画像からのカメラ位置・姿勢の決定法の研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05650379
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 出口 光一郎 東京大学, 工学部, 助教授 (30107544)
• 研究分担者: 永松 礼夫 東京大学, 工学部, 助手 (40172556) ; 森下 厳 東京大学, 工学部, 教授 (70010725)
• キーワード: カメラキャリブレーション / コンピュータビジョン / ロボット視覚 / 画像処理 / 画像計測 / 画像誤差解析

研究概要

形状の分かっている対象が画像内にどのように写っているかを元にして、画像データから、それを写したカメラ自身の位置・姿勢、カメラの焦点距離・画角などのパラメータを高速で高精度に計算する手法を開発することが、本研究の目的である。
本年度の成果は、第一に、近年に開発・発表されている画像からのカメラ位置・姿勢、カメラの焦点距離・画角などのパラメータを画像処理により計算する手法(カメラ補正)をサーベイ・レビューし、80余りの手法における計算上の特徴を整理し、処理の高速化、高精度化への問題点を整理して、従来の手法を目的に応じて使い分けられるようにまとめた。
第二に、研究代表者ら開発した、対象が平行な平面を含んでいればそれを利用して高速でカメラの位置・姿勢を決定できる方法(Two Plane法)の、精度の限界、誤差の要因、その結果をもとにした試験対象物体の最適な配置法などを、計算機によるシミュレーションと、実際のシステムを用いた実験で検証した。
また、カメラの位置・姿勢を画像から決定するためには、まず、カメラ自身の内部パラメータと呼ばれる焦点距離、画素サイズなどが分かっていなくてはならないとされてきた。しかし、これらのパラメータの測定誤差がそのまま結果の精度に影響することを解明し、内部パラメータを用いずに位置・姿勢を決定するアルゴリズムを開発した。
さらに結像系を近似することで、多少の誤差を許して高速に計算する手法も開発した。
現在のところ、両者とも十分な測定精度を持つと期待されているが、誤差を生むメカニズムが完全には解明されていない。誤差の要因を解析し、実用化に結びつけることが次年度の研究課題である。

研究成果

• [文献書誌] 出口光一郎: "カメラキャリブレーション手法の最近の動向" 情報処理学会コンピュータビジョン研究会報告. CV82-1. 1-8 (1993)
• [文献書誌] K.Koh,K.Deguchi,I.Morishita: "Reconstruction of Polyhedra by a Mechanical Theorem Proving Method.d Systems." The Institute of Electronics,Information and Communication Engineers,Transactions on Information an. Vol.E76-D NO.4. 437-445 (1993)
• [文献書誌] K.Deguchi,I.Morishita: "A Unified Linear Camera Calibration Method Using Two Parallel Calibration Planes." 計測自動制御学会論文集. 第29巻9号. 1023-1032 (1993)
• [文献書誌] 木下敬介,出口光一郎: "視覚サーボによるカメラ姿勢と内部パラメータの同時決定法" 情報処理学会コンピュータビジョン研究会報告. CV87-5. 33-40 (1994)
• [文献書誌] 五味信一郎,出口光一郎: "視覚センシングシステムの階層的設計" 計測自動制御学会論文集. 第30巻5号(予定). (1994)
• [文献書誌] 木下敬介,出口光一郎: "能動視覚のためのカメラの最適運動" 計測自動制御学会論文集. 第30巻9号(予定). (1994)