JP2021096607A - Motion capture system, motion capturing method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モーションキャプチャシステム、モーションキャプチャ方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a motion capture system, a motion capture method, and a program.
モーションキャプチャ技術が広く活用されている。モーションキャプチャ技術は、人や物の3次元の動きをキャプチャし、その動きをデジタル化する技術である。 Motion capture technology is widely used. Motion capture technology is a technology that captures the three-dimensional movement of people and objects and digitizes the movement.
モーションキャプチャ技術は、当初は、例えば、人の動きをキャプチャして、デジタル化し、そのデータを基にCGキャラクタをリアルに動かすこと等に使用されていた。しかし、近時では、スポーツパフォーマンスの改善、関節等の手術後のリハビリの負担軽減、人の行動の分析等にも活用されている。 Initially, motion capture technology was used, for example, to capture the movement of a person, digitize it, and move the CG character realistically based on the data. However, these days, it is also used for improving sports performance, reducing the burden of rehabilitation after surgery on joints, and analyzing human behavior.
例えば、特許文献1には、ゴルファのパフォーマンスを改善するために、ゴルファの多数の観測点に、球体のマーカを取り付け、この状態でスイングして、これを複数のカメラで撮影して、動きを解析するシステムが開示されている。 For example, in Patent Document 1, in order to improve the performance of a golfer, spherical markers are attached to a large number of observation points of the golfer, the golfer swings in this state, and the movement is photographed by a plurality of cameras. The system to analyze is disclosed.
特許文献1に開示されたシステムでは、被検者の測定点に大量の球体状のマーカを設置する必要があり、専用スタジオでの計測が必要であり、複数のカメラ間の位置合わせに時間がかかり、測定データの精度が低く、さらに高価である。 In the system disclosed in Patent Document 1, it is necessary to install a large number of spherical markers at the measurement points of the subject, measurement in a dedicated studio is required, and it takes time to align between a plurality of cameras. It is expensive, the accuracy of the measurement data is low, and it is expensive.
このような課題に鑑み、特許文献2に開示されているようなカード状の高精度位置マーカも開発されている。この高精度位置マーカは、そのパターンを画像解析することで、マーカの位置と姿勢を高精度に推定できる。これにより、画像処理の負荷は小さく、リアルタイムで処理できる。
In view of such a problem, a card-shaped high-precision position marker as disclosed in
高精度位置マーカを使用する場合、マーカの相互間の相対的な位置とその変化を特定することは比較的容易である。しかし、特定の空間内での、位置とその履歴、即ち、特定空間内での各測定点の動きを特定することは依然として困難である。特に、複数の撮像装置で撮像した複数の画像に基づいてモーションをキャプチャする作業は容易ではない。 When using precision position markers, it is relatively easy to identify the relative positions of the markers and their changes. However, it is still difficult to specify the position and its history in a specific space, that is, the movement of each measurement point in the specific space. In particular, it is not easy to capture motion based on a plurality of images captured by a plurality of imaging devices.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ある空間における、被検者の測定点の位置を容易に且つ正確に測定することができるシステム、方法、プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a system, a method, and a program capable of easily and accurately measuring the position of a measurement point of a subject in a certain space. To do.
上記目的を達成するため、第1の観点に係るモーションキャプチャシステムは、
撮像空間内に配置された基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを含む画像であって、前記画像中の前記基準マーカの画像に基づいて、前記基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像手段の位置を示す基準座標値を求める基準座標値特定手段と、
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記基準座標空間内での、前記撮像手段に対する前記参照マーカの相対的な位置を示す相対参照座標値を求める相対参照座標値特定手段と、
前記撮像手段の前記基準座標値と前記参照マーカの前記相対参照座標値とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の位置を求める位置特定手段と、
を備える。
In order to achieve the above object, the motion capture system according to the first aspect is
It is an image including a reference marker arranged in the imaging space and a reference marker arranged in the subject to be motion-captured, and is set based on the reference marker based on the image of the reference marker in the image. A reference coordinate value specifying means for obtaining a reference coordinate value indicating the position of the imaging means in the reference coordinate space to be obtained, and
A relative reference coordinate value specifying means for obtaining a relative reference coordinate value indicating a relative position of the reference marker with respect to the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A position specifying means for obtaining the position of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference coordinate value of the imaging means and the relative reference coordinate value of the reference marker.
To be equipped.
前記画像中の前記基準マーカの画像に基づいて、前記基準座標空間内の、前記撮像手段の姿勢を示す基準姿勢を求める基準姿勢特定手段と、
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記基準座標空間内での、前記撮像手段に対する前記参照マーカの姿勢を示す相対参照姿勢を求める相対参照姿勢特定手段と、
前記撮像手段の前記基準姿勢と前記参照マーカの前記相対参照姿勢とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の姿勢を求める姿勢特定手段と、
をさらに備えてもよい。
A reference posture specifying means for obtaining a reference posture indicating the posture of the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A relative reference posture specifying means for obtaining a relative reference posture indicating the posture of the reference marker with respect to the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A posture specifying means for obtaining the posture of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference posture of the imaging means and the relative reference posture of the reference marker.
May be further provided.
また、第2の観点に係るモーションキャプチャシステムは、
撮像空間内に配置された基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを含む画像であって、前記画像中の前記基準マーカの画像に基づいて、前記基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像手段の位置を示す基準座標値を求める基準座標値特定手段と、
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記参照マーカに基づいて設定される参照座標空間内の、前記撮像手段の位置を示す参照座標値を求める参照座標値特定手段と、
前記撮像手段の前記基準座標値と前記参照座標値とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の位置を求める位置特定手段と、
を備える。
In addition, the motion capture system according to the second viewpoint is
It is an image including a reference marker arranged in the imaging space and a reference marker arranged in the subject to be motion-captured, and is set based on the reference marker based on the image of the reference marker in the image. A reference coordinate value specifying means for obtaining a reference coordinate value indicating the position of the imaging means in the reference coordinate space to be obtained, and
Based on the image of the reference marker in the image, the reference coordinate value specifying means for obtaining the reference coordinate value indicating the position of the imaging means in the reference coordinate space set based on the reference marker, and
A position specifying means for obtaining the position of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference coordinate value and the reference coordinate value of the imaging means.
To be equipped.
前記画像中の前記基準マーカの画像に基づいて、前記基準座標空間内の、前記撮像手段の姿勢を示す基準姿勢を求める基準姿勢特定手段と、
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記参照座標空間内の、前記撮像手段の姿勢を示す参照姿勢を求める参照姿勢特定手段と、
前記撮像手段の前記基準姿勢と前記参照姿勢とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の姿勢を求める姿勢特定手段と、
をさらに備えてもよい。
A reference posture specifying means for obtaining a reference posture indicating the posture of the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A reference posture specifying means for obtaining a reference posture indicating the posture of the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A posture specifying means for obtaining the posture of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference posture and the reference posture of the imaging means.
May be further provided.
前記基準マーカは、例えば、多面体と、該多面体の複数の面に配置された複数のマーカを備える。 The reference marker includes, for example, a polyhedron and a plurality of markers arranged on a plurality of surfaces of the polyhedron.
