JP2002314994A - カメラ位置推定システムおよびカメラ位置推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱に強く測定範囲が広いカメラ位置推定を
行うことができると共に発光装置の発信情報から直接座
標計算を行うことができるカメラ位置推定システムを提
供することを目的とする。 【解決手段】 発光素子の点滅によって情報を発信する
発光装置と、カメラ位置推定を行うカメラ位置推定装置
とから成るカメラ位置推定システムであって、カメラ位
置推定装置は、発光素子の点滅を撮影してビデオ信号と
して出力する撮影装置２１と、ビデオ信号から発光装置
が発信している情報を抽出する画像処理装置２２と、画
像処理装置で抽出される情報と撮影装置によって撮影さ
れた発光素子の２次元平面上での座標値とから撮影装置
の位置と方向を推定する座標演算装置２４とを有し、発
光装置は、発光装置の位置を示す３次元座標値を情報と
して発信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実世界の空間上に
仮想のオブジェクトを表示する仮想現実システムを構築
するために必要となるカメラ位置推定を行うカメラ位置
推定システムおよびカメラ位置推定方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラで撮影している画像
をリアルタイムで表示する際に、見えている実空間上に
あたかも仮想の物体あるいは説明文などの文字が存在し
ているような効果をもたらす拡張現実システムが研究さ
れている。このようなシステムを実現するためには、ビ
デオカメラがどの位置からどの方向を見ているのかを推
定するカメラ位置推定を行う必要がある。カメラの位置
と姿勢（方向）が確定すれば、３次元ＣＧ等で用いられ
る幾何変換技術を利用して仮想の物体を表示することに
より、あたかも実空間に仮想物体が存在するように見え
る画像を得ることができる。

【０００３】図１０は従来のカメラ位置推定システムを
示すブロック図である。

【０００４】図１０において、３１は実空間を撮影する
カメラ、３２はカメラ３１に直接接続された磁石、３３
は磁石３２が発生する磁界を検知する磁界センサ、３４
は磁界センサ３３の信号を解析する解析装置である。

【０００５】このように構成されたカメラ位置推定シス
テムについて、その動作を説明する。

【０００６】カメラ３１は携帯型となっており、常にそ
の位置と姿勢を変えながら画像を取り込む。磁石３２は
常に一定の磁界を生じており、磁界センサ３３は、磁石
３２から発生するカメラの動きに応じた磁界を認識し、
解析装置３４に電気信号として伝達する。解析装置３４
は、磁界センサ３３によって電気信号に変換された磁界
の変化を解析してカメラ３１の位置と姿勢を出力する。

【０００７】上述した従来のカメラ位置推定システムで
は、磁界によって位置検出を行うため金属などの影響を
受けやすく、特別な空間での使用に限られる。また、磁
界の届く範囲でしか測定できないので、磁界センサ３３
の２〜３メートル周辺の範囲でしかカメラ位置の推定が
できない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のカ
メラ位置推定システムでは、外乱の影響を受けない限ら
れた範囲での位置推定しかできないという問題点を有し
ていた。

【０００９】このカメラ位置推定システムおよびカメラ
位置推定方法では、発光装置によるカメラ位置推定を行
うことにより、金属などによる外乱を受けにくくすると
ともに測定範囲を広くすることができ、また、発光素子
の点滅によって発光装置の位置を示す３次元座標を送信
することにより、発光装置に関する情報を別途用意する
必要が無く、送信されている情報から直接座標計算を行
うことができることが要求されている。

【００１０】本発明は、この要求を満たすため、外乱に
強く測定範囲が広いカメラ位置推定を行うことができる
と共に発光装置の発信情報から直接座標計算を行うこと
ができるカメラ位置推定システムおよび外乱に強く測定
範囲が広いカメラ位置推定を行うと共に発光装置の発信
情報から直接座標計算を行うためのカメラ位置推定方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のカメラ位置推定システムは、発光素子の点滅
によって情報を発信する発光装置と、カメラの位置と向
いている方向とを推定するカメラ位置推定装置とから成
るカメラ位置推定システムであって、カメラ位置推定装
置は、発光素子の点滅を撮影してビデオ信号として出力
する撮影装置と、ビデオ信号から発光装置が発信してい
る情報を抽出する画像処理装置と、画像処理装置で抽出
される情報と撮影装置によって撮影された発光素子の２
次元平面上での座標値とから撮影装置の位置と方向を推
定する座標演算装置とを有し、発光装置は、発光装置の
位置を示す３次元座標値を情報として発信する構成を備
えている。

