JP2017143351A5 - - Google Patents

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Claims (12)

カメラにより撮影された動画からホモグラフィ行列を求めるキャリブレーション装置であって、
前記動画内の複数のフレームの各フレームについて複数の特徴点を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した各フレームの複数の特徴点のうち、前記複数のフレームの総てにおいて検出された第1特徴点を複数判定する判定手段と、
前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の第1座標に基づき軌跡行列を生成する生成手段と、
前記軌跡行列を行列分解し、前記軌跡行列よりランクの低い低ランク行列を生成し、前記低ランク行列に基づき前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の前記第1座標を第2座標に更新し、前記複数のフレームの第1フレームの第2座標と、前記複数のフレームの第2フレームであって、前記第1フレームより時間的に後の前記第2フレームの第2座標とに基づき、前記第2フレームのホモグラフィ行列を算出する算出手段と、
を備えていることを特徴とするキャリブレーション装置。
A calibration device for obtaining a homography matrix from a moving image taken by a camera,
Detecting means for detecting a plurality of feature points for each of a plurality of frames in the moving image;
Determination means for determining a plurality of first feature points detected in all of the plurality of frames among a plurality of feature points of each frame detected by the detection means;
Generating means for generating a trajectory matrix based on the first coordinates of the first feature points in each of the plurality of frames;
Decomposing the trajectory matrix to generate a low rank matrix having a lower rank than the trajectory matrix, and updating the first coordinate of the first feature point in each of the plurality of frames to a second coordinate based on the low rank matrix And based on a second coordinate of the first frame of the plurality of frames and a second frame of the second frame, which is the second frame of the plurality of frames and is temporally later than the first frame, Calculating means for calculating a homography matrix of the second frame;
A calibration apparatus comprising:
前記算出手段は、前記第1フレームのホモグラフィ行列と、前記第1フレームの第2座標と、前記第2フレームの第2座標とに基づき、前記第2フレームのホモグラフィ行列を算出することを特徴とする請求項1に記載のキャリブレーション装置。   The calculating means calculates the homography matrix of the second frame based on the homography matrix of the first frame, the second coordinates of the first frame, and the second coordinates of the second frame. The calibration apparatus according to claim 1, wherein: 前記第2フレームは、前記第1フレームの次のフレームであることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャリブレーション装置。   The calibration apparatus according to claim 1, wherein the second frame is a frame subsequent to the first frame. 前記複数のフレームは、時間的に連続するフレームであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。   The calibration apparatus according to claim 1, wherein the plurality of frames are temporally continuous frames. 前記算出手段は、前記軌跡行列から前記低ランク行列を減じた行列のフロベニウスノルムが第1の値以下との条件の下、前記行列分解を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。   The calculation unit performs the matrix decomposition under a condition that a Frobenius norm of a matrix obtained by subtracting the low rank matrix from the trajectory matrix is a first value or less. The calibration apparatus according to item 1. 前記算出手段は、前記低ランク行列の核ノルムが最小となる様に前記行列分解を行うことを特徴とする請求項5に記載のキャリブレーション装置。   The calibration apparatus according to claim 5, wherein the calculation unit performs the matrix decomposition so that a nuclear norm of the low rank matrix is minimized. 前記算出手段は、前記行列分解により前記低ランク行列とスパース行列を生成し、前記軌跡行列から前記低ランク行列及び前記スパース行列を減じた行列のフロベニウスノルムが第1の値以下との条件の下、前記行列分解を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。   The calculation means generates the low rank matrix and the sparse matrix by the matrix decomposition, and has a condition that a Frobenius norm of a matrix obtained by subtracting the low rank matrix and the sparse matrix from the trajectory matrix is not more than a first value. The calibration apparatus according to claim 1, wherein the matrix decomposition is performed. 前記算出手段は、前記スパース行列のL1ノルムに第2の値を乗じた値と、前記低ランク行列の核ノルムとの和が最小となる様に前記行列分解を行うことを特徴とする請求項7に記載のキャリブレーション装置。   The calculation means performs the matrix decomposition so that a sum of a value obtained by multiplying an L1 norm of the sparse matrix by a second value and a kernel norm of the low rank matrix is minimized. 