前記基準マーカを構成する複数のマーカは、実質的に同一の原点を有する複数の座標空間を定義することが望ましい。 It is desirable that the plurality of markers constituting the reference marker define a plurality of coordinate spaces having substantially the same origin.
前記基準マーカを構成する複数のマーカは、例えば、それぞれ異なる識別部を有し、前記撮像手段が撮像した画像により識別可能である。 The plurality of markers constituting the reference marker have, for example, different identification units, and can be identified by an image captured by the imaging means.
前記基準マーカが前記撮像空間内に複数配置されていることが望ましい。 It is desirable that a plurality of the reference markers are arranged in the imaging space.
前記参照マーカの前記基準座標空間内の異なったタイミングでの位置の履歴を求める手段をさらに備えてもよい。 Further, a means for obtaining a history of the position of the reference marker at different timings in the reference coordinate space may be provided.
例えば、前記撮像手段の位置と姿勢は固定であり、前記基準座標値特定手段は、少なくとも1回、前記基準座標値を求め、前記位置特定手段は、同一の前記基準座標値と個々の前記相対参照座標値または前記参照座標値とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の位置を求める。 For example, the position and orientation of the imaging means are fixed, the reference coordinate value specifying means obtains the reference coordinate value at least once, and the position specifying means is relative to the same reference coordinate value. The position of the reference marker in the reference coordinate space is obtained based on the reference coordinate value or the reference coordinate value.
例えば、前記撮像手段の位置は可変であり、前記基準座標値特定手段と前記相対参照座標値特定手段または前記参照座標値特定手段とは、毎回、前記基準座標値と前記相対参照座標値または前記参照座標値とを求める。 For example, the position of the imaging means is variable, and the reference coordinate value specifying means and the relative reference coordinate value specifying means or the reference coordinate value specifying means each time the reference coordinate value and the relative reference coordinate value or the relative reference coordinate value or the said. Find the reference coordinate value.
また、第3の観点に係るモーションキャプチャ方法は、
基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを撮像して得た画像を取得し、
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の撮像位置を示す基準座標値を求め、
参照マーカの画像に基づいて、参照マーカの撮像位置に対する相対的な位置を示す相対参照座標値を求め、
基準座標値と相対参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める。
In addition, the motion capture method according to the third viewpoint is
An image obtained by imaging the reference marker and the reference marker placed on the subject to be motion-captured is acquired.
Based on the image of the reference marker, the reference coordinate value indicating the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker is obtained.
Based on the image of the reference marker, the relative reference coordinate value indicating the position of the reference marker relative to the imaging position is obtained.
Based on the reference coordinate value and the relative reference coordinate value, the coordinates of the reference marker in the reference coordinate space are obtained.
また、第4の観点に係るモーションキャプチャ方法は、
基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを撮像して得た画像を取得し、
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像位置の基準座標値を求め、
参照マーカの画像に基づいて、参照マーカに基づいて設定される参照座標空間内の、撮像位置を示す参照座標値を求め、
基準座標値と参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める。
In addition, the motion capture method according to the fourth viewpoint is
An image obtained by imaging the reference marker and the reference marker placed on the subject to be motion-captured is acquired.
Based on the image of the reference marker, the reference coordinate value of the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker is obtained.
Based on the image of the reference marker, the reference coordinate value indicating the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker is obtained.
Based on the reference coordinate value and the reference coordinate value, the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker are obtained.
また、第5の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを撮像して得た画像を取得する処理、
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像位置の基準座標値を求める処理、
参照マーカの画像に基づいて、撮像位置に対する参照マーカの相対的な位置を示す相対参照座標値を求める処理、
基準座標値と相対参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める処理、
を実行させる。
In addition, the program related to the fifth viewpoint is
On the computer
A process of acquiring an image obtained by imaging a reference marker and a reference marker placed on a subject to be motion-captured.
A process of obtaining the reference coordinate value of the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker based on the image of the reference marker.
A process of obtaining a relative reference coordinate value indicating the relative position of the reference marker with respect to the imaging position based on the image of the reference marker.
The process of finding the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker based on the reference coordinate value and the relative reference coordinate value,
To execute.
また、第6の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを撮像して得た画像を取得する処理、
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像位置の基準座標値を求める処理、
参照マーカの画像に基づいて、参照マーカに基づいて設定される参照座標空間内の撮像位置の座標を示す参照座標値を求める処理、
基準座標値と参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める処理、
を実行させる。
In addition, the program related to the sixth viewpoint is
On the computer
A process of acquiring an image obtained by imaging a reference marker and a reference marker placed on a subject to be motion-captured.
A process of obtaining the reference coordinate value of the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker based on the image of the reference marker.
A process of obtaining a reference coordinate value indicating the coordinates of an imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker based on the image of the reference marker.
The process of finding the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker based on the reference coordinate value and the reference coordinate value,
To execute.
本発明によれば、被検体の各測定点の基準空間に設定された座標での座標値を容易正確に求めることができる。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately obtain the coordinate values at the coordinates set in the reference space of each measurement point of the subject.
以下、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムと方法及びプログラムについて、図1〜図8を参照して説明する。 Hereinafter, the motion capture system, the method, and the program according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
本実施の形態に係るモーションキャプチャシステム10は、被検者の複数の測定点(観測点)の動き(位置の履歴)を捉えるためのシステムであり、図1に示すように、被検者11が移動する撮像空間SP内に設置された、基準マーカユニット12と、被検者11に装着された複数の参照マーカ13と、基準マーカユニット12と参照マーカ13を装着した状態の被検者11を撮像するカメラ14と、画像処理装置15と、を備える。
The
撮像空間SPは、カメラ14により撮像可能な空間であり、直交座標XYZが設定される。なお、図1は、撮像空間SPの一部を示しており、撮像空間SPは矩形の空間に限定されない。直交座標XYZは、撮像空間SPに設定されたグローバル座標である基準座標の例であり、この実施の形態では、基準マーカユニット12によって設定される。
The imaging space SP is a space that can be imaged by the
被検者11は、その動きを抽出する対象となる人物であり、撮像空間SP内を移動(歩行)可能である。なお、被検者11は、モーションキャプチャ対象の被検体の例であり、人間の例を示すが、動物でも、機械・ロボットなどの無生物でもよく、静止物でもよい。 The subject 11 is a person to be extracted from the movement, and can move (walk) in the imaging space SP. The subject 11 is an example of a subject to be motion-captured, and although a human example is shown, it may be an animal, an inanimate object such as a machine or a robot, or a stationary object.
