JP5487298B2 - 3次元画像生成 - Google Patents
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Description
移動可能なビデオカメラであって、前記カメラが移動されながら前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得するように構成されるビデオカメラと、前記2次元画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々は複数の画素を含み、
前記2次元画像データを受け取り、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定し、
第1のフレーム中の画素に示されるオブジェクトの部分のデプスを計算し、前記デプスは基準に対して定められ、前記デプスは、少なくとも1つのさらなるフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を識別して、前記第1の画像及び前記少なくとも1つのさらなる画像のカメラ位置を使用して前記デプスを計算することにより決定され、
前記オブジェクトのデプスプロファイルを決定するように構成されるプロセッサと、
を具備し、前記デプスプロファイルは、前記画素に示される前記オブジェクトの複数の部分に関して決定され、
前記システムは、リアルタイムにデータがいまだに収集されているという表示及び前記デプスプロファイルを表示するように構成されるディスプレイをさらに具備し、前記デプスプロファイルは前記オブジェクトの前記部分に関して計算されている。
移動可能なビデオカメラであって、前記カメラが移動されながら前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得するように構成されるビデオカメラと、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々は複数の画素を含み、
前記2次元画像データを受け取り、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定し、
第1のフレーム中でデプスが測定されることになるオブジェクトの部分を識別し、
前記オブジェクトの前記部分のデプスに応じて、第1のフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を示す画素とさらなるフレーム中の複数の画素の各々との類似度を示すマッチングスコアを決定し、前記デプスは、前記第1のフレーム及び前記さらなるフレームのカメラ位置を使用して決定され、
複数のさらなるフレームに関してデプスに応じた前記マッチングスコアを取得し、デプスに応じた前記マッチングスコアを、以前に取得されたマッチングスコアと結合し、
さらなるフレームからのデータが結合されている時に、デプスに応じた前記マッチングスコアの分布を継続的にモニタリングし、
デプスに応じた前記マッチングスコアの前記分布が実質的にユニモーダルになる場合に、前記オブジェクトの前記部分のデプスを決定するように構成されるプロセッサと、を具備するデプスセンサを提供する。
移動可能なビデオカメラを使用して前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得することと、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々が複数の画素を含み、
各フレームが取得された時の前記カメラの位置を決定することと、
第1のフレーム中の画素に示されるオブジェクトの部分のデプスを計算することと、前記デプスは基準に対して定められ、前記デプスは、少なくとも1つのさらなるフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を識別して、前記第1の画像及び前記少なくとも1つのさらなる画像のカメラ位置を使用して前記デプスを計算することによって決定され、
前記オブジェクトのデプスプロファイルを決定することと、前記デプスプロファイルは、前記画素に示される前記オブジェクトの複数の部分に関して決定され、
リアルタイムにデータがいまだに収集されているという表示及び前記デプスプロファイルを表示することと、前記デプスプロファイルは前記オブジェクトの前記部分に関して計算されている、を具備する方法を提供する。
移動可能なビデオを使用して前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得することと、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々が複数の画素を含み、
各フレームが取得された時の前記カメラの位置を決定することと、
第1のフレーム中でデプスが測定されることになるオブジェクトの部分を識別することと、
