JP2006058244A - 画像処理装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 建築物の内装及び外装のモデリング及び3次元計測を行う画像処理装置及びコンピュータプログラムの提供。
【解決手段】 建築物の内装の各壁面を撮像した撮像画像を取込み(S11)、各撮像画像から壁面の指定を受付ける(S12)。そして、各壁面の頂点の座標に基づいて、撮像装置の位置及び姿勢を算出し(S13)、撮像画像に写っている頂点と定義した頂点の位置との距離に関する評価関数を設定する(S14)。そして、算出した撮像装置の位置及び姿勢を初期値として評価関数を最適化し(S15)、室内寸法を表すパラメータを算出する(S16)。
【選択図】 図5
【解決手段】 建築物の内装の各壁面を撮像した撮像画像を取込み(S11)、各撮像画像から壁面の指定を受付ける(S12)。そして、各壁面の頂点の座標に基づいて、撮像装置の位置及び姿勢を算出し(S13)、撮像画像に写っている頂点と定義した頂点の位置との距離に関する評価関数を設定する(S14)。そして、算出した撮像装置の位置及び姿勢を初期値として評価関数を最適化し(S15)、室内寸法を表すパラメータを算出する(S16)。
【選択図】 図5
Description
本発明は、建築物の内装及び外装のモデリング及び3次元計測を行う画像処理装置及びコンピュータプログラムに関する。
従来、3次元計測装置として、レンジファインダ、レンジスキャナ等の光学式計測装置が知られている。レンジファインダを用いた3次元計測では、まず、計測対象物にレーザ光源の光ビームを照射し、計測対象物の表面にスポット光の照射点が形成されるようにする。そして、その照射点を含めた計測対象物の撮像画像を2台の撮像装置により取得し、三角測量の原理に従って照射点の3次元位置を計測する。一方、レンジスキャナを利用した3次元計測では、計測対象物にレーザ光を照射し、計測対象物からの反射光を受光する時間を計測することで計測対象物までの距離情報を取得し、その距離情報に基づきレーザ光の照射点の3次元位置を計測する。レーザ光を計測対象物に対して走査させることにより広範囲の3次元計測を一度に行うことができ、例えば、建築物の計測、地形の計測等に利用されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−364175号公報
しかしながら、レンジファインダ又はレンジスキャナ等の光学式計測装置を用いて3次元計測を行う場合、複雑な機器を現場に持ち込んで設置しなければならないため、それらの設置時間に多くの時間を要するという問題点を有している。また、レンジファインダ、レンジスキャナを利用するためには予備的な知識が必要なり、初心者が容易に利用できる環境を提供することができないという問題点を有していた。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として、平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求める構成とすることにより、予備知識がないユーザであっても容易に室内のモデリングを行うことができる画像処理装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
第1発明に係る画像処理装置は、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定する手段と、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする。
第1発明にあっては、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、求まる平面は厳密に直交する。
第2発明に係る画像処理装置は、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定する手段と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする。
第2発明にあっては、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点を変換した3次元座標系上の点と各頂点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、求まる平面は厳密に直交する。
第3発明に係る画像処理装置は、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像対象の位置及び姿勢を設定する手段と、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点を前記位置及び姿勢に基づいて前記撮像画像上に投影した点と、前記特徴点に対応した前記撮像画像上の点との距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする。
第3発明にあっては、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像して取込み、各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離、撮像対象に含まれる特徴点を撮像画像上に投影した点と特徴点に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、平面上にない3次元空間上の点についてもその3次元座標が求まる。
第4発明に係る画像処理装置は、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定する手段と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点に対応した撮像画像上の点を、前記位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記特徴点との間の距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする。
第4発明にあっては、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点を変換した3次元座標系上の点と各頂点との間の距離、及び特徴点に対応した点を変換した3次元座標系上の点と特徴点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、平面上にない3次元空間上の点についても3次元座標が求まる。
