)而與m 個(gè)成員相應(yīng)地包括表示所測(cè)定出的時(shí)刻的時(shí)間戳、所檢測(cè)到的群組的成員的數(shù)量、群組的 移動(dòng)速度的絕對(duì)值|v|以及相對(duì)于群組的幾何中心的各成員的位置(此處是極坐標(biāo)中（r， Θ))。此處，如上所述，極坐標(biāo)的中心是群組的幾何中心，因此能夠使用例如以相同的權(quán)重考 慮各成員時(shí)的重心，極坐標(biāo)的方向分量的基準(zhǔn)能夠設(shè)為群組的移動(dòng)速度的方向。
[0157] 再次回到圖7,在"傳感器配對(duì)分析處理"中，根據(jù)群組列表，針對(duì)激光測(cè)距儀的各 配對(duì)，確定由配對(duì)共同觀測(cè)到的群組并且確定激光測(cè)距儀的配對(duì)之間的相對(duì)位置關(guān)系。根 據(jù)所確定的相對(duì)位置關(guān)系，以使位置誤差達(dá)到最小的方式，確定從激光測(cè)距儀的配對(duì)共同 觀測(cè)到的行人的位置。該"傳感器配對(duì)分析"對(duì)應(yīng)于圖5的步驟S300-S320的處理。在傳感器 配對(duì)分析中，針對(duì)N個(gè)激光測(cè)距儀的能夠配對(duì)的組合而執(zhí)行，因此輸出N* (N-l)/2個(gè)"共同 觀測(cè)到的對(duì)象物的列表"。例如在激光測(cè)距儀是4個(gè)的情況下，能夠配對(duì)的組合有6( =4 * 3/ 2)種。如圖8(c)所示，在"共同觀測(cè)到的對(duì)象物的列表"中，針對(duì)共同觀測(cè)到的每個(gè)對(duì)象物， 包括構(gòu)成配對(duì)中的一方的激光測(cè)距儀的局部坐標(biāo)下的共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置坐標(biāo)和 構(gòu)成配對(duì)中的另一方的激光測(cè)距儀的局部坐標(biāo)下的相同對(duì)象物的位置坐標(biāo)的群組。
[0158] 再次回到圖7,最后在"網(wǎng)絡(luò)整體的校正處理"中，根據(jù)"共同觀測(cè)到的對(duì)象物的列 表"，生成在后文中說明的約束條件矩陣，通過最小二乘法求解基于該約束條件矩陣的條件 式，從而求出N個(gè)激光測(cè)距儀的傳感器網(wǎng)絡(luò)整體中的各自的位置和朝向，從而執(zhí)行校正處 理。該"網(wǎng)絡(luò)整體的結(jié)構(gòu)處理"對(duì)應(yīng)于圖4的網(wǎng)絡(luò)位置確定部5620的處理或者圖5的步驟 S400〇
[0159] 在"網(wǎng)絡(luò)整體的結(jié)構(gòu)處理"中，輸出表示傳感器網(wǎng)絡(luò)整體中的各激光測(cè)距儀的位置 和朝向的"傳感器位置列表"。如圖8(d)所示，在"傳感器位置列表"中，包括每個(gè)激光測(cè)距儀 在傳感器網(wǎng)絡(luò)整體中的位置和方向。沒有特別的限定，"傳感器網(wǎng)絡(luò)整體中的位置和方向的 決定"是指，例如在以任一個(gè)距離傳感器例如第一個(gè)距離傳感器的位置為基準(zhǔn)時(shí)，決定傳感 器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部其他距離傳感器的相對(duì)位置和相對(duì)朝向。其后，通過使以上述方式?jīng)Q定的 "各距離傳感器的傳感器網(wǎng)絡(luò)整體中的位置和方向"與樓層圖等相整合，在全局坐標(biāo)中確定 通過各距離傳感器檢測(cè)出的對(duì)象物的位置。
[0160] 以下，針對(duì)圖7所示的各處理的每個(gè)功能模塊，說明該處理。
[0161](姿勢(shì)不變的特征的探測(cè)）
[0162] 在本實(shí)施方式中，如上所述，采用在行人流中形成的社會(huì)群組以作為姿勢(shì)不變的 特征。
[0163] 與各個(gè)行人軌道相比，社會(huì)群組能夠描述更多特征，它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)穩(wěn)定。
[0164] (作為姿勢(shì)不變的特征的社會(huì)群組）
[0165] 為了使用社會(huì)群組以作為姿勢(shì)不變的特征，定義即使在由不同位置的激光測(cè)距儀 觀測(cè)時(shí)也能夠測(cè)定為不變的特性的描述矢量。
[0166] 該描述矢量包括群組的成員的數(shù)量n、該動(dòng)態(tài)矢量的絕對(duì)值|v| (如果著眼于在傳 感器相對(duì)坐標(biāo)中定義V，則能夠僅使用其大小以作為姿勢(shì)不變的特性）以及群組的形狀的幾 何學(xué)描述。
[0167] 群組的形狀能夠作為該成員的位置的列表而以姿勢(shì)不變的方法進(jìn)行描述。即，通 過相對(duì)于群組(或者在后文中說明的子群組）的幾何中心(重心）的各成員的位置來表示。
[0168] 將該各成員的位置的信息作為矢量的集合1={1111，1112，一，11111}儲(chǔ)存到存儲(chǔ)裝置54。 該矢量的集合1={ 1111，1112，一，11111}作為關(guān)于以群組的幾何中心為原點(diǎn)而在群組的運(yùn)動(dòng)的方 向上具有其X軸這樣的極坐標(biāo)系中的各成員的位置的描述來儲(chǔ)存。
[0169] (社會(huì)群組的探測(cè)）
[0170] 圖9是用于說明圖7的"各傳感器的群組探測(cè)處理"的流程圖。
[0171] 即，為了以各傳感器進(jìn)行群組探測(cè)處理，通過所探測(cè)到的人與人之間的距離小于 預(yù)定的距離例如小于1.5m，并且運(yùn)動(dòng)的方向?qū)R(運(yùn)動(dòng)的方向在預(yù)定的角度范圍內(nèi)（例如± 30°內(nèi)）一致），從而將行人的群組確定為社會(huì)群組。
[0172] 例如，作為初始值，將時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)定為t = 0,用于確定作為處理對(duì)象的人Η的工作 變量也設(shè)定為第〇個(gè)。
[0173] 參照?qǐng)D9，CPU56在開始"各傳感器的群組探測(cè)處理"時(shí)，使作為處理的對(duì)象的時(shí)間 步長(zhǎng)進(jìn)一步推進(jìn)，并且重置群組列表(S2002)。
[0174] 接下來，CPU56將作為當(dāng)前的處理對(duì)象的時(shí)間步長(zhǎng)的"人位置列表"中的下一個(gè)人Η 設(shè)定為對(duì)象(S2004)，判斷人Η是否與已經(jīng)被確定的群組候補(bǔ)相距1.5m以內(nèi)的距離并且移動(dòng) 的方向在±30°內(nèi)一致(S2006)。
[0175] CPU56在距離和移動(dòng)的方向滿足條件的情況下（S2006中的"是"），添加人Η以作為 當(dāng)前的群組列表內(nèi)的對(duì)應(yīng)的群組候補(bǔ)的成員（S2008)。
[0176]另一方面，CPU56在距離和移動(dòng)的方向不滿足條件的情況下（S2006中的"否"），判 斷人Η是否與所觀測(cè)的其他人相距1.5m以內(nèi)的距離并且移動(dòng)的方向在±30°內(nèi)一致 (S2010)〇
[0177] CPU56在距離和移動(dòng)的方向滿足條件的情況下（S2010中的"是"），在當(dāng)前的群組列 表內(nèi)生成新的群組候補(bǔ)(S2012)。
[0178]另一方面，CPU56在距離和移動(dòng)的方向不滿足條件的情況下（S2010中的"否"），當(dāng) 在當(dāng)前的"人位置列表"內(nèi)進(jìn)一步地登記了人時(shí)(S2014中的"是"），使處理返回到S2004。 [0179] CPU56在距離和移動(dòng)的方向不滿足條件的情況下（S2010中的"否"），當(dāng)在當(dāng)前的 "人位置列表"內(nèi)不再登記人時(shí)（S2014中的"否"），判斷是否有所觀測(cè)到的時(shí)間步長(zhǎng) (S2016)〇
[0180] CPU56在仍有時(shí)間步長(zhǎng)情況下（S2016中的"是"），使處理返回到步驟S2002。
[0181] 另一方面，CPU56在不再有時(shí)間步長(zhǎng)的情況下（S2016中的"否"），針對(duì)在群組列表 中列舉出的各群組，計(jì)算群組的子群組和各子群組的描述矢量(S2020)。
