航空写真を事前知識として用いた地上撮影画像からのカメラの位置·姿勢推定

摘要

本稿では，既に比較的広域のデータが存在する航空写真を事前知識として，地上で撮影された1枚の静止画像からカメラの位置·姿勢を6自由度で推定する手法を提案する．航空写真を用いる従来手法の大半はカメラの姿勢や使用する環境に制約を与え，カメラ位置·姿勢を3自由度で推定しているため，画像による三次元計測や拡張現実感など広域の屋外環境において6自由度でのカメラ位置·姿勢推定が必要なアプリケーションへの応用は難しい．本研究では，航空写真における高度が未知の二次元の参照点と地上撮影画像上の対応点から，画像中の高度方向の直線と対応点の間の再投影誤差を最小化することで，地上カメラの相対高度，航空写真上の二次元の絶対位置および絶対姿勢を6自由度で導出するPnP問題の解法を提案する．実験では，シミュレーションおよび実環境の地上撮影画像と航空写真を用いた実験を行い，従来手法と提案手法の推定精度を比較することで，提案手法の有効性を示す．