2019 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of a three-dimensional space reconstruction method by simple camera calibration using a reduced model
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17K01700
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 3次元動作分析 / 特徴点 / コントロールポイント / キャリブレーション / 物理シミュレーション / 3次元座標 / 再現精度 / 誤差要因 |
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| 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，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た．
本年度は，バレーボールコートを模した精細な縮小モデル上の分析空間内の特徴点および分析点の2次元座標を光学的に計測し，系統誤差や偶然誤差を極力省いた物理シミュレーションを行い，CPの数や組み合わせが3次元座標の再現精度に与える影響について検討した．その結果，CPの2次元座標が高精度で計測されれば，CPがDLT法に必要な最少の6点の場合でも3次元座標が精度良く算出されること，CPの数よりも組み合わせが再現精度に影響を与えることが明らかとなった．
これまでの成果から，本研究の方法は，各計測点の2次元座標を手動取得した場合でも，分析空間内の3次元座標を解析可能な精度で再現可能だが，CPと計測点との距離の影響から再現精度が分析空間内で一様でない，カメラの設置位置によって各座標軸方向の空間分解能が変動し再現精度が変化するという特徴を有した．また，光学的計測等により各計測点の2次元座標が精度良く計測されれば，少数のCPからであっても非常に高精度で3次元座標が算出され，残存する僅少な誤差は，各計測点の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影響，3次元座標算出時に生じた丸め誤差等が累積したことに起因すると考えられた．これらの特徴を考慮して利用すれば，本研究の方法は，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と結論された．そして，CPの2次元座標の手動取得を補完して3次元座標の再現精度を向上させる方法として，一般化Hough変換の適用が有効であることが確認された．
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