基準マーカユニット12は、撮像空間SP内の被検者11の歩行の障害とならず、且つ、被検者11の移動によって陰にならず、カメラ14から常時撮像可能な位置に静止状態で配置されている。基準マーカユニット12は、撮像空間SPに設定される直交座標XYZとその原点OPの基準となる。基準マーカユニット12の構成については、図2〜4(B)を参照して後述する。
The
参照マーカ13は、被検者11の各測定点(観測点)に装着されている。個々の参照マーカ13は、それを基準とする座標空間を生成する。参照マーカ13の構成については、図5を参照して後述する。
The
カメラ14は、任意の撮像手段の例であり、撮像空間SPを被写域とする動画カメラである。カメラ14が出力する各タイミングでの画像は、基準マーカユニット12の画像と何れかの参照マーカ13の画像を含む。カメラ14の撮像素子の位置は、撮像位置の一例である。
The
画像処理装置15は、コンピュータから構成され、図6に例示するように、CPU151、プログラムメモリ152、RAM153、記憶装置154、表示装置155、入力装置156、通信装置157などを備える。画像処理装置15は、カメラ14から供給される画像(画像データ)を処理し、被検者11に装着された各参照マーカ13の、基準マーカユニット12が設定するXYZ座標内での位置と向きを求める。
The
なお、図6において、プログラムメモリ152には解析プログラムが格納されている。記憶装置154には、カメラ14で取得された画像データが格納される。CPU151は、RAM153をワークエリアとして、解析プログラムを実行することにより、必要な機能を実現する。
In FIG. 6, the analysis program is stored in the
次に、図2〜4(B)を参照して基準マーカユニット12の構成を説明する。
図2(A)に示すように、基準マーカユニット12は、6面の立方体である支持体24と、支持体24の隣り合う2面に配置されたマーカ20と、から構成されている。各マーカ20は、中央の認識コード部(識別部)21、四隅の円形の検出基準部23、検出基準部23の間のVMP(Variable Moire Pattern)部22により構成される。各面の認識コード部21は、互に異なるパターンであり、基準マーカユニット12内において、認識コード部21により、いずれの面であるかが判別できる。なお、認識コード部21が付いていることにより、誤認識が減少する。また、VMP部22があることにより、マーカ20の位置だけでなく、角度(姿勢)も高精度に計測可能であり、1台のカメラ14で位置と姿勢の計測が可能となっている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2A, the
本実施形態のように、特定空間内に基準となるマーカ(基準マーカ)を配置し、撮像手段から基準マーカを撮影し、その画像から、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の撮像手段の基準座標を求めるためには、角度計測精度が非常に重要となる。例えば、角度検出において1°の視認角度誤差が発生した場合、3m離れた場所での位置の誤差は、5cm以上(tan1°×3m)となる。そうすると高精度に位置と姿勢を計測する分野には不向きである。したがって、基準マーカユニット12は、高精度の位置姿勢計測が可能なVMP部22を有するマーカ20を搭載していることが好ましい。また、基準マーカを基準マーカユニット12とすることにより、マーカ20の視認性が向上するので、撮像手段の配置や台数に制約がなくなり、更に計測が容易になる。
As in the present embodiment, a reference marker (reference marker) is arranged in a specific space, the reference marker is photographed from the imaging means, and the image is captured in the reference coordinate space set based on the reference marker. In order to obtain the reference coordinates of the means, the angle measurement accuracy is very important. For example, when a viewing angle error of 1 ° occurs in angle detection, the error in the position at a distance of 3 m is 5 cm or more (tan 1 ° × 3 m). Then, it is not suitable for the field of measuring the position and the posture with high accuracy. Therefore, it is preferable that the
各マーカ20は、図3に示すように、1つのマーカ20と1台のカメラ14により、6自由度の位置(座標U、V、W)と姿勢(角度Roll、Pitch、Yaw)を計測可能である。なお、図3では、理解を容易にするため、座標の原点をマーカ20の中心にしているが、前述のように、座標の原点は、複数のマーカ20に共通で、望ましくは、支持体24の頂点に設置される。
As shown in FIG. 3, each
各マーカ20は、固有の座標軸U、V、Wを有し、固有の座標を定義する。例えば、図4(A)と(B)に示すように、基準マーカユニット12の正面のマーカ20Aと上面のマーカ20Bでは、異なる座標を定義する。ただし、両座標の原点が一致するように設定されている。正面のマーカ20Aが設定する座標の原点と上面のマーカ20Bが設定する座標の原点の位置は、支持体24の内部でも、表面でも、外部でもよい。また、表面の場合、支持体24の辺の上でもよいし、頂点でもよいが、好ましくは頂点である。
Each
図1に例示するように、基準マーカユニット12は、その原点OPが、撮像空間SP内の位置の基準と一致するように配置される。図2(B)および(C)に、基準マーカユニット12の設置例を示す。
As illustrated in FIG. 1, the
図2(B)および(C)に例示するように、基準マーカユニット12は、いずれかの頂点Vが、空間、領域、または部屋等の設置場所の隅部の角と一致するように設置される。具体的に、図2(B)および(C)の場合、頂点V1が、設置場所の隅部の角と一致するように、隅部に基準マーカユニット12が設置される。そして、この場合、基準マーカユニット12の2つのマーカ20の共通する原点は、設置場所の隅部の角と一致する頂点V1が好ましい。このようにすれば、基準マーカユニット12の位置を計測する際、カメラ14で撮影した画像に両方の面のマーカ20の画像が含まれる場合も、同じ計測原点をとることで、各マーカ20が設定する座標の原点が設置場所の隅部の角に対してズレて設定されることを防止できる。
As illustrated in FIGS. 2B and 2C, the
なお、基準マーカユニット12の原点は、頂点V1には限定されず、両マーカ20が設定する座標の原点が同一であればよく、V2、V3、V4等のいずれを原点としてもよい。
The origin of the
基準マーカユニット12において、同一の原点を有する座標を設定するマーカ20が配置される面の数は2面以上であればよく、3面、4面、5面以上、多面体の面全て(例えば、支持体24の場合は6面)であってもよい。立方体の支持体24の場合、少なくとも1面が、設置面となることから、マーカ20を検出できる最大の面数は、5面である。しかし、支持体24の全面にマーカ20を配置しておくことで、マーカ20が配置されている面か否かを確認することなく、物体への設置を容易に行うことができる。
In the
図5に示す参照マーカ13は、カード形状を有し、被検者11の各測定点に設置されるものであり、基準マーカユニット12の各面に配置されたものと同等のマーカ20を備える。マーカ20は、前述のように、中央の認識コード部21、四隅の円形の検出基準部23、検出基準部23の間のVMP部22により構成される。各参照マーカ13の認識コード部21は、互に異なるパターンである。参照マーカ13の認識コード部21と装着位置とを対応付けておくことにより、読み取った認識コード部21から、その装着位置を特定できる。上述のように、1つのマーカ20と1台のカメラ14により、6自由度の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を画像計測可能である。
The
次に、上記実施の形態に係るモーションキャプチャシステム10を用いて、被検者11の各測定点の動きをキャプチャする手法を説明する。
(事前準備)
まず、基準マーカユニット12を用意する。
ここでは、図2(A)示すように、6面体24の2面以上にマーカ20が配置されたものを用意する。基準マーカユニット12は、複数のマーカ20が設定するUVW座標の原点が互いに一致するように設定されているものである。
Next, a method of capturing the movement of each measurement point of the subject 11 will be described using the
(Advance preparation)
First, the
Here, as shown in FIG. 2A, a
次に、基準マーカユニット12を、原点が撮像空間SPのXYZ座標の原点に位置するように設置する。次に、カメラ14を設置し、その位置と視野方向を調整する。カメラ14は、設置された基準マーカユニット12の少なくとも2つのマーカ20が撮影できるように、調整する。
Next, the
並行して、被検者11の各測定点に参照マーカ13を取り付ける。参照マーカ13の認識コード部21と被検者11への取り付け位置とを対応付け、画像処理装置15の記憶装置154に登録する。
In parallel, a
(撮影処理)
以上の処理が終了すると、撮像処理を開始する。
まず、カメラ14を起動し、参照マーカ13を装着した被検者11が撮像空間SP内を移動する。カメラ14は、被検者11と基準マーカユニット12とを含む画角で画像を撮影する。撮影は、連続的でも間欠的でもよい。カメラ14は、撮像した画像データを画像処理装置15に供給し、画像処理装置15は、これを通信装置157を介して受信し、記憶装置154に逐次格納する。
(Shooting process)
When the above processing is completed, the imaging process is started.
