JP2008286756A - 位置姿勢計測装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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計測する位置姿勢計測装置は、計測対象物体の3次元モデルデータに基づいて計測対象物体の構成面を抽出するとともに、構成面を形成する線分から、撮像画像のエッジの検出に用いるべき計測用線分を抽出する。位置姿勢計測装置は、抽出された計測用線分を撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて撮像画像に投影し、抽出された構成面によって隠蔽されない計測用線分を選択し、選択された計測用線分と撮像画像の対応するエッジとに基づいて撮像装置と計測対象物体との相対的な位置姿勢を算出する。
【選択図】 図1
Description
[1] 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用線分を撮像画面上に投影する。
[2] 投影した計測用線分周辺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。
[3] エッジ領域の位置と投影した計測用線分との距離を小さくするように位置姿勢を最適化する。
[4] 推定中の位置姿勢の値を最適化した位置姿勢で更新する。
計測対象物体を撮像する撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を計測する位置姿勢計測装置であって、
保持されている前記計測対象物体の3次元モデルデータに基づいて前記計測対象物体の構成面を抽出する構成面抽出手段と、
前記3次元モデルデータの前記構成面を形成する線分から、撮像画像のエッジの検出に用いる計測用線分を、隣接する構成面の特性に基づいて抽出する線分抽出手段と、
前記線分抽出手段で抽出された計測用線分を前記撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて前記撮像画像に投影する線分投影手段と、
前記構成面抽出手段で抽出された構成面に基づいて、前記撮像画像に投影された計測用線分のうち前記推定された位置姿勢において可視である計測用線分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された計測用線分と、前記撮像画像の対応するエッジとに基づいて、前記撮像装置と前記計測対象物体との相対的な位置姿勢を算出する算出手段とを備える。
計測対象物体を撮像する撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を計測する位置姿勢計測装置であって、
計測対象物体の3次元モデルデータを保持する保持手段と、前記3次元モデルデータは、各線分について撮像画像のエッジの検出に用いる線分であるか否かを示す属性が付与されており、
前記3次元モデルデータに基づいて前記計測対象物体の構成面を抽出する構成面抽出手段と、
前記3次元モデルデータから、撮像画像のエッジの検出に用いる線分であることを示す属性が付与されている線分を計測用線分として抽出する線分抽出手段と、
前記線分抽出手段で抽出された計測用線分を前記撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて前記撮像画像に投影する線分投影手段と、
前記構成面抽出手段で抽出された構成面に基づいて、前記撮像画像に投影された計測用線分のうち前記推定された位置姿勢において可視である計測用線分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された計測用線分と、前記撮像画像の対応するエッジとに基づいて、前記撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を算出する算出手段とを備える。
・3次元モデル102の各線分に計測用線分としての利用の適否を示す属性を付与しておき、計測用線分抽出部500がその属性に従って計測用線分を抽出する、
・計測用線分抽出部500が、3次元モデル102に登録されている線分のうち、隣接する構成面の法線方向の差が閾値を越える場合に、当該隣接する構成面に挟まれた線分を計測用線分として抽出する、
・計測用線分抽出部500が、3次元モデル102に登録されている線分のうち、隣接する構成面の色の差が閾値を越える場合に、当該隣接する構成面に挟まれた線分を計測用線分として抽出する、
等が挙げられる。
以上、実施形態とその変形例について説明したが、本願発明は、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。従って、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)
- 計測対象物体を撮像する撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を計測する位置姿勢計測装置であって、
保持されている前記計測対象物体の3次元モデルデータに基づいて前記計測対象物体の構成面を抽出する構成面抽出手段と、
前記3次元モデルデータの前記構成面を形成する線分から、撮像画像のエッジの検出に用いる計測用線分を、隣接する構成面の特性に基づいて抽出する線分抽出手段と、
前記線分抽出手段で抽出された計測用線分を、前記撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて前記撮像画像に投影する線分投影手段と、
前記構成面抽出手段で抽出された構成面に基づいて、前記撮像画像に投影された計測用線分のうち前記推定された位置姿勢において可視である計測用線分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された計測用線分と、前記撮像画像の対応するエッジとに基づいて、前記撮像装置の前記計測対象物体に対する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。 - 前記選択手段は、
前記推定された位置姿勢を視点として前記計測対象物体の構成面を描画することにより前記推定された位置姿勢から観測したときの構成面の奥行き情報を保持し、
前記投影された計測用線分のうち、前記奥行き情報と比較して、視点側にある計測用線分を可視である計測用線分として選択す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、
前記撮像画像に投影された計測用線分に分割点を設定することにより、前記投影された計測用線分を分割する分割手段と、
前記分割点から前記撮像画像上の画素を探索して、濃度勾配の変化が閾値を越える位置をエッジ位置として検出するエッジ探索手段と、
前記エッジ探索手段で検出されたエッジ位置と、前記分割点が設定された計測用線分との距離を算出するエッジ距離算出手段と、
前記エッジ距離算出手段において算出された距離を小さくするように前記撮像装置の位置姿勢を更新する位置姿勢更新手段とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の位置姿勢計測装置。 - 前記線分抽出手段は、前記3次元モデルデータに登録されている線分のうち、隣接する構成面の法線方向の差が閾値を越える場合に、当該隣接する構成面に挟まれた線分を計測用線分として抽出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。
- 前記線分抽出手段は、前記3次元モデルデータに登録されている線分のうち、隣接する構成面の色の差が閾値を越える場合に、当該隣接する構成面に挟まれた線分を計測用線分として抽出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。
- 計測対象物体を撮像する撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を計測する位置姿勢計測装置であって、
計測対象物体の3次元モデルデータを保持する保持手段と、前記3次元モデルデータは、各線分について撮像画像のエッジの検出に用いる線分であるか否かを示す属性が付与されており、
前記3次元モデルデータに基づいて前記計測対象物体の構成面を抽出する構成面抽出手段と、
前記3次元モデルデータから、撮像画像のエッジの検出に用いる線分であることを示す属性が付与されている線分を計測用線分として抽出する線分抽出手段と、
前記線分抽出手段で抽出された計測用線分を前記撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて前記撮像画像に投影する線分投影手段と、
前記構成面抽出手段で抽出された構成面に基づいて、前記撮像画像に投影された計測用線分のうち前記推定された位置姿勢において可視である計測用線分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された計測用線分と、前記撮像画像の対応するエッジとに基づいて、前記撮像装置の前記計測対象物体に対する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。 - 計測対象物体を撮像する撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を計測する位置姿勢計測装置の制御方法であって、
構成面抽出手段が、保持されている前記計測対象物体の3次元モデルデータに基づいて前記計測対象物体の構成面を抽出する構成面抽出工程と、
線分抽出手段が、前記3次元モデルデータの前記構成面を形成する線分から、撮像画像のエッジの検出に用いる計測用線分を、隣接する構成面の特性に基づいて抽出する線分抽出工程と、
線分投影手段が、前記線分抽出工程で抽出された計測用線分を前記撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて前記撮像画像に投影する線分投影工程と、
選択手段が、前記構成面抽出工程で抽出された構成面に基づいて、前記撮像画像に投影された計測用線分のうち前記推定された位置姿勢において可視である計測用線分を選択する選択工程と、
算出手段が、前記選択工程により選択された計測用線分と、前記撮像画像の対応するエッジとに基づいて、前記撮像装置の前記計測対象物体に対する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。 - 前記選択工程では、
前記推定された位置姿勢を視点として前記計測対象物体の構成面を描画することにより前記推定された位置姿勢から観測したときの構成面の奥行き情報を保持し、
前記投影された計測用線分のうち、前記奥行き情報と比較して、視点側にある計測用線分を可視である計測用線分として選択す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、
前記撮像画像に投影された計測用線分に分割点を設定することにより、前記投影された計測用線分を分割する分割工程と、
前記分割点から前記撮像画像上の画素を探索して、濃度勾配の変化が閾値を越える位置をエッジ位置として検出するエッジ探索工程と、
前記エッジ探索工程で検出されたエッジ位置と、前記分割点が設定された計測用線分との距離を算出するエッジ距離算出工程と、
前記エッジ距離算出工程において算出された距離を小さくするように前記撮像装置の位置姿勢を更新する位置姿勢更新工程とを備えることを特徴とする請求項7または8に記載の位置姿勢計測装置の制御方法。 - 前記線分抽出工程では、前記3次元モデルデータに登録されている線分のうち、隣接する構成面の法線方向の差が閾値を越える場合に、当該隣接する構成面に挟まれた線分を計測用線分として抽出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。
- 前記線分抽出工程では、前記3次元モデルデータに登録されている線分のうち、隣接する構成面の色の差が閾値を越える場合に、当該隣接する構成面に挟まれた線分を計測用線分として抽出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。
- 計測対象物体を撮像する撮像装置の前記計測対象物体に対する相対的な位置姿勢を計測する位置姿勢計測装置の制御方法であって、
保持手段が、計測対象物体の3次元モデルデータを保持する保持工程と、前記3次元モデルデータは、各線分について撮像画像のエッジの検出に用いる線分であるか否かを示す属性が付与されており、
構成面抽出手段が、前記3次元モデルデータに基づいて前記計測対象物体の構成面を抽出する構成面抽出工程と、
線分抽出手段が、前記3次元モデルデータから、撮像画像のエッジの検出に用いる線分であることを示す属性が付与されている線分を計測用線分として抽出する線分抽出工程と、
線分投影手段が、前記線分抽出工程で抽出された計測用線分を前記撮像装置の推定された位置姿勢に基づいて前記撮像画像に投影する線分投影工程と、
選択手段が、前記構成面抽出工程で抽出された構成面に基づいて、前記撮像画像に投影された計測用線分のうち前記推定された位置姿勢において可視である計測用線分を選択する選択工程と、
算出手段が、前記選択工程により選択された計測用線分と、前記撮像画像の対応するエッジとに基づいて、前記撮像装置と前記計測対象物体と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。 - 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に実行させるためのコンピュータプログラム。
- 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に実行させるためのコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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