(57)【要約】【課題】対象物に備えられた点光源および基準部材を撮影し、撮影された画像から点光源および基準部材の位置を高精度に計測することで、対象物の位置計測を高精度に行うことができる位置計測装置等を提供する。【解決手段】対象物１００に配置する基準部材１６の像を撮影するカメラ３０と、カメラ３０により撮影された基準部材１６の像から３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出し、第１基準点および第２基準点の対象物１００における位置関係を取得し、画像中での第１基準点および第２基準点の位置と対象物１００上での第１基準点および第２基準点の位置関係より対象物１００の位置を求める演算装置４０と、を備えることを特徴とする位置計測装置３００。【選択図】図１
2010127701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に配置する基準部材の像を撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された前記基準部材の像から、３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する導出部と、
前記第１基準点および前記第２基準点の前記対象物における位置関係を取得する位置関係取得部と、
前記導出部により導出された前記第１基準点および前記第２基準点の位置と、前記位置関係取得部により取得された当該第１基準点および当該第２基準点の位置関係より前記対象物の位置を求める演算部と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記第１基準点および前記第２基準点の位置関係から前記対象物の三次元位置、三軸角度を求めることで当該対象物の位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記基準部材の位置関係により前記対象物の識別情報を更に取得することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記導出部は、前記基準部材の幾何学的特徴から前記第１基準点および前記第２基準点の位置を導出することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記基準部材の幾何学的特徴は、当該基準部材の中心線を利用するものであることを特徴とする請求項４に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記対象物は、前記第１基準点および前記第２基準点の位置に更に発光点を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項７】
基準点および基準部材が配置される認識対象物であって、
平面上に配置された３点以上の基準点からなり当該３点以上の基準点の互いの位置関係が特定されている第１基準点と、
前記第１基準点で特定される平面から一定の距離にある１点以上の点からなり当該第１基準点との位置関係が特定されている第２基準点と、
前記第１基準点で特定される平面上に配置され、当該第１基準点との位置関係が特定されている基準部材と、
を有することを特徴とする認識対象物。
【請求項８】
前記第１基準点と前記第２基準点の位置関係は、アフィン不変量を用いることで特定されていることを特徴とする請求項７に記載の認識対象物。
【請求項９】
前記アフィン不変量は、前記第１基準点により形成される三角形の重心位置であることを特徴とする請求項８に記載の認識対象物。
【請求項１０】
前記基準部材の位置および形状により前記対象物に識別情報を更に付与することを特徴とする請求項７に記載の認識対象物。
【請求項１１】
前記基準部材は、反射板、色部材、白黒部材から選択される少なくとも一種により構成されることを特徴とする請求項７に記載の認識対象物。
【請求項１２】
コンピュータに、
対象物に配置する基準部材の像を取得する機能と、
前記基準部材の像から、３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する機能と、
前記第１基準点および前記第２基準点の前記対象物における位置関係を取得する機能と、
前記基準部材の像から導出された前記第１基準点および前記第２基準点の位置と、前記対象物における当該第１基準点および当該第２基準点の位置関係より当該対象物の位置を求める機能と、
を実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測装置、認識対象物、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の位置を計測する手段として、２台のカメラで対象物を撮影し、カメラ同士の間の距離を基線とした三角測量によって対象物の位置座標を算出する方法がよく用いられる。
【０００３】
特許文献１には、２点の座標から幾何的に一意に決定される座標集合上の画像のパターン分布を獲得し、それを距離について正規化した明度分布ベクトル獲得部と、予め認識対象の画像に対して明度分布ベクトル獲得部を適用して得られた複数の明度分布ベクトルから照合情報を作成する照合情報作成部と、入力した画像から明度分布ベクトル獲得部で得られた明度分布ベクトルと、照合情報作成部で作成した照合情報を用いて明度分布ベクトルの照合を行って対象物を認識する認識部を備えた物体認識装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、物体に固有の、複数の特徴点より構成される物体識別情報コードと物体識別コードに対応する第１の幾何学的不変量を生成し、画像入力装置によって、複数の視点から、物体識別情報コードが付加された物体の複数の画像を取得し、複数の画像の中から、独立な複数の画像を発生し、独立な複数の画像のそれぞれに対して、物体識別情報コードを構成する特徴点位置を抽出し、抽出された特徴点位置から、第２の幾何学的不変量を計算し、計算された第２の幾何学的不変量に最も近い、第２の幾何学的不変量に対応する物体識別情報コードを検出する物体識別情報認識システムが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８３０３１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対象物の位置を計測する装置においては、対象物の三次元位置や三次元角度を高精度で計測することが望まれる。また、複数の対象物を別個に計測することが望まれる。
本発明の目的は、対象物に備えられた基準部材を撮影し、撮影された画像における基準部材の像から導出される基準点の位置を高精度に計測することで、対象物の位置計測を高精度に行うことができる位置計測装置等を提供することにある。また、複数の対象物を別個に識別し、位置計測を行うことができる位置計測装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、対象物に配置する基準部材の像を撮影する撮影部と、前記撮影部により撮影された前記基準部材の像から、３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する導出部と、前記第１基準点および前記第２基準点の前記対象物における位置関係を取得する位置関係取得部と、前記導出部により導出された前記第１基準点および前記第２基準点の位置と、前記位置関係取得部により取得された当該第１基準点および当該第２基準点の位置関係より前記対象物の位置を求める演算部と、を備えることを特徴とする位置計測装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記演算部は、前記第１基準点および前記第２基準点の位置関係から前記対象物の三次元位置、三軸角度を求めることで当該対象物の位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置である。
