JP2002288638A - 立体形状認識装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体 - Google Patents
立体形状認識装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体Info
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- JP2002288638A JP2002288638A JP2001084263A JP2001084263A JP2002288638A JP 2002288638 A JP2002288638 A JP 2002288638A JP 2001084263 A JP2001084263 A JP 2001084263A JP 2001084263 A JP2001084263 A JP 2001084263A JP 2002288638 A JP2002288638 A JP 2002288638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自然光、若しくは通常の照明下に存在する単
純な形状の物体を撮影して得た画像データから、その物
体の寸法を認識し、例えば三面図として出力する。 【解決手段】 形状及び寸法が既知の立体基準モデルの
撮影結果である二次元画像を入力し（Ｓ１）、入力した
二次元画像中の基準立体物の特徴点を抽出することで、
二次元画像における視界内における３次元空間座標系に
関する情報を解析する（Ｓ２、Ｓ３）。この後、同じ撮
影視点による、測定対象となる立体の測定対象物の撮影
結果である二次元画像を入力する（Ｓ４）。そして、入
力した二次元画像中の測定対象物の特徴点を抽出し、抽
出した各特徴点を先に得られた３次元空間座標系とマッ
チングすることで、各特徴点の実空間における座標値を
算出し（Ｓ６）、その測定対象物の認識結果を出力する
出力する（Ｓ８、１０、１２）。
純な形状の物体を撮影して得た画像データから、その物
体の寸法を認識し、例えば三面図として出力する。 【解決手段】 形状及び寸法が既知の立体基準モデルの
撮影結果である二次元画像を入力し（Ｓ１）、入力した
二次元画像中の基準立体物の特徴点を抽出することで、
二次元画像における視界内における３次元空間座標系に
関する情報を解析する（Ｓ２、Ｓ３）。この後、同じ撮
影視点による、測定対象となる立体の測定対象物の撮影
結果である二次元画像を入力する（Ｓ４）。そして、入
力した二次元画像中の測定対象物の特徴点を抽出し、抽
出した各特徴点を先に得られた３次元空間座標系とマッ
チングすることで、各特徴点の実空間における座標値を
算出し（Ｓ６）、その測定対象物の認識結果を出力する
出力する（Ｓ８、１０、１２）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は立体形状認識装置及
びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒
体に関するものである。
びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒
体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、物体の形状を認識する場合の手
法としては、レーザ光を走査（スキャン）して、その反
射光による距離を逐次算出して求めるもの、或いは、或
るパターン映像を物体表面に投影し、その投影画像を別
角度から撮影してそのパターン形状からその物体の表面
形状を認識するもの等がある。
法としては、レーザ光を走査（スキャン）して、その反
射光による距離を逐次算出して求めるもの、或いは、或
るパターン映像を物体表面に投影し、その投影画像を別
角度から撮影してそのパターン形状からその物体の表面
形状を認識するもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術は、少なくとも被写体である物体に特別な光を照射す
ることが必要になり、装置の大型化は避けられないし、
コスト的にもまだまだ改善の余地がある。
術は、少なくとも被写体である物体に特別な光を照射す
ることが必要になり、装置の大型化は避けられないし、
コスト的にもまだまだ改善の余地がある。
【０００４】本発明は、自然光、若しくは通常の照明下
に存在する単純な形状の物体を撮影して得た画像データ
から、その物体の寸法を認識し、例えば三面図として出
力することを可能ならしめる立体形状認識装置及びその
制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体を提
供しようとするものである。
に存在する単純な形状の物体を撮影して得た画像データ
から、その物体の寸法を認識し、例えば三面図として出
力することを可能ならしめる立体形状認識装置及びその
制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体を提
供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、例えば本発明の立体形状認識装置は以下の構成を備
える。すなわち、立体物の形状と寸法を認識し、出力す
