異なる基点を持つ二次元点群統合による屋内マップ生成手法の提案

摘要

レーザスキャナ（LIDAR)は，その測距性能の正確さと検出域の広さから，屋内空間での移動物体や人のトラッキングに用いられている.しかし，死角をなくし，かつ広い範囲を計測するために複数のLIDARを設置する際には，それぞれが空間の一部分を計測するLIDARの計測データを統合し，屋内マップを生成する必要がある.本研究では，屋内閉空間の壁面などに設置された複数のLIDARを対象に，自動でLIDAR間の位置関係を推定し，入力によって与えたLIDAR組における計測データの統合を繰り返し行うことによって屋内マップを生成する手法を提案する.LIDARが屋内空間の輪郭部分を計測することに着目し，LIDARで計測された壁などの平面体を線分によって表現するとともに，空間形状のェッジとなる部分を点として抽出する.これらの重ね合わせを用いてLIDARの計測データ間での形状一致推定及び同一物体推定を行うことで位置関係を推定し，計測データを統合して屋内マップを生成するアルゴリズムを提案する.さらに，LIDARが任意の設置高と仰俯角を持って設置された場合の位置関係推定を行う手法も提案する.具体的には，各LIDARの計測データと仰俯角情報を利用して，計測データの水平面への射影を求めたのち，上記手法を適用することで水平面上での位置関係を推定する.その後，設置高と仰俯角情報を利用して鉛直方向の位置関係を推定し，計測データの統合を行う.大阪大学情報科学研究科棟内においてデータ収集と位置関係推定を行った結果，LIDAR間の計測範囲が30%程度重複している状態において10cmオーダーの精度で計測データの統合を行うことができることを示した.また，計測データの統合を行うLIDARの組み合わせを指定し，屋内マップの生成を行った結果，全てのLIDARに関して最大でも真値との誤差が30cm以内となる高精度な屋内マップを生成することが可能であることを示した.