JP2010517129A - ビデオストリームにおいて、マーク無しに、テクスチャー化平面幾何学的オブジェクトをリアルタイムで自動追跡するリアリティ向上方法および装置 - Google Patents
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Abstract
ビデオストリームの第1画像を受信した後で(300)、追跡すべきオブジェクトを含む第1画像、前記第1画像における該オブジェクトの位置・方向が、予め決められている複数の画像ブロックから決定される(320)。複数の画像ブロックの各画像ブロックは、追跡すべきオブジェクトの姿勢に関係している。“第1画像”及び“前記第1画像における追跡すべきオブジェクトの位置・方向”は、キー画像を形成する。ビデオストリームの第2画像を受信すると、第2画像における追跡すべき画像の位置・方向は、キー画像から計算される(330)。前記“第2画像”および前記“追跡すべき画像の位置・方向”はキー画像としてメモリに記憶されることができる。
もし追跡すべきオブジェクトの位置・方向がキー画像からの第2画像の中で見つからない場合は、第2画像におけるこのオブジェクトの位置・方向は、複数の画像ブロック及び関係する姿勢から決定される。(320)
【選択図】図3
Description
位置・方向が現実のシーン(scene reelle:実シーンという)の(複数)構成要素に関係するデータにより決まるとき、カメラの動き又は前記シーンにおけるこれら構成要素自身の動きに応じてこれら要素を追跡することが必要になる。構成要素追跡操作及び(複数)実画像への仮想オブジェクトの合成(incrustation)操作は、個別のコンピュータ又は同一のコンピュータによって実行される。
オンラインのキー画像とオフラインのキー画像とを区別することが望ましい。オフラインの画像とは、追跡オブジェクトが、マウスのようなポインティング装置又はDoepfer社 が発売しているPocket Dialのような制御装置を使って、マニュアルでオブジェクトが配置されるビデオストリームから抽出された画像である。オフラインのキー画像は、複数画像における同一オブジェクトの姿勢を特徴とすることが好ましい。それらは生成され、オフラインで登録される。即ち、アプリケーションの定常状態ではない。オンラインのキー画像は追跡プログラムの実行中に、動的に記憶される。誤差(特徴点(points d'interets)の(複数)マッチングの間の距離)が小さいときに、オンラインのキー画像が計算される。オンラインキー画像はオフラインキー画像に取って代わり、アプリケーションを開始する。それらを利用する目的はズレ(変動ともいう)を削減することである。それは、人がカメラとオブジェクトとの最初の相対位置から大きく離れたときに問題になる。オンラインの新しいキー画像の学習は、結果として、外部の輝度の変動及びカメラのカロリメトリックな変動に関してアプリケーションを安定にする。しかしながら、それらは、時間が経つにつれ、オブジェトの姿勢に《振動》が入るという欠点がある。オンラインの新しいキー画像を学習するときに、新しいキー画像は、先行するキー画像(オンライン又はオフラインの)に取って代わり、現キー画像として使われる。
TP→C=TO→C・TP→C
仮に、オブジェクトが画像の中心における初期位置からキー画像のその位置へ移動するとき、値α、β、γが、その移動に対応するならば、又、値θ、φ、ψが、画像の中心における初期位置からキー画像の位置へのオブジェクトの回転(x、y、z軸に基づく)に対応するならば、変換TP→Oは次のマトリックスの形で表現される。
即ち、p〜P1・PE・TP→C・P
但し、P1はカメラのイントリジックなパラメータのマトリックスである。
つまり、その焦点、画像の中心である。PEはカメラのエクストリンジックなマトリックスである。つまり、実空間におけるカメラの位置である。又、TP→Cは、追跡オブジェクトに関係する基準フレームからカメラに付けられている基準フレームへの通過マトリックスである。ここでは、カメラに関係する位置に対するオブジェクトの位置だけが検討されるが、これは実シーンの基準フレームをカメラの光学中心のレベルに合わせることに等しい。従って、次式が成り立つ。
p〜P1・TP→C・P
マトリックスP1は既知である。従って、追跡で重要なことは、TP→Cを決めることである。即ち、カメラの基準フレームに対する、オブジェクトの位置・方向である。
前記第1画像は、前記少なくとも追跡すべきオブジェクトを含む。
−予め決められている複数の画像ブロックからの前記第1画像における前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を決定するステップ;
複数の画像ブロックの各画像ブロックは、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトからの姿勢に関係している。また、前記第1画像、及び、前記第1画像における少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向はキー画像とよばれる。
−少なくとも1のビデオストリームの第2画像を受信するステップ;
