JP3329400B2 - 物体の３次元情報抽出装置 - Google Patents
物体の３次元情報抽出装置Info
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- JP3329400B2 JP3329400B2 JP15738193A JP15738193A JP3329400B2 JP 3329400 B2 JP3329400 B2 JP 3329400B2 JP 15738193 A JP15738193 A JP 15738193A JP 15738193 A JP15738193 A JP 15738193A JP 3329400 B2 JP3329400 B2 JP 3329400B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像された動画像を用
いて、建築物、地形、人工構造物体、動植物などの３次
元構造物の形状情報及び３次元動き情報を抽出する装置
に関し、特に、動物体の画像認識、画像解析分野やロボ
ットの視覚制御に利用するのに好適な物体の３次元情報
抽出装置に関するものである。
いて、建築物、地形、人工構造物体、動植物などの３次
元構造物の形状情報及び３次元動き情報を抽出する装置
に関し、特に、動物体の画像認識、画像解析分野やロボ
ットの視覚制御に利用するのに好適な物体の３次元情報
抽出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、３次元的な構造を有する計測
対象物の３次元座標を計測する手法が種々提案されてい
るが、その代表的なものに運動立体視法がある（例え
ば、Ｂolles et al.:Ｅpipolar-plane image analysis:
Ａnapproach to determiningstructure from motion，
Ｉnternational Ｊournal of Ｃomputer Ｖision，Ｖo
l.１，Ｎo.１，pp.７−５５，１９８７）。これは、ビ
デオカメラ等の画像入力部を運動させて、撮影位置を変
化させながら計測対象物を連続的に撮影し、得られる画
像上の計測対象の像の動きから計測対象物の各部分に対
する３次元座標を求めるものであり、画像上の投映像の
動きは画像入力部と計測対象物との距離が近いほど速い
という性質を利用した方法である。
対象物の３次元座標を計測する手法が種々提案されてい
るが、その代表的なものに運動立体視法がある（例え
ば、Ｂolles et al.:Ｅpipolar-plane image analysis:
Ａnapproach to determiningstructure from motion，
Ｉnternational Ｊournal of Ｃomputer Ｖision，Ｖo
l.１，Ｎo.１，pp.７−５５，１９８７）。これは、ビ
デオカメラ等の画像入力部を運動させて、撮影位置を変
化させながら計測対象物を連続的に撮影し、得られる画
像上の計測対象の像の動きから計測対象物の各部分に対
する３次元座標を求めるものであり、画像上の投映像の
動きは画像入力部と計測対象物との距離が近いほど速い
という性質を利用した方法である。
【０００３】また、２台のカメラを用いたステレオ視法
も提案されている（例えば、谷内田：視覚を用いた３次
元位置・形状の計測とその応用、システムと制御、Ｖo
l．２９，Ｎo.１０，pp．６３１−６３８，１９８
５）。この手法は、２点の異なった位置から撮影された
２枚の画像に投影された物体の像から、三角測量の原理
を用いて、その物体の位置を計測する方法である。
も提案されている（例えば、谷内田：視覚を用いた３次
元位置・形状の計測とその応用、システムと制御、Ｖo
l．２９，Ｎo.１０，pp．６３１−６３８，１９８
５）。この手法は、２点の異なった位置から撮影された
２枚の画像に投影された物体の像から、三角測量の原理
を用いて、その物体の位置を計測する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、運動立体視法による計測の問題点は、計測対象物が
計測中に静止していなければならないという制限がある
ことである。一方、ステレオ視法による計測において
は、二視点の画像間の対応点の決定が困難であるという
問題点があった。
て、運動立体視法による計測の問題点は、計測対象物が
計測中に静止していなければならないという制限がある
ことである。一方、ステレオ視法による計測において
は、二視点の画像間の対応点の決定が困難であるという
問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、計測対象物が計測中に運
動していても計測可能で、また、二視点の画像間の対応
点の探索をする必要のない、物体の３次元抽出装置を提
供することにある。
動していても計測可能で、また、二視点の画像間の対応
