JP2020042028A - コレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法、装置、機器及び媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び基準コレクターと目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、目標画像コレクターが各目標画像を収集するときのキャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定するステップと、
収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するステップと、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するステップと、を含む。
目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び基準コレクターと目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、目標画像コレクターが各目標画像を収集するときのキャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定するための目標位置情報決定モジュールと、
収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するための空間点位置情報決定モジュールと、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するための相対位置・姿勢決定モジュールと、を含む。
一つ又は複数のプロセッサと、
一つ又は複数のプログラムを記憶するための記憶装置と、を含み、
前記一つ又は複数のプログラムが前記一つ又は複数のプロセッサによって実行される場合に、前記一つ又は複数のプロセッサが、本発明の実施例のいずれかに記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法を実現する。
図1は、本発明の実施例1が提供するコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法のフローチャートである。本実施例は、重ならない視野を有する(視野内で重ならない)複数のカメラ間の外部パラメータをキャリブレーションする場合に適用することができ、例えば、複数のカメラ間の相対位置・姿勢キャリブレーションのシーンである。当該方法は、コレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置によって実行されることができ、当該装置は、ソフトウェア及び/又はハードウェアの形式で実現することができ、ネットワーク通信機能を有する任意の電子機器に統合することができる。
ステップS1021:目標画像コレクターが異なる時刻に収集した各目標画像に対して特徴点マッチングを行い、シーンにおける空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定する。
ステップS1022:目標画像コレクターの各目標画像の収集時刻における相対位置・姿勢、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて3次元シーンを再構築し、空間点のキャリブレーション座標系における位置情報を決定する。
基準コレクターと異なる目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢に基づいて、異なる目標画像コレクター間の相対位置・姿勢を取得するステップをさらに含む。
図2は、本発明の実施例2が提供するコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法のフローチャートである。本実施例は、上記の実施例に基づいてさらに最適化され、本発明の実施例は、上記の一つ又は複数の実施例における各選択可能な方案と組み合わせることができる。
ステップS201:目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報(基準位置・姿勢情報)、及び基準コレクターと目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数(相対位置・姿勢変数)に基づいて、目標画像コレクターが各目標画像を収集するときのキャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報(目標位置・姿勢情報)を決定する。
ステップa1:目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときに基準コレクターにより収集された各基準画像を取得する。
ステップa31:第1の他の基準画像と基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系とキャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定する。
ステップa32:基準キャリブレーション画像と第1の他の基準画像との特徴点マッチング結果、基準相対位置・姿勢及び基準画像コレクターの内部パラメータに基づいて、基準シーン点群を構築する。
ステップa33:基準シーン点群と第2の他の基準画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第2の他の基準コレクターの座標系とキャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定し、基準シーン点群を更新する。
ステップa34:第2の他の基準画像を新しい第1の他の基準画像とし、新しい第2の他の基準画像を決定し、(戻して、)第1の他の基準画像と基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系とキャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定する。
図3は、本発明の実施例3が提供するコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置の概略構成図である。本実施例は、重ならない視野を有する複数のカメラ間の外部パラメータをキャリブレーションする場合に適用することができ、例えば、複数のカメラ間の相対位置・姿勢キャリブレーションのシーンである。当該装置は、ソフトウェア及び/又はハードウェアの形式で実現することができ、ネットワーク通信機能を有する任意の電子機器に統合することができる。
その中、目標位置情報決定モジュール301は、目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び基準コレクターと目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、目標画像コレクターが各目標画像を収集するときのキャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定する。
空間点位置情報決定モジュール302は、収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定する。
相対位置・姿勢決定モジュール303は、各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定する。
目標画像コレクターが異なる時刻に収集した各目標画像に対して特徴点マッチングを行い、シーンにおける空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するための第1の位置情報決定ユニットと、
目標画像コレクターの各目標画像の収集時刻における相対位置・姿勢、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて3次元シーンを再構築し、空間点のキャリブレーション座標系における位置情報を決定するための第2の位置情報決定ユニットと、を含むことができる。
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、コスト関数を構築するためのコスト関数構築ユニットと、
