JP2018022996A - Imaging system and imaging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像システムおよび撮像方法に関する。 The present invention relates to an imaging system and an imaging method.
近年、様々な分野において被撮影者の運動を解析する装置が求められている。例えば、ゴルフクラブ、テニスラケット、および野球バット等、運動器具のスイング軌道などの被撮影者の運動フォームを解析し、解析結果から被撮影者に適した運動器具の選定、運動フォームの改善を行うことで競技力の向上につなげることができる。
特許文献1では、カメラ(デジタルカメラ又は画像付携帯電話)に、GPS機能と方位を感知する機能を設け、撮影時の経度緯度情報や方向情報を記録する方法が開示されている。そのため、前回と同じ位置・方位にカメラを設置することができるので、前回と同じ位置・方位で撮影した映像を得ることができ、前回との撮影映像を比較することで、被撮影者の運動フォームをチェックすることができる。
In recent years, there has been a demand for an apparatus for analyzing the movement of a subject in various fields. For example, analyze the subject's exercise form such as a golf club, tennis racket, and baseball bat, such as a swing trajectory of an exercise device, and select an exercise device suitable for the subject and improve the exercise form from the analysis result. It can lead to improvement of competitiveness.
Patent Document 1 discloses a method in which a camera (digital camera or image-equipped mobile phone) is provided with a GPS function and a direction sensing function, and longitude / latitude information and direction information at the time of shooting are recorded. Therefore, since the camera can be installed at the same position and orientation as the previous time, it is possible to obtain images taken at the same position and orientation as the previous time, and by comparing the captured images with the previous time, the movement of the subject You can check the form.
しかしながら、上述した特許文献1に記載の方法では、カメラの高さ情報やカメラと被撮影者との距離情報が解らないため、カメラと被撮影者とを前回撮影した位置に短時間で正確に配置できないという課題があった。そのため、被撮影者に対するカメラの角度や被撮影者のサイズが異なり、2つの映像を正確に比較することができなかった。 However, in the method described in Patent Document 1 described above, since the height information of the camera and the distance information between the camera and the person to be photographed cannot be understood, the camera and the person to be photographed are accurately and quickly located at the positions where the camera and the person were photographed last time. There was a problem that it could not be placed. Therefore, the angle of the camera with respect to the subject and the size of the subject are different, and the two images cannot be accurately compared.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る撮像システムは、長さ情報および位置情報を含む指標と、被撮影者のサイズ情報および表示部を有する撮像装置と、を備え、前記指標を撮影することにより、前記表示部に前記被撮影者への教示情報を表示することを特徴とする。 Application Example 1 An imaging system according to this application example includes an index including length information and position information, and an imaging device having size information of a subject and a display unit, and images the index. The display unit displays teaching information for the subject.
本適用例によれば、指標を撮影した画像から長さ情報および位置情報を取得し、指標を基準として指標を撮影した撮像装置の設置位置および姿勢を検出することができる。そのため、被撮影者のサイズ情報があると表示部の画角内に被撮影者が収まる撮像装置の設置位置および姿勢を算出することができる。従って、被撮影者の全身が映った運動フォームを撮影するために、表示部の画角内に被撮影者が収まる撮像装置の設置位置および姿勢を教示情報として表示部に表示することにより、被撮影者が短時間で撮像装置を最適な位置および姿勢に設置することができる。 According to this application example, it is possible to acquire length information and position information from an image obtained by photographing an index, and to detect the installation position and orientation of an imaging apparatus that has photographed the index using the index as a reference. For this reason, if there is size information of the photographed person, it is possible to calculate the installation position and orientation of the imaging apparatus in which the photographed person falls within the angle of view of the display unit. Therefore, in order to photograph an exercise form in which the whole body of the photographed person is captured, the installation position and orientation of the imaging device within which the photographed person is within the angle of view of the display section are displayed on the display section as teaching information, thereby The photographer can install the imaging apparatus in the optimum position and posture in a short time.
[適用例2]本適用例に係る撮像システムは、長さ情報および位置情報を含む指標と、前記指標と第2撮像装置との第2相対位置情報および表示部とを有する第1撮像装置と、を備え、前記指標を撮影することにより、前記表示部に前記指標と前記第1撮像装置との第1相対位置情報と前記第2相対位置情報との差を表示することを特徴とする。 Application Example 2 An imaging system according to this application example includes a first imaging device having an index including length information and position information, second relative position information of the index and the second imaging device, and a display unit. And displaying the difference between the first relative position information and the second relative position information of the index and the first imaging device on the display unit by photographing the index.
本適用例によれば、指標を撮影した画像から長さ情報および位置情報を取得し、指標を基準として指標を撮影した第1撮像装置の設置位置および姿勢である第1相対位置情報を検出することができる。そのため、指標と第2撮像装置との第2相対位置情報があると第1撮像装置の第1相対位置情報との差を表示部に表示することで、被撮影者が短時間で第1撮像装置を第2相対位置情報に一致する位置および姿勢に設置することができる。従って、第1撮像装置により第2撮像装置で撮影した画像と同じ位置および姿勢で撮影することができ、第2撮像装置で撮影した画像と比較することで、被撮影者の運動フォームを正確にチェックすることができる。 According to this application example, the length information and the position information are acquired from the image obtained by photographing the index, and the first relative position information that is the installation position and orientation of the first imaging device that photographed the index using the index as a reference is detected. be able to. Therefore, if there is second relative position information between the index and the second imaging device, the difference between the first relative position information of the first imaging device and the first imaging device is displayed on the display unit, so that the person to be imaged can perform the first imaging in a short time. The apparatus can be installed at a position and posture that matches the second relative position information. Therefore, the first imaging device can capture the same position and posture as the image captured by the second imaging device, and the motion form of the subject can be accurately determined by comparing with the image captured by the second imaging device. Can be checked.
[適用例3]上記適用例に記載の撮像システムにおいて、前記サイズ情報は、前記被撮影者の可動範囲を含むことが好ましい。 Application Example 3 In the imaging system according to the application example described above, it is preferable that the size information includes a movable range of the subject.