【００１２】これにより、外乱に強く測定範囲が広いカ
メラ位置推定を行うことができると共に発光装置の発信
情報から直接座標計算を行うことができるカメラ位置推
定システムが得られる。

【００１３】上記課題を解決するために本発明のカメラ
位置推定方法は、撮影装置により発光装置の発光素子の
点滅を撮影してビデオ信号を得るカメラ位置推定装置に
おけるカメラ位置推定方法であって、撮影装置により得
られたビデオ信号から発光装置が発信している３次元座
標情報を抽出する情報抽出ステップと、ビデオ信号とし
て射影された発光素子の２次元平面上の座標値を抽出す
る射影ステップと、抽出した３次元座標情報を発信した
発光装置が所定の範囲内に存在するか否かを判定する範
囲判定ステップと、範囲判定ステップにおいて発光装置
が所定の範囲内に存在すると判定した場合には抽出した
３次元座標情報と２次元平面上の座標値とに基づいてカ
メラの位置と方向の推定を行う位置推定ステップと、範
囲判定ステップにおいて発光装置が所定の範囲内に存在
しないと判定した場合には情報抽出ステップと射影ステ
ップとを繰り返す繰り返しステップとを有する構成を備
えている。

【００１４】これにより、外乱に強く測定範囲が広いカ
メラ位置推定を行うと共に発光装置の発信情報から直接
座標計算を行うためのカメラ位置推定方法が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載のカメラ
位置推定システムは、発光素子の点滅によって情報を発
信する発光装置と、カメラの位置と向いている方向とを
推定するカメラ位置推定装置とから成るカメラ位置推定
システムであって、カメラ位置推定装置は、発光素子の
点滅を撮影してビデオ信号として出力する撮影装置と、
ビデオ信号から発光装置が発信している情報を抽出する
画像処理装置と、画像処理装置で抽出される情報と撮影
装置によって撮影された発光素子の２次元平面上での座
標値とから撮影装置の位置と方向を推定する座標演算装
置とを有し、発光装置は、発光装置の位置を示す３次元
座標値を情報として発信することとしたものである。

【００１６】この構成により、発光装置から発信される
３次元座標に基づいてカメラ位置座標を推定することが
でき、また発光素子の２次元平面上での座標値に基づい
てカメラ方向を推定することができるので、外乱に強く
広範囲なカメラ位置推定を行うことができると共に、発
光装置の発信情報から直接座標計算を行うのでカメラ位
置推定装置を簡単な構成にすることができるという作用
を有する。

【００１７】請求項２に記載のカメラ位置推定システム
は、請求項１に記載のカメラ位置推定システムにおい
て、発光素子の点滅周期は撮影装置の撮影周期の２倍よ
りも長いこととしたものである。

【００１８】この構成により、発光装置が発信する情報
を正確に受信することができるという作用を有する。

【００１９】請求項３に記載のカメラ位置推定システム
は、請求項１に記載のカメラ位置推定システムにおい
て、精度の低い位置測定情報を発生する測位装置を備
え、座標演算装置は測位装置の位置測定情報によりカメ
ラの概略の位置を算出し、発光装置は測位装置の精度よ
りも高精度の３次元座標値のみを発信することとしたも
のである。

【００２０】この構成により、例えば位置座標の上位桁
の推定は測位装置で行い、下位桁のみを発光装置からの
３次元座標値で推定して、発光装置が発信する情報量を
減らすことができるので、情報の発信時間を短縮し、カ
メラ位置推定に必要な時間を短縮することができるとい
う作用を有する。

【００２１】請求項４に記載のカメラ位置推定システム
は、請求項１に記載のカメラ位置推定システムにおい
て、発光装置は、発光装置の位置を示す３次元座標値を
送信すると同時に複数の発光装置から成る発光システム
に固有のＩＤを送信し、画像処理装置は、所定の発光シ
ステムに属する発光装置かどうかをＩＤに基づいて判定
することとしたものである。

