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JP2511082B2 - Three-dimensional position measuring device for moving objects - Google Patents

Three-dimensional position measuring device for moving objects

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Publication number
JP2511082B2
JP2511082B2 JP62323755A JP32375587A JP2511082B2 JP 2511082 B2 JP2511082 B2 JP 2511082B2 JP 62323755 A JP62323755 A JP 62323755A JP 32375587 A JP32375587 A JP 32375587A JP 2511082 B2 JP2511082 B2 JP 2511082B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving object
image
time
dimensional
images
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62323755A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01165913A (en
Inventor
健五 岩重
茂樹 唐司
正剛 山川
孝太郎 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62323755A priority Critical patent/JP2511082B2/en
Publication of JPH01165913A publication Critical patent/JPH01165913A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2511082B2 publication Critical patent/JP2511082B2/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動物体の三次元位置測定装置、特に複数
物体の三次元位置測定に好適な測定装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional position measuring apparatus for a moving object, and more particularly to a measuring apparatus suitable for measuring the three-dimensional position of a plurality of objects.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来例には当該出願人になる特開昭62−159050号「移
動物体の速度測定装置」がある。
As a conventional example, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-159050 "Movement velocity measuring device".

この従来例は、移動物体及び背景の映像を撮像するTV
カメラ(撮像装置)と、このカメラの出力映像信号を取
込み移動物体の軌跡を求める作成装置と、この作成軌跡
を解析して移動物体の速度を求める画像解析装置と、よ
り成る。
This conventional example is a TV that captures images of moving objects and backgrounds.
It is composed of a camera (imaging device), a creating device that takes in an output video signal of the camera to obtain a trajectory of a moving object, and an image analyzing device that analyzes the created trajectory to obtain the velocity of the moving object.

尚、TVカメラの映像信号の中から背景を除去するため
には、背景のみを抽出してこの背景を映像信号から除去
するやり方をとる。更に、移動物体の速度を求めるに
は、移動物体の軌跡の中から移動物体の始点及び終点を
求め、この始点と終点とから速度算出するやり方をと
る。
In order to remove the background from the video signal of the TV camera, only the background is extracted and the background is removed from the video signal. Further, in order to obtain the velocity of the moving object, the starting point and the ending point of the moving object are obtained from the trajectory of the moving object, and the velocity is calculated from the starting point and the ending point.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

特開昭62−159050号は、移動物体が単一の場合に、そ
の移動物体の速度を求めるのに好適である。
JP-A-62-159050 is suitable for determining the velocity of a moving object when the moving object is single.

然るに、移動物体が複数個存在し、且つそれぞれが独
自の動きをする場合にあつては、複数個の移動物体個々
の移動速度の検出は不可能である。また、移動速度では
なく、各移動物体の三次元位置の特定も不可能である。
特に、個々の移動物体の特定できない場合には、画像処
理の観点からみるに、奥行き方向での各画像の重なりが
生じて、移動の軌跡が合体したり、互いに近い距離の間
での複数の画像の移動にあつては相互の画像の識別が困
難であつたりする問題がある。
However, when there are a plurality of moving objects and each of them has its own movement, it is impossible to detect the moving speed of each of the plurality of moving objects. In addition, it is impossible to specify the three-dimensional position of each moving object instead of the moving speed.
In particular, when individual moving objects cannot be identified, from the viewpoint of image processing, the images in the depth direction overlap with each other, and the loci of movement are merged, or a plurality of moving objects within a short distance from each other are combined. When moving images, there is a problem that it is difficult to distinguish between images.

本発明の目的は、複数個の移動物体が存在する場合
に、それぞれの移動物体毎の三次元位置を測定可能とし
た三次元位置測定装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a three-dimensional position measuring device capable of measuring the three-dimensional position of each moving object when there are a plurality of moving objects.