本適用例によれば、サイズ情報が被撮影者の可動範囲を含むため、被撮影者が器具等を持った運動フォームであっても器具等を含めた被撮影者の全身を表示部の画角内に収めて撮影することができるので、器具等を含めた運動フォームをチェックすることができる。 According to this application example, since the size information includes the movable range of the photographed person, even if the photographed person is an exercise form having an instrument or the like, the entire body of the photographed person including the instrument or the like is displayed on the display unit. Since it can be taken in the corner, it is possible to check the exercise form including equipment.
[適用例4]上記適用例に記載の撮像システムにおいて、前記サイズ情報は、姿勢情報を含むことが好ましい。 Application Example 4 In the imaging system according to the application example described above, it is preferable that the size information includes posture information.
本適用例によれば、サイズ情報が姿勢情報を含むことにより、被撮影者が被撮影者の姿勢をチェックできる最適な位置および姿勢に撮像装置を短時間で設置することができる。 According to this application example, since the size information includes the posture information, the imaging device can be installed in an optimum position and posture where the photographed person can check the posture of the photographed person in a short time.
[適用例5]上記適用例に記載の撮像システムにおいて、前記相対位置情報は、前記撮像装置の角度情報を含むことが好ましい。 Application Example 5 In the imaging system according to the application example described above, it is preferable that the relative position information includes angle information of the imaging device.
本適用例によれば、相対位置情報が撮像装置の角度情報を含むことにより、第1撮像装置の姿勢を第2撮像装置の姿勢と同じにすることができる。 According to this application example, since the relative position information includes the angle information of the imaging device, the orientation of the first imaging device can be made the same as the orientation of the second imaging device.
[適用例6]上記適用例に記載の撮像システムにおいて、前記位置情報は、ボールの位置であることが好ましい。 Application Example 6 In the imaging system according to the application example, it is preferable that the position information is a ball position.
本適用例によれば、位置情報がボールの位置であるため、ボールの位置を基準として、ボールと撮像装置との距離を検出することができる。 According to this application example, since the position information is the position of the ball, the distance between the ball and the imaging device can be detected with the position of the ball as a reference.
[適用例7]上記適用例に記載の撮像システムにおいて、前記指標は、方向情報を含むことが好ましい。 Application Example 7 In the imaging system according to the application example described above, it is preferable that the index includes direction information.
本適用例によれば、指標に方向情報が含まれているので、指標に対する撮像装置の位置する方向を検出することができる。 According to this application example, since the direction information is included in the index, the direction in which the imaging device is positioned with respect to the index can be detected.
[適用例8]上記適用例に記載の撮像システムにおいて、前記方向情報は、前記ボールの飛球方向であり、前記被撮影者の立ち位置情報を含むことが好ましい。 Application Example 8 In the imaging system according to the application example described above, it is preferable that the direction information is a flying direction of the ball and includes standing position information of the subject.
本適用例によれば、方向情報がボールの飛球方向であるため、ボールの飛球方向を基準としてボールや被撮影者に対する撮像装置の位置する方向を検出することができる。また、方向情報に被撮影者の立ち位置情報を含むことにより、被撮影者が右打ちか左打ちかを判定することができる。 According to this application example, since the direction information is the flying direction of the ball, it is possible to detect the direction in which the imaging apparatus is positioned with respect to the ball or the person to be photographed with reference to the flying direction of the ball. Further, by including the standing position information of the subject in the direction information, it is possible to determine whether the subject is right-handed or left-handed.
[適用例9]本適用例に係る撮像方法は、被撮影者のサイズ情報を入力する工程と、長さ情報および位置情報を含む指標を設置する工程と、前記指標を撮影する工程と、教示情報を表示する工程と、を含むことを特徴とする。 Application Example 9 An imaging method according to this application example includes a step of inputting size information of a subject, a step of installing an index including length information and position information, a step of photographing the index, and a teaching And a step of displaying information.
本適用例によれば、指標を撮影した画像から長さ情報および位置情報を取得し、指標を基準として指標を撮影した撮像装置の設置位置および姿勢を検出することができる。そのため、入力した被撮影者のサイズ情報があると表示部の画角内に被撮影者が収まる撮像装置の設置位置および姿勢を算出することができる。従って、被撮影者の全身が映った運動フォームを撮影するために、表示部の画角内に被撮影者が収まる撮像装置の設置位置および姿勢を教示情報として表示部に表示することにより、被撮影者が短時間で撮像装置を最適な位置および姿勢に設置することができる。 According to this application example, it is possible to acquire length information and position information from an image obtained by photographing an index, and to detect the installation position and orientation of an imaging apparatus that has photographed the index using the index as a reference. For this reason, if there is input size information of the photographed person, it is possible to calculate the installation position and orientation of the imaging apparatus in which the photographed person falls within the angle of view of the display unit. Therefore, in order to photograph an exercise form in which the whole body of the photographed person is captured, the installation position and orientation of the imaging device within which the photographed person is within the angle of view of the display section are displayed on the display section as teaching information, thereby The photographer can install the imaging apparatus in the optimum position and posture in a short time.
[適用例10]上記適用例に記載の撮像方法において、前記教示情報は、撮像装置の移動方向を含むことが好ましい。 Application Example 10 In the imaging method according to the application example, it is preferable that the teaching information includes a moving direction of the imaging device.
本適用例によれば、教示情報に撮像装置の移動方向が含まれているため、表示された撮像装置の移動方向に沿って、撮像装置を移動することにより、表示部の画角内に被撮影者が収まる位置および姿勢に撮像装置をより短時間で設置することができる。 According to this application example, since the moving direction of the imaging device is included in the teaching information, by moving the imaging device along the displayed moving direction of the imaging device, the coverage is within the angle of view of the display unit. The imaging device can be installed in a shorter time at a position and posture where the photographer can be accommodated.