第5発明に係る画像処理装置は、第1発明乃至第4発明の何れかに記載した画像処理装置において、一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付ける手段を備え、受付けた情報に基づいて前記変数を設定するようにしてあることを特徴とする。
第5発明にあっては、一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付けるようにしているため、設定すべき変数を更に減らすことが可能となり、設定した評価関数を最小にする変数が比較的速やかに求まる。
第6発明に係る画像処理装置は、第5発明に係る画像処理装置において、前記配置関係は、一の平面と他の平面とのなす角度が90度、180度、又は270度の何れかであることを特徴とする。
第6発明にあっては、一の平面と他の平面とのなす角度を90度、180度、又は270度に限定して配置関係を定めているため、設定すべき変数を大幅に減らすことが可能となり、設定した評価関数を最小にする変数が比較的速やかに求まる。
第7発明に係る画像処理装置は、第1発明乃至第4発明の何れかに記載した画像処理装置において、前記平面の各頂点に対応した前記撮像画像上の点に基づいて各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を算出する手段を備え、算出した位置及び姿勢を、前記3次元座標を前記撮像画像上に投影する際の値として設定するようにしてあることを特徴とする。
第7発明にあっては、各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を算出するようにしているため、定義した3次元座標を撮像画像上に射影することが可能となり、射影した点を初期値として評価関数を最小化することで速やかに設定した変数が求まる。
第8発明に係る画像処理装置は、第1発明乃至第7発明の何れかに記載した画像処理装置において、算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求める手段を備えることを特徴とする。
第8発明にあっては、算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求めるようにしているため、撮像対象の3次元形状が求まる。
第9発明に係る画像処理装置は、第1発明乃至第8発明の何れかに記載した画像処理装置において、前記撮像対象は、建築物の内装又は外装であることを特徴とする。
第9発明にあっては、建築物の内装又は外装を撮像対象としているため、建築物の内装又は外装のモデリングが可能となる。
第10発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とする。
第10発明にあっては、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として、平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、求まる平面は厳密に直交する。
第11発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とする。
第11発明にあっては、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点を変換した3次元座標系上の点と各頂点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、求まる平面は厳密に直交する。
第12発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点を前記位置及び姿勢に基づいて前記撮像画像上に投影した点と、前記特徴点に対応した前記撮像画像上の点との距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とする。
第12発明にあっては、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像して取込み、各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離、撮像対象に含まれる特徴点を撮像画像上に投影した点と特徴点に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、平面上にない3次元空間上の点についても3次元座標が求まる。
第13発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点に対応した撮像画像上の点を、前記位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記特徴点との間の距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とする。
第13発明にあっては、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点を変換した3次元座標系上の点と各頂点との間の距離、及び特徴点に対応した点を変換した3次元座標系上の点と特徴点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしているため、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、平面上にない3次元空間上の点についても3次元座標が求まる。
第14発明に係るコンピュータプログラムは、第10発明乃至第13発明の何れかに記載したコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付けさせるステップを更に有することを特徴とする。
第14発明にあっては、一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付けるようにしているため、設定すべき変数を更に減らすことが可能となり、設定した評価関数を最小にする変数が比較的速やかに求まる。
第15発明に係るコンピュータプログラムは、第14発明に係るコンピュータプログラムにおいて、前記配置関係は、一の平面と他の平面とのなす角度が90度、180度、又は270度の何れかであることを特徴とする。
第15発明にあっては、一の平面と他の平面とのなす角度を90度、180度、又は270度に限定して配置関係を定めているため、設定すべき変数を大幅に減らすことが可能となり、設定した評価関数を最小にする変数が比較的速やかに求まる。
