JP4680558B2 - 撮影及び3次元形状復元方法、並びに撮影及び3次元形状復元システム - Google Patents
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3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、撮影エリア毎に撮像装置を用いて異なった任意の2位置から撮影し、
各撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアに対し特徴点を指定するための複数のスポット光を特徴点用スポット光照射装置を用いて照射し、
各撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアの隣接撮影エリアとの重複部分にそれぞれ、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するための、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる補助具を設置し、
前記隣接した2撮影エリアの重複部分に配置された補助具は、当該2撮影エリアの撮影が終了するまでは移動させないようにすると共に、
前記撮像装置により撮影された各撮影エリアの画像データを取得し、
前記取得された各撮影エリアの画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出し、
前記検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標、並びに、前記長さ基準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う、
ことを特徴とする撮影及び3次元形状復元方法である。
3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、該撮影エリアをその並び順に従って順に選択して、該選択された撮影エリアを、撮像装置を用いて異なった任意の2位置から撮影し、
前記選択された撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアに対し特徴点を指定するための複数のスポット光を特徴点用スポット光照射装置を用いて照射し、
前記選択された撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアの、選択順序が相前後する他の2つの撮影エリアとの重複部分に対しそれぞれ、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するための、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる補助具を設置し、
ある撮影エリアの撮影を終了し、次に選択された撮影エリアの撮影を行う時には、少なくとも当該2撮影エリアの重複部分に配置された前記補助具は、前者の撮影エリアの撮影時の位置から移動させないようにすると共に、
前記撮像装置により撮影された各撮影エリアの画像データを取得し、
前記取得された各撮影エリアの画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出し、
前記検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標、並びに、前記長さ基準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う、
ことを特徴とする撮影及び3次元形状復元方法である。
補助具の点光源の波長と、特徴点用スポット光照射装置によるスポット光の波長とが異なることを特徴とする。
3次元形状の撮影対象を、複数部分的に重複させた撮影エリアに分割し、撮影エリアを異なった任意の2位置から撮影するための少なくとも1つの撮像装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリア内に特徴点指定用の複数のスポット光を照射するための少なくとも1つの特徴点用スポット光照射装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリアの隣接撮影エリアとの重複部分に、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するために配置される、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる少なくとも2つの補助具と、
前記撮像装置及び前記特徴点用スポット光照射装置と情報伝達のためのインターフェース手段を介して接続された制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
撮影エリアに対する撮影開始指示を入力するための撮影開始指示入力手段と、
前記撮影開始指示入力手段による撮影開始指示入力に応じて、前記インターフェース手段を通じ、前記撮像装置の撮影動作及び前記特徴点用スポット光照射装置のスポット光照射動作を制御する制御手段と、
前記撮像装置により各撮影エリアを撮影して得られた画像データを前記インターフェース手段を介し受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された各撮影エリアの画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標、並びに、前記長さ基準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う演算処理手段と、
を含むことを特徴とする撮影及び3次元形状復元システムである。
3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、撮影エリアを異なった任意の2位置から撮影するための少なくとも1つの撮像装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリア内に特徴点指定用の複数のスポット光を照射するための少なくとも1つの特徴点用スポット光照射装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリアの隣接撮影エリアとの重複部分に、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するために配置される、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる少なくとも2つの補助具と、
前記撮像装置及び前記特徴点用スポット光照射装置と情報伝達のためのインターフェース手段を介して接続された制御装置と、
を有し、
前記撮像装置は、各撮影エリアを撮影して得られた画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出する検出手段と、この検出手段により検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標を、前記インターフェース手段を介し前記制御装置へ送信する手段を含み、
前記制御装置は、
撮影エリアに対する撮影開始指示を入力するための撮影開始指示入力手段と、
前記撮影開始指示入力手段による撮影開始指示入力に応じて、前記インターフェース手段を通じ、前記撮像装置の撮影動作及び前記特徴点用スポット光照射装置のスポット光照射動作を制御する制御手段と、
前記撮像装置より前記インターフェース手段を介して特徴点及びつなぎ合わせ点の座標を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された特徴点及びつなぎ合わせ点の座標、並びに、前記長さ基標準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う演算処理手段と、
を含むことを特徴とする撮影及び3次元形状復元システムである。
前記制御装置は、前記撮像装置よりプレビュー画像データを前記インターフェース手段を介し受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたプレビュー画像データを画像として表示する手段とを含むことを特徴とする。
前記制御装置は、前記撮像装置より撮影エリアを撮影して得られた画像データを前記インターフェース手段を介して受信する受信手段と、前記受信手段により受信された画像データを画像として表示する手段を含むことを特徴とする。
前記制御装置は、特徴点及びつなぎ合わせ点の個数について判定する判定手段と、該判定手段により特徴点又はつなぎ合わせ点の個数が所定値未満であると判定されたときに警告を発する警告手段とを含むことを特徴とする。
(1)広がりのある建物の室内のような対象についても柔軟に対応することができ、撮影手順も簡易であり、また、撮像装置として一般的なデジタルスチルカメラなどを利用可能である。特に、請求項2の発明によれば、撮影に必要な機材、すなわち、撮像装置、特徴点用スポット光照射装置、つなぎ合わせ指定点用補助具の必要数を最少にすることができる。
(2)画像データを利用して3次元形状復元などの処理を行うために必要な特徴点及び撮影エリア間のつなぎ合わせ点を、T字形の補助具の点光源によって人為的に指定するため、ベタパターンの壁面のような適当な特徴点やつなぎ合わせ点を得難い対象であっても、撮影した画像データより特徴点及びつなぎ合わせ点を安定かつ高精度に検出可能となり、撮影画像データを利用した3次元形状復元を確実に行うことができる。
(3)画像中の特徴点とつなぎ合わせ点とを波長の違いにより容易に識別可能となる。
(4)T字形の補助具を用いて、つなぎ合わせ点の指定と同時に長さ基準点とを指定することができるため、実寸ベースの3次元形状復元が可能になる。
(1)表示されるプレビュー画像から撮影エリアもしくは撮像装置の撮影範囲を確認し、撮像装置の位置・向きを容易に修正することができため、撮像装置の位置・向きの設定ミスによる撮影の失敗を防止できる。
(2)既に撮影された撮影エリアの画像とプレビュー画像とを対比することができるため、撮影しようとする撮影エリアとその隣接撮影エリアとの重なり具合などを容易に確認することができ、撮影エリアの設定ミスによる撮影の失敗をより確実に防止できる。
(3)特徴点用スポット光又は補助具の点光源の物体による遮蔽などによる特徴点又はつなぎ合わせ点の不足が警告されるため、撮像装置の位置・向きを修正して同じ撮影エリアを再度撮影することにより、必要個数の特徴点及びつなぎ合わせ点が指定された画像データを確実に取得することができる。
本発明の撮影方法の実施形態について説明する。本発明の撮影方法によれば、図1に模式的に示すように、撮影の対象(ここでは建物の室内)は、複数の撮影エリア101に分割され、撮影エリア毎に、撮像装置を用い異なった任意の2つの位置より撮影される。撮影エリアの分割に際しては、隣接した撮影エリアを部分的に重複させる。
次に本発明の撮影システムの実施の形態について説明する。
・画面中心座標(u0,v0)
・画素換算焦点距離(fu,fv)
を読み出す。
カメラ座標系(camera coordinate system)において
・x軸:画面右向きを正
・y軸:画面下向きを正
・z軸:光軸、対象に向かう向きを正
・原点o:カメラの光学中心
・f:焦点距離
画像座標系(image coordinate system)において
・u軸:画面右向きを正
・v軸:画面下向きを正
とし、
R:画像1撮影時のカメラ座標系を基準にした、画像2撮影時のカメラの回転行列
t:画像1撮影時のカメラ座標系を基準にした、画像2撮影時のカメラの並進ベクトル
とする。
(u′,v′)が対応関係にあることが示されている。
・L8P≦Lprojの場合、E8Pを基本行列Eとして、R8P,t8P}を
カメラ運動{R,t}として選択
・L8P>Lprojの場合、Eprojを基本行列Eとして、{Rproj,tproj}を
カメラ運動{R,t}として選択
に従い、最終的なカメラ運動を決定する。
(a))任意のシーンにおいて、特徴点又はつなぎ合わせ点の中のある1点までの実際の距離が既知である。
(b)任意のシーンにおいて、2点の特徴点又はつなぎ合わせ点間の実際の距離が既知である。
201,202 撮像装置
203 特徴点用スポット光照射装置
204,205 つなぎ合わせ点用スポット光照射装置
206 長さ基準装置
300 制御装置
301〜305 インターフェース手段
500 三脚
501 支持テーブル
502,503 スライド板
Claims (8)
- 3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、撮影エリア毎に撮像装置を用いて異なった任意の2位置から撮影し、
各撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアに対し特徴点を指定するための複数のスポット光を特徴点用スポット光照射装置を用いて照射し、
各撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアの隣接撮影エリアとの重複部分にそれぞれ、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するための、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる補助具を設置し、
前記隣接した2撮影エリアの重複部分に配置された補助具は、当該2撮影エリアの撮影が終了するまでは移動させないようにすると共に、
前記撮像装置により撮影された各撮影エリアの画像データを取得し、
前記取得された各撮影エリアの画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出し、
前記検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標、並びに、前記長さ基準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う、