[適用例11]本適用例に係る撮像方法は、長さ情報および位置情報を含む指標と第2撮像装置との第2相対位置情報を入力する工程と、前記指標を設置する工程と、前記指標を撮影する工程と、前記指標と第1撮像装置との第1相対位置情報と前記第2相対位置情報との差を表示する工程と、を含むことを特徴とする。 Application Example 11 An imaging method according to this application example includes a step of inputting an index including length information and position information and second relative position information of the second imaging device, a step of installing the index, A step of photographing the index, and a step of displaying a difference between the first relative position information of the index and the first imaging device and the second relative position information.
本適用例によれば、指標を撮影した画像から長さ情報および位置情報を取得し、指標を基準として指標を撮影した第1撮像装置の設置位置および姿勢である第1相対位置情報を検出することができる。そのため、入力した指標と第2撮像装置との第2相対位置情報と、第1撮像装置の第1相対位置情報と、の差を表示部に表示することで、被撮影者が短時間で第1撮像装置を第2相対位置情報に一致する位置および姿勢に設置することができる。従って、第1撮像装置により第2撮像装置で撮影した画像と同じ位置および姿勢で撮影することができ、第2撮像装置で撮影した画像と比較することで、被撮影者の運動フォームを正確にチェックすることができる。 According to this application example, the length information and the position information are acquired from the image obtained by photographing the index, and the first relative position information that is the installation position and orientation of the first imaging device that photographed the index using the index as a reference is detected. be able to. Therefore, the difference between the inputted relative index and the second relative position information of the second imaging device and the first relative position information of the first imaging device is displayed on the display unit, so that the subject can quickly take the first time. One imaging device can be installed at a position and posture that match the second relative position information. Therefore, the first imaging device can capture the same position and posture as the image captured by the second imaging device, and the motion form of the subject can be accurately determined by comparing with the image captured by the second imaging device. Can be checked.
[適用例12]上記適用例に記載の撮像方法において、前記表示する工程では、前記第1相対位置情報を表示することを含むことが好ましい。 Application Example 12 In the imaging method according to the application example, it is preferable that the displaying step includes displaying the first relative position information.
本適用例によれば、第1相対位置情報を表示することにより、第2相対位置情報との差をより確認し易くなり、第1撮像装置を第2撮像装置と同じ位置および姿勢に、より短時間で設置することができる。 According to this application example, by displaying the first relative position information, it becomes easier to confirm the difference from the second relative position information, and the first imaging apparatus is more in the same position and orientation as the second imaging apparatus. It can be installed in a short time.
[適用例13]上記適用例に記載の撮像方法において、前記表示する工程では、前記第2相対位置情報と前記第1相対位置情報とが一致するように教示する情報を表示することを含むことが好ましい。 Application Example 13 In the imaging method according to the application example described above, the displaying step includes displaying information that teaches the second relative position information and the first relative position information to coincide with each other. Is preferred.
本適用例によれば、第2相対位置情報と第1相対位置情報とが一致するように教示する情報を表示部に表示することで、第1撮像装置を第2撮像装置と同じ位置および姿勢に、より短時間で設置することができる。 According to this application example, the first imaging device is displayed at the same position and orientation as the second imaging device by displaying on the display unit information that teaches that the second relative position information matches the first relative position information. In addition, it can be installed in a shorter time.
以下、撮像システムおよび撮像方法の一実施形態として、ゴルフにおけるスイングやスタンス等のフォーム撮影を一例として挙げ、図面を参照して説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。 Hereinafter, as an embodiment of an imaging system and an imaging method, form shooting such as swing and stance in golf will be described as an example and described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
(第1実施形態)
<撮像システム>
先ず、本発明の第1実施形態に係る撮像システム1の構成について、図1を参照し説明する。なお、本実施形態における撮像装置としてカメラを内蔵するスマホ(スマートフォン)を一例として挙げ説明する。
図1は、第1実施形態に係る撮像システムの構成を説明する平面図である。
(First embodiment)
<Imaging system>
First, the configuration of the imaging system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that a smartphone (smartphone) that incorporates a camera will be described as an example of the imaging apparatus according to the present embodiment.
FIG. 1 is a plan view illustrating the configuration of the imaging system according to the first embodiment.
本実施形態に係る撮像システム1は、図1に示すように、長さ情報および位置情報を含む指標としてのマーカー10と、マーカー10を撮影する撮像装置としてのスマホ(スマートフォンもしくはデータ通信機能を備えた撮像端末)20と、を備えている。スマホ20は、ボール36の飛球方向Xの後方、つまり、飛球方向Xと反対側に設置されている。なお、被撮影者30とボール36とを結ぶ延長線上、つまり、被撮影者30の正面に設置されても、被撮影者30の斜め前方に設置されても構わない。
As shown in FIG. 1, the imaging system 1 according to the present embodiment includes a
撮像システム1は、ゴルフスイング場所等に配置されたマーカー10をスマホ20に備えられているカメラにより撮影した画像からマーカー10に含まれる長さ情報および位置情報を取り込み、スマホ20に備えられているコンピューター(CPU)により、撮影した画像に三次元座標変換処理を施し、PnP問題を計算することでスマホ20の設置位置および姿勢を検出する。その後、事前に入力した被撮影者30のサイズ情報や姿勢情報に基づいて、スマホ20の表示部としてのモニター21(図5参照)の画角内に被撮影者30の全身が最適に収まる映像を撮影できるスマホ20の設置位置および姿勢を算出し、最適な設置位置および姿勢になるようにスマホ20の移動方向等の教示情報をモニター21に表示することで、その教示情報を被撮影者30が確認し、スマホ20を最適な位置および姿勢に設置することができる。
The imaging system 1 is provided in the
<撮像方法>
次に、第1実施形態に係る撮像方法について、図2〜図6を参照し説明する。
図2は、第1実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。なお、図2において、指標をマーカーとして、撮像装置をスマホとして記載し説明する。図3は、本実施形態に係る指標を示す平面図である。図4は、ワールド座標系の説明図である。図5と図6は、第1実施形態に係る撮像方法を説明する撮像装置の表示画面である。
<Imaging method>
Next, the imaging method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a flowchart illustrating the imaging method according to the first embodiment. In FIG. 2, description will be given by describing the index as a marker and the imaging device as a smartphone. FIG. 3 is a plan view showing an index according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram of the world coordinate system. 5 and 6 are display screens of the imaging apparatus for explaining the imaging method according to the first embodiment.
