(57)【要約】【課題】  ３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求めるキャリブレーション方法を提供する。【解決手段】  複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器を用いて各地点での複数のそれぞれの受信器の３次元位置が計算されたデータを読み出す第１ステップと、前記複数の地点の各地点において３次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から３次元位置が計算可能であった受信器を選択する第２ステップと、選択された受信器の３次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の３次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第３ステップと、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の位置をワールド座標系に変換して統合する第４ステップとからなる。【選択図】  図２
2005114722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法であって、
複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の３次元位置が計算されたデータを読み出す第１のステップと、
前記複数の地点の各地点において３次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から３次元位置が計算可能であった受信器を選択する第２のステップと、
選択された受信器の３次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の３次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第３のステップと、
求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の３次元位置をワールド座標系に変換して統合する第４のステップと
からなることを特徴とする３次元位置キャリブレーション方法。
【請求項２】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、
基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の超音波発信器を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項３】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、
三脚状の位置固定具の各端部および中心位置に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の超音波発信器を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項４】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の超音波受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法であって、
３個以上の超音波受信器の３次元位置を計測し、その計測データを格納する第１のステップと、
前記計測した３次元位置が既知である超音波受信器を用いて移動した１個の超音波発信器の各地点における当該超音波受信器の３次元位置を計算する第２のステップと、
計算した前記の超音波発信器の３次元位置により超音波受信器の３次元位置を計算する第３のステップと
からなることを特徴とする３次元位置キャリブレーション方法。
【請求項５】
請求項２に記載のキャリブレーション装置において、更に、
前記基板上に搭載されたステレオカメラ
を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項６】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、
少なくとも２台のカメラで構成されるステレオカメラに所定の位置関係で搭載された少なくとも３個以上の超音波発信器を
備えることを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項７】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める情報処理を行うコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、
複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の３次元位置が計算されたデータを読み出す第１のステップと、
前記複数の地点の各地点において３次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から３次元位置が計算可能であった受信器を選択する第２のステップと、
選択された受信器の３次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の３次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第３のステップと、
求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の３次元位置をワールド座標系に変換して統合する第４のステップと
の処理をコンピュータにより実行するコンピュータ読み取り可能なプログラム。
【請求項８】
超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の超音波受信器の３次元位置を求める情報処理を行うコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、
３個以上の超音波受信器の３次元位置を計測し、その計測データを格納する第１のステップと、
前記計測した３次元位置が既知である超音波受信器を用いて移動した１個の超音波発信器の各地点における当該超音波受信器の３次元位置を計算する第２のステップと、
計算した前記の超音波発信器の３次元位置により超音波受信器の３次元位置を計算する第３のステップと
の処理をコンピュータにより実行するコンピュータ読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日常空間における人間の行動の観察・認識技術の確立のためには、十分な精度で、確実に、しかも実時間で人間の行動を観察できること、人の自然な行動に影響を与えないように無拘束であること、また、周囲の環境によらずに認識機能を容易に実現できることが必要である。このためのひとつの方法として「対象物のセンサ化」がある。ここでの「対象物のセンサ化」とは、対象物本来の機能や性質を維持しつつ、対象物を利用する際に生じる随伴行動を十分な精度で確実に検出する仮想センサとしての性質を対象物に付け加えることを指している。人の活動計測のためには、例えば、超音波式３次元位置計測装置を用いることによって「対象物のセンサ化」を行い、そのため、センサ化する対象物にとりつけた超音波発信器の位置を、部屋の壁や天井にとりつけた位置が既知である超音波受信器を使って計測する。