[0182]其結(jié)果是，CPU56針對(duì)所有的時(shí)間步長(zhǎng)而輸出每個(gè)激光測(cè)距儀的群組列表。群組列 表是指各時(shí)間步長(zhǎng)中的每一個(gè)距離傳感器所觀測(cè)的所有群組的列表。
[0183] (用于避免遮擋(occlusion)的影響的子群組的列舉）
[0184] 以下，進(jìn)一步說明上述"子群組"。
[0185] 群組的某些成員有可能被他人從激光測(cè)距儀的可視范圍中遮蔽(稱為遮擋）。
[0186] 因此，某個(gè)群組可能被觀測(cè)成，對(duì)于1個(gè)激光測(cè)距儀來說具有3個(gè)成員，但對(duì)于另一 個(gè)激光測(cè)距儀來說僅具有2人。
[0187] 為了應(yīng)對(duì)該可能性，在CPU56中，為了用作進(jìn)行激光測(cè)距儀的配對(duì)之間的匹配的候 補(bǔ)，列舉所有構(gòu)成所觀測(cè)到的群組的子群組。
[0188] 圖10是示出與可能的遮擋對(duì)應(yīng)的子群組和群組的描述矢量的圖。
[0189] 圖10(a)示出由激光測(cè)距儀S1觀測(cè)到的群組，圖10(b)列舉出所觀測(cè)到的群組的可 能的子群組。以下，在匹配處理等中，在僅稱為"群組"的情況下，還包括針對(duì)該群組的子群 組。另外，在某個(gè)群組的子群組與其他群組匹配或者某個(gè)群組的子群組與其他群組的子群 組匹配的情況下，也稱為"群組已匹配"。
[0190] 針對(duì)3人群組，由于遮擋的可能性，將原來的3人群組、3人中的兩人的第一群組、3 人中的兩人的第二群組列舉為子群組。從3人中選出2人的組合有3種，但剩余的1種在遮擋 中無法產(chǎn)生，因此不設(shè)為列舉的對(duì)象。
[0191] 然后，如圖10(c)所示，CPU56針對(duì)各子群組而計(jì)算上述描述矢量。
[0192] 例如當(dāng)在從激光測(cè)距儀S1與激光測(cè)距儀S2的配對(duì)觀測(cè)3人群組時(shí)1個(gè)成員從傳感 器S2的視點(diǎn)中被遮蔽的情況下，如圖10(b)所示，列舉出3個(gè)可能的子群組，從而能夠確定由 激光測(cè)距儀S2觀測(cè)到的群組和由激光測(cè)距儀S1觀測(cè)到的群組的子群組之間的匹配。
[0193] 圖11是用于說明圖7所示的"傳感器配對(duì)分析處理"的功能框圖。
[0194] 在圖11中，示例性地示出關(guān)于激光測(cè)距儀S1與激光測(cè)距儀S2的配對(duì)的處理。
[0195] 參照?qǐng)D11，在相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理中，將關(guān)于激光測(cè)距儀S1的群組列表和關(guān)于 激光測(cè)距儀S2的群組列表作為輸入，輸出激光測(cè)距儀S1與激光測(cè)距儀S2的粗略的相對(duì)位置 關(guān)系評(píng)價(jià)的結(jié)果。
[0196] "相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理"對(duì)應(yīng)于圖5的步驟S300-S310。另外，將"粗略的相對(duì)位置 關(guān)系評(píng)價(jià)"的結(jié)果稱為"初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系"。
[0197] 在RANSAC處理中，將初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系以及關(guān)于激光測(cè)距儀S1的人位置列表和關(guān) 于激光測(cè)距儀S2的人位置列表作為輸入，輸出"共同觀測(cè)到的對(duì)象物的列表"。
[0198] RANSAC處理對(duì)應(yīng)于圖4的RANSAC處理部5616的處理或者圖5的步驟S320的處理。
[0199] 圖12是用于說明圖11所示的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理的功能框圖。
[0200] 在群組比較處理(S300-1)中，將關(guān)于激光測(cè)距儀S1的群組列表和關(guān)于激光測(cè)距儀 S2的群組列表作為輸入，針對(duì)激光測(cè)距儀S1與激光測(cè)距儀S2的配對(duì)而輸出"一致的群組的 列表"。
[0201] 傳感器偏移計(jì)算處理(S300-2)將一致的群組的列表作為輸入，輸出關(guān)于各時(shí)間步 長(zhǎng)中的激光測(cè)距儀的配對(duì)的"預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的評(píng)價(jià)"。在該情況下，針對(duì)一致的群組 的每一配對(duì)而計(jì)算"預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的評(píng)價(jià)"。此外，關(guān)于"相對(duì)位置關(guān)系"，沒有特別的 限定，是指以激光測(cè)距儀的配對(duì)中的一方的位置作為基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)的激光測(cè)距儀的坐標(biāo)系 中的其他激光測(cè)距儀的位置和朝向。在這種意思下，也將"相對(duì)位置關(guān)系"稱為"傳感器偏 移"。
[0202] 群組比較處理(S300-1)和傳感器偏移計(jì)算處理(S300-2)的組合對(duì)應(yīng)于圖5的步驟 S300〇
[0203]粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理將"預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的評(píng)價(jià)"作為輸入，輸出 "粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)"的結(jié)果即"初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系"。
[0204] 圖13是用于說明CPU56在群組比較處理(S300-1)中進(jìn)行的處理的流程圖。
[0205] 在圖13中，說明針對(duì)距離傳感器S1與距離傳感器S2的配對(duì)而比較群組的處理。此 處，在各時(shí)間步長(zhǎng)中，將距離傳感器S1的群組列表中的各群組與距離傳感器S2的群組列表 中的各群組進(jìn)行比較。在所有的距離傳感器中執(zhí)行這樣的比較。
[0206] 如上所述，群組的描述矢量由成員的人數(shù)η、其速度矢量的大小| v |和成員/矢量Μ 的集合構(gòu)成。
[0207] 在評(píng)價(jià)2個(gè)群組(子群組）間的匹配的似然度時(shí)，最初僅考慮相同人數(shù)的群組即nl =n2的情況。此外，也可以不僅根據(jù)群組的人數(shù)，還根據(jù)群組速度的大小之差的大小即以| vl I -1 ν2 I I〈Vthreshold這樣的條件來進(jìn)行過濾。此處，Vthreshold是預(yù)定的閾值。
[0208] 此處，設(shè)為僅進(jìn)行根據(jù)群組的人數(shù)的過濾而進(jìn)行說明。
[0209] 首先，作為初始設(shè)定，將指定進(jìn)行群組的選擇時(shí)的群組的工作變量和用于指定群 組內(nèi)的成員的工作變量都設(shè)定為0。
[0210] 參照?qǐng)D13，CPU56在開始群組比較處理時(shí)，將關(guān)于激光測(cè)距儀S1的群組列表和關(guān)于 激光測(cè)距儀S2的群組列表作為輸入，進(jìn)行接下來的群組的比較處理（S3102)。此處，將成為 比較對(duì)象的群組設(shè)為群組G1和群組G2。此處，設(shè)為群組還包括子群組。
[0211]接下來，CPU56判斷進(jìn)行比較的群組的成員的人數(shù)是否相等(S3104)。在不相等的 情況下，處理返回到步驟S3102。
[0212]另一方面，在相等的情況下（S3104中的"是"），關(guān)于所比較的2個(gè)群組(G1、G2)，將 群組G1的第i個(gè)成員定義為πη'將對(duì)應(yīng)的群組G2的成員定義為mf2,計(jì)算其成員間的距離di =|miG1-miG2| (S3106)。
