JP6360260B2 - 受動マーカーに基づく光学追跡方法およびシステム - Google Patents
受動マーカーに基づく光学追跡方法およびシステム Download PDFInfo
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Description
以下の詳細な記述のある部分は、データ処理プロシージャ、ステップ、またはコンピュータメモリ上で実行可能なデータビットに対する操作の他の記号的表現として提示する。従って、コンピュータは、このような論理ステップの実行に際して物理量の物理的操作を必要とする。
R=CR+AR1sin(fR1・θ+φR1)+AR2sin(fR2・θ+φR2)+...+ARNsin(fRN・θ+φRN)
G=CG+AG1sin(fG1・θ+φG1)+AG2sin(fG2・θ+φG2)+...+AGNsin(fGN・θ+φRN)
B=CB+AB1sin(fB1・θ+φB1)+AB2sin(fB2・θ+φB2)+...+ABNsin(fBN・θ+φBN)
(式中、
R、G、B − 色成分であり、
C − R、G、Bの平均値を定義する定数係数であり、
A − 正弦等の幾何関数の振幅値であり、
f − 値1,2,3...Nが正弦波成分の数であり、但し、N≦10、好適にはN≦5、更に好適にはN≦3であると仮定する単位周角内の振動数または周波数であり、
θ − 内側マーカー本体の中心点を通る水平線と、内側マーカーの中心点および所与のピクセルを通る線との間で画定される角度であり、
φ − 初期位相 − θ=0のときの正弦関数のパラメータであり、
R,G,B − 参照色成分の添え字である)
に従って計算される。
f1=3
f2=5
C=0.25
A1=0.25
A2=0.25
φ1=0
φ2=0
R=G=B=C+A1*cos(f1*θ+φ1)+A2*cos(f2*θ+φ2)
半径Rn[0,0.5)の場合:
f1=3、
f2=5、
C=0.5、
A1=0.25、
A2=0.25、
φ1=0、
φ2=pi/2、
半径Rn[0.5,1]の場合:
f1=3、
f2=5、
C=0.5、
A1=0.5、
A2=0.5、
φ1=0、
φ2=0、
R=G=B=C+A1*cos(f1*θ+φ1)+A2*cos(f2*θ+φ2)
Claims (16)
- 空間内での物体の3D位置を決定する方法であって、
− 前記物体に光学追跡マーカーを装着するステップであって、前記光学追跡マーカーが楕円形状および幾何中心を有する内側マーカー本体(404)を含み、前記内側マーカー本体(404)が前記幾何中心に対して半径方向に分布する色スペクトル点で満たされており、前記内側マーカー本体の各スペクトル点の色値が、中心点を通る水平線と、前記中心点および前記各スペクトル点を通る更なる線との間で画定される角度の関数として計算される、ステップと、
− 第1のカメラを用いて前記光学追跡マーカーの第1のデジタル画像を取得し、かつ更なるカメラを用いて前記光学追跡マーカーの更なるデジタル画像を取得するステップと、
− 前記第1および更なるデジタル画像内で、前記光学追跡マーカーのエッジを検出するステップ(201)と、
− 前記第1および更なるデジタル画像内で検出されたエッジの各組内でブロブを検出するステップ(202)と、
− 検出されたブロブの各組内で楕円を検出するステップ(203)と、
− 前記検出された楕円のそれぞれの中の正弦波パターンを解析するステップ(204)と、
− 前記解析に基づいて、前記第1のデジタル画像および前記更なるデジタル画像の各々における前記光学追跡マーカーの2D位置を決定するステップ(205)と、
− 前記第1のデジタル画像および前記更なるデジタル画像の各々における前記2D位置に基づいて、空間内での前記光学追跡マーカーの3D位置を決定するステップと
を含む、方法。 - 空間内での物体の3D位置を決定する方法であって、
− 前記物体に少なくとも2つの光学追跡マーカーを装着するステップであって、前記少なくとも2つの光学追跡マーカーの各々が楕円形状および幾何中心を有する内側マーカー本体(404)を含み、前記内側マーカー本体(404)が前記幾何中心に対して半径方向に分布する色スペクトル点で満たされており、前記内側マーカー本体の各スペクトル点の色値が、中心点を通る水平線と、前記中心点および前記各スペクトル点を通る更なる線との間で画定される角度の関数として計算される、ステップと、
− 少なくとも1つのカメラを用いて前記少なくとも2つの光学追跡マーカーのデジタル画像を取得するステップと、
− 前記デジタル画像内で、前記少なくとも2つの光学追跡マーカーのエッジを検出するステップ(201)と、
− 検出されたエッジの各組内でブロブを検出するステップ(202)と、
− 検出されたブロブの各組内で楕円を検出するステップ(203)と、
− 前記検出された楕円のそれぞれの中の正弦波パターンを解析するステップ(204)と、
− 前記解析に基づいて、前記少なくとも2つの光学追跡マーカーの2D位置を決定するステップ(205)と、
− 前記2D位置に基づいて、空間内での前記物体の3D位置を決定するステップと
