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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen dreidimensionalen Bereich zur Kalibrierung
zur Verwendung beim exakten Messen interner Parameter, wie zum Beispiel
einer Hauptpunktfunktion, einer Schirmentfernung (Brennweite) und
eines Verzerrungsparameters einer Linse, der notwendig ist, eine
Bildverzerrung einer Kamera zu korrigieren. Diese Erfindung betrifft ebenso
ein Verfahren eines Fotografierens eines dreidimensionalen Bereiches
zur Kalibrierung, um ein Kalibrierungsbild zur Verwendung beim Messen interner
Parameter einer Kamera zu erhalten.
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Herkömmlicher
Weise ist es in dem Gebiet von Fotogrammetrie oder fotografischer
Messung wichtig gewesen, ein Bild mit einer geringen Abweichung
(Aberration) zu erhalten. Für
diesen Zweck ist in diesem Bereich eine Hochgenauigkeitslinse mit
einer kleinen Abweichung für
eine Fotokamera verwendet worden, wie offenbart in JA-A-2001-280956. Weiter
wird in dem Bereich einer Fotogrammetrie jeder mehrerer Punkte,
die in drei Dimensionen positioniert und genau gemessen sind, in
mehreren Richtungen gemessen und dann werden die internen Parameter,
wie zum Beispiel eine Hauptpunktposition, eine Schirmentfernung
(Brennweite) und ein Verzerrungsparameter einer Kamera analytisch
erhalten, während
in dem Bereich einer fotografischen Messung die internen Parameter
einer hergestellten Kamera durch genaues Messen der Kamera erhalten werden.
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Neuerlich
ist eine Digitalkamera mit einem Bildaufnahmegerät (Ladungs-gekoppelter Bildsensor – Charge
Coupled Image Sensor) in weit verbreiteter Verwendung. Es wird eine
Anzahl von Modellen der Digitalkamera mit einer so genannten Zoom-Linse bereitgestellt,
die in der Lage ist, eine Brennpunktlänge von dieser zu variieren.
Eine Verwendung einer Zoom-Linse ist wirksam, um einen Bereich oder
eine Größe einzustellen,
das das Bild eines zu messenden Objektes in einem Bild einnimmt,
das auf einen Film projiziert wird, da es unnötig ist, die Kamera bezüglich des
zu messenden Objektes zu bewegen. Demgemäß wird es leicht, eine dreidimensionale Bildmessung
durchzuführen,
falls die Zoom-Linse für die
fotografische Messung verwendet werden kann. Jedoch gibt es ein
Problem bei der Verwendung der Zoom-Linse, dass eine Kalibrierungsarbeit
auf Grund einer Variation von internen Parametern der Kamera in
Abhängigkeit
einer Änderung
in der Brennweite der Zoom-Linse
kompliziert wird.
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Insbesondere
wenn ein dreidimensionaler Bereich zur Kalibrierung mit einer Vielzahl
von Punkten (Zielen), die genau gemessen sind und auf diesem in
drei Dimensionen positioniert sind, mit der zu kalibrierenden Kamera
aufgenommen wird, ist es vorzuziehen, dass der dreidimensionale
Bereich zur Kalibrierung hergenommen wird, voll ein Bild einzunehmen,
das auf einem Film oder CCD projiziert wird. Leider variiert die
Größe eines
zu fotografierenden Objektes gemäß der Variation
in einer Brennweite der Zoom-Linse. Zum Fotografieren des dreidimensionalen
Bereiches zur Kalibrierung, um so voll das projizierte Bild einzunehmen,
ist es daher notwendig, die Entfernung zwischen dem dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung und der Kamera unter einer Weitwinkelbedingung
zu verkürzen,
während
es unter einer Zoom-Bedingung notwendig ist, diesen zu verlängern. Unter
einigen Zoom-Bedingungen beträgt
die erforderliche Entfernung zwischen dem dreidimensionalen Bereich
zur Kalibrierung und der Kamera zum Beispiel ungefähr 10 bis
20 Meter, was einen ausgedehnten Raum für den dreidimensionalen Bereich
für eine
anzustellende Kalibrierung erfordert. Es ist daher ein weiters Problem,
dass ein Raum, der zum Fotografieren des dreidimensionalen Bereiches zur
Kalibrierung und zum Durchführen
der verknüpften
Kalibrierungsarbeit, Kalibrierung begrenzt ist.
