JP2008275391A - 位置姿勢計測装置及び位置姿勢計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一つ以上の計測対象物体を撮像する撮像装置と計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を、計測対象物体の3次元モデルを利用して計測する位置姿勢計測装置は、撮像装置により撮像画像を取得する。また、撮像装置の位置姿勢に基づいて、3次元モデルにおける幾何特徴の夫々を撮像画像上に投影し、投影幾何特徴を得る。そして、得られた投影幾何特徴から、投影幾何特徴間の撮像画像上の距離に基づいて、位置姿勢の算出に利用すべき投影幾何特徴を選択する。選択された投影幾何特徴と、撮像画像上から検出される選択された投影幾何特徴に対応する画像幾何特徴とを用いて、撮像装置と計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を算出する。
【選択図】 図1
Description
・おおよその推定中の位置姿勢を用いて、計測対象物体の計測線分を撮像画像上に投影する。
・投影した計測線分周辺の撮像画像上の画素を探索して濃度が局所的に変化するエッジ領域の位置を求める。
・エッジ領域の位置と投影した計測線分との距離を小さくするように最適化する。
・推定中の位置姿勢の値を更新する。
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一つ以上の計測対象物体を撮像する撮像装置と前記計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を、前記計測対象物体の3次元モデルを利用して計測する位置姿勢計測装置であって、
前記撮像装置により撮像画像を取得する画像取得手段と、
前記撮像装置の位置姿勢に基づいて、前記3次元モデルにおける幾何特徴の夫々を前記撮像画像上に投影して、投影幾何特徴を得る投影手段と、
前記投影手段で得られた前記投影幾何特徴より、前記撮像画像上における投影幾何特徴の間の距離に基づいて、位置姿勢の算出に利用すべき投影幾何特徴を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された投影幾何特徴と、前記撮像画像上から検出される前記選択された投影幾何特徴に対応する画像幾何特徴とを用いて、前記撮像装置と該計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を算出する算出手段とを備える。
一つ以上の計測対象物体を撮像する撮像装置と前記計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を、前記計測対象物体の3次元モデルを利用して計測する位置姿勢計測装置の制御方法であって、
画像取得手段が、前記撮像装置から撮像画像を取得する画像取得工程と、
投影手段が、前記撮像装置の位置姿勢に基づいて、前記3次元モデルにおける幾何特徴の夫々を前記撮像画像上に投影して、投影幾何特徴を得る投影工程と、
選択手段が、前記投影工程で得られた前記投影幾何特徴より、前記撮像画像上における投影幾何特徴の間の距離に基づいて、位置姿勢の算出に利用すべき投影幾何特徴を選択する選択工程と、
選択手段が、前記投影工程で得られた前記投影幾何特徴の夫々に関して、他の投影幾何特徴との間の前記撮像画像上の距離に基づいて投影幾何特徴を選択する選択工程と、
算出手段が、前記選択工程で選択された投影幾何特徴と、前記撮像画像上から検出される前記選択された投影幾何特徴に対応する画像幾何特徴とを用いて、前記撮像装置と該計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を算出する算出工程とを備える。
図1は、第1実施形態による位置姿勢計測装置100を撮像装置50に適用した場合の構成例を示すブロック図である。図1では、位置姿勢計測装置100における処理の流れやデータの流れも示されている。なお、以下に示される位置姿勢計測装置100の各構成の一部或いは全てが、不図示のCPUが不図示のROM或いはRAMに格納された制御プログラムを実行することにより実現されてもよい。即ち、位置姿勢計測装置100は一般的なコンピュータにおいて後述する処理を実行させる制御プログラムを実行させることにより実現されても良い。
前述の第1実施形態においては、投影幾何特徴の位置に対応する撮像画像上での画像幾何特徴を探索し、それらの距離が小さくするように位置姿勢を推定する方法について述べた。撮像画像上の画像幾何特徴検出における線分検出では、画像処理にて一般的なSobelオペレータやCannyオペレータを用いることが可能である。ここでは、撮像画像から画像処理により検出された線分(適宜エッジと呼称する)をエッジ素と呼ぶ。
計測対象物体が建物の構造全てを記述しているような膨大な線分を有する3次元モデルである場合、撮像装置50と計測対象物体との距離に応じて位置姿勢推定に必要な幾何特徴が大幅に変化する。そのため、効率的に処理を行わないとカメラの撮像間隔内に位置姿勢推定を実施することが難しくなる。実際には、位置姿勢の推定に必要な幾何特徴は、撮像画像上においてある程度の長さがあり、方向も様々なものがあったほうが良い。
次に、本実施形態である位置姿勢計測装置100を複合現実感に適用した例を示す。
本発明の実施形態の一例として上述の構成例を説明したが、一般的にはカメラと本発明の処理手段を実施する装置があれば良い。例えば、本発明の処理構成を携帯電話や携帯型のコンピュータで実施するプログラムという形で処理を実行させても同じ効果が得られる。さらに、位置姿勢の計測結果を利用して、近隣の施設や場所に関する情報を呈示するような2次的なサービスを実施することも可能である。
