JP2020016662A - 面上における対象物の正確な位置決定のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここでbijは、それぞれのカメラ画像に関連する推定されるべき11個の未知の変換パラメータである。これらはDLTモデルの基本方程式である。
と共に(xi,yi)と計測されていると仮定する。それから方程式(1)を拡張し、下記2n個の観測方程式からなる連立方程式を導くことができる。
方程式(9)は、ランダム誤差の確率分布、すなわち、その期待値E{e}=0、及びばらつき
を示し、
ここで、1行目は2n個の観測方程式を含み、2行目は2つのパラメータ制約条件を含む。下記の通り11個の未知の変換パラメータをベクトル内に集めた。
を有する対象物の画像空間座標であり、
(Xt,Yt,Zt)は、対象物の推定されるべき未知の物体空間座標である。
それぞれの写真画像について、方程式(12)の形式で2つの方程式が記述できるため、3個の未知の座標について解くためには、少なくとも2箇所から対象物を撮影しなければならない。
は、計画行列Aの要素が定数であり、かつ全てのデータ誤差が独立かつ一様に分布するという仮定に基づいている。更に別の実施形態では、計画行列Aの要素において、ランダム性が許容されるような、より一般的な手法を用いてもよく、更にいわゆる全最小二乗(TLS)補正法を適用することで、より一般的なランダム誤差分布に対応してもよい。有利なことに、かかる数式は、予め決定済みの基準点座標における統計的不確定性(つまり、その分散及び共分散において示されるもの)に相当し、結果としてより精度の高い対象物の位置の決定を可能とする。かかる方法は、例えば、Snow,K.(2012),Topics in total least−squares adjustment within the errors−in−variables model:singular cofactor matrices and prior information.Ph.D.Dissertation,The Ohio State University,Columbus,Ohio,USA、に記載され、全ての目的のため参照により本明細書に組み込まれる。
による座標の補正ベクトルで反復計算を行い、ここで、n×3の計画行列Aは下記の通り定義され、
yは、n×1のインクリメンタルな観測ベクトルであり、下記の通り定義され、
i=1,...,nである。ここで、上付き文字jは、j回目の反復計算を表し、j=1,2,...と続く。
それから、正確な対象物の3D位置を決定するために、グリーン102の等高線地図100から得られる標高情報を、対象物と固定基準点のうちの特定の2つの基準点との間の2つの測定距離と組み合わせて、反復解へと組み込むことができる。これは、対象物の位置の初期推定値を計算すること(ブロック530を参照)、次いで、第1の反復工程として等高線地図から予め補間した面の標高を使用して、その初期推定からより正確に対象物の位置を計算すること(ブロック540を参照)、次いで、反復スキームのそれぞれの連続工程でグリーンの等高線をより正確に補間する(ブロック550を参照)ことによって達成される。理解されるように、対象物の位置の連続的な計算がある予め定義した許容誤差内に収まるまで、又は所望の精度に到達するまで、反復工程が続く。
等高線地図がデジタル表現される場合(例えば、基本的な不規則三角形網(TIN)モデル)、等高線の直接補間が採用され得るが、代わりにグラフィック画像ファイル(例えば、JPEGファイル)で等高線が表現される場合、数値補間を行う前に先ずデジタル化する必要がある、ということに留意されたい。それから例示的には、ディスプレイ上に位置を表示することで、対象物の決定された位置を出力し得る(ブロック560を参照)。
Claims (13)
- ゴルフグリーン上のゴルフ対象物の位置を決定するための方法であって、前記ゴルフグリーンは、その周辺に近接して位置する複数の固定基準点を有し、前記方法は、
カメラにより少なくとも前記ゴルフ対象物の第1の画像及び第2の画像を撮像する工程であって、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれは、写真画像であり、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれは、前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点と共に前記ゴルフ対象物の像を含む、工程と、
等高線地図を受け取る工程であって、前記等高線地図は、前記ゴルフグリーンの地形から定義される複数の等高線及び複数の方向線を有する、工程と、
前記第1の画像及び前記第2の画像に基づいて、前記ゴルフ対象物の前記位置を決定する工程と、を含み、
前記ゴルフ対象物の前記位置を決定する工程は、
前記複数の基準点のうちの前記特定の基準点から、前記第1の画像及び前記第2の画像の両方に含まれる一組の前記固定基準点を識別する工程と、
前記ゴルフ対象物の前記位置を決定するために前記一組の固定基準点を使用する工程と、を含む方法。 - 前記ゴルフ対象物は、ゴルフボールであり、
