【手続補正書】
【提出日】平成17年6月10日(2005.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測方法であって、
前記対象物体に装着した主観視点撮像手段によって情景を撮像する主観視点撮像工程と、
前記対象物体を客観視点撮像手段によって撮像する客観視点撮像工程と、
前記主観視点撮像工程で取得された第１の画像から、前記情景中に配置された第１の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第１の検出工程と、
前記客観視点撮像工程で取得された第２の画像から、前記対象物体上または前記主観視点撮像手段上に配置された第２の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第２の検出工程と、
前記第１の検出工程で検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記第２の検出工程で検出した前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量とを用いて、前記対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢算出工程と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測方法。
【請求項２】
情景を撮像する撮像装置を計測対象物体として、当該対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測方法であって、
前記撮像装置を客観視点撮像手段によって撮像する客観視点撮像工程と、
前記撮像装置によって取得された第１の画像から、前記情景中に配置された第１の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第１の検出工程と、
前記客観視点撮像工程で取得された第２の画像から、前記撮像装置上に配置された第２の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第２の検出工程と、
前記第１の検出工程で検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記第２の検出工程で検出した前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量とを用いて、前記撮像装置の位置及び姿勢を算出する位置姿勢算出工程と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測方法。
【請求項３】
前記客観視点撮像手段は、前記情景中に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項４】
前記客観視点撮像手段は複数のカメラからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項５】
前記位置姿勢算出工程は更に、
前記対象物体の位置及び姿勢の推定値に基づいて、前記第１の画像内における前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記第２の画像内における前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量との各々を推定する推定工程と、
前記第１及び第２の検出工程で検出した前記第１及び第２の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記推定工程で推定した該指標各々の画像座標に関わる特徴量との間の誤差を軽減させるように、前記対象物体の位置及び姿勢の推定値を補正する補正工程と
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項６】
前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量は前記第１の指標によって定まる１点または複数点の画像座標であり、前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量は前記第２の指標によって定まる１点または複数点の画像座標であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項７】
前記第１の指標と前記第２の指標として少なくとも各々１点以上の画像座標が検出可能な指標が設定されており、前記第１の検出工程と前記第２の検出工程で検出される画像座標の総数が３点以上であることを特徴とする請求項６に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項８】
前記位置姿勢算出工程は、
前記第２の検出工程で検出した前記第２の指標の画像座標を用いて前記対象物体の位置に関する情報を算出する位置算出工程と、
前記第１の検出工程で検出した前記第１の指標の画像座標を用いて前記対象物体の姿勢に関する情報を算出する姿勢算出工程と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項９】
前記第２の指標として１点の指標が設定されており、前記第１の指標として少なくとも２点以上の画像座標が検出可能な指標が設定されていること特徴とする請求項８に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項１０】
現実空間を撮像する第１の撮像手段の位置姿勢パラメータを算出する位置姿勢計測装置であって、
前記第１の撮像手段が撮像する第１の画像から、前記現実空間に配置された第１の指標の画像座標を検出する第１の画像座標検出工程と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が従前に算出された位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第１の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第１の指標の推定画像座標を求める第１の推定画像座標検出工程と、
前記第１の画像上における、前記第１の画像座標検出工程による画像座標と前記第１の推定画像座標検出工程による推定画像座標との第１の誤差座標を求める第１の誤差座標計算工程と、
前記第１の撮像手段を含む第２の画像を第２の撮像手段によって撮像する第２の撮像工程と、
