JP2002031507A - 三次元画像計測装置 - Google Patents
三次元画像計測装置Info
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- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基準点なしでカメラの標定が行えて撮影対象
物の高精度な三次元データおよび画像データが取得でき
る三次元画像計測装置を提供する。 【解決手段】 三次元画像計測装置は、対象物をステレ
オで撮影するヘッド部１０の対の左右カメラ手段１２
Ｌ，１２Ｒと、左右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒを回転運
動させる回転駆動部１４と、前記ヘッド部１０の回転駆
動軸１６を傾動させる傾動部１８と、撮影基準面までの
距離を測定する距離測定部２０と、標準時間の発生部２
２と、前記ヘッド部１０と傾動部１８の各回転駆動を制
御する駆動制御部２４と、撮影したステレオ画像データ
を前記標準時間に同期させて記録するビデオレコーダ部
２６Ｌ，２６Ｒと、記録されたステレオの画像データと
時間データを画面表示し、前記撮影対象物までの距離と
前記カメラ手段１２Ｒ，１２Ｌの位置および姿勢を出力
して、撮影対象物の三次元測定を可能にするものであ
る。
物の高精度な三次元データおよび画像データが取得でき
る三次元画像計測装置を提供する。 【解決手段】 三次元画像計測装置は、対象物をステレ
オで撮影するヘッド部１０の対の左右カメラ手段１２
Ｌ，１２Ｒと、左右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒを回転運
動させる回転駆動部１４と、前記ヘッド部１０の回転駆
動軸１６を傾動させる傾動部１８と、撮影基準面までの
距離を測定する距離測定部２０と、標準時間の発生部２
２と、前記ヘッド部１０と傾動部１８の各回転駆動を制
御する駆動制御部２４と、撮影したステレオ画像データ
を前記標準時間に同期させて記録するビデオレコーダ部
２６Ｌ，２６Ｒと、記録されたステレオの画像データと
時間データを画面表示し、前記撮影対象物までの距離と
前記カメラ手段１２Ｒ，１２Ｌの位置および姿勢を出力
して、撮影対象物の三次元測定を可能にするものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静止物体から移動
体までをも含めて対象物をステレオで撮影し、対象物の
三次元座標を求めることができる三次元画像計測装置に
関する。
体までをも含めて対象物をステレオで撮影し、対象物の
三次元座標を求めることができる三次元画像計測装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、スポーツや医療（リハビリテーシ
ョン）の分野においてビデオ画像を用いた人体の動作解
析に関心が高まっているが、ビデオ画像を用いた一般的
な人体の動作解析は、固定されたカメラの視野範囲の中
で行われているのが現状である。したがって、基準点さ
えあれば前もってカメラの標定要素を定めることができ
るため、これらの標定要素を用いて動作解析が可能とな
る。しかし、従来の方法では撮影範囲に限度があるた
め、より広範囲での自然な動作状態を把握することは不
可能である。
ョン）の分野においてビデオ画像を用いた人体の動作解
析に関心が高まっているが、ビデオ画像を用いた一般的
な人体の動作解析は、固定されたカメラの視野範囲の中
で行われているのが現状である。したがって、基準点さ
えあれば前もってカメラの標定要素を定めることができ
るため、これらの標定要素を用いて動作解析が可能とな
る。しかし、従来の方法では撮影範囲に限度があるた
め、より広範囲での自然な動作状態を把握することは不
可能である。
【０００３】このような問題の解決方法としては、複数
台のビデオカメラを並べておいて撮影する等の方法（多
視点撮影法）が採用されているが、各カメラを予め標定
しておかなければならず、さらに利用可能なカメラの台
数や移動体が任意の時刻において撮影されているカメラ
の同定など、実用面から問題が残る。
台のビデオカメラを並べておいて撮影する等の方法（多
視点撮影法）が採用されているが、各カメラを予め標定
しておかなければならず、さらに利用可能なカメラの台
数や移動体が任意の時刻において撮影されているカメラ
の同定など、実用面から問題が残る。
【０００４】一方、最近では遺跡や文化財的に重要な建
築物をデジタルデータとして記録し、バーチャルミュー
ジアムとして再現する試みが盛んに行われており、この
分野においても画像を使った３次元計測は重要な手段と
なっている。
築物をデジタルデータとして記録し、バーチャルミュー
ジアムとして再現する試みが盛んに行われており、この
分野においても画像を使った３次元計測は重要な手段と
なっている。
【０００５】しかし、大規模な構造物や遺跡の計測を行
うためには、従来のカメラを固定した撮影方法では、撮
影範囲の制限のため撮影位置を変えて撮影する必要があ
り、さらに、撮影位置を変更するたびにカメラの標定を
行う必要があり、基準点の作成および迅速性の面で限界
がある。
うためには、従来のカメラを固定した撮影方法では、撮
影範囲の制限のため撮影位置を変えて撮影する必要があ
り、さらに、撮影位置を変更するたびにカメラの標定を
