JP2002505412A - 複数の物体の空間位置と方向とを検出するシステム - Google Patents
複数の物体の空間位置と方向とを検出するシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
複数の物体の空間位置と方向性とを検出するシステムである。各物体は所定の相対的幾何学関係で少なくとも３個のマーカを有している。マーカは起動信号に応答してエネルギを放射し、および（または）起動可能なエネルギ源からの受動的マーカに衝突するエネルギを反射するようにされている。能動的マーカによって放射されたエネルギと受動的マーカによって反射されたエネルギとを検出するために共通のエネルギ検出器が設けられている。共通のプロセッサも設けられている。プロセッサはメモリを有している。メモリは各物体のマーカの所定の相対的幾何学的関係を記憶している。プロセッサは検出されたエネルギを放射している、あるいは反射している物体を識別するために各物体のマーカの記憶された所定の幾何学的関係をエネルギ検出器によって検出されたエネルギと比較する。そのような装置により、物体は、簡単なマーカプレースメント方法を活用して強力で確実なマーカ識別をリアルタイムで極めて簡単な作動順序を使用して追跡することが出来る。そのため、多数の物体を同時に追跡することが可能である。
Description
【０００１】 発明の背景 本発明は、一般に物体すなわち対象物の空間位置および角度方向（すなわち、
姿勢）を検出するシステムに関する。
姿勢）を検出するシステムに関する。
【０００２】 当該技術分野で周知のように、物体（すなわち対象物）の空間位置および角度
方向を検出するためのシステムが市販されている。そのような一方のシステムは
該物体に固定されたポイントマーカあるいはターゲットとしての受動的レトロレ
フレクタを含み、第２のシステムは固定されたポイントマーカとして能動的放射
エミッタを含む。双方の技術共高コントラストのマーカの像を離隔したセンサ上
に投影し、各ポイントマーカの３次元の座標を検出するよう数学的処理を使用す
ることによって作用する。これらの３次元の座標（すなわち、３Ｄ）は次いで断
続した点として使用されるか、あるいはもしもそれらの幾何学的配置が既知であ
るとすれば、セットと見なすことが可能で、その結果典型的にセンサに対して相
対的に固定された点における空間に所定の点に求心された３次元の系に対する空
間での物体の位置と角度方向（すなわち、６自由度、ｘ，ｙおよびｚ位置と横揺
れ、偏揺れおよび横揺れ方向）とを検出する。
方向を検出するためのシステムが市販されている。そのような一方のシステムは
該物体に固定されたポイントマーカあるいはターゲットとしての受動的レトロレ
フレクタを含み、第２のシステムは固定されたポイントマーカとして能動的放射
エミッタを含む。双方の技術共高コントラストのマーカの像を離隔したセンサ上
に投影し、各ポイントマーカの３次元の座標を検出するよう数学的処理を使用す
ることによって作用する。これらの３次元の座標（すなわち、３Ｄ）は次いで断
続した点として使用されるか、あるいはもしもそれらの幾何学的配置が既知であ
るとすれば、セットと見なすことが可能で、その結果典型的にセンサに対して相
対的に固定された点における空間に所定の点に求心された３次元の系に対する空
間での物体の位置と角度方向（すなわち、６自由度、ｘ，ｙおよびｚ位置と横揺
れ、偏揺れおよび横揺れ方向）とを検出する。
【０００３】 空間位置および物体のベクトル角度あるいは角度方向のいずれかを検出するこ
とは数種の用途がある。例えば、その先端がマーカに対して既知の位置にあるポ
インタ素子を物体から作ることが可能である。そのようなポインタ素子はリバー
スエンジニアリング用途におけるような手持ちのデジタル化ポインタとして使用
可能である。操作者はこのポインタ物体を製造された要素における種々の既知の
位置まで運動させ、製造工程の精度がポインタ素子の検出された先端位置を分析
することによって検出される。このような用途は高度に正確なシステムを必要と
する。
とは数種の用途がある。例えば、その先端がマーカに対して既知の位置にあるポ
インタ素子を物体から作ることが可能である。そのようなポインタ素子はリバー
スエンジニアリング用途におけるような手持ちのデジタル化ポインタとして使用
可能である。操作者はこのポインタ物体を製造された要素における種々の既知の
位置まで運動させ、製造工程の精度がポインタ素子の検出された先端位置を分析
することによって検出される。このような用途は高度に正確なシステムを必要と
する。
【０００４】 例えば像によって案内される外科手順におけるような別の用途においては、器
具の姿勢が患者に対して追跡される。ある外科器具はマーカを固定している。こ
の情報は該器具がＭＲあるいはＣＴスキャンを指しているか否か、外科器具の先
端の後ろに何があるかを外科医が見ることができるようにするために使用可能で
ある。このような用途もまた高度に正確なシステムを必要とする。
具の姿勢が患者に対して追跡される。ある外科器具はマーカを固定している。こ
の情報は該器具がＭＲあるいはＣＴスキャンを指しているか否か、外科器具の先
端の後ろに何があるかを外科医が見ることができるようにするために使用可能で
ある。このような用途もまた高度に正確なシステムを必要とする。
【０００５】 一放射マーカ（すなわち、能動マーカ）システムにおいては、マーカによって
放射されエネルギを検出するために多数の電荷結合素子（ＣＣＤ）センサが使用
される。単一のポイントマーカがセンサのサイクル当たり付勢されて赤外線エネ
ルギを放射する。センサの各サイクルの間、センサ上に集中された放射されたエ
ネルギが収集され（すなわち、集積され）センサの処理回路までシフトされる。
マーカの３Ｄ位置を検出するために、マーカは少なくとも３個のセンサ軸（すな
わち最小３個の対角平面を網羅するために）上で検出される必要がある。センサ
において作られている高コントラストの像や、確実で自動的なマーカ識別を提供
する各マーカの起動に対する制御および高速のリニアセンサの使用可能性とを含
む多くの利点が放射マーカを使用するシステムにはある。高速のリニアセンサは
比較的高価であり、単一のセンササイクルの間１個のみのマーカの追跡が可能で
しかない。
放射されエネルギを検出するために多数の電荷結合素子（ＣＣＤ）センサが使用
される。単一のポイントマーカがセンサのサイクル当たり付勢されて赤外線エネ
ルギを放射する。センサの各サイクルの間、センサ上に集中された放射されたエ
ネルギが収集され（すなわち、集積され）センサの処理回路までシフトされる。
マーカの３Ｄ位置を検出するために、マーカは少なくとも３個のセンサ軸（すな
わち最小３個の対角平面を網羅するために）上で検出される必要がある。センサ
において作られている高コントラストの像や、確実で自動的なマーカ識別を提供
する各マーカの起動に対する制御および高速のリニアセンサの使用可能性とを含
む多くの利点が放射マーカを使用するシステムにはある。高速のリニアセンサは
比較的高価であり、単一のセンササイクルの間１個のみのマーカの追跡が可能で
しかない。
【０００６】 一逆反射マーカ（すなわち、受動的マーカ）システムにおいては、エネルギ源
が付勢されて逆反射マーカの全体的な方向において赤外線エネルギを放射させる
。多数のＣＣＤセンサは次いでマーカによって反射されたエネルギを検出するた
めに使用される。センサの各サイクルの間、センサに集中された反射エネルギは
収集（すなわち、集積）され、センサ処理回路までシフトされる。マーカの３Ｄ
位置を検出するために、マーカは少なくともセンサの３個の軸において（すなわ
ち、最低３個の対角方向平面を網羅するために）検出される必要がある。逆反射
マーカには、ワイヤレスマーカの使用、および安価で低速のエリアアレイセンサ
の使用の可能性を含む多くの利点がある。しかしながら、これらのシステムには
確実に識別するマーカに関わる問題がある。
が付勢されて逆反射マーカの全体的な方向において赤外線エネルギを放射させる
。多数のＣＣＤセンサは次いでマーカによって反射されたエネルギを検出するた
めに使用される。センサの各サイクルの間、センサに集中された反射エネルギは
収集（すなわち、集積）され、センサ処理回路までシフトされる。マーカの３Ｄ
位置を検出するために、マーカは少なくともセンサの３個の軸において（すなわ
ち、最低３個の対角方向平面を網羅するために）検出される必要がある。逆反射
マーカには、ワイヤレスマーカの使用、および安価で低速のエリアアレイセンサ
の使用の可能性を含む多くの利点がある。しかしながら、これらのシステムには
確実に識別するマーカに関わる問題がある。
【０００７】 センサの単一サイクルの間に多数のマーカを追跡可能であるコスト効果型のエ
リアアレイセンサを使用することが望ましい。当該技術分野において周知のよう
に、単一のエリアセンサと安価な要素とを使用しているシステムが存在している
。デメンソン（Ｄｅｍｅｎｔｈｏｎ）は（米国特許第５，２２７，９８５号にお
いて）単一のセンサとマトリックス技術とを使用して物体の姿勢を検出するシス
テムを教示している。本システムは非共平面マーカに限定され、２Ｄの像から６
Ｄの情報を抽出するのに投影方法に基づいている。この方法は医療用には十分な
精度を有していない。当該技術分野において周知のように、深さ測定におけるエ
ラーはこのタイプのシステムに対しては許容し得ない大きさである。三角測量方
法は深さの精度に対しては投影方法の明確な利点を有している。ステレオメトリ
ック技術とも称される三角測量方法はリアルタイムの計算の実行に対してはハー
ドウエアが高価につくため拒絶された。エリアアレイセンサを使用した多数のマ
ーカの三角測量方法は典型的には人間の介入によって解決されているが、マーカ
識別が劣悪であるという別の問題を有している。従来技術によるシステムは、所
望のものでなく、かつ期待もされないマーカのように思われる漂遊ＩＲ源や反射
が現実に存在する状態が介在する中では作動は劣悪でありうる。従来技術による
システムはまた、相互に対して近接している多数の物体が存在する中では作動が
劣悪でありうる。
リアアレイセンサを使用することが望ましい。当該技術分野において周知のよう
に、単一のエリアセンサと安価な要素とを使用しているシステムが存在している
。デメンソン（Ｄｅｍｅｎｔｈｏｎ）は（米国特許第５，２２７，９８５号にお
いて）単一のセンサとマトリックス技術とを使用して物体の姿勢を検出するシス
テムを教示している。本システムは非共平面マーカに限定され、２Ｄの像から６
Ｄの情報を抽出するのに投影方法に基づいている。この方法は医療用には十分な
精度を有していない。当該技術分野において周知のように、深さ測定におけるエ
ラーはこのタイプのシステムに対しては許容し得ない大きさである。三角測量方
法は深さの精度に対しては投影方法の明確な利点を有している。ステレオメトリ
ック技術とも称される三角測量方法はリアルタイムの計算の実行に対してはハー
ドウエアが高価につくため拒絶された。エリアアレイセンサを使用した多数のマ
ーカの三角測量方法は典型的には人間の介入によって解決されているが、マーカ
識別が劣悪であるという別の問題を有している。従来技術によるシステムは、所
望のものでなく、かつ期待もされないマーカのように思われる漂遊ＩＲ源や反射
が現実に存在する状態が介在する中では作動は劣悪でありうる。従来技術による
システムはまた、相互に対して近接している多数の物体が存在する中では作動が
劣悪でありうる。
【０００８】 発明の要約 本発明により、複数の物体の各々の空間位置と方向とを検出するシステムが提
供される。各物体は所定の相対的幾何学関係において少なくとも３個のマーカを
有している。前記マーカは起動信号に応答してエネルギを放射し、および（また
は）起動可能エネルギ源からの受動的マーカに衝突しているエネルギを反射する
ようにされている。能動的マーカによって放射されたエネルギと受動的マーカに
よって反射されたエネルギとを検出するために共通のエネルギ検出器が設けられ
ている。共通のプロセッサも設けられている。前記プロセッサはメモリを有して
いる。メモリが各物体に対してマーカの所定の相対的幾何学関係を記憶している
。プロセッサは各物体に対する記憶された所定の幾何学的関係をエネルギ検出器
によって検出されたエネルギと比較して検出されたエネルギを放射している、お
よび（または）反射している物体を識別する。
供される。各物体は所定の相対的幾何学関係において少なくとも３個のマーカを
有している。前記マーカは起動信号に応答してエネルギを放射し、および（また
は）起動可能エネルギ源からの受動的マーカに衝突しているエネルギを反射する
ようにされている。能動的マーカによって放射されたエネルギと受動的マーカに
よって反射されたエネルギとを検出するために共通のエネルギ検出器が設けられ
ている。共通のプロセッサも設けられている。前記プロセッサはメモリを有して
いる。メモリが各物体に対してマーカの所定の相対的幾何学関係を記憶している
。プロセッサは各物体に対する記憶された所定の幾何学的関係をエネルギ検出器
によって検出されたエネルギと比較して検出されたエネルギを放射している、お
よび（または）反射している物体を識別する。
【０００９】 前記のような装置によって、単純なマーカ位置決め方法の利点を利用して強力
で確実なマーカの識別によりリアルタイムで作動の極めて単純な順序を使用して
物体を追跡することが可能である。その方法によって、多数の物体を同時に追跡
することも可能である。
で確実なマーカの識別によりリアルタイムで作動の極めて単純な順序を使用して