Claims (14)
- 一つ以上の計測対象物体を撮像する撮像装置と前記計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を、前記計測対象物体の3次元モデルを利用して計測する位置姿勢計測装置であって、
前記撮像装置により撮像画像を取得する画像取得手段と、
前記撮像装置の位置姿勢に基づいて、前記3次元モデルにおける幾何特徴の夫々を前記撮像画像上に投影して、投影幾何特徴を得る投影手段と、
前記投影手段で得られた前記投影幾何特徴より、前記撮像画像上における投影幾何特徴の間の距離に基づいて、位置姿勢の算出に利用すべき投影幾何特徴を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された投影幾何特徴と、前記撮像画像上から検出される前記選択された投影幾何特徴に対応する画像幾何特徴とを用いて、前記撮像装置と該計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を算出する算出手段とを備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。 - 前記投影手段は、前記撮像画像上から検出することができる画像幾何特徴に対応する計測対象物体の3次元モデルを構成する線分を前記撮像画像に投影して投影幾何特徴を得ることを特徴とする請求項1に記載の位置姿勢計測装置。
- 前記算出手段は、
前記投影手段により得られた投影幾何特徴に対して、前記撮像画像上における1つ以上の点を設定し、各点における探索方向を求める設定手段と、
前記設定手段により設定された点と探索方向に基づき、前記撮像画像上の画像幾何特徴を探索する探索手段とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の位置姿勢計測装置。 - 前記選択手段は、投影幾何特徴の相互の距離を利用して、投影幾何特徴を使用するか否かを決定することを特徴とする請求項3に記載の位置姿勢計測装置。
- 前記投影手段によって得られた前記計測対象物体の複数の投影幾何特徴について、前記選択手段による処理順序を設定する幾何特徴ソート手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の位置姿勢計測装置。
- 前記投影幾何特徴は線分であり、
前記選択手段は、更に、前記投影画像上における線分の長さに応じて、投影幾何特徴を使用するか否かを決定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の位置姿勢計測装置。 - 一つ以上の計測対象物体を撮像する撮像装置と前記計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を、前記計測対象物体の3次元モデルを利用して計測する位置姿勢計測装置の制御方法であって、
画像取得手段が、前記撮像装置から撮像画像を取得する画像取得工程と、
投影手段が、前記撮像装置の位置姿勢に基づいて、前記3次元モデルにおける幾何特徴の夫々を前記撮像画像上に投影して、投影幾何特徴を得る投影工程と、
選択手段が、前記投影工程で得られた前記投影幾何特徴より、前記撮像画像上における投影幾何特徴の間の距離に基づいて、位置姿勢の算出に利用すべき投影幾何特徴を選択する選択工程と、
選択手段が、前記投影工程で得られた前記投影幾何特徴の夫々に関して、他の投影幾何特徴との間の前記撮像画像上の距離に基づいて投影幾何特徴を選択する選択工程と、
算出手段が、前記選択工程で選択された投影幾何特徴と、前記撮像画像上から検出される前記選択された投影幾何特徴に対応する画像幾何特徴とを用いて、前記撮像装置と該計測対象物体との間の相対的な位置姿勢を算出する算出工程とを備えることを特徴とする位置姿勢計測装置の制御方法。 - 前記投影工程では、前記撮像画像上から検出することができる画像幾何特徴に対応する計測対象物体の3次元モデルを構成する線分を前記撮像画像に投影して投影幾何特徴を得ることを特徴とする請求項7に記載の位置姿勢計測装置の制御方法。
- 前記算出工程は、
前記投影工程により得られた投影幾何特徴に対して、前記撮像画像上における1つ以上の点と各点における探索方向を求める設定工程と、
前記設定工程により設定された点と探索方向に基づき、前記撮像画像上の画像幾何特徴を探索する探索工程とを有することを特徴とする請求項7又は8に記載の位置姿勢計測装置の制御方法。 - 前記選択工程は、投影幾何特徴の相互の距離を利用して、投影幾何特徴を使用するか否かを決定することを特徴とする請求項9に記載の位置姿勢計測装置の制御方法。
- 前記投影工程によって得られた前記計測対象物体の複数の投影幾何特徴について、前記選択工程による処理順序を設定する幾何特徴ソート工程を更に備えることを特徴とする請求項7乃至10の何れか1項に記載の位置姿勢計測装置の制御方法。
- 前記投影幾何特徴は線分であり、
前記選択工程は、更に、前記投影画像上における線分の長さに応じて、投影幾何特徴を使用するか否かを決定することを特徴とする請求項7乃至9の何れか1項に記載の位置姿勢計測装置の制御方法。 - 請求項7乃至請求項12のいずれか1項に記載の位置姿勢計測装置の制御方法をコンピュータ装置に実行させるためのプログラム。
- 請求項13に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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