JP2008046750A - 画像処理装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 観察対象物体を隠蔽する隠蔽物体を定義する隠蔽物体定義手段と、入力された撮像画像において、前記隠蔽物体が前記観察対象物体を隠蔽する隠蔽領域を検出する隠蔽領域検出手段と、前記撮像画像から前記観察対象物体の画像特徴を検出する画像特徴検出手段と、前記画像特徴検出手段において検出された画像特徴に基づき、前記撮影画像を撮影した際の撮像装置の位置または姿勢、または観察対象物体の位置または姿勢を算出する算出手段とを備える。
【選択図】 図1
Description
本実施形態では、画像上のエッジを利用した位置合わせ手法を用いた場合について説明する。より詳細には、観察者が観察する観察対象物体が手によって遮蔽される場合に、観察者の観察対象物体に対する位置及び姿勢を求める位置姿勢計測装置及び位置姿勢計測方法について説明する。
xsinθ−ycosθ=r (数1)
ただし、r=usinθ−vcosθ(定数)である。該対応点を通り、線分Lに平行な直線(図9破線で示す)上の点(x,y)は数2を満たす。
xsinθ−ycosθ=d (数2)
ただし、d=u’sinθ−v’cosθ(定数)である。該分割点の画像座標は撮像装置の位置及び姿勢の関数である。撮像装置の位置及び姿勢の自由度は6自由度である。ここで撮像装置の位置及び姿勢を表すパラメータをpで表す。pは6次元ベクトルであり、撮像装置の位置を表す3つの要素と、姿勢を表す3つの要素からなる。姿勢を表す3つの要素は、例えばオイラー角による表現や、方向が回転軸を表して大きさが回転角を表す3次元ベクトルなどによって表現される。(x,y)を分割点の画像座標として(u,v)の近傍で1次のテイラー展開によって近似すると数3のように表せる。
J△p=E (数7)
数7より、行列Jの一般化逆行列(JT・J)−1を用いて△pが求められる。しかしながら、エッジの検出には誤検出が多いので、次に述べるようなロバスト推定手法を用いる。一般に、誤検出されたエッジに対応する分割点では誤差d−rが大きくなる。そのため数6、数7で示す連立方程式に対する寄与度が大きくなり、その結果得られる△pの精度が低下する。そこで、誤差d−rが大きい分割点には小さな重みを与え、誤差d−rが小さい分割点には大きな重みを与える。重みは例えば数8に示すようなTukeyの関数により与える。
WJ△p=WE (数10)
数11のように数10を解くことにより補正値△pを求める。
△p=JTWJ)−1JTWE (数11)
これにより得られた△pを用いて、撮像装置の概略の位置及び姿勢を更新する。以上がステップS1060における撮像装置の位置及び姿勢を算出する方法である。
第1の実施形態では、観察対象物体を隠蔽する物体は手であったが、これに限るものではなく、顔など2次元的な画像上での特徴量を持つものであれば何でもよい。例えば、図12に示すように、あらかじめ顔画像のデータベースを保持しておく。そして、撮像画像内でデータベース内の顔画像とのマッチングをとり、顔画像とマッチングがとれた領域は顔によって隠蔽されているとして画像特徴の検出を行わない。この方法により、位置姿勢算出を安定化・高精度化できる。
第1の実施形態では、撮像画像上で手領域を検出し、該手領域を隠蔽領域として隠蔽領域では画像特徴を検出しないことによって、観察者の観察対象物体に対する位置及び姿勢を安定かつ高精度に算出した。第2の実施形態では、第1の実施形態のように2次元画像上での特徴から隠蔽領域を検出するのではなく、隠蔽物体のモデル、隠蔽物体及び撮像装置の概略の位置及び姿勢を用いて撮像画像上での隠蔽領域を検出する。
第1及び第2の実施形態では、隠蔽領域として検出した領域において画像特徴の検出を行わなかった。しかしながら、例えば図10に示すような状況の場合には、手の色と同一の色を持つ領域は隠蔽領域となるが、手と手以外の部分との境界に関しては必ずしも手の色と同一になるわけではない。そのため、手と手以外の部分との境界において画像特徴を誤検出する可能性がある。
上記実施形態では、画像特徴を検出する前に隠蔽領域を検出し、隠蔽領域以外で画像特徴の検出を行っていた。
Claims (14)
- 観察対象物体を隠蔽する隠蔽物体を定義する隠蔽物体定義手段と、
撮像画像を入力する画像入力手段と、
前記入力された撮像画像において、前記隠蔽物体が前記観察対象物体を隠蔽する隠蔽領域を検出する隠蔽領域検出手段と、
前記撮像画像から前記観察対象物体の画像特徴を検出する画像特徴検出手段と、