First, the
(画像解析処理)
画像処理装置15のCPU151は、オンラインでまたは撮像完了後、記憶装置154に格納された画像データにアクセスし、画像解析処理を実行する。
(Image analysis processing)
The
この画像解析処理の第1の例の動作を図7Aを参照して説明する。
CPU151は、まず、任意のタイミングTにおけるフレーム画像を記憶装置154から抽出する(ステップS1)。
The operation of the first example of this image analysis process will be described with reference to FIG. 7A.
First, the
次に、CPU151は、抽出したフレーム画像中で基準マーカユニット12の画像を特定し、そのうちの最も明瞭に確認できるマーカ(以下、基準マーカ)20の画像を特定する。次に、基準マーカ20が画像から定まる参照座標空間内のカメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を求め、これを撮像空間SPに設定された基準座標空間における座標値(X,Y,Z)及び角度(Roll,Pitch,Yaw)とする(ステップS2)。CPU151は、この段階では、基準マーカ20の画像に基づいて設定される基準座標空間内の、撮像手段の位置と姿勢を示す基準座標値と基準角度とを求める基準座標値特定手段及び基準姿勢特定手段として機能している。
Next, the
このように、この例では、この基準マーカ20によって設定される参照座標空間(U,V,W)をそのまま、撮像空間SPの基準となる基準座標空間(X,Y,Z)として設定する。以下、基準マーカ20により設定される座標空間を基準座標空間、基準座標空間内の座標値を基準座標値、角度を基準角度と呼ぶ。
As described above, in this example, the reference coordinate space (U, V, W) set by the
次に、CPU151は、フレーム画像中の参照マーカ13の画像を1つ取り出し(ステップS3)、参照マーカ13により定まる参照座標空間内のカメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を求めて、記憶する(ステップS4)。なお、以下、参照マーカ13により定まる座標空間を参照座標空間、参照座標空間内の座標値を参照座標値、角度を参照角度と呼ぶ。CPU151は、この段階では、参照マーカ13の画像に基づいて設定される参照座標空間内の撮像手段の位置と姿勢を示す参照座標値と参照姿勢とを求める参照座標値特定手段及び参照姿勢特定手段として機能している。
Next, the
ステップS2で求められたカメラ14の基準座標値(X,Y,Z)=ステップS4で求められたカメラ14の参照座標値(U,V,W)である。CPU151は、これに基づき、参照マーカ13の基準座標値と基準角度、即ち、参照座標空間の原点の基準座標空間内の基準座標値と参照マーカ13の基準角度を求める(ステップS5)。このため、CPU151は、この段階では、参照マーカ13の基準座標空間内の位置と姿勢を示す基準座標値と基準角度とを求める位置特定手段と姿勢特定手段として機能している。
The reference coordinate value (X, Y, Z) of the
次に、CPU151は、全ての参照マーカ13についての処理が終了したか否かを判別する(ステップS6)。処理が終了していなければ(ステップS6:No)、参照マーカ13を未処理のものに更新して(ステップS7)、ステップS4にリターンし、同様の処理を繰り返す。
処理が終了していれば(ステップS6:Yes)、今回の処理を終了する。
Next, the
If the process is completed (step S6: Yes), the current process is terminated.
CPU151は、必要に応じて、得られたデータを表示装置155に表示し、通信装置157を介して測定点位置履歴情報を他装置に出力する。
The
このようして、タイミングTにおける各参照マーカ13の基準座標値と基準角度を求めることができる。
In this way, the reference coordinate value and the reference angle of each
次に、画像解析処理の第2の例を図7Bを参照して説明する。この例は、図7Aに示す第1の例と比較して、各参照マーカ13の基準座標値と基準角度とをより正確に、さらに、履歴の形態で取得可能な例である。
Next, a second example of the image analysis process will be described with reference to FIG. 7B. This example is an example in which the reference coordinate value and the reference angle of each
CPU151は、まず、タイミングTに初期値TDを設定し(ステップS11)、タイミングTにおけるフレーム画像を抽出する(ステップS12)。なお、時間TD経過時点の画像は、例えば、フレーム番号により特定可能である。画像に時計を撮し込んでもよい。
First, the
次に、CPU151は、抽出したフレーム画像中の最も明瞭なマーカの画像を抽出する。ここでは、ID=01のマーカ、即ち、マーカ20Aの画像であるとする。CPU151は、その画像から、カメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を求める(ステップS13)。この例では、ステップS13で選択したマーカ20のUVW座標が、撮像空間SPのXYZ基準座標としてそのまま設定される。従って、マーカ20Aに基づいて求めたカメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)が、撮像空間SPのXYZ座標に基づく位置(座標X,Y,Z)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)としてそのまま設定される。(ステップS13)。以下、基準となるマーカ(基準マーカ)であるマーカ20Aにより設定される座標空間を基準座標空間、座標値を基準座標値、角度を基準角度と呼ぶこととする。
Next, the
次に、CPU151は、抽出したフレーム画像中の基準マーカユニット12の画像中の他のマーカ20の画像を読み込む。ここでは、ID=02のマーカ、即ち、マーカ20Bの画像を読み込むこととする。CPU151は、その画像から、カメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を求める(ステップS14)。続いて、CPU151は、基準マーカ20Aが形成するUVW座標とマーカ20Bが形成するUVW座標との関係(原点が同一で、90°またはその倍数だけ回転した関係)に基づいて、マーカ20Bの参照座標に基づいて求めたカメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を、基準マーカ20Aに基づいて設定された基準座標の基準座標値(X,Y,Z)と基準角度(Roll,Pitch,Yaw)に変換する(ステップS14)。
Next, the
次に、CPU151は、抽出したフレーム画像中の基準マーカユニット12の画像中に他のマーカ20の画像が存在するか否かを判別し(ステップS15)、存在していれば(ステップS15:Yes)、ステップS14に戻って、同様の処理を繰り返す。
Next, the
一方、CPU151は、抽出したフレーム画像中の基準マーカユニット12の画像中に他のマーカ20の画像が存在しないと判別すると(ステップS15:No)、ステップS16に進む。
On the other hand, when the