【００２２】この構成により、異なる発光システムが混
在する空間においても、所定の発光装置から得られる情
報を元にカメラ位置推定が可能になるという作用を有す
る。

【００２３】請求項５に記載のカメラ位置推定システム
は、請求項１に記載のカメラ位置推定システムにおい
て、発光装置は、複数の発光素子を有し、個別に制御さ
れる複数の発光素子の点滅の組み合わせによって情報を
発信することとしたものである。

【００２４】この構成により、複数の発光素子を個別に
点滅させることができるので、一度に発信する情報量を
増加させ、通信速度を高速化することができるという作
用を有する。

【００２５】請求項６に記載のカメラ位置推定システム
は、請求項１に記載のカメラ位置推定システムにおい
て、発光装置は、複数の発光素子を有し、複数の発光素
子を非対称に配置することとしたものである。

【００２６】この構成により、カメラと発光装置を結ぶ
直線を軸としたカメラの回転や、発光装置の裏側から撮
影された画像を認識できるようになるという作用を有す
る。

【００２７】請求項７に記載のカメラ位置推定システム
は、請求項１に記載のカメラ位置推定システムにおい
て、発光装置は、複数の発光素子を有し、複数の発光素
子の配置を三角形に配置することとしたものである。

【００２８】この構成により、撮影された三角形の縦横
の比によってカメラ位置の推定を効率的に行うことが可
能になるという作用を有する。

【００２９】請求項８に記載のカメラ位置推定方法は、
撮影装置により発光装置の発光素子の点滅を撮影してビ
デオ信号を得るカメラ位置推定装置におけるカメラ位置
推定方法であって、撮影装置により得られたビデオ信号
から発光装置が発信している３次元座標情報を抽出する
情報抽出ステップと、ビデオ信号として射影された発光
素子の２次元平面上の座標値を抽出する射影ステップ
と、抽出した３次元座標情報を発信した発光装置が所定
の範囲内に存在するか否かを判定する範囲判定ステップ
と、範囲判定ステップにおいて発光装置が所定の範囲内
に存在すると判定した場合には抽出した３次元座標情報
と２次元平面上の座標値とに基づいてカメラの位置と方
向の推定を行う位置推定ステップと、範囲判定ステップ
において発光装置が所定の範囲内に存在しないと判定し
た場合には情報抽出ステップと射影ステップとを繰り返
す繰り返しステップとを有することとしたものである。

【００３０】この構成により、発光装置が発信する３次
元座標情報と２次元平面上の座標値とを基にカメラの位
置と方向を推定することができるので、カメラの位置と
方向の推定を迅速に行うことができ、さらに情報を取得
した後には単なる点光源として追跡することにより新た
な情報抽出をすることなくカメラの位置と方向の推定を
行うことができるという作用を有する。

【００３１】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図９を用いて説明する。

【００３２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１によるカメラ位置推定システムを示すブロック図
である。

【００３３】図１において、１ａ１〜１ａ３は発光装
置、２は後述の撮影装置２１を含むカメラ位置推定装
置、３はカメラ位置推定システムを利用して仮想物体を
含む画像を表示する表示装置である。図１の発光装置１
ａ１〜１ａ３とカメラ位置推定装置２とはカメラ位置推
定システムを構成する。

【００３４】以上のように構成されたカメラ位置推定シ
ステムについて、その動作を説明する。

【００３５】発光装置１ａ１〜１ａ３は、それぞれが設
置されている位置の基準座標系での座標値を発光装置が
備えている発光素子の点滅によって連続的に発信する。
カメラ位置推定装置２は、発光装置１ａ１〜１ａ３を少
なくとも一つ含む画像を撮影し、画像内に射影された各
発光素子の位置と、その発光素子が発信している３次元
座標値とを基にカメラ位置推定を行う。表示装置３は、
カメラ位置推定装置２の出力するカメラの位置と姿勢
（方向）の情報に基づいて仮想物体を所定の位置に配置
した画像を作成し、現実空間の画像と合成して表示する
ことにより、拡張現実機能を実現する。

【００３６】図２は、図１の発光装置１ａ１〜１ａ３を
示すブロック図である。

【００３７】図２において、１１は発光素子の点滅を制
御するためのプロセッサ、１２はプロセッサ１１のプロ
グラムを格納するプログラムメモリ、１３はプロセッサ
１１が使用するデータを格納するデータメモリ、１４は
発光素子の点滅制御のためにプロセッサ１１から書き込
みが行われる表示レジスタ。１５ａ１〜１５ａｎは表示
レジスタ４によって点滅が制御される発光素子である。

