3次元位置センサを用いた剛体運動追跡精度の理論的導出

概要

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本論文では, 3次元位置計測センサの計測精度と計測に用いる赤外線LEDマーカーの配置から対象の3次元位置姿勢計測精度を導出する.3次元位置姿勢計測では、対象に取りつけるマーカーの配置によってその計測精度は大きく影響を受ける.そのため, マーカー配置によってはどれだけの計測精度が得られるか, あるいは目標精度を達成するためにはどのような配置が最適であるか, という問題は3次元位置姿勢計測を伴うシステムの設計においては重要である.これまでに, マーカーの配置と計測対象の位置精度との関係はTarget Registration Error(TRE)に関する研究でモデル化されているが, 本研究ではTREと異なり対象の角度誤差を明示的に導出する.提案手法では, センサの計測誤差がマーカーごとに独立な正規分布に従うという仮定のもとで, マーカーごとの精度およびマーカーの配置を入力として, 計測対象の角度誤差を標準偏差として導出する.マーカーの配置からモーメント行列を求めてその固有ベクトルを用いて座標系を定義し, 座標系間の回転行列から角度誤差を導出した.角度誤差はロール・ピッチ・ヨー表現を用いて、それぞれ正規分布に従うことを示した.シミュレーションによる実験を行い, 理論値と生成値との差が3%であることを確認した.また, 3次元位置センサを用いた実測値との比較を行い, 検証を行った.
社団法人電子情報通信学会の論文
2001-01-19

3次元位置センサを用いた剛体運動追跡精度の理論的導出

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