行う必要があり、基準点の作成および迅速性の面で限界
がある。
【０００６】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題を解決するべくなされたものであって、基準点なしで
カメラの標定が行えて撮影対象物の高精度な三次元デー
タおよび画像データが取得でき、また高速な自動追尾を
行い得る三次元画像計測装置を提供することを目的とす
る。
題を解決するべくなされたものであって、基準点なしで
カメラの標定が行えて撮影対象物の高精度な三次元デー
タおよび画像データが取得でき、また高速な自動追尾を
行い得る三次元画像計測装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の構成を有する。すなわち、本発明は対
象物をステレオで撮影するものであって、間隔を置いて
ヘッド部に設けられた対の左右カメラ手段と、前記ヘッ
ド部の長手方向中央部を回転中心として駆動して、前記
左右カメラ手段を回転運動させる回転駆動手段と、前記
ヘッド部の回転駆動軸を傾動させる傾動手段と、左右カ
メラ手段の間に位置してヘッド部に設けた、撮影基準面
までの距離を測定する手段と、標準時間の発生手段と、
前記ヘッド部および傾動手段の回転角と前記標準時間の
同期記録手段と、前記カメラ手段の撮影したステレオ画
像データを前記標準時間に同期させて記録する手段と、
記録されたステレオの画像データと時間データと角度デ
ータと前記カメラ手段の撮影点の位置および姿勢を出力
する手段とを有して、撮影対象物の三次元測定を可能に
することを特徴とする三次元画像計測装置である。
決するため、次の構成を有する。すなわち、本発明は対
象物をステレオで撮影するものであって、間隔を置いて
ヘッド部に設けられた対の左右カメラ手段と、前記ヘッ
ド部の長手方向中央部を回転中心として駆動して、前記
左右カメラ手段を回転運動させる回転駆動手段と、前記
ヘッド部の回転駆動軸を傾動させる傾動手段と、左右カ
メラ手段の間に位置してヘッド部に設けた、撮影基準面
までの距離を測定する手段と、標準時間の発生手段と、
前記ヘッド部および傾動手段の回転角と前記標準時間の
同期記録手段と、前記カメラ手段の撮影したステレオ画
像データを前記標準時間に同期させて記録する手段と、
記録されたステレオの画像データと時間データと角度デ
ータと前記カメラ手段の撮影点の位置および姿勢を出力
する手段とを有して、撮影対象物の三次元測定を可能に
することを特徴とする三次元画像計測装置である。
【０００８】本発明において、左右カメラ手段の間に位
置して移動対象物を撮影する中央カメラ手段と、中央カ
メラ手段の撮影画像を処理して移動対象物を追尾するよ
うに前記回転駆動手段を駆動制御する追尾駆動制御手段
とを有していることが好適である。
置して移動対象物を撮影する中央カメラ手段と、中央カ
メラ手段の撮影画像を処理して移動対象物を追尾するよ
うに前記回転駆動手段を駆動制御する追尾駆動制御手段
とを有していることが好適である。
【０００９】また、本発明において、前記回転駆動手段
は、ヘッド部を左右カメラ手段で左右３６０°撮影可能
に回転駆動し、傾動手段はヘッド部を上下１８０°撮影
可能にするようになっていることが好適である。
は、ヘッド部を左右カメラ手段で左右３６０°撮影可能
に回転駆動し、傾動手段はヘッド部を上下１８０°撮影
可能にするようになっていることが好適である。
【００１０】また、本発明において、左右カメラ手段の
撮影したステレオ画像データを前記標準時間をスーパー
インポーズさせてモニタ画面に表示する手段を有したこ
とが好適である。
撮影したステレオ画像データを前記標準時間をスーパー
インポーズさせてモニタ画面に表示する手段を有したこ
とが好適である。
【００１１】本発明によれば、以下の作用効果を奏す
る。 １）基準点無しでカメラの標定ができる。 ここで、カメラで対象物を撮像して三次元データを取得
するには、まず、カメラを標定する（カメラの位置、姿
勢、画像中心、焦点距離、レンズ歪、電気的歪等の初期
基準条件を求める）ことが必要であるが、三次元データ
を取得するには従来いくつかの方法があるものの、カメ
ラの標定のためには、必ず三次元座標の既知の基準点、
あるいは、長さが既知のものなどが画面上に映しこまれ
ている必要があった。しかしながら、大きな構造物や、
山、樹木あるいは自然物などでは基準点を設置するのが
困難なものでは標定ができず、三次元データの取得が困
難あるいはできなかった。これに対して、本発明では、
撮影基準面までの距離を測定する手段を有して基準点無
しで、カメラの標定ができるようにする。 ２）高速な自動追尾が行える。 左右のカメラの間にカメラを設けて、人物などの移動体
を画像制御により高速自動追尾を可能とし、さらに左右
のカメラ手段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行
えるシステムをすることができる。なお、この速度は、
人の駆け足程度の自動追尾が可能なものであるため、各
種スポーツの運動解析やリハビリテーション等の歩行解
析に十分な速度である。 ３）任意画像に対するカメラの標定要素が算出される。 各ステレオ画像には、同期の取れた時間信号がそれぞれ
１/１００秒毎にスーパーインポーズできる機能を有す
ることができ、さらに時間信号とヘッド部および傾動部
の回転角との関係はコンピュータにより制御されている
