JP5388932B2 - 情報処理装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力手段と、
前記入力手段により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化手段と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶手段が記憶した前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレーム画像に先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理手段と、
前記計測処理手段が計測した前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定手段と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定手段が判定した場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする。
(構成)
図1は、実施形態1に係る情報処理装置である位置姿勢計測装置の構成を示すブロック図である。図1に示す如く、本実施形態に係る位置姿勢計測装置1000は、画像入力部1010、画像選択部1020、位置姿勢初期化処理部1030、位置姿勢算出部1040、データ記憶部1050によって構成されている。また、位置姿勢計測装置1000は、制御部1005を有し、これらの構成要素を統括的に制御する。
次に、実施形態1における位置姿勢計測方法の処理手順について説明する。図2は、本実施形態における位置姿勢計測方法の処理手順を示すフローチャートである。
実施形態2では実施形態1のように再度初期化処理を行わず、その代わり、処理済のk番目のフレームの画像Pkとk+α番目のフレームの画像Pk+αとの間の(k+j)番目のフレームの画像Pk+j(j=1,2,...,α−1)を使用して、追跡処理を行う。この画像Pk+jを用いた追跡処理を行うことで撮像装置の位置及び姿勢の計測処理が成功し、実施形態1で行った初期化処理に費やす時間より少なくすることが期待できる。以下、本実施形態に係る位置姿勢計測方法の処理手順について説明する。
図4は、実施形態2における位置姿勢計測方法の処理手順を示すフローチャートである。ステップS4010では、制御部1005は、データ記憶部1050に格納されているフラグFの値を見ることにより、現在の位置姿勢計測の状態が成功または失敗かの判定を行う。失敗の場合、ステップS4020に進む。また成功の場合にはステップS4060に進む。
本実施形態に係る位置姿勢計測装置は、実施形態1の位置姿勢計測装置に3自由度の姿勢センサを撮像装置に装着した構成となっている。実施形態3は、姿勢センサから出力される姿勢計測値を用いることを特徴とする。以下、本実施形態に係る位置姿勢計測装置及び位置姿勢計測方法について説明する。
図5は、実施形態3に係る位置姿勢計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図5において図1と同じ構成部については同じ番号を付けている。従って、その説明は省略する。図に示す如く、本実施形態に係る位置姿勢計測装置5000は、画像入力部1010、位置姿勢算出部1040、データ記憶部1050、センサ計測値取得部5010、画像選択部5020、位置姿勢初期化処理部1030、センサ計測値監視部5040によって構成されている。また、位置姿勢計測装置5000は、制御部1005を有し、これらの構成要素を統括的に制御する。
次に、実施形態3における位置姿勢計測方法の処理手順について説明する。図6は、実施形態3における位置姿勢計測方法の処理手順を示すフローチャートである。
実施形態3では、撮像装置に装着した3自由度の姿勢センサから出力される姿勢計測値を用いて、撮像装置の初期化処理の中止や撮像装置の位置及び姿勢の算出を間引いていた。しかし、撮像装置にセンサを装着せず、撮像装置によって撮影された画像からオプティカルフローを算出しても良い。すなわち、視覚表現の中での物体の動きをベクトルで表わし、そのオプティカルフローの値によって初期化処理の中止や撮像装置の位置及び姿勢の算出を間引いても良い。以下、本実施形態に係る位置姿勢計測装置及び位置姿勢計測方法について説明する。
図7は、本実施形態に係る位置姿勢計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図7において、図1から図5で同じ構成部については同じ番号を付けており、その説明を省略する。図に示す如く、本実施形態に係る位置姿勢計測装置7000は、画像入力部1010、位置姿勢初期化処理部1030、位置姿勢算出部1040、データ記憶部1050、オプティカルフロー算出部7010、画像選択部7020によって構成されている。また、位置姿勢計測装置7000は、制御部1005を有し、これらの構成要素を統括的に制御する。
次に、実施形態4における位置姿勢計測方法の処理手順について説明する。図8は、本実施形態における位置姿勢計測方法の処理手順を示すフローチャートである。
実施形態1から4では、初期化処理に非特許文献2の3次元エッジモデルと画像上で検出されたエッジとの対応を取ることで、カメラの位置姿勢を求める方法を利用していた。しかし、本発明は、初期化処理にエッジを用いることに限定するものではない。例えば、非特許文献3に示すSIFT特徴量を用いて初期位置姿勢を求めても良い。
図10は、実施形態5に係る位置姿勢計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図10において図1と同じ構成部については同じ番号を付けている。従って、その説明は省略する。図10に示す如く、本実施形態に係る位置姿勢計測装置1015は、画像入力部1010、位置姿勢算出部1040、データ記憶部1050、位置姿勢初期化処理部1035によって構成されている。また、位置姿勢計測装置1015は、制御部1005を有し、これらの構成要素を統括的に制御する。
次に、本実施形態における位置姿勢計測方法の処理手順について説明する。図11は、本実施形態における位置姿勢計測方法の処理手順を示すフローチャートである。なお、図11において図2と同じ処理ステップについては同じステップ番号を付けている。従って、その説明は省略する。
実施形態1から4では、位置姿勢算出部1040が非特許文献1で開示される「エッジを用いた撮像装置の位置姿勢計測」を利用していた。しかし、本発明は、位置姿勢算出処理にエッジを用いることに限定するものではない。例えば、非特許文献4のFAST(Features from accelerated Segment Test)の検出器で検出される特徴点をトラッキングして、撮像装置の位置姿勢を求めてもよい。
本実施形態に係る位置姿勢計測装置の構成は、実施形態5の構成を示す図10の位置姿勢算出部1040を、FASTを利用して位置姿勢を算出するように変更したものとなる。
次に、実施形態6における位置姿勢計測方法の処理手順について説明する。本実施形態における位置姿勢計測方法の処理手順は、実施形態5の処理手順を示す図11のフローチャートにおいて、ステップS2050の位置姿勢算出処理を、FASTを利用した位置姿勢算出処理に変更したものである。
実施形態1から6で示した、位置姿勢計測装置の各構成要素は全てハードウェアで構成されているとして説明した。しかし、その一部をソフトウェアで構成しても良い。その場合、残りの部分をハードウェアとして実装しているコンピュータに、このソフトウェアを実行させることで、このコンピュータは、上記実施形態で説明した位置姿勢計測装置の動作を行うことになる。
図9は位置姿勢計測装置に適用可能なコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (11)
- 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力手段と、
前記入力手段により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化手段と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶手段が記憶した前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレーム画像に先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理手段と、
前記計測処理手段が計測した前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定手段と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定手段が判定した場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力手段と、
前記入力手段により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化手段と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶手段が記憶した前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレーム画像に先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理手段と、
