JP2003050107A - Camera calibration device - Google Patents

Camera calibration device

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JP2003050107A
JP2003050107A JP2001239403A JP2001239403A JP2003050107A JP 2003050107 A JP2003050107 A JP 2003050107A JP 2001239403 A JP2001239403 A JP 2001239403A JP 2001239403 A JP2001239403 A JP 2001239403A JP 2003050107 A JP2003050107 A JP 2003050107A
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camera
calibration
coordinates
means
board
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JP2001239403A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Mato
隆一 間藤
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calibrate traffic monitoring cameras without having to regulate traffic. SOLUTION: A moving calibration board 11 is loaded on a vehicle and horizontally moved in a camera photographing region 15. From the image of the moving calibration board 11 taken with the camera 12, calibration points are extracted manually or automatically. The world coordinates (coordinates fixed on the road) of the calibration point are obtained from the moving data. The camera coordinates (coordinates fixed on the camera) are obtained from a frame coordinates (coordinates of image). For a plurality of calibration points, average correlation between the world coordinates and the camera coordinates is obtained. External parameters (a rotation matrix and a parallel movement vector) are obtained with a camera calibration means 13, based on the correlation of a plurality of calibration points.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ校正装置に関し、特に、交通監視分野で使用するカメラの校正を行うカメラ校正装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a camera calibration apparatus, in particular, relates to a camera calibration device for calibrating the camera to be used in a traffic monitoring field. 【0002】 【従来の技術】近年、交通監視カメラの画像を校正するため、道路面または水平面に対するカメラの姿勢パラメータ(外部パラメータ)を求めるカメラ校正装置が開発されている。 [0004] In recent years, for calibrating an image of a traffic monitoring camera, a camera calibration device for determining the orientation parameters of the camera (external parameters) it has been developed with respect to the road surface or a horizontal plane. 以下、図5を参照しながら、従来のカメラ校正装置について説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 5, the conventional camera calibration device. 【0003】図5(a)は、従来のカメラ校正装置の動作を説明する概念図である。 [0003] FIG. 5 (a) is a conceptual diagram illustrating the operation of the conventional camera calibration device. 図5(b)は、カメラ校正装置の校正手順を示す図である。 5 (b) is a diagram illustrating a calibration procedure of the camera calibration device. 図5において、路上マーカ51は、マーカとなる横断歩道などの対象物や、路上に一時的に設置するマーカである。 5, the road marker 51, objects such as a pedestrian crossing the marker and a marker for temporarily installed on the road. カメラ52は、交通監視カメラである。 The camera 52 is a traffic monitoring camera. カメラ校正手段53は、カメラの画像から外部パラメータを求める手段である。 Camera calibration means 53 is a means for obtaining the external parameters from the camera image. 道路54は、監視対象の道路である。 Road 54 is a road to be monitored. カメラ撮影範囲55は、監視カメラの撮影範囲である。 Camera shooting range 55 is a photographing range of the surveillance camera. 【0004】上記のように構成されたカメラ校正装置の動作を説明する。 [0004] illustrating the operation of the configured camera calibration device as described above. 路上マーカ51の正確な位置関係を測量し、世界座標と呼ぶ3次元座標で表現する。 Surveying the exact position relationship road marker 51, is represented by three-dimensional coordinates is referred to as a world coordinate. 路面を、X The road surface, X
軸とY軸を含む(X,Y)平面とし、高さ方向をZ軸とする。 Containing the axis and Y-axis as (X, Y) plane, the height direction and the Z-axis. カメラ52で路上マーカ51を撮影し(ステップ51 Photographed road marker 51 by the camera 52 (Step 51
1)、路上マーカ51に対応する点の画面上の座標を読み取る。 1), reads the screen coordinates of a point corresponding to the road marker 51. この画面上の2次元座標をフレーム座標と呼ぶ。 The 2-dimensional coordinates on the screen is referred to as frame coordinates.