ため、任意の角度だけ自動追尾されたステレオ画像に対
するカメラの回転要素はリアルタイムに取特されること
になる。
る。 １）基準点無しでカメラの標定ができる。 ここで、カメラで対象物を撮像して三次元データを取得
するには、まず、カメラを標定する（カメラの位置、姿
勢、画像中心、焦点距離、レンズ歪、電気的歪等の初期
基準条件を求める）ことが必要であるが、三次元データ
を取得するには従来いくつかの方法があるものの、カメ
ラの標定のためには、必ず三次元座標の既知の基準点、
あるいは、長さが既知のものなどが画面上に映しこまれ
ている必要があった。しかしながら、大きな構造物や、
山、樹木あるいは自然物などでは基準点を設置するのが
困難なものでは標定ができず、三次元データの取得が困
難あるいはできなかった。これに対して、本発明では、
撮影基準面までの距離を測定する手段を有して基準点無
しで、カメラの標定ができるようにする。 ２）高速な自動追尾が行える。 左右のカメラの間にカメラを設けて、人物などの移動体
を画像制御により高速自動追尾を可能とし、さらに左右
のカメラ手段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行
えるシステムをすることができる。なお、この速度は、
人の駆け足程度の自動追尾が可能なものであるため、各
種スポーツの運動解析やリハビリテーション等の歩行解
析に十分な速度である。 ３）任意画像に対するカメラの標定要素が算出される。 各ステレオ画像には、同期の取れた時間信号がそれぞれ
１/１００秒毎にスーパーインポーズできる機能を有す
ることができ、さらに時間信号とヘッド部および傾動部
の回転角との関係はコンピュータにより制御されている
ため、任意の角度だけ自動追尾されたステレオ画像に対
するカメラの回転要素はリアルタイムに取特されること
になる。
【００１２】４）自動追尾範囲 移動体の自動追尾機能は左右３６０°、上下１８０°
(−９０°＋９０°)であり、これにより広範囲での移動
体の自動追尾撮影を可能とした。なお、ヘッド部および
傾動部のパン、チルトは精度は１０秒が好適である。 ５）マニュアル操作 本発明の装置は左右３６０°、上下１８０°(−９０°
＋９０°)の範囲に対してパーソナルコンピュータによ
る制御も可能である。これにより、短時間に遺跡や大規
模構造物等の広範囲なステレオ撮影が可能になるため、
遺跡や大規模構造物等のパノラミックな三次元計測が可
能となる。特に、本発明装置は、遺跡や大規模構造物等
の撮影に対して十分な撮影距離が取れない場合に極めて
有効なものである。 ６）高精度化 高精度測定のためには撮影距離に対して、左右の２台の
カメラ間の距離（基線長）を十分に取る必要がある。こ
のために本発明装置では、ヘッド部において、１ｍ、３
ｍ、５ｍの光学レールとの交換可能とした。また、平行
撮影、収束撮影も可能な環境とした。 ７）高画質化 高画質化のためにカメラにＣＣＤカメラに代わりデジタ
ルスチルカメラを利用することもできる。これにより、
高画質の画像取得が可能になる。なお、レーザースキャ
ナーを用いたシステムと異なり、本発明では移動物体の
自動追尾および画像が確実に取得できることである。
(−９０°＋９０°)であり、これにより広範囲での移動
体の自動追尾撮影を可能とした。なお、ヘッド部および
傾動部のパン、チルトは精度は１０秒が好適である。 ５）マニュアル操作 本発明の装置は左右３６０°、上下１８０°(−９０°
＋９０°)の範囲に対してパーソナルコンピュータによ
る制御も可能である。これにより、短時間に遺跡や大規
模構造物等の広範囲なステレオ撮影が可能になるため、
遺跡や大規模構造物等のパノラミックな三次元計測が可
能となる。特に、本発明装置は、遺跡や大規模構造物等
の撮影に対して十分な撮影距離が取れない場合に極めて
有効なものである。 ６）高精度化 高精度測定のためには撮影距離に対して、左右の２台の
カメラ間の距離（基線長）を十分に取る必要がある。こ
のために本発明装置では、ヘッド部において、１ｍ、３
ｍ、５ｍの光学レールとの交換可能とした。また、平行
撮影、収束撮影も可能な環境とした。 ７）高画質化 高画質化のためにカメラにＣＣＤカメラに代わりデジタ
ルスチルカメラを利用することもできる。これにより、
高画質の画像取得が可能になる。なお、レーザースキャ
ナーを用いたシステムと異なり、本発明では移動物体の
自動追尾および画像が確実に取得できることである。
【００１３】８）画像データの記録 時間信号がスーパーインポーズされたステレオ動画像は
ビデオレコーダに画像データとして記録される。これら
の画像データを用いることにより、各種運動解析および
三次元計測が可能となる。なお、これらの画像データ
は、モニタにリアルタイムに出力できる。 ９）カスタマイズ性 屋外での種々の測定を想定して、ＧＰＳ等の機種が組み
込めるマルチシステムとしてカスタマイズできる環境に
できる。 １０）各種動作解析 本発明装置の有効利用のために種々のソフトウエア（標
定、動作解析、三次元表示、アニメーション表示）を開
発することにより、種々の動作解析、三次元表示、アニ
メーション表示が行える等、各種のスポーツやリハビリ
テーションおよびパノラマ構造物の再現にとって便利な
環境を構築できる。
ビデオレコーダに画像データとして記録される。これら
の画像データを用いることにより、各種運動解析および