【０００３】
そのためには、部屋の壁や天井にとりつけた超音波受信器の位置が正確に把握されていなければならない。つまり、部屋の壁や天井にとりつけた超音波受信器の位置が既知であることを前提にして三次元位置計測を行うので、部屋の壁や天井にとりつけた超音波受信器の位置を正確に捉えるために、三次元位置計測のキャリブレーションが行われる。そうでなければ、超音波受信器を取り付け位置を正確に位置決めして、部屋の壁や天井にとりつけなければならず、これには相当な困難性が伴うからである。
【０００４】
従来、３次元計測のための基準点となる３次元位置を正確に求める三次元位置キャリブレーションに関係する技術として、特許文献１に示されるような「広域３次元位置計測方法および装置」が公知である。この技術によると、予めカメラ座標系で位置姿勢や内部パラメータをキャリブレーションした複数のカメラを固定した治具および既知の位置関係を持つ複数特徴物体を備えた組み立て可能な治具を計測現場に設置することで、計測現場でカメラ座標系と計測領域座標系の変換パラメータのキャリブレーションを簡便に行えるようにして、計測対象の３次元位置を容易に計測できるようにする。
【０００５】
また、別の公知技術の一例として、特許文献２に示されるような「ステレオ法による３次元位置計測装置及びその計測方法」が公知である。この３次元位置計測装置の技術によると、複数の撮像装置により撮像した画像データを入力し、画像データの画像処理により撮像装置内のモニタ座標系での各パターンに対応する複数点の座標値を算出し、各離間位置でのプレートに対応するモニタ座標系内の複数点により形成される各曲面を近似する曲面多項式を前記算出された座標値に基づいて求める。そして、各離間位置に対応した曲面多項式の各係数を記憶し、実際の位置計測時には、測定点のモニタ座標系内の座標値を算出する。座標値と上記記憶された各係数による複数の曲面の内でモニタ座標系内の測定点７をはさんだ両側の曲面との位置関係に基づいて、補間により測定点のワールド座標位置を算出して計測する。これにより、高精度で、かつ、簡単な３次元位置測定が可能なステレオ法による３次元位置計測装置及びその計測方法が提供される。
【特許文献１】特開平１１−１６００２１号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の３次元位置計測装置の技術は、いずれもテレビカメラから得られた画像により３次元位置計測を行って、キャリブレーションを行うものであり、超音波式３次元位置計測装置に適用できるものではなかった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置を提供することにある。また、超音波式の３次元位置計測装置をポータブル化して、より多様な環境であっても使用できるように、簡易にキャリブレーションを行い、手早く３次元位置計測装置を使用することができるようにした３次元位置キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するため、本発明の第１の態様の３次元位置キャリブレーション方法は、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法であって、複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の３次元位置が計算されたデータを読み出す第１のステップと、前記複数の地点の各地点において３次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から３次元位置が計算可能であった受信器を選択する第２のステップと、選択された受信器の３次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の３次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成する第３のステップと、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の３次元位置をワールド座標系に変換して統合する第４のステップとからなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の態様のキャリブレーション装置は、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の超音波発信器を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の第３の態様のキャリブレーション装置は、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、三脚状の位置固定具の各端部および中心位置に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の超音波発信器を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の第４の態様の３次元位置キャリブレーション方法は、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の超音波受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法であって、３個以上の超音波受信器の３次元位置を計測し、その計測データを格納する第１のステップと、前記計測した３次元位置が既知である超音波受信器を用いて移動した１個の超音波発信器の各地点における当該超音波受信器の３次元位置を計算する第２のステップと、計算した前記の超音波発信器の３次元位置により超音波受信器の３次元位置を計算する第３のステップとからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の第５の態様であるキャリブレーション装置は、上記の構成に加えて、更に、前記基板上に搭載されたステレオカメラを備えるようにしても良く。また、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法において用いるキャリブレーション装置であって、少なくとも２台のカメラで構成されるステレオカメラに所定の位置関係で搭載された少なくとも３個以上の超音波発信器を備えるような構成としても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による３次元位置キャリブレーション方法によれば、まず、第１のステップにおいて、複数の超音波発信器を所定の位置関係で搭載したキャリブレーション装置を移動させた複数の地点において当該キャリブレーション装置に取り付けられた複数の超音波発信器から発信される超音波信号により各地点での複数のそれぞれの受信器の３次元位置が計算されたデータを読み出し、次に、第２のステップにおいて、前記複数の地点の各地点において３次元位置が計算可能であった受信器の中で複数の地点から３次元位置が計算可能であった受信器を選択する。そして、次の第３のステップにおいて、選択された受信器の３次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置の３次元位置を最適化法で求めて座標変換行列を作成し、次の第４のステップにおいて、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器の位置をワールド座標系に変換して統合する。ここでの各ステップの処理は、コンピュータのプログラム処理によって実行される。
