(57)【要約】      （修正有）【課題】映画撮影所におけるモーションキャプチャのために多重化された光をシーンに投影する装置において、特に低コストの固体発光体及びセンサを用いて３Ｄシーンを高速に因子分解する。【解決手段】多重化された光パターンによりシーンを照明するプロジェクタは、パッシブ型の物理マスクと、物理マスクの背後に配置された一組の空間的に分散された発光体とを備える。発光体は変調されて、一組の固有の光学的光パターンを投影する。【選択図】図３
2007310382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学パターンを投影する装置であって、
パッシブ型の物理マスクと、
前記物理マスクの背後に配置された一組の空間的に分散された発光体と、
前記発光体を変調して、一組の固有の光学的光パターンを投影する変調手段と、
を備える、光学パターンを投影する装置。
【請求項２】
前記一組の発光体は、前記物理マスクの背後に直線状に分散される請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項３】
前記発光体は一度に１つずつオンオフされる請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項４】
前記変調は、約１０，０００ＫＨｚ以上の周波数で動作する請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項５】
前記変調は、時分割変調、振幅変調、周波数分割変調、符号分割多重化、位相変調、偏光変調及びそれらの組み合わせから成る群から選択される請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項６】
前記発光体は発光ダイオードである請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項７】
前記光学パターンはバイナリパターンである請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項８】
前記バイナリパターンはグレイコードに対応する請求項７に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項９】
前記光学パターンは１次元対称である請求項２に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１０】
前記物理マスクは、前記発光体によって規定されるエピポーラ線に対して対称である請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１１】
前記物理マスクは光に対して部分的に透明であり且つ光に対して部分的に不透明である請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１２】
前記物理マスクは回折格子の形態である請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１３】
前記物理マスクはレンチキュラーレンズの正面にある請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１４】
前記物理マスクはモワレパターンである請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１５】
前記物理マスクはパララックスバリアである請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１６】
前記一組の固有の光学的光パターンはミラーにより誘導される請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１７】
前記一組の固有の光学的光パターンはレンズにより誘導される請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１８】
シーン中に配置される光学センサであって前記一組の固有の光学的光パターンを検出するように構成される光学センサをさらに備える請求項１に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項１９】
前記光学センサの３Ｄ位置を求める手段をさらに備える請求項１８に記載の光学パターンを投影する装置。
【請求項２０】
前記光学センサの動きを判定する手段をさらに備える請求項１９に記載の光学パターンを投影する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には光プロジェクタ(投光装置)に関し、特にモーションキャプチャのために多重化された光をシーンに投影することに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明の主要なトレンドは、発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いる固体照明である。ＬＥＤが白熱灯及び蛍光灯に取って代わりつつあるため、ＬＥＤを照明の提供だけでなくインテリジェントデバイスとの多重化光通信に用いることができる。固体発光体は小型であり、高いデータレートで変調することができ、狭帯域の光信号として光を放射するように選択することができる。
【０００３】
固体ライトが近いうちに至る所(家庭、事務所及び店舗)で見られるようになるであろうことは広く認められている(Tsao著「一般照明用発光ダイオード(ＬＥＤ)(Light emitting diodes (LEDs) for general illumination)」(U.S. Department of Energy Lighting Technology Roadmap, 2002)、及びTalbot著「ＬＥＤ対電球(LEDs vs. the lightbulb)」(MIT Technology Review, 2003))。
【０００４】
従来のシーン取得方法は、カメラを用いて、シーンの幾何学的属性と測光学的属性との間の相互作用を判定する。しかし、各カメラ画素において測定される放射輝度は幾何学、照明、及び反射率の複雑な関数であるため、カメラ画像を用いたシーン解析は難しい逆光輸送の問題であることが分かっている。
【０００５】
光通信及び復調
以前は無線周波数(ＲＦ)範囲でしか可能でなかった光信号に対して、現在ではいくつかの変調操作を達成することが可能である。無線周波数通信ではなく光通信を選択する動機としては、指向性、ＲＦに敏感な環境における干渉がないこと、及び高い帯域幅等の利点がある。
【０００６】
従来技術の固体照明アプリケーションの大部分は、ポイントからポイントのデータ転送のための通信におけるものであったが、これらの概念は、自由空間における相互作用に拡張することができる。デバイスの遠隔制御は、赤外線ＬＥＤが約４０ＫＨｚの搬送波周波数においてバイナリコードにより時間変調される一例である。信号は、デバイスの正面に取り付けられたフォトセンサにより取得され、様々なデバイス機能を行うために復調される。
