JP6817742B2 - 情報処理装置およびその制御方法 - Google Patents
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画像中に存在する特徴の三次元情報とその画像の撮像時における撮像部の位置姿勢情報が記録された三次元マップを保持する保持手段と、
前記撮像部によって撮像された画像を入力する入力手段と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の整合性を決定する決定手段と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の存在状態の評価の結果を示す評価値を計算する評価手段と、
前記整合性と前記評価値に基づいて前記三次元マップの特徴が、前記撮像部の位置および姿勢の計算に与える影響を制御する重みを計算する重み計算手段と、
前記三次元マップと前記重みを用いて前記入力された画像の撮像時における前記撮像部の位置および姿勢を計算する計算手段と、を備え、
前記重み計算手段は、前記整合性が高いほど前記重みを大きくし、前記整合性が低いほど、前記評価値が低い場合の前記重みを前記評価値が高い場合と比較して大きくする。
以下では、現実空間に存在する特徴点の三次元座標を保持する三次元マップに基づいて、現実空間における撮像部の位置および姿勢の計測を行う情報処理装置について説明する。本実施形態の情報処理装置は、位置および姿勢計算に用いる特徴点数が少ない場合であって、現実空間に動く物体が存在するような場合にも、高精度、高ロバストに位置および姿勢を計算することが可能である。
E≧Ethのとき、
第1実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点数の多寡に基づいて各特徴点が位置および姿勢計算に与える影響の大きさである重みを計算した。第2実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点の分布の粗密に基づいて各特徴点が位置および姿勢計算に与える影響の大きさである重みを計算する。すなわち、第2実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点の分布が密な領域ほど動く物体上にある可能性が低い特徴点に重みを与え、分布が粗な領域ほど動く物体上にある可能性が高い特徴点にも重みを与える。このように位置および姿勢計算に用いる特徴点の分布の偏りを防ぐことにより高精度、高ロバストに位置および姿勢を計算する。
第1実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点数の多寡に基づいて各特徴点が位置および姿勢計算に与える影響を制御する重みを計算する例を示した。第2実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点の入力画像座標系における粗密の分布に基づいて重みを計算する例を示した。第3実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点数の多寡と粗密の分布を併用する。したがって、第3実施形態では、位置および姿勢計算に用いる特徴点数が多いほど、また位置および姿勢計算に用いる特徴点の分布が密な領域ほど動く物体上にある可能性が低い特徴点に重みを与える。また、第3実施形態では、特徴点数が少ないほど、また分布が粗な領域ほど動く物体上にある可能性が高い特徴点にも重みを与える。このように位置および姿勢計算に用いる特徴点数に応じた重みの調整と、位置および姿勢計算に用いる特徴の分布の偏りの防止により高精度、高ロバストに位置および姿勢を計算する。
第1から第3実施形態では、フレームごとに独立して整合性を決定していたためフレーム間で整合性が大きく変化してしまい位置および姿勢が不安定になる可能性がある。第4実施形態では、過去の整合性(整合性の履歴)を用いて整合性の大きな変化を抑制することで位置および姿勢を高精度化、高ロバスト化する。
第1〜第4実施形態で示した構成は一例に過ぎず、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。以下、第1〜第4実施形態の変形例を説明する。
第1実施形態によれば、位置および姿勢計算に用いる特徴点数が多いほど動く物体上にある可能性が低い特徴点のみに重みが与えられるようになり、特徴点数が少ないほど動く物体上にある可能性が高い特徴点にも重みが与えられるようになる。このように位置および姿勢計算に用いる特徴点数に応じて重みを調整することにより高精度、高ロバストに位置および姿勢を計算することができる。
三次元情報保持部110は、画像中に存在する特徴の三次元情報とその画像の撮像時における撮像部の位置姿勢情報が記録された三次元マップを保持する構成の一例であり、三次元マップと現実空間とを照合できる特徴を保持するものであれば何でもよい。例えば、物体のエッジの両端点等の特徴点の世界座標系における座標を特徴として保持してもよい。また、特定のパターンが描かれており撮像することで撮像部の位置および姿勢を計算できるマーカの、世界座標系での位置および姿勢とそのパターンを特徴として保持してもよい。
Claims (13)
- 画像中に存在する特徴の三次元情報とその画像の撮像時における撮像部の位置姿勢情報が記録された三次元マップを保持する保持手段と、
前記撮像部によって撮像された画像を入力する入力手段と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の整合性を決定する決定手段と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の存在状態の評価の結果を示す評価値を計算する評価手段と、
前記整合性と前記評価値に基づいて前記三次元マップの特徴が、前記撮像部の位置および姿勢の計算に与える影響を制御する重みを計算する重み計算手段と、
