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METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING THREE-DIMENSIONAL POSITION OF MARKER meetings

Patent code P10A015438
File No. 13203
Posted date May 14, 2010
Application number P2008-193047
Publication number P2010-032282A
Patent number P5322050
Date of filing Jul 28, 2008
Date of publication of application Feb 12, 2010
Date of registration Jul 26, 2013
Inventor
  • (In Japanese)石井 裕剛
  • (In Japanese)下田 宏
  • (In Japanese)楊 首峰
  • (In Japanese)顔 偉達
  • (In Japanese)泉 正憲
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
Title METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING THREE-DIMENSIONAL POSITION OF MARKER meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system capable of easily measuring the three-dimensional position of a marker pasted to an environment.
SOLUTION: A video camera 2 photographs an environment to recognize the marker in a camera image by executing a program for implementing a marker recognition algorithm and roughly determine a relative positional relation between the video camera and the markers 9. An electrically-driven universal head 3 is driven through the use of a determined positional relation to direct a laser range finder in a direction in which the marker is present. A laser beam is irradiated to the marker to verify whether its irradiation position is matched with the position of a characteristic point on the marker, match the position of laser irradiation with the position of the characteristic point on the marker, and determine the distance between the laser range finder and the marker. The accurate direction to the marker is determined on the basis of position information of the electrically-driven universal head. The three-dimensional position of the marker is determined on the basis of determined information. Three-dimensional position data is stored.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


プラントの保守作業や解体作業の効率化や安全性を向上させるための技術として、現実世界に仮想世界を重畳表示する拡張現実感(Augmented Reality:AR)技術がある。このAR技術を適正に実現するためには、現場における作業者の位置と向きをリアルタイムで正確に計測するトラッキング技術の利用が必要である。



トラッキング技術としては、各種の手法が提案されているが、原子力発電プラントの保守作業や解体作業への適用を考えると、画像マーカ法が適している。しかし、この画像マーカ法は、予め、環境(原子力発電プラント内部)に膨大な数のマーカを貼り付け、その3次元位置を計測しておくことが必要である。



【特許文献1】
再公表WO2005-017644号公報
【特許文献2】
特開2004-28788号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、マーカの3次元位置計測方法及びシステムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
作業環境の基準となる位置に世界座標系の原点を選んで3次元で世界座標系の各軸を選定して前記原点と各軸に貼付された基準マーカと、作業環境の計測したい位置に貼付されたその他のマーカに対し、
作業環境にレーザ距離計測器とビデオカメラを電動雲台を介して配置して制御用コンピュータと通信可能に接続することによりマーカ位置計測システムを構成し、前記制御用コンピュータにより前記レーザ距離計測器とビデオカメラと電動雲台を制御することにより、
ビデオカメラで環境を撮影し、マーカ認識アルゴリズムを実現するプログラムを実行することによりカメラ画像上の総てのマーカを認識してビデオカメラとマーカの間の大まかな相対的な位置関係を求め、
求めた位置関係を用いて電動雲台を駆動してレーザ距離測定器をマーカが存在する方向に向け、
マーカにレーザを照射し、その照射位置がマーカ上の特徴点の位置に合っているかどうかを確認してレーザ照射の位置をマーカ上の特徴点の位置に合わせ、
レーザ距離計測器を用いてマーカと該レーザ距離計測器の間の距離を求めて電動雲台の位置情報に基づいて個々のマーカの正確な方向を求め、
求めた情報に基づいて個々のマーカの3次元位置を求めて該3次元位置データを保存する計測を、前記ビデオカメラの焦点距離を設定可能な最も短い値に設定して撮影した総てのマーカと、焦点距離をその2倍及び3倍の値に設定して撮影した総てのマーカについて行うことを特徴とするマーカの3次元位置計測方法。

【請求項2】
 
レーザ距離計測器と、電動ズーム機能付きビデオカメラと、前記レーザ距離計測器と電動ズーム機能付きビデオカメラを支持する電動雲台と、制御用コンピュータとを備え、
前記制御用コンピュータにより前記レーザ距離計測器とビデオカメラと電動雲台を制御することにより、
作業環境の基準となる位置に世界座標系の原点を選んで3次元で世界座標系の各軸を選定して前記原点と各軸に貼付された基準マーカと、作業環境の計測したい位置に貼付されたその他のマーカを、ビデオカメラで撮影し、マーカ認識アルゴリズムを実現するプログラムを実行することによりカメラ画像上の総てのマーカを認識してビデオカメラとマーカの間の大まかな相対的な位置関係を求め、
求めた位置関係を用いて電動雲台を駆動してレーザ距離測定器をマーカが存在する方向に向け、
マーカにレーザを照射し、その照射位置がマーカ上の特徴点の位置に合っているかどうかを確認してレーザ照射の位置をマーカ上の特徴点の位置に合わせ、
レーザ距離計測器を用いてマーカと該レーザ距離計測器の間の距離を求めて電動雲台の位置情報に基づいて個々のマーカの正確な方向を求め、
求めた情報に基づいて個々のマーカの3次元位置を求めて該3次元位置データを保存する計測を、前記ビデオカメラの焦点距離を設定可能な最も短い値に設定して撮影した総てのマーカと、焦点距離をその2倍及び3倍の値に設定して撮影した総てのマーカについて行うことを特徴とするマーカの3次元位置計測システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008193047thum.jpg
State of application right Registered
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