【０００７】
他のシステムは、白熱ライトが室内のデバイスと通信することを可能にする(Komine及びNakagawa著「ＬＥＤライトを用いた可視光通信システムの基礎分析(Fundamental analysis for visible-light communication system using LED lights)」(IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 50, no. 1, pp. 100-107, 2004))。車のテールランプは絶えず、速度及びブレーキの状況を狭い方向で後続車に伝えることができる(Misener他著「センサフレンドリーな高速道路：ＡＨＳの配備促進のための漸進的道路変化の調査(Sensor-friendly freeways: Investigation of progressive roadway changes to facilitate deployment of AHS)」(Tech. Rep. UCB-ITS-PRR-2001-31, 2001))。
【０００８】
場所追跡
磁気信号、音響信号、光信号、慣性信号、又はＲＦ信号を用いるいくつかのモーショントラッキング技法が利用可能である(Welch及びFoxlin著「モーショントラッキング：特効薬ではないが有効な手段(Motion tracking: No silver bullet, but a respectable arsenal)」(IEEE Comput. Graph. Appl., vol. 22, no. 6, pp. 24-38, 2002))。
【０００９】
通常、光学システムは待ち時間が短く精度が高い。さらに、シーンキャプチャの測光学的側面を調査するために光チャネルを利用することができる。
【００１０】
映画撮影所において用いられるほとんどのモーションキャプチャシステムは、高速カメラを使用して、パッシブ型の可視マーカー又はアクティブ型のＬＥＤマーカーを観測する。例えば、或る高速デジタルビデオカメラは、１２８０×１０２４のフルフレームのグレイスケール画素をオンボード処理で最高毎秒４８４フレームの速度で記録してマーカー位置を検出することができる。これらのデバイスは、信頼性の高い出力データを提供する。しかし、極めて高価な高速カメラは、スケーラビリティの点でいくつかの問題を生じる。帯域幅が分解能及びフレームレートを制限する。フレームレートが高くなるほど短い露出時間が要求される。それにより、パッシブ型マーカー用の明るい制御されたシーンライト、又はバッテリー駆動のＬＥＤマーカーの使用が必要となる。マーカーを背景と分けるために、これらのシステムはまた、マーカーのコントラストを高める方法を用いる。これは通常、俳優が制御された照明状況において暗い衣服を着用することを必要とする。自然なセッティングでモーションキャプチャを行うことが望ましい。
【００１１】
光検出
フォトセンサを取り付けた物体を定位するためのいくつかのシステムが知られている(Ringwald著「ＰＤＡを用いた日用デバイスとの自発的対話(Spontaneous Interaction with Everyday Devices Using a PDA)」(Workshop on Supporting Spontaneous Interaction in Ubiquitous Computing Settings, UbiComp, 2002)、Patel及びAbowd著「物理環境におけるハンドヘルド機器のためのレーザによる二者選択方式(A 2-Way Laser-Assisted Selection Scheme for Handhelds in a Physical Environment)」(UbiComp, pp. 200-207, 2003)、並びにMa及びParadiso著「ＦｉｎｄＩＴフラッシュライト：光トリガによるマイクロプロセッサの起動に基づく応答タグ付け(The FindIT Flashlight: Responsive Tagging Based on Optically Triggered Microprocessor Wakeup)」(UbiComp, pp. 160-167, 2002))。
【００１２】
他のシステムは、従来のデジタルプロジェクタにより光検出ＲＦＩＤタグを定位する(Nii他著「空間多重化光伝送のためのスマートライト超高速プロジェクタ(Smart light ultra high speed projector for spatial multiplexing optical transmission)」(International Workshop on Projector-Camera Systems, June 25, 2005, San Diego, California, USA)、Raskar他著「ＲＦＩＧランプ：光検出無線タグ及びプロジェクタによる自己記述型世界との対話(RFIG lamps: Interacting with a self-describing world via photosensing wireless tags and projectors)」(ACM Transactions on Graphics vol. 23, no. 3, pp. 406-415, 2004)、Lee他著「プロジェクタベースの追跡を用いた可動インタラクティブ投影型ディスプレイ(Moveable interactive projected displays using projector based tracking)」(UIST 2005: Proceedings of the 18th annual ACM symposium on user interface software and technology, ACM Press, New York, NY, USA, pp. 63-72, 2005)、並びにRaskarにより２００３年８月１９日付で出願された米国特許出願第１０／６４３，６１４号「無線及び光学識別タグ(Radio and Optical Identification Tags)」、Raskar他により２００４年７月１日付で出願された米国特許出願第１０／８８３，２３５号「インタラクティブな無線タグの定位及び識別システム(Interactive Wireless Tag Location and Identification System)」、及びRaskarにより２００５年１月５日付で出願された米国特許出願第１０／０３０，６０７号「無線及び光学識別タグ(Radio and Optical Identification Tags)」(これらは全て参照により本明細書中に援用される))。
【００１３】