物体を追跡することが可能である。その方法によって、多数の物体を同時に追跡
することも可能である。
【００１０】 本発明の別の特徴によれば、各物体は既知の固定された相対的幾何学関係のマ
ーカを有し、全てのマーカの全ての対の間で独特のセグメント長さを有している
必要があり、ここでいう独特という用語は当該システムの精度に基づく限界値の
差である（すなわち、物体のマーカの幾何学的関係の差異が検出可能である）。
追跡されつつある全ての物体の間の同様のセグメントに対が独特の相対角度を有
しているとすれば多数の物体を同時に追跡可能である。ここでも独特という用語
は当該システムの精度に基づく限界値の差である。マーカの幾何学的関係はその
用途による要求に応じて共直線性、あるいは共平面性としうる。
ーカを有し、全てのマーカの全ての対の間で独特のセグメント長さを有している
必要があり、ここでいう独特という用語は当該システムの精度に基づく限界値の
差である（すなわち、物体のマーカの幾何学的関係の差異が検出可能である）。
追跡されつつある全ての物体の間の同様のセグメントに対が独特の相対角度を有
しているとすれば多数の物体を同時に追跡可能である。ここでも独特という用語
は当該システムの精度に基づく限界値の差である。マーカの幾何学的関係はその
用途による要求に応じて共直線性、あるいは共平面性としうる。
【００１１】 更に、そのような装置によって、非共平面性あるいは非共直線性に限定されな
い簡単な位置決め原則に則り既知に相対的幾何学的関係の３個以上のマーカの姿
勢を追跡するようにされたシステムが提供される。このシステムは単一のセンサ
サイクルにおいて多数のマーカを追跡することが可能な費用効果型で、低速のエ
リアアレイセンサを使用することが可能である。
い簡単な位置決め原則に則り既知に相対的幾何学的関係の３個以上のマーカの姿
勢を追跡するようにされたシステムが提供される。このシステムは単一のセンサ
サイクルにおいて多数のマーカを追跡することが可能な費用効果型で、低速のエ
リアアレイセンサを使用することが可能である。
【００１２】 本発明の別の特徴によれば、本システムはセンサの求積可能配置を使用してお
り、そのため例えば外科用のような高性能の用途に対する十分な精度を提供する
。
り、そのため例えば外科用のような高性能の用途に対する十分な精度を提供する
。
【００１３】 更に、本システムは費用効果型デジタル信号プロセッサと簡単な処理計算過程
にを使用可能で、三次元（３Ｄ）において物体の断続したマーカを自動的、かつ
確実に識別し、多くの虚偽のマーカと多数の物体とが近接して存在する中で作動
する。本システムは数個のセンササイクルの像が所与の物体の姿勢を追跡し続け
るために予測方法を使用するのでなくむしろ単一のセンササイクルの像を使用し
てクローズドフォーム方法においてリアルタイムで１個以上の物体の姿勢を検出
するようにされている。
にを使用可能で、三次元（３Ｄ）において物体の断続したマーカを自動的、かつ
確実に識別し、多くの虚偽のマーカと多数の物体とが近接して存在する中で作動
する。本システムは数個のセンササイクルの像が所与の物体の姿勢を追跡し続け
るために予測方法を使用するのでなくむしろ単一のセンササイクルの像を使用し
てクローズドフォーム方法においてリアルタイムで１個以上の物体の姿勢を検出
するようにされている。
【００１４】 更に、本システムは追跡に先立って既知である各種の物体を自動的に認識し、
追跡するようにされている。
追跡するようにされている。
【００１５】 本発明のその他の特徴は添付図面と共に以下の説明を参照すれば直ちに明らか
となる。
となる。
【００１６】 好適実施例の説明 図１を参照すれば、１個以上、ここでは一対の剛性の物体１１ａ，１１ｂであ
る物体の空間位置と方向とを検出するシステム１０が提供されている。図２に詳
細に示し、かつ説明している剛性の物体１１ａ，１１ｂは異なる外科器具である
。ここでは、剛性物体１１ａは複数の、ここでは２個の受動的な逆反射ポイント
マーカ１２ａ，１２ｂとそれらに固定された１個の能動的エミッタマーカ１２ｂ
とを有している。ここでは、エネルギ逆反射マーカ１２ａ，１２ｃの各々は、一
般に市販され、当該技術分野において周知のように逆反射材料によって被覆され
た、物体１１ａに固定可能な球体を含む。マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは所定
の固定された相対的幾何学的関係で物体１１ａに固定されている。所定の固定の
相対的幾何学的関係は以下説明するように簡単な位置原則によって規定される。
る物体の空間位置と方向とを検出するシステム１０が提供されている。図２に詳
細に示し、かつ説明している剛性の物体１１ａ，１１ｂは異なる外科器具である
。ここでは、剛性物体１１ａは複数の、ここでは２個の受動的な逆反射ポイント
マーカ１２ａ，１２ｂとそれらに固定された１個の能動的エミッタマーカ１２ｂ
とを有している。ここでは、エネルギ逆反射マーカ１２ａ，１２ｃの各々は、一
般に市販され、当該技術分野において周知のように逆反射材料によって被覆され
た、物体１１ａに固定可能な球体を含む。マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは所定
の固定された相対的幾何学的関係で物体１１ａに固定されている。所定の固定の
相対的幾何学的関係は以下説明するように簡単な位置原則によって規定される。
【００１７】 再び図１を参照すれば、本システム１０は、物体１１ａに固定された能動的マ
ーカ１２ｂによって放射されたエネルギと物体１１ａに固定された受動的マーカ
１２ａ，１２ｃによって反射されるエネルギとの双方を検出する共通のエネルギ
検出システム１４を含む。共通の検出システム１４は一対の離隔した、それぞれ
左方装着および右方装着のセンサ組み立て体１４Ｌおよび１４Ｒを含む。各セン
サ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒは、二次元の電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ１８Ｌ
，１８Ｒ（図１）と、図示のような集光レンズ２２Ｌ，２２Ｒと、図示のような
複数の光線エネルギ放射源２４Ｌ，２４Ｒ（ここでは赤外線エネルギ放射ダイオ
ード）とを含む。
ーカ１２ｂによって放射されたエネルギと物体１１ａに固定された受動的マーカ
１２ａ，１２ｃによって反射されるエネルギとの双方を検出する共通のエネルギ
検出システム１４を含む。共通の検出システム１４は一対の離隔した、それぞれ
左方装着および右方装着のセンサ組み立て体１４Ｌおよび１４Ｒを含む。各セン
サ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒは、二次元の電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ１８Ｌ
，１８Ｒ（図１）と、図示のような集光レンズ２２Ｌ，２２Ｒと、図示のような
複数の光線エネルギ放射源２４Ｌ，２４Ｒ（ここでは赤外線エネルギ放射ダイオ
ード）とを含む。
【００１８】 各センサ組み立て体１４Ｒと１４Ｌとはそれぞれ関連の方向性の赤外線エネル
ギ源２４Ｌ，２４Ｒと整合した独自のｕ，ｖ，ｚＳ座標系を有している。光線放
射源２４Ｌ，２４Ｒとはそれぞれ、各センサ組み立て体１４Ｒおよび１４Ｌのｚ
Ｓ軸の周りで均等に配分されている。複数の光線放射源２４Ｌ，２４Ｒはプロセ
ッサ部分２６により電気エネルギで付勢される。プロセッサ部分２６はプロセッ
サ２８、ホストコンピュータ３０、デイスプレイ３２および制御装置３４とを含
む。プロセッサ２８はライン３６の信号を介して光線放射源２４Ｌ，２４Ｒを付
勢する。複数の光線放射源２４Ｌ，２４Ｒは方向性エネルギ源２４Ｌ，２４Ｒと
関連した各センサ組み立て体１４Ｌ，１４ＲのｚＳ軸に全体的に対応する方向軸
に沿って指向した伝播方向の赤外線の入射方向性エネルギビームを発生させるよ
う作動する。方向性赤外線エネルギ源によって発生する入射方向性エネルギビー
ムは関連のセンサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒの容積視野に対応し、測定容積を通
して入射方向性エネルギビームを提供するに十分なサイズ、形状および強度であ
る。
ギ源２４Ｌ，２４Ｒと整合した独自のｕ，ｖ，ｚＳ座標系を有している。光線放
射源２４Ｌ，２４Ｒとはそれぞれ、各センサ組み立て体１４Ｒおよび１４Ｌのｚ
Ｓ軸の周りで均等に配分されている。複数の光線放射源２４Ｌ，２４Ｒはプロセ
ッサ部分２６により電気エネルギで付勢される。プロセッサ部分２６はプロセッ
サ２８、ホストコンピュータ３０、デイスプレイ３２および制御装置３４とを含
む。プロセッサ２８はライン３６の信号を介して光線放射源２４Ｌ，２４Ｒを付
勢する。複数の光線放射源２４Ｌ，２４Ｒは方向性エネルギ源２４Ｌ，２４Ｒと
関連した各センサ組み立て体１４Ｌ，１４ＲのｚＳ軸に全体的に対応する方向軸
に沿って指向した伝播方向の赤外線の入射方向性エネルギビームを発生させるよ
う作動する。方向性赤外線エネルギ源によって発生する入射方向性エネルギビー
ムは関連のセンサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒの容積視野に対応し、測定容積を通
して入射方向性エネルギビームを提供するに十分なサイズ、形状および強度であ
る。
【００１９】 センサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒは各々その上に集中されるエネルギの強度を
示す出力信号をライン３９Ｌ，３９Ｒにおいて発生させることが出来る。センサ
の各サイクルの間に、その上に集中されたエネルギが収集（すなわち集積）され
、次いでプロセッサ２８までシフトされる。ここでは、センサ組み立て体１４Ｌ
および１４Ｒは固定された基準面に装着され、ここでは５００ミリである所定の
距離だけ相互に離隔されている。ここでは、センサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒの
各々はレンズ２２Ｌと２２Ｒとの間の中間にある原点から約１．９メートルのと
ころでｚＳ軸に沿って求心された約１ｍ3の共通の測定容積を観察するに十分な 視野を有している。
示す出力信号をライン３９Ｌ，３９Ｒにおいて発生させることが出来る。センサ
の各サイクルの間に、その上に集中されたエネルギが収集（すなわち集積）され
、次いでプロセッサ２８までシフトされる。ここでは、センサ組み立て体１４Ｌ
および１４Ｒは固定された基準面に装着され、ここでは５００ミリである所定の
距離だけ相互に離隔されている。ここでは、センサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒの
各々はレンズ２２Ｌと２２Ｒとの間の中間にある原点から約１．９メートルのと
ころでｚＳ軸に沿って求心された約１ｍ3の共通の測定容積を観察するに十分な 視野を有している。
【００２０】 前述のように、各センサ組み立て体１４Ｌおよび１４Ｒは、それぞれ関連のセ
ンサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒのレンズ２２Ｌ、２２Ｒにおいてマーカ１２ａ，
１２ｂ，１２ｃから放射あるいは反射されたエネルギの集中したエネルギ像を結
像するようにエネルギ逆反射マーカ１２ａ，１２ｃによって反射されたエネルギ
およびエネルギ放射マーカ１２ｂから放射されたエネルギとの双方を集中する独
自の関連のレンズ２２Ｌ，２２Ｒを有している。
ンサ組み立て体１４Ｌ，１４Ｒのレンズ２２Ｌ、２２Ｒにおいてマーカ１２ａ，
１２ｂ，１２ｃから放射あるいは反射されたエネルギの集中したエネルギ像を結
像するようにエネルギ逆反射マーカ１２ａ，１２ｃによって反射されたエネルギ
およびエネルギ放射マーカ１２ｂから放射されたエネルギとの双方を集中する独
自の関連のレンズ２２Ｌ，２２Ｒを有している。
【００２１】 プロセッサ２８はセンサ組み立て体１４Ｌおよび１４Ｒに結合され、センサ組
み立て体１４Ｌおよび１４Ｒの各々における集中されたエネルギ像の二次元のｕ
，ｖ位置を検出する。次いで、各センサ組み立て体１４Ｌおよび１４Ｒの同じマ
ーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの集中されたエネルギ像のｕ，ｖ位置を使用して、
左方および右方のセンサエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒ（図３および図
９Ａ，図９Ｂ）を発生させ、後述する左方源および右方源カウンタ５１Ｌ，５１
Ｒをセットする。
み立て体１４Ｌおよび１４Ｒの各々における集中されたエネルギ像の二次元のｕ
，ｖ位置を検出する。次いで、各センサ組み立て体１４Ｌおよび１４Ｒの同じマ
ーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの集中されたエネルギ像のｕ，ｖ位置を使用して、
左方および右方のセンサエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒ（図３および図
９Ａ，図９Ｂ）を発生させ、後述する左方源および右方源カウンタ５１Ｌ，５１
Ｒをセットする。
【００２２】 プロセッサ２８は物体１１ａ，１１ｂの空間位置がデイスプレイ３２に表示さ
れ、ホストコンピュータ３０によって更に処理されうるようホストコンピュータ