点の探索をする必要のない、物体の３次元抽出装置を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による運動する物体の３次元情報抽出装置
は、物体の画像情報を二方向に分ける分光手段と、前記
分光手段により分けられた一方の前記物体の画像情報
を、固定された視点から複数枚入力する固定視点画像入
力手段と、前記分光手段により分けられた他方の前記物
体の画像情報を、移動する視点から複数枚入力する移動
視点画像入力手段と、最初は前記移動視点画像入力手段
の光軸を前記固定視点画像入力手段の光軸と一致させ、
その後、前記移動視点画像入力手段を移動させる駆動手
段と、前記移動視点画像入力手段の移動量を検出する移
動情報入力手段と、前記固定視点画像入力手段から入力
された複数枚の画像情報から計測対象物の各部分の２次
元画像上の運動情報を抽出する固定視点２次元運動情報
抽出手段と、前記移動視点画像入力手段から入力された
複数枚の画像情報から計測対象物および背景物体の２次
元画像上の運動情報を抽出する移動視点２次元運動情報
抽出手段と、前記固定視点２次元運動情報抽出手段およ
び前記移動視点２次元運動情報抽出手段からの各２次元
画像上の運動情報と、前記移動情報入力手段からの位置
情報を用いて計測対象物の３次元運動情報を抽出する３
次元運動情報抽出手段と、前記３次元運動情報抽出手段
で抽出された３次元運動情報を出力する出力手段とから
構成される。
に、本発明による運動する物体の３次元情報抽出装置
は、物体の画像情報を二方向に分ける分光手段と、前記
分光手段により分けられた一方の前記物体の画像情報
を、固定された視点から複数枚入力する固定視点画像入
力手段と、前記分光手段により分けられた他方の前記物
体の画像情報を、移動する視点から複数枚入力する移動
視点画像入力手段と、最初は前記移動視点画像入力手段
の光軸を前記固定視点画像入力手段の光軸と一致させ、
その後、前記移動視点画像入力手段を移動させる駆動手
段と、前記移動視点画像入力手段の移動量を検出する移
動情報入力手段と、前記固定視点画像入力手段から入力
された複数枚の画像情報から計測対象物の各部分の２次
元画像上の運動情報を抽出する固定視点２次元運動情報
抽出手段と、前記移動視点画像入力手段から入力された
複数枚の画像情報から計測対象物および背景物体の２次
元画像上の運動情報を抽出する移動視点２次元運動情報
抽出手段と、前記固定視点２次元運動情報抽出手段およ
び前記移動視点２次元運動情報抽出手段からの各２次元
画像上の運動情報と、前記移動情報入力手段からの位置
情報を用いて計測対象物の３次元運動情報を抽出する３
次元運動情報抽出手段と、前記３次元運動情報抽出手段
で抽出された３次元運動情報を出力する出力手段とから
構成される。
【０００７】
【作用】固定視点２次元運動情報抽出手段は、固定視点
画像入力手段から入力された複数枚の画像情報から物体
の２次元画像上の運動情報を抽出している。そのため
に、静止環境中の運動物体を抽出することができる。一
方、移動視点２次元運動情報抽出手段は、移動視点画像
入力手段から入力された複数枚の画像情報から物体の２
次元画像上の運動情報を抽出している。そのために、静
止環境中の静止物体の３次元位置情報を抽出することが
できる。そして、３次元運動情報抽出手段は、前記固定
視点２次元運動情報抽出手段からの運動情報、前記移動
視点２次元運動情報抽出手段からの運動情報、及び、移
動情報入力手段からの前記移動視点画像入力手段に対応
する位置情報を用いて、前記物体の３次元運動情報を抽
出している。そのために、運動物体の３次元位置情報及
び運動情報を抽出することができる。これにより、計測
対象物が計測中に静止していなくても、また、二視点の
画像間の対応点の決定をすることなしに、運動する物体
の３次元情報を抽出することが出来るようになる。
画像入力手段から入力された複数枚の画像情報から物体
の２次元画像上の運動情報を抽出している。そのため
に、静止環境中の運動物体を抽出することができる。一
方、移動視点２次元運動情報抽出手段は、移動視点画像
入力手段から入力された複数枚の画像情報から物体の２
次元画像上の運動情報を抽出している。そのために、静
止環境中の静止物体の３次元位置情報を抽出することが
できる。そして、３次元運動情報抽出手段は、前記固定
視点２次元運動情報抽出手段からの運動情報、前記移動
視点２次元運動情報抽出手段からの運動情報、及び、移
動情報入力手段からの前記移動視点画像入力手段に対応
する位置情報を用いて、前記物体の３次元運動情報を抽
出している。そのために、運動物体の３次元位置情報及
び運動情報を抽出することができる。これにより、計測
対象物が計測中に静止していなくても、また、二視点の
画像間の対応点の決定をすることなしに、運動する物体
の３次元情報を抽出することが出来るようになる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例の物体の３次元情
