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METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC MARKER REGISTRATION meetings

Patent code P10A015590
File No. 13237
Posted date Jul 23, 2010
Application number P2008-247348
Publication number P2010-078466A
Patent number P5019478
Date of filing Sep 26, 2008
Date of publication of application Apr 8, 2010
Date of registration Jun 22, 2012
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 AUTOMATIC MARKER REGISTRATION meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To save a time and effort required for measuring a three-dimensional position and direction of a bifocal marker and storing measurement result, and reduce measurement errors.
SOLUTION: A method for automatic marker registration includes the steps of: pasting the bifocal markers 1 to a reference position (origin of a world coordinate system or a point on a coordinate axis) and appropriate positions in a working environment; installing an automatic marker registration system provided with a video camera 2 and a laser distance measuring device 3 in a position capable of looking over the bifocal markers 1 pasted in the working environment; measuring the three-dimensional position and direction of all the bifocal markers 1 pasted in the working environment; and storing the three-dimensional position and direction thereof converted into those represented by the world coordinate system W.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


拡張現実感(Augmented Reality)が原子力発電プラント内で使用することができるようになれば、プラントで働く作業者に対して様々な支援を行なうことが可能となる。



拡張現実感を使用するためには、作業者の位置と方向をリアルタイム計測するトラッキング技術が必要であるが、GPS(Global Positioning System)・磁気センサ・超音波センサ・慣性センサ等の既存のトラッキング技術は、単独では、原子力発電プラント内部で使用することができない。



そこで、発明者らは、原子力発電プラント内部でも使用可能なトラッキング手法として、カメラと遠近両用マーカを用いたトラッキング手法を開発してきた。



カメラと遠近両用マーカを用いたトラッキング手法は、作業環境内に複数のマーカを貼り付け、それらをカメラで撮影し、画像処理と幾何計算によりカメラとマーカの間の相対的な位置関係を求める手法である。



この手法は、屋内でも使用可能、金属や騒音の影響を受けない、時間経過による精度低下や安定性低下がない等の利点があるが、事前に複数のマーカを作業環境内に貼り付け、その3次元位置と方向を計測して記憶しておくことが必要である。



【特許文献1】
再公表W2005-017644号公報
【特許文献2】
特開2004-28788号公報
【非特許文献1】
L.Quan et al :Linear N-Point Camera Pose Determination,IEEE Trans.on Pattern Analysis and Machine Intelligence,Vol.21,No.7,pp.774-780,1999.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、拡張現実感の運用等に用いるのに好適なマーカの自動登録方法及びシステムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
環境の基準となる位置及び適宜な位置にマーカを貼り付け、ビデオカメラで撮影可能かつレーザ距離計測器で距離を計測可能な範囲にある総てのマーカの世界座標系で表された3次元位置と方向を全自動で計測して記憶する方法であって、
前記マーカとして、四角形の台紙の中心に配置した1つの大円と、台紙の4隅に配置した4つの小円を備え、前記大円は、10個の同型の扇形を円環状に配置し、白色の扇形を0、黒色の扇形を1とすることにより、各マーカのID番号を表現するように構成したものを使用し、
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する第1のステップと、
焦点距離を設定可能な最も短い値に設定した前記ビデオカメラの稼動範囲の総ての領域を最低1回は撮影するように等間隔でビデオカメラの撮影方向を回転させ、各撮影方向において、ビデオカメラを用いて撮影してマーカとの間の距離と存在する方向を求めるアルゴリズムを実行することにより、環境に貼り付けられたマーカとの距離と存在する方向を認識して記憶する第2のステップと、
ビデオカメラの焦点距離を最も短い値の2倍の値および3倍の値に設定して前記第2のステップを繰り返す第3のステップと、
第1のステップから第3のステップにより認識して記憶した個々のマーカに対してレーザ距離計測器を用いてマーカ上の1点の位置を計測するアルゴリズムを実行することにより、認識した総てのマーカの3次元位置と方向を計測して記憶する第4のステップと、
第4のステップで記憶した総てのマーカの3次元位置と方向に対して、マーカの位置と方向を世界座標系に変換するアルゴリズムを適用して世界座標系で表された3次元位置と方向を求めて記憶する第5のステップを行うことを特徴とするマーカ自動登録方法。

【請求項2】
 
環境の基準となる位置及び適宜な位置に貼り付けられたマーカのうち、ビデオカメラで撮影可能かつレーザ距離計測器で距離を計測可能な範囲にある総てのマーカの世界座標系で表された3次元位置と方向を全自動で計測して記憶するシステムであって、
電動雲台によって向きを変えることができるようにしたビデオカメラと、電動雲台によって向きを変えることができるようにしたレーザ距離計測器と、前記ビデオカメラとレーザ距離計測器電動雲台と接続されてこれらを制御する小型コンピュータとを備え、
前記マーカは、四角形の台紙の中心に配置した1つの大円と、台紙の4隅に配置した4つの小円を備え、前記大円は、10個の同型の扇形を円環状に配置し、白色の扇形を0、黒色の扇形を1とすることにより、各マーカのID番号を表現するように構成し、
前記小型コンピュータは、
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する第1のステップと、
焦点距離を設定可能な最も短い値に設定した前記ビデオカメラの稼動範囲の総ての領域を最低1回は撮影するように等間隔でビデオカメラの撮影方向を回転させ、各撮影方向において、前記ビデオカメラを用いて撮影してマーカとの間の距離と存在する方向を求めるアルゴリズムを実行することにより、環境に貼り付けられたマーカとの距離と存在する方向を認識して記憶する第2のステップと、
前記ビデオカメラの焦点距離を最も短い値の2倍の値および3倍の値に設定して前記第2のステップを繰り返す第3のステップと、
第1ステップから第3のステップにより認識して記憶した個々のマーカに対して前記レーザ距離計測器を用いてマーカ上の1点の位置を計測するアルゴリズムを実行することにより、認識した総てのマーカの3次元位置と方向を計測して記憶する第4のステップと、
第4のステップで記憶した総てのマーカの3次元位置と方向に対して、マーカの位置と方向を世界座標系に変換するアルゴリズムを適用して世界座標系で表された3次元位置と方向を求めて記憶する第5のステップを行うプログラムを備えたことを特徴とするマーカ自動登録システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008247348thum.jpg
State of application right Registered
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