三次元計測が可能となる。なお、これらの画像データ
は、モニタにリアルタイムに出力できる。 ９）カスタマイズ性 屋外での種々の測定を想定して、ＧＰＳ等の機種が組み
込めるマルチシステムとしてカスタマイズできる環境に
できる。 １０）各種動作解析 本発明装置の有効利用のために種々のソフトウエア（標
定、動作解析、三次元表示、アニメーション表示）を開
発することにより、種々の動作解析、三次元表示、アニ
メーション表示が行える等、各種のスポーツやリハビリ
テーションおよびパノラマ構造物の再現にとって便利な
環境を構築できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１５】図１は実施形態にかかる三次元画像計測装
置の信号系の構成説明図、図２は機械的構成の説明図，
図３は各座標軸の説明図である。
置の信号系の構成説明図、図２は機械的構成の説明図，
図３は各座標軸の説明図である。
【００１６】図１、図２に示すように、実施形態の三次
元画像計測装置は、対象物をステレオで撮影するもので
あって、間隔を置いて左右に延びるヘッド部１０のほぼ
両端に設けられた対の左右カメラ手段（例えばＣＣＤカ
メラからなる）１２Ｌ，１２Ｒと、前記ヘッド部１０の
長手方向中央部１０ｃを回転中心として駆動して、前記
左右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒを回転運動させる回転駆
動部１４と、前記ヘッド部１０の回転駆動軸１６を傾動
させる傾動部１８と、左右カメラ手段１２Ｒ，１２Ｌの
間に位置してヘッド部１０に設けた、撮影基準面までの
距離を測定する例えばレーザーレンジファインダーから
なる距離測定部２０と、標準時間の発生部２２と、前記
ヘッド部１０と傾動部１８との回転駆動を制御する駆動
制御部２４と、前記カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒの撮影し
たステレオ画像データを前記標準時間に同期させて記録
するビデオレコーダ部（ＶＴＲ）２６Ｌ，２６Ｒと、記
録されたステレオの画像データと時間データを画面表示
するＶＴＲモニタ２８と前記撮影対象物までの距離と前
記カメラ手段１２Ｒ，１２Ｌの位置および姿勢を出力表
示するモニタ３０とを有して、撮影対象物の三次元測定
を可能にするものである。
元画像計測装置は、対象物をステレオで撮影するもので
あって、間隔を置いて左右に延びるヘッド部１０のほぼ
両端に設けられた対の左右カメラ手段（例えばＣＣＤカ
メラからなる）１２Ｌ，１２Ｒと、前記ヘッド部１０の
長手方向中央部１０ｃを回転中心として駆動して、前記
左右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒを回転運動させる回転駆
動部１４と、前記ヘッド部１０の回転駆動軸１６を傾動
させる傾動部１８と、左右カメラ手段１２Ｒ，１２Ｌの
間に位置してヘッド部１０に設けた、撮影基準面までの
距離を測定する例えばレーザーレンジファインダーから
なる距離測定部２０と、標準時間の発生部２２と、前記
ヘッド部１０と傾動部１８との回転駆動を制御する駆動
制御部２４と、前記カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒの撮影し
たステレオ画像データを前記標準時間に同期させて記録
するビデオレコーダ部（ＶＴＲ）２６Ｌ，２６Ｒと、記
録されたステレオの画像データと時間データを画面表示
するＶＴＲモニタ２８と前記撮影対象物までの距離と前
記カメラ手段１２Ｒ，１２Ｌの位置および姿勢を出力表
示するモニタ３０とを有して、撮影対象物の三次元測定
を可能にするものである。
【００１７】また、前記左右カメラ手段１２Ｌ、１２Ｒ
の間に位置して移動対象物を撮影する中央カメラ手段
（例えばＣＣＤカメラ）３２と、中央カメラ手段３２の
撮影画像を処理して移動対象物を追尾するように前記回
転駆動部１４の駆動（ヘッド部１０の動作）を制御する
追尾駆動制御部３４とを有している。
の間に位置して移動対象物を撮影する中央カメラ手段
（例えばＣＣＤカメラ）３２と、中央カメラ手段３２の
撮影画像を処理して移動対象物を追尾するように前記回
転駆動部１４の駆動（ヘッド部１０の動作）を制御する
追尾駆動制御部３４とを有している。
【００１８】前記回転駆動部１８は、ヘッド部１０を左
右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒで左右３６０°撮影可能に
回転駆動し、傾動部１８は左右カメラ手段１２Ｌ，１２
Ｒを上下１８０°撮影可能にするようになっている。
右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒで左右３６０°撮影可能に
回転駆動し、傾動部１８は左右カメラ手段１２Ｌ，１２
Ｒを上下１８０°撮影可能にするようになっている。
【００１９】前記左右カメラ手段１２Ｌ，１２Ｒの撮影
したステレオ画像データを前記標準時間をスーパーイン
ポーズさせてモニタ画面に表示する表示制御部３６を有
したものである。
したステレオ画像データを前記標準時間をスーパーイン
ポーズさせてモニタ画面に表示する表示制御部３６を有
したものである。
【００２０】なお、前記駆動制御部２４と、追尾制御部
３４と、表示制御部３６とは全体をパーソナルコンピュ
