JP2011053031A - カラーコードターゲット、カラーコード判別装置及びカラーコード判別方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のカラーコードターゲットTB1は、基準位置C0を示すための基準位置マークP0からなる位置マーク部と、色彩の基準として用いる基準色マークP2からなる基準色部と、当該カラーコードターゲットTB1を識別するためのカラーコードマークP3からなるカラーコード部と、マーク間を区切る区切マークP4からなるマーク区切部とを面内に備え、基準色マークP2とカラーコードマークP3と区切マークP4が、基準位置C0を中心とする円周に沿って環状に配置され、基準位置C0に基準位置マークP0が配置され、区切マークP4は、第1の所定数の基準色マークP2を挟み、第2の所定数のカラーコードマークP3を挟むように配置される。
【選択図】図1
Description
このように構成すると、区切マークP4に挟まれる基準色マーク数とカラーコードマーク数を異にすることにより、基準色マークP2とカラーコードマークP3を容易に区別できる。
このように構成すると、全てのコード色がカラーコードマークP3に使用されるため、基準色マークP2との比較のみで無く、各カラーコードマークP3間で色彩を相対比較することにより、各マークの色彩を確認して識別コードを決定することができ、カラーコード判別の信頼性を上げることができる。
ここにおいて、所定の位置関係とは典型的には基準位置C0からの距離及び方向が一定の距離、一定の方向にあることをいう。本態様のように構成すると、基準色マークP2とカラーコードマークP3は円環等上の定位置に配置されるので、これらの検出が容易になる。
このように構成すると、他の区切マークと異なる区切マークを用いて、円環等上のマークの検出の起点を定めることができ、カラーコードの判別を容易にできる。
このように構成すると、計測点が比較的少ない場合に(例えば720点以下)、構成が簡素なカラーコードターゲットを使用でき、マーク検出及びコード判別の処理が簡素になり、適切である。
このように構成すると、計測点が比較的多い場合に(例えば720点より多い)、識別可能なコード数を乗算的に増加でき(2重環の場合、第1の環のコード数がA、第2の環のコード数がBのとき、全体のコード数はA×Bとなる、3重環の場合は全体のコード数はさらに多くなる)、適切である。
このように構成すると、円環等上に配置される各マークの形状及び寸法が等しいので、各マークの検出が容易かつ確実になる。
このように構成すると、位置マークを改めて設ける必要がなく、その分、基準色マークP2やカラーコードマークP3を大きくでき、検出し易くなる。
このように構成すると、1組のカラーコードターゲットを構成する各カラーコードターゲットTBは、カラーコードマークP3の色彩の配置のみが異なるので、同一の処理手順でカラーコードの判別が可能であり、カラーコード判別処理の自動化に適している。なお、符号TBは本発明に係るカラーコードターゲットを総称的に示す場合に使用される。
このように構成すると、マーク検出の起点と順序を容易に決められ、効率的なマーク検出ができる。また、この起点はカラーコードマークの配列の起点としても使用できる。
このように構成すると、マーク検出の起点と順序を容易に決められ、効率的なマーク検出ができる。
図1〜図3に実施例1におけるカラーコードターゲットTB1〜TB3の例を示す。本実施例では、形状が円形のターゲットであり、基準位置C0である中心に基準位置マークP0が配置され、基準位置C0を中心とする円周に沿って基準色マークP2、カラーコードマークP3、区切マークP4が環状に配置される例を説明する。図1〜図3は円周に沿って環状に配置されるマークの半径方向の幅が異なるが、マークの配置は同じである。環(リング)の幅は、図1が中、図2が小、図3が大である。また、基準色マークP2、カラーコードマークP3、区切マークP4が基準位置C0を中心とする円周に沿って環状(リング状)に配置されている。円周に沿って環状に配置されるマークを連ねて形成される環をマークの環(リング)(単に円環ともいう)と称する。また、マークがこのように環状に配置されているカラーコードターゲットTB1〜TB3をリングカラーターゲットと称する。基準色マークP2は色彩の基準として用いる色彩が施されたマーク、カラーコードマークP3はターゲットを識別するための色彩が施されたマーク、区切マークP4は基準色マークとカラーコードマークの間、基準色マーク同士の間又はカラーコードマーク同士の間を区切るマークである。この例では第1の所定数が1、第2の所定数が2の場合を示す。
