JP2003242485A - Processor and processing method for stereo image - Google Patents

Processor and processing method for stereo image

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JP2003242485A
JP2003242485A JP2002042970A JP2002042970A JP2003242485A JP 2003242485 A JP2003242485 A JP 2003242485A JP 2002042970 A JP2002042970 A JP 2002042970A JP 2002042970 A JP2002042970 A JP 2002042970A JP 2003242485 A JP2003242485 A JP 2003242485A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processor for a stereo image, capable of easily using a general purpose camera or a digital camera as a stereo camera. <P>SOLUTION: This processor for a stereo image includes an extract part 4 for extracting a first mark from the calibration image photographing a calibration chart 1 having the first mark and a second mark at least in two directions with stereo cameras 2R, 2L, a rough mark position measuring part 5 for obtaining the rough position of the second mark in the calibration image by projective transformation using the first mark extracted by the extract part, a precise mark position measuring part 6 for obtaining the position of photographing the second mark position in the vicinity of the rough position, and an arithmetic processing part 7 for calculating an external spotting element of the calibration image from the position of the second mark in the calibration chart 1 and the position in the calibration image corresponding to the second mark. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、汎用カメラやデジタル
カメラ等のようなレンズ収差のあるカメラを用いてステ
レオカメラを構成した場合に、このステレオカメラの外
部標定要素(カメラの位置と傾き)を算出してステレオ
計測用の画像を生成できるステレオ画像用処理装置及び
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an external orientation element (position and inclination of a camera) of a stereo camera when the stereo camera is constructed by using a camera having lens aberration such as a general-purpose camera or a digital camera. The present invention relates to a stereo image processing apparatus and method capable of calculating a value and generating an image for stereo measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステレオ計測する為のステレオカメラ
は、各カメラが相対的に動かないように固定されてい
る。そこで、カメラ間隔に対応する基線長は不変であ
り、カメラの撮影距離も各カメラ間で正確に一致させる
必要があるため、焦点距離を可変にしたズームレンズで
はなく、固定焦点距離式のレンズが使用されている。ま
た、カメラの分解能に依存して、ステレオカメラの計測
精度が定まるため、収差の少ない高精度レンズが使用さ
れている。
2. Description of the Related Art Stereo cameras for stereo measurement are fixed so that the cameras do not move relative to each other. Therefore, the baseline length corresponding to the camera interval does not change, and the shooting distances of the cameras also need to be accurately matched between the cameras.Therefore, instead of a zoom lens with a variable focal length, a fixed focal length lens is used. It is used. Moreover, since the measurement accuracy of the stereo camera is determined depending on the resolution of the camera, a high-precision lens with little aberration is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来のステレ
オカメラには、以下のような課題がある。 各カメラが相対的に動かないように固定されているた
め、持ち運びがしにくい。 基線長と撮影距離の選択範囲が少ないため、ステレオ
カメラの計測対象物の寸法が限定される。 高精度レンズを使用した専用カメラは高価で、一般の
人には利用しにくい。 汎用カメラでは、ステレオ撮影する際の位置決めが曖
昧で、鑑賞する程度の精度しか得られず、計測用に用い
ることは事実上できない。
Therefore, the conventional stereo camera has the following problems. Each camera is fixed so that it does not move relatively, making it difficult to carry. Since the selection range of the base length and the shooting distance is small, the size of the measurement object of the stereo camera is limited. Dedicated cameras that use high-precision lenses are expensive and difficult for the general public to use. With a general-purpose camera, positioning during stereo shooting is ambiguous, and it is only possible to obtain an accuracy of viewing, and it is practically impossible to use it for measurement.

【0004】本発明は、上述する課題を解決したもの
で、第1の目的は、汎用のカメラやデジタルカメラをス
テレオカメラとして容易に利用できるステレオ画像用処
理装置及び方法を提供することである。第2の目的は、
汎用のカメラやデジタルカメラのようにレンズ収差の大
きなレンズでステレオ撮影を行っても、写真計測できる
程度の精度が得られるステレオ画像用処理装置を提供す
ることである。
The present invention has solved the above-mentioned problems, and a first object thereof is to provide a stereo image processing apparatus and method in which a general-purpose camera or a digital camera can be easily used as a stereo camera. The second purpose is
It is an object of the present invention to provide a stereo image processing apparatus capable of obtaining an accuracy enough for photo measurement even if stereo photography is performed with a lens having large lens aberration such as a general-purpose camera or a digital camera.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のステレオ画像用
処理装置は、第1の目的を達成するもので、図1及び図
2に示すように、少なくとも3箇所以上設けられた第1
マークと、該第1マークに対して外観上識別可能に設け
られた第2マークを有するキャリブレーション用チャー
ト1を、ステレオカメラ2R、2Lにより撮影した、少
なくとも2枚のキャリブレーション用画像から第1マー
クを抽出する抽出部4と、抽出部4にて抽出された第1
マークを用いた射影変換により、前記キャリブレーショ
ン用画像における前記第2マークの概略位置をもとめる
概略マーク位置測定部5と、前記キャリブレーション用
画像に対して、前記第2マークの概略位置近傍で前記第
2マーク位置の撮影されている位置を求める精密マーク
位置測定部6と、キャリブレーション用チャート1にお
ける第2マークの位置と、この第2マークに対応する前
記キャリブレーション用画像における第2マークの位置
から、前記キャリブレーション用画像の外部標定要素を
算出する演算処理部7とを備えている。
The stereo image processing apparatus of the present invention achieves the first object and, as shown in FIGS. 1 and 2, is provided with at least three positions.
A calibration chart 1 having a mark and a second mark that is provided so as to be visually distinguishable from the first mark is taken from at least two calibration images captured by stereo cameras 2R and 2L. The extraction unit 4 that extracts the mark and the first extracted by the extraction unit 4
The approximate mark position measuring unit 5 that obtains the approximate position of the second mark in the calibration image by projective transformation using the mark, and the approximate position of the second mark in the vicinity of the approximate position of the second mark with respect to the calibration image. The precision mark position measuring unit 6 for obtaining the photographed position of the second mark position, the position of the second mark in the calibration chart 1, and the position of the second mark in the calibration image corresponding to this second mark. An arithmetic processing unit 7 for calculating an external orientation element of the calibration image from the position.

【0006】このように構成された装置においては、ス
テレオカメラ2R、2Lで、少なくとも3箇所以上設け
られた第1マークと、該第1マークに対して外観上識別
可能に設けられた第2マークを有するキャリブレーショ
ン用チャート1を少なくとも2枚撮影したキャリブレー
ション用画像を用意する。この2枚のキャリブレーショ
ン用画像は、ステレオカメラ2R、2Lの其々の画像で
あるため、撮影方向として少なくとも二つになる。抽出
部4は、キャリブレーション用画像から第1マークを抽
出する。概略マーク位置測定部5は、第1マークを用い
た射影変換により、キャリブレーション用画像における
前記第2マークの概略位置を求める。精密マーク位置測
定部6は、第2マークの概略位置近傍で第2マーク位置
の撮影されている位置を求める。レンズ収差の影響は第
2マーク位置毎に違うため、概略マーク位置測定部5で
概算された位置と現実のキャリブレーション用画像上の
位置とに違いを生じるためである。演算処理部7は、キ
ャリブレーション用チャート1における第2マークの位
置と、この第2マークに対応するキャリブレーション用
画像における第2マークの位置から、キャリブレーショ
ン用画像の外部標定要素を算出する。この外部標定要素
は、ステレオカメラ2R、2Lで外部標定要素算出時と
同一の撮影条件で撮影したステレオ画像に対して、外部
標定要素として適用される。
In the apparatus constructed as described above, the stereo cameras 2R and 2L are provided with at least three first marks and a second mark which is visually distinguishable from the first marks. A calibration image obtained by capturing at least two sheets of the calibration chart 1 having the above is prepared. Since these two calibration images are the images of the stereo cameras 2R and 2L, respectively, there are at least two shooting directions. The extraction unit 4 extracts the first mark from the calibration image. The approximate mark position measuring unit 5 obtains the approximate position of the second mark in the calibration image by projective transformation using the first mark. The precision mark position measuring unit 6 obtains the imaged position of the second mark position in the vicinity of the approximate position of the second mark. This is because the influence of the lens aberration is different for each second mark position, and thus the position estimated by the rough mark position measuring unit 5 and the actual position on the calibration image are different. The arithmetic processing unit 7 calculates the external orientation element of the calibration image from the position of the second mark in the calibration chart 1 and the position of the second mark in the calibration image corresponding to this second mark. This external orientation element is applied as an external orientation element to a stereo image captured by the stereo cameras 2R and 2L under the same imaging conditions as when the external orientation element was calculated.

【0007】好ましくは、本発明の概略マーク位置測定
部2は、射影変換により第2マークの概略位置を求める
ように構成されていると、第2マークの概略位置が射影
変換によって簡単に演算できる。なお、ステレオカメラ
2R、2Lのレンズ収差は、概略マーク位置測定部5で
概算された位置と現実のキャリブレーション用画像上の
位置との違いとして現れる。
Preferably, when the rough mark position measuring unit 2 of the present invention is configured to obtain the rough position of the second mark by projective transformation, the rough position of the second mark can be easily calculated by projective transformation. . The lens aberrations of the stereo cameras 2R and 2L appear as a difference between the position estimated by the rough mark position measuring unit 5 and the actual position on the calibration image.

【0008】好ましくは、本発明の精密マーク位置測定
部6は、テンプレートマッチング又は重心位置検出の少
なくとも一方を用いて、第2マーク位置を決定するよう
に構成されているとよい。第2マークが不定形の形状で
あったり、キャリブレーション用画像上で不鮮明に写っ
ている場合には、第2マークの重心位置を用いること
で、第2マーク位置が安定して正確に得られる。
Preferably, the precision mark position measuring unit 6 of the present invention is configured to determine the second mark position by using at least one of template matching and barycentric position detection. When the second mark has an irregular shape or is unclearly shown in the calibration image, the position of the center of gravity of the second mark is used to stably and accurately obtain the second mark position. .

【0009】好ましくは、本発明の演算処理部7は、キ
ャリブレーション用チャート1における第2マークの位
置と、この第2マークに対応する前記キャリブレーショ
ン用画像における第2マークの位置から、当該第2マー
クにおける外部標定要素を演算するように構成されてい
るとよい。
Preferably, the arithmetic processing unit 7 of the present invention determines the position of the second mark in the calibration chart 1 and the position of the second mark in the calibration image corresponding to the second mark from the position of the second mark. It may be configured to calculate the external orientation element at the two marks.

【0010】好ましくは、本発明のキャリブレーション
装置は、さらに第2マークにおける外部標定要素を数値
として表示する表示部9を有するように構成されている
とよい。表示部9を設けると、操作者にとって演算結果
の良否が容易に判断でき便利である。
Preferably, the calibration device of the present invention is further configured to have a display unit 9 for displaying the external orientation element in the second mark as a numerical value. By providing the display unit 9, it is convenient for the operator to easily judge the quality of the calculation result.

