JP2003023562A

JP2003023562A - 画像撮影システムおよびカメラシステム

Info

Publication number: JP2003023562A
Application number: JP2001206823A
Authority: JP
Inventors: Hideo Fujii; 英郎藤井; Koji Fujiwara; 浩次藤原; Kunimitsu Sakakibara; 邦光榊原
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】空間内における被写体撮影用カメラの撮影位
置と姿勢を精度よく容易に求めるためのシステムを提供
する。【解決手段】立体チャート２に、異なる複比で大きさ
をコーディングした複数の単位図形を配置し、その撮像
から単位図形の複比を算出し、実際の値と照合すること
で撮影地点の位置・姿勢が求まる。被写体用カメラ１３
に可動式カメラ１１とジャイロ１４とを取り付け、ジャ
イロ１４からカメラシステム１０の回転移動量と平行移
動量とを得て、可動式カメラ１１に立体チャート２を自
動追尾させ、被写体用カメラ１３による被写体３０の撮
影と同時に立体チャート２を撮影させる。その撮像から
上記の手順で求まる可動式カメラ１１の位置・姿勢、予
め求めた両カメラ間の相対位置・姿勢、可動式カメラ１
１の回転角およびジャイロ１４から得られる回転移動量
から、被写体用カメラ１３の位置・姿勢が求まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間内に固定され
たチャート（基準物体）と可動式撮影装置の撮影位置と
の相対関係を特定するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】人物や物体の空間内における相対位置と
相対姿勢を求める技術が、仮想現実（バーチャルリアリ
ティ）の分野等において求められている。例えば、「L.
Quan,Z.Lan, "Linear N-Point Camera Pose Determinat
ion", IEEE Trans.PAMI 21(8)1999」、および「高橋、
石井、牧野、中静、”人工現実感インターフェースのた
めの単眼画像からのマーカの位置と姿勢の計測"、電子
情報論文誌AJ79 1996」にそれらを求めるアルゴリズム
が開示されている。これらの技術によれば、基準となる
物体を撮影した場合、その撮影した画像を用いて撮影位
置の空間に対する相対位置と相対姿勢を求めることがで
きる。以下、ここで開示されているアルゴリズムを「多
点解析アルゴリズム」と呼ぶことにする。

【０００３】また、立体的な被写体を複数の方向から撮
影し、それによって得られた複数の画像データを組み合
わせることによって、当該被写体の３次元画像モデルを
得るという技術が知られている。すなわち、複数の方向
から被写体を撮影したそれぞれの画像ごとに、カメラの
外部パラメータ（カメラの位置や姿勢等）と内部パラメ
ータ（焦点距離等）のデータを得ることができれば、シ
ェープ・フロム・シルエット法によって、被写体のシル
エット画像から３次元のモデルを再構成することができ
る。このシェープ・フロム・シルエット法についての詳
細は、W.Niem,"Robust and Fast Modelling of 3D Natu
ral Objects from Multiple Views" SPIE Proceedings
Image and Video Proceeding II vol.2182,1994,pp.388
-397に開示されている。以下、カメラの外部パラメータ
と内部パラメータとを「（カメラの）校正パラメータ」
と総称するが、この校正パラメータのうち内部パラメー
タが既知であって内部パラメータによるカメラの校正が
完了している場合には、カメラの外部パラメータが求ま
れば、被写体の３次元画像モデルの構築が可能となる。

【０００４】ところで、このように複数の方向から被写
体を撮影するにあたっての１つの方法は、複数のカメラ
を異なる位置に固定配置して被写体を撮影する固定配置
方式である。しかしながら、この固定配置方式では複数
のカメラを撮影スタジオ内などに固定的に分散配置して
おかねばならないために、撮影設備が大がかりになる。

【０００５】そこで、ユーザが１台の手持ちカメラを持
って被写体の周りを移動しつつ、複数の方向から被写体
を順次に撮影することによって被写体の全周囲の画像を
得る移動撮影方式が提案されている。

【０００６】しかしながら、この移動撮影方式でカメラ
の外部パラメータを決定するには、それぞれの撮影に際
してのカメラの位置および姿勢をそのつど特定すること
が必要となる。

【０００７】このような目的でカメラの外部パラメータ
を測定する方式については、磁気方式、超音波方式、光
学方式などが、従来から提案されている。このうち磁気
方式はカメラ位置における地磁気などを検出することに
よって、また、超音波方式は所定の超音波からの超音波
を検知することによって、それぞれカメラの位置や姿勢
などを特定する方式である。光学方式には、ステレオカ
メラを使う方法や、視野よりも大きな校正チャートを設
置する方法等がある。

【０００８】これらの方式のうち、磁気方式では、被写
体が金属で構成されている場合に精度よく測定すること
が困難であり、超音波方式は装置が高価になってしま
う。

【０００９】これに対して、従来の光学方式としては、
不均一マトリクスパターンが描かれた単一の平面チャー
トを所定位置に配置し、それをカメラで観測することに
よってその平面チャートとカメラとの位置や姿勢関係
を、「多点解析アルゴリズム」を用いて特定する方式が
特開２０００−２７０３４３に開示されている。これに
よれば、平面チャートに固定された座標系に対するカメ
ラの位置および姿勢の相対的関係がわかるため、平面チ
ャートと被写体との位置および姿勢関係を固定しておけ
ば、複数の方向から被写体を撮影するたびごとに、平面
チャート上のパターンをカメラで観測することにより、
その時点でのカメラの位置および姿勢が絶対座標系で特
定できることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開２００
０−２７０３４３公報の技術では、チャートを観測でき
る範囲内にカメラがあっても、カメラの画角の周辺部に
位置している場合には、チャート上のパターンの観測精
度が低下し、その結果としてカメラの外部パラメータの
決定精度が良くないといった欠点があった。

【００１１】本発明は従来技術における上述の課題を解
決するために成されたものであり、光学方式を用いなが
らも、広い可動範囲を確保しつつ、ユーザに負担をかけ
ることなく、高い測定精度が得られるような、カメラの
外部パラメータの取得技術を実現することを目的として
いる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、画像撮影システムであって、被写体に対して所定の
位置関係で配置される基準物体と、可搬性のカメラシス
テムとを備え、前記カメラシステムが、測定装置と、前
記測定装置に対して相対的に回転可能な撮影手段を備
え、前記基準物体の画像を追尾して撮影可能な可動式撮
影装置と、姿勢センサにより前記測定装置の回転移動量
を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された
前記回転移動量に基づいて、前記可動式撮影装置による
前記撮影手段の回転駆動制御を行い、それによって前記
基準物体の追尾制御を行う制御手段とを備え、前記可動
式撮影装置による前記基準物体の撮影結果に基づいて前
記測定装置の校正用パラメータが算出される。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像撮影システムであって、前記検出装置が、前記姿
勢センサとして、前記測定装置の回転移動量を検出する
ジャイロセンサを備え、前記制御手段が、前記ジャイロ
センサからの前記回転移動量に基づいて前記回転駆動制
御を行う。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の画像撮影システムであって、前記検出
装置が、加速度の積分によって前記測定装置の平行移動
量を検出する平行移動量検出手段をさらに備え、前記制
御手段が、前記平行移動量に基づいて前記回転駆動制御
を行う。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の画像撮影システムであっ
て、前記可動式撮影装置による前記基準物体の撮影結果
とともに、前記回転移動量も利用して前記パラメータを
計算する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の画像撮影システムであっ
て、前記制御手段は、前記基準物体上の注視点を前記撮
影手段の画角中の特定の位置に合致させるべく追尾制御
を行う。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の画像撮影システムであっ
て、前記基準物体が、所定のパターンが表示された角錐
面を持つ立体チャートである。

【００１８】請求項７に記載の発明は、可搬性のカメラ
システムであって、測定装置と、前記測定装置に対して
相対的に回転可能な撮影手段を備え、被写体に対して所
定の位置関係で配置された基準物体の画像を追尾して撮
影可能な可動式撮影装置と、姿勢センサにより前記測定
装置の回転移動量を検出する検出装置と、前記検出装置
により検出された前記回転移動量に基づいて、前記可動
式撮影装置による前記撮影手段の回転駆動制御を行い、
それによって前記基準物体の追尾制御を行う制御手段と
を備え、前記可動式撮影装置による前記基準物体の撮影
結果に基づいて前記測定装置の校正用パラメータを算出
可能である。

【００１９】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
のカメラシステムであって、前記検出装置が、前記姿勢
センサとして、前記測定装置の回転移動量を検出するジ
ャイロセンサを備え、前記制御手段が、前記ジャイロセ
ンサからの前記回転移動量に基づいて前記回転駆動制御
を行う。

【００２０】請求項９に記載の発明は、請求項７または
請求項８に記載のカメラシステムであって、前記検出装
置が、加速度の積分によって前記被写体用撮影装置の平
行移動量を検出する平行移動量検出手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記平行移動量に基づいて前記回転駆
動制御を行う。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

【００２２】＜１．実施の形態＞＜システム構成の概要＞図１は、本発明の実施形態が適
用された画像撮影システム１の構成を示す図であり、図
２はこの画像撮影システム１のブロック図である。図１
において、画像撮影システム１は、立体的な被写体３０
の画像を撮像可能な可搬性のカメラシステム１０と、被
写体３０を収容した空間内において、被写体３０の近傍
に配置されたカメラ校正用の立体チャート２とを備えて
いる。立体チャート２は、被写体３０に対して所定の位
置関係で配置される基準物体であり、３次元上の既知の
形状を有するように構成される。本実施の形態における
立体チャート２は、後に詳述するように、略角錐状の本
体の各側面にチャートパターンが施された立体物であ
り、チャート支持具２５０から吊り下げられている。チ
ャート支持具２５０は台座２５１から伸びる逆Ｌ字状の
アーム２５２を備え、立体チャート２はそのアーム２５
２の先端付近に固定されている。好ましくは、立体チャ
ート２は被写体３０の略上方に吊り下げられる。