UNCの「ＨｉＢａｌｌ」システムは、６つのしっかりと固定された位置敏感型検出器(ＰＳＤ)のグループを用いて、アクティブに点滅するＬＥＤに対する場所及び向きを求める(Welch著「Ｓｃａａｔ：不完全な情報を用いたインクリメンタル追跡(Scaat: Incremental tracking with incomplete information)」(UNC Tech. Report, Chapel Hill, NC, USA, 1886)を参照のこと)。各ＬＥＤは、制約不足な読み取り値を一度に１つずつ提供する。このシステムは、大きな天井への取り付け、及び開ループで動作しているＬＥＤのアクティブな制御を必要とする。
【００１４】
「屋内ＧＰＳ」のようなシステムは、環境内に取り付けられた複数の低コストのフォトセンサ及び２つ以上の回転光源を用いる(Kang及びTesar著「精密用途のための３Ｄプローブを用いた屋内ＧＰＳ計測システム(Indoor GPS metrology system with 3d probe for precision applications)」、Kang, S.及びTesar, D.著「モジュール式再構成可能ロボットの計測及びキャリブレーションのための屋内ＧＰＳを用いた優れた６自由度測定ツール(A Noble 6-DOF Measurement Tool With Indoor GPS For Metrology and Calibration of Modular Reconfigurable Robots)」(IEEE ICM International Conference on Mechatronics, Istanbul, Turkey, 2004))。これらの回転光源は、フォトセンサを周期的に照明する別個の光平面を掃引(sweep out)する。このシステムは６０Ｈｚのレートで動作する。
【００１５】
反射率及び照明の因子分解
シーンの因子分解
本明細書中で定義するところの、シーンの因子分解は、シーンパラメータを推測するためのコンピュータビジョン技法である。これらのシーンパラメータは幾何学及び測光学を含み得る。幾何学はシーン中の物体の３Ｄの場所、向き、及び形状を規定し、測光学は光と物体との相互作用を規定する。光は、直接照明、反射率、放射輝度、及び半透明性に起因するものであり得る(概して、C. Tomasi及びT. Kanade著「画像ストリームからの形状及び動き：因子分解法(Shape and Motion from Image Streams: A Factorization Method)」(Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 90, pp. 995-9802, 1993)を参照のこと)。
【００１６】
カメラによりシーンの放射輝度を入射照明及びアルベドの積に因子分解することはコンピュータビジョンアプリケーションにおいて知らている。問題の定式化は、複数のビュー、照明が可変である単一のビュー、又はその両方を伴い得る(Forsyth及びPonce著「コンピュータビジョン、近代的アプローチ(Computer Vision, A Modern Approach)」(2002))。
【００１７】
しかし、シーンの因子分解は不良設定問題であり、解は、シーン中の反射率の変動及び／又は光源による照明の変動に関する仮定を必要とする。
【００１８】
光学タグとの通信
時空間光変調の使用は、無線周波数における発展、光通信において利用可能な帯域幅、及び射影幾何学における機会の影響を受けている。光ベースの通信では、時間帯域幅及び空間帯域幅の積である光帯域幅は毎年約３倍に増大している。光ネットワーク、ＣＤリーダ、及びＩｒＤＡといった様々な分野における固体ＬＥＤの浸透は、光源の多目的時間変調のトレンドを示す。同時に、微小電気機械(ＭＥＭＳ)ベースのイメージャ、反射型液晶(ＬＣＯＳ)イメージャ、回折格子光制御弁(ＧＬＶ)イメージャ及び従来の液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)イメージャにより高分解能の空間変調が可能になりつつある。
【００１９】
光通信ツール
様々な発光素子及び受光素子が光学シーンキャプチャシステムにおける使用に利用可能である。通常、発光体の複雑さ、受光体及び帯域幅のトレードオフがある。低コストの単純なデバイスで高速シーンキャプチャを達成することは難しい。
【００２０】
制限されたダイナミックレンジは時分割多重化の後に周波数分割多重化(ＦＤＭ)及び符号分割多重化(ＣＤＭ)を行うことにより最大限に利用されることはよく知られている(Azizoglu他著「時間符号による光学ｃｄｍａ(Optical cdma via temporal codes)」(IEEE Transactions on Communications, vol. 40, no. 7, pp. 1162-1170, 1992))。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、低コストの固体発光体及びセンサを用いてシーンを因子分解することが望ましい。
【００２２】
固体照明及び検知の急速な発展により、コンピュータグラフィックス及びコンピュータビジョンのための新たなシーンキャプチャ技法の探求が可能となった。最近開発された発光体及びフォトセンサの高い速度及び精度により、非常に動的なシーンであっても非常に高速且つ正確に属性を測定することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の実施の形態は、単純な固体光学素子を用いて、光データ通信の原理とシーンの外観の取り込みとを組み合わせる。パッシブ型のバイナリマスクを有する発光ダイオード(ＬＥＤ)が発光体として用いられ、フォトセンサが小型光学タグの受光体として用いられる。
【００２４】
本発明の実施の形態は、対象とする３Ｄシーンを時空間符号化するために一組の発光体を戦略的に配置することによって、シーン中の選択された場所の幾何学的属性及び測光学的属性の高速且つ高精度な推定を可能にする。符号化は、発光体と受光体との間のエピポーラ幾何学的関係を利用することによって設計される。
【発明の効果】
【００２５】
シーンの複数の場所に配置される光学タグのフォトセンサは、複数の発光体からの符号化された光信号を逆多重化する。したがって、タグの３Ｄの場所及び３Ｄの向き、すなわちタグの６Ｄの姿勢を求めることができる。また、入射照明、及びタグが取り付けられる物体の表面反射率も測定することができる。測定された反射率を用いて、フォーカス及び露出等のカメラパラメータを設定することができる。
【００２６】
本発明の実施の形態は、シーンの画像、例えば映像を、カメラ画像のみに依拠する従来のコンピュータビジョン技法では不可能なやり方で向上させるために用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
システム及び方法の概要