前記コスト関数を最小化し、反復停止条件を満たす場合、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を取得するための相対位置・姿勢決定ユニットと、を含むことができる。
その中、基準画像取得モジュール304は、目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときに基準コレクターにより収集された各基準画像を取得する。
キャリブレーション座標系決定モジュール305は、一つの基準画像を基準キャリブレーション画像として選択し、基準キャリブレーション画像の収集時刻の基準コレクターの座標系をキャリブレーション座標系とする。
基準位置情報決定モジュール306は、他の基準画像の収集時刻における他の基準座標系と前記キャリブレーション座標系との間の相対位置・姿勢を決定して、他の基準画像の収集時刻における基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報とする。
第1の他の基準画像と基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定するための第1の基準相対位置・姿勢決定ユニットと、
前記基準キャリブレーション画像と第1の他の基準画像の特徴点マッチング結果、基準相対位置・姿勢及び基準画像コレクターの内部パラメータに基づいて、基準シーン点群を構築するための基準シーン点群構築ユニットと、
基準シーン点群と第2の他の基準画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第2の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定し、基準シーン点群を更新するための基準シーン点群更新ユニットと、
第2の他の基準画像を新しい第1の他の基準画像とし、新しい第2の他の基準画像を決定し、(戻して、)第1の他の基準画像と基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定するための基準相対位置・姿勢反復処理ユニットと、を含むことができる。
図4は、本発明の実施例4が提供する電子機器の概略構成図である。図4は、本発明の実施形態を実現するのに適する例示的な電子機器412のブロック図である。図4に示される電子機器412は、単なる一つの例であり、本発明の実施例の機能及び使用範囲を一切制限しない。
目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び基準コレクターと目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、目標画像コレクターが各目標画像を収集するときのキャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定するステップと、
収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するステップと、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するステップと、を含むことができる。
本発明の実施例5は、コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。当該プログラムがプロセッサによって実行される場合、本発明の実施例のいずれかに記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法を実現する。当該方法は、
目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び基準コレクターと目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、目標画像コレクターが各目標画像を収集するときのキャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定するステップと、
収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するステップと、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するステップと、を含むことができる。
Claims (16)
- コレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法であって、
目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び前記基準コレクターと前記目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、前記目標画像コレクターが各目標画像を収集するときの前記キャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定するステップと、
収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するステップと、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するステップと、を含む、
ことを特徴とするコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - 収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するステップは、
前記目標画像コレクターが異なる時刻に収集した各目標画像に対して特徴点マッチングを行い、シーンにおける空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するステップと、
前記目標画像コレクターの各目標画像の収集時刻における相対位置・姿勢、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて3次元シーンを再構築し、空間点のキャリブレーション座標系における位置情報を決定するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - 各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するステップは、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、コスト関数を構築するステップと、
前記コスト関数を最小化し、反復停止条件を満たす場合に、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を取得するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - 各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点のキャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記コスト関数を構築するステップは、
以下のコスト関数(数式1)を構築するステップを含み、
ことを特徴とする請求項3に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - 前記基準コレクターが基準画像コレクターである場合、前記目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの前記基準コレクターの前記キャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報は、
前記目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときに前記基準コレクターにより収集された各基準画像を取得するステップと、
一つの基準画像を基準キャリブレーション画像として選択し、前記基準キャリブレーション画像の収集時刻の前記基準コレクターの座標系を前記キャリブレーション座標系とするステップと、
他の基準画像の収集時刻における他の基準座標系と前記キャリブレーション座標系との間の相対位置・姿勢を決定して、他の基準画像の収集時刻における前記基準コレクターの前記キャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報とするステップと、によって決定される、