【００２３】カメラシステム１０は、デジタルカメラと
しての機能を有する被写体撮影用カメラ（以下、「被写
体用カメラ」と略す）１３を備えている。被写体用カメ
ラ１３は測定装置として機能する。また、被写体用カメ
ラ１３は、各種演算機能をも有する。また、この被写体
用カメラ１３の上部には、取付機構１２を介して可動式
カメラ１１が姿勢変更自在に取り付けられている。可動
式カメラ１１は、立体チャート２の上のパターン（図３
参照）に含まれる複数の単位図形ＵＰを撮影することに
より、立体チャート２と可動式カメラ１１との相対的な
位置姿勢関係を特定し、さらには立体チャート２に対し
て相対的に固定された絶対座標系における、被写体用カ
メラ１３の位置および姿勢を検出するために使用され
る。さらに、被写体用カメラ１３の左側面部にはカメラ
システム１０の回転移動量および平行移動量を検出する
検出装置としてのジャイロ１４が取り付けられている。
カメラシステム１０は、全体として可搬性のシステムと
されており、ユーザが手に持って移動しながら被写体３
０の撮影をすることができるようにされている。

【００２４】図１には示されていないが、図２にあるよ
うに、この画像撮影システム１は、例えば、ノートブッ
ク型の可搬性コンピュータ１５を備えていてもよい。コ
ンピュータ１５は通信インターフェイス１５ａを介した
無線通信によってカメラシステム１０との間でコマンド
やデータの授受が可能である。

【００２５】＜立体チャート２の概要＞図３は立体チャ
ート２の側面図である。立体チャート２は、立体チャー
ト本体２０３と、この立体チャート本体２０３の表面上
に形成されたチャートパターンＣＰとを有している。

【００２６】このうち立体チャート本体２０３は、多角
錐形状の表示部２０４と、角錐台状の支持部２０５とが
一体化されており、内部は中空となっている。チャート
パターンＣＰは、表示部２０４の各側面Ｔ1〜Ｔn（ｎは
３以上の整数）上に付されたパターンＰ1〜Ｐnの集合で
ある。好ましくは、多角錐の側面の数ｎは、ｎ＝３〜３
６であり、より好ましくはｎ＝６〜１２である。各側面
Ｔ1〜Ｔnに形成されたそれぞれのパターンＰ1〜Ｐnは平
面的パターンであるが、パターンＰ1〜Ｐnが立体的に配
置されることにより、このパターンＰ1〜Ｐnの集合とし
てのチャートパターンＣＰは立体的パターンとなってい
る。それぞれのパターンＰ1〜Ｐnは、それぞれが単位図
形として機能する複数の台形の集合であり、その詳細は
後述する。

【００２７】また、表示部２０４を構成する多角錐の頂
点には、可動式カメラ１１がチャートパターンＣＰを追
尾（トラッキング）する際に基準点とするマーカ２０１
として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が取り付けられてお
り、これによって容易かつ正確に立体チャート２の位置
が可動式カメラ１１で認識できるようになっている。図
３では図示されていないが、立体チャート２の内部に
は、この発光ダイオードに発光電力を供給するためのマ
ーカ用電源２０２（図２）が内蔵されている。

【００２８】＜ジャイロ１４の概要＞図４は、本画像撮
影システム１における検出装置であるジャイロ１４が被
写体用カメラ１３（左側面部のみ図示）に取り付けられ
る様子を示した図である。ジャイロ１４は、第１取付爪
１４７および第２取付爪１４８を有している。また、被
写体用カメラ１３は取付機構として、第３取付溝１３
３、第４取付溝１３４、可動爪１３５およびバネ１３６
を有している。ジャイロ１４を被写体用カメラ１３に取
り付ける際には、まず、第１取付爪１４７を第３取付溝
１３３に押し込み、さらに第２取付爪１４８を第４取付
溝１３４に押し込む。その際、可動爪１３５がその形状
により図４において上向きに移動し、第２取付爪１４８
が完全に押し込まれるとバネ１３６により図４において
下向きに移動する。これらの機構によりジャイロ１４
は、被写体用カメラ１３に取付られる。

【００２９】図５は、ジャイロ１４の内部構成を示す図
である。ジャイロ１４は、図５に示すように回転移動量
を検出するジャイロセンサ１４０、平行移動量を検出す
る加速度センサ１４３および通信部１４４から構成され
る。

【００３０】ジャイロセンサ１４０は、姿勢センサとし
ての機能を有し、リング振動子を振動させ、角速度が加
わったときのコリオリの力による振動方向の変化を測定
して角速度を検出し、その姿勢検出出力に基づいて回転
移動量データＤＳを生成する。また、加速度センサ１４
３は、その検出した加速度の積分値から相対的な平行移
動量を算出して平行移動量データＤＬを生成する。この
ようなジャイロセンサおよび加速度センサを有する装置
として、例えば、データテック社（東京都大田区）のＶ
ＲセンサＧＵ−３０１３等がある。

【００３１】通信部１４４は、回転移動量データＤＳお
よび平行移動量データＤＬを被写体用カメラ１３を介し
て可動式カメラ１１に送信する。

【００３２】＜可動式カメラ１１の概要＞図６は可動式
カメラ１１の正面図であり、図７は可動式カメラ１１の
ブロック図である。図７に示すように、可動式カメラ１
１では、レンズユニット１１０と、このレンズユニット
１１０によって結像した２次元画像を光電変換する２次
元受光素子１１１とが一体となって球状ユニット１１６
に納められている。２次元受光素子１１１はＣＣＤアレ
イである。レンズユニット１１０は、固定レンズ１１０
ａとズームレンズ１１０ｂとの組み合わせであり、それ
らの間に絞り／シャッタ機構部１１０ｅが存在する。

【００３３】図６に示すように、球状ユニット１１６は
姿勢装置１１３を介して固定部１１４に連結されてお
り、球状ユニット１１６に内蔵された各要素とともに固
定部１１４に対してパン方向の±約７０°の旋回（θ回
転）と、チルト方向への±約７０°の俯仰（φ回転）と
が可能になっている。そして、これらのパン方向の回転
駆動とチルト方向の回転駆動とを行うために、複数のピ
エゾ素子を内蔵した姿勢装置１１３が球状ユニット１１
６の基部に配置されている。また、ズームレンズ１１０
ｂの駆動に相当するズーム操作も、上記とは別のピエゾ
素子によって行われる。これらのピエゾ素子にノコギリ
波信号を与えることにより、ピエゾ素子による駆動の対
象要素が寸動し、その繰返しによって対象要素に所要の
動きが与えられる。パン方向の旋回角とチルト方向の俯
仰角とは、それぞれエンコーダなどの角度センサ１２６
ｐ、１２６ｔによって検出され、ズームレンズ１１０ｂ
の駆動量はやはりエンコーダで構成されたセンサ１２６
ｚによって検出される。これらの駆動機構については、
たとえば特開平１１−１８０００や、特開平１１−４１
５０４に開示されている。

【００３４】制御演算部１２０は、２次元受光素子１１
１からの信号を入力して画像認識などの処理を行う画像
処理部１２１と、この画像処理部１２１で得られた画像
信号を記憶する画像メモリ１２２とを備えている。ま
た、ズームレンズ１１０ｂ、姿勢装置１１３、および絞
り／シャッタ機構部１１０ｅの駆動信号を発生して、こ
れらに出力するカメラ制御部１２３が設けられており、
画像処理部１２１およびカメラ制御部１２３は、通信部
１２４および通信デバイス１１２を介して、被写体用カ
メラ１３と無線通信が可能である。この通信により画像
データが被写体用カメラ１３に送信されるほか、各種情
報が可動式カメラ１１と被写体用カメラ１３との間で送
受信される。この実施形態の可動式カメラ１１では、通
信デバイス１１２として、赤外線通信を行うためのＩＲ
ＤＡ（Infrared Data Association）インターフェイス
に対応した赤外線素子が使用されている。

【００３５】図６に示すように、固定部１１４に設けら
れた第１取付溝１１５ａおよび第２取付溝１１５ｂは、
被写体用カメラ１３に固定部１１４を取り付けるために
用いられる。さらに、追尾ボタン１１７は、可動式カメ
ラ１１に立体チャート２を自動的に追尾させるモード
（以下、「自動追尾モード」と略す）と被写体用カメラ
１３からのユーザの指示により追尾させるモード（以
下、「手動モード」と略す）とを切り換えるためのボタ
ンである。

【００３６】図８はハードウエア構成から見た可動式カ
メラ１１の情報処理機能の要部を示す図であり、図９は
可動式カメラ１１におけるデータの流れを示す図であ
る。図８において、可動式カメラ１１の制御演算部１２
０はＣＰＵ１３０、ＲＯＭ１３１およびＲＡＭ１３２を
備えており、後記の各種の動作を実現するプログラム１
３１ａはＲＯＭ１３１に記憶されている。

【００３７】２次元受光素子１１１は、画素ごとにＲＧ
Ｂのいずれかのフィルタが付設されており、２次元受光
素子１１１上に結像した光は、この２次元受光素子１１
１によってＲＧＢ３原色成分ごとに光電変換される。こ
れによって得られた信号がＡ／Ｄ変換部１４１によって
デジタル画像信号に変換され、画像補正部１４２におい
てホワイトバランス補正やγ補正等を受ける。補正後の
画像信号は画像メモリ１２２に保存される。図９におけ
る第１画像データＤ１は、この補正後の画像信号に相当
する。

【００３８】図９の認識部１４５、姿勢制御部１４６
は、ＣＰＵ１３０、ＲＯＭ１３１、ＲＡＭ１３２などの
機能の一部として実現される。

【００３９】認識部１４５は、追尾ボタン１１７からの
ユーザの指示に応答して能動化され、ジャイロ１４が検
出した回転移動量データＤＳおよび平行移動量データＤ
Ｌから立体チャート２を追尾するための、追尾データＤ
Ｆを作成する。

