JPWO2013005244A1 - 3次元相対座標計測装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1では、2枚の画像を使用して、3次元相対座標計測部20が、3点の基準点のいずれかと対象点との相対座標を計測する動作について説明する。
実施の形態2では、1枚の画像を使用して、3次元相対座標計測部20が、3点の基準点のいずれかと撮影点(本発明の第1の視点に相当する)との相対座標を計測する動作について説明する。
20 3次元相対座標計測部
30 ケーブル
40 基準構造物
50 対象構造物
60、61 画像データ
70 キャリブレーション板
71 糸
72 錘
80 画像のピクセルキャリブレーション部
90 3次元相対座標計測装置
100 画像取得部
110 2次元座標抽出部
120 視点投影角抽出部
130 演算部
130a 傾斜角算出部
130b ベクトル算出部
130c 変換ベクトル算出部
130d 相対座標計測部
140 表示部
200 調整部
Claims (10)
- 3次元座標系における相対座標が既知である3点の第1の基準点のいずれかと、前記3次元座標系における座標が未知である1点の対象点との相対座標を計測する3次元相対座標計測装置であって、
第1の視点より前記3点の第1の基準点が第1の撮像装置で撮像された第1の取得画像を取得する画像取得部と、
各画素に対する第1の画素視点投影角の情報を保持し、前記情報を用いて、前記第1の取得画像に投影される前記3点の第1の基準点に対応する前記第1の画素視点投影角である3つの第1の基準視点投影角を取得する視点投影角抽出部とを備え、
前記第1の画素視点投影角は、前記第1の取得画像における各画素の座標である第1の画素2次元座標に投影される前記3次元座標系の各点と前記第1の視点とを結ぶ線分と、前記第1の撮像装置の光軸とのなす角であり、
さらに、
前記3つの第1の基準視点投影角と前記3点の第1の基準点の相対座標とを用いて、前記第1の取得画像の撮像面である第1の撮像面と前記3点の第1の基準点を含む第1の基準平面とのなす第1の傾斜角を算出する傾斜角算出部と、
前記第1の傾斜角を用いて、前記3点の第1の基準点のいずれかと前記対象点との相対座標を計測する計測部と
を備える3次元相対座標計測装置。 - 前記3点の第1の基準点は、前記3次元座標系における相対座標が既知である3点以上の基準点のうちのいずれか3点であり、
前記画像取得部は、
前記第1の視点より前記3点の第1の基準点と前記対象点とが前記第1の撮像装置で撮像された前記第1の取得画像を取得し、
第2の視点より、前記3点以上の基準点のうちのいずれか3点である3点の第2の基準点と前記対象点とが、前記第1の撮像装置と同一又は異なる第2の撮像装置で撮像された第2の取得画像を取得し、
前記視点投影角抽出部はさらに、
各画素に対する第2の画素視点投影角の情報を保持し、前記第2の画素視点投影角の情報を用いて、前記第2の取得画像に投影される前記3点の第2の基準点に対応する前記第2の画素視点投影角である3つの第2の基準視点投影角を取得し、
前記第2の画素視点投影角は、前記第2の取得画像における各画素の座標である第2の画素2次元座標に投影される前記3次元座標系の各点と前記第2の視点とを結ぶ線分と、前記第2の撮像装置の光軸とのなす角であり、
前記傾斜角算出部はさらに、
前記3つの第2の基準視点投影角と前記3点の第2の基準点の相対座標とを用いて、前記第2の取得画像の撮像面である第2の撮像面と前記3点の第2の基準点を含む第2の基準平面とのなす第2の傾斜角を算出し、
前記計測部は、
前記3点の第1の基準点と前記3点の第2の基準点との相対位置関係と、前記第1の傾斜角と、前記第2の傾斜角とを用いて、前記3点の第1の基準点および前記3点の第2の基準点のいずれかと前記対象点との相対座標を計測する
請求項1に記載の3次元相対座標計測装置。 - 前記傾斜角算出部は、
