JP3221384B2 - 三次元座標計測装置 - Google Patents
三次元座標計測装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置で物体や
風景を撮影し、撮像装置の位置と物体や風景の特徴点の
三次元座標の計測を行う三次元座標計測装置に関する。
風景を撮影し、撮像装置の位置と物体や風景の特徴点の
三次元座標の計測を行う三次元座標計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、画像中の物体の三次元座標を計測
する手法として、例えば、特開昭６１−２８６９７９号
公報に記載されているように、三角測量の原理により画
素の三次元座標を計測する手法がある。この計測手法
は、２台の撮像装置で撮影した画像の画素の対応を探索
し、画素の対応と撮像装置の位置関係から三角測量の原
理により画素の三次元座標を計測する手法である。
する手法として、例えば、特開昭６１−２８６９７９号
公報に記載されているように、三角測量の原理により画
素の三次元座標を計測する手法がある。この計測手法
は、２台の撮像装置で撮影した画像の画素の対応を探索
し、画素の対応と撮像装置の位置関係から三角測量の原
理により画素の三次元座標を計測する手法である。
【０００３】一方、複数の撮像装置から撮影した画像中
の特徴点の対応関係から撮像装置位置関係を計測する手
法がある。
の特徴点の対応関係から撮像装置位置関係を計測する手
法がある。
【０００４】その一つは、例えば、IEEE Transaction o
n Pattern Analysis and Machine Intelligence(Jan.19
90, pp.28-37) でY.Liu が提案しているように、三次元
情報が既知である物体を使用して、その物体の特徴点が
画像中に撮影されている位置から撮像装置の位置を計算
するという手法である。この手法では物体の三次元点と
画像中の画素の対応を三点以上求めることで、物体とカ
メラの位置関係を求めることができる。
n Pattern Analysis and Machine Intelligence(Jan.19
90, pp.28-37) でY.Liu が提案しているように、三次元
情報が既知である物体を使用して、その物体の特徴点が
画像中に撮影されている位置から撮像装置の位置を計算
するという手法である。この手法では物体の三次元点と
画像中の画素の対応を三点以上求めることで、物体とカ
メラの位置関係を求めることができる。
【０００５】もう一つは、三次元情報が既知の物体を使
用せず、画像に撮影されている特徴点の対応だけで撮像
装置の位置を計算する手法であり、代表的な手法とし
て、電子情報通信学会論文誌D-II (1993年 8月, pp1497
-1505)で金出が提案している因子分解法がある。この手
法では、正射影で画像を撮影することができる撮像装置
を用いて画像を撮影し、三枚以上の正射影画像に撮影さ
れている特徴点の対応がわかればその画像を撮影した撮
像装置の位置と特徴点の三次元座標が計算できるという
手法である。また、正射影画像を撮影する撮像装置でな
く、透視投影画像を撮影する撮像装置であっても、対象
物体と撮像装置の距離が十分離れており、正射影に近似
できる画像であれば、撮像装置の位置が計算できる。
用せず、画像に撮影されている特徴点の対応だけで撮像
装置の位置を計算する手法であり、代表的な手法とし
て、電子情報通信学会論文誌D-II (1993年 8月, pp1497
-1505)で金出が提案している因子分解法がある。この手
法では、正射影で画像を撮影することができる撮像装置
を用いて画像を撮影し、三枚以上の正射影画像に撮影さ
れている特徴点の対応がわかればその画像を撮影した撮
像装置の位置と特徴点の三次元座標が計算できるという
手法である。また、正射影画像を撮影する撮像装置でな
く、透視投影画像を撮影する撮像装置であっても、対象
物体と撮像装置の距離が十分離れており、正射影に近似
できる画像であれば、撮像装置の位置が計算できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
三次元座標計測手法によると、以下のような問題があ
る。即ち、 （１）特開昭６１−２８６９７９号公報に記載された三
次元座標計測手法では、三角測量の原理を使用するため
に画像を撮像した撮像位置を計測する必要があり、その
ために正確に撮像位置がわかる撮影条件、例えば、撮像
装置を固定にしたり、計算機により撮像位置を正確に制
御できる構成を必要とするという問題がある。 （２）IEEE Transaction on Pattern Analysis and Mac
hine Intelligence(Jan.1990, pp.28-37) でY.Liu によ
って提案されている三次元座標計測手法では、三次元座
標が既知の物体を使用しなければならず、その既知の物
体をあえて用意しなければならないという問題がある。 （３）電子情報通信学会論文誌D-II (1993年 8月, pp14
97-1505)で金出によって提案されている因子分解法で