[0213] 此處，如上所述，在通過以群組的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)(X軸）的極坐標(biāo)來表現(xiàn)的情況 下，例如設(shè)為從X軸左轉(zhuǎn)而將編號(hào)與群組的成員建立對(duì)應(yīng)，并針對(duì)同一編號(hào)的成員計(jì)算距 離。
[0214] 接下來，CPU56判斷是否距離di = | miG1-miG21〈d-(S3108)。
[0215] 此處，dthresold是預(yù)定的閾值。
[0216] 在距離不小于閾值的情況下（S3108中的"否"），處理返回到步驟S3102。
[0217]另一方面，在距離小于閾值的情況下（S3108中的"是"），CPU56判斷是否存在群組 內(nèi)的再下一個(gè)成員（S3110)。
[0218] 在存在下一個(gè)成員的情況下，處理返回到步驟S3106。
[0219]另一方面，在沒有下一成員的情況下，CPU56設(shè)為群組一致，將該群組添加到"一致 的群組的列表"中，處理返回到步驟S3102。
[0220] 如果針對(duì)所有的群組結(jié)束了比較，則輸出"一致的群組的列表"。
[0221] 此外，設(shè)為"在通過以群組的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)(X軸）的極坐標(biāo)來表現(xiàn)的情況下，例 如從X軸左轉(zhuǎn)而將編號(hào)與群組的成員建立對(duì)應(yīng)"而進(jìn)行了說明，但如果在運(yùn)動(dòng)方向的探測(cè)中 有誤差，則該編號(hào)附加也有可能發(fā)生偏差。因此，也可以是，針對(duì)2個(gè)群組，首先確定最接近 的成員的配對(duì)，以該最接近的成員作為起點(diǎn)來附加編號(hào)。
[0222] 圖14是示出從2個(gè)不同的距離傳感器"L"和"N"的視點(diǎn)觀測(cè)的2個(gè)群組的例子的圖。
[0223] 觀測(cè)到的人用表示，被遮蔽的人用"?"表示。
[0224] 在圖14中，由于遮擋，兩個(gè)行人無法從距離傳感器N觀測(cè)到。
[0225] 圖15是示出從圖14所示的各距離傳感器觀測(cè)到的群組的描述矢量的圖。
[0226] 在圖15中，示出針對(duì)從距離傳感器L觀測(cè)的群組的人數(shù)為3人的群組2而列舉出子 群組的狀態(tài)。
[0227] 從距離傳感器N觀測(cè)的人數(shù)為2人的"群組3"可能與由距離傳感器L觀測(cè)到的人數(shù) 為3人的"群組2"的"子群組2c"匹配。
[0228](關(guān)于相對(duì)位置關(guān)系的假設(shè)的生成）
[0229]圖16是用于說明傳感器偏移計(jì)算處理(S300-2)的處理的流程圖。
[0230]在該傳感器偏移計(jì)算處理中，在圖13的處理中，輸入關(guān)于被判斷為一致的群組的 描述矢量。
[0231] 作為前提，關(guān)于由距離傳感器S1觀測(cè)到的某個(gè)群組G1的觀測(cè)S1G1和由距離傳感器 S2觀測(cè)到的針對(duì)同一群組的觀測(cè)5261，能夠以變換矩陣乂出^的形式定義傳感器偏移的假 設(shè)。即，變換矩陣 S1S2HG1對(duì)應(yīng)于如下的矩陣，即基于從距離傳感器S1與距離傳感器S2觀測(cè)到 相同的群組G1這樣的情形，以傳感器S1的位置作為基準(zhǔn)，從傳感器S2的局部坐標(biāo)向傳感器 S1的局部坐標(biāo)進(jìn)行變換的矩陣。
[0232] 參照?qǐng)D16,當(dāng)開始傳感器偏移計(jì)算處理時(shí)，CPU56針對(duì)通過距離傳感器S1觀測(cè)到的 某個(gè)群組的觀測(cè) 5161和通過傳感器S2觀測(cè)到的該同一群組的觀測(cè)S2G1，將旋轉(zhuǎn)偏移S10 S2設(shè)為 運(yùn)動(dòng)方向510(；1和510 (；1之差來進(jìn)行計(jì)算(S3202)。
[0233] 接下來，CPU56將2個(gè)傳感器間的平移移動(dòng)的偏移設(shè)為群組的中心位置(slxG1，sly G1) 和(S2XGi，S2yGi)之差來進(jìn)彳丁計(jì)算(S3204)。
[0234] 將所計(jì)算出的變換矩陣51^!^作為傳感器S1與傳感器S2之間的預(yù)備的相對(duì)位置關(guān) 系的評(píng)價(jià)（"預(yù)備的傳感器偏移假設(shè)"）而輸出。
[0235] 能夠確定。
[0236](基于霍夫變換投票法的群集識(shí)別(S310))
[0237] 由于說明了圖12中的群組比較處理(S300-1)與傳感器偏移計(jì)算處理(S300-2)，以 下，說明作為接下來的步驟的"粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理(S310)"。
[0238] 在"粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理(S310)"中，為了針對(duì)同一傳感器配對(duì)而將與群 組間的匹配對(duì)應(yīng)的相對(duì)的傳感器偏移按群集分開，決定似然度最高的傳感器偏移（"粗略的 相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)"的結(jié)果，即"初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系"），使用以下說明的"廣義化的霍夫變 換"。
[0239] 為了執(zhí)行這樣的處理，以距離傳感器S1作為基準(zhǔn)，在作為該距離傳感器S1的局部 坐標(biāo)的（x，y，9)空間中，定義離散的累加器柵格(Accumulator grid)(用于投票處理的格子 狀的分區(qū)，以下將各分區(qū)稱為區(qū)間），關(guān)于所識(shí)別到的各社會(huì)群組匹配，在與通過該群組決 定的預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的評(píng)價(jià)（"預(yù)備的傳感器偏移假設(shè)"）對(duì)應(yīng)的區(qū)間進(jìn)行投票處理。 [0240]圖17是用于說明"粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理(S310)"的處理的功能框圖。
[0241]參照?qǐng)D17,首先在"固有的群組的匹配處理(S3102)"中，將預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的 評(píng)價(jià)（"預(yù)備的傳感器/偏移假設(shè)"）作為輸入，在后文中說明的步驟中，在多個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)， 確定作為同一固有的群組進(jìn)行移動(dòng)的群組候補(bǔ)。針對(duì)該固有的群組，在多個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)對(duì) 各時(shí)間步長(zhǎng)中的預(yù)備的相對(duì)位置關(guān)系的評(píng)價(jià)進(jìn)行平均化，從而計(jì)算局部坐標(biāo)中的傳感器偏 移假設(shè)。即，"局部坐標(biāo)中的傳感器偏移假設(shè)"是指，在(x，y，9)空間中，表示關(guān)于固有群組而 平均化的距離傳感器S2的位置和方向，用 Gn表示與其對(duì)應(yīng)的變換矩陣。
[0242] 接下來，在"一致性指標(biāo)計(jì)算處理(S3104)"中，將表示各局部坐標(biāo)中的傳感器偏移 假設(shè)的正確性的似然度計(jì)算為一致性指標(biāo)C(x，y，Θ)。
[0243] 為了評(píng)價(jià)該似然度，一致性指標(biāo)C(x，y，0)也使用距離傳感器S1和S2的人位置列 表，如在后文中所說明地，根據(jù)2個(gè)傳感器的觀測(cè)歷史來進(jìn)行計(jì)算。