ステップS16において、CPU151は、ステップS13とS14で取得した複数の基準座標値(X,Y,Z)と基準角度(Roll,Pitch,Yaw)を平均化する等して、誤差を減少させて、カメラ14の基準座標値(X,Y,Z)と基準角度(Roll,Pitch,Yaw)を確定する(ステップS16)。以上の処理により、基準マーカユニット12の複数のマーカ20用いて、マーカ20Aが設定する基準座標空間内のカメラ14の位置と姿勢が正確に特定される。CPU151は、この段階では、基準マーカ20Aの画像に基づいて設定される基準座標空間内の、撮像手段の位置と姿勢を示す基準座標値と基準角度を求める基準座標値特定手段及び基準姿勢特定手段として機能している。
In step S16, the
次に、CPU151は、フレーム画像中の参照マーカ13の画像を1つ取り出し、参照マーカのID、参照マーカ13により定まる座標空間内のカメラ14の位置(座標U,V,W)と姿勢(角度Roll,Pitch,Yaw)を求めて、記憶する(ステップS17)。CPU151は、この段階では、参照マーカ13の画像に基づいて設定される参照座標空間内の、撮像手段の位置と姿勢を示す参照座標値と参照姿勢(参照角度)を求める参照座標値特定手段及び参照姿勢特定手段として機能している。
Next, the
ステップS16で求められたカメラ14の基準座標値(X,Y,Z)=ステップS17で求められたカメラ14の参照座標値(U,V,W)である。CPU151は、これに基づき、参照マーカ13の基準座標空間内の基準座標値(X,Y,Z)と基準角度(Roll,Pitch,Yaw)を求める(ステップS18)。このため、CPU151は、この段階では、参照マーカ13の基準座標空間内の位置と姿勢を特定する位置特定手段及び姿勢特定手段として機能している。
The reference coordinate value (X, Y, Z) of the
次に、CPU151は、他に読み取れる(未処理の)参照マーカ13の画像が残っているかについての処理が終了したか否かを判別する(ステップS19)。処理がすべき参照マーカ13の画像が残っていれば(ステップS19:Yes)、ステップS17にリターンし、未処理の参照マーカ13の画像を1つ選択して、同様の処理を繰り返す。
Next, the
一方、全ての参照マーカ13の画像の処理が終了していれば(ステップS19:No)、ステップS20に進む。
On the other hand, if the processing of the images of all the
ステップS20において、CPU151は、処理対象の全てのタイミングのフレーム画像についての処理が終了したか否かを判別する(ステップS20)。処理が終了していなければ(ステップS20:No)、T=T+ΔT(ΔT=微小時間)として(ステップS21)、ステップS12にリターンし、同様の処理を繰り返す。全てのタイミングについての処理が終了していれば(ステップS20:Yes)、今回の処理を終了する。
In step S20, the
こうして、記憶装置154には、図8に例示するように、タイミングTD,TD+ΔT,TD+2・ΔT...における、基準マーカユニット12の位置を基準とする、基準座標空間内の、被検者11の各測定点の位置と姿勢の履歴が形成される。
Thus, as illustrated in FIG. 8, the
CPU151は、必要に応じて、図8に例示する測定点位置履歴情報を表示装置155に表示し、通信装置157を介して測定点位置履歴情報を他装置に出力する。
The
このようにして、本実施の形態では、被検者11の各測定点の動きを、撮像空間SPに設定された基準座標空間内の基準座標値の履歴で得ることができる。 In this way, in the present embodiment, the movement of each measurement point of the subject 11 can be obtained from the history of the reference coordinate values in the reference coordinate space set in the imaging space SP.
なお、図7Bの処理において、基準マーカユニット12の位置及び向きが固定で、かつ、カメラ14の位置と向きが固定の場合、ステップS13とS14で得られる値に変化はない。従って、フローを最初に通過するとき以外、ステップS13〜S15をスキップしてもよい。即ち、少なくとも1回、カメラ14の基準座標値と基準姿勢を求め、同一の基準座標値及び基準姿勢と個々の参照座標値と参照姿勢とに基づいて、参照マーカ13の基準座標空間内の位置と姿勢を求めればよい。
In the process of FIG. 7B, when the position and orientation of the
また、上記実施の形態においては、カメラ14の位置を固定とする例を示したが、カメラ14の位置は固定でも可変でもよい。ただし、カメラ14の位置と角度を変更したときには、位置変更後の最初の処理では、ステップS13〜S15を実行することが望ましい。即ち、毎回、基準座標値及び基準姿勢と参照座標値及び参照姿勢とを求めることが望ましい。
Further, in the above embodiment, the example in which the position of the
上記実施の形態においては、ステップS4とS17,S18の処理において、参照マーカ13の画像から、カメラ14の参照座標値(U,V,W)と参照角度(Roll,Pitch,Yaw)を求め、参照座標値(U,V,W)と参照姿勢(角度)(Roll,Pitch,Yaw)に基づいて、参照マーカ13の基準座標値と基準角度とを求めている。この発明はこれに限定されない。
In the above embodiment, in the processing of steps S4, S17, and S18, the reference coordinate values (U, V, W) and the reference angles (Roll, Pitch, Yaw) of the
図1の構成において、参照マーカ13の画像からカメラ14の位置と姿勢を基準とする参照マーカ13の基準座標空間内の相対参照座標値(相対参照位置)(ΔX,ΔY,ΔZ)と相対参照姿勢(ΔRoll,ΔPitch,ΔYaw)を求め、これらの値から、参照マーカ13の基準座標値と基準姿勢とを求めてもよい。
In the configuration of FIG. 1, relative reference to the relative reference coordinate value (relative reference position) (ΔX, ΔY, ΔZ) in the reference coordinate space of the
具体的に説明すると、図1の構成において、CPU151は、まず、カメラ14の基準座標値(X,Y,Z)と基準角度(Roll,Pitch,Yaw)を図7AのステップS2または図7BのステップS14を求める。
Specifically, in the configuration of FIG. 1, the
次に、CPU151は、参照マーカ13の画像からカメラ14の位置と姿勢を基準とする参照マーカ13の基準座標空間内の相対参照座標値(ΔX,ΔY,ΔZ)と相対参照姿勢(ΔRoll,ΔPitch,ΔYaw)を求める。相対参照座標値(ΔX,ΔY,ΔZ)と相対参照姿勢(ΔRoll,ΔPitch,ΔYaw)を求める手法は任意である。例えば、参照マーカ13の画像中の4隅の検出基準部23を結んで形成される四角形のサイズを既知の基準サイズと比較することにより、カメラ14から参照マーカ13までの距離を求めることができる。さらに、カメラ14の撮像点から参照マーカ13の中心に向かう仮想線のXYZ各軸への傾きから、参照マーカ13の基準座標中の方向を知ることができ、参照マーカ13までの距離と参照マーカ13に向かう方向から、相対参照座標値を(ΔX,ΔY,ΔZ)求めることができる。また、検出基準部23を結んで形成される四角形の辺の長さの比率から、カメラ14に対する姿勢を求め、これから相対参照姿勢(ΔRoll,ΔPitch,ΔYaw)を求めることができる。この段階では、CPU151は、参照マーカ13の画像に基づいて、基準座標空間内での、撮像手段に対する参照マーカ13の相対的な位置と姿勢を示す相対参照座標値と相対参照姿勢を求める相対参照座標値特定手段及び相対参照姿勢特定手段として機能している。