第16発明に係るコンピュータプログラムは、第10発明乃至第13発明の何れかに記載したコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を、前記平面の各頂点に対応した各撮像画像上の点に基づいて算出させるステップを有し、算出した位置及び姿勢を、前記3次元座標を前記撮像画像上に投影する際の値として設定するようにしてあることを特徴とする。
第16発明にあっては、各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を算出するようにしているため、定義した3次元座標を撮像画像上に射影することが可能となり、射影した点を初期値として評価関数を最小化することで速やかに設定した変数が求まる。
第17発明に係るコンピュータプログラムは、第10発明乃至第16発明の何れかに記載したコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求めさせるステップを更に有することを特徴とする。
第17発明にあっては、算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求めるようにしているため、撮像対象の3次元形状が求まる。
第1発明及び第10発明による場合は、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、各平面の隣り合う2辺の長さを算出すべき変数として、平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしている。したがって、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、レンジファインダ又はレンジスキャナ等の大型の光学式計測装置を持ち込む必要がなくなるため、撮像対象の3次元形状を容易に取得することができると共に、設置時間等に伴う計測時間の長時間化を回避することができる。
第2発明及び第11発明による場合は、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点を変換した3次元座標系上の点と各頂点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしている。したがって、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なりより少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、レンジファインダ又はレンジスキャナ等の大型の光学式計測装置を持ち込む必要がなくなるため、撮像対象の3次元形状を容易に取得することができると共に、設置時間等に伴う計測時間の長時間化を回避することができる。
第3発明及び第12発明による場合は、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像して取込み、各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点と記述した3次元座標に対応する撮像画像上の点との間の距離、撮像対象に含まれる特徴点を撮像画像上に投影した点と特徴点に対応する撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしている。したがって、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点の対応付けによりモデリングが可能となるため、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、平面上にない3次元空間上の点についてもその3次元座標を求めることができる。
第4発明及び第13発明による場合は、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像して取込み、各平面を規定するパラメータを算出すべき変数として平面の各頂点の3次元座標を記述し、頂点に対応する撮像画像上の点を変換した3次元座標系上の点と各頂点との間の距離、及び特徴点に対応した点を変換した3次元座標系上の点と特徴点との間の距離に関する評価関数を設定し、設定した評価関数に基づいて変数を求めるようにしている。したがって、任意の点の3次元座標を求める一般のモデリングと異なり、より少ない枚数の画像、及びより少ない特徴点によりモデリングが可能となり、算出すべき変数を大幅に減らすことが可能となる。また、平面上にない3次元空間上の点についてもその3次元座標を求めることができる。
第5発明及び第14発明による場合は、一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付けるようにしている。したがって、設定すべき変数を更に減らすことが可能となり、設定した評価関数を最小にする変数を比較的速やかに求めることができる。
第6発明及び第15発明による場合は、一の平面と他の平面とのなす角度を90度、180度、又は270度に限定して配置関係を定めている。したがって、設定すべき変数を大幅に減らすことが可能となり、設定した評価関数を最小にする変数を比較的速やかに求めることができる。
第7発明及び第16発明による場合は、各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を算出するようにしている。したがって、定義した3次元座標を撮像画像上に射影することが可能となり、射影した点を初期値として評価関数を最小化することで速やかに設定した変数を求めることができる。
第8発明及び第17発明による場合は、算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求めるようにしているため、撮像対象の3次元形状を求めることができる。
第9発明による場合は、建築物の内装又は外装を撮像対象としているため、建築物の壁面の頂点の3次元座標を求めることによりモデリング及び3次元計測が可能となる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1.
図1は本実施の形態においてモデリングの対象となる室内の平面図であり、図2は同じく側面図である。図1において紙面の上側を北、下側を南として以下の説明を行う。室内の外周は、北側の壁面W1、東側の3つの壁面W2,W3,W4、南側の壁面W5、西側の2つの壁面W6,W7により構成されている。
実施の形態1.