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Beim
Fotografieren des dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung ist
es ebenso vorzuziehen, dass die Ziele, die in dem dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung lokalisiert sind, in einem Modus abgeleitet
werden, in dem jene Ziele klar erkannt werden können und mit einer zu kalibrierenden
Kamera aufgenommen werden können.
Andererseits werden in vielen Fällen
nahe dem dreidimensionalen Bereich zur Kalibrierung Werkzeuge oder
Instrumente ungeachtet einer Kalibrierung angeordnet und diese können als
unnützliche
Objekte auf einem fotografierten Bild des dreidimensionalen Bereiches
zur Kalibrierung projiziert werden. Demgemäß ist es ebenso ein Problem,
dass ein Rauschen oder eine Hinderung für eine Kalibrierungsarbeit
bereitgestellt wird, die für jede
Brennweite einer Zoom-Linse durchgeführt wird.
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US-A-6 026 172 offenbart
ein System und Verfahren für
eine Zoom-Linsenkalibrierung, das ein Kalibrierungsfeld mit einer
Kalibrierungsplatte mit zunehmenden Ausrichtungsreferenzzeichen
verwendet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung wurde durchgeführt,
um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein erstes Ziel der
Erfindung ist, einen dreidimensionalen Bereich bereitzustellen,
der es erlaubt, einen dreidimensionalen Bereich zur Kalibrierung
zu fotografieren und unter Verwendung einer Zoom-Linse zu kalibrieren,
die in der Lage ist, ihre Brennweite zu variieren, selbst in einem
relativ kleinen Raum. Ein zweites Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren
eines Fotografierens eines dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung
bereitzustellen, das erlaubt, dass Ziele in einem dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung in einem Modus fotografiert werden, in
dem diese klar erkannt werden können.
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Um
jene Ziele zu realisieren umfasst der dreidimensionale Bereich,
wie in 1 und 2 gezeigt, einem Weitwinkelbereich 110 und
einem Zoom-Bereich 120, der innerhalb eines Bereiches lokalisiert
ist, der mit dem Weitwinkelbereich überlappt, mit: einer Vielzahl
von groben Ausrichtungsreferenzmarken 122 zum Zoomen und
einer Vielzahl von genauen Ausrichtungsreferenzmarken 124 zum
Zoomen, wobei die groben Ausrichtungsreferenzmarken 122 und
die genauen Ausrichtungsreferenzmarken 124 zum Zoomen innerhalb
des Zoom-Bereiches 120 angeordnet
sind; und einer Vielzahl von groben Ausrichtungsreferenzmarken (Zielen) 112 für einen
Weitwinkel und einer Vielzahl von genauen Ausrichtungsreferenzmarken
(Zielen) 114 für
einen Weitwinkel, wobei die groben Ausrichtungsreferenzmarken 112 und
die genauen Ausrichtungsreferenzmarken 114 für einen
Weitwinkel innerhalb des Weitwinkelbereiches 110 angeordnet
sind.
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In
einem derartigen Gerät
wird der Weitwinkelbereich 110 verwendet, um zum Erhalten
eines Kalibrierungsbildes auf der Weitwinkelseite einer Zoom-Linse
zu fotografieren und ist ebenso mit dem ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen
Weitwinkel zur Verwendung in einer ungefähren Ausrichtung in einem fotografierten
Kalibrierungsbild und mit den genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 114 für eine Weitwinkel
zur Verwendung in einer genauen Ausrichtung in dem fotografierten
Kalibrierungsbild bereitgestellt. Der Zoom-Bereich 120 wird verwendet,
um zum Erhalten eines Kalibrierungsbildes auf der Zoom-Seite der
Zoom-Linse zu fotografieren und ist ebenso mit ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum
Zoomen zur Verwendung in einer ungefähren Ausrichtung in einem fotografierten Kalibrierungsbild
und mit den genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 124 zum
Zoomen zur Verwendung in einer genauen Ausrichtung in einem fotografierten Kalibrierungsbild
bereitgestellt. Da der Zoom-Bereich 120 in einem kleinen
Bereich lokalisiert ist, der mit dem Weitwinkelbereich 110 überlappt,
kann das Kalibrierungsbild aufgenommen werden, selbst falls es schwierig
ist, zufrieden stellend eine Entfernung zwischen der Fotokamera
und dem dreidimensionalen Bereich sicher zu stellen.