尚、本願発明の関連先願には、特願昭62−79656号が
ある。
Incidentally, there is Japanese Patent Application No. 62-79656 as a prior application related to the present invention.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、複数の撮像手段を用い、複数の移動物体
の撮像画像を各撮像手段から時々刻々取り込み各移動物
体の各々の軌跡を解析して各移動物体の三次元位置を測
定する複動物体の三次元位置測定装置において、撮像手
段毎に時々刻々取り込んだ各撮像画像中の各移動物体画
像に取込時刻(i=1〜n)対応の識別番号を付与する
識別番号付与手段と、取込時刻iの対応する識別番号が
付与された或る移動物体画像に対応する次の取込時刻i
+1における移動物体画像を撮像手段毎の取込時刻i+
1に対応する識別番号が付与された複数の移動物体画像
の中から探索する軌跡探索手段と、該軌跡探索手段によ
り撮像手段毎に求められた各移動物体の二次元軌跡と各
撮像手段の位置情報とから各移動物体の三次元位置を算
出する手段とを設けることで、達成される。
The above-mentioned object is to use a plurality of image pickup means, and take captured images of a plurality of moving objects momentarily from each image pickup means to analyze the trajectory of each moving object to measure the three-dimensional position of each moving object. In the three-dimensional position measuring apparatus, the identification number assigning means for assigning the identification number corresponding to the capture time (i = 1 to n) to each moving object image in each captured image captured for each image capturing means every moment. Next capture time i corresponding to a certain moving object image to which the corresponding identification number of capture time i is assigned
Capture time i + of the moving object image at +1 for each imaging means
A locus search means for searching among a plurality of moving object images to which an identification number corresponding to 1 is assigned, a two-dimensional locus of each moving object and a position of each imaging means obtained for each imaging means by the locus searching means. This is achieved by providing means for calculating the three-dimensional position of each moving object from the information.

〔作用〕[Action]

多数の移動物体の各軌跡を求めるには、各移動物体の
移動前後の画像をどのようにして対応付けるかが問題と
なる。本発明では、画像の取り込み時刻対応に識別番号
を付与し、時刻iの或る移動物体の次の時刻i+1にお
ける画像を識別番号i+1が付与された画像の中から探
索するので、探索に要する時間が短縮されしかも探索精
度が高くなる。このため、各移動物体の軌跡が三次元的
に交差しても高精度に各移動物体の三次元軌跡を求める
ことが可能となる。
In order to obtain the trajectories of a large number of moving objects, the problem is how to associate the images of the moving objects before and after the movement. According to the present invention, an identification number is assigned according to the image capture time, and the image at the next time i + 1 of a moving object at time i is searched from the images assigned the identification number i + 1. Is shortened and the search accuracy is improved. Therefore, even if the trajectories of the moving objects intersect three-dimensionally, the three-dimensional trajectory of each moving object can be obtained with high accuracy.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の測定装置の実施例図を示す。本実施
例では、3組の撮像系#1,#2,#3を有し、三次元空間
上の複数の移動物体を異なる三方向から同一タイミング
で撮像することを前提とする。3つの撮像系#1,#2,#
3、は同一構成より成り、以下となる。
FIG. 1 shows an embodiment of the measuring device of the present invention. In the present embodiment, it is assumed that there are three sets of imaging systems # 1, # 2, and # 3, and a plurality of moving objects in a three-dimensional space are imaged from different three directions at the same timing. Three imaging systems # 1, # 2, #
3 has the same configuration and is as follows.

各撮像系は、移動物体の映像をとらえる撮像装置1,撮
像装置の位置決め装置24,A/D変換器2,アドレス発生器3,
画像メモリ4より成る。
Each image pickup system includes an image pickup device 1 for capturing an image of a moving object 1, a positioning device 24 for the image pickup device, an A / D converter 2, an address generator 3,
It comprises an image memory 4.

全撮像系に共通するものとして、画像解析装置5,デイ
スプレイ6,プロッタ7,プリンタ8,デイスクメモリ9を持
つ。
An image analysis device 5, a display 6, a plotter 7, a printer 8, and a disk memory 9 are common to all imaging systems.

