JP4282067B2 - 指標識別方法および装置 - Google Patents
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現実空間を撮像するカメラなどの撮像部(以下適宜カメラと言い換える)の位置姿勢計測は、例えば現実空間と仮想空間とを融合表示する複合現実感システムにおいて必要となる。このような従来技術として、特許文献1乃至3および非特許文献1において開示されているように、現実空間に配置した、位置が既知のマーカまたは現実空間中の位置が既知の特徴点(以下、マーカと特徴点を合わせて指標という)を用いて、カメラの位置姿勢を測定する位置姿勢センサの計測誤差を補正する方法がある。
また、一方で、非特許文献2乃至3において開示されているように、位置姿勢センサを用いず、カメラで撮像した指標のみを利用してカメラの位置姿勢推定を行う方法も知られている。そして、これら非特許文献においては、正方形の指標を利用し、正方形の4頂点の座標を基にして、カメラの位置姿勢を推定している。ただし、正方形はその中心点(対角線の交点)を通り、面に垂直な軸を回転軸として90度毎の回転対称形であることから、頂点の座標からだけでは上下左右の判定を行うことができない。そのため、正方形の指標内部に、上下左右の判定を行うためのさらなる画像特徴が設けられている。さらに、指標を複数利用する場合に、カメラで撮像した画像のみに基づいて複数の指標のどれを捉えているのかを識別する必要があるため、指標の内部にはさらに指標毎に異なる固有のパターンや符号などの図形情報が埋め込まれている。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決することを主な目的とする。
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態に係る指標識別装置の構成例を示すブロック図である。まず、本実施形態においては、方向性を有する指標を用いることを特徴とするが、ここでは、好適な指標の例として、図8に示すような正方形形状(基本形状)120の内部の、一頂点に偏った位置に、明度の大きく異なる正方形(方向性付与形状)121を配置してあるような指標を利用する。すなわち、本実施形態において指標は基本形状と方向付け形状によって構成され、その位置関係を指標の配置位置と共に登録しておくことによって指標の方向を識別可能にしている。
第1の実施形態では、カメラに3次元位置姿勢センサを配置し、カメラが動的に動く状況にて、現実空間に固定された指標を撮像する場合を想定していたが、カメラを固定し、3次元位置姿勢センサおよび指標を配置した現実物体が移動する場合であっても本発明を好適に適用可能である。
第1の実施形態では、カメラが移動、指標が固定、第2の実施形態では、カメラが固定、指標が配置された現実物体が移動という状況であったが、カメラと指標が配置された現実物体の両方が移動する環境においても本発明を適用することが可能である。
なお、上述の実施形態においては、理解を容易にするため、カメラ及び3次元位置姿勢センサを含む指標検出装置について説明したが、これらは必ずしも必要ない。すなわち、カメラ(第1/第3の実施形態)又は現実物体(第2/第3の実施形態)の3次元位置姿勢計測及び撮像は他の装置で行い、他の装置から3次元位置計測結果と撮像画像を取得する構成であってもよい。また、リアルタイムに処理を行う場合だけでなく、記録された3次元位置計測結果と、撮像画像とを用いて識別処理を行うことももちろん可能である。
Claims (8)
- 方向性を持たない基本形状内部の1頂点に偏った位置に当該基本形状とは明度が大きく異なる方向性付与形状が配置された方向性を有する同一種の指標が現実物体上に配置された現実空間を撮像装置で撮像した画像を取得する画像取得工程と、
前記撮像装置又は前記現実物体の少なくとも一方の3次元位置姿勢の測定結果を取得する位置姿勢情報取得工程と、
前記画像中に含まれる前記指標の位置を検出する指標検出工程と、
前記指標検出工程によって検出された指標の画像の基本形状内部において明度が大きく異なる方向性付与形状の配置の偏りに基づいて、当該指標の方向を判定する判定工程と、
前記位置姿勢情報取得工程で得た前記撮像装置又は前記現実物体の少なくとも一方の3次元位置姿勢測定結果と、予め保持されている前記配置された指標の位置情報とに基づいて、前記撮像装置の撮像面上に当該配置された指標を投影した投影位置を求める投影位置算出工程と、
前記指標検出工程で検出された指標の位置及び前記判定工程で判定された当該指標の方向と、前記投影位置算出工程で求めた前記配置された指標の投影位置及び予め保持されている当該配置された指標の方向性に関する情報とに基づいて、前記画像中で検出された指標を識別する指標識別工程とを有することを特徴とする指標識別方法。 - 前記指標識別工程が、前記画像中で検出された指標の位置と距離の近い前記投影位置を有する前記配置された指標について、前記予め保持されている方向性に関する情報と前記判定された指標の方向との一致性に基づいて前記識別を行うことを特徴とする請求項1記載の指標識別方法。
- 前記判定工程は、
前記指標検出工程によって検出された指標の画像の基本形状における頂点及び中心点の位置を求める工程と、
前記頂点及び中心点の位置を用いて、前記指標における前記基本形状の中心点から各頂点へ向かう線分のそれぞれを所定比率で分割する複数の代表点の位置を決定する工程と、
前記複数の代表点の画像の明度を比較して、最も明度の異なる代表点に最も近い頂点に基づいて前記指標の方向を判定する工程とを有することを特徴とする請求項1記載の指標識別方法。 - 前記指標の方向性に関する情報は、該指標における特定の頂点の3次元位置情報であることを特徴とする請求項1記載の指標識別方法。
- 方向性を持たない基本形状内部の1頂点に偏った位置に当該基本形状とは明度が大きく異なる方向性付与形状が配置された方向性を有する同一種の指標が現実物体上に配置された現実空間を撮像装置で撮像した画像を取得する画像取得手段と、
前記撮像装置又は前記現実物体の少なくとも一方の3次元位置姿勢の測定結果を取得する位置姿勢情報取得手段と、
前記画像中に含まれる前記指標の位置を検出する指標検出手段と、
前記指標検出工程によって検出された指標の画像の基本形状内部において明度が大きく異なる方向性付与形状の配置の偏りに基づいて、当該指標の方向を判定する判定手段と、
前記位置姿勢情報取得手段で得た前記撮像装置又は前記現実物体の少なくとも一方の3次元位置姿勢測定結果と、予め保持されている前記配置された指標の位置情報とに基づいて、前記撮像装置の撮像面上に当該配置された指標を投影した投影位置を求める投影位置算出手段と、
前記指標検出手段で検出された指標の位置及び前記判定手段で判定された当該指標の方向と、前記投影位置算出手段で求めた前記配置された指標の投影位置及び予め保持されている当該配置された指標の方向性に関する情報とに基づいて、前記画像中で検出された指標を識別する指標識別手段とを有することを特徴とする指標識別装置。 - 前記撮像装置及び、前記撮像装置又は前記現実物体の少なくとも一方の3次元位置姿勢測定手段を更に有することを特徴とする請求項5記載の指標識別装置。
- コンピュータに、請求項1記載の指標識別方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
- 請求項7記載のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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