【００３８】図２の構成においては、それぞれの発光装
置を形成する複数の発光素子の配置を非対称にすること
により、カメラのＺ軸方向の回転に対してその回転を感
知することが可能となる。また発光素子を平面に配置
し、中心線に対して非対称にすることにより、裏面から
の撮像に対して、それが裏面であることを認識すること
が可能となる。

【００３９】図３は発光素子の配置を示す配置図であ
る。このように発光素子を三角形に配置し、縦方向の縮
尺と横方向の縮尺の比（図３におけるｂ／ａ）を求める
ことにより、三角形を含む平面とカメラとの角度および
距離とを測定することができる。この図３のように発光
素子を配置することにより、回転非対称かつ線非対称の
配置を実現することが可能である。

【００４０】図４は、図１のカメラ位置推定装置２を示
すブロック図である。

【００４１】図４において、２１は撮影装置、２２は撮
影装置２１で撮影した画像から点滅信号を抽出する画像
処理装置、２３は画像処理装置２２によって抽出された
信号を解析して座標データとする信号解析装置、２４は
信号解析装置２３によって得られた座標値と画像上の点
光源の位置とからカメラの位置および方向を算出するこ
とによりカメラ位置推定を行う座標演算装置である。

【００４２】以上のように構成されたカメラ位置推定シ
ステムについて、その機能等を説明する。

【００４３】プロセッサ１１は、プログラムメモリ１２
に格納されているプログラムを実行し、表示レジスタ１
４に値を書き込む。表示レジスタ１４に書き込まれるデ
ータはデータメモリ１３に格納されており、データメモ
リ１３から順次読み出されて表示レジスタ１４に書き込
まれる。表示レジスタ１４は、発光素子１５ａ１〜１５
ａｎの数と等しい有効ビットを持つレジスタであり、各
ビットと発光素子はそれぞれ１対１に対応しており、表
示レジスタ１４内のビットが「１」の時、対応する発光
素子が点灯し、「０」の時消灯する。従って、このレジ
スタ１４に書き込む値を逐次変更することにより、任意
の発光パターンを生成することができる。

【００４４】カメラ位置推定装置２では、撮影装置２１
で撮影された画像はビデオ信号に変換され、画像処理装
置２２に伝えられる。画像処理装置２２では、点滅して
いる発光装置を探し出し、その軌跡（背景に対してカメ
ラ位置が変化することにより、撮影されている画像上で
発光装置が２次元平面上に作る軌跡）を追跡することに
より、その発光装置が発信している値を抽出する。発光
装置が発信している信号は定常的に繰り返されており、
値が確定した時点でその値を信号解析装置２３に伝え
る。信号解析装置２３は、画像処理装置２２によって抽
出された値を分析し、３次元分の座標データを抽出して
座標演算装置２４に出力する。座標演算装置２４は、信
号解析装置２３から入力された３次元座標データと画像
処理装置２２によって得られた発光装置の２次元画像へ
の射影の２次元座標（つまり発光素子の２次元平面上で
の座標値）とを基にカメラ位置推定を行う。カメラ位置
推定は下記の式（１）に基づいて行われる。

【００４５】ｃ＝Ｍｗ・・・・・（１） ここで、ｃはカメラ内に射影された発光素子の２次元平
面上での座標値、Ｍは基準座標からカメラ座標系への変
換行列、ｗはある発光素子の基準座標系での３次元座標
値である。カメラ位置推定は式（１）のＭを求めること
に帰着される。３次元座標が既知である点の射影からカ
メラ位置推定を行う手法に関しては既に様々な手法（例
えば、「拡張現実感システムのための画像からの実時間
カメラ位置姿勢推定、電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ
Ｊ８２−ＤＩＩ Ｎｏ．１０ｐｐ．１７８４−１７９
２（１９９４、Ｏｃｔ）」に記載された手法）が提案さ
れているのでここでは説明を省略する。