請求項３に係る発明は、前記演算部は、前記基準部材の位置関係により前記対象物の識別情報を更に取得することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置である。
請求項４に係る発明は、前記導出部は、前記基準部材の幾何学的特徴から前記第１基準点および前記第２基準点の位置を導出することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置である。
請求項５に係る発明は、前記基準部材の幾何学的特徴は、当該基準部材の中心線を利用するものであることを特徴とする請求項４に記載の位置計測装置である。
請求項６に係る発明は、前記対象物は、前記第１基準点および前記第２基準点の位置に更に発光点を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置である。
【０００９】
請求項７に係る発明は、基準点および基準部材が配置される認識対象物であって、平面上に配置された３点以上の基準点からなり当該３点以上の基準点の互いの位置関係が特定されている第１基準点と、前記第１基準点で特定される平面から一定の距離にある１点以上の点からなり当該第１基準点との位置関係が特定されている第２基準点と、前記第１基準点で特定される平面上に配置され、当該第１基準点との位置関係が特定されている基準部材と、を有することを特徴とする認識対象物である。
【００１０】
請求項８に係る発明は、前記第１基準点と前記第２基準点の位置関係は、アフィン不変量を用いることで特定されていることを特徴とする請求項７に記載の認識対象物である。
請求項９に係る発明は、前記アフィン不変量は、前記第１基準点により形成される三角形の重心位置であることを特徴とする請求項８に記載の認識対象物である。
請求項１０に係る発明は、前記基準部材の位置および形状により前記対象物に識別情報を更に付与することを特徴とする請求項７に記載の認識対象物である。
請求項１１に係る発明は、前記基準部材は、反射板、色部材、白黒部材から選択される少なくとも一種により構成されることを特徴とする請求項７に記載の認識対象物である。
【００１１】
請求項１２に係る発明は、コンピュータに、対象物に配置する基準部材の像を取得する機能と、前記基準部材の像から、３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する機能と、前記第１基準点および前記第２基準点の前記対象物における位置関係を取得する機能と、前記基準部材の像から導出された前記第１基準点および前記第２基準点の位置と、前記対象物における当該第１基準点および当該第２基準点の位置関係より当該対象物の位置を求める機能と、を実現させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、対象物の位置計測を高精度に行うことができる位置計測装置が実現できる。また複数の対象物を別個に識別し、位置計測を行うことができる位置計測装置が実現できる。
請求項２の発明によれば、第１基準点の画像および第２基準点の画像から、第１基準点が配置された平面とその向きが特定され、この平面が設定された対象物の三次元位置および三軸角度を計測できる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、対象物の認識情報も取得することができる位置計測装置が実現できる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、本構成を採用しない場合に比較して、第１基準点および第２基準点の導出が容易になる。
請求項５の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１基準点および第２基準点の導出をより高速にできるようになる。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１基準点および第２基準点の位置をより正確に求めることができるようになる。
【００１３】
請求項７の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、他の認識対象物が近い距離にあった場合でも、どの認識対象物の像であるかを区別しやすくなる。
請求項８の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１基準点と第２基準点との区別が容易になる。
請求項９の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１基準点と第２基準点のとの区別を、より高速に求めることができる。
請求項１０の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、認識対象物に大規模な識別情報を付加することができる。
請求項１１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、認識対象物の製作をより容易に行うことができる。
【００１４】
請求項１２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、対象物の位置計測を高精度に行うことができる機能を、コンピュータにより実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜システム構成＞
図１は、本実施形態が適用される位置計測装置、および位置計測を行う対象物を含んだ位置計測システムを説明した図である。
図１に示した位置計測システムでは、位置計測対象である認識対象物としての対象物１００と、対象物１００の三次元位置および三軸角度を計算する位置計測装置３００とを有する。そして、位置計測装置３００は、対象物１００に配置する基準部材１６の像を撮影する撮影部の一例としてのカメラ３０と、カメラ３０により撮影された画像に基づいて対象物１００の三次元位置および三軸角度を演算する演算装置４０とを備える。
【００１６】
図２（Ａ）〜（Ｂ）は、本実施の形態が適用される対象物１００の構成を示す図である。
図２（Ａ）に示すように、対象物１００には、基準部材１６として基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが設けられている。基準部材１６ａ〜１６ｅは、反射板の一例である再帰反射板により構成される。
基準部材１６ａ〜１６ｄは、対象物１００の表面に設けられる。一方、基準部材１６ｅは、基準部材１６ａ〜１６ｄが配置される平面から一定の高さに位置して設けられる。詳しくは後述するが、基準部材１６ａ〜１６ｅは、後述するように対象物１００上での互いの位置関係が予め定義されている。
【００１７】
なお、図１および図２には、対象物１００として基準部材１６が設けられた直方体状のものが記載されている。しかし、本実施形態では、カメラ３０により撮影された基準部材１６の像に基づいて対象物１００の三次元位置および三軸角度を計算するものであるから、基準部材１６が予め定められた位置関係をなすのであればよく、対象物１００自体の形状は何ら限定されない。