ータ３８で構成することができる。
３４と、表示制御部３６とは全体をパーソナルコンピュ
ータ３８で構成することができる。
【００２１】前記三次元画像測定装置の具体的な機械的
な構成を図２に基づき説明する。図２に示すように、２
軸雲台装置において，ヘッド部１０が回転・傾動駆動さ
れる。ヘッド部１０を上下方向のＹ軸を中心に回転する
回転駆動部（Ｙ軸駆動部）１４は、後記する傾動部１８
で傾動する箱型フレーム４０の中に回転角を精密に制御
可能なＤＣモータあるいはサーボモータなどからなる駆
動モータ１４Ａが設置され、かつ、フレーム４０上部に
回転可能に設置された回転雲台１４Ｂに駆動モータ１４
Ａの軸（回転駆動軸１６）が連結されて駆動モータ１４
Ａにより精密に回転角が制御されるようになっている。
な構成を図２に基づき説明する。図２に示すように、２
軸雲台装置において，ヘッド部１０が回転・傾動駆動さ
れる。ヘッド部１０を上下方向のＹ軸を中心に回転する
回転駆動部（Ｙ軸駆動部）１４は、後記する傾動部１８
で傾動する箱型フレーム４０の中に回転角を精密に制御
可能なＤＣモータあるいはサーボモータなどからなる駆
動モータ１４Ａが設置され、かつ、フレーム４０上部に
回転可能に設置された回転雲台１４Ｂに駆動モータ１４
Ａの軸（回転駆動軸１６）が連結されて駆動モータ１４
Ａにより精密に回転角が制御されるようになっている。
【００２２】前記ヘッド部１０では、左右に腕を延ばし
た光学レールアーム（１ｍ、３ｍ、５ｍ等適宜に交換可
能）１０Ａ、１０Ａを精密回転雲台１４Ｂ上に固定して
取付けている。そして、光学アームレール１０Ａ，１０
Ａには、左右のカメラ手段１２Ｌ，１２Ｒの設置位置を
任意に選択可能になっている。
た光学レールアーム（１ｍ、３ｍ、５ｍ等適宜に交換可
能）１０Ａ、１０Ａを精密回転雲台１４Ｂ上に固定して
取付けている。そして、光学アームレール１０Ａ，１０
Ａには、左右のカメラ手段１２Ｌ，１２Ｒの設置位置を
任意に選択可能になっている。
【００２３】前記傾動部（Ｘ軸駆動部）１８は、上開き
コの字形状の支持フレーム４２にＸ軸に沿う傾動軸１８
Ａが支持され、この支持フレーム４２中に前記箱型フレ
ーム４０を装着したものであって、前記傾動軸１８Ａで
箱型フレーム４０と回転駆動部１４全体を傾動して左右
のカメラ手段１２Ｌ，１２Ｒを上下に傾動させるもので
ある。前記支持フレーム４２に隣接して前記傾動軸１８
Ａに繋がるＤＣモータあるいはサーボモータ等の精密回
転角制御の可能な傾動モータ１８Ｂが配設され、傾動モ
ータはカバーフレーム４４内に支持固定されている。
コの字形状の支持フレーム４２にＸ軸に沿う傾動軸１８
Ａが支持され、この支持フレーム４２中に前記箱型フレ
ーム４０を装着したものであって、前記傾動軸１８Ａで
箱型フレーム４０と回転駆動部１４全体を傾動して左右
のカメラ手段１２Ｌ，１２Ｒを上下に傾動させるもので
ある。前記支持フレーム４２に隣接して前記傾動軸１８
Ａに繋がるＤＣモータあるいはサーボモータ等の精密回
転角制御の可能な傾動モータ１８Ｂが配設され、傾動モ
ータはカバーフレーム４４内に支持固定されている。
【００２４】図３には、前記回転駆動軸１６と傾動軸１
８の座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚに対するヘッド１０の座標軸
Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’とカメラの座標軸ｘ，ｙ，ｚを示して
いる。ヘッド軸とカメラ軸は一度組み付けると，カメラ
の撮影点の位置および姿勢は，座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚの変化
に対応したものになる。
８の座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚに対するヘッド１０の座標軸
Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’とカメラの座標軸ｘ，ｙ，ｚを示して
いる。ヘッド軸とカメラ軸は一度組み付けると，カメラ
の撮影点の位置および姿勢は，座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚの変化
に対応したものになる。
【００２５】実施形態の三次元画像計測装置の作用を説
明する。
明する。
【００２６】左右のカメラ手段１２Ｌ，１２Ｒは，設計
製作精度誤差が±１０秒以内の超精密部内能を有する２
軸雲台装置で精密に回転駆動されつつ撮影し，左右の撮
影画像信号は、標準時間発生部（タイムジェネレータ）
２２発生で標準時間と同期してビデオレコーダ部２６
Ｌ，２６Ｒに記録される。記録画像は、ＶＴＲモニタ２
８で時間データと共に表示できる。
製作精度誤差が±１０秒以内の超精密部内能を有する２
軸雲台装置で精密に回転駆動されつつ撮影し，左右の撮
影画像信号は、標準時間発生部（タイムジェネレータ）
２２発生で標準時間と同期してビデオレコーダ部２６
Ｌ，２６Ｒに記録される。記録画像は、ＶＴＲモニタ２
８で時間データと共に表示できる。
【００２７】同時に、中央カメラ３２出力のトラッキン
グイメージが前記コンピュータ３８に入力されており、
また、コンピュータ３８内で自動追尾のための水平・垂
直角度データが発生している。
グイメージが前記コンピュータ３８に入力されており、