【００１４】
また、本発明による３次元位置キャリブレーション方法によれば、まず、第１のステップにおいて、３個以上の超音波受信器の３次元位置を計測し、そのデータを格納し、第２のステップにおいて、１個の超音波発信器を移動させ、移動した各地点における超音波発信器に基づいて、既に計測した３個以上の３次元位置が既知の超音波受信器により前記超音波発信器の３次元位置が計算されて計測される。さらに、第３のステップにおいて、この超音波発信器の３次元位置により超音波受信器の位置が計算されて計測される。ここでの各ステップの処理は、コンピュータのプログラム処理によって実行される。
【００１５】
これらの処理によって、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求めることができる。また、壁または天井など境の任意の位置に取付けられた超音波受信器の３次元位置を正確に測定することができるので、基準位置のためのキャリブレーションが簡便に行える。
【００１６】
また、本発明によるキャリブレーション装置は、基板上に搭載されたステレオカメラを備えるように構成されている。このような構成のキャリブレーション装置によると、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器の３次元位置を求める３次元位置キャリブレーション方法を行うと、この場合に、このキャリブレーション装置に搭載されているステレオカメラの３次元位置が既知となり、このステレオカメラによるステレオ視した画像に対する情報処理を行うことにより、３次元空間のオブジェクトの位置計測が可能となる。
【００１７】
ここでのキャリブレーション装置が、２台のカメラで構成されるステレオカメラに所定の位置関係で搭載された少なくとも３個以上の超音波発信器を備えるような構成とされてる場合においても、同様に、キャリブレーションを行うと、その場合に、ステレオカメラの３次元位置が既知となり、例えば、ステレオカメラによるステレオ視した画像に対する情報処理を行うことにより、３次元空間のオブジェクトの位置計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施する場合の一形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のキャリブレーション方法を一態様で実施するシステムの構成を示す図である。図１に示すシステムは、超音波式３次元位置計測装置（超音波３次元タグシステム）を構成している。この超音波式３次元位置計測装置は、小型に構成された超音波発信装置を３次元タグとして用いるためのシステムであり、３次元タグとする１つの超音波発信装置（１０）から発信される超音波パルスを少なくとも３つの超音波受信装置（２０）により共に受信して、当該超音波発信装置（超音波３次元タグ）の三次元位置を求めるシステムである。その場合に、このシステムが正しく超音波３次元タグの三次元位置を求めるためには、少なくとも３つの受信装置（２０）のそれぞれの３次元位置（３次元位置座標）が正しく求められていなくてはならない。
【００１９】
図１に示すように、超音波３次元タグシステムは、所定のタイミングで超音波信号を発信する超音波発信器（超音波３次元タグ）１０、超音波信号を受信する超音波受信装置および増幅装置からなる超音波受信器２０、受信した超音波信号の位相差から距離を計測する距離計測装置３４、超音波信号を発信するタイミングを制御する無線式超音波発信制御装置３３、距離計測装置から得られたデータを収集するデータ収集装置３２、および３次元キャリブレーションのためのデータ処理を行うデータ処理装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）３１から構成されるシステムである。
【００２０】
ここでのキャリブレーション装置１１は、少なくとも３つ以上の超音波発信器１０がその相対的な位置関係を固定したものとして構成される。キャリブレーション装置１１を構成している各々の超音波発信装置１０が、超音波パルスを発信する。
【００２１】
超音波発信器１０が発信した超音波パルスは、超音波受信器２０により受信される。超音波受信器２０は、超音波受信装置部および増幅装置から構成されており、超音波パルスを受信し増幅して、距離計測装置３４に受信信号を供給する。距離計測装置３４は、超音波発信器１０から発射された超音波パルスが超音波受信器２０に到達するまでの時間を計測して、その間の距離を計測する。同じ超音波発信器１０から発射された超音波パルスを異なる超音波受信器２０によりそれぞれに受信することで、当該超音波発信器１０の三次元位置をもとめる。
【００２２】
超音波受信器２０において、複数の超音波発信器１０をそれぞれに区別して、それぞれの超音波発信器１０から超音波パルスを受信するために、それぞれの超音波発信器１０の超音波パルスの発信のタイミングが個別に制御される。
【００２３】
そのため、無線式超音波発信制御装置３３が設けられており、無線式超音波発信制御装置３３が、複数のそれぞれの超音波発信器１０に対して、同期信号と識別符号ＩＤを高周波信号（ＶＨＦ：３１４．９ＭＨｚ）により変調して送信し、それぞれの超音波発信器１０の超音波パルスの発信のタイミングが個別に制御される。無線式超音波発信制御装置３３は、超音波発信器１０に識別符号ＩＤを無線で送信すると共に、システム全体に同期信号を送信する。
【００２４】
データ収集装置３２は、距離計測装置３４により計測された時間に対応している距離のデータを収集し、データ処理装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）３１に送信する。データ処理装置３１では、超音波発信器１０と超音波受信器２０の距離に基づいて３次元位置を計算する。また、後述するように、超音波式３次元位置計測装置において３次元位置を求める際に基準となる複数の受信器２０の３次元位置を求めキャリブレーション処理を実行する。これにより、境の任意の位置に取付けられた超音波受信器２０の３次元位置を正確に測定することができるので、基準位置のためのキャリブレーションが簡便に行える。
【００２５】