図1は本実施の形態においてモデリングの対象となる室内の平面図であり、図2は同じく側面図である。図1において紙面の上側を北、下側を南として以下の説明を行う。室内の外周は、北側の壁面W1、東側の3つの壁面W2,W3,W4、南側の壁面W5、西側の2つの壁面W6,W7により構成されている。
北側の壁面W1にはドア41が設置されており、南側の壁面W5には窓42が設置されている。東側の3つの壁面W2,W3,W4は、本来的には連続した1枚の壁面であるが、2本の柱によって分割されているため、3枚の別個の壁面W2,W3,W4として取扱うこととする。なお、本実施の形態では、柱P1,P2の表面も壁面として取扱うようにしている。すなわち、図1に示した例では、柱P1を3枚の壁面W8,W9,W10として取扱い、柱P2は3枚の壁面W11,W12,W13として取扱う。
西側の2つの壁面W6,W7も本来的には1枚の壁面で構成されているが、撮像装置20(図3参照)の撮像範囲に収めきれない場合には、その壁面の中途部に吊下げ紐31と錘32とからなる振り子30を吊り下げることによって、仮想的に2枚の壁面W6,W7に分割することを行う。
図3は室内を撮像している様子を示す模式図である。図3(a)は北側の壁面W1を撮像している様子を示している。ユーザが壁面W1の4つの頂点が撮像範囲に収まる撮像位置(例えば、POS1で示した位置)から撮像装置20によって壁面W1を撮像することによって、壁面W1を含んだ撮像画像を取得する。同様に、図3(b)は東側の3枚の壁面W2,W3,W4及び柱P1,P2(壁面W8〜W13)を撮像している様子を示している。例えば、POS2〜POS4で示した位置から壁面W2,W3,W4及び柱P1,P2を撮像することにより、壁面W2〜W3,W8〜W13が含まれた撮像画像を取得する。
南側の壁面W5、西側の壁面W6,W7についても同様であり、図3(c)、図3(d)に示したように、例えばPOS5〜POS7に示した位置から壁面W5〜W7を撮像することにより、各壁面W5,W6,W7が含まれた撮像画像を取得する。
本実施の形態では、このようにして各壁面W1,W2,…,W13が含まれた7枚の撮像画像を用いて室内のモデリングを行う。
図4は本実施の形態に係る画像処理装置の内部構成を説明するブロック図である。画像処理装置10はCPU11を備えており、該CPU11にはROM13、RAM14、操作部15、表示部16、画像入力部17、補助記憶部18、記憶部19等の各種ハードウェアがバス12を介して接続されている。CPU11は、ROM13に格納された各種制御プログラムに従って前述のハードウェアを制御するとともに、記憶部19にインストールされた本発明のコンピュータプログラムをRAM14上のロードして実行することにより、画像入力部17を通じて入力された撮像画像に基づいて室内の3次元形状を復元する装置として機能するように構成されている。なお、当該画像処理は必ずしもCPU11が行う必要はなく、画像処理専用のASIC(Application Specifide Integrated Circiut)を設けて、CPU11から指示を与えることにより、画像処理専用のASICに画像処理を行わせる形態であってもよい。また、RAM14はSRAM又はフラッシュメモリ等で構成され、ROM13に格納された制御プログラムの実行時に発生するデータ等を記憶する。
操作部15は、キーボード、マウス、タブレット等の入力装置からなり、画像処理をする際の指示、選択操作等を受付ける。表示部16は、CRTディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の表示装置からなり、操作部15を通じて入力された各種の情報を表示するとともに、外部から入力された撮像画像、及び3次元形状の復元を実行した後の画像等を表示する。
画像入力部17は、撮像装置20が生成した画像データを入力するための入力装置を備えている。この入力装置として、USB(Universal Serial Bus)の規格に準拠した接続ポート、可搬型の半導体メモリに記憶された画像データを読取るための読取装置等を採用することができる。撮像装置20がUSBに準拠した接続ポートを持ち、通信ケーブルを介して外部に画像データを送出できるようになっている場合には、前述の接続ポートに通信ケーブルを接続して画像データを通信により受信する。また、撮像装置20がUSBのインタフェースを持たず、可搬型の半導体メモリにより画像データの受渡しが行われる場合には、前述の読取装置が利用される。なお、この読取装置は画像処理装置10に内蔵したものであってもよく、外付けにしたものであってもよい。
