JP2020173795A - オブジェクトの姿勢推定を生成するシステム、デバイス、および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2019年3月21日に提出された米国仮出願第62/821566号の利益を主張する。その内容全体は、参照によりその全体が組み込まれる。
Claims (20)
- 姿勢推定デバイスによって実行される方法であって、
オブジェクトの画像を取得するステップと、
前記オブジェクトの姿勢推定を生成するステップであって、該姿勢推定は、前記オブジェクトの姿勢の複数の姿勢コンポーネントのそれぞれに対して、それぞれのヒートマップを含み、前記姿勢コンポーネントのそれぞれに対する該それぞれのヒートマップは画像の1つ以上のピクセルのそれぞれにおいて、姿勢コンポーネントの不確実性のそれぞれの不確実性指標を含む、ステップと、
を含む方法。 - 前記複数の姿勢要素は、前記オブジェクトの仰角、前記オブジェクトの方位角、前記オブジェクトのオブジェクト中心、前記オブジェクトのオブジェクト北ポイント、前記オブジェクトの面内回転、および、前記オブジェクトのオブジェクト境界を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記オブジェクトの仰角のそれぞれの仰角ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの方位のそれぞれの方位角ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記オブジェクト中心のそれぞれのキーポイント・ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトのそれぞれの北キーポイント・ヒートマップオブジェクトの北ポイントは、それぞれの2次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの面内回転のそれぞれの面内回転ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトのオブジェクト境界のそれぞれのオブジェクト境界ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記姿勢の前記ヒートマップの第1次元と第2次元は、それぞれ、前記画像の第1軸と第2軸に対応し、前記仰角ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの仰角に対応し、
前記方位角ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの方位角に対応し、前記面内回転ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの面内回転角に対応する、
請求項3に記載の方法。 - 前記姿勢コンポーネントのそれぞれに対する前記ヒートマップは、前記画像を形成するピクセルのグリッドに関して、前記第1次元と前記第2次元に沿ってスケーリングされるヒートマップコンポーネントのそれぞれのグリッドを含む、請求項4に記載の方法。
- 3次元オブジェクト空間が前記オブジェクトの3次元表現を含み、前記3次元オブジェクト空間の原点は、前記オブジェクトの前記オブジェクト中心に対応し、
2次元カメラ平面が、前記3次元オブジェクト空間のカメラ平面への2次元投影を含み、
前記オブジェクトの前記画像を取得するステップは、画像センサを介して前記画像を取得することを含み、
前記3次元オブジェクト空間内のカメラポイントの位置は、シーン内の前記画像センサの位置に対応する、
請求項4に記載の方法。 - 前記姿勢推定を生成するステップは、前記3次元オブジェクト空間内の前記オブジェクトの球境界を推定することを含み、
前記オブジェクト境界ヒートマップの前記不確実性指標は、カメラ平面への球体境界の2次元投影に基づいており、
前記方法は、さらに、
前記オブジェクト境界ヒートマップに基づいて、推定オブジェクト半径を取得するステップと、
オブジェクトモデルのデータベースの中から前記オブジェクトの3次元オブジェクトモデルを識別するステップと、
特定された前記オブジェクトモデルのサイズへの前記取得された推定半径の比較に基づいて、前記オブジェクトのスケールと、前記オブジェクトと前記画像センサとの間の距離の両方を推定するステップと、
を含む、請求項6に記載の方法。 - プロセッサと、非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを備えた姿勢推定デバイスであって、
該非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、該プロセッサによって実行されると、該姿勢推定デバイスに、
オブジェクトの画像を取得させ、
前記オブジェクトの姿勢推定を生成させる
命令を有し、
該姿勢推定は、前記オブジェクトの姿勢の複数の姿勢コンポーネントのそれぞれに対して、それぞれのヒートマップを含み、
該姿勢コンポーネントの各々のそれぞれのヒートマップは、前記画像の1つ以上のピクセルの各々において該姿勢コンポーネントの不確実性のそれぞれの不確実性指標を含む、
姿勢推定デバイス。 - 前記複数の姿勢要素は、前記オブジェクトの仰角、前記オブジェクトの方位角、前記オブジェクトのオブジェクト中心、前記オブジェクトのオブジェクト北ポイント、前記オブジェクトの面内回転、および、前記オブジェクトのオブジェクト境界を含む、請求項8に記載の姿勢推定デバイス。
- 前記オブジェクトの仰角のそれぞれの仰角ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記方位角のそれぞれの方位角ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記オブジェクト中心のそれぞれのキーポイント・ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含み、前記オブジェクトの前記オブジェクト北ポイントのそれぞれの北キーポイント・ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記面内回転のそれぞれの面内回転ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記オブジェクト境界のそれぞれのオブジェクト境界ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含む、
請求項9に記載の姿勢推定デバイス。 - 前記姿勢の前記ヒートマップの第1次元および第2次元は、それぞれ、前記画像の第1軸と第2軸に対応し、
前記仰角ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの仰角に対応し、
