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JP4380376B2 - Image processing apparatus, image processing method, and image processing program - Google Patents
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JP4380376B2 - Image processing apparatus, image processing method, and image processing program - Google Patents

Image processing apparatus, image processing method, and image processing program Download PDF

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Description

本発明は、実空間に仮想物があるかのように見せるAugmented Reality技術に関し、特に所定の場所に仮想物を配置するレイアウトシミュレーションに係るシステムに関する。   The present invention relates to Augmented Reality technology that makes it appear as if there is a virtual object in real space, and more particularly to a system related to layout simulation in which a virtual object is arranged at a predetermined location.

Augmented Realityは、実世界の情報を計算機内部に構築した仮想世界データ(CG:Computer Graphics)で補強する技術であり、CGだけの世界を扱うVirtual Realityとは全く異なるアプリケーション分野を切り開くことが期待され、多くの研究がなされている。   Augmented Reality is a technology that reinforces real-world information with virtual world data (CG: Computer Graphics) built inside the computer, and is expected to open up an application field that is completely different from Virtual Reality, which handles only the world of CG. A lot of research has been done.

例えば、非特許文献1には、内側に絵柄が書かれた黒枠のマーカを用い、カメラで目の前の空間を撮影し、カメラ画像内にマーカを検出するとその位置に3次元CGを合成した画像を生成する技術が開示されている。当該技術では、カメラ画像に写っている黒枠の大きさや形でカメラと黒枠との3次元の相対位置を計算し、黒枠の内側に書かれた絵柄と、合成するCGと対応付けられた予め格納した絵柄とを比較し、黒枠の内側に書かれた絵柄に対応するCGを合成する。これにより、マーカの絵柄を変えることで複数の異なるCGを合成することを可能としている。
Billinghust&Kato,“Collaborative Mixed Reality.”, IN Proceedings of the First International Symposium on Mixed Reality (ISMR’99). Mixed Reality -Merging Real and Virtual Worlds, pp. 261-284. 加藤、汐崎、橘啓、「テクスチャー画像からオンライン生成されたテンプレートのマッチングに基づく拡張現実感のための位置合わせ手法」、日本バーチャルリアリティ学会論文誌、Vol.7、No.2、pp119−128(2002)
For example, in Non-Patent Document 1, a black frame marker with a picture inside is used, a space in front of the eye is photographed with a camera, and when a marker is detected in the camera image, a 3D CG is synthesized at that position. A technique for generating an image is disclosed. In this technique, the three-dimensional relative position between the camera and the black frame is calculated based on the size and shape of the black frame shown in the camera image, and the image written inside the black frame is stored in advance in association with the CG to be synthesized. The CG corresponding to the pattern written inside the black frame is synthesized. This makes it possible to synthesize a plurality of different CGs by changing the pattern of the marker.
Billinghust & Kato, “Collaborative Mixed Reality.”, IN Proceedings of the First International Symposium on Mixed Reality (ISMR'99). Mixed Reality -Merging Real and Virtual Worlds, pp. 261-284. Kato, Amagasaki, Kei Tachibana, “Alignment Method for Augmented Reality Based on Matching Templates Generated Online from Texture Images”, Transactions of the Virtual Reality Society of Japan, Vol. 7, no. 2, pp119-128 (2002)

しかし、上記の従来技術において、合成しようとするCGの数を多くすると、これらに対応してマーカに使用する絵柄の数を多くする必要があるが、絵柄の数を増やすと、システムにおいて絵柄を誤認識し、意図するCGと異なるCGが合成されてしまうという問題があった。すなわち、多数のマーカを用いることによりマーカ同士の区別が付き難くなる場合が発生し易く、また、多数のマーカを置くとマーカの距離や向きによってマーカの面積が小さくなることから、更にマーカ同士の区別が付き難くなる。従って、誤認識が発生し易くなるという問題がある。また、多数のマーカを用いると、検索すべき情報が多くなり、高速処理が困難になるという問題もある。   However, when the number of CGs to be synthesized is increased in the above-described conventional technique, it is necessary to increase the number of patterns used for the marker correspondingly. However, when the number of patterns is increased, the number of patterns in the system is increased. There was a problem that a CG that was mistakenly recognized and different from the intended CG would be synthesized. In other words, the use of a large number of markers tends to make it difficult to distinguish between markers, and when a large number of markers are placed, the area of the marker becomes smaller depending on the distance and orientation of the markers. It becomes difficult to distinguish. Therefore, there is a problem that erroneous recognition is likely to occur. In addition, when a large number of markers are used, there is a problem that information to be searched increases and high-speed processing becomes difficult.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、マーカを用いてCGを合成する技術において、合成する候補のCGの数を増加させても確実にCGを合成させることを可能とする技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in a technique for synthesizing CG using a marker, it is possible to reliably synthesize CG even if the number of candidate CGs to be synthesized is increased. The purpose is to provide.

上記の課題は、マーカを含む被写体をカメラで撮影した画像に、当該マーカに対応する画像を合成するための画像処理装置であって、マーカ情報を一時的に格納するためのマーカ情報一時格納手段と、複数のマーカのマーカ情報から、当該複数のマーカのうちの一部のマーカのマーカ情報を抽出し、抽出したマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納するマーカ情報抽出格納手段と、前記マーカ情報一時格納手段に格納されたマーカ情報を用いて、前記カメラで撮影された画像からマーカを検出し、当該マーカの3次元位置を計算する3次元位置計算手段と、前記3次元位置計算手段による計算結果に基づき、前記カメラで撮影した画像におけるマーカの位置に当該マーカに対応する画像を合成し、画像表示手段に出力する画像合成手段とを備え、前記マーカ情報抽出格納手段は、前記カメラもしくは前記カメラとは別のカメラで撮影されたマーカの画像を取得し、当該マーカの画像を前記複数のマーカの画像と比較することにより、前記複数のマーカの画像の中から、取得したマーカの画像と最も類似度が高いマーカの画像を検出し、検出されたマーカのマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納することを特徴とする画像処理装置によって解決できる。 The above-described problem is an image processing apparatus for combining an image corresponding to a marker with an image obtained by photographing a subject including the marker with a camera, and a marker information temporary storage unit for temporarily storing marker information And marker information extraction storage means for extracting marker information of some of the plurality of markers from marker information, and storing the extracted marker information in the marker information temporary storage means, 3D position calculation means for detecting a marker from an image captured by the camera using the marker information stored in the marker information temporary storage means and calculating the 3D position of the marker; and the 3D position calculation means Based on the calculation result obtained by the above, the image corresponding to the marker is synthesized with the position of the marker in the image photographed by the camera and output to the image display means. With the door, said marker information extracting storage means by said camera or said camera obtains an image of the captured marker with a different camera, comparing the image of the marker and the image of the plurality of markers, A marker image having the highest similarity to the acquired marker image is detected from the plurality of marker images, and marker information of the detected marker is stored in the marker information temporary storage unit. It can be solved by an image processing apparatus.

本発明によれば、複数のマーカの中から抽出した一部のマーカのマーカ情報を用いてマーカの検出及び画像合成を行うので、前記複数のマーカの数が非常に多い場合でも、マーカ画像検出時に使用する照合対象マーカの数を予め定めた数以下に抑えることができる。従って、マーカの誤認識を減少させることができる。また、このような構成により、マーカ情報一時格納手段への所望のマーカ情報の格納を容易に行うことができる。 According to the present invention, since marker detection and image synthesis are performed using marker information of some markers extracted from a plurality of markers, marker image detection is possible even when the number of the plurality of markers is very large. The number of collation target markers used sometimes can be suppressed to a predetermined number or less. Therefore, erroneous recognition of the marker can be reduced. Further, with such a configuration, desired marker information can be easily stored in the marker information temporary storage means.

なお、前記マーカ情報は、マーカの画像情報と、マーカ内の少なくとも3箇所の特徴点に対応する位置情報と、3次元CGデータとを含む情報として構成できる。   The marker information can be configured as information including marker image information, position information corresponding to at least three feature points in the marker, and three-dimensional CG data.

本発明によれば、マーカを用いてCGを画像に合成する技術において、合成する候補のCGの数を増加させても、確実にCGをそれに対応するマーカの位置に合成することが可能となる。   According to the present invention, in the technique of combining a CG with an image using a marker, even if the number of candidate CGs to be combined is increased, the CG can be reliably combined with the corresponding marker position. .

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1を用いて本発明の実施の形態の概要構成について説明する。図1において、画像処理装置3には予め複数のマーカの情報と、そのマーカに対応付けられた3次元CGを格納しておく(図1の例では4種類のマーカを示している)。   First, the schematic configuration of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, information of a plurality of markers and a three-dimensional CG associated with the markers are stored in advance in the image processing apparatus 3 (four types of markers are shown in the example of FIG. 1).

画像処理装置3にはカメラ1とカメラ2が接続されている。まず、カメラ1により、格納されているマーカのうちの1つのマーカを撮影する。画像処理装置3は、カメラ1で撮影したマーカが、予め格納した複数のマーカのうちのどのマーカかを認識し、そのマーカの情報と対応する3次元CGのみを、格納した複数のマーカの情報とは別の領域に格納する。   A camera 1 and a camera 2 are connected to the image processing apparatus 3. First, the camera 1 captures one of the stored markers. The image processing apparatus 3 recognizes which of the plurality of markers stored in advance is the marker photographed by the camera 1, and stores only the three-dimensional CG corresponding to the marker information. Store in a separate area.

そして、カメラ2を用いて、そのマーカを配置した実際の風景を撮影する。画像処理装置3は、その風景の画像の中から、前記の別の領域に格納してあるマーカを検出する。そして、画像に写っているマーカの位置、形状等と、そのマーカに対応して格納してあるマーカの情報とから、そのマーカのカメラ2に対する3次元位置を算出する。そして、画像処理装置3は、画像内のその3次元位置に当該マーカに対応付けられている3次元CGを合成し、ディスプレイ4に出力する。   Then, using the camera 2, an actual landscape where the marker is arranged is photographed. The image processing apparatus 3 detects a marker stored in the other area from the landscape image. Then, the three-dimensional position of the marker with respect to the camera 2 is calculated from the position and shape of the marker in the image and the marker information stored corresponding to the marker. Then, the image processing device 3 synthesizes the three-dimensional CG associated with the marker at the three-dimensional position in the image and outputs it to the display 4.

このように、予め使用するであろうマーカの情報のみを別の領域に格納し、別の領域に格納したマーカのみを照合対象とすることにより、照合対象を減少させることができ、誤認識の減少及び処理の高速化を達成できる。   In this way, by storing only information on markers that will be used in advance in another area, and by using only markers stored in another area as targets for verification, the number of targets to be verified can be reduced. Reduction and faster processing can be achieved.

図2は、本発明の実施の形態における画像処理装置3の構成をより詳細に示した図である。本実施の形態における画像処理装置3では、実空間に仮想物を置く目標とするマーカとしてn枚のマーカを用い、画像処理装置3にはそのマーカ情報I1〜nを予め記憶させておくものとする。1つのマーカ情報Ix(1≦x≦n)は、マーカの画像情報Mx、マーカの3次元位置を特定するための3次元位置特定情報Dx、マーカ上に合成する3次元CGデータGxからなる。なお、マーカの3次元位置を特定するための3次元位置特定情報Dxとは、例えば当該マーカの少なくとも3点の特徴点のマーカ内の座標値である。各特徴点はそのマーカが写った画像から識別可能な点である。   FIG. 2 is a diagram showing in more detail the configuration of the image processing apparatus 3 according to the embodiment of the present invention. In the image processing apparatus 3 according to the present embodiment, n markers are used as targets for placing a virtual object in real space, and the marker information I1 to n is stored in advance in the image processing apparatus 3. To do. One marker information Ix (1 ≦ x ≦ n) includes marker image information Mx, three-dimensional position specifying information Dx for specifying the three-dimensional position of the marker, and three-dimensional CG data Gx synthesized on the marker. The three-dimensional position specifying information Dx for specifying the three-dimensional position of the marker is, for example, a coordinate value in the marker of at least three feature points of the marker. Each feature point is a point that can be identified from an image including the marker.

図2に示すように、画像処理装置3は、マーカ認識用のカメラ1、マーカ情報I1〜nを格納するマーカ情報格納部5、マーカ情報格納部5に格納されたマーカ情報を用いてカメラ1に写っているマーカを特定する比較部6、比較結果に基づき特定されたマーカ情報を一時的に保存するm個のレジスタRy(1≦y≦m,m≦n)、全景撮影用のカメラ2、全景撮影用カメラ2の画像P2に写ったマーカの3次元位置をレジスタR内の情報を基に計算する3次元位置計算部8、3次元位置計算部8により求められた3次元位置情報を基にレジスタR内に格納されている当該マーカに対応する3次元CGデータをカメラ画像上に描画する画像合成部9、合成画像を表示する画像表示部4を有している。   As shown in FIG. 2, the image processing apparatus 3 uses the marker 1 camera 1, the marker information storage unit 5 that stores the marker information I 1 to n, and the marker information stored in the marker information storage unit 5. A comparison unit 6 that identifies a marker in the image, m registers Ry (1 ≦ y ≦ m, m ≦ n) for temporarily storing marker information identified based on the comparison result, and a camera 2 for taking a panoramic view The three-dimensional position information obtained by the three-dimensional position calculator 8 that calculates the three-dimensional position of the marker reflected in the image P2 of the panoramic camera 2 based on the information in the register R is obtained. An image composition unit 9 that renders three-dimensional CG data corresponding to the marker stored in the register R on the camera image and an image display unit 4 that displays the composite image are provided.

次に、図2に示す構成における動作の概要を説明する。   Next, an outline of the operation in the configuration shown in FIG. 2 will be described.

ユーザがマーカをカメラ1にかざすと、画像処理装置3はそのカメラ画像とn枚のマーカ画像情報とを比較部6で比較し、最も近いマーカ画像情報に対応するマーカ情報を選び出す。選ばれたマーカ情報(マーカ画像情報、3次元位置特定情報、3次元CGデータ)は、レジスタRに保存される。例えばこの操作を異なるm枚のマーカの各々に対して行うことにより、m個のレジスタRの各々にマーカ情報が格納されることになる。また、m枚のマーカの各々をカメラ1にかざす代わりに、m個のマーカをカメラ1で同時に撮影してもよい。   When the user holds the marker over the camera 1, the image processing device 3 compares the camera image with the n pieces of marker image information by the comparison unit 6 and selects marker information corresponding to the closest marker image information. The selected marker information (marker image information, 3D position specifying information, 3D CG data) is stored in the register R. For example, by performing this operation on each of m different markers, marker information is stored in each of the m registers R. Further, instead of holding each of the m markers over the camera 1, m cameras may be simultaneously photographed with the camera 1.

次にユーザは、カメラ2にマーカを含む風景を写す。3次元位置計算部8は、レジスタRに格納されたマーカ画像情報に基づき、カメラ2のカメラ画像P2からマーカを検出する。そして、そのマーカに対応するレジスタRに格納された3次元位置特定情報を基に、カメラ2に対する当該マーカの相対的な3次元位置を求める。求めた結果は画像合成部9に与えられ、画像合成部9はその値から、カメラ画像P2と当該マーカに対応する3次元CGデータとを合成し画像表示部4にて表示を行う。   Next, the user captures a scene including the marker on the camera 2. The three-dimensional position calculation unit 8 detects a marker from the camera image P2 of the camera 2 based on the marker image information stored in the register R. Then, the relative three-dimensional position of the marker with respect to the camera 2 is obtained based on the three-dimensional position specifying information stored in the register R corresponding to the marker. The obtained result is given to the image synthesizing unit 9, and the image synthesizing unit 9 synthesizes the camera image P2 and the three-dimensional CG data corresponding to the marker from the value, and displays them on the image display unit 4.

比較部6による処理、及びカメラ画像P2からマーカを検出する処理は、DPマッチングなどの画像比較アルゴリズムで実現可能である。比較部6による処理では、マーカをある程度の解像度(VGA程度)で映し出すと数千程度の枚数の登録マーカ画像との比較が可能である。また、3次元位置特定情報とカメラ画像P2におけるマーカの画像を基に3次元位置を計算する手法は、加藤らにより提案されている(非特許文献2参照)。1秒に30〜15フレームといった処理を行う場合、3次元位置計算で扱えるマーカの個数は高々数十個であり、レジスタの数mは、この数より少ない値とすればよい。   The processing by the comparison unit 6 and the processing for detecting a marker from the camera image P2 can be realized by an image comparison algorithm such as DP matching. In the processing by the comparison unit 6, when the marker is projected with a certain degree of resolution (about VGA), it can be compared with about several thousand registered marker images. A method for calculating the three-dimensional position based on the three-dimensional position specifying information and the marker image in the camera image P2 has been proposed by Kato et al. (See Non-Patent Document 2). When processing such as 30 to 15 frames per second is performed, the number of markers that can be handled in the three-dimensional position calculation is at most several tens, and the number m of registers may be set to a value smaller than this number.

次に、図3を参照して、画像処理装置3における処理をより詳細に説明する。   Next, the processing in the image processing apparatus 3 will be described in more detail with reference to FIG.

まず、比較部6によるマーカ情報のレジスタRへの格納処理について説明する。まず、j=1とする(ステップ1)。ここでjはカメラ1で撮影するマーカに対応する変数である。比較部6がカメラ1の画像を取得し(ステップ2)、i=1とする(ステップ3)。ここでiはマーカ情報格納部5に格納されているマーカ情報に対応する変数である。   First, the storing process of the marker information in the register R by the comparison unit 6 will be described. First, j = 1 is set (step 1). Here, j is a variable corresponding to the marker photographed by the camera 1. The comparison unit 6 acquires an image of the camera 1 (step 2) and sets i = 1 (step 3). Here, i is a variable corresponding to the marker information stored in the marker information storage unit 5.

比較部6は、マーカ情報格納部5に格納されているi番目のマーカ画像情報とステップ2で取得したカメラ画像とを比較し、類似度を計算する(ステップ4)。i=i+1とし(ステップ5)、iがnより大きくなければ(ステップ6のno)、比較対象のマーカ画像情報がまだ残っていること意味するので、ステップ4からの処理を再び行う。iがnより大きければ(ステップ6のyes)、n個の比較結果のうち最も類似度の高いマーカ情報をj番目のレジスタRに格納する(ステップ7)。そして、j=j+1とし、jがm(レジスタRの個数)より大きくなければ(ステップ8のno)、ステップ2に戻る。jがmより大きければ(ステップ8のyes)、ステップ1に戻る。   The comparison unit 6 compares the i-th marker image information stored in the marker information storage unit 5 with the camera image acquired in step 2, and calculates a similarity (step 4). If i = i + 1 (step 5) and i is not larger than n (no in step 6), it means that the comparison target marker image information still remains, so the processing from step 4 is performed again. If i is larger than n (Yes in Step 6), the marker information having the highest similarity among the n comparison results is stored in the j-th register R (Step 7). If j = j + 1 and j is not larger than m (the number of registers R) (no in step 8), the process returns to step 2. If j is larger than m (Yes in Step 8), the process returns to Step 1.

上記のようなレジスタRへの格納処理の後、カメラ2の画像と3次元CGの合成処理が行われる。なお、レジスタRへのマーカ情報の格納個数がmに満たない場合でも、適宜合成処理を行うことができる。   After the storage process in the register R as described above, the image of the camera 2 and the three-dimensional CG are combined. Even when the number of pieces of marker information stored in the register R is less than m, the combining process can be performed as appropriate.

まず、3次元位置計算部8がカメラ2により撮影された画像を取得し(ステップ11)、j=1とする(ステップ12)。3次元位置計算部8は、j番目のレジスタRに格納されたマーカ画像情報を用いて、カメラ2によるカメラ画像から、当該マーカ画像に対応するマーカの検出を行う。(ステップ13)。マーカの検出がなされた場合(ステップ14のyes)、カメラ画像における当該マーカの特徴点3箇所を検出し(ステップ15)、カメラ画像に写った特徴点の位置等と、レジスタRに格納されているj番目の3次元位置特定情報とから、当該マーカのカメラ2を基準とする3次元位置(マーカのカメラ座標)を計算する(ステップ16)。そして、カメラ画像における当該マーカの位置に、レジスタRに格納されているj番目の3次元CGを描画する(ステップ17)。続いてj=j+1とし、jがmより大きくなければステップ13に戻り(ステップ18のno)、レジスタRに格納された次のマーカを対象として上記と同様の処理を行う。jがmより大きければ(ステップ18のyes)、レジスタRのm個のマーカに対して処理が終了したことになり、マーカ位置に3次元CGが合成されたカメラ画像を画像表示部4に出力する(ステップ19)。   First, the three-dimensional position calculation unit 8 acquires an image photographed by the camera 2 (step 11) and sets j = 1 (step 12). The three-dimensional position calculation unit 8 detects the marker corresponding to the marker image from the camera image by the camera 2 using the marker image information stored in the j-th register R. (Step 13). When the marker is detected (Yes in Step 14), three feature points of the marker in the camera image are detected (Step 15), and the position of the feature point reflected in the camera image and the like are stored in the register R. The three-dimensional position (the camera coordinates of the marker) of the marker is calculated from the j-th three-dimensional position specifying information (step 16). Then, the j-th three-dimensional CG stored in the register R is drawn at the position of the marker in the camera image (step 17). Subsequently, j = j + 1 is set. If j is not larger than m, the process returns to step 13 (no in step 18), and the same processing as described above is performed for the next marker stored in the register R. If j is larger than m (Yes in Step 18), the processing is completed for m markers in the register R, and a camera image in which a 3D CG is synthesized at the marker position is output to the image display unit 4. (Step 19).

本実施の形態に係る方法を用いることにより、3次元CG合成のために用いられ得るマーカが数千種類程度であったとしても、予めカメラ1を用いることにより、撮影に用いようとしているマーカを画像処理装置3内のレジスタRに記録し、その後、カメラ2の画像と3次元CGを合成するので、全てのマーカを対象に検索処理を行う必要があった従来のシステムより多くの種類の3次元CGを扱うことができる。また、カメラ1に写すマーカの数がm個を超えるとレジスタRはオーバーフローするが、その場合は、登録が最も古いものから削除していけば、この問題は回避される。本実施の形態に係る方法では、画像表示部4内に同時に表示できるCGの数はm個に限定されるが、多くのアプリケーションでは、高々m個を表示できれば十分である。   By using the method according to the present embodiment, even if there are about several thousand kinds of markers that can be used for the three-dimensional CG synthesis, by using the camera 1 in advance, the marker that is to be used for photographing can be selected. Since it is recorded in the register R in the image processing apparatus 3 and then the image of the camera 2 and the three-dimensional CG are synthesized, 3 types of 3 more than the conventional system in which it is necessary to perform search processing for all markers. Dimensional CG can be handled. Further, when the number of markers to be photographed on the camera 1 exceeds m, the register R overflows. In this case, this problem can be avoided by deleting the oldest registration. In the method according to the present embodiment, the number of CGs that can be simultaneously displayed in the image display unit 4 is limited to m. However, in many applications, it is sufficient to display at most m.

なお、上記の実施の形態では、カメラ1を用いた画像比較により、レジスタRにマーカを登録するためのマーカの認識を行っている。このような方法に代えて、マーカにバーコードを付け、カメラ1の代わりにバーコードリーダを用いることにより、画像比較の手法に比べてマーカの認識をより確実に行うことができる。   In the above embodiment, recognition of a marker for registering the marker in the register R is performed by image comparison using the camera 1. Instead of such a method, by attaching a barcode to the marker and using a barcode reader instead of the camera 1, the marker can be recognized more reliably than the image comparison method.

また、カメラ1と2を共用し、カメラの特定エリアの画像を比較部6に与えることにより、カメラ一台で上記の方法を実現することも可能である。また、計算処理能力が十分高い比較部6を用いれば、特定エリアでなく全画面の画像を比較部6に与えても十分処理可能である。すなわち、この場合は、マーカを含む風景を撮影し、その画像からマーカを検出し、それらのマーカのマーカ情報をレジスタRに登録し、その後にCG合成のための撮影を行う。   In addition, by sharing the cameras 1 and 2 and giving an image of a specific area of the camera to the comparison unit 6, it is possible to realize the above method with a single camera. Further, if the comparison unit 6 having sufficiently high calculation processing capability is used, sufficient processing can be performed even if an image of a full screen is given to the comparison unit 6 instead of a specific area. That is, in this case, a landscape including the marker is photographed, the marker is detected from the image, the marker information of the marker is registered in the register R, and then photographing for CG synthesis is performed.

本実施の形態における画像処理装置3は、本実施の形態で説明した処理を行うプログラムを、CPU、メモリ、ハードディスク等を備えたコンピュータに実行させることにより実現できる。すなわち、比較部6、3次元位置計算部8、画像合成部9等は、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現される機能部である。図3におけるjやiはそのプログラムにおける変数となるものである。また、マーカ情報格納部5、レジスタRは、メモリもしくはハードディスク等の、コンピュータにおける記憶装置により実現されるものである。また、上記のプログラムは、CD−ROM、SDカード等の記録媒体に格納し、当該記録媒体からコンピュータにインストールすることができる。   The image processing apparatus 3 according to the present embodiment can be realized by causing a computer including a CPU, a memory, a hard disk, and the like to execute a program that performs the processing described in the present embodiment. That is, the comparison unit 6, the three-dimensional position calculation unit 8, the image composition unit 9, and the like are functional units that are realized by causing a computer to execute a program. J and i in FIG. 3 are variables in the program. The marker information storage 5 and the register R are realized by a storage device in a computer such as a memory or a hard disk. Further, the above program can be stored in a recording medium such as a CD-ROM or an SD card and installed in the computer from the recording medium.

また、図1、図2に示す構成に代え、例えば、比較部6とマーカ情報格納部5を1台のコンピュータに備え、3次元位置計算部8、レジスタR、画像合成部9、画像表示部4を他のコンピュータに備え、これらのコンピュータをネットワークを介して接続する構成とすることもできる。このような場合でも、両コンピュータを含めて画像処理装置と称する。   1 and FIG. 2, for example, the comparison unit 6 and the marker information storage unit 5 are provided in one computer, and the three-dimensional position calculation unit 8, the register R, the image composition unit 9, and the image display unit. 4 may be provided in another computer, and these computers may be connected via a network. Even in such a case, both computers are referred to as an image processing apparatus.

上記のように、本発明の実施の形態によれば、画像合成に使用するマーカ情報を、予め保存した多量なマーカ情報から抽出して別の領域に保持し、その別の領域に保持したマーカ情報のみを用いてマーカの検出及びCG合成を行うこととしたので、マーカの種類が多くなっても検出対象のマーカは一定数に抑えられ照合対象が減少することから、照合に係る誤認識を減少させ、処理を高速化できる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, marker information used for image composition is extracted from a large amount of marker information stored in advance and held in another area, and the marker held in the other area Marker detection and CG synthesis are performed using only information, so even if the number of types of markers increases, the number of markers to be detected is limited to a fixed number and the number of verification targets decreases. It can be reduced and the processing speed can be increased.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

本発明の実施の形態の概要構成について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the schematic structure of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における画像処理装置3の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image processing apparatus 3 in embodiment of this invention. 画像処理装置3における処理のフローチャートである。3 is a flowchart of processing in the image processing apparatus 3.

符号の説明Explanation of symbols

1、2 カメラ
3 画像処理装置
4 画像表示部(ディスプレイ)
5 マーカ情報格納部
6 比較部
8 3次元位置計算部
9 画像合成部
R レジスタ
1, 2 Camera 3 Image processing device 4 Image display unit (display)
5 Marker information storage unit 6 Comparison unit 8 3D position calculation unit 9 Image composition unit R Register

Claims (7)

マーカを含む被写体をカメラで撮影した画像に、当該マーカに対応する画像を合成するための画像処理装置であって、
マーカ情報を一時的に格納するためのマーカ情報一時格納手段と、
複数のマーカのマーカ情報から、当該複数のマーカのうちの一部のマーカのマーカ情報を抽出し、抽出したマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納するマーカ情報抽出格納手段と、
前記マーカ情報一時格納手段に格納されたマーカ情報を用いて、前記カメラで撮影された画像からマーカを検出し、当該マーカの3次元位置を計算する3次元位置計算手段と、
前記3次元位置計算手段による計算結果に基づき、前記カメラで撮影した画像におけるマーカの位置に当該マーカに対応する画像を合成し、画像表示手段に出力する画像合成手段とを備え、
前記マーカ情報抽出格納手段は、前記カメラもしくは前記カメラとは別のカメラで撮影されたマーカの画像を取得し、当該マーカの画像を前記複数のマーカの画像と比較することにより、前記複数のマーカの画像の中から、取得したマーカの画像と最も類似度が高いマーカの画像を検出し、検出されたマーカのマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納することを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus for combining an image corresponding to a marker with an image obtained by photographing a subject including the marker with a camera,
Marker information temporary storage means for temporarily storing marker information;
Marker information extraction and storage means for extracting marker information of some of the plurality of markers from marker information and storing the extracted marker information in the marker information temporary storage means;
Using the marker information stored in the marker information temporary storage means, detecting a marker from an image taken by the camera, and calculating a three-dimensional position of the marker;
Based on the calculation result by the three-dimensional position calculation means, comprising an image synthesis means for synthesizing an image corresponding to the marker in the position of the marker in the image photographed by the camera, and outputting to the image display means ,
The marker information extraction and storage means obtains an image of a marker photographed by the camera or a camera different from the camera, and compares the marker image with the images of the plurality of markers, thereby obtaining the plurality of markers. An image processing apparatus , wherein an image of a marker having the highest similarity to the acquired marker image is detected from the acquired images, and the marker information of the detected marker is stored in the marker information temporary storage means .
前記マーカ情報は、マーカの画像情報と、マーカ内の少なくとも3箇所の特徴点に対応する位置情報と、3次元CGデータとを含む請求項1に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the marker information includes image information of the marker, position information corresponding to at least three feature points in the marker, and three-dimensional CG data. マーカを含む被写体をカメラで撮影した画像に、当該マーカに対応する画像を合成するための画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
複数のマーカのマーカ情報から、当該複数のマーカのうちの一部のマーカのマーカ情報を抽出し、抽出したマーカ情報を、マーカ情報を一時的に格納するためのマーカ情報一時格納手段に格納するマーカ情報抽出格納ステップと、
前記マーカ情報一時格納手段に格納されたマーカ情報を用いて、前記カメラで撮影された画像からマーカを検出し、当該マーカの3次元位置を計算する3次元位置計算ステップと、
前記3次元位置計算ステップの計算結果に基づき、前記カメラで撮影した画像におけるマーカの位置に当該マーカに対応する画像を合成し、画像表示手段に出力する画像合成ステップとを有し、
前記マーカ情報抽出格納ステップにおいて、前記画像処理装置は、前記カメラもしくは前記カメラとは別のカメラで撮影されたマーカの画像を取得し、当該マーカの画像を前記複数のマーカの画像と比較することにより、前記複数のマーカの画像の中から、取得したマーカの画像と最も類似度が高いマーカの画像を検出し、検出されたマーカのマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method executed by an image processing device for combining an image corresponding to a marker with an image obtained by photographing a subject including the marker with a camera,
The marker information of a part of the plurality of markers is extracted from the marker information of the plurality of markers, and the extracted marker information is stored in the marker information temporary storage means for temporarily storing the marker information. Marker information extraction storage step;
Using the marker information stored in the marker information temporary storage means, detecting a marker from an image captured by the camera, and calculating a three-dimensional position of the marker;
An image synthesis step of synthesizing an image corresponding to the marker in the position of the marker in the image captured by the camera based on the calculation result of the three-dimensional position calculation step, and outputting the image to the image display means ;
In the marker information extracting and storing step, the image processing apparatus acquires a marker image captured by the camera or a camera different from the camera, and compares the marker images with the plurality of marker images. The marker image having the highest similarity to the acquired marker image is detected from the plurality of marker images, and the marker information of the detected marker is stored in the marker information temporary storage means. An image processing method.
前記マーカ情報は、マーカの画像情報と、マーカ内の少なくとも3箇所の特徴点に対応する位置情報と、3次元CGデータとを含む請求項に記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 3 , wherein the marker information includes image information of the marker, position information corresponding to at least three feature points in the marker, and three-dimensional CG data. コンピュータを、マーカを含む被写体をカメラで撮影した画像に、当該マーカに対応する画像を合成するための画像処理装置として機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、
マーカ情報を一時的に格納するためのマーカ情報一時格納手段、
複数のマーカのマーカ情報から、当該複数のマーカのうちの一部のマーカのマーカ情報を抽出し、抽出したマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納するマーカ情報抽出格納手段、
前記マーカ情報一時格納手段に格納されたマーカ情報を用いて、前記カメラで撮影された画像からマーカを検出し、当該マーカの3次元位置を計算する3次元位置計算手段、
前記3次元位置計算手段による計算結果に基づき、前記カメラで撮影した画像におけるマーカの位置に当該マーカに対応する画像を合成し、画像表示手段に出力する画像合成手段として機能させるためのプログラムであり、
前記マーカ情報抽出格納手段は、前記カメラもしくは前記カメラとは別のカメラで撮影されたマーカの画像を取得し、当該マーカの画像を前記複数のマーカの画像と比較することにより、前記複数のマーカの画像の中から、取得したマーカの画像と最も類似度が高いマーカの画像を検出し、検出されたマーカのマーカ情報を前記マーカ情報一時格納手段に格納することを特徴とするプログラム
A program for causing a computer to function as an image processing device for synthesizing an image corresponding to a marker on an image obtained by photographing a subject including the marker with a camera,
Marker information temporary storage means for temporarily storing marker information,
Marker information extraction storage means for extracting marker information of some of the plurality of markers from the marker information of the plurality of markers and storing the extracted marker information in the marker information temporary storage means;
3D position calculation means for detecting a marker from an image captured by the camera using the marker information stored in the marker information temporary storage means, and calculating the 3D position of the marker;
A program for synthesizing an image corresponding to a marker at a marker position in an image photographed by the camera based on a calculation result by the three-dimensional position calculation unit, and for causing the image display unit to function as an image synthesis unit. ,
The marker information extraction and storage means obtains an image of a marker photographed by the camera or a camera different from the camera, and compares the marker image with the images of the plurality of markers, thereby obtaining the plurality of markers. A program for detecting a marker image having the highest similarity to the acquired marker image and storing the marker information of the detected marker in the marker information temporary storage means .
前記マーカ情報は、マーカの画像情報と、マーカ内の少なくとも3箇所の特徴点に対応する位置情報と、3次元CGデータとを含む請求項に記載のプログラム。 The program according to claim 5 , wherein the marker information includes image information of the marker, position information corresponding to at least three feature points in the marker, and three-dimensional CG data. 請求項5又は6に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the program according to claim 5 or 6 is recorded.
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