動作は以下の通りとなる。先ず、同一タイミングで三
台の撮像装置1を用いて移動物体を撮像する。この移動
物体の撮像信号は、同一時刻の移動物体の画像であり、
この信号はA/D変換器2でデイジタル化され、アドレス
発生器3で、移動物体の撮像タイミング(時刻)i(i
=1〜n)に対応するアドレス発生をし、このアドレス
に従つて、画像メモリ4に画像を記憶する。従つて、n
個の画像メモリ4には、それぞれの時刻毎の撮像画像が
時刻対応に格納される。例えばi=1での画像はメモリ
4の第1番目のメモリに格納される。
The operation is as follows. First, the moving object is imaged using the three imaging devices 1 at the same timing. The imaging signal of this moving object is an image of the moving object at the same time,
This signal is digitalized by the A / D converter 2, and the address generator 3 captures a moving object at an imaging timing (time) i (i).
= 1 to n), and an image is stored in the image memory 4 according to this address. Therefore, n
In the individual image memory 4, the picked-up images for each time are stored corresponding to the time. For example, the image at i = 1 is stored in the first memory of the memory 4.

次に、画像メモリ4に格納した移動物体の時々刻々の
画像は、画像解析装置5にライン25を通して送られる。
また、移動物体を撮像装置1で撮影した際の撮像装置の
角度,位置及び焦点距離などの幾向学的,光学的位置の
情報もライン26を介して画像解析装置5へ送る。
Next, the momentary images of the moving object stored in the image memory 4 are sent to the image analysis device 5 through the line 25.
Further, information on the directional and optical positions of the image pickup device such as the angle, position, and focal length when the moving object is shot by the image pickup device 1 is also sent to the image analysis device 5 via the line 26.

次に画像解析装置5における画像の解析方法について
述べる。まず、#1〜#3の三台の撮像装置1で撮影し
た移動物体の時々刻々の画像から移動物体の移動の情報
たる軌跡パラメータを求める方法について1つの撮像装
置の画像を例に以下で説明する。尚、3つの撮像装置を
使用した前記実施例においては、各撮像装置毎に軌跡パ
ラメータが得られる。この3つの軌跡パラメータの算出
法は同一手法である。
Next, an image analysis method in the image analysis device 5 will be described. First, a method of obtaining a trajectory parameter, which is information on the movement of a moving object, from momentary images of the moving object captured by the three imaging devices 1 # 1 to # 3 will be described below by taking an image of one imaging device as an example. To do. In the above embodiment using three image pickup devices, the trajectory parameter is obtained for each image pickup device. The calculation method of these three locus parameters is the same method.

第2図は一例として3個の球形の移動物体A,B,Cが存
在する場合に、時刻i=1〜i=4(即ちn=4)まで
測定した時の各時刻の画像27を示す。時刻i=1〜4ま
での移動物体に対して、重心座標28を求めた結果を第3
図に示す。この重心座標28の算出は画像処理によって可
能である。その処理方法は(1),(2)式となる。
FIG. 2 shows, as an example, an image 27 at each time when measured from time i = 1 to i = 4 (that is, n = 4) when three spherical moving objects A, B, and C are present. . The result of obtaining the barycentric coordinate 28 for the moving object from time i = 1 to 4 is the third
Shown in the figure. This barycentric coordinate 28 can be calculated by image processing. The processing method is expressed by equations (1) and (2).

ここで、(Xik,Yik)は時刻iにおける移動物体の画
像を構成するNi個の画素kの座標値であり、(Xgi,
Ygi)は時刻iにおける移動物体の重心座標である。第
3図の各時刻における移動物体の重心座標を用いて移動
の情報を求める。第4図(a)は説明のため、第3図の
各時刻における移動物体の重心座標の位置を1つの図中
にまとめて示したものである。各重心座標が第4図
(a)のような関係になつている場合について第4図
(b)を用いて移動情報の求め方を述べる。3ケの移動
物体の存在位置を示す座標情報Ai,Bi,Ci(i=1〜4)
には、移動物体A,B,Cとして各時刻の座標情報を対応づ
ける前には、時刻を表わす添字i以外には、区別がな
い。今、移動物体が、急激な加速や方向変化をしないと
して、移動物体Aの画像を対応づける場合を例に説明す
る。
Here, (X ik , Y ik ) is the coordinate value of N i pixels k constituting the image of the moving object at time i, and (X gi ,
Y gi ) is the barycentric coordinate of the moving object at time i. The movement information is obtained using the barycentric coordinates of the moving object at each time in FIG. For the sake of explanation, FIG. 4 (a) shows the positions of the barycentric coordinates of the moving object at each time in FIG. 3 collectively in one drawing. A method of obtaining the movement information will be described with reference to FIG. 4 (b) in the case where the respective barycentric coordinates have the relationship shown in FIG. 4 (a). Coordinate information Ai, Bi, Ci (i = 1 to 4) indicating the existence positions of three moving objects
Before associating the coordinate information of each time as the moving objects A, B, and C, there is no distinction other than the subscript i representing the time. Now, a case will be described as an example in which the moving object A is associated with an image of the moving object A, assuming that the moving object does not suddenly accelerate or change its direction.