Next, the
次に、CPU151は、カメラ14の基準座標値(X,Y,Z)+相対参照座標値(ΔX,ΔY,ΔZ)=(X+ΔX,Y+ΔY,Z+ΔZ)を求め、これを、参照マーカ13の基準座標値とする。同様に、カメラ14の基準姿勢(Roll,Pitch,Yaw)+相対参照姿勢(ΔRoll,ΔPitch,ΔYaw)=(Roll+ΔRoll,Pitch+ΔPitch,Yaw+ΔYaw)を求め、これを、参照マーカ13の基準角度とする。この段階では、CPU151は、カメラ14の基準座標値及び基準姿勢と参照マーカ13の相対参照座標値及び相対参照姿勢とに基づいて、参照マーカ13の基準座標空間内の位置と姿勢を求める位置特定手段及び姿勢特定手段として機能している。
Next, the
また、上記実施の形態においては、カメラ14を1台とする例を示したが、図9に示すように、カメラ14の台数は複数台でもよい。この場合、各カメラ14は、それぞれ、基準マーカユニット12を画角内に常時捉えていることが望ましい。このようにすれば、2台のカメラ14の基準座標空間での絶対的な位置を、基準マーカユニット12の画像から特定できる。このため、複数のカメラ14で撮影した2つの画像を重ね合わせる場合、2つの画像からステレオ画像を生成する場合、複数の画像から得られた参照マーカ13の位置と姿勢を平均化する場合等に、処理が容易になる。また、1台のカメラ14では撮影できない参照マーカ13を複数台のカメラ14で漏れなく、撮影することも可能となる。
Further, in the above embodiment, an example in which one
複数のカメラ14で被検体を撮影し効果的なデータを取得するためには、カメラ14を一定以上の間隔、角度で配置し、被検体を全周方向から撮影することが望ましい。従って、基準マーカユニット12も全方位から複数のマーカを撮影(認識)できることが望ましい。
In order to photograph a subject with a plurality of
また、複数台のカメラ14を使用する場合に、ステレオ技術を用いて、参照マーカ13の基準座標空間内の基準位置と基準姿勢を特定することも可能である。この場合の処理は以下のようになる。
Further, when a plurality of
まず、CPU151は、基準マーカユニット12内のマーカ20の画像に基づいて、各カメラ14の基準座標値(X,Y,Z)と基準姿勢(Roll,Pitch,Yaw)を求める。
First, the
次に、処理対象の参照マーカ13について、ステレオ視に使用する2つのカメラ14を特定する。2つのカメラ14の基準座標値(X,Y,Z)から、軸方向別に、2つのカメラ14の距離を求める。
Next, with respect to the
次に、各軸方向について、2つのカメラ14の参照マーカ13に対する視差を求め、2つのカメラ14の距離と視差からカメラ14の基準座標値と基準姿勢に対する参照マーカ13の相対参照座標値と相対参照姿勢を求める。
Next, the parallax of the two
次に、カメラ14の基準座標値と基準姿勢に参照マーカ13の相対参照座標値と相対参照姿勢を加算することにより基準座標空間内での処理対象の参照マーカ13の基準座標値(X,Y,Z)と基準角度(Roll,Pitch,Yaw)を求める。
Next, the reference coordinate value (X, Y) of the
なお、カメラ14と基準マーカユニット12の位置と姿勢が固定の場合に、カメラ14の基準座標値と基準姿勢を求める処理を任意回数のみ行って、同一の値を用いて処理を行えばよいこと等は、これらの変形例でも同様である。
When the positions and orientations of the
この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、基準マーカユニット12に代えて、被検者11の陰に隠れにくい位置に設定された1枚のマーカでもよい。精度は落ちるが、これでも測定可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are possible. For example, instead of the
参照マーカ13として、特許文献1に記載されているような反射ボール或いは発光ボールを使用することも可能である。ただし、複数のカメラ14を配置し、前述のステレオ技術を使用して、発光ボールの基準座標値を取得する。なお、発光ボールの場合は、角度を求めることはできない。
As the
基準マーカユニット12は複数あってもよい。位置を固定した複数のマーカユニットを配置することにより、移動する被検体を移動するカメラで撮影し、動作の計測をすることも可能になる。
There may be a plurality of
基準マーカユニットの形状・配置などは任意に変更可能であり、さまざまな形状や配置が可能であり、用途にあわせて選択すればよい。 The shape and arrangement of the reference marker unit can be changed arbitrarily, and various shapes and arrangements are possible, and it may be selected according to the application.
例えば、基準マーカユニット12として、同一の原点を有する座標を定義するマーカ20が配置される面の数は、2面以上であればよく、3面、4面、5面以上、支持体24の面全て(例えば、支持体24の場合は6面)であってもよい。立方体の支持体24の場合、マーカ20は、少なくとも1面が、物体への設置面となることから、マーカ20を検出できる最大の面数は5面である。しかし、支持体24の全面にマーカ20を配置しておくことで、マーカ20が配置されている面か否かを確認することなく、物体への設置を容易に行うことができる。
For example, as the
なお、基準マーカユニット12は、参照マーカ13と同様に被検者11に取り付けてもよい。また、参照マーカ13の一部を基準マーカとして代用してもよい。
The
図10(A)〜(D)に、支持体の形状が異なるマーカユニットの例を示す。
図10(A)の基準マーカユニット12Aは、直角三角形の角柱の支持体24Aにおいて、隣り合う2つの面に、マーカ20が配置されている。具体的には、基準マーカユニット12Aは、支持体24Aの直角三角形の上面において、直角の領域に、マーカ20の一隅が位置するように、一つのマーカ20が配置されている。また、これに隣接する他のマーカ20は、例えば、点線で示す領域、すなわち、直角三角形の底辺間の平面、または、直角三角形の斜辺間の平面等の領域に、配置されてもよい。基準マーカユニット12Aは、例えば、図2(B)と同様の隅部に配置でき、具体的には、底面が床部に、直角三角形の斜辺から下方向に伸びる側面が壁部に、それぞれ接触するように配置することができる。この場合、基準マーカユニット12Aは、例えば、頂点V1を原点とすることが好ましい。また、頂点V1以外、すなわち、頂点V2、V3等を原点OPとすることもできる。
10 (A) to 10 (D) show examples of marker units having different support shapes.