３０に結合されている。前述のように、プロセッサ２８はプロセッサ部分２６が
適当な時に方向性エネルギ源２４Ｒと２４Ｌとを起動させうるよう方向性エネル
ギ源２４Ｌ，２４Ｒに結合されている。プロセッサ２８はまた、プロセッサ２８
がライン２７を介して必要な時にエネルギ放射マーカ１２ｂを起動させるよう制
御装置３４に信号を発しうるよう制御装置３４に結合されている。
れ、ホストコンピュータ３０によって更に処理されうるようホストコンピュータ
３０に結合されている。前述のように、プロセッサ２８はプロセッサ部分２６が
適当な時に方向性エネルギ源２４Ｒと２４Ｌとを起動させうるよう方向性エネル
ギ源２４Ｌ，２４Ｒに結合されている。プロセッサ２８はまた、プロセッサ２８
がライン２７を介して必要な時にエネルギ放射マーカ１２ｂを起動させるよう制
御装置３４に信号を発しうるよう制御装置３４に結合されている。
【００２３】 本システム１０の作動を物体１１ａに関して説明するが、作動の順序は例えば
１１ｂのような剛性の本体と概ね同じ、あるいは均等であることを理解すべきで
ある。このように、能動的マーカ１２ｂは図示のように、ケーブル２７（図１）
を介して制御装置３４まで送られる。前述のように、エネルギ放射マーカ１２ｂ
は該マーカ１２ｂの赤外線エネルギ放射ダイオードを含み、該ダイオードはケー
ブル２７を介して制御装置３４によって送られてくるエネルギによって付勢する
と、赤外線エネルギを放射する。そのような赤外線エネルギ放射ダイオードは一
般に市販され、当該技術分野において周知である。
１１ｂのような剛性の本体と概ね同じ、あるいは均等であることを理解すべきで
ある。このように、能動的マーカ１２ｂは図示のように、ケーブル２７（図１）
を介して制御装置３４まで送られる。前述のように、エネルギ放射マーカ１２ｂ
は該マーカ１２ｂの赤外線エネルギ放射ダイオードを含み、該ダイオードはケー
ブル２７を介して制御装置３４によって送られてくるエネルギによって付勢する
と、赤外線エネルギを放射する。そのような赤外線エネルギ放射ダイオードは一
般に市販され、当該技術分野において周知である。
【００２４】 さて、図２を更に詳細に参照すれば、剛性の物体１１ａおよび１１ｂはそれぞ
れマーカ１２ａ−１２ｃおよび１２ｄ−１２ｆを固定している。マーカ１２ａ，
および１２ｃが逆反射式であり、マーカ１２ｂが能動的であることは関係ないこ
とを先ず理解すべきである。この形態は単なる例示であって、以下説明する方法
はマーカのタイプとは無関係である。各物体１１ａ，１１ｂはそれぞれ所定の（
すなわち周知の）、固定された相対幾何学的関係でマーカ１２ａ，１２ｂ，１２
ｃおよび１２ｄ，１２ｅ，１２ｆをそれぞれ固定している。このように、図２に
示すように、物体１１ａのマーカ１２ａ，１２ｂ，および１２ｃは図示のように
、それぞれラインセグメントＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，およびＳＬａｃによって分離
されている。更に、ラインセグメントＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃは図示のよ
うに交錯して角度θａｂ，θｂｃ，θａｃを形成する。同様に、物体１１ｂのマ
ーカ１２ｄ，１２ｅおよび１２ｆはそれぞれ図示のように、ラインセグメントＳ
Ｌｄｅ，ＳＬｅｆ，ＳＬｄｆによって分離されている。更に、ラインセグメント
ＳＬｄｅ，Ｓ＋ｅｆ，ＳＬｄｆは図示のように交差して図示のように角度θｄｅ
，θｅｆ，θｄｆを形成する。更に、セグメントの長さＳＬａｂはセグメントＳ
ＬｂｃがセグメントＳＬａｃから長さが変動するようにセグメントＳＬａｃおよ
びＳＬｂｃから長さが変動する必要がある。好適実施例における前記の変動Δは
５．０ミリである。このように、もしもセグメントＳＬａｂの長さがＳＬａｂで
あるとすれば、セグメントＳＬｂｃｌ長さは少なくともＳＬｓｂ±Δであり、セ
グメントＳＬａｃの長さは少なくともＳＬａｂ±Δおよび少なくともＳＬａｂ±
Δである。すなわち、全てのセグメントＳＬａｄ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃはΔだけ
相互に対して相違する必要がある。さらに、３個のマーカを備えた物体は３個の
セグメントを有する。しかしながら、一般に、セグメントの数はＮ＊（Ｎ−１）
／２に等しい。但しＮはマーカの合計数である。物体１１ａは一対のセグメント
ＳＬａｄ，ＳＬｂｃを有しており、該セグメントは長さが物体１１ｂの一対のセ
グメントＳＬｄｅ，ＳＬｅｆ，と長さが等しい。これらは、物体１１１ａのセグ
メントＳＬａｂ，ＳＬｂｃの間の相対角度θａｂが物体１ｂのセグメントＳＬｄ
ｅ，ＳＬｅｆの間のの相対角度θｄｅとは相違するとすれば、依然として追跡可
能である。マーカの幾何学的形状は用途の必要性に応じて共直線性、非共直線性
、共平面性、非共平面性としうる。物体の対１１ａ，１１ｂは、もしも追跡され
ている全ての物体の中の同じセグメントの対１１ａ，１１１ｂが独特の相対関係
を有しているとすれば追跡される。ここでも独特という用語は本システム１０の
精度に基づく限界値の差である。すなわち、マーカ１２ａ−１２ｃ，１２ｄ−１
２ｆはプロセッサ２８によって識別され、かつ追跡可能な独特の署名あるは試問
を各物体１１ａ，１１ｂに提供するよう物体１１ａ，１１ｂに位置される。
れマーカ１２ａ−１２ｃおよび１２ｄ−１２ｆを固定している。マーカ１２ａ，
および１２ｃが逆反射式であり、マーカ１２ｂが能動的であることは関係ないこ
とを先ず理解すべきである。この形態は単なる例示であって、以下説明する方法
はマーカのタイプとは無関係である。各物体１１ａ，１１ｂはそれぞれ所定の（
すなわち周知の）、固定された相対幾何学的関係でマーカ１２ａ，１２ｂ，１２
ｃおよび１２ｄ，１２ｅ，１２ｆをそれぞれ固定している。このように、図２に
示すように、物体１１ａのマーカ１２ａ，１２ｂ，および１２ｃは図示のように
、それぞれラインセグメントＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，およびＳＬａｃによって分離
されている。更に、ラインセグメントＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃは図示のよ
うに交錯して角度θａｂ，θｂｃ，θａｃを形成する。同様に、物体１１ｂのマ
ーカ１２ｄ，１２ｅおよび１２ｆはそれぞれ図示のように、ラインセグメントＳ
Ｌｄｅ，ＳＬｅｆ，ＳＬｄｆによって分離されている。更に、ラインセグメント
ＳＬｄｅ，Ｓ＋ｅｆ，ＳＬｄｆは図示のように交差して図示のように角度θｄｅ
，θｅｆ，θｄｆを形成する。更に、セグメントの長さＳＬａｂはセグメントＳ
ＬｂｃがセグメントＳＬａｃから長さが変動するようにセグメントＳＬａｃおよ
びＳＬｂｃから長さが変動する必要がある。好適実施例における前記の変動Δは
５．０ミリである。このように、もしもセグメントＳＬａｂの長さがＳＬａｂで
あるとすれば、セグメントＳＬｂｃｌ長さは少なくともＳＬｓｂ±Δであり、セ
グメントＳＬａｃの長さは少なくともＳＬａｂ±Δおよび少なくともＳＬａｂ±
Δである。すなわち、全てのセグメントＳＬａｄ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃはΔだけ
相互に対して相違する必要がある。さらに、３個のマーカを備えた物体は３個の
セグメントを有する。しかしながら、一般に、セグメントの数はＮ＊（Ｎ−１）
／２に等しい。但しＮはマーカの合計数である。物体１１ａは一対のセグメント
ＳＬａｄ，ＳＬｂｃを有しており、該セグメントは長さが物体１１ｂの一対のセ
グメントＳＬｄｅ，ＳＬｅｆ，と長さが等しい。これらは、物体１１１ａのセグ
メントＳＬａｂ，ＳＬｂｃの間の相対角度θａｂが物体１ｂのセグメントＳＬｄ
ｅ，ＳＬｅｆの間のの相対角度θｄｅとは相違するとすれば、依然として追跡可
能である。マーカの幾何学的形状は用途の必要性に応じて共直線性、非共直線性
、共平面性、非共平面性としうる。物体の対１１ａ，１１ｂは、もしも追跡され
ている全ての物体の中の同じセグメントの対１１ａ，１１１ｂが独特の相対関係
を有しているとすれば追跡される。ここでも独特という用語は本システム１０の
精度に基づく限界値の差である。すなわち、マーカ１２ａ−１２ｃ，１２ｄ−１
２ｆはプロセッサ２８によって識別され、かつ追跡可能な独特の署名あるは試問
を各物体１１ａ，１１ｂに提供するよう物体１１ａ，１１ｂに位置される。
【００２５】 本システム１０の作動を説明する前に、先ず、プロセッサ２８は３セットのテ
ーブル４２―４８、５０Ｌ，５０Ｒおよび５６―６２を記憶しているメモリ４０
（図３）を有していることに注目すべきである。第１のセットのテーブル（すな
わち、テーブルの剛性本体定義セット、４２―４８）は各物体１１ａ，１１ｂに
対するマーカ１２ａ−１２ｄ，１２ｅ−１２ｆの所定の幾何学的関係を規定し、
第２のセットのテーブル（すなわち、センサ発生のデータテーブル、５０Ｌ，５
０Ｒおよび５２）はセンサ１４Ｌ，１４Ｒが走査される毎に発生する情報を包含
しており、従って、これらのテーブル５０Ｌ，５０Ｒおよび５２は何れかの特定
の物体には関連していない。第３のセットのテーブル（すなわち、処理テーブル
５６―６２）は剛性物体１１ａ，１１ｂが識別され、追跡されている間にプロセ
ッサによって発生する情報を包含する。これらのテーブル（および後述するカウ
ンタ５１Ｌ，５１Ｒおよび５３はプロセッサ２８に位置し、作動シーケンスの間
にプロセッサ２８によって使用される。
ーブル４２―４８、５０Ｌ，５０Ｒおよび５６―６２を記憶しているメモリ４０
（図３）を有していることに注目すべきである。第１のセットのテーブル（すな
わち、テーブルの剛性本体定義セット、４２―４８）は各物体１１ａ，１１ｂに
対するマーカ１２ａ−１２ｄ，１２ｅ−１２ｆの所定の幾何学的関係を規定し、
第２のセットのテーブル（すなわち、センサ発生のデータテーブル、５０Ｌ，５
０Ｒおよび５２）はセンサ１４Ｌ，１４Ｒが走査される毎に発生する情報を包含
しており、従って、これらのテーブル５０Ｌ，５０Ｒおよび５２は何れかの特定
の物体には関連していない。第３のセットのテーブル（すなわち、処理テーブル
５６―６２）は剛性物体１１ａ，１１ｂが識別され、追跡されている間にプロセ
ッサによって発生する情報を包含する。これらのテーブル（および後述するカウ
ンタ５１Ｌ，５１Ｒおよび５３はプロセッサ２８に位置し、作動シーケンスの間
にプロセッサ２８によって使用される。
【００２６】 剛性物体定義テーブル，４２−４８ 剛性物体定義テーブルは、マーカ位置テーブル３２、マーカセグメントテーブ
ル４４、マーカセグメントドット（●）プロダクトテーブル４６およびマーカセ
グメントセットテーブル４８とを含む。これらの剛性物体定義テーブル４２―２
８は全ての物体１１ａ，１１ｂのためのものであり、プロセッサ２８によって識
別および追跡可能な独特の署名および指紋を各物体１１ａ，１１ｂに提供するよ
う剛性物体１１ａ，１１ｂにそれぞれ固定されたマーカ１２ａ−１２ｃおよび１
２ｄ−１２ｆの幾何学的関係についての事前に既知の情報を包含している。これ
らの剛性物体定義テーブル４２―４８はプロセッサ２８の識別およびその後の追
跡作動に先立って一旦初期化される。
ル４４、マーカセグメントドット（●）プロダクトテーブル４６およびマーカセ
グメントセットテーブル４８とを含む。これらの剛性物体定義テーブル４２―２
８は全ての物体１１ａ，１１ｂのためのものであり、プロセッサ２８によって識
別および追跡可能な独特の署名および指紋を各物体１１ａ，１１ｂに提供するよ
う剛性物体１１ａ，１１ｂにそれぞれ固定されたマーカ１２ａ−１２ｃおよび１
２ｄ−１２ｆの幾何学的関係についての事前に既知の情報を包含している。これ
らの剛性物体定義テーブル４２―４８はプロセッサ２８の識別およびその後の追
跡作動に先立って一旦初期化される。
【００２７】 マーカ位置テーブル、４２ 各剛性物体１１ａ，１１ｂは図１１に物体１１ａについて示しているように、
マーカ位置テーブル４２と関連している。マーカ位置テーブル４２は例えば、剛
性物体１１ａに関連した各マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの３Ｄ位置（Ｘ′，Ｙ
′，Ｚ′）を含む。図１１を参照すれば、マーカ位置テーブル４２は物体１１ａ
について示されており、該テーブル４２は物体１１ｂに対しても類似のテーブル
を有していることが理解される。マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの３Ｄ位置が示
されている。
マーカ位置テーブル４２と関連している。マーカ位置テーブル４２は例えば、剛
性物体１１ａに関連した各マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの３Ｄ位置（Ｘ′，Ｙ
′，Ｚ′）を含む。図１１を参照すれば、マーカ位置テーブル４２は物体１１ａ
について示されており、該テーブル４２は物体１１ｂに対しても類似のテーブル
を有していることが理解される。マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの３Ｄ位置が示
されている。
【００２８】 セグメント長さテーブル、４４ 各剛性物体１１ａ，１１ｂは該物体１１ａ，１１ｂのセグメント長さのセット
を包含している関連のマーカセグメント長さテーブル４４（図１２）を有してい
