JP2005114722A - Method and device for calibrating three-dimensional position - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a calibration method capable of finding a three-dimensional position of a plurality of receivers serving as references, when finding the three-dimensional position. <P>SOLUTION: This method comprises a first step of reading out a data, wherein the respective three-dimensional positions of the plurality of receivers at respective positions are calculated, using a plurality of ultrasonic transmitters attached to this calibration device, at the plurality of positions where the calibration device with the plurality of ultrasonic transmitters mounted with a prescribed positional relation is moved; a second step of selecting the receiver capable of calculating the three-dimensional position from the plurality of positions out of the receivers, capable of calculating the three-dimensional position in the each position of the plurality of positions; a third step of finding the three-dimensional position of the calibration device by an optimization method, using the specified point as world coordinates, based on three-dimensional position coordinates of the selected receiver to prepare a coordinate transformation matrix; and a fourth step of transforming the position of the receiver, found in the each position, into a world coordinate system, using the coordinate transformation matrix found, so as to be integrated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional position calibration method and a calibration apparatus for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers that are used as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus.

日常空間における人間の行動の観察・認識技術の確立のためには、十分な精度で、確実に、しかも実時間で人間の行動を観察できること、人の自然な行動に影響を与えないように無拘束であること、また、周囲の環境によらずに認識機能を容易に実現できることが必要である。このためのひとつの方法として「対象物のセンサ化」がある。ここでの「対象物のセンサ化」とは、対象物本来の機能や性質を維持しつつ、対象物を利用する際に生じる随伴行動を十分な精度で確実に検出する仮想センサとしての性質を対象物に付け加えることを指している。人の活動計測のためには、例えば、超音波式3次元位置計測装置を用いることによって「対象物のセンサ化」を行い、そのため、センサ化する対象物にとりつけた超音波発信器の位置を、部屋の壁や天井にとりつけた位置が既知である超音波受信器を使って計測する。   In order to establish technology for observing and recognizing human behavior in everyday space, it is necessary to be able to observe human behavior with sufficient accuracy, in real time, and not to affect human natural behavior. It is necessary to be constrained and to easily realize the recognition function regardless of the surrounding environment. One method for this purpose is “object sensorization”. “Sensorization of an object” here refers to the property as a virtual sensor that reliably detects with sufficient accuracy the accompanying actions that occur when using the object while maintaining the original functions and properties of the object. Refers to adding to an object. In order to measure human activity, for example, by using an ultrasonic three-dimensional position measuring device, “sensorization of an object” is performed. Therefore, the position of an ultrasonic transmitter attached to the object to be sensorized is determined. Measure using an ultrasonic receiver with a known position on the wall or ceiling of the room.

そのためには、部屋の壁や天井にとりつけた超音波受信器の位置が正確に把握されていなければならない。つまり、部屋の壁や天井にとりつけた超音波受信器の位置が既知であることを前提にして三次元位置計測を行うので、部屋の壁や天井にとりつけた超音波受信器の位置を正確に捉えるために、三次元位置計測のキャリブレーションが行われる。そうでなければ、超音波受信器を取り付け位置を正確に位置決めして、部屋の壁や天井にとりつけなければならず、これには相当な困難性が伴うからである。   For this purpose, the position of the ultrasonic receiver attached to the wall or ceiling of the room must be accurately grasped. In other words, 3D position measurement is performed on the assumption that the position of the ultrasonic receiver attached to the wall or ceiling of the room is known, so the position of the ultrasonic receiver attached to the wall or ceiling of the room is accurately determined. In order to capture, a three-dimensional position measurement calibration is performed. Otherwise, the ultrasonic receiver must be accurately mounted and attached to the wall or ceiling of the room, which involves considerable difficulty.

従来、3次元計測のための基準点となる3次元位置を正確に求める三次元位置キャリブレーションに関係する技術として、特許文献1に示されるような「広域3次元位置計測方法および装置」が公知である。この技術によると、予めカメラ座標系で位置姿勢や内部パラメータをキャリブレーションした複数のカメラを固定した治具および既知の位置関係を持つ複数特徴物体を備えた組み立て可能な治具を計測現場に設置することで、計測現場でカメラ座標系と計測領域座標系の変換パラメータのキャリブレーションを簡便に行えるようにして、計測対象の3次元位置を容易に計測できるようにする。   Conventionally, as a technique related to three-dimensional position calibration for accurately obtaining a three-dimensional position as a reference point for three-dimensional measurement, a “wide area three-dimensional position measuring method and apparatus” as disclosed in Patent Document 1 is known. It is. According to this technology, a jig that fixes multiple cameras that have already been calibrated for position and orientation and internal parameters in the camera coordinate system, and a jig that can be assembled with multiple characteristic objects with known positional relationships are installed at the measurement site. By doing so, it is possible to easily calibrate the conversion parameter between the camera coordinate system and the measurement area coordinate system at the measurement site, and to easily measure the three-dimensional position of the measurement target.

また、別の公知技術の一例として、特許文献2に示されるような「ステレオ法による3次元位置計測装置及びその計測方法」が公知である。この3次元位置計測装置の技術によると、複数の撮像装置により撮像した画像データを入力し、画像データの画像処理により撮像装置内のモニタ座標系での各パターンに対応する複数点の座標値を算出し、各離間位置でのプレートに対応するモニタ座標系内の複数点により形成される各曲面を近似する曲面多項式を前記算出された座標値に基づいて求める。そして、各離間位置に対応した曲面多項式の各係数を記憶し、実際の位置計測時には、測定点のモニタ座標系内の座標値を算出する。座標値と上記記憶された各係数による複数の曲面の内でモニタ座標系内の測定点7をはさんだ両側の曲面との位置関係に基づいて、補間により測定点のワールド座標位置を算出して計測する。これにより、高精度で、かつ、簡単な3次元位置測定が可能なステレオ法による3次元位置計測装置及びその計測方法が提供される。
特開平11−160021号公報 特開平10−221066号公報
Moreover, as an example of another known technique, a “three-dimensional position measuring device using a stereo method and its measuring method” as disclosed in Patent Document 2 is known. According to the technology of this three-dimensional position measuring apparatus, image data captured by a plurality of imaging devices is input, and coordinate values of a plurality of points corresponding to each pattern in the monitor coordinate system in the imaging device are obtained by image processing of the image data. A curved surface polynomial that approximates each curved surface formed by a plurality of points in the monitor coordinate system corresponding to the plate at each separated position is calculated based on the calculated coordinate values. Then, each coefficient of the curved surface polynomial corresponding to each separated position is stored, and the coordinate value in the monitor coordinate system of the measurement point is calculated at the actual position measurement. The world coordinate position of the measurement point is calculated by interpolation based on the positional relationship between the coordinate value and the curved surface on both sides of the measurement point 7 in the monitor coordinate system among the plurality of curved surfaces by the stored coefficients. measure. This provides a three-dimensional position measuring apparatus and a measuring method using a stereo method capable of highly accurate and simple three-dimensional position measurement.
JP-A-11-160021 JP-A-10-221066

しかしながら、従来の3次元位置計測装置の技術は、いずれもテレビカメラから得られた画像により3次元位置計測を行って、キャリブレーションを行うものであり、超音波式3次元位置計測装置に適用できるものではなかった。   However, all the techniques of the conventional three-dimensional position measurement apparatus perform three-dimensional position measurement using an image obtained from a television camera and perform calibration, and can be applied to an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus. It was not a thing.

したがって、本発明の目的は、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置を提供することにある。また、超音波式の3次元位置計測装置をポータブル化して、より多様な環境であっても使用できるように、簡易にキャリブレーションを行い、手早く3次元位置計測装置を使用することができるようにした3次元位置キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional position calibration method and a calibration apparatus for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers that are used as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus. There is. In addition, the ultrasonic three-dimensional position measuring device can be made portable so that it can be used even in a wider variety of environments, and can be easily calibrated so that the three-dimensional position measuring device can be used quickly. Another object of the present invention is to provide a three-dimensional position calibration method and calibration apparatus.

上記のような目的を達成するため、本発明の第1の態様の3次元位置キャリブレーション方法は、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法であって、複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の3次元位置が計算されたデータを読み出す第1のステップと、前記複数の地点の各地点において3次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から3次元位置が計算可能であった受信器を選択する第2のステップと、選択された受信器の3次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の3次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第3のステップと、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の3次元位置をワールド座標系に変換して統合する第4のステップとからなることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the three-dimensional position calibration method according to the first aspect of the present invention includes a plurality of receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus. A three-dimensional position calibration method for obtaining a three-dimensional position, in which a plurality of calibration devices mounted with a plurality of ultrasonic transmitters in a predetermined positional relationship are moved to a plurality of points attached to the calibration device. A first step of reading out data obtained by calculating a three-dimensional position of each of a plurality of receivers at each point by an ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitter; and a three-dimensional position at each of the plurality of points A second step of selecting a receiver that can calculate a three-dimensional position from a plurality of points among receivers that can calculate A third step of creating a coordinate transformation matrix by obtaining the three-dimensional position of the calibration device by the optimization method using a specific point as the world coordinates based on the three-dimensional position coordinates, and using the obtained coordinate transformation matrix, And a fourth step of converting and integrating the three-dimensional position of the receiver obtained from the points into the world coordinate system.

また、本発明の第2の態様のキャリブレーション装置は、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の超音波発信器を備えることを特徴とするものである。   The calibration apparatus according to the second aspect of the present invention is a three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers that are used as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus. The calibration apparatus used in the above-mentioned is characterized in that it comprises at least three or more ultrasonic transmitters mounted on a substrate in a predetermined positional relationship.

また、本発明の第3の態様のキャリブレーション装置は、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、三脚状の位置固定具の各端部および中心位置に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の超音波発信器を備えることを特徴とするものである。   The calibration device according to the third aspect of the present invention is a three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers that are used as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement device. The calibration device used in the above-mentioned is provided with at least three ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship at each end and center position of a tripod-shaped position fixture.

また、本発明の第4の態様の3次元位置キャリブレーション方法は、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の超音波受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法であって、3個以上の超音波受信器の3次元位置を計測し、その計測データを格納する第1のステップと、前記計測した3次元位置が既知である超音波受信器を用いて移動した1個の超音波発信器の各地点における当該超音波受信器の3次元位置を計算する第2のステップと、計算した前記の超音波発信器の3次元位置により超音波受信器の3次元位置を計算する第3のステップとからなることを特徴とするものである。   Further, the three-dimensional position calibration method according to the fourth aspect of the present invention obtains the three-dimensional positions of a plurality of ultrasonic receivers serving as a reference when obtaining the three-dimensional position in the ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus. A method for calibrating a three-dimensional position, wherein a first step of measuring three-dimensional positions of three or more ultrasonic receivers and storing the measurement data, and ultrasonic reception in which the measured three-dimensional positions are known The second step of calculating the three-dimensional position of the ultrasonic receiver at each point of one ultrasonic transmitter moved using the transmitter, and the ultrasonic wave according to the calculated three-dimensional position of the ultrasonic transmitter. And a third step of calculating the three-dimensional position of the receiver.

また、本発明の第5の態様であるキャリブレーション装置は、上記の構成に加えて、更に、前記基板上に搭載されたステレオカメラを備えるようにしても良く。また、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、少なくとも2台のカメラで構成されるステレオカメラに所定の位置関係で搭載された少なくとも3個以上の超音波発信器を備えるような構成としても良い。   In addition to the above configuration, the calibration apparatus according to the fifth aspect of the present invention may further include a stereo camera mounted on the substrate. The ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus is a calibration apparatus used in a three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers that are used as a reference when obtaining a three-dimensional position. It is good also as a structure which equips the stereo camera comprised with a camera with the at least 3 or more ultrasonic transmitter mounted by the predetermined positional relationship.

本発明による3次元位置キャリブレーション方法によれば、まず、第1のステップにおいて、複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の3次元位置が計算されたデータを読み出し、次に、第2のステップにおいて、前記複数の地点の各地点において3次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から3次元位置が計算可能であった受信器を選択する。そして、次の第3のステップにおいて、選択された受信器の3次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の3次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成し、次の第4のステップにおいて、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の位置をワールド座標系に変換して統合する。ここでの各ステップの処理は、コンピュータのプログラム処理によって実行される。   According to the three-dimensional position calibration method of the present invention, first, in the first step, the calibration device at a plurality of points where a calibration device having a plurality of ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship is moved. Read out the calculated data of the three-dimensional position of each of the plurality of receivers at each point by the ultrasonic signals transmitted from the plurality of ultrasonic transmitters attached to, and in the second step, A receiver that can calculate a three-dimensional position from a plurality of points is selected from the receivers that can calculate a three-dimensional position at each of a plurality of points. Then, in the next third step, the coordinate transformation matrix is generated by obtaining the three-dimensional position of the calibration device by the optimization method using the specific point as the world coordinate based on the three-dimensional position coordinate of the selected receiver. In the next fourth step, the position of the receiver obtained at each point is transformed into the world coordinate system using the obtained coordinate transformation matrix and integrated. The processing of each step here is executed by computer program processing.

また、本発明による3次元位置キャリブレーション方法によれば、まず、第1のステップにおいて、3個以上の超音波受信器の3次元位置を計測し、そのデータを格納し、第2のステップにおいて、1個の超音波発信器を移動させ、移動した各地点における超音波発信器に基づいて、既に計測した3個以上の3次元位置が既知の超音波受信器により前記超音波発信器の3次元位置が計算されて計測される。さらに、第3のステップにおいて、この超音波発信器の3次元位置により超音波受信器の位置が計算されて計測される。ここでの各ステップの処理は、コンピュータのプログラム処理によって実行される。   According to the three-dimensional position calibration method of the present invention, first, in the first step, the three-dimensional positions of three or more ultrasonic receivers are measured, the data is stored, and in the second step One ultrasonic transmitter is moved, and three or more three-dimensional positions that have already been measured based on the ultrasonic transmitter at each moved point are measured by the ultrasonic receivers 3 of the ultrasonic transmitters. The dimension position is calculated and measured. Further, in the third step, the position of the ultrasonic receiver is calculated and measured from the three-dimensional position of the ultrasonic transmitter. The processing of each step here is executed by computer program processing.

これらの処理によって、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求めることができる。また、壁または天井など境の任意の位置に取付けられた超音波受信器の3次元位置を正確に測定することができるので、基準位置のためのキャリブレーションが簡便に行える。   By these processes, it is possible to obtain the three-dimensional positions of a plurality of receivers that are used as a reference when obtaining the three-dimensional position in the ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus. In addition, since the three-dimensional position of the ultrasonic receiver attached at an arbitrary position on the boundary such as a wall or ceiling can be accurately measured, calibration for the reference position can be easily performed.

また、本発明によるキャリブレーション装置は、基板上に搭載されたステレオカメラを備えるように構成されている。このような構成のキャリブレーション装置によると、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法を行うと、この場合に、このキャリブレーション装置に搭載されているステレオカメラの3次元位置が既知となり、このステレオカメラによるステレオ視した画像に対する情報処理を行うことにより、3次元空間のオブジェクトの位置計測が可能となる。   The calibration device according to the present invention is configured to include a stereo camera mounted on a substrate. According to the calibration device having such a configuration, when performing a three-dimensional position calibration method for obtaining the three-dimensional positions of a plurality of receivers serving as a reference when obtaining the three-dimensional position in the ultrasonic three-dimensional position measurement device, In this case, the three-dimensional position of the stereo camera mounted on the calibration device is known, and the position of the object in the three-dimensional space can be measured by performing information processing on the stereo-viewed image by the stereo camera. Become.

ここでのキャリブレーション装置が、2台のカメラで構成されるステレオカメラに所定の位置関係で搭載された少なくとも3個以上の超音波発信器を備えるような構成とされてる場合においても、同様に、キャリブレーションを行うと、その場合に、ステレオカメラの3次元位置が既知となり、例えば、ステレオカメラによるステレオ視した画像に対する情報処理を行うことにより、3次元空間のオブジェクトの位置計測が可能となる。
The same applies to the case where the calibration device is configured to include at least three ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship on a stereo camera including two cameras. In this case, when the calibration is performed, the three-dimensional position of the stereo camera is known. For example, the position of the object in the three-dimensional space can be measured by performing information processing on the image viewed in stereo by the stereo camera. .

以下、本発明を実施する場合の一形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明のキャリブレーション方法を一態様で実施するシステムの構成を示す図である。図1に示すシステムは、超音波式3次元位置計測装置(超音波3次元タグシステム)を構成している。この超音波式3次元位置計測装置は、小型に構成された超音波発信装置を3次元タグとして用いるためのシステムであり、3次元タグとする1つの超音波発信装置(10)から発信される超音波パルスを少なくとも3つの超音波受信装置(20)により共に受信して、当該超音波発信装置(超音波3次元タグ)の三次元位置を求めるシステムである。その場合に、このシステムが正しく超音波3次元タグの三次元位置を求めるためには、少なくとも3つの受信装置(20)のそれぞれの3次元位置(3次元位置座標)が正しく求められていなくてはならない。   Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system that implements the calibration method of the present invention in one mode. The system shown in FIG. 1 constitutes an ultrasonic three-dimensional position measuring device (ultrasonic three-dimensional tag system). This ultrasonic three-dimensional position measuring device is a system for using a small-sized ultrasonic transmission device as a three-dimensional tag, and is transmitted from one ultrasonic transmission device (10) as a three-dimensional tag. In this system, ultrasonic pulses are received together by at least three ultrasonic receivers (20) to determine the three-dimensional position of the ultrasonic transmitter (ultrasonic three-dimensional tag). In this case, in order for this system to correctly determine the three-dimensional position of the ultrasonic three-dimensional tag, the three-dimensional positions (three-dimensional position coordinates) of at least three receiving devices (20) have not been correctly determined. Must not.

図1に示すように、超音波3次元タグシステムは、所定のタイミングで超音波信号を発信する超音波発信器(超音波3次元タグ)10、超音波信号を受信する超音波受信装置および増幅装置からなる超音波受信器20、受信した超音波信号の位相差から距離を計測する距離計測装置34、超音波信号を発信するタイミングを制御する無線式超音波発信制御装置33、距離計測装置から得られたデータを収集するデータ収集装置32、および3次元キャリブレーションのためのデータ処理を行うデータ処理装置(パーソナルコンピュータ:PC)31から構成されるシステムである。   As shown in FIG. 1, an ultrasonic three-dimensional tag system includes an ultrasonic transmitter (ultrasonic three-dimensional tag) 10 that transmits an ultrasonic signal at a predetermined timing, an ultrasonic receiver that receives the ultrasonic signal, and amplification. From the ultrasonic receiver 20 comprising the device, the distance measuring device 34 for measuring the distance from the phase difference of the received ultrasonic signal, the wireless ultrasonic wave transmission control device 33 for controlling the timing of transmitting the ultrasonic signal, and the distance measuring device The system includes a data collection device 32 that collects the obtained data and a data processing device (personal computer: PC) 31 that performs data processing for three-dimensional calibration.

ここでのキャリブレーション装置11は、少なくとも3つ以上の超音波発信器10がその相対的な位置関係を固定したものとして構成される。キャリブレーション装置11を構成している各々の超音波発信装置10が、超音波パルスを発信する。   The calibration device 11 here is configured such that at least three ultrasonic transmitters 10 have their relative positional relationships fixed. Each ultrasonic transmission device 10 constituting the calibration device 11 transmits an ultrasonic pulse.

超音波発信器10が発信した超音波パルスは、超音波受信器20により受信される。超音波受信器20は、超音波受信装置部および増幅装置から構成されており、超音波パルスを受信し増幅して、距離計測装置34に受信信号を供給する。距離計測装置34は、超音波発信器10から発射された超音波パルスが超音波受信器20に到達するまでの時間を計測して、その間の距離を計測する。同じ超音波発信器10から発射された超音波パルスを異なる超音波受信器20によりそれぞれに受信することで、当該超音波発信器10の三次元位置をもとめる。   The ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic transmitter 10 is received by the ultrasonic receiver 20. The ultrasonic receiver 20 includes an ultrasonic receiver unit and an amplifying device. The ultrasonic receiver 20 receives and amplifies the ultrasonic pulse, and supplies a reception signal to the distance measuring device 34. The distance measuring device 34 measures the time until the ultrasonic pulse emitted from the ultrasonic transmitter 10 reaches the ultrasonic receiver 20 and measures the distance therebetween. By receiving ultrasonic pulses emitted from the same ultrasonic transmitter 10 by different ultrasonic receivers 20, the three-dimensional position of the ultrasonic transmitter 10 is obtained.

超音波受信器20において、複数の超音波発信器10をそれぞれに区別して、それぞれの超音波発信器10から超音波パルスを受信するために、それぞれの超音波発信器10の超音波パルスの発信のタイミングが個別に制御される。   In the ultrasonic receiver 20, in order to distinguish the plural ultrasonic transmitters 10 from each other and receive the ultrasonic pulses from the respective ultrasonic transmitters 10, the transmission of the ultrasonic pulses of the respective ultrasonic transmitters 10. Are controlled individually.

そのため、無線式超音波発信制御装置33が設けられており、無線式超音波発信制御装置33が、複数のそれぞれの超音波発信器10に対して、同期信号と識別符号IDを高周波信号(VHF:314.9MHz)により変調して送信し、それぞれの超音波発信器10の超音波パルスの発信のタイミングが個別に制御される。無線式超音波発信制御装置33は、超音波発信器10に識別符号IDを無線で送信すると共に、システム全体に同期信号を送信する。   Therefore, the wireless ultrasonic transmission control device 33 is provided, and the wireless ultrasonic transmission control device 33 sends a synchronization signal and an identification code ID to the high frequency signal (VHF) for each of the plurality of ultrasonic transmitters 10. : 314.9 MHz), and the transmission timing of the ultrasonic pulse of each ultrasonic transmitter 10 is individually controlled. The wireless ultrasonic transmission control device 33 transmits the identification code ID to the ultrasonic transmitter 10 wirelessly and transmits a synchronization signal to the entire system.

データ収集装置32は、距離計測装置34により計測された時間に対応している距離のデータを収集し、データ処理装置(パーソナルコンピュータ:PC)31に送信する。データ処理装置31では、超音波発信器10と超音波受信器20の距離に基づいて3次元位置を計算する。また、後述するように、超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器20の3次元位置を求めキャリブレーション処理を実行する。これにより、境の任意の位置に取付けられた超音波受信器20の3次元位置を正確に測定することができるので、基準位置のためのキャリブレーションが簡便に行える。   The data collection device 32 collects distance data corresponding to the time measured by the distance measurement device 34 and transmits it to a data processing device (personal computer: PC) 31. The data processing device 31 calculates a three-dimensional position based on the distance between the ultrasonic transmitter 10 and the ultrasonic receiver 20. Further, as will be described later, the three-dimensional positions of a plurality of receivers 20 serving as a reference when obtaining the three-dimensional position in the ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus are obtained and the calibration process is executed. Thereby, since the three-dimensional position of the ultrasonic receiver 20 attached to an arbitrary position on the boundary can be accurately measured, calibration for the reference position can be easily performed.

図2は、三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第1のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。ここでの処理を開始する際には、前処理として、後述するように、複数の超音波発信器10が所定の位置関係で搭載されたキャリブレーション装置11を地点A,B,C,D,…にそれぞれ移動させて、キャリブレーション対象の複数のそれぞれの超音波受信器20により受信して、それぞれの地点A,B,C,D,…において、キャリブレーション装置11の複数の超音波発信器10の3次元位置を計測しておく。計測されたデータは、それぞれの地点ごとに区別されて格納される。そして、ここでのキャリブレーション処理を開始する。以下では、超音波受信器20および超音波発信器10をそれぞれ単に、受信器20および発信器10と略称して説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of the first calibration processing executed in the data processing device of the three-dimensional position measuring device. When starting the processing here, as a pre-processing, as will be described later, the calibration device 11 in which a plurality of ultrasonic transmitters 10 are mounted in a predetermined positional relationship is set at points A, B, C, D, Are respectively received by a plurality of ultrasonic receivers 20 to be calibrated, and at a plurality of points A, B, C, D,. Ten three-dimensional positions are measured in advance. The measured data is stored separately for each point. And the calibration process here is started. Hereinafter, the ultrasonic receiver 20 and the ultrasonic transmitter 10 will be simply referred to as the receiver 20 and the transmitter 10, respectively.

処理を開始すると、3次元位置キャリブレーション処理では、まず、ステップ101において、各地点A,B,C,…に移動させたキャリブレーション装置11の複数の受信器20のそれぞれの地点での受信器20の3次元位置が計算されたデータを読み出す。次に、ステップ102において、前記複数の地点の各地点において3次元位置が計算可能であった受信器20の中で複数の地点から3次元位置が計算可能であった受信器20を選択する。そして、ステップ103において、選択された受信器20の3次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置11の3次元位置を最小二乗法で求めて座標変換行列を作成し、次のステップ104において、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器20の3次元位置をワールド座標系に変換して統合する。これにより、それぞれのキャリブレーション対象の受信器20の3次元位置が正確に求められてキャリブレーションすることができる。   When the process is started, in the three-dimensional position calibration process, first, in step 101, the receivers at the respective points of the plurality of receivers 20 of the calibration apparatus 11 moved to the respective points A, B, C,. Data for which 20 three-dimensional positions are calculated is read. Next, in step 102, a receiver 20 that can calculate a three-dimensional position from a plurality of points is selected from among the receivers 20 that can calculate a three-dimensional position at each of the plurality of points. Then, in step 103, a coordinate transformation matrix is created by obtaining the three-dimensional position of the calibration device 11 by the least square method based on the three-dimensional position coordinates of the selected receiver 20 as a world coordinate, In step 104, the three-dimensional position of the receiver 20 obtained at each point is converted into a world coordinate system using the obtained coordinate transformation matrix and integrated. Thus, the three-dimensional position of each receiver 20 to be calibrated can be accurately obtained and calibrated.

図3は、三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第2のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。ここでのキャリブレーション処理では、発信器1個にてキャリブレーション処理を実行できる。ここでの処理を開始する際には、前処理として、後述するように、少なくとも3個以上の超音波受信器の3次元位置を計測しなければならない。次に1つの発信器を移動させて、移動させた各地点において、3次元位置が既知の受信器により、その移動させた1個の発信器の3次元位置が計測できる。発信器は各地点を移動しているので、3次元位置が計測された発信器が複数あり、それらを用いることによって、受信器の3次元位置が正確に求められて、キャリブレーションすることができる。   FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the second calibration processing executed in the data processing device of the three-dimensional position measuring device. In the calibration process here, the calibration process can be executed by one transmitter. When starting the process here, as a pre-process, it is necessary to measure the three-dimensional positions of at least three ultrasonic receivers, as will be described later. Next, one transmitter is moved, and the three-dimensional position of the moved one transmitter can be measured by a receiver whose three-dimensional position is known at each moved point. Since the transmitter moves at each point, there are a plurality of transmitters whose three-dimensional positions are measured, and by using them, the three-dimensional position of the receiver can be accurately obtained and calibrated. .

処理を開始すると、ステップ201において、3個以上の超音波受信器の3次元位置を計測し、その計測データを格納し、ステップ202において、1個の超音波発信器を移動させて、移動した各地点における超音波発信器により、既に計測した3個以上の3次元位置が既知の超音波受信器により前記超音波発信器の3次元位置を計算する。そして、ステップ203において、3次元位置が求められた超音波発信器による計測データを用いて、超音波受信器の3次元位置が計算される。ここでの各ステップの処理は、コンピュータのプログラム処理によって実行される。   When the processing is started, in step 201, the three-dimensional positions of three or more ultrasonic receivers are measured, the measurement data is stored, and in step 202, one ultrasonic transmitter is moved and moved. The three-dimensional position of the ultrasonic transmitter is calculated by an ultrasonic receiver having three or more three-dimensional positions already measured by the ultrasonic transmitter at each point. In step 203, the three-dimensional position of the ultrasonic receiver is calculated using the measurement data obtained by the ultrasonic transmitter from which the three-dimensional position has been obtained. The processing of each step here is executed by computer program processing.

図4は、本発明にかかるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。ここでのキャリブレーションは、超音波式3次元位置計測装置において、3次元位置を求める際に基準となる受信器20の3次元位置を求めることを指している。図4に示すように、既知である複数の超音波受信器(図の上部のハッチングした丸印)20の3次元位置から、受信器20および発信器10の位置に関する方程式を解くことで超音波発信器(図の下部の丸印)10の3次元位置を求めることが計測にあたり、逆に、既知である複数の超音波発信器(図の下部の丸印)10の3次元位置から超音波受信器20(図の上部のハッチングした丸印)の3次元位置を求めることがキャリブレーションであり、両者は本質的には同じ問題である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the calibration method according to the present invention. The calibration here refers to obtaining the three-dimensional position of the receiver 20 as a reference when obtaining the three-dimensional position in the ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus. As shown in FIG. 4, the ultrasonic wave is solved by solving equations relating to the positions of the receiver 20 and the transmitter 10 from the three-dimensional positions of a plurality of known ultrasonic receivers 20 (hatched circles at the top of the figure). The measurement is to obtain the three-dimensional position of the transmitter (circle in the lower part of the figure) 10. On the contrary, ultrasonic waves are obtained from the three-dimensional positions of a plurality of known ultrasonic transmitters (circles in the lower part of the figure) 10. Calibration is to determine the three-dimensional position of the receiver 20 (hatched circle at the top of the figure), and both are essentially the same problem.

図5は、本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の一例を説明する図である。ここでの3次元位置キャリブレーションを行う場合において用いるキャリブレーション装置11は、図5に示すように、例えば矩形形状の基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の発信器10を備えるものとなっている。受信器(超音波受信器)20に対して、基板上に設けられる複数の発信器(超音波発信器)10は、それらの相対的な位置関係が固定されたものであり、同一平面上に設けられている。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the configuration of the calibration apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 5, the calibration device 11 used when performing the three-dimensional position calibration here includes, for example, at least three or more transmitters 10 mounted in a predetermined positional relationship on a rectangular substrate. It has become a thing. A plurality of transmitters (ultrasonic transmitters) 10 provided on the substrate with respect to the receiver (ultrasonic receiver) 20 are fixed in relative positional relationship, and are on the same plane. Is provided.

図6は、本発明にかかるキャリブレーション装置の別の構成例を説明する図である。ここでのキャリブレーション装置11は、そこに設けられる複数の発信器10が、相対的な位置関係が固定されていればよいので、例えば、立体的な位置関係として固定されて構成されも良い。例えば、図6に示すように、キャリブレーション装置12は、三脚状の位置固定具の各端部および中心位置に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の発信器10を備える構成となっていても良い。   FIG. 6 is a diagram for explaining another configuration example of the calibration device according to the present invention. The calibration device 11 here may be configured such that the plurality of transmitters 10 provided therein are fixed in a three-dimensional positional relationship, for example, as long as the relative positional relationship is fixed. For example, as shown in FIG. 6, the calibration device 12 includes at least three transmitters 10 mounted in a predetermined positional relationship at each end and center position of a tripod-shaped position fixture. May be.

次に、これらのキャリブレーション装置11を用いたキャリブレーション方法を具体的に説明する。まず、キャリブレーション装置11の発信器10の配列が同一平面であり、発信器10の数が3個以上の場合について、キャリブレーション方法を具体的に説明する。   Next, a calibration method using these calibration apparatuses 11 will be specifically described. First, the calibration method will be specifically described in the case where the arrangement of the transmitters 10 of the calibration device 11 is the same plane and the number of the transmitters 10 is three or more.

図7は、キャリブレーション装置11の発信器10の配列が同一平面で発信器10の数が3個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。前述したように、複数の受信器20の3次元位置をキャリブレーションする手順は、次のように、手順1,手順2,手順3,手順4の各手順により行われる。
手順1:適当に移動させた地点A,地点B,地点Cの例えば3つの地点にてキャリブレーション装置11に取り付けられた複数の発信器10を用いて、この発信器10から発信される超音波信号によりそれぞれの受信器20の3次元位置を計算する。
手順2:各地点において3次元位置が計算可能であった受信器20の中で、複数の地点から3次元位置が計算可能であった領域22の受信器20を選択する。
手順3:選択された領域22の受信器20の3次元座標をもとに、地点Aをワールド座標として、キャリブレーション装置11の3次元位置(座標変換行列)を最小二乗法で求める。
手順4:求められた座標変換行列を使って、各地点で求めた受信器20の3次元位置をワールド座標系へと変換し統合する。
FIG. 7 is a diagram for specifically explaining the calibration method when the arrangement of the transmitters 10 of the calibration apparatus 11 is the same plane and the number of the transmitters 10 is three or more. As described above, the procedure for calibrating the three-dimensional positions of the plurality of receivers 20 is performed according to each procedure of procedure 1, procedure 2, procedure 3, and procedure 4 as follows.
Procedure 1: Ultrasonic waves transmitted from the transmitter 10 using a plurality of transmitters 10 attached to the calibration device 11 at, for example, three points of points A, B, and C appropriately moved. The three-dimensional position of each receiver 20 is calculated from the signal.
Procedure 2: The receiver 20 in the region 22 in which the three-dimensional position can be calculated from a plurality of points is selected from the receivers 20 in which the three-dimensional position can be calculated at each point.
Procedure 3: Based on the three-dimensional coordinates of the receiver 20 in the selected region 22, the three-dimensional position (coordinate transformation matrix) of the calibration device 11 is obtained by the least square method with the point A as the world coordinates.
Procedure 4: Using the obtained coordinate transformation matrix, the three-dimensional position of the receiver 20 obtained at each point is transformed into the world coordinate system and integrated.

これにより、領域22に位置する受信器20の3次元位置についてキャリブレーション装置11によりキャリブレーションが行える。また、ここでの領域21に位置する受信器20については、キャリブレーション装置11の地点A,地点B,地点Cのそれぞれの位置をずらせることにより、複数の地点から3次元位置が計算可能であった領域となるようにすることにより、これらの受信器20についても、キャリブレーションが行える。   Thereby, the calibration device 11 can calibrate the three-dimensional position of the receiver 20 located in the region 22. Further, for the receiver 20 located in the region 21 here, the three-dimensional position can be calculated from a plurality of points by shifting the positions of the points A, B, and C of the calibration device 11. These receivers 20 can also be calibrated by making the area suitable.

次に、ある地点で計測された距離データを用いた受信器20の位置の求め方(手順1)について説明する。発信器10のi個が平面上(図5)にあり、それぞれの位置(x,y,z)〜(x,y,z)が既知の状態で超音波受信器20の位置(x,y,z)を計測する原理の根拠について説明すると、まず、i個の発信器10から直線上にない3個の発信器10を選ぶ必要がある。それらの位置を(x,y,z),(x,y,z),(x,y,z)とする。その3つのそれぞれの発信器10と受信器20の距離をl,l,lとして、図8に示すように、それらを半径とした球を描く。すると、それぞれの球の交点を結ぶ面が3つできる。その3つの面の交点は1個に定まり受信器20の位置(x,y,z)が得られる。ただし、3個の発信器10が一直線上にあるときは求めることはできない。それぞれの球の方程式は、(1)式〜(3)式のようになる。
(1)式および(2)式により球の交線を含む面の方程式は、(4)式となり、
同様に(1)式および(3)式と、(2)式および(3)式でも面のそれぞれ次の(5)式と(6)式の方程式が導出される。
(4)式、(5)式、(6)式を行列で表すと、次の(7)式のようになる。
この(7)式を解くことによって3次元位置(x,y,z)を求めることができる。
Next, a method for determining the position of the receiver 20 using the distance data measured at a certain point (procedure 1) will be described. The ultrasonic receiver 20 is in a state where i of the transmitters 10 are on a plane (FIG. 5) and the positions (x 1 , y 1 , z 1 ) to (x i , y i , z i ) are known. To explain the basis of the principle of measuring the position (x, y, z), first, it is necessary to select three transmitters 10 not on a straight line from the i transmitters 10. These positions are defined as (x 1 , y 1 , z 1 ), (x 2 , y 2 , z 2 ), (x 3 , y 3 , z 3 ). Assuming that the distances between the three transmitters 10 and the receiver 20 are l 1 , l 2 , and l 3, as shown in FIG. Then, there are three surfaces connecting the intersections of the spheres. The intersection of the three surfaces is determined as one, and the position (x, y, z) of the receiver 20 is obtained. However, it cannot be obtained when the three transmitters 10 are in a straight line. The equations for each sphere are as shown in equations (1) to (3).
The equation of the surface including the intersection line of the spheres by the equations (1) and (2) becomes the equation (4),
Similarly, equations (1), (3), and (2) and (3) also derive the following equations (5) and (6) respectively for the surface.
When the equations (4), (5), and (6) are represented by a matrix, the following equation (7) is obtained.
By solving the equation (7), the three-dimensional position (x, y, z) can be obtained.

次に、発信器が9個の場合を例にとって3個以上の発信器10と受信器20の距離情報に基づく最小二乗法を用いて、受信器20の位置を求める方法を説明する。
(8)式と(9)式より、球の交線を含む平面の方程式が以下のように得られる。
よってi,jを適当に選ぶと、次の(11)式〜(14)式のような連立方程式が得られる。
しかし、受信器(図5)20はz軸において高さが等しいので、z−z=0,z−z=0,z−z=0,…となり、Aは逆行列をもたない。そこで、次の(15)式〜(18)式のような連立方程式となる。
最小二乗法によりP’を求める。具体的には以下のようにする。
Next, a method of obtaining the position of the receiver 20 using the least square method based on the distance information of three or more transmitters 10 and the receiver 20 will be described by taking the case of nine transmitters as an example.
From the equations (8) and (9), a plane equation including the intersection line of the spheres is obtained as follows.
Therefore, if i and j are appropriately selected, simultaneous equations such as the following equations (11) to (14) are obtained.
However, since the receivers (FIG. 5) 20 have the same height in the z-axis, z 2 −z 1 = 0, z 3 −z 1 = 0, z 4 −z 1 = 0,. Does not have Therefore, simultaneous equations such as the following equations (15) to (18) are obtained.
P ′ is obtained by the least square method. Specifically:

一般にn次正方行列でない場合には逆行列が存在しない。したがって、(15)式は両辺の左側からA’の逆行列をかけてP’を求めることができない。そこで、(15)式の両辺に左側からA’の転置行列A’をかけ、さらに(A’A’)−1を両辺の左側からかけることによって以下のようにP’を求めることができる。
これにより、発信器10の位置(x,y)の値が求まるので、(8)式に(x,y)の値を代入する。キャリブレーション装置11より発信器10の位置のzは正であることを考えると、zの値が9つ求まる。この平均値を発信器10のzとする。以上により、発信器10の位置(x,y,z)が求められる。
In general, there is no inverse matrix when it is not an n-order square matrix. Therefore, Equation (15) cannot obtain P ′ by applying an inverse matrix of A ′ from the left side of both sides. Therefore, by multiplying both sides of equation (15) by A ′ transpose matrix A ′ T from the left side, and further multiplying by (A ′ T A ′) −1 from the left side of both sides, P ′ can be obtained as follows. it can.
Thereby, since the value of the position (x, y) of the transmitter 10 is obtained, the value of (x, y) is substituted into the equation (8). Considering that z at the position of the transmitter 10 is positive from the calibration device 11, nine values of z are obtained. Let this average value be z of the transmitter 10. Thus, the position (x, y, z) of the transmitter 10 is obtained.

次に、2個の地点から同時に計測可能であった受信器20の位置に基づいて、キャリブレーション装置11の位置を求める(手順3)。これは、図9に示すように、キャリブレーション装置11の9個の発信器10と27個の受信器20を用いて、キャリブレーションを行う場合である。   Next, the position of the calibration device 11 is obtained based on the position of the receiver 20 that can be measured simultaneously from two points (procedure 3). In this case, as shown in FIG. 9, calibration is performed using nine transmitters 10 and 27 receivers 20 of the calibration device 11.

図9は、キャリブレーション装置11の9個の発信器10と27個の受信器20を用いて行うキャリブレーションの具体的に説明する図である。まず、A地点においてキャリブレーション装置の11の9個の発信器10を用いて、それぞれの受信器20の3次元位置を計測する。発信器10の指向により、27個よりも少ない受信器20しか計測できない場合がある。   FIG. 9 is a diagram for specifically explaining calibration performed using the nine transmitters 10 and the twenty-seven receivers 20 of the calibration apparatus 11. First, the three-dimensional position of each receiver 20 is measured using the nine transmitters 10 of the calibration device 11 at the point A. Depending on the orientation of the transmitter 10, there may be cases where only fewer than 27 receivers 20 can be measured.

計測された受信器20の位置を(xa1,ya1,za1),(xa2,ya2,za2),・・・・・・,(xa18,ya18,za18)として、ローカル座標(最初に置いたキャリブレーション装置に基づく座標系)における発信器10の位置(xA1,yA1,zA1),(xA2,yA2,zA2),・・・・・・,(xA9,yA9,zA9)は、既知であり、ワールド座標においては(XA1,YA1,ZA1),(XA2,YA2,ZA2),・・・,(XA9,YA9,ZA9)とする。次にB地点に発信器10を移動させて受信器20の3次元位置を計測する。同様に、このときの受信器20の位置を(xb1,yb1,zb1),(xb2,yb2,zb2),・・・・・・,(xb18,yb18,zb18)として、ローカル座標における発信器10の位置を(xB1,yB1,zB1),(xB2,yB2,zB2),・・・・・・,(xB9,yB9,zB9)とし、ワールド座標においては(XB1,YB1,ZB1),(XB2,YB2,ZB2),・・・,(XB9,YB9,ZB9)とする。 The measured position of the receiver 20 is (x a1 , y a1 , z a1 ), (x a2 , y a2 , z a2 ),..., (X a18 , ya 18 , z a18 ), Position (x A1 , y A1 , z A1 ), (x A2 , y A2 , z A2 ) of the transmitter 10 in local coordinates (coordinate system based on the calibration device that is initially placed),. (X A9 , y A9 , z A9 ) are known, and in the world coordinates (X A1 , Y A1 , Z A1 ), (X A2 , Y A2 , Z A2 ),..., (X A9 , Y A9 , Z A9 ). Next, the transmitter 10 is moved to the point B, and the three-dimensional position of the receiver 20 is measured. Similarly, the position of the receiver 20 in this case (x b1, y b1, z b1), (x b2, y b2, z b2), ······, (x b18, y b18, z b18 ), The position of the transmitter 10 in the local coordinates is (x B1 , y B1 , z B1 ), (x B2 , y B2 , z B2 ),..., (X B9 , y B9 , z B9 ) And (X B1 , Y B1 , Z B1 ), (X B2 , Y B2 , Z B2 ),..., (X B9 , Y B9 , Z B9 ) in the world coordinates.

図9を見てわかるように、A地点で受信器20の3次元位置を計測した場合と、B地点で受信器20の3次元位置を計測した場合で重なる部分、つまり、A地点とB地点の両方で3次元位置が計測できる受信器23がある。この部分のそれぞれの受信器20の位置を(xa9,ya9,za9),(xa10,ya10,za10),・・・・・・,(xa18,ya18,za18)と(xb1,yb1,zb1),(xb2,yb2,zb2),・・・・・・,(xb9,yb9,zb9)として、ここでの回転と並進の役割を持つ4×4行列の変換行列Mを考えると、次の(20)式〜(23)式のように表すことができる。
As can be seen from FIG. 9, when the three-dimensional position of the receiver 20 is measured at the point A and when the three-dimensional position of the receiver 20 is measured at the point B, the overlapping portion, that is, the point A and the point B There is a receiver 23 that can measure a three-dimensional position in both. The positions of the receivers 20 in this part are (x a9 , y a9 , z a9 ), (x a10 , ya 10 , z a10 ),..., (X a18 , ya 18 , z a18 ) and (x b1, y b1, z b1), (x b2, y b2, z b2), ······, (x b9, y b9, z b9) as the rotation and the role of translation here When the transformation matrix M of 4 × 4 matrix having the following is considered, it can be expressed as the following equations (20) to (23).

BtoAを最小二乗法により求める。(20)式は両辺に右側からPの転置行列P をかけ、さらに(P −1を両辺の右側からかけることによって、次の(24)式のようにMBtoAを求めることができる。
Nelder−Meadシンプレックス法を用いて回転・並進のみのMBtoAを求めると、拡大・縮小がなくなりゆがみがなくなる場合もある。
このMBtoAが求まることにより、次の(25)式のようにして、A地点でのローカル座標においてのB地点での発信器10の座標(x'B1,y'B1,z'B1),(x'B2,y'B2,z'B2),・・・・・・,(x'B18,y'B18,z'B18)が求められる。
また、MBtoAを用いてローカル座標系Bでの受信器20の位置をワールド座標系(ローカル座標系A)に変換することができる。
M BtoA is obtained by the method of least squares. Expression (20) is obtained by multiplying both sides by the P B transposed matrix P B T from the right side, and further multiplying (P B P B T ) −1 from the right side of both sides, thereby obtaining M BtoA as in the following Expression (24). Can be requested.
When the MBerA of only rotation / translation is obtained using the Nelder-Mead simplex method, there is a case where enlargement / reduction is lost and distortion is lost.
By obtaining this M BtoA, the coordinates (x ′ B1 , y ′ B1 , z ′ B1 ) of the transmitter 10 at the point B in the local coordinates at the point A are obtained as shown in the following equation (25). (X ′ B2 , y ′ B2 , z ′ B2 ),..., (X ′ B18 , y ′ B18 , z ′ B18 ) are obtained.
Further, the position of the receiver 20 in the local coordinate system B can be converted into the world coordinate system (local coordinate system A) using MBToA .

同様にして、MBtoA,MCtoB,MDtoCなどを求め、
(26)式〜(27)式などを計算することで、ローカル座標系Aをワールド座標として受信器20の位置を表すことができる。
Similarly, M BtoA , M CtoB , M DtoC, etc. are obtained,
By calculating the equations (26) to (27), the position of the receiver 20 can be expressed using the local coordinate system A as the world coordinates.

次に、キャリブレーション装置12の発信器10の配列が同一平面上にない発信器10の数が4個以上の場合のキャリブレーション方法を説明する。前述したように、複数の受信器20の3次元位置をキャリブレーションする手順(手順1,手順2,手順3,手順4)と同様な手順により行われる。   Next, a calibration method in the case where the number of transmitters 10 in which the array of transmitters 10 of the calibration apparatus 12 is not on the same plane is four or more will be described. As described above, the same procedure as the procedure (procedure 1, procedure 2, procedure 3, procedure 4) for calibrating the three-dimensional positions of the plurality of receivers 20 is performed.

図10は、キャリブレーション装置12の発信器10の配列が同一平面にない発信器10の数が4個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。前述したように、複数の受信器20の3次元位置をキャリブレーションする手順は、手順1,手順2,手順3および手順4の各手順により行われる。キャリブレーション装置12としては、例えば、図6に示したような同一平面上にない4個以上の発信器10が用いられて、キャリブレーションが行われる。キャリブレーション自体は、前述したものと同様である。   FIG. 10 is a diagram for specifically explaining a calibration method when the number of transmitters 10 in which the arrangement of the transmitters 10 of the calibration device 12 is not in the same plane is four or more. As described above, the procedure for calibrating the three-dimensional positions of the plurality of receivers 20 is performed according to each procedure of Procedure 1, Procedure 2, Procedure 3, and Procedure 4. As the calibration device 12, for example, four or more transmitters 10 that are not on the same plane as shown in FIG. 6 are used for calibration. The calibration itself is the same as described above.

図11は、1個の発信器10を自由に動かしてキャリブレーションを行う場合のキャリブレーション方法について説明する図である。次に、1個のみの発信器10を用いて、自由に動かしてキャリブレーションを行う場合について説明する。この場合には、まず、手作業により任意に選んだ3個の受信器24の3辺の長さを計測し、その受信器24の位置を決める。その位置が既知である3つの受信器24を利用して、移動させた1つの発信器10の3次元位置を求め、その求められた各地点の位置が既知の発信器10を利用して、複数の他の受信器20の位置を求める。この場合に、複数の受信器の3次元位置をキャリブレーションする手順は、次のように、手順1,手順2,手順3の各手順により行われる。
手順1:3個の受信器24の3辺の長さを測定し、その3個の受信器(図中の上部)24の3次元位置を求める。
手順2:1つの発信器(図中の下部)10を移動させて、位置が既知である3つの受信器(図中の上部)24より移動している発信器(図中の下部)10の3次元位置が計算される。
手順3:移動している発信器(図中の下部)10を4箇所以上選び、前述の場合と同様にして、受信器20の3次元位置を同様に計算する。
FIG. 11 is a diagram for explaining a calibration method in the case where calibration is performed by freely moving one transmitter 10. Next, a case where calibration is performed by moving freely using only one transmitter 10 will be described. In this case, first, the lengths of the three sides of the three receivers 24 arbitrarily selected manually are measured, and the positions of the receivers 24 are determined. Using the three receivers 24 whose positions are known, the three-dimensional position of one moved transmitter 10 is obtained, and using the transmitter 10 where the position of each obtained point is known, The positions of a plurality of other receivers 20 are determined. In this case, the procedure for calibrating the three-dimensional positions of a plurality of receivers is performed according to each procedure of procedure 1, procedure 2, and procedure 3 as follows.
Procedure 1: The lengths of the three sides of the three receivers 24 are measured, and the three-dimensional positions of the three receivers (upper part in the figure) 24 are obtained.
Procedure 2: Move one transmitter (lower part in the figure) 10 to move the transmitter (lower part in the figure) 10 moving from three receivers (upper part in the figure) 24 whose positions are known. A three-dimensional position is calculated.
Procedure 3: Select four or more moving transmitters 10 (lower part in the figure), and calculate the three-dimensional position of the receiver 20 in the same manner as described above.

受信器20が同一平面であることが分かっている場合、キャリブレーション方法は、前述のようにして行うが、すべての受信器20が平面上にあることを考慮にいれて、キャリブレーションを行う。図12および図13は、それぞれ発信器が1個の場合および発信器が4個以上の場合の平面拘束された受信器20の位置を求めるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。   When it is known that the receivers 20 are in the same plane, the calibration method is performed as described above, but the calibration is performed taking into consideration that all the receivers 20 are on the plane. FIGS. 12 and 13 are diagrams for explaining the principle of the calibration method for obtaining the position of the plane-constrained receiver 20 when there is one transmitter and when there are four or more transmitters.

図12において、Pは、例えばA地点のローカル座標での受信器20の座標であり、Mは変換行列であり、Prは変換をした後のB地点での座標である。Ptは発信器10の座標である。Lijは発信器10と受信器20の距離である。ここで
とおいて、Eが最小となるようなPrをNelder−Meadシンプレックス法を用いて求める。
In FIG. 12, P i is, for example, the coordinates of the receiver 20 in local coordinates of the point A, M is the transformation matrix, Pr i are coordinates at point B after the conversion. Pt j is the coordinate of the transmitter 10. L ij is the distance between the transmitter 10 and the receiver 20. here
At a, E is determined using the Nelder-Mead simplex method Pr i that minimizes.

図13において、Prは受信器20の座標であり、Ptは発信器10の座標である。P0は平面上の点であり、nは平面の法線ベクトルである。まずは、受信器20の位置を計測し平面を考える。そのために、
この(30)式を特異値分解することにより、法線ベクトルnを求める。さらに、
この(31)式より、最小二乗法によりP0を求める。これにより平面の式を求めることができる。また、平面からの発信器10の距離dijが求められ、受信器20と発信器10の距離Lijが計測されているのでrijが求められる。そして、発信器10から平面に下ろした垂線と平面との交点P=(x,y,z)も求めることができる。ここで、Pを中心として半径rの球を考える。この球は発信器10の数だけ考えることができ、それらの交点に受信器20があると考えられる。受信器20の位置を(x,y,z)とすると、球は、(32)式〜(34)式により表せる。
これら球の平面の式は、行列で、次の(35)式〜(38)式の以下のように表せる。
そして、最小二乗法により受信器20の位置(x,y,z)を求める。
In Figure 13, Pr i are the coordinates of the receiver 20, Pt j are coordinates of the transmitter 10. P0 is a point on the plane, and n is a normal vector of the plane. First, the position of the receiver 20 is measured and the plane is considered. for that reason,
A normal vector n is obtained by performing singular value decomposition on the equation (30). further,
From this equation (31), P0 is obtained by the method of least squares. Thereby, a plane equation can be obtained. Further, the distance d ij of the transmitter 10 from the plane is obtained, and the distance L ij between the receiver 20 and the transmitter 10 is measured, so that r ij is obtained. Then, the intersection P i = (x i , y i , z i ) between the perpendicular line drawn from the transmitter 10 to the plane and the plane can also be obtained. Here, consider a sphere of radius r i centered on P i . This sphere can be considered as many as the number of transmitters 10, and it is considered that there is a receiver 20 at the intersection. If the position of the receiver 20 is (x, y, z), the sphere can be expressed by equations (32) to (34).
The formula of these sphere planes is a matrix and can be expressed as the following formulas (35) to (38).
Then, the position (x, y, z) of the receiver 20 is obtained by the method of least squares.

次に、本発明によるキャリブレーション方法によるキャリブレーションの精度について検証する。キャリブレーションを行うことにより、計測された受信器と、実際の受信器の距離をe,e,…,eとするとき、次の(39)式を、誤差を評価する値とする。
Next, the accuracy of calibration by the calibration method according to the present invention will be verified. By performing calibration, a receiver is measured, e 1 the distance of the actual receiver, e 2, ..., when the e n, the following equation (39), a value for evaluating the error .

図14および図15は、発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が4個以上の場合のキャリブレーション結果をグラフ表示した図である。図14に示すように、発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が4個以上の場合において、平面拘束をしない場合は、(39)式による誤差Eは、E=45〜70mmであり、図15に示すように、平面拘束を行う場合は、(39)式を用いて、自由に動かす場合において、平面拘束をしない場合は、図16に示すように、(39)式による誤差Eは、E=30〜60mmとなった。   14 and 15 are graphs showing the calibration results when the number of transmitters whose transmitters are not on the same plane is four or more. As shown in FIG. 14, when the number of transmitters whose transmitters are not on the same plane is four or more and the plane is not constrained, the error E according to the equation (39) is E = 45 to 70 mm. As shown in FIG. 15, when the plane constraint is performed, the equation (39) is used. When the plane is freely moved, when the plane constraint is not performed, the equation (39) is used as shown in FIG. The error E was E = 30-60 mm.

また、図10により説明したようなキャリブレーション装置12として、それぞれの超音波受信器を250mm間隔で並べた4個の超音波発信器が取り付けられたキャリブレーション装置12により、前述のキャリブレーション方法を適用して、80個の受信器の3次元位置を求めた。この場合において、キャリブレーション装置12は、3回移動し、最初の位置と合わせて合計4箇所で計測を行った。その結果を図17に示す。   Further, as the calibration device 12 as described with reference to FIG. 10, the calibration method described above is performed by using the calibration device 12 to which four ultrasonic transmitters in which the respective ultrasonic receivers are arranged at intervals of 250 mm are attached. Applied, the three-dimensional position of 80 receivers was determined. In this case, the calibration device 12 moved three times and measured at a total of four locations including the initial position. The result is shown in FIG.

図17は、発信器の配列が三脚状にある4個の超音波発信器によりキャリブレーションの実験結果をグラフ表示した図である。図中の丸印は、キャリブレーション装置の各位置(地点A,地点B,地点C,地点D)の計測をもとに計算した結果を示している。図により、最初のキャリブレーション装置の位置(地点A)をワールド座標として、受信器の位置と移動後のキャリブレーション装置の位置(地点B,地点C,地点D)が求められていることが確認できる。誤差は8cm以下であった。   FIG. 17 is a graph showing the results of calibration experiments using four ultrasonic transmitters whose transmitters are arranged in a tripod shape. Circles in the figure indicate the results calculated based on the measurement of each position (point A, point B, point C, point D) of the calibration apparatus. From the figure, it is confirmed that the position of the receiver and the position of the calibration device after movement (point B, point C, point D) are obtained using the position of the first calibration device (point A) as the world coordinates. it can. The error was 8 cm or less.

図18は、本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の更に別の一例を説明する図である。図18に示すように、ここでのキャリブレーション装置13は、基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の発信器10を備えるものとなっており、更に、これらの発信器10に対して所定の位置関係で基板上にステレオカメラを構成するためのカメラ41,42が設けられている構成となっている。このキャリブレーション装置13におけるカメラ41,42をステレオカメラとして用いることにより、ステレオ視による3次元空間のオブジェクトの3次元位置計測ができるものとなっている。   FIG. 18 is a diagram for explaining still another example of the configuration of the calibration apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 18, the calibration device 13 here includes at least three transmitters 10 mounted on the substrate in a predetermined positional relationship. On the other hand, cameras 41 and 42 for configuring a stereo camera on a substrate in a predetermined positional relationship are provided. By using the cameras 41 and 42 in the calibration device 13 as a stereo camera, it is possible to measure the three-dimensional position of an object in a three-dimensional space by stereo vision.

前述したように、キャリブレーション装置13は、例えば矩形形状の基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の発信器10を備えるものとなっており、これらの発信器10を用いてキャリブレーションを行う。これにより、これらキャリブレーション装置13の基板上に設けられる複数の発信器10は、前述のキャリブレーションが行われることにより、その3次元位置がワールド座標系の3次元位置として求められる。その結果として、キャリブレーション装置13の基板上に搭載されたステレオカメラは、その3次元位置が既知となり、この設置位置が既知のステレオカメラを用いて3次元空間のオブジェクトの位置計測が可能となる。   As described above, the calibration device 13 includes, for example, at least three transmitters 10 mounted in a predetermined positional relationship on a rectangular substrate, and calibration is performed using these transmitters 10. Perform the action. As a result, the plurality of transmitters 10 provided on the substrate of the calibration device 13 are determined as the three-dimensional position of the world coordinate system by performing the above-described calibration. As a result, the stereo camera mounted on the substrate of the calibration device 13 has a known three-dimensional position, and the position of the object in the three-dimensional space can be measured using the stereo camera whose installation position is known. .

ステレオカメラのシステムを用いて、例えば、ステレオ画像における対象物の特徴点をマウスにより対話的に指定していくことにより、対象物の重要な性質である3次元形状を簡易な形状にモデル化を行うことで、「物理構造のモデル化」を実現できる。   Using a stereo camera system, for example, by specifying interactively the feature points of an object in a stereo image with a mouse, the three-dimensional shape that is an important property of the object can be modeled into a simple shape. By doing so, "physical structure modeling" can be realized.

この場合に、ステレオカメラのシステムを用いて対象物の3次元モデルを作成する際、両眼の視野内に対象物が入っていなければならないので、広い部屋をモデル化することは非常に困難であるが、超音波3次元位置計測装置とステレオカメラを組み合わせることで、ステレオカメラを移動させて、3次元モデルを作成しても、一つの座標系上にモデルを作成することができる。   In this case, when creating a three-dimensional model of an object using a stereo camera system, the object must be in the field of vision of both eyes, so it is very difficult to model a large room. However, by combining an ultrasonic three-dimensional position measurement device and a stereo camera, even if the stereo camera is moved to create a three-dimensional model, the model can be created on one coordinate system.

図18に示すキャリブレーション装置を用いて、すなわち、2眼のステレオカメラと6個の超音波発信器による超音波3次元位置計測装置によりシステムを構成し、3次元空間のオブジェクトの位置計測を行う手法について説明する。   Using the calibration apparatus shown in FIG. 18, that is, an ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus using a two-lens stereo camera and six ultrasonic transmitters, a system is configured to measure the position of an object in a three-dimensional space. The method will be described.

手順については、次の手順a,手順b,手順c,手順dにより行う。
手順a:ステレオカメラのキャリブレーション、
手順b:キャリブレーションした位置でステレオカメラに取り付けられた最低3個の超音波発信器の3次元位置を登録、
手順c:キャリブレーション装置13を移動させた場合、その位置における超音波発信器10のそれぞれの3次元位置を取得し、前回の位置から現在の位置への移動を回転行列と並進ベクトルの形で算出する。
手順d:求められた回転行列と並進ベクトルを用いて、3次元モデルを一つの座標系に統一させる。
The procedure is performed by the following procedure a, procedure b, procedure c, and procedure d.
Step a: Stereo camera calibration,
Step b: Register the three-dimensional positions of at least three ultrasonic transmitters attached to the stereo camera at the calibrated positions.
Procedure c: When the calibration device 13 is moved, each three-dimensional position of the ultrasonic transmitter 10 at that position is acquired, and the movement from the previous position to the current position is performed in the form of a rotation matrix and a translation vector. calculate.
Step d: Unify the three-dimensional model into one coordinate system using the obtained rotation matrix and translation vector.

図19は、超音波3次元位置計測装置により3次元位置計測のキャリブレーションを行ったステレオカメラによる座標系の変換を説明する図である。図19を参照して、具体的な変換手順について以下に説明する。以下の説明において、記号は図19の中に表記している記号である。地点2に置かれたカメラ座標系(camera2)から地点1に置かれたカメラ座標系(camera1)へ変換する手順について述べる。式で書くと次のようになる。
c1=Mc1c2・Pc2
また、
c1c2=M−1 c2u2・Mu2u1・Mc1u1
という関係がある。まず、キャリブレーション装置上の超音波発信器の最低3個で座標系を作る(ultrasonic1,ultrasonic2)。この座標系とステレオカメラの座標系の関係は、キャリブレーション後は変化しないので、
c1u1=Mc2u2=Mcu と書け、Mcuとおく。また、
このMcuは、Mcu=Mwu1・Mc1w=Mwu2・Mc2w と書ける。Mcuは、キャリブレーション後は、装置13にあるステレオカメラと超音波発信器の相対位置が変わらない限り、変化しないので、一度、Mcuを求めれば、環境を変えた後も、再度、このMcuを使うことが可能である。
FIG. 19 is a diagram for explaining transformation of a coordinate system by a stereo camera that has been calibrated for three-dimensional position measurement by an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus. A specific conversion procedure will be described below with reference to FIG. In the following description, the symbols are those shown in FIG. A procedure for converting from the camera coordinate system (camera 2) placed at the point 2 to the camera coordinate system (camera 1) placed at the point 1 will be described. It is as follows when it writes with a formula.
P c1 = M c1c2 · P c2
Also,
M c1c2 = M −1 c2u2 · M u2u1 · M c1u1
There is a relationship. First, a coordinate system is created with at least three ultrasonic transmitters on the calibration device (ultrasonic1, ultrasonic2). Since the relationship between this coordinate system and the coordinate system of the stereo camera does not change after calibration,
Write and M c1u1 = M c2u2 = M cu , put the M cu. Also,
This M cu can be written as M cu = M wu1 · M c1w = M wu2 · M c2w . Since M cu does not change after calibration unless the relative position of the stereo camera and the ultrasonic transmitter in the apparatus 13 is changed, once M cu is obtained, it can be changed again after changing the environment. It is possible to use M cu .

次に、ultrasonic2からultrasonic1へ変換する行列は次のように書くことができる。
u2u1=Mwu1・M−1 wu2

以上により、

c1=Mc1c2・Pc2
=M−1 c2u2・Mu2u1・Mc1u1・Pc2
=(M−1 cu・Mwu1・M−1 wu2・Mcu)・Pc2
となる。
Next, the matrix to convert from ultrasonic2 to ultrasonic1 can be written as:
M u2u1 = M wu1 · M −1 wu2

With the above,

P c1 = M c1c2 · P c2
= M −1 c2u2 · M u2u1 · M c1u1 · P c2
= (M −1 cu · M wu1 · M −1 wu2 · M cu ) · P c2
It becomes.

このように、ステレオカメラを搭載したキャリブレーション装置を用いるシステム構成とし、左右のステレオ画像中の対象物の特徴的な対応点をマウスで対話的に指定することにより、簡単に線形・多角形・円形といった簡易な3次元形状にモデル化することができる。また、対象物に取り付けられた超音波発信器(超音波式3次元タグ)の個数や識別情報もモデルと結び付けて登録することにより、物理構造のモデル化が実現できる。   In this way, a system configuration using a calibration device equipped with a stereo camera is used, and by specifying interactively the characteristic corresponding points of the object in the left and right stereo images with the mouse, it is easy to align linear, polygonal, A simple three-dimensional shape such as a circle can be modeled. Also, the physical structure modeling can be realized by registering the number and identification information of the ultrasonic transmitters (ultrasonic three-dimensional tag) attached to the object in association with the model.

物理現象のモデル化により作成された物理構造モデルに、3次元空間の位置を判定するセンサ機能となる仮想センサ・効果器を設けることにより、対象物の物理的機能をモデル化することができる。ここでの仮想センサ・効果器とは、計算機上でセンサとして振舞える属性を与えるためのものである。計算機上に表現された3次元空間において、その仮想センサを取り付ける物理構造モデルをマウスで選択し、取り付けるべき仮想センサを選択することで、計算機上において対話的に取り付け作業を行うことができる。   A physical function of an object can be modeled by providing a virtual sensor / effector serving as a sensor function for determining the position of a three-dimensional space in a physical structure model created by modeling a physical phenomenon. Here, the virtual sensor / effector is for giving an attribute that can behave as a sensor on a computer. In the three-dimensional space expressed on the computer, the physical structure model to which the virtual sensor is attached is selected with the mouse, and the virtual sensor to be attached is selected, so that the attachment work can be performed interactively on the computer.

仮想センサ・効果器の種類は、例えば、回転を検出する「Angle Sensor」、接触という事象を起こさせる「Bar Effector」、接触という事象を検出する「Touch Sensor」がある。これらの仮想センサ・効果器をセンサとして用い、ここで作成された物理現象モデルの組み合わせの表に、その現象と対応する行動意味情報を書き込むことにより、物理現象モデルの出力と行動イベントの対応付けを行う。例えば、机とコップが接触すれば、「机にコップを置いた」などと書き込み、ノートとペンが接触していれば、「何か書いている」などと書き込む。   The types of virtual sensors / effectors include, for example, “Angle Sensor” that detects rotation, “Bar Effector” that causes a touch event, and “Touch Sensor” that detects a touch event. By using these virtual sensors / effectors as sensors and writing the behavior semantic information corresponding to the phenomenon in the physical phenomenon model combination table created here, the physical phenomenon model output is associated with the action event. I do. For example, if the desk and the cup are in contact, write “put a cup on the desk” or the like, and if the notebook and the pen are in contact, write “write something” or the like.

また、ここでの3次元位置計測システムとセンサ化された対象物を用いることにより、行動認識を行うことができる。例えば、前述のようにして、作成された物理構造モデル・物理現象モデルに、3次元位置計測システムから得られる位置情報を入力し、その結果得られる物理現象モデルの出力をもとに、対応付けた行動イベントを参照することにより、人間行動の検出を意味情報として取り出すことが可能となる。   Moreover, action recognition can be performed by using the three-dimensional position measurement system here and the sensored object. For example, the position information obtained from the 3D position measurement system is input to the physical structure model / physical phenomenon model created as described above, and the correlation is performed based on the output of the physical phenomenon model obtained as a result. By referring to the action event, detection of human action can be extracted as semantic information.

この手法の有効性を検証するために、日常生活空間を模擬したセンサルームにおいて、構築したシステムを用いた検証実験を行った。検証実験の際にモデル化を行った対象物は、机・コップ・ティッシュ箱・ホッチキスの4点である。人間が使用する際に動かす可能性の高い、机以外の3点には超音波3次元タグ(超音波発信器)を取り付けた。4点の対象物を、キャリブレーション装置を用いるシステムにより、机とティッシュ箱を四角形、コップを円形、ホッチキスを線形といった簡易な物理構造にモデル化した。   In order to verify the effectiveness of this method, we conducted a verification experiment using the constructed system in a sensor room simulating daily living space. The objects that were modeled during the verification experiment were four points: desk, cup, tissue box, and stapler. Ultrasonic three-dimensional tags (ultrasonic transmitters) were attached to three points other than the desk, which are likely to move when used by humans. A four-point object was modeled by a system using a calibration device into a simple physical structure in which a desk and a tissue box are square, a cup is circular, and a stapler is linear.

次に、机には「Touch Sensor」、コップ・ティッシュ箱・ホッチキスには、「Angle Sensor」と「Bar Effector」といった、仮想センサ・効果器を取り付けることにより、物理現象モデルを作成し、対象物のセンサ化を行った。その後、仮想センサの出力と行動イベントの対応付けを行った。超音波3次元タグの3次元座標値の入力を開始し、机以外の3点を持ち上げたり、回転させたりすることによって、行動イベントが確実に検出できることを確認した。この検証実験により、実験システムにおいては、簡便な環境モデリング機能を実現し、頑健性、実時間性、システム構築の容易性といった問題点の解決も可能であることを確認した。   Next, a physical phenomenon model is created by attaching virtual sensors and effectors such as “Touch Sensor” to the desk and “Angle Sensor” and “Bar Effector” to the cup, tissue box, and stapler. Was made into a sensor. Then, the output of the virtual sensor was associated with the action event. It was confirmed that an action event can be reliably detected by starting input of a three-dimensional coordinate value of an ultrasonic three-dimensional tag and lifting or rotating three points other than the desk. Through this verification experiment, we confirmed that the experimental system can realize a simple environmental modeling function and solve problems such as robustness, real-time performance, and ease of system construction.

以上に説明したように、本発明のキャリブレーション方法は、超音波式3次元タグシステムをポータブル化し、人の活動を観察するシステムを実際に人の活動が生じる多様な環境で手早く構築するために利用できる。   As described above, the calibration method according to the present invention makes the ultrasonic three-dimensional tag system portable and quickly constructs a system for observing human activities in various environments where human activities actually occur. Available.

また、人間の行動が生じる現場で、3次元位置計測装置のキャリブレーションを行い、行動観察システムを手早く実現する場合に利用できる。具体的には、行動観察システムは、1)対象物の物理構造のモデル化機能、2)対象物の物理現象のモデル化機能、3)物理現象モデルの出力と行動イベントの対応付け機能、4)対象物の認識・位置計測機能から構成される。1)〜3)の機能を統合することで、対象物の性質や機能を維持しつつ、対象物を人間の行動を認識するためのセンサとして振舞えるように、対象物のセンサ化を容易に行える。   In addition, it can be used to quickly realize a behavior observation system by calibrating a three-dimensional position measurement apparatus at a site where human behavior occurs. Specifically, the behavior observation system includes 1) a function for modeling a physical structure of an object, 2) a function for modeling a physical phenomenon of an object, 3) a function for associating an output of a physical phenomenon model with an action event, 4 ) Consists of object recognition and position measurement functions. By integrating the functions 1) to 3), the object can be easily converted into a sensor so that the object can behave as a sensor for recognizing human behavior while maintaining the properties and functions of the object. Yes.

また、対象物センサに4)の機能を統合することで、仮想センサの出力が得られ、人間の行動を観察・認識することができるシステムを、超音波3次元タグとステレオカメラを用いて構築できる。対象物の抽象化された物理構造モデルの作成機能は、超音波3次元タグとステレオカメラを統合したキャリブレーション装置で実現できる。物理現象モデルの作成機能には、仮想センサ・効果器を物理構造モデルに取り付けることで実現できる。行動イベントの検出機能は、仮想センサの出力と行動を表す文章と対応付けることで行う。対象物の認識・位置計測機能は、超音波式3次元タグがIDを持つことができるので、そのIDと対象物の名称を結びつけることによって、対象物の認識機能を実現し、そのIDを持った超音波3次元タグの位置を計測することで、対象物の位置計測機能を実現できる。このようにして、簡便な環境モデリング機能と行動イベントの検出機能を実現できる。   Also, by integrating the function of 4) into the object sensor, a system that can obtain the output of the virtual sensor and observe / recognize human behavior is built using an ultrasonic 3D tag and a stereo camera. it can. The function of creating an abstracted physical structure model of an object can be realized by a calibration device that integrates an ultrasonic three-dimensional tag and a stereo camera. The physical phenomenon model creation function can be realized by attaching a virtual sensor / effector to the physical structure model. The action event detection function is performed by associating the output of the virtual sensor with a sentence representing the action. The object recognition / position measurement function allows an ultrasonic three-dimensional tag to have an ID. By linking the ID with the name of the object, the object recognition function is realized and the ID is obtained. By measuring the position of the ultrasonic three-dimensional tag, the position measuring function of the object can be realized. In this way, a simple environment modeling function and action event detection function can be realized.

本発明のキャリブレーション方法を一態様で実施するシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system which implements the calibration method of this invention with one aspect | mode. 三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第1のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process flow of the 1st calibration process in which a process is performed in the data processor of a three-dimensional position measuring device. 三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第2のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process flow of the 2nd calibration process in which a process is performed in the data processor of a three-dimensional position measuring device. 本発明にかかるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the calibration method concerning this invention. 本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of composition of a calibration device concerning the present invention. 本発明にかかるキャリブレーション装置の別の構成例を説明する図である。It is a figure explaining another structural example of the calibration apparatus concerning this invention. キャリブレーション装置の発信器の配列が同一平面で発信器の数が3個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。It is a figure explaining concretely the calibration method in case the arrangement | sequence of the transmitter of a calibration apparatus is the same plane and the number of transmitters is three or more. 本発明にかかるキャリブレーション方法において3次元位置を求める原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which calculates | requires a three-dimensional position in the calibration method concerning this invention. キャリブレーション装置の9個の発信器と27個の受信器を用いて行うキャリブレーションの具体的に説明する図である。It is a figure explaining concretely the calibration performed using nine transmitters and 27 receivers of a calibration apparatus. キャリブレーション装置の発信器の配列が同一平面にない発信器の数が4個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。It is a figure explaining a calibration method concretely when the number of transmitters where the arrangement of the transmitters of the calibration apparatus is not on the same plane is four or more. 1個の発信器を自由に動かしてキャリブレーションを行う場合のキャリブレーション方法について説明する図である。It is a figure explaining the calibration method in the case of performing calibration by moving one transmitter freely. 受信器が4個以上の場合の平面拘束された受信器の位置を求めるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the calibration method which calculates | requires the position of the plane constrained receiver when there are four or more receivers. 複数の受信器が平面上にある場合の平面拘束された受信器の位置を求めるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the calibration method which calculates | requires the position of the receiver restrained by plane when a some receiver is on a plane. 発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が4個以上の場合のキャリブレーション結果をグラフ表示した第1の図である。It is the 1st figure which displayed the calibration result in the case of the number of the transmitters which the arrangement | sequence of a transmitter is not on the same plane is four or more on a graph. 発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が4個以上の場合のキャリブレーション結果をグラフ表示した第2の図である。It is the 2nd figure which displayed in a graph the calibration result in case the number of transmitters which the arrangement | sequences of a transmitter are not on the same plane are four or more. 1個のみの発信器を自由に動かしてキャリブレーションを行った結果をグラフ表示した図である。It is the figure which displayed the result of having performed calibration by moving only one transmitter freely. 発信器の配列が三脚状にある4個の超音波発信器によりキャリブレーションの実験結果をグラフ表示した図である。It is the figure which displayed the experimental result of the calibration by the graph by the four ultrasonic transmitters in which the arrangement of the transmitters is a tripod. 本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の更に別の一例を説明する図である。It is a figure explaining another example of a structure of the calibration apparatus concerning this invention. 超音波3次元位置計測装置により3次元位置計測のキャリブレーションを行ったステレオカメラによる座標系の変換を説明する図である。It is a figure explaining the conversion of the coordinate system by the stereo camera which calibrated the three-dimensional position measurement with the ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus.

Claims (8)

超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法であって、
複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の3次元位置が計算されたデータを読み出す第1のステップと、
前記複数の地点の各地点において3次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から3次元位置が計算可能であった受信器を選択する第2のステップと、
選択された受信器の3次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の3次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第3のステップと、
求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の3次元位置をワールド座標系に変換して統合する第4のステップと
からなることを特徴とする3次元位置キャリブレーション方法。
A three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus,
A plurality of ultrasonic transmitters mounted on the calibration device at a plurality of points where a calibration device having a plurality of ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship is moved at each point by ultrasonic signals transmitted from the plurality of ultrasonic transmitters attached to the calibration device. A first step of reading the calculated data of the three-dimensional position of each of the plurality of receivers;
A second step of selecting a receiver capable of calculating a three-dimensional position from a plurality of points among receivers capable of calculating a three-dimensional position at each of the plurality of points;
A third step of creating a coordinate transformation matrix by obtaining a three-dimensional position of the calibration device by an optimization method using a specific point as a world coordinate based on the three-dimensional position coordinate of the selected receiver;
A four-dimensional position calibration method comprising: a fourth step of converting and integrating the three-dimensional position of the receiver obtained at each point using the obtained coordinate transformation matrix into the world coordinate system.
超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、
基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の超音波発信器を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
A calibration apparatus for use in a three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus,
A calibration apparatus comprising at least three or more ultrasonic transmitters mounted on a substrate in a predetermined positional relationship.
超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、
三脚状の位置固定具の各端部および中心位置に所定の位置関係で搭載した少なくとも3個以上の超音波発信器を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
A calibration apparatus for use in a three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus,
A calibration device comprising at least three or more ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship at each end and center position of a tripod-shaped position fixture.
超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の超音波受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法であって、
3個以上の超音波受信器の3次元位置を計測し、その計測データを格納する第1のステップと、
前記計測した3次元位置が既知である超音波受信器を用いて移動した1個の超音波発信器の各地点における当該超音波受信器の3次元位置を計算する第2のステップと、
計算した前記の超音波発信器の3次元位置により超音波受信器の3次元位置を計算する第3のステップと
からなることを特徴とする3次元位置キャリブレーション方法。
A three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of ultrasonic receivers that are used as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measuring apparatus,
A first step of measuring a three-dimensional position of three or more ultrasonic receivers and storing the measurement data;
A second step of calculating a three-dimensional position of the ultrasonic receiver at each point of one ultrasonic transmitter moved using an ultrasonic receiver whose measured three-dimensional position is known;
And a third step of calculating a three-dimensional position of the ultrasonic receiver based on the calculated three-dimensional position of the ultrasonic transmitter.
請求項2に記載のキャリブレーション装置において、更に、
前記基板上に搭載されたステレオカメラ
を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。
The calibration device according to claim 2, further comprising:
A calibration apparatus comprising a stereo camera mounted on the substrate.
超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める3次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、
少なくとも2台のカメラで構成されるステレオカメラに所定の位置関係で搭載された少なくとも3個以上の超音波発信器を
備えることを特徴とするキャリブレーション装置。
A calibration apparatus for use in a three-dimensional position calibration method for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measurement apparatus,
A calibration apparatus comprising at least three ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship on a stereo camera composed of at least two cameras.
超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の3次元位置を求める情報処理を行うコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、
複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の3次元位置が計算されたデータを読み出す第1のステップと、
前記複数の地点の各地点において3次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から3次元位置が計算可能であった受信器を選択する第2のステップと、
選択された受信器の3次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の3次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第3のステップと、
求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の3次元位置をワールド座標系に変換して統合する第4のステップと
の処理をコンピュータにより実行するコンピュータ読み取り可能なプログラム。
A computer-readable program for performing information processing for obtaining three-dimensional positions of a plurality of receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measuring device,
A plurality of ultrasonic transmitters mounted on the calibration device at a plurality of points where a calibration device having a plurality of ultrasonic transmitters mounted in a predetermined positional relationship is moved at each point by ultrasonic signals transmitted from the plurality of ultrasonic transmitters attached to the calibration device. A first step of reading the calculated data of the three-dimensional position of each of the plurality of receivers;
A second step of selecting a receiver capable of calculating a three-dimensional position from a plurality of points among receivers capable of calculating a three-dimensional position at each of the plurality of points;
A third step of creating a coordinate transformation matrix by obtaining a three-dimensional position of the calibration device by an optimization method using a specific point as a world coordinate based on the three-dimensional position coordinate of the selected receiver;
A computer-readable program for executing, by a computer, processing with the fourth step of converting and integrating the three-dimensional position of the receiver obtained at each point using the obtained coordinate transformation matrix into the world coordinate system.
超音波式3次元位置計測装置において3次元位置を求める際に基準となる複数の超音波受信器の3次元位置を求める情報処理を行うコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、
3個以上の超音波受信器の3次元位置を計測し、その計測データを格納する第1のステップと、
前記計測した3次元位置が既知である超音波受信器を用いて移動した1個の超音波発信器の各地点における当該超音波受信器の3次元位置を計算する第2のステップと、
計算した前記の超音波発信器の3次元位置により超音波受信器の3次元位置を計算する第3のステップと
の処理をコンピュータにより実行するコンピュータ読み取り可能なプログラム。

A computer-readable program for performing information processing for obtaining a three-dimensional position of a plurality of ultrasonic receivers serving as a reference when obtaining a three-dimensional position in an ultrasonic three-dimensional position measuring device,
A first step of measuring a three-dimensional position of three or more ultrasonic receivers and storing the measurement data;
A second step of calculating a three-dimensional position of the ultrasonic receiver at each point of one ultrasonic transmitter moved using an ultrasonic receiver whose measured three-dimensional position is known;
A computer-readable program for executing, by a computer, processing with the third step of calculating the three-dimensional position of the ultrasonic receiver based on the calculated three-dimensional position of the ultrasonic transmitter.

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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147654A (en) * 2007-03-09 2007-06-14 Matsushita Electric Works Ltd Flow line measuring system
JP2007187676A (en) * 2007-03-09 2007-07-26 Matsushita Electric Works Ltd Flow line measuring system
JP2007303871A (en) * 2006-05-09 2007-11-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Location estimation system
JP2008292407A (en) * 2007-05-28 2008-12-04 Canon Inc Information processing method and information processing device
JPWO2008010272A1 (en) * 2006-07-19 2009-12-10 パナソニック電工株式会社 Moving body position detection system
JP2009288245A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Nec (China) Co Ltd Indoor positioning system of autonomous ultrasonic wave, and its device and method
JP2010019787A (en) * 2008-07-14 2010-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Apparatus and method of determining contact
CN103006263A (en) * 2012-12-19 2013-04-03 华南理工大学 Position calibrating method of medical ultrasonic three-dimensional imaging based on linear scanning
KR101772220B1 (en) * 2016-05-27 2017-08-28 한국과학기술원 Calibration method to estimate relative position between a multi-beam sonar and a camera
JP2020507754A (en) * 2017-02-02 2020-03-12 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh Method for calibrating a plurality of ultrasonic transducers and apparatus for performing the method

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007303871A (en) * 2006-05-09 2007-11-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Location estimation system
JP4634334B2 (en) * 2006-05-09 2011-02-16 日本電信電話株式会社 Position estimation system and position estimation method
JPWO2008010272A1 (en) * 2006-07-19 2009-12-10 パナソニック電工株式会社 Moving body position detection system
JP4936199B2 (en) * 2006-07-19 2012-05-23 パナソニック株式会社 Moving body position detection system
JP4569584B2 (en) * 2007-03-09 2010-10-27 パナソニック電工株式会社 Flow line measurement system
JP4569585B2 (en) * 2007-03-09 2010-10-27 パナソニック電工株式会社 Flow line measurement system
JP2007147654A (en) * 2007-03-09 2007-06-14 Matsushita Electric Works Ltd Flow line measuring system
JP2007187676A (en) * 2007-03-09 2007-07-26 Matsushita Electric Works Ltd Flow line measuring system
JP2008292407A (en) * 2007-05-28 2008-12-04 Canon Inc Information processing method and information processing device
JP2009288245A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Nec (China) Co Ltd Indoor positioning system of autonomous ultrasonic wave, and its device and method
US8203910B2 (en) 2008-05-29 2012-06-19 Nec (China) Co., Ltd. Autonomous ultrasonic indoor location system, apparatus and method
JP2010019787A (en) * 2008-07-14 2010-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Apparatus and method of determining contact
CN103006263A (en) * 2012-12-19 2013-04-03 华南理工大学 Position calibrating method of medical ultrasonic three-dimensional imaging based on linear scanning
CN103006263B (en) * 2012-12-19 2014-09-10 华南理工大学 Position calibrating method of medical ultrasonic three-dimensional imaging based on linear scanning
KR101772220B1 (en) * 2016-05-27 2017-08-28 한국과학기술원 Calibration method to estimate relative position between a multi-beam sonar and a camera
JP2020507754A (en) * 2017-02-02 2020-03-12 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh Method for calibrating a plurality of ultrasonic transducers and apparatus for performing the method
US11320524B2 (en) 2017-02-02 2022-05-03 Robert Bosch Gmbh Method for calibrating ultrasonic transducers and system for carrying out the method

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