【００４０】姿勢制御部１４６は、手動モードにおいて
被写体用カメラ１３から受信したユーザの指示に基づ
き、姿勢装置１１３を制御する。追尾ボタン１１７が押
下され、自動追尾モードに変更された後においては、追
尾データＤＦに基づいて、立体チャート２の像が２次元
受光素子１１１上に常に結像されるように、姿勢装置１
１３を制御する。

【００４１】ＣＰＵ１３０はさらに、後述する処理によ
って図９の回転角データＤＲを作成する機能をも有す
る。

【００４２】また、被写体用カメラ１３のシャッタボタ
ンが押下されると、第１画像データＤ１と回転角データ
ＤＲとは、通信部１２４を介して校正用情報処理装置と
しての被写体用カメラ１３に送信され、各種演算に用い
られる。すなわち、可動式カメラ１１は、被写体用カメ
ラ１３のシャッタボタンに連動して第１画像データＤ１
の取得を行うことができるよう制御されている。

【００４３】＜自動追尾の原理＞図１０は、可動式カメ
ラ１１における自動追尾動作の詳細を示す流れ図であ
る。まず、手動モードにおいて可動式カメラ１１の画角
に立体チャート２のマーカ２０１が入るように調整し
（ステップＳ２１）、追尾ボタン１１７を押下して（ス
テップＳ２２）自動追尾モードにモードを変更する。

【００４４】認識部１４５は、通信部１２４を介してジ
ャイロ１４が検出した回転移動量データＤＳおよび平行
移動量データＤＬを取得し（ステップＳ２３）、姿勢装
置１１３に必要な回転量を算出して（ステップＳ２
４）、追尾データＤＦを生成する（ステップＳ２５）。

【００４５】図１１は、ジャイロセンサ１４０の検出し
た回転移動量および平行移動量に基づいて、可動式カメ
ラ１１が立体チャート２の自動追尾を行う様子を示した
図である。図１１の可動式カメラ１１ａは、位置Ｃ_k0に
おいて立体チャート２の注視点Ｐ₀を捉えている状態を
示し、可動式カメラ１１ｂは、可動式カメラ１１ａの状
態から位置Ｃ_k1の位置に移動した直後の状態を示す。

【００４６】可動式カメラ１１ａの状態での姿勢装置１
１３による撮影方向を示すベクトルＢ₁は、Ｂ₁＝（Ｐ₀−Ｃ_k0）／｜Ｐ₀−Ｃ_k0｜・・・（数１）で表せる。

【００４７】さらに、可動式カメラ１１ｂの状態での姿
勢装置１１３による撮影方向を示すベクトルＢ₂は、カ
メラシステム１０全体の回転行列Ｒ_gcが加わっているた
め、ベクトルＢ₁とは平行にはならず、Ｂ₂＝Ｒ_gc・Ｂ₁ ・・・（数２）となる。

【００４８】位置Ｃ_k1において、可動式カメラ１１が立
体チャート２の注視点Ｐ₀を捉えるためには、姿勢装置
１１３による撮影方向は図１１に示すベクトルＢ₃とな
らなければならない。ベクトルＢ₃は、Ｂ₃＝（Ｐ₀−Ｃ_k1）／｜Ｐ₀−Ｃ_k1｜・・・（数３）と表せるから、可動式カメラ１１ｂが注視点Ｐ₀を自動
追尾するために姿勢装置１１３に必要な回転は回転行列
Ｒを用いて、Ｂ₃＝Ｒ・Ｂ₂ ・・・（数４）と表せる。すなわち、数１ないし数４により、 (P₀−C_k1) / |P₀−C_k1|＝R・R_gc・(P₀−C_k0) / |P₀−C_k0| ・・・（数５）が得られる。ここで、加速度センサ１４３から得られる
平行移動ベクトルＴ_gc（平行移動量データＤＬ）と被写
体用カメラ１３の回転中心Ｃ_cを用いると、Ｃ_k1＝Ｔ_gc＋Ｒ_gc・（Ｃ_c−Ｃ_k0）＋Ｃ_k0 ・・・（数６）である。

【００４９】したがって、数５および数６より姿勢装置
１１３を制御するために必要な回転を示す回転行列Ｒが
求まる。なお、可動式カメラ１１の視点位置とレンズの
回転中心を一致させていれば姿勢装置１１３の回転は、Ｒ・Ｒ_gc＝Ｒ(θ,φ）・・・（数７）となるθ,φを求めて追尾データＤＦとし、姿勢制御部
１４６が追尾データＤＦに基づいて姿勢装置１１３を回
転制御すれば（ステップＳ２６）、可動式カメラ１１が
立体チャート２を常に撮影することができる。そして、
さらにステップＳ２３からの処理を繰り返す。

【００５０】これにより、可動式カメラ１１が移動した
場合にも、ジャイロ１４から得られた回転移動量データ
ＤＳおよび平行移動量データＤＬに基づいて、高速かつ
容易に立体チャート２上の注視点を可動式カメラ１１の
画角中の特定の位置に合致させるべく追尾制御を行うこ
とができ、後述の処理に必要な立体チャート２が画角の
中央に撮影されている第１画像データＤ１を、ユーザが
意識することなく常に撮影することができる。

【００５１】＜被写体用カメラ１３の概要＞図１２は、
ハードウエア構成から見た、被写体用カメラ１３の情報
処理機能の要部を示す図であり、図１３は、被写体用カ
メラ１３におけるデータの流れを示す図である。被写体
用カメラ１３はＣＰＵ１５０、ＲＡＭ１５１およびＲＯ
Ｍ１５２を備えており、後述する被写体用カメラ１３の
各種の動作を実現するプログラム１５２ａは、ＲＯＭ１
５２に記憶されている。また、シャッタボタン１６１、
フラッシュ１６２、背面に設置されたモニタ用のカラー
ディスプレイ１６３、および操作ボタン類１６４などの
要素も、ＣＰＵ１５０と電気的に結合している。

【００５２】図１２および図１３に示すように、レンズ
ユニット１５５を介して被写体３０から入射した光は、
画素ごとにＲＧＢのいずれかのフィルタが付設された、
ＣＣＤアレイなどの２次元受光素子１５６上に結像し、
２次元受光素子１５６によってＲＧＢ３原色成分ごとに
光電変換される。これによって得られた信号が、Ａ／Ｄ
変換部１５７によってデジタル画像信号に変換され、画
像補正部１５８においてホワイトバランス補正やγ補正
等を受ける。補正後の画像信号は画像メモリ１５９に記
憶される。シャッタボタン１６１が押下されることによ
り撮影は実行され、画像メモリ１５９に記憶された画像
信号が、第２画像データＤ２としてＲＡＭ１５１に保存
される。

【００５３】通信部１６７は、通信デバイス１６８を介
して、可動式カメラ１１との間で、可動式カメラ１１の
各部の制御信号や、取得した画像データ等の各種情報を
送受信する。たとえば、手動モードにおいて、ユーザが
操作ボタン類１６４の一部を操作することにより得られ
た信号を、可動式カメラ１１に送信することにより、可
動式カメラ１１の姿勢装置１１３を、ユーザの手動によ
って操作することが可能となる。また、被写体用カメラ
１３のシャッタボタン１６１の押下に応答して、被写体
用カメラ１３と可動式カメラ１１の同時撮影を行うこと
も可能となる。

【００５４】通信デバイス１６８は、可動式カメラ１１
と赤外線通信を行うためのＩＲＤＡ（Infrared Data As
sociation）インターフェイスとしての赤外線素子であ
り、通信部１６７によって駆動される。

【００５５】カードスロット１６５は被写体用カメラ１
３にメモリカード１６６を装着するために使用され、こ
のメモリカード１６６には撮影した画像データ等を保存
可能である。

【００５６】図１３の抽出部１７１、演算部１７３およ
び表示制御部１７４は、図１２のＣＰＵ１５０、ＲＡＭ
１５１、ＲＯＭ１５２等により実現される機能である。

【００５７】抽出部１７１は、通信部１６７を介して可
動式カメラ１１から受信した第１画像データＤ１から、
立体チャート２上の４点の抽出を行い、第１抽出点デー
タＤＰ１を作成する。また、抽出部１７１は、同様に、
被写体用カメラ１３により取得された第２画像データＤ
２から立体チャート２上の４点の抽出を行い、第２抽出
点データＤＰ２を作成する。

【００５８】演算部１７３は、第１抽出点データＤＰ
１、回転角データＤＲ、および第２抽出点データＤＰ２
から、可動式カメラ１１と被写体用カメラ１３との相対
的な位置と姿勢を求め、相対位置データＤＰＳを作成す
る。さらに、第１抽出点データＤＰ１、回転角データＤ
Ｒ、回転移動量データＤＳ、および相対位置データＤＰ
Ｓから、被写体用カメラ１３と立体チャート２との相対
的な位置と姿勢を求め、撮影データＤＭを作成する。撮
影データＤＭは、ＲＡＭ１５１に保存される。

【００５９】表示制御部１７４は、操作ボタン類１６４
からのユーザの指示に基づいて、第２画像データＤ２
と、撮影データＤＭとを、ＲＡＭ１５１から取得して、
メモリカード１６６に保存する。また、表示制御部１７
４は、各種データに必要な処理を行ってディスプレイ１
６３に表示させたり、メモリカード１６６に保存されて
いる各種データをＲＡＭ１５１上に読み出したりする機
能をも有する。

【００６０】＜カメラ校正の原理＞任意の方向から被写
体用カメラ１３で被写体３０を撮影して画像を得たとき
には、その撮影を行った際の、立体チャート２またはそ
れに固定された絶対座標系に対する、被写体用カメラ１
３の相対的な位置および姿勢を、外部パラメータとして
特定しておく必要がある。それは、複数の方向からの撮
影で得た各画像を組み合わせて被写体３０の３次元画像
モデルを構築するあたっては、各画像の空間的相互関係
が必要だからである。

