專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法和裝置以及姿勢(shì)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用姿勢(shì)傳感器測(cè)量物體的姿勢(shì)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，正在盛行研究以現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間的不存在接縫的結(jié)合為目的的復(fù)合現(xiàn)實(shí)感(MRMixed Reality)。進(jìn)行復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的展示的圖像顯示裝置，由顯示在用攝像機(jī)等的攝像裝置所拍攝的現(xiàn)實(shí)空間的圖像中重疊描繪了按照攝像裝置的位置以及姿勢(shì)而生成的虛擬空間的圖像(例如，計(jì)算機(jī)圖形所描繪的虛擬物體或者文字信息等)的圖像的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
作為這樣的圖像顯示裝置的應(yīng)用，人們期待作為虛擬空間圖像在拍攝了城市街道的現(xiàn)實(shí)空間的圖像中重疊顯示所包含的著名建筑物等的名稱(chēng)或索引的導(dǎo)航，或者在拍攝了大廈的建造預(yù)定地的圖像中重疊顯示預(yù)定建造的大廈的計(jì)算機(jī)圖形圖像的景觀模擬等。
對(duì)于這些應(yīng)用的共同要求，在于如何正確地進(jìn)行現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間之間的對(duì)位，以往進(jìn)行了大量的努力。為了正確地進(jìn)行現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間之間的對(duì)位，可以將用于生成虛擬空間的圖像的攝像機(jī)參數(shù)(內(nèi)部參數(shù)以及外部參數(shù))總是與攝像裝置的攝像機(jī)參數(shù)保持一致。如果攝像裝置的內(nèi)部參數(shù)已知，則復(fù)合現(xiàn)實(shí)感中的對(duì)位的問(wèn)題歸結(jié)為求出攝像裝置的外部參數(shù)，即，現(xiàn)實(shí)空間中設(shè)定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的攝像裝置的位置以及姿勢(shì)的問(wèn)題。
作為求出在現(xiàn)實(shí)空間中設(shè)定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的攝像裝置的位置以及姿勢(shì)的方法，例如在T.Hllerer，S.Feiner，and J.Pavlik，Situateddocumentariesembedding multimedia presentations in the real word，Proc.International Symposium on Wearable Computers’99，pp.79-86，1999.中，提出了通過(guò)并用使用了姿勢(shì)傳感器的攝像裝置的姿勢(shì)測(cè)量和由全球測(cè)位系統(tǒng)等進(jìn)行的攝像裝置的位置測(cè)量而得到攝像裝置的位置和姿勢(shì)。
在這種方法中使用的姿勢(shì)傳感器的代表性的傳感器，有TOKIMEC株式會(huì)社的TISS-5-40或者美國(guó)InterSense公司的InertiaCube2。這些姿勢(shì)傳感器主要由檢測(cè)3個(gè)軸方向的角速度的旋轉(zhuǎn)傳感器和檢測(cè)3個(gè)軸方向的加速度的加速度傳感器構(gòu)成，通過(guò)這些測(cè)量值的組合測(cè)量3個(gè)軸的姿勢(shì)(方位角，俯仰角，滾動(dòng)角)。一般，僅由旋轉(zhuǎn)傳感器得到的角度信息僅是姿勢(shì)對(duì)于某個(gè)時(shí)刻的姿勢(shì)的相對(duì)變化，而這些姿勢(shì)傳感器的特征在于，通過(guò)由加速度傳感器測(cè)量地球的重力方向，對(duì)于傾斜角(即，俯仰角和滾動(dòng)角)能夠得到以重力方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的絕對(duì)角。
姿勢(shì)傳感器輸出的姿勢(shì)測(cè)量值與基準(zhǔn)坐標(biāo)系無(wú)關(guān)，表示傳感器自定義的傳感器坐標(biāo)系中的傳感器自身的姿勢(shì)。傳感器坐標(biāo)系，例如在上述的TISS-5-40的情況下，把重力方向(下方向)定義為Z軸，把由該Z軸確定的X-Y平面上的傳感器初始化時(shí)的傳感器的正面方向定義為X軸。另外，在InertiaCube2的情況下，把重力方向(下方向)定義為Z軸，把在由該Z軸確定的X-Y平面上，內(nèi)置的地磁傳感器在進(jìn)行傳感器初始化時(shí)表示的北方向定義為X軸。這樣，由姿勢(shì)傳感器得到的姿勢(shì)測(cè)定值一般并不是作為要取得的信息的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的測(cè)量對(duì)象物體(在展示復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的圖像顯示裝置的情況下是拍攝裝置)的姿勢(shì)本身。
即，不能夠把由姿勢(shì)傳感器得到的姿勢(shì)測(cè)量值原樣地作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的測(cè)量對(duì)象物的姿勢(shì)，而需要進(jìn)行某些坐標(biāo)變換。具體地講，需要把傳感器自身的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為測(cè)量對(duì)象物體的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換，以及把傳感器坐標(biāo)系中的測(cè)量對(duì)象物體的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換。
另外，在本說(shuō)明書(shū)中，把用于進(jìn)行使傳感器自身的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為測(cè)量對(duì)象物體的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換的數(shù)據(jù)稱(chēng)為偏置(offset)數(shù)據(jù)。另外，把用于進(jìn)行使傳感器坐標(biāo)系中的測(cè)量對(duì)象物體的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換的數(shù)據(jù)稱(chēng)為調(diào)整(alignment)數(shù)據(jù)。
以下，以展示復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的一般的圖像顯示裝置為例，說(shuō)明利用作為以重力方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的絕對(duì)角可測(cè)量?jī)A斜角的姿勢(shì)傳感器，將測(cè)量對(duì)象物體的姿勢(shì)進(jìn)行測(cè)量的姿勢(shì)測(cè)量方法的現(xiàn)有技術(shù)。特別是，說(shuō)明以往的調(diào)整數(shù)據(jù)的設(shè)定方法和利用方法。
圖1是表示展示復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的一般的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
在頭部安裝單元100中固定著攝像機(jī)110、顯示單元120以及姿勢(shì)傳感器130。
姿勢(shì)傳感器130測(cè)量傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)傳感器130自身的姿勢(shì)，輸出3個(gè)自由度的姿勢(shì)測(cè)量值。姿勢(shì)傳感器130，例如由上述的TISS-5-40或InertiaCube2構(gòu)成。
姿勢(shì)計(jì)算單元140由姿勢(shì)傳感器130輸入姿勢(shì)測(cè)量值，按照未圖示的內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的調(diào)整數(shù)據(jù)和偏置數(shù)據(jù)，對(duì)姿勢(shì)測(cè)量值進(jìn)行坐標(biāo)變換，計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的攝像機(jī)110的姿勢(shì)，作為姿勢(shì)信息輸出到圖像生成單元150。
圖像生成單元150，按照由姿勢(shì)計(jì)算單元140輸入的姿勢(shì)信息，以及從未圖示的位置計(jì)算單元(例如，全球定位系統(tǒng)的接收裝置)輸入的、在基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的攝像機(jī)110的位置信息，生成與攝像機(jī)110的位置和姿勢(shì)相對(duì)應(yīng)的虛擬圖像，把其重疊并輸出到從攝像機(jī)110輸入的實(shí)際拍攝圖像上。顯示單元120輸入圖像生成單元150輸出的圖像，并顯示這些圖像。
依照以上的結(jié)構(gòu)，未圖示的觀察者(即，頭部安裝單元100的安裝者)，觀察到在眼前所配置的顯示單元120上所顯示的、合成了實(shí)際拍攝圖像(現(xiàn)實(shí)空間的圖像)和虛擬圖像(虛擬空間的圖像)的圖像。
下面，用圖2說(shuō)明在姿勢(shì)計(jì)算單元140中，計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的攝像機(jī)110的姿勢(shì)的方法。
首先，說(shuō)明圖2中的變量。
RWV表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200(固定在現(xiàn)實(shí)空間中的坐標(biāo)系)中的攝像機(jī)110的姿勢(shì)。
RWT；表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的傳感器坐標(biāo)系210的姿勢(shì)。
RTS表示傳感器坐標(biāo)系210中的姿勢(shì)傳感器130的姿勢(shì)。