図２は、三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第１のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。ここでの処理を開始する際には、前処理として、後述するように、複数の超音波発信器１０が所定の位置関係で搭載されたキャリブレーション装置１１を地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…にそれぞれ移動させて、キャリブレーション対象の複数のそれぞれの超音波受信器２０により受信して、それぞれの地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…において、キャリブレーション装置１１の複数の超音波発信器１０の３次元位置を計測しておく。計測されたデータは、それぞれの地点ごとに区別されて格納される。そして、ここでのキャリブレーション処理を開始する。以下では、超音波受信器２０および超音波発信器１０をそれぞれ単に、受信器２０および発信器１０と略称して説明する。
【００２６】
処理を開始すると、３次元位置キャリブレーション処理では、まず、ステップ１０１において、各地点Ａ，Ｂ，Ｃ，…に移動させたキャリブレーション装置１１の複数の受信器２０のそれぞれの地点での受信器２０の３次元位置が計算されたデータを読み出す。次に、ステップ１０２において、前記複数の地点の各地点において３次元位置が計算可能であった受信器２０の中で複数の地点から３次元位置が計算可能であった受信器２０を選択する。そして、ステップ１０３において、選択された受信器２０の３次元位置座標に基づいて特定の地点をワールド座標としてキャリブレーション装置１１の３次元位置を最小二乗法で求めて座標変換行列を作成し、次のステップ１０４において、求められた座標変換行列を使って各地点で求めた受信器２０の３次元位置をワールド座標系に変換して統合する。これにより、それぞれのキャリブレーション対象の受信器２０の３次元位置が正確に求められてキャリブレーションすることができる。
【００２７】
図３は、三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第２のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。ここでのキャリブレーション処理では、発信器１個にてキャリブレーション処理を実行できる。ここでの処理を開始する際には、前処理として、後述するように、少なくとも３個以上の超音波受信器の３次元位置を計測しなければならない。次に１つの発信器を移動させて、移動させた各地点において、３次元位置が既知の受信器により、その移動させた１個の発信器の３次元位置が計測できる。発信器は各地点を移動しているので、３次元位置が計測された発信器が複数あり、それらを用いることによって、受信器の３次元位置が正確に求められて、キャリブレーションすることができる。
【００２８】
処理を開始すると、ステップ２０１において、３個以上の超音波受信器の３次元位置を計測し、その計測データを格納し、ステップ２０２において、１個の超音波発信器を移動させて、移動した各地点における超音波発信器により、既に計測した３個以上の３次元位置が既知の超音波受信器により前記超音波発信器の３次元位置を計算する。そして、ステップ２０３において、３次元位置が求められた超音波発信器による計測データを用いて、超音波受信器の３次元位置が計算される。ここでの各ステップの処理は、コンピュータのプログラム処理によって実行される。
【００２９】
図４は、本発明にかかるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。ここでのキャリブレーションは、超音波式３次元位置計測装置において、３次元位置を求める際に基準となる受信器２０の３次元位置を求めることを指している。図４に示すように、既知である複数の超音波受信器（図の上部のハッチングした丸印）２０の３次元位置から、受信器２０および発信器１０の位置に関する方程式を解くことで超音波発信器（図の下部の丸印）１０の３次元位置を求めることが計測にあたり、逆に、既知である複数の超音波発信器（図の下部の丸印）１０の３次元位置から超音波受信器２０（図の上部のハッチングした丸印）の３次元位置を求めることがキャリブレーションであり、両者は本質的には同じ問題である。
【００３０】
図５は、本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の一例を説明する図である。ここでの３次元位置キャリブレーションを行う場合において用いるキャリブレーション装置１１は、図５に示すように、例えば矩形形状の基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の発信器１０を備えるものとなっている。受信器（超音波受信器）２０に対して、基板上に設けられる複数の発信器（超音波発信器）１０は、それらの相対的な位置関係が固定されたものであり、同一平面上に設けられている。
【００３１】
図６は、本発明にかかるキャリブレーション装置の別の構成例を説明する図である。ここでのキャリブレーション装置１１は、そこに設けられる複数の発信器１０が、相対的な位置関係が固定されていればよいので、例えば、立体的な位置関係として固定されて構成されも良い。例えば、図６に示すように、キャリブレーション装置１２は、三脚状の位置固定具の各端部および中心位置に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の発信器１０を備える構成となっていても良い。
【００３２】
次に、これらのキャリブレーション装置１１を用いたキャリブレーション方法を具体的に説明する。まず、キャリブレーション装置１１の発信器１０の配列が同一平面であり、発信器１０の数が３個以上の場合について、キャリブレーション方法を具体的に説明する。
【００３３】
図７は、キャリブレーション装置１１の発信器１０の配列が同一平面で発信器１０の数が３個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。前述したように、複数の受信器２０の３次元位置をキャリブレーションする手順は、次のように、手順１，手順２，手順３，手順４の各手順により行われる。
手順１：適当に移動させた地点Ａ，地点Ｂ，地点Ｃの例えば３つの地点にてキャリブレーション装置１１に取り付けられた複数の発信器１０を用いて、この発信器１０から発信される超音波信号によりそれぞれの受信器２０の３次元位置を計算する。
手順２：各地点において３次元位置が計算可能であった受信器２０の中で、複数の地点から３次元位置が計算可能であった領域２２の受信器２０を選択する。
手順３：選択された領域２２の受信器２０の３次元座標をもとに、地点Ａをワールド座標として、キャリブレーション装置１１の３次元位置（座標変換行列）を最小二乗法で求める。
手順４：求められた座標変換行列を使って、各地点で求めた受信器２０の３次元位置をワールド座標系へと変換し統合する。
【００３４】
これにより、領域２２に位置する受信器２０の３次元位置についてキャリブレーション装置１１によりキャリブレーションが行える。また、ここでの領域２１に位置する受信器２０については、キャリブレーション装置１１の地点Ａ，地点Ｂ，地点Ｃのそれぞれの位置をずらせることにより、複数の地点から３次元位置が計算可能であった領域となるようにすることにより、これらの受信器２０についても、キャリブレーションが行える。
【００３５】