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In
dem erfindungsgemäßen dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung wird es vorgezogen, dass jedes der Referenzzeichen
(112, 114, 122, 124) aus einem
reflektierenden Ziel gebildet wird. Daher haben die Referenzzeichen
in dem Kalibrierungsbild, das mit der Kamera aufgenommen wird, eine
hohe Intensität
und der Kontrast zwischen den Referenzzeichen und der Hintergrundoberfläche des
dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung kann leicht sichergestellt
werden.
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In
dem erfindungsgemäßen dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung wird es vorgezogen, dass zumindest eines
der ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für eine Weitwinkel im Allgemeinen
an dem Zentrum des Weitwinkelbereiches 110 und innerhalb
des Zoom-Bereiches 120 positioniert ist, wobei die genauen
Referenzzeichen 124 zum Zoomen innerhalb des Zoom-Bereiches 120 positioniert
sind und zumindest eines der genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 114 für einen
Weitwinkel innerhalb eines Weitwinkelbereiches 110 positioniert
ist, der den Zoom-Bereich 120 umgibt. Die Konsistenz zwischen
dem Weitwinkelbereich 110 und dem Zoom-Bereich 120 wird erhöht und sowohl
der Weitwinkelbereich 110 und der Zoom-Bereich 120 sind zur
Kalibrierung bei zwischen gelegenen Brennweiten verfügbar, die
dem Grenzbereich zwischen dem Weitewinkelbereich 110 und
dem Zoom-Bereich 120 entsprechen.
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In
den erfindungsgemäßen dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung wird es vorgezogen, dass die ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen (112, 122)
zum Zoomen oder Weitwinkel in einem Modus gebildet werden, in dem
diese verschieden zu den genauen Ausrichtungsreferenzzeichen (114, 124)
zum Zoomen oder einem Weitwinkel sind. Es ist daher leicht zwischen
den Referenzzeichen zur ungefähren Ausrichtung
und den Referenzzeichen zur genauen Ausrichtung zu unterscheiden.
Dieser Modus bedeutet einen Modus, der es erlaubt, verschieden in
zumindest zum Beispiel einem einer Form, einer Farbe und eines Musters
zu sein.
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In
dem erfindungsgemäßen dreidimensionalen
Bereiches zur Kalibrierung wird es vorgezogen, dass zumindest eines
aus den ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen (112, 122) zum Zoomen
oder einen Weitwinkel und den genauen Ausrichtungsreferenzzeichen
(122, 124) zum Zoomen oder einen Weitwinkel eine
Höhe aufweist,
die unterschiedlich von einer Höhe
anderer Referenzzeichen ist. Es ist daher möglich, dreidimensional in einem
Kalibrierungsbild zu Kalibrieren, das mit einer Kamera aufgenommen
ist.
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In
dem erfindungsgemäßen dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung wird es vorgezogen, dass die ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen
Weitwinkel eine Geometrie aufweisen, die größer als jene der ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum
Zoomen ist und die genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 114 für einen
Weitwinkel eine Geometrie aufweisen, die größer als jene der genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 124 zum
Zoomen ist. Demgemäß weisen
die Referenzzeichen zum Zoomen, die auf der Weitwinkelseite fotografiert wurden,
eine kleine Größe in einem
fotografierten Kalibrierungsbild auf. Es ist daher leicht die Referenzzeichen
für einen
Weitwinkel zu identifizieren. Ebenso werden die Referenzzeichen
zum Zoomen, die auf der Zoom-Seite fotografiert wurden, mit einer Größe projiziert,
die geeignet ist, identifiziert zu werden.
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In
dem erfindungsgemäßen dreidimensionalen
Bereich zur Kalibrierung wird es vorgezogen, dass zumindest eines
aus den ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen Weitwinkel und den
ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum Zoomen eine Geometrie
aufweist, die als sowohl die ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen
(112, 122) für
einen Weitwinkel als auch Zoomen verwendet werden soll. Die Konsistenz
zwischen dem Weitwinkelbereich 110 und dem Zoom-Bereich 120 wird erhöht und sowohl
der Weitwinkelbereich 110 und der Zoom-Bereich 120 sind
zur Kalibrierung bei dazwischen liegenden Brennweiten verfügbar, die
dem Grenzbereich zwischen dem Weitwinkelbereich 110 und
dem Zoom-Bereich 120 entsprechen.
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Um
jene Ziele zu realisieren, ist das erfindungsgemäße Verfahren eines Fotografierens
eines dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung gemäß der Erfindung,
wie in 5 gezeigt, ein Verfahren eines Fotografierens
mit einer Kamera zum Fotografieren eines dreidimensionalen Bereiches
zur Kalibrierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, um ein Bild der
Kalibrierung zu erhalten, mit den Schritten: Einstellen der Belichtung
der Kamera zum Fotografieren eines Kalibrierungsbildes, um für einen
Hintergrund überbelichtet
zu sein, ausschließlich
der Referenzzeichen des dreidimensionalen Bereiches 100 zur Kalibrierung
und für
die Referenzzeichen des dreidimensionalen Bereiches 100 zur
Kalibrierung unterbelichtet zu sein (S100); Fotografieren des dreidimensionalen
Bereiches (100) zur Kalibrierung durch Abtasten mit der
Kamera zum Fotografieren eines Kalibrierungsbildes (S102) und Bilden
des Bildes der Kalibrierung, um so den Kontrast von diesem hervorzuheben
(S104).
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten, hiernach gegebenen
Beschreibung vollständiger
verstanden. Jedoch werden die detaillierte Beschreibung und die
spezifische Ausführungsform von
gewünschten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung lediglich für den Zweck einer Erklärung dargestellt
und beschrieben. Unterschiedliche Änderungen und Modifikationen
werden den auf dem Gebiet tätigen
Fachleuten auf der Basis der detaillierten Beschreibung ersichtlich.
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Der
Anmelder hat keine Absicht, jede offenbarte Ausführungsform an die Öffentlichkeit
zu geben. Unter den offenbarten Änderungen
und Modifikationen bilden jene, die nicht buchstäblich in den Umfang der Patentansprüche fallen
können,
daher einen Teil der vorliegenden Erfindung im Sinne einer Lehre
von Äquivalenten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Gesamteinsicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die
mit einem binären
Licht- und Schattenbild dargestellt wird;
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2 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht aus 1 als
einer Gesamteinsicht, die einen Zoom-Bereich mit einem binären Licht-
und Schattenbild darstellt;
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3 ist
eine Gesamtansicht, die eine Seite darstellt, bei der ein dreidimensionaler
Bereich 100 zur Kalibrierung angeordnet ist;
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4 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht aus 3 als
einer Gesamtansicht, die einen Zoom-Bereich darstellt; und
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren eines Fotografierens eines
dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung mit einer zu kalibrierenden
Zoom-Linse darstellt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die
Erfindung wird hiernach unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen 1 eine Gesamtansicht einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung ist, die mit einem binären Licht- und Schattenbild
dargestellt wird; und 2 eine teilweise vergrößerte Ansicht
aus 1 als einer Gesamtansicht ist, die einen Zoom-Bereich
mit einem binären
Licht- und Schattenbild darstellt. Ein dreidimensionaler Bereich 100 weist
einen Weitwinkelbereich 110 und einen Zoom-Bereich 120 auf,
der innerhalb eines Bereiches lokalisiert ist, der mit dem Weitwinkelbereich 110 überlappt.
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Der
Weitwinkelbereich 110 wird verwendet, um ein Kalibrierungsbild
auf der Weitwinkelseite einer Zoom-Linse aufzunehmen und ist ebenso
mit ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen (Zielen) 112 für einen
Weitwinkel zur Verwendung bei einer ungefähren Ausrichtung in dem fotografierten
Kalibrierungsbild bereitgestellt und ist mit genauen Ausrichtungsreferenzzeichen
(Zielen) 114 für
einen Weitwinkel zur Verwendung bei einer genauen Ausrichtung in dem
fotografierten Kalibrierungsbild bereitgestellt. In der Nähe des Zoom-Bereiches 120 sind
sieben ungefähre
Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen Weitwinkel derart bereitgestellt,
dass es sichergestellt wird, zu Fotografieren selbst obwohl die Zoom-Linse
einen kleineren Betrachtungswinkel aufweist. Zum Beispiel werden
100 bis 200 der genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 114 für einen
Weitwinkel gleichförmig
mit einer Dichte verteilt, um so gleichförmig auf einem fotografierten
Kalibrierungsbild projiziert zu werden. Die ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen
Weitwinkel weisen ein Zentrum in einer Form von zum Beispiel einem
Kreis (ein Stern und ein Dreieck sind ebenso erlaubt) und eine umschließende Linie
in der Form eines Rechtecks auf, das das Zentrum umgibt. Alternativ
kann die umschließende
Linie in einer Form eines Kreises oder eines Polygons sein, das
anders als ein Dreieck ist. Mit anderen Worten kann jede andere Form
verwendet werden, durch die die ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen
Weitwinkel klar identifiziert werden können.
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Der
Zoom-Bereich 120 wird verwendet, um ein Kalibrierungsbild
auf der Zoom-Seite der Zoom-Linse aufzunehmen und ist mit ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen
(Zielen) 122 zum Zoomen zur Verwendung bei einer ungefähren Ausrichtung
in einem fotografierten Kalibrierungsbild bereitgestellt und mit
genauen Ausrichtungsreferenzzeichen (Zielen) 124 zum Zoomen
zur Verwendung bei einer genauen Ausrichtung in dem fotografierten
Kalibrierungsbild bereitgestellt. Da der Zoom-Bereich 120 in einem kleinen
Bereich lokalisiert ist, der von dem Weitwinkelbereich 110 umgeben
ist, kann das Kalibrierungsbild mit einer Zoom-Linse fotografiert werden,
die einen kleinen Betrachtungswinkel aufweist und deren Brennweite
auf der Zoom-Seite eingestellt wird, selbst falls eine Entfernung
zwischen der Fotokamera und dem dreidimensionalen Bereich nicht
genug beträgt.
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In
der Nähe
des Zentrums des Zoom-Bereiches 120 werden sieben ungefähre Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum
Zoomen derart bereitgestellt, dass es sichergestellt wird zu fotografieren,
selbst obwohl die Zoom-Linse einen kleineren Betrachtungswinkel
aufweist. Zum Beispiel sind 100 bis 200 der genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 124 zum Zoomen
gleichförmig
mit einer Dichte verteilt, um so gleichförmig auf dem fotografierten
Kalibrierungsbild projiziert zu werden. Die ungefähren Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum
Zoomen weisen ein Zentrum und eine umschließende Linie auf, jedes in der
gleichen Form wie von den ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen 124 zum Zoomen. Alternativ
kann die umschließende
Linie in Form eines Kreises und eines Polygons sein, das anders
als ein Dreieck ist. Mit anderen Worten kann jede andere Form verwendet werden,
durch die das ungefähre
Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum Zoomen klar identifiziert
werden kann.
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Die
ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen 112 für einen Weitwinkel weisen eine
Geometrie auf, die größer als
jene der ungefähren
Ausrichtungsreferenzzeichen 122 zum Zoomen ist und die genauen
Ausrichtungsreferenzzeichen 114 für einen Weitwinkel weisen eine
Geometrie auf, die größer als jene
der genauen Ausrichtungsreferenzzeichen 124 zum Zoomen
ist. Demgemäß weisen
die Referenzzeichen 122, 124 zum Zoomen, die auf
der Weitwinkelseite der Zoom-Linse fotografiert wurden, eine kleine
Größe in dem
fotografierten Kalibrierungsbild auf. Es ist daher leicht, die Referenzzeichen 112, 114 für einen
Weitwinkel zu identifizieren. Ebenso werden die Referenzzeichen 122, 124 zum
Zoomen, die auf der Zoom-Seite der Zoom-Linse fotografiert wurden, mit
einer Größe projiziert,
die geeignet ist, in dem fotografierten Kalibrierungsbild identifiziert
zu werden.
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Als
nächstes
wird eine Seite, bei der der dreidimensionale Bereich 100 zur
Kalibrierung angeordnet ist, unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 3 ist
eine Gesamtansicht, die die Seite darstellt, bei der der dreidimensionale
Bereich 100 zur Kalibrierung angeordnet ist und 4 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht
aus 3 als einer Gesamtansicht, die einen Zoom-Bereich
darstellt. Der dreidimensionale Bereich 100 wird in einer
Umgebung einer geringeren Variation von Temperatur bereitgestellt,
zum Beispiel einem Erdgeschoss oder Keller, so dass die relativen
Positionen zwischen den Referenzzeichen für einen Weitwinkel und die
Referenzzeichen zum Zoomen nicht variiert werden können. Auf
einer Wandoberfläche,
zum Beispiel einer Betonwand, wird ein Zielbrett befestigt, das
die Referenzzeichen 112, 114 für einen Weitwinkel und die
Referenzzeichen 122, 124 zum Zoomen anzeigt.
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Für jedes
der Referenzzeichen 112, 114, 122, 124 wird
ein reflektierendes Referenzziel mit einer hohen Reflexion verwendet,
was in einem leichten Fotografieren eines Kalibrierungsbildes als
ein binäres
Licht- und Schattenbild resultiert. Durch Verwendung eines Referenzzeichens
mit einer hohen Reflexion, wie zum Beispiel einer Glasplatte, auf
der Aluminium abgelagert ist, werden die Referenzzeichen mit einer
hohen Intensität
auf einem fotografierten Kalibrierungsbild projiziert. Es ist daher
leicht, einen ausreichenden Kontrast zwischen den Referenzzeichen
und dem Hintergrund des dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung
zu erhalten. Die Höhe
des Referenzzeichens wird zum Beispiel durch Ändern der Höhe des Zielbrettes von der
Oberfläche
einer Betonwand eingestellt. Ein gleichförmiges Lokalisieren der Referenzzeichen
mit einer Vielzahl von Höhen über das
gesamte Kalibrierungsbild, werden die internen Parameter der zu
kalibrierenden Zoom-Linse exakt berechnet.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren eines Fotografierens eines
dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung mit einer zu kalibrierenden
Zoom-Linse darstellt. Zunächst
wird die Belichtung der Kamera zum Fotografieren eines Kalibrierungsbildes
eingestellt, für
einen Hintergrund überbelichtet
zu sein, ausschließlich
der Referenzzeichen des dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung und
für die
Referenzzeichen des dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung
unterbelichtet zu sein (S100). Zweitens wird der dreidimensionale
Bereich zur Kalibrierung durch Abtasten mit der Kamera zum Fotografieren
eines Kalibrierungsbildes fotografiert (S102). Bei diesem Schritt
wird, da das Kalibrierungsbild mit der Zoom-Linse fotografiert werden
kann, für die
eine Apertur bei einem Minimalwert geschlossen wird, eine Tiefe
eines Bereiches tief. Es ist daher leicht, ein klares Bild zur Analyse
zu erhalten, selbst falls außerhalb
des Brennpunktes fotografiert wird.
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Nachfolgend
wird das Bild der Kalibrierung gebildet, um so den Kontrast von
diesem hervorzuheben (S104). Das Bild der Kalibrierung, das in einer derartigen
Weise fotografiert wird, ist ein binäres Bild, in dem ein Hintergrundbild,
wie zum Beispiel eine Betonwandoberfläche, des dreidimensionalen
Bereiches zur Kalibrierung abgedunkelt wird und sowohl die Referenzzeichen 112, 114 für einen
Weitwinkel und die Referenzzeichen 122, 124 erhellt
sind (S106).
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Das
Bild der Kalibrierung das in einer beschriebenen Weise erhalten
wird, wird zum vergleichsweisen Berechnen der gemessenen dreidimensionalen
Position des gebildeten, binären
Bildes und der dreidimensionalen Koordinaten der Referenzzeichen 112, 114 für einen
Weitwinkel und der Referenzzeichen 122, 124 zum
Zoomen verwendet, um analytisch interne Parameter (eine Hauptpunktposition,
eine Schirmentfernung und einen Verzerrungsparameter) der Kamera
für jede
Brennweite der Zoom-Linse zu erhalten. Der Hintergrundbereich, ausschließlich der
Referenzzeichen des dreidimensionalen Bereichs 100 zur
Kalibrierung, wird auf einen gleichförmig abgedunkelten Bereich
des Bildes gebracht. Demgemäß können bei
einer Kalibrierungsarbeit als einer Nachverarbeitung unter Verwendung des
Bildes der Kalibrierung sowohl die Referenzzeichen 112, 122 für einen
Weitwinkel und die Referenzzeichen 122, 124 zum
Zoomen exakt detektiert werden. Zum Beispiel zeigt das Experiment,
das von den Erfindern durchgeführt
worden ist, dass die Detektionsgenauigkeit eines Mittelpunktes des
Referenzzeichens (Ziel) ungefähr
1/10 in dem binären
Bild beträgt,
während
jene in dem Bild, auf dem eine Wandoberfläche in dem Hintergrund projiziert
worden ist, ungefähr
1/4 beträgt,
das heißt,
ungefähr
zwei bis drei Mal des vorangehenden verschlechtert ist.
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Obwohl
in der oben beschriebenen Ausführungsform
sowohl die Referenzzeichen für
einen Weitwinkel und die Referenzzeichen zum Zoomen gemeinsam auf
der Wandoberfläche
befestigt sind, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel können die
Referenzzeichen für
einen Weitwinkel auf einer Wandoberfläche befestigt werden, die Referenzzeichen
zum Zoomen können
auf einem bewegbaren Brett befestigt werden, so dass die Referenzzeichen
zum Zoomen bewegt werden und relativ zu der Wandoberfläche zum
Positionieren der Referenzzeichen für einen Weitwinkel und der
Referenzzeichen zum Zoomen positioniert werden.
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Wie
oben beschrieben kann mit der Verwendung des dreidimensionalen Kalibrierungsbereiches der
Erfindung ein fotografiertes Kalibrierungsbild erhalten werden,
ohne Einstellung der Entfernung zwischen der Fotokamera und dem
dreidimensionalen Bereich der Kalibrierung durch Fotografieren des Weitwinkelbereiches,
wenn die Brennweite auf der Weitwinkelseite existiert und durch
Fotografieren des Zoom-Bereiches, wenn auf der Zoom-Seite, selbst falls
eine ausreichende Entfernung zwischen der Kamera und dem dreidimensionalen
Bereiches der Kalibrierung nicht sicher erhalten werden kann.
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Ebenso
wird gemäß dem Verfahren
eines Fotografierens des dreidimensionalen Bereiches zur Kalibrierung
der Erfindung, da das Kalibrierungsbild mit der Zoom-Linse fotografiert
werden kann, für
die eine Apertur bei einem Minimalwert geschlossen wird, eine Tiefe
eines Bereichs tief. Es ist daher leicht ein klares Bild zur Analyse
zu erhalten, selbst falls dieses außerhalb einer Brennweite fotografiert
wird. Wenn das Kalibrierungsbild fotografiert wird, um das Kalibrierungsbild
als ein binäres
Bild zu erhalten, kann eine höhere
Detektionsgenauigkeit eines Mittelpunktes jedes Referenzzeichens
(Zieles) bei der Kalibrierungsarbeit bereitgestellt werden.