報抽出装置の概略構成を示すブロック図である。図１
中、Ｘは運動する物体の計測対象物である。１０は計測
対象物Ｘの画像情報を２方向に分ける分光手段で、ハー
フミラー１１と鏡１２で構成される。２０は計測対象物
Ｘの画像情報を固定された視点から入力（撮像）する固
定視点画像入力手段である。３０は計測対象物Ｘの画像
情報を移動する視点から入力（撮像）する移動視点画像
入力手段である。４０は移動視点画像入力手段３０を移
動させる駆動手段である。５０は駆動手段４０の移動量
を測定することにより、移動視点画像入力手段３０の移
動量を検出する移動情報入力手段である。６０は固定視
点画像入力手段２０から入力された複数枚の画像情報か
ら計測対象物Ｘの各部分の２次元画像上の運動情報を抽
出する固定視点２次元運動情報抽出手段である。７０は
移動視点画像入力手段３０から入力された複数枚の画像
から計測対象物Ｘおよび背景物体の２次元画像上の運動
情報を抽出する移動視点２次元運動情報抽出手段であ
る。８０は３次元運動情報抽出手段であり、固定視点２
次元運動情報抽出手段６０および移動視点２次元運動情
報抽出手段７０からのそれぞれの２次元画像上の運動情
報と、移動情報入力手段５０から入力された位置情報と
を用いて、計測対象物Ｘの３次元運動情報を抽出する手
段である。９０は３次元運動情報抽出手段８０で抽出さ
れた３次元運動情報を出力する出力手段を示す。
報抽出装置の概略構成を示すブロック図である。図１
中、Ｘは運動する物体の計測対象物である。１０は計測
対象物Ｘの画像情報を２方向に分ける分光手段で、ハー
フミラー１１と鏡１２で構成される。２０は計測対象物
Ｘの画像情報を固定された視点から入力（撮像）する固
定視点画像入力手段である。３０は計測対象物Ｘの画像
情報を移動する視点から入力（撮像）する移動視点画像
入力手段である。４０は移動視点画像入力手段３０を移
動させる駆動手段である。５０は駆動手段４０の移動量
を測定することにより、移動視点画像入力手段３０の移
動量を検出する移動情報入力手段である。６０は固定視
点画像入力手段２０から入力された複数枚の画像情報か
ら計測対象物Ｘの各部分の２次元画像上の運動情報を抽
出する固定視点２次元運動情報抽出手段である。７０は
移動視点画像入力手段３０から入力された複数枚の画像
から計測対象物Ｘおよび背景物体の２次元画像上の運動
情報を抽出する移動視点２次元運動情報抽出手段であ
る。８０は３次元運動情報抽出手段であり、固定視点２
次元運動情報抽出手段６０および移動視点２次元運動情
報抽出手段７０からのそれぞれの２次元画像上の運動情
報と、移動情報入力手段５０から入力された位置情報と
を用いて、計測対象物Ｘの３次元運動情報を抽出する手
段である。９０は３次元運動情報抽出手段８０で抽出さ
れた３次元運動情報を出力する出力手段を示す。
【００１０】本実施例の物体の３次元情報抽出装置を動
作するには、分光手段１０で計測対象物Ｘの画像情報を
２方向に分け、固定視点画像入力手段２０に該計測対象
物Ｘの一方の画像情報を入力する。そして、最初は該固
定視点画像入力手段２０と光軸を一致させておいて、移
動視点画像入力手段３０に、計測対象物Ｘのもう一方の
画像情報を入力する。その後、駆動手段４０を用いて移
動視点画像入力手段３０を移動させる。この時、移動情
報入力手段５０で駆動手段４０の移動量を測定すること
により、移動視点画像入力手段３０の移動量を検出す
る。
作するには、分光手段１０で計測対象物Ｘの画像情報を
２方向に分け、固定視点画像入力手段２０に該計測対象
物Ｘの一方の画像情報を入力する。そして、最初は該固
定視点画像入力手段２０と光軸を一致させておいて、移
動視点画像入力手段３０に、計測対象物Ｘのもう一方の
画像情報を入力する。その後、駆動手段４０を用いて移
動視点画像入力手段３０を移動させる。この時、移動情
報入力手段５０で駆動手段４０の移動量を測定すること
により、移動視点画像入力手段３０の移動量を検出す
る。
【００１１】固定視点２次元運動情報抽出手段６０は、
固定視点画像入力手段２０から時間をずらして入力され
た複数枚の画像情報から計測対象物Ｘの各部分の２次元
画像上の運動情報を抽出する。また、移動視点２次元運
動情報抽出手段７０は、移動視点画像入力手段３０から
入力された各移動位置の複数枚の画像情報から計測対象
物Ｘおよび背景物体の２次元画像上の運動情報を抽出す
る。なお、固定視点２次元運動情報抽出手段６０および
移動視点２次元運動情報抽出手段７０において、複数枚
の画像から２次元画像上の運動情報、すなわち、オプテ
ィカルフローを求める方法は、例えば“Ｅ.Ｊ.Ｇibso
n，Ｊ.Ｊ.Ｇibson，Ｏ.Ｗ.Ｓmish andＨ.Ｆlock：Ｍoti
on Ｐarallax as a Ｄeterminant of Ｐerceived Ｄept
h，Ｊournal of Ｅxperimental Ｐsychology，Ｖol.