また、コンピュータ３８内で自動追尾のための水平・垂
直角度データが発生している。
【００２８】実施形態によれば、撮影基準面までの距離
を測定する手段を有して基準点無しで、カメラの標定が
できるようにする。
を測定する手段を有して基準点無しで、カメラの標定が
できるようにする。
【００２９】また、左右のカメラ１２Ｌ，１２Ｒの間に
中央部カメラ３２を設けて、人物などの移動体を画像制
御により高速自動追尾を可能とし、さらに左右のカメラ
手段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行えるシス
テムとすることができる。
中央部カメラ３２を設けて、人物などの移動体を画像制
御により高速自動追尾を可能とし、さらに左右のカメラ
手段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行えるシス
テムとすることができる。
【００３０】さらに、コンピュータ３８では、トラッキ
ングイメージデータと、時間データと、回転角・傾動角
（仰角、俯角）とが処理されて、モニタ３０上にデータ
として表示できるようになっている。任意画像に対する
カメラの標定要素が算出される。
ングイメージデータと、時間データと、回転角・傾動角
（仰角、俯角）とが処理されて、モニタ３０上にデータ
として表示できるようになっている。任意画像に対する
カメラの標定要素が算出される。
【００３１】また、各ステレオ画像には、同期の取れた
時間信号がそれぞれ１/１００秒毎にスーパーインポー
ズできる機能を有することができ、さらに時間信号と精
密回転雲台のヘッド部および傾動部の回転角との関係は
コンピュータにより制御されているため、任意の角度だ
け自動追尾されたステレオ画像に対するカメラの回転要
素はリアルタイムに取得されることになる。
時間信号がそれぞれ１/１００秒毎にスーパーインポー
ズできる機能を有することができ、さらに時間信号と精
密回転雲台のヘッド部および傾動部の回転角との関係は
コンピュータにより制御されているため、任意の角度だ
け自動追尾されたステレオ画像に対するカメラの回転要
素はリアルタイムに取得されることになる。
【００３２】また、移動体の自動追尾機能は左右３６０
°、上下１８０°(−９０°＋９０°)であり、これによ
り広範囲での移動体の自動追尾撮影を可能とした。な
お、ヘッド部および傾動部のパン、チルトの精度は１０
秒が好適である。さらに、実施形態の装置は左右３６０
°、上下１８０°(−９０°＋９０°)の範囲に対してパ
ーソナルコンピュータによる制御も可能である。これに
より、短時間に遺跡や大規模構造物等の広範囲なステレ
オ撮影が可能になるため、遺跡や大規模構造物等のパノ
ラミックな三次元計測が可能となる。特に、本発明装置
は、遺跡や大規模構造物等の撮影に対して十分な撮影距
離が取れない場合に極めて有効なものである。
°、上下１８０°(−９０°＋９０°)であり、これによ
り広範囲での移動体の自動追尾撮影を可能とした。な
お、ヘッド部および傾動部のパン、チルトの精度は１０
秒が好適である。さらに、実施形態の装置は左右３６０
°、上下１８０°(−９０°＋９０°)の範囲に対してパ
ーソナルコンピュータによる制御も可能である。これに
より、短時間に遺跡や大規模構造物等の広範囲なステレ
オ撮影が可能になるため、遺跡や大規模構造物等のパノ
ラミックな三次元計測が可能となる。特に、本発明装置
は、遺跡や大規模構造物等の撮影に対して十分な撮影距
離が取れない場合に極めて有効なものである。
【００３３】また、高精度測定のためには撮影距離に対
して、左右の２台のカメラ間の距離（基線長）を十分に
取る必要がある。このために本発明装置では、ヘッド部
において、１ｍ、３ｍ、５ｍの光学レールとの交換可能
とした。また、平行撮影、収束撮影も可能な環境とし
た。
して、左右の２台のカメラ間の距離（基線長）を十分に
取る必要がある。このために本発明装置では、ヘッド部
において、１ｍ、３ｍ、５ｍの光学レールとの交換可能
とした。また、平行撮影、収束撮影も可能な環境とし
た。
【００３４】さらに、高画質化のためにカメラにＣＣＤ
カメラに代わりデジタルスチルカメラを利用することも
できる。これにより、高画質の画像取得が可能になる。
なお、レーザースキャナーを用いたシステムと異なり、
実施形態では、移動物体を自動追尾できおよび確実に画
像を取得できる。
カメラに代わりデジタルスチルカメラを利用することも
できる。これにより、高画質の画像取得が可能になる。
なお、レーザースキャナーを用いたシステムと異なり、
実施形態では、移動物体を自動追尾できおよび確実に画
像を取得できる。
【００３５】また、時間信号がスーパーインポーズされ
たステレオ動画像はビデオレコーダに画像データとして
記録される。これらのデータを用いることにより、各種
運動解析および三次元計測が可能となる。なお、これら
のデータは、モニタにリアルタイムに出力できる。
たステレオ動画像はビデオレコーダに画像データとして
記録される。これらのデータを用いることにより、各種
運動解析および三次元計測が可能となる。なお、これら
のデータは、モニタにリアルタイムに出力できる。
【００３６】さらに、屋外での種々の測定を想定して、
ＧＰＳ等の機種が組み込めるマルチシステムとしてカス
タマイズできる環境にできる。
ＧＰＳ等の機種が組み込めるマルチシステムとしてカス
タマイズできる環境にできる。
