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THREE-DIMENSIONAL SHAPE ESTIMATION DEVICE, THREE-DIMENSIONAL SHAPE ESTIMATION METHOD AND THREE-DIMENSIONAL SHAPE ESTIMATION PROGRAM

Patent code P150011883
File No. 3383
Posted date Apr 15, 2015
Application number P2011-157870
Publication number P2013-025458A
Patent number P5686412
Date of filing Jul 19, 2011
Date of publication of application Feb 4, 2013
Date of registration Jan 30, 2015
Inventor
  • (In Japanese)ウ 小軍
  • (In Japanese)延原 章平
  • (In Japanese)松山 隆司
Applicant
  • (In Japanese)日本電信電話株式会社
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title THREE-DIMENSIONAL SHAPE ESTIMATION DEVICE, THREE-DIMENSIONAL SHAPE ESTIMATION METHOD AND THREE-DIMENSIONAL SHAPE ESTIMATION PROGRAM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional shape estimation device capable of estimating a three-dimensional shape.
SOLUTION: The three-dimensional shape estimation device for estimating the three-dimensional shape of a target object from an image picked up by a multi-view camera which photographs the target object from different positions of a space comprises: means for inputting a background image and a foreground image picked up by the multi-view camera; means for dividing the entire three-dimensional space including the target object into voxels; means for projecting the voxels to the background image and the foreground image and calculating first likelihood of being included in the target object; means for calculating second likelihood that a boundary surface of the target object is present between the voxel and the adjacent voxel for the respective voxels; means for defining a branch for which the first likelihood and the second likelihood are weighting coefficients for each voxel and constructing a graph; means for calculating a voxel set to be a target by calculating minimum graph cut for the constructed graph; and means for outputting a voxel set as three-dimensional shape information of the target object.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来から、複数の視点でそれぞれ撮影された対象物体の画像に基づき、それぞれの視点に対応した対象物体のシルエットを事前に撮影した背景画像との比較により求め、SfS(Shape-from-Silhouette)法に適用することで、3次元形状を求める手法が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。SFS法は、それぞれの画像に撮影された対象物体のシルエットを抽出し、シルエットとカメラの射影中心が形成する錐体の内側に対象物体が含まれるといった性質を利用して三次元形状を復元する手法である。

ここで、図4を参照して、従来手法の処理動作を説明する。図4は、従来手法の処理動作を示すフローチャートである。まず、予め複数の視点において、対象物体のない背景画像を撮影し、保存しておく。次に対象物体の存在する前景画像を撮影して保存する。そして、多視点マルチカメラの背景画像を入力する(ステップS1)とともに、前景画像を入力する(ステップS2)。

次に、それぞれの視点に対し、例えば、背景差分法などにより、対象シルエットを計算することにより、複数の視点に対応した対象物体のシルエットを求める(ステップS3)。そして、すべての視点の対象物体のシルエットに対してSfS法を適用し、3次元形状の計算を行い(ステップS4)、得られた3次元形状の情報を出力する(ステップS5)。一般的には、計算される3次元形状はボクセル表現となり、対象を表す3次元空間中のボクセル集合として出力されることになる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、3次元形状推定装置、3次元形状推定方法及び3次元形状推定プログラムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
空間の異なる位置から対象物体を撮影する多視点カメラによって撮像した画像から、前記対象物体の3次元形状を推定する3次元形状推定装置であって、
前記多視点マルチカメラによって撮像した背景画像及び前景画像を入力する画像入力手段と、
前記対象物体を含む3次元空間全体をボクセルに分割する分割手段と、
前記ボクセルを前記背景画像及び前記前景画像に投影し、前記対象物体に含まれる第1の尤度を計算する第1の計算手段と、
前記ボクセルのそれぞれについて、当該ボクセルから隣接するボクセルへと向かう方向の間に前記対象物体の境界面が存在する第2の尤度を、カメラの視線方向が当該ボクセルから隣接するボクセルへの方向と許容の垂直範囲にあるカメラにより撮像された画像から計算する第2の計算手段と、
前記第1の尤度及び前記第2の尤度を重み係数とする枝をボクセル毎に定義し、グラフを構築する構築手段と、
前記構築された前記グラフに対し、最小グラフカットを計算することにより対象となるボクセル集合を計算する第3の計算手段と、
前記ボクセル集合を前記対象物体の3次元形状情報として出力する形状出力手段と
を備えたことを特徴とする3次元形状推定装置。

【請求項2】
 
空間の異なる位置から対象物体を撮影する多視点カメラによって撮像した画像から、前記対象物体の3次元形状を推定する3次元形状推定方法であって、
前記多視点マルチカメラによって撮像した背景画像及び前景画像を入力する画像入力ステップと、
前記対象物体を含む3次元空間全体をボクセルに分割する分割ステップと、
前記ボクセルを前記背景画像及び前記前景画像に投影し、前記対象物体に含まれる第1の尤度を計算する第1の計算ステップと、
前記ボクセルのそれぞれについて、当該ボクセルから隣接するボクセルへと向かう方向の間に前記対象物体の境界面が存在する第2の尤度を、カメラの視線方向が当該ボクセルから隣接するボクセルへの方向と許容の垂直範囲にあるカメラにより撮像された画像から計算する第2の計算ステップと、
前記第1の尤度及び前記第2の尤度を重み係数とする枝をボクセル毎に定義し、グラフを構築する構築ステップと、
前記構築された前記グラフに対し、最小グラフカットを計算することにより対象となるボクセル集合を計算する第3の計算ステップと、
前記ボクセル集合を前記対象物体の3次元形状情報として出力する形状出力ステップと
を有することを特徴とする3次元形状推定方法。

【請求項3】
 
コンピュータを、請求項1に記載の3次元形状推定装置として機能させるための3次元形状推定プログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011157870thum.jpg
State of application right Registered
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