[0244] 進(jìn)而，在"向累加器柵格的投票處理(S3106)"中，如在后文中所說明地，依照一致 性指標(biāo)C(x，y，0)對(duì)投票的數(shù)量添加權(quán)重，執(zhí)行向累加器柵格投票的處理。通過進(jìn)行了這樣 的加權(quán)的投票，能夠降低對(duì)噪聲的靈敏度(提高對(duì)噪聲的耐受性）。投票的結(jié)果是，將投票數(shù) 最多的"局部坐標(biāo)中的傳感器偏移假設(shè)"作為"粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)"的結(jié)果（"初級(jí)相 對(duì)位置關(guān)系"）而輸出。
[0245] 此外，在圖17中，通過進(jìn)行各時(shí)間步長(zhǎng)的群組候補(bǔ)間的匹配來確定固有的群組，但 也可以通過例如公知的方法，求出各行人的移動(dòng)軌跡之后，根據(jù)該移動(dòng)軌跡的接近的程度 來確定固有的群組。
[0246] 圖18是用于說明"固有的群組的匹配處理(S3102)"的概念的圖。
[0247] 參照?qǐng)D18,針對(duì)距離傳感器S1的時(shí)間步長(zhǎng)T = t時(shí)的觀測(cè)與時(shí)間步長(zhǎng)T = t+1時(shí)的觀 測(cè)，通過以下的過程來進(jìn)行比較。
[0248] 即，群組(子群組)G1和G2是指在滿足以下的條件時(shí)被判斷為是同一固有的群組。
[0249] 1)2個(gè)群組的成員的數(shù)量相等。
[0250] 2)群組G1內(nèi)的第i個(gè)成員nuei與對(duì)應(yīng)的群組G2的成員nue2在以下的條件時(shí)，認(rèn)為一 致(匹配）。
[0251] 2-1)成員nuG1與成員nuG2最接近(距離最近）。
[0252] 2-2)成員nuG1與成員nuG2的距離是預(yù)定的閾值以下。
[0253] 通過以上的過程，提取同一固有群組，通過在該固有群組的移動(dòng)歷史內(nèi)的平均處 理，計(jì)算"局部坐標(biāo)中的傳感器偏移假設(shè)"。
[0254] 圖19是用于說明"一致性指標(biāo)計(jì)算處理(S3104)"的概念的圖。
[0255] 此處，針對(duì)記錄數(shù)據(jù)中的各時(shí)間步長(zhǎng)，考慮通過距離傳感器S1探測(cè)到的對(duì)象物的 一組二維位置S1P1、通過距離傳感器S2探測(cè)到的對(duì)象物的一組二維位置 52?2以及通過關(guān)于固 有群組Gn的基于共同的觀測(cè)的變換矩陣51^!^~來表示的變換（"局部坐標(biāo)中的傳感器偏移 假設(shè)，，）。
[0256] 通過計(jì)算乂:^以· 52?2這樣的積，得到距離傳感器S1的坐標(biāo)系中的一組位置51? 2。 因此，一組位置S1p2能夠直接與位置51?1進(jìn)行比較，在傳感器偏移假設(shè)正確的情況下，它們彼 此重疊。
[0257] 在"一致性指標(biāo)計(jì)算處理（S3104)"中，通過計(jì)數(shù)有幾個(gè)這樣可以認(rèn)為彼此重疊的 對(duì)象物的位置來進(jìn)行計(jì)算。
[0258] 因此，首先，為了發(fā)現(xiàn)作為判斷是否存在這樣的重疊的對(duì)象的觀測(cè)配對(duì)，進(jìn)行如下 那樣的基于行人的運(yùn)動(dòng)方向的過濾，在該過濾中認(rèn)為僅有彼此間運(yùn)動(dòng)方向在閾值角度以 內(nèi)、即具有| sl0(1)p2-sl0Wpl | <0match的運(yùn)動(dòng)方向的觀測(cè)配對(duì)是匹配的候補(bǔ)。
[0259] 關(guān)于位置51?2中經(jīng)過上述過濾而殘留的各位置（即，經(jīng)過上述過濾而被認(rèn)為是判斷 對(duì)象的候補(bǔ)的各位置），關(guān)于這樣的位置51仍中的所有的點(diǎn)，針對(duì)位置S1P1進(jìn)行最接近探索。
[0260] 例如，為了計(jì)算上的效率，也可以在該探索中使用k_d木。
[0261] 計(jì)算從位置S1p2(1)到其最接近的位置51Ρ? ω的距離和第二接近的接近位置51?1(1{)。
[0262] 然后，在以下的歐幾里德距離的比率是預(yù)定的值例如0.8以下的情況下，認(rèn)為最接 近位置相匹配，即在以下的式子成立的情況下，判斷為2個(gè)位置重疊(匹配）。
[0265] 從經(jīng)驗(yàn)上來說，這樣的判斷在將預(yù)定的值設(shè)為0.8的情況下，只不過丟掉正確的匹 配的不到5%，而去除錯(cuò)誤的匹配的90%。
[0266] 然后，將一致性指標(biāo)C(x，y，0)定義為如下位置的總數(shù)，g卩，去除在計(jì)算變換矩 陣51^^~時(shí)使用的群組Gn自身所包含的觀測(cè)位置，在通過距離傳感器S1觀測(cè)到的位置 S1P1 與將通過距離傳感器S1觀測(cè)到的位置變換而得到的位置S1p2之間匹配的位置。
[0267] 在變換矩陣傳感器間的真正偏移較遠(yuǎn)的情況下，指標(biāo)C更接近于0,在真 正接近的情況下，指標(biāo)C變高。
[0268]圖20是用于說明"向累加器柵格的投票處理(S3106)"的概念的圖。
[0269]在圖20中，為了說明的簡(jiǎn)單起見，僅通過(x，y，0)空間中的(x，y)坐標(biāo)來表現(xiàn)"局部 坐標(biāo)中的傳感器偏移假設(shè)"。
[0270]在(x，y)空間中設(shè)定圖20所示的區(qū)間。
[0271] 使用在圖19的處理中計(jì)算出的一致性指標(biāo)C(x，y，0)，針對(duì)各假設(shè)，對(duì)累加器區(qū)間 添加 C票的投票。
[0272] 最后，將與得分最多的累加器區(qū)間對(duì)應(yīng)（或者在沒有1個(gè)最多得票的區(qū)間的情況 下，將與所有的最多得票區(qū)間關(guān)聯(lián)的配對(duì)的組結(jié)合而得到）的假設(shè)作為"粗略的相對(duì)位置關(guān) 系評(píng)價(jià)"的結(jié)果（"初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系"）而輸出。
[0273](基于穩(wěn)健估計(jì)的異常值的去除）
[0274] 圖21是用于說明圖11所示的RANSAC處理(S320)的流程圖。
[0275] -旦收集到足夠讓至少1個(gè)區(qū)間包括來自某個(gè)閾值的個(gè)數(shù)不同的群組（期望例如 設(shè)為5個(gè)以上）的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，則認(rèn)為傳感器配對(duì)具有一定程度上可信賴的"粗略的相對(duì)位 置關(guān)系評(píng)價(jià)"的結(jié)果(粗略的傳感器偏移假設(shè)）。
[0276] -旦所有的傳感器分別具有至少1個(gè)可信賴的"粗略的傳感器偏移假設(shè)"，則 RANSAC(隨機(jī)樣本一致性)技術(shù)用于通過排除異常值而對(duì)各假設(shè)進(jìn)行再調(diào)整。
[0277] 關(guān)于各傳感器配對(duì)，使用"粗略的相對(duì)位置關(guān)系評(píng)價(jià)處理(S310)"中得到的最佳的 "粗略的傳感器偏移假設(shè)"和觀測(cè)配對(duì)的對(duì)應(yīng)的群組來執(zhí)行以下的處理。
[0278] 如圖19所示，即使是該最佳的"粗略的傳感器偏移假設(shè)"，也稍微包含不正確的可 能性，因此觀測(cè)配對(duì)的群組有可能包括錯(cuò)誤的匹配(對(duì)一致性指標(biāo)沒有貢獻(xiàn)的觀測(cè)位置的 配對(duì))而被決定。
[0279] 因此，RANSAC處理的目的是通過進(jìn)一步進(jìn)行傳感器偏移假設(shè)和對(duì)應(yīng)的觀測(cè)配對(duì)的 集合的再調(diào)整，排除這些錯(cuò)誤的匹配。
[0280] 表示最佳的"粗略的傳感器偏移假設(shè)"的變換矩陣用Η來表示。在變換矩陣Η與距離 傳感器配對(duì)S1和S2對(duì)應(yīng)時(shí)，通過將變換矩陣設(shè)為Η，將距離傳感器S2的局部坐標(biāo)的位置變換 成距離傳感器S1的局部坐標(biāo)的位置。
[0281] 參照?qǐng)D21，當(dāng)開始RANSAC處理時(shí)，CPU56根據(jù)最佳的"粗略的傳感器偏移假設(shè)"，針 對(duì)各傳感器配對(duì)，計(jì)算變換矩陣H( S3302)。