【００４６】以下に、発光装置１ａ１〜１ａ３の点滅パ
ターンに関して説明する。発光装置は発光素子の点滅に
よって情報の発信を行っている。

【００４７】図５（ａ）は発光装置の発信する情報を示
すタイミング図、図５（ｂ）は発光素子の点滅を示すタ
イミング図、図５（ｃ）は撮影装置２１の撮影周期を示
すタイミング図である。図５において、横軸は時間を表
し、矢印（↑）位置のタイミングで撮影装置が撮影す
る。

【００４８】図５で、発光装置を構成する発光素子の点
滅周期は、撮影装置の撮影周期の２倍よりも長いことと
する。図５（ｃ）に示すような周期によって撮影が行わ
れる場合には、図５（ｃ）の撮影周期の２倍にあたる長
さの周期で図５（ｂ）に示すような点滅を行う。こうす
ることにより点滅の全ての変化を撮影することが可能と
なる。このような通信装置（発光装置とカメラ位置推定
装置から成る通信装置）に対して、通常のシリアル通信
のためのプロトコルを適用することにより情報の送受信
を行う。

【００４９】複数の発光素子を備える場合には、図５
（ｂ）に示したような規則的な点滅を基準として、点灯
から消灯、消灯から点灯という点滅の変化のタイミング
で別途表示レジスタ１４（図２）により制御されている
発光素子を点滅させることにより、情報の発信を行う。
図５では具体的に「０１１１００１０」という情報を点
滅の段の点滅パターンに合わせて点灯・消灯を変化させ
ることにより送信する。さらにこのような点滅を行う発
光素子を増加させることにより、それに比例した通信速
度を確保することが可能となる。

【００５０】以上のように構成されたカメラ位置推定シ
ステムについて、その動作を図６を用いて説明する。図
６は図１のカメラ位置推定装置２の動作を示すフローチ
ャートである。

【００５１】まず、発光装置は、定常的に発光装置が備
え付けられている位置の基準座標系における３次元座標
を発光素子の点滅によって連続的に発信しているものと
する。カメラ位置推定装置２は、この発光装置を含む景
色を撮影しているものとする。まず、撮影装置２１によ
ってビデオ信号に変換された画像情報は、情報抽出装置
としての画像処理装置２２に送られ、そこにうつってい
る発光素子の点滅から情報を抽出する（Ｓ１、情報抽出
ステップ）。次に、情報を抽出した発光素子のカメラに
よる射影のなかでの２次元座標値を抽出し、計算のため
のスケーリングを行う（Ｓ２、射影ステップ）。次に、
情報を抽出可能な発光装置が、所定の撮影範囲内に存在
しているのかどうかを判定する（Ｓ３、範囲判定ステッ
プ）。ここで所定の範囲よりも外側に発光装置が写って
いる場合には再度ステップＳ１に戻って他の発光装置を
探索する。所定の範囲内に写っていたと判定した場合に
は次の位置推定ステップＳ４に移行する。位置推定ステ
ップＳ４では、発光装置から抽出した３次元座標情報
と、射影ステップで得られた２次元座標情報とによって
カメラ位置推定を行う（Ｓ４、位置推定ステップ）。範
囲判定ステップＳ３において、発光装置が所定の範囲内
に存在しないと判定した場合には、情報抽出ステップＳ
１と射影ステップＳ２とを繰り返す。次に、継続してカ
メラ位置の推定を行うか否かを判定する（Ｓ５）。継続
してカメラ位置の推定を行うと判定した場合にはステッ
プＳ２へ移行し、作業を繰り返す。

【００５２】以上のように本実施の形態によれば、発光
装置を撮影することによる位置推定をおこなうので、測
定空間内の金属などの影響を受けることなく、比較的広
い範囲でカメラ位置推定を行うことができる。また発光
装置が設置されている基準座標系の３次元座標を発信し
ているので、カメラ位置推定装置が取得した情報から直
接位置推定を行うことが可能となり、認識した発光装置
に関する情報を外部のデータベースをアクセスして取得
するといった手間が必要なくなり、カメラ位置推定装置
の構成を単純なものとすることができる。さらに発光素
子の点滅周期を撮影装置の撮像周期の２倍よりも長くす
ることにより、確実に情報の伝達を行うことが可能とな
る。発光素子の配置を非対称とすることにより、回転や
発光装置の反対面からの撮像に対しても位置推定を行う
ことが可能となり、さらに発光素子の配置を三角形にす
ることにより縦・横方向の歪みからカメラ位置の推定を
行うことができる。