本実施形態に係る撮像方法は、先ず、サイズ情報入力工程(ステップS1)において、スイング状態を撮影する場合には、ゴルフクラブ34を握持しスイングした際のボール36の位置からゴルフクラブ34の先端(ヘッド)の最高到達位置までの高さ寸法やゴルフクラブを含むスイング幅寸法等の被撮影者30の可動範囲、又は、被撮影者30のスタンス状態等を撮影する場合には、スタンス状態における被撮影者30の身長やスタンス幅寸法(両足の間隔)等の姿勢情報、をサイズ情報としてスマホ20へ入力する。被撮影者30の可動範囲や姿勢情報を含むサイズ情報に基づいて、被撮影者30の全身がスマホ20の画角内に納まるように撮影できる位置や姿勢にスマホ20を設置できるように教示することができる。
In the imaging method according to the present embodiment, first, in the size information input step (step S1), when shooting the swing state, the
次に、マーカー配置工程(ステップS2)では、ゴルフスイング場所にマーカー10を配置する。指標としてのマーカー10は、図3に示すように、形状が一辺の長さをML1とする正方形であり、中央部が空白の枠状の第1マーカー12と、第1マーカー12の内角の一つと第1マーカー12の二つの内辺とに接する矩形状の第2マーカー14と、で構成されている。なお、長さ情報としてのマーカー10の一辺の長さML1は、後述するワールド座標系における各座標軸の長さの基準となる。
Next, in the marker placement step (step S2), the
マーカー10において、矩形状の第2マーカー14が接する第1マーカー12の内角に対向し、内角と最短に位置する外角の位置が位置情報としてのボール36の位置(ボール位置P)である。また、マーカー10の一辺に沿ってボール位置Pを通過する方向が方向情報としてのボール36の飛球方向Xである。マーカー10のボール位置Pと飛球方向Xとは、後述するワールド座標系における原点と座標軸の基準とになる。
In the
また、ボール位置Pを通過し飛球方向Xに沿ったマーカー10の一辺L1と対向する一辺L1’側に、被撮影者30が被撮影者30の正面を飛球方向Xと略平行にして立ち、アドレス状態を取った場合、被撮影者30の左足側に近い位置に第2マーカー14があると、被撮影者30を右打ちと判断する。なお、飛球方向Xと直交する方向でボール位置Pを通過する方向が飛球方向X’である場合、ボール位置Pを通過し飛球方向X’のマーカー10の一辺L2と対向する一辺L2’側に、被撮影者30が被撮影者30の正面を飛球方向X’と略平行にして立ち、アドレス状態を取った場合、被撮影者30の右足側に近い位置に第2マーカー14があると、被撮影者30を左打ちと判断する。
In addition, on the side L1 ′ that passes through the ball position P and faces the side L1 of the
従って、方向情報としての飛球方向X(X’)は、第2マーカー14がどの位置にあるかで、被撮影者30が右打ちか左打ちか、つまり、飛球方向X(X’)に対して、被撮影者30が左側に位置するか右側に位置するかを示す立ち位置情報を含んでいる。
Accordingly, the flying ball direction X (X ′) as the direction information indicates whether the subject 30 is right-handed or left-handed depending on where the
なお、マーカー10の配置は、ゴルフスイング場所において、マーカー10のボール位置Pをボール36を配置する位置に合わせ、マーカー10の一辺L1をボール位置Pを通過する飛球方向Xに合わせる。なお、以下では、被撮影者30が右打ちである場合を例に挙げ、飛球方向Xの後方から撮影する場合について説明する。
Note that the placement of the
次に、スマホ設置工程(ステップS3)では、図1に示すように、安定に設置するために三脚22等に搭載したスマホ20を、マーカー10のボール位置Pを通過する飛球方向Xの後方に、スマホ20に備えられているカメラをマーカー10に向けて設置する。
Next, in the smartphone installation step (step S3), as shown in FIG. 1, the
その後、マーカー撮影工程(ステップS4)では、スマホ20に備えられているカメラにより、マーカー10を撮影する。
Thereafter, in the marker photographing step (step S4), the
次に、キャリブレーション工程(ステップS5)では、マーカー10を撮影した画像を解析し、スマホ20の位置および姿勢を推定する。
2次元の画像から3次元空間内でカメラの位置および姿勢を推定する手順は以下のようにする。
Next, in the calibration process (step S5), an image obtained by photographing the
The procedure for estimating the position and orientation of the camera in the three-dimensional space from the two-dimensional image is as follows.
先ず、マーカー10を撮影した画像からマーカー10を検出する。この検出方法は、テンプレートマッチング、特徴量抽出、および特徴点抽出等の既知の手法を用いて行うことができる。なお、これらの手法は、AR(Augmented Reality:拡張現実)で一般的に用いられているものである。
次に、マーカー10に含まれる位置情報であるボール位置Pおよび方向情報である飛球方向Xにより、ワールド座標系を定める。例えば、図4に示すように、ボール位置Pを原点とし、ボール36の飛球方向XをX軸、X軸と直交する方向をY軸、X軸とY軸に直交する鉛直方向をZ軸、と定義する。また、マーカー10に含まれる長さ情報である一辺の長さML1により、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の長さが定義される。
First, the
Next, a world coordinate system is defined by the ball position P which is position information included in the
その後、カメラ座標系(カメラを中心にした座標系)からワールド座標系へ変換する変換行列を求める。この変換行列は一般に「外部パラメーター(external parameter又はextrinsic parameter)」と呼ばれている。なお、この一連の計算は、PnP問題(Perspective n−Point Problem)と呼ばれるものであり、この問題の解き方も既知の手法である。この計算は、オープンソースソフトウェアライブラリーであるOpenCVに実装されている「sv::solvePnP()」と言う関数を用いて行うことができる。また、マーカーの大きさ、柄、色は予め決まっており、システムがそのマーカーを画像内で認識することにより座標値を決める場合もある。 Thereafter, a transformation matrix for transforming from the camera coordinate system (a coordinate system centered on the camera) to the world coordinate system is obtained. This transformation matrix is generally called an “external parameter or extrinsic parameter”. This series of calculations is called a PnP problem (Perspective n-Point Problem), and how to solve this problem is also a known technique. This calculation can be performed using a function called “sv :: solvePnP ()” implemented in OpenCV, which is an open source software library. The size, pattern, and color of the marker are determined in advance, and the coordinate value may be determined by the system recognizing the marker in the image.
