2018 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of a three-dimensional space reconstruction method by simple camera calibration using a reduced model
| Project/Area Number |
17K01700
|
|---|
| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
|---|
Principal Investigator |
中井 聖 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 特任教授 (80635293)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 3次元動作分析 / 特徴点 / コントロールポイント / DLT / 精度 / 誤差要因 / コンピュータビジョン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，種々の球技種目の競技エリアに実空間での座標が既知である特徴点が含まれることに着目し，それらの特徴点をコントロールポイント（CP）に用いた簡便なキャリブレーションによって，競技中の偶発的な動作を競技エリア全体で精度良く3次元的に分析可能とすることを目指している．
今年度はまず，自作したバレーボールコートの縮小モデル，従来のカメラおよび動作分析システムを用いた物理シミュレーションにより得られた結果から，本研究で提案する方法は，分析空間内の3次元座標を十分な再現精度で算出可能であるが，分析空間内で再現精度が一様でない，カメラの設置位置によって再現精度が変化するなどの特徴を有することを明らかにした．また，これらを考慮して利用すれば，競技スポーツ場面で簡便に競技エリア全体を計測可能とする方法となり得ること，コンピュータビジョン（CV）の適用により3次元座標の再現精度の改善が期待できる可能性を示唆した．
次に，同方法において，CPの2次元座標をCVを用いて取得した場合について検討し，撮影映像に対するレンズ歪みの補正よりも，一般化Hough変換によるCPの2次元座標の計測精度の向上が3次元座標の再現精度の改善に貢献することを確認した．
加えて，コート内の各計測点を高精度で規定した縮小モデルおよびモーションキャプチャカメラを用いた各計測点の2次元座標の光学的計測によって，系統誤差および偶然誤差をできるかぎり取り除いた物理シミュレーションを行い，本研究の方法では，計測点の2次元座標が精度良く計測されれば，非常に精度よく3次元座標が算出されることが明らかとなった．そして，計測点の2次元座標の僅かな計測誤差や真値を知り得ない実空間座標に対して最確値が用いられたことによる影響，3次元座標の算出時に生じた丸め誤差などの累積が僅少な誤差の要因であることが分かった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度遅延していたバレーボールコート内の縮小モデルの補修が完了した．このことにより，モーションキャプチャカメラを用いた計測システムによる各計測点の2次元座標の光学的計測が可能となり，当初計画していた物理シミュレーションが実施できた．そして，得られた結果を自作した縮小モデルと従来の計測システムによって昨年度に得た結果と比較することで，本研究で提案する簡便なキャリブレーションによる3次元座標空間の再構築方法における3次元座標の再現精度やその特徴を明確にすることができた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初はゴール型球技の縮小モデルを使用した物理シミュレーションを予定していたが，現有のバレーボールコートの縮小モデルの作製費用の超過によって新規の縮小モデルの製作が叶わず，今年度は現在取り組んでいるバレーボールに資源を集中して分析を行うとともに，これまでの研究を総括する予定である．特に，現在までの物理シミュレーションにおいてキャリブレーションに使用したCPは同数および同一の組み合わせであったため，CPの数や組み合わせが変わることで各計測点の3次元座標の再現精度がどのように変化するのかについて検討する．
|
| Causes of Carryover |
昨年度購入したバレーボールの縮小モデルの作製費用が当初計画よりも大幅に増大したことにより，モーションキャプチャカメラによる測定システムの一部の物品の購入が不可能となった．そのため今年度は，他の物品費や旅費等の支出を調整し，昨年度購入できなかった物品を優先的に購入した．当初計画では本年度に分析システムの購入を予定していたが，購入が不可能となった影響から残額が生じた．残額については，次年度助成金と合わせ，次年度の当初計画から支出を少し見直し，分析システムの購入に充当する予定である．
|
Research Products
(4 results)
