JP2020197493A - 画像を用いた三次元計測装置、画像を用いた三次元計測方法および画像を用いた三次元計測用プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(初めに)
図1の問題が発生するのは、以下の理由による。図1における●点は、カメラ2から見て計測対象物の縁の部分である。この縁の部分では、背面の画像情報の影響を受け、分離に誤差が生じる。この結果、奥行き方向の情報が紛れ込むことによる△点での誤マッチングや背面の□点での誤マッチングが生じる。
周辺マスク10は、以下のようにして設定される。まず、ステレオ画像を撮影するカメラ1とカメラ2の外側(両サイド)からカメラ3とカメラ4の1組のカメラを選択する。カメラ3とカメラ4は、周辺マスク10を設定するために選択される。
(1)周辺マスクからの対応点の特定を禁止する。
(2)対応点の特定は禁止しないが、周辺マスクでマスクされる領域における対応点の特定の優先度を下げる。
(3)対応点の特定の有無を判定する条件の一つとして、周辺マスクを利用する。
(1)1台のカメラで回転する計測対象物を撮影し、計測対象物を異なる複数の視点から撮影した複数の画像を得る場合(勿論、複数のカメラで撮影してもよい)。
(2)カメラを移動させながら計測対象物を複数回撮影し、計測対象物を異なる複数の視点から撮影した複数の画像を得る場合(例えば、航空写真測量の場合)。
図6には、植物120の三次元データを得るための三次元計測システム100が示されている。三次元計測システム100は、土台111、土台111上でモータ等の駆動手段により回転する回転台112を備えている。回転台112の上には、三次元計測の計測対象物である植物122が載せられている。
計測対象物である植物120の三次元モデルの作成は、公知の三次元写真測量の原理に基づき行われる。三次元計測装置200は、汎用のPC(パーソナルコンピュータ)を利用して構成されている。三次元計測装置200は、カメラ131〜133が撮影した画像のデータに基づき、植物120の三次元モデルを作成する。また、三次元計測装置200は、モータ駆動装置140に制御信号を送り、回転台112の回転制御を行う。また、三次元計測装置200は、カメラ131〜133の撮影タイミングの制御を行う。
以下、回転台112上の植物120の点群位置データを得、更にこの点群位置データに基づき植物120の三次元モデルを作成する処理の一例を説明する。以下の処理は、三次元計測システム100を用いて行われる。以下に説明する処理を実行するプログラムは、記憶部290に記憶され、三次元計測装置200によって実行される。当該プログラムは、適当な記憶媒体や記憶サーバ等に記憶され、そこから提供される形態も可能である。
まず、回転台112とランダムドット柱121〜123が写るようにカメラ131〜133の位置と姿勢を設定する。その上で撮影を行う。撮影は、計測対象の植物120を載せた回転台112を等速で回転させながら、特定の時間間隔でカメラ131〜133により行う。
まず、計測対象物を囲むカメラ位置を求める。カメラ位置の特定に係る処理は、カメラ131〜133のそれぞれにおいて行われる。まず、図11に示す手法を用いて等角な角度位置にある複数箇所のカメラ位置を算出する。例えば、図11には等角な4箇所のカメラ位置の選択を2回に別けて行う場合が示されている。
全ての画像における回転台112に対するカメラ位置を求めたら、今度は隣接するカメラ位置でステレオ画像を構成し、当該ステレオ画像から抽出される特徴点の三次元座標位置を算出する。この際、図11の処理で求めた粗な点群の位置データも利用される。図10は、この処理のフローチャートの一例である。
以上述べた実施形態では、異なる第1の視点(図2のカメラ2)および第2の視点(図2のカメラ1)から重複する撮影対象(図2の計測対象物30)を撮影したステレオ画像を得る画像データ受付部210(図7参照)と、前記ステレオ画像において対応する特徴点を特定する対応点検出部260(図7参照)と、前記第1の視点(図2のカメラ2)の前記第2の視点(図2のカメラ1)から離れる側からの第1の補助視点(図2のカメラ4)の選択、および前記第1の視点(図2のカメラ2)の前記第2の視点(図2のカメラ1)の側からの第2の補助視点(図2のカメラ3)の選択を行う補助視点選択部(周辺マスク作成用カメラ位置選択部251)と、前記第1の補助視点(図2のカメラ4)から前記撮影対象を撮影した第1の補助画像(図2のカメラ4が撮影した画像)と前記第2の補助視点(図2のカメラ3)から前記撮影対象を撮影した第2の補助画像(図2のカメラ3が撮影した画像)とを取得する補助画像取得部(周辺マスク作成用ステレオ画像取得部252)と、前記第1の補助視点(図2のカメラ4)から見て前記撮影対象(計測対象物30)の影となり、且つ、前記第2の補助視点(図2のカメラ3)から見て前記撮影対象(計測対象物30)の影とならない領域をマスクする周辺マスク10を作成する周辺マスク作成部253とを備え、前記周辺マスク10でマスクされる領域における前記対応する特徴点の特定が制限される三次元計測装置200が示されている。