外部パラメーターを求める計算において、内部パラメーター(internal parameter又はintrinsic parameter)を使用する。内部パラメーターとは、外部の3次元空間の情報をどのように2次元の画像センサーへ投影するかを決めるためのパラメーターであり、カメラ固有の情報である。スマホ20には内部パラメーターを取得する機能(API)が備わっている機種もあり、その機種においては、この取得機能を使って内部パラメーターを取得できる。そのため、上述した計算はスマホ20に備えられているコンピューター(CPU)において処理される。
以上の手順により、3次元空間内におけるスマホ20のカメラの位置および姿勢を推定することができる。なお、カメラの姿勢とは、カメラのX軸を回転軸とする回転角度、Y軸を回転軸とする回転角度、およびZ軸を回転軸とする回転角度のことであり、カメラ座標系をカメラの基準位置としている。
In calculating external parameters, internal parameters (internal parameters or intrinsic parameters) are used. The internal parameter is a parameter for determining how information in the external three-dimensional space is projected onto the two-dimensional image sensor, and is information specific to the camera. Some models of the
With the above procedure, the position and orientation of the camera of the
その後、シルエット映像表示工程(ステップS6)では、図5に示すように、スマホ20の表示部としてのモニター21に、現在のスマホ20の位置および姿勢において、撮影されたマーカー10と、被撮影者30を想定したシルエット映像40と、を表示する。
これは、ステップS5において、現在のスマホ20の位置および姿勢が算出できるので、現在のスマホ20の位置および姿勢情報と、ステップS1における被撮影者30のサイズ情報と、からマーカー10に対して所定の位置に被撮影者30(シルエット映像40)が配置した場合の映像を算出することができるためである。更に、PnP問題を計算することにより、被撮影者30の全身がスマホ20のモニター21の画角内に納まる映像が撮影できるスマホ20の設置位置および姿勢も算出することができる。
なお、図5では、シルエット映像40の下半身のみの映像しか映ってないので、スマホ20のカメラの位置および姿勢が被撮影者30の全身が撮影できる設置位置および姿勢よりも近いことを意味する。
Thereafter, in the silhouette video display step (step S6), as shown in FIG. 5, the
This is because the current position and orientation of the
In FIG. 5, only the lower half of the
次に、ステップS7では、モニター21の画角内にシルエット映像40の全身が収まっているかを判定し、図5に示すように、「No」の場合は、スマホ設置位置教示工程(ステップS8)へ進む。
Next, in step S7, it is determined whether the whole body of the
スマホ設置位置教示工程(ステップS8)では、キャリブレーション工程(ステップS5)で算出した現在のスマホ20の位置および姿勢情報と被撮影者30の全身がスマホ20のモニター21の画角内に納まる映像が撮影できるスマホ20の設置位置および姿勢情報とから、現在のスマホ20の位置および姿勢を最適な設置位置および姿勢になるように、スマホ20の移動方向や角度等の教示情報をモニター21に表示する。図5の場合には、カメラ位置が近いため、例えば、「カメラを1m後退する。」等の文字をモニター21に表示する。また、スマホ20から音声で教示する方法でも構わない。
In the smartphone installation position teaching step (step S8), the current position and orientation information of the
次に、スマホ設置位置移動工程(ステップS9)では、被撮影者30がモニター21の教示情報又は音声による教示情報に従って、スマホ20の設置位置を移動する。
Next, in the smartphone installation position moving step (step S9), the subject 30 moves the installation position of the
スマホ20を移動した後に、ステップS4に戻り、再度マーカー10を撮影する。ステップS5で移動後のスマホ20の位置および姿勢を算出し、ステップS6において移動後のスマホ20の位置および姿勢におけるシルエット映像40を表示する。ステップS7において、モニター21内にシルエット映像40が収まっているか判断し、納まっていない場合(「No))には、ステップS8におけるスマホ20の設置位置および姿勢の教示情報に従って、ステップS9でスマホ20を移動する。よって、モニター21内にシルエット映像40が収まるまで、ステップS4からステップS9を繰り返し実施する。
After moving the
その後、ステップS6において、図6に示すように、モニター21内にシルエット映像40の全身が表示された場合、ステップS7において、「Yes」と判断し、スマホ設置位置固定工程(ステップS10)へ進む。
After that, in step S6, as shown in FIG. 6, when the whole body of the
スマホ設置位置固定工程(ステップS10)では、モニター21の画角内に被撮影者30が収まる最適な位置および姿勢として、スマホ20を設置する。
In the smartphone installation position fixing step (step S <b> 10), the
以上述べたように、本実施形態の撮像システム1および撮像方法によれば、以下の効果を得ることができる。
マーカー10を撮影した画像から長さ情報および位置情報を取得し、マーカー10を基準とした三次元座標変換処理を施しPnP問題を計算することにより、マーカー10を撮影したスマホ20の設置位置および姿勢を検出することができる。そのため、被撮影者30のサイズ情報があるとモニター21の画角内に被撮影者30が収まるスマホ20の設置位置および姿勢を算出することができる。従って、被撮影者30の全身が映った運動フォームを撮影するために、モニター21の画角内に被撮影者30が収まるスマホ20の設置位置および姿勢を教示情報としてモニター21に表示することにより、被撮影者30が短時間でスマホ20を最適な位置および姿勢に設置することができる。
As described above, according to the imaging system 1 and the imaging method of the present embodiment, the following effects can be obtained.