In the
図10(B)の基準マーカユニット12Bは、直角三角形の角柱の支持体24Bにおいて、隣り合う2つの長方形の側面に、それぞれマーカ20が配置されている。基準マーカユニット12Bは、例えば、直角三角形の底辺同士を繋ぐ面が、床部または壁部等に接触するように配置することができる。この場合、基準マーカユニット12Bは、例えば、図10(B)中の円で囲んだ頂点等を原点OPとすることができ、具体的には、例えば、基準マーカユニット12Bを位置合わせする隅に応じて、頂点を原点OPとして選択できる。
In the reference marker unit 12B of FIG. 10B,
図10(C)の基準マーカユニット12Cは、立方領域と四角錐領域とからなる支持体24Cにおいて、隣り合う2つの面に、それぞれマーカ20が配置されている。基準マーカユニット12Cは、例えば、設置対象となる物体が、四角錐状の凹部を有する場合、マーカユニット2Cの四角錐領域を凹部に挿入して配置することができる。この場合、基準マーカユニット12Cは、例えば、図10(C)中の円で囲んだ頂点を計測原点とすることが好ましい。
In the
図10(D)の基準マーカユニット12Dは、立方領域と三角柱領域とからなる支持体24Dにおいて、2つの面に、それぞれマーカ20が配置されている。基準マーカユニット12Dは、例えば、設置対象となる物体が、三角柱状の凹部を有する場合、基準マーカユニット12Dの三角柱領域を凹部に挿入して配置することができる。この場合、基準マーカユニット12Dは、例えば、図10(D)中の円で囲んだ頂点を原点とすることができ、例えば、基準マーカユニット12Dを位置合わせする隅に応じて、頂点を原点として選択できる。
In the reference marker unit 12D of FIG. 10D,
また、撮像空間SPに配置される基準マーカユニットの数は1つに限定されず、任意である。図11(A),(B)に、基準マーカユニット12を複数用いた計測例を示す。
Further, the number of reference marker units arranged in the imaging space SP is not limited to one, and is arbitrary. 11 (A) and 11 (B) show measurement examples using a plurality of
図11(A)は、撮像空間に、複数の基準マーカユニット12Bを配置した第1の例を示す。具体的には、撮像空間SPは室内40であり、室内40に四角の物体41が配置されている。室内40の壁401と床402と物体41との間における様々な境界の角(例えば、隅部の角)に頂点が一致するように、基準マーカユニット12が配置されている。この例では、隅部の角と一致する基準マーカユニット12の頂点が、原点であるとする。このような状態において、カメラ14により、ある方向から、複数の基準マーカユニット12を撮影した場合、各基準マーカユニット12の少なくともいずれかの面のマーカ20が写りこむ。そして、1つの基準マーカユニット12に含まれる複数のマーカ20は、共通する同一の原点を有するため、例えば、1つの基準マーカユニット12内において、複数のマーカ20の原点がずれることはなく、マーカ20の間でのズレが抑制された計測結果を得ることができる。さらに、基準マーカユニット12は、その頂点(または辺)を、空間における頂点(または辺)に一致するように配置できる。このため、空間の目的の位置と、基準マーカユニット12の原点とを容易に一致させることができる。これによって、基準マーカユニット12の原点と、計測対象の物体の目的位置とのズレも抑制され、より正確な計測結果を得ることができる。
FIG. 11A shows a first example in which a plurality of reference marker units 12B are arranged in the imaging space. Specifically, the imaging space SP is a
一方、1つの支持体に1つのマーカが配置され、マーカの表面における認識コード部の中心が計測原点となる従来のマーカユニットでは、このようなズレの影響を抑制した計測は困難である。図11(B)に、図11(A)と同じ箇所に、従来のマーカユニット100が配置された状態の模式図を示す。マーカユニット100は、それぞれが、表面における認識コード部の中心を原点としている。このため、計測対象である空間の目的位置を、例えば、隅部の角とした場合、それとマーカユニット100の計測限定にはズレが生じる。また、カメラで撮影した画像において、カメラの位置によっては、カメラに写らないマーカが発生する。そうなると、カメラに写らないマーカは計測ができないため、位置情報を得ることができない。これに対して、基準マーカユニット12は、どの方向からカメラ14で撮影しても少なくともいずれかの面のマーカ20が写り、かつ、1つの基準マーカユニット12が同一の原点の複数のマーカ20を有することで、このような問題を、容易に解消することができる。
On the other hand, with a conventional marker unit in which one marker is arranged on one support and the center of the recognition code portion on the surface of the marker is the measurement origin, it is difficult to perform measurement in which the influence of such deviation is suppressed. FIG. 11B shows a schematic view of a state in which the
また、従来の1つの支持体に1つのマーカのみを有するマーカユニットは、対象物に対するマーカの配置のさせ方によっては、カメラで撮影した場合に、カメラに写るマーカと写らないマーカが発生することがある。そうすると、カメラに写らないマーカは計測ができないため、位置情報を得ることができない。そこで、実施の形態の基準マーカユニット12は、支持体24の2つ以上の面に、それぞれ、マーカ20を配置することで、少なくともいずれかのマーカ20がカメラに写るため、例えば、カメラ14の配置の自由度を高めることができる。
Further, in the conventional marker unit having only one marker on one support, depending on how the markers are arranged with respect to the object, some markers are captured by the camera and some are not captured by the camera. There is. Then, since the marker that does not appear in the camera cannot be measured, the position information cannot be obtained. Therefore, in the
なお、カメラ14はモーションキャプチャシステム10の必須の構成ではない。静止状態の基準マーカと動きのある参照マーカとを含む取得タイミングの異なる画像が供給されれば、カメラ自体はシステム構成から不要である。
The
以上、実施形態および実施例を参照して、本発明を説明したが、本発明は、上記発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、本明細書で引用する特許文献および学術文献等の文献に記載の内容は、全て引用により本明細書に取り込むものとする。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments and examples, the present invention can be modified in various ways that can be understood by those skilled in the art within the scope of the invention. In addition, all the contents described in documents such as patent documents and academic documents cited in this specification shall be incorporated into this specification by citation.
10 モーションキャプチャシステム
11 被検者
12 基準マーカユニット
13 参照マーカ
14 カメラ
15 画像処理装置
20、20A,20B マーカ
24、24A,24B,24C,24D 支持体
21 認識コード部
22 VMP部
23 検出基準部
24、24A,24B,24C,24D 支持体
10 Motion capture system 11
Claims (15)
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記基準座標空間内での、前記撮像手段に対する前記参照マーカの相対的な位置を示す相対参照座標値を求める相対参照座標値特定手段と、
前記撮像手段の前記基準座標値と前記参照マーカの前記相対参照座標値とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の位置を求める位置特定手段と、
を備えるモーションキャプチャシステム。 It is an image including a reference marker arranged in the imaging space and a reference marker arranged in the subject to be motion-captured, and is set based on the reference marker based on the image of the reference marker in the image. A reference coordinate value specifying means for obtaining a reference coordinate value indicating the position of the imaging means in the reference coordinate space to be obtained, and
A relative reference coordinate value specifying means for obtaining a relative reference coordinate value indicating a relative position of the reference marker with respect to the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A position specifying means for obtaining the position of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference coordinate value of the imaging means and the relative reference coordinate value of the reference marker.