【００５３】（実施の形態２）図７は本発明の実施の形
態２によるカメラ位置推定システムを構成するカメラ位
置推定装置を示すブロック図である。なお、本実施の形
態では、カメラ位置推定システムおよび発光装置の構成
は実施の形態１と同様、図１、図２に示す構成である。

【００５４】図７において、撮影装置２１、画像処理装
置２２、信号解析装置２３は図４と同様のものであり、
同一符号を付し、説明は省略する。２４Ａは測定精度の
低い測位装置２５の位置測定情報と信号解析装置２３の
３次元座標情報とから座標演算を行う座標演算装置であ
る。

【００５５】以上のように構成されたカメラ位置測定シ
ステムについて、その機能等を図８、図９を用いて説明
する。図８は発光装置の配置を示す配置図であり、図９
は発光装置が発信する座標値のフォーマットを示すフォ
ーマット図である。

【００５６】測位装置２５は、商用ＧＰＳなどの位置測
定精度の低い機器を使用して位置測定を行う。ここで
は、上記商用ＧＰＳを使用することとして、１０メート
ル精度で測位が可能であると仮定する。すなわち、この
測位装置からは１０メートル単位での測位データが出力
されるものとする。発光装置は、図８に示すように１０
メートル間隔で配置され、それぞれの配置場所の３次元
座標値については、１０メートル以下の精度の部分だけ
を発信する。このとき、設置場所は１０メートル単位で
正確に行う必要はなく、設置された場所の３次元座標値
さえ正確であればよい。すなわち設置場所はある程度自
由に設定することが可能である。

【００５７】発信されるデータとしては、図９に示すよ
うに、各座標値を表現する数値のうち上位部分（例えば
５桁のうちの上位２桁）をＧＰＳによって測定し、下位
部分（例えば５桁のうちの下位３桁）を発光装置の撮影
により測定する。

【００５８】また、図９のような基準座標値の下位部分
の送信に加えて、個々のカメラ位置推定システムに固有
のＩＤを送信する機能を発光装置に付与する。これは、
図２の構成で送信するデータにＩＤ情報を含めるだけで
実現することができる。

【００５９】このように精度の低い測位装置２５を用い
ることにより、発信する３次元座標値のデータ長を短く
することができ、これにより認識時間を短縮することが
可能となる。また、個々の発光システムに固有なＩＤを
発光装置から送信することにより、異なる目的で運用さ
れる発光システムの発光装置が混在する空間であって
も、カメラ位置推定を行うことができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の
カメラ位置推定システムによれば、発光素子の点滅によ
って情報を発信する発光装置と、カメラの位置と向いて
いる方向とを推定するカメラ位置推定装置とから成るカ
メラ位置推定システムであって、カメラ位置推定装置
は、発光素子の点滅を撮影してビデオ信号として出力す
る撮影装置と、ビデオ信号から発光装置が発信している
情報を抽出する画像処理装置と、画像処理装置で抽出さ
れる情報と撮影装置によって撮影された発光素子の２次
元平面上での座標値とから撮影装置の位置と方向を推定
する座標演算装置とを有し、発光装置は、発光装置の位
置を示す３次元座標値を情報として発信することによ
り、発光装置から発信される３次元座標に基づいてカメ
ラ位置座標を推定することができ、また発光素子の２次
元平面上での座標値に基づいてカメラ方向を推定するこ
とができるので、外乱に強く広範囲なカメラ位置推定を
行うことができると共に、発光装置の発信情報から直接
座標計算を行うのでカメラ位置推定装置を簡単な構成に
することができるという有利な効果が得られる。

【００６１】請求項２に記載のカメラ位置推定システム
によれば、請求項１に記載のカメラ位置推定システムに
おいて、発光素子の点滅周期は撮影装置の撮影周期の２
倍よりも長いことにより、発光装置が発信する情報を正
確に受信することができるという有利な効果が得られ
る。