カメラ校正手段53は、路上マーカ51の世界座標とフレーム座標の関係から、カメラの姿勢パラメータである外部パラメータを算出する(ステップ512)。 Camera calibration means 53, the relationship between the world coordinates and the frame coordinates of the road marker 51 calculates an extrinsic parameter is a posture parameter of the camera (step 512). このパラメータをカメラ52に設定する(ステップ513)。 If this parameter is set to the camera 52 (step 513). この処理の詳細は、文献1[Roger Y. Tsai "A VersatileCamera Ca Details of this processing, document 1 [Roger Y. Tsai "A VersatileCamera Ca
libration Technique for High-Accuracy 3D Machine V libration Technique for High-Accuracy 3D Machine V
ision Metrology Using Off-the-Shelf TV Cameras and ision Metrology Using Off-the-Shelf TV Cameras and
Lenses" IEEE Journal of Roboticsand automation, V Lenses "IEEE Journal of Roboticsand automation, V
ol.RA-3. No.4 August 1987, pp323-344]に詳しい。 ol.RA-3. No.4 August 1987, detailed in pp323-344]. 【0005】カメラパラメータは、カメラ内部パラメータと外部パラメータに分類される。 [0005] The camera parameters are classified into the camera intrinsic parameters and extrinsic parameters. カメラ内部パラメータは、画素間距離を示すスケールファクタと、フレーム座標の画像中心と、レンズの歪みパラメータと、焦点距離である。 The camera internal parameter, a scale factor indicating a distance between pixels, and the image center of the frame coordinates, and distortion parameters of the lens, the focal length. 外部パラメータは、世界座標からカメラ座標へ変換する回転パラメータと移動パラメータである。 External parameter is the rotational parameters and movement parameter for converting the world coordinates to camera coordinates. 本発明に関連する外部パラメータに関して簡単に説明する。 Briefly respect external parameters related to the present invention. 路上マーカ51の各点の世界座標をx w ,y w ,z wとし、対応するカメラ座標をx,y,zとすると、(数1) The world coordinates x w of each point road marker 51, and y w, z w, the corresponding camera coordinates x, y, When z, (Equation 1)
のようになる。 become that way. ただし、r 1 〜r 9は、座標の回転行列要素であり、Tx,Ty,Tzは、座標の平行移動ベクトル要素である。 However, r 1 ~r 9 is a rotation matrix element coordinates, Tx, Ty, Tz is a translation vector element coordinates. 【数1】 [Number 1] 【0006】カメラ座標は、画面の中心(カメラ中心) [0006] The camera coordinates, center of the screen (the camera center)
を原点とし、画面左右方向をX軸とし、画面上下方向をY軸とし、画面に垂直な方向をZ軸とする座標である。 Was the origin, a horizontal direction of the screen and X-axis, the vertical direction of the screen and Y-axis, the coordinates of the Z-axis direction perpendicular to the screen.
カメラが、世界座標の原点にあって、鉛直下方を向いて、X軸どうしが一致し、Y軸どうしも一致するように設置された場合は、カメラ座標は世界座標と一致する。 Camera, in the origin of the world coordinate, facing vertically downward, X-axis with each other coincide, when it is installed to also match the Y-axis to each other, the camera coordinate are consistent with world coordinates.
カメラ座標とフレーム座標との間の変換は、焦点距離などのカメラ内部パラメータにより決まる射影変換になる。 Conversion between the camera coordinates and the frame coordinates will projective transformation determined by the camera internal parameters such as focal length. 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のカメラ校正装置の構成では、カメラが交差点などに設置された場合には、路上マーカの世界座標を測定するために、カメラ撮影範囲内の車両交通規制をする必要があるという問題があった。 [0007] The present invention is, however, to the arrangement of the camera calibration device, when the camera is installed in intersection, in order to measure the world coordinates of the street marker, camera shooting range there has been a problem that it is necessary to the vehicle traffic regulations. また、広い範囲を撮影するカメラを校正するためには、広い範囲にわたってマーカを準備する必要があるという問題があった。 Further, in order to calibrate the camera for photographing a wide range, there is a problem that it is necessary to prepare a marker over a wide range. 【0008】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決して、簡便な方法でカメラ校正を行うことのできるカメラ校正装置及び方法を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above is to provide a camera calibration apparatus and method capable of performing the camera calibration by a simple method. 【0009】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明では、カメラ校正装置を、道路を所定方向から撮影するカメラと、カメラの撮影範囲内の一定高さの水平面内を移動する移動校正ボードと、カメラで撮影した移動校正ボードの画像の校正点を抽出する手段と、 [0009] In order to solve the above object, according to an aspect of, the present invention, a camera calibration device and a camera for photographing a road from a predetermined direction, the predetermined height in the imaging range of the camera and moving the calibration board to move in a horizontal plane, means for extracting the calibration point of the movement calibration board image captured by the camera,
校正点の世界座標を求める手段と、校正点のフレーム座標からカメラ座標を求める手段と、校正点の世界座標とカメラ座標の関数関係を求める手段と、複数の校正点の関数関係に基づいてカメラの外部パラメータを求める手段とを具備する構成とした。 Means for determining the world coordinates of the calibration points, and means for obtaining a camera coordinate from the frame coordinates of the calibration points, means for determining a functional relationship between the world coordinate and the camera coordinate of the calibration point, the camera on the basis of the functional relationship of a plurality of calibration points and the configuration and means for determining the external parameters. このように構成したことにより、車両交通規制することなく、カメラ校正を行うことができる。 By such a configuration, without vehicular traffic regulation, it is possible to perform camera calibration. 【0010】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 【0011】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態は、車両に水平に搭載した移動校正ボードを移動させて、カメラで撮影し、複数の校正点の世界座標とカメラ座標との関係に基づいて、カメラの外部パラメータを求めるカメラ校正装置である。 [0011] First Embodiment (first exemplary embodiment) the present invention, by moving the moving calibration board mounted horizontally on a vehicle, captured by the camera, world coordinates of the calibration points and the camera based on the relationship between the coordinate, a camera calibration device for determining the external parameters of the camera. 【0012】図1は、本発明の第1の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作説明図である。 [0012] Figure 1 is a diagram illustrating the operation of a camera calibration device according to the first embodiment of the present invention. 図1(a)は、 FIG. 1 (a),
カメラ校正装置の動作を説明する概念図である。 It is a conceptual diagram illustrating the operation of the camera calibration device. 図1 Figure 1
(b)は、カメラ校正装置の校正手順を示す図である。 (B) is a diagram illustrating a calibration procedure of the camera calibration device.