る。セグメントは物体１１ａに対しては一対のマーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
物体１１ｂに対してはマーカ１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを接合する線と考えられる
。このように、図２に関連して前述のように、物体１１ａはセグメントＳＬａｂ
，ＳＬｂｃおよびＳＬａｃを有し、物体１１ｂはセグメントＳＬｄｅ，ＳＬｅｆ
，ＳＬｄｆを有している。物体に対するセグメントの完全なセットはマーカの対
の各組み合わせである。このように、物体に対してＮ＊（Ｎ−１）／２セグメン
トがあり、Ｎは該物体に固定されたマーカの数である。図１２を参照すれば、物
体１１ａに対するマーカセグメント長さテーブル４４が示されている。セグメン
トの長さ、ＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃが示されている。
を包含している関連のマーカセグメント長さテーブル４４（図１２）を有してい
る。セグメントは物体１１ａに対しては一対のマーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
物体１１ｂに対してはマーカ１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを接合する線と考えられる
。このように、図２に関連して前述のように、物体１１ａはセグメントＳＬａｂ
，ＳＬｂｃおよびＳＬａｃを有し、物体１１ｂはセグメントＳＬｄｅ，ＳＬｅｆ
，ＳＬｄｆを有している。物体に対するセグメントの完全なセットはマーカの対
の各組み合わせである。このように、物体に対してＮ＊（Ｎ−１）／２セグメン
トがあり、Ｎは該物体に固定されたマーカの数である。図１２を参照すれば、物
体１１ａに対するマーカセグメント長さテーブル４４が示されている。セグメン
トの長さ、ＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃが示されている。
【００２９】 マーカセグメントセットテーブル、４８ 各剛性物体１１ａ，１１ｂはマーカセグメントのセットを包含しているマーカ
セグメントセット４８（図１３）を関連して有している。各マーカに対して１個
の入り口がテーブル４８にある。各マーカの入り口は当該マーカに接続された２
個以上のセグメントを包含している。Ｎマーカ物体に対してＮ−１個のセグメン
トが各マーカに取り付けられている。図１３は剛性物体１１ａに対するセグメン
トのセットを示している。各マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは２個のセグメント
を関連して有している（すなわち、図１３におけるセグメント１およびセグメン
ト２）。このように、物体１１ａに対して図２および図１３に示すように、マー
カ１２ａがセグメントＳＬａｂおよびＳＬａｃに取り付けられており、マーカ１
２ｂがセグメントＳＬａｂおよびＳＬｂｃに取り付けられている。マーカ１２ｃ
はセグメントＳＬａｃおよびＳＬｂｃに取り付けられている。マーカ１１ｂの対
しても同様のテーブルがあることが理解される。
セグメントセット４８（図１３）を関連して有している。各マーカに対して１個
の入り口がテーブル４８にある。各マーカの入り口は当該マーカに接続された２
個以上のセグメントを包含している。Ｎマーカ物体に対してＮ−１個のセグメン
トが各マーカに取り付けられている。図１３は剛性物体１１ａに対するセグメン
トのセットを示している。各マーカ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは２個のセグメント
を関連して有している（すなわち、図１３におけるセグメント１およびセグメン
ト２）。このように、物体１１ａに対して図２および図１３に示すように、マー
カ１２ａがセグメントＳＬａｂおよびＳＬａｃに取り付けられており、マーカ１
２ｂがセグメントＳＬａｂおよびＳＬｂｃに取り付けられている。マーカ１２ｃ
はセグメントＳＬａｃおよびＳＬｂｃに取り付けられている。マーカ１１ｂの対
しても同様のテーブルがあることが理解される。
【００３０】 セグメントドット（●）プロダクトテーブル、４６ 各剛性物体はセグメントの各組み合わせの間のドット（●）プロダクトのリス
トを包含したセグメントプロダクトドット（●）テーブル４６（図１４）を関連
して有している。ドットプロダクト（●）はセグメントがＸ，Ｙ，Ｚシステム１
０の座標系の原点まで運ばれたベクトルとして扱われた場合、セグメント長さ、
ＳＬの間の角度θを検出するために使用される。Ｎ＊（Ｎ−１）／２のセグメン
ト対の組み合わせがあり、Ｎは剛性物体のセグメントの数である。図１４に示す
例は物体１１ａに対するドット（●）プロダクトのセットを示す。ここでは、セ
グメント長さＳＬａｂおよびＳＬｂｃの間の角度θａ，ｂに対するドット（●）
は３６００であると示されている。同様に、セグメント長さＳＬａｂおよびＳＬ
ａｃの間の角度θａ，ｃに対するドット（●）プロダクトは０であると示されて
おり、セグメント長さＡＬｂｃおよびＳＬａｃの間の角度θｂ，ｃに対するドッ
ト（●）プロダクトは２５００であると示されている。物体１１ｂに対しても同
様のテーブルが存在することを理解すべきである。
トを包含したセグメントプロダクトドット（●）テーブル４６（図１４）を関連
して有している。ドットプロダクト（●）はセグメントがＸ，Ｙ，Ｚシステム１
０の座標系の原点まで運ばれたベクトルとして扱われた場合、セグメント長さ、
ＳＬの間の角度θを検出するために使用される。Ｎ＊（Ｎ−１）／２のセグメン
ト対の組み合わせがあり、Ｎは剛性物体のセグメントの数である。図１４に示す
例は物体１１ａに対するドット（●）プロダクトのセットを示す。ここでは、セ
グメント長さＳＬａｂおよびＳＬｂｃの間の角度θａ，ｂに対するドット（●）
は３６００であると示されている。同様に、セグメント長さＳＬａｂおよびＳＬ
ａｃの間の角度θａ，ｃに対するドット（●）プロダクトは０であると示されて
おり、セグメント長さＡＬｂｃおよびＳＬａｃの間の角度θｂ，ｃに対するドッ
ト（●）プロダクトは２５００であると示されている。物体１１ｂに対しても同
様のテーブルが存在することを理解すべきである。
【００３１】 センサによって発生したデータテーブル５０Ｌ，５０Ｒ，および５２ センサによって発生したデータテーブル５０Ｌ，５０Ｒおよび５２は、左方お
よび右方のセンサのエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒと、生の３Ｄマーカ
テーブルー５２とを含む。
よび右方のセンサのエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒと、生の３Ｄマーカ
テーブルー５２とを含む。
【００３２】 左方および右方のセンサエネルギ源テーブル、５０Ｌ，５０Ｒ 各エリアアレイＣＣＤセンサ１８Ｌ，１８Ｒ（図１、図９Ａ，図９Ｂ）に対し
てメモリ４０には１個のセンサエネルギ源テーブル５０Ｌおよび５０Ｒがある。
ＣＣＤセンサ１８Ｌ，１８Ｒにおいて検出された各エネルギスポットに対して１
個の入り口がある。左方源および右方源のカウンタ５１Ｌ，５１Ｒはそれぞれ、
左方および右方センサ１８Ｌ，１８Ｒで検出されたエネルギスポットの数を包含
している。各入り口は関連のセンサ１８Ｌ，１８ＲのＵ軸およびＶ軸に沿ったエ
ネルギスポットの質量の中心に対応したＵおよびＶ値を有している。ここでは、
図９Ａおよび図９Ｂで示すようにセンサ１８Ｌ，１８Ｒの各々によって検出され
る４個のエネルギ源Ｓ１−Ｓ４，Ｓ５−Ｓ８がある。前記源がＳ１−Ｓ８が図９
Ａおよび図９Ｂに示すように、センサ１８Ｌ，１８Ｒのｕ，ｖ共座標にある。
てメモリ４０には１個のセンサエネルギ源テーブル５０Ｌおよび５０Ｒがある。
ＣＣＤセンサ１８Ｌ，１８Ｒにおいて検出された各エネルギスポットに対して１
個の入り口がある。左方源および右方源のカウンタ５１Ｌ，５１Ｒはそれぞれ、
左方および右方センサ１８Ｌ，１８Ｒで検出されたエネルギスポットの数を包含
している。各入り口は関連のセンサ１８Ｌ，１８ＲのＵ軸およびＶ軸に沿ったエ
ネルギスポットの質量の中心に対応したＵおよびＶ値を有している。ここでは、
図９Ａおよび図９Ｂで示すようにセンサ１８Ｌ，１８Ｒの各々によって検出され
る４個のエネルギ源Ｓ１−Ｓ４，Ｓ５−Ｓ８がある。前記源がＳ１−Ｓ８が図９
Ａおよび図９Ｂに示すように、センサ１８Ｌ，１８Ｒのｕ，ｖ共座標にある。
【００３３】 生の３Ｄマーカテーブル 各々の検出されているが、適確とされていないマーカ位置（生のマーカ）に対
する単一の入り口を包含する単一の生の３Ｄマーカテーブル５２（図３、図１０
）がメモリ４０に包含されている。各入り口は原点の中間位置が像センサ１８Ｌ
，１８Ｒの間にある位置センサの座標系に対応するＸ，Ｙ，およびＺ（すなわち
、Ｘ，Ｙ，Ｚシステム１０の共座標系）センサを有している。生のマーカカウン
タ５３は検出された生のマーカの数を包含している。図１０を参照すれば、４個
の生のマーカの例が示されている。この例において、物体１１ａのマーカ１２ａ
，１２ｂ，１２ｃは検出されたマーカおよび１個の漂遊未知マーカである。これ
らのマーカＲ１―Ｒ４の割り当てはこの時点では、ぞれぞれ物体１１ａおよび１
１ｂのマーカ１２ａ−１２ｃおよび１２ｄ−１２ｆに対して未知である。作動順
序は物体１１ａおよび物体１１ｂに対するこれらマーカの対応を検出するために
使用される。
する単一の入り口を包含する単一の生の３Ｄマーカテーブル５２（図３、図１０
）がメモリ４０に包含されている。各入り口は原点の中間位置が像センサ１８Ｌ
，１８Ｒの間にある位置センサの座標系に対応するＸ，Ｙ，およびＺ（すなわち
、Ｘ，Ｙ，Ｚシステム１０の共座標系）センサを有している。生のマーカカウン
タ５３は検出された生のマーカの数を包含している。図１０を参照すれば、４個
の生のマーカの例が示されている。この例において、物体１１ａのマーカ１２ａ
，１２ｂ，１２ｃは検出されたマーカおよび１個の漂遊未知マーカである。これ
らのマーカＲ１―Ｒ４の割り当てはこの時点では、ぞれぞれ物体１１ａおよび１
１ｂのマーカ１２ａ−１２ｃおよび１２ｄ−１２ｆに対して未知である。作動順
序は物体１１ａおよび物体１１ｂに対するこれらマーカの対応を検出するために
使用される。
【００３４】 処理テーブル、５６―６２ 処理テーブルは、セグメントの生のマーカ相互参照テーブル５６と、適格セグ
メントテーブル５８、測定されたマーカ位置テーブル６０、および計算された剛
性物体位置および方向（姿勢）テーブル６２である。これらの処理テーブル５６
―６２は各剛性物体１１ａ，１１ｂに対してプロセッサ２８によって作成され、
かつプロセッサ２８によって発生され、一方剛性物体が認識（すなわち、識別）
され、かつ追跡される。
メントテーブル５８、測定されたマーカ位置テーブル６０、および計算された剛
性物体位置および方向（姿勢）テーブル６２である。これらの処理テーブル５６
―６２は各剛性物体１１ａ，１１ｂに対してプロセッサ２８によって作成され、
かつプロセッサ２８によって発生され、一方剛性物体が認識（すなわち、識別）
され、かつ追跡される。
【００３５】 セグメントローマーカ相互参照テーブル、５６ 各剛性物体は剛性物体の規定されたセグメント長さに近接した分離距離を有す
る全ての生のマーカ１２ａ，１２ｂおよび１２ｃの対を包含したセグメントの生
のマーカ相互参照テーブル５６（図３、図１５）を関連させている。近接したと
いう用語は規定されたセグメントとある予め規定した値（すなわち、システム１
０によって検出可能な距離）以下である、検査中のセグメントとの長さの差によ
って規定される。好適実施例においては、この値は１．５ミリである。以下の例
（図１５）は物体１１ａの予め規定したセグメント長さ、ＳＬａｂ，ＳＬｂｅ，
ＳＬａｃと適合する対のマーカを示す。生のマーカの対のデータは図６に関して
後述する方法によってプロセッサ２８によって検出される。しかしながら、ここ
では、この例においては、右方および左方のセンサ１４Ｌ，１４Ｒ（図９Ａ，図
９Ｂ）によって検出される２セットの４個の生のエネルギデータＳ１−Ｓ８はプ
ロセッサ２８によって４個の生のマーカＲ１―Ｒ４（システム１０のＸ，Ｙ，Ｚ
座標系）に変換され、３Ｄの生のマーカテーブル、５２（図１０）において記憶
されることを述べるだけで十分である。このように、４個の生のマーカＲ１―Ｒ
４があるため、６個のセグメント長さ（すなわち、ＳＬ１２，ＳＬ１３，ＳＬ１
４，ＳＬ２３，ＳＬ２４，ＳＬ３４）がある。ここでは、この例においては、生
のマーカＲ１およびＲ２はセグメントＳＬａｂの長さに近いセグメント長さＳＬ
１２によって分離されている。生のマーカ（Ｒ１，Ｒ４），（Ｒ３，Ｒ４），（
Ｒ２，Ｒ３）は全てセグメントＳＬｂｃの長さに近い長さによって分離されてい
る。また、生のマーカ（Ｒ２，Ｒ４）および（Ｒ１，Ｒ３）は全てセグメントの
ＳＬａｃの長さに近い長さによって分離されている。このデータは図１５におい
て指示するように、セグメントの生のマーカ相互参照テーブル５６において記憶
されている。
る全ての生のマーカ１２ａ，１２ｂおよび１２ｃの対を包含したセグメントの生
のマーカ相互参照テーブル５６（図３、図１５）を関連させている。近接したと
いう用語は規定されたセグメントとある予め規定した値（すなわち、システム１
０によって検出可能な距離）以下である、検査中のセグメントとの長さの差によ
って規定される。好適実施例においては、この値は１．５ミリである。以下の例