図１は、本発明の一実施の形態による、シーン１０１を因子分解するためのシステム及び方法を示す。本システムは、シーン１０１内に配置される１つ又は複数の光学タグ２００を備えることができる。これらのタグは、移動物体１０２又は静止物体(図示せず)に取り付けることができる。本システムはまた発光体１４０を備える。任意で、本システムはまた、アンテナ１１１を有する無線周波数(ＲＦ)リーダ１１０と、カメラ１２０とを備えることができ、これらは全てプロセッサ１３０に接続される。発光体は、時空間変調された赤外線１３１を放射する発光ダイオードの形態である。
【００２８】
シーン１０１は、屋内又は屋外の周囲照明１０３によって照明することができる。しかし、従来のカメラベースの追跡とは異なり、本発明は、赤外線を用いてタグ２００を照明するため、暗闇の中でも動作することができることに留意することが重要である。従来のコンピュータビジョンシステムのようにタグを定位するためにカメラを用いないため、難しい周囲光条件又は背景とのコントラストの欠如は問題にならない。明るい光の中で、また完全な暗闇の中で、タグを追跡することができ、そしてシーンを取得することができる。
【００２９】
タグ２００及び発光体１４０を戦略的に配置することによって、光変調及び復調技法を用いて、タグの場所において個々のシーン属性を推定することが可能である。光検出はシーンの場所の疎な集合において行われるが、検知回数が多いため、タグの小近傍内での外挿が可能である。したがって、これらの測定されたシーン属性を用いて、カメラ１２０により取得された画像、例えば映像又はフレームシーケンスを因子分解し、因子分解された属性に基づいて画像を操作することができる。
【００３０】
また、因子分解は非常に高速で、従来のカメラベースの因子分解で可能な速さより遥かに速く行うことができる。したがって、個々の画像は画像内レベルで操作することができる。これはすべて、著しく単純で安価なハードウェアコンポーネントを用いて行われる。
【００３１】
本発明では、発光体１４０が空間ラベリングを行う光「ビーム装置」として構成される経済的でスケーラブルなシステムを説明する。各「ビーム装置」は、発光体とレンチキュラーレンズとの間にパッシブ型のバイナリフィルム又はマスクが配設された固体ＬＥＤの線形アレイを備える。光強度の順序付けは時間変調を提供し、マスクは空間変調を提供する。本発明では、このようなビーム装置の線形アレイを用い、個々のビーム装置のバイナリマスクは、完全なビーム装置配置のエピポーラ幾何を利用するように注意深く選択される。各発光体１４０は、不可視の(赤外)バイナリパターンをシーン１０１へ毎秒数千回投影する。本発明の一実施の形態において、ＬＥＤは一度に１つずつオンオフされる。
【００３２】
タグ２００の光学センサは、送信された空間依存パターン及びそれらの強度を復号し、タグの姿勢を求めることを可能にする。本明細書中で定義するところの、タグ２００の６Ｄの「姿勢」は、その３Ｄの場所及びその３Ｄの向きの両方を指定する。各タグの場所データ及び向きデータは、毎秒数百回求められる。したがって、場所及び向きの変化率も求めることができる。
【００３３】
シーン１０１中のタグ２００は、シーンの場所の場所及び向きを非常に高い頻度で生じる。また、タグは入射周囲照明１０３を測定することができる。シーンがカメラ１２０で撮影されると、対応するカメラ画素において測定される放射輝度を入射照明と、対応するシーンの場所の固有反射率とにリアルタイムで因子分解することができる。
【００３４】
シーン１０１はタグ２００により光学ラベリングされるため、システムの処理時間要件は、シーン中にいくつタグを配置しても一定のままである。
【００３５】
光学タグ
図２に示すように、各光学タグ２００は、固体フォトセンサ２２５、例えばフォトダイオードに接続されたマイクロコントローラ(ＭＣ)２２１を備える。マイクロコントローラは、メモリ(Ｍ)２２２を含むか、又は外部メモリに接続されることができる。タグはまた、タグアンテナ２２４に接続されたＲＦ回路２２３を備えることができる。タグアンテナ２２４は、ＲＦＩＤの分野において知られているような、調整された誘導コイルの形態とすることができる。
【００３６】
タグ２００は、フォトセンサ２２５により受信された光信号１３１を検出することができる。光信号は、ソフトウェア手段及びハードウェア手段により解析することができる。ハードウェア手段は、当該技術分野において知られているようなＡ／Ｄ変換器、比較器、タイマ、フィルタ等を含むことができる。ソフトウェア手段は、マイクロコントローラ２２１において実行される命令と、メモリ２２２に記憶されるデータとを含むことができる。
【００３７】
タグ２００は、シーン１０１を因子分解できるようになっている。従来技術とは対照的に、因子分解は、従来技術のようなカメラ及び複雑なコンピュータシステムではなく、マイクロコントローラに結合された単純な固体フォトセンサによって行うことができる。
【００３８】
本明細書中で定義するところのシーンの因子分解は、シーンの幾何学及びシーンの測光学等のシーンの属性を求める。幾何学はシーン中の物体の３Ｄの場所、向き、及び形状を規定し、測光学は光と物体との相互作用を規定する。光は、照明、反射率、放射輝度、及び半透明性に起因するものであり得る。いずれにせよ、因子分解された属性又はパラメータは、信号としてさらなる処理に利用可能である。シーンの因子分解を示す信号は、ＲＦリーダ１１０等の他のデバイスに通信するか、又はタグの出力デバイス部２４０、例えばインジケータ又はディスプレイに供給することができる。
【００３９】
複数のタグを用いることにより、従来技術のような複雑で高価で高電力のカメラではなく、単純で安価で低電力のコンポーネントを用いてシーンを因子分解することができる。例えば、設置し易く低コストのタグを数百個、シーンに実装することができる。
【００４０】
使用する場合、タグリーダ１１０は、ＲＦ信号を送信し、これにタグが応答することによってタグを識別することができる。通常、タグのメモリ２２２は、タグのアンテナ２２４がリーダ１１０のアンテナ１１１と電磁結合すると検出することができる固有の識別情報を記憶する。この結合により受信アンテナのインピーダンスひいては負荷が変化する。この負荷は、コイル２２４の入出力を切り換えることによって、メモリ２２２に記憶されている識別コードにより変調することができる。同様に、フォトセンサ２２５によって検知されるようなシーン属性パラメータは、本明細書中に記載する方法によりプロセッサ１３０が送信及び処理することができる。
【００４１】
発光体１４０は、時空間変調された光信号１３１をタグ２００へ送信する。好ましくは、光信号は赤外線域のものであるが、シーン及び照明の条件に応じて他の光波長、例えば紫外線、可視光、近赤外線又は遠赤外線も用いることができる。別の言い方をすれば、光信号の波長は、約０．０１〜１，０００マイクロメートルの範囲とすることができる。
【００４２】
光信号１３１は、空間データ及び／又は時間データを搬送するように空間的及び／又は時間的に変調することができる。より具体的には、変調は、振幅、周波数、位相、偏光、時分割、符号分割、又はそれらの組み合わせとすることができる。代替的な実施の形態において、タグ２００はまた、ＲＦ信号２３２を用いてＲＦリーダ１１０と通信することができる。カメラとは異なり、フォトセンサ２２５には普通レンズがない。
