JP6543085B2 - 三次元計測装置、及び三次元計測方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施形態について、図1〜6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
ステップS101において、まず、表示部103が、基準画像を表示する。基準画像は、画像取得部101によって取得された多視点画像のうちの1つの画像であり、計測点を指定するための画像である。三次元計測装置100は、計測点が指定されると、基準画像上の当該計測点の座標(x、y)を特定する。
ステップS102において、視差算出部108は、ステップS101において選択された計測点における視差を算出する。視差は、例えば、ブロックマッチングを利用した方法で算出されるのが好ましい。ブロックマッチングにおいては、基準画像における計測点とその周辺画素からなるテンプレートを生成し、他の画像上でマッチング位置の探索を行うことによって、視差を算出する。マッチングの評価は、例えば、SAD(Sum of Absolute Difference)、SSD(Sum of Squared Difference)、ZNCC(Zero−mean Normalized Cross−Correlation)等を利用するのが好ましい。
ステップS103において、距離算出部109は、各計測点の視差と座標に基づいて、各計測点の三次元位置および計測誤差を算出する。三次元位置および計測誤差は、上記〔数1〕〜〔数3〕に基づき算出される。各式におけるX、Y、Zが三次元位置の座標であり、δX、δY、δZが計測誤差である。
ステップS104において、距離算出部109は、ステップS103において算出された各計測点の三次元位置および計測誤差に基づいて、計測点間の距離である計測距離、および各々の計測点の計測誤差を統合した統合計測誤差を算出する。
ステップS105において、画像生成部110は、ステップS103において算出した各計測点の三次元位置を示す情報、S104において算出した計測点間の計測距離、および、統合計測誤差を、撮像画像に重畳することによって、表示用画像を生成する。
本発明の他の実施形態について、図7〜図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
ステップS201において、計測点追跡部201は、保存部104に保持されている過去フレームの画像(1フレーム目の画像)と、現在フレームの画像(2フレーム目の画像)と、過去フレームにおける計測点の座標を受け取る。計測点追跡部201は、過去フレーム画像を基準画像、現在フレーム画像を参照画像とし、視差算出部108と同様の処理によって、現在フレーム画像で対応する計測点を探索する。計測点追跡部201は、このように計測点を探索することによって、現在フレームにおける計測点位置を算出する。
ステップS202において、計測点指定部107、視差算出部108および距離算出部109は、第1の実施形態と同様の計測処理を行い、計測結果を画像生成部110および計測結果比較部202に送る。
ステップS203において、計測結果比較部202は、距離算出部109から受け取った現在フレームにおける計測誤差と、最小の計測誤差とを比較することで最小計測誤差の更新を行う。計測結果比較部202は、計測誤差が最小となったフレームを特定し、特定されたフレームにおける計測距離と計測誤差を画像生成部110に送る。
ステップS204において、画像生成部110は、距離算出部109から受け取った現在フレームにおける計測結果と、計測結果比較部202から受け取った最小誤差フレームにおける計測結果とを受け取る。そして、画像生成部110は、各々の計測結果を現在フレームの画像に重畳して表示用画像を生成する。
本発明のさらに他の実施形態について、図10〜図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明のさらに他の実施形態について、図12〜図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明のさらに他の実施形態について、図17〜図18に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
ステップS501において、表示部508は、通信部503および端末通信部507を介して、画像取得部101で取得した画像を逐次表示する。さらに、表示部508は、ユーザが計測点を選択するための任意のフレーム画像を静止画像として表示する。
ステップS502において、ユーザ端末501は、外部入出力部509を介して、ユーザによって指定された計測点の座標(指定座標)を受け取り、通信部503および端末通信部507を介して、指定座標を計測部502に送る。
ステップS503において、計測部502は、計測処理を行い、計測結果を含む表示用画像をユーザ端末501に送る。
ステップS504において、表示部508は、計測部502から受け取った表示用画像を表示する。また、外部入出力部509は、ユーザからの必要精度情報の入力を受け付け、必要精度情報の入力があった場合には、必要精度情報を計測部502に送る。