（図１５）は物体１１ａの予め規定したセグメント長さ、ＳＬａｂ，ＳＬｂｅ，
ＳＬａｃと適合する対のマーカを示す。生のマーカの対のデータは図６に関して
後述する方法によってプロセッサ２８によって検出される。しかしながら、ここ
では、この例においては、右方および左方のセンサ１４Ｌ，１４Ｒ（図９Ａ，図
９Ｂ）によって検出される２セットの４個の生のエネルギデータＳ１−Ｓ８はプ
ロセッサ２８によって４個の生のマーカＲ１―Ｒ４（システム１０のＸ，Ｙ，Ｚ
座標系）に変換され、３Ｄの生のマーカテーブル、５２（図１０）において記憶
されることを述べるだけで十分である。このように、４個の生のマーカＲ１―Ｒ
４があるため、６個のセグメント長さ（すなわち、ＳＬ１２，ＳＬ１３，ＳＬ１
４，ＳＬ２３，ＳＬ２４，ＳＬ３４）がある。ここでは、この例においては、生
のマーカＲ１およびＲ２はセグメントＳＬａｂの長さに近いセグメント長さＳＬ
１２によって分離されている。生のマーカ（Ｒ１，Ｒ４），（Ｒ３，Ｒ４），（
Ｒ２，Ｒ３）は全てセグメントＳＬｂｃの長さに近い長さによって分離されてい
る。また、生のマーカ（Ｒ２，Ｒ４）および（Ｒ１，Ｒ３）は全てセグメントの
ＳＬａｃの長さに近い長さによって分離されている。このデータは図１５におい
て指示するように、セグメントの生のマーカ相互参照テーブル５６において記憶
されている。
【００３６】 適格セグメントテーブル、５８ 各剛性物体１１ａ，１１ｂに対して１個の適格セグメントテーブル５８（図３
、図１６）がある。このテーブル５８は、図７に関連して後述するセグメント確
認局面の間に発生する。しかしながら、剛性物体の各セグメントに対して１個の
入り口があることを述べるだけで十分である。図１６に示す例は物体１１ａのセ
グメントＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃが全て適格あることを示している。
、図１６）がある。このテーブル５８は、図７に関連して後述するセグメント確
認局面の間に発生する。しかしながら、剛性物体の各セグメントに対して１個の
入り口があることを述べるだけで十分である。図１６に示す例は物体１１ａのセ
グメントＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃが全て適格あることを示している。
【００３７】 測定されたマーカ位置テーブル、６０ 各剛性物体１１ａ，１１ｂは、識別され、有効とされ、かつ物体の実際のマー
カ１２ａ−１２ｃ，１２ｄ−１２ｆに対してマッピングされた生のマーカＲ１−
Ｒ４の３Ｄ位置を包含している測定されたマーカ位置テーブル６０（図３，図１
７）を関連して有している。図１７に示した例は実際のマーカ１２ａが生のマー
カＲ２に対応し、実際のマーカ１２ｂが生のマーカＲ４に対応し、実際のマーカ
１２ｃが生のマーカＲ１に対応している物体１１ａのマーカ１２ａ，１２ｂ，１
２ｃの測定された位置を示している。
カ１２ａ−１２ｃ，１２ｄ−１２ｆに対してマッピングされた生のマーカＲ１−
Ｒ４の３Ｄ位置を包含している測定されたマーカ位置テーブル６０（図３，図１
７）を関連して有している。図１７に示した例は実際のマーカ１２ａが生のマー
カＲ２に対応し、実際のマーカ１２ｂが生のマーカＲ４に対応し、実際のマーカ
１２ｃが生のマーカＲ１に対応している物体１１ａのマーカ１２ａ，１２ｂ，１
２ｃの測定された位置を示している。
【００３８】 計算された剛性物体の位置および方向テーブル、６２ 各剛性物体は剛性物体の変形を包含している計算された剛性物体の位置および
方向のテーブル６２（図３、図１８）を関連して有している。これはマーカの位
置テーブル４２（図１１）に基づく測定されたマーカの位置テーブル６０（図１
７）から検出される姿勢である。換言すれば、姿勢は測定されたマーカの位置テ
ーブル６０に示すようなシステム１０の同じ空間Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系中へマーカ位
置テーブル４２を動かす変容である。図１８に示す例は物体１１ａの姿勢を示す
。
方向のテーブル６２（図３、図１８）を関連して有している。これはマーカの位
置テーブル４２（図１１）に基づく測定されたマーカの位置テーブル６０（図１
７）から検出される姿勢である。換言すれば、姿勢は測定されたマーカの位置テ
ーブル６０に示すようなシステム１０の同じ空間Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系中へマーカ位
置テーブル４２を動かす変容である。図１８に示す例は物体１１ａの姿勢を示す
。
【００３９】 作動順序の梗概 物体の姿勢あるいは方向性は図４のフローチャートに示すような作動に続いて
同時に、かつリアルタイムに検出可能である。４０１のステップにおいて、エネ
ルギ源２４Ｌと２４Ｒ（図１）および能動マーカ１２ｂが起動される。図１を参
照すれば、これらのエネルギ源はレンス系２２Ｌ，２２Ｒを介して集中され、像
をＣＣＤセンサ１８Ｌ，１８Ｒ上に投影する。この像はセンサ１８Ｌ，１８Ｒか
ら走査され、ある限界値以上の強度はプロセッサ２８によって分析される。４０
２のステップにおいて、センサのエネルギ源の位置は左方および右方センサエネ
ルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒ（図３，図９Ａ，図９Ｂ）に記憶されている
。この位置はピクセルの単位である。センサの水平方向軸はＵと称され、垂直軸
はＶと称される。好適実施例において、左方および右方センサ１８Ｌ，１８Ｒが
使用される。左方エネルギ源および右方エネルギ源カウンタ５１Ｌ，５１Ｒはそ
れぞれ、それぞれ、左方および右方センサ１８Ｌ，１８Ｒの検出されたエネルギ
源の数にセットされている。図９Ａおよび図９Ｂに関連して説明する例において
、それぞれ各センサ１８Ｌ，１８Ｒによって検出された４個の検出エネルギ源Ｓ
１−Ｓ４，Ｓ５−Ｓ８があり、カウンタ５１Ｌおよび５１Ｒの各々における係数
は例においては４である。
同時に、かつリアルタイムに検出可能である。４０１のステップにおいて、エネ
ルギ源２４Ｌと２４Ｒ（図１）および能動マーカ１２ｂが起動される。図１を参
照すれば、これらのエネルギ源はレンス系２２Ｌ，２２Ｒを介して集中され、像
をＣＣＤセンサ１８Ｌ，１８Ｒ上に投影する。この像はセンサ１８Ｌ，１８Ｒか
ら走査され、ある限界値以上の強度はプロセッサ２８によって分析される。４０
２のステップにおいて、センサのエネルギ源の位置は左方および右方センサエネ
ルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒ（図３，図９Ａ，図９Ｂ）に記憶されている
。この位置はピクセルの単位である。センサの水平方向軸はＵと称され、垂直軸
はＶと称される。好適実施例において、左方および右方センサ１８Ｌ，１８Ｒが
使用される。左方エネルギ源および右方エネルギ源カウンタ５１Ｌ，５１Ｒはそ
れぞれ、それぞれ、左方および右方センサ１８Ｌ，１８Ｒの検出されたエネルギ
源の数にセットされている。図９Ａおよび図９Ｂに関連して説明する例において
、それぞれ各センサ１８Ｌ，１８Ｒによって検出された４個の検出エネルギ源Ｓ
１−Ｓ４，Ｓ５−Ｓ８があり、カウンタ５１Ｌおよび５１Ｒの各々における係数
は例においては４である。
【００４０】 ステップ４０３において、適当なテーブル（すなわち、テーブル５２，５６）
およびカウンタ（５１Ｌ，５１Ｒ，５３）がその後の順序の作動のために初期化
される。生の３Ｄマーカテーブル５２，生のマーカカウンタ５３およびセグメン
トの生のマーカ相互参照テーブルは全てクリアされる。ステップ４０４において
、左方および右方センサエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒに記憶されたエ
ネルギ源はプロセッサ２６によって分析され、生の３Ｄマーカテーブル５２（図
１０）が発生する。生のマーカカウンタ５３は検出された生のマーカの数に対し
てセットされる。この時、これらのマーカは何であるかは未知である。あるもの
は追跡されている物体からのマーカであろうし、他のものは反射からのものであ
ろうし、更に他のものはマーカ検出方法によって起因したアーチファクトであり
うる。立体図から３Ｄ位置を発生させる三角測量法は当該技術分野において周知
であり、その一方法を生の３Ｄマーカテーブル５２の発生の項において後述する
。
およびカウンタ（５１Ｌ，５１Ｒ，５３）がその後の順序の作動のために初期化
される。生の３Ｄマーカテーブル５２，生のマーカカウンタ５３およびセグメン
トの生のマーカ相互参照テーブルは全てクリアされる。ステップ４０４において
、左方および右方センサエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒに記憶されたエ
ネルギ源はプロセッサ２６によって分析され、生の３Ｄマーカテーブル５２（図
１０）が発生する。生のマーカカウンタ５３は検出された生のマーカの数に対し
てセットされる。この時、これらのマーカは何であるかは未知である。あるもの
は追跡されている物体からのマーカであろうし、他のものは反射からのものであ
ろうし、更に他のものはマーカ検出方法によって起因したアーチファクトであり
うる。立体図から３Ｄ位置を発生させる三角測量法は当該技術分野において周知
であり、その一方法を生の３Ｄマーカテーブル５２の発生の項において後述する
。
【００４１】 ステップ４０５および４０６において、距離、すなわち生の３Ｄマーカ対の全
ての組み合わせの間のセグメント長さ、ＳＬ１２，ＳＬ１３，ＳＬ１４，ＳＬ２
３，ＳＬ２４，ＳＬ３４が計算される。これらの計算された長さは追跡されてい
る各物体１１ａ，１１ｂに対してセグメント長さテーブル４４（図１２）に比較
される。各物体１１ａ，１１ｂに対してマッチがセグメントの生のマーカ相互参
照テーブル５６（図１５）に位置される。これらのステップはセグメントの生の
マーカ相互参照テーブル５６（図１５）の発生に関連して図６において詳細に説
明されている。
ての組み合わせの間のセグメント長さ、ＳＬ１２，ＳＬ１３，ＳＬ１４，ＳＬ２
３，ＳＬ２４，ＳＬ３４が計算される。これらの計算された長さは追跡されてい
る各物体１１ａ，１１ｂに対してセグメント長さテーブル４４（図１２）に比較
される。各物体１１ａ，１１ｂに対してマッチがセグメントの生のマーカ相互参
照テーブル５６（図１５）に位置される。これらのステップはセグメントの生の
マーカ相互参照テーブル５６（図１５）の発生に関連して図６において詳細に説
明されている。
【００４２】 ステップ４０７において、各物体１１ａ，１１ｂに対するセグメントの生のマ
ーカ相互参照テーブル５６（図１５）における全ての可能性のあるセグメントの
推測が物体１１ａ，１１ｂのセグメント長さＳＬの間の相対角度を比較すること
によって確認される。これらのステップは図７、セグメントの確認に関連して詳
細に後述される。ステップ４０８において、前述の例における生の３ＤマーカＲ
１−Ｒ４と物体１１ａ，１１ｂの実際のマーカ１２ａ−１２ｃ，１２ｄ−１２ｆ
とのそれぞれの間の対応性はそれぞれ物体のセグメントの生のマーカ相互参照テ
ーブル５６（図１５）と関連して物体のマーカセグメントセットテーブル４８（
図１３）を使用してセット交差法によって検出される。これらのステップは図８
のマーカの対応性抽出に関連して詳細に後述される。
ーカ相互参照テーブル５６（図１５）における全ての可能性のあるセグメントの
推測が物体１１ａ，１１ｂのセグメント長さＳＬの間の相対角度を比較すること
によって確認される。これらのステップは図７、セグメントの確認に関連して詳
細に後述される。ステップ４０８において、前述の例における生の３ＤマーカＲ
１−Ｒ４と物体１１ａ，１１ｂの実際のマーカ１２ａ−１２ｃ，１２ｄ−１２ｆ
とのそれぞれの間の対応性はそれぞれ物体のセグメントの生のマーカ相互参照テ
ーブル５６（図１５）と関連して物体のマーカセグメントセットテーブル４８（
図１３）を使用してセット交差法によって検出される。これらのステップは図８
のマーカの対応性抽出に関連して詳細に後述される。
【００４３】 ステップ４０９において、物体の方向（姿勢）が物体の測定されたマーカ位置
テーブル６０（図１７）に包含されたマーカによって検出される。断続したマー
カからの剛性物体に対する６度の自由度を検出する方法は当該技術分野において
周知なので、ここでは説明しない。最後に、ステップ４１０において、全ての物
体の姿勢はテーブル６２（図１８）に記憶されており、表示可能である。また姿
勢は記憶し、別のコンピュータに伝達されるか、あるいは希望に応じて更に処理
可能である。前述の順序は例および以下の詳細説明を利用することにより直ちに
明らかとなる。
テーブル６０（図１７）に包含されたマーカによって検出される。断続したマー
カからの剛性物体に対する６度の自由度を検出する方法は当該技術分野において
周知なので、ここでは説明しない。最後に、ステップ４１０において、全ての物
体の姿勢はテーブル６２（図１８）に記憶されており、表示可能である。また姿
勢は記憶し、別のコンピュータに伝達されるか、あるいは希望に応じて更に処理
可能である。前述の順序は例および以下の詳細説明を利用することにより直ちに
明らかとなる。
【００４４】 生の３Ｄマーカテーブル５２の発生 左方および右方センサのエネルギ源位置テーブル５０Ｌ，５０Ｒに記憶された
エネルギ源Ｓ１−Ｓ４，Ｓ５―Ｓ８（図９Ａおよび図９Ｂ）が分析され、生の３
ＤマーカＲ１−Ｒ４（図１０）が検出される。生のマーカカウンタ５３は検出さ