【００１８】
図３は、カメラ３０の構成例を示す図である。
カメラ３０は、基準部材１６（図２参照）から反射された光を収束する光学系３１と、光学系３１により収束された光を検出する撮像素子の一例であるイメージセンサ３２とを備える。
【００１９】
光学系３１は、単一のレンズまたは複数のレンズを組み合わせて構成される。例えば、２つの半球レンズを使用し、その球面側を向かい合わせに組み合わせたツインレンズが用いられる。
【００２０】
イメージセンサ３２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を配列して構成される。このイメージセンサ３２の表面がカメラ３０の撮像面となる。イメージセンサ３２の前面に、基準部材１６の反射光の波長に応じたフィルタを設置することにより、余計な光が排除され、基準部材１６の像のみが撮影されることとなる。本実施の形態の場合、フィルタとして、赤外光を透過させるものを使用し、イメージセンサ３２により赤外光を撮影することが好ましい。このようにすることで、撮影された画像中で背景と基準部材１６の像とのコントラストの差が生じやすく、点画像をより抽出しやすくなる。具体的には例えば、基準部材１６の発光波長または反射光の波長を９００ｎｍとした場合、イメージセンサ３２の前面に８５０ｎｍよりも長い波長だけを透過するフィルタを設置する。
【００２１】
図４は、演算装置４０の構成を説明した図である。
演算装置４０は、図４に示したように、第１基準点および第２基準点の対象物１００における位置関係を記憶する記憶部４１、記憶部４１から第１基準点および第２基準点の対象物１００における位置関係を取得する位置関係取得部４２、撮影部より入力画像を取り込み撮影部により撮影された基準部材１６の像から３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する導出部４３、導出部４３により導出された第１基準点および第２基準点の位置と位置関係取得部４２により取得された第１基準点および第２基準点の位置関係より対象物１００の位置を求め、位置計測結果を出力する演算部４４とからなる。
【００２２】
また、図５は、演算装置４０の動作を説明したフローチャートである。
以下、図４と図５に基づき、演算装置４０の動作の概略を説明する。
演算装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ等で実現される。まず導出部４３が、カメラ３０により撮影された基準部材１６の入力画像を取得する（ステップ１０１）。
次に導出部４３は、予め定められた方法により、基準部材１６の像の位置関係から、画像中での、３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する（ステップ１０２）。
次に、位置関係取得部４２が、記憶部４１から第１基準点および第２基準点の対象物１００上での位置関係を取得する（ステップ１０３）。
そして演算部４４は、導出部４３から第１基準点および第２基準点の画像中での位置を受け取り、また位置関係取得部４２から第１基準点および第２基準点の対象物１００上での位置関係を受け取る（ステップ１０４）。
更に演算部４４は、導出部４３から受け取った第１基準点および第２基準点の画像中での位置と位置関係取得部４２により受け取った第１基準点および第２基準点の対象物１００上での位置関係より対象物１００の三次元位置、三軸角度を求める（ステップ１０５）。
【００２３】
なお、図４に示した演算装置４０では、記憶部４１はこの演算装置４０の内部に設けられていたが、これに限られるものではなく、例えば、演算装置４０の外部ではあるが、位置計測装置３００中に設けるようにしてもよい。また、位置計測装置３００の外部に設けるようにしてもよい。この場合、位置関係取得部４２は、予め用意された通信手段を通じ、第１基準点および第２基準点の位置関係を取得することができる。
【００２４】
＜画像における第１基準点および第２基準点の位置の導出＞
次に、カメラ３０により撮影された画像から、３点以上の第１基準点の位置および１点以上の第２基準点の位置を導出する方法を説明する。
図６は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第１の例である。
図６に示した対象物１００ａには、再帰反射板よりなる長方形形状の４つの基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが概ね四角形形状をなすように各々接して配置している。そして、基準部材１６ｃの両側に切欠き部１７ａ，１７ｂを形成するように基準部材１６ａ〜１６ｄを配置する。また、円形形状の基準部材１６ｅが、基準部材１６ａ〜１６ｄにより形成される四角形の中心部に配置する。
基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｄは、例えば、長辺方向の長さを５０ｍｍとし、短辺方向の長さを１０ｍｍとすることができる。また基準部材１６ｃは、長辺方向の長さを３０ｍｍとし、短辺方向の長さを１０ｍｍとすることができる。このように基準部材１６ａ〜１６ｄの大きさを採った場合、切欠き部１７ａ，１７ｂは、長辺方向が１０ｍｍであり、短辺方向が５ｍｍの長方形形状となる。また、基準部材１６ｅは直径１０ｍｍとすることができる。
【００２５】
基準部材１６ａの両端には第１基準点１１，１２が配置する。詳しくは、第１基準点１１は、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ｄの長辺方向の中心線上である点ａ１に配置する。また、第１基準点１２は、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上にあると共に、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上である点ａ２に配置する。また、第１基準点１３は、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上であり、かつ基準部材１６ｃの短辺方向の中心線上である点ａ３に位置するように配置する。更に、第２基準点１５は、点ａ１，ａ２の中点と点ａ３とを結ぶ線分の中点の位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３の３点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。ここで、第１基準点１１〜１３および後述する第１基準点１４（図示せず）は、同一平面上に配置され、第２基準点１５は、この平面上より一定の高さになるように配置している。
【００２６】
このように、基準部材１６ａ〜１６ｅが配置した対象物１００ａにおいて、カメラ３０により撮影された基準部材１６ａ〜１６ｅの像から、第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の画像中での位置を導出するには、基準部材１６ａ〜１６ｅの幾何学的配置を利用することができる。即ち、中点の位置は、アフィン変換の前後で保存されるアフィン不変量である。よって、カメラ３０により撮影された画像においても第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の位置関係は概ね保存される。
