JP5540583B2 - 位置計測システム、位置計測用演算装置およびプログラム - Google Patents
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Description
(1)作用部を有する第1領域および前記第1領域に続く第2領域を含む物体の前記第2領域に取り付けられる位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットと、前記標識セットを撮像する2次元撮像素子を有する撮像装置と、前記標識セットに対する前記作用部の座標を記録する記録装置と、前記撮像装置で撮像した前記標識セットの画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度と前記記録装置に記録された前記標識セットに対する前記作用部の座標とを用いて前記作用部の3次元位置を演算する演算装置とを備えた位置計測システム。
(2)前記標識セットが、前記第2領域に対して着脱可能な保持部材に取り付けられる上記(1)記載の位置計測システム。
(3)前記標識セットが、前記第1領域の方向に張り出した支持部材を介して前記保持部材に取り付けられる上記(2)記載の位置計測システム。
(4)前記第1領域が人の手であり、前記第2領域が人の前腕である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の位置計測システム。
(5)前記標識セットに対する前記作用部の座標が、既知の位置にある補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記標識セットの画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度を用いて計算される上記(1)〜(4)のいずれかに記載の位置計測システム。
(6)前記標識セットに対する前記作用部の座標が、位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを取り付けた補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記第2領域に取り付けられた標識セットの画像と、前記撮像装置で撮像した前記補助具に取り付けられた標識セットの画像とに基づいて求めた前記両標識セットの位置および角度を用いて計算される上記(1)〜(4)のいずれかに記載の位置計測システム。
(7)前記標識セットに対する前記作用部の座標を求める計算が、予め決められた時点で実行され、これにより求めた値が前記標識セットに対する前記作用部の座標として前記記録装置に記録される上記(5)または(6)記載の位置計測システム。
(8)前記標識セットに対する前記作用部の座標を求める計算を、予め決められた時点で実行するための指示を表示する表示器を備えた上記(5)または(6)記載の位置計測システム。
(9)前記補助具が、前記標識セットに対する前記作用部の座標の計算の実行開始を指示する指示器を有する上記(5)〜(8)のいずれかに記載の位置計測システム。
(10)作用部を有する第1領域および前記第1領域に続く第2領域を含む物体の前記第2領域に取り付けられる位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを2次元撮像素子を有する撮像装置で撮像した画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度と、記録装置から読み出した前記標識セットに対する前記作用部の座標とを用いて前記作用部の3次元位置を演算する位置計測用演算装置。
(11)コンピュータに、作用部を有する第1領域および前記第1領域に続く第2領域を含む物体の前記第2領域に取り付けられる位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを2次元撮像素子を有する撮像装置で撮像した画像に基づいて前記標識セットの位置および角度を求める手順、記録装置に記録されている前記標識セットに対する前記作用部の座標を読み出す手順、前記求めた前記標識セットの位置および角度と前記読み出した前記標識セットに対する前記作用部の座標とを用いて前記作用部の3次元位置を演算する手順を実行させるプログラム。
請求項2に記載の位置計測システムによれば、本構成を有しないものに比べシステムの利用効率を向上することができる。
請求項3に記載の位置計測システムによれば、本構成を有しないものに比べ基本標識が他の物体に遮られる蓋然性を低減することができる。
請求項4に記載の位置計測システムによれば、作用部を有する手が回転したり隠れたりした場合でも基本標識を用いて作用部の3次元位置を求めることができる
請求項5に記載の位置計測システムによれば、本構成を有しないものに比べ標識セットに対する作用部の座標の計算を容易にすることができる。
請求項6に記載の位置計測システムによれば、標識セットに対する作用部の座標の計算に関し自由度を増すことができる。
請求項7に記載の位置計測システムによれば、標識セットに対する作用部の座標を更新することができる。
請求項8に記載の位置計測システムによれば、標識セットに対する作用部の座標の更新を促すことができる。
請求項9に記載の位置計測システムによれば、本構成を有しないものに比べ標識セットに対する作用部の座標の計算開始の指示を容易に出すことができる。
請求項10に記載の位置計測用演算装置によれば、作用部を有する領域が回転したり隠れたりした場合でも別領域に配置した基本標識を用いて作用部の3次元位置を求めることができる。
請求項11に記載のプログラムによれば、作用部を有する領域が回転したり隠れたりした場合でも別領域に配置した基本標識を用いて作用部の3次元位置を求めることができる。
p1=t1・d1
p2=t2・d2 式1
p3=t3・d3
で表すことができる。
p1p2=L1
p2p3=L2 式2
p3p1=L3
とすると次式が得られる。式中「^」は累乗を表す。
(t1x1-t2x2)^2+(t1y1-t2y2)^2+(t1z1-t2z2)^2=L1^2
(t2x2-t3x3)^2+(t2y2-t3y3)^2+(t2z2-t3z3)^2=L2^2 式3
(t3x3-t1x1)^2+(t3y3-t1y1)^2+(t3z3-t1z1)^2=L3^2
t1^2-2t1t2(x1x2+y1y2+z1z2)+t2^2-L1^2=0
t2^2-2t2t3(x2x3+y2y3+z2z3)+t3^2-L2^2=0 式4