RSV表示從姿勢(shì)傳感器130觀看的攝像機(jī)110的姿勢(shì)。
另外，在本說(shuō)明書(shū)中，用3×3矩陣RAB記述坐標(biāo)系A(chǔ)中的對(duì)象B的姿勢(shì)。這里，RAB是從對(duì)象B定義的坐標(biāo)系B向坐標(biāo)系A(chǔ)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)變換矩陣，是定義坐標(biāo)系B中的坐標(biāo)PB＝(XB，YB，ZB)T轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系A(chǔ)中的坐標(biāo)PA＝(XA，YA，ZA)T的轉(zhuǎn)換式，即定義PA＝RAB·PB。就是說(shuō)，基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的攝像機(jī)110的姿勢(shì)RWV也能夠稱(chēng)為用于把攝像機(jī)坐標(biāo)系220中的坐標(biāo)PV＝(XV，YV，ZV)T轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的坐標(biāo)PW＝(XW，YW，ZW)T的坐標(biāo)變換矩陣(PW＝RWV·PV)。
這時(shí)，RWT、RTS、RSV以及RWV的關(guān)系能夠用(公式A)表示。
RWV＝RWT·RTS·RSV……(公式A)在(公式A)中，RTS相當(dāng)于從姿勢(shì)傳感器130向姿勢(shì)計(jì)算單元140的輸入數(shù)據(jù)，RWV相當(dāng)于來(lái)自姿勢(shì)計(jì)算單元140的輸出數(shù)據(jù)，RSV相當(dāng)于偏置數(shù)據(jù)，RWT相當(dāng)于調(diào)整數(shù)據(jù)。姿勢(shì)計(jì)算單元140使用從姿勢(shì)傳感器130輸入的RTS和內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的RSV以及RWT，根據(jù)(公式A)計(jì)算RWV，把它們向圖像生成單元150輸出。
從而，為了進(jìn)行現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間的正確對(duì)位，需要通過(guò)某些方法把正確的RSV以及RWT設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元140的內(nèi)部存儲(chǔ)器中。
偏置數(shù)據(jù)RSV的數(shù)值只要姿勢(shì)傳感器130與攝像機(jī)110的相對(duì)姿勢(shì)的關(guān)系不發(fā)生變化，則總是恒定的。在圖1所示的圖像顯示裝置的情況下，由于兩者都固定在頭部安裝單元100上，因此偏置數(shù)據(jù)的導(dǎo)出作業(yè)可以?xún)H在頭部安裝單元100中設(shè)置姿勢(shì)傳感器130和攝像機(jī)110時(shí)來(lái)進(jìn)行。一般地，由于姿勢(shì)的測(cè)量對(duì)象物體和打算測(cè)量該物體的姿勢(shì)傳感器為了保持剛體性而被固定，因此偏置數(shù)據(jù)的導(dǎo)出作業(yè)可以?xún)H在測(cè)量對(duì)象物體中設(shè)置姿勢(shì)傳感器時(shí)進(jìn)行。
同樣地，如果基準(zhǔn)坐標(biāo)系200與傳感器坐標(biāo)系210的相對(duì)姿勢(shì)的關(guān)系不發(fā)生變化，則調(diào)整數(shù)據(jù)RWT的值也總是恒定，其導(dǎo)出作業(yè)可以?xún)H在定義了基準(zhǔn)坐標(biāo)系200時(shí)進(jìn)行。但是，實(shí)際上，如上所述，例如，在TISS-5-40的情況下，由于依賴(lài)于傳感器初始化時(shí)的姿勢(shì)傳感器130的姿勢(shì)而確定傳感器坐標(biāo)系210，所以如果傳感器初始化時(shí)的姿勢(shì)傳感器130的姿勢(shì)不同，則傳感器坐標(biāo)系210成為不同的坐標(biāo)系。另外，在InertiaCube2的情況下，由于依賴(lài)于傳感器初始化時(shí)地磁傳感器指示的北方向而確定傳感器坐標(biāo)系210，所以取決于傳感器初始化時(shí)的磁環(huán)境的變化，傳感器坐標(biāo)系210成為不同的坐標(biāo)系。
因此，為了不變更地使用一次導(dǎo)出的調(diào)整數(shù)據(jù)，必須具備總是在相同的姿勢(shì)或者相同的磁環(huán)境下進(jìn)行姿勢(shì)傳感器130的初始化這一條件。
作為不需要該限制的一個(gè)方法，有記載在本申請(qǐng)人以前申請(qǐng)的日本特開(kāi)2003-132374號(hào)公報(bào)中的方法。以下，說(shuō)明該現(xiàn)有方法。
在沒(méi)有設(shè)置上述限制的情況下，傳感器坐標(biāo)系210的定義根據(jù)把姿勢(shì)傳感器130初始化時(shí)的姿勢(shì)或者磁環(huán)境等而變化。從而，調(diào)整數(shù)據(jù)的適宜的值并不恒定，需要在姿勢(shì)傳感器130的每次初始化時(shí)進(jìn)行再次導(dǎo)出。在該現(xiàn)有方法中，通過(guò)做到容易導(dǎo)出調(diào)整數(shù)據(jù)，即使在傳感器坐標(biāo)系210發(fā)生變化的情況下，也能夠測(cè)量正確的姿勢(shì)。
一般地，作為以重力方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的絕對(duì)角可測(cè)量?jī)A斜角的姿勢(shì)傳感器，具有將傳感器坐標(biāo)系210的一個(gè)軸設(shè)定為重力方向(或者其反方向)的特征。例如，在TISS-5-40或者InertiaCube2中，如圖3所示，傳感器坐標(biāo)系210的Z軸被設(shè)定在重力方向。在以下的說(shuō)明中，用傳感器坐標(biāo)系210的Z軸來(lái)表示重力方向。
在本現(xiàn)有方法中，為了做到容易導(dǎo)出調(diào)整數(shù)據(jù)，限定基準(zhǔn)坐標(biāo)系200的設(shè)計(jì)自由度。具體地講，如圖3所示，可僅將通過(guò)使傳感器坐標(biāo)系210沿著方位方向旋轉(zhuǎn)才能表達(dá)的姿勢(shì)定義為基準(zhǔn)坐標(biāo)系200的姿勢(shì)。換言之，必須將把基準(zhǔn)坐標(biāo)系200的Z軸定義為重力方向的條件規(guī)定為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系200時(shí)的必要條件。
在這樣的必要條件下，如果設(shè)計(jì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系200，則基準(zhǔn)坐標(biāo)系200與傳感器坐標(biāo)系210的Z軸的方向保持一致。因此，作為把傳感器坐標(biāo)系210中的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的姿勢(shì)所需要的數(shù)據(jù)的調(diào)整數(shù)據(jù)RWT，能夠根據(jù)表示方位方向的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行表示。換言之，調(diào)整數(shù)據(jù)RWT能夠僅由表示關(guān)于Z軸的旋轉(zhuǎn)角的1個(gè)標(biāo)量φWT表達(dá)。即成為RWT=cosφWT-sinφWT0sinφWTcosφWT0001]]>……(公式B)如上所述，調(diào)整數(shù)據(jù)的適宜的值并不恒定，需要在姿勢(shì)傳感器130的每次初始化時(shí)再次導(dǎo)出。在本現(xiàn)有方法中，由于調(diào)整數(shù)據(jù)僅根據(jù)φWT定義，因此在姿勢(shì)傳感器130的每次初始化時(shí)必須再次導(dǎo)出的值僅為一個(gè)標(biāo)量φWT。
例如，在姿勢(shì)傳感器130的初始化以后，在觀察顯示在顯示單元120上的圖像(在實(shí)際拍攝圖像上重疊了虛擬圖像的圖像)的同時(shí)，可以經(jīng)由操縱桿等未圖示的輸入裝置，對(duì)話式地增減姿勢(shì)計(jì)算單元140保持的φWT值，使得可以正確地進(jìn)行實(shí)際拍攝圖像與虛擬圖像的對(duì)位。由于該作業(yè)使發(fā)生變化的變量為1個(gè)，另外，變量的自由度是1，因此能夠非常容易地進(jìn)行。
這樣，在本現(xiàn)有方法中，通過(guò)限定基準(zhǔn)坐標(biāo)系200的設(shè)計(jì)自由度，做到容易再次導(dǎo)出調(diào)整數(shù)據(jù)，不設(shè)置必須總是在相同的姿勢(shì)或相同的磁環(huán)境下進(jìn)行姿勢(shì)傳感器130的初始化的限制，能夠進(jìn)行正確的姿勢(shì)測(cè)量。
然而在該方法中，具有不能夠自由地設(shè)計(jì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的問(wèn)題。因此，限制了應(yīng)用的設(shè)計(jì)自由度。另外，在已經(jīng)具有獨(dú)立的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的現(xiàn)存的應(yīng)用中存在難以適用本方法的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上課題而產(chǎn)生的，其目的在于，在基準(zhǔn)坐標(biāo)系的設(shè)計(jì)方面不產(chǎn)生制約，并且能夠容易地再次導(dǎo)出調(diào)整數(shù)據(jù)。
上述目的可通過(guò)以下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法實(shí)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換成與傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，具有第1設(shè)定步驟，設(shè)定表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)；第2設(shè)定步驟，設(shè)定表示傳感器坐標(biāo)系和基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度的第2調(diào)整數(shù)據(jù)；輸入步驟，輸入傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換步驟，基于表示傳感器坐標(biāo)系中的重力方向的數(shù)據(jù)，以及第1、第2調(diào)整數(shù)據(jù)，將在輸入步驟輸入的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