図4にカラーコード判別装置1の構成例を示す。カラーコード判別装置1は、例えば、測定対象物2を撮影する撮影部3、撮影画像や画像処理した画像を表示したり、入出力操作を行う入出力部4、撮影画像から測定対象物2の特徴点を抽出する特徴抽出部5、測定対象物2の三次元位置や形状を測定する三次元位置計測部6、撮影画像に種々の画像処理を行う画像処理部7、撮影画像、マーク、計測位置等を記憶する記憶部8、カラーコード判別装置1及びその各部を制御して、カラーコード判別装置1として機能させる制御部9により構成される。このうち、特徴抽出部5、三次元位置計測部6、画像処理部7、制御部9はパーソナルコンピュータPC10の機能を用いて実現でき、PC10内に構成される。
図5にカラーコードターゲットTB1〜TB3のカラーコード判別方法の処理フロー例(概要)を示す。まず、ターゲット画像取得部31にて、カラーコードターゲットTB1〜TB3の画像を取得する(ターゲット画像取得工程:S100)。次に、位置マーク検出部51にて、ターゲット画像取得工程(S100)で取得されたカラーコードターゲットTB1〜TB3の画像から基準位置マークP0を検出する(位置マーク検出工程:S110)。次に、基準位置算定部63にて、位置マーク検出工程(S110)で検出された基準位置マークP0からカラーコードターゲットTB1〜TB3の基準位置C0を求める(基準位置算定工程:S120)。次に、起点算定部71にて、再帰反射機能を有する区切マークをマーク検出の起点として求める(起点算定工程:S130)。次に、マーク配置検出部72にて、基準位置算定工程(S120)で求められた基準位置C0を中心とする円周に沿って環状に配置されたマークを起点から順次検出する(マーク配置検出工程:S140)。次に、基準色マーク抽出部73にて、マーク配置検出工程(S140)で検出されたマークの環から基準色マークP2を順次抽出し(基準色マーク抽出工程:S150)、基準色マーク記憶部83にて、順次抽出された各基準色マークP2の色彩データを記憶する(基準色マーク記憶工程:S155)。次に、カラーコードマーク抽出部74にて、マーク配置検出工程(S140)で検出されたマークの環からカラーコードマークP3を順次抽出し(カラーコードマーク抽出工程:S160)、カラーコードマーク記憶部84にて、順次抽出された各カラーコードマークP3の色彩データを記憶する(カラーコードマーク記憶工程:S165)。次に、カラーコード判別部75にて、基準色マーク抽出工程(S150)で抽出された基準色マークP2の色彩とカラーコードマーク抽出工程(S160)で順次抽出されたカラーコードマークP3の色彩を比較してカラーコードマークP3の色彩の配置からカラーコードを判別する(カラーコード判別工程:S170)。次に、カラーコード記憶部85にて、基準位置算定工程(S120)で求められた基準位置C0とカラーコード判別工程(S170)で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶する(カラーコード記憶工程:S180)。
xg={Σx*f(x、y)}/Σf(x、y) −−−−(式1)
yg={Σy*f(x、y)}/Σf(x、y) −−−−(式2)
(xg、yg):重心位置の座標、f(x、y):(x、y)座標上の濃度値
なお、(B1)に表記されたレトロターゲット200の場合は、明度がしきい値To以下のx、y方向の点について、(式1)、(式2)を演算する。これにより、レトロターゲット200の重心位置すなわち、カラーコードターゲットTBの基準位置C0が求まる。
基準位置マークP0、基準色マークP2、カラーコードマークP3の配置は実施例1と同様であり、位置マークをターゲットの中心に配置する場合に、カラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。
3次元DLT(Direct Linear Transformation)法とは、三角測量の原理に基づき、2台以上のカメラを用い多方面から計測したマークの位置を三次元座標に再構築する方法である。
DLT法は、写真座標と被写体の3次元座標(対象点座標)との関係を3次の射影変換式で近似したものである。
DLT法の基本式は(式3−1)となる。
(式3−1)に対し、分母を消去すると、次の線形式を導き出せる。
(式3−3)を直接、最小二乗法を用いて解くと、写真座標と対象点座標との関係を決定するL1〜L11の11個の未知変量を取得できる。
次に、相互標定法によってカメラの位置、傾きを求める方法について説明する。標定は標定部62にて行なう。