【００６２】請求項３に記載のカメラ位置推定システム
によれば、請求項１に記載のカメラ位置推定システムに
おいて、精度の低い位置測定情報を発生する測位装置を
備え、座標演算装置は測位装置の位置測定情報によりカ
メラの概略の位置を算出し、発光装置は測位装置の精度
よりも高精度の３次元座標値のみを発信することによ
り、例えば位置座標の上位桁の推定は測位装置で行い、
下位桁のみを発光装置からの３次元座標値で推定して、
発光装置が発信する情報量を減らすことができるので、
情報の発信時間を短縮し、カメラ位置推定に必要な時間
を短縮することができるという有利な効果が得られる。

【００６３】請求項４に記載のカメラ位置推定システム
によれば、請求項１に記載のカメラ位置推定システムに
おいて、発光装置は、発光装置の位置を示す３次元座標
値を送信すると同時に複数の発光装置から成る発光シス
テムに固有のＩＤを送信し、画像処理装置は、所定の発
光システムに属する発光装置かどうかをＩＤに基づいて
判定することにより、異なる発光システムが混在する空
間においても、所定の発光装置から得られる情報を元に
カメラ位置推定が可能になるという有利な効果が得られ
る。

【００６４】請求項５に記載のカメラ位置推定システム
によれば、請求項１に記載のカメラ位置推定システムに
おいて、発光装置は、複数の発光素子を有し、個別に制
御される複数の発光素子の点滅の組み合わせによって情
報を発信することにより、複数の発光素子を個別に点滅
させることができるので、一度に発信する情報量を増加
させ、通信速度を高速化することができるという有利な
効果が得られる。

【００６５】請求項６に記載のカメラ位置推定システム
によれば、請求項１に記載のカメラ位置推定システムに
おいて、発光装置は、複数の発光素子を有し、複数の発
光素子を非対称に配置したことにより、カメラと発光装
置を結ぶ直線を軸としたカメラの回転や、発光装置の裏
側から撮影された画像を認識できるようになるという有
利な効果が得られる。

【００６６】請求項７に記載のカメラ位置推定システム
によれば、請求項１に記載のカメラ位置推定システムに
おいて、発光装置は、複数の発光素子を有し、複数の発
光素子の配置を三角形に配置したことにより、撮影され
た三角形の縦横の比によってカメラ位置の推定を効率的
に行うことが可能になるという有利な効果が得られる。

【００６７】請求項８に記載のカメラ位置推定方法によ
れば、撮影装置により発光装置の発光素子の点滅を撮影
してビデオ信号を得るカメラ位置推定装置におけるカメ
ラ位置推定方法であって、撮影装置により得られたビデ
オ信号から発光装置が発信している３次元座標情報を抽
出する情報抽出ステップと、ビデオ信号として射影され
た発光素子の２次元平面上の座標値を抽出する射影ステ
ップと、抽出した３次元座標情報を発信した発光装置が
所定の範囲内に存在するか否かを判定する範囲判定ステ
ップと、範囲判定ステップにおいて発光装置が所定の範
囲内に存在すると判定した場合には抽出した３次元座標
情報と２次元平面上の座標値とに基づいてカメラの位置
と方向の推定を行う位置推定ステップと、範囲判定ステ
ップにおいて発光装置が所定の範囲内に存在しないと判
定した場合には情報抽出ステップと射影ステップとを繰
り返す繰り返しステップとを有することにより、発光装
置が発信する３次元座標情報と２次元平面上の座標値と
を基にカメラの位置と方向を推定することができるの
で、カメラの位置と方向の推定を迅速に行うことがで
き、さらに情報を取得した後には単なる点光源として追
跡することにより新たな情報抽出をすることなくカメラ
の位置と方向の推定を行うことができるという有利な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるカメラ位置推定シ
ステムを示すブロック図

【図２】図１の発光装置を示すブロック図

【図３】発光素子の配置を示す配置図

【図４】図１のカメラ位置推定装置を示すブロック図

【図５】（ａ）発光装置の発信する情報を示すタイミン
グ図 （ｂ）発光素子の点滅を示すタイミング図 （ｃ）撮影装置の撮影周期を示すタイミング図

【図６】図１のカメラ位置推定装置の動作を示すフロー
チャート

【図７】本発明の実施の形態２によるカメラ位置推定シ
ステムを構成するカメラ位置推定装置を示すブロック図

【図８】発光装置の配置を示す配置図

【図９】発光装置が発信する座標値のフォーマットを示
すフォーマット図

【図１０】従来のカメラ位置推定システムを示すブロッ
ク図

【符号の説明】

１ａ１、１ａ２、１ａ３ 発光装置 ２ カメラ位置推定装置 ３ 表示装置 １１ プロセッサ １２ プログラムメモリ １３ データメモリ １４ 表示レジスタ １５ａ１、１５ａ２、１５ａｎ 発光素子 ２１ 撮影装置 ２２ 画像処理装置 ２３ 信号解析装置 ２４、２４Ａ 座標演算装置 ２５ 測位装置