Length information and position information is acquired from an image obtained by photographing the
また、サイズ情報が被撮影者30の可動範囲を含むため、被撮影者30がゴルフクラブ34を握持したスイングフォームであってもゴルフクラブ34を含めた被撮影者30の全身をモニター21の画角内に収めて撮影することができるので、ゴルフクラブ34を含めたスイング等の運動フォームをチェックすることができる。
In addition, since the size information includes the movable range of the subject 30, the whole body of the subject 30 including the
また、位置情報がボール位置Pであるため、ボール位置Pを基準として、ボール36とスマホ20との距離を検出することができる。
Further, since the position information is the ball position P, the distance between the
また、マーカー10に含まれる方向情報がボール36の飛球方向Xであるため、ボール36の飛球方向Xを基準としてボール36や被撮影者30に対するスマホ20の位置する方向を検出することができる。また、方向情報に被撮影者30の立ち位置情報が含まれているので、被撮影者30が右打ちか左打ちかを判定することができる。
Further, since the direction information included in the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る撮像方法について、図7〜図9を参照し説明する。
図7は、第2実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。なお、図7において、図2と同様に、指標をマーカーとして、撮像装置をスマホとして記載し説明する。図8と図9は、第2実施形態に係る撮像方法を説明する撮像装置の表示画面である。
(Second Embodiment)
Next, an imaging method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an imaging method according to the second embodiment. In FIG. 7, as in FIG. 2, the index is described as a marker, and the imaging device is described as a smartphone. FIG. 8 and FIG. 9 are display screens of the imaging apparatus for explaining the imaging method according to the second embodiment.
第2実施形態に係る撮像方法は、上述した撮像システム1において、サイズ情報として姿勢情報を入力し、モニター21に姿勢情報と被撮影者30とを表示することで、スマホ20を最適位置に設置する方法である。
In the imaging method according to the second embodiment, in the imaging system 1 described above, posture information is input as size information, and the posture information and the person to be photographed 30 are displayed on the
先ず、姿勢情報入力工程(ステップS1)では、姿勢情報として、例えば、被撮影者30のスタンス状態におけるボール位置Pと被撮影者30との距離であるスタンス長さや被撮影者30の腰高さや被撮影者30両足の間隔であるスタンス幅等の寸法をスマホ20に入力する。
First, in the posture information input step (step S1), as posture information, for example, the stance length that is the distance between the ball position P and the subject 30 in the stance state of the subject 30, the waist height of the subject 30 and the subject A dimension such as a stance width that is an interval between both feet of the
その後、マーカー配置工程(ステップS2)とスマホ設置工程(ステップS3)を経て、マーカーおよび被撮影者撮影工程(ステップS4)では、マーカー10および被撮影者30を同時に撮影する。
Thereafter, the
次に、第1実施形態と同様に、キャリブレーション工程(ステップS5)において、マーカー10および被撮影者30を撮影した画像を解析し、スマホ20の位置および姿勢を算出する。また、現在のスマホ20の位置および姿勢の情報と、ステップS1で入力した被撮影者30の姿勢情報と、から現在のスマホ20の位置および姿勢情報における被撮影者30の姿勢情報を算出する。更に、画像内の被撮影者30の姿勢と姿勢情報とが一致するスマホ20の設置位置および姿勢を算出する。
Next, as in the first embodiment, in the calibration process (step S5), an image of the
姿勢情報表示工程(ステップS6)では、図8又は図9に示すように、マーカー10および被撮影者30を撮影した画像に、現在のスマホ20の位置および姿勢情報に基づいて想定される姿勢情報を、モニター21に表示する。図8は、飛球方向Xの後方より撮影した画像に姿勢情報であるスタンス長さを線42で示し、腰高さを線44で示して表示した画像である。また、図9は、被撮影者30の正面から撮影した画像に姿勢情報である腰高さを線44で示し、スタンス幅を線46で示して表示した画像である。
In the posture information display step (step S6), as shown in FIG. 8 or FIG. 9, the posture information assumed based on the current position and posture information of the
その後、ステップS7において、被撮影者30の姿勢(例えば、腰高さ、スタンス長さ、スタンス幅等)と姿勢情報とが一致しているかを判定する。一致していると判定した場合には、「Yes」として、スマホ設置位置固定工程(ステップS10)へ進みスマホ20を現状の位置および姿勢で設置する。また、一致していないと判定した場合には、「No」として、スマホ設置位置教示工程(ステップS8)に進む。
Thereafter, in step S7, it is determined whether the posture (for example, waist height, stance length, stance width, etc.) of the subject 30 matches the posture information. If it is determined that they match, the process proceeds to the smartphone installation position fixing step (step S10) as “Yes”, and the
スマホ設置位置教示工程(ステップS8)では、キャリブレーション工程(ステップS5)で算出した現在のスマホ20の位置および姿勢と、画像内の被撮影者30の姿勢と姿勢情報とが一致するスマホ20の設置位置および姿勢と、の位置および姿勢情報やその差を文字等でモニター21に表示することで、スマホ20を最適な位置および姿勢となるように教示する。なお、教示方法としては、モニター21への表示に限定されることはなく、スマホ20から音声で教示する方法でも構わない。
In the smartphone installation position teaching step (step S8), the current position and posture of the
次に、スマホ設置位置移動工程(ステップS9)では、被撮影者30がモニター21の教示情報又は音声による教示情報に従って、スマホ20の設置位置を移動する。
Next, in the smartphone installation position moving step (step S9), the subject 30 moves the installation position of the
スマホ20を移動した後に、ステップS4に戻り、再度マーカー10および被撮影者30を撮影し、モニター21に表示される被撮影者30の姿勢と姿勢情報とが一致するまでステップS4からステップS9を繰り返し実施する。
After moving the
なお、マーカーおよび被撮影者撮影工程(ステップS4)において、被撮影者30が一人でマーカー10と被撮影者30とを撮影するのは、非常に難しい。そのため、一人でマーカー10と被撮影者30とを一緒に撮影する方法として、スマホ20のタイマー機能を用い数秒経過後にカメラのシャッターが切れるように設定する方法や被撮影者30の発声する「撮影開始」等の音声をスマホ20が受信し、数秒経過後にカメラのシャッターが切れるように設定する方法等で可能である。
It should be noted that it is very difficult for the subject 30 to photograph the
以上述べたように、第2実施形態の撮像方法によれば、以下の効果を得ることができる。
マーカー10および被撮影者30を撮影した画像から、マーカー10を基準とし、現在のスマホ20の位置および姿勢と、被撮影者30の姿勢と姿勢情報とが一致するスマホ20の設置位置および姿勢と、を検出することができる。そのため、教示情報として、被撮影者30の姿勢と姿勢情報とが一致するスマホ20の設置位置および姿勢等をスマホ20のモニター21に表示することにより、被撮影者30が被撮影者30の姿勢をチェックできる最適な位置および姿勢にスマホ20を短時間で設置することができる。
As described above, according to the imaging method of the second embodiment, the following effects can be obtained.