【００６１】しかしながら、実際に被写体３０を撮影す
るときには、被写体用カメラ１３の画角内に立体チャー
ト２を入れることが困難な場合がある。そこで、Ｘ₀：立体チャート２に固定された座標系（絶対座標
系）；Ｘ₁：可動式カメラ１１に固定された座標系（第１ロー
カル座標系）；Ｘ₂：被写体用カメラ１３に固定された座標系（第２ロ
ーカル座標系）； τ₀₁：第１ローカル座標系Ｘ₁から絶対座標系Ｘ₀への変
換関係； τ₀₂：第２ローカル座標系Ｘ₂から絶対座標系Ｘ₀への変
換関係； τ₁₂：第２ローカル座標系Ｘ₂から第１ローカル座標系
Ｘ₁への変換関係；とするときに成り立つ、次の関係を利用する。（τ₀₁、
τ₀₂、τ₁₂および後述のＱ₀、Ｑ₂は図示していない） τ₀₂ = τ₀₁・τ₁₂ ・・・（数８）変換関係τ₀₁、τ₁₂が既知であれば、変換関係τ₀₂が求
められる。変換関係τ ₀₂が求められれば、２次元画像を
撮影した被写体用カメラ１３の第２ローカル座標系Ｘ₂
における位置・姿勢は、この変換関係τ₀₂を作用させる
ことにより、絶対座標系Ｘ₀における位置・姿勢として
求められる。絶対座標系における被写体用カメラ１３の
位置・姿勢を表す行列をＱ₀、第２ローカル座標系Ｘ₂に
おける被写体用カメラ１３の位置・姿勢を表す行列をＱ
₂とすると、Ｑ₀ = ｛τ₀₁・τ₁₂｝Ｑ₂ = τ₀₂・Ｑ₂ ・・・（数９）のように求まることになる。

【００６２】したがって、被写体３０に対して移動しつ
つ被写体用カメラ１３で被写体３０を撮影するつど、そ
の撮影に対応する変換関係τ₀₂を求めて、これを撮影画
像に付随させれば、複数の方向で撮影した画像をＸ₀ で
組み合わせて被写体３０の３次元画像モデルを得ること
ができる。

【００６３】この原理を実現する具体的プロセス（詳細
は後述）は、第１サブプロセスと第２サブプロセスとに
大別される。

【００６４】※第１サブプロセス：これは、２つのカメ
ラ座標系間の変換関係τ₁₂を特定するための、サブプロ
セスである。

【００６５】まず、立体チャート２を可動式カメラ１１
と被写体用カメラ１３とで同時に撮影し、それらの撮影
結果を用いて、それぞれのカメラの外部パラメータ、す
なわち絶対座標系Ｘ₀でのそれぞれのカメラの位置およ
び姿勢を求める。

【００６６】これは、その状態での変換関係τ₀₂、τ₀₁
を特定することに対応する。そして、数８から得られ
る、 τ₁₂ = （τ₀₁）^-1 τ₀₂ ・・・（数１０）の関係から、第１ローカル座標系Ｘ₁と第２ローカル座
標系Ｘ₂との変換関係τ₁₂を得る。

【００６７】また、可動式カメラ１１の回転角θ,φの
値は、それぞれ角度センサ１２６ｐ、１２６ｔによって
検出される既知の値であるから、変換関係τ₁₂から回転
角依存部分を分離して、可動式カメラ１１が基準姿勢
（θ = ０、φ = ０）にあるときの基準変換関係τ
₁₂(0,0)を求めることができる。この基準変換関係τ
₁₂(0,0)は、カメラシステム１０を移動させたり、可動
式カメラ１１を回転させても不変なオペレータである。
基準変換関係τ₁₂(0,0)が定まると、変換関係τ₁₂は、
回転角θ,φを変数として持つことになる。

【００６８】このようにして得られた変換関係τ₁₂は、
絶対座標系Ｘ₀におけるカメラシステム１０全体の位置
や姿勢に依存しないので、カメラシステム１０を他の場
所に移動させてもそこでの変換演算に利用できる。

【００６９】※第２サブプロセス：これは、第１サブプ
ロセスの結果を使用しつつ、被写体３０を複数の方向か
ら撮影して画像データを得るとともに、それらの画像デ
ータのそれぞれにつき、第２ローカル座標系Ｘ₂から絶
対座標系Ｘ₀への変換関係τ₀₂に相当する情報を付加し
ていくサブプロセスである。

【００７０】第２サブプロセスでは、被写体用カメラ１
３で被写体３０を撮影すると同時に、可動式カメラ１１
で立体チャート２を撮影する。可動式カメラ１１で撮影
した立体チャート２の画像データから、第１ローカル座
標系Ｘ₁から絶対座標系Ｘ₀への変換関係τ₀₁が特定され
る。

【００７１】一方、第１サブプロセスによって、第２ロ
ーカル座標系Ｘ₂から第１ローカル座標系Ｘ₁への変換関
係τ₁₂の回転角依存性は特定されているから、被写体３
０を撮影するときの回転角θ,φの値から、変換関係τ
₁₂の具体的内容が特定される。したがって、変換関係τ
₁₂およびτ₀₁を合成した変換関係τ₀₂を、数１１から得
ることができる。

【００７２】 τ₀₂ = τ₀₁・τ₁₂ ・・・（数１１）そして、この変換関係τ₀₂を表現する情報を、被写体用
カメラ１３で得た画像に付随させて記憶する。

【００７３】またこの第２サブプロセスは、複数の方向
から被写体３０を撮影するつど実行され、それによっ
て、３次元画像モデルを得るための一群の情報が得られ
ることになる。

【００７４】＜撮影および校正プロセス＞図１４および
図１５は、上記の原理にしたがった撮影および校正プロ
セスを示す図である。このうちステップＳ１からステッ
プＳ５までは、可動式カメラ１１と被写体用カメラ１３
とで立体チャート２を同時に撮影することによって、両
者の相対位置・姿勢を求める、上記第１サブプロセスに
対応する。また、ステップＳ６以後が、実際に被写体３
０の撮影を行う上記第２サブプロセスに対応する。

【００７５】（１）カメラ間の相対位置の決定（第１
サブプロセス）：まず、可動式カメラ１１と被写体用カ
メラ１３とのそれぞれが、自身で保持している内部パラ
メータの情報を読み出す（ステップＳ１）。なお、内部
パラメータは受光素子の各画素の視線方向を特定するた
めのパラメータであり、レンズシステムの焦点距離、レ
ンズ光軸と受光素子の位置関係、画素ピッチなどであ
る。これらのパラメータは予め校正されている。

【００７６】この後、ユーザはカメラシステム１０を手
に持ち、被写体用カメラ１３を立体チャート２に向け
る。次に、この姿勢を保ちながら、立体チャート２が可
動式カメラ１１の画角に入るように、レンズユニット１
１０の回転角度を手動で指定する（ステップＳ２）。こ
の動作の際には、可動式カメラ１１の出力画像がディス
プレイ１６３にライブ表示されており、これによってユ
ーザは、立体チャート２が可動式カメラ１１の画角に入
ったかどうかを視覚的に確認できる。

【００７７】立体チャート２が可動式カメラ１１の画角
の中に入った後、ユーザが追尾ボタン１１７を押すと、
自動追尾プログラムが能動化される。姿勢制御部１４６
から姿勢装置１１３に駆動出力が与えられて、マーカ２
０１を追尾しつつ、立体チャート２が常に画角の中央に
くるように、可動式カメラ１１が自動制御されるように
なる（図１０のフローチャート参照）。ここでユーザが
シャッタボタン１６１を押すと、可動式カメラ１１にお
いて第１画像データＤ１が、被写体用カメラ１３におい
て第２画像データＤ２が得られる（ステップＳ３）。図
１６に可動式カメラ１１と被写体用カメラ１３とで同時
に得られた画像データの例を示す。このうち、図１６
（ａ）が可動式カメラ１１の撮像画像例、図１６（ｂ）
が被写体用カメラ１３の撮像画像例である。図１６
（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、画像平面をｘｙ直
交座標系で定義された平面とし、ｘｙ平面に垂直で、画
像より手前に向かう方向をｚ軸としている。なお、第ｉ
層という呼び方については、後述する図２２での定義に
準じている。

【００７８】撮影が完了すると、第１画像データＤ１お
よび姿勢装置１１３の回転角データＤＲが、通信によっ
て可動式カメラ１１から被写体用カメラ１３に送られ、
図１６（ａ）、（ｂ）で共通の４つの格子点Ｃ１〜Ｃ４
の２次元座標値をそれぞれの画像平面上で特定し（第１
抽出点データＤＰ１および第２抽出点データＤＰ２を作
成することに相当する。）、それらの２次元座標値を前
述の多点アルゴリズムで処理することによって、第１画
像データＤ１および立体チャート２を撮影した第２画像
データＤ２に基づいて、可動式カメラ１１、および被写
体用カメラ１３の撮影位置と立体チャート２との相対位
置および相対姿勢に依存するそれぞれのカメラの外部パ
ラメータを計算することができ、絶対座標系におけるそ
れぞれのカメラの位置と姿勢を求めることができる（ス
テップＳ４）。なお、この計算に必要な情報が得られな
い場合には、ステップＳ３に戻って立体チャート２の撮
影を繰り返す。

【００７９】この外部パラメータの算出は、 1) カメラの内部パラメータ、および 2) 絶対座標系に固定された同一平面上にある４点以上
の点の３次元座標値、が既知であり、かつ、 3) これらの点に対応する撮影画像上の点の２次元座標
値が算出可能、という条件の下で行うことができる。

