【HALCON】rel_pose_to_fundamental_matrix 関数について - 相対ポーズから基本行列の計算

HALCONのrel_pose_to_fundamental_matrix関数は、ステレオカメラ間の相対的なポーズ情報から基本行列（ファンダメンタルマトリックス）を計算するための関数です。この基本行列は、2つのカメラ間での画像座標間の関係を示し、エピポーラジオメトリや3D再構成に利用されます。ステレオビジョンシステムにおいて、基本行列を使って2つのカメラ間での対応点を計算し、3Dシーンの情報を復元することが可能です。

rel_pose_to_fundamental_matrix 関数の概要

rel_pose_to_fundamental_matrixは、2つのカメラ間の相対的な位置と向きを表すポーズ情報から、基本行列を計算します。この基本行列は、対応する点の位置を使って、カメラ間のエピポーラ幾何学を利用して3D情報を復元したり、エピポーララインを計算する際に使用されます。基本行列は、カメラ間の相対位置や向きに基づいて、ステレオ画像から深度情報を引き出すための重要な要素です。

使用方法

基本的な使用方法は以下の通りです。

rel_pose_to_fundamental_matrix(RelPose, CamPar1, CamPar2, CovRelPose, Method, FundamentalMatrix)

• RelPose
  2台のカメラの相対ポーズ（位置と向きの情報）。
• CamPar1
  最初のカメラの内部キャリブレーションパラメータ。
• CamPar2
  2番目のカメラの内部キャリブレーションパラメータ。
• CovRelPose
  相対ポーズの不確実性を表す共分散行列（オプション）。
• Method
  計算方法の選択（例：デフォルト値 'normalized'）。
• FundamentalMatrix
  出力される基本行列（ファンダメンタルマトリックス）が格納される変数。

例

* 2台のカメラのキャリブレーションパラメータを設定
CamPar1 := [0.02, 0, 0.001, 0, 0, 0, 640, 480]
CamPar2 := [0.02, 0, 0.001, 0, 0, 0, 640, 480]

* カメラ間の相対ポーズを設定（例: 回転と平行移動）
RelPose := [0, 0, 100, 0.1, 0.2, 0.3]

* 基本行列を計算
rel_pose_to_fundamental_matrix(RelPose, CamPar1, CamPar2, [], 'normalized', FundamentalMatrix)

* 結果を表示
disp_message(WindowHandle, 'Fundamental Matrix: ' + FundamentalMatrix, 'window', 12, 12, 'black', 'true')

この例では、2台のカメラのキャリブレーションパラメータと相対ポーズから、基本行列を計算しています。FundamentalMatrixに計算結果が格納され、その結果を出力しています。

応用例

ステレオビジョンにおける3D再構成

rel_pose_to_fundamental_matrixを使用して2台のカメラ間の基本行列を計算することで、画像間の対応点から3Dシーンを再構成できます。これにより、2D画像から3D座標を抽出し、深度マップやオブジェクトの3D形状を復元することが可能です。

エピポーラジオメトリの計算

基本行列を使用して、エピポーラ線（対応点が存在する可能性のあるライン）を計算し、画像間の幾何学的関係を解析することができます。これにより、ステレオマッチングがより精度高く行えるようになります。

カメラシステムのキャリブレーション

カメラ間の相対位置と向きを表す基本行列は、カメラシステムのキャリブレーションにも重要です。この関数を使用して、2台のカメラの正確な位置合わせや方向調整が可能となり、精密なカメラシステムを構築できます。

必要なデータ

rel_pose_to_fundamental_matrix関数を使用するには、以下のデータが必要です。

• 相対ポーズ：2台のカメラ間の位置と向き。
• カメラの内部パラメータ：各カメラの焦点距離、センサーサイズなどのキャリブレーションパラメータ。
• 共分散行列（オプション）：ポーズの不確実性を示すデータ。

これらのデータに基づいて、カメラ間の基本行列が計算されます。

まとめ

HALCONのrel_pose_to_fundamental_matrix関数は、2台のカメラ間の相対ポーズから基本行列を計算するための強力なツールです。この関数を使用することで、ステレオビジョンシステムにおいて、対応点の計算や3D再構成が容易になり、カメラシステムのキャリブレーションにも役立ちます。製造業やロボティクス、3Dビジョンシステムにおける重要な要素として幅広く利用されています。