は、正射影画像を撮影できる特殊な撮像装置を用意する
か、対象物体と撮像装置の距離を充分離して正射影を仮
定できるような撮影条件を必要とするという問題があ
る。
三次元座標計測手法によると、以下のような問題があ
る。即ち、 （１）特開昭６１−２８６９７９号公報に記載された三
次元座標計測手法では、三角測量の原理を使用するため
に画像を撮像した撮像位置を計測する必要があり、その
ために正確に撮像位置がわかる撮影条件、例えば、撮像
装置を固定にしたり、計算機により撮像位置を正確に制
御できる構成を必要とするという問題がある。 （２）IEEE Transaction on Pattern Analysis and Mac
hine Intelligence(Jan.1990, pp.28-37) でY.Liu によ
って提案されている三次元座標計測手法では、三次元座
標が既知の物体を使用しなければならず、その既知の物
体をあえて用意しなければならないという問題がある。 （３）電子情報通信学会論文誌D-II (1993年 8月, pp14
97-1505)で金出によって提案されている因子分解法で
は、正射影画像を撮影できる特殊な撮像装置を用意する
か、対象物体と撮像装置の距離を充分離して正射影を仮
定できるような撮影条件を必要とするという問題があ
る。
【０００７】従って、本発明の目的は、特定の撮像条件
や特殊な撮像装置を必要とすることなく、入力した画像
のみから特徴点やそれ以外の画素の三次元座標を高精度
に求めることができる三次元座標計測装置を提供するこ
とにある。
や特殊な撮像装置を必要とすることなく、入力した画像
のみから特徴点やそれ以外の画素の三次元座標を高精度
に求めることができる三次元座標計測装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、第１の態様として、互いに異なる位置で
撮像された画像を３つ以上取得する画像入力部と、画像
入力部が取得した各画像中に共通の点を特徴点として指
示するための特徴点入力部と、特徴点入力部により指示
された特徴点の中で正射影に近似できる程度の距離にあ
る撮像位置計算用特徴点から各画像の撮像位置を計算す
る撮像位置計算部と、撮像位置計算部が計算した各画像
の撮像位置を用いて特徴点入力部により指示されたすべ
ての特徴点の三次元座標を計算する三次元座標計算部と
を有することを特徴とする三次元座標計測装置を提供す
るものである。
達成するため、第１の態様として、互いに異なる位置で
撮像された画像を３つ以上取得する画像入力部と、画像
入力部が取得した各画像中に共通の点を特徴点として指
示するための特徴点入力部と、特徴点入力部により指示
された特徴点の中で正射影に近似できる程度の距離にあ
る撮像位置計算用特徴点から各画像の撮像位置を計算す
る撮像位置計算部と、撮像位置計算部が計算した各画像
の撮像位置を用いて特徴点入力部により指示されたすべ
ての特徴点の三次元座標を計算する三次元座標計算部と
を有することを特徴とする三次元座標計測装置を提供す
るものである。
【０００９】以上の構成において、撮像位置計算部が計
算した各画像の撮像位置を用いて画像入力部が取得した
画像間で画素の対応を検出する対応探索部を更に有し、
三次元座標計算部は、撮像位置計算部が計算した各画像
の撮像位置を用いて対応探索部が対応を検出した画素の
三次元座標を計算する構成であることが望ましい。ま
た、撮像位置計算用特徴点は、特徴点入力部により撮像
位置計算用特徴点として指示された特徴点であることが
望ましい。
算した各画像の撮像位置を用いて画像入力部が取得した
画像間で画素の対応を検出する対応探索部を更に有し、
三次元座標計算部は、撮像位置計算部が計算した各画像
の撮像位置を用いて対応探索部が対応を検出した画素の
三次元座標を計算する構成であることが望ましい。ま
た、撮像位置計算用特徴点は、特徴点入力部により撮像
位置計算用特徴点として指示された特徴点であることが
望ましい。
【００１０】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、第２の態様として、互いに異なる位置で撮像された
画像を３つ以上取得する画像入力部と、画像入力部が取
得した各画像中に共通で正射影に近似できる程度の距離
にある特徴点として指示するための特徴点入力部と、特
徴点入力部により指示された特徴点から各画像の撮像位
置を計算する撮像位置計算部と、撮像位置計算部が計算
した各画像の撮像位置を用いて画像入力部が取得した画
像間で画素の対応を検出する対応探索部と、撮像位置計
算部が計算した各画像の撮像位置を用いて対応探索部が
対応を検出した画素の三次元座標を計算する三次元座標
計算部とを有することを特徴とする三次元座標計測装置
を提供するものである。
め、第２の態様として、互いに異なる位置で撮像された
画像を３つ以上取得する画像入力部と、画像入力部が取
得した各画像中に共通で正射影に近似できる程度の距離
にある特徴点として指示するための特徴点入力部と、特
徴点入力部により指示された特徴点から各画像の撮像位
置を計算する撮像位置計算部と、撮像位置計算部が計算
した各画像の撮像位置を用いて画像入力部が取得した画