次に、ある地点で計測された距離データを用いた受信器２０の位置の求め方（手順１）について説明する。発信器１０のｉ個が平面上（図５）にあり、それぞれの位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）〜（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）が既知の状態で超音波受信器２０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計測する原理の根拠について説明すると、まず、ｉ個の発信器１０から直線上にない３個の発信器１０を選ぶ必要がある。それらの位置を（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２），（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とする。その３つのそれぞれの発信器１０と受信器２０の距離をｌ１，ｌ２，ｌ３として、図８に示すように、それらを半径とした球を描く。すると、それぞれの球の交点を結ぶ面が３つできる。その３つの面の交点は１個に定まり受信器２０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）が得られる。ただし、３個の発信器１０が一直線上にあるときは求めることはできない。それぞれの球の方程式は、（１）式〜（３）式のようになる。
【数１】
2005114722.tif 000003
（１）式および（２）式により球の交線を含む面の方程式は、（４）式となり、
【数２】
2005114722.tif 000004
同様に（１）式および（３）式と、（２）式および（３）式でも面のそれぞれ次の（５）式と（６）式の方程式が導出される。
【数３】
2005114722.tif 000005
（４）式、（５）式、（６）式を行列で表すと、次の（７）式のようになる。
【数４】
2005114722.tif 000006
この（７）式を解くことによって３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求めることができる。
【００３６】
次に、発信器が９個の場合を例にとって３個以上の発信器１０と受信器２０の距離情報に基づく最小二乗法を用いて、受信器２０の位置を求める方法を説明する。
【数５】
2005114722.tif 000007
（８）式と（９）式より、球の交線を含む平面の方程式が以下のように得られる。
【数６】
2005114722.tif 000008
よってｉ，ｊを適当に選ぶと、次の（１１）式〜（１４）式のような連立方程式が得られる。
【数７】
2005114722.tif 000009
しかし、受信器（図５）２０はｚ軸において高さが等しいので、ｚ２−ｚ１＝０，ｚ３−ｚ１＝０，ｚ４−ｚ１＝０，…となり、Ａは逆行列をもたない。そこで、次の（１５）式〜（１８）式のような連立方程式となる。
【数８】
2005114722.tif 000010
最小二乗法によりＰ’を求める。具体的には以下のようにする。
【００３７】
一般にｎ次正方行列でない場合には逆行列が存在しない。したがって、（１５）式は両辺の左側からＡ’の逆行列をかけてＰ’を求めることができない。そこで、（１５）式の両辺に左側からＡ’の転置行列Ａ’Ｔをかけ、さらに（Ａ’ＴＡ’）−１を両辺の左側からかけることによって以下のようにＰ’を求めることができる。
【数９】
2005114722.tif 000011
これにより、発信器１０の位置（ｘ，ｙ）の値が求まるので、（８）式に（ｘ，ｙ）の値を代入する。キャリブレーション装置１１より発信器１０の位置のｚは正であることを考えると、ｚの値が９つ求まる。この平均値を発信器１０のｚとする。以上により、発信器１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）が求められる。
【００３８】
次に、２個の地点から同時に計測可能であった受信器２０の位置に基づいて、キャリブレーション装置１１の位置を求める（手順３）。これは、図９に示すように、キャリブレーション装置１１の９個の発信器１０と２７個の受信器２０を用いて、キャリブレーションを行う場合である。
【００３９】
図９は、キャリブレーション装置１１の９個の発信器１０と２７個の受信器２０を用いて行うキャリブレーションの具体的に説明する図である。まず、Ａ地点においてキャリブレーション装置の１１の９個の発信器１０を用いて、それぞれの受信器２０の３次元位置を計測する。発信器１０の指向により、２７個よりも少ない受信器２０しか計測できない場合がある。
【００４０】
計測された受信器２０の位置を（ｘａ１，ｙａ１，ｚａ１），（ｘａ２，ｙａ２，ｚａ２），・・・・・・，（ｘａ１８，ｙａ１８，ｚａ１８）として、ローカル座標（最初に置いたキャリブレーション装置に基づく座標系）における発信器１０の位置（ｘＡ１，ｙＡ１，ｚＡ１），（ｘＡ２，ｙＡ２，ｚＡ２），・・・・・・，（ｘＡ９，ｙＡ９，ｚＡ９）は、既知であり、ワールド座標においては（ＸＡ１，ＹＡ１，ＺＡ１），（ＸＡ２，ＹＡ２，ＺＡ２），・・・，（ＸＡ９，ＹＡ９，ＺＡ９）とする。次にＢ地点に発信器１０を移動させて受信器２０の３次元位置を計測する。同様に、このときの受信器２０の位置を（ｘｂ１，ｙｂ１，ｚｂ１），（ｘｂ２，ｙｂ２，ｚｂ２），・・・・・・，（ｘｂ１８，ｙｂ１８，ｚｂ１８）として、ローカル座標における発信器１０の位置を（ｘＢ１，ｙＢ１，ｚＢ１），（ｘＢ２，ｙＢ２，ｚＢ２），・・・・・・，（ｘＢ９，ｙＢ９，ｚＢ９）とし、ワールド座標においては（ＸＢ１，ＹＢ１，ＺＢ１），（ＸＢ２，ＹＢ２，ＺＢ２），・・・，（ＸＢ９，ＹＢ９，ＺＢ９）とする。
【００４１】
図９を見てわかるように、Ａ地点で受信器２０の３次元位置を計測した場合と、Ｂ地点で受信器２０の３次元位置を計測した場合で重なる部分、つまり、Ａ地点とＢ地点の両方で３次元位置が計測できる受信器２３がある。この部分のそれぞれの受信器２０の位置を（ｘａ９，ｙａ９，ｚａ９），（ｘａ１０，ｙａ１０，ｚａ１０），・・・・・・，（ｘａ１８，ｙａ１８，ｚａ１８）と（ｘｂ１，ｙｂ１，ｚｂ１），（ｘｂ２，ｙｂ２，ｚｂ２），・・・・・・，（ｘｂ９，ｙｂ９，ｚｂ９）として、ここでの回転と並進の役割を持つ４×４行列の変換行列Ｍを考えると、次の（２０）式〜（２３）式のように表すことができる。
【数１０】
2005114722.tif 000012
【００４２】
ＭＢｔｏＡを最小二乗法により求める。（２０）式は両辺に右側からＰＢの転置行列ＰＢＴをかけ、さらに（ＰＢＰＢＴ）−１を両辺の右側からかけることによって、次の（２４）式のようにＭＢｔｏＡを求めることができる。
【数１１】
2005114722.tif 000013
Ｎｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄシンプレックス法を用いて回転・並進のみのＭＢｔｏＡを求めると、拡大・縮小がなくなりゆがみがなくなる場合もある。
このＭＢｔｏＡが求まることにより、次の（２５）式のようにして、Ａ地点でのローカル座標においてのＢ地点での発信器１０の座標（ｘ'Ｂ１，ｙ'Ｂ１，ｚ'Ｂ１），（ｘ'Ｂ２，ｙ'Ｂ２，ｚ'Ｂ２），・・・・・・，（ｘ'Ｂ１８，ｙ'Ｂ１８，ｚ'Ｂ１８）が求められる。
