JP2012145559A5 - - Google Patents

Description

一般的なARマーカの例を示す図である。 マーカを用いたロボットタスクの例を示す図である。 本発明に係るRASマーカの濃淡パターンの変化の例を示す図である。 本発明に係るRASマーカの基本構造の例を示す図である。 本発明に係るRASマーカを観測する角度によって観測される色が変化する原理を示す図である。 本発明に係るRASマーカにおいて白黒縞模様の黒色のラインの間隔とレンチキュラレンズの間隔が等しい場合に観測される濃淡パターンの変化を示す図である。 本発明に係るRASマーカにおいて白黒縞模様の黒色のラインの間隔がレンチキュラレンズの間隔より少し広い場合に観測される濃淡パターンの変化を示す図である。 本発明に係るRASマーカにおける、黒ピークの周期とレンチキュラレンズのレンズの数および白黒縞模様の黒色のラインの数の関係を示す図である。 本発明に係るRASマーカにおける、視線角度と黒ピーク位置の関係を示す図である。 本発明に係るRASマーカのデザインの例を示す図である。 本発明に係るRASマーカのデザインの例を示す図である。 本発明に係るRASマーカの黒ピーク位置の計測のための画像処理アルゴリズムの例を説明するための図である。 本発明に係るRASマーカの性能を検証するための装置の例を示す図である。 本発明に係るRASマーカの性能の検証結果を表示するためのＧＵＩの例を示す図である。 本発明に係るRASマーカの性能と従来のARToolKitPlusマーカの性能を比較した図である。 本発明に係るRASマーカの性能と従来のARToolKitPlusマーカの性能を比較した図である。 本発明に係る２つのRASマーカユニットを用いた距離計測の方法を示す図である。 本発明に係るRASマーカをロボットハンドの制御に利用している様子を示す図である。 本発明に係るRASマーカの例を示す図である。 本発明に係るRASマーカの例を示す図である。 本発明に係る画像処理アルゴリズムの例のフローチャートである。 ２つの直交するRASマーカユニットを用いた場合に定まる視点の位置を示す図である。 三角形状に配置した３つのRASマーカユニットを用いた場合に定まる視点の位置を示す図である。 従来のマーカのもつ課題を定性的に説明するための図である。 本発明に係るRASマーカに含まれる白黒縞模様の黒い線の太さに応じて、RASマーカ上で計測される濃淡パターンがどのように変化するかを示す図である。 本発明に係るRASマーカユニットのコーナーと計測基準点の画像を２種類の閾値によって二値化したものを示す図である。 本発明に係るRASマーカユニットにおける、視線角度と黒ピーク位置の関係を示す図である。 本発明に係る光学モデルを説明するための図である。 本発明に係るRASマーカを実測することにより得られた値の組合せを示す図である。 視線角度の計測値と、様々なｘ_a、ｘ_b、ｄ_a、ｄ_bの値を用いて、本発明に係る光学モデルにより計算された視線角度θ_pとを比較した図である。 本発明に係るRASマーカの観測点のRASマーカからの距離を変化させたときに、RASマーカによる計測の安定性がどのように変化するかを示す図である。 本発明に係るRASマーカへの照度を変化させたときに、本発明に係るRASマーカによる計測の安定性がどのように変化するかを示す図である。 本発明に係るRASマーカ上で計測される濃淡パターンが、強い光が照射される 本発明に係るRASマーカをマーカとして用いないときの図２に示されているロボットタスクにおける車椅子の作業可能範囲について示す図である。 本発明に係るRASマーカを用いたときの図２に示されているロボットタスクを実現するシステムにおける、ロボットハンドの位置決めのための制御アルゴリズムを説明するための図である。 本発明に係るRASマーカを用いる前の車椅子の作業可能範囲と、本発明に係るRASマーカを用いた際の車椅子の作業可能範囲を比較した図である。 本発明に係る２次元化されたRASマーカを示す図である。 本発明に係る２次元化されたRASマーカ３８００におけるレンズとドットパターンに含まれるドットの位置との位置関係を示す図である。 本発明に係る２次元化されたRASマーカを観測する角度によって観測される濃淡パターンがどのように変化するかを示す図である。 本発明に係る２次元化されたRASマーカの例を示す図である。 本発明に係る２次元化されたRASマーカを観測する角度によって観測される濃淡パターンがどのように変化するかを示す図である。

後述するRASマーカにおいても、同様に、図２７に示されているように視点ｐと黒ピーク位置ｘを含む視点平面と、RASマーカユニットを含む平面Ｓｍに垂直な面との角度を視線角度θと定義することができる。ここで、θは、後述するRASマーカユニットの回転軸周り（図２７では、例えばｙ軸周り）の角度となる。