【0011】好ましくは、本発明の演算処理部7は、前
記レンズの外部標定要素を算出する際に、精密マーク位
置測定部によって位置が算出された第2マークのうち適
切な第2マークを選択するように選択するように構成さ
れているとよい。この第2マークの選択には、例えばバ
ンドル調整法を用いるのが良い。バンドル調整法によれ
ば、各撮影位置のカメラの外部標定要素を求めること
と、第2マークの位置が適切なものと不適切なものとの
分別を同時に行うことが可能となる。
Preferably, the arithmetic processing unit 7 of the present invention selects an appropriate second mark from the second marks whose position is calculated by the precision mark position measuring unit when calculating the external orientation element of the lens. And may be configured to choose to do so. For selecting the second mark, for example, a bundle adjustment method may be used. According to the bundle adjustment method, it is possible to obtain the external orientation element of the camera at each photographing position and to distinguish between the appropriate second mark position and the inappropriate second mark position.

【0012】好ましくは、本発明の外部標定要素は、前
記ステレオカメラの位置、傾き、基線長の少なくとも一
つを含むように構成されているとよい。外部標定要素に
寄与するのは、ステレオカメラの位置、傾き、或いは基
線長であるためである。
[0012] Preferably, the external orientation element of the present invention is configured to include at least one of the position, inclination, and base line length of the stereo camera. It is the position, inclination, or baseline length of the stereo camera that contributes to the external orientation element.

【0013】本発明のステレオ画像用処理装置は、第2
の目的を達成するもので、図1に示すように、さらにス
テレオカメラ2R、2Lのレンズ収差を補償するための
キャリブレーション要素を算出する演算処理部7と、ス
テレオカメラ2R、2Lで撮影された画像をレンズ収差
の補償された画像に修正する画像処理部8を有するよう
に構成されているとよい。画像処理部8を設けると、ス
テレオカメラ2R、2Lで撮影された画像から、演算処
理部7で算出されたキャリブレーション要素を用いてレ
ンズ収差の影響を除去でき、特に立体視用写真のように
僅かの像位置の歪みが大きな標高誤差として現れる分野
に用いて好適である。
A stereo image processing apparatus according to the present invention comprises a second
As shown in FIG. 1, an arithmetic processing unit 7 for calculating a calibration element for compensating for lens aberrations of the stereo cameras 2R and 2L, and the stereo cameras 2R and 2L are used for shooting. The image processing unit 8 may be configured to correct the image into an image in which the lens aberration is compensated. When the image processing unit 8 is provided, it is possible to remove the influence of lens aberration from the images captured by the stereo cameras 2R and 2L by using the calibration element calculated by the arithmetic processing unit 7, especially as in a stereoscopic photograph. It is suitable for use in a field where a slight image position distortion appears as a large elevation error.

【0014】本発明のステレオ画像用処理方法は、第1
の目的を達成するもので、図7に示すように、少なくと
も3箇所以上設けられた第1マークと、該第1マークに
対して外観上識別可能に設けられた第2マークを有する
キャリブレーション用チャートを、ステレオカメラによ
り撮影した、少なくとも2枚のキャリブレーション用画
像から第1マークを抽出する第1のステップ(S40)
と、前記抽出された第1マークを用いた射影変換によ
り、前記キャリブレーション用画像における前記第2マ
ークの概略位置をもとめる第2のステップ(S50)
と、前記キャリブレーション用画像に対して、前記第2
マークの概略位置近傍で前記第2マーク位置の撮影され
ている位置を求める第3のステップ(S60)と、前記
キャリブレーション用チャートにおける第2マークの位
置と、この第2マークに対応する前記キャリブレーショ
ン用画像における第2マークの位置から、前記キャリブ
レーション用画像の外部標定要素を算出する第4のステ
ップ(S90)とを有している。
A stereo image processing method according to the present invention is a first method.
As shown in FIG. 7, a calibration mark having at least three or more first marks and a second mark visually distinguishable from the first marks. A first step (S40) of extracting a first mark from at least two calibration images obtained by photographing a chart with a stereo camera.
And a second step (S50) of obtaining a rough position of the second mark in the calibration image by projective transformation using the extracted first mark.
And the second image for the calibration image.
A third step (S60) of obtaining the photographed position of the second mark position near the approximate position of the mark, the position of the second mark in the calibration chart, and the calibration corresponding to the second mark. A fourth step (S90) of calculating the external orientation element of the calibration image from the position of the second mark in the calibration image.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を説明す
る。図1は本発明の第1の実施の形態を説明する全体構
成ブロック図である。図において、キャリブレーション
用チャートとしてのチャート1は、平面上のシートに第
1マークと第2マークが印刷されている。第1マーク
は、概略マーク位置測定及びキャリブレーション用画像
としての校正用写真組の画像相互の対応付けに利用され
ると共に、ステレオカメラ2R、2Lの其々のカメラが
チャート1を撮影した撮影角度を決めるために利用され
る。第1マークは、チャート1の少なくとも3箇所に設
けられるもので、好ましくはチャート1を4区分に等分
したときの各象限に設けると良い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration block diagram for explaining the first embodiment of the present invention. In the figure, a chart 1 as a calibration chart has a first mark and a second mark printed on a sheet on a plane. The first mark is used for measuring the rough mark position and associating the images of the calibration photograph set as the calibration image with each other, and at the same time, the photographing angles at which the stereo cameras 2R and 2L photograph the chart 1. Used to determine. The first marks are provided at at least three places on the chart 1, and preferably, they are provided on each quadrant when the chart 1 is divided into four sections.

【0016】第2マークは、ステレオカメラ2R、2L
によって撮影されたチャート1の画像データの位置を指
定するもので、ターゲットとも呼ばれており、好ましく
は均等の密度で満遍なくチャート1に配置する。第2マ
ークは、チャート1の30箇所以上に設けられるのが好
ましく、さらに好ましくは100〜200箇所程度にす
るとよい。しかし、第2マークを徒に多く設けると、第
2マーク自体が小さくなって見難くなると共に、レンズ
収差の測定演算時間も長くなるため、実際上の上限は存
在しており、例えば1000個である。チャート1の詳
細については、後で説明する。
The second mark is the stereo camera 2R, 2L.
It is used to specify the position of the image data of the chart 1 photographed by, and is also called a target, and preferably, it is arranged on the chart 1 evenly and uniformly. The second marks are preferably provided at 30 or more places on the chart 1, and more preferably at about 100 to 200 places. However, if a large number of second marks are provided, the second mark itself becomes small and becomes difficult to see, and the measurement calculation time of the lens aberration also becomes long. is there. Details of the chart 1 will be described later.

【0017】ステレオカメラ2R、2Lは、キャリブレ
ーションの対象となるカメラで、ここでは、基線を構成
するステレオバー2Bに沿って単一のカメラが移動する
形式を示している。この実施の形態においてカメラは、
典型的には汎用の光学式カメラやデジタルカメラのよう
に、レンズ収差が写真測量や写真計測用の撮影用カメラ
に比較して、大きいものを利用できる。ステレオカメラ
2R、2Lに用いるカメラは、広角レンズや標準レンズ
でもよく、また望遠レンズを備えていても良い。画像デ
ータ記憶部3は、ステレオカメラ2R、2Lを構成する
カメラによって撮影されたチャート1の画像データを記
憶する記憶装置で、例えば磁気ディスク、CD−ROM
のような電磁気的記憶媒体が用いられる。画像データ記
憶部3に記憶される画像データは、チャート1をステレ
オカメラ2R、2Lにてステレオ視できるように撮影し
たステレオ画像データであることが好ましく、典型的に
は左撮影位置2Lと右撮影位置2Rの一組の撮影位置に
よって撮影されている。好ましくは、画像データ記憶部
3では、ステレオカメラ2R、2Lがチャート1を撮影
した撮影角度を判別できる態様で、校正用写真組の画像
が記憶されているとよい。
The stereo cameras 2R and 2L are cameras to be calibrated, and here, a single camera moves along a stereo bar 2B forming a base line. In this embodiment, the camera is
Typically, a lens having a large lens aberration can be used as compared with a general-purpose optical camera or a digital camera, which has a larger lens aberration than that of a camera for photogrammetry or photographing. The cameras used for the stereo cameras 2R and 2L may be wide-angle lenses or standard lenses, or may be equipped with a telephoto lens. The image data storage unit 3 is a storage device that stores the image data of the chart 1 captured by the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L, and is, for example, a magnetic disk or a CD-ROM.
An electromagnetic storage medium such as The image data stored in the image data storage unit 3 is preferably stereo image data obtained by photographing the chart 1 so that the chart 1 can be viewed stereoscopically by the stereo cameras 2R and 2L. Typically, the left photographing position 2L and the right photographing position are used. The image is taken at a set of shooting positions at the position 2R. Preferably, in the image data storage unit 3, it is preferable that the images of the calibration photograph set be stored in a manner that the photographing angles at which the stereo cameras 2R and 2L photograph the chart 1 can be determined.

【0018】ステレオ画像用処理装置は、抽出部4、概
略マーク位置測定部5、精密マーク位置測定部6、演算
処理部7、画像処理部8、マーク座標記憶部10、レン
ズ収差補償パラメータ記憶部11並びに外部標定要素記
憶部12を備えると共に、外部機器として画像データ記
憶部3や表示部9を備えている。ステレオ画像用処理装
置には、例えばCPUとしてインテル社製のペンティア
ム(登録商標)やセレロン(登録商標)を搭載したコン
ピュータを用いるとよい。
The stereo image processing apparatus includes an extracting unit 4, a rough mark position measuring unit 5, a precision mark position measuring unit 6, a calculation processing unit 7, an image processing unit 8, a mark coordinate storage unit 10, and a lens aberration compensation parameter storage unit. 11 and an external orientation element storage unit 12, and an image data storage unit 3 and a display unit 9 as external devices. For the stereo image processing apparatus, for example, a computer equipped with Pentium (registered trademark) or Celeron (registered trademark) manufactured by Intel Corporation as a CPU may be used.

【0019】抽出部4は、画像データ記憶部3に格納さ
れる画像データから第1マークを抽出して、第1マーク
の画像座標値を求める第1マーク抽出処理を行う。第1
マーク抽出処理は、概略マーク位置測定部5による第2
マークの概略位置算出と対応付けの前処理として行われ
る。この第1マークの画像座標値は、マーク座標記憶部
10に記憶される。なお、第1マークが第2マークと共
通の図柄を含んでいる場合には、第1マーク内の第2マ
ーク位置によって第1マークの画像座標値とするとよ
い。抽出部4による第1マーク抽出処理の詳細は、後で
説明する。
The extraction unit 4 extracts the first mark from the image data stored in the image data storage unit 3 and performs a first mark extraction process for obtaining the image coordinate value of the first mark. First
The mark extracting process is performed by the second step performed by the rough mark position measuring unit 5.
This is performed as a pre-process for calculating the approximate position of the mark and associating it. The image coordinate value of the first mark is stored in the mark coordinate storage unit 10. When the first mark includes a symbol that is common to the second mark, the image coordinate value of the first mark may be set according to the position of the second mark in the first mark. Details of the first mark extraction processing by the extraction unit 4 will be described later.

