JP6578737B2 - 情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents
情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法およびプログラム Download PDFInfo
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Description
表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するための座標指示手段と、
前記座標指示手段のイメージ画像を取得する少なくとも1の撮像手段と、
前記撮像手段の前記イメージ画像の位置座標を、前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標に変換するための座標変換手段と、
前記座標変換手段を使用して前記イメージ画像中の前記座標指示手段の位置座標から世界座標を取得する世界座標計算手段と、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正を判定する再校正判定手段と
を備える情報処理システムが提供できる。
図1は、本発明が適用される情報処理システム100の概略的な概念図示す。情報処理システム100は、制御部110と、ディスプレイ装置150と、カメラを含む複数のカメラ120、130とを含んでいる。制御部110は、本実施形態の情報処理装置がその機能を提供する。制御部110は、ディスプレイ装置150上でのユーザによる座標指示体140の動作をカメラ120、130からの画像情報を使用して解析する。その結果に応じて、ユーザの動作に対応した像を生成し、像表示制御を行ってディスプレイ装置150上に表示する。なお、図1に示すカメラの位置は、カメラの主点の位置をもって示している。
○(ximage,yimage):イメージ座標であり、各カメラの画像面を表す。空間中の物体を撮影すると、この平面上に投影される。
○(Xcamera, Ycamera, Zcamera):カメラ座標であり光学中心Cを原点に持ち、イメージ座標のXimage軸、Yimage軸に平行に、Xcamera軸、Ycamera軸が定義される。3次元空間中で、カメラ光学系の内部座標軸である。カメラの数だけ、異なるカメラ座標が存在する。
○(Xworld,Yworld,Zworld):世界座標であり、説明する実施形態では、表示面の左上を原点とし、横方向をXworld軸、縦方向をYworld軸として定義する。なお、表示面は、Zworld=0面である。3次元空間中のカメラからは独立して、1つだけ存在する実空間を定義する座標軸である。
○外部変数:世界座標と、イメージ座標(カメラ座標)との対応関係を表すパラメータ行列であり、世界座標と、イメージ座標(カメラ座標)との間の座標変換を可能とし、校正処理において決定される座標変換行列、すなわちH行列に相当する。
以下、本実施形態における世界座標とイメージ座標の関係を表すモデルについて説明する。3次元空間中のある点xを、世界座標系で表した時の座標(Xworld,Yworld,Zworld)、カメラ座標系で表した時の座標(Xcamera,Ycamera,Zcamera)と、その点をイメージ平面に投影したときのイメージ座標(ximage,yimage)の関係は、以下の式で表される。
以下、本実施形態における校正処理を概説する。校正処理とは、前セクションで説明した外部変数(行列H、行列P)を算出する処理になる。行列Hをまず算出し、行列Hから行列Pを算出する流れになる。
本セクションでは、世界座標の算出方法と、再校正判定方法の組み合わせについて述べる。
本実施形態では、中点法による世界座標算出方法と、光線の最小距離による再校正判定方法について述べる。なお、本実施形態の再校正判定方法は、中点法による世界座標算出方法と組み合わせると効率的に計算することができるが、他の世界座標算出方法と組み合わせることも可能である。
第1の実施形態の変形例は、表示部510のディスプレイ平面に直交する座標Zの値であるZworldの値を、再校正の判定に直接使用する方法である。なお、本実施形態の再校正判定方法は、世界座標算出時にZworldも算出できる方法であれば、中点法に限らず組み合わせて使うことが可能である。本実施形態では、世界座標算出時にはペン先が常にディスプレイ平面中にあるという前提を加える。この時、モデルからの誤差がない場合は、算出した世界座標の高さZworldが0となるはずである。そのため、高さ|Zworld|が大きくなるほど、当初配置からの誤差が大きくなっている可能性が高いと推測できる。これより、|Zworld|が設定したしきい値Zworld_thrを超えることを、再校正の必要性の判断基準として使用することができる。
第2の実施形態では、計算された世界座標から対応するカメラのイメージ座標を逆に計算し、実測されたイメージ座標との差を使用して再校正の判断を行う実施形態である。図11に第2の実施形態における概略的な光学的関係を示す。
110 :制御部
120 :カメラ
130 :カメラ
140 :座標指示体
301 :カメラ
302 :表示部
303 :座標指示体
304 :演算部
307 :変換行列計算部
400 :情報処理装置
401 :CPU
402 :ROM
403 :RAM
404 :キーボード
405 :マウス
406 :ハードディスク装置
407 :ボード
408 :カード
410 :外部読取機器
411 :記録媒体
500 :機能ブロック
501 :カメラ
502 :画像処理部
503 :世界座標計算部
504 :再校正判定部
505 :表示データ生成部
506 :校正点情報保持部
507 :変換行列計算部
508 :変換行列保持部
509 :表示制御部
510 :表示部
Claims (10)
- 表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するための座標指示手段と、
前記座標指示手段のイメージ画像を取得する少なくとも2の撮像手段と、
前記撮像手段の前記イメージ画像の位置座標を、前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標に変換するための座標変換手段と、
前記座標変換手段を使用して前記イメージ画像中の前記座標指示手段の位置座標から世界座標を取得する世界座標計算手段と、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する再校正判定手段と
を備え、
前記再校正判定手段は、前記世界座標計算手段が計算した世界座標から当該世界座標が与えるイメージ座標を逆算し、前記撮像手段が取得した前記イメージ座標との差を使用して前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する、
情報処理システム。 - 前記座標変換手段は、前記指示点のイメージ座標および前記撮像手段の主点を含む2直線を使用して中点法により、前記世界座標を決定する、請求項1に記載の情報処理システム。
- 表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するための座標指示手段と、
前記座標指示手段のイメージ画像を取得する少なくとも2の撮像手段と、
前記撮像手段の前記イメージ画像の位置座標を、前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標に変換するための座標変換手段と、
