JP2005265481A - マーカ、モーションキャプチャ、及びモーションキャプチャの設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像カメラにおいてマーカから十分な光量を得ること。撮像カメラによるマーカの検出漏れを防ぐこと。また、撮像カメラの受光光量とモーションキャプチャの領域の大きさの両者を満足すること。
【解決手段】 マーカ１は発光素子２と、所定の散乱角を有するレンズ７とを備えた構成とし、レンズ７は発光素子の放射面に着脱自在とし、レンズの装着により所定の散乱角の散乱光を発光する。マーカが発光する散乱光の散乱角を設定自在とすることによって、マーカの検出に要する撮像カメラの受光光量を確保すると共に、モーションキャプチャを行う領域内のマーカを検出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モーションキャプチャに関し、特にモーションキャプチャに用いるマーカ及びマーカの撮像に関する。

工業、医学の他、スポーツなど種々の分野において、現実の世界にある物体を計算機上に取り込み、計算機上で種々の処理を行うことが試みられている。例えば、人や物の移動あるいは物体の形状の情報を取得して、人や物の移動解析や、仮想空間の形成等に利用される。

しかし、実際に評価したい人や物体は様々な環境下で作業を行うため、必ずしもこれら情報を取得するに適した場所ではない。また、現実世界を行われている事象をそのまま計算機上に取り込むには、人や物体等の対象物やその周辺環境に時間をとらせず、作業に支障が生じないことが必要である。

従来、このような現実の世界にある物体を計算機上に取り込む手法として、モーションキャプチャと呼ばれるものが知られている。このモーションキャプチャは、人などの動体の動きをシミュレートするものである。

モーションキャプチャとして、例えば光学式のモーションキャプチャが知られている。光学式のモーションキャプチャでは、演技者の体の動きを計測したい場所にマーカを取り付け、このマーカをカメラで撮像することにより、マーカの位置から各部の動きを計測する。

高精度が得られる光学式のモーションキャプチャでは、人体全体の動きを取得するために人体の各部の位置を撮像カメラ等によって検出する。この人体各部の位置検出を、撮像カメラが撮像した画像データの画像処理で行うには、膨大なデータ量をデータ処理する必要があり、処理時間を要する。

モーションキャプチャでは、人体の様々な動きを高速で処理する必要がある。そのため、撮像カメラの画像データをデータ処理することによって人体各部の位置を検出することは、モーションキャプチャ装置のシステム規模が大きくなるという問題や、処理速度が遅くリアルタイムでの処理に適さないという問題がある。特に、モーションキャプチャにより取得した情報に基づいて、撮像カメラを人体に追尾させる場合には、高速処理が求められる。

このような観点から、反射率の高い素材を使ったマーカを人体に取り付け、複数台のカメラでマーカからの反射光を撮像して、その３次元位置を測定する光学式モーションキャプチャが提案されている。（例えば、特許文献１参照）

なお、出願人は、モーションキャプチャシステムに関して先に特許出願を行っている（特許文献２，３参照）
特開２００３−１０６８１２号公報（段落０００６，０００８） 特願２００２−３７９５３６ 特願２００３−１１６６３１

モーションキャプチャの精度を高めるには、マーカの位置検出の精度を高める必要がある。マーカとして反射率の高い素材を用いる場合には、マーカを照射する光源が必要である。光源は、人体が様々な位置や姿勢をとった場合にも常にマーカを照射する必要がある。そのため、設置位置や光量の設定が容易ではないという問題がある。

この問題を解決するために、マーカを発光型とすることが考えられる。自発光型のマーカとしてＬＥＤを用いたものが考えられる。しかしながら、通常のＬＥＤは光が発散するため、マーカから離れた位置に設置する撮像カメラには十分な光量が届かず、マーカの検出が困難となるという問題がある。特に、広域モーションキャプチャの場合には、撮像カメラとマーカとの距離は長くなるため、この問題は顕著なものとなる。

また、平行光線を発するＬＥＤも開発されており、このようなＬＥＤを用いれば、マーカから遠い位置に設置された撮像カメラであってもマーカから十分な光量が得ることができる。しかしながら、モーションキャプチャでは一つのマーカを複数のカメラで同時に撮像することが必要であるのに対して、平行光線を発するＬＥＤの光線を受光できる撮像カメラは１台にとどまるため、平行光線を発するＬＥＤを用いたマーカをモーションキャプチャに適用することはできない。

このように、自発光型マーカの発光光線は、散乱角の大きな光線あるいは平行光線であるため、モーションキャプチャに不適であるという問題がある。

なお、ＬＥＤ等の発光素子の発光は３次元方向であり、散乱の広がりの程度は立体角で表されるが、散乱に偏りがないとした場合にはいずれの断面においても散乱角は等しくなるため、ここでは、散乱の広がりの程度を断面での散乱角で表すものとする。

また、所定の散乱角を有する自発光型マーカが得られたとしても、撮像カメラが受光する光量を増やすには、マーカと撮像カメラとの距離を短くしなければならず狭域のモーションキャプチャに限定されるという問題があり、マーカと撮像カメラとの距離を長くして広域のモーションキャプチャを実現させようとすると、撮像カメラの受光量が減少するためマーカの検出が難しくなるという問題がある。このように、モーションキャプチャでは、撮像カメラの受光光量とモーションキャプチャの領域の大きさの両者を満足することはできない。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、撮像カメラにおいてマーカから十分な光量を得ることを目的とし、また、撮像カメラによるマーカの検出漏れを防ぐことを目的とし、また、撮像カメラの受光光量とモーションキャプチャの領域の大きさの両者を満足することを目的とする。

本発明は、マーカが発光する散乱光の散乱角を設定自在とすることによって、マーカの検出に要する撮像カメラの受光光量を確保すると共に、モーションキャプチャを行う領域内のマーカを検出することができる。また、撮像カメラの受光光量とモーションキャプチャの領域の大きさの両者を満足するに要する最小の撮像カメラの設置台数を設定することができる。

なお、前記したように、ＬＥＤ等の発光素子の発光は３次元方向であって散乱の広がりの程度は立体角で表されるが、散乱に偏りがないとした場合にはいずれの断面においても散乱角は等しくなるため、ここでは、散乱の広がりの程度を断面での散乱角で表すものとする。

本発明は、マーカの形態及びモーションキャプチャの形態を含むほかに、モーションキャプチャにおけるマーカの選択方法の形態、モーションキャプチャの撮像カメラの配置方法の形態を含むものである。

本発明のマーカの第１の態様は、発光素子と、所定の散乱角を有するレンズとを備えた構成であり、レンズは発光素子の放射面に着脱自在とし、レンズの装着により所定の散乱角の散乱光を発光するものである。

発光素子に取り付けるレンズによって散乱角を設定することができるため、撮像カメラにおける受光光量や、モーションキャプチャの領域の大きさの等の条件を満たす散乱角を有するレンズを選択することによって、撮像カメラにおいてマーカから十分な光量を得ることができ、また、撮像カメラによるマーカの検出漏れを防ぐことができる。

また、本発明のマーカの第２の態様は、発光素子と、散乱角を異にする複数のレンズを有するレンズ群とを備えた構成であり、レンズ群から選択されたレンズを発光素子の放射面に装着し、このレンズの装着により所定の散乱角の散乱光を発光する。

レンズ群は散乱角を異にする複数のレンズを備えており、このレンズ群の中から所定の散乱角を持つレンズを選択して発光素子に装着する。これによって、発光素子は所定の散乱角の散乱光を発光することができる。レンズの選択において、所定の散乱角がモーションキャプチャの領域に適したものとすることにより、撮像カメラにおいてマーカからの受光光量を十分なものとすることができる。

本発明のマーカの第１，２の態様において、発光素子は平行光を発光するものとすることができる。また、発光素子は、大きな散乱角を持つＬＥＤとすることもできる。このとき得られるマーカの散乱角は、選択されるレンズの散乱角と発光素子自体が持つ散乱角との組み合わせで定まる。

本発明のモーションキャプチャは、撮像カメラに写し込まれたマーカの画像データからマーカの位置を解析して、マーカ及び／又はマーカを装着した対象物の動きを解析するモーションキャプチャであって、散乱光を発光するマーカと、対象物の閉じた移動領域を内側に囲んで配置すると共に、マーカの散乱光を撮像する複数の撮像カメラとを備えた構成とし、マーカの散乱光の散乱角は、移動領域の外縁上の任意の点において、複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の内の最大角度を最小角度とする。

マーカの散乱光の散乱角を上記のように設定することによって、モーションキャプチャが備える撮像カメラの少なくとも２台は移動領域内にあるマーカを撮像することができ、この少なくとも２台の撮像カメラによる画像データからマーカの３次元位置を検出することができる。

また、マーカの散乱光の散乱角は、予め設定された複数の散乱角の中において、最大角度よりも大きな角度の内で最小の散乱角に設定する。これにより、移動領域内のマーカを少なくとも２台の撮像カメラで撮像するという条件を満たす中で、マーカの散乱角を最小とすることができる。撮像カメラでの受光光量ができるだけ多いことが望ましいことを考慮すると、マーカの散乱角はできるだけ小さい角であることが望ましく、上記したマーカの散乱角の設定により、マーカの３次元位置が検出できる条件の中で最も多くの受光光量を得ることができる。

本発明のモーションキャプチャのマーカの選択方法は、モーションキャプチャを行う移動領域である対象物が移動する範囲が定まっている場合に、この移動領域内に存在するマーカを少なくとも２台の撮像カメラが撮像できるように、予め用意しておいたマーカから適当なマーカを選択する方法である。

当該モーションキャプチャのマーカの選択方法は、撮像カメラに写し込まれたマーカの画像データからマーカの位置を解析して、マーカ及び／又はマーカを装着した対象物の動きを解析するモーションキャプチャにおいて、散乱光の散乱角が異なる複数のマーカから一つのマーカを選択する方法であり、対象物の閉じた移動領域を内側に囲んで配置される複数の撮像カメラに対し、移動領域の外縁上の任意の点において、複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の最大角に対して、複数のマーカから散乱角が最大角よりも大きなマーカの内で最小の角度を持つマーカを選択する。

この選択方法によってマーカを選択することにより、移動領域内に存在するマーカを少なくとも異なる角度から撮像した画像データが得られるため、マーカの３次元位置を取得することができる。

また、本発明のモーションキャプチャの撮像カメラの配置方法は、モーションキャプチャを行う移動領域である対象物が移動する範囲が定まり、また、この移動領域内に存在するマーカが定まっている場合に、この移動領域内に存在するマーカを少なくとも２台の撮像カメラが撮像できるように撮像カメラを適当な位置に配置する方法である。

当該モーションキャプチャの撮像カメラの配置方法は、撮像カメラに写し込まれたマーカの画像データからマーカの位置を解析して、マーカ及び／又はマーカを装着した対象物の動きを解析するモーションキャプチャにおいて、閉じた移動領域内の対象物を撮像する撮像カメラの配置方法であり、マーカの散乱光を撮像する複数の撮像カメラを、移動領域を内側に囲んで配置し、移動領域の外縁上の任意の点において複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の最小角を、マーカの散乱光の散乱角よりも大きく設定する。

この配置方法による撮像カメラの配置は、撮像カメラと移動領域との角度により定めることができ、この配置方法によって撮像カメラを配置することにより、移動領域内に存在するマーカを少なくとも異なる角度から撮像した画像データが得られるため、マーカの３次元位置を取得することができる。

また、この配置方法によれば、マーカの３次元位置を取得するに要する撮像カメラの台数を低減させることができる。

本発明によれば、撮像カメラにおいてマーカから十分な光量を得ることができる。また、撮像カメラによるマーカの検出漏れを防ぐことができる。

また、撮像カメラの受光光量とモーションキャプチャの領域の大きさの両者を満足することができる。

以下、本発明の実施の形態について参照しながら説明する。

図１はモーションキャプチャの概略を説明するための図である。広域モーションキャプチャでは、２段階の手順により被写体の動作を取得する。

図１（ａ）は第１段階を示し、初期フレームにおいて、世界座標系などの統一座標系において各カメラ１０１Ａ〜１０１Ｄの位置姿勢を、キャリブレーションボードやチェックパターン等の基準物体１１０を用いて初期状態を求める。

図１（ｂ）は第２段階を示し、次フレームにおいて、ビデオカメラ映像と同期して取得し記録するデータ処理装置１００を用いて、各カメラ１０１Ａ〜１０１Ｄの各時点の振る舞いを、各時点のパン、チルト、ズーム、フォーカスの位置を記録し、初期状態からの状態変位を取得してキャリブレーションを動的に変化させる。これによって、広域空間を移動する被写体を、カメラの首を振りながら撮像し、モデル解析等によって被写体１１１の動作を取得する。

この基準物体や被写体等の対象物の位置検出を、対象物に取り付けたマーカを検出することで行う。

以下、図２〜図４を用いて本発明のマーカの構成例について説明する。本発明のマーカは発光型マーカであって、発光素子とレンズとを含み、発光素子の放射面上にレンズを着脱自在に取り付けられ、同一の発光素子に対して異なる散乱角を持つレンズを交換自在としている。

図２は、本発明のマーカの第１の構成例である。第１の構成例のマーカ１は、発光素子２を有する発光部と、この発光部に対して着脱自在のレンズ７とを備える。図２（ａ）は発光部の概略断面を示している。発光部は、発光素子２と、この発光素子２に接続されるリード３と、発光素子２で発光した光を反射させる反射面４と、反射面４で反射された光を外部に放射する放射面６を形成する前面樹脂部５を備え、発光素子２はリード３を介して接続されるバッテリー９によって駆動することができる。放射面６から放射される光１０は、反射面４によって平行光線あるいは平行光線に近い散乱角が小さな光線に形成される。なお、以下、光の散乱の程度を立体角に代えて散乱角で説明するものとする。

図２（ｂ）は、この発光部に対して着脱自在で交換自在なレンズ７の一例を示している。レンズ７Ａ，７Ｂは、入射面７ａ及び放射面７ｂを有しており、入射面７ａを発光部の放射面６に取り付けることによって、発光部から放射された光の散乱角を変更する。レンズ７Ａ，７Ｂは散乱角が異なり、入射面７ａから入射した光を所定の散乱角に散乱させて放射面７ｂから放射させる。レンズの散乱角は、例えば放射面の曲率によって調整することができる。

レンズ７と発光部との着脱は、例えば、レンズ７の入射面７ａと発光部の放射面６との間に透光性の接着剤を塗布することで行うほか、入射面７ａと放射面６とを密着させ、図示しない保持部材で保持固定することで行うことができる。図２（ｃ），（ｄ）は、それぞれ散乱角が異なるレンズ７Ａ，７Ｂを取り付けた状態を示している。

この構成により、マーカ１から放射される光の散乱角は、発光部に取り付けるレンズ７を交換することにより定めることができる。

図３は、本発明のマーカの第２の構成例である。第２の構成例のマーカ１１は、前記した第１の構成例と同様の、発光素子１２を有する発光部と発光部に対して着脱自在のレンズ１７とを備える構成において、レンズ１７をケース１８と一体に形成するものである。図３（ａ）は発光部の概略断面を示し、前記図２（ａ）で示した構成と同様に、発光部は、発光素子１２と、この発光素子１２に接続されるリード１３と、発光素子１２で発光した光を反射させる反射面１４と、反射面１４で反射された光を外部に放射する放射面１６を形成する前面樹脂部１５を備え、発光素子１２はリード１３を介して接続されるバッテリー１９により駆動される。放射面１６から放射される光２０は、反射面１４によって平行光線あるいは平行光線に近い散乱角が小さな光線に形成される。

図３（ｂ）は、この発光部に対して着脱自在で交換自在なレンズ１７の一例を示している。レンズ１７Ａ，１７Ｂは、ケース１８Ａ，１８Ｂと一体に形成され、発光部の放射面１６と対向する側には入射面１７ａが形成され、光を放射する側には放射面１７ｂが形成される。

レンズ１７Ａ，１７Ｂはケース１８Ａ，１８Ｂと一体に形成されているため、ケース１８Ａ，１８Ｂを発光部に取り付けることによって、レンズを装着することができる。このとき、入射面１７ａを発光部の放射面１６に密着さえることによって、発光部から放射された光の散乱角を変更する。レンズ１７Ａ，１７Ｂは散乱角が異なり、入射面１７ａから入射した光を所定の散乱角に散乱させて放射面１７ｂから放射させる。レンズの散乱角は、例えば放射面の曲率によって調整することができる。

レンズ１７の着脱はケース１８を着脱することにより行うことができ、レンズ交換を容易とすることができる。ケース１８と発光部との着脱は、ケース１８自体が持つ弾性を利用して行うほか、図示しない保持部材で保持固定するようにしてもよい。

図３（ｃ），（ｄ）は、それぞれ散乱角が異なるレンズ１７Ａ，１７Ｂを取り付けた状態を示している。

この構成により、マーカ１１から放射される光の散乱角は、発光部に取り付けるレンズ１７を交換することにより定めることができる。

図４は、本発明のマーカの第３の構成例である。前記した第１，２の構成例が反射型であるのに対して、第３の構成例のマーカ２１は透過型であるが、発光素子２２を有する発光部と発光部に対して着脱自在のレンズ２７とを備える構成の点では同様である。

図４（ａ）は発光部の概略断面を示し、発光部は、発光素子２２と、この発光素子２２に接続されるリード２３と、発光素子２２で発光した光を外部に放射する放射面２６を形成する前面樹脂部２５を備え、発光素子２２はリード２３を介して接続されるバッテリー（図示していない）により駆動される。放射面２６から放射される光３０は、放射面２６によって所定の散乱角となる。

図４（ｂ）は、この発光部に対して着脱自在で交換自在なレンズ２７の一例を示している。レンズ２７Ａ，２７Ｂは、入射面２７ａ及び放射面２７ｂを有しており、入射面２７ａを発光部の放射面２６に取り付けることによって、発光部から放射された光の散乱角を変更する。レンズ２７Ａ，２７Ｂは散乱角が異なり、入射面２７ａから入射した光を所定の散乱角に散乱させて放射面２７ｂから放射させる。レンズの散乱角は、例えば放射面の曲率によって調整することができる。

レンズ２７と発光部との着脱は、例えば、レンズ７の入射面２７ａと発光部の放射面３６との間に透光性の接着剤を塗布することで行うほか、入射面２７ａと放射面２６とを密着させ、図示しない保持部材で保持固定することで行うことができる。図４（ｃ），（ｄ）は、それぞれ散乱角が異なるレンズ２７Ａ，２７Ｂを取り付けた状態を示している。

この構成により、マーカ２１から放射される光の散乱角は、発光部に取り付けるレンズ２７を交換することにより定めることができる。

次に、本発明のマーカの散乱角の設定について、図５，６を用いて説明する。図５はマーカと撮像カメラと位置関係、及びこのときのマーカの散乱角を説明するための図である。図５において、撮像カメラ６０が撮像する対象物４０は移動領域５０内を移動するものとし、対象物４０にはマーカ４１が取り付けられているものとする。マーカ４１は発光型マーカであって所定の散乱角の散乱光を発光し、撮像カメラ６０はこのマーカ４１が発光する光を撮像することによってマーカ４１の３次元位置を求めろ。モーションキャプチャはこの３次元位置を用いて対象物４０の移動を取得する。

撮像カメラ６０が受光するマーカの受光光量ができるだけ多いことが望ましいことから、マーカ４１が発光する光の散乱角は小さい角度であることが求められる。一方、マーカ４１が発光する光の散乱角が小さい角度である場合には、撮像カメラがマーカ４１を捕らえる角度範囲が狭まるため、移動領域５０内の任意の位置に存在するマーカ４１を検出するには多数の撮像カメラ６０を移動領域５０の外周に配置する必要がある。

移動領域５０を囲むように配置した撮像カメラ６０（６０Ａ〜６０Ｈ）によって、移動領域５０内の任意の位置に存在するマーカ４１を検出するには、少なくとも２台の撮像カメラによってマーカ４１が捕らえられる必要がある。

この条件を満たすマーカの散乱角は、移動領域５０の外縁５１上の任意の位置にあるマーカについて、マーカから撮像カメラ６０をみたとき、散乱角の範囲内に隣接する３つの撮像カメラが存在する角度である。

例えば、図５において、移動領域５０の外縁５１上にあるマーカ４１について、隣接する３台の撮像カメラ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃをその散乱角内とするには、マーカ４１はその散乱角として少なくとも、３台の撮像カメラ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの内で、その両端の撮像カメラ６０Ａと６０Ｃとマーカ４１とで形成される角度θ１の角度を備える必要がある。

また、同様に、隣接する３台の撮像カメラ６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄをその散乱角内とするには、マーカ４１はその散乱角として少なくとも、３台の撮像カメラ６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄの内でその両端の撮像カメラ６０Ｂと６０Ｄとマーカ４１とで形成される角度θ２の角度を備える必要がある。

同様に、移動領域５０を囲むように配置した撮像カメラ６０Ａ〜６０Ｈについて同様して求めた角度θ３、…，θ８を備える必要があり、さらに、これらによって得られた角度（θ１〜θ８）の中で最大の散乱角を最小角度とする。

これによって設定された散乱角であれば、マーカ４１が移動領域５０内のどの位置に存在したとしても、移動領域５０を囲んで配置した撮像カメラ６０Ａ〜６０Ｈの少なくとも２台はこのマーカから発光される光を捕らえることができる。

図５は、移動領域５０及び撮像カメラ６０を配置する配置域６１（破線で示している）を円形で示しているが、移動領域５０及び配置域６１は円形である必要はなく任意とすることができる。

図６は、移動領域５０及び設定域６１の他の例を示し、閉じた曲線で示される外縁５１を有する移動領域５０を矩形の配置域６１で囲み、この配置域６１上に撮像カメラ６０Ａ〜６０Ｊが配置される。

この構成は、例えばスタジオ等において、対象物である被写体が移動する領域が移動領域により限定され、この移動領域内を移動する被写体を、スタジオの壁部側の設けた撮像カメラで撮像する際に適用することができる。

このとき、設定されるマーカの散乱角は、撮像カメラの設置台数や設置位置に依存して変わる。したがって、本発明によれば、このような撮像カメラの設置台数や設置位置などの撮像環境に適応したマーカの散乱角を設定することができる。

上記により定められた散乱角を満足するレンズを選択し、前記した本発明のマーカ構成によってマーカを形成することによって、撮像環境に適応したマーカを用いることができる。

図７は、本発明のマーカのレンズ選択を説明するための図である。図７において、マーカ７１は、発光部７２を複数の散乱角を異にするレンズ７３ａ〜７３ｄを有するレンズ群７３を備える。レンズ群７３が備えるレンズ７３ａ〜７３ｄは、それぞれ散乱角θ１〜θ４を備えている。使用するマーカは、前記したように撮像環境により散乱角を定め、この定められた散乱角を有するレンズをレンズ群７３の中から選択し、発光部７２に取り付けることによって構成することができる。なお、定められた散乱角と一致する散乱角を有するレンズがない場合には、この散乱角よりも大きな散乱角のレンズを選択する。

例えば、撮像環境により散乱角θ１が得られた場合には、レンズ群７３から散乱角がθ１のレンズ７３ａを選択し、発光部７１に選択したレンズ７３ａを取り付けることによってマーカ７１ａを構成し、対象物に取り付ける。また、撮像環境により散乱角θ２が得られた場合には、レンズ群７３から散乱角がθ２のレンズ７３ｂを選択し、発光部７１に選択したレンズ７３ｂを取り付けることによってマーカ７１ｂを構成し、対象物に取り付ける。

また、本発明の他の形態は、モーションキャプチャの撮像カメラの配置方法に適用することもできる。この撮像カメラの設置方法は、モーションキャプチャを行う移動領域である対象物が移動する範囲が定まり、また、この移動領域内に存在するマーカが定まっている場合において、移動領域内に存在するマーカを少なくとも２台の撮像カメラが撮像できるように撮像カメラを適当な位置に配置する方法である。

図８は、モーションキャプチャの撮像カメラの配置方法を説明するための図である。図８（ａ）において、撮像カメラ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの内少なくとの２台の撮像カメラにより撮像することができる散乱角Θを持つマーカ４１が設定されている状態を示している。この状態から次の撮像カメラを配置する場合、移動領域の外縁上の任意の点において複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の最小角を、マーカの散乱光の散乱角よりも大きく設定する。

図８（ｂ）は、撮像カメラ６０Ｃに隣接する撮像カメラ６０Ｄの設定状態を説明するものであり、配置する撮像カメラ６０Ｄの配置位置を、マーカ４１及び撮像カメラ６０Ｂとなす角度が散乱角Θとなるように設定する。

この処理を、移動領域の周囲で順に繰り返すことによって、撮像カメラの配置位置を定めることができる。

図９は、撮像カメラの他の配置例を示し、閉じた曲線で示される外縁５１を有する移動領域５０を曲線で示される配置域６１で囲み、この配置域６１上に撮像カメラ６０を配置する。

この構成は、例えばスタジオ等において、対象物である被写体が移動する領域が移動領域、及び撮像カメラが配置される配置が制限されている場合に適用することができる。

この形態によれば、このような対象物が移動する移動領域や、撮像カメラが配置される配置域が制限されている場合に、使用したマーカの散乱角に応じて撮像カメラの配置位置を定めることができる。

図１０は、モーションキャプチャ装置のシステム構成例を説明するための図である。図１０において、追尾カメラとなる撮像カメラ２０１Ａ〜２０１Ｄは、外部の同期信号発生装置２００からの同期信号によって同期がとられている。また、各撮像カメラ２０１Ａ〜２０１Ｄのパン，チルト，ズーム，フォーカスのデータも同期をとってデータ収集機２０３に収集される。また、データ収集機２０３は、フレームカウンタ２０２からフレームカウントを入力してフレーム間のデータ同期もとられる。

データ制御装置２０４は、これらカメラパラメータのデータと撮像カメラ２０１Ａ〜２０１Ｄからの画像データとを同期を合わせてまとめ、映像データ記憶装置２０５に蓄積する。ホスト制御装置２０６は、映像データ記憶装置２０５の蓄積するデータ、及びカメラパラメータ記憶装置のデータを入力し、シミュレーションを行うことができる。

本発明は、運動の解析やリハビリテーションへの適用、スポーツ中継への適用、人によるカメラ操作ができない環境への適用とう、様々な分野に適用することができる。

モーションキャプチャの概略を説明するための図である。 本発明のマーカの第１の構成例である。 本発明のマーカの第２の構成例である。 本発明のマーカの第３の構成例である。 マーカと撮像カメラと位置関係、及びこのときのマーカの散乱角を説明するための図である。 移動領域と設定域６１の他の例を示す図である。 本発明のマーカのレンズ選択を説明するための図である。 本発明のモーションキャプチャの撮像カメラの配置方法を説明するための図である。 本発明の撮像カメラの他の配置例を示す図である。 モーションキャプチャ装置のシステム構成例を説明するための図である。

符号の説明

１，１１，２１…マーカ
２，１２，２２…発光素子
３，１３，２３…リード
４…反射面
５，１５，２５…前面樹脂部
６，１６，２６…放射面
７，７Ａ，７Ｂ，１７，１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ…レンズ
７ａ，１７ａ，２７ａ…入射面
７ｂ，１７ｂ，２７ｂ…放射面
１８，１８Ａ，８Ｂ…ケース
９，１９…バッテリー
１０，２０，３０…光
４０…対象物
４１…マーカ
５０…移動領域
５１…外縁
６０，６０Ａ〜６０Ｈ…撮像カメラ
６１…設置域
７１，７１ａ，７１ｂ…マーカ
７２…発光部
７３…レンズ群
７３ａ〜７３ｄ…レンズ
１００…データ処理装置
１１０…基準物体
１１１…対象物
１０１Ａ〜１０１Ｄ…撮像カメラ
２００…同期信号発生装置
２０１Ａ〜２０１Ｄ…撮像カメラ
２０２…フレームカウンタ
２３０…データ収集機
２０４…データ制御装置
２０５…映像データ記憶装置
２０６…ホスト制御装置

Claims (8)

1. 発光素子と、
   所定の散乱角を有するレンズとを備え、
   前記レンズは前記発光素子の放射面に着脱自在とし、当該レンズの装着により所定の散乱角の散乱光を発光することを特徴とするマーカ。
2. 発光素子と、
   散乱角を異にする複数のレンズを有するレンズ群とを備え、
   前記レンズ群から選択されたレンズを発光素子の放射面に装着し、当該レンズの装着により所定の散乱角の散乱光を発光することを特徴とするマーカ。
3. 前記発光素子は、平行光を発光することを特徴とする請求項１又は２に記載のマーカ。
4. 撮像カメラに写し込まれたマーカの画像データからマーカの位置を解析して、マーカ及び／又はマーカを装着した対象物の動きを解析するモーションキャプチャであって、
   散乱光を発光するマーカと、
   対象物の閉じた移動領域を内側に囲んで配置し、前記マーカの散乱光を撮像する複数の撮像カメラとを備え、
   前記マーカの散乱光の散乱角は、前記移動領域の外縁上の任意の点において、前記複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の内の最大角度を最小角度とすることを特徴とするモーションキャプチャ。
5. 前記マーカの散乱光の散乱角は、予め設定された複数の散乱角の中において、前記最大角度よりも大きな角度の内で最小の散乱角であることを特徴とする、請求項４に記載のモーションキャプチャ。
6. 前記予め設定された複数の散乱角は、複数のレンズを有するレンズ群に設定される異なる複数の散乱角であり、
   前記マーカの散乱光の散乱角は、レンズ群に設定される複数の散乱角の内において、前記最大角度よりも大きな角度で最小の散乱角とすることを特徴とする、請求項５に記載のモーションキャプチャ。
7. 撮像カメラに写し込まれたマーカの画像データからマーカの位置を解析して、マーカ及び／又はマーカを装着した対象物の動きを解析するモーションキャプチャにおいて、
   散乱光の散乱角が異なる複数のマーカから一つのマーカを選択する方法であって、
   対象物の閉じた移動領域を内側に囲んで配置される複数の撮像カメラに対し、
   前記移動領域の外縁上の任意の点において、前記複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の最大角に対して、前記複数のマーカから前記散乱角が前記最大角よりも大きなマーカの内で最小の角度を持つマーカを選択することを特徴とする、モーションキャプチャのマーカの選択方法。
8. 撮像カメラに写し込まれたマーカの画像データからマーカの位置を解析して、マーカ及び／又はマーカを装着した対象物の動きを解析するモーションキャプチャにおいて、
   閉じた移動領域内の対象物を撮像する撮像カメラの配置方法であって、
   前記マーカの散乱光を撮像する複数の撮像カメラを、
   前記移動領域を内側に囲み、
   前記移動領域の外縁上の任意の点において前記複数の撮像カメラの内で隣接する任意の３台の撮像カメラの両端の撮像カメラを望む角度の最小角を、マーカの散乱光の散乱角よりも大きく設定して、
   配置することを特徴とする、モーションキャプチャの撮像カメラの配置方法。

Images