る立体形状認識装置であって、形状及び寸法が既知の基
準立体物の撮像結果である二次元画像を入力する第１の
入力手段と、該第１の入力手段で入力した二次元画像中
の前記基準立体物の特徴点を抽出することで、前記二次
元画像における視界内における３次元空間座標系に関す
る情報を解析する解析手段と、前記第１の入力手段で入
力した撮影視点と同じ条件による、測定対象となる立体
の測定対象物の撮影結果である二次元画像を入力する第
２の入力手段と、該第２の入力手段で入力した二次元画
像中の前記測定対象物の特徴点を抽出し、抽出した各特
徴点を前記解析手段で得られた３次元空間座標系とマッ
チングすることで、各特徴点の実空間における座標値を
算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に基づい
て、前記測定対象物の認識結果を出力する出力する出力
手段とを備える。
め、例えば本発明の立体形状認識装置は以下の構成を備
える。すなわち、立体物の形状と寸法を認識し、出力す
る立体形状認識装置であって、形状及び寸法が既知の基
準立体物の撮像結果である二次元画像を入力する第１の
入力手段と、該第１の入力手段で入力した二次元画像中
の前記基準立体物の特徴点を抽出することで、前記二次
元画像における視界内における３次元空間座標系に関す
る情報を解析する解析手段と、前記第１の入力手段で入
力した撮影視点と同じ条件による、測定対象となる立体
の測定対象物の撮影結果である二次元画像を入力する第
２の入力手段と、該第２の入力手段で入力した二次元画
像中の前記測定対象物の特徴点を抽出し、抽出した各特
徴点を前記解析手段で得られた３次元空間座標系とマッ
チングすることで、各特徴点の実空間における座標値を
算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に基づい
て、前記測定対象物の認識結果を出力する出力する出力
手段とを備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
かかる実施形態を詳細に説明する。
かかる実施形態を詳細に説明する。
【０００７】先ず、本発明のアルゴリズムを説明し、そ
の後で、装置としての動作について説明する。
の後で、装置としての動作について説明する。
【０００８】＜アルゴリズム＞寸法が既知の平面物体
（例えば一辺が１０ｃｍの正方形の紙）を床に置き、そ
れを斜め上方向からカメラで撮像したとする。
（例えば一辺が１０ｃｍの正方形の紙）を床に置き、そ
れを斜め上方向からカメラで撮像したとする。
【０００９】図１はこのときの画像を示している。この
紙のサイズは既知であるので、カメラで撮影して得られ
た画像（二次元画像となる）の特徴点（４頂点）の座標
を検出（算出）すると、床（高さ＝Ｚ軸＝０）のＸ−Ｙ
座標系（座標の分布）を決定できる。
紙のサイズは既知であるので、カメラで撮影して得られ
た画像（二次元画像となる）の特徴点（４頂点）の座標
を検出（算出）すると、床（高さ＝Ｚ軸＝０）のＸ−Ｙ
座標系（座標の分布）を決定できる。
【００１０】例えば、仮に図示の紙の頂点Ａを原点とし
た場合であって、床と同一平面上に、図示の如く、適当
な点Ｐが与えられた場合、原点Ａに対する点ＰのＸ−Ｙ
平面での座標を求めることは算術的に可能となる。
た場合であって、床と同一平面上に、図示の如く、適当
な点Ｐが与えられた場合、原点Ａに対する点ＰのＸ−Ｙ
平面での座標を求めることは算術的に可能となる。
【００１１】上記は、１つの平面に対するものであった
が、次に、一辺が１０ｃｍの立方体（正六面体）のワイ
ヤーフレームモデルを床に設置し、それを斜め上方向か
らカメラで撮像した場合について考察する。
が、次に、一辺が１０ｃｍの立方体（正六面体）のワイ
ヤーフレームモデルを床に設置し、それを斜め上方向か
らカメラで撮像した場合について考察する。
【００１２】図２はこのときに得られた二次元画像を示
している。図示に示す如く、上面はカメラに近づくこと
になるので、上面を形成してる四角形は底面の四角形よ
りもその面積は大きくなる。
している。図示に示す如く、上面はカメラに近づくこと
になるので、上面を形成してる四角形は底面の四角形よ
りもその面積は大きくなる。
【００１３】このカメラで撮像して得られた二次元画像
の底面の４頂点の座標Ａ〜Ｄによって、高さ０のＸ−Ｙ
平面、すなわち（ｘ，ｙ，０）における座標系が決定さ
れるのは図１で説明した通りである。ここで注目したい
のは、上面の４頂点Ｅ〜Ｈによって、床から１０ｃｍの
高さにある平面（ｘ，ｙ，１０）の平面の座標系も同様
にして決定できることである（但し、図１における点Ｐ
の床からの高さが不明な場合に適用できる、という意味
ではない）。つまり、異なる高さの２つの平面ＡＢＣＤ
と平面ＥＦＧＨが決定されると、それ以外の高さ、例え
ば床から２０ｃｍにおけるＸ−Ｙ座標系はその線形延長
上にあるものとして算術的に決定できることになる。
の底面の４頂点の座標Ａ〜Ｄによって、高さ０のＸ−Ｙ
平面、すなわち（ｘ，ｙ，０）における座標系が決定さ
れるのは図１で説明した通りである。ここで注目したい
のは、上面の４頂点Ｅ〜Ｈによって、床から１０ｃｍの
高さにある平面（ｘ，ｙ，１０）の平面の座標系も同様
にして決定できることである（但し、図１における点Ｐ
の床からの高さが不明な場合に適用できる、という意味
