JP5832341B2 - 動画処理装置、動画処理方法および動画処理用のプログラム - Google Patents
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Description
(ステップ1)
(n−2)フレーム目および(n−1)フレーム目のフレーム画像に基づく測定対象物の特徴点の3次元座標の算出
(ステップ2)
該算出した特徴点の3次元座標とnフレーム目のフレーム画像とに基づくnフレーム目の撮影部の位置の座標の算出
を採用した場合を考える。この場合、第1の方法と異なる方法として、上記と異なる演算の方法(例えば、他の標定方法)によるnフレーム目の撮影部の位置の座標の算出、あるいはGPSを用いたnフレーム目の撮影部の位置の座標の取得といった場合が挙げられる。
(構成)
図1には、移動体10が示されている。移動体10は、例えば乗用車である。ここでは、移動体10として乗用車の例を示すが、移動体はそれに限定されるものではない。移動体10は、動画処理装置100、GPS受信機200、姿勢計測装置300、カメラ400を備えている。
以下、動画処理装置100を用いて、移動中の移動体10の位置情報を算出する処理の手順の一例を説明する。図3は、動画処理装置100において行われる処理の手順の一例を示すフローチャートである。図3のフローチャートを実行するためのプログラムは、動画処理装置100が備える適当なメモリ領域に格納され、動画処理装置100が備えるCPUによって実行される。なお、図3のフローチャートを実行するためのプログラムを外部の適当な記憶媒体に格納し、そこから動画処理装置100に提供される形態も可能である。この点は、後述する図10〜図14に示すフローチャートを実行するプログラムにおいても同じである。
(1)未知パラメータ(κ1,φ1,κ2,φ2,ω2)の初期近似値は通常0とする。
(2)数8の共面条件式を近似値のまわりにテーラー展開し、線形化したときの微分係数の値を数9により求め、観測方程式をたてる。
(3)最小二乗法をあてはめ、近似値に対する補正量を求める。
(4)近似値を補正する。
(5)補正された近似値を用いて、(1)〜(4)までの操作を収束するまで繰り返す。
以上述べた手法によれば、外部標定要素の由来の違いに起因して、2系統の処理で異なる誤追跡点が検出され、誤追跡点の検出漏れが抑えられる。このため、誤追跡点がフレーム間で受け継がれることによるカメラ400の位置検出の精度の低下が抑えられる。
本実施形態では、処理系統2における逆投影座標の算出に必要な3フレーム目のカメラ400の位置の算出を処理系統1と異なる手法によって行う。具体的には、処理系統2のステップS107’において行われる3フレーム目におけるカメラ400の位置の算出を、それ以前におけるカメラ400の位置と速度に基づいて行う。なお、本実施形態で示す方法は、測定対象物が路面のように、カメラと測定対象物との間の位置関係が既知である場合に適用可能である。
本実施形態では、処理系統2における逆投影座標の算出に必要な3フレーム目のカメラ400の位置の算出を処理系統1と異なる手法によって行う。具体的には、処理系統2のステップS107’において行われる3フレーム目におけるカメラ400の位置の算出を、それ以前におけるカメラ400の変位の状態に基づいて行う。
この例では、処理系統2における初期値として、カメラ400の位置をGPSから得、カメラ400の姿勢を姿勢計測装置300から得る。この形態における処理の手順の一例を図12に示す。この処理では、処理系統2の初め(ステップS401)において、1フレーム目と2フレーム目におけるカメラ400の位置をGPS受信機200から取得し、当該2つのフレームにおけるカメラ400の姿勢を姿勢計測装置300から取得する(ステップS401)。また、2順目以降の処理サイクルのステップS112’に対応する処理においても(n−1)フレーム目とnフレーム目のカメラ400の位置をGPS受信機200から、カメラ400の姿勢を姿勢計測装置300から取得する。他の処理は、図3に示す場合と同じである。
この例では、カメラ400として異なる視点から2つの動画像を撮影するステレオカメラを用いる。図13に処理の手順の一例を説明する。この例の場合、図2に示す構成は、図2に関連して説明した機能に加えて、スレレオペア画像を対象とした処理を行なう。なお、ステレオカメラを構成する左右のカメラの相対位置と姿勢の関係は、設定値として既知であるとする。
この形態では、処理系統2における3フレーム目のカメラの位置と姿勢のデータを、特徴点を用いた演算によるものではなく、GPS装置200と姿勢計測装置300から直接得る。この態様における処理の手順の一例を図14に示す。この処理では、処理系統2において、ステップ601が実行され、処理系統1とは別に3フレーム目におけるカメラ400の位置と姿勢がGPS装置200および姿勢計測装置300から取得される。なお、ステップS109’で利用される測定対象物の特徴点の3次元座標は、ステップS105で算出されたものが利用される。
