JP7067479B2 - 変位計測装置、変位計測システム、変位計測方法及びプログラム - Google Patents
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Description
変位計測方法が提供される。
図1は、一の実施形態に係る変位計測装置100の構成を示すブロック図である。変位計測装置100は、計測対象物における変位を計測するための装置である。変位計測装置100は、取得部110と、算出部120とを少なくとも含む。
図4は、別の実施形態に係る変位計測システム400の構成を示すブロック図である。変位計測システム400は、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)410と、変位計測装置420とを含む。UAV410と変位計測装置420とは、データを無線で通信できるように構成されている。
の画像に含まれる特徴点のそれぞれが関連付けられたら、算出部422は、ステップS840において計測位置の変位を算出する。このとき、算出部422は、RANSAC(Random Sample Consensus)などの周知のロバスト推定手法により、第1の時期(負荷がない状態)と第2の時期(負荷がある状態)とにおいて抽出された特徴点の対応関係を検索する。
図9は、さらに別の実施形態に係る変位計測システム900の構成を示すブロック図である。変位計測システム900は、UAV910の構成を除き、第2実施形態の変位計測システム400(図4参照)と同様の構成を有する。本実施形態において、第2実施形態と共通する構成の説明は、適宜省略される。
本開示は、上述された第1実施形態~第3実施形態に限定されない。例えば、本開示は、以下に記載される変形例を含む。また、本開示は、本明細書に記載された事項を必要に応じて適宜に組み合わせ、又は置換した形態を含み得る。例えば、特定の実施形態を用いて説明された事項は、矛盾を生じない範囲において、他の実施形態に対しても適用され得る。さらに、本開示は、これらに限らず、いわゆる当業者が把握し得る変形又は応用を適用した実施の形態を含み得る。
UAV410は、角速度又は加速度を計測するための構成を有してもよい。例えば、UAV410は、いわゆるIMU(Inertial Measurement Unit)を含んで構成されてもよい。IMUにより計測される角速度及び加速度は、積分によってUAV410の角度及び
位置の変化を算出可能である。
一般に、SfMにより求められたシーンの3次元位置、すなわち点(Xα,Yα,Zα)には、実世界の3次元位置とのスケールの不定性が存在する。ここでいう不定性とは、(1)式の比例係数sを(4)式又は(7)式の再投影誤差Eから一意的に特定できない性質をいう。この不定性ゆえに、算出部422により算出された変位は、メートル等の絶対的な長さを表す単位で記述することができず、基準となる位置との相対的な割合で表される。
変位計測装置420は、複数の対応点の中から基準となる点(以下「不動点」という。)を設定してもよい。不動点は、第1の画像、すなわち基準位置を含む画像に含まれる対応点から選択される。変位計測装置420は、この不動点を基準としたカメラの位置を計算し、計算されたカメラの位置に基づいて、不動点でない対応点(以下「可動点」という。)の位置を計測してもよい。可動点は、第2の画像、すなわち計測位置を含む画像に含まれる対応点から選択される。
本開示に係る基準点は、特徴量に基づく特徴点に限定されない。例えば、3次元形状を復元する手法には、特徴量ではなく画素の輝度や色を用いる手法も知られている。本開示に係る変位計測方法は、このような手法に対しても適用することが可能である。本開示に係る変位計測方法は、例えば、PTAM(Parallel Tracking and Mapping for Small AR Workspaces)やLSD-SLAM(Large-Scale Direct Monocular Simultaneous Localization and Mapping)を用いた位置推定にも適用可能である。本開示に係る基準点は、このような手法において用いられる特定の画素であってもよい。
図10A、図10B及び図10Cは、第1実施形態に係る変位計測装置100の変形例を示すブロック図である。図10Aに示される変位計測装置100Aは、取得部1010と、第1算出部1020と、第2算出部1030とを含む。図10Bに示される変位計測装置100Bは、取得部1010と、記憶部1040と、算出部1050とを含む。図10Cに示される変位計測装置100Cは、記憶部1060と、算出部1050とを含む。なお、取得部1010は、第1実施形態の取得部110と同様の構成及び機能を有する。また、算出部1050は、第1実施形態の算出部120と同様の構成及び機能を有する。
本開示に係る変位計測システムは、第2実施形態又は第3実施形態の構成に限定されない。例えば、本開示に係る変位計測システムは、必ずしもUAVを含まなくてもよい。
本開示に係る変位計測装置の具体的なハードウェア構成は、さまざまなバリエーションが含まれ、特定の構成に限定されない。例えば、本開示に係る変位計測装置は、ソフトウェアを用いて実現されてもよく、複数のハードウェアを用いて各種処理を分担するように構成されてもよい。