【数１２】
2005114722.tif 000014
また、ＭＢｔｏＡを用いてローカル座標系Ｂでの受信器２０の位置をワールド座標系(ローカル座標系Ａ）に変換することができる。
【００４３】
同様にして、ＭＢｔｏＡ，ＭＣｔｏＢ，ＭＤｔｏＣなどを求め、
【数１３】
2005114722.tif 000015
（２６）式〜（２７）式などを計算することで、ローカル座標系Ａをワールド座標として受信器２０の位置を表すことができる。
【００４４】
次に、キャリブレーション装置１２の発信器１０の配列が同一平面上にない発信器１０の数が４個以上の場合のキャリブレーション方法を説明する。前述したように、複数の受信器２０の３次元位置をキャリブレーションする手順（手順１，手順２，手順３，手順４）と同様な手順により行われる。
【００４５】
図１０は、キャリブレーション装置１２の発信器１０の配列が同一平面にない発信器１０の数が４個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。前述したように、複数の受信器２０の３次元位置をキャリブレーションする手順は、手順１，手順２，手順３および手順４の各手順により行われる。キャリブレーション装置１２としては、例えば、図６に示したような同一平面上にない４個以上の発信器１０が用いられて、キャリブレーションが行われる。キャリブレーション自体は、前述したものと同様である。
【００４６】
図１１は、１個の発信器１０を自由に動かしてキャリブレーションを行う場合のキャリブレーション方法について説明する図である。次に、１個のみの発信器１０を用いて、自由に動かしてキャリブレーションを行う場合について説明する。この場合には、まず、手作業により任意に選んだ３個の受信器２４の３辺の長さを計測し、その受信器２４の位置を決める。その位置が既知である３つの受信器２４を利用して、移動させた１つの発信器１０の３次元位置を求め、その求められた各地点の位置が既知の発信器１０を利用して、複数の他の受信器２０の位置を求める。この場合に、複数の受信器の３次元位置をキャリブレーションする手順は、次のように、手順１，手順２，手順３の各手順により行われる。
手順１：３個の受信器２４の３辺の長さを測定し、その３個の受信器（図中の上部）２４の３次元位置を求める。
手順２：１つの発信器（図中の下部）１０を移動させて、位置が既知である３つの受信器（図中の上部）２４より移動している発信器（図中の下部）１０の３次元位置が計算される。
手順３：移動している発信器（図中の下部）１０を４箇所以上選び、前述の場合と同様にして、受信器２０の３次元位置を同様に計算する。
【００４７】
受信器２０が同一平面であることが分かっている場合、キャリブレーション方法は、前述のようにして行うが、すべての受信器２０が平面上にあることを考慮にいれて、キャリブレーションを行う。図１２および図１３は、それぞれ発信器が１個の場合および発信器が４個以上の場合の平面拘束された受信器２０の位置を求めるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。
【００４８】
図１２において、Ｐｉは、例えばＡ地点のローカル座標での受信器２０の座標であり、Ｍは変換行列であり、Ｐｒｉは変換をした後のＢ地点での座標である。Ｐｔｊは発信器１０の座標である。Ｌｉｊは発信器１０と受信器２０の距離である。ここで
【数１４】
2005114722.tif 000016
とおいて、Ｅが最小となるようなＰｒｉをＮｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄシンプレックス法を用いて求める。
【００４９】
図１３において、Ｐｒｉは受信器２０の座標であり、Ｐｔｊは発信器１０の座標である。Ｐ０は平面上の点であり、ｎは平面の法線ベクトルである。まずは、受信器２０の位置を計測し平面を考える。そのために、
【数１５】
2005114722.tif 000017
この（３０）式を特異値分解することにより、法線ベクトルｎを求める。さらに、
【数１６】
2005114722.tif 000018
この（３１）式より、最小二乗法によりＰ０を求める。これにより平面の式を求めることができる。また、平面からの発信器１０の距離ｄｉｊが求められ、受信器２０と発信器１０の距離Ｌｉｊが計測されているのでｒｉｊが求められる。そして、発信器１０から平面に下ろした垂線と平面との交点Ｐｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）も求めることができる。ここで、Ｐｉを中心として半径ｒｉの球を考える。この球は発信器１０の数だけ考えることができ、それらの交点に受信器２０があると考えられる。受信器２０の位置を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、球は、（３２）式〜（３４）式により表せる。
【数１７】
2005114722.tif 000019
これら球の平面の式は、行列で、次の（３５）式〜（３８）式の以下のように表せる。
【数１８】
2005114722.tif 000020
そして、最小二乗法により受信器２０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
【００５０】
次に、本発明によるキャリブレーション方法によるキャリブレーションの精度について検証する。キャリブレーションを行うことにより、計測された受信器と、実際の受信器の距離をｅ１，ｅ２，…，ｅｎとするとき、次の（３９）式を、誤差を評価する値とする。
【数１９】
2005114722.tif 000021
【００５１】
図１４および図１５は、発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が４個以上の場合のキャリブレーション結果をグラフ表示した図である。図１４に示すように、発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が４個以上の場合において、平面拘束をしない場合は、（３９）式による誤差Ｅは、Ｅ＝４５〜７０ｍｍであり、図１５に示すように、平面拘束を行う場合は、（３９）式を用いて、自由に動かす場合において、平面拘束をしない場合は、図１６に示すように、（３９）式による誤差Ｅは、Ｅ＝３０〜６０ｍｍとなった。
【００５２】
また、図１０により説明したようなキャリブレーション装置１２として、それぞれの超音波受信器を２５０ｍｍ間隔で並べた４個の超音波発信器が取り付けられたキャリブレーション装置１２により、前述のキャリブレーション方法を適用して、８０個の受信器の３次元位置を求めた。この場合において、キャリブレーション装置１２は、３回移動し、最初の位置と合わせて合計４箇所で計測を行った。その結果を図１７に示す。
【００５３】
図１７は、発信器の配列が三脚状にある４個の超音波発信器によりキャリブレーションの実験結果をグラフ表示した図である。図中の丸印は、キャリブレーション装置の各位置（地点Ａ，地点Ｂ，地点Ｃ，地点Ｄ）の計測をもとに計算した結果を示している。図により、最初のキャリブレーション装置の位置（地点Ａ）をワールド座標として、受信器の位置と移動後のキャリブレーション装置の位置（地点Ｂ，地点Ｃ，地点Ｄ）が求められていることが確認できる。誤差は８ｃｍ以下であった。