t3^2-2t3t1(x3x1+y3y1+z3z1)+t1^2-L3^2=0
が得られ、次式となる。式中「sqrt」は平方根を表す。
t1=A1・t2±sqrt((A1^2-1)・t2^2+L1^2)
t2=A2・t3±sqrt((A2^2-1)・t3^2+L2^2) 式5
t3=A3・t1±sqrt((A3^2-1)・t1^2+L3^2)
ここで、A1,A2,A3は次式のとおりである。
A1=x1x2+y1y2+z1z2
A2=x2x3+y2y3+z2z3 式6
A3=x3x1+y3y1+z3z1
t1≦ sqrt(L3^2/(1-A3^2))
t2≦ sqrt(L1^2/(1-A1^2)) 式7
t3≦ sqrt(L2^2/(1-A2^2))
2 前腕(第2領域)
3 上腕
4 上肢
5 標識セット
6 撮像装置
7 記録装置
8 演算装置
9 保持部材
10 作用部
11 表示装置
12 支持部材
13 衣服
14、15 磁石
18 とう骨
21、22、25、27 補助具
Claims (9)
- 作用部を有する第1領域および前記第1領域に続く第2領域を含む物体の前記第2領域に取り付けられる位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットと、前記標識セットを撮像する2次元撮像素子を有する撮像装置と、前記標識セットに対する前記作用部の座標を記録する記録装置と、前記撮像装置で撮像した前記標識セットの画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度と前記記録装置に記録された前記標識セットに対する前記作用部の座標とを用いて前記作用部の3次元位置を演算する演算装置とを備え、
前記標識セットに対する前記作用部の座標が、
既知の位置にある補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記標識セットの画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度を用いて計算され、または
位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを取り付けた補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記第2領域に取り付けられた標識セットの画像と、前記撮像装置で撮像した前記補助具に取り付けられた標識セットの画像とに基づいて求めた前記両標識セットの位置および角度を用いて計算される位置計測システム。 - 前記標識セットが、前記第2領域に対して着脱可能な保持部材に取り付けられる請求項1記載の位置計測システム。
- 前記標識セットが、前記第1領域の方向に張り出した支持部材を介して前記保持部材に取り付けられる請求項2記載の位置計測システム。
- 前記第1領域が人の手であり、前記第2領域が人の前腕である請求項1〜3のいずれかに記載の位置計測システム。
- 前記標識セットに対する前記作用部の座標を求める計算が、予め決められた時点で実行され、これにより求めた値が前記標識セットに対する前記作用部の座標として前記記録装置に記録される請求項1〜4のいずれかに記載の位置計測システム。
- 前記標識セットに対する前記作用部の座標を求める計算を、予め決められた時点で実行するための指示を表示する表示器を備えた請求項1〜4のいずれかに記載の位置計測システム。
- 前記補助具が、前記標識セットに対する前記作用部の座標の計算の実行開始を指示する指示器を有する請求項1〜6のいずれかに記載の位置計測システム。
- 作用部を有する第1領域および前記第1領域に続く第2領域を含む物体の前記第2領域に取り付けられる位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを2次元撮像素子を有する撮像装置で撮像した画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度と、記録装置から読み出した前記標識セットに対する前記作用部の座標とを用いて前記作用部の3次元位置を演算する位置計測用演算装置であって、
前記標識セットに対する前記作用部の座標が、
既知の位置にある補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記標識セットの画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度を用いて計算され、または
位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを取り付けた補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記第2領域に取り付けられた標識セットの画像と、前記撮像装置で撮像した前記補助具に取り付けられた標識セットの画像とに基づいて求めた前記両標識セットの位置および角度を用いて計算される位置計測用演算装置。 - コンピュータに、作用部を有する第1領域および前記第1領域に続く第2領域を含む物体の前記第2領域に取り付けられる位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを2次元撮像素子を有する撮像装置で撮像した画像に基づいて前記標識セットの位置および角度を求める手順、記録装置に記録されている前記標識セットに対する前記作用部の座標を読み出す手順、前記求めた前記標識セットの位置および角度と前記読み出した前記標識セットに対する前記作用部の座標とを用いて前記作用部の3次元位置を演算する手順を実行させるプログラムであって、
前記標識セットに対する前記作用部の座標が、
既知の位置にある補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記標識セットの画像に基づいて求めた前記標識セットの位置および角度を用いて計算され、または
位置関係の分かっている3つ以上の基本標識を有する標識セットを取り付けた補助具の位置に前記作用部を配置したときの前記撮像装置で撮像した前記第2領域に取り付けられた標識セットの画像と、前記撮像装置で撮像した前記補助具に取り付けられた標識セットの画像とに基づいて求めた前記両標識セットの位置および角度を用いて計算されるプログラム。
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