前記第2画像は少なくとも1の追跡すべきオブジェクトを含む。
−前記キー画像から、第2画像において少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を算出(evaluation)するステップ。
本方法は、更に前記イメージセンサの動きを決定するステップを含むことが好ましい。この実施モードによると、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトが前記イメージセンサにより観察されるシーンにおいて不動のとき、前記イメージセンサの動きを追跡することができる。
前記第1画像は、前記少なくとも追跡すべきオブジェクトを含む。
−第1格納手段(複数)に前記第1画像を記憶する記憶手段;
−予め記憶されている複数の画像ブロックからの前記第1画像における前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を決定するための手段;
複数の画像ブロックの各画像ブロックは、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトからの姿勢に関係しており、前記姿勢は前記第2格納手段に記憶されている。前記第1画像(キー画像とよばれる)における少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向は、前記第1格納手段に記憶されている。
−少なくとも1のビデオストリームの第2画像を受信する受信手段;
前記第2画像は少なくとも1の追跡すべきオブジェクトを含む。
−前記第1格納手段に記憶されているデータからの第2画像において少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を算出する算出手段。
本発明による装置により、追跡オブジェクトが失われたときに、自動的にアプリケーションを再開することができる。
(nーn0)=H(m−m0)+T(t1、t2)
−読み出し専用メモリ406(ROM):OS及び“Prog”のようなプログラムを含む。
−ランダムアクセスメモリ又はキャッシュメモリ408(RAM):前記プログラム実行中に生成され、変更される変数及びパラメータを記憶するレジスタを含む。
−ビデオ キャプチャ カード410:カメラ412に接続されている。
−グラフィックカード416:表示装置又はプロジェクタ418に接続されている。
−ハードディスク420:前記“Prog”プログラム、処理済み又は本発明により処理するデータを保有することができる。
−キー422及びマウス424又は光学ペンのようなポインティング装置、タッチスクリーン又はユーザが本発明に基づいてプログラムと対話するリモコン装置。
−通信インターフェース426:通信ネットワーク428(例えば、インターネット)に接続されている。インターフェースはデータを送受信する。
−データ収集カード414:センサー(図示しない)に接続されている。
−メモリカード読取装置(図示しない):本発明により処理済みデータ又は処理するデータを読み取り、書き込むように構成されている。
“オブジェクト”と”シーンの幾何学的モデル”との間の幾何学的変換が既知であることを条件に、シーンに仮想エレメントを加えることが可能である。この場合、そうである。このアプローチにより、シーンの幾何学的構成(geometrie)に応じて(つまりシーンに存在するオブジェクトに依存して)移動するアニメ化仮想オブジェクトを持つシーン(モデル化した1組の部分)のリアリティを向上することが可能になる。
PRC=Ti→jTs→fTm→sPRm、
即ち、
PRC=Tm→cPRm、
P′RC =P1・Tm→c・PRm
図5bは別の例である。この例では、オブジェクト追跡アプリケーション及びビデオストリーム充実化アプリケーションはモバイル装置500′に組み込まれている。サーバ510′は、前記モバイル装置500′のコマンドにより制御されるアプリケーション(例えばゲーム)を有している。サーバ510′とモバイル装置500′との間でやり取りされるデータは、制御(control)命令、コマンド命令、並びに制御命令、コマンド命令の結果のような一般的な情報である。ビデオストリームは送受信装置505′及び515′の間で送信される必要はない。使われるアーキテクチャがどのようなものであろうとも、サーバが追跡すべきオブジェクトのタイプについての情報、追跡オブジェクトに対するカメラの相対位置及びユーザの行う動作についての情報を受信することが望ましい。
−横方向の移動は、カメラが、光学軸に垂直な水平軸に基づいて、左右に移動するときに、同定される;
−仮想背景(decor)における上への動きはカメラの上へ、下への移動により同定される。
−左右を見ることは、仮想軸を中心とするカメラの回転により同定される;
−上下を見ることは、光学軸に垂直な水平軸を中心とするカメラの回転により同定される;
−頭を右に左に傾けることは、カメラが光学軸を中心にして回転するときに同定される。
−光学軸に垂直な水平軸上の移動により、仮想オブジェクト又はキャラクタの横移動が可能になる;
−シーンの拡大(仮想オブジェクトのズーム)はカメラと追跡オブジェクトとの間の距離により決められる。