前記第２の画像から、前記第１の撮像手段に配置された第２の指標の画像座標を検出する第２の画像座標検出工程と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が前記従前に算出された位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第２の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第２の指標の推定画像座標を求める第２の推定画像座標検出工程と、
前記第２の画像上における、前記第２の画像座標検出工程による画像座標と前記第２の推定画像座標検出工程による推定画像座標との第２の誤差座標を求める第２の誤差座標計算工程と、
前記第１の誤差座標と前記第２の誤差座標とを用いて、前記従前に算出された位置姿勢パラメータを補正するための補正値を求める補正値計算工程と、
前記補正値を用いて、前記従前に算出された位置姿勢パラメータを補正する補正工程と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測方法。
【請求項１１】
現実空間を撮像する第１の撮像手段に装着され、当該第１の撮像手段との位置姿勢関係が既知の対象物体の第１の位置姿勢パラメータを算出する位置姿勢計測方法であって、
前記第１の撮像手段が撮像する第１の画像から、前記現実空間に配置された第１の指標の画像座標を検出する第１の画像座標検出工程と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が従前に算出された第２の位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第１の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第１の指標の推定画像座標を求める第１の推定画像座標検出工程と、
前記第１の画像上における、前記第１の画像座標検出工程による画像座標と前記第１の推定画像座標検出工程による推定画像座標との第１の誤差座標を求める第１の誤差座標計算工程と、
前記対象物体を含む第２の画像を第２の撮像手段によって撮像する第２の撮像工程と、
前記第２の画像から、前記第１の撮像手段もしくは前記対象物体に配置された第２の指標の画像座標を検出する第２の画像座標検出工程と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が前記従前に算出された第２の位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第２の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第２の指標の推定画像座標を求める第２の推定画像座標検出工程と、
前記第２の画像上における、前記第２の画像座標検出工程による画像座標と前記第２の推定画像座標検出工程による推定画像座標との第２の誤差座標を求める第２の誤差座標計算工程と、
前記第１の誤差座標と前記第２の誤差座標とを用いて、前記従前に算出された第２の位置姿勢パラメータを補正するための補正値を求める補正値計算工程と、
前記補正値を用いて、前記従前に算出された第２の位置姿勢パラメータを補正する補正工程と、
前記補正工程により補正された前記第２の位置姿勢パラメータを用いて、前記第１の撮像手段と既知の位置姿勢関係にある前記対象物体の前記第１の位置姿勢パラメータを求めるパラメータ計算工程と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測方法。
【請求項１２】
前記第２の検出工程で検出する前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量は、前記第２の指標の画像座標であり、
前記位置姿勢算出工程は、前記第２の検出工程で検出した前記第２の指標の画像座標、及び前記客観視点撮像手段の位置姿勢に基づいて、前記第２の指標の３次元空間中における位置を拘束する直線を求め、前記第２の指標が前記直線上に存在するという拘束の元に、前記第１の検出工程で検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量に基づいて、前記対象物体の位置及び姿勢を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項１３】
前記位置姿勢算出工程は、前記直線上における前記第２の指標の位置を表す媒介変数と、前記対象物体の姿勢を表すパラメータを未知数として、前記第１の検出工程で検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量に基づいてこれらの未知数を求めることにより、前記対象物体の位置及び姿勢を算出することを特徴とする請求項１２に記載の位置姿勢計測方法。
【請求項１４】
情景を撮像する撮像装置を計測対象物体として、当該対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測方法であって、
前記撮像装置によって取得された画像から、前記情景中に配置された第１の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する検出工程と、
前記撮像装置に配置された第２の指標の位置を計測する計測工程と、
前記検出工程で検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記計測工程で計測した前記第２の指標の位置とを用いて、前記撮像装置の位置及び姿勢を算出する位置姿勢算出工程と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測方法。
【請求項１５】
対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測装置であって、
前記対象物体に装着して情景を撮像する主観視点撮像手段と、
前記対象物体を撮像する客観視点撮像手段と、
前記主観視点撮像手段によって取得された第１の画像から、前記情景中に配置された第１の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第１の検出手段と、
前記客観視点撮像手段によって取得された第２の画像から、前記対象物体上または前記主観視点撮像手段上に配置された第２の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段が検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記第２の検出手段が検出した前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量とを用いて、前記対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢算出手段と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。