前記オブジェクトの前記部分のデプスに応じて、第1のフレーム中の前記オブジェクトの前記部分を示す画素とさらなるフレーム中の複数の画素の各々との類似度を示すマッチングスコアを決定することと、前記デプスは、前記第1のフレーム及び前記さらなるフレームのカメラ位置を使用して決定され、
複数のさらなるフレームに関してデプスに応じた前記マッチングスコアを取得し、デプスに応じた前記マッチングスコアを、以前に取得されたマッチングスコアと結合することと、
さらなるフレームからのデータが結合されている時に、デプスに応じた前記マッチングスコアの分布を継続的にモニタリングすることと、
デプスに応じた前記マッチングスコアの前記分布が実質的にユニモーダルになる場合に、前記オブジェクトの前記部分のデプスを決定することと、を具備する、方法を提供する。
第1の位置21及び第2の位置23でのカメラの位置が分かると、投影線27の位置は容易に決定されることができる。さらに、継続的に移動するビデオカメラによって画像が取得されるので、位置21と位置23との間の距離は非常に小さい。図2では、明瞭な図を提供するために、これらの2つの位置の間の差は誇張されている。実際には、この差は非常に小さく、従って、点xが基準画像中に示される画素pは、第1の位置で取得された画像Iから第2の位置で取得された画像I´へ小領域w内で移動するだけである。
(1)正確なデプスZの周囲で正常に分布される優良な(good)測定;又は
(2)区間[Zmin、Zmax]から一様に選択されるアウトライア(outlier)測定。
境界Zmin及びZmaxは、オブジェクトの形状(geometry)についての何らかの予備知識、例えば、最長寸法(longest dimension)によって決定されることができる。例えば、オブジェクトがマット上に置かれる場合、マットの寸法が使用されることができる。この例において、距離2は、エピポーラ線に沿ってオブジェクトの中点から測定される。
1)推定問題は、画素ごとに場合によっては数千のデプス推定とともに無関係に約100万の画素について実行されなければならない。手続きの前に全てのデータにアクセスする必要があるので、EMは、メモリ又は計算の観点から実現可能ではない。さらに、EMの増強バージョン(incremental version)は、収束するのが遅すぎること、及び測定の順序に依存することが分かった。
他の2のパラメータμt及びσ2 tは、ガウスのデプス推定の平均値及び分散を表す。実際には、デプスμtから−σt及びσt距離の単位離れて光学視線上に位置する2つの3次元点x−σ及びxσとして、それらを格納することは便利である。これは、デプスZが測定される3次元光学視線と同様に、分散パラメータμt及びσtも経済的に(economically)カプセル化される(encapsulate)。
(a)現在の画像Iより前のデプスの3次元手段(3D means)を投影する。
Claims (21)
- オブジェクトの3次元デプスプロファイルを生成するシステムであって、前記システムは、
移動可能なビデオカメラであって、前記カメラが移動されながら前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得するように構成されるビデオカメラと、前記2次元画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々は複数の画素を含み、
前記2次元画像データを受け取り、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定し、
第1のフレーム中の画素に示されるオブジェクトの部分のデプスを計算し、前記デプスは基準に対して定められ、前記デプスは、少なくとも1つのさらなるフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を識別して、前記第1のフレーム及び前記少なくとも1つのさらなるフレームのカメラ位置を使用して前記デプスを計算することにより決定され、
前記オブジェクトのデプスプロファイルを決定するように構成されるプロセッサと、
を具備し、前記デプスプロファイルは、前記画素に示される前記オブジェクトの複数の部分に関して決定され、
前記システムは、リアルタイムにデータがいまだに収集されているという表示及び前記デプスプロファイルを表示するように構成されるディスプレイをさらに具備し、前記デプスプロファイルは前記オブジェクトの前記部分に関して計算され、前記オブジェクトのデプスは、複数の画像に関するデプスに対するマッチングスコアの分布が特徴において実質的にユニモーダルになるときに算出され、前記マッチングスコアは前記第1のフレーム中の画素と前記さらなるフレーム中の画素との類似度を示す、システム。 - 前記デプスは、第1のフレーム中の画素と前記複数のフレームのうちの少なくとも1つのさらなるフレーム中の複数の画素との類似度を決定することによって計算され、さらなるフレーム中の前記複数の画素は、前記さらなるフレーム中のエピポーラ線に沿って位置され、前記エピポーラ線は、前記オブジェクトの前記部分の可能性があるデプスを示す、請求項1のシステム。
