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公開番号2024047868
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-08
出願番号2022153601
出願日2022-09-27
発明の名称ラインセンサカメラの位置姿勢推定装置及び位置姿勢推定方法
出願人株式会社明電舎
代理人園田・小林弁理士法人
主分類G06T 7/70 20170101AFI20240401BHJP(計算;計数)
要約【課題】簡易的に設置されて座標が未知である撮影ターゲットを用いて、ラインセンサカメラの位置と姿勢とを精度よく推定することができる、ラインセンサカメラの位置姿勢推定装置及び位置姿勢推定方法を提供する。
【解決手段】ラインセンサカメラ3と、複数のマーカを有し、前記ラインセンサカメラ3によって撮影される撮影ターゲット5と、互いに位置を異ならせて配置され、基準座標に基づいて前記撮影ターゲット5までの距離を計測する第1の距離計測器7と第2の距離計測器9と、前記ラインセンサカメラ3によって撮影された画像データと、前記第1の距離計測器7と前記第2の距離計測器9とによって計測された距離計測データとに基づいて、前記ラインセンサカメラ3の位置と姿勢とを推定する推定装置本体11と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ラインセンサカメラと、
複数のマーカを有し、前記ラインセンサカメラによって撮影される撮影ターゲットと、
互いに位置を異ならせて配置され、基準座標に基づいて前記撮影ターゲットまでの距離を計測する第１の距離計測器と第２の距離計測器と、
前記ラインセンサカメラによって撮影された画像データと、前記第１の距離計測器と前記第２の距離計測器とによって計測された距離計測データとに基づいて、前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定する推定装置本体と、を備え、
前記推定装置本体は、
前記画像データから前記撮影ターゲットの画像座標を算出する計測座標算出部と、
前記距離計測データから前記撮影ターゲットの前記基準座標における真値座標を算出する真値座標算出部と、
前記画像座標、及び前記真値座標から非線形解法により前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを算出する非線形解法部と、
を備える、ラインセンサカメラの位置姿勢推定装置。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
ラインセンサカメラによって複数のマーカを有する撮影ターゲットを撮影すること、
基準座標に基づいて前記撮影ターゲットまでの距離を、互いに位置を異ならせて配置された第１の距離計測器と第２の距離計測器とで計測すること、
前記ラインセンサカメラによって撮影された画像データ、及び前記第１の距離計測器と前記第２の距離計測器とによって計測された距離計測データに基づいて、前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定すること、を含み、
前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定することは、
前記画像データから前記撮影ターゲットの画像座標を算出すること、
前記距離計測データから前記撮影ターゲットの前記基準座標における真値座標を算出すること、
前記画像座標データ、及び前記真値座標データから非線形解法により前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを算出すること、
を含む、ラインセンサカメラの位置姿勢推定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインセンサカメラの位置姿勢推定装置及び位置姿勢推定方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ライセンサカメラを利用して種々の画像解析等を行う際には、ラインセンサカメラのレンズの焦点距離や歪み係数などの内部パラメータ、及びラインセンサカメラの位置や光軸の向きなどの外部パラメータを求めてキャリブレーションを行う必要がある。また、画像を用いた三次元計測（ステレオビジョン）等に適用するためには、ラインセンサカメラの位置と姿勢を予め求めておくことが必要とされている。
【０００３】
特許文献１に記載のラインセンサカメラのキャリブレーション方法では、座標が既知のＬ字の立体マーカを撮影し、レンズ歪みを考慮した誤差関数と内部パラメータを考慮した値を加算した評価関数に、初期の内部及び外部パラメータを入力する。その後、検出点の全数及び画像の全数について、誤差関数の総和と内部パラメータを考慮した値とを加算した評価関数が、最小となるように各パラメータを調整し、内部及び外部パラメータを非線形解法により算出することが開示されている。
【０００４】
特許文献２に記載のラインセンサカメラの光軸調整方法では、前後、左右方向に異なる位置に配置された２台の表示装置に調整用の画像を表示させ、それを２台の左右方向に異なる位置に配置されたラインセンサカメラで撮影し、表示画像の位置や、ラインセンサカメラの位置と角度を調整し、光軸を調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－２１８８１５号公報
特開２０１９－２０３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のキャリブレーション方法では、Ｌ字の立体マーカの座標が既知であることが前提条件となっており、前もって立体マーカの座標を調べておく必要がある。この場合は、任意の基準座標に基づく簡易的な撮影ターゲットを用いた場合には対応がとれない恐れが生じる。特許文献２に記載の光軸調整方法では、画像表示に基づいて、光軸を調整することを行うが、その際のラインセンサカメラの位置と姿勢については、算出されない。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、簡易的に設置されて座標が未知である撮影ターゲットを用いて、ラインセンサカメラの位置と姿勢とを精度よく推定することができる、ラインセンサカメラの位置姿勢推定装置及び位置姿勢推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のラインセンサカメラの位置姿勢推定装置は、ラインセンサカメラと、複数のマーカを有し、前記ラインセンサカメラによって撮影される撮影ターゲットと、互いに位置を異ならせて配置され、基準座標に基づいて前記撮影ターゲットまでの距離を計測する第１の距離計測器と第２の距離計測器と、前記ラインセンサカメラによって撮影された画像データと、前記第１の距離計測器と前記第２の距離計測器とによって計測された距離計測データとに基づいて、前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定する推定装置本体と、を備え、前記推定装置本体は、前記画像データから前記撮影ターゲットの画像座標を算出する計測座標算出部と、前記距離計測データから前記撮影ターゲットの前記基準座標における真値座標を算出する真値座標算出部と、前記画像座標、及び前記真値座標から非線形解法により前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを算出する非線形解法部と、を備える。
【０００９】
本発明のラインセンサカメラの位置姿勢推定装置は、第１の距離計測器と第２の距離計測器とによって、撮影ターゲットまでの距離を計測し、この距離計測データから撮影ターゲットの基準座標における真値座標を算出し、この真値座標に基づいて、ラインセンサカメラの位置と姿勢を算出するので、座標が未知である簡易的に設置された撮影ターゲットを用いて、ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定することができる。
【００１０】
本発明のラインセンサカメラの位置姿勢推定方法は、ラインセンサカメラによって複数のマーカを有する撮影ターゲットを撮影すること、基準座標に基づいて前記撮影ターゲットまでの距離を、互いに位置を異ならせて配置された第１の距離計測器と第２の距離計測器とで計測すること、前記ラインセンサカメラによって撮影された画像データ、及び前記第１の距離計測器と前記第２の距離計測器とによって計測された距離計測データに基づいて、前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定すること、を含み、前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを推定することは、前記画像データから前記撮影ターゲットの画像座標を算出すること、前記距離計測データから前記撮影ターゲットの前記基準座標における真値座標を算出すること、前記画像座標データ、及び前記真値座標データから非線形解法により前記ラインセンサカメラの位置と姿勢とを算出すること、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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