８，Ｎo.１，pp.４０−５１，１９５９”に述べられて
いる。
固定視点画像入力手段２０から時間をずらして入力され
た複数枚の画像情報から計測対象物Ｘの各部分の２次元
画像上の運動情報を抽出する。また、移動視点２次元運
動情報抽出手段７０は、移動視点画像入力手段３０から
入力された各移動位置の複数枚の画像情報から計測対象
物Ｘおよび背景物体の２次元画像上の運動情報を抽出す
る。なお、固定視点２次元運動情報抽出手段６０および
移動視点２次元運動情報抽出手段７０において、複数枚
の画像から２次元画像上の運動情報、すなわち、オプテ
ィカルフローを求める方法は、例えば“Ｅ.Ｊ.Ｇibso
n，Ｊ.Ｊ.Ｇibson，Ｏ.Ｗ.Ｓmish andＨ.Ｆlock：Ｍoti
on Ｐarallax as a Ｄeterminant of Ｐerceived Ｄept
h，Ｊournal of Ｅxperimental Ｐsychology，Ｖol.
８，Ｎo.１，pp.４０−５１，１９５９”に述べられて
いる。
【００１２】次に、３次元運動情報抽出手段８０は、上
記固定視点２次元運動情報抽出手段６０および移動視点
２次元運動情報抽出手段７０からのそれぞれの２次元画
像上の運動情報と、移動情報入力手段５０から入力され
た位置情報とを用いて、次のようにして計測対象物Ｘの
３次元運動情報を抽出する。
記固定視点２次元運動情報抽出手段６０および移動視点
２次元運動情報抽出手段７０からのそれぞれの２次元画
像上の運動情報と、移動情報入力手段５０から入力され
た位置情報とを用いて、次のようにして計測対象物Ｘの
３次元運動情報を抽出する。
【００１３】いま、座標系を図２に示す様に定義する。
座標系中、計測対象物Ｘ上の１点をＰ（ｘ，ｙ，ｚ）と
する。ここで、固定視点２次元運動情報抽出手段６０か
ら入力された２次元画像上のＰの像の座標をｐ0(ｕ0，
ｖ0）、その運動情報、すなわち、オプティカルフロー
をｐ′0(ｕ′0，ｖ′0）とし、移動視点２次元運動情報
抽出手段７０から入力された２次元画像上のＰの像の座
標をｐ1(ｕ1，ｖ1）、その運動情報、すなわち、オプテ
ィカルフローをｐ′1(ｕ′1，ｖ′1）とする。また、移
動視点画像入力手段３０は該座標系のＸ軸に沿って移動
するとし、移動情報入力手段５０から入力された位置情
報から、その光学系のレンズ中心の位置を（ｄ，０，
０）とし、その移動速度を（ｄ′，０，０）とする。す
ると、３次元座標Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は次式で表現され
る。
座標系中、計測対象物Ｘ上の１点をＰ（ｘ，ｙ，ｚ）と
する。ここで、固定視点２次元運動情報抽出手段６０か
ら入力された２次元画像上のＰの像の座標をｐ0(ｕ0，
ｖ0）、その運動情報、すなわち、オプティカルフロー
をｐ′0(ｕ′0，ｖ′0）とし、移動視点２次元運動情報
抽出手段７０から入力された２次元画像上のＰの像の座
標をｐ1(ｕ1，ｖ1）、その運動情報、すなわち、オプテ
ィカルフローをｐ′1(ｕ′1，ｖ′1）とする。また、移
動視点画像入力手段３０は該座標系のＸ軸に沿って移動
するとし、移動情報入力手段５０から入力された位置情
報から、その光学系のレンズ中心の位置を（ｄ，０，
０）とし、その移動速度を（ｄ′，０，０）とする。す
ると、３次元座標Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は次式で表現され
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】式(1）から計測対象物Ｘの３次元運動情報
を抽出できる。出力手段９０は、３次元運動情報抽出手
段８０で抽出された３次元運動情報を出力する。
を抽出できる。出力手段９０は、３次元運動情報抽出手
段８０で抽出された３次元運動情報を出力する。
【００１６】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更し
得ることはいうまでもない。
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更し
得ることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
運動立体視法による３次元形状の計測において、計測対
象物が計測中に運動していても計測可能であり、また、
最初に固定視点用と移動視点用の画像入力手段の光軸を
一致させているので、二視点の画像間の対応点の探策を
することなしに、計測対象物の３次元情報を抽出するこ
とができる。したがって、本発明の装置はコンピュータ
アニメーションや３次元運動解析の為に、人間等の動物
や自動車等の運動物体の３次元情報を高精度に入力する
ことができ、更にまた、自動車の自動運転、ロボットの
視覚制御等に応用できる等の利点がある。