前記複数の固定基準点は、複数のスプリンクラーヘッドである、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の画像及び前記第2の画像に基づいて、前記ゴルフ対象物の前記位置を決定する前記工程は、マルチ画像写真測量法を使用する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の画像及び前記第2の画像に基づいて、前記ゴルフ対象物の前記位置を決定する前記工程は、
画像空間と物体空間との間の、一組の変換パラメータを推定する工程であって、前記一組の変換パラメータは、前記ゴルフ対象物の画像空間座標(xt,yt)、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれに関連した画像空間座標(xi,yi)、並びに、前記複数の固定基準点のそれぞれ1つずつに関連した物体空間座標(Xi,Yi,Zi)、の関数として推定される、工程を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ゴルフ対象物の前記位置を表示する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ゴルフ対象物の前記位置は、前記等高線地図と共に表示される、請求項5に記載の方法。
- 前記マルチ画像写真測量法は、直接線形変換モデルを含む、請求項3に記載の方法。
- ゴルフグリーン上のゴルフ対象物の位置を決定するための装置であって、前記ゴルフグリーンは、その周辺に近接して位置する複数の固定基準点を有し、前記装置は、
前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点を登録するための登録制御部と、
少なくとも前記ゴルフ対象物の第1の画像及び第2の画像を撮像するイメージャであって、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれは、写真画像であり、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれには、前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点と共に前記ゴルフ対象物が写される、イメージャと、
メモリに格納されたコンピュータプログラム命令を実行するためのプロセッサであって、前記コンピュータプログラム命令は、前記プロセッサにより実行されるとき、前記プロセッサに、
前記ゴルフグリーンの地形から定義される複数の等高線及び複数の方向線を有する等高線地図を受け取ることと、
前記第1の画像及び前記第2の画像に基づいて、前記ゴルフ対象物の前記位置を決定することと、を含み、
前記ゴルフ対象物の前記位置を決定することは、
前記複数の固定基準点のうちの前記特定の基準点から、前記第1の画像及び前記第2の画像の両方に含まれる一組の前記固定基準点を識別することと、
前記ゴルフ対象物の前記位置を決定するために前記一組の固定基準点を使用することと、を含む操作を行わせるプロセッサと、を備える装置。 - 前記ゴルフグリーンの地図及び前記複数の固定基準点の座標を格納するためのメモリと、
前記ゴルフ対象物の前記位置を表示するためのディスプレイと、を更に備える、請求項8に記載の装置。 - 前記イメージャは、カメラである、請求項9に記載の装置。
- 前記ゴルフ対象物の前記位置は、マルチ画像写真測量法を使用して決定される、請求項10に記載の装置。
- ゴルフグリーン上のゴルフ対象物の位置を決定するためのコンピュータプログラム命令を格納する非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記ゴルフグリーンは、その周辺に近接して位置する複数の固定基準点を有し、前記コンピュータプログラム命令は、プロセッサ上で実行されるとき、前記プロセッサに、
カメラにより少なくとも前記ゴルフ対象物の第1の画像及び第2の画像を撮像することであって、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれは、写真画像であり、前記第1の画像及び前記第2の画像のそれぞれには、前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点と共に前記ゴルフ対象物が写される、ことと、
前記ゴルフグリーンの地形から定義される複数の等高線及び複数の方向線を有する等高線地図を受け取ることと、
前記第1の画像及び前記第2の画像に基づいて、前記ゴルフ対象物の前記位置を決定することであって、
前記ゴルフ対象物の前記位置を決定することは、
前記複数の基準点のうちの前記特定の基準点から、前記第1の画像及び前記第2の画像の両方に含まれる一組の前記固定基準点を識別することと、
前記ゴルフ対象物の前記位置を決定するために前記一組の固定基準点を使用することと、を含む、ことと、
前記ゴルフ対象物の前記位置を表示することと、を含む操作を行わせる非一過性コンピュータ可読媒体。 - 前記ゴルフ対象物の前記位置は、マルチ画像写真測量法を使用して決定され、前記複数の固定基準点のうちの前記特定の基準点から識別される、一組の前記固定基準点が、前記第1の画像及び前記第2の画像の両方に含まれる、請求項12に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
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