【００８０】次に、ステップＳ４で得られた可動式カメ
ラ１１および被写体用カメラ１３のそれぞれの外部パラ
メータと、可動式カメラ１１の回転角データＤＲとか
ら、可動式カメラ１１と被写体用カメラ１３との相対位
置・姿勢（相対位置データＤＰＳ）が求められる（ステ
ップＳ５）。

【００８１】ステップＳ５において用いられる座標変換
の様子を図１７に示す。図１７における各座標系などの
定義は以下の通りである。

【００８２】X₀ …立体チャート２に対して相対的に固
定された３次元直交座標系（絶対座標系）； θ …可動式カメラ１１の旋回角； φ …可動式カメラ１１の俯仰角； X₁(θ,φ) …可動式カメラ１１からの観測空間に相当
する３次元直交座標系（第１ローカル座標系）； X_1h …角度θ,φの双方がゼロの場合の第１ローカル座
標系； X₂ …被写体用カメラ１３からの観測空間に相当する３
次元直交座標系（第２ローカル座標系）。

【００８３】ステップＳ４によって可動式カメラ１１お
よび被写体用カメラ１３のそれぞれの外部パラメータが
得られるため、絶対座標系X₀ における第１ローカル座
標系X ₁(θ,φ)の位置および姿勢が決定され、したがっ
て第１ローカル座標系X₁(θ,φ)から絶対座標系X₀ への
座標変換が、回転行列R_C1、および平行移動ベクトルT_C1
を用いて、 X₀ = R_C1X₁（θ、φ）+T_C1 ・・・（数１２）のように定まる。同様に、第２ローカル座標系X₂ から
絶対座標系X₀ への座標変換が、回転行列R_C2、および
平行移動ベクトルT_C2 を用いて、 X₀ = R_C2X₂+T_C2 ・・・（数１３）のように定まる。これら数１２、数１３がそれぞれ、既
述した変換関係τ₀₁、τ ₀₂ に相当する。

【００８４】回転角θ,φがゼロでないことによる回転
変換は、可動式カメラ１１の姿勢装置１１３が有する回
転機構の設計データから、回転行列R_X(θ,φ）および平
行移動ベクトルT_X(θ,φ）を用いて、 X₁ = R_X(θ,φ）X_1h+T_X(θ,φ）・・・（数１４）の形式で得られる。第２ローカル座標系X₂ から、回転
角θ,φがともにゼロのときの第１ローカル座標系X_1h
への座標変換が、回転行列R_h および平行移動ベクトル
T_h を用いて、 X_1h= R_hX₂+T_h ・・・（数１５）と表されるとすると、数１５が、変換関係τ₁₂(0,0)に
相当する。また、数１５を数１４に代入すると、 X₁ = R_m(θ,φ）X₂+T_m(θ,φ）・・・（数１６）が得られる。ただし、 R_m(θ,φ） = R_X(θ,φ）R_h ・・・（数１７） T_m(θ,φ） = R_X(θ,φ）T_h +T_X(θ,φ）・・・（数１８）である。数１６ないし数１８が、変換関係τ₁₂ に相当
する。

【００８５】したがって、立体チャート２上を可動式カ
メラ１１と被写体用カメラ１３とで同時に撮影したそれ
ぞれの画像から、第１抽出点データＤＰ１と第２抽出点
データＤＰ２とを求め、さらにそれぞれのカメラの外部
パラメータを求めれば、既述した変換関係τ₁₂ に相当
するものとしての数１６ないし数１８の変換式が特定さ
れる。これが図１３の相対位置データＤＰＳである。な
お、可動式カメラ１１の外部パラメータを外部パラメー
タＰＭ１、立体チャートを撮影したときの被写体用カメ
ラ１３の外部パラメータを外部パラメータＰＭ２とす
る。また、角度θ、φの具体的な値は角度センサ１２６
ｐ、１２６ｔによって回転角データＤＲとして検出され
る。

【００８６】これにより、外部パラメータＰＭ１、外部
パラメータＰＭ２および回転角データＤＲに基づいて、
可動式カメラ１１の基準姿勢における撮影位置と被写体
用カメラ１３の撮影位置との相対位置および相対姿勢に
依存する相対位置データＤＰＳを計算することができ、
これを用いて後述の処理（第２サブプロセス）を行うこ
とによって、被写体用カメラ１３の校正を行うことがで
きる。

【００８７】（２）被写体の撮影とカメラの校正（第
２サブプロセス）：ステップＳ５が終了すると、被写体
３０の撮影を行うため、カメラシステム１０を適宜移動
させる。このとき、可動式カメラ１１は、ジャイロ１４
からの情報（回転移動量データＤＳおよび平行移動量デ
ータＤＬ）に基づいて、自動追尾により常に立体チャー
ト２を画角に捉えている（ステップＳ６）。

【００８８】被写体用カメラ１３によって被写体３０
が、可動式カメラ１１によって立体チャート２がそれぞ
れ撮影可能な状態になったところで、被写体用カメラ１
３のシャッタボタン１６１を押下すると、それぞれのカ
メラで同時に撮影が行われる（ステップＳ７）。図１８
に、可動式カメラ１１および被写体用カメラ１３で得ら
れた画像例を示す。図１８（ａ）が可動式カメラ１１の
撮像で得られる画像例であり、図１８（ｂ）が被写体用
カメラ１３の撮像画像例である（楕円によって被写体３
０の画像を単純化してある）。座標軸の取り方について
は図１６と同様である。図１８（ａ）の状態では、立体
チャート２から可動式カメラ１１までの距離や方向が図
１６（ａ）とは異なっているため、可動式カメラ１１は
立体チャート２のうち図１６（ａ）とは異なる部分を撮
影している。しかしながら、可動式カメラ１１がマーカ
２０１を自動追尾していることによって、マーカ２０１
は常に可動式カメラ１１の画角内の同一位置に写ってい
る。

【００８９】このとき、可動式カメラ１１で得られた第
１画像データＤ１から、ステップＳ４と同様に、可動式
カメラ１１の絶対座標系X₀における位置および姿勢（外
部パラメータＰＭ１）が求められる（ステップＳ８）。

【００９０】この可動式カメラ１１の外部パラメータＰ
Ｍ１と、ステップＳ５で求めた相対位置データＤＰＳ、
ステップＳ７における可動式カメラ１１の回転角θ、φ
のそれぞれの値θ'、φ'、および回転移動量データＤＳ
から、被写体用カメラ１３の、立体チャート２に対する
相対位置・姿勢（すなわち被写体用カメラ１３の外部パ
ラメータ）が求められる（ステップＳ９）。

【００９１】上記のステップＳ９において用いられる座
標変換の様子を、図１９に示す。図１９において、座標
系X₀、X₁(θ,φ)、X₂などの記号の定義は、図１７と共
通である。被写体撮影時の、可動式カメラ１１のカメラ
回転角をθ’、φ’とする。

【００９２】可動式カメラ１１によって得られる立体チ
ャート２の画像を、多点解析アルゴリズムで解析するこ
とにより、絶対座標系X₀における可動式カメラ１１の位
置と姿勢（すなわち可動式カメラ１１の外部パラメータ
ＰＭ１）が特定され、それによって可動式カメラ１１の
第１ローカル座標系X₁(θ’,φ’)との変換関係： X₀ = R_CP1X₁(θ',φ')+T_CP1 ・・・（数１９）が定まる。

【００９３】また、第１ローカル座標系X₁(θ’,φ’)
と第２ローカル座標系X₂ との変換関係は、数１６ない
し数１８によって、 X₁(θ',φ'） = R_m(θ',φ'）X₂+T_m(θ',φ'）・・・（数２０） R_m(θ',φ'） = R_X(θ',φ'）R_h ・・・（数２１） T_m(θ',φ'） = R_X(θ',φ'）T_h +T_X(θ',φ'）・・・（数２２）で与えられる。

【００９４】よって、数１９ないし数２２により、第２
ローカル座標系X₂ で表現された位置および姿勢から、
絶対座標系X₀ での位置および姿勢に変換する変換関係
が、 X₀ = R_CP1 R_m(θ',φ'）X₂+R_CP1T_m(θ',φ'）+T_CP1 ・・・（数２３）のように得られる。

【００９５】ここで、ジャイロ１４から得られる回転行
列R_gcを用いると、 R_gc = R_CP1 R_m(θ',φ'）・・・（数２４）であるから、 R_CP1 = R_gcR_m ^-1(θ',φ'）・・・（数２５）となり、回転行列R_CP1 を画像から求めることなく得る
ことができる。すなわち、画像からはT_CP1 のみを計算
すればよく、未知のパラメータが少なくなり、高速で安
定した計算が可能となる。

【００９６】数２３に現れている諸量のうち、平行移動
ベクトルT_CP1 は可動式カメラ１１についてのものであ
って、可動式カメラ１１の外部パラメータＰＭ１から決
定される。また、回転行列R_m(θ',φ'）および平行移動
ベクトルT_m(θ',φ'）は、あらかじめ特定しておいた関
数形R_m(θ,φ）、T_m(θ,φ）に、角度センサ１２６ｐ、
１２６ｔによって検出された角度値θ',φ'を代入して
決定される。

【００９７】したがって、数２３を、 X₀ = R_CP2X₂+T_CP2 ・・・（数２６） R_CP2 = R_CP1 R_m(θ',φ'） = R_gc ・・・（数２７） T_CP2 = R_CP1T_m(θ',φ'）+T_CP1 ・・・（数２８）の形に変形すると、回転行列R_CP2および平行移動ベクト
ルT_CP2は、被写体用カメラ１３の外部パラメータを表現
した内容となっている。それらは撮影データＤＭ（図１
３）として、第２画像データＤ２とともに保存され、第
２画像データＤ２に基づいて３次元画像モデルを構築す
る際に、複数の方向から得られた被写体３０の画像を組
み合わせるために使用される。この３次元画像モデルの
構築は、コンピュータ１５で行ってもよく、他の演算シ
ステムで行ってもよい。