ことを特徴とする請求項1に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - 他の基準画像の収集時刻における他の基準座標系と前記キャリブレーション座標系との間の相対位置・姿勢を決定するステップは、
第1の他の基準画像と前記基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定するステップと、
前記基準キャリブレーション画像と第1の他の基準画像との間の特徴点マッチング結果、基準相対位置・姿勢及び前記基準画像コレクターの内部パラメータに基づいて、基準シーン点群を構築するステップと、
基準シーン点群と第2の他の基準画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第2の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定し、基準シーン点群を更新するステップと、
第2の他の基準画像を新しい第1の他の基準画像とし、新しい第2の他の基準画像を決定し、第1の他の基準画像と基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - 前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定した後、
前記基準コレクターと異なる目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢に基づいて、異なる目標画像コレクター間の相対位置・姿勢を取得するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法。 - コレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置であって、
目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの基準コレクターのキャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報、及び前記基準コレクターと前記目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢の変数に基づいて、前記目標画像コレクターが各目標画像を収集するときの前記キャリブレーション座標系における目標位置・姿勢の情報を決定するための目標位置情報決定モジュールと、
収集された各目標画像に基づいて3次元シーンを再構築し、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するための空間点位置情報決定モジュールと、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を決定するための相対位置・姿勢決定モジュールと、を含む、
ことを特徴とするコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 前記空間点位置情報決定モジュールは、
前記目標画像コレクターが異なる時刻に収集した各目標画像に対して特徴点マッチングを行い、シーンにおける空間点の各目標画像における投影点位置情報を決定するための第1の位置情報決定ユニットと、
前記目標画像コレクターの各目標画像の収集時刻における相対位置・姿勢、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて3次元シーンを再構築し、空間点のキャリブレーション座標系における位置情報を決定するための第2の位置情報決定ユニットと、を含む、
ことを特徴とする請求項8に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 前記相対位置・姿勢決定モジュールは、
各目標画像に対応する目標位置・姿勢の情報、3次元シーン点群の空間点の前記キャリブレーション座標系における位置情報、及び空間点の各目標画像における投影点位置情報に基づいて、コスト関数を構築するためのコスト関数構築ユニットと、
前記コスト関数を最小化し、反復停止条件を満たす場合に、前記目標画像コレクターと前記基準コレクターとの間の相対位置・姿勢を取得するための相対位置・姿勢決定ユニットと、を含む、
ことを特徴とする請求項8に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 前記コスト関数構築ユニットは、
以下のコスト関数(数式1)を構築し、
ことを特徴とする請求項10に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 前記基準コレクターが基準画像コレクターである場合、前記目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときの前記基準コレクターの前記キャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報は、
前記目標画像コレクターが少なくとも二つの目標画像を収集するときに前記基準コレクターにより収集された各基準画像を取得するための基準画像取得モジュールと、
一つの基準画像を基準キャリブレーション画像として選択し、前記基準キャリブレーション画像の収集時刻の基準コレクターの座標系を前記キャリブレーション座標系とするためのキャリブレーション座標系決定モジュールと、
他の基準画像の収集時刻における他の基準座標系と前記キャリブレーション座標系との間の相対位置・姿勢を決定して、他の基準画像の収集時刻における基準コレクターの前記キャリブレーション座標系における基準位置・姿勢の情報とするための基準位置情報決定モジュールと、によって決定される、
ことを特徴とする請求項8に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 前記基準位置情報決定モジュールは、
第1の他の基準画像と前記基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定するための第1の基準相対位置・姿勢決定ユニットと、
前記基準キャリブレーション画像と第1の他の基準画像との間の特徴点マッチング結果、基準相対位置・姿勢及び前記基準画像コレクターの内部パラメータに基づいて、基準シーン点群を構築するための基準シーン点群構築ユニットと、
基準シーン点群と第2の他の基準画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第2の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定し、基準シーン点群を更新するための基準シーン点群更新ユニットと、
第2の他の基準画像を新しい第1の他の基準画像とし、新しい第2の他の基準画像を決定し、第1の他の基準画像と基準キャリブレーション画像との間の特徴点マッチング結果に基づいて、第1の他の基準コレクターの座標系と前記キャリブレーション座標系との間の基準相対位置・姿勢を決定するための基準相対位置・姿勢反復処理ユニットと、を含む、
ことを特徴とする請求項12に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 前記基準コレクターと異なる目標画像コレクターとの間の相対位置・姿勢に基づいて、異なる目標画像コレクター間の相対位置・姿勢を取得するための相対位置・姿勢取得モジュールをさらに含む、
ことを特徴とする請求項8に記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション装置。 - 電子機器であって、
一つ又は複数のプロセッサと、
一つ又は複数のプログラムを記憶するための記憶装置と、を含み、
前記一つ又は複数のプログラムが前記一つ又は複数のプロセッサによって実行される場合に、前記一つ又は複数のプロセッサが、請求項1〜7のいずれかに記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法を実現する、
ことを特徴とする電子機器。 - コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行される場合に、請求項1〜7のいずれかに記載のコレクターの相対パラメータのキャリブレーション方法が実現される、
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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