[0282] 接下來，CPU56從關(guān)于作為當(dāng)前的計(jì)算對(duì)象的傳感器配對(duì)中的1個(gè)距離傳感器S1的 人位置列表中，隨機(jī)地選擇與預(yù)定人數(shù)相應(yīng)的子集合(S3304)。
[0283] 進(jìn)而，CPU56通過矩陣Η將通過距離傳感器S2觀測(cè)的人位置求出以作為關(guān)于距離傳 感器S1的局部坐標(biāo)系中的位置，針對(duì)關(guān)于距離傳感器S1的人位置列表的選擇出的子集合的 各位置，從關(guān)于距離傳感器S2的人位置列表中提取距離上最接近的人的位置(S3306)。將這 樣地提取出的人的位置的配對(duì)稱為"共同觀測(cè)到的對(duì)象物"。
[0284] 接下來，CPU56以最適合于"共同觀測(cè)到的對(duì)象物"的各位置的方式，計(jì)算傳感器偏 移的假設(shè)(用變換矩陣把來表示）（S3308)。例如能夠利用通過變換矩陣把進(jìn)行的變換，以使 "共同觀測(cè)到的對(duì)象物"的位置的誤差達(dá)到最小的方式，使用最小二乘法等，計(jì)算變換矩陣 Η，。
[0285] 接下來，CTU56針對(duì)作為子集合而提取出的人位置以外的人位置，通過變換矩陣 把，根據(jù)最接近匹配是否成立，按是否為正確對(duì)應(yīng)（inlier)和錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)(outlier:異常值） 來進(jìn)行分類(S3310)。沒有特別的限定，能夠通過與在計(jì)算一致性指標(biāo)時(shí)使用的過程同樣的 過程來決定是否為最接近匹配。或者也可以僅僅通過判斷對(duì)象物的距離之差是否小于預(yù)定 的閾值來判斷為最接近匹配。
[0286] 接下來，CPU56僅使用被認(rèn)為是正確對(duì)應(yīng)的觀測(cè)配對(duì)，關(guān)于這些正確對(duì)應(yīng)的觀測(cè)配 對(duì)，以使通過變換矩陣H"變換了的正確對(duì)應(yīng)的"共同觀測(cè)到的對(duì)象物"的位置的誤差達(dá)到最 小的方式，計(jì)算進(jìn)行了再調(diào)整的變換矩陣H"（S3312)。進(jìn)而，計(jì)算關(guān)于使用變換矩陣H"來計(jì) 算的正確對(duì)應(yīng)的觀測(cè)配對(duì)的位置的誤差之和ε。
[0287] 接下來，判定是否按預(yù)定的次數(shù)重復(fù)了步驟S3304-S3312的處理（S3314)，在未反 復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的情況下，處理返回到步驟S3304。
[0288]另一方面，在已經(jīng)反復(fù)進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的情況下，CPU56生成位置的誤差之和ε最 小的正確對(duì)應(yīng)的觀測(cè)配對(duì)的群組，以作為關(guān)于作為對(duì)象的傳感器配對(duì)的"共同觀測(cè)到的對(duì) 象物的列表"。
[0289] 此處，將通過位置的誤差之和ε最小的變換矩陣Η"來表示的傳感器偏移的假設(shè)稱 為"次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系"。
[0290] 針對(duì)所有的傳感器配對(duì)，重復(fù)進(jìn)行這樣的RANSAC處理。
[0291 ](計(jì)算網(wǎng)絡(luò)約束條件的聯(lián)立解的過程和傳感器位置的校正）
[0292] 圖22是用于說明圖7所示的"網(wǎng)絡(luò)整體的校正處理"的功能框圖。
[0293] "網(wǎng)絡(luò)整體的校正處理"針對(duì)各傳感器配對(duì)，將在RANSAC處理中得到的"位置的誤 差之和ε最小的正確對(duì)應(yīng)的觀測(cè)配對(duì)的群組"的位置組合到約束條件矩陣中，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的 所有傳感器的相對(duì)位置而求解該矩陣。
[0294] 為了構(gòu)筑約束條件矩陣，將第η個(gè)距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的位置設(shè)為（χη， yn)，將方向設(shè)為θη。
[0295] 關(guān)于從距離傳感器η的局部坐標(biāo)系向網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系（關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)整體的坐標(biāo)系） 的變換，要求通過以下的式（1)的齊次變換矩陣來表示的_θη的旋轉(zhuǎn)以及-χη和-yn的平移運(yùn) 動(dòng)。
[0296] 此處，作為網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，例如取距離傳感器1的位置。
[0297] [式 2]
[0299]所有的距離傳感器η的坐標(biāo)和方向能夠表示為參數(shù)矢量β=[χ1，yl，Θ1，…，xn，yn， θη]τ〇
[0300] 傳感器η的局部坐標(biāo)中的各人的觀測(cè)、ηρ在這里能夠變換到以下的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系：
[0301] [式 3]
[0302] °ρ = °Τηηρ
[0303] 針對(duì)各傳感器配對(duì)，考慮對(duì)應(yīng)的共有的觀測(cè)的配對(duì)Pp，2!)}。該配對(duì)在網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系 中表現(xiàn)相同的位置。因此，該配對(duì)之間的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的位置的誤差應(yīng)該被最小化：
[0304] 例如考慮通過距離傳感器1與距離傳感器2如以下那樣提供的共同的觀測(cè)的位置。 [0305][式 4]
[0307] 針對(duì)這樣的共同的觀測(cè)，需要使以下的錯(cuò)誤函數(shù)最小化。
[0308] [式5]
[0309] ε(β)= | | ^iVVp |
[0310] 接下來，使這些各傳感器配對(duì)的約束條件組合到單一的約束條件矩陣。
[0311] 考慮以下的1個(gè)6行1列的共有的觀測(cè)矢量。
[0312][式6]
[0313] plj2 = [1pT 2ρτ]
[0314] 針對(duì)這樣的觀測(cè)矢量，網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的位置的誤差以如下的式子進(jìn)行表示。
[0315] [式 7]
[0317]關(guān)于距離傳感器1與距離傳感器2的配對(duì)，針對(duì)m個(gè)共同的觀測(cè)的位置，能夠如以下 這樣匯集位置的誤差。
[0318][式8]
[0320] 將該式中出現(xiàn)的要素設(shè)為3m行6列的差分矩陣，如以下這樣定義。
[0321] [式 9]
[0323] 另外，如以下這樣定義共有的觀測(cè)矩陣。
[0324] [式 10]
[0326] 如果組合來自其他傳感器配對(duì)的觀測(cè)，則如下所示：
[0327] [式 11]
[0329] 然后，在式11中，為了發(fā)現(xiàn)通過最小二乘法而使ε(β)最小化的β的最佳值，使用例 如拉凡格氏法（Levenberg-Marquardt Method) 〇
[0330] 這樣，求出各距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的位置的信息。
[0331] 進(jìn)而，實(shí)際上，以上述方式求出的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的傳感器位置與現(xiàn)實(shí)的樓層的地 圖之間，關(guān)于方向和位置而處于不確定的關(guān)系。因此，將樓層的地圖或者從樓層的上面拍攝 的照片等與上述的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的傳感器位置例如重疊顯示在顯示器上之后，最終以手動(dòng) 方式進(jìn)行匹配，從而能夠使樓層地圖與各距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系中的位置相整合。