補助記憶部18は、本発明のコンピュータプログラムを記録したFD、CD−ROM等の記録媒体Mからコンピュータプログラムを読取るFDドライブ、CD−ROMドライブ等からなり、読取られたコンピュータプログラムは記憶部19に記憶される。CPU11が当該コンピュータプログラムを実行する場合、記憶部19に記憶されたコンピュータプログラムを一旦RAM14上にロードし、CPU11がそのコンピュータプログラムに含まれる命令コードをデコードすることによって一連のプログラムとして解釈を行い、コンピュータプログラムを実行する。
記憶部19は、HDD装置等の記憶装置を備えており、前述のコンピュータプログラム、及び画像入力部17から入力された画像データ、3次元形状を復元した画像データ等を一時的に記憶する。
図5は本画像処理装置10による画像処理の手順を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートでは、前述した13枚の壁面W1〜W13から構成される室内のモデリングを行う手順について説明する。画像処理装置10による画像処理に先立って、ユーザは、まず、壁面W1〜W13が撮像画像の何れかに含まれるように建築物の内装を撮像装置20により撮像する。撮像装置20が取得した撮像画像は画像入力部17を通じて画像処理装置10の内部に取込まれる(ステップS11)。画像処理装置10のCPU11は、取込んだ撮像画像のデータを一時的に記憶部19に記憶する。
次いで、画像処理装置10のCPU11は各撮像画像から壁面の指定を受付ける(ステップS12)。具体的には、CPU11は、記憶部19に一時的に記憶させた撮像画像から選択した一の撮像画像を表示部16に表示し、操作部15を利用した操作により各壁面の頂点の4つの座標の指定を受付けることにより、壁面を指定させる。
図6は壁面の指定を受付ける際に表示する撮像画像の一例を示す模式図である。図6(a)は、POS5で示した位置から壁面W5を撮像して取得した撮像画像を示しており、壁面W5の指定を受付ける際にCPU11はその撮像画像を表示部16に表示させる。そして、操作部15に備えられたマウスを操作してカーソル(不図示)を移動させ、壁面W5の頂点の座標(u15,v15),(u25,v25),(u35,v35),(u45,v45)を指定させる。指定した座標はRAM14に記憶される。
また、図6(b)は、POS7で示した位置から壁面W7を撮像して取得した撮像画像を示しており、壁面W7の指定を受け付ける際にCPU11はその撮像画像を表示部16に表示させる。なお、この場合、壁面W7と隣接する壁面W6との継ぎ目がないため、壁面W7の頂点を示す点の一部が明瞭に表示されていない。そのため、図6(b)に示した破線のように、振り子30を鉛直方向に延出させたガイドラインを表示する。その結果、ユーザは壁面W7の頂点の座標を容易に選択することができる。そして、壁面W7の頂点として座標(u17,v17),(u27,v27),(u37,v37),(u47,v47)を指定させる。指定した座標はRAM14に記憶される。
そして、CPU11は、他の撮像画像についても同様の操作を受付けることにより、各撮像画像に写されている壁面の指定を受付ける。このようにして、j番目(j=1〜13)の撮像画像に対して壁面Wj(j=1〜13)の頂点の座標(u1j,v1j),(u2j,v2j),(u3j,v3j),(u4j,v4j)の指定を受付ける。CPU11は、受付けた座標をRAM14に記憶させる。
次いで、CPU11は、壁面W1〜W13の頂点の座標に基づき、壁面W1〜W13を撮像した際の撮像装置20の位置及び姿勢を算出する(ステップS13)。以下、撮像装置20の位置及び姿勢の算出手順を、図7に示した撮像画像と壁面との配置関係を示す模式図を用いて説明する。なお、撮像装置20の位置及び姿勢の算出手順については、特定の壁面(W1〜W13)に限定せずに説明することとする。また、これらの算出は、CPU11の演算処理によって行われる。
撮像画像の各画素を示すデジタル座標(x,y)と、壁面内(XY平面内)の任意の点の座標(X,Y,0)との関係は、撮像装置20の回転行列Rと並進ベクトルtとを用いて、
のように表すことができる。ここで、行列Hを、
により定義し、注目している壁面の4つの頂点の座標(a,b,0),(−a,b,0),(a,−b,0),(−a,−b,0)を数式(1)の右辺に代入した場合、
となる。ここで、a及びbはそれぞれ壁面の長辺又は短辺の半分の長さを表しており、λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4は定数を表している。数式(3−1)〜数式(3−4)から
が導かれ、λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4についてまとめた場合、
となる。ここで、
とした場合、BT Bの最小固有値に対応する固有ベクトルとして、λ1 ,λ2,λ3 ,λ4 をこれらの自乗和が単位長である条件下で求めることができる。
一方、数式(3−1)〜数式(3−4)を次のように変形し、
数式(7−1)及び数式(7−2)のノルムをとった場合、
となる。これらの式により、a,bを求めることができる。ただし、空間のスケールが任意であるため、a,bの絶対値を求めることはできず、a及びbの比率のみが求まる。更に、求めたa,bを数式(7−1)及び数式(7−2)に代入した場合、回転行列Rを求めることができ、数式(7−3)により並進ベクトルtを求めることができる。
次いで、CPU11は、パラメータとして設定した壁面の長辺及び短辺の長さを求めるために、撮像画像に写されている壁面の頂点と、前述のようにして求めた回転行列R及び並進ベクトルtにより撮像画像上に射影した点との間の距離に関する評価関数を設定する(ステップS14)。評価関数は次式により表すことができる。
ここで、M(i,j)は対応行列であり、i番目の点がj番目の画像にある場合1となり、i番目の点がj番目の画像にない場合0となる。(uij,vij)はj番目の撮像画像におけるi番目の頂点の座標であり、fj は撮像装置20の焦点距離、Rj ,tjはそれぞれ世界座標系におけるj番目の撮像画像を取得した際の撮像装置20の回転行列、並進ベクトルを表す。なお、撮像装置20の焦点距離が未知である場合には、数式(9)に示した評価関数を最適化して求めるが、焦点距離が既知である場合には、評価関数のパラメータから外すようにしても良い。p,qはそれぞれ3次元空間から撮像画像の横方向及び縦方向への射影関数を表す。また、Mi(a,b,c)はi番目の頂点の3次元座標であり、
のように表すことができる。ベクトルa、ベクトルb、ベクトルcは、それぞれX方向、Y方向、Z方向の室内寸法を表すパラメータを含んだベクトルであり、次のように表すことができる。
すなわち、ベクトルa、ベクトルb、ベクトルcの各要素はそれぞれX方向、Y方向、Z方向の各パーツの長さを表す。また、ベクトルh、ベクトルi、ベクトルjの各要素は、−1,0,1の何れかの値をとり、それぞれの頂点のベクトルa,ベクトルb,ベクトルcの各要素との関係をあらわす。
次いで、CPU11は、ステップS13にて算出した撮像装置20の位置及び姿勢を初期値として評価関数を最適化し(ステップS15)、室内寸法を表すパラメータを算出する(ステップS16)。
次いで、CPU11は、任意の2点間の既知距離の入力を受付けることにより(ステップS17)、空間のスケールを設定する。空間のスケールが設定された場合、3次元計測を実行することができ(ステップS18)、壁面上の任意の2点間の距離、壁面上の閉領域の面積、壁面によって構成される閉領域の容積等を計測することができる。
また、本実施の形態では、前述した評価関数を最適化することにより各撮像画像を撮像した際の撮像装置20の位置及び姿勢が求まるため、壁面上の点でない場合であってもその点が2枚以上の撮像画像に対応点として撮像されている場合には、三角測量の原理により3次元座標を求めることができる。例えば、建築物の外装を撮像対象として撮像し、水平面に対して垂直に建てられた壁面部分の3次元計測を本発明の手法により実施すると共に、それ以外の部分(例えば、屋根)の形状を三角測量の原理により求めることが可能となる。
なお、本実施の形態では、評価関数を最適化するに先立ち、壁面W1,W2,…,W13を撮像したときの撮像装置20の位置及び姿勢に関する初期値を求める構成としたが、各撮像画像が壁面W1,W2,…,W7の真正面から撮像された画像とみなして初期値を与える構成であってもよい。
実施の形態2.
実施の形態1では、撮像対象として含まれる壁面(W1〜W13)の頂点の3次元座標を求めることによって3次元計測を行う構成としたが、撮像対象が壁面上又は壁面以外の任意の空間上に特徴点を含んでいる場合には、この特徴点を画像上に射影した点と画像上の対応点との間の距離に関する評価関数を前述した評価関数に組込み、前記特徴点の3次元座標を求めることも可能である。なお、本実施の形態でも撮像環境、及び画像処理装置10の内部構成については実施の形態1と全く同様であるため、その説明を省略することとする。
実施の形態1では、撮像対象として含まれる壁面(W1〜W13)の頂点の3次元座標を求めることによって3次元計測を行う構成としたが、撮像対象が壁面上又は壁面以外の任意の空間上に特徴点を含んでいる場合には、この特徴点を画像上に射影した点と画像上の対応点との間の距離に関する評価関数を前述した評価関数に組込み、前記特徴点の3次元座標を求めることも可能である。なお、本実施の形態でも撮像環境、及び画像処理装置10の内部構成については実施の形態1と全く同様であるため、その説明を省略することとする。
図8は本画像処理装置による画像処理の手順を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートでは、前述した13枚の壁面W1〜W13から構成される室内のモデリングを行う手順について説明する。画像処理装置10による画像処理に先立って、ユーザは、まず、壁面W1〜W13が撮像画像の何れかに含まれるように建築物の内装を撮像装置20により撮像する。撮像装置20が取得した撮像画像は画像入力部17を通じて画像処理装置10の内部に取込まれる(ステップS21)。画像処理装置10のCPU11は、取込んだ撮像画像のデータを一時的に記憶部19に記憶する。
次いで、画像処理装置10のCPU11は各撮像画像から壁面の指定を受付ける(ステップS22)。具体的には、CPU11は、記憶部19に一時的に記憶させた撮像画像から選択した一の撮像画像を表示部16に表示し、操作部15を利用した操作により各壁面の頂点の4つの座標の指定を受付けることにより、壁面を指定させる。そして、撮像画像を順次的に変更することによって、全ての撮像画像に含まれる壁面を指定させる。指定した頂点の座標はRAM14に記憶される。
次いで、CPU11は、撮像対象に含まれる特徴点に対応した撮像画像上の点の指定を受付ける(ステップS23)。具体的には、CPU11は、記憶部19に一時的に記憶させた撮像画像から選択した一の撮像画像を表示部16に表示し、操作部15を利用した操作により特徴点に対応した点の座標の指定を受付ける。そして、撮像画像を順次的に変更することによって、全ての撮像画像に含まれる特徴点を指定させる。指定した特徴点の座標はRAM14に記憶される。
次いで、CPU11は、壁面W1〜W13の頂点の座標に基づき、壁面W1〜W13を撮像した際の撮像装置20の位置及び姿勢を算出する(ステップS24)。算出手順については実施の形態1と全く同様であるため、その説明を省略することとする。
次いで、CPU11は、パラメータとして設定した壁面の長辺及び短辺の長さ、及び特徴点の3次元座標を求めるために、撮像画像に写されている壁面の頂点と、前述のようにして求めた回転行列R及び並進ベクトルtにより撮像画像上に射影した点との間の距離、及び特徴点に対応した撮像画像上の点と、特徴点を撮像画像上に射影した点との間の距離に関する評価関数を設定する(ステップS25)。評価関数は次式により表すことができる。
ここで、右辺の第1項及び第2項は、前述した数式(9)と同様である。すなわち、壁面の頂点に関する評価関数を表す。また、右辺の第3項及び第4項は、本実施の形態にて新たに加えられた評価関数を表す。ここで、B(k,j)は、k番目の特徴点がj枚目の撮像画像に写っている場合は1、それ以外の場合は0となる係数である。ukj,vkjはk番目の特徴点がj枚目の撮像画像に写っている場合の特徴点のデジタル座標である。Xk ,Yk ,Zk はk番目の特徴点の3次元座標、p(Xk,Yk ,Zk ,fj ,Rj ,tj )、q(Xk,Yk ,Zk ,fj ,Rj ,tj )はk番目の特徴点をj枚目の撮像画像に射影する関数である。
次いで、CPU11は、ステップS24にて算出した撮像装置20の位置及び姿勢を初期値として評価関数を最適化し(ステップS26)、室内寸法を表すパラメータを算出する(ステップS27)。
次いで、CPU11は、任意の2点間の既知距離の入力を受付けることにより(ステップS28)、空間のスケールを設定する。空間のスケールを設定した場合、3次元計測を実行することができる(ステップS29)。
10 画像処理装置
11 CPU
12 バス
13 ROM
14 RAM
15 操作部
16 表示部
17 画像入力部
18 補助記憶部
19 記憶部
20 撮像装置
M 記録媒体
11 CPU
12 バス
13 ROM
14 RAM
15 操作部
16 表示部
17 画像入力部
18 補助記憶部
19 記憶部
20 撮像装置
M 記録媒体
Claims (17)
- 方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、
前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定する手段と、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、
前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定する手段と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、
前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像対象の位置及び姿勢を設定する手段と、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点を前記位置及び姿勢に基づいて前記撮像画像上に投影した点と、前記特徴点に対応した前記撮像画像上の点との距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込み、所定の3次元座標系にて表した前記撮像対象の3次元形状を、前記撮像画像に基づいて求める画像処理装置において、
前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定する手段と、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義する手段と、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定する手段と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点に対応した撮像画像上の点を、前記位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記特徴点との間の距離に関する評価関数を設定する手段と、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出する手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付ける手段を備え、受付けた情報に基づいて前記変数を設定するようにしてあることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の画像処理装置。
- 前記配置関係は、一の平面と他の平面とのなす角度が90度、180度、又は270度の何れかであることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記平面の各頂点に対応した前記撮像画像上の点に基づいて各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を算出する手段を備え、算出した位置及び姿勢を、前記3次元座標を前記撮像画像上に投影する際の値として設定するようにしてあることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の画像処理装置。
- 算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求める手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1つに記載の画像処理装置。
- 前記撮像対象は、建築物の内装又は外装であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1つに記載の画像処理装置。
- コンピュータに、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。 - コンピュータに、方形状の1又は複数の平面からなる撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。 - コンピュータに、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、設定した位置及び姿勢に基づいて前記3次元座標を前記撮像画像上に投影した点と、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点を前記位置及び姿勢に基づいて前記撮像画像上に投影した点と、前記特徴点に対応した前記撮像画像上の点との距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。 - コンピュータに、方形状の1又は複数の平面を含み、特徴点を有する撮像対象を撮像装置により撮像して取得した1又は複数の撮像画像を取込んだ後、所定の座標系で表した前記撮像対象の3次元形状を前記撮像画像に基づいて求めさせるステップを有するコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の形状を規定するパラメータを算出すべき変数として設定させるステップと、コンピュータに、前記3次元座標系における前記平面の各頂点の3次元座標を、前記変数を用いて定義させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象を撮像した際の前記撮像装置の位置及び姿勢を設定させるステップと、コンピュータに、前記撮像対象に含まれる各平面の頂点に対応した撮像画像上の点を、設定した位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記各頂点との間の距離、及び前記撮像対象に含まれる特徴点に対応した撮像画像上の点を、前記位置及び姿勢に基づいて変換した前記3次元座標系上の点と、前記特徴点との間の距離に関する評価関数を設定させるステップと、コンピュータに、設定した評価関数に基づいて前記変数を算出させるステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。 - コンピュータに、一の平面と他の平面との配置関係に関する情報を受付けさせるステップを更に有することを特徴とする請求項10乃至請求項13の何れか1つに記載のコンピュータプログラム。
- 前記配置関係は、一の平面と他の平面とのなす角度が90度、180度、又は270度の何れかであることを特徴とする請求項14に記載のコンピュータプログラム。
- コンピュータに、各撮像画像を撮像した際の撮像装置の位置及び姿勢を、前記平面の各頂点に対応した各撮像画像上の点に基づいて算出させるステップを有し、算出した位置及び姿勢を、前記3次元座標を前記撮像画像上に投影する際の値として設定するようにしてあることを特徴とする請求項10乃至請求項13に記載のコンピュータプログラム。
- コンピュータに、算出した変数を用いて各平面の頂点の3次元座標を求めさせるステップを更に有することを特徴とする請求項10乃至請求項16の何れか1つに記載のコンピュータプログラム。
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- 2004-08-23 JP JP2004242829A patent/JP2006058244A/ja not_active Withdrawn
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