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｇ０１Ｓ 5/14 Ｇ０１Ｓ 5/14 Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA04 BB29 FF09 GG01 JJ03 JJ26 MM25 2H054 AA01 5C022 AA01 AB15 AB62 AB65 AC42 CA02 5C054 CA04 CH01 DA07 EA01 EA05 FC15 FD02 FD03 FF02 FF03 GB16 HA13 HA15 HA16 HA28 5J062 CC07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子の点滅によって情報を発信する発
   光装置と、カメラの位置と向いている方向とを推定する
   カメラ位置推定装置とから成るカメラ位置推定システム
   であって、 前記カメラ位置推定装置は、前記発光素子の点滅を撮影
   してビデオ信号として出力する撮影装置と、前記ビデオ
   信号から前記発光装置が発信している情報を抽出する画
   像処理装置と、前記画像処理装置で抽出される情報と前
   記撮影装置によって撮影された発光素子の２次元平面上
   での座標値とから前記撮影装置の位置と方向を推定する
   座標演算装置とを有し、前記発光装置は、前記発光装置
   の位置を示す３次元座標値を情報として発信することを
   特徴とするカメラ位置推定システム。
2. 【請求項２】前記発光素子の点滅周期は前記撮影装置の
   撮影周期の２倍よりも長いことを特徴とする請求項１に
   記載のカメラ位置推定システム。
3. 【請求項３】精度の低い位置測定情報を発生する測位装
   置を備え、前記座標演算装置は前記測位装置の位置測定
   情報によりカメラの概略の位置を算出し、前記発光装置
   は前記測位装置の精度よりも高精度の３次元座標値のみ
   を発信することを特徴とする請求項１に記載のカメラ位
   置推定システム。
4. 【請求項４】前記発光装置は、前記発光装置の位置を示
   す３次元座標値を送信すると同時に複数の発光装置から
   成る発光システムに固有のＩＤを送信し、前記画像処理
   装置は、所定の発光システムに属する発光装置かどうか
   を前記ＩＤに基づいて判定することを特徴とする請求項
   １に記載のカメラ位置推定システム。
5. 【請求項５】前記発光装置は、複数の発光素子を有し、
   個別に制御される複数の発光素子の点滅の組み合わせに
   よって情報を発信することを特徴とする請求項１に記載
   のカメラ位置推定システム。
6. 【請求項６】前記発光装置は、複数の発光素子を有し、
   前記複数の発光素子を非対称に配置することを特徴とす
   る請求項１に記載のカメラ位置推定システム。
7. 【請求項７】前記発光装置は、複数の発光素子を有し、
   前記複数の発光素子の配置を三角形に配置することを特
   徴とする請求項１に記載のカメラ位置推定システム。
8. 【請求項８】撮影装置により発光装置の発光素子の点滅
   を撮影してビデオ信号を得るカメラ位置推定装置におけ
   るカメラ位置推定方法であって、 前記撮影装置により得られたビデオ信号から発光装置が
   発信している３次元座標情報を抽出する情報抽出ステッ
   プと、ビデオ信号として射影された発光素子の２次元平
   面上の座標値を抽出する射影ステップと、前記抽出した
   ３次元座標情報を発信した発光装置が所定の範囲内に存
   在するか否かを判定する範囲判定ステップと、前記範囲
   判定ステップにおいて発光装置が所定の範囲内に存在す
   ると判定した場合には前記抽出した３次元座標情報と前
   記２次元平面上の座標値とに基づいてカメラの位置と方
   向の推定を行う位置推定ステップと、前記範囲判定ステ
   ップにおいて発光装置が所定の範囲内に存在しないと判
   定した場合には前記情報抽出ステップと前記射影ステッ
   プとを繰り返す繰り返しステップとを有することを特徴
   とするカメラ位置推定方法。