れた生のマーカの数にセットされる。図５を参照すれば、２個の立体像から３Ｄ
位置を発生させる以下の方法を説明する。以下の方法は当該技術分野において周
知であり、その他の方法も利用可能である。
エネルギ源Ｓ１−Ｓ４，Ｓ５―Ｓ８（図９Ａおよび図９Ｂ）が分析され、生の３
ＤマーカＲ１−Ｒ４（図１０）が検出される。生のマーカカウンタ５３は検出さ
れた生のマーカの数にセットされる。図５を参照すれば、２個の立体像から３Ｄ
位置を発生させる以下の方法を説明する。以下の方法は当該技術分野において周
知であり、その他の方法も利用可能である。
【００４５】 ステップ５０１において、生のマーカカウンタ５３は先ず０にセットされる。
ステップ５０２，５０３，５０４，５０５において、左方センサエネルギ源１４
Ｌおよび右方センサエネルギ源１４Ｒの各々に対してパラメトリック線等式が発
生する。線はセンサ１８Ｌ，１８Ｒの一方における点（すなわち、Ｖ＝Ｕ＝Ｚｓ
＝０，あるいはセンサの座標系の原点）とエネルギ源Ｓ１−Ｓ４の１個との間に
ある。このように、センサ１８Ｌから検出された各エネルギ源Ｓ１−Ｓ４の各々
までに４本の線（すなわち、左方の線）がある。同様に、センサ１８Ｒから検出
されたエネルギ源Ｓ５−Ｓ８の各々までに４本の線（すなわち、右方の線）があ
る。ステップ５０６，５０７および５１２から５１５までにおいて、各右方の線
と各左方の線とを対にするダブルループが処理される。このループの全体の繰返
しは左方のエネルギ源５２Ｌおよび右方のエネルギ源５２Ｒに対して均等である
。前述の例において、テーブル５２（図１０）を計算するために１６回の繰返し
を行なう４個の左方のエネルギ源Ｓ１−Ｓ４と４個の右方のエネルギ源Ｓ５−Ｓ
８（図９Ａ，および図９Ｂ）がある。
ステップ５０２，５０３，５０４，５０５において、左方センサエネルギ源１４
Ｌおよび右方センサエネルギ源１４Ｒの各々に対してパラメトリック線等式が発
生する。線はセンサ１８Ｌ，１８Ｒの一方における点（すなわち、Ｖ＝Ｕ＝Ｚｓ
＝０，あるいはセンサの座標系の原点）とエネルギ源Ｓ１−Ｓ４の１個との間に
ある。このように、センサ１８Ｌから検出された各エネルギ源Ｓ１−Ｓ４の各々
までに４本の線（すなわち、左方の線）がある。同様に、センサ１８Ｒから検出
されたエネルギ源Ｓ５−Ｓ８の各々までに４本の線（すなわち、右方の線）があ
る。ステップ５０６，５０７および５１２から５１５までにおいて、各右方の線
と各左方の線とを対にするダブルループが処理される。このループの全体の繰返
しは左方のエネルギ源５２Ｌおよび右方のエネルギ源５２Ｒに対して均等である
。前述の例において、テーブル５２（図１０）を計算するために１６回の繰返し
を行なう４個の左方のエネルギ源Ｓ１−Ｓ４と４個の右方のエネルギ源Ｓ５−Ｓ
８（図９Ａ，および図９Ｂ）がある。
【００４６】 ステップ５０８および５０９において、左方の線と右方の線との間の最小距離
が検出される。もしもこの距離が所定の最小距離より小さいとすれば、線は交差
しており、可能性のある３ＤマーカＲ１−Ｒ４が検出されたものと見なされる。
このマーカはこの時点でそれが有効なマーカであるか否かは未知であるので生で
あると考えられる。図１０に示す例においてはそのようなマッチは４個ある。最
小の分離はシステムの精度の関数であり、擬似マーカの数を減らすために実用的
に出来る限り小さく保たれる。ステップ５１０と５１１とにおいて、左方の線と
右方の線との間の３Ｄ中間点は生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０）に位置さ
れる。生のマーカカウンタ５３は増分される。
が検出される。もしもこの距離が所定の最小距離より小さいとすれば、線は交差
しており、可能性のある３ＤマーカＲ１−Ｒ４が検出されたものと見なされる。
このマーカはこの時点でそれが有効なマーカであるか否かは未知であるので生で
あると考えられる。図１０に示す例においてはそのようなマッチは４個ある。最
小の分離はシステムの精度の関数であり、擬似マーカの数を減らすために実用的
に出来る限り小さく保たれる。ステップ５１０と５１１とにおいて、左方の線と
右方の線との間の３Ｄ中間点は生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０）に位置さ
れる。生のマーカカウンタ５３は増分される。
【００４７】 ステップ５０１から５１５までが完了すると、生のマーカカウンタ５３は検出
された生のマーカの数を包含しており、生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０）
は完成する。この点から、順方向のその後の全ての検出は３Ｄマーカにおいて実
行され、２Ｄセンサエネルギ位置はもやは必要でなくなる。例えば４個の生の３
ＤマーカＲ１−Ｒ４が検出されている。この時点では、各マーカが何であるかは
未知である。
された生のマーカの数を包含しており、生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０）
は完成する。この点から、順方向のその後の全ての検出は３Ｄマーカにおいて実
行され、２Ｄセンサエネルギ位置はもやは必要でなくなる。例えば４個の生の３
ＤマーカＲ１−Ｒ４が検出されている。この時点では、各マーカが何であるかは
未知である。
【００４８】 全ての剛性物体に対するセグメントの生のマーカの相互参照テーブル５６ （図１５）の発生 概略すれば、次の順序は以下のことを実行する。テーブル５２（図１０）にお
ける全ての生の３Ｄマーカ（例えば、Ｒ１−Ｒ４）の間の全ての可能なセグメン
トはテーブル４４、図１２における各物体１１ａ，１１ｂの全てのセグメント長
さＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃ，ＳＬｄｅ，ＳＬｅｆ，ＳＬｄと比較される。
もしもマッチが見出されるとすれば、生の３Ｄマーカの対はその物体のセグメン
トの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）に追加される。また、剛性物
体セグメントは適合する数個の生のテストセグメントを有しうる。これらは後の
作動、すなわちセグメントの確認（図７）において濾過される。
ける全ての生の３Ｄマーカ（例えば、Ｒ１−Ｒ４）の間の全ての可能なセグメン
トはテーブル４４、図１２における各物体１１ａ，１１ｂの全てのセグメント長
さＳＬａｂ，ＳＬｂｃ，ＳＬａｃ，ＳＬｄｅ，ＳＬｅｆ，ＳＬｄと比較される。
もしもマッチが見出されるとすれば、生の３Ｄマーカの対はその物体のセグメン
トの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）に追加される。また、剛性物
体セグメントは適合する数個の生のテストセグメントを有しうる。これらは後の
作動、すなわちセグメントの確認（図７）において濾過される。
【００４９】 前述のことは例と、図６のフローチャート、すなわち全ての剛性の物体に対す
るセグメントの生のマーカ相互参照テーブルの発生とを使用して明確にされる。
ステップ６０１，６０２，およびステップ６１３から６１６までにおいて、２個
のデイープ処理ループが制御される。２個の最外側のループは生の３ＤマーカＲ
１−Ｒ４の全ての組み合わせを対とするために使用され、図示していないが、プ
ロセッサ２６に含まれているカウンタＮおよびＬによって割り出される。Ｎ′＊
（Ｎ′―１）／２個のセグメント（マーカの対）があり、Ｎ′は例えば生のマー
カＲ１−Ｒ４に等しい。ここではＮ′＝４である。生の３ＤマーカＮおよびＬの
間のセグメント長さは外側の２個のループの繰返し毎に一回計算される。この長
さはテストセグメントと称され、以下の項目において使用される。
るセグメントの生のマーカ相互参照テーブルの発生とを使用して明確にされる。
ステップ６０１，６０２，およびステップ６１３から６１６までにおいて、２個
のデイープ処理ループが制御される。２個の最外側のループは生の３ＤマーカＲ
１−Ｒ４の全ての組み合わせを対とするために使用され、図示していないが、プ
ロセッサ２６に含まれているカウンタＮおよびＬによって割り出される。Ｎ′＊
（Ｎ′―１）／２個のセグメント（マーカの対）があり、Ｎ′は例えば生のマー
カＲ１−Ｒ４に等しい。ここではＮ′＝４である。生の３ＤマーカＮおよびＬの
間のセグメント長さは外側の２個のループの繰返し毎に一回計算される。この長
さはテストセグメントと称され、以下の項目において使用される。
【００５０】 ステップ６０４，６１１および６１２において、処理ループは、追跡されてい
る全ての剛性物体を通して順番に配列されている、図示されていないがプロセッ
サ２８に含まれているカウンタＪによって制御される。ステップ６０５，６０９
および６１０において、処理ループはここでは全体的に物体Ｊによって指示され
ている物体１１ａ，１１ｂの一方の内部でセグメントを通して順番に配列されて
いる、図示していないが、プロセッサ２８に含まれているカウンタＫによって制
御される。セグメントのマッチングがステップ６０６，６０７および６０８にお
いて実行される。物体ＪのセグメントＫはテストセグメントに比較される。セグ
メントはもしも差異が所定の値以下であるとすればマッチしているものと見なさ
れる。マッチが発生すると、生の３Ｄマーカの対のインデクッスカウンタＮおよ
びＬがセグメントＫに対する物体Ｊのセグメント生のマーカの相互参照テーブル
５６（図１５）において利用可能な次の対に位置される。セグメントＫに対する
、図示していないが、プロセッサ２８に含まれているカウンタ「全体の生の対」が
増分される。所定の値はシステムの精度の関数であり、セグメントのマッチの数
を減らすために実用的に可能な限り小さく保つが、不必要に有効なセグメントを
拒絶するのを阻止するに十分大きく保つ。
る全ての剛性物体を通して順番に配列されている、図示されていないがプロセッ
サ２８に含まれているカウンタＪによって制御される。ステップ６０５，６０９
および６１０において、処理ループはここでは全体的に物体Ｊによって指示され
ている物体１１ａ，１１ｂの一方の内部でセグメントを通して順番に配列されて
いる、図示していないが、プロセッサ２８に含まれているカウンタＫによって制
御される。セグメントのマッチングがステップ６０６，６０７および６０８にお
いて実行される。物体ＪのセグメントＫはテストセグメントに比較される。セグ
メントはもしも差異が所定の値以下であるとすればマッチしているものと見なさ
れる。マッチが発生すると、生の３Ｄマーカの対のインデクッスカウンタＮおよ
びＬがセグメントＫに対する物体Ｊのセグメント生のマーカの相互参照テーブル
５６（図１５）において利用可能な次の対に位置される。セグメントＫに対する
、図示していないが、プロセッサ２８に含まれているカウンタ「全体の生の対」が
増分される。所定の値はシステムの精度の関数であり、セグメントのマッチの数
を減らすために実用的に可能な限り小さく保つが、不必要に有効なセグメントを
拒絶するのを阻止するに十分大きく保つ。
【００５１】 物体１１ａに対して図１５を参照した所定の例において、セグメントの長さＳ
Ｌａｂは生のマーカの対Ｒ１およびＲ２である単一のマッチを有している。セグ
メントの長さＳＬｂｃは生の３Ｄマーカの対、Ｒ１およびＲ４，Ｒ３およびＲ４
、Ｒ２およびＲ３である３個のマッチを有している。セグメント長さＳＬａｃは
生の３Ｄマーカ対、Ｒ２およびＲ４，Ｒ１およびＲ３である２個のマッチを有し
ている。６個のセグメントの中３個は剛性物体１１ａの一部でなく、セグメント
の確認（図７）によって排除する必要がある。
Ｌａｂは生のマーカの対Ｒ１およびＲ２である単一のマッチを有している。セグ
メントの長さＳＬｂｃは生の３Ｄマーカの対、Ｒ１およびＲ４，Ｒ３およびＲ４
、Ｒ２およびＲ３である３個のマッチを有している。セグメント長さＳＬａｃは
生の３Ｄマーカ対、Ｒ２およびＲ４，Ｒ１およびＲ３である２個のマッチを有し
ている。６個のセグメントの中３個は剛性物体１１ａの一部でなく、セグメント
の確認（図７）によって排除する必要がある。
【００５２】 セグメントの確認 各物体１１ａ，１１ｂに対するセグメントの生のマーカの相互参照テーブル５
６（図１５）における生の３Ｄマーカによって規定される全ての可能なセグメン
トは物体１１ａ，１１ｂのセグメント長さＳＬ間の相対角度θを比較することに
よって確認される。本方法は以下の例を使用して図７、図７Ａ―図７Ｃに示すフ
ローチャートを調べることによって明らかとなる。セグメントの確認作動は５個
のデイープ制御ループを有している。
６（図１５）における生の３Ｄマーカによって規定される全ての可能なセグメン
トは物体１１ａ，１１ｂのセグメント長さＳＬ間の相対角度θを比較することに
よって確認される。本方法は以下の例を使用して図７、図７Ａ―図７Ｃに示すフ
ローチャートを調べることによって明らかとなる。セグメントの確認作動は５個
のデイープ制御ループを有している。
【００５３】 ステップ７０１，７２６および７２７において、処理ループは追跡されている
全ての剛性の物体を通して順番に配列されているカウンタＬによって制御される
。ステップ７０１において、確認されている剛性物体Ｌに対して適格セグメント
テーブル５８（図１６）がクリアされる。処理ループは物体Ｌの全てのセグメン
ト長さＳＬを通して順番に配列されているステップ７０２，７２４および７２５
におけるカウンタＪによって制御されている。もしもセグメントＪが適格セグメ
ントテーブル５８（図１６）において指示するように既に適格とされているとす