より具体的には、カメラ３０により撮影された基準部材１６ａ〜１６ｄの像からエッジ線を抽出し、このエッジ線を基にして、基準部材１６ａ〜１６ｄの中心線を求める。第１基準点１１〜１３の像は、これらの中心線上にあることがわかっているので、第１基準点１１〜１３の位置は導出できることになる。また、第２基準点１５は、点ａ１およびａ２の中点である点ａ１２と、点ａ３とを結ぶ線分の中点の位置である点ｈに配置することを利用してその位置を導出することができる。
【００２７】
このように、基準部材を設けることにより、第１基準点および第２基準点だけを設ける場合よりも対象物の区別が容易になる。そのため、例えば、他の対象物が近い距離にあった場合でも、基準部材の位置関係が異なれば、どの対象物の像であるかを区別しやすくなる。即ち、基準部材を用いて、対象物を縁取りすることで、複数の対象物がカメラ３０により同時に撮像されても、どの対象物がカメラ３０に近いのかが判別しやすく、１つの対象物が他の対象物により一部分隠されているような場合でも、簡易に区別しやすくなる。
【００２８】
ここで、図６に示した対象物１００ａでは、基準部材１６ａ〜１６ｄは、各々接して配置され、概ね四角形形状を形成していたが、特に接している必要はない。
【００２９】
図７は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第２の例である。
図７に示した対象物１００ｂでは、再帰反射板よりなる長方形形状の４つの基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが配置されている点では、図６に示した対象物１００ａと同様であるが、それぞれの基準部材１６ａ〜１６ｄは、各々必ずしも接してはいない。
ここで、基準部材１６ａは、長辺方向の長さが、５０ｍｍであり、短辺方向の長さが１０ｍｍとすることができる。また、基準部材１６ｂ，１６ｄは、長辺方向の長さが、３５ｍｍであり、短辺方向の長さが１０ｍｍとすることができる。更に、基準部材１６ｃは、長辺方向の長さが、３０ｍｍであり、短辺方向の長さが１０ｍｍとすることができる。そしてこの場合、切欠き部１７ａ，１７ｂは、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形形状となる。なお、この対象物１００ｂにおいて、基準部材１６ｅの配置と大きさは、図６に示した対象物１００ａの場合と同様である。
【００３０】
本実施の形態において、第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の配置は、図６に示した対象物１００ａと同様である。即ち、基準部材１６ａの両端部には第１基準点１１，１２が配置している。この第１基準点１１は、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ｄの長辺方向の中心線である点ａ１に配置する。また、第１基準点１２は、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上にあると共に、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上である点ａ２に配置する。また、第１基準点１３は、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上であり、かつ基準部材１６ｃの短辺方向に中心線上である点ａ３に位置するように配置する。更に、第２基準点１５は、点ａ１およびａ２の中点である点ａ１２と、点ａ３とを結ぶ線分の中点の位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３の３点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。
【００３１】
このように、基準部材１６ａ〜１６ｄの大きさや配置を変更しても、その中点の位置関係等の幾何学的特徴は維持されている。そのため、図６において説明した方法と同様の方法で、第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の画像中での位置の導出が可能である。
【００３２】
ここで、上述した対象物１００ａ，１００ｂでは、基準部材１６ａ〜１６ｄは、長方形形状であったがこれに限るものではなく、その形状は自由に選択することができる。
【００３３】
また図８は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第３の例である。
図８に示した対象物１００ｃには、再帰反射板よりなる円形形状の基準部材１６ａと長方形形状の基準部材１６ｂ，１６ｃが配置している。ここで、基準部材１６ｂ，１６ｃは、基準部材１６ａの内部に互いに直交するように配置する。
基準部材１６ａは、例えば、幅を５ｍｍとし、内径を４０ｍｍとすることができる。また、基準部材１６ｂ，１６ｃは、長辺方向の長さを４０ｍｍとし、短辺方向の長さを５ｍｍとすることができる。
【００３４】
本実施の形態において、第１基準点１１，１２は、基準部材１６ａ上に配置される。詳しくは、第１基準点１１，１２は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの円周方向の中心線上となる点ａ１および点ａ２に配置する。また、第１基準点１３は、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの円周方向の中心線上となる点ａ３に配置する。
更に、第２基準点１５は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線と基準部材１６ｃの長辺方向の中心線の交点である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３の３点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。
【００３５】
本実施の形態の対象物１００ｃにおいて、カメラ３０により撮影された画像中での第１基準点１１〜１３と第２基準点１５の位置を導出するには、上述した場合と同様に基準部材１６ａ〜１６ｃの幾何学的配置を利用することができる。
即ち、カメラ３０により撮影された基準部材１６ａ〜１６ｃの像からエッジ線を抽出する。そして、円形形状の基準部材１６ａの像を抽出し、その円周方向の中心線を求める。第１基準点１１〜１３の像は、この中心線上にあることがわかっているので、第１基準点１１〜１３と第２基準点１５の画像中での位置は導出できることになる。
【００３６】
このような対象物１００ｃは、基準部材１６ａが円形形状で曲線で構成されており、角がないため人が身につけたときに安全になりやすいという利点がある。
【００３７】
また、基準部材の形状や位置に対し、種々の情報を付与することができる。例えば、認識情報として用いることが考えられる。対象物をＩＤ（identification）番号を付与したカードとし、ＩＤ番号とそれに対応した基準部材の形状や位置が対応付けられているＩＤテーブルを参照することで、ＩＤ番号を認識することができる。
【００３８】
図９は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第４の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する場合を説明した図である。
図９に示した対象物１００ｄには、図８で説明した対象物１００ｃと同様に再帰反射板よりなる円形形状の基準部材１６ａと長方形形状の基準部材１６ｂ，１６ｃが、配置している。そして、基準部材１６ｂ，１６ｃは、基準部材１６ａの内部に互いに直交するように配置する。但し、基準部材１６ａには切欠き部１７ａが設けられている。