[0332](評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)）
[0333] 為了與對(duì)照環(huán)境中的實(shí)地調(diào)查的信息進(jìn)行比較來評(píng)價(jià)算法的性能，測(cè)定傳感器位 置的校正精度。
[0334] 進(jìn)而，在3個(gè)公共場(chǎng)所中，測(cè)定通過使用本實(shí)施方式的技術(shù)而達(dá)到的跟蹤精度。
[0335] 雙方的解析使用所記錄的原始的傳感器數(shù)據(jù)，離線地進(jìn)行。
[0336](傳感器定位精度）
[0337] 圖23是進(jìn)行了傳感器位置的定位精度的確認(rèn)的場(chǎng)所的樓層圖。
[0338] 為了提供針對(duì)實(shí)地調(diào)查的基準(zhǔn)，如圖23所示，在實(shí)驗(yàn)室的走廊的部分的準(zhǔn)確地測(cè) 定的位置安裝4個(gè)傳感器。
[0339] 在預(yù)定的位置盡可能準(zhǔn)確地設(shè)置距離傳感器。
[0340] 為了使傳感器角度對(duì)齊，將參照極點(diǎn)設(shè)置于原點(diǎn)，以手動(dòng)方式使傳感器旋轉(zhuǎn)，直到 參照極點(diǎn)與通過激光測(cè)距儀探測(cè)到的中心掃描點(diǎn)一致為止。
[0341] 其后，傳感器的準(zhǔn)確的偏移是使用高精度激光測(cè)距設(shè)備來測(cè)定的。另外，為了使參 照極點(diǎn)和墻壁探測(cè)對(duì)齊，通過軟件對(duì)傳感器角度進(jìn)行微調(diào)。
[0342] 執(zhí)行5次試驗(yàn)，在該試驗(yàn)中，5個(gè)行人以2人或者3人的群組穿過走廊而行走10次。
[0343] 來自各傳感器的數(shù)據(jù)其后以離線方式被重現(xiàn)，使用本實(shí)施方式的系統(tǒng)來進(jìn)行校 正。
[0344] 圖24是示出這樣的試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0345] 如圖24所示，如果針對(duì)4個(gè)傳感器進(jìn)行平均，則得到34mm的平均平移誤差和0.51度 的平均角度誤差這樣的結(jié)果。
[0346](跟蹤精度的評(píng)價(jià)）
[0347] 傳感器位置評(píng)價(jià)的精度是本實(shí)施方式的校正技術(shù)的重要的評(píng)價(jià)，但最終的目的是 能夠取得來自多個(gè)傳感器的行人位置的整合的估算值。
[0348] 為了評(píng)價(jià)通過本實(shí)施方式的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的跟蹤精度的等級(jí)，進(jìn)行在公共空間的 系統(tǒng)的3次測(cè)試。
[0349]針對(duì)各場(chǎng)所，將單獨(dú)的數(shù)據(jù)集用于校正和評(píng)價(jià)。
[0350] 但是，在進(jìn)行跟蹤精度的評(píng)價(jià)時(shí)，無法利用行人的位置的絕對(duì)的實(shí)地調(diào)查的信息。 因此，一致性評(píng)價(jià)基于以下說明的來自不同的傳感器的位置評(píng)價(jià)的重心來進(jìn)行。
[0351] 用i；(1)(t)表示來自不同的傳感器的所有的觀測(cè)中計(jì)算出的重心位置，用ps(1)(t) 表示通過傳感器s觀測(cè)到的時(shí)刻t下的人i的評(píng)價(jià)位置。
[0352] 能夠觀測(cè)某個(gè)位置的人i的傳感器的數(shù)量S(1)(t)取決于其配置和動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生的遮 擋。
[0353] 如以下的式12所示，計(jì)算相對(duì)于重心的平均誤差ε。
[0354] [式 12]
[0356] -組作為基準(zhǔn)的行人是通過以手動(dòng)方式識(shí)別來自不同的傳感器的對(duì)應(yīng)的軌道而 得到的。針對(duì)各環(huán)境而識(shí)別150個(gè)基準(zhǔn)行人。
[0357] 針對(duì)各基準(zhǔn)行人，在通過至少2個(gè)傳感器同時(shí)觀測(cè)到行人的各時(shí)間步長(zhǎng)中評(píng)價(jià)ε(1) (t)〇
[0358] 為了使跟蹤的一致的程度可視化以作為空間的場(chǎng)所的函數(shù)，按預(yù)定的分辨率將空 間分割成網(wǎng)格。
[0359] 各網(wǎng)格分別被分配遍及重心存在于該網(wǎng)格內(nèi)的所有數(shù)據(jù)位置的平均的誤差ε(1) (t )，針對(duì)每種環(huán)境，如下示出其結(jié)果。
[0360] 在比較中，還包括針對(duì)基于掃描數(shù)據(jù)的目視而盡最大努力的手動(dòng)校正的精度的結(jié) 果。這在開發(fā)該技術(shù)之前是能夠利用的典型的校正精度。
[0361](結(jié)果）
[0362](直線狀的走廊）
[0363]所分析的最初的環(huán)境是Diamor大阪的長(zhǎng)度大約50m和寬度7m的走廊。
[0364]圖25是這樣的第一環(huán)境的俯視圖（圖25(a))和照片（圖25(b))。
[0365] Diamor大阪是位于大阪的若干個(gè)列車和地鐵的車站之間的地下的購物街。
[0366] 該環(huán)境是通過沿著直線的走廊排列的16個(gè)傳感器(在圖25(a)中以半圓示出）覆蓋 的區(qū)域很好地重疊的幾何學(xué)上的簡(jiǎn)單區(qū)域。
[0367] 探測(cè)到每分鐘有27.6個(gè)行人進(jìn)入到該環(huán)境。
[0368] 圖26是示出所有的網(wǎng)格上的平均誤差和校正的精度的結(jié)果的圖。
[0369]圖26(a)示出Diamor的精度解析中使用的行人的軌道，圖26(b)示出手動(dòng)校正中的 空間內(nèi)的誤差，圖26(c)示出來自自動(dòng)校正的空間內(nèi)的誤差。
[0370]可知通過自動(dòng)校正而使空間內(nèi)的誤差降低。
[0371](具備多個(gè)入口的較大的空間）
[0372] 圖27是用作第二環(huán)境的場(chǎng)所的俯視圖（圖27(a))和照片（圖27(b))。
[0373] 如圖27所示，第二環(huán)境是作為大阪濱水區(qū)的零售、批發(fā)貿(mào)易的復(fù)合體的亞太貿(mào)易 中心(ATC)。該環(huán)境是由與較大的開放式的空間相連的走廊構(gòu)成且在其最寬的點(diǎn)處長(zhǎng)度60m 和寬度25m以上的空間。
[0374] 每分鐘平均有31.8個(gè)行人進(jìn)入到該環(huán)境中。
[0375] 傳感器網(wǎng)絡(luò)由19個(gè)傳感器構(gòu)成。
[0376]圖28是與所有的網(wǎng)格上的平均誤差一起示出校正精度的結(jié)果的圖。
[0377] 圖28(a)示出ATC中的精度解析中使用的行人的軌道，圖28(b)示出手動(dòng)校正中的 空間內(nèi)的誤差，圖28(c)示出來自自動(dòng)校正的空間內(nèi)的誤差。
[0378] 在這里也可知，通過自動(dòng)校正而使空間內(nèi)的誤差降低。
[0379] 進(jìn)而，作為第三環(huán)境，在超市內(nèi)的樓層也進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，得到與第一和第二環(huán)境 同樣的結(jié)果。
[0380](算法的步驟的解析）
[0381 ]圖29是示出算法的各步驟的相對(duì)有效性的圖。
[0382]為了示出這樣的相對(duì)有效性，圖29(a)、圖29(b)、圖29(c)分別示出霍夫變換步驟 后的、RANSAC處理后的、最終校正后的基于分別對(duì)應(yīng)的傳感器偏移假設(shè)的1個(gè)時(shí)間幀內(nèi)的通 過2個(gè)傳感器探測(cè)到的人的位置的對(duì)準(zhǔn)。