【００４３】
タグ２００は、光信号１３１に符号化されたデータを復号することができる。タグはまた、検知した光信号をローパスフィルタリングすることにより信号強度を求めることができる。タグはまた、周囲光１０３の量、すなわち全入射ＤＣ照明を測定することができる。一実施の形態において、上記の機能を全て行うことができるマイクロコントローラ２２１はMicrochip社のＰＩＣ１６Ｆ８７６(Datasheet, 2004(参照により本明細書中に援用される))である。このＰＩＣ１６Ｆ８７６というＣＭＯＳ  ＦＬＡＳＨベースの８ビットマイクロコントローラは２５６バイトのＥＥＰＲＯＭデータメモリ、自己プログラミング、ＩＣＤ、２つの比較器、５チャネルの１０ビットＡ／Ｄ、２つのキャプチャ／比較／ＰＷＭ機能、及び同期シリアルポートを備える。
【００４４】
半導体作製技法を用いて、本発明の実施の形態によるタグを、大量生産で非常に小型の集積回路として製造することができることに留意すべきである。
【００４５】
図３及び図４に示すように、マスク３２０及び４２０は、グレイコードパターン(Grayに対して１９５３年３月１７日付で発行された米国特許第２，６３２，０５８号「パルス符号通信(Pulse code communication)」(参照により本明細書中に援用される))を固定したものとすることができる。ＬＥＤ３１０及び４１０は、１０，０００ＫＨｚ以上の周波数で交互に時間変調される。この周波数は、従来技術の検出器よりも数桁高い。これにより、高速で移動する物体、及び移動しながら高速回転する物体を扱うことが可能となる。従来技術では、このような高レートはストロボ効果でしか得られなかった。
【００４６】
バイナリマスクは固定空間変調を達成する。光信号１３１は、マスクが透明な部分においてフォトセンサ２２５によって受信され、マスクが不透明な部分では受信されない。したがって、ＬＥＤは、その相対的な水平位置及び垂直位置を求めることができる。なお、このパターンは１次元対称である。マスクは、回折格子、モワレパターン又はパララックスバリアの形態とすることが可能である。光はミラー又はレンズを介して投影することができる。
【００４７】
レンチキュラーレンズ３３０及び４３０は光源を、グレイコードの１本の「縞」をそれぞれ照明する複数の光の線に分割する。各縞の幅を選択することによって、そのような照明された縞は全て同一パターンとなる。光源をレンチキュラーレンズに対して動かすことによって、光の線を或る縞から別の縞へ動かし、異なるパターンを選択することができる。これは、光源をＬＥＤアレイの形態にし、ＬＥＤを個別に変調することによって達成される。
【００４８】
シーンパラメータの推定
光学タグは、場所、表面の向き、及び入射照明等のシーンパラメータを求めることができる。これらのパラメータはその後、他のシーン属性を推定するために用いることができる。
【００４９】
定位
単一の空間「ビット」のみを検知することによるタグの定位の基本的アイデアは、少なくとも２つの透視カメラ間、本発明の場合には発光体１４０間の基礎となる幾何学的関係であるエピポーラ関係を利用することにある。エピポールは、光学中心につながる線と画像平面との交点である。エピポールは、一方のカメラにおける、他方のカメラの光学中心の画像である。エピポーラ平面は、１つの３Ｄ点と光学中心とにより、すなわち、１つの画像点と光学中心とにより定義される平面である。この平面の集合がエピポーラ光束(epipolar pencil)として知られる。エピポーラ線は、エピポーラ平面と画像平面とが交わる直線である。これは、一方のカメラにおける、他方のカメラの光学中心及び画像点を通る光線の画像である。全てのエピポーラ線はエピポールにおいて交わる。
【００５０】
本発明ではグレイコードパターンを上記のような新規の配列で用いる。従来のグレイコードは通常、１台のプロジェクタを起点とする。本発明の目標は、グレイコードのようなバイナリコードを、非コロケートな(non-collocated：同位置にない)発光体の各々からの異なるコードを用いて達成することである。ＦＤＭ技法又はＣＤＭ技法では、全ての発光体が同時にオンとなる。
【００５１】
図５から分かるように、図３及び図４に示すような異なるグレイコードパターンの背後に配置されたＬＥＤは、パターンが対応するエピポーラ線に沿って並んだ場合にのみ、平面５０１の適切な「光束」を生成するバイナリコード化されたパターンを放射することができる。図５の例は２つのビット(例えばＭＳＢ−１及びＭＳＢ−２)のものである。
【００５２】
対応するエピポーラ平面５０１が確実に同じになるようにすることによって、この組に追加のＬＥＤを追加することができる。これは、追加のＬＥＤの投影中心が最初の２つのＬＥＤと同一線上にある場合に可能である。
【００５３】
マルチビット「プロジェクタ」を構築するために、本発明では、全てのＬＥＤの投影中心を同一線上にする。同一線上にある中心では、エピポールは無限遠にあり、対応するエピポーラ線は互いに平行である。
【００５４】
しかし、投影中心が同一線上にあるＮ個の異なる１ビット発光体を構築して、パターンが平行なエピポーラ制約を共有するように位置合わせすることは難しい。パターンは、最下位ビット(ＬＳＢ)の角度分解能以内に位置合わせされなければならない。１０ｍｍ幅のマスク上の１０ビットコードの場合、１つのＬＳＢは１０ｍｍである。発光体をこの許容差以内に位置合わせすることは機械的に難しい。
【００５５】
本発明の解決策は、１つの送信機内で、パターンはエピポーラ線の方向に沿って一定であり、パターンはエピポーラ線と垂直に変化するという観測に基づく。したがって、両方向に集光する球面レンズを使用する必要はない。その代わりに、本発明では、レンチキュラーレンズ３３０及び４３０を用いて、エピポーラ線に垂直な方向に沿って集光するようにすることができる。本発明では、従来技術のようなＮ個のレンズ及びＮ個のマスクではなく、図３及び図４に示すような単一のレンズ及び単一のマルチパターンマスクを使用することによって精度を達成する。
【００５６】
１つの共通レンズ及びマスクの背後にあるＮ個の発光体の集合は、１次元の幾何学を符号化するための小型アレイを提供する。タグは、搬送波の有無を１及び０として復号し、シーン座標を直接測定する。３つ以上の発光体１４０を用いることによって、タグ２００の３Ｄの場所を求めることができる。
【００５７】
本発明では、幾何学的制約を利用し、タグでの復号プロセスを単純化することを選択してきた。符号化は、最小数のビットを用いてシーンを光信号により一意にラベリングするという意味で最適である。
【００５８】
ランダムビットパターンに対応するマスクを有する個々の発光体の任意の配置を使用してシーンをラベリングすることも可能である。これは、準最適な符号化であるかもしれないが、より大きなフレキシビリティを与える。Ｎ個のＬＥＤ発光体の透視投影行列がパターンと共に与えられた場合、１及び０をシーンに背面投影し交点を見付けることによってラベルを求めることができる。
【００５９】
向き