Based on the image of the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る撮像方法について、図10〜図14を参照し説明する。
図10は、第3実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。なお、図10において、図2と同様に、指標をマーカーとして、撮像装置をスマホとして記載し説明する。図11〜図14は、第3実施形態に係る撮像方法を説明する撮像装置の表示画面である。
(Third embodiment)
Next, an imaging method according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an imaging method according to the third embodiment. In FIG. 10, as in FIG. 2, the index is described as a marker, and the imaging device is described as a smartphone. FIG. 11 to FIG. 14 are display screens of the imaging apparatus for explaining the imaging method according to the third embodiment.
第3実施形態に係る撮像方法は、上述した撮像システム1において、以前に撮影したスマホ20の画像データやスマホ20と異なるスマホやビデオカメラで撮影した画像データからカメラの設置位置および姿勢を検出し、現在のスマホ20の位置および姿勢との差をモニター21に表示することで、スマホ20を以前に撮影したスマホ20又は異なるスマホやビデオカメラのカメラの位置および姿勢に短時間で設置することができる方法である。
In the imaging method according to the third embodiment, in the imaging system 1 described above, the installation position and orientation of the camera are detected from the image data of the
なお、本実施形態では、スマホ20を第1撮像装置とし、第1相対位置情報はスマホ20の位置および姿勢として、また、運動フォームを比較するために撮影したビデオカメラを第2撮像装置とし、第2相対位置情報はビデオカメラの位置および姿勢として説明する。
また、各相対位置情報はカメラの位置および姿勢情報を含み、上述したように姿勢情報には、カメラのX軸周りの回転角度、Y軸周りの回転角度、およびZ軸周りの回転角度等の角度情報を含んでいる。
In the present embodiment, the
Each relative position information includes camera position and posture information. As described above, the posture information includes a rotation angle around the X axis, a rotation angle around the Y axis, and a rotation angle around the Z axis. Contains angle information.
先ず、第2相対位置情報入力工程(ステップS1)では、マーカー10と運動フォームが撮影されたビデオカメラの画像データをパソコン等に取り込み、マーカー10の長さ情報および位置情報からPnP問題を計算し、ビデオカメラの設置位置および姿勢を検出する。このビデオカメラの設置位置および姿勢を第2相対位置情報として、スマホ20に入力する。
First, in the second relative position information input step (step S1), the image data of the video camera in which the
その後、マーカー配置工程(ステップS2)、スマホ設置工程(ステップS3)、マーカー撮影工程(ステップS4)を経て、キャリブレーション工程(ステップS5)に進む。 Thereafter, the process proceeds to the calibration step (step S5) through the marker placement step (step S2), the smartphone installation step (step S3), and the marker photographing step (step S4).
キャリブレーション工程(ステップS5)では、第1実施形態と同様に、マーカー10を撮影した画像を解析し、第1相対位置情報としてのスマホ20の位置および姿勢を算出する。また、算出した第1相対位置情報としてのスマホ20の位置および姿勢と第2相対位置情報としてのビデオカメラの設置位置および姿勢との差を算出する。
In the calibration step (step S5), as in the first embodiment, an image obtained by photographing the
相対位置情報表示工程(ステップS6)では、算出した第1相対位置情報としてのスマホ20の位置および姿勢と第2相対位置情報としてのビデオカメラの設置位置および姿勢との差を文字等でモニター21に表示する。また、第1相対位置情報と第2相対位置情報とを表示しても構わないし、第2相対位置情報と第1相対位置情報とが一致するように教示する情報を表示しても構わない。
In the relative position information display step (step S6), the difference between the calculated position and orientation of the
その後、ステップS7において、第1相対位置情報と第2相対位置情報とが一致しているかを判定する。第1相対位置情報と第2相対位置情報とが一致していると判定した場合には、「Yes」として、スマホ設置位置固定工程(ステップS10)へ進みスマホ20を現状の位置および姿勢で設置する。また、一致していないと判定した場合には、「No」として、スマホ設置位置教示工程(ステップS8)に進む。
Thereafter, in step S7, it is determined whether the first relative position information and the second relative position information match. If it is determined that the first relative position information and the second relative position information match, the process proceeds to the smartphone installation position fixing step (step S10) as “Yes”, and the
スマホ設置位置教示工程(ステップS8)では、図11に示すように、マーカー10を撮影した画像に、第2相対位置情報を実線の円とする表示マーク50で表示し、第1相対位置情報を点線の円とする表示マーク52で表示することで、スマホ20を移動する方向を教示する。表示マーク52の円の直径の大きさと、現在のスマホ20の位置および姿勢である表示マーク52の直径の大きさと、は遠近を表し、表示マーク52の直径が目標となるビデオカメラの位置および姿勢を示す表示マーク50の直径より大きい場合には、スマホ20の位置がマーカー10側に近づき過ぎていることを表す。また、表示マーク52の表示位置は、目標設置位置(表示マーク50)との差を表し、表示マーク50より左側に表示されている場合は、スマホ20の位置が目標設置位置(表示マーク50)に対して、左側にずれていることを表す。そのため、被撮影者30は、図12に示すように、表示マーク50に表示マーク52の直径と位置が重なるようにスマホ20を移動することで、スマホ20をビデオカメラが設置されていた位置および姿勢に配置固定することができる。
In the smartphone installation position teaching step (step S8), as shown in FIG. 11, the second relative position information is displayed as a solid circle on the image obtained by photographing the
また、教示方法としては、図13に示すように、第2相対位置情報に第1相対位置情報が一致するように矢印による表示マーク54を表示しても構わない。表示マーク54の矢印の向き方向にスマホ20を移動し、図14に示すように、モニター21に「OK」の表示マーク56が表示されると、スマホ20の位置が目標設置位置(表示マーク50)に一致したものとし、スマホ20をビデオカメラが設置されていた位置および姿勢に配置固定することができる。
As a teaching method, as shown in FIG. 13, a
更に、教示方法としては、上記以外に、スマホ20から音声で教示情報である移動方向、移動距離、角度等を教示する方法でも構わない。