ことを特徴とする撮影及び3次元形状復元方法。 - 3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、該撮影エリアをその並び順に従って順に選択して、該選択された撮影エリアを、撮像装置を用いて異なった任意の2位置から撮影し、
前記選択された撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアに対し特徴点を指定するための複数のスポット光を特徴点用スポット光照射装置を用いて照射し、
前記選択された撮影エリアの撮影時に、当該撮影エリアの、選択順序が相前後する他の2つの撮影エリアとの重複部分に対しそれぞれ、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するための、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる補助具を設置し、
ある撮影エリアの撮影を終了し、次に選択された撮影エリアの撮影を行う時には、少なくとも当該2撮影エリアの重複部分に配置された前記補助具は、前者の撮影エリアの撮影時の位置から移動させないようにすると共に、
前記撮像装置により撮影された各撮影エリアの画像データを取得し、
前記取得された各撮影エリアの画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出し、
前記検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標、並びに、前記長さ基準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う、
ことを特徴とする撮影及び3次元形状復元方法。 - 補助具の点光源の波長と、特徴点用スポット光照射装置によるスポット光の波長とが異なることを特徴とする請求項1もしくは2記載の撮影及び3次元形状復元方法。
- 3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、撮影エリアを異なった任意の2位置から撮影するための少なくとも1つの撮像装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリア内に特徴点指定用の複数のスポット光を照射するための少なくとも1つの特徴点用スポット光照射装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリアの隣接撮影エリアとの重複部分に、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するために配置される、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる少なくとも2つの補助具と、
前記撮像装置及び前記特徴点用スポット光照射装置と情報伝達のためのインターフェース手段を介して接続された制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
撮影エリアに対する撮影開始指示を入力するための撮影開始指示入力手段と、
前記撮影開始指示入力手段による撮影開始指示入力に応じて、前記インターフェース手段を通じ、前記撮像装置の撮影動作及び前記特徴点用スポット光照射装置のスポット光照射動作を制御する制御手段と、
前記撮像装置により各撮影エリアを撮影して得られた画像データを前記インターフェース手段を介し受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された各撮影エリアの画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標、並びに、前記長さ基準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う演算処理手段と、
を含むことを特徴とする撮影及び3次元形状復元システム。 - 3次元形状の撮影対象を、複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割し、撮影エリアを異なった任意の2位置から撮影するための少なくとも1つの撮像装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリア内に特徴点指定用の複数のスポット光を照射するための少なくとも1つの特徴点用スポット光照射装置と、
前記撮像装置による撮影エリアの撮影時に当該撮影エリアの隣接撮影エリアとの重複部分に、撮影エリア間のつなぎ合わせ点を指定するために配置される、略T字形の本体の各端部に点光源を有し、該点光源のうち2つの点光源の間隔は所定の長さに規定して長さ基準点を兼ねる少なくとも2つの補助具と、
前記撮像装置及び前記特徴点用スポット光照射装置と情報伝達のためのインターフェース手段を介して接続された制御装置と、
を有し、
前記撮像装置は、各撮影エリアを撮影して得られた画像データから特徴点及びつなぎ合わせ点を検出する検出手段と、この検出手段により検出された特徴点及びつなぎ合わせ点の画像データ上の座標を、前記インターフェース手段を介し前記制御装置へ送信する手段を含み、
前記制御装置は、
撮影エリアに対する撮影開始指示を入力するための撮影開始指示入力手段と、
前記撮影開始指示入力手段による撮影開始指示入力に応じて、前記インターフェース手段を通じ、前記撮像装置の撮影動作及び前記特徴点用スポット光照射装置のスポット光照射動作を制御する制御手段と、
前記撮像装置より前記インターフェース手段を介して特徴点及びつなぎ合わせ点の座標を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された特徴点及びつなぎ合わせ点の座標、並びに、前記長さ基標準点を兼ねる2つのつなぎ合わせ点の間隔を用いて、前記複数の部分的に重複させた撮影エリアに分割された撮影対象の3次元形状を、実際の距離を反映させて1つの座標系上に復元するための演算処理を行う演算処理手段と、
を含むことを特徴とする撮影及び3次元形状復元システム。 - 前記制御装置は、前記撮像装置よりプレビュー画像データを前記インターフェース手段を介し受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたプレビュー画像データを画像として表示する手段とを含むことを特徴とする請求項4もしくは5記載の撮影及び3次元形状復元システム。
- 前記制御装置は、前記撮像装置より撮影エリアを撮影して得られた画像データを前記インターフェース手段を介して受信する受信手段と、前記受信手段により受信された画像データを画像として表示する手段を含むことを特徴とする請求項6記載の撮影及び3次元形状復元システム。
- 前記制御装置は、特徴点及びつなぎ合わせ点の個数について判定する判定手段と、該判定手段により特徴点又はつなぎ合わせ点の個数が所定値未満であると判定されたときに警告を発する警告手段とを含むことを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記載の撮影及び3次元形状復元システム。
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