タグの向きを求める従来の技法は、磁気トラッカを含むか、又は慣性センサからの読み取り値を統合することに基づく。光学ソリューションは位置敏感型検出器(ＰＳＤ)を含む(上記Welchを参照のこと)。しかし、この技法は、システム内で用いられるレンズのために大きなフォームファクタを必要とする。
【００６０】
別のセンサは、デュアルフォトダイオードの出力電流を微分処理することによって入射角を検出する。しかし、このセンサは、１つの既知の次元でしか傾斜を検出することができない。タグにしっかりと取り付けられた３つ以上のセンサの相対的な場所を検知することによってタグの向きを推定することも可能である。しかしこれは、センサ間の距離が分解可能な場所分解能に近づくにつれて信頼できなくなる。
【００６１】
本発明の一実施の形態は、フォアショートニング(遠方短縮)による自然なコサインフォールオフ(cosine falloff：コサイン減衰)を利用すること、及び既知の瞬間的な場所推定を使用することによってタグ２００の瞬間的な向きを推定する。
【００６２】
図６に示すように、本発明では、フォトセンサ２２５を有し、レンズを有しないタグ２００が物体１０２の表面に取り付けられているものと仮定する。面法線５００、すなわち向きを２自由度まで求める。別個の光源からの入射光線と面法線５００との間の入射角は、フォトセンサ２２５における受信信号強度をコサインフォールオフ係数(falloff factor：減衰率)で減衰させる。センサのダイオードが傾斜している場合、結果として得られる電子信号、例えば光電流又は強度(０〜１．２)は、図８に示すような角度(−１００°〜＋１００°)の関数としてのコサインフォールオフを有し、図８において、理想値、測定値、理想値からの平均誤差、及び誤差分散がそれぞれ曲線８０１〜８０４である。
【００６３】
既知の場所及び強度を有する複数の発光体１４０からタグ２００における光強度を測定することによって、タグ２００に関連する面法線５００を求めることができる。
【００６４】
単一の移動タグにおいて複数の値を測定してセルフキャリブレーションを達成する。すなわち、発光体の相対輝度とタグの向きとを同時に推定する。３つ以上の別個の場所において測定された最低でも３つの光源に起因する強度を用いる。次に、発光体の各々に対するタグの向きをはっきりと求めることができる。
【００６５】
なお、この問題は、一組の受信信号強度を用いて場所を求めるために三辺測量を用いることとは異なる。本発明では、１つのタグをｍ個の場所へ動かすことによってｌ個の光源の強度を推定する。タグの場所毎に、向きに関して２つの未知数があるため、ｌ＋２ｍ個の未知数がある。
【００６６】
ｍ個の場所のそれぞれにおいて、ｌ個の読み取り値があるため、ｌ×ｍ個の式がある。ｌ≧３且つｍ≧ｌ／(ｌ−２)である場合にｌ×ｍ＞ｌ＋２ｍであるため、結果として、最低でも３つの光源及び３つのタグ位置が必要となる。
【００６７】
図７に示すように、強度又は出力Ｐｉ(図示せず)を有し、タグと光源との間の距離ｄｉにより標準化されたタグから光源への法線ベクトルがＶｉ＝［Ｖｉｘ，Ｖｉｙ，Ｖｉｚ］であるＬｉ個の光源、例えばＬ１及びＬ２を検討する。
【００６８】
ｉ番目の光源に関して測定された強度Ｉｉを用いて次のように法線Ｎを推定することができる。
【００６９】
【数１】
2007310382.tif 000003
【００７０】
ここで、ｋはセンサの未知の利得である。Ｑｉ＝Ｉｉｄ２ｉ／ｋＰｉ及び
【００７１】
【数２】
2007310382.tif 000004
【００７２】
を代入すると、Ｖ・Ｎ＝ｂ及びＮ＝Ｖ＋ｂが得られ、ここで、Ｖ＋はＶの擬似逆行列である。
【００７３】
|Ｎ|２＝１であるため、ＮＴＮ＝１、すなわちｂＴＶ＋ＴＶ＋ｂ＝１が得られ、ここで、Ｔはベクトル転置演算子である。
【００７４】
Ｖ＋ＴＶ＋＝Ｃを代入し、タグの場所ｊ毎に、未知の光源電力に二次制約ｂＴＣｊｂ＝１を課すようにする。
【００７５】
３つ以上の場所から、非線形最適化を用いてＱｉを推定することができる。二次制約をＣ２ｌ＋１＝(ｌ(ｌ＋１)＝２)、ｌ×ｌの対称行列Ｃからのスカラーｃｉに関して書き換える。
【００７６】
実際には、本発明では６つ以上の場所を用いる。二次項を推定し、推定強度を非線形最適化の初期推定値として使用する。強度が分かったら、タグの向き推定は線形プロセスとなる。光源が多いほど、フレームレートが下がる代償として推定値が向上する。実際には、４つの光源で十分に信頼できる。通常、開始時に一度セルフキャリブレーションを行う。
【００７７】
照明
好ましい実施の形態では、周囲放射照度にセンサ領域を掛けた測度である光電流を用いて、フォトセンサ２２５に到着する光束を測定する。周囲光束は可視域において測定されるため、近ＩＲ放射の影響を受けない。検出器の領域は固定されているため、光電流は、放射照度の半球積分に比例する。
【００７８】
周囲照明は変調信号に比べて時間的に平滑であるため、光信号を時間ローパスフィルタリングしたものを用いて、周囲照明を推定することができる。色を検知するために、図２に示すような、赤、緑及び青の波長に調整された別個の３つ一組の近くに配置されたセンサ２２６を用いることができる。
【００７９】
各フォトセンサの断面積がｄＡである場合、所与の放射照度Ｅに対する光電流は、入射光の放射輝度に光ベクトルＬとタグ法線Ｎとの間の角度ωのコサインを掛けた積を半球Ｗで積分したものによって与えられる。
【００８０】
【数３】
2007310382.tif 000005
【００８１】
放射照度を全半球で積分したものは直接照明及びグローバル照明を含むことに留意されたい。
【００８２】
反射率
測光学における一般的な問題は、カメラセンサにおいて測定された放射輝度を照明及び表面反射率に因子分解することである。これは、逆不良設定の問題である。しかし、上述のように場所、表面の向き、及び入射放射照度の推定値が与えられると、カメラ１２０を用いて反射放射輝度もサンプリングすれば、シーンの場所の反射率を求めることができる。
【００８３】
放射輝度Ｂは放射照度及びランバート反射率ρに関連する。
【００８４】
【数４】
2007310382.tif 000006
【００８５】
であるため、波長λ毎に次式が得られる。
【００８６】
【数５】
2007310382.tif 000007
【００８７】
ここで、Γ(．)は、ＲＧＢセンサ読み取り値をカメラの色と照合する色変換関数であり、Ａはセンサの近似断面積である。
【００８８】
したがって、表面アルベドの算出は大きく単純化される。アルベドは、カメラ画素強度値とタグにおけるＲＧＢセンサ値との比を取ることによって未知のスケールまで推定される。物理的なサンプリングとは、放射照度が特定の場所において既知であること、及びアルベド計算がタグにおいて有効であることを意味する。低周波数の周囲照明を呈するタグセンサの周囲の画素の固有反射率を求める。しかし、瞬間光電流は雑音が多い。したがって、シーンの場所がいくつかのカメラフレームにわたって、様々な場所、向き、及び照明の値で可視であるという事実を利用し、加重平均を取って、真の反射率のより正確な推定値を得る。
【００８９】
