JP2019514240A - 三次元走査支援システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年2月29日に米国特許商標庁に出願された米国仮特許出願第62/301,603号の利益を主張するものであり、その全内容は、引用により、本明細書に包含される。
以下の詳細な説明では、例示として、本発明の特定の例示的な実施形態のみが図示され、説明される。当業者が理解するように、本発明は多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。同一の参照番号は、明細書全体を通して同一の要素を示す。
走査に使用されるカメラタイプのうち、通常のカラーカメラ、深度(又はレンジ)カメラ、又は深度とカラーカメラの組み合わせを使用することができる。深度とカラーカメラの組み合わせは一般にRGB−Dと呼ばれ、RGBはカラー画像を表し、Dは深度画像(各画素はシーンの深度(又は距離)情報を符号化する)を表す。深度画像は、幾何学的方法又は電子的方法を含む様々な方法によって得ることができる。幾何学的方法の例には、パッシブ又はアクティブステレオカメラシステム及び構造化光カメラシステムが含まれる。深度画像を取得する電子的方法の例には、飛行時間(TOF:Time of Flight)、又は一般的な走査又は固定LIDARカメラが含まれる。
図3は、本発明の一実施形態による走査を実行するための方法のフローチャートを示す図である。本発明のいくつかの実施形態では、走査システム10のメモリに記憶された命令(例えば、コンピュータプログラム)が、走査システムのプロセッサ及び/又はコントローラによって実行され、本方法の様々な動作を実行する。本発明の他の実施形態では、動作の一部又は全部は、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、グラフィック処理ユニット(GPU)等のような他のタイプの処理装置により実行されてもよい。
本明細書で使用されるように、走査の適用範囲の「正確さ」及び「完全性」という用語は、3D走査の意図される用途に依存し得る。例えば、利用可能な空間の容量又は積み重ねられた箱の個数を見積もることに関連するアプリケーションでは、走査システムは、シーンの主要部分のわずかな画像を使用してこれらの計算を実行することができ、したがって、システムによって提供される誘導は、それに応じていくつかの姿勢(例えば、主要な位置の高い増分カバレッジを提供する姿勢、又は主要な位置を迅速に見つけるための検索パス)を選択であろう。別の例として、詳細な3Dモデルを生成するための物体を走査する(例えば、製品ページ上にリストアップするための装飾物を走査する)ためのアプリケーションでは、高度な詳細かつ完全なカバレッジが望ましい場合があり、走査システムによって提供される誘導は、物体の高レベルのカバレッジを提供するために多数の姿勢を特定するようにしてもよい。
本発明の実施形態のいくつかの態様は、支援された又は誘導された走査から利益を得ることのできる物流オペレーションにおいて走査システムを適用するための方法に関する。1つのアプリケーションでは、パレット又は棚の3D表現を得るためにパレット又は倉庫の棚に梱包された箱の大きな積み重ねが走査され、梱包された箱の構成を推定するために使用され、その後、積み重ねられた箱の数を計算し、したがって、現在の在庫、欠けている箱、間違った箱等の情報を推定する。
物流に関する本発明の別の実施形態によれば、走査システム10は、配送パッケージの集合の容積の見積容積と、この委託物を運ぶためことを依頼されたトラックの容積とを比較するために、配送パッケージの集合の容積を推定することに使用されてもよい。この情報は、物流会社がトラックの運搬能力を最大限に活用し、コストを抑えるのに非常に役立つ。一般にこのような委託物の総量は、トラック自体のサイズに匹敵するほどにかなり大きいので、ユーザーが、走査システムからの十分な誘導なしに、この委託物を走査して正確な走査を得ることは非常に困難である。
図9Aは、本発明の実施形態による走査支援システムの利点なしに物体の走査を実行するときの走査誤差の領域を示すカラーコード化された図である。図9Bは、本発明の実施形態による走査支援システムを使用して物体の走査を行うときの走査誤差の領域を示すカラーコード化された図である。3Dモデル(例えば、表示するための)を生成するために複雑な物体を走査する場合、物体すべての部分の詳細なモデルを生成することがより重要になり得る。
シーンの一部を画像化するように静的に配置された複数のカメラの複数の姿勢を特定することを目的とする本発明の実施形態では、増分カバレッジマップは、k台のカメラについての複数の姿勢を特定するために使用されてもよい。例えば、各姿勢は、最も高い増分カバレッジを有する増分カバレッジマップの姿勢pを選択することによって選択されてもよい。増分カバレッジマップは、この姿勢に基づいて更新され、次の姿勢が選択される。数k個の姿勢が特定されるまで、このプロセスは継続する。他の実施形態では、カメラの数は固定されておらず、物体をカバーするのに十分な数の姿勢が特定されるまで、プロセスは継続する。
Claims (20)
- 画像を取得するように構成されたカメラと、
プロセッサと、
前記カメラ及び前記プロセッサに結合されたメモリと、
を有し、
前記メモリは、
