全天球ステレオカメラによる屋内3 次元地図構築に関する一検討

摘要

近年，スマートフォンやタブレット等の携帯情報端末の普及に伴い，位置情報サービスの需要が増加している.位置情報サービスで利用される屋外測位技術には， 主にGPS (GlobalPositioning System) が用いられているが，屋内においては壁や天井等によって電波が遮蔽され，GPS の測位精度が低下してしまうといった問題がある.GPS を用いない屋内測位技術として無線LANのアクセスポイントやビーコンを用いる手法が提案されている一方で，屋内測位の新しいアプローチとしてLIDAR (LIght Detection AndRanging) を用いる手法が提案されている[1].この手法では，LIDAR で計測した点群と屋内地図とのマッチングにより位置推定を行うため，事前に屋内地図の役割となる実環境を再構築した3 次元モデルが必要になる．実環境の3 次元モデルを再構築する手法として， SLAM (SimultaneousLocalization and Mapping) がある.SLAM では，自己位置推定をしながらLIDAR を移動させることで取得した点群をもとに，モデル構築を行う.既存のSLAM では，距離画像センサを用いる手法が提案されているが，距離画像センサは一度に計測可能な範囲が狭いため，点群の計測と，3 次元モデル作成における大量の点群の重畳作業に非常に長い時間を要するという課題がある．本稿では，複数の全天球カメラを用いて実環境の3 次元モデルを構築する手法を提案する．全天球カメラは前後に搭載された魚眼レンズで撮影した2枚の魚眼画像をカメラ内部で合成する処理を行うことで，全方位360 度のパノラマ画像を1 回のシャッター撮影することが可能なカメラである．したがって，全天球カメラで撮影したパノラマ画像のみを用いて実環境の3 次元モデルを構築することができれば，既存手法よりも実環境の計測時間と取得する点群の量を削減することが可能であると考えられる．提案手法では2 台の全天球カメラでステレオカメラを構成することで撮影した2 枚のパノラマ画像を用いて3 次元モデルの基となる3 次元点群を復元する．ステレオカメラとは2 台のカメラを水平に設置することで撮影した2 枚の画像から三角測量の原理を用いて3 次元点群を復元する手法である．全天球カメラで撮影したパノラマ画像は，一般的なピンホールカメラで撮影した画像とは性質が異なるため，既存手法を全天球カメラに適用することはできない．そのため，パノラマ画像の性質を考慮した新しい全天球カメラモデルのステレオカメラを検討する．