図1において、移動校正ボード11は、車両上に水平に設置されたボードである。 In Figure 1, the mobile calibration board 11 is horizontally installed board on the vehicle. カメラ12は、監視カメラである。 The camera 12 is a surveillance camera. カメラ校正手段13は、カメラ画像から外部パラメータを求める手段である。 Camera calibration means 13 is a means for obtaining the external parameters from the camera image. 道路14は、車両が通行する監視対象の道路である。 Road 14 is a road monitoring target vehicle traffic. カメラ撮影範囲15は、監視カメラの撮影可能範囲である。 Camera shooting range 15 is photographable range of the surveillance camera. 図2は、カメラ校正装置の動作フローチャートである。 Figure 2 is an operation flow chart of the camera calibration device. 【0013】上記のように構成された本発明の第1の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作を説明する。 [0013] describing the operation of the camera calibration apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above. 図1(a)に示すように、移動校正ボード11は、車両10上に水平に設置される。 As shown in FIG. 1 (a), moving the calibration board 11 is placed horizontally on the vehicle 10. 車両10は、カメラ撮影範囲15内の道路14を、走行位置と時刻を記録しながら走行する。 The vehicle 10, the road 14 in the camera shooting range 15 travels while recording the running position and time. カメラ12は、走行する車両の移動校正ボード11の動画像を撮影する(ステップ111)。 The camera 12 captures a moving image of the moving calibration board 11 of the running vehicle (step 111). カメラ校正手段13は、移動校正ボード11の動画像から、図2のフローチャートに示す方法で、カメラの姿勢パラメータを算出し(ステップ Camera calibration means 13, from the moving image of the moving calibration board 11, in the manner shown in the flowchart of FIG. 2, to calculate the orientation parameters of the camera (step
112)、カメラ校正を行う(ステップ113)。 112), performs camera calibration (step 113). この移動校正ボード11は、必ずしも車両上にある必要はなく、移動校正ボード11をなんらかの方法で水平に移動できればよい。 This movement calibration board 11 is not necessarily located on the vehicle, it is sufficient move horizontally moving calibration board 11 in some way. 【0014】図2のフローチャートを参照しながら、カメラ校正手段13の動作を説明する。 [0014] with reference to the flowchart of FIG. 2, the operation of the camera calibration unit 13. カメラ12を道路に設置する以前に、ステップ201で、あらかじめ屋内で、カメラ内部パラメータを決定する。 Before installing the camera 12 on the road, in step 201, in advance indoors, it determines the camera parameters. したがって、対象物の位置と道路面からの高さがわかっていれば、2次元のフレーム座標から3次元のカメラ座標に変換できる。 Thus, if you know the height of the position and the road surface of the object can be converted from a two-dimensional frame coordinates in a three-dimensional camera coordinate. 【0015】ステップ202で、動画像の各フレームに対して、ステップ203〜207に示すフレーム校正処理を行う。 [0015] In step 202, for each frame of the moving image, it performs frame calibration process shown in step 203-207. ステップ203で、手動で、またはパターン認識により自動で、画像から校正ボードの校正点を抽出する。 In step 203, automatically manually or by pattern recognition, and extracts the calibration point of the calibration board from the image. ステップ204で、校正点の校正ボード内の世界座標を決定する。 In step 204, to determine the world coordinates of the calibration board calibration point. 世界座標は、校正ボードを搭載した車両の移動データから求めることができる。 World coordinates can be determined from the movement data of the vehicle equipped with the calibration board. 【0016】ステップ205で、校正ボード内世界座標と、フレーム座標と、屋内で算出したカメラ内部パラメータを利用して、カメラ校正を行う。 [0016] In step 205, perform a calibration board in world coordinates, and the frame coordinates, using the camera internal parameters calculated in indoor, the camera calibration. すなわち、校正点の世界座標と、校正点のフレーム座標から求めたカメラ座標とから、校正点の世界座標とカメラ座標の変換式を求める。 That is, the world coordinates of the calibration points, and a camera coordinate obtained from the frame coordinates of the calibration points, obtaining the conversion formula of the world coordinates and the camera coordinates of the calibration point. ステップ206で、カメラ内部パラメータを利用して、各校正点の世界座標からフレーム座標を求める。 In Step 206, by using the camera parameters, determining the frame coordinates from the world coordinates of the calibration point.