ではない）。つまり、異なる高さの２つの平面ＡＢＣＤ
と平面ＥＦＧＨが決定されると、それ以外の高さ、例え
ば床から２０ｃｍにおけるＸ−Ｙ座標系はその線形延長
上にあるものとして算術的に決定できることになる。
【００１４】さて、上述した原理の元で、図２における
寸法（形状も含む）が既知のワイヤーフレームを、固定
されたカメラで撮像し解析した後、それに代わって寸法
は未定であるものの形状が既知の物体を床のほぼ同じに
設置したとする。
寸法（形状も含む）が既知のワイヤーフレームを、固定
されたカメラで撮像し解析した後、それに代わって寸法
は未定であるものの形状が既知の物体を床のほぼ同じに
設置したとする。
【００１５】説明を簡単にするため、不透明な三角錐の
オブジェクト（底面が正三角形で、真上から見た時に頂
点が正三角形の重心位置にあることがわかっている物
体）を適当に設置し、撮影したとする。
オブジェクト（底面が正三角形で、真上から見た時に頂
点が正三角形の重心位置にあることがわかっている物
体）を適当に設置し、撮影したとする。
【００１６】図３はこのときの撮像して得られた画像を
示している。点Ａ〜Ｃは、床面、すなわち、ｚ＝０のＸ
−Ｙ平面上に位置することがわかっている（３角錐を設
置した場合には必ず３頂点が床に接する）ので、これら
のＺ＝０における各点Ａ〜Ｃのｘ、ｙ座標を算出するで
きる（原点は適当な位置にすれば良い）。
示している。点Ａ〜Ｃは、床面、すなわち、ｚ＝０のＸ
−Ｙ平面上に位置することがわかっている（３角錐を設
置した場合には必ず３頂点が床に接する）ので、これら
のＺ＝０における各点Ａ〜Ｃのｘ、ｙ座標を算出するで
きる（原点は適当な位置にすれば良い）。
【００１７】一方、頂点Ｄの実空間内の座標であるが、
これは次のようにして求める。
これは次のようにして求める。
【００１８】先に求めた点Ａ、Ｂ、Ｃの各座標を
（ｘA、ｙA、０）、（ｘB、ｙB、０）（ｘ A、ｙB、０）
とすると、頂点Ｄの実空間における座標ｘD,ｙDについ
ては次の様にして求められる。
（ｘA、ｙA、０）、（ｘB、ｙB、０）（ｘ A、ｙB、０）
とすると、頂点Ｄの実空間における座標ｘD,ｙDについ
ては次の様にして求められる。
【００１９】 ｘD＝（ｘA＋ｘB＋ｘC）／３ ｙD＝（ｙA＋ｙB＋ｙC）／３ 頂点Ｄの高さｚDは、頂点Ｄを通過するＸ−Ｙ平面
（ｘ、ｙ、ｚD）の平面を求めることに他ならない。
（ｘ、ｙ、ｚD）の平面を求めることに他ならない。
【００２０】図３に示したように、Ｚ軸の値が変わる
と、その値の高さにおけるＸ−Ｙ平面の座標系を変化す
るから、結局のところ、撮像して得られた頂点Ｄのｘ、
ｙ座標が既知となれば、その頂点ＤのＺ軸座標も一義的
に決定できることになる。つまり、座標（ｘD,ｙD,
ｚD）を算出できる。
と、その値の高さにおけるＸ−Ｙ平面の座標系を変化す
るから、結局のところ、撮像して得られた頂点Ｄのｘ、
ｙ座標が既知となれば、その頂点ＤのＺ軸座標も一義的
に決定できることになる。つまり、座標（ｘD,ｙD,
ｚD）を算出できる。
【００２１】上記の理由により、寸法（形状を含む）が
既知のワイヤーフレームモデルを撮影して得られた二次
元画像を解析することで、寸法は未定であるものの形状
が既知のオブジェクトについてはその実寸法を算出する
ことが可能となる。
既知のワイヤーフレームモデルを撮影して得られた二次
元画像を解析することで、寸法は未定であるものの形状
が既知のオブジェクトについてはその実寸法を算出する
ことが可能となる。
【００２２】＜装置構成の説明＞次に実施形態における
具体的な構成について説明する。
具体的な構成について説明する。
【００２３】図４は実施形態における装置のブロック構
成図である。本装置は一般の汎用情報処理装置（例えば
ワークステーションやパーソナルコンピュータ等）をベ
ースにしている。
成図である。本装置は一般の汎用情報処理装置（例えば
ワークステーションやパーソナルコンピュータ等）をベ
ースにしている。
【００２４】図中、１ａはビデオカメラ、１ｂはビデオ
レコーダである。ビデオカメラ１ａは、動画カメラであ
っても、静止画専用のデジタルカメラであっても構わな
い。また、ビデオレコーダ１ｂとしては、ワイヤーフレ
ームモデルを撮影し、同一条件（カメラを固定にしたま
ま）で被測定対象物体を撮影し記録したビデオテープを
再生できれば良い。要は、自然光もしくは通常の照明下
でオブジェクトを撮影した結果を出力するものであれ
ば、画像の入力手段の種別は問わない。但し、解像度が
高ければ高い程、対象物体の寸法の精度を高くすること
ができる。
レコーダである。ビデオカメラ１ａは、動画カメラであ
っても、静止画専用のデジタルカメラであっても構わな
い。また、ビデオレコーダ１ｂとしては、ワイヤーフレ
ームモデルを撮影し、同一条件（カメラを固定にしたま
ま）で被測定対象物体を撮影し記録したビデオテープを
再生できれば良い。要は、自然光もしくは通常の照明下
でオブジェクトを撮影した結果を出力するものであれ
ば、画像の入力手段の種別は問わない。但し、解像度が
高ければ高い程、対象物体の寸法の精度を高くすること
ができる。
【００２５】３は装置全体の制御を司るＣＰＵであり、
２はブートプログラムやＢＩＯＳ等を記憶しているＲＯ
Ｍである。４はＣＰＵのワークエリアとして使用される
ＲＡＭである。５はＯＳ及び本実施形態における図形認
識にかかるプログラムを記憶しているハードディスクド
