JP5461377B2 - 角度測定装置、角度の測定方法、及びプログラム - Google Patents
角度測定装置、角度の測定方法、及びプログラム Download PDFInfo
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Description
12 ビデオカメラ
16 コンピュータ
18 CRT
80 測定対象平面
82 マーカ
Claims (5)
- 移動すると共に回転する測定対象平面の平面上に配置された複数のマーカを連続的に複数回撮影することにより、前記複数のマーカを含む画像の画像データを複数個取得するための撮影装置と、
前記撮影装置によって取得された複数個の画像データに基づいて、該複数個の画像データが示す複数の画像の各々に含まれる前記複数のマーカの各々について画像上での二次元位置を追尾する追尾手段と、
前記追尾手段の追尾結果に基づいて、指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上の二次元位置、及び所定の単位時間当たりの画像上での二次元移動量を算出する第1の算出手段と、
予め定められた前記測定対象平面の所定方向及び前記測定対象平面に垂直な方向の前記単位時間当たりの移動量である初期移動量、予め定められた前記測定対象平面の移動方向及び該移動方向と直交する方向各々の前記複数のマーカの各々の二次元の座標である初期座標、予め定められた前記撮影装置から前記測定対象平面までの距離である初期距離、及び予め定められた前記撮影装置に対する前記測定対象平面の角度である初期角度を設定する設定手段と、
前記初期座標、前記初期距離、及び前記初期角度に基づいて、前記複数のマーカの各々の前記平面上の三次元座標に対応する前記画像上での二次元位置を各々算出する第2の算出手段と、
前記第2の算出手段で算出された前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置と、前記第1の算出手段で算出された前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置との差の二乗和が各々最小となるように、前記複数のマーカの各々の前記平面上での二次元座標を調整する調整手段と、
前記調整手段によって調整された前記測定対象平面の平面上における前記複数のマーカの各々の二次元座標及び前記初期移動量に基づいて、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記平面上での三次元座標を求める第3の算出手段と、
前記第3の算出手段により算出された前記測定対象平面の平面上における前記複数のマーカの各々の三次元座標、前記初期距離、及び前記初期角度に基づいて、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での二次元位置を求め、前記指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置から、当該求められた前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置までの各二次元移動量を算出する第4の算出手段と、
前記第4の算出手段によって算出された各二次元移動量と、前記追尾手段による追尾結果により得られる前記指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置から、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置までの各二次元移動量との差の二乗和、及び前記求められた前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置と、前記追尾手段による追尾結果により得られる前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置との差の二乗和が最小となるように、前記初期移動量、前記初期座標、前記初期距離、及び前記初期角度を調整した場合における調整後の初期角度を前記測定対象平面の角度として測定する測定手段と、
を含む角度測定装置。 - 前記第3の算出手段は、前記測定対象平面の予め定められた単位時間当たりの三つの回転角度である初期回転角度、前記測定対象平面の回転角度の初期値である回転角度初期値、前記調整手段によって調整された前記測定対象平面の平面上における前記複数のマーカの各々の二次元座標、及び前記初期移動量に基づいて、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記平面上での三次元座標を求め、
前記測定手段は、前記第4の算出手段によって算出された各二次元移動量と、前記追尾手段による追尾結果により得られる前記指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置から、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置までの各二次元移動量との差の二乗和、及び前記求められた前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置と、前記追尾手段による追尾結果により得られる前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置との差の二乗和が最小となるように、前記初期移動量、前記初期座標、前記初期距離、前記初期角度、及び前記初期回転角度を調整した場合における調整後の前記初期回転角度を前記測定対象平面の角速度として測定する
請求項1記載の角度測定装置。 - 移動すると共に回転する測定対象平面の平面上に配置された複数のマーカを連続的に複数回撮影することにより、前記複数のマーカを含む画像の画像データを複数個取得するための撮影装置によって取得された複数個の画像データに基づいて、該複数個の画像データが示す複数の画像の各々に含まれる前記複数のマーカの各々について画像上での二次元位置を追尾する追尾ステップと、
前記追尾ステップの追尾結果に基づいて、指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上の二次元位置、及び所定の単位時間当たりの画像上での二次元移動量を算出する第1の算出ステップと、
予め定められた前記測定対象平面の所定方向及び前記測定対象平面に垂直な方向の前記単位時間当たりの移動量である初期移動量、予め定められた前記測定対象平面の移動方向及び該移動方向と直交する方向各々の前記複数のマーカの各々の二次元の座標である初期座標、予め定められた前記撮影装置から前記測定対象平面までの距離である初期距離、及び予め定められた前記撮影装置に対する前記測定対象平面の角度である初期角度を設定する設定ステップと、
前記初期座標、前記初期距離、及び前記初期角度に基づいて、前記複数のマーカの各々の前記平面上の三次元座標に対応する前記画像上での二次元位置を各々算出する第2の算出ステップと、
前記第2の算出ステップで算出された前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置と、前記第1の算出ステップで算出された前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置との差の二乗和が各々最小となるように、前記複数のマーカの各々の前記平面上での二次元座標を調整する調整ステップと、
前記調整ステップによって調整された前記測定対象平面の平面上における前記複数のマーカの各々の二次元座標及び前記初期移動量に基づいて、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記平面上での三次元座標を求める第3の算出ステップと、
前記第3の算出ステップにより算出された前記測定対象平面の平面上における前記複数のマーカの各々の三次元座標、前記初期距離、及び前記初期角度に基づいて、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での二次元位置を求め、前記指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置から、当該求められた前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置までの各二次元移動量を算出する第4の算出ステップと、
前記第4の算出ステップによって算出された各二次元移動量と、前記追尾ステップによる追尾結果により得られる前記指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置から、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置までの各二次元移動量との差の二乗和、及び前記求められた前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置と、前記追尾ステップによる追尾結果により得られる前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置との差の二乗和が最小となるように、前記初期移動量、前記初期座標、前記初期距離、及び前記初期角度を調整した場合における調整後の初期角度を前記測定対象平面の角度として測定する測定ステップと、
を含む角度の測定方法。 - 前記第3の算出ステップは、前記測定対象平面の予め定められた単位時間当たりの三つの回転角度である初期回転角度、前記測定対象平面の回転角度の初期値である回転角度初期値、前記調整ステップによって調整された前記測定対象平面の平面上における前記複数のマーカの各々の二次元座標、及び前記初期移動量に基づいて、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記平面上での三次元座標を求め、
前記測定ステップは、前記第4の算出ステップによって算出された各二次元移動量と、前記追尾ステップによる追尾結果により得られる前記指定時刻における前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置から、前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置までの各二次元移動量との差の二乗和、及び前記求められた前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置と、前記追尾ステップによる追尾結果により得られる前記指定時刻から前記単位時間経過後の前記複数のマーカの各々の前記画像上での各二次元位置との差の二乗和が最小となるように、前記初期移動量、前記初期座標、前記初期距離、前記初期角度、及び前記初期回転角度を調整した場合における調整後の前記初期回転角度を前記測定対象平面の角速度として測定する
請求項3記載の角度の測定方法。 - コンピュータを、請求項1又は請求項2記載の角度測定装置を構成する各手段として機能させるためのプログラム。
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