基準部材１６ａ〜１６ｃの大きさは、図８で説明した対象物１００ｃの場合と同様とすることができる。また、切欠き部１７ａの円周方向の長さは、５ｍｍとすることができる。
【００３９】
本実施の形態の対象物１００ｄにおいて、第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の配置は、図８で説明した対象物１００ｃの場合と同様である。そのため第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の画像中での位置の導出も同様の方法で行うことができる。
【００４０】
ここで、基準部材１６ａの切欠き部１７ａの位置により、対象物１００ｄにＩＤ番号を付与することができる。即ち、切欠き部１７ａの中心部位置ｋとそれに対応付けられているＩＤテーブルを参照することで、ＩＤ番号を認識することが可能になる。
【００４１】
また図１０は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第５の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する他の例を説明した図である。
図１０に示した対象物１００ｅには、再帰反射板よりなる円形形状の基準部材１６ａと長方形形状の基準部材１６ｂ，１６ｃが、配置している。そして、基準部材１６ｂ，１６ｃは、基準部材１６ａの内部に互いに直交するように「Ｔ」の字状に配置する。また、対象物１００ｅには、円形形状の基準部材１６ｄ，１６ｅが更に設けられている。そして、基準部材１６ｄは、基準部材１６ａにより構成される円形の内側に配置し、基準部材１６ｅは、基準部材１６ａにより構成される円形の外側に配置する。
基準部材１６ａは、例えば、幅が５ｍｍであり、内径を４０ｍｍとすることができる。また、基準部材１６ｂは、長辺方向の長さが４０ｍｍであり、短辺方向の長さが５ｍｍとすることができる。基準部材１６ｃは、長辺方向の長さが１７．５ｍｍであり、短辺方向の長さが５ｍｍとすることができる。基準部材１６ｄ，１６ｅは、直径５ｍｍとすることができる。
【００４２】
本実施の形態における対象物１００ｅの第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の幾何学的な配置は、図８に示した対象物１００ｃおよび図９に示した対象物１００ｄと同様である。即ち、第１基準点１１，１２は、基準部材１６ａ上に配置する。そして、第１基準点１１，１２は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの円周方向の中心線上となる点ａ１および点ａ２に配置する。また、第１基準点１３は、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの円周方向の中心線上となる点ａ３に配置する。
更に、第２基準点１５は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線と基準部材１６ｃの長辺方向の中心線の交点の位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３の３点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。
【００４３】
また対象物１００ｅの第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の画像中での位置の導出も図８に示した対象物１００ｃおよび図９に示した対象物１００ｄ同様の方法で行うことができる。
【００４４】
ここで、対象物１００ｅでは、基準部材１６ｄ，１６ｅの位置により、対象物１００ｅにＩＤ番号を付与することができる。即ち、基準部材１６ｄ，１６ｅの中心部位置である点ｋ１，ｋ２とそれに対応付けられているＩＤテーブルを参照することで、ＩＤ番号を認識することが可能になる。本実施の形態の対象物１００ｅでは、ＩＤ番号を付与するための手段が基準部材１６ｄ，１６ｅの２つあるため、ＩＤ番号を付与できる数が増加し、より大きな規模でのＩＤ番号の認識が可能となる。
【００４５】
また更に図１１は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第６の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する更に他の例を説明した図である。
図１１に示した対象物１００ｆには、再帰反射板よりなる台形形状の基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃが互いに接し、全体として二等辺三角形形状になるように配置している。また、対象物１００ｆには、円形形状の基準部材１６ｄが更に設けられている。そして、基準部材１６ｄは、基準部材１６ａ〜１６ｃにより構成される三角形の外側に配置する。
基準部材１６ａ〜１６ｃは、例えば、幅が５ｍｍとすることができる。そして、基準部材１６ａ〜１６ｃの長辺方向の中心線により形成される二等辺三角形の底辺を４０ｍｍとし、高さが５０ｍｍとするようにすることができる。また、基準部材１６ｄは、直径５ｍｍとすることができる。
【００４６】
そして、基準部材１６ａ〜１６ｃの中心線により形成される二等辺三角形の頂点部には第１基準点１１〜１３が配置している。ここでは、第１基準点１２，１３は二等辺三角形の底辺の両端にある頂点である点ａ２，ａ３の位置にそれぞれ配置し、第１基準点１１は、他の１つの頂点である点ａ１の位置に配置する。更に、第２基準点１５は、第１基準点１１〜１３により形成される二等辺三角形の重心の位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３の３点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。
【００４７】
本実施の形態の対象物１００ｆにおいて、カメラ３０により撮影された像から第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の位置を導出するには、まず基準部材１６ａ〜１６ｃの長辺方向の中心線を抽出する。第１基準点１１〜１３は、これらの中心線により構成される三角形の頂点にあることがわかっているので、第１基準点１１〜１３の位置は導出できることになる。また、重心の位置は、アフィン変換の前後で保存されるアフィン不変量である。よって、第２基準点１５は、点ａ１，ａ２，ａ３により形成される三角形の重心位置に配置することを利用してその位置が導出できる。
【００４８】
ここで、基準部材１６ｄの位置により、対象物１００ｆにＩＤ番号を付与することができる。即ち、基準部材１６ｄの中心部位置である点ｋとそれに対応付けられているＩＤテーブルを参照することで、ＩＤ番号を認識することが可能になる。
【００４９】
また更に図１２は、基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第７の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する更に他の例を説明した図である。
図１２に示した対象物１００ｇには、再帰反射板よりなる長方形形状の基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃが互いに接して配置している。