モデル画像とは、2枚以上の立体写真から被写体が撮影されたときの状態に再現されたとき得られる立体像のことをいう。相対的に相似なモデル画像を形成することを、相互標定という。すなわち、相互標定とは、立体写真の対応する2本の光束が交会するように、左右それぞれのカメラの投影中心の位置および傾きを定めるものである。
以下の共面条件式によりこれらのカメラの位置に係るパラメータを求める。
(a)未知パラメータの初期近似値は通常0とする。
(b)共面条件式(式5)を近似値のまわりにテーラー展開し、線形化したときの微分係数の値を(式6)、(式7)により求め、観測方程式をたてる。
(c)最小二乗法をあてはめ、近似値に対する補正量を求める。
(d)近似値を補正する。
(e)補正された近似値を用いて、(b)〜(d)までの操作を収束するまで繰り返す。
未知パラメータ(κ1,φ1,κ2,φ2,ω2)を求めることにより、カメラの位置と傾きが求まる。
バンドル調整は複数の撮影画像間における計測点の位置座標を適切に合わせるために行われる。投影中心、写真像および測定対象物が一直線上にあるというバンドル調整の基本式である共線条件式は次のようになる。
2 測定対象物
3 撮影部
4 入出力部
5 特徴抽出部
6 三次元位置計測部
7 画像処理部
8 記憶部
9 制御部
10 PC
31 ターゲット画像取得部
41 表示部
42 出力部
43 入力部
51 位置マーク検出部
52 特徴点抽出部
61 対応点探索部
62 標定部
63 基準位置算定部
64 三次元位置演算部
71 起点算定部
72 マーク配置検出部
73 基準色マーク抽出部
74 カラーコードマーク抽出部
75 カラーコード判別部
81 撮影画像記憶部
82 三次元位置記憶部
83 基準色マーク記憶部
84 カラーコードマーク記憶部
85 カラーコード記憶部
200 レトロターゲット
204 内円部
206 外円部
C0 基準位置
P0 基準位置マーク
P1,P10 位置マーク
P2 基準色マーク
P3 カラーコードマーク
P4 区切マーク
To しきい値
T1 第1の三角形
T2 第2の三角形
TB,TB1〜10 カラーコードターゲット
Claims (14)
- 基準位置を示すための基準位置マークからなる位置マーク部と;
色彩の基準として用いる色彩が施された基準色マークからなる基準色部と;
当該カラーコードターゲットを識別するための色彩が施されたカラーコードマークからなるカラーコード部と;
前記基準色マークと前記カラーコードマークの間、前記基準色マーク同士の間又は前記カラーコードマーク同士の間を区切る区切マークからなるマーク区切部とを面内に備え;
前記基準色マークと前記カラーコードマークと前記区切マークが、前記基準位置を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置され;
前記基準位置に前記基準位置マークが配置され;
前記区切マークは、第1の所定数の前記基準色マークを挟み、第2の所定数の前記カラーコードマークを挟むように配置される;
カラーコードターゲット。 - 前記第1の所定数は1であり、前記第2の所定数は2以上の定数である;
請求項1に記載のカラーコードターゲット。 - 前記カラーコードマークのマーク数と前記カラーコードに用いる色彩の数とが一致し、前記カラーコード部を構成する各カラーコードマークの色彩が全て異なる;
請求項1又は請求項2に記載のカラーコードターゲット。 - 前記基準色マークと前記カラーコードマークは前記基準位置に対して所定の位置関係に配置される;
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のカラーコードターゲット。 - 前記区切マークの1つが、他の区切マークと形状、模様、色彩のいずれかが異なる;
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のカラーコードターゲット。 - 前記円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されるマークの環は単数である;
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のカラーコードターゲット。 - 前記円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されるマークの環は複数であり、各前記マークの環はいずれも前記基準位置を中心とする;
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のカラーコードターゲット。 - 1つの前記マークの環上に配置される前記基準色マークと前記カラーコードマークと前記区切マークは同じ形状及び寸法で統一されている;