実際のフレーム座標との差距離が所定範囲内にあれば、 If the difference distance between the actual frame coordinates are within a predetermined range,
各パラメータの値がほぼ正しい校正成功フレームであると判断する。 It is determined that the value of each parameter is substantially correct calibration successful frame. 【0017】カメラ中心の世界座標に対応するカメラ座標は(0,0,0)であるので、ステップ207で、カメラ中心の世界座標を使って、平行移動ベクトルを求める。 [0017] Since the camera coordinates corresponding to the world coordinates of the center of the camera is (0,0,0), at step 207, using the world coordinates of the center of the camera to obtain the translation vector. カメラ中心の世界座標を、(0,0,Zc)とする。 The world coordinates of the center of the camera, and (0,0, Zc). Zcは、カメラの地上高である。 Zc is a ground clearance of the camera. このとき、(数2)が成り立つ。 At this time, the (number 2) is satisfied. ただし、r 1 〜r 9は、座標の回転行列の要素、Tx,Ty,Tzは、座標の平行移動ベクトルの要素である。 However, r 1 ~r 9, the elements of the rotation matrix of the coordinate, Tx, Ty, Tz is an element parallel movement vector of the coordinates. (Xc,Yc,Zc)は、カメラ中心の世界座標である。 (Xc, Yc, Zc) is the world coordinates of the camera center. 【数2】 [Number 2] 【0018】したがって、 T=−RC X=RW+T =RW−RC =R(W−C) となる。 [0018] Accordingly, it is T = -RC X = RW + T = RW-RC = R (W-C). ただし、Tは平行移動ベクトル、Rは回転行列、Cはカメラ中心の世界座標、Xは校正点のカメラ座標、Wは校正点の世界座標である。 However, T is the translation vector, R represents the rotation matrix, C is the world coordinates of the camera center, X is the camera coordinate of the calibration point, W is the world coordinates of the calibration point. 【0019】回転行列は、世界座標をZ軸のまわりにR [0019] The rotation matrix, R a world coordinate around the Z-axis
z(rad)回転し、Y軸のまわりにRy(rad)回転し、X軸のまわりにRx(rad)回転する座標変換であるから、(数3)の式であらわされる。 And z (rad) rotation, and Ry (rad) rotates about the Y axis, since about the X-axis is a coordinate transformation of Rx (rad) rotation, represented by the formula (Equation 3). これらの式を利用して、X Using these formulas, X
軸、Y軸の回りの回転角Rx,Ryを求める。 Axis, the angle of rotation about Rx of Y-axis to determine the Ry. すなわち、 That is,
複数の校正点の世界座標Wとカメラ座標Xを求め、回転角Rx,Ryをそれぞれ求める。 Calculated world coordinates W and the camera coordinate X of the plurality of calibration points, obtains the rotational angle Rx, Ry, respectively. このとき、Z軸の周りの回転角Rzは任意であるから0とする。 At this time, the rotation angle Rz about the Z-axis is 0 since it is optional. 【数3】 [Number 3] 【0020】ステップ208で、校正成功フレームのRx, [0020] In step 208, the calibration success frame Rx,
Ryの平均値を求め、平均Rx、平均Ryとする。 The average value of Ry, average Rx, the average Ry. 各フレームの移動校正ボードが同一水平面上を移動するとき、 When moving the calibration board of each frame moves on the same horizontal plane,
水平面に垂直な方向をZ軸としているので、水平面に対する校正点の高さは不変となる。 Since the Z-axis direction perpendicular to the horizontal plane, the height of the calibration points relative to the horizontal plane is unchanged. ステップ209で、 Rx=平均Rx Ry=平均Ry Rz=0 とおいて、(数3)より回転行列を求める。 In step 209, at the Rx = average Rx Ry = average Ry Rz = 0, and determines a rotation matrix from equation (3). 【0021】ステップ210で、カメラ内部パラメータを使用して、道路面の上方視点画像(道路の平面図)を作成して表示する。 [0021] In step 210, using a camera internal parameter, creates and displays the upper viewpoint image of the road surface (plan view of a road). 画面の4隅のフレーム座標から世界座標を求め、この世界座標を表示範囲の目安として、画像を表示する。 I asked the world coordinates from the four corners of the frame coordinates of the screen, as a measure of the display range this world coordinates, to display the image. ステップ211で、上方視点画像で基準とする座標および回転角Rzを調整して、最終的な外部パラメータを決定する。 In step 211, by adjusting the coordinates and the rotation angle Rz to reference above viewpoint image, to determine the final external parameters. このようにして、車両交通規制することなく、カメラ校正を行うことができる。 In this way, without vehicular traffic regulation, it is possible to perform camera calibration. 【0022】上記のように、本発明の第1の実施の形態では、カメラ校正装置を、車両に水平に設置した移動校正ボードを移動させて、カメラで撮影し、複数の校正点の世界座標とカメラ座標との関係に基づいて、カメラの外部パラメータを求める構成としたので、車両交通規制をすることなく、カメラ校正を行うことができる。 [0022] As described above, in the first embodiment of the present invention, a camera calibration device and moved to move the calibration board was mounted horizontally in a vehicle, captured by the camera, world coordinates of a plurality of calibration points and based on the relationship between the camera coordinate, since the structure for obtaining the external parameters of the camera, without the vehicle traffic regulation, it is possible to perform camera calibration. 【0023】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施の形態は、道路面に設置した平置き校正ボードを、カメラを道路面に垂直な軸の回りに回転させて撮影し、校正点の世界座標とカメラ座標との関係に基づいて、カメラの外部パラメータを求めるカメラ校正装置である。 The second embodiment (second embodiment) the present invention, a flat calibration board installed in the road surface, photographed the camera is rotated about an axis perpendicular to the road surface, based on the relationship between the world coordinates and the camera coordinates of the calibration point, a camera calibration device for determining the external parameters of the camera. 【0024】図3は、本発明の第2の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作説明図である。 FIG. 3 is a diagram showing the operation of camera calibration apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図3(a)は、 FIG. 3 (a),
カメラ校正装置の動作を説明する概念図である。 It is a conceptual diagram illustrating the operation of the camera calibration device. 図3 Figure 3
(b)は、カメラ校正装置の校正手順を示す図である。 (B) is a diagram illustrating a calibration procedure of the camera calibration device.
図3において、平置き校正ボード31は、道路面に水平に設置されたボードである。 3, the calibration board 31 flat is horizontally installed board on the road surface. カメラ32は、監視カメラである。 The camera 32 is a surveillance camera. カメラ校正手段33は、カメラ画像から外部パラメータを求める手段である。 Camera calibration means 33 is a means for obtaining the external parameters from the camera image. 道路34は、車両が通行する監視対象の道路である。 Road 34 is a road monitoring target vehicle traffic. カメラ撮影範囲35は、監視カメラの撮影可能範囲である。 Camera shooting range 35 is a shooting range of the surveillance camera. 【0025】上記のように構成された本発明の第2の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作を説明する。 [0025] describing the operation of the camera calibration apparatus according to the second embodiment of the present invention configured as described above. 図3(a)に示すように、車両交通を妨げない場所に、平置き校正ボード31を水平に置く。 As shown in FIG. 3 (a), in a location that does not interfere with vehicle traffic, placing the calibration board 31 flat horizontally. カメラ32は、鉛直方向を中心軸として回転可能で、交通監視時には、カメラ撮影範囲35を撮影し、カメラ校正時には、鉛直方向を中心に回転し、平置き校正ボード31を撮影する(ステップ31 The camera 32 is rotatable in the vertical direction as the central axis at the time of traffic monitoring, capturing the camera imaging range 35, during camera calibration, rotating about a vertical direction, taking a calibration board 31 flat (Step 31
1)。 1). カメラ校正手段33は、平置き校正ボード31を撮影した静止画像から、以下の方法でカメラの姿勢パラメータを算出し(ステップ312)、カメラ校正を行う(ステップ313)。 Camera calibration means 33, the still image obtained by photographing the calibration board 31 flat, and calculates the attitude parameters of the camera in the following manner (step 312), it performs camera calibration (step 313). 【0026】平置き校正ボードの校正点の世界座標とフレーム座標の対応関係を利用して、従来のカメラ校正方法で、カメラの外部パラメータを求める。 [0026] using the correspondence between the world coordinates and the frame coordinates of the calibration point of the calibration board flat, in a conventional camera calibration method, determine the external parameters of the camera. 求めた外部パラメータを使用して、カメラ撮影範囲35の画像の上方視点画像を作成する。 Using an external parameter obtained, creating an upper viewpoint image of the image of the camera imaging range 35. 上方視点画像を利用して、上方視点画像の回転角度Θを求めると、回転行列は、(数4)となる。 Using the upper viewpoint image, when determining the rotation angle Θ of the upper viewpoint image, the rotation matrix is ​​(Equation 4). このようにして、車両交通規制することなく、カメラ校正を行うことができる。 In this way, without vehicular traffic regulation, it is possible to perform camera calibration. 【数4】 [Number 4] 【0027】上記のように、本発明の第2の実施の形態では、カメラ校正装置を、道路面に設置した平置き校正ボードを、カメラを道路面に垂直な軸の回りに回転させて撮影し、校正点の世界座標とカメラ座標との関係に基づいて、カメラの外部パラメータを求める構成としたので、車両交通規制をすることなく、カメラ校正を行うことができる。 [0027] As described above, in the second embodiment of the present invention, a camera calibration device, the calibration board flat installed in a road surface, and the camera is rotated about an axis perpendicular to the road surface captured and, based on the relationship between the world coordinates and the camera coordinates of the calibration point, since a configuration for obtaining the external parameters of the camera, without the vehicle traffic regulation, it is possible to perform camera calibration. 【0028】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施の形態は、道路上の交通の妨げにならない高所に水平に設置した水平校正ボードをカメラで撮影し、校正点の世界座標とカメラ座標との関係に基づいて、カメラの外部パラメータを求めるカメラ校正装置である。 [0028] Third Embodiment (Third Embodiment) The present invention is a horizontal calibration board was mounted horizontally in high places that do not interfere with the traffic on the road taken by the camera, world calibration point based on the relationship between the coordinate and the camera coordinate, a camera calibration device for determining the external parameters of the camera. 【0029】図4は、本発明の第3の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作説明図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of a camera calibration device according to the third embodiment of the present invention. 図4(a)は、 FIG. 4 (a),
