JP6599871B2 - 面上における対象物の正確な位置決定のための方法及び装置 - Google Patents
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Description
ここでbijは、それぞれのカメラ画像に関連する推定されるべき11個の未知の変換パラメータである。これらはDLTモデルの基本方程式である。
と共に(xi,yi)と計測されていると仮定する。それから方程式(1)を拡張し、下記2n個の観測方程式からなる連立方程式を導くことができる。
方程式(9)は、ランダム誤差の確率分布、すなわち、その期待値E{e}=0、及びばらつき
を示し、
ここで、1行目は2n個の観測方程式を含み、2行目は2つのパラメータ制約条件を含む。下記の通り11個の未知の変換パラメータをベクトル内に集めた。
を有する対象物の画像空間座標であり、
(Xt,Yt,Zt)は、対象物の推定されるべき未知の物体空間座標である。
それぞれの写真画像について、方程式(12)の形式で2つの方程式が記述できるため、3個の未知の座標について解くためには、少なくとも2箇所から対象物を撮影しなければならない。
は、計画行列Aの要素が定数であり、かつ全てのデータ誤差が独立かつ一様に分布するという仮定に基づいている。更に別の実施形態では、計画行列Aの要素において、ランダム性が許容されるような、より一般的な手法を用いてもよく、更にいわゆる全最小二乗(TLS)補正法を適用することで、より一般的なランダム誤差分布に対応してもよい。有利なことに、かかる数式は、予め決定済みの基準点座標における統計的不確定性(つまり、その分散及び共分散において示されるもの)に相当し、結果としてより精度の高い対象物の位置の決定を可能とする。かかる方法は、例えば、Snow,K.(2012),Topics in total least−squares adjustment within the errors−in−variables model:singular cofactor matrices and prior information.Ph.D.Dissertation,The Ohio State University,Columbus,Ohio,USA、に記載され、全ての目的のため参照により本明細書に組み込まれる。
による座標の補正ベクトルで反復計算を行い、ここで、n×3の計画行列Aは下記の通り定義され、
yは、n×1のインクリメンタルな観測ベクトルであり、下記の通り定義され、
i=1,...,nである。ここで、上付き文字jは、j回目の反復計算を表し、j=1,2,...と続く。
それから、正確な対象物の3D位置を決定するために、グリーン102の等高線地図100から得られる標高情報を、対象物と固定基準点のうちの特定の2つの基準点との間の2つの測定距離と組み合わせて、反復解へと組み込むことができる。これは、対象物の位置の初期推定値を計算すること(ブロック530を参照)、次いで、第1の反復工程として等高線地図から予め補間した面の標高を使用して、その初期推定からより正確に対象物の位置を計算すること(ブロック540を参照)、次いで、反復スキームのそれぞれの連続工程でグリーンの等高線をより正確に補間する(ブロック550を参照)ことによって達成される。理解されるように、対象物の位置の連続的な計算がある予め定義した許容誤差内に収まるまで、又は所望の精度に到達するまで、反復工程が続く。
等高線地図がデジタル表現される場合(例えば、基本的な不規則三角形網(TIN)モデル)、等高線の直接補間が採用され得るが、代わりにグラフィック画像ファイル(例えば、JPEGファイル)で等高線が表現される場合、数値補間を行う前に先ずデジタル化する必要がある、ということに留意されたい。それから例示的には、ディスプレイ上に位置を表示することで、対象物の決定された位置を出力し得る(ブロック560を参照)。
Claims (12)
- ゴルフグリーン上の対象物の位置をリアルタイムで決定するための装置であって、前記ゴルフグリーンは、その周辺に近接して位置する複数の固定基準点を有し、前記装置は、
前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点を登録するための登録制御部であって、リアルタイムで前記複数の固定基準点のうちの前記特定の基準点の所定の基準点の画像を撮像するカメラを含む登録制御部と、
複数の距離を計測するための機器であって、前記複数の距離のそれぞれの距離は、前記対象物と前記登録制御部により登録された前記固定基準点のうちの所定の基準点との間の距離である、機器と、
メモリに格納されたコンピュータプログラム命令を実行するためのプロセッサであって、前記コンピュータプログラム命令は、前記プロセッサにより実行されるとき、前記プロセッサに、
前記複数の距離に基づいて、リアルタイムで前記対象物の前記位置を決定することであって、前記対象物の前記位置を決定することには、更に、
前記複数の固定基準点のうちの登録された前記固定基準点のうちの所定の基準点の座標、並びに前記対象物に関連した面の標高情報であって前記ゴルフグリーンの地形から定義される複数の等高線で1つ又は2つ以上の一定の高度を表す1つ又は2つ以上の等高線及び前記ゴルフグリーンの地形から定義される複数の方向線を有する前記ゴルフグリーンの等高線地図で3次元(3D)点群の離散集合から作成される連続した地形面の表現である数値標高モデル(DEM)から生成される等高線地図から生成される面の標高情報を受け取ることと、
前記対象物の前記位置の初期推定値を、計測された少なくとも2つの前記距離を使用して、計算することと、
予め定義した許容誤差内に到達するまで前記対象物の前記位置における前記ゴルフグリーンの面の標高を反復補間し、前記ゴルフグリーンの前記等高線を補間し、前記対象物の前記位置を、前記対象物の前記位置の前記初期推定値及び前記面の標高情報を使用して、計算することと、を含み、
前記対象物の前記位置を決定することを含む、操作を行わせる、プロセッサと、を含む、装置。 - 前記複数の固定基準点のうちの少なくとも3つの固定基準点が、登録される、請求項1に記載の装置。
- 前記対象物の前記位置は、前記複数の距離及び最小二乗推定に基づいて決定される、請求項1に記載の装置。
- 前記対象物の前記位置を表示するためのディスプレイを更に備える、請求項2に記載の装置。
- 前記対象物は、ゴルフボールである、請求項4に記載の装置。
- 前記複数の固定基準点は、複数のスプリンクラーヘッドである、請求項5に記載の装置。
- 前記装置は、レーザー距離計である、請求項1に記載の装置。
- ゴルフグリーン上のゴルフ対象物の位置を決定するための方法であって、前記ゴルフグリーンは、その周辺に近接して位置する複数の固定基準点を有し、前記方法は、
前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点を登録する工程と、
複数の距離を計測する工程であって、前記複数の距離のそれぞれの距離は、前記ゴルフ対象物と前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点との間の距離である、工程と、
前記複数の距離から前記ゴルフ対象物の前記位置を決定する工程と、を含み、
前記複数の固定基準点のうちの特定の基準点を登録する前記工程では、第1の固定基準点及び第2の固定基準点が登録され、前記ゴルフ対象物の前記位置は、等高線地図を、前記ゴルフ対象物と前記第1の固定基準点及び前記第2の固定基準点との間をそれぞれ計測した、第1の距離及び第2の距離と組み合わせて使用して決定される、方法。 - 前記ゴルフ対象物の前記位置を表示する工程を更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記複数の固定基準点のうちの少なくとも3つの前記固定基準点が、登録される、請求項8に記載の方法。
- 前記等高線地図は、数値標高モデル(DEM)から生成される、請求項8に記載の方法。
- 前記複数の距離を計測する前記工程は、レーザー距離計を使用して行われる、請求項9に記載の方法。
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