ステップS505において、計測部502は、実施形態2と同様の手段によって、計測点の追跡を行い、逐次の計測結果を基に生成した表示用画像を、表示部508に送る。また、実施形態4と同様の手段によって得られる移動量および回転量情報と、自己位置検出部505から送られた自己位置情報とに基づき、駆動部504は飛行体500の移動を行う。
ステップS506において、計測部502は、ステップS505において移動した位置における画像を撮像し、計測処理を行う。計測結果の計測精度がステップS504において指定された計測精度情報の計測精度よりも高かった場合には、表示部508は通常の結果表示を行う。一方で、計測結果の計測精度がステップS504において指定された計測精度情報の計測精度よりも低かった場合には、表示部508は所望精度での計測が不可能である旨のアラート表示を行う。
各実施形態に係る三次元計測装置が備える各部(特に三次元計測処理部102、三次元計測処理部200、三次元計測処理部400、計測部502)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る三次元計測装置100は、撮像位置が異なる、複数の画像を取得する取得部(画像取得部101)と、上記複数の画像の少なくとも何れかにおいて計測点を指定する計測点指定部107と、上記計測点における視差を算出する視差算出部108と、上記計測点の三次元位置を特定するための三次元情報を上記視差から算出する三次元情報算出部(距離算出部109)とを備え、上記三次元情報算出部(距離算出部109)は、上記三次元情報を参照して、上記計測点における計測誤差を算出する。
101 画像取得部(取得部)
102、200、400 三次元計測処理部
103、508 表示部
104 保存部
105 ユーザ入力部
106、506、511 データバス
107 計測点指定部
108 視差算出部
109 距離算出部(三次元情報算出部)
110 画像生成部
124、303 結果表示領域
125 カラーバー
201 計測点追跡部
202 計測結果比較部
203 表示領域
304 対応線
401 移動位置推定部(推定部)
406 撮像ガイド表示領域
407 移動量ガイド
408 回転量ガイド
409、505 自己位置検出部
410 ガイド
411 カウントガイド
500 飛行体
501 ユーザ端末
502 計測部
503 通信部
504 駆動部
507 端末通信部
509 外部入出力部
510 制御部
Claims (7)
- 視差を有する複数の画像を取得する取得部と、
上記複数の画像間の視差に基づいて、被写体上の2つの計測点間の計測距離を算出するとともに、当該視差に基づいて、当該計測距離に対応する計測誤差を算出する算出部と、
上記計測誤差をより小さくするための撮像位置であって、上記2つの計測点の中点を通り、上記2つの計測点を通る直線に直交する直線上に位置する撮像位置へのガイドを表示するガイド表示部と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 上記ガイドは、上記計測誤差をより小さくするための撮像位置への移動量、移動方向、回転量および回転方向の少なくとも1つを示すガイドであることを特徴とする請求項1に記載の三次元計測装置。
- 上記複数の画像のうちの1つの画像である基準画像内で指定された上記2つの計測点間の計測距離と、当該計測距離の計測誤差とを上記基準画像に重畳して表示する表示部をさらに備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の三次元計測装置。
- 上記取得部は、視差を有する複数の画像を複数回取得し、
上記算出部は、各回における当該複数の画像間の視差に基づいて算出した計測距離のうち、対応する計測誤差が最小となる計測距離を特定することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の三次元計測装置。 - 視差を有する複数の画像を取得する取得ステップと、
上記複数の画像間の視差に基づいて、被写体上の2つの計測点間の計測距離を算出するとともに、当該視差に基づいて、当該計測距離に対応する計測誤差を算出する算出ステップと、
上記計測誤差をより小さくするための撮像位置であって、上記2つの計測点の中点を通り、上記2つの計測点を通る直線に直交する直線上に位置する撮像位置へのガイドを表示するガイド表示ステップと
を含むことを特徴とする三次元計測方法。 - 請求項1に記載の三次元計測装置としてコンピュータを機能させるための三次元計測プログラムであって、上記取得部および上記算出部としてコンピュータを機能させるための三次元計測プログラム。
- 請求項6に記載の三次元計測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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