另外，上述目的還可通過(guò)以下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法實(shí)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換成與傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，具有求第1坐標(biāo)變換的步驟，該第1坐標(biāo)變換用于根據(jù)基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向和傳感器坐標(biāo)系中的重力方向，使傳感器坐標(biāo)系的重力方向與基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向一致；求第2坐標(biāo)變換的步驟，該第2坐標(biāo)變換以世界坐標(biāo)系中的重力方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸，進(jìn)行傳感器坐標(biāo)系的坐標(biāo)值與基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度旋轉(zhuǎn)；輸入步驟，輸入傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換步驟，使用第1坐標(biāo)變換和第2坐標(biāo)變換，將在輸入步驟輸入的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
另外，上述目的還可通過(guò)以下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)，一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換成與傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，具有第1設(shè)定裝置，設(shè)定表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)；第2設(shè)定裝置，設(shè)定表示傳感器坐標(biāo)系和基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度的第2調(diào)整數(shù)據(jù)；輸入裝置，輸入傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換裝置，基于表示傳感器坐標(biāo)系中的重力方向的數(shù)據(jù)，以及第1、第2調(diào)整數(shù)據(jù)，將在輸入裝置輸入的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
另外，上述目的還可通過(guò)以下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換成與傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，具有求第1坐標(biāo)變換的裝置，該第1坐標(biāo)變換用于根據(jù)基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向和傳感器坐標(biāo)系中的重力方向，使傳感器坐標(biāo)系的重力方向與基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向一致；求第2坐標(biāo)變換的裝置，該第2坐標(biāo)變換以世界坐標(biāo)系中的重力方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸，進(jìn)行傳感器坐標(biāo)系的坐標(biāo)值與基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度旋轉(zhuǎn)；輸入裝置，輸入傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換裝置，使用第1坐標(biāo)變換和第2坐標(biāo)變換，將在輸入裝置輸入的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
另外，上述目的還可通過(guò)姿勢(shì)測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)，該姿勢(shì)測(cè)量裝置的特征在于，具有姿勢(shì)傳感器和本發(fā)明的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的物體的姿勢(shì)。


附圖包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分，用于闡述本發(fā)明的實(shí)施方式，并與其描述一起說(shuō)明本發(fā)明的原理。
圖1是表示進(jìn)行復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的展示的一般的圖像顯示裝置的功能結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是說(shuō)明計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的攝像機(jī)的姿勢(shì)的方法的圖。
圖3是說(shuō)明現(xiàn)有方法中的基準(zhǔn)坐標(biāo)系與傳感器坐標(biāo)系的關(guān)系的圖。
圖4是表示作為本發(fā)明的第1實(shí)施方式的圖像顯示裝置的功能結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示可作為本發(fā)明的實(shí)施方式中的處理部利用的計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的圖像顯示裝置進(jìn)行的處理的流程圖。
圖7是表示作為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的圖像顯示裝置的功能結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式中的圖像顯示裝置進(jìn)行的處理的流程圖。
圖9是表示作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的姿勢(shì)測(cè)量裝置的功能結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
<第1實(shí)施方式>
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明把本發(fā)明的姿勢(shì)測(cè)量方法應(yīng)用在展示復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的圖像顯示中的情況。
圖4表示本實(shí)施方式中的圖像顯示裝置的裝置結(jié)構(gòu)。如該圖所示，本實(shí)施方式中的圖像顯示裝置作為相當(dāng)于圖1所示的圖像顯示裝置中的姿勢(shì)計(jì)算單元140的結(jié)構(gòu)元件，是作為結(jié)構(gòu)元件具有姿勢(shì)計(jì)算單元440的結(jié)構(gòu)。另外，作為結(jié)構(gòu)元件添加第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410以及第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420。另外，由于頭部安裝單元100，攝像機(jī)110，顯示單元120，姿勢(shì)傳感器130、以及圖像生成單元150的動(dòng)作與圖1所示的圖像顯示裝置相同，因此省略說(shuō)明。另外，在本實(shí)施方式中，將頭部安裝單元100以外的結(jié)構(gòu)作為處理部400使用。
姿勢(shì)計(jì)算單元440在其未圖示的內(nèi)部存儲(chǔ)器中保存表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力的方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)，和表示傳感器坐標(biāo)系210與基準(zhǔn)坐標(biāo)系200之間的方位方向的相差角度(關(guān)于重力方向的軸(重力軸)的旋轉(zhuǎn)角)的第2調(diào)整數(shù)據(jù)。另外，在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，由于姿勢(shì)傳感器130與攝像機(jī)110的相對(duì)姿勢(shì)沒(méi)有發(fā)生變化，因此用于把姿勢(shì)傳感器130的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)110的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換矩陣RSV(即，偏置數(shù)據(jù))保持為已知的值。姿勢(shì)計(jì)算單元440使用內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的第1和第2調(diào)整數(shù)據(jù)，計(jì)算使用圖2說(shuō)明的坐標(biāo)變換矩陣RWT。關(guān)于第1和第2調(diào)整數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)，以及由第1和第2調(diào)整數(shù)據(jù)計(jì)算RWT的方法將在后面詳細(xì)說(shuō)明。
姿勢(shì)計(jì)算單元440進(jìn)一步地使用計(jì)算出的RWT，內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的RSV和從姿勢(shì)傳感器130輸入的RTS，與姿勢(shì)計(jì)算單元140同樣地根據(jù)(公式A)計(jì)算RWV，把結(jié)果輸出到圖像生成單元150。