れば制御ループに入る。
全ての剛性の物体を通して順番に配列されているカウンタＬによって制御される
。ステップ７０１において、確認されている剛性物体Ｌに対して適格セグメント
テーブル５８（図１６）がクリアされる。処理ループは物体Ｌの全てのセグメン
ト長さＳＬを通して順番に配列されているステップ７０２，７２４および７２５
におけるカウンタＪによって制御されている。もしもセグメントＪが適格セグメ
ントテーブル５８（図１６）において指示するように既に適格とされているとす
れば制御ループに入る。
【００５４】 もしも適格セグメントテーブル５８（図１６）におけるセグメントＪが適格と
されていないとすれば（すなわち、擬似セットされている）（ステップ７０３）
、処理ループはセグメントＪに対する物体Ｌのセグメント生のマーカ相互参照テ
ーブル５６（図１５）において全ての生の３Ｄマーカ対を通して順番に配列され
ているステップ７０４，７２０および７２１においてカウンタＮによって制御さ
れる。ステップ７０５において、システム１０の座標軸の原点まで運ばれたベク
トルＸは物体Ｌに対するセグメントＪの生の３Ｄマーカ対に対して計算される。
処理ループは物体Ｌ内のセグメントＪに後続する全てのセグメント長さを通して
順番に配列されているカウンタＫによってステップ７０６、７１８および７１９
において制御される。
されていないとすれば（すなわち、擬似セットされている）（ステップ７０３）
、処理ループはセグメントＪに対する物体Ｌのセグメント生のマーカ相互参照テ
ーブル５６（図１５）において全ての生の３Ｄマーカ対を通して順番に配列され
ているステップ７０４，７２０および７２１においてカウンタＮによって制御さ
れる。ステップ７０５において、システム１０の座標軸の原点まで運ばれたベク
トルＸは物体Ｌに対するセグメントＪの生の３Ｄマーカ対に対して計算される。
処理ループは物体Ｌ内のセグメントＪに後続する全てのセグメント長さを通して
順番に配列されているカウンタＫによってステップ７０６、７１８および７１９
において制御される。
【００５５】 処理ループはセグメントＫに対する物体Ｌのセグメントの生のマーカの相互参
照テーブル５６（図１５）における全ての生の３Ｄマーカ対を通して順番に配列
されているカウンタＭによってステップ７０７，７１６および７１７において制
御される。ステップ７０８から７１１において、原点まで運ばれたベクトルＹは
物体Ｌに対するセグメントＫの生の３Ｄマーカ対Ｍに対して計算される。ベクト
ルＸとベクトルＹとの間のドット（●）プロダクトが検出される。このドット（
●）プロダクトは物体Ｌに対してセグメントのドットプロダクトテーブル４６（
図１４）に記憶されているセグメント対ＪおよびＫに対する実際のドット（●）
プロダクトと比較される。もしも差異が所定の値以下であるとすれば、マッチが
判明する。予め規定の値はシステム１０の精度の関数であり、擬似セグメントの
マッチの数を減らすために実用的に可能な限り小さくするが、不必要に有効セグ
メントを拒絶するのを阻止するに十分大きく保つ。好適実施例では２００の値を
使用している。
照テーブル５６（図１５）における全ての生の３Ｄマーカ対を通して順番に配列
されているカウンタＭによってステップ７０７，７１６および７１７において制
御される。ステップ７０８から７１１において、原点まで運ばれたベクトルＹは
物体Ｌに対するセグメントＫの生の３Ｄマーカ対Ｍに対して計算される。ベクト
ルＸとベクトルＹとの間のドット（●）プロダクトが検出される。このドット（
●）プロダクトは物体Ｌに対してセグメントのドットプロダクトテーブル４６（
図１４）に記憶されているセグメント対ＪおよびＫに対する実際のドット（●）
プロダクトと比較される。もしも差異が所定の値以下であるとすれば、マッチが
判明する。予め規定の値はシステム１０の精度の関数であり、擬似セグメントの
マッチの数を減らすために実用的に可能な限り小さくするが、不必要に有効セグ
メントを拒絶するのを阻止するに十分大きく保つ。好適実施例では２００の値を
使用している。
【００５６】 マッチが発見されると、双方のセグメントが有効であると見なされ、セグメン
トの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）におけるセグメントＪおよび
Ｋに対する生の３Ｄマーカ対ＮおよびＭは合格であると考えられる。ステップ７
１２から７１５までにおいて、有効な生の３Ｄマーカ対ＮおよびＭは生のセグメ
ントＪおよびＫの第１の位置まで動かされる。図示していない全体の生の対のカ
ウンタは１にセットされ、その他の全ての生の３Ｄマーカ対は排除される。セグ
メントＪおよびＫは適格セグメントテーブル５８（図１６）において合格とセッ
トされる。制御ループＪの各繰返しが完了すると、ステップ７２２において検査
が実行される。すべての後続のセグメントと比較された後セグメントＪが適格で
ないとすれば、それは悪いセグメントと考えられる。ステップ７２３において、
全ての生の３Ｄマーカ対はセグメントＪに対して排除され、カウンタの合計した
生の対は０にセットされる。この工程はすべての物体１１ａ，１１ｂに対して繰
返される（ステップ７２５―７２８）。
トの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）におけるセグメントＪおよび
Ｋに対する生の３Ｄマーカ対ＮおよびＭは合格であると考えられる。ステップ７
１２から７１５までにおいて、有効な生の３Ｄマーカ対ＮおよびＭは生のセグメ
ントＪおよびＫの第１の位置まで動かされる。図示していない全体の生の対のカ
ウンタは１にセットされ、その他の全ての生の３Ｄマーカ対は排除される。セグ
メントＪおよびＫは適格セグメントテーブル５８（図１６）において合格とセッ
トされる。制御ループＪの各繰返しが完了すると、ステップ７２２において検査
が実行される。すべての後続のセグメントと比較された後セグメントＪが適格で
ないとすれば、それは悪いセグメントと考えられる。ステップ７２３において、
全ての生の３Ｄマーカ対はセグメントＪに対して排除され、カウンタの合計した
生の対は０にセットされる。この工程はすべての物体１１ａ，１１ｂに対して繰
返される（ステップ７２５―７２８）。
【００５７】 セグメントの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）、セグメントのド
ットプロダクトテーブル４６（図１４）、生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０
）および図７のフローチャート、すなわちセグメントの確認とを参照して一例を
以下説明する。イベントの以下の順序はフローチャートを通して追跡可能である
。
ットプロダクトテーブル４６（図１４）、生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０
）および図７のフローチャート、すなわちセグメントの確認とを参照して一例を
以下説明する。イベントの以下の順序はフローチャートを通して追跡可能である
。
【００５８】 Ｌ＝物体１１ａ Ｊ＝セグメントの長さＳＬａｂ セグメントの長さＳＬａｂは適格でない。
【００５９】 Ｎ＝ＳＬａｂの対１（Ｒ１，Ｒ２） 対Ｎ（Ｒ１，Ｒ２）に対するベクトルを発生させる Ｋ＝セグメントの長さＳＬｂｃ Ｍ＝セグメントの長さＳＬｂｃの対１（Ｒ１，Ｒ４） 対Ｍ（Ｒ１，Ｒ４）に対するベクトルを発生させる ドットプロダクト（●）、（Ｒ１，Ｒ２）●（Ｒ１，Ｒ４）＝３５９９．９９
５１１７ ＳＬａｂ，ＳＬｂｃ＝３６００、に対するドットプロダクトテーブル４６（図
１４）と比較 する。
５１１７ ＳＬａｂ，ＳＬｂｃ＝３６００、に対するドットプロダクトテーブル４６（図
１４）と比較 する。
【００６０】 マッチが発見される。 セグメントの長さＳＬｂｃの対２（Ｒ３，Ｒ４）および対３（Ｒ２，Ｒ３）を
削除する。
削除する。
【００６１】 セグメントの長さＳＬｂｃを適格にセットする。 セグメントの長さＳＬａｂを適格にセットする。
【００６２】 Ｍを次の対まで進行させる。 これはセグメントの長さＳＬｂｃの最後の対であった。
【００６３】 Ｋをセグメントの長さＳＬａｃまで進行させる。 Ｍ＝セグメントの長さＳＬａｃの対１ 対Ｍ（２、４）に対するベクトルを発生させる。
【００６４】 ドットプロダクト（●）を発生させる。（Ｒ１，Ｒ２）●（Ｒ２，Ｒ４）＝０
．００１３０４ セグメントの長さＳＬａｂ，ＳＬａｃ＝０、に対してドットプロダクトテーブ
ル４６（図１４）と比較する。
．００１３０４ セグメントの長さＳＬａｂ，ＳＬａｃ＝０、に対してドットプロダクトテーブ
ル４６（図１４）と比較する。
【００６５】 マッチが発見される。 セグメントの長さＳＬａｃの対２（Ｒ１，Ｒ３）を削除する。
【００６６】 セグメントの長さＳＬａｃを適格にセットする。 セグメントの長さＳＬａｂを適格にセットする。
【００６７】 Ｍを次の対まで進行させる。 これは、セグメントの長さＳＬａｂの最後の対であった。
【００６８】 Ｋを次のセグメントまで進行させる。 これは最後のセグメントであった。
【００６９】 Ｎを次の対まで進行させる。 これは最後の対であった。
【００７０】 Ｊを次のセグメントの長さＳＬｂｃまで進行させる。 このセグメントは適格である。
【００７１】 Ｊを次のセグメントの長さＳＬａｃまで進行させる。 このセグメントは適格である。
【００７２】 Ｊを次のセグメントまで進行させる。 これは最後のセグメントであった。
【００７３】 Ｌを次の物体まで進行させる。 これは最後の物体であった。
【００７４】 完了、テーブルを参照（ステップ１５８） マーカの対応性抽出 セグメントの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）において割り出さ
れた生の３Ｄマーカと物体の実際のマーカとの間の対応性は物体のマーカセグメ
ントセットテーブル４８（図１３）を使用してセット交差方法によって検出され
る。生の３ＤマーカＲ１−Ｒ４は物体の測定されたマーカ位置テーブル６０（図
１７）にマッピングされる。これらのステップはフローチャート図８、すなわち
マーカの対応性抽出を使用して例によって以下説明する。
れた生の３Ｄマーカと物体の実際のマーカとの間の対応性は物体のマーカセグメ
ントセットテーブル４８（図１３）を使用してセット交差方法によって検出され
る。生の３ＤマーカＲ１−Ｒ４は物体の測定されたマーカ位置テーブル６０（図
１７）にマッピングされる。これらのステップはフローチャート図８、すなわち
マーカの対応性抽出を使用して例によって以下説明する。
【００７５】 マーカ対応性抽出作動は３個のデイープ制御ループを有している。ステップ８
０１，８２５，８２６において、処理ループは物体Ｋの全てのマーカを通して順
番に配列されているステップ８０２，８２３，および８２４においてカウンタＮ
によって制御される。セット交差がレジスタＭ１およびＭ２を使用して検出され
る。これらは先ずステップ８０３において空にセットされる。処理ループは物体
ＫのマーカＮに取り付けられた全てのセグメントの長さを通して順番に配列され
ているカウンタＪによってステップ８０４、８１２および８１３において制御さ
れる。所定のマーカに対して、Ｂ−１の接続セグメントがある。Ｂは物体に対す
るマーカの合計数である。
０１，８２５，８２６において、処理ループは物体Ｋの全てのマーカを通して順
番に配列されているステップ８０２，８２３，および８２４においてカウンタＮ
によって制御される。セット交差がレジスタＭ１およびＭ２を使用して検出され
る。これらは先ずステップ８０３において空にセットされる。処理ループは物体
ＫのマーカＮに取り付けられた全てのセグメントの長さを通して順番に配列され
ているカウンタＪによってステップ８０４、８１２および８１３において制御さ
れる。所定のマーカに対して、Ｂ−１の接続セグメントがある。Ｂは物体に対す
るマーカの合計数である。
【００７６】 ステップ８０５において、Ｌはマーカセグメントセットテーブル４８（図１３
）において物体ＫのマーカＮに対してＪによって割り出されたセグメント番号に
セットされる。ステップ８０７から８１１までにおいて、もしもセグメントの生
のマーカ相互参照テーブル５６（図１５）において適格のセグメント長さＳＬが
あるとすれば、マーカのセット交差が検査される。もしもＭ１が空であるとすれ
ば、Ｍ１はマーカの対の第１のマーカに対してセットされ、Ｍ２は対の第２のマ
ーカに対してセットされる。もしもＭ１が空でないとすれば、Ｍ１がマーカの対
の第１のマーカあるいは第２のマーカの何れかと等しいか否かを検出するために
検査が行われる。もしもＭ１がいずれのマーカに対しても等しくないとすれば、
セットとは交差せず、拒絶に対してセットされる。同様に、Ｍ２がマーカの対の
第１のマーカあるいは第２のマーカの何れかに対して検査される。もしもＭ２が
何れのマーカに対しても等しくないとすれば、セットとは交差せず、拒絶に対し
てセットされる。このことはマーカＮに対する全てのセグメントに対して繰返さ
れる。
）において物体ＫのマーカＮに対してＪによって割り出されたセグメント番号に
セットされる。ステップ８０７から８１１までにおいて、もしもセグメントの生
のマーカ相互参照テーブル５６（図１５）において適格のセグメント長さＳＬが
あるとすれば、マーカのセット交差が検査される。もしもＭ１が空であるとすれ
ば、Ｍ１はマーカの対の第１のマーカに対してセットされ、Ｍ２は対の第２のマ
ーカに対してセットされる。もしもＭ１が空でないとすれば、Ｍ１がマーカの対