像間で画素の対応を検出する対応探索部と、撮像位置計
算部が計算した各画像の撮像位置を用いて対応探索部が
対応を検出した画素の三次元座標を計算する三次元座標
計算部とを有することを特徴とする三次元座標計測装置
を提供するものである。
【００１１】第１の態様および第２の態様のいずれにお
いても、正射影に近似できる程度の距離にある特徴点
は、画像入力部が取得した画像中で比較して、画像の撮
像位置から遠方に位置している点であることが望まし
く、画像入力部は、撮像位置を移動させる１台の撮像装
置が撮像した画像中から３つ以上の画像を取得する構成
であることが望ましい。
いても、正射影に近似できる程度の距離にある特徴点
は、画像入力部が取得した画像中で比較して、画像の撮
像位置から遠方に位置している点であることが望まし
く、画像入力部は、撮像位置を移動させる１台の撮像装
置が撮像した画像中から３つ以上の画像を取得する構成
であることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。
明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、三台以上のカメラを有し対象
となる物体や風景を撮影する画像入力部１と、画像入力
部１で撮影された各画像中の特徴点を入力する特徴点入
力部２と、特徴点入力部２により入力された特徴点の各
画像中における座標から各カメラの位置関係を計算する
撮像位置計算部３と、撮像位置計算部３で計算した各カ
メラの位置を用いて特徴点入力部２により入力された全
ての特徴点の三次元座標を計算する三次元座標計算部４
とから構成される。
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、三台以上のカメラを有し対象
となる物体や風景を撮影する画像入力部１と、画像入力
部１で撮影された各画像中の特徴点を入力する特徴点入
力部２と、特徴点入力部２により入力された特徴点の各
画像中における座標から各カメラの位置関係を計算する
撮像位置計算部３と、撮像位置計算部３で計算した各カ
メラの位置を用いて特徴点入力部２により入力された全
ての特徴点の三次元座標を計算する三次元座標計算部４
とから構成される。
【００１４】以上の構成を有する三次元座標計測装置の
動作を以下に説明する。まず、三台以上のカメラによっ
て物体や風景を画像入力部１で撮影する。撮影した画像
は特徴点入力部２に送られ、キーボードやマウス等の入
力手段によって画像中の特徴点の位置をオペレーターに
入力させる。ここでいう特徴点とは、すべての画像中に
共通に撮影されている三次元上の点ならどのようなもの
でも構わない。しかし、何もないところでは特徴点の指
示が困難なので、色の変わり目や物体の角のように識別
しやすい点を指示するようにする。なお、撮影環境によ
り可能な場合は特殊な色の物体や発光する電球などの特
徴的な物体をカメラで撮影する範囲内に配置しておき、
特殊な色や発光体を画像処理により抽出しても良い。
動作を以下に説明する。まず、三台以上のカメラによっ
て物体や風景を画像入力部１で撮影する。撮影した画像
は特徴点入力部２に送られ、キーボードやマウス等の入
力手段によって画像中の特徴点の位置をオペレーターに
入力させる。ここでいう特徴点とは、すべての画像中に
共通に撮影されている三次元上の点ならどのようなもの
でも構わない。しかし、何もないところでは特徴点の指
示が困難なので、色の変わり目や物体の角のように識別
しやすい点を指示するようにする。なお、撮影環境によ
り可能な場合は特殊な色の物体や発光する電球などの特
徴的な物体をカメラで撮影する範囲内に配置しておき、
特殊な色や発光体を画像処理により抽出しても良い。
【００１５】次に、撮像位置計算部３において、各画像
中の特徴点の座標から各カメラの位置関係（三次元座標
とカメラの向き）を計算する。これは、特徴点の三次元
座標を求めるために三角測量の原理を利用しており、三
角測量の原理を用いるためには撮像位置の位置関係が必
要となるからである。撮像位置計算部３では、画像中に
おける特徴点の座標の位置関係からカメラの位置関係を
計算する。即ち、カメラの位置関係は回転行列Ｒと並進
ベクトルＴを使用して表現できるので、撮像位置計算部
３ではＲ、Ｔを求める。例えば、カメラＣ1 の座標系で
ｘと表わされる点がカメラＣ2 の座標系でｘ’と表わさ
れたとすると、Ｒ，Ｔは、 ｘ’＝Ｒｘ＋Ｔ と表わされる。
中の特徴点の座標から各カメラの位置関係（三次元座標
とカメラの向き）を計算する。これは、特徴点の三次元
座標を求めるために三角測量の原理を利用しており、三
角測量の原理を用いるためには撮像位置の位置関係が必
要となるからである。撮像位置計算部３では、画像中に
おける特徴点の座標の位置関係からカメラの位置関係を
計算する。即ち、カメラの位置関係は回転行列Ｒと並進
ベクトルＴを使用して表現できるので、撮像位置計算部
３ではＲ、Ｔを求める。例えば、カメラＣ1 の座標系で
ｘと表わされる点がカメラＣ2 の座標系でｘ’と表わさ
れたとすると、Ｒ，Ｔは、 ｘ’＝Ｒｘ＋Ｔ と表わされる。
【００１６】因子分解法を用いると、対象物体とカメラ
の距離が離れており、その画像が正射影であるとみなせ
る程度の距離があれば、その画像が正射影であるとして
もカメラの位置と特徴点の三次元点を高精度に計算でき
る。しかし、対象としている物体が小さな物体ではなく
風景や室内の情景などの場合、遠く離れて撮影されてい
る部分と近くに撮影されている部分がある。この場合、
因子分解法では、近くに撮影されている部分は正射影に
近似できないため、撮像位置の計算に誤差が生じたり、
それを避けるために撮像装置から遠く離れた物体のみを
対象としていた。
の距離が離れており、その画像が正射影であるとみなせ
る程度の距離があれば、その画像が正射影であるとして
もカメラの位置と特徴点の三次元点を高精度に計算でき
る。しかし、対象としている物体が小さな物体ではなく
風景や室内の情景などの場合、遠く離れて撮影されてい
る部分と近くに撮影されている部分がある。この場合、
因子分解法では、近くに撮影されている部分は正射影に
近似できないため、撮像位置の計算に誤差が生じたり、
それを避けるために撮像装置から遠く離れた物体のみを
対象としていた。
【００１７】本発明の三次元座標計測装置では、図５に
示すように、特徴点入力部２において、すべてのカメラ
から遠く離れている特徴点とそれ以外のあるカメラの近
くの特徴点に分類して指示できるようにしている。すべ
てのカメラから遠く離れている特徴点は正射影に近似で
きる特徴点であり、このような特徴点を撮像位置計算用
特徴点と呼ぶことにする。そして、この撮像位置計算用
特徴点は撮像位置計算部３に入力され、これをもとに各
カメラが画像を撮影した位置を計算する。
示すように、特徴点入力部２において、すべてのカメラ
から遠く離れている特徴点とそれ以外のあるカメラの近
くの特徴点に分類して指示できるようにしている。すべ
てのカメラから遠く離れている特徴点は正射影に近似で
きる特徴点であり、このような特徴点を撮像位置計算用
特徴点と呼ぶことにする。そして、この撮像位置計算用
特徴点は撮像位置計算部３に入力され、これをもとに各
カメラが画像を撮影した位置を計算する。
【００１８】計算した撮像位置は三次元座標計算部４に
入力される。また、この三次元座標計算部４には特徴点
入力部２で入力された特徴点の各画像中における座標も
入力され、三角測量の原理により撮像位置計測用特徴点
だけでなく特徴点入力部２で入力されたすべての特徴点
の三次元座標が計算される。
入力される。また、この三次元座標計算部４には特徴点
入力部２で入力された特徴点の各画像中における座標も
入力され、三角測量の原理により撮像位置計測用特徴点
だけでなく特徴点入力部２で入力されたすべての特徴点
の三次元座標が計算される。
【００１９】このように、第１の実施の形態によれば、
対象となる物体や風景を撮影した三台以上のカメラから
成る画像入力部１に入力された画像に対して、特徴点入
力部２において入力した特徴点をカメラから遠くにある
特徴点（撮像位置計算用特徴点）と近くにあるものとを
分けて指示させ、この撮像位置計算用特徴点を用いてカ
メラの撮像位置を求めるようにした。このような特徴点
入力部２と撮像位置計算部３を有することで、カメラの
撮像位置の計算は撮像位置計算用特徴点のみを用い、高
精度にカメラ位置を計算できる。このため、三次元座標
計測の対象となるものがカメラから遠く離れた物体だけ
でなく、風景や室内の情景などカメラの近くにある対象
にも適用できる。また、撮像位置計算部で計算されたカ
メラの位置を用いて、それ以外の特徴点の三次元座標の
計算も高精度に行うことができる。
対象となる物体や風景を撮影した三台以上のカメラから
成る画像入力部１に入力された画像に対して、特徴点入
力部２において入力した特徴点をカメラから遠くにある
特徴点（撮像位置計算用特徴点）と近くにあるものとを
分けて指示させ、この撮像位置計算用特徴点を用いてカ
メラの撮像位置を求めるようにした。このような特徴点
入力部２と撮像位置計算部３を有することで、カメラの
撮像位置の計算は撮像位置計算用特徴点のみを用い、高
精度にカメラ位置を計算できる。このため、三次元座標
計測の対象となるものがカメラから遠く離れた物体だけ
でなく、風景や室内の情景などカメラの近くにある対象
にも適用できる。また、撮像位置計算部で計算されたカ
メラの位置を用いて、それ以外の特徴点の三次元座標の
計算も高精度に行うことができる。
【００２０】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、一台のカメラを自由に動かし
て画像を撮影し入力する画像入力部５と、カメラからの
入力画像を三枚以上蓄えておくことができる画像蓄積部
６と、画像蓄積部６に蓄積された各画像中の特徴点を入
力する特徴点入力部２と、特徴点入力部２に入力された
特徴点の各画像中の座標から各カメラの位置関係を計算
する撮像位置計算部３と、撮像位置計算部３で計算した
カメラの位置を用いて特徴点入力部２に入力された全て
の特徴点の三次元座標を計算する三次元座標計算部４と
から構成される。
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、一台のカメラを自由に動かし
て画像を撮影し入力する画像入力部５と、カメラからの
入力画像を三枚以上蓄えておくことができる画像蓄積部
６と、画像蓄積部６に蓄積された各画像中の特徴点を入
力する特徴点入力部２と、特徴点入力部２に入力された
特徴点の各画像中の座標から各カメラの位置関係を計算
する撮像位置計算部３と、撮像位置計算部３で計算した
カメラの位置を用いて特徴点入力部２に入力された全て
の特徴点の三次元座標を計算する三次元座標計算部４と
から構成される。
【００２１】第１の実施の形態では三台以上のカメラで
画像入力部１が画像を撮影していたのに対し、第２の実
施の形態では一台のカメラを自由に動かして画像を撮影
し入力する画像入力部５と、カメラからの入力画像を三
枚以上蓄えておくことができる画像蓄積部６を有する点
において第１の実施の形態と異なる。
画像入力部１が画像を撮影していたのに対し、第２の実
施の形態では一台のカメラを自由に動かして画像を撮影
し入力する画像入力部５と、カメラからの入力画像を三
枚以上蓄えておくことができる画像蓄積部６を有する点
において第１の実施の形態と異なる。
【００２２】後段の処理（特徴点の三次元座標の計算処
理）は第１の実施の形態と同様に行う。なお、撮像位置
計算部３で計算されるカメラの撮像位置は各画像を撮影
した位置である。
理）は第１の実施の形態と同様に行う。なお、撮像位置
計算部３で計算されるカメラの撮像位置は各画像を撮影
した位置である。
【００２３】第２の実施の形態によれば、一台のカメラ
を自由に動かし、それぞれの位置で画像を入力すること
ができる画像入力部５と、画像入力部５に入力された画
像を３枚以上蓄積できる画像蓄積部６とを用いること
で、第１の実施の形態と比較してカメラの台数を減ら
し、装置のコストを低減させることができる。
を自由に動かし、それぞれの位置で画像を入力すること
ができる画像入力部５と、画像入力部５に入力された画
像を３枚以上蓄積できる画像蓄積部６とを用いること
で、第１の実施の形態と比較してカメラの台数を減ら
し、装置のコストを低減させることができる。
【００２４】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、三台以上のカメラを有し対象
となる物体や風景を撮影する画像入力部１と、画像入力
部１で撮影された各画像中の特徴点を入力する特徴点入
力部２と、特徴点入力部２に入力された特徴点の各画像
中の座標から各カメラの位置関係を計算する撮像位置計
算部３と、撮像位置計算部３で計算された各カメラの位
置関係から画像入力部１に入力された画像間ですべての
画素の対応関係を探索する対応探索部７と、対応探索部
７で探索された画素の対応関係と撮像位置計算部３で計
算されたカメラの撮像位置の対応関係から各画素の三次
元座標を計算する三次元座標計算部４とから構成され
る。
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、三台以上のカメラを有し対象
となる物体や風景を撮影する画像入力部１と、画像入力
部１で撮影された各画像中の特徴点を入力する特徴点入
力部２と、特徴点入力部２に入力された特徴点の各画像
中の座標から各カメラの位置関係を計算する撮像位置計
算部３と、撮像位置計算部３で計算された各カメラの位
置関係から画像入力部１に入力された画像間ですべての
画素の対応関係を探索する対応探索部７と、対応探索部
７で探索された画素の対応関係と撮像位置計算部３で計
算されたカメラの撮像位置の対応関係から各画素の三次
元座標を計算する三次元座標計算部４とから構成され
る。
【００２５】第１の実施の形態では、三次元座標計算部
４において特徴点入力部２で入力された特徴点の画像中
における座標位置を入力し、この特徴点の三次元座標の
みを計算することにしているが、第３の実施の形態で
は、各画像中のすべての画素の対応関係を探索する対応
探索部７を設けている。この対応探索部７には、画像入
力部１に入力されたすべての画像と撮像位置計算部３で
計算された各カメラの位置関係が入力される。そして、
このカメラの位置関係をもとにエピポーラ条件を求め、
すべての画素の対応関係を計算する。
４において特徴点入力部２で入力された特徴点の画像中
における座標位置を入力し、この特徴点の三次元座標の
みを計算することにしているが、第３の実施の形態で
は、各画像中のすべての画素の対応関係を探索する対応
探索部７を設けている。この対応探索部７には、画像入
力部１に入力されたすべての画像と撮像位置計算部３で
計算された各カメラの位置関係が入力される。そして、
このカメラの位置関係をもとにエピポーラ条件を求め、
すべての画素の対応関係を計算する。
【００２６】エピポーラ条件とは、図６に示すように、
三次元空間中の点Ｍは、その点Ｍと、２台のカメラのレ
ンズ中心Ｃ1 ，Ｃ2 とから作られる平面Πと、各カメラ
の撮像面Ｓ1 とＳ2 の交線（エピポーラ線）l m1、l m2
上に撮影されているというものである。即ち、このエピ
ポーラ線上で三次元空間中の同じ点を探索することによ
って、この平面Π上の点で画像に写っているものは各画
像中での座標の対応が取れる。これをすべてのエピポー
ラ線に対して繰り返すと各画像中に写っている点の画像
中での座標の対応を検出することができる。以上のよう
にして、対応探索部７で特徴点以外の点（画素）を対象
に各画像間での画素の対応関係を探索する。
三次元空間中の点Ｍは、その点Ｍと、２台のカメラのレ
ンズ中心Ｃ1 ，Ｃ2 とから作られる平面Πと、各カメラ
の撮像面Ｓ1 とＳ2 の交線（エピポーラ線）l m1、l m2
上に撮影されているというものである。即ち、このエピ
ポーラ線上で三次元空間中の同じ点を探索することによ
って、この平面Π上の点で画像に写っているものは各画
像中での座標の対応が取れる。これをすべてのエピポー
ラ線に対して繰り返すと各画像中に写っている点の画像
中での座標の対応を検出することができる。以上のよう
にして、対応探索部７で特徴点以外の点（画素）を対象
に各画像間での画素の対応関係を探索する。
【００２７】三次元座標計算部４においては、対応探索
部７で探索された画素の対応関係と撮像位置計算部３で
計算したカメラの撮像位置との対応関係から各画素の三
次元座標を計算する。
部７で探索された画素の対応関係と撮像位置計算部３で
計算したカメラの撮像位置との対応関係から各画素の三
次元座標を計算する。
【００２８】このように、第３の実施の形態によれば、
対応探索部７を設けることにより、特徴点入力部２で与
えた特徴点だけでなく画像に写っているすべての画素の
三次元座標を計算することができる。
対応探索部７を設けることにより、特徴点入力部２で与
えた特徴点だけでなく画像に写っているすべての画素の
三次元座標を計算することができる。
【００２９】図４は、本発明の第４の実施の形態に係る
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、一台のカメラからの入力を受
ける画像入力部５と、画像入力部５に入力された画像の
うち３枚以上の画像を蓄積する画像蓄積部６と、画像蓄
積部６に蓄積された各画像中の特徴点を入力する特徴点
入力部２と、特徴点入力部２に入力された特徴点の各画
像中における座標位置とから各カメラの位置関係を計算
する撮像位置計算部３と、撮像位置計算部３で計算され
た各カメラの位置関係から画像入力部１に入力された画
像間でとすべての画素の対応関係を探索する対応探索部
７と、対応探索部７で探索された画素の対応関係と撮像
位置計算部３で計算されたカメラの撮像位置の対応関係
から各画素の三次元座標を計算する三次元座標計算部４
とから構成される。各部分の働きは前述の通りである。
三次元座標計測装置の構成を示すブロック図である。こ
の三次元座標計測装置は、一台のカメラからの入力を受
ける画像入力部５と、画像入力部５に入力された画像の
うち３枚以上の画像を蓄積する画像蓄積部６と、画像蓄
積部６に蓄積された各画像中の特徴点を入力する特徴点
入力部２と、特徴点入力部２に入力された特徴点の各画
像中における座標位置とから各カメラの位置関係を計算
する撮像位置計算部３と、撮像位置計算部３で計算され
た各カメラの位置関係から画像入力部１に入力された画
像間でとすべての画素の対応関係を探索する対応探索部
７と、対応探索部７で探索された画素の対応関係と撮像
位置計算部３で計算されたカメラの撮像位置の対応関係
から各画素の三次元座標を計算する三次元座標計算部４
とから構成される。各部分の働きは前述の通りである。
【００３０】このように、第４の実施の形態によれば、
画像入力部５と、画像蓄積部６と、対応探索部７とを有
することにより、一台のカメラを用いて、特徴点だけで
なく、画像に写っているすべての画素の三次元座標を計
算することができる。
画像入力部５と、画像蓄積部６と、対応探索部７とを有
することにより、一台のカメラを用いて、特徴点だけで
なく、画像に写っているすべての画素の三次元座標を計
算することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の三次元座標
計測装置によれば、画像入力部において互いに異なる位
置で撮像された画像を３つ以上取得し、特徴点入力部に
おいて画像入力部が取得した各画像中に共通の点を特徴
点として指示し、撮像位置計算部において特徴点入力部
により指示された特徴点の中で正射影に近似できる程度
の距離にある撮像位置計算用特徴点から各画像の撮像位
置を計算し、三次元座標計算部において撮像位置計算部
が計算した各画像の撮像位置を用いて特徴点入力部によ
り指示されたすべての特徴点の三次元座標を計算する構
成にしたため、また、画像入力部において互いに異なる
位置で撮像された画像を３つ以上取得し、特徴点入力部
において画像入力部が取得した各画像中に共通で正射影
に近似できる程度の距離にある特徴点として指示し、撮
像位置計算部において特徴点入力部により指示された特
徴点から各画像の撮像位置を計算し、対応探索部におい
て撮像位置計算部が計算した各画像の撮像位置を用いて
画像入力部が取得した画像間で画素の対応を検出し、三
次元座標計算部において撮像位置計算部が計算した各画
像の撮像位置を用いて対応探索部が対応を検出した画素
の三次元座標を計算する構成にしたため、特定の撮像条
件や特殊な撮像装置を必要とすることなく、入力した画
像のみから特徴点やそれ以外の画素の三次元座標を高精
度に求めることができる。
計測装置によれば、画像入力部において互いに異なる位
置で撮像された画像を３つ以上取得し、特徴点入力部に
おいて画像入力部が取得した各画像中に共通の点を特徴
点として指示し、撮像位置計算部において特徴点入力部
により指示された特徴点の中で正射影に近似できる程度
の距離にある撮像位置計算用特徴点から各画像の撮像位
置を計算し、三次元座標計算部において撮像位置計算部
が計算した各画像の撮像位置を用いて特徴点入力部によ
り指示されたすべての特徴点の三次元座標を計算する構
成にしたため、また、画像入力部において互いに異なる
位置で撮像された画像を３つ以上取得し、特徴点入力部
において画像入力部が取得した各画像中に共通で正射影
に近似できる程度の距離にある特徴点として指示し、撮
像位置計算部において特徴点入力部により指示された特
徴点から各画像の撮像位置を計算し、対応探索部におい
て撮像位置計算部が計算した各画像の撮像位置を用いて
画像入力部が取得した画像間で画素の対応を検出し、三
次元座標計算部において撮像位置計算部が計算した各画
像の撮像位置を用いて対応探索部が対応を検出した画素
の三次元座標を計算する構成にしたため、特定の撮像条
件や特殊な撮像装置を必要とすることなく、入力した画
像のみから特徴点やそれ以外の画素の三次元座標を高精
度に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】撮像位置計算用特徴点とそれ以外の特徴点を説
明する図である。
明する図である。
【図６】エピポーラ条件を説明する図である。
１ 画像入力部 ２ 特徴点入力部 ３ 撮像位置計算部 ４ 三次元座標計算部 ５ 画像入力部 ６ 画像蓄積部 ７ 対応探索部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−231373（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−225844（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−5333（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−49714（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−187038（ＪＰ，Ａ) 金出武雄、森田俊彦「画像系列からの 三次元形状と運動の復元」電子情報通信 学会誌 1997年５月 ＶＯＬ．80 Ｎ ｏ．５ ｐｐ．479−487 西川敦、小川晋平、丸典明、宮崎文夫 「アクティブなステレオ視からの隠れ情 報に基づく面構造の復元」電子情報通信 学会論文誌 Ｄ−ＩＩ 1996年２月 Ｖ ＯＬ．Ｊ79−Ｄ−ＩＩ Ｎｏ．２ ｐ ｐ．153−164 吉川典史、相澤清晴、羽鳥光俊「Ｄ− 12−142 移動ステレオカメラを用いた 環境画像の取得」1997年電子情報通信学 会総合大会講演論文集 1997年３月 ｐ ｐ．349 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 11/02 G01B 11/00 G01C 3/06
Claims (6)
- 【請求項１】 互いに異なる位置で撮像された画像を３
つ以上取得する画像入力部と、 前記画像入力部が取得した各画像中に共通の点を特徴点
として指示するための特徴点入力部と、 前記特徴点入力部により指示された特徴点の中で正射影
に近似できる程度の距離にある撮像位置計算用特徴点か
ら各画像の撮像位置を計算する撮像位置計算部と、 前記撮像位置計算部が計算した各画像の撮像位置を用い
て前記特徴点入力部により指示されたすべての特徴点の
三次元座標を計算する三次元座標計算部とを有すること
を特徴とする三次元座標計測装置。 - 【請求項２】 前記撮像位置計算部が計算した各画像の
撮像位置を用いて前記画像入力部が取得した画像間で画
素の対応を検出する対応探索部を更に有し、 前記三次元座標計算部は、前記撮像位置計算部が計算し
た各画像の撮像位置を用いて前記対応探索部が対応を検
出した画素の三次元座標を計算する請求項１に記載の三
次元座標計測装置。 - 【請求項３】 互いに異なる位置で撮像された画像を３
つ以上取得する画像入力部と、 前記画像入力部が取得した各画像中に共通で正射影に近
似できる程度の距離にある特徴点として指示するための
特徴点入力部と、 前記特徴点入力部により指示された特徴点から各画像の
撮像位置を計算する撮像位置計算部と、 前記撮像位置計算部が計算した各画像の撮像位置を用い
て前記画像入力部が取得した画像間で画素の対応を検出
する対応探索部と、 前記撮像位置計算部が計算した各画像の撮像位置を用い
て前記対応探索部が対応を検出した画素の三次元座標を
計算する三次元座標計算部とを有することを特徴とする
三次元座標計測装置。 - 【請求項４】 前記撮像位置計算用特徴点は、前記特徴
点入力部により前記撮像位置計算用特徴点として指示さ
れた特徴点である請求項１または２に記載の三次元座標
計測装置。 - 【請求項５】 前記特徴点は、前記画像入力部が取得し