第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410讀出存儲(chǔ)在未圖示的外部存儲(chǔ)裝置中的第1調(diào)整數(shù)據(jù)，進(jìn)行把該數(shù)據(jù)設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元440的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的處理。
第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420具有接受來(lái)自操作者的指令輸入的未圖示的指令輸入單元，根據(jù)所輸入的指令進(jìn)行變更保持在姿勢(shì)計(jì)算單元440的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的第2調(diào)整數(shù)據(jù)的值的處理。
另外，圖4中構(gòu)成處理部400的姿勢(shì)計(jì)算單元440，第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410，第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、以及圖像生成單元150中的每一個(gè)都既可以構(gòu)成為獨(dú)立的裝置，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)其一部分或者全部，通過(guò)由一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)的CPU的運(yùn)行，來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。在本實(shí)施方式中，各部分(姿勢(shì)計(jì)算單元440、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、以及圖像生成單元150)全部通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)行。
圖5是表示通過(guò)運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410，第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420，圖像生成單元150中的每一個(gè)的、可作為處理部400利用的計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)例的圖。
CPU501使用保存在RAM502或者ROM503中的程序或者數(shù)據(jù)進(jìn)行該計(jì)算機(jī)整體的控制，并且，運(yùn)行實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)計(jì)算單元440、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、圖像生成單元150的每一個(gè)的軟件，發(fā)揮各部分的功能。
RAM502具備暫時(shí)存儲(chǔ)從外部存儲(chǔ)裝置507或者存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508下載的程序或者數(shù)據(jù)的區(qū)域，并且，具備CPU501進(jìn)行各種處理所需要的工作區(qū)域。例如，起到上述姿勢(shì)計(jì)算單元440的未圖示的內(nèi)部存儲(chǔ)器的作用。
ROM503一般保存計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行的軟件程序或設(shè)定數(shù)據(jù)等。鍵盤(pán)504和鼠標(biāo)505是上述未圖示的輸入裝置的一個(gè)例子，操作者使用這些設(shè)備，能夠把各種指示輸入到CPU501中。例如，鍵盤(pán)504和鼠標(biāo)505作為第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420的指令輸入單元(后述)而發(fā)揮作用。
GPU(Graphics Processing Unit圖形處理單元)506是用于進(jìn)行繪圖處理的處理器，還具有向CRT或者液晶監(jiān)視器等顯示裝置輸出圖像的功能。在本實(shí)施方式中，GPU506向顯示單元120進(jìn)行圖像輸出。
外部存儲(chǔ)裝置507是作為硬盤(pán)等大容量信息存儲(chǔ)裝置而發(fā)揮功能的裝置，在這里保存OS(操作系統(tǒng))或者發(fā)揮姿勢(shì)計(jì)算單元440、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、圖像生成單元150的每一個(gè)的作用的軟件程序等。另外，在本實(shí)施方式的說(shuō)明中，在這里還保存說(shuō)明是“已知的”的信息。
存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508根據(jù)來(lái)自CPU501的指示讀出存儲(chǔ)在CD-ROM或者DVD-ROM等可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序或者數(shù)據(jù)，輸出到RAM502或者外部存儲(chǔ)裝置507。
I/F509用于連接姿勢(shì)傳感器103或攝像機(jī)110，各個(gè)輸出經(jīng)由I/F509取入到RAM502中?？偩€510連接計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部分。
圖6是通過(guò)CPU501運(yùn)行軟件程序?qū)崿F(xiàn)的本實(shí)施方式中的圖像顯示裝置的處理的流程圖。另外，假設(shè)在進(jìn)行圖6所示的處理之前，已經(jīng)從外部存儲(chǔ)裝置507或者存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508等把用于實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)計(jì)算單元440、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420以及圖像生成單元150的各個(gè)功能的軟件程序下載到RAM502中。
在步驟S610中，第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410讀出例如保存在插入到存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508內(nèi)的存儲(chǔ)介質(zhì)中的第1調(diào)整數(shù)據(jù)，在RAM502上定義的預(yù)定變量中設(shè)定該值。第1調(diào)整數(shù)據(jù)由表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200的重力的方向的三維矢量gw＝(gwx，gwy，gwz)構(gòu)成。另外，例如在存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508中的存儲(chǔ)介質(zhì)中，以遵從預(yù)定格式的數(shù)據(jù)文件等形態(tài)，作為第1調(diào)整數(shù)據(jù)預(yù)先保存按照基準(zhǔn)坐標(biāo)系200的設(shè)計(jì)的三維矢量gw的值，該值能夠根據(jù)需要進(jìn)行變更。
在步驟S620中，第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420在經(jīng)由指令輸入單元進(jìn)行了來(lái)自操作者的指令輸入時(shí)，按照所輸入的指令，變更保持在RAM502上定義的預(yù)定變量中的第2調(diào)整數(shù)據(jù)的值。第2調(diào)整數(shù)據(jù)由表示傳感器坐標(biāo)系210與基準(zhǔn)坐標(biāo)系200之間的方位方向的相差角度(關(guān)于重力方向的軸(重力軸)的旋轉(zhuǎn)角)的一個(gè)標(biāo)量φWT構(gòu)成。指令的輸入例如能夠通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)505的右鍵僅使φWT的值增加規(guī)定值(例如1度)，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)505的左鍵僅使φWT的值減少規(guī)定值，或者通過(guò)鍵盤(pán)504的數(shù)字鍵直接輸入φWT的增減值等來(lái)進(jìn)行。
該第2調(diào)整數(shù)據(jù)的調(diào)整，例如使顯示單元120顯示在圖像生成單元150中調(diào)整用的圖像(在實(shí)際拍攝圖像上重疊了虛擬圖像的圖像)，操作者能夠邊觀察顯示單元120，邊使用鼠標(biāo)505或者鍵盤(pán)504對(duì)話式地進(jìn)行，使得正確地進(jìn)行實(shí)際拍攝圖像與虛擬圖像的對(duì)位。由于該作業(yè)使變化的變量為1個(gè)，另外變量的自由度是1，因此能夠非常容易地進(jìn)行。
另外，在最初執(zhí)行步驟S620時(shí)，由于沒(méi)有計(jì)算在調(diào)整用圖像的顯示時(shí)所需要的轉(zhuǎn)換R1(后述)，因此，例如不檢驗(yàn)是否有使用者的輸入而直接轉(zhuǎn)移到步驟S630。
在步驟S630中，姿勢(shì)計(jì)算單元440使用保持在RAM502中的第1和第2調(diào)整數(shù)據(jù)，計(jì)算把傳感器坐標(biāo)系210中的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換矩陣RWT。以下，說(shuō)明其計(jì)算處理的詳細(xì)過(guò)程。
把表示傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向的三維矢量記為gs。由于本實(shí)施方式中的傳感器的Z軸表示重力方向，因此取gs＝(0，0，1)。在本實(shí)施方式中，設(shè)gs的值作為已知的值預(yù)先保持在RAM502中。
首先，姿勢(shì)計(jì)算單元440根據(jù)表示傳感器坐標(biāo)系中的重力方向的矢量gs與作為表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向的矢量的第1調(diào)整數(shù)據(jù)gw的點(diǎn)積gs·gw，計(jì)算兩個(gè)矢量構(gòu)成的角度β。另外，根據(jù)gs與第1調(diào)整數(shù)據(jù)gw的叉積，計(jì)算由兩個(gè)矢量構(gòu)成的平面的法線矢量n＝gs×gw。但是，在β的值是大約180度的情況(在本實(shí)施方式中，即，gw是大約(0，0，-1)的情況)下，由于n的值不穩(wěn)定，因此作為法線矢量n設(shè)定與gs正交的適當(dāng)?shù)某?shù)矢量(在本實(shí)施方式中，例如取(0，1，0))。