図3の処理系統2における測定対象物の特徴点の3次元座標を取得する方法として、レーザースキャナを用いてもよい。レーザースキャナは、測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を受光することで、レーザースキャナの設置位置(視点)から測定点までの距離、方位、仰角(または俯角)の情報を取得し、これらの情報に基づき、測定点の三次元位置座標に係る情報を算出する機能を有する。また、レーザースキャナは、測定点からの反射光の強度、色、色相、彩度等に関する情報を取得する。レーザースキャナはこれらの情報に基づき、三次元座標値を含む点群位置データを算出する。
図3に示す処理において、カメラ400の向きを示すデータは共通の出所から得、位置データを異なる系統から得る処理とすることも可能である。図3のステップS102とステップS102’におけるカメラの姿勢に係る初期値を姿勢計測装置300から得ても良い。実施形態では、測定対象物が路面500であるが、測定対象物は路面に限定されず、移動体から撮影可能で、且つ、特徴点の抽出およびその3次元座標の算出が可能なものであれば、何でも良い。例えば、測定対象物の他の例として、移動体から見える景観等を挙げることができる。
Claims (12)
- 測定対象物に対して相対的に移動する撮影部によって連続的に撮影された当該測定対象物の動画像を取得する動画像取得部と、
前記動画像に含まれる複数のフレーム画像のそれぞれから複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記複数のフレーム画像中における前記複数の特徴点の対応関係を追跡する特徴点追跡部と、
前記対応関係が特定された複数の特徴点の実空間座標の算出を行う実空間座標算出部と、
前記複数の特徴点の実空間座標を特定の位置から撮影したフレーム画像に逆投影し第1の逆投影座標および第2の逆投影座標を算出する逆投影座標算出部と、
前記第1の逆投影座標および前記第2の逆投影座標に基づいて、前記特徴点追跡部が誤追跡した誤追跡点の検出を行う誤追跡点検出部と
を備え、
前記第1の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記複数の特徴点の実空間座標と、前記特定の位置から撮影したフレーム画像中における前記複数の特徴点の画像座標とに基づく第1の方法により算出され、
前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記第1の方法と異なる方法、または前記第1の逆投影座標の場合と異なる系統の条件を用いた前記第1の方法により得られたものであることを特徴とする動画処理装置。 - 前記誤追跡点検出部は、
前記第1の逆投影座標と前記フレーム画像中の特徴点の位置との差、および前記第2の逆投影座標と前記フレーム画像中の特徴点の位置との差に基づいて前記誤追跡点の検出を行うことを特徴とする請求項1に記載の動画処理装置。 - 前記誤追跡点検出部は、
前記第1の逆投影座標と前記フレーム画像中の特徴点の位置との差が予め定められた値を超えた場合、および前記第2の逆投影座標と前記フレーム画像中の特徴点の位置との差が予め定められた値を超えた場合の少なくとも一方が成立した場合に該当する特徴点を誤追跡点として除去することを特徴とする請求項1または2に記載の動画処理装置。 - 前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置ではなく、前記第1の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置が前記撮影部の位置として出力されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の動画処理装置。
- 前記特徴点抽出部は、前記誤追跡点が検出された領域から再度の特徴点の抽出を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の動画処理装置。
- 前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記第1の逆投影座標の場合と異なる系統の条件を用いた前記第1の方法により得られたものであり、