ライブである。
２はブートプログラムやＢＩＯＳ等を記憶しているＲＯ
Ｍである。４はＣＰＵのワークエリアとして使用される
ＲＡＭである。５はＯＳ及び本実施形態における図形認
識にかかるプログラムを記憶しているハードディスクド
ライブである。
【００２６】６はカメラ１ａ或いはビデオレコーダ１ｂ
からの映像を静止画としてキャプチャし、デジタル画像
データに変換するキャプチャカードである。尚、デジタ
ルカメラ等の場合、昨今ではＵＳＢインタフェースで静
止画を取り込めるので、キャプチャカードは必ずしも本
願発明に必須ではない。また、デジタルカメラの場合、
その解像度はＮＴＳＣ方式のビデオと比べても格段に解
像度が高いものがあるので、実施形態にはより好適なも
のとなる。要するに、カメラで撮影し、その結果を静止
画として取り込む手段があれば良い。
からの映像を静止画としてキャプチャし、デジタル画像
データに変換するキャプチャカードである。尚、デジタ
ルカメラ等の場合、昨今ではＵＳＢインタフェースで静
止画を取り込めるので、キャプチャカードは必ずしも本
願発明に必須ではない。また、デジタルカメラの場合、
その解像度はＮＴＳＣ方式のビデオと比べても格段に解
像度が高いものがあるので、実施形態にはより好適なも
のとなる。要するに、カメラで撮影し、その結果を静止
画として取り込む手段があれば良い。
【００２７】さて、上記構成の元、本装置に電源が投入
されると、ＣＰＵ２はＲＯＭ３のブートプログラムに従
って起動し、次いでＨＤＤ５からＯＳをＲＡＭ４にロー
ドし装置を立ち上げる。この後、ＨＤＤ５から実施形態
における図形認識プログラムをＲＡＭ４にロードし実行
することになる。
されると、ＣＰＵ２はＲＯＭ３のブートプログラムに従
って起動し、次いでＨＤＤ５からＯＳをＲＡＭ４にロー
ドし装置を立ち上げる。この後、ＨＤＤ５から実施形態
における図形認識プログラムをＲＡＭ４にロードし実行
することになる。
【００２８】以下、この図形認識プログラムの動作処理
手順を図５のフローチャートに従って説明する。
手順を図５のフローチャートに従って説明する。
【００２９】先ず、ステップＳ１において、基準モデル
の画像を入力する。入力タイミングは、例えばキャプチ
ャした画像を表示装置７に表示させていき、操作者によ
るキーボード若しくはマウスで指示した際に行うものと
する。ここで言う基準モデルとは、先に説明したよう
に、寸法及び形状が既知の物体（実施形態では各辺が１
０ｃｍの立方体形状のワイヤーフレームモデル）であ
る。入力元はカメラ１ａで撮影しても良いし、予め撮影
し記録してあるビデオカセットをビデオレコーダ１ｂに
セットし再生してもよい。但し、ビデオカメラ１ａで撮
影する場合、基準モデルを画角一杯にして撮影し、尚且
つ、被写界深度を深くして撮影することが望ましい。画
角一杯にするのは、基準モデルを解析する際の精度を高
めるために、より多くの画素を活用できるからである。
また、被写界深度を深くするのは、奥行きのある基準モ
デルの全体に焦点を合わせるためである。被写界深度を
深くするには、被写体とカメラとの距離を大きくする
か、絞り値を大きくする等を行えばよい。
の画像を入力する。入力タイミングは、例えばキャプチ
ャした画像を表示装置７に表示させていき、操作者によ
るキーボード若しくはマウスで指示した際に行うものと
する。ここで言う基準モデルとは、先に説明したよう
に、寸法及び形状が既知の物体（実施形態では各辺が１
０ｃｍの立方体形状のワイヤーフレームモデル）であ
る。入力元はカメラ１ａで撮影しても良いし、予め撮影
し記録してあるビデオカセットをビデオレコーダ１ｂに
セットし再生してもよい。但し、ビデオカメラ１ａで撮
影する場合、基準モデルを画角一杯にして撮影し、尚且
つ、被写界深度を深くして撮影することが望ましい。画
角一杯にするのは、基準モデルを解析する際の精度を高
めるために、より多くの画素を活用できるからである。
また、被写界深度を深くするのは、奥行きのある基準モ
デルの全体に焦点を合わせるためである。被写界深度を
深くするには、被写体とカメラとの距離を大きくする
か、絞り値を大きくする等を行えばよい。
【００３０】次に、処理はステップＳ２に進み、ＲＡＭ
４に格納された画像（二次元画像）の特徴点（実施形態
では頂点）の抽出処理を行う。頂点（特徴点）を抽出す
るアルゴリズムとしては画像処理の分野では公知のもの
があり、それに準ずるとする。因に、特異な濃度変化が
ある場所を探す等の処理を行えばよい。
４に格納された画像（二次元画像）の特徴点（実施形態
では頂点）の抽出処理を行う。頂点（特徴点）を抽出す
るアルゴリズムとしては画像処理の分野では公知のもの
があり、それに準ずるとする。因に、特異な濃度変化が
ある場所を探す等の処理を行えばよい。
【００３１】処理は次にステップＳ３に進み、得られた
特徴点の二次元画像内における座標（この時点では、画
素がその単位となる）と、既知となっている基準モデル
の寸法から、その画像を撮像した際のカメラの視野内に
おかる実３次元座標空間の対応関係を得る。
特徴点の二次元画像内における座標（この時点では、画
素がその単位となる）と、既知となっている基準モデル
の寸法から、その画像を撮像した際のカメラの視野内に
おかる実３次元座標空間の対応関係を得る。
【００３２】次いで、ステップＳ４に進み、いよいよ被
測定対象物の入力を促すメッセージを表示し、その入力