基準部材１６ａは、長辺方向の長さが２５ｍｍであり、短辺方向の長さが５ｍｍとすることができる。基準部材１６ｂ，１６ｃは、長辺方向の長さが５０ｍｍであり、短辺方向の長さが５ｍｍとすることができる。
【００５０】
基準部材１６ｃの両端には第１基準点１１，１３が配置する。詳しくは、第１基準点１１は、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上である点ａ１に配置する。また、第１基準点１３は、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上にあると共に、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上である点ａ３に配置する。また、第１基準点１２は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上であり、かつ点ａ３が位置する側とは逆側の末端部である点ａ２に配置する。
更に、第２基準点１５は、点ａ１，ａ２，ａ３を頂点として構成される三角形の重心の位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３の３点を通る平面上から１０ｍｍの高さになるように配置する。
【００５１】
本実施の形態の対象物１００ｇにおいて、第１基準点１１〜１３は、基準部材１６ａ〜１６ｃの中心線により形成される三角形の頂点部の点ａ１〜ａ３に配置する。また第２基準点１５は、第１基準点１１〜１３により形成される二等辺三角形の重心の位置である点ｈの位置に配置する。よって、カメラ３０により撮影された像から第１基準点１１〜１３および第２基準点１５の位置を導出するには、図１１で説明した方法と同様の方法で行うことができる。
【００５２】
また、対象物１００ｇにＩＤ番号を付与するには、例えば、基準部材１６ａの点ａ１が位置する側とは逆側の末端部である点ｍ１の位置を利用することができる。
【００５３】
なお、上述した例では、第１基準点は３点であり、第２基準点は１点であったが、これに限られるものではなく、第１基準点は３点以上であればよく、第２基準点は１点以上であればよい。
【００５４】
図１３は、４点の第１基準点と１点の第２基準点と基準部材を備え、基準部材の位置関係から各基準点を導出する方法を説明した第１の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する例を説明した図である。
図１３に示した対象物１００ｈには、再帰反射板よりなる長方形形状の基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが互いに接し、全体として長方形形状になるように配置している。そして、この基準部材１６ａ〜１６ｄから構成される長方形形状の中心部には基準部材１６ｅが設置されている。
また基準部材１６ａには、切欠き部１７ａ，１７ｂが設けられている。更に基準部材１６ｃには、切欠き部１７ｃ，１７ｄが、基準部材１６ｄには、切欠き部１７ｅ，１７ｆが設けられている。また、基準部材１６ｂには、長方形形状の突起部１８ａ，１８ｂが設けられている。
基準部材１６ａ〜１６ｄは、長辺方向の長さが５０ｍｍであり、短辺方向の長さが５ｍｍとすることができる。また切欠き部１７ａ〜１７ｆは、切欠きの部分の幅を３ｍｍとすることができる。更に、突起部１８ａ，１８ｂは、８ｍｍ×３ｍｍの大きさとすることができる。また、基準部材１６ｅは、直径７ｍｍとすることができる。
【００５５】
本実施の形態では、第１基準点１２，１３は、基準部材１６ｂの両端に配置し、第１基準点１１，１４は、基準部材１６ｄの両端に配置する。詳しくは、第１基準点１２は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上である点ａ２に配置する。また、第１基準点１３は、基準部材１６ｂの長辺方向の中心線上にあると共に、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上である点ａ３に配置する。更に、第１基準点１１は、基準部材１６ｄの長辺方向の中心線上であると共に、基準部材１６ａの長辺方向の中心線上である点ａ１に配置する。また、第１基準点１４は、基準部材１６ｄの長辺方向の中心線上にあると共に、基準部材１６ｃの長辺方向の中心線上である点ａ４に配置する。
更に、第２基準点１５は、基準部材１６ｅの中心部位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の４点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。
【００５６】
本実施の形態の対象物１００ｈにおいて、カメラ３０により撮影された像から、第１基準点１１〜１４および第２基準点１５の位置を導出するには、まず基準部材１６ａ〜１６ｄの長辺方向の中心線を抽出する。第１基準点１１〜１４は、これらの中心線により構成される四角形の頂点にあることがわかっているので、第１基準点１１〜１４の位置は導出できることになる。また、また第２基準点１５は、基準部材１６ｅの中心部位置を求めることによりその位置を導出できる。
【００５７】
ここで、切欠き部１７ａ〜１７ｆ、および突起部１８ａ，１８ｂが設けられている位置をＩＤ番号を付与するのに利用することができる。即ち、切欠き部１７ａ〜１７ｆの中心部位置である点ｐ１１，ｐ１２，ｐ３１，ｐ３２，ｐ４１，ｐ４２の位置および突起部１８ａ，１８ｂの長辺方向の中心線と基準部材１６ｂの長辺方向の中心線が交差位置である点ｐ２１，ｐ２２の位置を利用する。これらの位置とそれに対応付けられているＩＤテーブルを参照することで、ＩＤ番号を認識することが可能になる。
【００５８】
ここで、これらの点ｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，ｐ２２，ｐ３１，ｐ３２，ｐ４１，ｐ４２を位置を算出するのには、例えば、基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの中における複比を使用することができる。この複比は下記の数１式により算出できる。
【００５９】
【数１】
2010127701.tif 000003
【００６０】
基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにおいて、４０ｍｍの範囲内で、３ｍｍピッチで点ｐ１１，点ｐ１２，点ｐ２１，点ｐ２２，点ｐ３１，点ｐ３２，点ｐ４１，点ｐ４２を移動させても、その複比を識別できる。即ち、基準部材１６ａ〜１６ｄの各部材毎に１３箇所のうち２箇所を選んでこれらの各点を配置できることになる。但し、点ｐ１１と点ｐ１２、点ｐ２１と点ｐ２２、点ｐ３１と点ｐ３２、点ｐ４１と点ｐ４２については識別の容易性から隣り合わないことが好ましい。この制限の基で、例えば、基準部材１６ａの点ｐ１１と点ｐ１２が配列することができる組み合わせを考える。まず、点ｐ１１については、１３箇所のうち３番目から１３番目の１１点の何れかを採ることができる。そして点ｐ１２は、点ｐ１１とその両脇の点である３点以外の箇所である１０点の何れかを採ることができる。点ｐ１１と点ｐ１２は入れ替えても区別が付かないので、結局点ｐ１１と点ｐ１２が取り得る組み合わせとしては、１１×１０／２＝５５通りとなる。
【００６１】
この組み合わせの数は他の基準部材１６ｂ〜１６ｄでも同様であるので、全体では、５５×５５×５５×５５＝９１５０６２５通りの組み合わせが可能となる。即ち９００万通り以上のＩＤ番号を付与することができる。また、この方法において、切欠き部と突起部を組み合わせる手法を採ることもできるため、更に付与できるＩＤ番号を増加させることも容易である。