前記カメラによって取得された前記画像と、命令と、を格納するように構成され、
前記命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに、
前記カメラの第1の姿勢から対象の1つ又は複数の初期画像を取得するように前記カメラを制御することと、
1つ又は複数の次の姿勢を特定するために前記1つ又は複数の初期画像に従って誘導マップを計算することと、
前記1つ又は複数の次の姿勢の少なくとも1つから、1つ又は複数の追加画像を取得するように前記カメラを制御することと、
前記1つ又は複数の追加画像に従って前記誘導マップを更新することと、
三次元モデルを生成するために前記カメラによって取得された前記画像を出力することと、
を実行させることを特徴とする三次元走査システム。 - 前記カメラは深度カメラである、請求項1に記載の三次元走査システム。
- 前記深度カメラは、
第1の光軸を有する第1の視野を有する第1カメラと、
前記第1カメラから離され、前記第1の視野と重なる第2の視野と、前記第1の光軸に実質的に平行な第2の光軸とを有する第2カメラと、
を有する立体深度カメラである、請求項2に記載の三次元走査システム。 - 前記深度カメラに登録されたカラーカメラを更に有する、請求項2に記載の三次元走査システム。
- 前記プロセッサに結合されたディスプレイを更に有し、
前記メモリは、前記プロセッサに、前記三次元走査システムのユーザーに視覚的フィードバックを提供するように前記ディスプレイを制御すること、を実行させる命令を更に格納し、
前記視覚的フィードバックは、前記誘導マップの前記1つ又は複数の次の姿勢のグラフィカル表現を含む、請求項1に記載の三次元走査システム。 - 前記グラフィカル表現は、前記対象の周りのドームであり、前記ドームのどの部分が前記1つ又は複数の次の姿勢に対応するかを示すヒートマップである、請求項5に記載の三次元走査システム。
- 前記1つ又は複数の次の姿勢は、経路を形成する、請求項1に記載の三次元走査システム。
- 前記経路は、前記対象のカバレッジの増加と走査時間の短縮とに応じて選択される、請求項7に記載の三次元走査システム。
- 前記誘導マップは、カバレッジマップである、請求項1に記載の三次元走査システム。
- 前記対象はコンテナであり、
前記メモリは、前記プロセッサに、前記三次元モデルに基づいて前記コンテナの利用可能な容積を推定すること、を実行させる命令を更に格納し、
前記誘導マップは、前記利用可能な容量のコーナーを探すため前記1つ又は複数の次の姿勢を特定する、請求項1に記載の三次元走査システム。 - 前記対象は積み重ねられた箱であり、
前記メモリは、前記プロセッサに、前記三次元モデルに基づいて前記箱の個数を数えること、を実行させる命令を更に格納し、
前記誘導マップは、低いカバレッジを有する箱を特定するため前記1つ又は複数の次の姿勢を特定する、請求項1に記載の三次元走査システム。 - プロセッサによって、カメラの第1の姿勢から被写体の1つ又は複数の初期画像を取得するようにカメラを制御することと、
前記プロセッサによって、1つ又は複数の次の姿勢を特定するために、前記1つ又は複数の初期画像に従って誘導マップを計算することと、
前記プロセッサによって、前記1つ又は複数の次の姿勢のうちの少なくとも1つから、1つ又は複数の追加画像を取得するようにカメラを制御することと、
前記プロセッサによって、前記1つ又は複数の追加画像に従って誘導マップを更新することと、
三次元モデルを生成するために、前記カメラによって取得された前記画像を出力することと、
を有することを特徴とする誘導走査を提供するための方法。 - 前記カメラは深度カメラである、請求項12に記載の方法。
- 前記深度カメラは、
第1の光軸を有する第1の視野を有する第1カメラと、
前記第1カメラから離され、前記第1の視野と重なる第2の視野と、前記第1の光軸に実質的に平行な第2の光軸とを有する第2カメラと、
を有する立体深度カメラである、請求項13に記載の方法。 - 前記プロセッサに結合されたディスプレイを通して、ユーザーに前記誘導マップの前記1つ又は複数の次の姿勢のグラフィカル表現を含む視覚的フィードバックを提供すること、を更に有する請求項13に記載の方法。
- 前記グラフィカル表現は、前記対象の周りのドームであり、前記ドームのどの部分が前記1つ又は複数の次の姿勢に対応するかを示すヒートマップである、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の次の姿勢は、経路を形成する、請求項12に記載の方法。
- 前記経路は、前記対象のカバレッジの増加と走査時間の短縮とに応じて選択される、請求項17に記載の方法。
- 前記対象はコンテナであり、
前記三次元モデルに基づいて前記コンテナの利用可能な容積を推定すること、を更に有し、
前記誘導マップは、前記利用可能な容量のコーナーを探すため前記1つ又は複数の次の姿勢を特定する、請求項12に記載の方法。 - 前記対象は積み重ねられた箱であり、
前記三次元モデルに基づいて前記箱の個数を数えること、を更に有し、
前記誘導マップは、低いカバレッジを有する箱を特定するため前記1つ又は複数の次の姿勢を特定する、請求項12に記載の方法。
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