(i)時刻i=1の点A1から最短距離にある時刻i=2
の点を探索する。探索候補としてC2とA2が挙がる。点C2
からベクトル▲▼だけ離れた点の近傍(微小半
径ε)を探索する。この探索の結果によれば、時刻i=
3の点は、微小半径εの円の中には存在しない。ここ
で、点C2からベクトル▲▼とは、距離が、点C2
から▲▼の位置であり、且つその方向が▲
▼のベクトル方向と同一とのことを云う。従つて、
第5図(b)に示すように点C2からベクトル▲
▼の位置P1は▲▼の直進方向上の▲▼
の位置となる。
(I) Time i = 2, which is the shortest distance from point A 1 at time i = 1
To search for points. C 2 and A 2 are listed as search candidates. Point C 2
Search for a neighborhood (small radius ε) distant by a vector ▲ ▼ from. According to the result of this search, time i =
Point 3 does not exist in a circle with a small radius ε. Here, the distance from point C 2 to vector ▲ ▼ is the point C 2
From ▲ ▼ and the direction is ▲
It is said that it is the same as the vector direction of ▼. Therefore,
As shown in Fig. 5 (b), the vector ▲ from point C 2
Position P 1 of ▼ is ▲ ▼ on the straight direction of ▲ ▼
Position.

(ii)次に点A2からベクトル▲▼だけ離れた点
P2の近傍にある時刻i=3の点を探索する。この探索の
結果、微小半径εの円の中に点A3が発見される。
(Ii) Next, a point separated from the point A 2 by the vector ▲ ▼
Search for a point at time i = 3 near P 2 . As a result of this search, the point A 3 is found in the circle with the small radius ε.

同様の操作をi=4についても点P3を中心にして探索
を繰り返すことにより移動物体Aの画像を対応づけるこ
とができる。n>4のときも同様に繰り返してゆけばよ
い。そして移動物体B,Cのそれぞれについても同様にし
て探索してゆけば、各時刻における同一の移動物体の画
像BについてはB1→B2→B3→B4として求めることがで
き、CについてもC1→C2→C3→C4として他の移動物体の
画像と誤ることなく対応づけることができる。
The same operation can be associated with the image of the moving object A by repeating the search with respect to the point P 3 for i = 4. When n> 4, the same process may be repeated. By similarly searching for each of the moving objects B and C, the image B of the same moving object at each time can be obtained as B 1 → B 2 → B 3 → B 4 , and C C 1 → C 2 → C 3 → C 4 can be associated with the image of another moving object without error.

以上、説明した方法により、撮像装置1で撮影した移
動物体の画像から、物体の移動の情報たる軌跡パラメー
タを求めることができる。
As described above, the trajectory parameter, which is information on the movement of the object, can be obtained from the image of the moving object captured by the imaging device 1 by the method described above.

かくして#1,#2,#3について、それぞれ軌跡パラメ
ータ#1T(A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4),#2T(A1〜A4,B1
〜B4,C1〜C4),#3T(A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4)が求ま
る。この3つの軌跡パラメータ#1T〜#3Tは二次元画像
での軌跡パラメータであり、これから三次元移動物体位
置を求めることが必要となる。
Thus # 1, # 2, and # 3, respectively trajectory parameter # 1T (A 1 ~A 4, B 1 ~B 4, C 1 ~C 4), # 2T (A 1 ~A 4, B 1
~B 4, C 1 ~C 4) , # 3T (A 1 ~A 4, B 1 ~B 4, C 1 ~C 4) is obtained. These three trajectory parameters # 1T to # 3T are trajectory parameters in a two-dimensional image, and it is necessary to obtain the three-dimensional moving object position from this.