除算の前に、幾何学的キャリブレーション及び測光学的キャリブレーションを行う。従来のシステムとは異なり、カメラには、極めて小さいタグが直接には「見え」ない。したがって、ワールド座標と、光源座標と、カメラ座標との間のユークリッド的キャリブレーションを求める。光源座標が与えられると、三角形分割を行って３Ｄのタグの場所を求め、次に、カメラ透視投影行列を用いてカメラ画像内の２Ｄの画素の場所を推定する。また、色変換関数Γ(．)を求めて、カメラの色応答とタグ上のＲＧＢセンサとをカラーチャートにより照合する。
【００９０】
本発明の方法を検証するために、様々な照明、向き、及び場所の値でのカラーチャートの固有反射率を推定する。Γ(．)により変換されたカラー画素強度とＲＧＢセンサ値との比はほぼ一定のままであり、標準偏差は平均値の７％未満である。
【００９１】
用途
本発明の上述の実施の形態は多数の用途で用いることができる。
【００９２】
追跡
タグを移動物体に付けて、その物体を直接追跡するか、又はその物体に関して取得された映像中の物体の追跡を改善することができる。
【００９３】
ブレ除去
タグは、従来のカメラのフレームレートよりも遥かに高いレートで幾何学的データを取得することができる。本発明では、このより高い時間分解能情報を様々な方法で用いることができる。例えば、タグを高速で移動する物体に取り付け、幾何学的情報に基づいて点拡散関数(ＰＳＦ)を求める。ブレ除去は不良設定問題である。しかし、ＰＳＦが正確に分かっていれば、元信号の空間周波数の一部を復元することができる。入射照明の高速取得を同様に用いて、時間的にエイリアシングされたシーン属性を復元することができる。
【００９４】
高次元の反射率の取り込み
本発明のシステムにおける表面パッチを単に移動させることによって、そのパッチの双方向反射率分布関数(ＢＲＤＦ)を推定することが可能である。所与の入射方向及び出射方向に対するＢＲＤＦは、対応する方向における放射照度と放射輝度との比である。全てのカメラフレームにおいて、シーンの放射照度及び放射輝度の直接推定値を得る。単一の固定照明源、固定カメラ、シーンの固定された場所で、ただし表面の向きを変えることにより、４Ｄ反射率関数の２Ｄスライスが生成される。シーンの場所の位置を変えることによって、いくつかの２Ｄスライスを復元することができる。放射照度が分かっているので、このタグベースの手順は、純粋なカメラベースの測定よりも正確である。また、全てのデータが場所及び識別情報により自動的に注釈付けされるため、反射率が均一でない表面のＢＲＤＦの取り込みが可能になる。
【００９５】
関与媒体の取り込み
シーンの場所の測光学的属性に加えて、本発明のシステムは、霧等の関与媒体の属性も推定することができる。２つ以上のセンサを環境中に配置して、関与媒体による減衰を測定することができる。従来のシステムは、局所減衰、例えば空港における実際の見通し距離のみを測定する。本発明の場合、場所計算システムがそのまま機能すると共に、同一光源の減衰を２つ以上の別個のタグの場所において測定することによって、減衰率を求めることができる。タグは軽量であり、電力のかかるＬＥＤを必要としないため、パッシブに実装して、近距離にあるＲＦリーダによりバッテリーなしの動作を可能にすることができる。このようなタグの考え得る使用は流体取り込みを含み得る。
【００９６】
照明操作
照明器の強度、色、又は構成は、タグからのフィードバックに基づいて動的に変更することができる。写真家及びビデオグラファーは通常、光度計読み取り値を取って照明を推定してから、カメラパラメータ又はフラッシュパラメータを設定する。本発明の方法は、向き及び反射率等の修正項を含む、複数の場所における照明のリアルタイム推定値を提供する。
【００９７】
カメラの適応及び因子分解
最適なカメラパラメータは、タグから読み取り値を取ることによって推定することができる。通常、従来のカメラは、「内蔵」光度計を用いて、例えばフォーカス設定及び露出時間設定を推定する。しかし、シーンが常に変化しているか、又はカメラが移動している場合、内蔵センサが有用な推定値を生成することは難しい。
【００９８】
いくつかの光センサが放射照度及び場所に関する情報を無線送信すれば、このようなパラメータ設定をより正確に、且つ機能を追加して行うことができる。例えば、自動カメラにより取得される現画像又は現フレームのフォーカス又は利得は、最近取得された前画像又は前フレームから求められる。
【００９９】
本発明のシステムにおけるタグは、カメラ座標ではなくワールド座標に固定されているため、カメラがフレームを取得する前であっても適切なシーンデータを提供することができる。また、放射照度対反射率の推定値が与えられれば、適切な空間的に変化する利得を選択して、放射輝度画像ではなくアルベド画像を取り込むことが可能である。カメラ画像の反射率−照明の因子分解は、コンピュータ及びマシンビジョンにおいて多くの可能性を開く。
【０１００】
本発明の一実施の形態では、物体の固有反射率が求められる。図１に示すように、タグ２００の形態のフォトセンサがシーン中に配置される。測光学的属性及び幾何学的属性がタグにより取得される。測光学的属性は、波長、振幅、位相、偏光、燐光性(phospherence)、蛍光性、角度及びそれらの組み合わせに従ってパラメータ化することができる。
【０１０１】
シーンの画像もまた取得される。画像中の画素値を適切なフォトセンサ読み取り値、例えば光電流(「例えば」と言っているので構わない)で割り、真の反射率を求める。当業者であれば理解するように、フォトセンサ読み取り値には様々な電子信号を用いることができ、例えば、光電流又は電圧電流があるが、これらに限定されない。フォトセンサ読み取り値で割ることは事実上、入射光の効果を相殺する標準化である。したがって、グレイ表面を、表面を照明しているのが明るい光であるか薄暗い光であるかに関係なく、特定のグレイ値として検出することができる。
【０１０２】
フォトセンサからの情報を用いてカメラのパラメータを設定することも可能である。従来の自動カメラは内蔵センサによりそのパラメータ、例えば露出及びフォーカスを設定する。本発明の一実施の形態では、カメラにより取得された画像中の画素値を、タグにより検知されたデータで割ってカメラパラメータを求める。これらのカメラパラメータは、絞り、センサ利得、ホワイトバランス、カラーフィルタ、偏光フィルタ、アンチブルーミング、ゴースト防止、及びそれらの組み合わせも含むことができる。
【０１０３】
通信の向上
本発明における時分割多重化の選択は、低コストの市販のＩＲセンサ及びプログラマブルマイクロコントローラが入手可能であることに後押しされる。しかし、本発明のシステムはスケーラブルである。試験では、ＩｒＤＡ通信での使用が意図される送受信機を用いて非常に速い１Ｄ更新レートを達成できることを示した。本発明ではシステムを２５０Ｋビット毎秒で動作させることができ、これは、１つの軸につき毎秒２０，０００フレームという有効フレームレートを意味する。本発明ではまた、時間同期を必要としない「常時オン」の空間ラベリングに光ＦＤＭＡ又はＣＤＭＡを用いることができる。