請求項6又は請求項7に記載のカラーコードターゲット。 - 前記区切マークは計測位置を示すための位置マークを兼ねる;
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のカラーコードターゲット。 - 請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のカラーコードターゲットを複数組み合わせて構成される1組のカラーコードターゲットであって;
各カラーコードターゲットは、前記基準位置マークが前記基準位置を含む同一位置に配置され、前記基準色マーク、前記カラーコードマーク及び前記区切マークが前記マークの環上の同一位置に配置され、前記基準色マークの色彩の配置が同一であり、前記カラーコードマークの色彩の配置が全て異なるように構成される;
1組のカラーコードターゲット。 - 請求項1に記載のカラーコードターゲットの画像を取得するターゲット画像取得部と;
前記ターゲット画像取得部で取得されたカラーコードターゲットの画像から前記基準位置マークを検出する位置マーク検出部と;
前記位置マーク検出部で検出された基準位置マークから前記カラーコードターゲットの前記基準位置を求める基準位置算定部と;
前記基準位置算定部で求められた基準位置を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを順次検出するマーク配置検出部と;
前記マーク配置検出部で検出されたマークの環から各前記基準色マークを順次抽出する基準色マーク抽出部と;
前記マーク配置検出部で検出されたマークの環から前記カラーコードマークを順次抽出するカラーコードマーク抽出部と;
前記基準色マーク抽出部で抽出された各基準色マークの色彩と前記カラーコードマーク抽出部で抽出された各カラーコードマークの色彩を比較して、前記カラーコードマークの色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別部と;
前記基準位置算定部で求められた基準位置と前記カラーコード判別部で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶するカラーコード記憶部とを備える;
カラーコード判別装置。 - 前記カラーコードターゲットは、他の区切マークと形状、模様、色彩のいずれかが異なる1つの区切マークを有し;
前記1つの区切マークの配置に基づいて前記マーク配置検出部で前記環状に配置されたマークを検出する起点を求める起点算定部を備え;
前記マーク配置検出部は前記起点算定部で求められた起点から前記マークを順次検出する;
請求項11に記載のカラーコード判別装置。 - 請求項1に記載のカラーコードターゲットの画像を取得するターゲット画像取得工程と;
前記ターゲット画像取得工程で取得されたカラーコードターゲットの画像から前記基準位置マークを検出する位置マーク検出工程と;
前記位置マーク検出工程で検出された基準位置マークから前記カラーコードターゲットの前記基準位置を求める基準位置算定工程と;
前記基準位置算定工程で求められた基準位置を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを検出するマーク配置検出工程と;
前記マーク配置検出工程で検出されたマークの環から前記基準色マークを順次抽出する基準色マーク抽出工程と;
前記マーク配置検出工程で検出されたマークの環から前記カラーコードマークを順次抽出するカラーコードマーク抽出工程と;
前記基準色マーク抽出工程で抽出された基準色マークの色彩と前記カラーコードマーク抽出工程で抽出されたカラーコードマークの色彩を比較して、前記カラーコードマークの色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別工程と;
前記基準位置算定工程で求められた基準位置と前記カラーコード判別工程で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶するカラーコード記憶工程とを備える;
カラーコード判別方法。 - 前記カラーコードターゲットは、他の区切マークと形状、模様、色彩のいずれかが異なる1つの区切マークを有し;
前記1つの区切マークの配置に基づいて前記マーク配置検出工程で前記環状に配置されたマークを検出する起点を求める起点算定工程を備え;
前記マーク配置検出工程は記起点算定工程で求められた起点から前記マークを順次検出する;
請求項13に記載のカラーコード判別方法。
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