前記方位角ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの方位角に対応し、
前記面内回転ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの面内回転角に対応する、
請求項10に記載の姿勢推定デバイス。 - 前記姿勢コンポーネントの各々の前記それぞれのヒートマップは、前記画像を形成するピクセルのグリッドに関して、前記第1次元および前記第2次元に沿ってスケーリングされるヒートマップコンポーネントのそれぞれのグリッドを含む、請求項11に記載の姿勢推定デバイス。
- 3次元オブジェクト空間は、前記オブジェクトの3次元表現を含み、
前記3次元オブジェクト空間の原点は、前記オブジェクトのオブジェクト中心に対応し、
2次元カメラ平面は、前記3次元オブジェクト空間のカメラ平面への2次元投影を含み、
前記オブジェクトの前記画像を取得するための前記命令は、前記姿勢推定デバイスに、画像センサを介して前記画像を取得させる命令を含み、
前記3次元オブジェクト空間内のカメラポイントの位置は、シーン内の前記画像センサの位置に対応する、
請求項11に記載の姿勢推定デバイス。 - 前記姿勢推定の生成は、前記3次元オブジェクト空間内の前記オブジェクトの球体境界を推定することを含み、
前記オブジェクト境界ヒートマップの前記不確実性指標は、前記カメラ平面への前記球体境界の2次元投影に基づいており、
前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、前記プロセッサによって実行されると、前記姿勢推定デバイスに、さらに、
前記オブジェクト境界ヒートマップに基づいて、推定オブジェクト半径を取得するステップと、オブジェクトモデルのデータベースの中から前記オブジェクトの3次元オブジェクトモデルを識別するステップと、
特定された前記オブジェクトモデルのサイズへの前記取得された推定半径の比較に基づいて、前記オブジェクトのスケールと、前記オブジェクトと前記画像センサとの間の距離の両方を推定するステップと、
を実行させる命令を含む、
請求項13に記載の姿勢推定デバイス。 - 姿勢推定デバイスによって実行される方法であって、
1つ以上のトレーニング画像を生成するステップであって、それぞれが、それぞれの姿勢のオブジェクトモデルの2次元投影を含む、ステップと、
前記トレーニング画像ごとにそれぞれのヒートマップセットを生成するステップであって、該それぞれのヒートマップセットは、トレーニング画像に投影されたオブジェクトモデルのそれぞれの姿勢の複数の姿勢コンポーネントのそれぞれに対して、それぞれのグラウンドトゥルース不確実性ヒートマップを含み、該それぞれのグラウンドトゥルース不確実性ヒートマップは、それぞれのトレーニング画像の1つ以上のピクセルのそれぞれにおいて姿勢コンポーネントの不確実性のそれぞれの不確実性割り当てを含む、ステップと、
前記トレーニング画像および前記トレーニング画像のために生成されたそれぞれのヒートマップセットのグラウンドトゥルース不確実性ヒートマップと、に基づいたニューラルネットワークを訓練するステップと、
画像センサを介して取得したオブジェクトの画像を受信するステップと、オブジェクトの姿勢の複数の姿勢コンポーネントのそれぞれに対して、前記ニューラルネットワークを介してそれぞれの不確実性ヒートマップを生成するステップであって、該それぞれの不確実性ヒートマップは、前記画像の1つ以上のピクセルのそれぞれでの姿勢コンポーネントの不確実性のそれぞれの不確実性の指標を含む、ステップと、
を含む方法。 - 前記オブジェクトの前記複数の姿勢要素は、前記オブジェクトの仰角、前記オブジェクトの方位角、前記オブジェクトのオブジェクト中心、前記オブジェクトのオブジェクト北ポイント、前記オブジェクトの面内回転、および、オブジェクトのオブジェクト境界を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記オブジェクトの仰角のそれぞれの仰角ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの方位のそれぞれの方位角ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記オブジェクト中心のそれぞれのキーポイント・ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記オブジェクト北ポイントのそれぞれの北キーポイント・ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記面内回転のそれぞれの面内回転ヒートマップは、それぞれの3次元ヒートマップを含み、
前記オブジェクトの前記オブジェクト境界のそれぞれのオブジェクト境界ヒートマップは、それぞれの2次元ヒートマップを含む、
請求項16に記載の方法。 - 前記生成された姿勢推定の前記ヒートマップの第1次元および第2次元は、それぞれ、前記画像の第1軸と第2軸に対応し、
前記仰角ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの仰角に対応し、前記方位角ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの方位角に対応し、
前記面内回転ヒートマップの第3次元は、前記オブジェクトの面内回転角に対応する、請求項17に記載の方法。 - 3次元オブジェクト空間は、前記オブジェクトの3次元表現を含み、
前記3次元オブジェクト空間の原点は、前記オブジェクトの前記オブジェクト中心に対応し、
2次元カメラ平面は、前記3次元オブジェクト空間の、カメラ平面への2次元投影を含み、
前記3次元オブジェクト空間内のカメラポイントの位置は、シーン内の前記画像センサの位置に対応する、
請求項18に記載の方法。 - 前記姿勢推定を生成するステップは、前記3次元オブジェクト空間内の前記オブジェクトの球体境界を推定するステップを含み、
前記オブジェクト境界ヒートマップの前記不確実性の指標は、前記カメラ平面への前記球体境界の2次元投影に基づいており、
前記方法は、
前記オブジェクト境界ヒートマップに基づいて推定オブジェクト半径を取得するステップと、
オブジェクトモデルのデータベースの中から、前記オブジェクトの3次元オブジェクトモデルを識別するステップと、
前記取得された推定半径の特定されたオブジェクトモデルのサイズとの比較に基づいて、前記オブジェクトのスケール、および、前記オブジェクトと前記画像センサとの間の距離の両方を推定するステップと、
をさらに含む、請求項19に記載の方法。
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