【００３７】また、本発明装置の有効利用のために種々
のソフトウエア（標定、動作解析、三次元表示、アニメ
ーション表示）を開発することにより、種々の動作解
析、三次元表示、アニメーション表示が行える等、各種
のスポーツやリハビリテーションおよびパノラマ構造物
の再現にとって便利な環境を構築できる。
のソフトウエア（標定、動作解析、三次元表示、アニメ
ーション表示）を開発することにより、種々の動作解
析、三次元表示、アニメーション表示が行える等、各種
のスポーツやリハビリテーションおよびパノラマ構造物
の再現にとって便利な環境を構築できる。
【００３８】実施形態によれば、撮影基準面までの距離
を測定する手段を有して基準点無しで、カメラの標定が
できるようにする。
を測定する手段を有して基準点無しで、カメラの標定が
できるようにする。
【００３９】また、左右のカメラ１２Ｌ，１２Ｒの間に
中央部カメラ３２を設けて、人物などの移動体を画像制
御により高速自動追尾を可能とし、さらに左右のカメラ
手段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行えるシス
テムとすることができる。
中央部カメラ３２を設けて、人物などの移動体を画像制
御により高速自動追尾を可能とし、さらに左右のカメラ
手段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行えるシス
テムとすることができる。
【００４０】なお、前記の説明は本発明の好適な実施形
態について説明したが、本発明はこれに限定されず、種
々に変形実施が可能である。
態について説明したが、本発明はこれに限定されず、種
々に変形実施が可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
基準点無しで、カメラの標定ができ、かつ、左右のカメ
ラの間にカメラを設けて、人物などの移動体を画像制御
により高速自動追尾を可能とし、さらに左右のカメラ手
段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行えるシステ
ムをすることができる。
基準点無しで、カメラの標定ができ、かつ、左右のカメ
ラの間にカメラを設けて、人物などの移動体を画像制御
により高速自動追尾を可能とし、さらに左右のカメラ手
段により１秒間３０コマのステレオ撮影が行えるシステ
ムをすることができる。
【図１】本発明の実施形態にかかる三次元画像計測装置
の信号系の構成説明図である。
の信号系の構成説明図である。
【図２】三次元画像装置の機械的構成の説明図であり、
（ａ）は平面図、(ｂ)は側面視図、（ｃ）はヘッド部の
斜視図である。
（ａ）は平面図、(ｂ)は側面視図、（ｃ）はヘッド部の
斜視図である。
【図３】各座標軸の説明図である。
１０ ヘッド部 １２Ｌ，１２Ｒ 左、右のカメラ手段 １４ 回転駆動部 １６ 回転駆動軸 １８ 傾動部 ２０ 距離測定部 ２２ 標準時間発生部 ２４ 駆動制御部 ２６（２６Ｌ，２６Ｒ） ビデオレコーダ部（左、右） ２８ ＶＴＲモニタ ３０ ＰＣモニタ ３２ 中央カメラ手段 ３４ 追尾駆動制御部 ３６ 表示制御部 ３８ パーソナルコンピュータ ４０ フレーム ４２ 支持フレーム ４４ カバーフレーム
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｕ Ｖ 13/00 13/00 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA07 DD00 DD06 FF05 FF25 FF28 FF31 GG10 JJ03 JJ05 JJ08 JJ26 MM02 MM08 MM09 PP04 QQ31 SS02 SS13 UU03 UU05 5B057 BA15 BA19 DA07 DB03 DC02 5C054 AA01 AA05 CA04 CC02 CF05 CG02 EA01 EA05 EA07 FA09 FC15 FD01 FF02 FF03 GA01 GB02 GB15 HA05 5C061 AB04 AB06 AB11 AB21
Claims (4)
- 【請求項１】 対象物をステレオで撮影するものであっ
て、間隔を置いてヘッド部に設けられた対の左右カメラ
手段と、 前記ヘッド部の長手方向中央部を回転中心として駆動し
て、前記左右カメラ手段を回転運動させる回転駆動手段
と、 前記ヘッド部の回転駆動軸を傾動させる傾動手段と、 左右カメラ手段の間に位置してヘッド部に設けた、撮影
基準面までの距離を測定する手段と、 標準時間の発生手段と、 前記ヘッド部および傾動手段の回転角と前記標準時間の
同期記録手段と、前記カメラ手段の撮影したステレオ画
像データを前記標準時間に同期させて記録する手段と、 記録されたステレオの画像データと時間データと角度デ
ータと前記カメラ手段の撮影点の位置および姿勢を出力
する手段とを有して、撮影対象物の三次元測定を可能に
することを特徴とする三次元画像計測装置。 - 【請求項２】 左右カメラ手段の間に位置して移動対象
物を撮影する中央カメラ手段と、中央カメラ手段の撮影
画像を処理して移動対象物を追尾するように前記回転駆
動手段を駆動制御する追尾駆動制御手段とを有している
ことを特徴とする請求項１に記載の三次元画像計測装
置。 - 【請求項３】 前記回転駆動手段は、ヘッド部を左右カ