[0383] 在最終構(gòu)成后，可知2個(gè)傳感器的觀測(cè)位置幾乎重疊。
[0384] 在本實(shí)施方式的校準(zhǔn)的算法中，為了生成基于傳感器配對(duì)的人的觀測(cè)期間的一組 匹配而使用各傳感器偏移假設(shè)，為了生成約束條件矩陣而最終使用一組人的觀測(cè)。
[0385] 最終校正的精度較大程度地取決于能否去除該約束條件矩陣中的錯(cuò)誤的匹配。 [0386]因此，為了表示算法的步驟分別如何使錯(cuò)誤的匹配減少，針對(duì)校正處理的3個(gè)階 段，計(jì)算出表示在各步驟中生成的準(zhǔn)確的人觀測(cè)匹配的比例的混淆矩陣。
[0387]根據(jù)從為了進(jìn)行校正而使用的數(shù)據(jù)集中取得的基準(zhǔn)行人的實(shí)地調(diào)查的軌道的其 他集，針對(duì)群組匹配、廣義霍夫變換和RANSAC計(jì)算出這樣的混淆矩陣。
[0388]圖30是示出在這樣的第一-第三環(huán)境中分別評(píng)價(jià)了的混淆矩陣的圖。
[0389]可知在廣義化的霍夫變換之后，也按90 %以上的比例取得人位置的匹配，在 RANSAC處理之后，在任意的環(huán)境中，都按99%以上的比例取得人位置的匹配。
[0390]如這些結(jié)果所示，可知各處理步驟分別對(duì)最終校正的精度有貢獻(xiàn)，本質(zhì)上減少錯(cuò) 誤檢測(cè)的數(shù)量。
[0391]根據(jù)本實(shí)施方式的校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序，當(dāng)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)距 離傳感器的情況下，能夠減輕例如環(huán)境中放置物理目標(biāo)物并以手動(dòng)方式使距離傳感器對(duì)齊 這樣的用于校正各距離傳感器的位置和方向的作業(yè)負(fù)荷。
[0392]另外，根據(jù)本實(shí)施方式的校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序，當(dāng)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有 多個(gè)距離傳感器的情況下，能夠在不對(duì)作為測(cè)定對(duì)象的區(qū)域的人的活動(dòng)造成影響的情況下 校正距離傳感器的位置和方向。
[0393] 或者，根據(jù)本實(shí)施方式的校準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)程序，即使是人的移動(dòng)軌跡的 形狀全都類似并且多個(gè)人同時(shí)進(jìn)行步行這樣的環(huán)境，也能夠校正距離傳感器的位置和方 向。
[0394] 本次公開的實(shí)施方式是用于具體實(shí)施本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的例子，并非限制本發(fā)明的技 術(shù)范圍。本發(fā)明的技術(shù)范圍不通過實(shí)施方式的說明來表示，而是通過權(quán)利要求書來表示，旨 在包括權(quán)利要求書的語句上的范圍和均等意義的范圍內(nèi)的變更。
[0395] 標(biāo)號(hào)說明
[0396] 10.1-10.η 激光測(cè)距儀
[0397] 52 驅(qū)動(dòng)器裝置
[0398] 54 非易失性存儲(chǔ)裝置
[0399] 56 CPU
[0400] 58 ROM
[0401] 60 RAM
[0402] 64 外部記錄介質(zhì)
[0403] 66 總線
[0404] 100 計(jì)測(cè)運(yùn)算裝置
[0405] 5602 數(shù)據(jù)捕捉處理部
[0406] 5604 捕捉數(shù)據(jù)記錄處理部
[0407] 5608 人位置提取部
[0408] 5610 社會(huì)群組識(shí)別部
[0409] 5612 群組比較部
[0410] 5614 廣義霍夫變換處理部
[0411] 5616 RANSAC 處理部
[0412] 5620 網(wǎng)絡(luò)位置確定部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種校準(zhǔn)裝置，用于校準(zhǔn)配置于區(qū)域內(nèi)的多個(gè)距離傳感器的位置和朝向，各多個(gè)距 離傳感器以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離， 所述校準(zhǔn)裝置包括： 接口裝置，受理來自各所述多個(gè)距離傳感器的測(cè)定數(shù)據(jù)； 存儲(chǔ)裝置，用于按時(shí)間序列儲(chǔ)存來自各所述距離傳感器的所述測(cè)定數(shù)據(jù)；以及 運(yùn)算處理裝置，用于根據(jù)所述測(cè)定數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述校準(zhǔn)， 所述運(yùn)算處理裝置執(zhí)行如下步驟： a) 在所述多個(gè)距離傳感器中的每個(gè)距離傳感器檢測(cè)所述區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)的對(duì)象物的位 置， b) 針對(duì)被各所述距離傳感器各自檢測(cè)到的所述對(duì)象物，確定被探測(cè)為群的對(duì)象物的群 組的候補(bǔ)和所述群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量， c) i)根據(jù)所述對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量，針對(duì)所述距離 傳感器的每一配對(duì)，確定共同觀測(cè)到的所述對(duì)象物的群組，計(jì)算所述距離傳感器的每一配 對(duì)之間的相對(duì)位置關(guān)系，ii)以使被所述距離傳感器的每一配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位 置的誤差極小化的方式調(diào)整所述相對(duì)位置關(guān)系， d) 根據(jù)具有進(jìn)行了所述極小化的誤差的所述共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置，校正所述多 個(gè)距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)中的各所述多個(gè)距離傳感器的位置和朝向。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 為了執(zhí)行調(diào)整所述相對(duì)位置關(guān)系的處理，所述運(yùn)算處理裝置包括： 群匹配單元，針對(duì)所述多個(gè)距離傳感器中的各配對(duì)，根據(jù)所述姿勢(shì)不變的特征量而匹 配第一群組候補(bǔ)與第二群組候補(bǔ)，所述第一群組候補(bǔ)和第二群組候補(bǔ)分別通過所述多個(gè)距 離傳感器的所述配對(duì)來測(cè)定， 配對(duì)位置假設(shè)計(jì)算單元，根據(jù)已匹配的所述第一群組候補(bǔ)與所述第二群組候補(bǔ)中的被 確定為作為固有的群進(jìn)行移動(dòng)的對(duì)象物的候補(bǔ)的由各傳感器探測(cè)的位置和移動(dòng)方向，計(jì)算 所述距離傳感器的每一配對(duì)之間的初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系；以及 穩(wěn)健估計(jì)單元，針對(duì)所述多個(gè)距離傳感器中的各配對(duì)，通過穩(wěn)健估計(jì)，進(jìn)行關(guān)于所探測(cè) 到的所述對(duì)象物的匹配而去除異常值，修正所述初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系，估算所述距離傳感器 的配對(duì)之間的次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算具有進(jìn)行了所述極小化的誤差的所述共同觀測(cè)到的 對(duì)象物的位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 所述群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量包括所述群組的候補(bǔ)所包含的對(duì)象物的數(shù)量、所 述群組的候補(bǔ)的移動(dòng)方向和相對(duì)于所述群組的候補(bǔ)的幾何中心位置的各對(duì)象物的位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 為了執(zhí)行確定所述群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量的處理，所述運(yùn)算處理裝置包括： 列舉能夠由被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組的候補(bǔ)所包含的對(duì)象物中的至少2個(gè)構(gòu)成的子 群組的單元；以及 針對(duì)各所述子群組而確定所述姿勢(shì)不變的特征量的單元， 所述群匹配單元針對(duì)每個(gè)所述子群組而進(jìn)行匹配。