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対応点探索方法、相互標定方法、3次元画像計測方法、対応点探索装置、相互標定装置、3次元画像計測装置、対応点探索プログラム及び対応点探索プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

国内特許コード P06A009679
掲載日 2007年2月23日
出願番号 特願2005-174118
公開番号 特開2006-350553
登録番号 特許第4521568号
出願日 平成17年6月14日(2005.6.14)
公開日 平成18年12月28日(2006.12.28)
登録日 平成22年6月4日(2010.6.4)
発明者
  • 小野 徹
  • 大谷 憲雄
出願人
  • 学校法人京都大学
発明の名称 対応点探索方法、相互標定方法、3次元画像計測方法、対応点探索装置、相互標定装置、3次元画像計測装置、対応点探索プログラム及び対応点探索プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
発明の概要

【課題】 特殊なターゲットを用いることなく、土木分野においても好適に利用できる標定点探索を実現する。
【解決手段】 重複撮影された複数の撮影画像間の標定点を探索する標定点探索装置5は、各撮影画像間におけるエピポーラ拘束条件を求めるために必要な、各撮影画像の相互標定要素を取得する相互標定要素取得処理部23と、各撮影画像の撮影画像データにおける色情報に基づいて、各撮影画像において目立つ対象物を示す画素領域を抽出する標定点候補抽出処理部21と、抽出した画素領域に含まれる画素の位置情報に基づき、抽出した画素領域を楕円により表現したときの当該楕円の楕円パラメータを算出する楕円パラメータ算出部22aと、取得した相互標定要素の概算値と、算出した楕円パラメータとに基づいて、各撮影画像において抽出された画素領域に対応関係があるか否かを判定する標定点探索処理部24とを備える。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要


従来、土木分野などにおいて利用される計測手法として、3次元画像計測が知られている。「3次元画像計測」とは、計測対象を様々な方向からデジタルカメラで重複撮影し、前方交会法(例えば、非特許文献1参照)によって計測対象の3次元形状を求める技術である。



上記前方交会法によって計測対象の3次元形状を求めるためには、相互標定(単に「標定」ともいう)を行う必要がある。「相互標定」とは、重複撮影した各撮影画像間での対応点の、各撮影画像上での画像座標に基づいて、各撮影画像間の相対的な位置関係(平行移動及び回転)を求めることをいう。「対応点」とは、各撮影画像において、計測対象のうちの同一部位が投影された点のことである。



したがって、相互標定を行うためには、まず、各撮影画像において対応点を特定しておく必要があり、実際には、少なくとも5点以上の対応点を特定しておく必要がある。このように対応点を特定するための作業を、「対応点探索」と称する。



なお、対応点探索は、上記相互標定のみならず、前方交会法により計測対象の3次元形状を求める際にも利用される。上記対応点のうち、相互標定を行うために用いるものを、特に「標定点」とも称し、標定点を特定するための作業を「標定点探索」とも称する。



対応点探索や標定点探索を自動的に行うための手法として、非特許文献2に開示されているようなステレオ視や、非特許文献3に開示されているような最小2乗相関法を利用する技術、非特許文献4に開示されているような、直線状の像の投影関係をもとに自動標定を行う技術がある。



また、工業製品などの精密画像計測では、特殊なターゲットを用いて標定点探索の自動化を行うのが一般的である。この技術は、非特許文献5に開示されている。このような工業計測において用いられる円形ターゲットについて、楕円パラメータの計算方法を示した非特許文献6も存在する。

【非特許文献1】「情報化施工のためのデジタル画像計測法に関する研究」秋本 圭一 著 京都大学工学研究科土木システム工学専攻博士論文 2002年3月 p.120-123

【非特許文献2】「コンピュータビジョン 技術評論と将来展望」松山 隆司ほか著 新技術コミュニケーションズ 1998年6月15日発行 p.123-137

【非特許文献3】「最小2乗相関法による相互標定点の対話的精密計測」服部 進ほか著 電子情報通信学会論文誌 Vol.179-D-II No.9 1996 p.1484-1491

【非特許文献4】「動画像を用いた歴史的建造物の効率的モデリング手法に関する研究」國井 洋一ほか著 日本写真測量学会平成15年度秋季学術講演会発表論文 p.59-62