PRi=Tf→ci・Tcn→f・PRn
PRi=Tcn→cj・PRn
PRi=Pl・Tm→c・PRn
各ユーザはenginをコントロールする。共同モードにより各種の自動車がアプリケーションの中で対話することを可能にする。テーブルゲーム又はボードゲーム(jeux de societe)に対して、この特徴を利用することができる。ダウンロードし、印刷されたテーブル(plateau)から、共同作業的アプリケーションの範囲を考慮することができる。前記テーブルとチェスの駒を使うボードゲームは、3次元仮想オブジェクトによりシミュレートすることができる。キータッチによりゲーム構成に関係し、別のゲーマーに生で対向することができる。同様に、スポーツゲームが、例えば、テニスゲームが実行される。この種のアプリケーションに対して、使われる移動モードは第3モードが好ましい。これによれば、ユーザは自分が見る仮想オブジェクトの移動をコントロールすることができる。カメラの視軸方向はゲームの中のキャラクタの方向を与える。ボールがゲーマーの近くに来たときに、キータッチによりボールを叩くことができると有利である。基準位置により、カメラを視軸上で移動させて、前後の移動を行うことができる。横方向の移動については、ユーザの横方向の動きを考慮する必要がある。
Claims (20)
- リアリティ向上アプリケーションにおける、少なくとも1のビデオストリームのほぼ連続している、少なくとも2つの画像における実シーンの少なくとも1のほぼ平らな幾何学的オブジェクトをリアルタイムで追跡するための方法であって、前記方法の開始は自動的であって、次のステップを有することを特徴とする方法。
−前記少なくとも1のビデオストリームの第1画像を受信するステップ(300);
前記第1画像は、前記少なくとも追跡すべきオブジェクトを含む。
−予め決められている複数の画像ブロックからの前記第1画像における前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を決定するステップ(320);
複数の画像ブロックの各画像ブロックは、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの姿勢に関係している。
−前記第1画像及び前記第1画像における前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を含むキー画像を生成するステップ;
−少なくとも1のビデオストリームの第2画像を受信するステップ(330);
前記第2画像は少なくとも1の追跡すべきオブジェクトを含む。
−前記キー画像から第2画像において少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を算出するステップ(330)。 - 更に、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトのテクスチャー化画像から、前記複数の画像ブロックとその姿勢を決定するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 画像の受信ステップ及び、少なくとも1の前記“受信画像における追跡すべき、オブジェクト”の位置・方向の算出のステップは、前記第2画像に続く、少なくとも1のビデオストリームの(複数)画像に対して繰り返されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記受信画像において、追跡すべき、少なくとも1のオブジェクトの位置・方向が前記キー画像に基づいて算出することができないときには、前記受信画像における追跡すべき、少なくとも1のオブジェクトの位置・方向が、前記複数の画像ブロックに基づいて算出される(320)ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記キー画像の値(複数)は、受信された画像により、及び、前記受信された画像において追跡すべきオブジェクトについて算出された位置・方向により、置き換えられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
- 更に、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの算出された位置から、イメージセンサの姿勢を算出するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。但し、“実シーンに関係する基準フレームにおける前記少なくとも1のビデオストリーム”は、前記イメージセンサから出力される。
- 更に、イメージセンサの動きを決定するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトは、クロマキー技術を実施するように構成された、色が一様なゾーンを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトが、少なくとも1のビデオストリーム及び別のビデオストリームにおいて同時に追跡され、前記少なくとも1のビデオストリーム及び別のビデオストリームは少なくとも2つの異なるイメージセンサから出力される請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。但し、該方法は少なくとも2つのイメージセンサに関する位置を推定するステップを有する。
- 更に、受信した少なくとも1の画像において算出された少なくとも1の追跡オブジェクトの位置・方向に基づいて、前記受信された複数画像の内の少なくとも1画像に、少なくとも1の構成要素を合成する1のステップを有する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。但し、前記少なくとも1の構成要素は、前記イメージセンサから出力される画像を充実するために、少なくとも1の仮想オブジェクト又は少なくとも1のビデオストリームの少なくとも1の表示を含むリストにおいて選択される。
- 更に、少なくとも1の制御コマンドを決定するステップを有する請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法。但し、前記少なくとも1の逝去コマンドは追跡オブジェクトの姿勢の変化に基づいて決定される。
- 更に、追跡オブジェクトの姿勢の変化に基づいて、少なくとも1の表示を送信するステップを有する請求項1乃至11のいずれか1項に記載の方法。
- 更に、第1と第2の画像を取得するステップ及び前記第1と第2の画像の少なくとも1部分を表示するステップを有する請求項1乃至12のいずれか1項に記載の方法。但し、前記取得ステップ、表示ステップは、前記別のステップを実行する装置とは異なる装置で実行される。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載された方法の各ステップを実行する命令を含むコンピュータプログラム。
- リアリティ向上アプリケーションにおける、少なくとも1のビデオストリームのほぼ連続している、少なくとも2つの画像における実シーンの少なくとも1つのほぼ平らな幾何学的オブジェクトを、リアルタイムで追跡するための装置であって、
前記追跡の開始は自動的で、
次の手段を含むことを特徴とする装置。
−前記少なくとも1のビデオストリームの第1画像を受信する受信手段;
前記第1画像は、前記少なくとも追跡すべきオブジェクトを含む。
−第1格納手段(複数)に前記第1画像を記憶する記憶手段;
−予め記憶されている複数の画像ブロックからの前記第1画像における前記少なくとも1の追跡すべきオブジェクトの位置・方向を決定するための手段;
複数の画像ブロックの各画像ブロックは、少なくとも1の追跡すべきオブジェクトからの姿勢に関係しており、前記姿勢は前記第2格納手段に記憶されており、前記第1画像(キー画像とよばれる)において追跡すべき少なくとも1のオブジェクトの位置・方向は前記第1格納手段に記憶されている。
−少なくとも1のビデオストリームの第2画像を受信する受信手段;
前記第2画像は追跡すべき少なくとも1のオブジェクトを含む。
−前記第1格納手段に記憶されているデータからの第2画像において追跡すべき少なくとも1のオブジェクトの位置・方向を算出する算出手段。 - 前記第1格納手段に記憶されているデータからの第2画像において、少なくとも1のオブジェクトの位置・方向を算出することができるかを決定するための手段を、更に有していることを特徴とする請求項15に記載された装置。
前記第1格納手段に記憶されているデータからの第2画像において、少なくとも1のオブジェクトの位置・方向を算出することができるかを決定するための手段は、前記第2格納手段に記憶されているデータからの第2画像において、少なくとも1のオブジェクトの位置・方向を算出することができるかを決定するように構成されている。 - “前記第2画像”及び“前記第1格納手段における第2画像における少なくとも1の追跡オブジェクトの位置・方向”を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項15又は16に記載された装置。
- 更に、“少なくとも1の追跡すべきオブジェクト”又は“少なくとも1のビデオストリームが実シーンと、又は少なくとも1の追跡オブジェクトと、又は前記イメージセンサと関係する標的の1に出力されるイメージセンサ”の姿勢を決定するように構成された変換手段を備えていることを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の装置。
- 更に、受信した少なくとも1の画像において算出された少なくとも1の追跡オブジェクトの位置・方向に基づいて、前記受信された画像に、少なくとも1の構成要素を合成する手段を備え、前記少なくとも1の構成要素は、前記イメージセンサから出力される画像を充実するために、少なくとも1の仮想オブジェクト及び少なくとも1の第2ビデオストリームの少なくとも1の表示を含むリストから選択されることを特徴とする請求項15乃至18のいずれか1項に記載の装置。
- 少なくとも1の携帯電話から前記第1及び第2画像を受信するための手段を更に備える請求項15乃至19のいずれか1項に記載の装置。
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