110、1010 取得部
120、422、922、1050、1120 算出部
400、900、1100、1200 変位計測システム
410、910、1210 UAV
411、911、1110 撮影部
411a、411b、411c、911a、911b、911c カメラ
913 モーション制御部
422a、1020 第1算出部
422b、1030 第2算出部
1300 コンピュータ装置
Claims (10)
- 撮影手段に含まれている複数のカメラのうちの第1のカメラにより第1の時期に撮影された、変位計測において基準とする位置である第1の位置を含む画像及び当該撮影手段に含まれている前記複数のカメラのうちの第2のカメラにより前記第1の時期に撮影された、変位計測において基準とされない位置である第2の位置を含み、前記第1の位置を含まない画像と、当該撮影手段の前記第1のカメラにより第2の時期に撮影された、当該第1の位置を含む画像及び当該撮影手段の前記第2のカメラにより前記第2の時期に撮影された、当該第2の位置を含む画像とを取得する取得手段と、
前記取得された複数の画像と、前記撮影手段の構成情報に基づいて算出される関連付け情報とを用いて、前記第1の位置を基準とした場合の前記第1の時期における前記第2の位置と前記第2の時期における前記第2の位置との差を算出する算出手段と
を備える変位計測装置。 - 前記撮影手段は、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)に搭載される
請求項1に記載の変位計測装置。 - 前記構成情報は、前記第1のカメラ及び前記第2のカメラの撮影条件を示す情報を含む
請求項1または請求項2に記載の変位計測装置。 - 前記構成情報は、前記第1のカメラ及び前記第2のカメラの相対的な位置又は角度を示す情報を含む
請求項3に記載の変位計測装置。 - 複数のカメラを含む撮影手段と、
前記撮影手段に含まれている前記複数のカメラのうちの第1のカメラにより第1の時期に撮影された、変位計測において基準とする位置である第1の位置を含む画像及び当該撮影手段に含まれている前記複数のカメラのうちの第2のカメラにより前記第1の時期に撮影された、変位計測において基準とされない位置である第2の位置を含み、前記第1の位置を含まない画像と、当該撮影手段の前記第1のカメラにより第2の時期に撮影された、当該第1の位置を含む画像及び当該撮影手段の前記第2のカメラにより前記第2の時期に撮影された、当該第2の位置を含む画像とを取得する取得手段と、
前記取得された複数の画像と前記撮影手段の構成情報に基づいて算出される関連付け情報とを用いて、前記第1の位置を基準とした場合の前記第1の時期における前記第2の位置と前記第2の時期における前記第2の位置との差を算出する算出手段と
を備える変位計測システム。 - 前記撮影手段は、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)に搭載される
請求項5に記載の変位計測システム。 - 撮影手段に含まれている複数のカメラのうちの第1のカメラにより第1の時期に撮影された、変位計測において基準とする位置である第1の位置を含む画像及び当該撮影手段に含まれている前記複数のカメラのうちの第2のカメラにより前記第1の時期に撮影された、変位計測において基準とされない位置である第2の位置を含み、前記第1の位置を含まない画像と、当該撮影手段の前記第1のカメラにより第2の時期に撮影された、当該第1の位置を含む画像及び当該撮影手段の前記第2のカメラにより前記第2の時期に撮影された、当該第2の位置を含む画像とを取得し、
前記取得された複数の画像と前記撮影手段の構成情報に基づいて算出される関連付け情報とを用いて、前記第1の位置を基準とした場合の前記第1の時期における前記第2の位置と前記第2の時期における前記第2の位置との差を算出する
変位計測方法。 - 前記撮影手段は、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)に搭載される
請求項7に記載の変位計測方法。 - コンピュータに、
撮影手段に含まれている複数のカメラのうちの第1のカメラにより第1の時期に撮影された、変位計測において基準とする位置である第1の位置を含む画像及び当該撮影手段に含まれている前記複数のカメラのうちの第2のカメラにより前記第1の時期に撮影された、変位計測において基準とされない位置である第2の位置を含み、前記第1の位置を含まない画像と、当該撮影手段の前記第1のカメラにより第2の時期に撮影された、当該第1の位置を含む画像及び当該撮影手段の前記第2のカメラにより前記第2の時期に撮影された、当該第2の位置を含む画像とを取得する処理と、
前記取得された複数の画像と前記撮影手段の構成情報に基づいて算出される関連付け情報とを用いて、前記第1の位置を基準とした場合の前記第1の時期における前記第2の位置と前記第2の時期における前記第2の位置との差を算出する処理と
を実行させるためのプログラム。 - 前記撮影手段は、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)に搭載される
請求項9に記載のプログラム。
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