5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 所述配對(duì)位置假設(shè)計(jì)算單元包括： 根據(jù)進(jìn)行了所述匹配的所述第一群組候補(bǔ)和所述第二群組候補(bǔ)，計(jì)算各所述配對(duì)的距 離傳感器的局部坐標(biāo)中的所述傳感器的配對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系的單元；以及 投票單元，針對(duì)在所述局部坐標(biāo)中定義的離散的區(qū)間，關(guān)于進(jìn)行了所述匹配的所有的 群組的候補(bǔ)，在表示所述傳感器的配對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系的區(qū)間進(jìn)行投票處理，將投票最多 的相對(duì)位置關(guān)系確定為所述初級(jí)相對(duì)位置關(guān)系。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 所述投票單元在將除去進(jìn)行了所述匹配的所述第一群組候補(bǔ)和所述第二群組候補(bǔ)的 所述對(duì)象物且被判斷為根據(jù)所述相對(duì)位置關(guān)系而變換的位置相匹配的對(duì)象物的總數(shù)設(shè)為 一致性指標(biāo)時(shí)，進(jìn)行通過所述一致性指標(biāo)而進(jìn)行了加權(quán)的投票。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 所述穩(wěn)健估計(jì)單元根據(jù)隨機(jī)樣本一致性而進(jìn)行所述次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系的估算。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 為了執(zhí)行校正各所述多個(gè)距離傳感器的位置和朝向的處理，所述運(yùn)算處理裝置包括執(zhí) 行如下的步驟的單元：i)針對(duì)所述距離傳感器的各配對(duì)，將與所述次級(jí)相對(duì)位置關(guān)系對(duì)應(yīng) 的正確對(duì)應(yīng)的所述共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置組合到約束條件矩陣，ii)針對(duì)作為校正對(duì) 象的所有的所述多個(gè)距離傳感器的相對(duì)位置而求解所述約束條件矩陣，從而校正各所述多 個(gè)距離傳感器的位置和朝向。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)裝置，其中， 各所述多個(gè)距離傳感器是檢測(cè)從傳感器位置到對(duì)象物的每個(gè)恒定角度的距離的二維 激光測(cè)距儀。10. -種校準(zhǔn)方法，用于校準(zhǔn)配置于區(qū)域內(nèi)的多個(gè)距離傳感器的位置和朝向，各多個(gè)距 離傳感器以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離， 所述校準(zhǔn)方法包括如下步驟： 在所述多個(gè)距離傳感器中的每個(gè)距離傳感器檢測(cè)所述區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)的對(duì)象物的位置； 針對(duì)被各所述距離傳感器各自檢測(cè)到的所述對(duì)象物，確定被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組 的候補(bǔ)和所述群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量； 根據(jù)所述對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量，針對(duì)所述距離傳感 器的每一配對(duì)，確定共同觀測(cè)到的所述對(duì)象物的群組，計(jì)算所述距離傳感器的每一配對(duì)之 間的相對(duì)位置關(guān)系； 以使被所述距離傳感器的每一配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差極小化的方式 調(diào)整所述相對(duì)位置關(guān)系；以及 根據(jù)具有進(jìn)行了所述極小化的誤差的所述共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置，校正所述多個(gè) 距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)中的各所述多個(gè)距離傳感器的位置和朝向。11. 一種校準(zhǔn)程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)配置于區(qū)域內(nèi)的多個(gè)距離傳感器的位置和朝 向的校準(zhǔn)，各多個(gè)距離傳感器以非接觸方式測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離， 所述校準(zhǔn)程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟： 在所述多個(gè)距離傳感器中的每個(gè)距離傳感器檢測(cè)所述區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)的對(duì)象物的位置； 針對(duì)被各所述距離傳感器各自檢測(cè)到的所述對(duì)象物，確定被探測(cè)為群的對(duì)象物的群組 的候補(bǔ)和所述群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量； 根據(jù)所述對(duì)象物的群組的候補(bǔ)和群組的候補(bǔ)的姿勢(shì)不變的特征量，針對(duì)所述距離傳感 器的每一配對(duì)，確定共同觀測(cè)到的所述對(duì)象物的群組，計(jì)算所述距離傳感器的每一配對(duì)之 間的相對(duì)位置關(guān)系； 以使被所述距離傳感器的每一配對(duì)共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置的誤差極小化的方式 調(diào)整所述相對(duì)位置關(guān)系；以及 根據(jù)具有進(jìn)行了所述極小化的誤差的所述共同觀測(cè)到的對(duì)象物的位置，校正所述多個(gè) 距離傳感器的網(wǎng)絡(luò)中的各所述多個(gè)距離傳感器的位置和朝向。
【文檔編號(hào)】G01S7/497GK105874350SQ201480071352
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日
【發(fā)明人】迪倫·弗爾柴爾德·格拉斯, 弗洛倫特·費(fèi)雷里, 宮下敬宏
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社國(guó)際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所