Motion capture system with.
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記基準座標空間内での、前記撮像手段に対する前記参照マーカの姿勢を示す相対参照姿勢を求める相対参照姿勢特定手段と、
前記撮像手段の前記基準姿勢と前記参照マーカの前記相対参照姿勢とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の姿勢を求める姿勢特定手段と、
を備える請求項1に記載のモーションキャプチャシステム。 A reference posture specifying means for obtaining a reference posture indicating the posture of the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A relative reference posture specifying means for obtaining a relative reference posture indicating the posture of the reference marker with respect to the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A posture specifying means for obtaining the posture of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference posture of the imaging means and the relative reference posture of the reference marker.
The motion capture system according to claim 1.
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記参照マーカに基づいて設定される参照座標空間内の、前記撮像手段の位置を示す参照座標値を求める参照座標値特定手段と、
前記撮像手段の前記基準座標値と前記参照座標値とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の位置を求める位置特定手段と、
を備えるモーションキャプチャシステム。
It is an image including a reference marker arranged in the imaging space and a reference marker arranged in the subject to be motion-captured, and is set based on the reference marker based on the image of the reference marker in the image. A reference coordinate value specifying means for obtaining a reference coordinate value indicating the position of the imaging means in the reference coordinate space to be obtained, and
Based on the image of the reference marker in the image, the reference coordinate value specifying means for obtaining the reference coordinate value indicating the position of the imaging means in the reference coordinate space set based on the reference marker, and
A position specifying means for obtaining the position of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference coordinate value and the reference coordinate value of the imaging means.
Motion capture system with.
前記画像中の前記参照マーカの画像に基づいて、前記参照座標空間内の、前記撮像手段の姿勢を示す参照姿勢を求める参照姿勢特定手段と、
前記撮像手段の前記基準姿勢と前記参照姿勢とに基づいて、前記参照マーカの前記基準座標空間内の姿勢を求める姿勢特定手段と、
を備える請求項3に記載のモーションキャプチャシステム。 A reference posture specifying means for obtaining a reference posture indicating the posture of the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A reference posture specifying means for obtaining a reference posture indicating the posture of the imaging means in the reference coordinate space based on the image of the reference marker in the image.
A posture specifying means for obtaining the posture of the reference marker in the reference coordinate space based on the reference posture and the reference posture of the imaging means.
The motion capture system according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のモーションキャプチャシステム。 The reference marker includes a polyhedron and a plurality of markers arranged on a plurality of faces of the polyhedron.
The motion capture system according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載のモーションキャプチャシステム。 The plurality of markers constituting the reference marker define a plurality of coordinate spaces having substantially the same origin.
The motion capture system according to claim 5.
請求項5または6に記載のモーションキャプチャシステム。 The plurality of markers constituting the reference marker have different identification units, and can be identified by the image captured by the imaging means.
The motion capture system according to claim 5 or 6.
請求項1から7のいずれか1項に記載のモーションキャプチャシステム。 A plurality of the reference markers are arranged in the imaging space.
The motion capture system according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から8のいずれか1項に記載のモーションキャプチャシステム。 Further provided is a means for obtaining a history of the positions of the reference markers at different timings in the reference coordinate space.
The motion capture system according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から9のいずれか1項に記載のモーションキャプチャシステム。 The position and orientation of the imaging means are fixed, the reference coordinate value specifying means obtains the reference coordinate value at least once, and the position specifying means obtains the same reference coordinate value and the individual relative reference coordinates. Find the position of the reference marker in the reference coordinate space based on the value or the reference coordinate value.
The motion capture system according to any one of claims 1 to 9.
請求項1から9のいずれか1項に記載のモーションキャプチャシステム。 The position of the imaging means is variable, and the reference coordinate value specifying means and the relative reference coordinate value specifying means or the reference coordinate value specifying means each time the reference coordinate value and the relative reference coordinate value or the reference coordinate. Find the value
The motion capture system according to any one of claims 1 to 9.
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の撮像位置を示す基準座標値を求め、
参照マーカの画像に基づいて、参照マーカの撮像位置に対する相対的位置を示す相対参照座標値を求め、
基準座標値と相対参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める、
モーションキャプチャ方法。 An image obtained by imaging the reference marker and the reference marker placed on the subject to be motion-captured is acquired.
Based on the image of the reference marker, the reference coordinate value indicating the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker is obtained.
Based on the image of the reference marker, the relative reference coordinate value indicating the relative position of the reference marker with respect to the imaging position is obtained.
Find the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker based on the reference coordinate value and the relative reference coordinate value.
Motion capture method.
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像位置の基準座標値を求め、
参照マーカの画像に基づいて、参照マーカに基づいて設定される参照座標空間内の、撮像位置を示す参照座標値を求め、
基準座標値と参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める、
モーションキャプチャ方法。 An image obtained by imaging the reference marker and the reference marker placed on the subject to be motion-captured is acquired.
Based on the image of the reference marker, the reference coordinate value of the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker is obtained.
Based on the image of the reference marker, the reference coordinate value indicating the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker is obtained.
Find the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker based on the reference coordinate value and the reference coordinate value.
Motion capture method.
基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを撮像して得た画像を取得する処理、
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像位置の基準座標値を求める処理、
参照マーカの画像に基づいて、撮像位置に対する参照マーカの相対的位置を示す相対参照座標値を求める処理、
基準座標値と相対参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める処理、
を実行させるプログラム。 On the computer
A process of acquiring an image obtained by imaging a reference marker and a reference marker placed on a subject to be motion-captured.
A process of obtaining the reference coordinate value of the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker based on the image of the reference marker.
A process of obtaining a relative reference coordinate value indicating the relative position of the reference marker with respect to the imaging position based on the image of the reference marker.
The process of finding the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker based on the reference coordinate value and the relative reference coordinate value,
A program that executes.
基準マーカとモーションキャプチャ対象の被検体に配置された参照マーカとを撮像して得た画像を取得する処理、
基準マーカの画像に基づいて、基準マーカに基づいて設定される基準座標空間内の、撮像位置の基準座標値を求める処理、
参照マーカの画像に基づいて、参照マーカに基づいて設定される参照座標空間内の撮像位置の座標を示す参照座標値を求める処理、
基準座標値と参照座標値とに基づいて、参照マーカの基準座標空間内の座標を求める処理、
を実行させるプログラム。 On the computer
A process of acquiring an image obtained by imaging a reference marker and a reference marker placed on a subject to be motion-captured.
A process of obtaining the reference coordinate value of the imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker based on the image of the reference marker.
A process of obtaining a reference coordinate value indicating the coordinates of an imaging position in the reference coordinate space set based on the reference marker based on the image of the reference marker.
The process of finding the coordinates in the reference coordinate space of the reference marker based on the reference coordinate value and the reference coordinate value,
A program that executes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019226853A JP2021096607A (en) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | Motion capture system, motion capturing method and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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