運動立体視法による３次元形状の計測において、計測対
象物が計測中に運動していても計測可能であり、また、
最初に固定視点用と移動視点用の画像入力手段の光軸を
一致させているので、二視点の画像間の対応点の探策を
することなしに、計測対象物の３次元情報を抽出するこ
とができる。したがって、本発明の装置はコンピュータ
アニメーションや３次元運動解析の為に、人間等の動物
や自動車等の運動物体の３次元情報を高精度に入力する
ことができ、更にまた、自動車の自動運転、ロボットの
視覚制御等に応用できる等の利点がある。
【図１】本発明の一実施例の物体の３次元情報抽出装置
の概略構成を示すブロック図である。
の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例の座標系を示す図である。
１０ 分光手段 ２０ 固定視点画像入力手段 ３０ 移動視点画像入力手段 ４０ 駆動手段 ５０ 移動情報入力手段 ６０ 固定視点２次元運動情報抽出手段 ７０ 移動視点２次元運動情報抽出手段 ８０ ３次元運動情報抽出手段 ９０ 出力手段 Ｘ 計測対象物
Claims (1)
- 【請求項１】 運動する物体の３次元情報を抽出する装
置において、 物体の画像情報を２方向に分ける分光手段と、 前記分光手段により分けられた一方の前記物体の画像情
報を、固定された視点から複数枚入力する固定視点画像
入力手段と、 前記分光手段により分けられた他方の前記物体の画像情
報を、移動する視点から複数枚入力する移動視点画像入
力手段と、最初は前記移動視点画像入力手段の光軸を前記固定視点
画像入力手段の光軸と一致させ、その後、前記移動視点
画像入力手段を移動させる駆動手段と、 前記移動視点画像入力手段の移動量を検出する移動情報
入力手段と、 前記固定視点画像入力手段から入力された複数枚の画像
情報から計測対象物の各部分の２次元画像上の運動情報
を抽出する固定視点２次元運動情報抽出手段と、 前記移動視点画像入力手段から入力された複数枚の画像
情報から計測対象物および背景物体の２次元画像上の運
動情報を抽出する移動視点２次元運動情報抽出手段と、 前記固定視点２次元運動情報抽出手段および前記移動視
点２次元運動情報抽出手段からの各２次元画像上の運動
情報と、前記移動情報入力手段からの位置情報を用いて
計測対象物の３次元運動情報を抽出する３次元運動情報
抽出手段と、 前記３次元運動情報抽出手段で抽出された３次元運動情
報を出力する出力手段と、 から構成されることを特徴とする物体の３次元情報抽出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15738193A JP3329400B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 物体の３次元情報抽出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15738193A JP3329400B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 物体の３次元情報抽出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719833A JPH0719833A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3329400B2 true JP3329400B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=15648408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15738193A Expired - Fee Related JP3329400B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 物体の３次元情報抽出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3329400B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103322938B (zh) * | 2013-06-15 | 2016-08-24 | 厦门大学 | 一种光学元件定点蚀刻及观测装置 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15738193A patent/JP3329400B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719833A (ja) | 1995-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |