測(cè)量設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】根據(jù)實(shí)施例，一種測(cè)量設(shè)備包括成像單元，用以從多個(gè)位置拍攝對(duì)象，以獲得多個(gè)圖像；距離測(cè)量單元，用以測(cè)量從多個(gè)位置中的每一個(gè)位置到對(duì)象的距離，以獲得多條距離信息；位置測(cè)量單元，用以測(cè)量多個(gè)位置，以獲得多條位置信息；第一計(jì)算器，用以使用多個(gè)圖像計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)；第二計(jì)算器，用以計(jì)算多條距離信息中的每一條距離信息和多條位置信息中的每一條位置信息的可靠度；以及估計(jì)單元，用以從多條距離信息和多條位置信息中，利用均具有大于預(yù)定值的可靠度的數(shù)條距離信息和數(shù)條位置信息來(lái)估計(jì)三維數(shù)據(jù)的比例尺。
【專(zhuān)利說(shuō)明】測(cè)量設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于并要求于2013年3月25日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2013-062546的優(yōu)先權(quán)；其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文所述的實(shí)施例總體上涉及測(cè)量設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0004]通常，在已知的技術(shù)中，使用單個(gè)相機(jī)(單目相機(jī))多次拍攝對(duì)象；多個(gè)拍攝的圖像用于產(chǎn)生對(duì)象的三維數(shù)據(jù)；并且使用產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量對(duì)象的三維形狀。在這個(gè)使用單目相機(jī)測(cè)量三維形狀的方法中，對(duì)象的三維數(shù)據(jù)常常以相機(jī)坐標(biāo)系來(lái)表示。因此，對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量仍是未知的。
[0005]在這方面，已知一種技術(shù)，借助該技術(shù)，使用全球定位系統(tǒng)(GPS)獲得相機(jī)的成像位置，并且通過(guò)參考成像位置的移動(dòng)距離來(lái)確定對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量。
[0006]然而，在上述技術(shù)中，不管其移動(dòng)距離如何，測(cè)量設(shè)備的位置測(cè)量的誤差保持恒定。因此，當(dāng)測(cè)量設(shè)備的移動(dòng)距離短時(shí)，位置測(cè)量的誤差變得相對(duì)較大。結(jié)果，不可能精確地獲得用于確定對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量的比例尺(scale)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]實(shí)施例的目的是提供一種測(cè)量設(shè)備，能夠精確地獲得用于確定對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量的比例尺。
[0008]根據(jù)實(shí)施例，測(cè)量設(shè)備包括成像單元、距離測(cè)量單元、位置測(cè)量單元、第一計(jì)算器、第二計(jì)算器和估計(jì)單元。成像單元從多個(gè)位置拍攝對(duì)象，以獲得多個(gè)圖像。距離測(cè)量單元測(cè)量從多個(gè)位置中的每一個(gè)位置到對(duì)象的距離，以獲得多條距離信息。位置測(cè)量單元測(cè)量多個(gè)位置，以獲得多條位置信息。第一計(jì)算器使用多個(gè)圖像計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)。第二計(jì)算器計(jì)算多條距離信息中的每一條距離信息和多條位置信息中的每一條位置信息的可靠度。從多條距離信息和多條位置信息中，估計(jì)單元利用均具有大于預(yù)定值的可靠度的數(shù)條距離信息和數(shù)條位置信息來(lái)估計(jì)三維數(shù)據(jù)的比例尺。
[0009]根據(jù)上述的測(cè)量設(shè)備，可以精確地獲得用于確定對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量的比例尺。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)量設(shè)備的示例的配置圖；
[0011]圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的距離信息和位置信息的示例的圖示；
[0012]圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的位置取向信息的示例的圖示；
[0013]圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算一條距離信息的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖；
[0014]圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算一條距離信息的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖；
[0015]圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算一條距離信息的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖；
[0016]圖7是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算一條位置信息的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖；
[0017]圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算一條位置信息的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖；
[0018]圖9是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算一條位置信息的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖；
[0019]圖10是示出根據(jù)第一實(shí)施例的示例性似然分布的圖示；
[0020]圖11是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例執(zhí)行的操作的示例性順序的流程圖；
[0021]圖12是示出根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)量設(shè)備的示例的配置圖；
[0022]圖13是用于解釋根據(jù)第二實(shí)施例執(zhí)行的操作的示例性順序的流程圖；及
[0023]圖14是示出根據(jù)實(shí)施例的測(cè)量設(shè)備的硬件配置的方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0025]第一實(shí)施例
[0026]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)量設(shè)備10的示例的配置圖。如圖1所示，測(cè)量設(shè)備10包括時(shí)鐘時(shí)間獲得單元11、成像單元13、距離測(cè)量單元15、位置測(cè)量單元17、第一計(jì)算單元19、第二計(jì)算單元21、估計(jì)單元23、轉(zhuǎn)換單元25和輸出單元27。
[0027]時(shí)鐘時(shí)間獲得單元11、第一計(jì)算單元19、第二計(jì)算單元21、估計(jì)單元23和轉(zhuǎn)換單元25可以通過(guò)在諸如中央處理單元(CPU)的處理器中執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，即可以使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；或者可以使用諸如集成電路(IC)的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)；或者可以使用軟件和硬件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028]使用諸如可見(jiàn)光相機(jī)、紅外相機(jī)或多光譜相機(jī)的成像設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)成像單元13。在第一實(shí)施例中，針對(duì)將可見(jiàn)光相機(jī)用作成像單元13的示例給出解釋。但這并非唯一可行的情況。
[0029]距離測(cè)量單元15可以使用能夠測(cè)量到對(duì)象的距離的諸如激光傳感器、超聲波傳感器或毫米波傳感器的距離傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在第一實(shí)施例中，針對(duì)將激光傳感器用作距離測(cè)量單元15的示例來(lái)給出解釋。但這并非唯一可行的情況。
[0030]位置測(cè)量單元17可以使用能夠測(cè)量位置的測(cè)量設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如從全球定位系統(tǒng)(GPS)接收無(wú)線電波的接收機(jī)。在第一實(shí)施例中，針對(duì)將GPS接收機(jī)用作位置測(cè)量單元17的示例來(lái)給出解釋。但這并非唯一可行的情況。
[0031]輸出單元27可以使用意圖用于顯示輸出的顯示設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如液晶顯示器或觸摸屏顯示器；或者使用意圖用于打印輸出的打印設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如打印機(jī)；或者使用顯示設(shè)備與打印設(shè)備的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0032]時(shí)鐘時(shí)間獲得單元11獲得時(shí)鐘時(shí)間。例如，時(shí)鐘時(shí)間獲得單元11可以從網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)服務(wù)器，或者從全球定位系統(tǒng)(GPS)外部獲得時(shí)鐘時(shí)間；或者可以自身測(cè)量時(shí)鐘時(shí)間；或者可以組合兩種方法以獲得時(shí)鐘時(shí)間。同時(shí)，在此作為時(shí)鐘時(shí)間，可以使用實(shí)際時(shí)鐘時(shí)間或用于計(jì)數(shù)的時(shí)鐘計(jì)數(shù)。
[0033]成像單元13從多個(gè)位置(下文中稱(chēng)為“測(cè)量位置”)針對(duì)三維形狀測(cè)量拍攝目標(biāo)對(duì)象(下文中簡(jiǎn)稱(chēng)為“對(duì)象”)，并獲得多個(gè)圖像。例如，成像單元13從η個(gè)(η >2)不同測(cè)量位置拍攝對(duì)象，并獲得η個(gè)圖像{I U1)，I (t2) ,...,I (tn)}。在此，由時(shí)鐘時(shí)間獲得單元11獲得^ t2，...，tn中的每一個(gè)，并表示相應(yīng)測(cè)量位置處的測(cè)量的時(shí)鐘時(shí)間(成像時(shí)鐘時(shí)間)。
[0034]在第一實(shí)施例中，由于成像單元13是可見(jiàn)光相機(jī)，圖像I⑴被拍攝為彩色圖像。但這并非唯一可行的情況?？商鎿Q地，圖像I (t)可以是單色圖像；或者可以是除了可見(jiàn)光圖像以外的光譜圖像，例如紅外圖像；或者可以是由上述類(lèi)型圖像的組合構(gòu)成的多光譜圖像。
[0035]距離測(cè)量單元15從多個(gè)測(cè)量位置測(cè)量到對(duì)象的距離，并獲得多條距離信息。在第一實(shí)施例中，如圖2所示，每一條距離信息表示為從測(cè)量設(shè)備10的測(cè)量位置(更具體地，距離測(cè)量單元15的測(cè)量位置)到對(duì)象31 (更具體地，到針對(duì)對(duì)象31的測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn))的方向0real(t)和距離dMal(t)的集合。如圖2所示，在真實(shí)坐標(biāo)系0Mal中表示每一條距離信息，該真實(shí)坐標(biāo)系是真實(shí)世界中空間(三維空間)的坐標(biāo)系。
[0036]例如，距離測(cè)量單元15從η個(gè)不同測(cè)量位置測(cè)量對(duì)象，并獲得η條距離信息{( Θ real (ti)，dreal (ti) )，( Θ real (t2)，dreal (t2) )，...，( Θ real (tn)，dreal (tn) ) }。在此，由時(shí)鐘時(shí)間獲得單元11獲得^ t2，...，tn中的每一個(gè)，并表示相應(yīng)測(cè)量位置處的測(cè)量的時(shí)鐘時(shí)間(即表示距尚一測(cè)量時(shí)鐘時(shí)間)。
[0037]然而，距離信息不限于以方向和距離來(lái)配置。可替換地，例如，距離信息可以以從測(cè)量位置到對(duì)象的移位向量來(lái)配置。
[0038]在第一實(shí)施例中，假定距離測(cè)量單元15預(yù)先執(zhí)行校準(zhǔn)，并且已經(jīng)知道相對(duì)于成像單元13的位置和取向。據(jù)此，距離測(cè)量單元15變得能夠?qū)y(cè)量的距離信息轉(zhuǎn)換為基于成像單元13的位置和取向的距離信息。
[0039]位置測(cè)量單元17測(cè)量多個(gè)測(cè)量位置，并獲得多條位置信息。在第一實(shí)施例中，如圖2所示，一條位置信息表示為測(cè)量位置pMal (t)，其是指示真實(shí)世界中空間(三維空間)內(nèi)的單個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。此外，如圖2所示，以真實(shí)世界坐標(biāo)系Oreal來(lái)表示位置信息。
[0040]例如，位置測(cè)量單元17測(cè)量η個(gè)不同測(cè)量位置，并獲得η條位置信息{preal (ti), Preal (t2),..., Preal(tn)}。在此，由時(shí)鐘時(shí)間獲得單元 11 獲得 tp t2,...，tn 中的每一個(gè)，并表示相應(yīng)測(cè)量位置處的測(cè)量的時(shí)鐘時(shí)間(即表示位置一測(cè)量時(shí)鐘時(shí)間)。
[0041]第一計(jì)算單元19利用由成像單元13拍攝的多個(gè)圖像，計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)。此外，第一計(jì)算單元19利用由成像單元13拍攝的多個(gè)圖像，進(jìn)一步計(jì)算位置取向信息，該位置取向信息指示成像單元13在多個(gè)測(cè)量位置中的每一個(gè)測(cè)量位置的位置和取向。
[0042]對(duì)象的三維數(shù)據(jù)可以視為例如，點(diǎn)云(point cloud)數(shù)據(jù)，其是多個(gè)點(diǎn)的集合。點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的每一點(diǎn)都具有相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，相機(jī)坐標(biāo)系是由成像單元13拍攝的空間(三維空間)的坐標(biāo)系。此外，點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的每一點(diǎn)還可以具有從圖像獲得的亮度信息和顏色信息。據(jù)此，當(dāng)人們看見(jiàn)三維數(shù)據(jù)時(shí)，就更易于理解對(duì)象的三維形狀。然而，三維數(shù)據(jù)不限于點(diǎn)云數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，三維數(shù)據(jù)可以是網(wǎng)格數(shù)據(jù)或多邊形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)已知的三維形狀表示是可能的。
[0043]在第一實(shí)施例中，如圖3所示，假定將位置取向信息表示為測(cè)量設(shè)備10 (更具體地，成像單元13)的旋轉(zhuǎn)矩陣Ream(t)與平移向量team(t)的集合。在此，R_(t)表示成像單元13的方向，表示成像單元13的位置。此外，如圖3所示，在相機(jī)坐標(biāo)系0。_中表示位置信息。
[0044]例如，第一計(jì)算單元19利用由成像單元13拍攝的η個(gè)圖像{I U1)，I (t2)，...，I(tn)},并計(jì)算 η 條位置取向信息{(Rcam (ti), tcam (ti)), (Rcam (t2), tcam (t2)),—，(Rcam (tn)，tcam (tn))}，其每一個(gè)都是n個(gè)不同測(cè)量位置中的測(cè)量位置的位置取向信息。
[0045]同時(shí)，為了使用由成像單元13拍攝的η個(gè)圖像{I U1)，I (t2)，…，I (tn)}來(lái)計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，并計(jì)算成像單元13在多個(gè)測(cè)量位置中每一個(gè)測(cè)量位置處的位置和取向(成像定時(shí))，實(shí)施已知的方法。
[0046]例如，如果以連續(xù)方式拍攝η個(gè)圖像(例如每秒30幀(fps));則可以實(shí)施例如在R.A.Newcombe 等人的 “DTAM:Dense Tracking and Mapping in Real-Time，，，ICCV2011 中公開(kāi)的方法，以便計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，并計(jì)算成像單元13在多個(gè)測(cè)量位置中每一個(gè)測(cè)量位置處的位置和取向(成像定時(shí))。
[0047]此外,例如,如果不以連續(xù)方式拍攝η個(gè)圖像；則可以實(shí)施例如在S.Garwal等人的“Building Rome in a Day”, ICCV2009中公開(kāi)的方法，以便計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，并計(jì)算成像單元13在多個(gè)測(cè)量位置中每一個(gè)測(cè)量位置處的位置和取向(成像定時(shí))。
[0048]除了上述方法以外，許多其他方法也是可用的，以利用由成像單元13拍攝的η個(gè)圖像{I U1)，I (t2)，…，I (tn)}，計(jì)算對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，以及計(jì)算成像單元13在多個(gè)測(cè)量位置中每一個(gè)測(cè)量位置處的位置和取向(成像定時(shí))。
[0049]第二計(jì)算單元21計(jì)算由距離測(cè)量單元15測(cè)量的多條距離信息中每一條的可靠度，以及計(jì)算由位置測(cè)量單元17測(cè)量的多條位置信息中每一條的可靠度。
[0050]在此，可以通過(guò)將由距離測(cè)量單元15測(cè)量的多條距離信息或者由位置測(cè)量單元17測(cè)量的多條位置信息與由第一計(jì)算單元19計(jì)算的三維數(shù)據(jù)相比較，來(lái)獲得用于確定對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量的比例尺。然而，如果使用與三維數(shù)據(jù)相差較大的多條距離信息或位置信息來(lái)獲得比例尺，則顯然比例尺的精度會(huì)出現(xiàn)下降。在這方面，在第一實(shí)施例中，計(jì)算多條距離信息的可靠度和多條位置信息的可靠度。在第一實(shí)施例中，可靠度是非負(fù)值；值越大，則假定可靠度越大。然而，這并非唯一可行的情況。
[0051]同時(shí)，比例尺用于確定對(duì)象的三維數(shù)據(jù)的真實(shí)世界測(cè)量，并且表示在真實(shí)坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間單位長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)性。在第一實(shí)施例中，假定比例尺表示對(duì)應(yīng)于相機(jī)坐標(biāo)系的單位長(zhǎng)度的真實(shí)世界中的長(zhǎng)度。然而，這并非唯一可行的情況。
[0052]更具體地，第二計(jì)算單元21執(zhí)行由第一計(jì)算單元19計(jì)算的三維數(shù)據(jù)和由距離測(cè)量單元15測(cè)量的多條距離信息的形狀擬合；并根據(jù)形狀擬合結(jié)果計(jì)算每一條距離信息的可靠度。
[0053] 圖4到6是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算多條距離信息中每一條的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖。在圖4中示出的是由第一計(jì)算單元19計(jì)算的三維數(shù)據(jù)的形狀41。在圖5中示出的是三維點(diǎn)序列的形狀42，它是由距離測(cè)量單元15測(cè)量的多條距離信息所識(shí)別的。在圖6中示出的是形狀41和形狀42的形狀擬合結(jié)果。
[0054]在此，圖4中所示的形狀41和圖5中所示的形狀42理想上彼此相似。為此，第二計(jì)算單元21以最優(yōu)方式將形狀41與形狀42擬合在一起并比較它們。據(jù)此，可以找出與三維數(shù)據(jù)相差較大的多條距離信息。
[0055]例如，在圖6所示的示例中，形狀42的三維點(diǎn)序列幾乎停止于形狀41的外周邊。然而，三維點(diǎn)序列的一些部分穿過(guò)形狀41的外周邊(見(jiàn)部分43)。
[0056]這個(gè)三維點(diǎn)序列的多條距離信息被認(rèn)為是異常的，并具有低可靠度。因此，第二計(jì)算單元21將可靠度設(shè)定為“O”。更具體地，關(guān)于形狀41與形狀42之間的差異大于閾值Td的三維點(diǎn)序列的多條距離信息，第二計(jì)算單元21可以將可靠度設(shè)定為“O”。此外，關(guān)于形狀41與形狀42之間的差異等于或小于閾值Td的三維點(diǎn)序列的多條距離信息，第二計(jì)算單元21可以按照可靠度隨著差異減小而單調(diào)增大的方式來(lái)設(shè)定可靠度。在此，可以依據(jù)由多條距離信息指示的距離的量度和距離測(cè)量單元15的技術(shù)規(guī)格(例如由其制造商發(fā)布的距離測(cè)量單兀15的技術(shù)規(guī)格列表)來(lái)確定閾值Td。
[0057]而且，第二計(jì)算單元21執(zhí)行由第一計(jì)算單元19計(jì)算的三維數(shù)據(jù)與由位置測(cè)量單元17測(cè)量的多條位置信息的形狀擬合；并根據(jù)形狀擬合結(jié)果計(jì)算每一條位置信息的可靠度。
[0058]圖7到9是示出根據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算多條位置信息中每一條的可靠度的示例性方法的說(shuō)明圖。在圖7中所示的是從由第一計(jì)算單元19計(jì)算的多條位置取向信息而識(shí)別的成像單元13的移動(dòng)軌跡51。在圖8中所示的是從由位置測(cè)量單元17測(cè)量的多條位置信息而識(shí)別的測(cè)量設(shè)備10的移動(dòng)軌跡52。在圖9中所示的是移動(dòng)軌跡51與移動(dòng)軌跡52的形狀擬合結(jié)果。
[0059]圖7中所示的移動(dòng)軌跡51和圖8中所示的移動(dòng)軌跡52理想上彼此相似。為此，第二計(jì)算單元21以最優(yōu)方式將移動(dòng)軌跡51與移動(dòng)軌跡52擬合在一起，并比較它們。據(jù)此，可以找出與三維數(shù)據(jù)相差較大的多條位置信息。
[0060]例如，在圖9所示的示例中，移動(dòng)軌跡52的三維點(diǎn)序列差不多與移動(dòng)軌跡51擬合。但該三維點(diǎn)序列的一些部分與移動(dòng)軌跡51有較大偏離(見(jiàn)部分53)。
[0061]這樣的三維點(diǎn)序列的多條位置信息被認(rèn)為是異常的，并具有低可靠度。因此，第二計(jì)算單元21將可靠度設(shè)定為“O”。更具體地，關(guān)于移動(dòng)軌跡51與移動(dòng)軌跡52之間的差異大于閾值Tp的三維點(diǎn)序列的多條位置信息，第二計(jì)算單元21可以將可靠度設(shè)定為“O”。此夕卜，關(guān)于移動(dòng)軌跡51與移動(dòng)軌跡52之間的差異等于或小于閾值Tp的三維點(diǎn)序列的多條位置信息，第二計(jì)算單元21可以按照可靠度隨差異減小而單調(diào)增大的方式來(lái)設(shè)定可靠度。在此，可以依據(jù)位置測(cè)量單元17的技術(shù)規(guī)格(例如由其制造商發(fā)布的位置測(cè)量單元17的技術(shù)規(guī)格列表)來(lái)確定閾值Tp。
[0062]盡管稍后更詳細(xì)地說(shuō)明，但在從由位置測(cè)量單元17測(cè)量的位置信息獲得比例尺的情況下，必須使用兩條位置信息。因此，第二計(jì)算單元21需要為兩個(gè)位置信息集合設(shè)定可靠度?？梢院?jiǎn)單地使用這兩個(gè)可靠度中較小的可靠度。
[0063]從由距離測(cè)量單元15測(cè)量的多條距離信息和由位置測(cè)量單元17測(cè)量的多條位置信息中，估計(jì)單元23利用由第二計(jì)算單元21計(jì)算的可靠度大于預(yù)定值的這些條距離信息和位置信息，從而估計(jì)由第一計(jì)算單元19計(jì)算的三維數(shù)據(jù)的比例尺。
[0064]更具體地，估計(jì)單元23從可靠度大于預(yù)定值的每一條距離信息和可靠度大于預(yù)定值的每一條位置信息計(jì)算三位數(shù)據(jù)的候選比例尺；使用計(jì)算的候選比例尺，產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)的候選比例尺的似然分布；及使用似然分布估計(jì)三維數(shù)據(jù)的比例尺。
[0065]在第一實(shí)施例中，假定通過(guò)疊加正態(tài)分布來(lái)獲得似然分布，每一個(gè)正態(tài)分布都對(duì)應(yīng)于一個(gè)候選比例尺，并具有對(duì)該候選比例尺的估計(jì)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差比例尺。但這并非唯一可行的情況。
[0066]以下給出的是關(guān)于在由距離信息計(jì)算候選比例尺時(shí)包括在候選比例尺中的估計(jì)誤差的解釋。
[0067]在由距離信息計(jì)算候選比例尺的情況下，使用以下給出的表達(dá)式(I )。

【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量設(shè)備，包括: 成像單元，配置為從多個(gè)位置拍攝對(duì)象，以獲得多個(gè)圖像； 距離測(cè)量單元，配置為測(cè)量從所述多個(gè)位置中的每一個(gè)位置到所述對(duì)象的距離，以獲得多條距離信息； 位置測(cè)量單元，配置為測(cè)量所述多個(gè)位置，以獲得多條位置信息； 第一計(jì)算器，配置為使用所述多個(gè)圖像計(jì)算所述對(duì)象的三維數(shù)據(jù)； 第二計(jì)算器，配置為計(jì)算所述多條距離信息中的每一條距離信息和所述多條位置信息中的每一條位置信息的可靠度；以及 估計(jì)單元，配置為從所述多條距離信息和所述多條位置信息中，利用均具有大于預(yù)定值的可靠度的數(shù)條距離信息和數(shù)條位置信息來(lái)估計(jì)所述三維數(shù)據(jù)的比例尺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述估計(jì)單元配置為: 由具有大于預(yù)定值的可靠度的每一條距離信息和每一條位置信息來(lái)計(jì)算所述三維數(shù)據(jù)的候選比例尺， 使用每一個(gè)計(jì)算的候選比例尺，產(chǎn)生所述三維數(shù)據(jù)的候選比例尺的似然分布，以及 使用所述似然分布，估計(jì)所述三維數(shù)據(jù)的所述比例尺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，通過(guò)疊加正態(tài)分布來(lái)獲得所述似然分布，每一個(gè)所述正態(tài)分布對(duì)應(yīng)于一個(gè)所述候選比例尺并具有與該候選比例尺的估計(jì)誤差成比例的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述第一計(jì)算單元配置為利用所述多個(gè)圖像以進(jìn)一步計(jì)算位置取向信息，所述位置取向信息指示所述成像單元在所述多個(gè)測(cè)量位置中的每一個(gè)測(cè)量位置處的位置和取向，以及在由具有大于預(yù)定值的可靠度的某條位置信息計(jì)算所述候選比例尺的情況下，所述估計(jì)單元使用在與該條位置信息中指定的位置相同的位置處計(jì)算的位置取向信息來(lái)計(jì)算所述候選比例尺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二計(jì)算器配置為執(zhí)行所述三維數(shù)據(jù)與所述多條距離信息的形狀擬合，并且根據(jù)形狀擬合結(jié)果，計(jì)算所述多條距離信息中的每一條距離信息的可靠度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二計(jì)算器配置為執(zhí)行所述三維數(shù)據(jù)與所述多條位置信息的形狀擬合，并且根據(jù)形狀擬合結(jié)果，計(jì)算所述多條位置信息中的每一條位置信息的可靠度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括:測(cè)量單元，所述測(cè)量單元配置為測(cè)量所述測(cè)量設(shè)備在所述多個(gè)位置處的移動(dòng)，以獲得多條移動(dòng)信息，其中， 所述第二計(jì)算器配置為進(jìn)一步計(jì)算所述多條移動(dòng)信息中的每一條移動(dòng)信息的可靠度，以及 從所述多條距離信息、所述多條位置信息和所述多條移動(dòng)信息中，所述估計(jì)單元配置為利用均具有大于預(yù)定值的可靠度的數(shù)條距離信息、數(shù)條位置信息和數(shù)條移動(dòng)信息來(lái)估計(jì)所述三維數(shù)據(jù)的所述比例尺。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述第二計(jì)算器配置為執(zhí)行所述三維數(shù)據(jù)與所述多條移動(dòng)信息的形狀擬合，并且根據(jù)形狀擬合結(jié)果，計(jì)算所述多條移動(dòng)信息中的每一條移動(dòng)信息的可靠度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中， 所述距離測(cè)量單元配置為測(cè)量從真實(shí)坐標(biāo)系中的所述多個(gè)位置中的每一個(gè)位置到所述對(duì)象的距離，所述真實(shí)坐標(biāo)系是真實(shí)世界中的空間的坐標(biāo)系， 所述位置測(cè)量單元配置為測(cè)量所述真實(shí)坐標(biāo)系中的所述多個(gè)位置， 所述第一計(jì)算器配置為計(jì)算相機(jī)坐標(biāo)系中的所述三維數(shù)據(jù)，所述相機(jī)坐標(biāo)系是由所述成像單元拍攝的所述空間的坐標(biāo)系，以及 所述比例尺表示所述真實(shí)坐標(biāo)系與所述相機(jī)坐標(biāo)系之間的單位長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括: 轉(zhuǎn)換器，配置為使用由所述估計(jì)單元估計(jì)的所述比例尺，將所述三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述真實(shí)坐標(biāo)系中的尺寸；以及 輸出單元，配 置為輸出已經(jīng)轉(zhuǎn)換為所述尺寸的所述三維數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK104075665SQ201410085633
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】伊藤聰, 關(guān)晃仁, 山崎雅起, 伊藤勇太, 內(nèi)山英昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