【００９８】撮影データＤＭが求まると、被写体３０の
第２画像データＤ２とともに、撮影時の被写体用カメラ
１３の撮影データＤＭが、ＲＡＭ１５１、あるいはメモ
リカード１６６に記録される（ステップＳ１０）。

【００９９】その後、必要な数の第２画像データＤ２、
およびそれぞれについての撮影データＤＭが得られるま
で撮影を繰り返し（ステップＳ１１）、この第２サブプ
ロセスは完了する。

【０１００】これにより、演算部１７３が、回転移動量
データＤＳに基づいて、被写体用カメラ１３の撮影位置
と立体チャートとの相対位置および相対姿勢に依存する
被写体用カメラ１３の校正用の撮影データＤＭを計算す
ることができ、撮影データＤＭを用いて前述のシェープ
・フロム・シルエット法によって被写体３０の３次元画
像モデルを構築することができる。

【０１０１】＜複比のコーディングによるチャートの識
別＞ここからは、立体チャート２の側面のコーディング
の方法について説明する。図３に示すように、立体チャ
ート本体２０３の表示部２０４は正多角錐であり、その
各側面Ｔ1〜Ｔnは同一の二等辺三角形状をしている。そ
の表面には、当該側面を構成する三角形の底面方向ＤＲ
１（図２０参照）に平行な複数の直線Ｌ１と、立体チャ
ート２の頂点に相当する頂点x0を通る放射線状の複数の
直線Ｌ２とが描画されている。これらの直線の交差によ
って作られる台形形状の単位図形ＵＰ（以下これを「単
位台形」という）は、画像処理の際に直線の抽出が容易
になるよう、交互に異なる明度の色で塗り分けられて高
コントラストパターンとされている。典型的には第１の
組の単位台形ＵＰ１が黒であり、第２の組の単位台形Ｕ
Ｐ２が白である。

【０１０２】そして、これらの単位台形ＵＰのサイズ
が、複比によりコーディングされている。より具体的に
は、 1) これらの単位台形ＵＰを成す直線群Ｌ１の相互間の
間隔と、 2) 直線群Ｌ１と直線群Ｌ２との交点（格子点）の底面
方向ＤＲ１における間隔と、のそれぞれを、複比により
コーディングする。図２１にこの複比の概念を示すが、
複比は任意の視点を通した空間射影によって変化しない
値であり、３次元空間に存在する直線上の４点Ｐ1〜Ｐ4
から求められる複比ＤＲ：ＤＲ＝Ｖａ／Ｖｂ・・・（数２９）Ｖａ＝dis(Ｐ0Ｐ1)・dis(Ｐ2Ｐ3) ・・・（数３０）Ｖｂ＝dis(Ｐ0Ｐ2)・dis(Ｐ1Ｐ3) ・・・（数３１）ただし、記号dis(Ｐ0Ｐ1)は点Ｐ0と点Ｐ1との距離を示
す：は、その直線を視点Ｏを通して任意の平面上に射影
したときに、それら４点Ｐ1〜Ｐ4に対応する４点Ｐ'1〜
Ｐ'4から求まる複比ＤＲ'：ＤＲ'＝Ｖａ'／Ｖｂ' ・・・（数３２）Ｖａ’＝dis(Ｐ'0Ｐ'1)・dis(Ｐ'2Ｐ'3) ・・・（数３３）Ｖｂ’＝dis(Ｐ'0Ｐ'2)・dis(Ｐ'1Ｐ'3) ・・・（数３４）と等しいことが知られている。

【０１０３】この性質を利用すると、図３および図２０
に示したような単位台形ＵＰを成す直線群Ｌ１相互の間
隔を、各単位台形ＵＰを形成する層ごとに複比でコーデ
ィングし、かつ底面方向ＤＲ１での格子点相互の間隔
を、各側面Ｔ1〜Ｔnごとに異なる複比でコーディングし
ておくと、立体チャート２を可動式カメラ１１や被写体
用カメラ１３で撮影した画像に含まれている各単位台形
ＵＰが、立体チャート２の側面Ｔ1〜Ｔnのうちのどの側
面に存在する、どの単位台形であるかを、一意的に識別
できるようになる。以下にその一例を示す。

【０１０４】図２０では、底面に垂直な方向（頂点方向
ＤＲ２）に配列する直線Ｌ１の間隔が、複比によってコ
ーディングされた例を示している。複数の単位台形のう
ち、互いに連続する３つの単位台形の高さの複比が、３
つの単位台形の組ごとに異なるようにコーディングされ
ている。

【０１０５】すなわち、立体チャート２の頂点x0を端点
として、底辺に平行な直線ｘ1、ｘ2…が定義されてお
り、「第ｉ層」を、「直線ｘiと直線ｘ(i+1)との間の領
域」として定義するとき、第ｉ層〜第(i+3)層（ｉ＝1,
2,…）の、頂点方向ＤＲ２方向のそれぞれの位置の複比
ＤＲiが、ＤＲi＝Ｖａi／（Ｖｂi・Ｖｂ(i+1)）・・・（数３５）Ｖａi＝dis(xix(i+1))・dis(x(i+2)x(i+3)) ・・・（数３６）Ｖｂi＝dis(xix(i+1))＋dis(x(i+1)x(i+2)) ・・・（数３７）Ｖｂ（i+1）＝dis(x(i+1)x(i+2))＋dis(x(i+2)x(i+3)）・・・（数３８）ないしは、これを書き換えて、ＤＲi＝Ｖａi／ＶBi ・・・（数３９）Ｖａi＝dis(xix(i+1))・dis(x(i+2)x(i+3)) ・・・（数４０）ＶBi＝dis(xix(i+2))＋dis(x(i+1)x(i+3)）・・・（数４１）と定義され、それぞれの複比ＤＲiが図２２に示すよう
な値とされている。それぞれの単位台形は、角錐体の底
面に近いほどサイズ（幅および高さ）が増大している。

【０１０６】また、この実施形態では、頂点方向ＤＲ２
の直線ｘ1、ｘ2・・・の間隔の移動平均は、頂点からの
距離に略比例するように決められている。すなわち、図
２２から各層の位置は、「17.000、22.500、31.000…」
であって、それらの差は 5.500（＝22.500−17.000） 8.500（＝31.000−22.500） … となっており、これら一連の差のうち連続した４つの移
動平均は図２３のようになる。図２３からわかるよう
に、各層の位置の差（層の厚さ）の移動平均は漸増して
いるが、「移動平均／（頂点からの層の）位置」すなわ
ち比例係数に相当する値の変動は、約２０％以内であ
る。したがって、移動平均は、頂点からの距離にほぼ比
例している。

【０１０７】一方、頂点を中心として放射状に伸びる直
線ｙ1、ｙ2…と、上記直線ｘ1、ｘ2…の交点の、底面方
向ＤＲ１についての間隔については、立体チャート２の
各側面Ｔ1〜Ｔnが相互に識別できるように決定してお
く。図２４に、立体チャート２が六角錐である場合の例
を示す。図２０および図２４においてａ、ｂ、ｃ、ｄは
底辺における直線ｙ1、ｙ2…間の間隔である。

【０１０８】この例では、ＤＲα＝（ａ・ｃ）／｛（ａ＋ｂ）・（ｂ＋ｃ）｝・・・（数４２）ＤＲβ＝（ｂ・ｄ）／｛（ｂ＋ｃ）・（ｃ＋ｄ）｝・・・（数４３）として定義される２種類の複比ＤＲα、複比ＤＲβのそ
れぞれが、 1) それぞれの側面Ｔj（ｊ＝1〜6）の中では、直線ｘ
1、x2…のいずれにおいても、直線ｙ1、ｙ2…とのそれ
ぞれの交点の列について共通であり、かつ 2) 異なる側面の相互では互いに異なる、ように、それ
らの値がコーディングされている。

【０１０９】＜撮影箇所の同定＞図２５は、可動式カメ
ラ１１や被写体用カメラ１３による立体チャート２の撮
影において、立体チャート２のどの部分が撮影されてい
るのかを同定するプロセスを示すフローチャートであ
る。図２６は、直線のグルーピングについての説明図で
ある。

【０１１０】※直線のグルーピング：まず、撮像された
画像の濃淡のエッジを抽出する（ステップＳ９１）。エ
ッジを抽出する方法は、Sobelオペレータなど様々な手
法が知られており、たとえば、長尾真著「画像認識論」
コロナ社，1983に開示されたアルゴリズムを使用する。
図２６（ａ）の画像について、エッジを抽出した例が図
２６（ｂ）である。

【０１１１】次に、抽出されたエッジから直線を抽出す
る（ステップＳ９２）。直線を抽出する方法は、HOUGH
変換が一般的な手法として知られており、たとえば上記
長尾真の文献に記載された方法を用いてエッジ画像から
複数の直線を抽出し、撮像上の２次元平面における直線
の式を決定できる。図２６の（ｂ）について、エッジを
抽出した例が図２６（ｃ）である。

【０１１２】抽出された複数の直線は、直線の性質ごと
に以下のような複数のグループにグルーピングされる
（ステップＳ９３）。

【０１１３】・平行な直線群（以下これをα_iとする。i
は傾きが同じ直線群を表す）；・α_iに属する各々の直線の端点を通る直線（これをβ
とする）；・α_iに交差する直線群（以下これをγ_iとする。iは交
差する直線群α_iのiと対応している）。

【０１１４】図２６（ｃ）の例では、各直線が、傾きの
異なる２つの直線群α₁、α₂と、これらに対応する直線
群γ₁およびγ₂、さらに交差直線βにグルーピングされ
ることになる。

【０１１５】さらに、交差直線βおよびγ_iは１点で交
わっていることから、この交点が立体チャート２のマー
カ２０１に相当する。これより、立体チャート２を成す
錐の辺に相当する直線が直線β、底面に平行な直線が直
線α_i、錐の側面を通る直線が直線γ_iであると判断する
ことができる。これにより、画像上の単位台形のそれぞ
れに関連する交点の複比を算出する。