前記異なる系統の条件は、前記第1の方法の演算条件として与えられる撮影部の位置と姿勢の一方または両方に係る条件であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の動画処理装置。 - 前記第1の逆投影座標と前記第2の逆投影座標とが異なる種類の動画像に基づいて得られることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の動画処理装置。
- 前記異なる種類の動画像が立体の動画像と立体でない動画像の組み合わせ、または複数のフレーム画像により構成される動画像と3次元点群画像の組み合わせであることを特徴とする請求項7に記載の動画処理装置。
- 少なくとも2フレームのフレーム画像における前記特徴点の座標と前記撮影部の撮影速度とから前記撮影部の相対移動速度を算出する移動速度算出部と、
前記移動速度算出部で算出した前記相対移動速度を利用して前記撮影部の位置データを算出する位置算出部と
を更に備え、
当該位置算出部により、前記第1の方法と異なる方法により得られる前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置の算出が行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の動画処理装置。 - 少なくとも2フレームの画像それぞれに対応する前記撮影部の位置データから前記撮影部の変位量を算出する変位量算出部と、
前記変位量算出部で算出した前記撮影部の変位量を利用して前記撮影部の位置データを算出する位置算出部と
を更に備え、
当該位置算出部により、前記第1の方法と異なる方法により得られる前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置の算出が行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の動画処理装置。 - 測定対象物に対して相対的に移動する撮影部によって連続的に撮影された当該測定対象物の動画像を取得する動画像取得ステップと、
前記動画像に含まれる複数のフレーム画像のそれぞれから複数の特徴点を抽出する特徴点抽出ステップと、
前記複数のフレーム画像中における前記複数の特徴点の対応関係を追跡する特徴点追跡ステップと、
前記対応関係が特定された複数の特徴点の実空間座標の算出を行う実空間座標算出ステップと、
前記複数の特徴点の実空間座標を特定の位置から撮影したフレーム画像に逆投影し第1の逆投影座標および第2の逆投影座標を算出する逆投影座標算出ステップと、
前記第1の逆投影座標および前記第2の逆投影座標に基づいて、前記特徴点追跡部が誤追跡した誤追跡点の検出を行う誤追跡点検出ステップと
を有し、
前記第1の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記複数の特徴点の実空間座標と、前記特定の位置から撮影したフレーム画像中における前記複数の特徴点の画像座標とに基づく第1の方法により算出され、
前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記第1の方法と異なる方法、または前記第1の逆投影座標の算出の場合と異なる系統の条件を用いた前記第1の方法により得られたものであることを特徴とする動画処理方法。 - コンピュータに読み取られて実行される動画処理用のプログラムであって、
コンピュータを
測定対象物に対して相対的に移動する撮影部によって連続的に撮影された当該測定対象物の動画像を取得する動画像取得手段と、
前記動画像に含まれる複数のフレーム画像のそれぞれから複数の特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、
前記複数のフレーム画像中における前記複数の特徴点の対応関係を追跡する特徴点追跡手段と、
前記対応関係が特定された複数の特徴点の実空間座標の算出を行う実空間座標算出手段と、
前記複数の特徴点の実空間座標を特定の位置から撮影したフレーム画像に逆投影し第1の逆投影座標および第2の逆投影座標を算出する逆投影座標算出手段と、
前記第1の逆投影座標および前記第2の逆投影座標に基づいて、前記特徴点追跡部が誤追跡した誤追跡点の検出を行う誤追跡点検出手段と
として機能させ、
前記第1の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記複数の特徴点の実空間座標と、前記特定の位置から撮影したフレーム画像中における前記複数の特徴点の画像座標とに基づく第1の方法により算出され、
前記第2の逆投影座標の算出に用いた前記特定の位置は、前記第1の方法と異なる方法、または前記第1の逆投影座標の場合と異なる系統の条件を用いた前記第1の方法により得られたものであることを特徴とする動画処理用のプログラム。
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