【非特許文献5】「ターゲットの自動ラベリング-コード付きターゲットを使った工業計測の自動化」小野 徹ほか著 日本写真測量学会平成11年度年次学術講演会発表論文集 1999年5月 p.289-292

【非特許文献5】「円形ターゲットの自動認識と高精度計測」小野 徹ほか著 日本写真測量学会平成13年度年次学術講演会発表論文集 2001年6月 p.159-162

産業上の利用分野


本発明は、計測対象を互いに異なる方向から重複撮影することによって得られた複数の撮影画像間の対応点探索に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
計測対象を互いに異なる方向から重複撮影することによって得られた複数の撮影画像間の対応点を探索する対応点探索方法において、
各撮影画像間におけるエピポーラ拘束条件を求めるために必要な、各撮影画像の相互標定要素の概算値を取得する取得処理と、
各撮影画像それぞれの撮影画像データにおける色情報に基づいて、各撮影画像において目立つ対象物を示す画素領域を抽出する抽出処理と、
抽出した画素領域に含まれる画素の位置情報に基づき、抽出した画素領域を楕円により表現したときの当該楕円の楕円パラメータを算出する楕円パラメータ算出処理と、
取得した相互標定要素の概算値と、算出した楕円パラメータとに基づいて、各撮影画像において抽出された画素領域に対応関係があるか否かを判定する判定処理とを含むことを特徴とする対応点探索方法。

【請求項2】
抽出した画素領域の非対称性の特徴を認識する非対称性認識処理をさらに含み、
前記判定処理では、さらに、認識した非対称性の特徴に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項1記載の対応点探索方法。

【請求項3】
請求項1又は2記載の対応点探索方法により各撮影画像における対応点を特定する対応点特定処理と、
特定された対応点の各撮影画像における座標に基づいて、各撮影画像の相互標定を行う相互標定処理とを含むことを特徴とする相互標定方法。

【請求項4】
請求項1又は2記載の対応点探索方法により各撮影画像における対応点を特定する対応点特定処理と、
特定された対応点の各撮影画像における座標に基づいて、前方交会法により対応点の3次元座標を算出する3次元計測処理とを含むことを特徴とする3次元画像計測方法。

【請求項5】
計測対象を互いに異なる方向から重複撮影することによって得られた複数の撮影画像間の対応点を探索する対応点探索装置において、
各撮影画像間におけるエピポーラ拘束条件を求めるために必要な、各撮影画像の相互標定要素の概算値を取得する取得手段と、
各撮影画像それぞれの撮影画像データにおける色情報に基づいて、各撮影画像において目立つ対象物を示す画素領域を抽出する抽出手段と、
抽出した画素領域に含まれる画素の位置情報に基づき、抽出した画素領域を楕円により表現したときの当該楕円の楕円パラメータを算出する楕円パラメータ算出手段と、
取得した相互標定要素の概算値と、算出した楕円パラメータとに基づいて、各撮影画像において抽出された画素領域に対応関係があるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする対応点探索装置。

【請求項6】
抽出した画素領域の非対称性の特徴を認識する非対称性認識手段をさらに備え、
前記判定手段は、さらに、認識した非対称性の特徴に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項5記載の対応点探索装置。

【請求項7】
請求項5又は6記載の対応点探索装置と、
対応点探索装置により特定された各撮影画像における対応点の各撮影画像における座標に基づいて、各撮影画像の相互標定を行う相互標定手段とを備えることを特徴とする相互標定装置。

【請求項8】
請求項5又は6記載の対応点探索装置と、
対応点探索装置により特定された各撮影画像における対応点の各撮影画像における座標に基づいて、前方交会法により対応点の3次元座標を算出する3次元計測手段とを備えることを特徴とする3次元画像計測装置。

【請求項9】
請求項5又は6記載の対応点探索装置をコンピュータにより実現するための対応点探索プログラムであって、コンピュータを前記各手段として機能させるための対応点探索プログラム。

【請求項10】
請求項9記載の対応点探索プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
産業区分
  • 計算機応用
  • 写真映画
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005174118thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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