前記計測処理手段が計測した前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定手段と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定手段が判定した場合、前記計測処理手段が、前記現在選択しているフレーム画像のフレームから予め設定した数だけ跳び越えたフレーム画像を用いて前記撮像装置の位置姿勢の変化を再計測するように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力手段と、
前記撮像装置の姿勢データを検出する姿勢センサから該姿勢データを前記複数のフレーム画像に対応して取得する姿勢取得手段と、
前記複数のフレーム画像に対応して取得された複数の前記姿勢データと前記取得された複数のフレーム画像とを記憶する記憶手段と、
前記複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化手段と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を前記記憶された複数のフレーム画像の中から順次選択し、前記選択したフレーム画像に先行するフレーム画像に対応する姿勢データと現在選択しているフレームに対応する姿勢データとを比較し、その姿勢変化が所定の閾値以上である場合に、前記先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を前記現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理手段と、
前記計測処理手段により計測された前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定手段と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定手段が判定した場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力手段と、
前記入力手段により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化手段と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶手段が記憶した前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレームに先行するフレーム画像と現在選択しているフレームを用いてオプティカルフローの変化を算出し、該オプティカルフローの算出した値が所定の閾値以上である場合に、前記先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を前記現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理手段と、
前記計測処理手段により計測された前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定手段と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定手段が判定した場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記撮像装置はヘッドマウントディスプレイに装着された撮像装置であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記特徴は、エッジまたは点であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力工程と、
前記入力工程により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶工程と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化工程と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶された前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレームに先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理工程と、
前記計測処理工程で計測した前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定工程と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定工程で判定された場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化工程を制御する制御工程と
を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力工程と、
前記入力工程により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶工程と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化工程と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶された前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレーム画像に先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理工程と、
前記計測処理工程で計測した前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定工程と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定工程で判定された場合、前記計測処理工程において、前記現在選択しているフレーム画像のフレームから予め設定した数だけ跳び越えたフレーム画像を用いて前記撮像装置の位置姿勢の変化を再計測するように制御する制御工程と
を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力工程と、
前記撮像装置の姿勢データを検出する姿勢センサから該姿勢データを前記複数のフレーム画像に対応して取得する姿勢取得工程と、
前記複数のフレーム画像に対応して取得された複数の前記姿勢データと前記取得された複数のフレーム画像とを記憶する記憶工程と、
前記複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化工程と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を前記記憶された複数のフレーム画像の中から順次選択し、前記選択したフレーム画像に先行するフレーム画像に対応する姿勢データと現在選択しているフレームに対応する姿勢データとを比較し、その姿勢変化が所定の閾値以上である場合に、前記先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を前記現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理工程と、
前記計測処理工程により計測された前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定工程と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定工程で判定された場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化工程での処理を制御する制御工程と
を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - 対象物体を撮像する撮像装置から複数のフレーム画像を取得する入力工程と、
前記入力工程により取得された複数のフレーム画像を記憶する記憶工程と、
前記記憶された複数のフレーム画像の中から予め指定された1枚の指定フレーム画像を選択し、該指定フレーム画像で検出される特徴と前記対象物体の予め登録された特徴とを対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を導出する初期化工程と、
前記指定フレーム画像に続くフレーム画像を、前記記憶された前記複数のフレーム画像の中から、該フレーム画像のフレームレートの値に基づいて予め決定されたフレーム数毎に順次選択し、前記選択したフレームに先行するフレーム画像と現在選択しているフレームを用いてオプティカルフローの変化を算出し、該オプティカルフローの算出した値が所定の閾値以上である場合に、前記先行するフレーム画像における前記対象物体の特徴を前記現在選択しているフレーム画像の前記対象物体の特徴に対応させ、前記撮像装置の位置姿勢を計測する計測処理工程と、
前記計測処理工程により計測された前記撮像装置の位置姿勢の値が所定の範囲に入っているか否かを判定する判定工程と、
前記撮像装置の位置姿勢の値が前記所定の範囲に入っていないと前記判定工程で判定された場合、現在選択しているフレーム画像を用いて初期化させるよう前記初期化工程での処理を制御する制御工程と
を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - コンピュータに、請求項7乃至10の何れか1項に記載の情報処理装置の制御方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
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