- 前記第1のフレームと前記さらなるフレームとの間で前記カメラが移動される距離は、前記さらなるフレーム中でそれらの類似度を決定するために処理される前記エピポーラ線に沿った画素の数を決定するために使用される、請求項2のシステム。
- 前記マッチングスコアは、前記エピポーラ線に沿った画素に関して決定され、前記第1のフレーム中の前記画素に関するポテンシャルマッチは、デプスに依存する場合に前記マッチングスコアの極大値として選択される、請求項2のシステム。
- 複数の画像に関するデプスに応じた前記マッチングスコアは、オブジェクトの前記部分のデプスに関する単一の値を決定するために結合される、請求項4のシステム。
- デプスに対するマッチングスコアの分布は、一様分布及びユニモーダル分布の混合としてモデル化される、請求項5のシステム。
- ユニモーダル分布は、ガウス分布である、請求項6のシステム。
- 重みが前記ユニモーダル分布に与えられ、前記重みは、前記ユニモーダル分布によって示されるデプスが良い測定である確率を示す、請求項6又は7のシステム。
- 前記モデルのパラメータは、ベイズの事後推定を使用して推定される、請求項8のシステム。
- 前記プロセッサは、前記第1のフレーム中の隣接した画素に関するデプスを決定しようとする、請求項1乃至10のいずれか一項のシステム。
- 前記マッチングスコアは、正規化相互相関又は差分絶対値和によって決定される、請求項1乃至11のいずれか一項のシステム。
- 前記オブジェクトが置かれるマットをさらに具備し、前記マットは、フレームごとに前記カメラの位置を計算するために使用される既知のパターンを有する、請求項1乃至12のいずれか一項のシステム。
- 前記マットは、複数の円を含むパターンを有する、請求項13のシステム。
- 基準からのオブジェクトの部分のデプスを決定するためのデプスセンサであって、
移動可能なビデオカメラであって、前記カメラが移動されながら前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得するように構成されるビデオカメラと、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々は複数の画素を含み、
前記2次元画像データを受け取り、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定し、
第1のフレーム中でデプスが測定されることになるオブジェクトの部分を識別し、
前記オブジェクトの前記部分のデプスに応じて、第1のフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を示す画素とさらなるフレーム中の複数の画素の各々との類似度を示すマッチングスコアを決定し、前記デプスは、前記第1のフレーム及び前記さらなるフレームのカメラ位置を使用して決定され、
複数のさらなるフレームに関してデプスに応じた前記マッチングスコアを取得し、デプスに応じた前記マッチングスコアを、以前に取得されたマッチングスコアと結合し、
さらなるフレームからのデータが結合されている時に、デプスに応じた前記マッチングスコアの分布を継続的にモニタリングし、
デプスに応じた前記マッチングスコアの前記分布が実質的にユニモーダルになる場合に、前記オブジェクトの前記部分のデプスを決定するように構成されるプロセッサと、を具備するデプスセンサ。 - 前記プロセッサは、ユニモーダル分布及び一様分布の混合として前記分布をモデル化し、重み係数を前記ユニモーダル分布に適用するように構成され、前記重みは、前記分布がいつ実質的にユニモーダルになるよう発展するかの表示を提供する、請求項15のデプスセンサ。
- 前記マッチングスコアは、正規化相互相関又は差分絶対値和によって決定される、請求項15又は16のデプスセンサ。
- オブジェクトの3次元デプスプロファイルを生成する方法であって、
移動可能なビデオカメラを使用して前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得することと、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々が複数の画素を含み、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定することと、
第1のフレーム中の画素に示されるオブジェクトの部分のデプスを計算することと、前記デプスは基準に対して定められ、前記デプスは、少なくとも1つのさらなるフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を識別して、前記第1のフレーム及び前記少なくとも1つのさらなるフレームのカメラ位置を使用して前記デプスを計算することによって決定され、
前記オブジェクトのデプスプロファイルを決定することと、前記デプスプロファイルは、前記画素に示される前記オブジェクトの複数の部分に関して決定され、
