JP2011179909A5 - 位置姿勢計測装置、位置姿勢計測方法、プログラムおよび記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、３次元形状が既知である対象物体の位置及び姿勢を計測する技術に関する。特に対象物体を撮影した距離画像に基づいて対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測装置、位置姿勢計測方法、プログラムおよび記憶媒体に関する。

本発明に係る位置姿勢計測装置は、撮像手段により撮像された対象物体の距離画像を取得する取得手段と、
取得された前記距離画像において、前記対象物体に相当する領域を物体領域として設定する設定手段と、
設定された前記物体領域の３次元点群に、前記対象物体をモデル化した物体モデルの表面を当て嵌めることによって、前記対象物体の位置及び姿勢を推定する推定手段と、
前記推定手段の推定の結果を用いて、前記物体領域の設定を更新する更新手段と、
前記更新手段による前記物体領域の設定の更新に従い、前記推定手段に、当該更新後の物体領域の３次元点群を用いて、前記対象物体の位置及び姿勢を推定させる制御手段とを備えることを特徴とする。

Claims (13)

1. 撮像手段により撮像された対象物体の距離画像を取得する取得手段と、
   取得された前記距離画像において、前記対象物体に相当する領域を物体領域として設定する設定手段と、
   設定された前記物体領域の３次元点群に、前記対象物体をモデル化した物体モデルの表面を当て嵌めることによって、前記対象物体の位置及び姿勢を推定する推定手段と、
   前記推定手段の推定の結果を用いて、前記物体領域の設定を更新する更新手段と、
   前記更新手段による前記物体領域の設定の更新に従い、前記推定手段に、当該更新後の物体領域の３次元点群を用いて、前記対象物体の位置及び姿勢を推定させる制御手段と
   を備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。
2. 前記更新手段は、前記推定手段の推定の結果を用いて、前記距離画像の中で前記物体領域として設定されていない領域のうち一部の領域を前記物体領域に追加することにより、前記物体領域を更新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。
3. 前記更新手段は、前記設定手段により前記物体領域として設定されていない領域と前記物体モデルとの距離を示す情報が、前記物体モデルと前記物体領域との距離を示す情報より小さい場合、前記物体領域に、距離値の小さい順に新たな領域を追加することにより、前記物体領域を更新す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。
4. 前記更新手段は、前記領域を追加する前の物体領域と前記物体モデルとの距離を示す情報に対して、前記領域を追加した後の物体領域と前記物体モデルとの距離を示す情報が増加するか否かを判定する増加判定手段と、
   前記増加判定手段により増加しないと判定される場合に、前記物体領域に対して距離値の小さい順に新たな領域を追加する追加手段と、
   を有することを特徴とする請求項２または３に記載の位置姿勢計測装置。
5. 前記更新手段は、前記物体領域に追加する領域を決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項４に記載の位置姿勢計測装置。
6. 前記決定手段は、前記物体領域として設定されていない領域と前記物体モデルとの距離の近接度を示す距離値の小さい順に、前記領域を決定することを特徴とする請求項５に記載の位置姿勢計測装置。
7. 前記決定手段は、前記推定手段によって推定された位置姿勢に基づいて、前記物体モデルを距離画像上に投影した場合に、前記投影された物体モデルと領域とが重複する度合いの高い順に、前記領域を決定することを特徴とする請求項５に記載の位置姿勢計測装置。
8. 前記更新手段は、前記推定手段の推定の結果を用いて、前記領域が追加された前記物体領域から、前記追加された領域を削除することにより前記物体領域を更新することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置姿勢計測装置。
9. 前記更新手段は、前記領域を追加する前の物体領域と前記物体モデルとの距離を示す情報に対して、前記領域を追加した後の物体領域と前記物体モデルとの距離を示す情報が増加すると前記増加判定手段により判定される場合、前記追加された前記領域を前記物体領域から削除することを特徴とする請求項４に記載の位置姿勢計測装置。
10. 前記推定手段は、前記物体領域の３次元点群と前記物体モデルの表面との距離の総和を最小にするように、前記物体モデルを前記物体領域の前記３次元点群に当て嵌めることによって、前記対象物体の位置及び姿勢を推定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の位置姿勢計測装置。
11. 位置姿勢計測装置の位置姿勢計測方法であって、
    取得手段が、撮像手段により撮像された対象物体の距離画像を取得する取得工程と、
    設定手段が、取得された前記距離画像において、前記対象物体に相当する領域を物体領域として設定する設定工程と、
    推定手段が、設定された前記物体領域の３次元点群に、前記対象物体をモデル化した物体モデルの表面を当て嵌めることによって、前記対象物体の位置及び姿勢を推定する推定工程と、
    更新手段が、前記推定工程の推定の結果を用いて、前記物体領域の設定を更新する更新工程と、を有し、
    前記推定手段が、前記更新工程による前記物体領域の設定の更新に従い、当該更新後の物体領域の３次元点群を用いて、前記対象物体の位置及び姿勢を推定する第２の推定工程と、
    を有することを特徴とする位置姿勢計測方法。
12. コンピュータを請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の位置姿勢計測装置の各手段として機能させるためのプログラム。
13. 請求項１２に記載のプログラムを記憶したコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。