【００６２】
なお、付与できるＩＤ番号の組み合わせをそれほど多くする必要がないときは、例えば、基準部材１６ａ〜１６ｄに設ける切欠き部や突起部を各１箇所ずつにしてもよい。
また、対象物１００ｈにおいて、基準部材１６ａ，１６ｃ，１６ｄは切欠き部１７ａ〜１７ｆにより分断されていたが、必ずしも分断する必要はなく、部分的につながっていてもよい。
【００６３】
また図１４は、４点の第１基準点と１点の第２基準点と基準部材を備え、基準部材の位置関係から各基準点を導出する方法を説明した第２の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する他の例を説明した図である。
図１４に示した対象物１００ｉは、図１３で説明した対象物１００ｈと基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、切欠き部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ、および突起部１８ａ，１８ｂ、第１基準点１１〜１４、第２基準点１５の配置は同様の構成を採る。但し、締結部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆにより基準部材１６ａ，１６ｃ，１６ｄは分断されず部分的につながっている。
この場合でも、図１３において説明した場合と比較して、幾何学的特徴は維持されている。よって、図１３において説明した場合と同様の方法で第１基準点１１〜１４および第２基準点１５の画像中での位置の導出が可能である。
また、対象物１００ｉの場合には、基準部材１６ａ〜１６ｄが連続して配置しているので、画像処理において１つの連続した画像を検出する単純なアルゴリズムを利用することができる利点がある。
【００６４】
また更に図１５は、４点の第１基準点と１点の第２基準点と基準部材を備え、基準部材の位置関係から各基準点を導出する方法を説明した第３の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する更に他の例を説明した図である。
図１５に示した対象物１００ｊには、再帰反射板よりなる円形形状の基準部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈ，１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｌが正方形の各辺および各頂点上に配置している。また、円形形状の基準部材１６ｍがこの正方形の中心部に配置している。
基準部材１６ａ〜１６ｌのうち、基準部材１６ｅ，１６ｆは、直径３ｍｍとすることができる。またその他は、直径７ｍｍとすることができる。
【００６５】
第１基準点１１は、基準部材１６ａの中心部であり、また正方形の頂点部である点ａ１に配置する。同様に第１基準点１２〜１４は、基準部材１６ｄ，１６ｇ，１６ｊの中心部であり、正方形の頂点部である点ａ２〜点ａ４にそれぞれ配置する。また、第２基準点１５は、基準部材１６ｍの中心部位置である点ｈの位置であり、かつ点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の４点を通る平面上から５ｍｍの高さになるように配置する。
【００６６】
本実施の形態の対象物１００ｊにおいて、カメラ３０により撮影された像から、第１基準点１１〜１４および第２基準点１５の位置を導出するには、まず基準部材１６ａ〜１６ｍのうち四隅にある基準部材１６ａ，１６ｄ、１６ｇ，１６ｊを抽出する。第１基準点１１〜１４は、抽出されたこれらの基準部材１６ａ，１６ｄ、１６ｇ，１６ｊの中心部の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４にあることがわかっているので、第１基準点１１〜１４の位置は導出できる。また、第２基準点１５は、基準部材１６ａ，１６ｄ、１６ｇ，１６ｊの中央部にある基準部材１６ｍを求め、その中心部の点ｈを求めることでその位置を導出することができる。
【００６７】
ここで、基準部材１６ａ〜１６ｍのうち第１基準点１１〜１４が配置されている基準部材１６ａ，１６ｄ，１６ｇ，１６ｊ，１６ｍを除いたものはＩＤ番号を付与するのに利用することができる。即ち、これらの基準部材の中心部位置である点ｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，ｐ２２，ｐ３１，ｐ３２，ｐ４１，ｐ４２の位置が利用できる。
【００６８】
本実施の形態においては、対象物１００ｈ，１００ｉと同様に大規模なＩＤ番号を付与することができる。またそれと共に長方形形状の基準部材を用いなくても基準部材１６ａ〜１６ｌの並べ方で外周形状を表すことも可能となる。
なお本実施の形態においては、外周形状は正方形であったが、これに限るものではなく、例えば、円形形状としてもよい。
【００６９】
なお以上説明した対象物１００ａ〜１００ｊにおいて、説明の便宜上、第１基準点１１〜１４および第２基準点１５を黒点により図示していたが、実際の対象物１００ａ〜１００ｊには、必ずしもこのような黒点を設ける必要はない。但し、この位置に更に発光点を設置することにより各基準点の位置がより明確になり、対象物１００ａ〜１００ｊの位置計測の精度がより向上しやすくなる。この発光点としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成されていることが好ましい。または、発光点を基準部材１６と同様に再帰反射板により構成し、カメラ３０の近くに設けられた照明装置から光を照射し、再帰反射板による反射光をカメラ３０により撮影するようにしてもよい。この場合、例えば、基準部材１６により反射される色を異なるようにすれば、第１基準点１１〜１４および第２基準点１５と基準部材１６との区別は可能である。
また、対象物１００ａ〜１００ｊにおいて基準部材として反射板の一例としての再帰反射板を使用していたが、これに限られるものではなく、例えば、色部材、白黒部材等を使用することもできる。
【００７０】
＜対象物１００の三次元位置、三軸角度の計算＞
次に、対象物１００の三次元位置および三軸角度を計算する方法を、対象物１００に３点の第１基準点１１〜１３と１点の第２基準点１５が配置される場合を例に取り説明を行う。
【００７１】
図１６は、対象物１００の三次元位置および三軸角度を計算する方法を説明する図である。
まず、図１６に示すように、カメラ３０により撮影された画像上（イメージセンサ３２上）の第１基準点１１〜１３の像に基づいて、カメラ３０の光学中心Ｏから第１基準点１１〜１３の各々への方向ベクトルｄｉ（ｉ＝１、２、３）を算出する。方向ベクトルｄｉは、カメラ３０の撮像面における第１基準点１１〜１３の像と光学中心Ｏとを結ぶ直線上にあり、光学中心Ｏを始点とする規格化された単位ベクトルである。また、第１基準点１１への方向を方向ベクトルｄ１（＝［ｘ１，ｙ１，ｚ１］）、第１基準点１２への方向を方向ベクトルｄ２（＝［ｘ２，ｙ２，ｚ２］）、第１基準点１３への方向を方向ベクトルｄ３（＝［ｘ３，ｙ３，ｚ３］）とする。
【００７２】
カメラ３０の光学中心Ｏを基準として、第１基準点１１の位置ベクトルをｐ１、第１基準点１２の位置ベクトルをｐ２、第１基準点１３の位置ベクトルをｐ３とする。これらの位置ベクトルｐｉ（ｉ＝１、２、３）は、それぞれ上記の方向ベクトルｄｉと重なる。そこで、各位置ベクトルｐｉの長さを表す係数をｔ１、ｔ２、ｔ３とすると、各位置ベクトルｐｉは次式で表せる。