8. The calibration device according to 7. 前記算出手段は、基準位置の実空間座標を保持しており、算出した前記第2フレームのホモグラフィ行列を使用して前記基準位置の実空間座標を前記第2フレーム内の画素位置に変換し、前記変換した画素位置と、前記第2フレーム内の前記基準位置に対応する画素位置との距離が閾値以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。   The calculation means holds real space coordinates of a reference position, and converts the real space coordinates of the reference position into pixel positions in the second frame using the calculated homography matrix of the second frame. 9. It is determined whether or not a distance between the converted pixel position and a pixel position corresponding to the reference position in the second frame is equal to or smaller than a threshold value. The calibration device according to item. カメラにより撮影された動画からホモグラフィ行列を求めるキャリブレーション装置であって、
前記動画内の複数のフレームの各フレームについて複数の特徴点を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した各フレームの複数の特徴点のうち、前記複数のフレームの総てにおいて検出された第1特徴点を複数判定する第1判定手段と、
前記複数のフレームに渡る前記複数の第1特徴点の軌跡をそれぞれ判定する第2判定手段と、
前記複数の第1特徴点の軌跡に基づき、前記カメラの撮影方向の変化を判定する第3判定手段と、
前記第3判定手段が判定した前記カメラの撮影方向の変化に基づき、前記複数のフレームの少なくとも1つのフレームのホモグラフィ行列を算出する算出手段と、
を備えていることを特徴とするキャリブレーション装置。
A calibration device for obtaining a homography matrix from a moving image taken by a camera,
Detecting means for detecting a plurality of feature points for each of a plurality of frames in the moving image;
First determination means for determining a plurality of first feature points detected in all of the plurality of frames among a plurality of feature points of each frame detected by the detection means;
Second determination means for respectively determining trajectories of the plurality of first feature points across the plurality of frames;
Third determination means for determining a change in the shooting direction of the camera based on the trajectories of the plurality of first feature points;
Calculation means for calculating a homography matrix of at least one frame of the plurality of frames based on a change in the shooting direction of the camera determined by the third determination means;
A calibration apparatus comprising:
カメラにより撮影された動画からホモグラフィ行列を求めるキャリブレーション装置におけるキャリブレーション方法であって、
前記動画内の複数のフレームの各フレームについて複数の特徴点を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した各フレームの複数の特徴点のうち、前記複数のフレームの総てにおいて検出された第1特徴点を複数判定する判定ステップと、
前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の第1座標に基づき軌跡行列を生成する生成ステップと、
前記軌跡行列を行列分解し、前記軌跡行列よりランクの低い低ランク行列を生成し、前記低ランク行列に基づき前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の第1座標を第2座標に更新し、前記複数のフレームの第1フレームの第2座標と、前記複数のフレームの第2フレームであって、前記第1フレームより時間的に後の第2フレームの第2座標とに基づき、前記第2フレームのホモグラフィ行列を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
A calibration method in a calibration device for obtaining a homography matrix from a moving image taken by a camera,
A detection step of detecting a plurality of feature points for each of a plurality of frames in the moving image;
A determination step of determining a plurality of first feature points detected in all of the plurality of frames among a plurality of feature points of each frame detected in the detection step;
Generating a trajectory matrix based on the first coordinates of the first feature points in each of the plurality of frames;
Decomposing the trajectory matrix to generate a low rank matrix having a lower rank than the trajectory matrix, and updating the first coordinate of the first feature point in each of the plurality of frames to a second coordinate based on the low rank matrix , Based on a second coordinate of a first frame of the plurality of frames and a second coordinate of a second frame that is a second frame of the plurality of frames and that is temporally later than the first frame. A calculation step of calculating a homography matrix of two frames;
A calibration method comprising:
請求項1から10のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 Program for causing a computer to function as the calibration apparatus according to claims 1 to 1 wherein one of 10.
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