【手続補正書】
【提出日】平成27年7月22日(2015.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】位置姿勢推定装置、情報処理装置、情報処理方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の情報処理装置は、対象物体の３次元形状モデルを入力するモデル入力手段と、
前記対象物体の３次元形状モデルに対して、前記対象物体と該対象物体を撮像する撮像装置との相対的な位置姿勢を仮想的に設定できるように、少なくとも１つの前記撮像装置を配置するための位置姿勢を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記撮像装置の位置姿勢において得られるべき画像と前記３次元形状モデルの幾何特徴の関係に基づいて、幾何特徴のグループ分けを行うグループ分け手段と
を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における情報処理装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態における3次元形状モデルの構成要素を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるモデル生成方法の処理手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施形態における離散的観察条件の生成を説明する図。
【図５】本発明の第１の実施形態における幾何特徴と画像との対応付け方法を説明する図。
【図６】本発明の第１の実施形態における幾何特徴のグループ分け方法の処理手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の第１の実施形態における位置姿勢推定方法の処理手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態における情報処理装置の構成を示す図。
【図９】対応付けを説明する図。
【図１０】グループ分類を説明する図。
【図１１】情報処理装置５３００の機能構成例を説明する図。
【図１２】モデル情報の構成例を説明する図。
【図１３】情報処理装置５３００が行う処理のフローチャート。
【図１４】ロボットシステムの構成例を示す図。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
（ステップＳ１４１０）
まず、ステップＳ１４１０では、初期のクラスタとして、幾何特徴を１つのみ含むクラスタ群を生成する。すなわち全幾何特徴数がN個の場合、Ｎ個のクラスタが生成される。そして、生成したクラスタを、最下位階層のクラスタとして保存する。
（ステップＳ１４２０）
次に、各クラスタ間の全組み合わせに対して、それぞれクラスタ間のヤコビアンの類似度を算出する。ウォード法により算出される値は、類似するほど小さくなるため、ここでは、正確には非類似度が計算される。nA個の構成要素を持つあるクラスタ{A}のi番目(i=1…nA)の構成要素となる幾何特徴のヤコビアンをJkiA（k=1…6）とする。また、nB個の構成要素を持つあるクラスタ{B}のj番目(j=1…nB)の構成要素となる幾何特徴のヤコビアンJkjB（k=1…6）とする。そのときのクラスタ{A}とクラスタ{B}との間のクラスタ間類似度は、以下の式より算出される。
【手続補正５】
【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３次元形状モデルを入力するモデル入力手段と、
前記対象物体の３次元形状モデルに対して、前記対象物体と該対象物体を撮像する撮像装置との相対的な位置姿勢を仮想的に設定できるように、少なくとも１つの前記撮像装置を配置するための位置姿勢を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記撮像装置の位置姿勢において得られるべき画像と前記３次元形状モデルの幾何特徴の関係に基づいて、幾何特徴のグループ分けを行うグループ分け手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記グループ分け手段は、前記設定手段により設定された前記撮像装置の位置姿勢または前記対象物体の位置姿勢が変化したときの、前記撮像装置において得られるべき画像の画像特徴と、前記３次元形状モデルの幾何特徴との関係が変化する度合に基づいて、幾何特徴のグループ分けを行うことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記グループ分け手段は、前記設定手段により設定された前記撮像装置の位置姿勢ごとに、前記撮像装置において得られるべき画像へ前記対象物体の３次元形状モデルを写像する関係において、前記幾何特徴のグループ分けを行う前記対象物体の３次元形状モデルの幾何特徴のヤコビアンを算出し、算出されたヤコビアンの類似度に基づいて、幾何特徴のグループ分けを行うことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記グループ分け手段は、前記設定手段で設定された位置姿勢ごとに、幾何特徴のグループ分けを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記得られるべき画像は、２次元画像及び／または距離画像であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記グループ分け手段の結果と前記設定手段によって設定された前記撮像装置の位置姿勢とを組にして、視点別モデルとして保存する視点別モデル保存手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載された情報処理装置によってグループ分けされた幾何特徴を有するモデルを使った位置姿勢推定装置であって、