回転台112の回転を精密に制御し、撮影時に回転を停止し、静止させた状態とする態様も可能である。例えば撮影時に長い露光時間が必要な場合や、対象が振動により生じた揺れが収束するまでに、この手法を利用することができる。また、計測の対象は植物に限定されない。
Claims (6)
- 異なる第1の視点および第2の視点から撮影対象を撮影したステレオ画像を得るステレオ画像取得部と、
前記ステレオ画像において対応する特徴点を特定する対応点特定部と、
前記第1の視点の前記第2の視点から離れる側からの第1の補助視点の選択、および前記第1の視点の前記第2の視点の側からの第2の補助視点の選択を行う補助視点選択部と、
前記第1の補助視点から前記撮影対象を撮影した第1の補助画像と前記第2の補助視点から前記撮影対象を撮影した第2の補助画像とを取得する補助画像取得部と、
前記第1の補助視点から見て前記撮影対象の影となり、且つ、前記第2の補助視点から見て前記撮影対象の影とならない領域をマスク領域として設定するマスク領域設定部と
を備え、
前記対応する特徴点の特定が前記マスク領域において制限される画像を用いた三次元計測装置。 - 前記第2の補助視点が前記第2の視点の前記第1の視点から離れる側から選択される請求項1に記載の画像を用いた三次元計測装置。
- 前記マスク領域は、
前記第1の補助視点と前記第1の補助視点から見た前記撮影対象の縁の部分とを結ぶ第1の方向線と、
第2の補助視点と前記第2の補助視点から見た前記第1の補助視点からは死角となる前記撮影対象の縁の部分とを結ぶ第2の方向線と
の交点の前記第1の視点から見た後方であって、前記第1の方向線と前記第2の方向線で囲まれる領域である請求項1または2に記載の画像を用いた三次元計測装置。 - 前記マスク領域において、前記ステレオ画像における対応点の特定が禁止されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像を用いた三次元計測装置。
- 異なる第1の視点および第2の視点から撮影対象を撮影したステレオ画像を得るステレオ画像取得ステップと、
前記ステレオ画像において対応する特徴点を特定する対応点特定ステップと、
前記第1の視点の前記第2の視点から離れる側からの第1の補助視点の選択、および前記第1の視点の前記第2の視点の側からの第2の補助視点の選択を行う補助視点選択ステップと、
前記第1の補助視点から前記撮影対象を撮影した第1の補助画像と前記第2の補助視点から前記撮影対象を撮影した第2の補助画像とを取得する補助画像取得ステップと、
前記第1の補助視点から見て前記撮影対象の影となり、且つ、前記第2の補助視点から見て前記撮影対象の影とならない領域をマスク領域として設定するマスク領域設定ステップと
を有し、
前記対応する特徴点の特定が前記マスク領域において制限される画像を用いた三次元計測方法。 - コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータに
異なる第1の視点および第2の視点から撮影対象を撮影したステレオ画像を得るステレオ画像取得ステップと、
前記ステレオ画像において対応する特徴点を特定する対応点特定ステップと、
前記第1の視点の前記第2の視点から離れる側からの第1の補助視点の選択、および前記第1の視点の前記第2の視点の側からの第2の補助視点の選択を行う補助視点選択ステップと、
前記第1の補助視点から前記撮影対象を撮影した第1の補助画像と前記第2の補助視点から前記撮影対象を撮影した第2の補助画像とを取得する補助画像取得ステップと、
前記第1の補助視点から見て前記撮影対象の影となり、且つ、前記第2の補助視点から見て前記撮影対象の影とならない領域をマスク領域として設定するマスク領域設定ステップと
を実行させ、
前記対応する特徴点の特定が前記マスク領域において制限される画像を用いた三次元計測用プログラム。
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