JP2018179577A - 位置計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置計測装置においては、S110で、複数の異なる時刻にて、互いに異なる視点から同一の撮影領域を含むように同時に撮影された複数組の画像を取得する。また、処理部20は、S120で、異なる時刻毎に、各組の画像のそれぞれから、同一の3次元位置を表す画像平面上の点である対応点を検出する。また、S150で、異なる時刻毎に検出された対応点のそれぞれを、予め設定されたカメラパラメータを用いて、複数の共通平面のそれぞれに投影した投影点を求める。また、S160〜S180で、一つの画像平面上の対応点から求められる複数の共通平面上の各投影点を結ぶ線を光線として、異なる時刻毎に複数の画像平面のそれぞれについて求められる複数の光線に対する距離が最小となる点を、対応点の3次元位置を表す復元点として求める。
【選択図】図5
Description
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
[1.構成]
図1に示す位置計測装置1は、複数の撮影画像を用いて撮影画像中の各点までの3次元距離を検出する装置である。
ここで、距離演算処理の前提となる非単焦点カメラモデルについて説明する。非単焦点カメラモデルは、カメラ前方に配置されたガラス等で光線が屈折する状況下においても、屈折後の光線の経路を正確に記述するためのモデルである。なお、カメラモデルは、カメラが撮影を行った時刻毎に個別に設定される。ここでは1つの時刻におけるカメラモデルについて説明する。
次に、処理部20のCPU21が実行する距離演算処理を、図5のフローチャートを用いて説明する。本処理は、予め設定された一定周期で、繰り返し実行される。
S140では、各時刻において、各カメラ11,12から得られた撮影画像のうち、いずれか一つを対象画像として選択する。
上述の位置計測装置1を用いて、3次元距離の計測を行った結果について説明する。この実験では、処理に利用する異なる時刻における撮影画像の組数、つまり、撮影画像の時刻数を変化させて、真の3次元点に対する平均二乗誤差を計測した。
(8)式にて示す正則化項の係数αを変更させて、真の3次元点に対する平均二乗誤差を計測した。なお、本実験では、低次の項に対する係数はα=0とし、高次の項に対する係数を変動させる。図8に示すように、高次の項の係数をα=0、つまり、正則化項が存在しない場合の誤差と比較して、高次の項のみに対する重みを大きくし、α=1000以上とすると、誤差が小さくなることが分かる。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(6a)上記実施形態の位置計測装置1において、処理部20は、S110で、複数の異なる時刻にて、互いに異なる視点から同一の撮影領域を含むように同時に撮影された複数組の画像を取得する。また、処理部20は、S120で、異なる時刻毎に、各組の画像のそれぞれから、同一の3次元位置を表す画像平面上の点である対応点を検出する。
このような構成によれば、撮影画像中に光線の屈折の影響が含まれる状況下においても、精度よく3次元距離計測を実現することができる。
(6h)上記実施形態において、処理部20は、S220で、復元点から画像上の各点の3次元距離を求めるように構成される。
[7.他の実施形態]
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
未知点は、SHIFT法等によって撮影画像で対応する点の画像座標、つまり対応点が分かっている点であって3次元位置が未知な点を示す。基底点は、未知点に対してレーザレーダ等を組み合わせることで3次元位置が既知となった点を示す。基底点は、多数存在し、かつ基底点同士の奥行きが異なっていることが望ましい。
上記実施形態において処理部20のCPU21が実行する処理のうちのS110の処理は本開示でいう画像取得部に相当し、S120の処理は本開示でいう対応検出部に相当する。また、上記実施形態においてS150の処理は本開示でいう投影点算出部に相当する。また、上記実施形態においてS160〜S180の処理は本開示でいう復元点算出部に相当し、S210の処理は本開示でいう校正部に相当する。また、上記実施形態においてS220の処理は本開示でいう距離算出部に相当する。
Claims (6)
- 複数の異なる時刻にて、互いに異なる視点から同一の撮影領域を含むように同時に撮影された複数組の画像を取得するように構成された画像取得部(21:S110)と、
前記異なる時刻毎に、各組の画像のそれぞれから、同一の3次元位置を表す画像平面上の点である対応点を検出するように構成された対応検出部(21:S120)と、
前記異なる時刻毎に、各組の画像についての各画像平面とワールド座標系の奥行きが異なる位置に設定される複数の共通平面との全ての組み合わせについて、前記画像平面から前記共通平面への非線形写像を得るための対応関係をカメラパラメータとして、前記異なる時刻毎に前記対応検出部にて検出された前記対応点のそれぞれを、予め設定されたカメラパラメータを用いて、前記複数の共通平面のそれぞれに投影した投影点を求めるように構成された投影点算出部(21:S150)と、
一つの前記画像平面上の前記対応点から求められる前記複数の共通平面上の各投影点を結ぶ線を光線として、前記異なる時刻毎に前記複数の画像平面のそれぞれについて求められる複数の光線に対する距離が最小となる点を、前記対応点の3次元位置を表す復元点として求めるように構成された復元点算出部(21:S160〜S180)と、
を備える位置計測装置(1)。 - 請求項1に記載の位置計測装置であって、
前記カメラパラメータを校正前のカメラパラメータとして、該校正前のカメラパラメータおよび前記復元点算出部にて求められる復元点に対してバンドル調整を行い、前記校正前のカメラパラメータを該バンドル調整によって得られる校正された後のカメラパラメータに更新するように構成された校正部(21:S210)、
をさらに備える位置計測装置。 - 請求項2に記載の位置計測装置であって、
前記校正部は、前記バンドル調整に用いる評価関数として、校正前の前記復元点に関する投影点と、該投影点を通る前記光線に沿って、校正後の前記復元点を前記共通平面に投影した再投影点との距離を、前記異なる時刻において得られた全ての投影点について積分した値を用いる
ように構成された位置計測装置。 - 請求項2または請求項3に記載の位置計測装置であって、
前記校正部は、前記バンドル調整に用いる評価関数として、前記複数の光線に対する距離を示す距離項と、時刻の遷移に伴うカメラパラメータの変動を示すパラメータ項とをコストとして表現したコスト関数を用いる
ように構成された位置計測装置。 - 請求項4に記載の位置計測装置であって、
前記校正部は、前記パラメータ項として、高次の項および低次の項を備え、前記高次の項に予め設定された係数を乗じ、前記提示の項には前記係数よりも重みづけが小さく設定された他の係数を乗じた値を用いる
ように構成された位置計測装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の位置計測装置であって、
前記復元点から前記画像上の各点の3次元距離を求めるように構成された距離算出部(21:S220)、
をさらに備える位置計測装置。
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