カメラ校正装置の動作を説明する概念図である。 It is a conceptual diagram illustrating the operation of the camera calibration device. 図4 Figure 4
(b)は、カメラ校正装置の校正手順を示す図である。 (B) is a diagram illustrating a calibration procedure of the camera calibration device.
図4において、水平校正ボード41は、高所に水平に設置されたボードである。 4, the horizontal calibration board 41 is horizontally installed board in a high place. カメラ42は、監視カメラである。 The camera 42 is a surveillance camera.
カメラ校正手段43は、カメラ画像から外部パラメータを求める手段である。 Camera calibration means 43 is a means for obtaining the external parameters from the camera image. 道路44は、車両が通行する監視対象の道路である。 Road 44 is a road monitoring target vehicle traffic. カメラ撮影範囲55は、監視カメラの撮影可能範囲である。 Camera shooting range 55 is photographable range of the surveillance camera. 【0030】上記のように構成された本発明の第3の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作を説明する。 [0030] describing the operation of the camera calibration apparatus according to the third embodiment of the present invention configured as described above. 図4に示すように、カメラ撮影範囲55内の車両交通を妨げない高所に、水平校正ボード41を、水平に置く。 As shown in FIG. 4, the heights that do not interfere with vehicle traffic camera imaging range 55, a horizontal calibration board 41, placed horizontally. カメラ camera
42で、水平校正ボード41を撮影する(ステップ411)。 42, taking a horizontal calibration board 41 (step 411).
カメラ校正手段43で、水平校正ボード41を撮影した静止画像から、以下の方法でカメラの姿勢パラメータを算出し(ステップ412)、カメラ校正を行う(ステップ41 In camera calibration unit 43, the still image obtained by photographing a horizontal calibration board 41, and calculates the attitude parameters of the camera in the following manner (step 412), performs camera calibration (step 41
3)。 3). カメラ校正後、水平校正ボード41を除去する。 After camera calibration, to eliminate the horizontal calibration board 41. 【0031】水平校正ボードの高さを測定し、校正点の世界座標のZ座標の値とする。 [0031] measure the height of the horizontal calibration board, the value of the Z coordinate of the world coordinate of the calibration point. 校正点の世界座標とフレーム座標の対応関係を利用して、従来のカメラ校正方法で、カメラの外部パラメータを求める。 By utilizing the correspondence between the world coordinates and the frame coordinates of the calibration point, in the conventional camera calibration method, obtaining the external parameters of the camera. このようにして、車両交通規制することなく、カメラ校正を行うことができる。 In this way, without vehicular traffic regulation, it is possible to perform camera calibration. 【0032】上記のように、本発明の第3の実施の形態では、カメラ校正装置を、道路上の交通の妨げにならない高所に水平に設置した水平校正ボードをカメラで撮影し、校正点の世界座標とカメラ座標との関係に基づいて、カメラの外部パラメータを求める構成としたので、 [0032] As described above, in the third embodiment of the present invention, a camera calibration device, the horizontal calibration board was mounted horizontally in high places that do not interfere with the traffic on the road taken by the camera, the calibration point based of the relationship between the world coordinates and the camera coordinates, since a configuration for obtaining the external parameters of the camera,
車両交通規制をすることなく、カメラ校正を行うことができる。 Without the vehicle traffic regulation, it is possible to perform the camera calibration. 【0033】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明では、カメラ校正装置を、例えば道路を所定方向から撮影するカメラと、カメラの撮影範囲内にある校正ボードと、カメラで撮影した校正ボードの画像の校正点を抽出する手段と、校正点の世界座標を求める手段と、校正点のフレーム座標からカメラ座標を求める手段と、校正点の世界座標とカメラ座標の関数関係を求める手段と、複数の校正点の関数関係に基づいてカメラの外部パラメータを求める手段とを具備する構成としたので、車両交通規制することなく、カメラ校正を行うことができるという効果が得られる。 [0033] As apparent from the above description, the present invention, a camera calibration device, for example a camera for photographing a road from a predetermined direction, a calibration board which is in the shooting range of the camera, the camera means for extracting the calibration point of the photographed calibration board image, means for determining the global coordinates of the calibration points, and means for obtaining a camera coordinate from the frame coordinates of the calibration points, the function relationship between the world coordinates and the camera coordinates of the calibration point It means for determining, since the configuration and means for determining the external parameters of the camera based on the functional relationship of a plurality of calibration points, without vehicular traffic regulations, there is an advantage that it is possible to perform camera calibration.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作説明図、 【図2】本発明の第1の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作フローチャート、 【図3】本発明の第2の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作説明図、 【図4】本発明の第3の実施の形態におけるカメラ校正装置の動作説明図、 【図5】従来のカメラ校正装置の動作説明図である。 Operation explanatory diagram of a camera calibration device according to the first embodiment of the BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] This invention, Figure 2 the operation flow chart of the camera calibration apparatus according to the first embodiment of the present invention, operation explanatory diagram of a camera calibration device of the second embodiment of the present invention; FIG explaining an operation of a camera calibration device according to the third embodiment of the present invention; FIG, 5 shows a conventional It illustrates the operation of a camera calibration device. 【符号の説明】 11 移動校正ボード12,32,42,52 カメラ13,33,43,53 カメラ校正手段14,34,44,54 道路15,35,45,55 カメラ撮影範囲31 平置き校正ボード41 水平校正ボード51 路上マーカ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 mobile calibration board 12,32,42,52 camera 13,33,43,53 camera calibration means 14,34,44,54 road 15,35,45,55 camera shooting range 31 flat calibration board 41 horizontal calibration board 51 road marker

───────────────────────────────────────────────────── 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) G08G 1/04 G08G 1/04 C 5L096 H04N 7/18 H04N 7/18 E Fターム(参考) 2F065 AA04 BB27 FF04 JJ03 JJ26 QQ31 5B047 AA19 BB04 BC14 BC23 CA02 CB22 DC07 5B057 AA16 BA11 CA13 CB13 CB20 CD03 DA07 DB03 DC05 5C054 AA01 CF06 FC04 FF02 GB12 HA26 5H180 AA01 CC04 5L096 AA09 AA11 BA04 CA03 DA02 FA69 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) G08G 1/04 G08G 1/04 C 5L096 H04N 7/18 H04N 7/18 E F term (reference) 2F065 AA04 BB27 FF04 JJ03 JJ26 QQ31 5B047 AA19 BB04 BC14 BC23 CA02 CB22 DC07 5B057 AA16 BA11 CA13 CB13 CB20 CD03 DA07 DB03 DC05 5C054 AA01 CF06 FC04 FF02 GB12 HA26 5H180 AA01 CC04 5L096 AA09 AA11 BA04 CA03 DA02 FA69

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 撮影範囲を所定方向から撮影するカメラと、前記カメラの撮影範囲内の一定高さの水平面内を移動する移動校正ボードと、前記カメラで撮影した前記移動校正ボードの画像の校正点を抽出する手段と、前記校正点の世界座標を求める手段と、前記校正点のフレーム座標からカメラ座標を求める手段と、前記校正点の世界座標と前記カメラ座標との関数関係を求める手段と、複数の校正点の前記関数関係に基づいて前記カメラの外部パラメータを求める手段とを具備することを特徴とするカメラ校正装置。 A camera for photographing the Patent Claims 1. A photographic range from a predetermined direction, moving the calibration board to move a certain height in the horizontal plane in the imaging range of the camera, the movement taken by the camera means for extracting the calibration point of the calibration board image, means for determining the global coordinates of the calibration point, and means for obtaining a camera coordinate from the frame coordinates of the calibration point, the world coordinates of the calibration points and between the camera coordinate camera calibration apparatus characterized by comprising means for determining the functional relationship, and means for determining the external parameters of the camera based on the functional relationship of the plurality of calibration points. 【請求項2】 所定の回転軸の回りに回転可能なカメラと、水平面に置かれた平置き校正ボードと、前記カメラを前記所定の回転軸の回りに回転させて前記平置き校正ボードを撮影する手段と、撮影した前記平置き校正ボードの画像の校正点を抽出する手段と、前記校正点の世界座標を求める手段と、前記校正点のフレーム座標からカメラ座標を求める手段と、前記校正点の世界座標とカメラ座標との関数関係を求める手段と、複数の校正点の前記関数関係に基づいて前記カメラの外部パラメータを求める手段とを具備することを特徴とするカメラ校正装置。 Shooting 2. A rotatable around a predetermined rotation axis camera, a calibration board flat placed on a horizontal plane, the calibration board placed the flat by rotating the camera around said predetermined axis of rotation means for, means for determining and means for extracting the calibration point of the photographed said flat calibration board image, means for determining the global coordinates of the calibration point, the camera coordinate from the frame coordinates of the calibration points, the calibration point camera calibration device comprising: means for determining the functional relationship between the world coordinates and the camera coordinates, that and means for determining the external parameters of the camera based on the functional relationship of the plurality of calibration points. 