た画像中で比較して、前記画像の撮像位置から遠方に位
置している点である請求項１，２または３に記載の三次
元座標計測装置。 - 【請求項６】 前記画像入力部は、撮像位置を移動させ
る１台の撮像装置が撮像した画像中から３つ以上の画像
を取得する請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元
座標計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00186998A JP3221384B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | 三次元座標計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00186998A JP3221384B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | 三次元座標計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194027A JPH11194027A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3221384B2 true JP3221384B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=11513570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00186998A Expired - Fee Related JP3221384B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | 三次元座標計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221384B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508655A (ja) | 2000-09-04 | 2004-03-18 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光走査デバイス |
| KR100944721B1 (ko) * | 2007-11-14 | 2010-03-03 | 조정환 | 카메라와 광원을 이용한 3차원 좌표지정장치 |
| KR101000937B1 (ko) | 2008-06-17 | 2010-12-13 | 삼성중공업 주식회사 | 레이저 비전 시스템의 레이저 빔 영상 분석 장치 및 방법 |
| CN102650518B (zh) * | 2011-02-25 | 2015-01-21 | 株式会社理光 | 测量方法和设备 |
| JP5998396B2 (ja) * | 2012-05-11 | 2016-09-28 | 国際航業株式会社 | ３軸標識計測方法、３軸標識計測プログラム、及び３軸標識計測装置 |
| JP5977591B2 (ja) | 2012-06-20 | 2016-08-24 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置及びそれを備えた撮像装置、画像処理方法、並びに画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| JP5953142B2 (ja) * | 2012-06-27 | 2016-07-20 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置及びそれを備えた撮像装置、画像処理方法、並びに画像処理プログラム |
| JP2016067800A (ja) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電気機器システム |
-
1998
- 1998-01-07 JP JP00186998A patent/JP3221384B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 吉川典史、相澤清晴、羽鳥光俊「Ｄ−１２−１４２ 移動ステレオカメラを用いた環境画像の取得」１９９７年電子情報通信学会総合大会講演論文集 １９９７年３月 ｐｐ．３４９ |
| 西川敦、小川晋平、丸典明、宮崎文夫「アクティブなステレオ視からの隠れ情報に基づく面構造の復元」電子情報通信学会論文誌 Ｄ−ＩＩ １９９６年２月 ＶＯＬ．Ｊ７９−Ｄ−ＩＩ Ｎｏ．２ ｐｐ．１５３−１６４ |
| 金出武雄、森田俊彦「画像系列からの三次元形状と運動の復元」電子情報通信学会誌 １９９７年５月 ＶＯＬ．８０ Ｎｏ．５ ｐｐ．４７９−４８７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11194027A (ja) | 1999-07-21 |
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