Furthermore, as a teaching method, in addition to the above, a method of teaching a moving direction, a moving distance, an angle, etc., which are teaching information from the
以上述べたように、第3実施形態の撮像方法によれば、以下の効果を得ることができる。
マーカー10を撮影した画像から長さ情報および位置情報を取得し、マーカー10を基準とした三次元座標変換処理を施しPnP問題を計算することにより、マーカー10を撮影したスマホ20の設置位置および姿勢である第1相対位置情報を検出することができる。そのため、マーカー10とビデオカメラとの第2相対位置情報と、スマホ20の第1相対位置情報と、の差をモニター21に表示することで、被撮影者30が短時間でスマホ20を第2相対位置情報に一致する位置および姿勢に設置することができる。従って、スマホ20によりビデオカメラで撮影した画像と同じ位置および姿勢で撮影することができ、ビデオカメラで撮影した画像と比較することで、被撮影者30のゴルフスイング等の運動フォームを正確にチェックすることができる。
As described above, according to the imaging method of the third embodiment, the following effects can be obtained.
Length information and position information is acquired from an image obtained by photographing the
また、相対位置情報がスマホ20やビデオカメラの角度情報を含むので、スマホ20の姿勢をビデオカメラの姿勢と同じにすることができる。そのため、ビデオカメラで撮影した画像と正確に比較することができる。
Further, since the relative position information includes angle information of the
また、第1相対位置情報をモニター21に表示することにより、第2相対位置情報との差がより確認し易くなりスマホ20をビデオカメラと同じ位置および姿勢に、より短時間で設置することができる。
Also, displaying the first relative position information on the
また、第2相対位置情報と第1相対位置情報とが一致するように教示する情報をモニター21に表示することで、スマホ20をビデオカメラと同じ位置および姿勢に、より短時間で設置することができる。
In addition, by displaying on the
上述した本発明に係る撮像システムおよび撮像方法は、運動フォームが重要であるスポーツ、例えば、野球のバッティングフォームやバッティングスタンス、又は、テニスのスイングフォームやスイングスタンスの撮影に応用可能である。 The above-described imaging system and imaging method according to the present invention can be applied to sports in which exercise form is important, such as baseball batting form and batting stance, or tennis swing form and swing stance.
1…撮像システム、10…指標としてのマーカー、12…第1マーカー、14…第2マーカー、20…撮像装置としてのスマホ、21…表示部としてのモニター、22…三脚、30…被撮影者、34…ゴルフクラブ、36…ボール、40…シルエット映像、42,44,46…線、50,52,54,56…表示マーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging system, 10 ... Marker as index, 12 ... 1st marker, 14 ... 2nd marker, 20 ... Smartphone as an imaging device, 21 ... Monitor as display part, 22 ... Tripod, 30 ... Subject, 34 ... Golf club, 36 ... Ball, 40 ... Silhouette video, 42, 44, 46 ... Line, 50, 52, 54, 56 ... Display mark.
Claims (13)
被撮影者のサイズ情報および表示部を有する撮像装置と、を備え、
前記指標を撮影することにより、前記表示部に前記被撮影者への教示情報を表示することを特徴とする撮像システム。 An indicator including length information and position information;
An imaging device having size information of the subject and a display unit,
An imaging system characterized by displaying the teaching information for the subject to be photographed on the display unit by photographing the index.
前記指標と第2撮像装置との第2相対位置情報および表示部とを有する第1撮像装置と、を備え、
前記指標を撮影することにより、前記表示部に前記指標と前記第1撮像装置との第1相対位置情報と前記第2相対位置情報との差を表示することを特徴とする撮像システム。 An indicator including length information and position information;
A first imaging device having second relative position information of the index and the second imaging device and a display unit,
The imaging system, wherein the difference between the first relative position information and the second relative position information between the index and the first imaging device is displayed on the display unit by photographing the index.
長さ情報および位置情報を含む指標を設置する工程と、
前記指標を撮影する工程と、
教示情報を表示する工程と、
を含むことを特徴とする撮像方法。 Inputting the size information of the subject,
Installing an index including length information and position information;
Photographing the index;
Displaying the teaching information;
An imaging method comprising:
前記指標を設置する工程と、
前記指標を撮影する工程と、
前記指標と第1撮像装置との第1相対位置情報と前記第2相対位置情報との差を表示する工程と、
を含むことを特徴とする撮像方法。 Inputting the second relative position information between the index including the length information and the position information and the second imaging device;
Installing the indicator;
Photographing the index;
Displaying a difference between the first relative position information of the index and the first imaging device and the second relative position information;
An imaging method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016152568A JP2018022996A (en) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Imaging system and imaging method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016152568A JP2018022996A (en) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Imaging system and imaging method |
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Family Applications (1)
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