【００５４】
図１８は、本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の更に別の一例を説明する図である。図１８に示すように、ここでのキャリブレーション装置１３は、基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の発信器１０を備えるものとなっており、更に、これらの発信器１０に対して所定の位置関係で基板上にステレオカメラを構成するためのカメラ４１，４２が設けられている構成となっている。このキャリブレーション装置１３におけるカメラ４１，４２をステレオカメラとして用いることにより、ステレオ視による３次元空間のオブジェクトの３次元位置計測ができるものとなっている。
【００５５】
前述したように、キャリブレーション装置１３は、例えば矩形形状の基板上に所定の位置関係で搭載した少なくとも３個以上の発信器１０を備えるものとなっており、これらの発信器１０を用いてキャリブレーションを行う。これにより、これらキャリブレーション装置１３の基板上に設けられる複数の発信器１０は、前述のキャリブレーションが行われることにより、その３次元位置がワールド座標系の３次元位置として求められる。その結果として、キャリブレーション装置１３の基板上に搭載されたステレオカメラは、その３次元位置が既知となり、この設置位置が既知のステレオカメラを用いて３次元空間のオブジェクトの位置計測が可能となる。
【００５６】
ステレオカメラのシステムを用いて、例えば、ステレオ画像における対象物の特徴点をマウスにより対話的に指定していくことにより、対象物の重要な性質である３次元形状を簡易な形状にモデル化を行うことで、「物理構造のモデル化」を実現できる。
【００５７】
この場合に、ステレオカメラのシステムを用いて対象物の３次元モデルを作成する際、両眼の視野内に対象物が入っていなければならないので、広い部屋をモデル化することは非常に困難であるが、超音波３次元位置計測装置とステレオカメラを組み合わせることで、ステレオカメラを移動させて、３次元モデルを作成しても、一つの座標系上にモデルを作成することができる。
【００５８】
図１８に示すキャリブレーション装置を用いて、すなわち、２眼のステレオカメラと６個の超音波発信器による超音波３次元位置計測装置によりシステムを構成し、３次元空間のオブジェクトの位置計測を行う手法について説明する。
【００５９】
手順については、次の手順ａ，手順ｂ，手順ｃ，手順ｄにより行う。
手順ａ：ステレオカメラのキャリブレーション、
手順ｂ：キャリブレーションした位置でステレオカメラに取り付けられた最低３個の超音波発信器の３次元位置を登録、
手順ｃ：キャリブレーション装置１３を移動させた場合、その位置における超音波発信器１０のそれぞれの３次元位置を取得し、前回の位置から現在の位置への移動を回転行列と並進ベクトルの形で算出する。
手順ｄ：求められた回転行列と並進ベクトルを用いて、３次元モデルを一つの座標系に統一させる。
【００６０】
図１９は、超音波３次元位置計測装置により３次元位置計測のキャリブレーションを行ったステレオカメラによる座標系の変換を説明する図である。図１９を参照して、具体的な変換手順について以下に説明する。以下の説明において、記号は図１９の中に表記している記号である。地点２に置かれたカメラ座標系（ｃａｍｅｒａ２）から地点１に置かれたカメラ座標系（ｃａｍｅｒａ１）へ変換する手順について述べる。式で書くと次のようになる。
Ｐｃ１＝Ｍｃ１ｃ２・Ｐｃ２
また、
Ｍｃ１ｃ２＝Ｍ−１ｃ２ｕ２・Ｍｕ２ｕ１・Ｍｃ１ｕ１
という関係がある。まず、キャリブレーション装置上の超音波発信器の最低３個で座標系を作る（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ１，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ２）。この座標系とステレオカメラの座標系の関係は、キャリブレーション後は変化しないので、
Ｍｃ１ｕ１＝Ｍｃ２ｕ２＝Ｍｃｕ  と書け、Ｍｃｕとおく。また、
このＭｃｕは、Ｍｃｕ＝Ｍｗｕ１・Ｍｃ１ｗ＝Ｍｗｕ２・Ｍｃ２ｗ  と書ける。Ｍｃｕは、キャリブレーション後は、装置１３にあるステレオカメラと超音波発信器の相対位置が変わらない限り、変化しないので、一度、Ｍｃｕを求めれば、環境を変えた後も、再度、このＭｃｕを使うことが可能である。
【００６１】
次に、ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ２からｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ１へ変換する行列は次のように書くことができる。
Ｍｕ２ｕ１＝Ｍｗｕ１・Ｍ−１ｗｕ２
以上により、
Ｐｃ１＝Ｍｃ１ｃ２・Ｐｃ２
＝Ｍ−１ｃ２ｕ２・Ｍｕ２ｕ１・Ｍｃ１ｕ１・Ｐｃ２
＝（Ｍ−１ｃｕ・Ｍｗｕ１・Ｍ−１ｗｕ２・Ｍｃｕ）・Ｐｃ２
となる。
【００６２】
このように、ステレオカメラを搭載したキャリブレーション装置を用いるシステム構成とし、左右のステレオ画像中の対象物の特徴的な対応点をマウスで対話的に指定することにより、簡単に線形・多角形・円形といった簡易な３次元形状にモデル化することができる。また、対象物に取り付けられた超音波発信器（超音波式３次元タグ）の個数や識別情報もモデルと結び付けて登録することにより、物理構造のモデル化が実現できる。
【００６３】
物理現象のモデル化により作成された物理構造モデルに、３次元空間の位置を判定するセンサ機能となる仮想センサ・効果器を設けることにより、対象物の物理的機能をモデル化することができる。ここでの仮想センサ・効果器とは、計算機上でセンサとして振舞える属性を与えるためのものである。計算機上に表現された３次元空間において、その仮想センサを取り付ける物理構造モデルをマウスで選択し、取り付けるべき仮想センサを選択することで、計算機上において対話的に取り付け作業を行うことができる。
【００６４】
仮想センサ・効果器の種類は、例えば、回転を検出する「Angle Sensor」、接触という事象を起こさせる「Bar Effector」、接触という事象を検出する「Touch Sensor」がある。これらの仮想センサ・効果器をセンサとして用い、ここで作成された物理現象モデルの組み合わせの表に、その現象と対応する行動意味情報を書き込むことにより、物理現象モデルの出力と行動イベントの対応付けを行う。例えば、机とコップが接触すれば、「机にコップを置いた」などと書き込み、ノートとペンが接触していれば、「何か書いている」などと書き込む。
【００６５】
また、ここでの３次元位置計測システムとセンサ化された対象物を用いることにより、行動認識を行うことができる。例えば、前述のようにして、作成された物理構造モデル・物理現象モデルに、３次元位置計測システムから得られる位置情報を入力し、その結果得られる物理現象モデルの出力をもとに、対応付けた行動イベントを参照することにより、人間行動の検出を意味情報として取り出すことが可能となる。
【００６６】