を行わせる。入力するのは、これまでに説明したとお
り、形状が既知であるが、寸法が未定の被測定対象物
（先に説明した例では三角錐）の像である。ＣＰＵ２は
入力した画像をＲＡＭ４にデジタル画像データとして格
納する。これまでの説明から容易に理解できるように、
基準モデルと被測定対象物は共に固定されたカメラで撮
影するものであり、精度を上げるためにカメラの視野一
杯にして撮影することが望ましいわけであるから、被測
定対象物の大きさは基準モデルに対してほぼ同じものが
望ましい。また、被測定対象物が基準モデルよりも十分
に小さい場合、その精度が下がるが、対象物が小さい場
合には、より小さな基準モデルを撮影してから行えばよ
い。
測定対象物の入力を促すメッセージを表示し、その入力
を行わせる。入力するのは、これまでに説明したとお
り、形状が既知であるが、寸法が未定の被測定対象物
（先に説明した例では三角錐）の像である。ＣＰＵ２は
入力した画像をＲＡＭ４にデジタル画像データとして格
納する。これまでの説明から容易に理解できるように、
基準モデルと被測定対象物は共に固定されたカメラで撮
影するものであり、精度を上げるためにカメラの視野一
杯にして撮影することが望ましいわけであるから、被測
定対象物の大きさは基準モデルに対してほぼ同じものが
望ましい。また、被測定対象物が基準モデルよりも十分
に小さい場合、その精度が下がるが、対象物が小さい場
合には、より小さな基準モデルを撮影してから行えばよ
い。
【００３３】ステップＳ５に処理が進むと、先のステッ
プＳ２と同様に特徴点を検出する処理を行う。なお、こ
こで得られた特徴点は、予め形状がわかっているので、
そのいずれの頂点に対応するかは容易に対応づけること
ができる。
プＳ２と同様に特徴点を検出する処理を行う。なお、こ
こで得られた特徴点は、予め形状がわかっているので、
そのいずれの頂点に対応するかは容易に対応づけること
ができる。
【００３４】ステップＳ６では、ステップＳ５で得られ
た各特徴点が、ステップＳ３で解析して得られた実３次
元空間内のどの位置（座標）に対応するかを算出する処
理を行う。すなわち、得られた各特徴点と実３次元座標
空間へのマッチング処理を行うことになる。
た各特徴点が、ステップＳ３で解析して得られた実３次
元空間内のどの位置（座標）に対応するかを算出する処
理を行う。すなわち、得られた各特徴点と実３次元座標
空間へのマッチング処理を行うことになる。
【００３５】この処理が終了すると、出力先の指定を促
すメッセージが表示されるので、その出力先を選択す
る。例えば、プリンタによる印刷を選択した場合には、
ステップＳ９で印刷すべき三面図を作成し、ステップＳ
１０で印刷する。図６はその印刷結果の例を示している
が、図示の如く、撮影した画像と、三面図（上面図、正
面図、側面図）を１枚の記録紙に出力する。このとき、
被測定対象物の寸法が判明しているので、その寸法につ
いても図示に示すように明示して印刷する。これは出力
先として表示装置にした場合にも同様である（ステップ
Ｓ１１、１２）。
すメッセージが表示されるので、その出力先を選択す
る。例えば、プリンタによる印刷を選択した場合には、
ステップＳ９で印刷すべき三面図を作成し、ステップＳ
１０で印刷する。図６はその印刷結果の例を示している
が、図示の如く、撮影した画像と、三面図（上面図、正
面図、側面図）を１枚の記録紙に出力する。このとき、
被測定対象物の寸法が判明しているので、その寸法につ
いても図示に示すように明示して印刷する。これは出力
先として表示装置にした場合にも同様である（ステップ
Ｓ１１、１２）。
【００３６】また、ファイルとして出力するよう指示を
受けた場合には、ｄｘｆ形式のファイルとして保存す
る。ｄｘｆファイルとは、米国オートデスク社が開発販
売している３次元ＣＡＤソフトに「AutoCAD」に取り込
める形式のファイルであり、基本構造は面を構成する頂
点の数と、各頂点の座標データを単位と、この単位を複
数個並べたものである。この結果、本実施形態で認識し
た３次元物体をこのソフトで再現し加工する等の編集処
理を行わせることができるようになる。
受けた場合には、ｄｘｆ形式のファイルとして保存す
る。ｄｘｆファイルとは、米国オートデスク社が開発販
売している３次元ＣＡＤソフトに「AutoCAD」に取り込
める形式のファイルであり、基本構造は面を構成する頂
点の数と、各頂点の座標データを単位と、この単位を複
数個並べたものである。この結果、本実施形態で認識し
た３次元物体をこのソフトで再現し加工する等の編集処
理を行わせることができるようになる。
【００３７】なお、三面図を出力する際、正面図をその
角度から見た場合のものにするかを設定したいという要
望があるかもしれない。その場合には上記のようにして
得られた情報に基づいて３Ｄモデルを表示し、それを回
転させ、所望とする回転にさせてから印刷等の出力を行
わせれば良い。
角度から見た場合のものにするかを設定したいという要
望があるかもしれない。その場合には上記のようにして
得られた情報に基づいて３Ｄモデルを表示し、それを回
転させ、所望とする回転にさせてから印刷等の出力を行
わせれば良い。
【００３８】＜第２の実施形態＞上記実施形態では、被
測定対象物の形状が既知である場合を説明した。しかし
ながら、「積み木」等の場合には、その形状は数種類し
か存在しない。