メラ手段で左右３６０°撮影可能に回転駆動し、傾動手
段はヘッド部を上下１８０°撮影可能にするようになっ
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の三次
元画像計測装置。 - 【請求項４】 左右カメラ手段の撮影したステレオ画像
データを前記標準時間をスーパーインポーズさせてモニ
タ画面に表示する手段を有したことを特徴とする請求項
１ないし３のうちのいずれか１項に記載の三次元画像計
測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000214265A JP2002031507A (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 三次元画像計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000214265A JP2002031507A (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 三次元画像計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002031507A true JP2002031507A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18709874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000214265A Pending JP2002031507A (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 三次元画像計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002031507A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258798A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-09-28 | Stryker Leibinger Gmbh & Co Kg | 改良された形状特徴化のためのデバイスおよび方法 |
| JP2010161633A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 複数カメラ水平設置装置、複数カメラの水平設置方法およびステレオ撮影装置 |
| JP2012154862A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Hitachi Ltd | ３次元寸法測定装置 |
| JP2015028469A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-02-12 | 株式会社リコー | 測距装置、車両、測距装置の校正方法 |
| JP2019053072A (ja) * | 2013-06-27 | 2019-04-04 | 株式会社リコー | 測距装置、車両、測距装置の校正方法 |
| CN113111788A (zh) * | 2020-02-17 | 2021-07-13 | 天目爱视（北京）科技有限公司 | 一种具有调整装置的虹膜3d信息获取设备 |
-
2000
- 2000-07-14 JP JP2000214265A patent/JP2002031507A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258798A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-09-28 | Stryker Leibinger Gmbh & Co Kg | 改良された形状特徴化のためのデバイスおよび方法 |
| JP2010161633A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 複数カメラ水平設置装置、複数カメラの水平設置方法およびステレオ撮影装置 |
| JP2012154862A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Hitachi Ltd | ３次元寸法測定装置 |
| JP2015028469A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-02-12 | 株式会社リコー | 測距装置、車両、測距装置の校正方法 |
| JP2019053072A (ja) * | 2013-06-27 | 2019-04-04 | 株式会社リコー | 測距装置、車両、測距装置の校正方法 |
| CN113111788A (zh) * | 2020-02-17 | 2021-07-13 | 天目爱视（北京）科技有限公司 | 一种具有调整装置的虹膜3d信息获取设备 |
| CN113111788B (zh) * | 2020-02-17 | 2023-09-19 | 天目爱视（北京）科技有限公司 | 一种具有调整装置的虹膜3d信息获取设备 |
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