の第１のマーカあるいは第２のマーカの何れかと等しいか否かを検出するために
検査が行われる。もしもＭ１がいずれのマーカに対しても等しくないとすれば、
セットとは交差せず、拒絶に対してセットされる。同様に、Ｍ２がマーカの対の
第１のマーカあるいは第２のマーカの何れかに対して検査される。もしもＭ２が
何れのマーカに対しても等しくないとすれば、セットとは交差せず、拒絶に対し
てセットされる。このことはマーカＮに対する全てのセグメントに対して繰返さ
れる。
【００７７】 この時点では、Ｍ１およびＭ２はステップ８１４，８１５−８１７，８１８−
８２０および８２１―８２２において検査される種々の状態を有しうる。もしも
Ｍ１が有効なマーカであり、Ｍ２が拒絶されたとすれば、Ｍ１で指示する生のマ
ーカはマーカNと対応する。もしもＭ２が有効マーカであり、Ｍ１が拒絶された とすればＭ２で指示する生のマーカがマーカＮに対応する。Ｍ１あるいはＭ２で
指示する生の３Ｄマーカの位置は測定されたマーカの位置テーブル６０（図１７
）にコピイすることが出来る。もしもＭ１およびＭ２の双方が拒絶されるか、あ
るいは空であるとすれば、マーカＮに対する対応の生のマーカはなく、測定され
たマーカの位置テーブル６０（図１７）はこのマーカの喪失に対してセットされ
る。
８２０および８２１―８２２において検査される種々の状態を有しうる。もしも
Ｍ１が有効なマーカであり、Ｍ２が拒絶されたとすれば、Ｍ１で指示する生のマ
ーカはマーカNと対応する。もしもＭ２が有効マーカであり、Ｍ１が拒絶された とすればＭ２で指示する生のマーカがマーカＮに対応する。Ｍ１あるいはＭ２で
指示する生の３Ｄマーカの位置は測定されたマーカの位置テーブル６０（図１７
）にコピイすることが出来る。もしもＭ１およびＭ２の双方が拒絶されるか、あ
るいは空であるとすれば、マーカＮに対する対応の生のマーカはなく、測定され
たマーカの位置テーブル６０（図１７）はこのマーカの喪失に対してセットされ
る。
【００７８】 例 例を検討することにより前述の説明が明らかとなる。セグメントの生のマーカ
の相互参照テーブル５６（図１５）と、マーカのセグメントセットテーブル４８
（図１３）と、生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０）と、測定されたマーカの
位置テーブル６０およびフローチャート８、すなわちマーカの対応性抽出とを参
照する。イベントの以下の順序はフローチャートを通して追跡可能である。
の相互参照テーブル５６（図１５）と、マーカのセグメントセットテーブル４８
（図１３）と、生の３Ｄマーカテーブル５２（図１０）と、測定されたマーカの
位置テーブル６０およびフローチャート８、すなわちマーカの対応性抽出とを参
照する。イベントの以下の順序はフローチャートを通して追跡可能である。
【００７９】 Ｋ＝物体１１ａ Ｎ＝マーカ１２ａ Ｍ１およびＭ２を空にセットする。
【００８０】 マーカ１２ａに対してマーカセグメントセットテーブル４８（図１３）におけ
る第１のセグメントにＪをセットする。
る第１のセグメントにＪをセットする。
【００８１】 Ｊで指示するセグメント長さＳＬａｂに対してＬをセットする。 セグメントの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１６）において適格なＳ
Ｌａｂセグメントが存在する。生のマーカの対はＲ１，Ｒ２である。
Ｌａｂセグメントが存在する。生のマーカの対はＲ１，Ｒ２である。
【００８２】 Ｍ１は空であり、従ってＭ１＝Ｒ１およびＭ２＝Ｒ２をセットする。 マーカ１２ａに対してマーカセグメンとセットテーブル４８（図１３）におけ
る第２のセグメントまでＪを進行させる。
る第２のセグメントまでＪを進行させる。
【００８３】 Ｊで指示されるセグメント長さＳＬａｂに対してＬをセットする。 セグメントの生のマーカの相互参照テーブル５６（図１５）には適格ＳＬａｃ
セグメントが存在する。生のマーカの対はＲ２，Ｒ４である。
セグメントが存在する。生のマーカの対はＲ２，Ｒ４である。
【００８４】 Ｍ１は空でない。 Ｍ１はＲ２あるいはＲ４と等しくない。従ってＭ１を拒絶にセットする。
【００８５】 Ｍ２はＲ２と等しくない。 マーカ１２ａに対してマーカセグメントセットテーブル４８（図１３）におけ
る第３のセグメントまでＪを進行させる。
る第３のセグメントまでＪを進行させる。
【００８６】 これはマーカＮに対する最後のセグメントであった。 Ｍ１とＭ２とを検査する。
【００８７】 Ｍ１は拒絶され、Ｍ２はＲ２に等しい。従って生の３Ｄマーカ２は実際のマー
カＮ（１２ａ）に対応する。
カＮ（１２ａ）に対応する。
【００８８】 ３Ｄを測定されたマーカの位置テーブル６０（図１７）中へコピイする。 Ｎをマーカ１２ｂまで進行させる。
【００８９】 前述の順序はマーカ１２ｂおよび１２ｃに対して繰返される。このプロセスは
実際のマーカ１２ａ中へマッピングしている生のマーカＲ２、実際のマーカ１２
ｂ中へマッピングしている生のマーカＲ４、および実際のマーカ１２ｃ中へマッ
ピングしている生のマーカＲ１に対して繰返される。
実際のマーカ１２ａ中へマッピングしている生のマーカＲ２、実際のマーカ１２
ｂ中へマッピングしている生のマーカＲ４、および実際のマーカ１２ｃ中へマッ
ピングしている生のマーカＲ１に対して繰返される。
【００９０】 物体の方向性（姿勢）の検出 この時点で、剛性物体の姿勢を検出するのに要する全ての情報を有することに
なる。このことは当該技術分野においてよく理解されているので、ここでは説明
しない。姿勢は計算された剛性物体の位置および方向性のテーブル６２（図１８
）に記憶される。
なる。このことは当該技術分野においてよく理解されているので、ここでは説明
しない。姿勢は計算された剛性物体の位置および方向性のテーブル６２（図１８
）に記憶される。
【００９１】 その他の実施例も特許請求の精神と範囲とに含まれる。
【図１】 図１は、本発明による、一対の剛性物体の空間位置と方向性とを検出するシス
テムのブロック線図である。
テムのブロック線図である。
【図２】 図２は、図１に示すシステムにおいて使用するようにされた一対の物体を示す
図である。
図である。
【図３】 図３は、図１に示すシステムにおいて使用されるプロセッサのメモリに記憶さ
れたテーブルの線図である。
れたテーブルの線図である。
【図４】 図４は、図１に示すシステムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
【図５】 図５は、図１に示すシステムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
【図６】 図６は、図６Ａと図６Ｂの関係を示し、図６Ａと図６Ｂは、図１に示すシステ
ムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
ムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
【図７】 図７は、図７Ａから図７Ｃまでの関係を示し、図７Ａから図７Ｃは、図１に示
すシステムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
すシステムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
【図８】 図８は、図８Ａと図８Ｂとの関係を示す図であり、図８Ａと図８Ｂは、図１に
示すシステムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
示すシステムの作動順序を線図で示すフローチャートである。
【図９】 図９Ａと図９Ｂは、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示す
メモリにおける要素の詳細な例を示す図である。
メモリにおける要素の詳細な例を示す図である。
【図１０】 図１０は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１１】 図１１は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１２】 図１２は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１３】 図１３は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１４】 図１４は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１５】 図１５は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１６】 図１６は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１７】 図１７は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【図１８】 図１８は、図１に示すシステムの実行の各種段階における図３に示すメモリに
おける要素の詳細な例を示す図である。
おける要素の詳細な例を示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月２２日（２００１．２．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の物体の各々の空間位置と方向性とを検出するシステムに
おいて、 所定の相対的な幾何学的関係にあるマーカの各々に固定されている少なくとも
３個のマーカであって、作動信号に応答してエネルギを放射し、および（または
）作動可能エネルギ源からの受動的マーカに衝突しているエネルギを反射するよ
うにされたマーカと、 能動的マーカによって放射されたエネルギと受動的マーカによって反射された
エネルギとを検出するエネルギ検出器と、 各物体に対するマーカの所定の相対的幾何学的関係を記憶しているメモリを有
するプロセッサと、 を含み、 前記プロセッサが各物体のマーカの記憶された所定の幾何学的関係をエネルギ
検出器によって検出されたエネルギと比較し検出されたエネルギを放射している
、あるいは反射している物体を識別すること、 を特徴とする複数の物体の各々の空間位置と方向性とを検出するシステム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/985,462 US6061644A (en) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | System for determining the spatial position and orientation of a body |
| US08/985,462 | 1997-12-05 | ||
| PCT/CA1998/001118 WO1999030182A1 (en) | 1997-12-05 | 1998-12-02 | A system for determining the spatial position and orientation of a body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002505412A true JP2002505412A (ja) | 2002-02-19 |
| JP2002505412A5 JP2002505412A5 (ja) | 2006-01-12 |
Family
ID=25531511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000524686A Pending JP2002505412A (ja) | 1997-12-05 | 1998-12-02 | 複数の物体の空間位置と方向とを検出するシステム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6061644A (ja) |
| EP (1) | EP1034440B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002505412A (ja) |
| CN (1) | CN1199054C (ja) |
| AT (1) | ATE253229T1 (ja) |
| CA (1) | CA2312352C (ja) |
| DE (2) | DE69819363T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999030182A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2018025542A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 巨大機械工業股▲分▼有限公司 | 動的動作検出システム |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1341465B1 (en) * | 1998-05-14 | 2010-01-27 | Calypso Medical, Inc | System for locating and defining a target location within a human body |
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