【０１１６】※撮影箇所の同定：まず、撮影を行う前
に、立体チャート２の各側面Ｔ1〜Ｔnにおける直線群に
ついて、絶対座標系X₀で表した交点（格子点）の座標
と、それらの交点の間隔から計算される複比のデータと
を、ＲＡＭ１５１（図１２）にあらかじめ記憶してお
く。そして、可動式カメラ１１または被写体用カメラ１
３によって立体チャート２を撮影した際に、それによっ
て得られた画像から、頂点方向ＤＲ２に連続する３つの
層、ないしは単位台形を特定して、それらの高さから複
比を算出する。

【０１１７】図２７に、立体チャート２の同じ側面を、
異なる距離から撮影したときの画像例を示す。図２７
（ａ）は遠距離から、図２７（ｂ）は近距離から撮影し
た例である。単位台形の頂点方向ＤＲ２の間隔は、頂点
からの距離に略比例している。

【０１１８】直線の間隔についての複比を計算するに
は、同一直線上で連続する４点が観測できればよい。す
なわち、画角内にあり、かつ複比を精度よく計算するの
に十分な間隔で連続する４つの直線が、それらと交差す
る他の１直線との関係で観測できればよいことになる。
多数の直線が画像中に存在する場合は、たとえば次の直
線と所定の閾値間隔以上の間隔を持ち、かつ頂点（マー
カ２０１）の直上側において、頂点に最も近い位置で配
列している４直線を選択する。そしてその４本の直線
と、頂点方向ＤＲ２に沿って伸びる１つの直線との４交
点を抽出し、それらの間隔の複比を計算する。この抽出
において得られるデータのうち、可動式カメラ１１の撮
影で得られるものが図１３の第１抽出点データＤＰ１で
あり、被写体用カメラ１３の撮影で得られるものが第２
抽出点データＤＰ２である。

【０１１９】図２７（ａ）では、それぞれが底面方向Ｄ
Ｒ１に伸び、かつ第７層から第９層のそれぞれの上下を
規定する４直線ｘ7〜ｘ10を、また、図２７（ｂ）では
第３層から第５層のそれぞれの上下を規定する４直線ｘ
3〜ｘ6を、この４直線として選択できる。このようにし
て４直線を選択することにより、いずれの画像において
も、十分に複比の算出が可能となる。複数の側面が撮影
されていれば、たとえば最も画像中心に近い側面を選択
する。

【０１２０】また、立体チャート２が角錐形状であるた
め、種々の方向から立体チャート２の撮影を行っても、
自動追尾によりマーカ２０１を検出していれば、少なく
とも１つの側面を十分に観測することが可能である。

【０１２１】このようにして選択された４直線で挟まれ
るエリアに存在する、複数の単位台形のうちの１つを、
対象単位台形（対象単位図形）として選択する。対象単
位台形は、たとえば上記の４直線の中の中間側の２直線
で挟まれ、かつ画面の中央に最も近い単位台形を選択す
るというような選択規則によって選ぶことができる。図
２７の例では、たとえば単位台形ＵＰA、ＵＰBを対象単
位台形として選択することができる。

【０１２２】そして、上記４直線につき、頂点方向ＤＲ
２について画像上の間隔から複比を対象複比として求
め、ＲＡＭ１５１にあらかじめ記憶しておいた各側面の
直線間隔の複比の値（図２２）を、対象複比と比較して
照合する。これにより、その４直線が、立体チャート２
の何層目から何層目を規定する４直線であり、かつ対象
単位台形が、立体チャート２のどの単位台形であるかを
特定することができる（ステップＳ９４）。

【０１２３】ところで、角錐体の底面に近いほど、単位
台形の頂点方向のサイズを増大させていることによっ
て、以下のような利点がある。

【０１２４】まず、比較的近い距離から立体チャート２
を撮影することによって、比較的少数の単位台形だけが
画像内に存在する場合（図２７（ｂ））には、マーカ２
０１に近い単位台形が比較的大きく撮影される。

【０１２５】逆に、比較的遠い距離から立体チャート２
を撮影することによって、各単位台形の撮影サイズが比
較的小さくなる場合には、角錐の底面に近い、実サイズ
が大きな単位台形が画像内に存在するため（図２７
（ａ））、それは画像上の観測サイズとしてあまり小さ
くならない。

【０１２６】したがって、近距離からの撮影の場合と、
遠距離からの撮影の場合との双方において、常に画像処
理における精度を確保するために十分なサイズを持つ単
位図形が画像に含まれていることになり、その結果、撮
影距離にあまり依存せずに演算精度を高くできる。これ
が、角錐体の底面に近いほど、単位台形の頂点方向のサ
イズを増大させていることの利点である。

【０１２７】対照単位台形が同定されたことによって、
立体チャート２に対するカメラの相対位置・姿勢、すな
わち絶対座標系X₀における外部パラメータの算出が可能
となる（ステップＳ９５）。以下にこれを説明する。

【０１２８】まず、ＲＡＭ１５１には、図２４に示す角
錐の側面Ｔ1〜Ｔnごとの距離ａ、ｂ、ｃ、ｄの複比と、
角錐の各側面Ｔ1〜Ｔnが絶対座標系X₀のどの方向に向い
ているかの情報とが、互いに関連づけられ、テーブルと
してあらかじめ記憶されている。したがって、上記４直
線のうちの１つ（たとえば図２７（ａ）の例では、対象
単位台形の辺のうち頂点に近い辺が属する直線ｘ7）上
で底面方向ＤＲ１に連続する４交点の画像上の座標を特
定し、それらの間隔の複比を計算して上記テーブルと照
合することにより、対象単位台形が属する側面を、その
時点でカメラにほぼ正対している観測側面として同定す
る。そして観測側面が側面Ｔ1〜Ｔnのうちのいずれかで
あるかによって、立体チャート２に対するカメラの相対
姿勢を絶対座標系X₀において知ることができる。

【０１２９】立体チャート２に対するカメラの相対姿勢
をさらに詳細に知るには、たとえば対象単位台形の４頂
点の座標値から、その対象単位図形の外周を規定する４
辺の長さの比を求める。この比は、絶対座標系における
対象単位台形の法線方向からカメラの撮像軸線がどれだ
け傾いているかによって変化する。したがって、この比
から当該側面の法線方向からのカメラの撮像軸線の方向
を特定できる。

【０１３０】対象単位台形が特定され、立体チャート２
に対するカメラの相対姿勢が求められると、あらかじめ
ＲＡＭ１５１に記憶させておいた各単位台形の実サイズ
情報のうち、その対象単位台形に対応する単位台形の実
サイズ情報を読み出す。そしてその対象単位台形につい
て、画像上のサイズとその実サイズとの比率ｒを求め
る。比率ｒは、立体チャート２とカメラとの距離Ｌ、お
よび立体チャート２に対するカメラの相対姿勢の関数で
あるが、相対姿勢は上記のように求められることから、
距離Ｌは結局、比率ｒの関数ｆ（ｒ）として表現できる
ことになる。よって、この関数ｆ（ｒ）に相当する演算
式または数値テーブルを記憶しておくことにより、比率
ｒから距離Ｌが計算できる。距離Ｌと、立体チャート２
に対するカメラの相対姿勢とから、立体チャート２に対
するカメラの相対位置が求められる。

【０１３１】以上のように、被写体３０を撮影するカメ
ラと別のカメラを用いて立体チャート２を画角の中央に
撮影することによって、カメラの位置および姿勢の校正
のための校正パラメータのうち、外部パラメータを正確
に取得することができる。また、立体チャート２を撮影
するカメラがジャイロ１４からの情報に基づいて立体チ
ャート２を自動追尾することにより、ユーザは可動式カ
メラ１１の撮影を意識することなく、被写体３０の撮影
を行うことができる。さらに、外部パラメータの演算に
ジャイロ１４からの情報を用いることにより、演算量を
減らすことができ、画像撮影システム１の処理負荷を軽
減できる。

【０１３２】＜２．変形例＞以上、本発明の実施の形
態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に
限定されるものではなく様々な変形が可能である。

【０１３３】例えば、ジャイロセンサや加速度センサ
は、上記実施の形態に用いられる方式のものに限られる
ものではなく、カメラシステム１０の回転移動量と平行
移動量を出力できるものであればどのような方式が用い
られるものであってもよい。

【０１３４】また、各種演算を行うのは被写体用カメラ
１３またはコンピュータ１５に限られるものではなく、
例えば、可動式カメラ１１またはジャイロ１４において
演算が行われてもよい。

【０１３５】また、画像撮影システム１における各装置
間のデータのやり取りは、通信によるものに限られるも
のではない。例えば、メモリーカード等を介してデータ
の取得がされてもよい。

【０１３６】また、操作ボタン類１６４は、ジョイステ
ィックやコントロールボール等が用いられてもよい。

【０１３７】また、上記実施の形態に係る処理をＣＰＵ
に実行させるプログラムは、必ずしもＲＯＭに予め書き
込まれていなくてもよい。事前にメモリカードや通信に
よりプログラムが取得され、実行されてもよい。

【０１３８】また、上記実施の形態では、一連の画像処
理が全てＣＰＵによるソフトウェア的処理で実行されて
いるが、それらの処理の一部または全部を専用の回路に
より実現することも可能である。

【０１３９】また、上記の実施例では、チャートに描か
れたパターン上の４点を検出することにより、カメラの
姿勢を求めるようにしているが、これに限らず、以下の
ようにカメラ姿勢を検出するようにしてもよい。

【０１４０】形状が既知である物体（例えば四角錐）を
上記実施例のチャートの代わりに配置しておく。カメラ
には、カメラ座標系にその形状のモデルデータを有し、
撮影された画像と撮像面に等価な面に投影したモデル画
像とが一致するときのモデルの姿勢を求めることにより
カメラ姿勢を検出する。