前記三次元マップと前記重みを用いて前記入力された画像の撮像時における前記撮像部の位置および姿勢を計算する計算手段と、を備え、
前記重み計算手段は、前記整合性が高いほど前記重みを大きくし、前記整合性が低いほど、前記評価値が低い場合の前記重みを前記評価値が高い場合と比較して大きくすることを特徴とする情報処理装置。 - 画像中に存在する特徴の三次元情報とその画像の撮像時における撮像部の位置姿勢情報が記録された三次元マップを保持する保持手段と、
前記撮像部によって撮像された画像を入力する入力手段と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の整合性を決定する決定手段と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の存在状態の評価の結果を示す評価値を計算する評価手段と、
前記整合性と前記評価値に基づいて前記三次元マップの特徴が、前記撮像部の位置および姿勢の計算に与える影響を制御する重みを計算する重み計算手段と、
前記三次元マップと前記重みを用いて前記入力された画像の撮像時における前記撮像部の位置および姿勢を計算する計算手段と、を備え、
前記重み計算手段は、前記整合性が所定の閾値以上のとき前記重みに0より大きい値を与え、前記整合性が前記所定の閾値未満のとき前記重みを0とし、さらに前記評価値が高いほど前記所定の閾値を高くすることを特徴とする情報処理装置。 - 前記評価手段は、前記対応する特徴の数に基づいて前記評価値を計算することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。
- 前記評価手段は、前記入力された画像における、前記対応する特徴の粗密の分布に基づいて前記評価値を計算することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。
- 前記評価手段は、前記入力された画像における、前記対応する特徴の数および前記対応する特徴の粗密の分布に基づいて前記評価値を計算することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。
- 前記決定手段は、前記対応する特徴に関する、前記三次元マップと前記入力された画像との差異に基づいて前記整合性を決定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記差異は、前記三次元マップの特徴点と、該特徴点の前記入力された画像への投影位置における輝度値の差異、色の差異、距離値の差異の、少なくとも何れかであることを特徴とする請求項6に記載の情報処理装置。
- 前記決定手段は、前記整合性の履歴を保持し、前記整合性の履歴に基づいて前記整合性を決定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記重み計算手段は、前記重みを連続値として計算することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記三次元マップは、あらかじめ登録されている複数の三次元マップのうち、前記撮像部について直前に計算された位置姿勢に最も近い位置姿勢が記録されている三次元マップであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 画像中に存在する特徴の三次元情報とその画像の撮像時における撮像部の位置姿勢情報が記録された三次元マップを保持する保持手段を有する情報処理装置の制御方法であって、
前記撮像部によって撮像された画像を入力する入力工程と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の整合性を決定する決定工程と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の存在状態の評価の結果を示す評価値を計算する評価工程と、
前記整合性と前記評価値に基づいて前記三次元マップの特徴が、前記撮像部の位置および姿勢の計算に与える影響を制御する重みを計算する重み計算工程と、
前記三次元マップと前記重みを用いて前記入力された画像の撮像時における前記撮像部の位置および姿勢を計算する計算工程と、を有し、
前記重み計算工程では、前記整合性が高いほど前記重みを大きくし、前記整合性が低いほど、前記評価値が低い場合の前記重みを前記評価値が高い場合と比較して大きくすることを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - 画像中に存在する特徴の三次元情報とその画像の撮像時における撮像部の位置姿勢情報が記録された三次元マップを保持する保持手段を有する情報処理装置の制御方法であって、
前記撮像部によって撮像された画像を入力する入力工程と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の整合性を決定する決定工程と、
前記三次元マップと前記入力された画像との間で対応づけられた特徴の存在状態の評価の結果を示す評価値を計算する評価工程と、
前記整合性と前記評価値に基づいて前記三次元マップの特徴が、前記撮像部の位置および姿勢の計算に与える影響を制御する重みを計算する重み計算工程と、
前記三次元マップと前記重みを用いて前記入力された画像の撮像時における前記撮像部の位置および姿勢を計算する計算工程と、を有し、
前記重み計算工程では、前記整合性が所定の閾値以上のとき前記重みに0より大きい値を与え、前記整合性が前記所定の閾値未満のとき前記重みを0とし、さらに前記評価値が高いほど前記所定の閾値を高くすることを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - コンピュータに、請求項11または12に記載された制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
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