測定対象物の形状が既知である場合を説明した。しかし
ながら、「積み木」等の場合には、その形状は数種類し
か存在しない。
【００３９】つまり、かかる環境下にあっては、予めそ
れらの形状に関する情報をコンピュータに入力してお
き、図５のステップＳ５で得られた特徴点から、１つの
形状を特定することは容易である。例えば二次元画像の
輪郭を追跡することで、それが六角形であれば六面体で
あることを認識でき、三角錐と容易に判別できる。そし
て、このようにして判別した結果に基づいて、対象物の
形状を特定し、ステップＳ６に進めば良いであろう。
れらの形状に関する情報をコンピュータに入力してお
き、図５のステップＳ５で得られた特徴点から、１つの
形状を特定することは容易である。例えば二次元画像の
輪郭を追跡することで、それが六角形であれば六面体で
あることを認識でき、三角錐と容易に判別できる。そし
て、このようにして判別した結果に基づいて、対象物の
形状を特定し、ステップＳ６に進めば良いであろう。
【００４０】以上説明したように本発明によれば、最初
の段階で寸法及び形状が既知の立体モデルを撮影してそ
の二次元画像からそのモデルが置かれた実空間座標を解
析し、その後で測定対象物の画像を得ることで、少なく
ともその画像の寸法を算出でき、その結果から３面図を
出力することが可能となる。
の段階で寸法及び形状が既知の立体モデルを撮影してそ
の二次元画像からそのモデルが置かれた実空間座標を解
析し、その後で測定対象物の画像を得ることで、少なく
ともその画像の寸法を算出でき、その結果から３面図を
出力することが可能となる。
【００４１】なお、上記実施形態における処理の中で複
雑な処理は、特徴点検出と座標系解析であるが、これら
はＣＰＵ２が行うのではなく、例えばＤＳＰやＡＳＩＣ
等の併用、或いは、分散処理によって行うようにしても
構わない。特に精度を上げるため、数百万画素程度のデ
ジタルカメラでの撮影した画像を利用する場合には、画
素数が通常のビデオ（ＮＴＳＣ方式の映像）と比較する
と膨大な情報量となるため、専用のハードウェアを活用
することが望まれる。
雑な処理は、特徴点検出と座標系解析であるが、これら
はＣＰＵ２が行うのではなく、例えばＤＳＰやＡＳＩＣ
等の併用、或いは、分散処理によって行うようにしても
構わない。特に精度を上げるため、数百万画素程度のデ
ジタルカメラでの撮影した画像を利用する場合には、画
素数が通常のビデオ（ＮＴＳＣ方式の映像）と比較する
と膨大な情報量となるため、専用のハードウェアを活用
することが望まれる。
【００４２】また、上記説明から明らかなように、異な
るサイズの基準モデルを幾つか用意しておけば、様々な
サイズの測定対象物に対して精度良くその寸法を演算す
ることが可能となる。
るサイズの基準モデルを幾つか用意しておけば、様々な
サイズの測定対象物に対して精度良くその寸法を演算す
ることが可能となる。
【００４３】また、基準モデルの形状として実施形態で
は、ワイヤーフレームの正六面体としたが、ワイヤーフ
レームである必要はないし、他の形状でも構わない。ま
た、設置の仕方も必ずしもカメラに対して正面を向くよ
うにする必要もない。但し、撮影する際に、どの面をど
の方向を向いて撮影したかを判別することが必要にな
る。この理由で、設置する際にその向きを気にしない正
多面体であることが望ましい。
は、ワイヤーフレームの正六面体としたが、ワイヤーフ
レームである必要はないし、他の形状でも構わない。ま
た、設置の仕方も必ずしもカメラに対して正面を向くよ
うにする必要もない。但し、撮影する際に、どの面をど
の方向を向いて撮影したかを判別することが必要にな
る。この理由で、設置する際にその向きを気にしない正
多面体であることが望ましい。
【００４４】また、実施形態では基準モデルを撮影する
以前にそのモデルの形状及び寸法が既知であるとして説
明したが、上記実施形態の説明から容易に理解できるよ
うに、その基準モデルを撮影して二次元画像として取り
込んだ後、そのモデルの形状及び寸法を入力するように
しても構わない。この結果、例えば野外でビデオカメラ
を固定し、適当な物体をいくつか撮影しておき、持ち帰
って１つの物体の形状及び寸法を入力することで、それ
らの１つを基準モデルとして扱うこともできる。つま
り、形状認識する際に、その物体がその場になくても構
わないことを意味する。
以前にそのモデルの形状及び寸法が既知であるとして説
明したが、上記実施形態の説明から容易に理解できるよ
うに、その基準モデルを撮影して二次元画像として取り
込んだ後、そのモデルの形状及び寸法を入力するように
しても構わない。この結果、例えば野外でビデオカメラ
を固定し、適当な物体をいくつか撮影しておき、持ち帰
って１つの物体の形状及び寸法を入力することで、それ
らの１つを基準モデルとして扱うこともできる。つま
り、形状認識する際に、その物体がその場になくても構
わないことを意味する。
【００４５】また、実施形態は、上記の通り、そのほと
んどがソフトウェアによって実現できるものであるか
ら、本発明はコンピュータが読み込み実行するコンピュ
ータプログラム及びそれを記憶格納する記憶媒体をも含
むものである。記憶媒体としてはフロッピー（登録商
標）ディスク、ＣＤＲＯＭ、ＭＯ等の記憶媒体が挙げら
れる。
んどがソフトウェアによって実現できるものであるか
ら、本発明はコンピュータが読み込み実行するコンピュ
ータプログラム及びそれを記憶格納する記憶媒体をも含
むものである。記憶媒体としてはフロッピー（登録商
標）ディスク、ＣＤＲＯＭ、ＭＯ等の記憶媒体が挙げら
れる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
然光、若しくは通常の照明下に存在する単純な形状の物
体を撮影して得た画像データから、その物体の寸法を認
識し、例えば三面図として出力することが可能になる。
然光、若しくは通常の照明下に存在する単純な形状の物
体を撮影して得た画像データから、その物体の寸法を認
識し、例えば三面図として出力することが可能になる。
【図１】床に設置した紙を撮影した際に得られる二次元
画像の例を示す図である。
画像の例を示す図である。
【図２】実施形態におけるワイヤーフレームモデルの撮
影して得た二次元画像の例を示す図である。
影して得た二次元画像の例を示す図である。
【図３】実施形態における被測定対象物である三角錐物
体を撮影した際の二次元画像を示す図である。
体を撮影した際の二次元画像を示す図である。
【図４】実施形態における装置のブロック構成図であ
る。
る。
【図５】実施形態における動作処理手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】実施形態における出力結果の一例を示す図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０６Ｔ 15/00 １００ Ｇ０６Ｔ 17/40 17/40 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ Ａ (72)発明者 渋谷喜一郎 千葉県千葉市美浜区真砂５−45−７ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA53 BB05 DD02 EE07 FF01 FF04 FF61 JJ03 JJ26 QQ24 QQ28 QQ38 SS13 UU05 5B046 BA10 DA02 DA09 EA03 EA09 FA09 FA12 FA18 GA02 5B050 BA07 BA09 BA10 BA18 DA10 EA05 EA28 FA03 5B057 BA02 CA08 CA13 CA16 CA18 CB08 CB13 CB17 CD14 CE20 DA08 DB03 DC05 DC33 5B080 AA18 DA06
Claims (8)
- 【請求項１】 立体物の形状と寸法を認識し、出力する
立体形状認識装置であって、 形状及び寸法が既知の基準立体物の撮像結果である二次
元画像を入力する第１の入力手段と、 該第１の入力手段で入力した二次元画像中の前記基準立
体物の特徴点を抽出することで、前記二次元画像におけ
る視界内における３次元空間座標系に関する情報を解析
する解析手段と、 前記第１の入力手段で入力した撮影視点と同じ条件によ
る、測定対象となる立体の測定対象物の撮影結果である
二次元画像を入力する第２の入力手段と、 該第２の入力手段で入力した二次元画像中の前記測定対
象物の特徴点を抽出し、抽出した各特徴点を前記解析手
段で得られた３次元空間座標系とマッチングすること
で、各特徴点の実空間における座標値を算出する算出手
段と、 該算出手段の算出結果に基づいて、前記測定対象物の認
識結果を出力する出力する出力手段とを備えることを特
徴とする立体形状認識装置。 - 【請求項２】 前記第２の入力手段で入力する測定対象
物は、予め用意された形状のいずれかの形状を有するこ
とを特徴とする請求項第１項に記載の立体形状認識装
置。 - 【請求項３】 前記第１の入力手段で入力する基準立体
物は、正多面体であることを特徴とする請求項第１項又
は第２項に記載の立体形状認識装置。 - 【請求項４】 前記出力手段は、前記測定対象物の寸法
付きの三面図を印刷する印刷手段を含むことを特徴とす
る請求項第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の立体
形状認識装置。 - 【請求項５】 前記出力手段は、汎用の３ＤＣＡＤアプ
リケーションが採用するデータフォーマットのファイル
として格納する手段を含むことを特徴とする請求項第１
項乃至第２項のいずれか１項に記載の立体形状認識装
置。 - 【請求項６】 立体物の形状と寸法を認識し、出力する
立体形状認識装置の制御方法であって、 形状及び寸法が既知の基準立体物の撮像結果である二次
元画像を入力する第１の入力工程と、 該第１の入力工程で入力した二次元画像中の前記基準立
体物の特徴点を抽出することで、前記二次元画像におけ
る視界内における３次元空間座標系に関する情報を解析
する解析工程と、 前記第１の入力工程で入力した撮影視点と同じ条件によ
る、測定対象となる立体の測定対象物の撮影結果である
二次元画像を入力する第２の入力工程と、 該第２の入力工程で入力した二次元画像中の前記測定対
象物の特徴点を抽出し、抽出した各特徴点を前記解析手
段で得られた３次元空間座標系とマッチングすること
で、各特徴点の実空間における座標値を算出する算出工
程と、 該算出工程の算出結果に基づいて、前記測定対象物の認
識結果を出力する出力する出力工程とを備えることを特
徴とする立体形状認識装置の制御方法。 - 【請求項７】 コンピュータが読み込み実行すること
で、立体物の形状と寸法を認識し、出力する立体形状認
識装置として機能するコンピュータプログラムであっ
て、 形状及び寸法が既知の基準立体物の撮像結果である二次
元画像を入力する第１の入力工程のプログラムコード
と、 該第１の入力工程で入力した二次元画像中の前記基準立
体物の特徴点を抽出することで、前記二次元画像におけ
る視界内における３次元空間座標系に関する情報を解析
する解析工程のプログラムコードと、 前記第１の入力工程で入力した撮影視点と同じ条件によ
る、測定対象となる立体の測定対象物の撮影結果である
二次元画像を入力する第２の入力工程のプログラムコー
ドと、 該第２の入力工程で入力した二次元画像中の前記測定対
象物の特徴点を抽出し、抽出した各特徴点を前記解析手
段で得られた３次元空間座標系とマッチングすること
で、各特徴点の実空間における座標値を算出する算出工
程のプログラムコードと、 該算出工程の算出結果に基づいて、前記測定対象物の認
識結果を出力する出力する出力工程のプログラムコード
とを備えることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 【請求項８】 請求項第７項に記載のコンピュータプロ
グラムを格納することを特徴とする記憶媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084263A JP2002288638A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 立体形状認識装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084263A JP2002288638A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 立体形状認識装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002288638A true JP2002288638A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18939956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001084263A Withdrawn JP2002288638A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 立体形状認識装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002288638A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011039650A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Jm:Kk | 室内改装費用見積システム |
| CN107144222A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-08 | 中国航发南方工业有限公司 | 标准放大图测量方法、测量装置及测量系统 |
| CN108917548A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-11-30 | 中国航发南方工业有限公司 | 涡轮叶片型面检测方法及测量装置 |
| JP2020134427A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 情報処理装置 |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001084263A patent/JP2002288638A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011039650A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Jm:Kk | 室内改装費用見積システム |
| CN107144222A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-08 | 中国航发南方工业有限公司 | 标准放大图测量方法、测量装置及测量系统 |
| CN108917548A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-11-30 | 中国航发南方工业有限公司 | 涡轮叶片型面检测方法及测量装置 |
| JP2020134427A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 情報処理装置 |
| JP7098554B2 (ja) | 2019-02-25 | 2022-07-11 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 情報処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040210 |
|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |