JP2005308699A - 位置姿勢推定方法及び装置ならびにこれに用いる計測用マーカ - Google Patents
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Abstract
【課題】計測用マーカを利用するための初期設定を簡便に行えるようにする。
【解決手段】カメラにより撮影された実空間に固定された計測用マーカの画像に基づいて該カメラの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定方法において、計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯領域と、該帯領域上の複数の所定位置に設けられた複数の部分マーカとを有する。ここで、該複数の部分マーカはそれぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能である。そして、カメラによって得られた計測用マーカの撮影画像より帯領域及び/又は部分マーカの特徴点を抽出し、抽出された特徴点が計測マークのどの特徴点であるかを特定する。そして、帯領域の位置を基準に定義された世界座標系における特定された特徴点の位置座標に基づいて、カメラの位置及び姿勢を推定する。
【選択図】 図4
【解決手段】カメラにより撮影された実空間に固定された計測用マーカの画像に基づいて該カメラの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定方法において、計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯領域と、該帯領域上の複数の所定位置に設けられた複数の部分マーカとを有する。ここで、該複数の部分マーカはそれぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能である。そして、カメラによって得られた計測用マーカの撮影画像より帯領域及び/又は部分マーカの特徴点を抽出し、抽出された特徴点が計測マークのどの特徴点であるかを特定する。そして、帯領域の位置を基準に定義された世界座標系における特定された特徴点の位置座標に基づいて、カメラの位置及び姿勢を推定する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、カメラの位置および姿勢を画像から推定する技術に関する。
VR(バーチャルリアリティ)システムは、コンピュータの作り出す三次元CGをユーザに提示することで、仮想の世界をあたかも現実であるかのように感じさせるシステムである。また、近年、現実世界の映像に三次元CGを合成することで現実世界にはない情報をユーザに提示する技術の開発もなされており、それらはMR(Mixed Reality、複合現実感)システムと呼ばれている。このようなMRシステムを実現する装置の代表的なものとして、ヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)があげられる。この場合、MRシステムでは、現実世界と仮想世界を合成してHMDに表示することにより、複合現実感を実現する。
上述のようなMRシステムでは、現実世界と三次元CGで表される仮想世界との位置合わせ技術が不可欠である。現実世界と仮想世界との位置がずれてしまうと、たとえば現実世界のテーブルの上に置いたはずの仮想のティーポットが浮いてしまったり沈み込んでしまったりして見えてしまう。そのため、現実世界と仮想世界との位置合わせを行う技術が従来より多数提案されている。
このような多くの位置合わせ技術の中でも特に有効な方法が、非特許文献1に記載されているような、画像を用いた位置合わせ技術である。この方法では、現実世界にあらかじめ位置の基準となる物体等を一つ以上配し、その物体をHMDに備えたビデオカメラによって撮影し、画像中における物体の位置からHMDの現実世界における位置を算出する。なお、現実世界にあらかじめ配置する物体としては、平面にあらかじめ定められた図形を印刷したもの(マーカと呼ばれる)が使われることが多い。
"マーカー追跡に基づく拡張現実感システムとそのキャリブレーション"(加藤博一ほか、日本バーチャルリアリティ学会論文誌 第4巻第4号、pp.607-616, 1999.)
"マーカー追跡に基づく拡張現実感システムとそのキャリブレーション"(加藤博一ほか、日本バーチャルリアリティ学会論文誌 第4巻第4号、pp.607-616, 1999.)
しかしながら、このようなマーカを用いた位置合わせ技術には、次のような問題があった。まず第1に、マーカそれ自体は蛍光色の同心円や二次元バーコード等で構成されることが多いが、そのようなマーカは現実世界のユーザにとって意味を持たないものであるため、不自然なものとして見えてしまうという問題がある。そのため、MRシステムを用いてデザインの評価を行う際などに目ざわりなものと感じられてしまうことがあった。また、マーカの意味がわかりづらいため、場合によっては事情を知らない第三者によって勝手にマーカを動かされてしまうという事態も起こりえた。
第2に、マーカをMRシステムで用いるための初期設定に時間がかかってしまうという問題があった。従来方法では、マーカを用いた位置合わせを行う際には、マーカの正確な位置があらかじめわかっている必要がある。そのため、巻尺や測量器等でマーカの位置を測定し、さらにそのマーカの位置をMRシステムに教えるためにマーカ記述ファイル等を作成してMRシステムに読み込ませる必要があった。これは特にマーカを複数配置した場合に煩雑であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、計測用マーカを利用するための初期設定を簡便に行えるようにすることを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明による3次元位置姿勢計測用のマーカは、以下の構成を備える。即ち、
縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯状部材と、
前記帯状部材上の複数の所定位置に設けられた、それぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能な、複数の部分マーカとを備える。
縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯状部材と、
前記帯状部材上の複数の所定位置に設けられた、それぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能な、複数の部分マーカとを備える。
また、上記の目的を達成するための本発明の一態様による位置姿勢推定法は、
カメラにより撮影された実空間に固定された計測用マーカの画像に基づいて該カメラの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定方法であって、
前記計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯領域と、該帯領域上の複数の所定位置に設けられた複数の部分マーカとを有し、該複数の部分マーカはそれぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能であり、
前記カメラによって得られた前記計測用マーカの撮影画像より帯領域及び/又は部分マーカの特徴点を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出された特徴点が前記計測マークのどの特徴点であるかを特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された特徴点の、前記帯領域の位置を基準に定義された世界座標系における位置座標に基づいて、前記カメラの位置及び姿勢を推定する推定工程とを備える。
カメラにより撮影された実空間に固定された計測用マーカの画像に基づいて該カメラの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定方法であって、
前記計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯領域と、該帯領域上の複数の所定位置に設けられた複数の部分マーカとを有し、該複数の部分マーカはそれぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能であり、
前記カメラによって得られた前記計測用マーカの撮影画像より帯領域及び/又は部分マーカの特徴点を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出された特徴点が前記計測マークのどの特徴点であるかを特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された特徴点の、前記帯領域の位置を基準に定義された世界座標系における位置座標に基づいて、前記カメラの位置及び姿勢を推定する推定工程とを備える。
本発明によれば、計測用マーカを利用するための初期設定を簡便に行える。
以下、図面を参照しながら、本発明による位置姿勢推定方法を実現するための最良の形態について説明する。
本実施形態では、現実世界に配置された自動車の1/2スケールモデルのCGをHMDをかけたユーザが観察し、デザインの評価をするというMRシステムを例として説明を行う。また、このMRシステムには、自動車のスケールモデル全体とHMDをかけたユーザを観察するための客観カメラが備えられているものとする。また、HMDに設けられたカメラの位置、姿勢と客観カメラの位置、姿勢は、それぞれのカメラから取得された画像に基づいて個別に推定される。
本実施形態による位置姿勢推定方法を実現するために、ユーザは次の準備を行う。まず、カメラ位置姿勢の推定に用いる2種類のマーカを用意する。本実施形態のマーカは次のような特徴を備える。
(1) それぞれ異なる色を基調としている。
(2) 帯状の形状であり、縦、横の長さはあらかじめ定められている。
(3) 一定間隔で目盛りが記されている。
(4) あらかじめ定められた位置に多角形の形状を有するマークが複数記されている。本実施形態では、最も外部の輪郭線が多角形をなすマークとする。
(5) 同じマーカに記されている(4)のマークはそれぞれ一意に判別できる。
(6) (4)のマークはそれぞれ上下左右が一意に判別できる。
(1) それぞれ異なる色を基調としている。
(2) 帯状の形状であり、縦、横の長さはあらかじめ定められている。
(3) 一定間隔で目盛りが記されている。
(4) あらかじめ定められた位置に多角形の形状を有するマークが複数記されている。本実施形態では、最も外部の輪郭線が多角形をなすマークとする。
(5) 同じマーカに記されている(4)のマークはそれぞれ一意に判別できる。
(6) (4)のマークはそれぞれ上下左右が一意に判別できる。
以降、帯状のマーカを全体マーカ、上記(4)のマークを部分マーカと呼称する。上述した(1)〜(6)の特徴を備えた全体マーカの例として、本実施形態では図3の全体マーカ301、302を用いる。全体マーカ301,302は具体的には次の特徴を備える。
(1) それぞれ赤色と青色を基調としている
(2) それぞれ縦の長さが10cm、横の長さが350cmである。
(3) 10cm間隔で小さい目盛りが、50cm間隔で大きい目盛りが入っている。
(4) 端から50cm、150cm、250cmの位置に一辺が10cmの正方形のマークが部分マーカとして印刷されている。
(5) 部分マーカの中にはそれぞれ『0』、『1』、『2』という文字が記されており、各部分マーカを一意に判別できる。
(6) 部分マーカは全て上下左右が一意に判別できる。なお、本実施形態では部分マーカの上下左右を数字の向きを判定することで行う。よって、『0』の上下左右を明示するために、部分マーカの数字0の下にアンダーラインを入れている。もちろん、部分マーカの上下左右の判別方法はこれに限られるものではなく、例えば、マークの形状を三角形や台形にして、マークの形状から上下左右を判別するようにしてもよい。
(1) それぞれ赤色と青色を基調としている
(2) それぞれ縦の長さが10cm、横の長さが350cmである。
(3) 10cm間隔で小さい目盛りが、50cm間隔で大きい目盛りが入っている。
(4) 端から50cm、150cm、250cmの位置に一辺が10cmの正方形のマークが部分マーカとして印刷されている。
(5) 部分マーカの中にはそれぞれ『0』、『1』、『2』という文字が記されており、各部分マーカを一意に判別できる。
(6) 部分マーカは全て上下左右が一意に判別できる。なお、本実施形態では部分マーカの上下左右を数字の向きを判定することで行う。よって、『0』の上下左右を明示するために、部分マーカの数字0の下にアンダーラインを入れている。もちろん、部分マーカの上下左右の判別方法はこれに限られるものではなく、例えば、マークの形状を三角形や台形にして、マークの形状から上下左右を判別するようにしてもよい。
全体マーカ301、302が用意できたら、ユーザはあらかじめ定められた方法で全体マーカ301、302を配置する。配置の際には次の条件、
『2つの全体マーカが、あらかじめ定められた位置と、あらかじめ定められた角度で重なり合うようにする』
を満たすようにする。
『2つの全体マーカが、あらかじめ定められた位置と、あらかじめ定められた角度で重なり合うようにする』
を満たすようにする。
この条件を満たすため、本実施形態では全体マーカ301、302を図4のように部分マーカ『0』の位置で直交するように配置する。ここで、ユーザが図4のように全体マーカを配置すると同時に、仮想世界の世界座標系が全体マーカ301、302を基準にして自動的に定義される。本実施形態では、図4に示されるように、全体マーカ301と302が交差した部分、すなわち部分マーカ『0』の部分を原点に、全体マーカ301の方向をX軸、部分マーカ302の方向をZ軸、鉛直上向き方向をY軸とする世界座標系401が定義されるものとする。
上記のように、本実施形態では全体マーカ301、302を配置することでユーザは自由に世界座標系を定義できる。また、全体マーカの世界座標が決まれば、全ての部分マーカや輪郭線の位置も決まる。そのため、従来必要であったマーカの位置測定やマーカ記述ファイルの作成は不要となる。また、全体マーカ301、302は現実世界と仮想世界との位置合わせのためのマーカとして機能するだけでなく、全体マーカに記された目盛りが現実世界における巻尺のようにして機能するため、仮想の自動車のスケールモデルの大きさを測定するために用いることができるようになる。
以上の準備を終えると、本実施形態によるカメラの位置姿勢推定方法を実行することができる。本実施形態におけるMRシステムには、図6に示されるようにHMD601をかけたユーザと、ユーザの背後からユーザを撮影する客観カメラ602がある。HMD601をかけたユーザは自分の視点から図5に示されるような仮想の自動車の1/2スケールモデルのCG501を観察し、客観カメラ602は固定された視点からスケールモデルのCG501を観察する。
図10は本実施形態によるMRシステムの構成を示すブロック図である。図10において、HMD601はユーザ視点の画像を取り込むためのカメラ101と複合現実感画像(MR画像)を提示するためのディスプレイ102を備える。客観カメラ602は客観カメラ制御ユニット104に接続される。CPU105はROM106に格納された制御プログラムを実行することにより本MRシステムにおける各種制御を実行する。例えば、図1及び図2のフローチャートを参照して後述するカメラ101及びカメラ602の位置姿勢を推定するための処理がCPU105によって実行される。RAM107はCPU105の作業用メモリを提供する。なお、各カメラから得られる画像データを格納する領域や、合成すべきCG画像等を描画するための領域もRAM107に含まれる。なお、CG画像は外部記憶装置108に格納されているCGデータに基づいて描画される。
図1は本実施形態における映像合成方法の処理の流れを示したフローチャートである。なお、本フローチャートに示される処理をコンピュータに実行させるための制御プログラムはMRシステムに備えられた記憶部としてのROM106に記憶されている。そして、ユーザがMRシステムにMR体験の開始を指示した際にMRシステムに備えられた映像処理部としてのCPU105がそのプログラムを読み出し、実行する。また、図1のフローチャートで示されるプログラムは、HMD601と客観カメラ602に対してそれぞれ独立に実行される。以下、図面を参照しながら、本実施形態によるカメラの位置姿勢推定方法の処理の流れについて説明する。
プログラムがスタートされると、ステップS101において画像が取得される。ステップS101では、HMD601や客観カメラ602のカメラが撮影した画像がMRシステム内の映像処理部に送られる。ステップS101の画像取得処理が終了すると、ステップS102において、カメラ位置姿勢推定処理が開始される。このカメラ位置姿勢推定処理では、現実世界と仮想世界との位置合わせを行うために、MRシステム内の映像処理部がHMD601や客観カメラ602が世界座標系401の中でどの位置姿勢になっているかを推定する。このカメラ位置姿勢推定処理では、上述したマーカ301,302を利用してカメラの位置及び姿勢を推定する。この推定処理自体はどのような手順でなされてもよいが、たとえば図2のフローチャートに示されるような手順でなされる。なお、図2のフローチャートに示される処理をコンピュータに実行させるための制御プログラムはMRシステムに備えられたROM106に記憶されている。そして、MRシステムに備えられた映像処理部としてのCPU106がステップS102のカメラ位置姿勢推定処理を実行するに際して読み出され、実行される。
ステップS201では全体マーカを認識する。まず、ステップS101で取得した画像から、エッジ検出や直線抽出等により全体マーカ301,302の特徴点を抽出する。全体マーカ301,302の特徴点の位置は全体マーカの形状と配置の方法によってあらかじめ決められる。ここで、図7は客観カメラ602の撮影した映像を示した図であり、その映像の中には2つの全体マーカ301,302が捉えられている。本実施形態の全体マーカの特徴点は、2つの全体マーカの交差点701、それぞれの全体マーカの端点702〜705である。そして、全体マーカ301,302の基調色等に基づき、各特徴点を一意に識別、特定する。
一般に、同一平面上にあって世界座標が既知の点が4点以上画像上で捉えられれば、その画像を撮影した内部パラメータが既知のカメラの世界座標における位置姿勢が求められることが知られている(非特許文献1を参照)。したがって、この過程で全体マーカの特徴点が4点以上特定されていればHMD601もしくは客観カメラ602の位置姿勢が求まるため、ステップS201aからステップS202へ進み、客観カメラ602のカメラ位置姿勢を算出する。もしも特徴点が3点以下しか特定できなかった場合には、ステップS203へ進み、部分マーカ認識処理を行うことにある。
ステップS202では、ステップS201で推定した各特徴点の座標と、それら特徴点の世界座標における三次元位置とを使ってHMD601もしくは客観カメラ602の位置および姿勢を求める。ここで、全体マーカの形状および配置方法はあらかじめ定められているため、特徴点の三次元位置は既知のものとして扱える。即ち、抽出した特徴点が全体マーカに設定されているいずれの特徴点に対応するものであるかを特定すれば、それらの特徴点の位置は既知となり、それらを用いてカメラの位置、姿勢を推定することができる。例えば、本実施形態における特徴点701〜705の世界座標における三次元位置はそれぞれ、
701:(x,y,z)=(0,0,0)
702:(x,y,z)=(0,0,300)
703:(x,y,z)=(300,0,0)
704:(x,y,z)=(−50,0,0)
705:(x,y,z)=(0,0,−50)単位:cm
となっている。
701:(x,y,z)=(0,0,0)
702:(x,y,z)=(0,0,300)
703:(x,y,z)=(300,0,0)
704:(x,y,z)=(−50,0,0)
705:(x,y,z)=(0,0,−50)単位:cm
となっている。
ステップS202によるカメラ位置姿勢算出が終わると、ステップS102を終了してステップS103の描画処理に進む。
ステップS203では、部分マーカを認識する。ここでは、ステップS101で取得した画像から、部分マーカの特徴点を抽出する。部分マーカの特徴点は部分マーカの形状によってあらかじめ決められる。図8はHMD601の撮影した映像を説明した図である。図8には全体マーカの特徴点は捉えられておらず、部分マーカが捉えられている。本実施形態では部分マーカは正方形として定められているので、その特徴点は、正方形の頂点801〜804である。
部分マーカの特徴点を抽出したら、次に部分マーカの同定および上下左右の同定を行う。この過程では、抽出した部分マーカが全体マーカにある複数の部分マーカのうちどのマーカであるのか、また部分マーカの上下左右をパターンマッチングなどの手法により同定する。なお、全体マーカ301,302のいずれに属する部分マーカであるかは、基調色(下地色)により判断できる。
以上の過程で、特徴点が4点以上見つかり、なおかつ部分マーカの同定および上下左右の同定ができれば、当該部分マーカから抽出された各特徴点を一意に特定できるので、それらの位置は既知である。よって、それらの特徴点を用いてHMD601もしくは客観カメラ602の位置姿勢を推定することができる。よって処理はステップS203aからステップS204へ進み、カメラ位置姿勢の算出を行う。ここで特徴点が3点以下しか見つからなかったり、特徴点が4点以上見つかっても部分マーカの同定ができなかった場合にはステップS205へ進み、輪郭検出処理を行うことになる。
ステップS204ではカメラ位置姿勢を算出する。即ち、ステップS203で求めた特徴点の座標と、その特徴点の世界座標における三次元位置とを使ってHMD601もしくは客観カメラ602の位置および姿勢を求める。上述のように、部分マーカの形状および配置方法はあらかじめ定められているため、特徴点の三次元位置は既知のものとして扱える。ステップS204によるカメラ位置姿勢算出が終わったらステップS102を終了してステップS103へ進む。
ステップS205は輪郭検出ステップである。このステップではまず、画像取得ステップS101で取得した画像から輪郭線を抽出する。ここで、図9はHMD601の撮影した映像を説明した図である。ここから輪郭線を抽出すると、全体マーカの輪郭線901,902、目盛りの輪郭線903,904などが抽出される。ここで、輪郭線が抽出された場合にはステップS206へ進み、直前の推定で得られたカメラ位置姿勢を補正する。輪郭線が抽出されない場合にはカメラ位置姿勢は不定であるものとしてステップS102を終了する。
一般に、画像上で特徴点が検出されず輪郭線のみが検出されている場合には、それを撮影したカメラの位置姿勢を完全に求めることはできない。そのため、ステップS206では、輪郭線の情報を用いて近似的にカメラの位置姿勢を求める。この位置姿勢を近似的に求める方法はどのような方法でもよいが、たとえば、カメラの位置情報には最も最近算定されたものを用い、姿勢の算出には輪郭線の情報を用いるという方法があげられる。この方法は、最も最近、たとえば前のサイクルでのステップS202,S204で算出された値を位置情報として用い、姿勢の算出には非特許文献1の2.3.1節に記されている手法を用いるというものである。この手法では直交する線の画像上での輪郭線から、その画像を撮影したカメラの姿勢を求めることができるため、全体マーカの輪郭線901,902、目盛りの輪郭線903,904などからカメラの姿勢を求めることができる。ステップS206が終了したならば、ステップS102を終了してステップS103に進む。なお、本例では姿勢の算出のみを行う構成としたが、姿勢が固定されているのであれば位置を算出することができる。或いは、輪郭線を用いて位置及び姿勢を補正する(不完全ではあるが)ようにしてもよいであろう。
ステップS103ではCG描画処理を行う。ここではステップS102で求めたHMD601や客観カメラ602の位置姿勢を、仮想世界を描画するカメラの位置姿勢として設定し、仮想世界のCG、たとえばスケールモデルのCG501の描画を行う。なお、この際、ステップS102においてカメラ位置姿勢が不定であると判定された場合には描画を行わない。ステップS103が終了したらステップS104へ進む。
ステップS104では、ステップS101においてHMD601や客観カメラ602で捉えられた映像に対して、ステップS103で描画されたCGを合成する。ステップS104が終了するとステップS105へ進む。ステップS105では、ステップS104で合成された映像を表示する。この際、HMD601でMR体験を行っている場合にはHMD601に備えられた表示部に合成画像を表示し、客観カメラ602でMR体験を行っている場合には図6には図示していない表示部に合成画像を表示する。一連の表示処理が終わり、ユーザが終了を指示した場合には図1の処理を終了する。終了の指示がなければステップS101に戻る。
以上、本発明を実現するための最良の形態について説明した。本実施の形態によればば、マーカを用いて現実世界と仮想世界との位置合わせを行うMRシステムにおいて、マーカが現実世界において巻尺のようにして機能するためユーザにとって違和感を与えることがない。また、マーカを配置した位置から自動的に世界座標が決まるため、マーカを簡便に配置することができる。また、マーカを用いた位置合わせを行う際に、ユーザにとって現実世界と違和感のないマーカを提供し、さらにそのマーカを利用するための初期設定を簡便に行うことができる位置姿勢推定方法が提供できる。
また、本実施形態のマーカによれば、HMDを装着しなくてもマーカを見ることによってCGがどこに描画されるかを判断したり、HMDを装着した際にはマーカを定規代わりにしてCGの大きさを把握したりすることができる。
また、本実施形態のマーカによれば、HMDを装着しなくてもマーカを見ることによってCGがどこに描画されるかを判断したり、HMDを装着した際にはマーカを定規代わりにしてCGの大きさを把握したりすることができる。
なお、本実施形態は位置姿勢推定方法をデザイン評価に用いた例であったが、デザイン評価だけでなく、ゲームや建築シミュレーションにも用いることが可能である。
なお、上記実施形態では2つの全体マーカを同じサイズのものとしたが、両方の全体マーカのサイズが既知であればよく、それぞれに異なるサイズのものであってもよい。また、2つの全体マーカの基調色(下地色)を異なるものとしたが、これは両全体マーカを区別するためのものであり、下地の模様を異なるものにする等、種々の変形が可能である。全体マーカ上に配置される部分マーカや目盛の形状等も上記実施形態に限定されるものではない。例えば、部分マーカは全体マーカと異なる下地色の多角形領域としてもよいことは明らかである。
更に、上記実施形態では2つの全体マーカを用いたが、1つの全体マーカを用いてもカメラの位置姿勢を推定できる。例えば、HMDのカメラから得られる画像は全体マーカよりも部分マーカである可能性の方が高く、1つの全体マーカを設けておけば十分な場合も考えられる。また2つの全体マーカは、必ずしも部分的に重なっている必要はなく、お互いに離れた位置にあってもよい。
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMなどを用いることができる。
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
Claims (15)
- 縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯状部材と、
前記帯状部材上の複数の所定位置に設けられた、それぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能な、複数の部分マーカとを備えることを特徴とする3次元位置姿勢計測用のマーカ。 - 前記複数の部分マーカの間に所定間隔で配置された目盛線を更に有することを特徴とする請求項1に記載の3次元位置姿勢計測用のマーカ。
- 前記帯状部材が粘着テープで構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元位置計測用のマーカ。
- 2つの前記帯状部材を所定位置及び所定角度で重ねた構成を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元位置計測用マーカ。
- カメラにより撮影された実空間に固定された計測用マーカの画像に基づいて該カメラの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定方法であって、
前記計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯領域と、該帯領域上の複数の所定位置に設けられた複数の部分マーカとを有し、該複数の部分マーカはそれぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能であり、
前記カメラによって得られた前記計測用マーカの撮影画像より帯領域及び/又は部分マーカの特徴点を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出された特徴点が前記計測マークのどの特徴点であるかを特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された特徴点の、前記帯領域の位置を基準に定義された世界座標系における位置座標に基づいて、前記カメラの位置及び姿勢を推定する推定工程とを備えることを特徴とする位置姿勢推定方法。 - 前記計測用マーカは、前記帯領域上の前記複数の部分マーカの間に所定間隔で配置された目盛線を更に備え、
前記特定工程により位置、姿勢を推定するのに必要な特徴点を特定できなかった場合、前記撮影画像より前記帯領域の輪郭線及び前記目盛線を抽出する第2抽出工程と、
カメラ位置姿勢の直前の推定結果と前記第2抽出工程で抽出された輪郭線及び目盛線の位置に基づいて、現在のカメラ位置及び姿勢を推定する第2推定工程とを更に備えることを特徴とする請求項5に記載の位置姿勢推定方法。 - 前記推定工程は、前記帯領域の特徴点を優先的に用いて位置及び姿勢の推定を行うことを特徴とする請求項5に記載の位置姿勢推定方法。
- 前記計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する2つの帯領域を、所定の位置で所定の角度をもって重ね合わせた形状を有することを特徴とする請求項5に記載の位置姿勢推定方法。
- 前記2つの帯領域のそれぞれは、その下地色が異なるものであり、
前記特定工程は、撮影画像中の帯領域の下地色を利用して抽出された特徴点を一意に特定することを特徴とする請求項8に記載の位置姿勢推定方法。 - 実空間上に配置された指標を撮影した画像に基づき、撮影部の位置及び姿勢を求める位置姿勢推定方法であって、
前記指標は仮想世界の座標系を定義する指標であり、
前記指標を撮影した画像から前記指標の特徴部を抽出し、
前記抽出された特徴部から前記撮影部の位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定方法であり、
前記座標系は、2つの帯状の形状を有する指標が交差した部分を原点とし、前記2つの帯状の形状を有する指標によって示される2つの方向および前記原点を通る鉛直方向を3軸とすることを特徴とする位置姿勢推定方法。 - 前記帯状の形状を有する指標は、所定位置に種類を識別可能な指標を有し、
前記特徴部には、前記識別可能な指標に関する特徴および前記帯状の形状の輪郭が含まれることを特徴とする請求項10に記載の位置姿勢推定方法。 - カメラにより撮影された実空間に固定された計測用マーカの画像に基づいて該カメラの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定装置であって、
前記計測用マーカは、縦及び横にそれぞれ所定の長さを有する帯領域と、該帯領域上の複数の所定位置に設けられた複数の部分マーカとを有し、該複数の部分マーカはそれぞれが一意に識別可能であるとともに上下左右を判別可能であり、
前記カメラによって得られた前記計測用マーカの撮影画像より帯領域及び/又は部分マーカの特徴点を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された特徴点が前記計測マークのどの特徴点であるかを特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された特徴点の、前記帯領域の位置を基準に定義された世界座標系における位置座標に基づいて、前記カメラの位置及び姿勢を推定する推定手段とを備えることを特徴とする位置姿勢推定装置。 - 実空間上に配置された指標を撮影した画像に基づき、撮影部の位置及び姿勢を求める位置姿勢推定装置であって、
仮想世界の座標系を定義する指標を撮影した画像から該指標の特徴部を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴部から前記撮影部の位置及び姿勢を推定する推定手段とを備え、
前記座標系は、2つの帯状の形状を有する指標が交差した部分を原点とし、前記2つの帯状の形状を有する指標によって示される2つの方向および前記原点を通る鉛直方向を3軸とすることを特徴とする位置姿勢推定装置。 - 請求項5乃至11のいずれかに記載の位置姿勢推定方法をコンピュータに実行させるための制御プログラム。
- 請求項5乃至11のいずれかに記載の位置姿勢推定方法をコンピュータに実行させるための制御プログラムを格納した記憶媒体。
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