前記座標変換手段を使用して前記イメージ画像中の前記座標指示手段の位置座標から世界座標を取得する世界座標計算手段と、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する再校正判定手段と
を備え、
前記再校正判定手段は、前記指示点のイメージ座標および前記撮像手段の主点を含む2直線の最短距離と、前記最短距離を与える世界座標における前記表示部に直交する軸の座標の値とを使用して前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する、
情報処理システム。 - イメージ画像中の注目点の位置座標を、注目点が存在する3次元空間内の位置座標である世界座標に座標変換するための情報処理装置であって、
表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するための座標指示手段と、
前記座標指示手段のイメージ画像を取得する少なくとも2の撮像手段と、
前記撮像手段の前記イメージ画像中の位置座標を、前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標に変換するための座標変換手段と、
前記座標変換手段を使用して前記イメージ画像中の前記座標指示手段の位置座標から世界座標を取得する世界座標計算手段と、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する再校正判定手段と
を備え、
前記再校正判定手段は、前記世界座標計算手段が計算した世界座標から当該世界座標が与えるイメージ座標を逆算し、前記撮像手段が取得した前記イメージ座標との差を使用して前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する、
情報処理装置。 - 前記座標変換手段は、前記指示点のイメージ座標および前記撮像手段の主点を含む2直線を使用して中点法により、前記世界座標を決定する、請求項4に記載の情報処理装置。
- イメージ画像中の注目点の位置座標を、注目点が存在する3次元空間内の位置座標である世界座標に座標変換するための情報処理装置であって、
表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するための座標指示手段と、
前記座標指示手段のイメージ画像を取得する少なくとも2の撮像手段と、
前記撮像手段の前記イメージ画像中の位置座標を、前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標に変換するための座標変換手段と、
前記座標変換手段を使用して前記イメージ画像中の前記座標指示手段の位置座標から世界座標を取得する世界座標計算手段と、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する再校正判定手段と
を備え、
前記再校正判定手段は、前記指示点のイメージ座標および前記撮像手段の主点を含む2直線の最短距離と、前記最短距離を与える世界座標における前記表示部に直交する軸の座標の値とを使用して前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する、
情報処理装置。 - 座標変換手段が、イメージ画像中の注目点の位置座標を、注目点が存在する3次元空間内の位置座標である世界座標に座標変換するための情報処理装置実行可能な方法であって、情報処理装置が、
座標指示手段により表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するステップと、
前記座標指示手段のイメージ画像を少なくとも2の撮像手段より取得するステップと、
前記撮像手段の前記イメージ画像中の位置座標から前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標を取得するステップと、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定するステップと
を実行し、
前記再校正が必要であるかを判定するステップは、変換された世界座標から当該世界座標が与えるイメージ座標を逆算し、前記撮像手段が取得した前記イメージ座標との差を使用して前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する、
情報処理方法。 - 前記指示点のイメージ座標および前記撮像手段の主点を含む2直線を使用して中点法により、前記世界座標を決定し、前記世界座標に変換するステップを実行する、請求項7に記載の情報処理方法。
- 座標変換手段が、イメージ画像中の注目点の位置座標を、注目点が存在する3次元空間内の位置座標である世界座標に座標変換するための情報処理装置実行可能な方法であって、情報処理装置が、
座標指示手段により表示部に相対して3次元空間中の位置を指定するステップと、
前記座標指示手段のイメージ画像を少なくとも2の撮像手段より取得するステップと、
前記撮像手段の前記イメージ画像中の位置座標から前記表示部が置かれた3次元空間上の位置座標である世界座標を取得するステップと、
前記イメージ画像中の前記座標指示手段の指示点のイメージ座標を使用して、前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定するステップと
を実行し、
前記再校正が必要であるかを判定するステップは、前記指示点のイメージ座標および前記撮像手段の主点を含む2直線の最短距離と、前記最短距離を与える世界座標における前記表示部に直交する軸の座標の値とを使用して前記座標変換手段の再校正が必要であるかを判定する、
情報処理方法。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載の情報処理方法を、情報処理装置が実行するための装置実行可能なプログラム。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015102473A JP6578737B2 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015102473A JP6578737B2 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法およびプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016218710A JP2016218710A (ja) | 2016-12-22 |
JP6578737B2 true JP6578737B2 (ja) | 2019-09-25 |
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Family Applications (1)
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JP2015102473A Active JP6578737B2 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法およびプログラム |
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-
2015
- 2015-05-20 JP JP2015102473A patent/JP6578737B2/ja active Active
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