【請求項１６】
情景を撮像する撮像装置を計測対象物体として、当該対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測装置であって、
前記撮像装置を撮像する客観視点撮像手段と、
前記撮像装置によって取得された第１の画像から、前記情景中に配置された第１の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第１の検出手段と、
前記客観視点撮像手段によって取得された第２の画像から、前記撮像装置上に配置された第２の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段が検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記第２の検出手段が検出した前記第２の指標の画像座標に関わる特徴量とを用いて、前記撮像装置の位置及び姿勢を算出する位置姿勢算出手段と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。
【請求項１７】
現実空間を撮像する第１の撮像手段の位置姿勢パラメータを算出する位置姿勢計測装置であって、
前記第１の撮像手段が撮像する第１の画像から、前記現実空間に配置された第１の指標の画像座標を検出する第１の画像座標検出手段と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が従前に算出された位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第１の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第１の指標の推定画像座標を求める第１の推定画像座標検出手段と、
前記第１の画像上における、前記第１の画像座標検出手段による画像座標と前記第１の推定画像座標検出手段による推定画像座標との第１の誤差座標を求める第１の誤差座標計算手段と、
前記第１の撮像手段を含む第２の画像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第２の画像から、前記第１の撮像手段に配置された第２の指標の画像座標を検出する第２の画像座標検出手段と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が前記従前に算出された位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第２の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第２の指標の推定画像座標を求める第２の推定画像座標検出手段と、
前記第２の画像上における、前記第２の画像座標検出手段による画像座標と前記第２の推定画像座標検出手段による推定画像座標との第２の誤差座標を求める第２の誤差座標計算手段と、
前記第１の誤差座標と前記第２の誤差座標とを用いて、前記従前に算出された位置姿勢パラメータを補正するための補正値を求める補正値計算手段と、
前記補正値を用いて、前記従前に算出された位置姿勢パラメータを補正する補正手段と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。
【請求項１８】
現実空間を撮像する第１の撮像手段に装着され、当該第１の撮像手段との位置姿勢関係が既知の対象物体の第１の位置姿勢パラメータを算出する位置姿勢計測装置であって、
前記第１の撮像手段が撮像する第１の画像から、前記現実空間に配置された第１の指標の画像座標を検出する第１の画像座標検出手段と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が従前に算出された第２の位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第１の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第１の指標の推定画像座標を求める第１の推定画像座標検出手段と、
前記第１の画像上における、前記第１の画像座標検出手段による画像座標と前記第１の推定画像座標検出手段による推定画像座標との第１の誤差座標を求める第１の誤差座標計算手段と、
前記対象物体を含む第２の画像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第２の画像から、前記第１の撮像手段もしくは前記対象物体に配置された第２の指標の画像座標を検出する第２の画像座標検出手段と、
前記第１の撮像手段の位置及び姿勢が前記従前に算出された第２の位置姿勢パラメータに従っているという仮定の基に、前記第１の撮像手段と前記第２の指標との位置姿勢関係に応じて、前記第２の指標の推定画像座標を求める第２の推定画像座標検出手段と、
前記第２の画像上における、前記第２の画像座標検出手段による画像座標と前記第２の推定画像座標検出手段による推定画像座標との第２の誤差座標を求める第２の誤差座標計算手段と、
前記第１の誤差座標と前記第２の誤差座標とを用いて、前記従前に算出された第２の位置姿勢パラメータを補正するための補正値を求める補正値計算手段と、
前記補正値を用いて、前記従前に算出された第２の位置姿勢パラメータを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第２の位置姿勢パラメータを用いて、前記第１の撮像手段と既知の位置姿勢関係にある前記対象物体の前記第１の位置姿勢パラメータを求めるパラメータ計算手段と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。
【請求項１９】
情景を撮像する撮像装置を計測対象物体として、当該対象物体の位置及び姿勢を算出する位置姿勢計測装置であって、
前記撮像装置によって取得された画像から、前記情景中に配置された第１の指標の画像座標に関わる特徴量を検出する検出手段と、
前記撮像装置に配置された第２の指標の位置を計測する計測手段と、
前記検出手段が検出した前記第１の指標の画像座標に関わる特徴量と、前記計測手段が計測した前記第２の指標の位置とを用いて、前記撮像装置の位置及び姿勢を算出する位置姿勢算出手段と
を備えることを特徴とする位置姿勢計測装置。
【請求項２０】
コンピュータに請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の位置姿勢計測方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプログラムを格納したことを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。