撮像装置が撮像した画像を入力する画像入力手段と、
前記グループ分け手段でグループ分けされたグループから、幾何特徴を選出する幾何特徴選出手段と、
前記画像入力手段で入力された画像の特徴と前記幾何特徴選出手段で選出された幾何特徴とが当てはまるように、前記対象物体または前記撮像装置の位置及び姿勢を算出する算出手段とを備えることを特徴とする位置姿勢推定装置。
【請求項８】
前記画像入力手段で入力された画像の特徴とは、エッジ及び／または３次元点群であることを特徴とする請求項７に記載の位置姿勢推定装置。
【請求項９】
前記グループ分け手段は、前記撮像装置または前記対象物体の位置姿勢の変化に対する、前記画像の特徴と前記３次元形状モデルの幾何特徴との関係の変化の度合いが類似する幾何特徴をグループ分けし、
前記幾何特徴選出手段は、前記グループ分けされた各グループのうち少なくとも２つ以上のグループからそれぞれ少なくとも１つ以上の幾何特徴を選出する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の位置姿勢推定装置。
【請求項１０】
前記グループ分け手段は、前記撮像装置または前記対象物体の位置姿勢の変化に対する、前記画像の特徴と前記３次元形状モデルの幾何特徴との関係の変化の度合いが類似しない幾何特徴をグループ分けし、
前記幾何特徴選出手段は、前記グループにグループ分けされた各グループのうち、１つのグループから幾何特徴を選出することを特徴とする請求項７又は８に記載の位置姿勢推定装置。
【請求項１１】
前記画像入力手段で入力された画像は、２次元画像及び／または距離画像であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の位置姿勢推定装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載された位置姿勢推定装置と、
被計測物体を把持するための把持手段と、
前記位置姿勢推定装置によって推定される前記被計測物体の位置姿勢に基づいて、前記把持手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１３】
情報処理装置が行う情報処理方法であって、
前記情報処理装置のモデル入力手段が、対象物体の３次元形状モデルを入力するモデル入力工程と、
前記情報処理装置の設定手段が、前記対象物体の３次元形状モデルに対して、前記対象物体と該対象物体を撮像する撮像装置との相対的な位置姿勢を仮想的に設定できるように、少なくとも１つの前記撮像装置を配置するための位置姿勢を設定する設定工程と、
前記情報処理装置のグループ分け手段が、前記設定工程で設定された前記撮像装置の位置姿勢において得られるべき画像と前記３次元形状モデルの幾何特徴の関係に基づいて、幾何特徴のグループ分けを行うグループ分け工程と
を備えることを特徴とする情報処理方法。
【請求項１４】
被計測物体を含む画像に対し、該被計測物体の形状モデル上に設定されている複数の幾何特徴を対応付けることで、該被計測物体の位置姿勢を推定する情報処理装置であって、
前記形状モデル上の前記幾何特徴を複数のグループに分類する幾何特徴分類手段と、
前記画像から、前記形状モデル上の前記幾何特徴の対応を探索し、前記幾何特徴と該対応との対応間距離を求める対応付け手段と、
前記幾何特徴の前記グループ毎に、前記対応の評価を行う対応評価手段と、
前記対応間距離と前記対応の評価とを基に、前記被計測物体の位置姿勢を推定する位置姿勢推定手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１５】
前記幾何特徴分類手段は、前記対応付け手段で得られる対応間距離が類似することが予想される前記幾何特徴が同一のグループになるように、前記幾何特徴の分類を行うことを特徴とする請求項１４に記載の情報処理装置。
【請求項１６】
被計測物体を含む画像に対し、該被計測物体の形状モデル上に設定されている複数の幾何特徴を対応付けることで、該被計測物体の位置姿勢を推定する情報処理装置が行う情報処理方法であって、
前記情報処理装置の幾何特徴分類手段が、前記形状モデル上の前記幾何特徴を複数のグループに分類する幾何特徴分類工程と、
前記情報処理装置の対応付け手段が、前記画像から、前記形状モデル上の前記幾何特徴の対応を探索し、前記幾何特徴と該対応との対応間距離を求める対応付け工程と、
前記情報処理装置の対応評価手段が、前記幾何特徴の前記グループ毎に、前記対応の評価を行う対応評価工程と、
前記情報処理装置の位置姿勢推定手段が、前記対応間距離と前記対応の評価とを基に、前記被計測物体の位置姿勢を推定する位置姿勢推定工程と
を備えることを特徴とする情報処理方法。
【請求項１７】
コンピュータを、請求項１乃至６、１２、１４、１５の何れか１項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１８】
コンピュータを、請求項７乃至１１の何れか１項に記載の位置姿勢推定装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。