図１０は、本発明に係るRASマーカユニットを有するRASマーカのデザインの例を示す図である。図１０に示されているRASマーカユニットの部分の長さを表す数値は無単位であり、比率が一定であれば、RASマーカユニットの大きさはどのようなものでもよい。図１０に示されているRASマーカユニットは、図４に示されているものと同様の構造を有し、軸１００１の周りの角度をカメラにより検知するために用いられる。一つのRASマーカは、4つの計測基準点１０１０〜１０１３と濃淡パターン表示部１０１４を含む。計測基準点１０１０〜１０１３は、以下で説明する画像処理を確実に行うためのものである。

図４０は、２次元化されたRASマーカの例を示す図である。図４０の２次元化されたRASマーカ４００１では、一例として、２次元化されたRASマーカユニット上の濃淡パターン表示部の周囲に３つの黒色の正方形の点と１つの黒色の正方形の線が設けられている。また、図４０の２次元化されたRASマーカ４００２では、一例として、２次元化されたRASマーカユニット上の濃淡パターン表示部の周囲に線が設けられている。また、図４０の２次元化されたRASマーカ４００３では、一例として、２次元化されたRASマーカユニット上の濃淡パターン表示部の周囲に３つの黒色の円形の線と１つの黒色の円形の点が設けられている。

Claims (17)

1. 模様と、
   前記模様の上に付けられたレンズとを備え、
   前記レンズを観測する方向に応じて前記レンズ上に観測される濃淡パターンが変化し、前記レンズを観測する視点との相対関係が計測されることを特徴とするマーカユニット。
2. 前記模様は、白黒縞模様であり、
   前記レンズは、レンチキュラレンズであることを特徴とする請求項１に記載のマーカユニット。
3. 前記レンチキュラレンズに含まれるシリンダー状のレンズの間隔と、前記白黒縞模様の黒いラインの間隔とが異なることを特徴とする請求項２に記載のマーカユニット。
4. 請求項１、２または３に記載のマーカユニットと、
   複数の計測基準点と
   を備えたことを特徴とするマーカ。
5. ２次元パターンコードをさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のマーカ。
6. 前記２次元パターンコードは、ＡＲマーカであることを特徴とする請求項５に記載のマーカ。
7. 請求項１、２または３に記載のマーカユニットであって、正三角形上に３つのマーカユニットが配置されていることを特徴とするマーカ。
8. 複数のドットからなる模様と、
   前記ドットの上に付けられた複数のレンズからなり、２次元平面上に配列されたレンズアレイとを備え、
   前記レンズアレイを観測する方向に応じて前記レンズアレイ上に観測される濃淡パターンが変化し、前記レンズアレイを観測する視点との相対関係が計測されることを特徴とするマーカ。
9. 前記複数のレンズの中心の間隔と、前記複数のドットの間隔とが異なることを特徴とする請求項８に記載のマーカ。
10. 前記複数のレンズは、蜂の巣状に２次元平面上に配列されていることを特徴とする請求項８または９に記載のマーカ。
11. 前記複数のレンズは、格子状に２次元平面上に配列されていることを特徴とする請求項８または９に記載のマーカ。
12. 前記複数のレンズの各々は、凸レンズであることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載のマーカ。
13. 白黒縞模様からなる模様および前記模様の上に付けられたレンチキュラレンズを有するマーカユニットと、計測基準点とを含むマーカを観測して、前記マーカに対する前記レンチキュラレンズを観測する視点の視線角度を求める方法であって、
    前記レンチキュラレンズを観測して、前記模様の濃淡パターンを取得するステップと、
    前記濃淡パターンの輝度の極値を求めるステップと、
    前記極値が観測される位置と前記計測基準点との距離から視線角度を算出するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。
14. 前記マーカは、第１のマーカユニットと第２のマーカユニットとを含み、
    前記第１のマーカユニットから算出した視線角度、前記第２のマーカユニットから算出した視線角度、および前記第１のマーカユニットと前記第２のマーカユニットとの間の距離から、前記マーカを含む平面と前記視点との間の距離を算出するステップをさらに備えたとことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記マーカは、第１のマーカユニットと第２のマーカユニットとを含み、
    前記第１のマーカユニットから算出した視線角度により求まる視点平面と、前記第２のマーカユニットから算出した視線角度により求まる視点平面とから、前記マーカを含む平面と前記視点との間の相対位置を示す交線を算出するステップをさらに備えたとことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 前記マーカは、正三角形上に３つのマーカユニットが配置されており、
    各々のマーカユニットから算出した視線角度により求まる視点平面から、前記マーカを含む平面と前記視点との間の相対位置を算出するステップをさらに備えたとことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
17. 複数のドットからなる模様、および各々のドットの上に付けられた複数のレンズからなり、２次元平面上に配列されたレンズアレイを有するマーカユニットと、計測基準点とを含むマーカを観測して、前記マーカに対する前記レンズアレイを観測する視点の視線角度を求める方法であって、
    前記レンズアレイを観測して、前記模様の濃淡パターンを取得するステップと、
    前記濃淡パターンの輝度の極値を求めるステップと、
    前記極値が観測される位置と前記計測基準点との距離から視線角度を算出するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。