JP2001092048A - ステレオカメラの取付構造 - Google Patents

ステレオカメラの取付構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像対象に対して偏りなく、必要十分な範囲
の三次元距離分布を生成することのできるステレオカメ
ラの取付構造を提供する。 【解決手段】 車両軸方向に対して、メインカメラ４及
びサブカメラ５をメインカメラ４側に傾斜して組み付け
ることにより、画像処理装置６で算出される撮像対象の
三次元距離分布の範囲を車両軸に対して左右対称なもの
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の三次元距
離分布を算出すべく対象物を異なる視点から撮像するス
テレオカメラの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、画像による三次元計測技術とし
て、２台のカメラを一対とするステレオカメラで撮像対
象を異なる位置から撮像し、同一物体に対する視差から
ステレオカメラの取り付け位置や焦点距離等のカメラパ
ラメータを用いて三角測量の原理により距離を求める、
いわゆるステレオ方式による画像処理が知られている。
【０００３】すなわち、このようなステレオ方式の画像
処理では、メインカメラで撮像された基準画像の小領域
を、サブカメラで撮像された比較画像上に設定した検索
範囲に対して１画素分ずつ順次シフトしながら重ね合わ
せ、２つの画像信号が一致した位置を求める処理を行
う。そして、撮像された画像対における同一物の位置的
な差（視差）から、三角測量の原理を用いて、対象物ま
での距離情報を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ステレオ画像処理に用いられるステレオカメラは、車輌
正面、すなわち車輌軸線方向を指向して取付けられてい
る。また、比較画像上に設定される検索範囲は、図２
（ａ）に示されるように、基準画像の小領域に略対応す
る位置からメインカメラ側に延出された短冊状の領域に
設定される。従って、基準画像上の車輌外側（右側）の
所定区間に位置する小領域については、図２（ｂ）及び
（ｃ）から明らかなように、対応する検索範囲を比較画
像上に確保することができず、距離情報を得ることがで
きない。このため、上記ステレオ画像処理による三次元
距離分布の生成範囲は、図２（ｄ）のように、車輌中心
軸に対してサブカメラ側（左側）に偏倚したものとなっ
てしまう。その結果、撮像対象に対して、十分な範囲の
三次元距離分布を得ることができない虞がある。
【０００５】一方、基準画像の小領域に対して比較画像
を一致検索する場合、視差＝０の無限遠対応点の検出を
可能とするためには、比較画像の一致検索範囲に、図４
に示すような、検索マージンを設定しなければならな
い。ところが、カメラの画像端一杯まで使用して基準画
像を形成する場合、比較画像側でこの検索マージンを確
保できなくなってしまう。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、三次元距離分布の生成範囲を車輌中心軸に対して左
右均等に設定し、必要十分な範囲の三次元距離分布を生
成することのできるステレオカメラの取付構造を提供す
ることを目的とする。
【０００７】また、本発明の他の目的は、カメラの画像
端一杯まで使用して基準画像を形成する場合において
も、無限遠対応点の検出が可能なように検索マージンを
設定することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による第１のステレオカメラの取付構造は、
同一の撮像対象を異なる視点で撮像するメインカメラと
サブカメラとを備えたステレオカメラの取付構造におい
て、上記メインカメラ及び上記サブカメラの光軸を、撮
像方向に対して上記メインカメラ側に傾斜させたことを
特徴とする。
【０００９】また、本発明による第２のステレオカメラ
の取付構造は、上記第１のステレオカメラの取付構造に
おいて、上記メインカメラ及び上記サブカメラの傾斜角
は、両カメラの撮像画像を処理して得られる三次元距離
分布の生成範囲を、車輌中心軸に対して略左右対称とす
る角度であることを特徴とする。
【００１０】さらにまた、本発明による第３のステレオ
カメラの取付構造は、上記第１又は第２のステレオカメ
ラの取付構造において、上記サブカメラの光軸が上記メ
インカメラの光軸に対してサブカメラ側に傾斜している
ことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形
態に係わり、図１はステレオ画像処理システムの概略構
成図、図２は三次元距離分布の生成範囲についての説明
図、図３はステレオカメラユニットの上面図、である。
【００１２】図１において符号１は自動車等の車両に搭
載され、車両前方の対象物を認識するステレオ画像処理
システムを示し、このステレオ画像処理システム１は、
車外前方の対象をステレオ撮像するステレオカメラユニ
ット２と、このステレオカメラユニット２で撮像された
一対の画像対をステレオ画像処理して車外前方の対象の
三次元距離分布を生成する画像処理装置６と、を備えて
構成されている。
【００１３】上記ステレオカメラユニット２は、主とし
て、例えばＣＣＤカメラで構成されるメインカメラ４及
びサブカメラ５と、これらメインカメラ４及びサブカメ
ラ５が所定間隔隔てて組み付けられたカメラステー３と
から構成されている。上記メインカメラ４は、カメラス
テー３の右端に取付けられ、上記画像処理部６において
ステレオ画像処理を行う際に必要な基準画像（右画像）
を撮像する。上記サブカメラ５は、カメラステー３の左
端に取付けられ、上記ステレオ画像処理における比較画
像（左画像）を撮像する。
【００１４】上記画像処理装置６は、上記メインカメラ
４，上記サブカメラ５で撮像された基準画像及び比較画
像を処理して車外対象の三次元距離分布を算出し、その
距離分布情報から、道路形状や複数の立体物の三次元位
置を高速で検出することによって、自車の先行車、先行
車との相対距離、相対速度等を算出するものである。
【００１５】上記画像処理装置６による三次元距離分布
の算出について具体的に説明すると、図２（ａ）（ｂ）