リアルタイムにデータがいまだに収集されているという表示及び前記デプスプロファイルを表示することと、前記デプスプロファイルは前記オブジェクトの前記部分に関して計算され、前記オブジェクトのデプスは、複数の画像に関するデプスに対するマッチングスコアの分布が特徴において実質的にユニモーダルになるときに算出され、前記マッチングスコアは前記第1のフレーム中の画素と前記さらなるフレーム中の画素との類似度を示す、
を具備する方法。 - 基準からのオブジェクトの部分のデプスを決定する方法であって、前記方法は、
移動可能なビデオを使用して前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得することと、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々が複数の画素を含み、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定することと、
第1のフレーム中でデプスが測定されることになるオブジェクトの部分を識別することと、
前記オブジェクトの前記部分のデプスに応じて、第1のフレーム中の前記オブジェクトの前記部分を示す画素とさらなるフレーム中の複数の画素の各々との類似度を示すマッチングスコアを決定することと、前記デプスは、前記第1のフレーム及び前記さらなるフレームのカメラ位置を使用して決定され、
複数のさらなるフレームに関してデプスに応じた前記マッチングスコアを取得し、デプスに応じた前記マッチングスコアを、以前に取得されたマッチングスコアと結合することと、
さらなるフレームからのデータが結合されている時に、デプスに応じた前記マッチングスコアの分布を継続的にモニタリングすることと、
デプスに応じた前記マッチングスコアの前記分布が実質的にユニモーダルになる場合に、前記オブジェクトの前記部分のデプスを決定することと、
を具備する、方法。 - オブジェクトの3次元デプスプロファイルを生成するプログラムであって、
コンピュータを、
移動可能なビデオカメラを使用して前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得する手段と、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々が複数の画素を含み、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定する手段と、
第1のフレーム中の画素に示されるオブジェクトの部分のデプスを計算する手段と、前記デプスは基準に対して定められ、前記デプスは、少なくとも1つのさらなるフレーム中で前記オブジェクトの前記部分を識別して、前記第1のフレーム及び前記少なくとも1つのさらなるフレームのカメラ位置を使用して前記デプスを計算することによって決定され、
前記オブジェクトのデプスプロファイルを決定する手段と、前記デプスプロファイルは、前記画素に示される前記オブジェクトの複数の部分に関して決定され、
リアルタイムにデータがいまだに収集されているという表示及び前記デプスプロファイルを表示する手段として機能させ、前記デプスプロファイルは前記オブジェクトの前記部分に関して計算され、前記オブジェクトのデプスは、複数の画像に関するデプスに対するマッチングスコアの分布が特徴において実質的にユニモーダルになるときに算出され、前記マッチングスコアは前記第1のフレーム中の画素と前記さらなるフレーム中の画素との類似度を示す、プログラム。 - 基準からのオブジェクトの部分のデプスを決定するプログラムであって、
コンピュータを、
移動可能なビデオを使用して前記オブジェクトの2次元画像データを継続的に取得する手段と、前記画像データは複数の2次元画像フレームとして取得され、前記フレームの各々が複数の画素を含み、
前記取得されたフレームの各々に関して前記カメラの位置を決定する手段と、
第1のフレーム中でデプスが測定されることになるオブジェクトの部分を識別する手段と、
前記オブジェクトの前記部分のデプスに応じて、第1のフレーム中の前記オブジェクトの前記部分を示す画素とさらなるフレーム中の複数の画素の各々との類似度を示すマッチングスコアを決定する手段と、前記デプスは、前記第1のフレーム及び前記さらなるフレームのカメラ位置を使用して決定され、
複数のさらなるフレームに関してデプスに応じた前記マッチングスコアを取得し、デプスに応じた前記マッチングスコアを、以前に取得されたマッチングスコアと結合する手段と、
さらなるフレームからのデータが結合されている時に、デプスに応じた前記マッチングスコアの分布を継続的にモニタリングする手段と、
デプスに応じた前記マッチングスコアの前記分布が実質的にユニモーダルになる場合に、前記オブジェクトの前記部分のデプスを決定する手段として機能させるためのプログラム。
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