【０１０４】
空間符号化された光源
本発明では、密な発光体アレイを用いて、直交方向に沿ったタグの復号を単純化することができる。環境中にランダムに分散された非組織的な発光体の集合を用いることも可能である。用途によっては、例えば家庭又は事務所といったより日常的な環境では低分解能で十分である。例えば産業用途又はモーションキャプチャ用途で高分解能が望まれる場合、発光体の数を増やすことができる。
【０１０５】
近い将来、映画撮影所、テレビのセット、会議室、事務所、ひいては家庭において用いられる光源は、固体技術に基づくものとなる。これらの高速切り替え光源は当然、単なる照明を越えた用途に役立つ。本発明は、近代的な固体光源を使用して、環境中の場所に関連する幾何学(場所、向き)及び測光学(入射強度、入射スペクトル、表面反射率)の両方の有用なパラメータを推定することができる方式を提供する。高速切り替え発光は光伝送の最も単純な形態の１つであるため、本明細書中に記載する時空間符号化による光の投影は、２Ｄ又は３Ｄ空間をラベルリングする強力な方法である。
【０１０６】
本発明は、注意深く構成された発光体クラスタのエピポーラ幾何を利用して、３Ｄシーン中の光学タグの場所を求める時空間変調を用いる。シーン中のどの場所において検知される光学的な光も固有であるため、本質的に、空間をラベリングする光の投影が得られる。
【０１０７】
本発明は、強度ベースの技法を用いてタグの向きを求めることができる。これは、ほとんどの従来技術の光学マーカーでは利用できない機能である。
【０１０８】
本発明は、シーンの各場所の放射照度を検知すると共に、カメラによって測定された放射輝度を因子分解することによって、シーンのその場所の固有反射率を求めるための単純な方法を提供する。
【０１０９】
モーションキャプチャ用途において、本発明は、俳優の望む衣装と一体化させ、自然な照明条件又は舞台用の照明条件下で撮影することができる目に見えないマーカーの使用を容易にする。従来のマーカーと異なり、タグは測光学的属性も提供する。本発明は、幾何学的な検知量及び測光学的な検知量の両方を利用するグラフィックス／ビジョンアプリケーションをサポートする方法を提供する。
【０１１０】
本発明の一利点は、急速に発展している光通信並びに固体照明及び検知の分野により開発された構成要素に基づくことである。また、本発明は、ソフトウェア又はハードウェアオーバヘッドを増やすことなく測光量を取り込むことを可能にする。他の物理媒体を用いる従来のタグベースの技法は、測光学的属性を取り込むことができない。
【０１１１】
フォトセンサはほとんど目に見えないため、登場人物は、タグの光検出素子が突き出した自然な衣服を着用することができる。フォトセンサは十分な出力のＩＲ光を受光するため、周囲照明もまた自然なものとすることができる。この出力は、ＴＶリモコンからのＩＲ放射に匹敵する。そのため、撮影所のセッティングでは、俳優は最終的な衣装を着用することができ、舞台照明下で撮影されることができる。
【０１１２】
帯域幅効率は、全画素数に対するフレーム中の有効画素の比である。ｋ個のタグを観測する毎秒ｆフレームのｎ×ｎ画像の場合、この効率は、毎秒ｆ回の更新で(ｆ×ｋ)／(ｆ×ｎ２)＝ｋ／２ｎとなる。この効率は、毎秒ｆ／ｋ回の更新で(ｆ／２)／(ｆ×ｎ)＝１／２ｎとなり、よってこのようなシステムは、少数のマーカーの高速追跡に最適である。連続的にストリーミングを行うビーム装置(beamer)及び無制限数の光検出マーカー(又はタグ)を用いることによって、有効画素数(ｋ個のタグの各々につき１つの画素フォトセンサ)及び全画素数(ｋ個のタグ)が等しくなり、最大帯域幅効率が得られる。
【０１１３】
本発明の手法は、対象とするシーンの複数の場所においてプローブ(タグ)を使用して場所、向き、及び放射照度を直接サンプリングすることによって、この問題を大幅に単純化する。本発明では、シーンの複数の場所において物理的なサンプリングを行う。本発明では、割り当てられたタグＩＤにより連続フレームにわたる対応問題を解決する。したがって、本発明では、シーンの場所がカメラの視野を離れても、タグについて計算された幾何学的パラメータ及び測光学的パラメータの履歴を解析することができる。さらに、本発明のシーンパラメータは、カメラのフレームレートで可能であるよりも遥かに速く更新される。したがって、映像のみを用いる場合には不可能な新たな映像操作能力を実証することができる。
【０１１４】
本発明は、「常時オン」の発光体を構築することによって、多重化無線周波数(ＲＦ)通信に似た機能を達成する。データは、同期せずに、またタグの場所の事前知識なしで送信される。光スペクトルは、信号が指向性であり、その強度が受光体の向きに依存し、その相互作用を外部の観測器(カメラ)によって低フレームレートでサンプリングすることができるという付加的な属性を有する。
【０１１５】
複数の信号を単一の受信機へ送信するための無線周波数と同様に、本発明では、振幅、周波数、偏光、位相、時分割、符号又はそれらの組み合わせを多重化及び逆多重化することによって光を変調することを選択することができる。本発明ではまた偏光及び波長を用いることができる。本発明による、戦略的な構成のパッシブ型のバイナリ空間マスクの使用は、エピポーラ制約を利用し、結果として、効果的でありながら単純なシステムをもたらす。
【０１１６】
本発明を好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で様々な他の適応及び変更を行うことができることが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲に入るそのような変形及び変更をすべて網羅することである。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の一実施の形態によるシーンを因子分解するためのシステム及び方法のブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態による光学タグのブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態による発光体を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による発光体を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるエピポーラ平面のブロック図である。
【図６】物体に取り付けられた、本発明の一実施の形態によるタグのブロック図である。
【図７】物体表面における光強度の概略図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるコサインフォールオフのグラフである。
【図１】
2007310382.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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