に示すように、この画像処理装置６では、先ず、基準画
像上の注目する小領域（例えば４×４ｐｉｘ）に対し
て、対応する検索範囲（例えば４×１２８ｐｉｘ）を比
較画像上に設定する。そして、画像処理装置６では、上
記検索範囲に対して上記小領域を１画素分ずつ順次シフ
トしながら重ね合わせることにより２つの画像信号が一
致した位置を求め、画像対における同一物の位置的な差
（視差）から対象物までの距離情報を得る。
【００１６】このとき、図２（ｃ）に示すように、基準
画像上の右側（メインカメラ４側）の所定区間に位置す
る小領域については、対応する検索範囲を比較画像から
得ることができない。従って、画像処理装置６によって
得られる三次元距離分布の生成範囲は、図２（ｄ）に示
すように、基準画像上の左側（サブカメラ５側）に偏っ
た領域となる。
【００１７】本実施の形態によるステレオカメラユニッ
ト２では、この点を考慮して、メインカメラ４とサブカ
メラ５のカメラステー３への取付け構造を工夫してい
る。すなわち、図３に示すように、上記メインカメラ４
及び上記サブカメラ５は、それぞれの光軸Ｏ1，Ｏ2がメ
インカメラ４側（右側）に、θ1，θ2だけ傾斜してカメ
ラステー３に組み付けられている。言い換えれば、図１
に示すように、カメラステー３は、その長手方向が車両
軸方向（撮像方向）に対して垂直となるよう車室内に取
り付けられており、従って、上記メインカメラ４及びサ
ブカメラ５は、その光軸Ｏ1，Ｏ2が撮像方向に対して右
側にθ1，θ2だけ傾斜されている。
【００１８】これは、図１に示すように、メインカメラ
４の水平画角内でサブカメラ５側（左側）に偏っている
三次元距離分布の生成範囲を車輌中心軸に対して略左右
均等の位置に設定するためである。この結果、図２に示
すように、三次元距離分布の生成範囲は基準画像上で依
然サブカメラ５側（左側）に偏ってしまうものの、画像
処理装置６による三次元距離分布は自車に対して左右対
称にバランスよく生成される。
【００１９】一方、メインカメラ４の傾斜角θ1とサブ
カメラ５の傾斜角θ2は、θ1＞θ2の関係となるように
設定されている。換言すれば、サブカメラ５の光軸Ｏ2
がメインカメラ４の光軸Ｏ1に対してサブカメラ５側
（左側）に傾斜して設定されている。これは、基準画像
の左端より比較画像の左端の方を外側（左側）に設定す
ることにより、画像処理装置６によるステレオマッチン
グの際に無限遠対応点を検索するための検索マージンを
比較画像上に確保するためである。ただし、このような
設定は、カメラの画像端一杯まで使用して基準画像を形
成する場合に効果を発揮する。
【００２０】なお、上記メインカメラ４及びサブカメラ
５の傾斜角θ1，θ2は、これらの取付間隔、各カメラの
焦点距離及び画素数、ステレオ画像処理における小領域
及び検索範囲等に応じて最適に設定される。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、三
次元距離分布の生成範囲が車輌中心軸に対して左右均等
に設定され、必要十分な範囲の三次元距離分布が生成さ
れる。
【００２２】また、カメラの画像端一杯まで使用して基
準画像を形成する場合においても、比較画像上に検索マ
ージンを設定してステレオマッチングによる無限遠対応
点の検索が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステレオ画像処理システムの概略構成図
【図２】三次元距離分布についての説明図
【図３】ステレオカメラユニットの上面図
【図４】無限遠対応点を検出するために必要な比較画像
の検索範囲を示す図
【符号の説明】
２ … ステレオカメラユニット ３ … カメラステー ４ … メインカメラ ５ … サブカメラ ６ … 画像処理装置 Ｏ1 … 光軸（メインカメラ） Ｏ2 … 光軸（サブカメラ） θ1 … 傾斜角（メインカメラ） θ2 … 傾斜角（サブカメラ）
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 19/00 Ｇ０３Ｂ 19/00 ３Ｄ０２０ Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｃ ５Ｂ０５７ Ｈ０４Ｎ 5/225 7/18 Ｋ ５Ｃ０２２ 7/18 13/02 ５Ｃ０５４ 13/02 Ｂ６０Ｒ 11/04 ５Ｃ０６１ // Ｂ６０Ｒ 11/04 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 BB05 CC11 DD03 FF05 FF09 JJ03 JJ16 JJ23 JJ26 2F112 AC03 AC06 CA05 CA08 CA12 DA28 FA03 FA36 FA38 FA45 2H054 AA01 BB00 2H059 AA07 AA18 2H105 AA02 EE32 EE35 3D020 BA20 BB01 BC02 BD01 BD02 BD05 5B057 AA06 BA02 BA11 BA17 BA19 CA08 CA13 CB08 CB13 CC01 DA07 DB03 DB09 5C022 AA04 5C054 AA01 CE01 FC15 HA05 HA30 5C061 AB04 AB12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同一の撮像対象を異なる視点で撮像する
    メインカメラとサブカメラとを備えたステレオカメラの
    取付構造において、 上記メインカメラ及び上記サブカメラの光軸を、撮像方
    向に対して上記メインカメラ側に傾斜させたことを特徴
    とするステレオカメラの取付構造。
  2. 【請求項２】 上記メインカメラ及び上記サブカメラの
    傾斜角は、両カメラの撮像画像を処理して得られる三次
    元距離分布の生成範囲を、車輌中心軸に対して略左右対
    称とする角度であることを特徴とする請求項１に記載の
    ステレオカメラの取付構造。
  3. 【請求項３】 上記サブカメラの光軸が上記メインカメ
    ラの光軸に対してサブカメラ側に傾斜していることを特
    徴とする請求項１又は２に記載のステレオカメラの取付
    構造。
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