この手法の有効性を検証するために、日常生活空間を模擬したセンサルームにおいて、構築したシステムを用いた検証実験を行った。検証実験の際にモデル化を行った対象物は、机・コップ・ティッシュ箱・ホッチキスの４点である。人間が使用する際に動かす可能性の高い、机以外の３点には超音波３次元タグ（超音波発信器）を取り付けた。４点の対象物を、キャリブレーション装置を用いるシステムにより、机とティッシュ箱を四角形、コップを円形、ホッチキスを線形といった簡易な物理構造にモデル化した。
【００６７】
次に、机には「Touch Sensor」、コップ・ティッシュ箱・ホッチキスには、「Angle Sensor」と「Bar Effector」といった、仮想センサ・効果器を取り付けることにより、物理現象モデルを作成し、対象物のセンサ化を行った。その後、仮想センサの出力と行動イベントの対応付けを行った。超音波３次元タグの３次元座標値の入力を開始し、机以外の３点を持ち上げたり、回転させたりすることによって、行動イベントが確実に検出できることを確認した。この検証実験により、実験システムにおいては、簡便な環境モデリング機能を実現し、頑健性、実時間性、システム構築の容易性といった問題点の解決も可能であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上に説明したように、本発明のキャリブレーション方法は、超音波式３次元タグシステムをポータブル化し、人の活動を観察するシステムを実際に人の活動が生じる多様な環境で手早く構築するために利用できる。
【００６９】
また、人間の行動が生じる現場で、３次元位置計測装置のキャリブレーションを行い、行動観察システムを手早く実現する場合に利用できる。具体的には、行動観察システムは、１）対象物の物理構造のモデル化機能、２）対象物の物理現象のモデル化機能、３）物理現象モデルの出力と行動イベントの対応付け機能、４）対象物の認識・位置計測機能から構成される。１）〜３）の機能を統合することで、対象物の性質や機能を維持しつつ、対象物を人間の行動を認識するためのセンサとして振舞えるように、対象物のセンサ化を容易に行える。
【００７０】
また、対象物センサに４）の機能を統合することで、仮想センサの出力が得られ、人間の行動を観察・認識することができるシステムを、超音波３次元タグとステレオカメラを用いて構築できる。対象物の抽象化された物理構造モデルの作成機能は、超音波３次元タグとステレオカメラを統合したキャリブレーション装置で実現できる。物理現象モデルの作成機能には、仮想センサ・効果器を物理構造モデルに取り付けることで実現できる。行動イベントの検出機能は、仮想センサの出力と行動を表す文章と対応付けることで行う。対象物の認識・位置計測機能は、超音波式３次元タグがＩＤを持つことができるので、そのＩＤと対象物の名称を結びつけることによって、対象物の認識機能を実現し、そのＩＤを持った超音波３次元タグの位置を計測することで、対象物の位置計測機能を実現できる。このようにして、簡便な環境モデリング機能と行動イベントの検出機能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明のキャリブレーション方法を一態様で実施するシステムの構成を示す図である。
【図２】三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第１のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図３】三次元位置計測装置のデータ処理装置において処理が実行される第２のキャリブレーション処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明にかかるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。
【図５】本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の一例を説明する図である。
【図６】本発明にかかるキャリブレーション装置の別の構成例を説明する図である。
【図７】キャリブレーション装置の発信器の配列が同一平面で発信器の数が３個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。
【図８】本発明にかかるキャリブレーション方法において３次元位置を求める原理を説明する図である。
【図９】キャリブレーション装置の９個の発信器と２７個の受信器を用いて行うキャリブレーションの具体的に説明する図である。
【図１０】キャリブレーション装置の発信器の配列が同一平面にない発信器の数が４個以上の場合のキャリブレーション方法を具体的に説明する図である。
【図１１】１個の発信器を自由に動かしてキャリブレーションを行う場合のキャリブレーション方法について説明する図である。
【図１２】受信器が４個以上の場合の平面拘束された受信器の位置を求めるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。
【図１３】複数の受信器が平面上にある場合の平面拘束された受信器の位置を求めるキャリブレーション方法の原理を説明する図である。
【図１４】発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が４個以上の場合のキャリブレーション結果をグラフ表示した第１の図である。
【図１５】発信器の配列が同一平面上にない発信器の数が４個以上の場合のキャリブレーション結果をグラフ表示した第２の図である。
【図１６】１個のみの発信器を自由に動かしてキャリブレーションを行った結果をグラフ表示した図である。
【図１７】発信器の配列が三脚状にある４個の超音波発信器によりキャリブレーションの実験結果をグラフ表示した図である。
【図１８】本発明にかかるキャリブレーション装置の構成の更に別の一例を説明する図である。
【図１９】超音波３次元位置計測装置により３次元位置計測のキャリブレーションを行ったステレオカメラによる座標系の変換を説明する図である。
【図１】
2005114722.tif 000022
【図２】
2005114722.tif 000023
【図３】
2005114722.tif 000024
【図４】
2005114722.tif 000025
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005114722.tif 000028
【図９】
2005114722.tif 000029
【図１０】
2005114722.tif 000030
【図１１】
2005114722.tif 000031
【図１２】
2005114722.tif 000032
【図１３】
2005114722.tif 000033
【図１４】
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【図１５】
2005114722.tif 000035
【図１６】
2005114722.tif 000036
【図１７】
2005114722.tif 000037
【図１８】
2005114722.tif 000038
【図１９】
2005114722.tif 000039
【図８】
2005114722.tif 000040