JP6489655B2 - カメラのキャリブレーション装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本実施形態では、カメラで撮影した動画内の時間的に連続するK個のフレームを単位として処理を行う。具体的には、図2に示す様に、1番目のフレームからK番目のフレーム(以後、p番目のフレームをフレーム#pと記す。)までの計K個のフレームを1つの処理単位(第1処理単位)とし、フレーム#K〜フレーム#2K−1までのK個のフレームを1つの処理単位(第2処理単位)とする。フレーム#2K−1から開始する第3処理単位以降についても同様である。この様に、本実施形態では、ある処理単位の最後のフレームと、当該処理単位の時間的に次の処理単位の最初のフレームを重複させる。
B=UΣVT
p1=(c1,c2,1,0,0,0,-p1*c1,-p1*c2)*(h11,h12,h13,h21,h22,h23,h31,h32)T
p2=(0,0,0,c1,c2,1,-p2*c1,-p2*c2)*(h11,h12,h13,h21,h22,h23,h31,h32)T
求めるべきホモグラフィ行列H12の要素h11〜h32は8つであるため、フレーム間の対応関係が判定できる特徴点の数、つまり、Nが少なくとも4つあれば、要素h11〜h32を求めることができ、よってホモグラフィ行列H12を求めることができる。そして、ホモグラフィ行列H12とフレーム#1のホモグラフィ行列をH1とに基づき、フレーム#2のホモグラフィ行列H2を、H12×H1で求めることができる。フレーム#3以降についても同様である。そして、本実施形態では、第1処理単位に対する軌跡行列Bに基づき、フレーム#2〜フレーム#Kのホモグラフィ行列までを求めることができる。そして、第2処理単位に対する軌跡行列Bに基づき、フレーム#Kとフレーム#K+1の更新後の特徴点の対応関係を求め、これにより、フレーム#Kに対するフレーム#K+1のホモグラフィ行列を求め、これと既に求めた、フレーム#Kのホモグラフィ行列により、フレーム#K+1のホモグラフィ行列を求めることができる。以後のフレームについても同様にし、第2処理単位に対する軌跡行列Bに基づきフレーム#2K−1までのホモグラフィ行列を求めることができる。第3処理単位以降についても同様である。
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態においては、行列分解の際の所定値ε及び所定値μを固定値としていた。本実施形態では、あるフレームのホモグラフィ行列を求めると、このホモグラフィ行列の精度を判定する。そして、精度が所定条件を満たさないと、行列分解の際の所定値ε及び所定値μを調整して再度ホモグラフィ行列を求めることを、求めたホモグラフィ行列の精度が当該所定条件を満たすまで繰り返す。そして、求めたホモグラフィ行列の精度が当該所定条件を満たすと、次のフレームのホモグラフィ行列を求める。なお、行列分解の際の所定値ε及び所定値μの調整手順は任意である。
Claims (11)
- カメラにより撮影された動画からホモグラフィ行列を求めるキャリブレーション装置であって、
前記動画内の複数のフレームの各フレームについて複数の特徴点を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した各フレームの複数の特徴点のうち、前記複数のフレームの総てにおいて検出された第1特徴点を複数判定する判定手段と、
前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の第1座標に基づき軌跡行列を生成する生成手段と、
前記軌跡行列を行列分解し、前記軌跡行列よりランクの低い低ランク行列を生成し、前記低ランク行列に基づき前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の前記第1座標を第2座標に更新し、前記複数のフレームの第1フレームの第2座標と、前記複数のフレームの第2フレームであって、前記第1フレームより時間的に後の前記第2フレームの第2座標とに基づき、前記第2フレームのホモグラフィ行列を算出する算出手段と、
を備えていることを特徴とするキャリブレーション装置。 - 前記算出手段は、前記第1フレームのホモグラフィ行列と、前記第1フレームの第2座標と、前記第2フレームの第2座標とに基づき、前記第2フレームのホモグラフィ行列を算出することを特徴とする請求項1に記載のキャリブレーション装置。
- 前記第2フレームは、前記第1フレームの次のフレームであることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャリブレーション装置。
- 前記複数のフレームは、時間的に連続するフレームであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。
- 前記算出手段は、前記軌跡行列から前記低ランク行列を減じた行列のフロベニウスノルムが第1の値以下との条件の下、前記行列分解を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。
- 前記算出手段は、前記低ランク行列の核ノルムが最小となる様に前記行列分解を行うことを特徴とする請求項5に記載のキャリブレーション装置。
- 前記算出手段は、前記行列分解により前記低ランク行列とスパース行列を生成し、前記軌跡行列から前記低ランク行列及び前記スパース行列を減じた行列のフロベニウスノルムが第1の値以下との条件の下、前記行列分解を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。
- 前記算出手段は、前記スパース行列のL1ノルムに第2の値を乗じた値と、前記低ランク行列の核ノルムとの和が最小となる様に前記行列分解を行うことを特徴とする請求項7に記載のキャリブレーション装置。
- 前記算出手段は、基準位置の実空間座標を保持しており、算出した前記第2フレームのホモグラフィ行列を使用して前記基準位置の実空間座標を前記第2フレーム内の画素位置に変換し、前記変換した画素位置と、前記第2フレーム内の前記基準位置に対応する画素位置との距離が閾値以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。
- カメラにより撮影された動画からホモグラフィ行列を求めるキャリブレーション装置におけるキャリブレーション方法であって、
前記動画内の複数のフレームの各フレームについて複数の特徴点を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した各フレームの複数の特徴点のうち、前記複数のフレームの総てにおいて検出された第1特徴点を複数判定する判定ステップと、
前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の第1座標に基づき軌跡行列を生成する生成ステップと、
前記軌跡行列を行列分解し、前記軌跡行列よりランクの低い低ランク行列を生成し、前記低ランク行列に基づき前記複数のフレームそれぞれにおける前記第1特徴点の第1座標を第2座標に更新し、前記複数のフレームの第1フレームの第2座標と、前記複数のフレームの第2フレームであって、前記第1フレームより時間的に後の第2フレームの第2座標とに基づき、前記第2フレームのホモグラフィ行列を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とするキャリブレーション方法。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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JP2016022193A JP6489655B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | カメラのキャリブレーション装置、方法及びプログラム |
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JP2016022193A JP6489655B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | カメラのキャリブレーション装置、方法及びプログラム |
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JP2017143351A JP2017143351A (ja) | 2017-08-17 |
JP2017143351A5 JP2017143351A5 (ja) | 2018-04-19 |
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