【０１４１】また、上記説明においては、２次元画像を
撮影する場合の構成について説明したが、それに限定す
るものでもなく、その他の測定装置（例えば、３次元測
定装置）等にも上記の技術を適用することは可能であ
る。

【０１４２】

【発明の効果】請求項１ないし６に記載の発明では、姿
勢センサにより測定装置の回転移動量を検出し、検出さ
れた回転移動量に基づいて、可動式撮影装置による撮影
手段の回転駆動制御を行い、それによって基準物体の追
尾制御を行うことにより、高速かつ容易に基準物体を撮
影した画像を得ることができる。

【０１４３】請求項３に記載の発明では、加速度の積分
によって測定装置の平行移動量を検出し、検出した平行
移動量に基づいて回転駆動制御を行うことにより、さら
に高速な追尾制御を行うことができる。

【０１４４】請求項４に記載の発明では、可動式撮影装
置による基準物体の撮影結果とともに、検出装置により
検出された回転移動量も利用して測定装置の校正用パラ
メータを計算することにより、高速かつ容易に校正用パ
ラメータを求めることができる。

【０１４５】請求項５に記載の発明では、基準物体上の
注視点を撮影手段の画角中の特定の位置に合致させるべ
く追尾制御を行うことにより、精度よく校正用パラメー
タを求めることができる。

【０１４６】請求項６に記載の発明では、基準物体が、
所定のパターンが表示された角錐面を持つ立体基準物体
であることから、さらに精度よく校正用パラメータを求
めることができる。

【０１４７】請求項７ないし９に記載の発明では、請求
項１ないし６に記載の画像撮影システムに最適なカメラ
システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る校正用チャートを用いた撮像
演算システムの構成例を示す図である。

【図２】図１の撮像演算システムのブロック図である。

【図３】本実施形態に係る校正用立体チャートの側面の
例を示す図である。

【図４】被写体撮影用カメラとジャイロの取付機構を説
明する図である。

【図５】ジャイロの内部構成を示す図である。

【図６】チャート撮影用可動式カメラの正面図である。

【図７】チャート撮影用可動式カメラのブロック図であ
る。

【図８】チャート撮影用可動式カメラの情報処理機能の
要部を示す図である。

【図９】チャート撮影用可動式カメラのデータの流れを
示す図である。

【図１０】チャート撮影用可動式カメラにおける自動追
尾動作を示す流れ図である。

【図１１】チャート撮影用可動式カメラが立体チャート
の自動追尾を行う様子を示した図である。

【図１２】被写体撮影用カメラの情報処理機能の要部を
示す図である。

【図１３】被写体撮影用カメラのデータの流れを示す図
である。

【図１４】本実施形態に係るカメラ校正用チャートを用
いた撮影および校正の手順のうち、第１サブプロセスに
相当する手順を示す図である。

【図１５】本実施形態に係るカメラ校正用チャートを用
いた撮影および校正の手順のうち、第２サブプロセスに
相当する手順を示す図である。

【図１６】チャート撮影用可動式カメラと被写体撮影用
カメラが、同時に本発明に係るカメラ校正用チャートを
撮影したときの、各々の撮像例を示す図である。

【図１７】チャート撮影用可動式カメラに対する、被写
体撮影用カメラの相対位置・姿勢を算出する際に用い
る、座標変換の様子を示す図である。

【図１８】被写体撮影用カメラが被写体を撮影するとき
の、チャート撮影用可動式カメラと被写体撮影用カメラ
の撮像例を示す図である。

【図１９】チャート撮影用可動式カメラに対する、被写
体撮影用カメラの相対位置・姿勢を算出する際に用い
る、座標変換の様子を示す図である。

【図２０】本実施形態に係る立体チャートの側面におい
て、単位台形のサイズが、複比によってコーディングさ
れた例を示す図である。

【図２１】複比が射影により変化しないことを説明する
図である。

【図２２】コーディングに用いられる複比の例を示す図
である。

【図２３】図２２から得られる直線の間隔の移動平均
が、頂点からの距離にほぼ比例していることを示す図で
ある。

【図２４】本実施形態に係る立体チャートを六角錐とし
た場合に、各面に用いられるコーディングの例を示す図
である。

【図２５】本実施形態に係る立体チャートを撮影した画
像から、立体チャート上の撮影箇所を同定する手順を示
す図である。

【図２６】本実施形態に係る立体チャートの撮像におけ
る、直線の抽出の例を示す図である。

【図２７】本実施形態に係る立体チャートの同じ側面
を、異なる距離から撮影したときの撮像の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１画像撮影システム１０カメラシステム１１,１１ａ,１１ｂ可動式カメラ１１０レンズユニット１１０ａ固定レンズ１１０ｂズームレンズ１１０ｅ絞り／シャッタ機構部１１１２次元受光素子１１２通信デバイス１１３姿勢装置１１４固定部１１５ａ第１取付溝１１５ｂ第２取付溝１１６球状ユニット１１７追尾ボタン１２取付機構１２６ｐ，１２６ｔ角度センサ１２６ｚセンサ１３被写体撮影用カメラ１３３第３取付溝１３４第４取付溝１３５可動爪１３６バネ１４ジャイロ１４７第１取付爪１４８第２取付爪１５コンピュータ１５５レンズユニット１５６２次元受光素子１５ａ通信インターフェイス２立体チャート２０１マーカ２０２マーカ用電源２０３立体チャート本体２０４表示部２０５支持部２５０チャート支持具２５１台座２５２アーム３０被写体

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０３Ｂ 15/00 Ｇ０３Ｂ 17/00 Ｂ５Ｃ０６１ 17/00 17/56 Ｂ 17/56 ＺＨ０４Ｎ 7/18 ＧＨ０４Ｎ 7/18 13/02 13/02 17/00 Ｋ 17/00 Ｇ０１Ｃ 19/00 Ｚ // Ｇ０１Ｃ 19/00 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ (72)発明者榊原邦光大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA20 AA31 AA53 AA56 BB05 BB18 BB27 BB29 DD02 FF04 FF28 FF61 FF65 FF67 JJ03 JJ05 JJ26 LL04 LL06 NN20 PP05 QQ03 QQ21 QQ24 QQ25 QQ28 QQ31 QQ32 RR10 2F105 AA08 BB01 2H105 AA06 AA11 AA12 AA13 AA14 EE00 EE05 EE16 EE31 EE32 5C022 AB63 AC42 CA02 5C054 AA01 HA31 5C061 BB03 BB15 CC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像撮影システムであって、 a) 被写体に対して所定の位置関係で配置される基準物
体と、 b) 可搬性のカメラシステムと、を備え、前記カメラシステムが、 b-1) 測定装置と、 b-2) 前記測定装置に対して相対的に回転可能な撮影手
段を備え、前記基準物体の画像を追尾して撮影可能な可
動式撮影装置と、 b-3) 姿勢センサにより前記測定装置の回転移動量を検
出する検出装置と、 b-4) 前記検出装置により検出された前記回転移動量に
基づいて、前記可動式撮影装置による前記撮影手段の回
転駆動制御を行い、それによって前記基準物体の追尾制
御を行う制御手段と、を備え、前記可動式撮影装置による前記基準物体の撮影結果に基
づいて前記測定装置の校正用パラメータが算出されるこ
とを特徴とする画像撮影システム。
【請求項２】請求項１に記載の画像撮影システムであ
って、前記検出装置が、前記姿勢センサとして、前記測定装置の回転移動量を検
出するジャイロセンサを備え、前記制御手段が、前記ジャイロセンサからの前記回転移
動量に基づいて前記回転駆動制御を行うことを特徴とす
る画像撮影システム。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の画像撮
影システムであって、前記検出装置が、加速度の積分によって前記測定装置の平行移動量を検出
する平行移動量検出手段をさらに備え、前記制御手段が、前記平行移動量に基づいて前記回転駆
動制御を行うことを特徴とする画像撮影システム。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の画像撮影システムであって、前記可動式撮影装置による前記基準物体の撮影結果とと
もに、前記回転移動量も利用して前記パラメータを計算
することを特徴とする画像撮影システム。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の画像撮影システムであって、前記制御手段は、前記基準物体上の注視点を前記撮影手
段の画角中の特定の位置に合致させるべく追尾制御を行
うことを特徴とする画像撮影システム。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の画像撮影システムであって、前記基準物体が、所定のパターンが表示された角錐面を
持つ立体チャートであることを特徴とする画像撮影シス
テム。
【請求項７】可搬性のカメラシステムであって、 a) 測定装置と、 b) 前記測定装置に対して相対的に回転可能な撮影手段
を備え、被写体に対して所定の位置関係で配置された基
準物体の画像を追尾して撮影可能な可動式撮影装置と、 c) 姿勢センサにより前記測定装置の回転移動量を検出
する検出装置と、 d) 前記検出装置により検出された前記回転移動量に基
づいて、前記可動式撮影装置による前記撮影手段の回転
駆動制御を行い、それによって前記基準物体の追尾制御
を行う制御手段と、を備え、前記可動式撮影装置による前記基準物体の撮影結果に基
づいて前記測定装置の校正用パラメータを算出可能であ
ることを特徴とするカメラシステム。
【請求項８】請求項７に記載のカメラシステムであっ
て、前記検出装置が、前記姿勢センサとして、前記測定装置の回転移動量を検
出するジャイロセンサを備え、前記制御手段が、前記ジャイロセンサからの前記回転移
動量に基づいて前記回転駆動制御を行うことを特徴とす
るカメラシステム。
【請求項９】請求項７または請求項８に記載のカメラ
システムであって、前記検出装置が、加速度の積分によって前記被写体用撮影装置の平行移動
量を検出する平行移動量検出手段をさらに備え、前記制御手段が、前記平行移動量に基づいて前記回転駆
動制御を行うことを特徴とするカメラシステム。