【請求項3】 撮影範囲を所定方向から撮影するカメラと、前記カメラの撮影範囲内の一定高さの水平面内に置かれた水平校正ボードと、前記カメラで撮影した水平校正ボードの画像の校正点を抽出する手段と、前記校正点の世界座標を求める手段と、前記校正点のフレーム座標からカメラ座標を求める手段と、前記校正点の世界座標とカメラ座標との関数関係を求める手段と、複数の校正点の関数関係に基づいて前記カメラの外部パラメータを求める手段とを具備することを特徴とするカメラ校正装置。 3. A camera for photographing the photographing range from a predetermined direction, and a horizontal calibration board placed at a constant height in the horizontal plane in the imaging range of the camera, the calibration of the images of the horizontal calibration board photographed by the camera means for extracting a point, and means for determining the global coordinates of the calibration point, and means for obtaining a camera coordinate from the frame coordinates of the calibration point, means for determining a functional relationship between the world coordinates and the camera coordinates of the calibration points, camera calibration apparatus characterized by comprising a means for obtaining the external parameters of the camera based on a function relationship of the plurality of calibration points. 【請求項4】 撮影範囲を所定方向から撮影するカメラで、前記カメラの撮影範囲内の一定高さの水平面内を移動する移動校正ボードを撮影し、前記カメラで撮影した前記移動校正ボードの画像の校正点を抽出し、前記校正点の世界座標を求め、前記校正点のフレーム座標からカメラ座標を求め、前記校正点の世界座標と前記カメラ座標との関数関係を求め、複数の校正点の前記関数関係に基づいて前記カメラの外部パラメータを求めることを特徴とするカメラ校正方法。 In 4. camera for photographing the photographing range from a predetermined direction, moving photographed calibration board, the image of the moving calibration board taken by the camera to move a certain height in the horizontal plane in the imaging range of the camera of extracting the calibration point, determine the world coordinates of the calibration points, the calculated camera coordinate from the frame coordinates of the calibration points, determine the functional relationship of the world coordinates of the calibration point and the camera coordinate, a plurality of calibration points camera calibration method characterized by determining the external parameters of the camera based on the functional relationship. 【請求項5】 所定の回転軸の回りに回転可能なカメラを前記所定の回転軸の回りに回転させて、水平面に置かれた平置き校正ボードを撮影し、撮影した前記平置き校正ボードの画像の校正点を抽出し、前記校正点の世界座標を求め、前記校正点のフレーム座標からカメラ座標を求め、前記校正点の世界座標とカメラ座標との関数関係を求め、複数の校正点の前記関数関係に基づいて前記カメラの外部パラメータを求めることを特徴とするカメラ校正方法。 And 5. A predetermined rotatable camera around the rotary shaft rotates around the predetermined rotation axis, capturing a calibration board flat placed on a horizontal surface, shot of the flat calibration board extracts calibration point of the image, determine the world coordinates of the calibration points, obtains a camera coordinate from the frame coordinates of the calibration points, determine the functional relation between the world coordinates and the camera coordinates of the calibration points, the plurality of calibration points camera calibration method characterized by determining the external parameters of the camera based on the functional relationship. 【請求項6】 撮影範囲を所定方向から撮影するカメラで、前記カメラの撮影範囲内の一定高さの水平面内に置かれた水平校正ボードを撮影し、前記カメラで撮影した水平校正ボードの画像の校正点を抽出し、前記校正点の世界座標を求め、前記校正点のフレーム座標からカメラ座標を求め、前記校正点の世界座標とカメラ座標との関数関係を求め、複数の校正点の関数関係に基づいて前記カメラの外部パラメータを求めることを特徴とするカメラ校正方法。 In 6. A camera for photographing the photographing range from a predetermined direction, taking the horizontal calibration board placed at a constant height in the horizontal plane in the imaging range of the camera, an image of the horizontal calibration board photographed by the camera extracts calibration points, determine the world coordinates of the calibration points, obtains a camera coordinate from the frame coordinates of the calibration points, determine the functional relation between the world coordinates and the camera coordinates of the calibration points, the function of a plurality of calibration points camera calibration method characterized by determining the external parameters of the camera on the basis of the relationship.
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