【００７３】
【数２】
2010127701.tif 000004
【００７４】
第１基準点１１〜１３が形成する三角形の形状は予めわかっているので、三角形の各辺の長さ（各基準点１１〜１３間の長さ）を、ａ１ａ２＝Ｌ１、ａ２ａ３＝Ｌ２、ａ３ａ１＝Ｌ３とすると、次式が得られる。
【００７５】
【数３】
2010127701.tif 000005
【００７６】
これを整理すると、次式が得られ、
【００７７】
【数４】
2010127701.tif 000006
【００７８】
さらに次式が得られる。
【００７９】
【数５】
2010127701.tif 000007
ただし、
Ａ１＝ｘ１ｘ２＋ｙ１ｙ２＋ｚ１ｚ２、
Ａ２＝ｘ２ｘ３＋ｙ２ｙ３＋ｚ２ｚ３、
Ａ３＝ｘ３ｘ１＋ｙ３ｙ１＋ｚ３ｚ１
である。
【００８０】
実数解を持つために、次式の条件を満たす実数ｔ１、ｔ２、ｔ３をそれぞれ上記の数５式に代入し、数５式が成立する全てのｔ１、ｔ２、ｔ３を求める。
【００８１】
【数６】
2010127701.tif 000008
【００８２】
通常、数６式が成立するｔ１、ｔ２、ｔ３の組は複数存在する。そこで、第２基準点１５の位置に基づいて、複数のｔ１、ｔ２、ｔ３の組（候補）の中から特定の係数ｔ１、ｔ２、ｔ３の組を選択する。
具体的には、まず、算出した全ての係数ｔ１、ｔ２、ｔ３の組に対応する位置ベクトルａ１、ａ２、ａ３の組をそれぞれ算出し、ａ１、ａ２、ａ３の組で構成される三角形の三次元位置と三軸角度を求める。そして、各三角形の三次元位置および三軸角度に基づき、各三角形に対する第２基準点１５の位置を計算し、位置ベクトルｐ４とする。次に、位置ベクトルｐ４の点をカメラ３０で撮影した場合の画像上の位置（画像位置）を計算し、計算値と実際に撮影された第２基準点１５の画像位置とを比較する。そして、実際の画像位置との差が最も小さい位置ベクトルｐ４に対応する三角形を抽出し、この三角形に対応するｔ１、ｔ２、ｔ３の組を正解とする。
【００８３】
以上のようにして、第１基準点１１〜１３の方向ベクトルｄ１、ｄ２、ｄ３および距離ｔ１、ｔ２、ｔ３が特定されたため、第１基準点１１〜１３で形成される三角形（およびこれを含む対象物１００）の三次元位置および三軸角度が求まることとなる。
なお、第１基準点１１〜１３および第２基準点１５を用いた対象物１００の三次元位置および三軸角度の計算方法は、上記の手順に限定されるものではない。例えば、上記の手順では複数のｔ１、ｔ２、ｔ３の組を求めた後に第２基準点１５の画像位置に基づいて１つの解を抽出したが、初めから第１基準点１１〜１３の各々の画像位置と第２基準点１５の画像位置との関係を考慮して第１基準点１１〜１３および第２基準点１５までの距離ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施形態が適用される位置計測装置、および位置計測を行う対象物を含んだ位置計測システムを説明した図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｂ）は、本実施の形態が適用される対象物の構成を示す図である。
【図３】カメラの構成例を示す図である。
【図４】演算装置の構成を説明した図である。
【図５】演算装置の動作を説明したフローチャートである。
【図６】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第１の例である。
【図７】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第２の例である。
【図８】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第３の例である。
【図９】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第４の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する場合を説明した図である。
【図１０】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第５の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する他の例を説明した図である。
【図１１】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第６の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する更に他の例を説明した図である。
【図１２】基準部材の位置関係から３点の第１基準点の位置および１点の第２基準点の位置を導出する方法を説明した第７の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する更に他の例を説明した図である。
【図１３】４点の第１基準点と１点の第２基準点と基準部材を備え、基準部材の位置関係から各基準点を導出する方法を説明した第１の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する例を説明した図である。
【図１４】４点の第１基準点と１点の第２基準点と基準部材を備え、基準部材の位置関係から各基準点を導出する方法を説明した第２の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する他の例を説明した図である。
【図１５】４点の第１基準点と１点の第２基準点と基準部材を備え、基準部材の位置関係から各基準点を導出する方法を説明した第３の例であり、対象物にＩＤ番号を付与する更に他の例を説明した図である。
【図１６】対象物の三次元位置および三軸角度を計算する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００８５】
１１〜１４…第１基準点、１５…第２基準点、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈ，１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｌ，１６ｍ…基準部材、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ…切欠き部、１８ａ，１８ｂ…突起部，３０…カメラ、３１…光学系、３２…イメージセンサ、４０…演算装置、４１…記憶部、４２…位置関係取得部、４３…導出部、４４…演算部、１００…対象物、３００…位置計測装置
【図１】
2010127701.tif 000009
【図２】
2010127701.tif 000010
【図３】
2010127701.tif 000011
【図４】
2010127701.tif 000012
【図５】
2010127701.tif 000013
【図６】
2010127701.tif 000014
【図７】
2010127701.tif 000015
【図８】
2010127701.tif 000016
【図９】
2010127701.tif 000017
【図１０】
2010127701.tif 000018
【図１１】
2010127701.tif 000019
【図１２】
2010127701.tif 000020
【図１３】
2010127701.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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