この三次元移動物体の三次元位置の算出法を以下、詳
細する。先ず、3つの軌跡パラメータ#1T〜#3Tから、
物体A,B,Cそれぞれの軌跡パラメータを取出す。
The method of calculating the three-dimensional position of this three-dimensional moving object will be described in detail below. First, from the three trajectory parameters # 1T to # 3T,
The trajectory parameters of the objects A, B, C are extracted.

物体A用の軌跡パラメータ #1T(A1〜A4),#2T(A1〜A4) #3T(A1〜A4) 物体B用の軌跡パラメータ #1T(B1〜B4),#2T(B1〜B4) #3T(B1〜B4) 物体C用の軌跡パラメータ #1T(C1〜C4),#2T(C1〜C4) #3T(C1〜C4) 次に各物体毎にそれぞれの#1〜#3での軌跡パラメ
ータと撮像装置の位置情報とから三次元位置を算出す
る。この三次元位置を求める手法として三角測量の考え
方を使う。
Locus parameter # 1T for the object A (A 1 ~A 4), # 2T (A 1 ~A 4) # 3T (A 1 ~A 4) trajectory parameters # 1T (B 1 ~B 4) for the object B, # 2T (B 1 ~B 4) # 3T (B 1 ~B 4) trajectory parameters # 1T (C 1 ~C 4) for the object C, # 2T (C 1 ~C 4) # 3T (C 1 ~C 4 ) Next, for each object, the three-dimensional position is calculated from the trajectory parameters in # 1 to # 3 and the position information of the image pickup device. The method of triangulation is used as a method for obtaining this three-dimensional position.

第5図は三角測量の原理を示す。今、撮像系#1,#2
で三次元の座標値がP(x,y,z)の物体Pを撮影し、二
次元投影面29,30上にそれぞれ(xa,ya),(xb,yb)と
して写されたとし、撮像装置の位置や角度,焦点距離な
どの幾何学的,光学的位置によつて定まる二次元投影面
29,30と物体Pの位置関係が第5図に示すようになつて
いた場合、P(x,y,z)は、次式で表わされる。
Figure 5 shows the principle of triangulation. Imaging systems # 1 and # 2
In the coordinate values of the three-dimensional photographing an object P in P (x, y, z) , respectively on the two-dimensional projection plane 29,30 (x a, y a) , photographed as (x b, y b) However, a two-dimensional projection plane that is determined by the geometrical and optical position of the imaging device such as position, angle, focal length, etc.
When the positional relationship between 29, 30 and the object P is as shown in FIG. 5, P (x, y, z) is expressed by the following equation.

上式のような三次元座標は、複数の二次元画像間で同
一の物体を対応づけてきた場合に求めることが可能とな
る。この対応づけの方法について撮像装置を3台用いた
場合の原理を示したものが第6図である。即ち、移動物
体P32を3台の撮像装置で撮影し、二次元画像29,30,31
がそれぞれ得られ、これらの二次元画像上のPの像をそ
れぞれP1,P2,P3として焦点をf1,f2,f3とすると、P1は、
直線P3f3とP2f2を二次元画像29へ投影した直線P3
f3′,P2′f2′の交点に存在することになる。同様に、P
2は、直線P1f1とP3f3を二次元画像30へ撮影した直線
P1″f1″,P3″f3″の交点上に、P3は、直線P1f1とP2f2
を二次元画像31へ投影した直線P1f1,P2f2の交
点上に存在することになる。
The three-dimensional coordinates like the above equation can be obtained when the same object is associated with a plurality of two-dimensional images. FIG. 6 shows the principle of this associating method when three image pickup devices are used. That is, the moving object P32 is photographed by three image pickup devices, and the two-dimensional images 29, 30, 31 are taken.
Respectively, and if the images of P on these two-dimensional images are P 1 , P 2 and P 3 and the focal points are f 1 , f 2 and f 3 , respectively, P 1 is
A straight line P 3 ′ obtained by projecting the straight lines P 3 f 3 and P 2 f 2 onto the two-dimensional image 29
It exists at the intersection of f 3 ′ and P 2 ′ f 2 ′. Similarly, P
2 is a straight line obtained by capturing the straight lines P 1 f 1 and P 3 f 3 into the two-dimensional image 30.
On the intersection of P 1 ″ f 1 ″ and P 3 ″ f 3 ″, P 3 is a straight line P 1 f 1 and P 2 f 2
Are present on the intersections of the straight lines P 1 f 1 and P 2 f 2 projected on the two-dimensional image 31.

しかし、実際の測定では、撮像装置の幾何学的,光学
的位置の誤差や、画像の分解能による誤差から対応する
点が、上記の各交点上に存在するとは限らず、誤差の範
囲内で対応づけ、三次元位置を求める必要がある。第7
図(a)は、ある時刻(i=4)の移動物体の二次元画
像29を示したものであり、直線P2′f2′,P3′f3′の交
点bの近傍に3つの候補点b1,b2,b3が見つかつたとす
る。今、移動物体Bの三次元位置を求めているとする
と、移動物体Bの移動の情報は、第7図(b)のように
B1〜B5となつており、第7図(a)のb2がB4に対応し、
物体Bであることを確認できる。
However, in actual measurement, the points corresponding to the geometrical and optical position errors of the image pickup device and the errors due to the image resolution do not always exist at each of the above-mentioned intersections, and they correspond within the error range. In addition, it is necessary to obtain the three-dimensional position. Seventh
FIG. 7A shows a two-dimensional image 29 of a moving object at a certain time (i = 4), and three three- dimensional images 29 near the intersection b of the straight lines P 2 ′ f 2 ′ and P 3 ′ f 3 ′. It is assumed that the candidate points b 1 , b 2 , b 3 are found. Now, assuming that the three-dimensional position of the moving object B is obtained, the movement information of the moving object B is as shown in FIG. 7 (b).
B 1 to B 5, and b 2 in FIG. 7 (a) corresponds to B 4 ,
It can be confirmed that it is the object B.

以上のように誤差がある場合には、撮像装置#1と#
2,#2と#3,#3と#1の画像をそれぞれ用いて三角測
量の原理で求めた移動物体の三次元位置は、誤差の範囲
内で異なるから、平均化するなどの操作が必要となる。
If there is an error as described above, the imaging devices # 1 and #
The three-dimensional position of the moving object obtained by the principle of triangulation using the images # 2, # 2 and # 3, # 3 and # 1 respectively differs within the error range, so operations such as averaging are required. Becomes

なお、上記実施例で用いる撮像装置1の例としては、
テレビカメラやレーダーなどの電磁波や超音波を用いた
映像化装置,写真機などが挙げられる。
In addition, as an example of the image pickup apparatus 1 used in the above-described embodiment,
Examples include imaging devices that use electromagnetic waves and ultrasonic waves such as television cameras and radar, and photographers.

その他の一実施例を第8図に示す。上記の実施例の画
像メモリ4を画像記憶媒体41におきかえたもので、他は
同様である。画像記憶媒体としては写真,フイルム,ビ
デオレコーダ,光デイスクなどの利用が挙げられる。
Another embodiment is shown in FIG. The image memory 4 of the above-described embodiment is replaced with the image storage medium 41, and the others are the same. Examples of image storage media include the use of photographs, films, video recorders, optical discs and the like.

次に本発明をソフトウエアで構成する場合の一実施例
の流れ図を第9図に示す。まず、測定時間nを入力す
る。次に撮像装置の映像を入力し、デイジタル化して、
時刻iに対応した配列に画像データを記憶する。この処
理を測定時間nの間繰り返し、各時刻の画像データを採
取する。採取終了後撮像装置の幾何学的・光学的位置の
情報を取り込む。次に、配列に記憶された移動物体の時
々刻々の画像を解析して物体の移動の情報を解析する。
そして、撮像装置の角度や焦点距離などの幾何学的,光
学的位置関係と画像上の物体の位置から物体の三次元位
置を推定する。この推定した位置を前に解析した物体の
移動の情報と比較し、チエツクして三次元位置を出力す
る。
Next, FIG. 9 shows a flow chart of an embodiment in which the present invention is implemented by software. First, the measurement time n is input. Next, input the image of the imaging device, digitize it,
The image data is stored in the array corresponding to the time i. This process is repeated for the measurement time n, and the image data at each time is collected. After the collection is completed, the information on the geometrical and optical position of the image pickup device is fetched. Next, the momentary images of the moving objects stored in the array are analyzed to analyze the movement information of the objects.
Then, the three-dimensional position of the object is estimated from the geometrical and optical positional relationships such as the angle and focal length of the imaging device and the position of the object on the image. The estimated position is compared with the previously analyzed information on the movement of the object and checked to output the three-dimensional position.

第10図にRGB(レツド,グリーン,ブルー)のカラー
信号を用いた一実施例を示す。三台の撮像装置の撮像信
号をそれぞれカラー画像のR(レツド),G(グリー
ン),B(ブルー)の信号に対応させてカラー画像メモリ
42に記憶し、画像解析装置5で三次元位置を求めるもの
である。この実施例ではRGB信号43とカラー画像メモリ4
2を用いることにより、三台の撮像装置の映像を一組のA
/D変換器2,アドレス発生器3,カラー画像メモリ42で処理
できる。
FIG. 10 shows an embodiment using RGB (red, green, blue) color signals. A color image memory in which the image pickup signals of the three image pickup devices are made to correspond to the R (red), G (green), and B (blue) signals of the color image, respectively.
It is stored in 42 and the three-dimensional position is obtained by the image analysis device 5. In this embodiment, RGB signal 43 and color image memory 4
By using 2, the images from the three image pickup devices are
It can be processed by the / D converter 2, the address generator 3, and the color image memory 42.

第11図にその他の実施例を示す。本実施例は、三台の
撮像装置1と撮像装置の位置決め装置24,画像解析装置
5と解析結果の出力,記録のためのデイスプレー6,プロ
ツタ7,プリンタ8,デイスク9で構成される。三台の撮像
装置1は、移動物体の映像を撮影する。画像解析装置5
は、撮像装置1と同期して、画像データ25と撮像装置の
幾何学的,光学的位置情報26を取り込み、物体の移動情
報を解析し、三次元位置の推定,移動情報との比較を行
ない、三次元位置を求める。本実施例では、画像解析装
置5は、撮像装置1の映像の入力速度に同期して遅滞な
く解析して三次元位置を出力するため、撮像装置1で入
力した時々刻々の画像を記憶する媒体が不要となる。
FIG. 11 shows another embodiment. This embodiment comprises three image pickup devices 1, a positioning device 24 for the image pickup devices, an image analysis device 5, and a display 6, a plotter 7, a printer 8, a disk 9 for outputting and recording the analysis result. The three imaging devices 1 capture an image of a moving object. Image analysis device 5
Synchronizes with the image pickup apparatus 1 and takes in the image data 25 and the geometrical and optical position information 26 of the image pickup apparatus, analyzes the movement information of the object, estimates the three-dimensional position, and compares it with the movement information. , Find the three-dimensional position. In the present embodiment, the image analysis apparatus 5 outputs a three-dimensional position by performing analysis without delay in synchronism with the image input speed of the image pickup apparatus 1, so that a medium for storing the momentary image input by the image pickup apparatus 1 is stored. Is unnecessary.

以上の実施例では軌跡パラメータとして重心を用いた
が、重心以外の特徴点を軌跡パラメータとして利用して
もよい。
Although the center of gravity is used as the trajectory parameter in the above embodiments, feature points other than the center of gravity may be used as the trajectory parameter.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、複数の撮像装置で撮影したある時刻
の二次元画像から、それぞれの撮像装置の幾何学的,光
学的位置の情報を用いて推定した各二次元画像中の同一
の移動物体と考えられる画像を移動物体の移動を用いる
ことにより、前後の時刻においても同一の移動物体であ
るかどうかを確認できる。これにより、複数の移動物体
が存在し、奥行き方向に画像が重なり合つたり、近接し
た位置に他の移動物体が存在する場合にも他の移動物体
の画像と誤ることなく正確に移動物体の三次元位置を測
定できる。特に、複数の移動物体が、複雑な三次元運動
をする場合の測定に効果がある。
According to the present invention, the same moving object in each two-dimensional image estimated from the two-dimensional images at a certain time captured by a plurality of image capturing devices using information on the geometrical and optical positions of the respective image capturing devices. By using the movement of the moving object in the image considered to be, it is possible to confirm whether or not the moving object is the same even before and after the time. As a result, even when there are multiple moving objects and the images overlap in the depth direction, or when there are other moving objects at close positions, the moving object images can be accurately displayed without being confused with the images of other moving objects. Can measure three-dimensional position. In particular, it is effective for measurement when a plurality of moving objects make complicated three-dimensional movements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の測定装置の実施例図、第2図は撮像系
#1,#2,#3による撮像画像を示す図、第3図は第2図
の撮像画像から抽出した重心位置の移動を示す図、第4
図は重心位置からの軌跡パラメータの算出例図、第5図
は三角測量の原理説明図、第6図は本発明の三つの撮像
系#1,#2,#3での軌跡パラメータから三次元位置を特
定するための説明図、第7図は三次位置特定のための他
の説明図、第8図は本発明の測定装置の他の実施例図、
第9図は本発明の処理フローの一実施例図、第10図及び
第11図は本発明の測定装置の他の実施例図である。 #1,#2,#3……第1,第2,第3の撮像系。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the measuring apparatus of the present invention, FIG. 2 is a view showing images taken by the imaging systems # 1, # 2, and # 3, and FIG. 3 is a barycentric position extracted from the images taken in FIG. Showing the movement of the 4th, 4th
The figure shows an example of calculation of trajectory parameters from the position of the center of gravity, FIG. 5 is an explanatory diagram of the principle of triangulation, and FIG. 6 is three-dimensional from trajectory parameters in three imaging systems # 1, # 2, and # 3 of the present invention. FIG. 7 is an explanatory view for specifying the position, FIG. 7 is another explanatory view for specifying the tertiary position, and FIG. 8 is another embodiment of the measuring device of the present invention.
FIG. 9 is an embodiment diagram of the processing flow of the present invention, and FIGS. 10 and 11 are other embodiments of the measuring apparatus of the present invention. # 1, # 2, # 3 ... First, second and third imaging systems.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 孝太郎 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−15507(JP,A) 特開 昭61−120913(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kotaro Inoue 1168 Moriyama-cho, Hitachi, Hitachi, Ibaraki Energy Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-60-15507 (JP, A) JP-A-61- 120913 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の撮像手段を用い、複数の移動物体の
撮像画像を各撮像手段から時々刻々取り込み各移動物体
の各々の軌跡を解析して各移動物体の三次元位置を測定
する移動物体の三次元位置測定装置において、撮像手段
毎に時々刻々取り込んだ各撮像画像中の各移動物体画像
に取込時刻(i=1〜n)対応の識別番号を付与する識
別番号付与手段と、取込時刻iに対応する識別番号が付
与された或る移動物体画像に対応する次の取込時刻i+
1における移動物体画像を撮像手段毎の取込時刻i+1
に対応する識別番号が付与された複数の移動物体画像の
中から探索する軌跡探索手段と、該軌跡探索手段により
撮像手段毎に求められた各移動物体の二次元軌跡と各撮
像手段の位置情報とから各移動物体の三次元位置を算出
する手段とを備えることを特徴とする移動物体の三次元
位置測定装置。
1. A moving object which uses a plurality of image pickup means and takes captured images of a plurality of moving objects from each image pickup means every moment to analyze the trajectory of each moving object to measure the three-dimensional position of each moving object. In the three-dimensional position measuring apparatus, the identification number assigning means for assigning the identification number corresponding to the capture time (i = 1 to n) to each moving object image in each captured image captured for each image capturing means every moment. Next capture time i + corresponding to a certain moving object image to which an identification number corresponding to capture time i is assigned
Captured time i + 1 for each image pickup means
Locus search means for searching among a plurality of moving object images to which the identification numbers corresponding to the moving object images are searched, and the two-dimensional locus of each moving object and the position information of each image pickup means obtained for each imaging means by the locus search means. And a means for calculating the three-dimensional position of each moving object from the above.
【請求項2】前記軌跡探索手段は、探索対象移動物体画
像の時刻i−1の位置から時刻iの位置への位置変化を
求め、該位置変化を時刻iの位置からの位置変化に延長
した位置近傍にある移動物体画像を当該探索対象移動物
体画像の時刻i+1における移動物体画像として同定す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の移動物
体の三次元位置測定装置。
2. The locus search means obtains a position change from the position of time i-1 to the position of time i of the moving object image to be searched, and extends the position change to the position change from the position of time i. The three-dimensional position measuring apparatus for a moving object according to claim 1, wherein a moving object image in the vicinity of the position is identified as a moving object image at time i + 1 of the search target moving object image.
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