接著，姿勢(shì)計(jì)算單元440計(jì)算進(jìn)行以法線矢量n為旋轉(zhuǎn)軸，以角度β為旋轉(zhuǎn)角的坐標(biāo)變換的坐標(biāo)變換矩陣R1。即，轉(zhuǎn)換R1是傳感器坐標(biāo)系的重力方向gs與世界坐標(biāo)系的重力方向gw的轉(zhuǎn)換。由于給出旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)角時(shí)的坐標(biāo)變換矩陣的計(jì)算方法是眾所周知的，因此省略詳細(xì)的說(shuō)明。
接著，姿勢(shì)計(jì)算單元440計(jì)算進(jìn)行以第1調(diào)整數(shù)據(jù)gw為旋轉(zhuǎn)軸，以第2調(diào)整數(shù)據(jù)為旋轉(zhuǎn)角的坐標(biāo)變換的坐標(biāo)變換矩陣R2。由于給出旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)角時(shí)的坐標(biāo)變換矩陣的計(jì)算方法是眾所周知的，因此省略詳細(xì)的說(shuō)明。
最后，姿勢(shì)計(jì)算單元440根據(jù)R2與R1的積，即RWT＝R2·R1……(公式C)來(lái)計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣RWT。
根據(jù)以上過(guò)程，在步驟S630中計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣RWT。
在步驟S640中，姿勢(shì)計(jì)算單元440經(jīng)由I/F509從姿勢(shì)傳感器100輸入姿勢(shì)測(cè)量值RTS。
在步驟S650中，姿勢(shì)計(jì)算單元440使用在步驟S630中計(jì)算出的RWT、在步驟S640中輸入的RTS、以及作為已知值保持的RSV，根據(jù)(公式A)來(lái)計(jì)算出RWV(即，基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的攝像機(jī)110的姿勢(shì))。
在步驟S660中，圖像生成單元150經(jīng)由I/F509，從攝像機(jī)110輸入實(shí)際拍攝圖像，在該圖像上重疊描繪基于在步驟S630中計(jì)算出的攝像機(jī)110的姿勢(shì)和從未圖示的位置測(cè)量裝置輸入的攝像機(jī)110的位置的虛擬圖像，并進(jìn)行輸出。
在步驟S670中，CPU501判定是否有程序的結(jié)束指示，如果沒(méi)有結(jié)束指示，則反復(fù)執(zhí)行步驟S620以后的處理。在給出了結(jié)束指示的情況下，結(jié)束執(zhí)行程序。
根據(jù)以上過(guò)程，能夠不限制基準(zhǔn)坐標(biāo)系的設(shè)計(jì)自由度，容易地進(jìn)行從傳感器坐標(biāo)系向基準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換所需要的調(diào)整數(shù)據(jù)的設(shè)定。
<第2實(shí)施方式>
在上述第1實(shí)施方式中，說(shuō)明了TISS-5-40或者InertiaCube2那樣，使用以重力方向?yàn)閆軸的姿勢(shì)傳感器的情況，而本發(fā)明的適用范圍并不限于利用這種傳感器的結(jié)構(gòu)。如果是傳感器坐標(biāo)系與重力方向相關(guān)聯(lián)而設(shè)定的姿勢(shì)傳感器，則本發(fā)明的姿勢(shì)測(cè)量方法對(duì)任何傳感器都能夠適用。
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明當(dāng)展示復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的圖像顯示裝置具備重力方向設(shè)定為Z軸以外的姿勢(shì)傳感器時(shí)，適用本發(fā)明的姿勢(shì)測(cè)量方法的情況。
圖7示出本實(shí)施方式中的圖像顯示裝置的裝置結(jié)構(gòu)。如該圖所示，本實(shí)施方式中的圖像顯示裝置，作為結(jié)構(gòu)元件，具有相當(dāng)于圖4所示的圖像顯示裝置的姿勢(shì)計(jì)算單元440的作為結(jié)構(gòu)元件的姿勢(shì)計(jì)算單元740，和相當(dāng)于姿勢(shì)傳感器130的作為結(jié)構(gòu)元件的姿勢(shì)傳感器730。另外，作為結(jié)構(gòu)元件還添加了第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720。另外，由于頭部安裝單元100，攝像機(jī)110，顯示單元120，圖像生成單元150，第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410以及第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420的動(dòng)作與圖4所示的圖像顯示裝置相同，因此省略說(shuō)明。
姿勢(shì)傳感器730是進(jìn)行傳感器坐標(biāo)系的重力方向是Z軸以外的設(shè)計(jì)的姿勢(shì)傳感器，測(cè)量傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)傳感器730自身的姿勢(shì)，輸出3個(gè)自由度的姿勢(shì)測(cè)量值。在本實(shí)施方式中，作為例子，假定姿勢(shì)傳感器730的傳感器坐標(biāo)系中的重力方向是-Y軸，進(jìn)行以下的說(shuō)明。
姿勢(shì)計(jì)算單元740與姿勢(shì)計(jì)算單元440相同，在該未圖示的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，保持著表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)，表示傳感器坐標(biāo)系210與基準(zhǔn)坐標(biāo)系200之間的方位方向的相差角度(關(guān)于重力方向的軸(重力軸)的旋轉(zhuǎn)角)的第2調(diào)整數(shù)據(jù)φWT。另外，在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，與姿勢(shì)計(jì)算單元440相同，作為已知的值保持著用于把姿勢(shì)傳感器730的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)110的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換矩陣RSV(即，偏置數(shù)據(jù))。除去這些數(shù)據(jù)以外，姿勢(shì)計(jì)算單元740還保持著表示傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向的第3調(diào)整數(shù)據(jù)。姿勢(shì)計(jì)算單元740使用內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的第1、第2以及第3調(diào)整數(shù)據(jù)，計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣RWT。關(guān)于第3調(diào)整數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)，或者從第1、第2以及第3調(diào)整數(shù)據(jù)計(jì)算RWT的方法，在后面說(shuō)明詳細(xì)過(guò)程。
姿勢(shì)計(jì)算單元740進(jìn)而與姿勢(shì)計(jì)算單元440同樣地，使用計(jì)算出的RWT，內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的RSV和從姿勢(shì)傳感器130輸入的RTS，根據(jù)(公式A)計(jì)算RWV，把結(jié)果輸出到圖像生成單元150。
第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720讀出存儲(chǔ)在未圖示的外部存儲(chǔ)裝置中的第3調(diào)整數(shù)據(jù)，進(jìn)行把該數(shù)據(jù)設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元740的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的處理。
另外，圖7中構(gòu)成處理部700的姿勢(shì)計(jì)算單元740、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、，第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720、以及圖像生成單元150中的每一個(gè)都既可以構(gòu)成獨(dú)立的裝置，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)其一部分或者全部，通過(guò)由一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)的CPU運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)其功能。在本實(shí)施方式中，各部分(姿勢(shì)計(jì)算單元440，第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410，第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420，第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720以及圖像生成單元150)全部由軟件實(shí)現(xiàn)，而且在一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)行。
通過(guò)運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)計(jì)算單元740、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720、以及圖像生成單元150中的每一個(gè)的、能夠作為處理部700利用的計(jì)算機(jī)與第1實(shí)施方式相同，具有圖5所示的結(jié)構(gòu)。
圖8是通過(guò)CPU501運(yùn)行軟件程序?qū)崿F(xiàn)的、本實(shí)施方式中的圖像顯示裝置的處理的流程圖。另外，在進(jìn)行以下的處理之前，設(shè)已經(jīng)從外部存儲(chǔ)裝置507或者存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508等把用于實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)計(jì)算單元740、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410、第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420、第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720、以及圖像生成單元150的各個(gè)功能的軟件程序下載到RAM502中。另外，由于用與圖6相同的號(hào)碼所表示的步驟(S610，S620，S640，S650，S660，S670)的處理內(nèi)容的任何一個(gè)都與第1實(shí)施方式相同，因此省略說(shuō)明。
在步驟S810中，第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720，讀出例如保存在存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508內(nèi)的存儲(chǔ)介質(zhì)中的第3調(diào)整數(shù)據(jù)，在RAM502上定義的預(yù)定變量中設(shè)定該值。第3調(diào)整數(shù)據(jù)由表示傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向的三維矢量gs＝(gsX，gsY，gsZ)構(gòu)成。另外，在存儲(chǔ)介質(zhì)中，以遵從預(yù)定格式的數(shù)據(jù)文件等形態(tài)，作為第3調(diào)整數(shù)據(jù)，預(yù)先保存對(duì)應(yīng)于姿勢(shì)傳感器730規(guī)格的三維矢量gs的值(在本例中是(0，-1，0))，能夠根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行變更。
在步驟S830中，姿勢(shì)計(jì)算單元740使用保存在RAM502中的第1、第2以及第3調(diào)整數(shù)據(jù)，計(jì)算把傳感器坐標(biāo)系210中的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的姿勢(shì)的坐標(biāo)變換矩陣RWT。與步驟S630的區(qū)別僅在于作為已知的值在RAM502中不是預(yù)先保持gs的值，而是保持在步驟S810中由第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720所設(shè)定的值，其它的處理內(nèi)容是相同的。
根據(jù)以上過(guò)程，與姿勢(shì)傳感器中固有的傳感器坐標(biāo)系的規(guī)格無(wú)關(guān)，能夠容易地進(jìn)行從傳感器坐標(biāo)系向基準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換所需要的調(diào)整數(shù)據(jù)的設(shè)定。
<第3實(shí)施方式>
上述實(shí)施方式把本發(fā)明的姿勢(shì)測(cè)量裝置及其方法用在展示復(fù)合現(xiàn)實(shí)感的圖像顯示裝置中，而本發(fā)明的姿勢(shì)測(cè)量裝置以及姿勢(shì)測(cè)量方法，還能夠在使用姿勢(shì)傳感器進(jìn)行物體的姿勢(shì)測(cè)量的各種用途中使用。
圖9示出本實(shí)施方式的姿勢(shì)測(cè)量裝置的裝置結(jié)構(gòu)例。如該圖所示，本實(shí)施方式中的姿勢(shì)測(cè)量裝置由計(jì)算機(jī)900和與第1實(shí)施方式相同的姿勢(shì)傳感器130構(gòu)成。
姿勢(shì)傳感器130固定在任意的測(cè)量對(duì)象物體910上。
計(jì)算機(jī)900作為相當(dāng)于第1實(shí)施方式中的姿勢(shì)計(jì)算單元440的結(jié)構(gòu)元件，具有姿勢(shì)計(jì)算單元940。另外，與第1實(shí)施方式相同，作為結(jié)構(gòu)元件具有第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410和第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420。
姿勢(shì)計(jì)算單元940與姿勢(shì)計(jì)算單元440相同，從由第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410和第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元420設(shè)定的第1和第2調(diào)整數(shù)據(jù)，計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣RWT。姿勢(shì)計(jì)算單元940進(jìn)而與姿勢(shì)計(jì)算單元440相同，使用計(jì)算出的RWT、內(nèi)部存儲(chǔ)器保持的RSV、從姿勢(shì)傳感器130輸入的RTS，根據(jù)(公式A)，計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的測(cè)量對(duì)象物體910的姿勢(shì)RWV。
在第1實(shí)施方式中，姿勢(shì)計(jì)算單元140向圖像生成單元150輸出計(jì)算出的姿勢(shì)RWV。在本實(shí)施方式中，姿勢(shì)計(jì)算單元940經(jīng)過(guò)未圖示的I/F，向任意的設(shè)備輸出計(jì)算出的姿勢(shì)RWV?；蛘?，姿勢(shì)計(jì)算單元940把計(jì)算出的姿勢(shì)RWV向在計(jì)算機(jī)900的內(nèi)部并行運(yùn)行的任意的應(yīng)用程序傳送。
另外，在本實(shí)施方式中，調(diào)整第2調(diào)整數(shù)據(jù)時(shí)所需要的調(diào)整用圖像的生成和顯示，由其它的應(yīng)用程序進(jìn)行。這種情況下，向其它的應(yīng)用程序供給計(jì)算出的姿勢(shì)RWV等在第2調(diào)整數(shù)據(jù)的調(diào)整時(shí)所需要的參數(shù)。
根據(jù)以上過(guò)程，在使用姿勢(shì)傳感器進(jìn)行物體的姿勢(shì)測(cè)量的各種用途中，能夠取得基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的測(cè)量對(duì)象物體的姿勢(shì)。
<變形例1>
在上述實(shí)施方式中，第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410通過(guò)讀出保存在存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器508中的第1調(diào)整數(shù)據(jù)，取得了應(yīng)該在RAM502上的變量中設(shè)定的第1調(diào)整數(shù)據(jù)的值。然而，取得第1調(diào)整數(shù)據(jù)的值的方法并不限于該方法。例如，通過(guò)在用于實(shí)現(xiàn)第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410的功能的軟件程序中直接編碼第1調(diào)整數(shù)據(jù)的值，也能夠取得該值。另外，也可以在步驟S610中，操作者經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)504等直接輸入該值。另外，還可以存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)裝置507中，經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從其它的計(jì)算機(jī)來(lái)獲得。
<變形例2>
在上述的實(shí)施方式中，雖然獨(dú)立于姿勢(shì)傳感器130(730)的計(jì)算機(jī)具備姿勢(shì)計(jì)算單元440(740)，但是，由于在姿勢(shì)傳感器130(730)自身或者其附屬裝置中也具有與姿勢(shì)計(jì)算單元440(740)同等的功能，也能夠得到本發(fā)明的效果。這種情況下，姿勢(shì)傳感器或者其附屬電路，必須具備輸入來(lái)自第1至第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元中所需要單元的調(diào)整數(shù)據(jù)的功能。
<變形例3>
在上述實(shí)施方式中，根據(jù)第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410作為第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定的、表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向的矢量gw和表示傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向的矢量gs，來(lái)計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣R1。但是，第1調(diào)整數(shù)據(jù)不一定是基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向gw。例如，也可以是另外存在由基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向gw和傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向gs來(lái)計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣R1的計(jì)算裝置、第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410把坐標(biāo)變換矩陣R1作為第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元440中的結(jié)構(gòu)。這種情況下，在步驟S630中省略由gw和gs計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣R1的處理。
同樣，也可以是還存在從基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向gw和傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向gs計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸(法線矢量)n和旋轉(zhuǎn)角β的計(jì)算裝置，第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410把旋轉(zhuǎn)軸n以及旋轉(zhuǎn)角β作為第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元440中的結(jié)構(gòu)。這種情況下，在步驟S630中，省略從基準(zhǔn)坐標(biāo)系200中的重力方向gw和傳感器坐標(biāo)系210中的重力方向gs計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸n和旋轉(zhuǎn)角β的處理。
這樣，在用其它的裝置計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣R1或者旋轉(zhuǎn)軸n和旋轉(zhuǎn)角β的情況下，可以進(jìn)行構(gòu)成，使得姿勢(shì)計(jì)算單元例如把計(jì)算所必需的參數(shù)(gs，gw)供給到該裝置中來(lái)得到計(jì)算結(jié)果。
另外，在本變形例中，即使由第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元410設(shè)定了操作者通過(guò)其它裝置導(dǎo)出的R1或者n和β，也能夠得到同樣的結(jié)果。另外，R1的設(shè)定還可以通過(guò)能表達(dá)旋轉(zhuǎn)矩陣的其它記述方法(例如用由滾動(dòng)角，俯仰角，偏航角構(gòu)成的歐拉角表達(dá))指定，這一點(diǎn)是十分明確的。
如以上說(shuō)明的那樣，如果依據(jù)本發(fā)明，則由于能夠容易地設(shè)定用于把傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)轉(zhuǎn)換為任意的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)所需要的調(diào)整數(shù)據(jù)，因此在具有獨(dú)立的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的應(yīng)用程序中，能夠容易進(jìn)行正確的姿勢(shì)測(cè)量。
<其它的實(shí)施方式>
在上述第3實(shí)施方式中，只說(shuō)明了使用在第1實(shí)施方式中說(shuō)明的姿勢(shì)測(cè)定方法的姿勢(shì)測(cè)定裝置，但是，當(dāng)然也能夠同樣地用在第2實(shí)施方式中說(shuō)明的姿勢(shì)測(cè)定方法。這種情況下，計(jì)算機(jī)900包括第3調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元720。
另外，在上述的實(shí)施方式中，只說(shuō)明了包括頭部安裝單元或者姿勢(shì)傳感器的結(jié)構(gòu)，但是，只要能夠得到測(cè)定值或者拍攝圖像，就不需要具有姿勢(shì)傳感器或者攝像機(jī)，另外如果不需要圖像顯示功能，如第3實(shí)施方式所示的那樣，也不需要顯示單元或者圖像生成單元。
在上述的實(shí)施方式中，僅說(shuō)明了由一臺(tái)設(shè)備構(gòu)成的處理部，但是，也能夠通過(guò)由多臺(tái)設(shè)備構(gòu)成相同功能的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
另外，本發(fā)明還包括以下情況通過(guò)把實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的功能的軟件程序(在實(shí)施方式中，與圖6、圖8的任一個(gè)以上所示的流程圖相對(duì)應(yīng)的程序)，從記錄介質(zhì)直接或者使用有線/無(wú)線通信，供給到具有能夠運(yùn)行該程序的計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)或者裝置中，該系統(tǒng)或者裝置的計(jì)算機(jī)運(yùn)行該供給的程序，從而實(shí)現(xiàn)同等的功能。
因此，為了用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能處理，供給、下載到該計(jì)算機(jī)中的程序代碼自身也實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。就是說(shuō)，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能處理的程序代碼自身也包括在本發(fā)明中。
這種情況下，如果具有程序的功能，則與目標(biāo)代碼、按照解釋程序所運(yùn)行的程序、以及供給到OS的原本數(shù)據(jù)等程序的形態(tài)無(wú)關(guān)。
作為用于供給程序的記錄介質(zhì)，例如有軟盤(pán)、硬盤(pán)、磁帶等磁記錄介質(zhì)，MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW等光/光磁記錄介質(zhì)，非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。
作為使用了有線/無(wú)線通信的程序的供給方法，可以舉出以下方法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器中存儲(chǔ)形成本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序本身，或者包括壓縮、自動(dòng)安裝功能的文件等，可以在客戶(hù)計(jì)算機(jī)上成為形成本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)文件(計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件)，在有連接的客戶(hù)計(jì)算機(jī)中下載計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件。這種情況下，還能夠把程序數(shù)據(jù)文件分割到多個(gè)程序段文件中，把程序段文件配置在不同的服務(wù)器中。
即，對(duì)于多個(gè)使用者，下載用于由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能處理的程序數(shù)據(jù)文件的服務(wù)器裝置也包含在本發(fā)明中。
另外，還可以把本發(fā)明的程序加密，保存在CD-ROM等存儲(chǔ)介質(zhì)中，分配給使用者，對(duì)于滿(mǎn)足預(yù)定條件的使用者例如通過(guò)經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)從主頁(yè)下載，供給解碼的密鑰信息，通過(guò)使用該密鑰信息運(yùn)行加密了的程序，安裝到計(jì)算機(jī)上，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的功能。
另外，除去通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行讀出的程序，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的功能以外，根據(jù)該程序的指示，在計(jì)算機(jī)上工作的OS等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或者全部，通過(guò)該處理也能夠?qū)崿F(xiàn)上述實(shí)施方式的功能。
進(jìn)而，從記錄介質(zhì)讀出的程序，在寫(xiě)入到插在計(jì)算機(jī)上的功能擴(kuò)展槽或者與計(jì)算機(jī)連接的功能擴(kuò)展單元所具備的存儲(chǔ)器中以后，根據(jù)該程序的指示，該功能擴(kuò)展槽或者功能擴(kuò)展單元具備的CPU等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或者全部，通過(guò)該處理也能夠?qū)崿F(xiàn)上述實(shí)施方式的功能。
另外，當(dāng)然，通過(guò)把記錄了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的功能的軟件程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)(或者記錄介質(zhì))供給到系統(tǒng)或者裝置中，該系統(tǒng)或者裝置的計(jì)算機(jī)(CPU或者M(jìn)PU)，讀出并運(yùn)行保存在存儲(chǔ)體中的程序代碼，也能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。這種情況下，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序代碼自身實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的功能，存儲(chǔ)該程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成本發(fā)明。另外，不僅是通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行讀出的程序代碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的功能的情況，而且根據(jù)該程序代碼的指示，在計(jì)算機(jī)上工作的操作系統(tǒng)(OS)等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或者全部，通過(guò)該處理實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的功能的情況當(dāng)然也包括在內(nèi)。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以有許多明顯不同的實(shí)施方式，因此，可以理解，本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施方式

，而在下面的權(quán)利要求中加以限定。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與上述傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，包括第1設(shè)定步驟，設(shè)定表示上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)；第2設(shè)定步驟，設(shè)定表示傳感器坐標(biāo)系和上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度的第2調(diào)整數(shù)據(jù)；輸入步驟，輸入上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換步驟，基于表示上述傳感器坐標(biāo)系中的重力方向的數(shù)據(jù)和上述第1、上述第2調(diào)整數(shù)據(jù)，將在上述輸入步驟輸入的上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
2.一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與上述傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，包括求第1坐標(biāo)變換的步驟，該第1坐標(biāo)變換用于根據(jù)上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向和上述傳感器坐標(biāo)系中的重力方向，使上述傳感器坐標(biāo)系中的重力方向與上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向一致；求第2坐標(biāo)變換的步驟，該第2坐標(biāo)變換以上述世界坐標(biāo)系中的重力方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸，進(jìn)行上述傳感器坐標(biāo)系的坐標(biāo)值與上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度旋轉(zhuǎn)；輸入步驟，輸入上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換步驟，使用上述第1坐標(biāo)變換和上述第2坐標(biāo)變換，將在上述輸入步驟輸入的上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，還包括設(shè)定表示上述傳感器坐標(biāo)系中的重力方向的數(shù)據(jù)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，上述傳感器坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸之一與重力方向相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，在上述輸入步驟輸入的姿勢(shì)數(shù)據(jù)是表示上述姿勢(shì)傳感器的姿勢(shì)的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，上述轉(zhuǎn)換步驟還包括將表示上述姿勢(shì)傳感器的姿勢(shì)的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表示安裝了上述姿勢(shì)傳感器的攝像裝置的姿勢(shì)的姿勢(shì)數(shù)據(jù)的步驟，進(jìn)而，還包括圖像生成步驟，生成在上述攝像裝置拍攝出的實(shí)際拍攝圖像上重疊了使用上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的上述攝像裝置的位置數(shù)據(jù)和在上述轉(zhuǎn)換步驟轉(zhuǎn)換的上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的上述攝像裝置的姿勢(shì)數(shù)據(jù)而生成的圖像的重疊圖像；顯示步驟，顯示上述重疊圖像。
6.一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與上述傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，包括第1設(shè)定裝置，設(shè)定表示上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)；第2設(shè)定裝置，設(shè)定表示傳感器坐標(biāo)系和上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度的第2調(diào)整數(shù)據(jù)；輸入裝置，輸入上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換裝置，基于表示上述傳感器坐標(biāo)系中的重力方向的數(shù)據(jù)和上述第1、上述第2調(diào)整數(shù)據(jù)，將在由上述輸入裝置輸入的上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
7.一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，將由姿勢(shì)傳感器定義的傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與上述傳感器坐標(biāo)系不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，其特征在于，包括求第1坐標(biāo)變換的裝置，該第1坐標(biāo)變換用于根據(jù)上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向和上述傳感器坐標(biāo)系中的重力方向，使上述傳感器坐標(biāo)系的重力方向與上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向一致；求第2坐標(biāo)變換的裝置，該第2坐標(biāo)變換以上述世界坐標(biāo)系中的重力方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸，進(jìn)行上述傳感器坐標(biāo)系的坐標(biāo)值與上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度旋轉(zhuǎn)；輸入裝置，輸入上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)；以及轉(zhuǎn)換裝置，使用上述第1坐標(biāo)變換和上述第2坐標(biāo)變換，將在由上述輸入裝置輸入的上述傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，由上述輸入裝置輸入的姿勢(shì)數(shù)據(jù)是表示上述姿勢(shì)傳感器的姿勢(shì)的姿勢(shì)數(shù)據(jù)，上述轉(zhuǎn)換裝置還包括將表示上述姿勢(shì)傳感器的姿勢(shì)的姿勢(shì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表示安裝了上述姿勢(shì)傳感器的攝像裝置的姿勢(shì)的姿勢(shì)數(shù)據(jù)的裝置，進(jìn)而，還包括圖像生成裝置，生成在上述攝像裝置拍攝出的實(shí)際拍攝圖像上重疊了使用上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的上述攝像裝置的位置數(shù)據(jù)和由上述轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的上述攝像裝置的姿勢(shì)數(shù)據(jù)而生成的圖像的重疊圖像；顯示裝置，顯示上述重疊圖像。
9.一種姿勢(shì)測(cè)量裝置，其特征在于，包括姿勢(shì)傳感器和權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，測(cè)量上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的物體的姿勢(shì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法和裝置以及姿勢(shì)測(cè)量裝置。姿勢(shì)傳感器(130)測(cè)量傳感器坐標(biāo)系中的姿勢(shì)傳感器(130)本身的姿勢(shì)，輸出姿勢(shì)測(cè)量值。第1調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元(410)，讀出記錄于未圖示的外部存儲(chǔ)裝置上的、表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的重力方向的第1調(diào)整數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元(940)上。第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定單元(420)，從未圖示的指令輸入單元，根據(jù)操作者輸入的指令，將表示傳感器坐標(biāo)系與基準(zhǔn)坐標(biāo)系之間的方位方向的相差角度的第2調(diào)整數(shù)據(jù)設(shè)定在姿勢(shì)計(jì)算單元(940)上。姿勢(shì)計(jì)算單元(940)利用第1和第2調(diào)整數(shù)據(jù)，基于從姿勢(shì)傳感器(130)輸入的姿勢(shì)測(cè)量值，計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的物體的姿勢(shì)，并輸出該結(jié)果。
文檔編號(hào)G09G5/36GK1604015SQ2004100810
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者佐藤清秀, 穴吹真秀 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社