前記画像特徴検出手段において検出された画像特徴に基づき、前記撮影画像を撮影した際の撮像装置の位置または姿勢、または観察対象物体の位置または姿勢を算出する算出手段とを備え、
前記算出手段で使用される画像特徴は、前記撮影画像における前記隠蔽領域外の画像領域における画像特徴であることを特徴とする画像処理装置。 - 前記隠蔽領域検出手段は、前記隠蔽物体が前記観察対象物体を隠蔽する領域、または、前記隠蔽物体が前記観察対象物体を隠蔽する領域とその近傍領域、を前記隠蔽領域として検出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像特徴検出手段は、前記検出された隠蔽領域に基づき、前記撮像画像内における前記隠蔽領域以外の領域における前記画像特徴を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記検出された隠蔽領域に基づき、前記撮像画像内における前記隠蔽領域以外の領域において検出された前記画像特徴に基づいて、該撮影画像を撮影した際の前記撮像装置の位置または姿勢、または前記観察対象物体の位置または姿勢を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記隠蔽物体定義手段は前記隠蔽物体を画像上での特徴量として定義し、
前記隠蔽領域検出手段は前記定義された特徴量に基づき、前記撮像画像から隠蔽領域を検出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像処理装置。 - 前記隠蔽物体を定義する画像上での特徴量は、色または模様であることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記隠蔽物体は肌であり、前記色は該肌の色であることを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記隠蔽物体を定義する画像上での特徴量は、画像上での人間の顔領域を表す特徴であることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記隠蔽物体定義手段は隠蔽物体の三次元形状を定義し、
前記撮像装置の概略位置及び概略姿勢を取得する第一の概略位置姿勢取得手段と、
前記隠蔽物体の概略位置または概略位置及び概略姿勢を取得する第二の概略位置姿勢取得手段を有し、
前記隠蔽領域検出手段は、前記第一の概略位置姿勢取得手段が取得する撮像装置の概略位置及び概略姿勢と、前記第二の概略位置姿勢取得手段が取得するする前記隠蔽物体の概略位置または概略位置及び概略姿勢と、前記隠蔽物体の三次元形状とに基づき、前記撮像画像中における前記隠蔽物体の領域を検出することを特徴とする請求項1乃至4に記載の画像処理装置。 - 前記位置姿勢算出手段の算出結果に基づき仮想空間画像を生成する仮想空間画像生成手段と、
前記撮像画像と前記仮想空間画像を合成する画像合成手段とを有し、
前記撮像画像と前記仮想空間画像が合成された画像をユーザに提示することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の画像処理装置。 - 前記隠蔽領域検出手段が検出した隠蔽領域には仮想空間画像を合成しないことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記画像特徴は、線特徴または点特徴であることを特徴とする請求項1乃至11に記載の画像処理装置。
- 観察対象物体を隠蔽する隠蔽物体を定義する定義情報を保持する保持工程と、
撮像画像を入力する画像入力工程と、
前記入力された撮像画像において、前記隠蔽物体が前記観察対象物体を隠蔽する隠蔽領域を検出する隠蔽領域検工程と、
前記撮像画像から前記観察対象物体の画像特徴を検出する画像特徴検出工程と、
前記画像特徴検出工程において検出された画像特徴に基づき、前記撮影画像を撮影した際の撮像装置の位置または姿勢、または観察対象物体の位置または姿勢を算出する算出工程とを備え、
前記算出工程で使用される画像特徴は、前記撮影画像における前記隠蔽領域外の画像領域における画像特徴であることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1乃至12に記載された画像処理装置を、コンピュータを用いて実現するためのプログラム。
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