前記3つの第1および第2の基準視点投影角と前記3点の第1および第2の基準点とを用いて、前記第1の視点と前記第1の取得画像に投影される前記3点の第1の基準点のそれぞれとを結ぶ直線上にある前記3点の第1の基準点を含む前記第1の基準平面を決定し、前記第2の視点と前記第2の取得画像に投影される前記3点の第2の基準点のそれぞれとを結ぶ直線上にある前記3点の第2の基準点を含む前記第2の基準平面を決定する
請求項2に記載の3次元相対座標計測装置。 - 前記視点投影角抽出部はさらに、
前記第1の取得画像に投影される前記対象点に対応する前記第1の画素視点投影角である第1の対象視点投影角を取得し、
前記第2の取得画像に投影される前記対象点に対応する前記第2の画素視点投影角である第2の対象視点投影角を取得し、
前記計測部は、
前記第1の対象視点投影角と、前記第1の傾斜角とを用いて、前記3次元座標系における、前記第1の視点と前記第1の取得画像に投影される前記対象点とを通る第1のベクトルを算出し、前記第2の対象視点投影角と、前記第2の傾斜角とを用いて、前記3次元座標系における、前記第2の視点と前記第2の取得画像に投影される前記対象点とを通る第2のベクトルを算出し、
前記相対位置関係を用いて、前記3次元座標系における、前記第1のベクトルと前記第2のベクトルとの最接近点の座標を、前記3点の第1の基準点及び前記3点の第2の基準点のいずれかと前記対象点との相対座標として算出する
請求項2または3に記載の3次元相対座標計測装置。 - 前記3点の第1の基準点のうち少なくとも一つは、前記3点の第2の基準点と異なる
請求項2〜4のいずれか1項に記載の3次元相対座標計測装置。 - 前記対象点は前記第1の視点である
請求項1に記載の3次元相対座標計測装置。 - 前記傾斜角算出部は、
前記3つの第1の基準視点投影角と前記3点の第1の基準点とを用いて、前記第1の視点と前記第1の取得画像に投影される前記3点の第1の基準点のそれぞれとを結ぶ直線上にある前記3点の第1の基準点を含む前記第1の基準平面を決定する
請求項6に記載の3次元相対座標計測装置。 - 前記計測部は、
前記3つの第1の基準視点投影角のうち2つの角と、前記第1の傾斜角とを用いて、前記第1の基準平面における、前記2つの角に対応する前記3点の第1の基準点のうち2点とを通る2本のベクトルを算出し、
前記2本のベクトルの最接近点の座標を、前記3点の第1の基準点のいずれかと前記対象点との相対座標として算出する
請求項6または7に記載の3次元相対座標計測装置。 - 3次元座標系における相対座標が既知である3点の第1の基準点のいずれかと、前記3次元座標系における座標が未知である1点の対象点との相対座標を計測する3次元相対座標計測方法であって、
第1の視点より前記3点の第1の基準点が第1の撮像装置で撮像された第1の取得画像を取得する画像取得ステップと、
各画素に対する第1の画素視点投影角の情報を保持し、前記情報を用いて、前記第1の取得画像に投影される前記3点の第1の基準点に対応する前記第1の画素視点投影角である3つの第1の基準視点投影角を取得する視点投影角抽出ステップとを含み、
前記第1の画素視点投影角は、前記第1の取得画像における各画素の座標である第1の画素2次元座標に投影される前記3次元座標系の各点と前記第1の視点とを結ぶ線分と、前記第1の撮像装置の光軸とのなす角であり、
さらに、
前記3つの第1の基準視点投影角と前記3点の第1の基準点の相対座標とを用いて、前記第1の取得画像の撮像面である第1の撮像面と前記3点の第1の基準点を含む第1の基準平面とのなす第1の傾斜角を算出する傾斜角算出ステップと、
前記第1の傾斜角を用いて、前記3点の第1の基準点のいずれかと前記対象点との相対座標を計測する計測ステップと
を含む3次元相対座標計測方法。 - 請求項9に記載の3次元相対座標計測方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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