を含む、方法。 - 前記各スペクトル点の前記色値が、前記中心点の周囲の楕円経路に沿う、特に前記中心点を中心とする円形経路に沿う前記正弦波パターンに従って変動する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記各々の光学追跡マーカーの前記中心点が、前記各々の光学追跡マーカーの前記2D位置を決定するために前記楕円内の前記正弦波パターンの前記解析に基づいて推定される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 多数の期待値が提供され、前記期待値が前記光学追跡マーカーの期待画像を表し、前記光学追跡マーカーの前記2D位置が、前記取得されたデジタル画像と前記期待値とを比較することにより決定される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記各々の光学追跡マーカーが識別子を含み、前記識別子が前記楕円内の前記正弦波パターンの前記解析に基づいて決定される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記各々の光学追跡マーカーがグレースケールマーカーである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スペクトル点の前記色値の各々が3つの異なる色成分を含んでいる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記内側マーカー本体(404)が円形である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記内側マーカー本体の半径が少なくとも2つの区間に分割され、異なる区間に異なる色生成機能が適用される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 各スペクトル点の前記色値が次式:
R=CR+AR1sin(fR1・θ+φR1)+AR2sin(fR2・θ+φR2)+...+ARNsin(fRN・θ+φRN)
G=CG+AG1sin(fG1・θ+φG1)+AG2sin(fG2・θ+φG2)+...+AGNsin(fGN・θ+φRN)
B=CB+AB1sin(fB1・θ+φB1)+AB2sin(fB2・θ+φB2)+...+ABNsin(fBN・θ+φBN)
(式中、
R、G、B − 色成分であり、
C − R、G、Bの平均値を定義する定数係数であり、
A − 正弦等の幾何関数の振幅値であり、
f − 値1、2、3...Nが正弦波成分の数であり、但し、N≦10、好適にはN≦5、更に好適にはN≦3であると仮定する周波数であり、
θ − 前記内側マーカー本体の前記中心点を通る水平線と、内側マーカーの中心点および所与のピクセルを通る線との間で画定される角度であり、
φ − 初期位相 − θ=0のときの正弦関数のパラメータであり、
R,G,B − 参照色成分の添え字である)
に従って計算される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記光学追跡マーカーが、外側リング(402)および/または前記内側マーカー本体(404)から半径方向に延在する背景区間(403)を更に含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記物体がツールである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 空間内での物体の3D位置を決定するシステムであって、
前記物体に装着されるように構成された少なくとも1つの光学追跡マーカーであって、楕円形状および幾何中心を有する内側マーカー本体(404)を含み、前記内側マーカー本体(404)が前記幾何中心に対して半径方向に分布する色スペクトル点で満たされており、前記内側マーカー本体の各スペクトル点の色値が、中心点を通る水平線と、前記中心点および前記各スペクトル点を通る更なる線との間で画定される角度の関数として計算される、少なくとも1つの光学追跡マーカーと、
前記光学追跡マーカーの少なくとも1つのデジタル画像を取得する少なくとも1つのカメラと、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のステップを実行するように構成された処理ユニットと
を含む、システム。 - 空間内での物体の3D位置を決定する光学追跡マーカーであって、楕円形状および幾何中心を有する内側マーカー本体(404)を含み、前記内側マーカー本体(404)が前記幾何中心に対して半径方向に分布する色スペクトル点で満たされており、前記内側マーカー本体の各スペクトル点の色値が、中心点を通る水平線と、前記中心点および前記各スペクトル点を通る更なる線との間で画定される角度の関数として計算され、前記各スペクトル点の前記色値は、前記中心点の周囲の楕円経路に沿う、特に前記中心点を中心とする円形経路に沿う正弦波パターンに従って変動する、光学追跡マーカー。
- コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作されると、請求項1〜13のいずれか一項に記載の全ステップを実行するように構成されたプログラムコードを含む、コンピュータプログラム。
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