【0020】概略マーク位置測定部5は、抽出部4にて
抽出された第1マークの画像座標値から射影変換を行っ
て外部標定要素を求め、単写真標定の定理、並びに共線
条件式を用いて、第2マークの概略位置を演算して、校
正用写真組の画像相互の対応付けを行う。概略マーク位
置測定部5による第2マークの概略位置演算処理の詳細
は、後で説明する。
The general mark position measuring unit 5 performs projective transformation from the image coordinate values of the first mark extracted by the extracting unit 4 to obtain an external orientation element, and the single photograph orientation theorem and the collinear conditional expression are obtained. The approximate position of the second mark is calculated by using the images, and the images of the proof set are associated with each other. Details of the second mark rough position calculation processing by the rough mark position measurement unit 5 will be described later.

【0021】精密マーク位置測定部6は、校正用写真組
の画像に対して第2マークの認識を行い、重心位置検出
法等によって第2マークの位置を精密に演算する。演算
処理部7は、精密マーク位置測定部6にて演算された第
2マークの位置が、チャート1の画像データにおける他
の第2マークの位置と著しい齟齬が生じていた場合に
は、齟齬の生じた第2マークの位置を除外する機能を有
する。また、演算処理部7は、精密マーク位置測定部6
にて演算された第2マークのうち、キャリブレーション
に適切な第2マークを抽出して、外部標定要素と対象点
座標を同時調整すると共に、カメラの内部パラメータを
演算する。
The precision mark position measuring unit 6 recognizes the second mark in the image of the photo set for calibration, and precisely calculates the position of the second mark by the gravity center position detection method or the like. When the position of the second mark calculated by the precision mark position measuring unit 6 is significantly different from the positions of the other second marks in the image data of the chart 1, the calculation processing unit 7 causes a discrepancy. It has a function of excluding the position of the generated second mark. Further, the arithmetic processing unit 7 includes a precision mark position measuring unit 6
The second mark suitable for calibration is extracted from the second marks calculated in step 1, the external orientation element and the coordinates of the target point are simultaneously adjusted, and the internal parameters of the camera are calculated.

【0022】演算処理部7にて演算されたカメラの内部
パラメータは、レンズ収差補償パラメータ記憶部11に
格納すると良い。カメラの内部パラメータには、主点位
置、画面距離、歪曲パラメータがある。なお、ここでは
歪曲パラメータのみを求めているが、ザイデルの5収差
を構成する球面収差、コマ、非点収差、像面のそりにつ
いても、求めても良い。演算処理部7にて求められた内
部パラメータは、表示部9にてグラフィック表示され
る。また、演算処理部7にて演算されたキャリブレーシ
ョンに適切な第2マークに対する外部標定要素は、外部
標定要素記憶部12に格納すると良い。なお、精密マー
ク位置測定部6、並びに演算処理部7のカメラの内部パ
ラメータ演算処理に関しての詳細は、後で説明する。
The internal parameters of the camera calculated by the calculation processing unit 7 may be stored in the lens aberration compensation parameter storage unit 11. The internal parameters of the camera include principal point position, screen distance, and distortion parameter. Although only the distortion parameter is obtained here, spherical aberration, coma, astigmatism, and image plane warp that constitute Seidel's 5 aberrations may also be obtained. The internal parameters obtained by the arithmetic processing unit 7 are displayed graphically on the display unit 9. The external orientation element for the second mark, which is calculated by the arithmetic processing unit 7 and is suitable for calibration, may be stored in the external orientation element storage unit 12. The details of the precision mark position measuring unit 6 and the camera internal parameter calculation processing of the calculation processing unit 7 will be described later.

【0023】画像処理部8は、演算処理部7にて求めら
れた内部パラメータを用いて、ステレオカメラ2R、2
Lを構成するカメラによって撮影された画像(特に、チ
ャート1以外の画像)のデータ画像を再配列する。する
と、ステレオカメラ2R、2Lを構成するカメラによっ
て撮影された画像が、レンズ収差の大部分が除去された
歪の著しく少ない画像として、表示部9に表示される。
表示部9は、CRTや液晶ディスプレイのような画像表
示装置である。マーク座標記憶部10には、第1マーク
の画像座標値が記憶されていると共に、第2マークの管
理番号並びにその画像座標値が記憶されている。レンズ
収差補償パラメータ記憶部11には、演算処理部7にて
演算されたステレオカメラ2R、2Lを構成するカメラ
の内部パラメータが記憶されている。外部標定要素記憶
部12には、演算処理部7にて演算されたキャリブレー
ションに適切な第2マークに対する外部標定要素が記憶
されている。
The image processing section 8 uses the internal parameters obtained by the arithmetic processing section 7 to set the stereo cameras 2R and 2R.
The data images of the images (in particular, the images other than the chart 1) taken by the cameras constituting L are rearranged. Then, the images captured by the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L are displayed on the display unit 9 as an image with significantly less distortion in which most of the lens aberrations are removed.
The display unit 9 is an image display device such as a CRT or a liquid crystal display. The mark coordinate storage unit 10 stores the image coordinate value of the first mark, the management number of the second mark, and the image coordinate value thereof. The lens aberration compensation parameter storage unit 11 stores internal parameters of the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L calculated by the calculation processing unit 7. The external orientation element storage unit 12 stores the external orientation element for the second mark calculated by the arithmetic processing unit 7 and suitable for the calibration.

【0024】次に、キャリブレーション用チャートとし
てのチャート1について説明する。図2は、キャリブレ
ーション用チャートの一例を示す平面図である。チャー
ト1は、平面的なシート形状であって、表側に視認容易
な第1マークと多数の点から構成される第2マークが印
刷されている。ここでは、第1マークはチャート1に総
計5個配置されるもので、外形菱形で、中心部分に第2
マークと共通の図柄が描かれている。第1マーク1a、
1b、1c、1dは、チャート1を4象限に区分したと
き、各象限に設けられるもので、第1マーク1aは左上
象限、第1マーク1bは右上象限、第1マーク1cは左
下象限、第1マーク1dは右下象限に位置している。第
1マーク1eは、各象限と共通となる原点位置に設けら
れている。例えば第1マーク1a、1b、1c、1d
は、第1マーク1eに対して等距離dの位置に設けられ
ている。チャート1が矩形であるとして、第1マーク1
a、1bと第1マーク1eとの縦方向の間隔をh、第1
マーク1c、1dと第1マーク1eとの縦方向の間隔を
lとする。このとき、第1マーク1a、1b、1c、1
dと第1マーク1eとの距離dは、以下の関係を充足す
る。 d=(h+l1/2 (1)
Next, the chart 1 as a calibration chart will be described. FIG. 2 is a plan view showing an example of the calibration chart. The chart 1 is in the form of a flat sheet, and has a readily visible first mark and a second mark composed of a large number of dots printed on the front side. Here, a total of five first marks are arranged on the chart 1, and the outline is a rhombus, and the second mark is formed on the central portion.
The same pattern as the mark is drawn. First mark 1a,
1b, 1c, and 1d are provided in each quadrant when the chart 1 is divided into four quadrants. The first mark 1a is the upper left quadrant, the first mark 1b is the upper right quadrant, and the first mark 1c is the lower left quadrant. The 1 mark 1d is located in the lower right quadrant. The first mark 1e is provided at the origin position common to each quadrant. For example, the first marks 1a, 1b, 1c, 1d
Are provided at positions equidistant from the first mark 1e. If the chart 1 is rectangular, the first mark 1
a, 1b and the first mark 1e in the vertical direction, h
The vertical distance between the marks 1c and 1d and the first mark 1e is l. At this time, the first marks 1a, 1b, 1c, 1
The distance d between the d and the first mark 1e satisfies the following relationship. d = (h 2 + l 2 ) 1/2 (1)

【0025】第1マークと第2マークは、予め所望の寸
法で印刷するか、もしくは寸法を計測しておく。第1マ
ークと第2マークの印刷位置の数値は、ステレオ画像用
処理装置のマーク座標記憶部10に読込んで、概略マー
ク位置測定部5において概略位置測定と対応づけのため
に利用される。なお、チャート1は、コンピュータの記
憶装置に画像データとして記憶させておき、キャリブレ
ーションする場所において印刷して使用しても良い。第
1マークと第2マークの位置は、予めステレオ画像用処
理装置の中に記憶してあるものを使い、その記憶された
座標にてシートに印刷すれば、計測作業は不要になるの
で作業は簡単なものになる。あるいは、チャート1を精
密に計測して、第1マークと第2マークの座標位置を測
定し、その座標値をマーク座標記憶部10に格納して利
用する構成としてもよい。
The first mark and the second mark are printed with desired dimensions or the dimensions are measured in advance. The numerical values of the print positions of the first mark and the second mark are read into the mark coordinate storage unit 10 of the stereo image processing apparatus, and are used by the rough mark position measuring unit 5 for measuring rough position and associating them. The chart 1 may be stored as image data in a storage device of a computer, and may be printed and used at a place for calibration. For the positions of the first mark and the second mark, if the ones stored in advance in the stereo image processing apparatus are used and printing is performed on the sheet at the stored coordinates, the measurement work becomes unnecessary, so that the work is not required. It will be easy. Alternatively, the chart 1 may be precisely measured to measure the coordinate positions of the first mark and the second mark, and the coordinate values may be stored in the mark coordinate storage unit 10 and used.

【0026】第1マークは、概略マーク位置測定及び対
応付けに利用されるだけでなく、撮影方向を決める視標
としても利用される。さらに、第1マークの外形菱形の
中心部分は第2マークと共通の図柄とすることにより、
精密マーク位置測定部6で精密測定する際のテンプレー
トとして使用される。
The first mark is used not only for measuring and associating the approximate mark position, but also as a visual target for determining the shooting direction. Furthermore, by making the central part of the outer shape rhombus of the first mark the same pattern as the second mark,
It is used as a template for precision measurement by the precision mark position measuring unit 6.

【0027】図3は第1マークの一例を示す説明図で、
(A)は菱形、(B)は4本の矢印、(C)は黒塗り矩
形を示している。図3(A)、(B)では、第1マーク
は第2マークと共通の図柄を囲むように菱形又は4本の
矢印を配置し、作業者にとって視認容易になるように配
慮してある。このように視認容易な図柄とすることで、
第1マークの抽出が容易なものとなると共に、ステレオ
カメラ2R、2Lを構成するカメラの撮影方向として広
い撮影角度の中から一つの撮影角度を選択しても、撮影
された画像から第1マークを見逃すことがない。図3
(C)では、第1マークは黒塗り矩形とし、中心部の図
柄は第2マークとは反転した色彩になっているが、この
ようにしても検出は容易である。また、精密マーク位置
測定部5にて測定する際にも、図3(C)の図柄に対し
ては、第1マークの階調を反転することにより、第2マ
ークのテンプレートとすることができる。
FIG. 3 is an explanatory view showing an example of the first mark.
(A) shows a diamond, (B) shows four arrows, and (C) shows a black rectangle. In FIGS. 3 (A) and 3 (B), the first mark is arranged so as to have a diamond shape or four arrows so as to surround a common pattern with the second mark so that the operator can easily recognize it. By making the design easy to see,
The first mark can be easily extracted, and even if one shooting angle is selected from the wide shooting angles as the shooting directions of the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L, the first mark can be extracted from the shot image. Do not miss it. Figure 3
In (C), the first mark is a black-painted rectangle, and the design at the center has a color that is the reverse of the second mark. However, even in this case, detection is easy. Further, even when the precision mark position measuring unit 5 measures, the tone of the first mark can be reversed with respect to the pattern of FIG. 3C to be used as the template of the second mark. .

【0028】図4は第2マークの一例を示す説明図で、
(A)は黒丸『●』、(B)はプラス『+』、(C)は
二重丸『◎』、(D)は英文字『X』、(E)は星印
『★』、(F)は黒塗り四角『■』、(G)黒塗り三角
形『▲』、(H)は黒塗り菱形『◆』を示している。第
2マークは、チャート1に満遍なく多数配置されるの
で、精密位置計測のしやすいものであれば、各種の図柄
を採択して良い。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of the second mark.
(A) black circle "●", (B) plus "+", (C) double circle "◎", (D) English letter "X", (E) star "★", ( F) indicates a black-painted square “■”, (G) a black-painted triangle “▲”, and (H) a black-painted rhombus “◆”. Since many second marks are evenly arranged on the chart 1, various designs may be adopted as long as they can facilitate precise position measurement.

【0029】続いて、レンズ収差の補償対象となると共
に、ステレオカメラ2R、2Lに用いられるカメラによ
って、チャート1を撮影する手順について説明する。図
5は標準レンズや広角レンズのレンズ収差を計測する場
合のカメラ配置の説明図で、(A)はチャート1を正面
から見た状態、(B)は上から見た状態を示している。
チャート1を異なる撮影角度から撮影した画像が、2枚
以上の画像があれば、キャリブレーションが可能とな
る。好ましくは、チャート1としてシートに印刷された
平面チャートを用いる場合には、3以上の撮影角度方向
から撮影することによって、各キャリブレーション要
素、特に焦点距離、の測定値が安定し、かつ信頼性の高
いものになる。図5の場合には、5方向、即ち図5
(A)を基準として正面(I)、右下(II)、右上(II
I)、左下(IV)、左上(V)から撮影する手順を示し
ている。以下、手順を追って撮影方法を説明する。な
お、番号(I)〜(V)は図5のカメラ位置に対応して
いる。
Next, a procedure for subjecting the lens aberration to compensation and photographing the chart 1 by the cameras used for the stereo cameras 2R and 2L will be described. 5A and 5B are explanatory views of the camera arrangement when measuring the lens aberration of the standard lens and the wide-angle lens. FIG. 5A shows the chart 1 viewed from the front, and FIG. 5B shows the status viewed from above.
If there are two or more images obtained by photographing the chart 1 from different photographing angles, the calibration can be performed. Preferably, when a plane chart printed on a sheet is used as the chart 1, the measurement values of each calibration element, particularly the focal length, are stable and reliable by photographing from three or more photographing angle directions. Will be high. In the case of FIG. 5, five directions, that is, FIG.
Front (I), lower right (II), upper right (II) based on (A)
I), the lower left (IV), and the upper left (V) are shown. The shooting method will be described below step by step. The numbers (I) to (V) correspond to the camera positions in FIG.

【0030】(I):正面から、チャート1の第1マー
クと第2マーク全てが一杯に入るよう撮影する。第1マ
ークと第2マークをなるべく一杯に、撮影画像のすみま
でいれることにより、レンズ周辺部までのディストーシ
ョン補正が確実になる。 (II):次に、例えば右下象限の第1マーク1d(図2
のチャート1参照)が撮影中心となるようにカメラ位置
を変える。そして、ステレオカメラ2R、2Lを構成す
るカメラを、そのまま中央にある第1マーク1eが中心
となるようにカメラの方向を向け、第1マークと第2マ
ークが一杯に入るようにして撮影する。 (III):右上象限の第1マーク1bが撮影中心となる
ようにカメラ位置を変える。そして、カメラをそのまま
中央にある第1マーク1eが中心となるようにカメラの
方向を向け、第1マークと第2マークが一杯に入るよう
にして撮影する。
(I): Shoot from the front so that all the first and second marks of the chart 1 are fully filled. By putting the first mark and the second mark as close as possible to the edge of the captured image, the distortion correction up to the peripheral portion of the lens is ensured. (II): Next, for example, the first mark 1d in the lower right quadrant (see FIG. 2).
Change the camera position so that (See Chart 1 in Figure 1) becomes the center of shooting. Then, the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L are directed so that the first mark 1e in the center is centered as it is, and the first mark and the second mark are fully filled for shooting. (III): The camera position is changed so that the first mark 1b in the upper right quadrant becomes the center of photography. Then, the camera is directed so that the first mark 1e at the center is centered as it is, and the first mark and the second mark are filled so as to shoot.

【0031】(IV):左下象限の第1マーク1cが撮影
中心となるようにカメラ位置を変える。そして、カメラ
をそのまま中央にある第1マーク1eが中心となるよう
にカメラの方向を向け、第1マークと第2マークが一杯
に入るようにして撮影する。 (V):左上象限の第1マーク1aが撮影中心となるよ
うにカメラ位置を変える。そして、カメラをそのまま中
央にある第1マーク1eが中心となるようにカメラの方
向を向け、第1マークと第2マークが一杯に入るように
して撮影する。このような手順によって、ステレオカメ
ラ2R、2Lを構成するカメラの角度が必要な撮影角度
の差として確保できるので、焦点距離が確実に測定でき
るようになる。
(IV): The camera position is changed so that the first mark 1c in the lower left quadrant becomes the center of photography. Then, the camera is directed so that the first mark 1e at the center is centered as it is, and the first mark and the second mark are filled so as to shoot. (V): The camera position is changed so that the first mark 1a in the upper left quadrant becomes the center of photography. Then, the camera is directed so that the first mark 1e at the center is centered as it is, and the first mark and the second mark are filled so as to shoot. By such a procedure, the angles of the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L can be secured as the difference between the required shooting angles, so that the focal length can be measured reliably.

【0032】次に、チャート1としてシートに印刷され
た平面チャートを用いる場合における、第1マークを利
用した撮影手順の利点について説明する。通常、平面の
シートに印刷されたマークを撮影する場合、ステレオカ
メラ2R、2Lを構成するカメラに所望の角度がつけら
れないため、結果として画面距離(焦点距離)を正確に
求めることができない。即ち、焦点距離方向(高さ、奥
行き方向)に変化がないと、カメラの内部パラメータの
計算値には拘束するものがないので、カメラの内部パラ
メータが算出されても著しく信頼性のないものとなる。
そこで、三次元状に配置されたターゲットを計測して焦
点距離を求めるのであるが、計測が困難で自動化ができ
ないだけでなく、作成するのも容易ではない。その理由
は、三次元状に配置されたターゲットは、ターゲットが
影になって画像に写っていなかったり、或いは高低差に
よって画像に平面的に写っていている位置がターゲット
相互間で前後する場合があるからである。
Next, the advantages of the photographing procedure using the first mark in the case of using a plane chart printed on a sheet as the chart 1 will be described. Usually, when a mark printed on a flat sheet is photographed, a desired angle cannot be attached to the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L, and as a result, the screen distance (focal length) cannot be accurately obtained. That is, if there is no change in the focal length direction (height, depth direction), there is no constraint on the calculated values of the internal parameters of the camera, and it is extremely unreliable even if the internal parameters of the camera are calculated. Become.
Therefore, the targets arranged three-dimensionally are measured to obtain the focal length. However, the measurement is difficult and cannot be automated, and it is not easy to create. The reason is that the three-dimensionally arranged targets may not be reflected in the image due to the shadow of the target, or the positions in the image that are two-dimensionally reflected in the image may be moved back and forth between the targets. Because there is.

【0033】まず、第1マークと第2マークをシートに
印刷したチャート1を用いているので、三次元状に配置
されたターゲットの場合に発生していた各ターゲット間
の関連付けの困難性という問題は解消される。次に、第
1マークを利用して撮影すると、ステレオカメラ2R、
2Lを構成するカメラに所望の角度を付することがで
き、高さ(奥行き)方向の変化を確実にし、焦点距離を
正確に算出できる。例えば、カメラの角度をチャート1
に対して10度以上傾けることができれば、本発明のス
テレオ画像用処理装置においては、焦点距離を確実に求
めることができる。
First, since the chart 1 in which the first mark and the second mark are printed on the sheet is used, the problem of difficulty in associating the targets, which has occurred in the case of the targets arranged three-dimensionally, is a problem. Is eliminated. Next, when shooting using the first mark, the stereo camera 2R,
It is possible to attach a desired angle to the camera forming the 2L, ensure a change in the height (depth) direction, and accurately calculate the focal length. For example, Chart 1 for camera angles
If it can be tilted by 10 degrees or more, the focal length can be reliably obtained in the stereo image processing apparatus of the present invention.

【0034】ここで、カメラとチャート1の間隔Hは、
標準レンズや広角レンズの焦点距離fから定められる。
例えば、焦点距離が35mmの標準レンズでは、撮影距
離Hは90cm程度になる。チャート1に設けられた第
1マークの相互間隔dは、例えば20cmであるから、
正面(I)から右下(II)等に撮影方向を傾けるとき、
撮影角度として約10度が確保される。なお、撮影方向
の傾斜角度の上限は焦点深度などによって定まる。即
ち、撮影方向の傾斜角度が大きいとカメラと第1マーク
間の距離が各第1マークによって相違し、画像に写る第
1マークの像がボケてしまう。そこで、撮影方向の傾斜
角度の上限は、例えば30度となる。実際の撮影手順は
上記(I)〜(V)に示した通りで、カメラの画面一杯
に第1マークと第2マークが入るように撮影すれば、自
ずと上記条件になるので、撮影距離と位置の条件が満足
される。
Here, the distance H between the camera and the chart 1 is
It is determined from the focal length f of the standard lens or the wide-angle lens.
For example, with a standard lens having a focal length of 35 mm, the shooting distance H is about 90 cm. Since the mutual distance d between the first marks provided on the chart 1 is, for example, 20 cm,
When tilting the shooting direction from the front (I) to the lower right (II),
A shooting angle of about 10 degrees is secured. The upper limit of the tilt angle in the shooting direction is determined by the depth of focus and the like. That is, when the tilt angle in the shooting direction is large, the distance between the camera and the first mark differs for each first mark, and the image of the first mark in the image is blurred. Therefore, the upper limit of the tilt angle in the shooting direction is, for example, 30 degrees. The actual shooting procedure is as shown in (I) to (V) above, and if the shooting is performed so that the first mark and the second mark are included in the full screen of the camera, the above conditions are automatically satisfied. The condition of is satisfied.

【0035】図6は望遠レンズのレンズ収差を計測する
場合のカメラ配置の説明図で、チャート1を上から見た
状態を示している。望遠レンズの場合には画角が狭くな
り、角度がつかなくなるため、正面(I)から右下(I
I)等に撮影方向を傾けるとき、撮影角度としての10
度が確保されなくなる。即ち、望遠レンズの場合にはス
テレオカメラ2R、2Lを構成するカメラとチャート1
の撮影距離Hが1m以上であって、第1マークの相互間
隔dが20cm程度に過ぎないためである。そこで、正
面のカメラ位置を中心として、右側のカメラ位置(I
I)、(III)と、左側のカメラ位置(IV)、(V)を定
める。この際に、左右のカメラ位置の間隔を撮影距離H
の1/3程度とった位置で、上述の(II)、(III)及
び(IV)、(V)を行えばよい。カメラの光軸は、チャ
ート1の法線方向と一致させればよいが、チャート1方
向を向けても良い。
FIG. 6 is an explanatory view of the camera arrangement when measuring the lens aberration of the telephoto lens, and shows the state in which the chart 1 is viewed from above. In the case of a telephoto lens, the angle of view becomes narrow and the angle cannot be adjusted, so from the front (I) to the lower right (I
When tilting the shooting direction to I) etc., the shooting angle is 10
The degree cannot be secured. That is, in the case of a telephoto lens, the cameras and the chart 1 that form the stereo cameras 2R and 2L
This is because the shooting distance H is 1 m or more and the mutual distance d between the first marks is only about 20 cm. Therefore, the camera position on the right side (I
I) and (III) and left camera positions (IV) and (V) are determined. At this time, the distance between the left and right camera positions is set to the shooting distance H.
The above (II), (III) and (IV), (V) may be performed at a position of about 1/3 of the above. The optical axis of the camera may be aligned with the normal direction of the chart 1, but the chart 1 direction may be oriented.

【0036】なお、上記の実施の形態においては、撮影
位置として正面(I)、右下(II)、右上(III)、左
下(IV)、左上(V)の5方向の場合を示したが、撮影
位置は最低の場合には左右2方向あればよく、また3方
向以上でもよい。左右2方向の場合も、撮影角度として
約10度が確保されるようにしてチャート1の撮影を行
う。
In the above embodiment, the photographing positions are the front (I), lower right (II), upper right (III), lower left (IV) and upper left (V) directions. In the case of the lowest photographing position, the left and right directions may be two, or three or more directions. Also in the case of two left and right directions, the chart 1 is photographed so that a photographing angle of about 10 degrees is secured.

【0037】次に、本発明のステレオ画像用処理装置に
おける全体処理の流れについて説明する。図7はステレ
オ画像用処理装置を用いたキャリブレーション方法を説
明するフローチャートである。まず、レンズ収差の補償
対象となるステレオカメラ2R、2Lを構成するカメラ
によって、チャート1を撮影する(S10)。撮影手法
は、標準レンズや広角レンズの場合には図5(B)で説
明した撮影手順、望遠レンズの場合には図6で説明した
撮影手順による。カメラによって撮影された各撮影方向
の画像データは、一旦画像データ記憶部3に格納され
る。次に、ステレオ画像用処理装置は、画像データ記憶
部3に格納された画像データを読込んで、表示部9に表
示する(S20)。そして、操作者は表示部9に表示さ
れた画像から、ターゲットの対応付け及び計測を行う画
像を選択する(S30)。そして、抽出部4により、選
択された画像につき第1マーク抽出処理を行う(S4
0)。
Next, the flow of overall processing in the stereo image processing apparatus of the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating a calibration method using the stereo image processing apparatus. First, the chart 1 is photographed by the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L that are the targets of lens aberration compensation (S10). The photographing method is the photographing procedure described in FIG. 5B for the standard lens or the wide-angle lens, and the photographing procedure described in FIG. 6 for the telephoto lens. The image data of each shooting direction shot by the camera is temporarily stored in the image data storage unit 3. Next, the stereo image processing apparatus reads the image data stored in the image data storage unit 3 and displays it on the display unit 9 (S20). Then, the operator selects an image for which target association and measurement are to be performed, from the images displayed on the display unit 9 (S30). Then, the extraction unit 4 performs a first mark extraction process on the selected image (S4).
0).

【0038】(I):第1マーク抽出処理 第1マーク抽出処理では、測定対象面に設定されたチャ
ート1の平面座標とその画像座標(カメラ側)との二次
射影変換式を決定するため、平面座標上の第1マークの
うち、最低3点以上を画像データ上で計測する。ここで
は、第1マークの中に第2マークを含んでいるので、含
まれた第2マークの位置を指定することで、正確に第1
マークの位置を指定する。第1マーク抽出処理は、次の
I−からI−までの処理を第1マークの点数分繰り
返す。例えば、図2に示すチャート1では、左右各2点
の第1マーク1a、1b、1c、1dについて行う。
(I): First Mark Extraction Processing In the first mark extraction processing, in order to determine the secondary projective transformation formula between the plane coordinates of the chart 1 set on the surface to be measured and its image coordinates (camera side). , At least three points or more of the first marks on the plane coordinates are measured on the image data. Here, since the second mark is included in the first mark, it is possible to accurately specify the first mark by specifying the position of the included second mark.
Specify the position of the mark. In the first mark extraction processing, the following processing from I- to I- is repeated for the number of points of the first mark. For example, in the chart 1 shown in FIG. 2, the process is performed for each of the first marks 1a, 1b, 1c, 1d on each of the left and right points.

【0039】I−…操作者は表示部9に表示された全
体画像上で、検出したい第1マーク中の第2マークにマ
ウスのカーソル位置を合わせクリックし、第1マークの
概略位置を求める。 I−…I−で求められた画像座標を中心として、拡
大画像より第2マークを含んだ、局所となる画像を切り
出して、表示する。このとき、第2マークを含む画像を
第2マーク精密位置測定のテンプレートとして使うこと
ができる。 I−…I−で表示した拡大画像に対して、第2マー
クの重心位置にマウスのカ−ソル位置を合わせクリック
し、この画像座標を第1マークの重心位置とする。な
お、後続の処理で概略位置対応付けを行うために、I−
での位置あわせは厳密でなくともよい。 I−…次に、マーク座標記憶部10に記憶された第2
マークの管理番号と対応させるために、I−で計測さ
れた第1マークの重心位置に対応する第2マークの管理
番号を入力する。このとき、入力された第2マークの管
理番号には、I−で計測された第1マークの重心位置
が基準点座標として記憶される。
I -... The operator aligns the cursor position of the mouse with the second mark in the first mark to be detected on the entire image displayed on the display unit 9 and clicks the mouse to obtain the approximate position of the first mark. I -... A local image including the second mark is cut out from the enlarged image centering on the image coordinates obtained by I-, and is displayed. At this time, the image including the second mark can be used as a template for the second mark precise position measurement. With respect to the enlarged image indicated by I -... I-, the cursor position of the mouse is aligned with the barycentric position of the second mark and clicked, and the image coordinates are set as the barycentric position of the first mark. It should be noted that I-
The alignment at does not have to be exact. I -... Next, the second stored in the mark coordinate storage unit 10.
In order to correspond with the management number of the mark, the management number of the second mark corresponding to the barycentric position of the first mark measured by I- is input. At this time, the barycentric position of the first mark measured by I- is stored as the reference point coordinate in the input management number of the second mark.

【0040】なお、第1マーク抽出処理では、例えばチ
ャート1上の第1マークの計測順序を予め決めておけ
ば、第2マークの管理番号を入力せずとも、抽出部4側
で自動採番処理が可能である。また、第1マーク抽出処
理では、操作者が作業しやすいように、例えば、表示部
9に表示されている選択画像を二つに分割し、片側に図
2のような全体画像、もう一方側に図3(A)、(B)
のような拡大画像を表示するようにすれば、位置計測が
しやすくなる。
In the first mark extraction process, for example, if the measurement order of the first marks on the chart 1 is predetermined, the extraction unit 4 side automatically assigns numbers without inputting the management numbers of the second marks. It can be processed. Further, in the first mark extraction processing, for example, the selection image displayed on the display unit 9 is divided into two so that the operator can easily work, and the whole image as shown in FIG. Figure 3 (A), (B)
If an enlarged image like this is displayed, position measurement becomes easier.

【0041】次に、第1マーク抽出処理の他の処理手順
として、拡大画像を用いないで図2のような全体画像だ
けで計測する方式がある。この場合、I−の処理を行
うと共に、I−においてI−で計測された第1マー
クの重心位置に対応する第2マークの管理番号を入力す
る。このようにすると、拡大画像を用いないため、I−
、I−の処理が省略できる。ただし全体画像表示な
ので、第1マークが小さく表示されるため、操作者の好
みで拡大画像を利用するかしないか判断すればよい。
Next, as another processing procedure of the first mark extraction processing, there is a method of measuring only the whole image as shown in FIG. 2 without using the enlarged image. In this case, the process of I- is performed, and the management number of the second mark corresponding to the barycentric position of the first mark measured in I- is input in I-. In this way, since the enlarged image is not used, I-
, I- can be omitted. However, since the entire image is displayed, the first mark is displayed in a small size, and therefore it may be determined whether the enlarged image is used or not according to the operator's preference.

【0042】次に、第1マーク抽出処理を抽出部4によ
り自動処理する場合を説明する。まず、第1マークのう
ち第2マークを含まない外枠部分をテンプレートとして
登録する。この登録は、例えば先に説明した、第1マー
ク抽出処理における最初の第1マークをテンプレート画
像として登録すればよい。すると、テンプレートマッチ
ング処理にて、残りの第1マークを自動で計測すること
ができる。また、第1マークの場合の位置対応付けは、
第1マークの位置が画像上から明確であるため容易に行
える。例えば図2の第1マーク配置であれば、その検出
座標から5点の第1マークの対応付けを行うのは容易で
ある。なお、テンプレートマッチングの処理について
は、後で説明する第2マーク精密位置測定におけるター
ゲットの認識処理(S62)と同様なので、説明を省略
する。
Next, the case where the extraction unit 4 automatically performs the first mark extraction processing will be described. First, the outer frame portion that does not include the second mark of the first mark is registered as a template. For this registration, for example, the first first mark in the first mark extraction processing described above may be registered as a template image. Then, the remaining first marks can be automatically measured by the template matching process. Also, the position correspondence for the first mark is
Since the position of the first mark is clear from the image, it can be easily performed. For example, in the case of the first mark arrangement in FIG. 2, it is easy to associate the five first marks from the detected coordinates. Note that the template matching process is the same as the target recognition process (S62) in the second mark precise position measurement, which will be described later, and a description thereof will be omitted.

【0043】続いて、第1マーク抽出処理を抽出部4に
よりさらに自動処理する場合を説明する。第1マーク抽
出処理における第1マークのテンプレート画像を、予め
抽出部4に登録しておく。すると、第1マークのテンプ
レート画像を用いて、テンプレートマッチングの処理に
より第1マークが個別に抽出されるので、I−の第1
マークを指定する作業は全て省略することも可能であ
る。即ち第1マークが第2マークに対して明確に異なる
マークであれば、仮想のテンプレート画像を抽出部4が
持つことによっても、自動処理が可能となる。しかしな
がら、第1マークは最低3点以上計測すればよいので、
マニュアルによる作業でも、簡単な作業である。
Next, the case where the extraction unit 4 further automatically processes the first mark extraction processing will be described. The template image of the first mark in the first mark extraction processing is registered in the extraction unit 4 in advance. Then, since the first mark is individually extracted by the template matching process using the template image of the first mark, the first image of I-
It is possible to omit all the work of designating the mark. That is, if the first mark is a mark that is clearly different from the second mark, the automatic processing can be performed even if the extraction unit 4 has a virtual template image. However, since it is sufficient to measure at least 3 points for the first mark,
Even manual work is a simple task.

【0044】図7に戻り、概略マーク位置測定部5によ
り第2マーク概略位置測定と対応付けを行う(S5
0)。第2マーク概略位置測定と対応付けは、外部標定
要素を求める工程(II−1)と、第2マークの概算位置
を演算する工程(II−2)を含んでいる。(II−1):
外部標定要素を求める工程概略マーク位置測定部5で
は、S40で求めた第1マークの画像座標と対応する基
準点座標を式(2)に示す二次の射影変換式に代入し、
観測方程式をたてパラメ−タ−b1〜b8を求める。 X=(b1・x+b2・y+b3)/(b7・x+b8・y+1) Y=(b4・x+b5・y+b6)/(b7・x+b8・y+1) (2) ここで、XとYは基準点座標、xとyは画像座標を示し
ている。
Returning to FIG. 7, the rough mark position measuring unit 5 associates the rough mark position with the second mark (S5).
0). The second mark approximate position measurement and association includes a step (II-1) of obtaining an external orientation element and a step (II-2) of calculating an approximate position of the second mark. (II-1):
In the process outline mark position measuring unit 5 for obtaining the external orientation element, the reference point coordinates corresponding to the image coordinates of the first mark obtained in S40 are substituted into the secondary projective transformation formula shown in Formula (2),
The observation equation is established and the parameters b1 to b8 are obtained. X = (b1 * x + b2 * y + b3) / (b7 * x + b8 * y + 1) Y = (b4 * x + b5 * y + b6) / (b7 * x + b8 * y + 1) (2) where X and Y are reference point coordinates and x and y indicates the image coordinates.

【0045】次に、基準点座標と画像座標の関係を説明
する。図9(A)は中心投影における画像座標系と対象
座標系の説明図である。中心投影の場合、投影中心点O
cを基準にしてチャート1の置かれる基準点座標系とし
ての対象座標系52と、カメラのフィルム又はCCDが
置かれる画像座標系50が図9(A)のような位置関係
にある。対象座標系52における基準マークのような対
象物の座標を(X,Y,Z)、投影中心点Ocの座標を
(X0,Y0,Z0)とする。画像座標系50における座
標を(x,y)、投影中心点Ocから画像座標系50ま
での画面距離をCとする。ω、φ、κは、画像座標系5
0の対象座標系52を構成する3軸X,Y,Zに対する
カメラ撮影時の傾きを表すもので、外部標定要素と呼ば
れる。
Next, the relationship between the reference point coordinates and the image coordinates will be described. FIG. 9A is an explanatory diagram of the image coordinate system and the target coordinate system in the central projection. In the case of central projection, the projection center point O
The target coordinate system 52 as a reference point coordinate system on which the chart 1 is placed with reference to c and the image coordinate system 50 on which the film or CCD of the camera is placed have a positional relationship as shown in FIG. 9A. The coordinates of an object such as a reference mark in the object coordinate system 52 are (X, Y, Z), and the coordinates of the projection center point Oc are (X0, Y0, Z0). The coordinates in the image coordinate system 50 are (x, y), and the screen distance from the projection center point Oc to the image coordinate system 50 is C. ω, φ, κ are the image coordinate system 5
It represents the tilt at the time of photographing by the camera with respect to the three axes X, Y, and Z that configure the target coordinate system 52 of 0, and is called an external orientation element.

【0046】続いて、式(2)のパラメ−タ−b1〜b
8を用いて、式(3)より次の外部標定要素を求める。 ω=tan-1(C・b8) φ=tan-1(−C・b7・cosω) κ=tan-1(−b4/b1) (φ=0のとき) κ=tan-1(−b2/b5) (φ≠0、ω=0のと
き) κ=tan-1{−(A1・A3−A2・A4)/(A1
・A2−A3・A4)}(φ≠0、ω≠0のとき)
Subsequently, the parameters b1 to b of the formula (2) are used.
8 is used to obtain the next external orientation element from the equation (3). ω = tan −1 (C · b8) φ = tan −1 (−C · b7 · cos ω) κ = tan −1 (−b4 / b1) (when φ = 0) κ = tan −1 (−b2 / b5) (when φ ≠ 0 and ω = 0) κ = tan −1 {− (A1 · A3−A2 · A4) / (A1
・ A2-A3 ・ A4)} (when φ ≠ 0 and ω ≠ 0)

【0047】 Z0=C・cosω・{(A22+A32)/(A12+A42)}1/2+Z m X0=b3−(tanω・sinκ/cosφ−tanφ・cosκ)×(Zm− Z0) Y0=b6−(tanω・cosκ/cosφ−tanφ・sinκ)×(Zm− Z0) (3) ただし、A1=1+tan2φ、A2=B1+B2・t
anφ/sinω、A3=B4+B5・tanφ/si
nω、A4=tanφ/(cosφ・tanω)とす
る。また、Zmは第1マーク1a、1b、1c、1d4
点の基準点の平均標高とする。ここでは、第1マーク1
a、1b、1c、1d4点の基準点は平面座標上なの
で、標高一定の面と仮定できる。Cは焦点距離で、前述
の画面距離に相当している。
Z0 = C · cosω · {(A22 + A32) / (A12 + A42)} 1/2 + Z m X0 = b3− (tan ω · sin κ / cos φ−tan φ · cos κ) × (Zm−Z0) Y0 = b6− (tan ω · cos κ / cos φ-tan φ · sin κ) × (Zm−Z0) (3) where A1 = 1 + tan2φ, A2 = B1 + B2 · t
anφ / sinω, A3 = B4 + B5 · tanφ / si
Let nω and A4 = tanφ / (cosφ · tanω). Zm is the first mark 1a, 1b, 1c, 1d4
The average elevation of the reference points. Here, the first mark 1
Since the reference points of points a, 1b, 1c, and 1d are on the plane coordinates, it can be assumed that they are planes with a constant altitude. C is the focal length, which corresponds to the screen distance described above.

【0048】(II−2):第2マークの概算位置を演算
する工程 次に、単写真標定の原理から、対象座標系52で表され
る地上の対象物(X,Y,Z)に対する、画像座標系5
0で表される傾いたカメラ座標系におけるカメラ座標
(xp、yp、zp)は、式(4)で与えられる。
(II-2): Step of calculating approximate position of second mark Next, from the principle of single photograph orientation, with respect to the ground object (X, Y, Z) represented by the object coordinate system 52, Image coordinate system 5
The camera coordinates (xp, yp, zp) in the tilted camera coordinate system represented by 0 are given by Expression (4).

【数1】 ここで、X0、Y0、Z0は、前述したように、図9
(A)に示すような投影中心点Ocの地上座標とする。
次に、式(3)で求めたカメラの傾き(ω、φ、κ)
を、式(4)中に代入し、回転行列の計算をして、回転
行列の要素a11〜a33を求める。
[Equation 1] Here, X0, Y0, and Z0 are as shown in FIG.
The ground coordinates of the projection center point Oc as shown in FIG.
Next, the camera tilt (ω, φ, κ) calculated by equation (3)
Is substituted into the equation (4), the rotation matrix is calculated, and the elements a11 to a33 of the rotation matrix are obtained.

【0049】次に、求めた回転行列の要素a11〜a33と
式(3)で求めたカメラの位置(X0、Y0、Z0)、及
びタ−ゲットの基準点座標(X,Y,Z)を共線条件式
{式(5)}に代入し、タ−ゲットの画像座標(x、
y)を求める。ここで、共線条件式とは、投影中心、写
真像及び地上の対象物が一直線上にある場合に成立する
関係式である。これにより、レンズ収差がない場合の第
2マークの位置が算出されるので、レンズ収差のある現
実のカメラで撮影した画像におけるタ−ゲットの概略の
画像座標が求める。 x=−C・{a11(X−X0)+a12(X−X0)+a13(Z−Z0)}/ {a31(X−X0)+a32(X−X0)+a33(Z−Z0)} y=−C・{a21(X−X0)+a22(X−X0)+a23(Z−Z0)}/ {a31(X−X0)+a32(X−X0)+a33(Z−Z0)} (5)
Next, the elements a11 to a33 of the obtained rotation matrix, the camera position (X0, Y0, Z0) obtained by the equation (3), and the reference point coordinates (X, Y, Z) of the target are calculated. Substituting in collinear conditional expression {expression (5)}, image coordinates of target (x,
y) is calculated. Here, the collinear conditional expression is a relational expression that holds when the projection center, the photographic image, and the object on the ground are on a straight line. As a result, the position of the second mark in the case where there is no lens aberration is calculated, so the approximate image coordinates of the target in the image taken by the actual camera with lens aberration are obtained. x = −C · {a11 (X−X0) + a12 (X−X0) + a13 (Z−Z0)} / {a31 (X−X0) + a32 (X−X0) + a33 (Z−Z0)} y = −C * {A21 (X-X0) + a22 (X-X0) + a23 (Z-Z0)} / {a31 (X-X0) + a32 (X-X0) + a33 (Z-Z0)} (5)

【0050】ところで、式(3)中のtan-1の演算で
は解が二つ求めるため、カメラの傾き(ω、φ、κ)は
それぞれ2つ解をもち全通りの計算を行う。そして、第
1マーク抽出処理で計測した第1マーク1a、1b、1
c、1d4点の画像座標と、式(5)で求めた対応する
4点の画像座標との残差の比較により、正解となるω、
φ、κを算出する。なお、ここでは射影変換式として二
次の射影変換式を用いて説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、三次の射影変換式等の他の射影
変換式を利用しても良い。
By the way, since two solutions are obtained in the calculation of tan -1 in the equation (3), the camera inclinations (ω, φ, κ) each have two solutions, and the entire calculation is performed. Then, the first marks 1a, 1b, 1 measured in the first mark extraction process
c, 1d The correct answer ω is obtained by comparing the residuals between the image coordinates of the four points and the corresponding image coordinates of the four points obtained by the equation (5),
Calculate φ and κ. Although the quadratic projection transformation equation is used as the projection transformation equation here, the present invention is not limited to this, and other projection transformation equations such as a cubic projection transformation equation may be used. good.

【0051】また、概略マーク位置測定部5では、例え
ばマーク座標記憶部10に格納されている基準点座標フ
ァイルに付加してある第2マークの管理番号を、各第1
マークのタ−ゲット(第2マーク)に割り振ることによ
り、第2マークの対応づけを行う。
Further, in the rough mark position measuring section 5, for example, the management number of the second mark added to the reference point coordinate file stored in the mark coordinate storage section 10 is assigned to each first mark.
The second marks are associated with each other by allocating the marks to the targets (second marks).

【0052】図7に戻り、精密マーク位置測定部6によ
って第2マークの精密位置測定を行う(S60)。以
下、図8を用いて第2マークの精密位置測定の処理手順
を詳細に説明する。まず、精密マーク位置測定部6は、
第2マークとしてのタ−ゲットを認識する(S62)。
このターゲット認識には、例えば正規化相関を用いたテ
ンプレ−トマッチングを用いる。以下、ターゲット認識
の詳細について説明する。
Returning to FIG. 7, the precision mark position measuring unit 6 measures the precision position of the second mark (S60). Hereinafter, the processing procedure of the precise position measurement of the second mark will be described in detail with reference to FIG. First, the precision mark position measuring unit 6
The target as the second mark is recognized (S62).
For this target recognition, for example, template matching using normalized correlation is used. The details of target recognition will be described below.

【0053】(III)ターゲット認識 図9(B)はターゲット認識に用いられる正規化相関の
テンプレ−ト画像と対象画像の説明図である。まず、第
1マーク抽出処理(S40)で計測した第1マーク、例
えば第1マーク1a、1b、1c、1d4点のタ−ゲッ
トの重心位置の中から、任意のタ−ゲットを選ぶ。正規
化相関のテンプレ−ト画像は、選ばれたターゲットの重
心位置(画像座標)を中心とする、M×M画素の画像と
する。また、第2マーク概略位置測定(S50)で算出
したタ−ゲットの概略位置(画像座標)を中心として、
N×N画素の画像を対象画像とする。
(III) Target Recognition FIG. 9B is an explanatory diagram of a template image of a normalized correlation used for target recognition and a target image. First, an arbitrary target is selected from the barycentric positions of the first marks measured in the first mark extraction processing (S40), for example, the first marks 1a, 1b, 1c, and 1d4 points. The template image of the normalized correlation is an image of M × M pixels centered on the barycentric position (image coordinate) of the selected target. Further, with the approximate position (image coordinates) of the target calculated in the second mark approximate position measurement (S50) as the center,
An image of N × N pixels is set as a target image.

【0054】次に、対象画像に対して、式(6)に示す
正規化相関によるテンプレ−トマッチングを施し、相関
値が最大となる位置を求める。この相関値が最大値とな
る位置にて重ね合わせが達成され、最大値となる位置に
てタ−ゲットが認識されたとみなす。ここでのテンプレ
−ト画像の中心座標を等倍画像上の画像座標に換算し、
検出点とする。 A={M×Σ(Xi×Ti)−ΣXi×ΣTi}/ [{M×ΣXi−(ΣXi)}×{M×ΣTi−(ΣTi)}] ( 6) ここで、Aは相関値、Mはテンプレ−ト画像の正方サイ
ズ、Xiは対象画像、Tiはテンプレ−ト画像とする。
また、画像の正方サイズN、Mは可変であるが、処理時
間の高速化をはかるため、N、Mはタ−ゲットが十分格
納できるのを前提にできるだけ小さくするのがよい。
Next, the target image is subjected to template matching by the normalized correlation shown in the equation (6) to find the position where the correlation value is maximum. It is considered that the superposition is achieved at the position where the correlation value becomes the maximum value and the target is recognized at the position where the correlation value becomes the maximum value. Convert the center coordinates of the template image here to the image coordinates on the normal size image,
Use as the detection point. A = {M 2 × Σ (Xi × Ti) −ΣXi × ΣTi} / [{M 2 × ΣXi 2 − (ΣXi) 2 } × {M 2 × ΣTi 2 − (ΣTi) 2 }] (6) where , A is the correlation value, M is the square size of the template image, Xi is the target image, and Ti is the template image.
Further, although the square sizes N and M of the image are variable, it is preferable to make N and M as small as possible on the assumption that the target can be sufficiently stored in order to speed up the processing time.

【0055】図8に戻り、第2マークの精密位置測定を
行うために、第2マークのサブピクセルエッジ検出を行
う(S64)。第2マークのサブピクセルエッジ検出を
行う対象画像は、S62でタ−ゲットと認識された検出
点を中心としてN×N画素の画像とする。対象画像に存
在する濃淡波形に、式(7)に示すガウス関数の二次微
分であるラプラシアン・ガウシアン・フィルタ(LOG
フィルタ)を施し、演算結果の曲線の2箇所のゼロ交差
点、つまりエッジをサブピクセルで検出する。ここで、
サブピクセルとは一画素よりも細かい精度で位置検出を
行うことを言う。 ∇・G(x)={(x−2σ)/2πσ}・exp(−x/2σ) (7) ここで、σはガウス関数のパラメ−タ−である。
Returning to FIG. 8, in order to measure the precise position of the second mark, subpixel edge detection of the second mark is performed (S64). The target image for which the sub-pixel edge detection of the second mark is performed is an image of N × N pixels centered on the detection point recognized as the target in S62. For the grayscale waveform existing in the target image, the Laplacian-Gaussian filter (LOG), which is the second derivative of the Gaussian function shown in Expression (7), is used.
Filtering is performed, and two zero crossing points, that is, edges of the curve of the calculation result are detected by subpixels. here,
The sub-pixel means that the position detection is performed with a finer precision than one pixel. ∇ 2 · G (x) = {(x 2 -2σ 2) / 2πσ 6} · exp (-x 2 / 2σ 2) (7) where, sigma is the Gaussian function parameters - data - a.

【0056】次に、ターゲットの重心位置を検出し(S
66)、戻しとする(S68)。ここでは、式(7)を
用いて求めたx、y方向のエッジ位置より、その交点を
タ−ゲットの重心位置とする。なお、第2マークの精密
位置測定は、S62〜S66に開示した処理に限定され
るものではなく、他の重心位置検出法、例えばモーメン
ト法やテンプレートマッチング法をさらに改良して利用
するなど、どのような求め方をしても良い。
Next, the center of gravity of the target is detected (S
66) and return (S68). Here, the intersection of the edge positions in the x and y directions obtained by using equation (7) is taken as the center of gravity of the target. The precise position measurement of the second mark is not limited to the process disclosed in S62 to S66, and any other method of detecting the position of the center of gravity, for example, the moment method or the template matching method may be further improved and used. You may make such a request.

【0057】図7に戻り、全タ−ゲット重心位置の確認
をし、一見明白な過誤のないことを確認する(S7
0)。即ち、ターゲット認識されたターゲットの位置検
出が適切であるか確認する。操作者による確認の便宜の
ために、検出されたターゲットの位置を表示部9に表示
する。過誤がない場合には、S80に行く。過誤があれ
ば、不適切なターゲットの位置を修正する(S75)。
例えば、S62で演算された相関値が低いターゲット
や、重心検出位置が概略検出位置とあまりにかけ離れて
しまったターゲットは、表示部9上にそのターゲット表
示を赤くするなど、操作者に明確にわかるように表示す
る。すると、過誤のあったターゲットに関しては、操作
者によるマニュアルにて計測しなおす(マウスで重心位
置を指定する)。なお、ここで過誤のあったターゲット
位置を無理に修正しなくとも、あとのキャリブレーショ
ンパラメータを求めるためのS90の処理過程によって
も、異常点として検出されるので、取り除くことが可能
である。
Returning to FIG. 7, the positions of the centers of gravity of all the targets are confirmed, and it is confirmed that there is no apparent error (S7).
0). That is, it is confirmed whether the position of the target recognized is appropriate. The position of the detected target is displayed on the display unit 9 for the convenience of confirmation by the operator. If there is no error, go to S80. If there is an error, the inappropriate target position is corrected (S75).
For example, a target with a low correlation value calculated in S62 or a target whose center-of-gravity detection position is too far from the approximate detection position is displayed in red on the display unit 9 so that the operator can clearly recognize it. To display. Then, with respect to the target with the error, the operator manually re-measures (the position of the center of gravity is designated by the mouse). It should be noted that, even if the target position in which the error has occurred is not forcibly corrected, it can be removed because it is also detected as an abnormal point in the subsequent process step of S90 for obtaining the calibration parameter.

【0058】そして、S30〜S75の処理を、カメラ
に用いられているレンズ収差の測定に必要な画像分繰り
返す(S80)。例えば、ステレオカメラ2R、2Lを
構成するカメラにて撮影された画像が5枚であれば、全
ての5枚について繰り返しても良く、またレンズ収差の
測定に必要な画像分に到達していれば、撮影された画像
の全部を繰り返して処理しなくてもよい。
Then, the processing of S30 to S75 is repeated for the image necessary for measuring the lens aberration used in the camera (S80). For example, if the number of images captured by the cameras forming the stereo cameras 2R and 2L is 5, all 5 may be repeated, and if the number of images required for measuring the lens aberration has been reached. It is not necessary to repeatedly process all of the captured images.

【0059】レンズ収差の測定に必要な画像分の計測処
理を終了したら、次に演算処理部7のカメラの内部パラ
メータ演算処理を用いて、外部標定要素並びにレンズ収
差のキャリブレーション要素を求める処理に移る(S9
0)。ここでは、キャリブレーション要素の演算対象と
して、チャート1上の第2マークについて、概略マーク
位置測定部5と精密マーク位置測定部の処理により対応
づけがなされ重心位置が求められている全ての第2マー
クについて行う。
After the measurement processing for the images necessary for measuring the lens aberration is completed, the internal parameter calculation processing of the camera of the calculation processing unit 7 is used to obtain the external orientation element and the lens aberration calibration element. Move (S9
0). Here, as the calculation target of the calibration element, for the second mark on the chart 1, all the second marks for which the positions of the centers of gravity have been obtained by associating them with each other by the processing of the rough mark position measuring unit 5 and the precision mark position measuring unit. Do about the mark.

【0060】(IV):カメラの内部パラメータ演算処理
(セルフキャリブレーション付きバンドル調整法) 演算処理部7のカメラの内部パラメータ演算処理として
は、例えば写真測量分野で使用されている「セルフキャ
リブレーション付きバンドル調整法」を用いる。ここ
で、「バンドル調整」とは、被写体、レンズ、CCD面
を結ぶ光束(バンドル)は同一直線上になければならな
いという共線条件に基づき、各画像の光束1本毎に観測
方程式をたて、最小2乗法によりカメラの位置と傾き
(外部標定要素)と第2マークの座標位置を同時調整す
る方法である。「セルフキャリブレーション付き」とは
さらに、キャリブレーション要素、即ちカメラの内部定
位(レンズ収差、主点、焦点距離)を求めることができ
る方法である。セルフキャリブレーション付きバンドル
調整法(以下単に「バンドル調整法」という)の共線条
件基本式は、次の[数2]と[数3]である。
(IV): Camera internal parameter calculation process (bundle adjustment method with self-calibration) As the camera internal parameter calculation process of the calculation processing unit 7, for example, "with self-calibration" used in the field of photogrammetry. Bundle adjustment method "is used. Here, the “bundle adjustment” is based on the collinear condition that the light flux (bundle) connecting the subject, the lens, and the CCD surface must be on the same straight line, and an observation equation is prepared for each light flux of each image. , The method of simultaneously adjusting the position and inclination of the camera (external orientation element) and the coordinate position of the second mark by the least squares method. “With self-calibration” is a method in which a calibration factor, that is, an internal localization (lens aberration, principal point, focal length) of the camera can be obtained. The collinear condition basic equations of the bundle adjustment method with self-calibration (hereinafter simply referred to as “bundle adjustment method”) are the following [Equation 2] and [Equation 3].

【0061】[0061]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 [Equation 3]

【0062】この[数2]と[数3]は、第1マーク抽
出処理で説明した単写真標定の共線条件式(5)を基本
式とするものである。即ちバンドル調整法は、[数2]
と[数3]を用いて、複数画像から最小二乗近似して、
各種解を算出する手法であり、各撮影位置のカメラの外
部標定要素を同時に求めることが可能となる。即ち、カ
メラのキャリブレーション要素を求めることが可能とな
る。
[Equation 2] and [Equation 3] are based on the collinear conditional expression (5) of the single photograph orientation described in the first mark extraction processing. That is, the bundle adjustment method is [Equation 2]
And [Equation 3], the least-squares approximation is performed from a plurality of images,
This is a method of calculating various solutions, and it becomes possible to simultaneously obtain the external orientation elements of the camera at each photographing position. That is, it becomes possible to obtain the calibration element of the camera.

【0063】次に、内部定位の補正モデル(レンズ収
差)として、放射方向レンズ歪を有する場合の一例を次
の[数4]に示す。
Next, as an internal localization correction model (lens aberration), an example in the case of having radial lens distortion is shown in the following [Equation 4].

【数4】 補正モデルはこれに限らず、使用レンズにあてはまるも
のを選択すればよい。これら計算は、基準点を地上座標
と画像座標で6点以上あれば、逐次近似解法によって算
出される。なお、演算処理部7では、逐次近似解法の閾
値によって、閾値以上となった場合の誤差の大きいチャ
ート1上の第2マークを省くことによって、正確なキャ
リブレーション要素を求めることが可能となる。そこ
で、ターゲット位置重心位置確認(S70)において、
誤差の大きい第2マークとして検出されなかった場合で
も、S90にて過誤のある第2マークを検出して、除去
することが可能である。
[Equation 4] The correction model is not limited to this, and a model applicable to the lens used may be selected. These calculations are performed by the iterative solution if there are 6 or more reference points in ground coordinates and image coordinates. Note that the arithmetic processing unit 7 can obtain an accurate calibration element by omitting the second mark on the chart 1 that has a large error when the threshold value is equal to or greater than the threshold value of the iterative solution method. Therefore, in the target position center of gravity position confirmation (S70),
Even if the second mark having a large error is not detected, it is possible to detect and remove the erroneous second mark in S90.

【0064】図7に戻り、演算処理部7によるキャリブ
レーション要素を求める演算処理結果を判断し(S10
0)、演算処理が収束しなかったり、或いは得られたキ
ャリブレーション要素が適正と思われないものであった
場合、S110にて対処する。S110では、過誤のあ
る第2マークを含む画像を選択する。S90におけるキ
ャリブレーション終了時点で、演算処理部7によりどの
画像のどの第2マークに過誤があるか判明しているの
で、その各画像における該当ターゲット検出点を表示し
て、確認する。
Returning to FIG. 7, the calculation processing result for obtaining the calibration element by the calculation processing unit 7 is determined (S10).
0), if the calculation process does not converge, or if the obtained calibration element is not considered to be appropriate, then a countermeasure is taken in S110. In S110, the image including the erroneous second mark is selected. At the time of completion of the calibration in S90, the arithmetic processing unit 7 has determined which second mark of which image is erroneous. Therefore, the corresponding target detection point in each image is displayed and confirmed.

【0065】そして、操作者はマニュアル操作にて過誤
のある第2マークを修正する(S120)。即ち、過誤
のある第2マークの重心位置座標がずれて表示されてい
るので、過誤のある第2マークとして表示されているマ
ークを、適性として表示されている重心位置に移動させ
ることで、修正が行われる。そして、過誤のある第2マ
ークの位置修正が完了したか判断し(S130)、完了
していればS90のキャリブレーション要素演算に戻
り、キャリブレーション要素を演算しなおす。他方、他
に修正箇所があれば、S110に戻って、過誤のある第
2マークの位置修正操作を繰り返す。
Then, the operator manually corrects the erroneous second mark (S120). That is, since the barycentric position coordinates of the erroneous second mark are displayed in a displaced manner, the mark displayed as the erroneous second mark is moved to the barycentric position displayed as aptitude, and the correction is performed. Is done. Then, it is judged whether or not the position correction of the erroneous second mark is completed (S130), and if completed, the process returns to the calibration element calculation of S90 to recalculate the calibration element. On the other hand, if there are other correction points, the process returns to S110 and the position correction operation of the erroneous second mark is repeated.

【0066】キャリブレーション要素を求める演算処理
結果が適性であれば、結果を表示部9に表示する(S1
40)。図10は、キャリブレーション要素の演算処理
結果の一例を示す説明図である。例えば、表示部9への
表示には、キャリブレーション要素である焦点距離、主
点位置、歪曲パラメータを表示する。レンズ収差を示す
ディストーションについては、補正前曲線102、補正
後曲線104、理想に補正された場合106、について
グラフィック表示するとわかりやすい。
If the calculation processing result for obtaining the calibration element is appropriate, the result is displayed on the display unit 9 (S1).
40). FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of the calculation processing result of the calibration element. For example, the display unit 9 displays the focal length, principal point position, and distortion parameter that are calibration elements. It is easy to understand the distortion indicating the lens aberration by graphically displaying the pre-correction curve 102, the post-correction curve 104, and the ideal correction 106.

【0067】さらに、キャリブレーションした結果に基
づいて、ディストーション補正した画像を、画像処理部
8にて作成して表示部9に表示することもできる。こう
すれば、ディストーションの大きいカメラにて撮影した
画像も、ディストーション補正されて表示する画像表示
装置を提供することが可能となる。
Further, based on the result of calibration, an image whose distortion has been corrected can be created by the image processing unit 8 and displayed on the display unit 9. By doing so, it is possible to provide an image display device that displays an image captured by a camera with large distortion after distortion correction.

【0068】次に、演算処理部7或いはS90にて行わ
れる、三次元計測に必要なステレオカメラ2R、2Lの
外部標定要素(カメラの位置と傾き)を算出する過程の
詳細を説明する。 (V):[ステレオ画像計測の原理] 図11はステレオ画像計測の原理説明図である。チャー
ト1のような物体上の任意の点p(x、y、z)は、ス
テレオカメラ2R、2Lの一方のカメラレンズ1を経由
して画像1に点P1(x1、y1)として投影され、他
方のカメラレンズ2を経由して画像2に点P2(x2、
y2)として投影されている。画像1、2は予め標定及
び偏位修正がなされており、それぞれの光軸z1、z2
は平行でカメラレンズ1、2の主点からCCD(Charge
Coupled Device)面までの距離aが等しく、CCDは光
軸に直角に置かれているように変換されている。2つの
光軸間距離(基線長)をBとすると、点P1(x1、y
1)、P2(x2、y2)の座標の間には、以下のよう
な関係がある。
Next, details of the process of calculating the external orientation elements (camera position and tilt) of the stereo cameras 2R and 2L necessary for three-dimensional measurement, which is performed in the arithmetic processing unit 7 or S90, will be described. (V): [Principle of Stereo Image Measurement] FIG. 11 is an explanatory diagram of the principle of stereo image measurement. An arbitrary point p (x, y, z) on an object such as the chart 1 is projected as a point P1 (x1, y1) on the image 1 via the one camera lens 1 of the stereo cameras 2R, 2L, A point P2 (x2, x2,
projected as y2). Images 1 and 2 have been subjected to orientation and deviation correction in advance, and their optical axes z1 and z2 have been corrected.
Are parallel and CCD (Charge
The distance a to the Coupled Device surface is equal, and the CCD is converted so as to be placed at right angles to the optical axis. If the distance between the two optical axes (baseline length) is B, the point P1 (x1, y
The following relationships exist between the coordinates 1) and P2 (x2, y2).

【0069】 x1=ax/z −−−(8) y1=y2=ay/z −−−(9) x2−x1=aB/z −−−(10) 但し、全体の座標系(x、y、z)の原点をカメラ1の
レンズ主点にとるものとする。(10)式よりzを求
め、これを用いて(8)式、(9)式よりx、yが求め
られる。すなわち、マーク座標記憶部10には、左右画
像の対応点(x1、x2)が求まっているので、カメラ
1のレンズ主点から物体上の任意の点pまでの距離zが
求められる。
X1 = ax / z --- (8) y1 = y2 = ay / z --- (9) x2-x1 = aB / z --- (10) However, the whole coordinate system (x, y , Z) is the origin of the lens of the camera 1. Z is obtained from the equation (10), and using this, x and y are obtained from the equation (8) and the equation (9). That is, since the corresponding points (x1, x2) of the left and right images are found in the mark coordinate storage unit 10, the distance z from the lens principal point of the camera 1 to an arbitrary point p on the object is found.

【0070】そこで、ステレオバー2Bに一台のカメラ
を取り付け、2箇所から撮影することによりステレオカ
メラ2R、2Lとしている場合(図1参照)には、図7
のフローチャートに従ってチャート1を撮影する。そし
て、撮影された2枚の画像を計測演算処理することによ
り、キャリブレーション要素が算出されるが、その計算
にバンドル調整法を利用しているために、同時に外部標
定要素が算出される。この外部標定要素を算出したとき
と同じ条件でステレオカメラ2R、2Lによる物体のス
テレオ撮影を行えば、ステレオ画像によって物体の三次
元計測を行うことができる。
Therefore, in the case where one camera is attached to the stereo bar 2B and the stereo cameras 2R and 2L are obtained by photographing from two places (see FIG. 1), the camera shown in FIG.
The chart 1 is photographed according to the flow chart of FIG. Then, the calibration element is calculated by performing measurement calculation processing on the two captured images, but since the bundle adjustment method is used for the calculation, the external orientation element is calculated at the same time. If the stereo images of the object are taken by the stereo cameras 2R and 2L under the same conditions as when the external orientation element is calculated, the three-dimensional measurement of the object can be performed by the stereo image.

【0071】即ち、ステレオカメラ2R、2Lの外部標
定要素を求めておけば、チャート1がなくとも外部標定
要素が既知のステレオカメラにより任意の対象物の三次
元計測が可能になる。また、固定位置が狂わなければ、
逆に、形状が既知の対象物の三次元計測を計測して、ス
テレオカメラ2R、2Lの外部標定要素を求めることも
可能である。すなわち、三次元計測を行った際にステレ
オカメラ2R、2Lの位置と傾きが求まっているため
に、この位置と傾きを修正することにより、ステレオ法
の原理により三次元計測ができるようになる。
That is, if the external orientation elements of the stereo cameras 2R and 2L are obtained, it is possible to perform three-dimensional measurement of an arbitrary object by the stereo camera whose external orientation element is known without the chart 1. Also, if the fixed position does not go wrong,
Conversely, it is also possible to obtain the external orientation elements of the stereo cameras 2R and 2L by measuring the three-dimensional measurement of the object whose shape is known. That is, since the positions and the tilts of the stereo cameras 2R and 2L are obtained when the three-dimensional measurement is performed, the three-dimensional measurement can be performed by the principle of the stereo method by correcting the positions and the tilts.

【0072】図12は、外部標定要素の表示例を示す説
明図である。ステレオカメラ2R、2Lの外部標定要素
が求められると、外部標定要素を表示部9に表示する。
表示部9に表示する外部標定要素としては、ステレオカ
メラ2R、2Lの間隔に相当する基線長、投影中心点O
cに相当するモデル原点の座標(X0,Y0,Z0)、モ
デル回転角ω、φ、κがある。ここでは、小数点以下1
0桁で各数値を表示しているが、測定精度や有効桁数に
鑑みて適宜の桁数で表示して良い。さらに、撮影パラメ
ータ並びに地上分解能として、撮影縮尺、撮影距離(高
度)、撮影基線長、地上分解能(平面XY方向並びに高
さZ方向)も表示するとよい。
FIG. 12 is an explanatory view showing a display example of the external orientation element. When the external orientation elements of the stereo cameras 2R and 2L are obtained, the external orientation elements are displayed on the display unit 9.
The external orientation elements displayed on the display unit 9 include a baseline length corresponding to the distance between the stereo cameras 2R and 2L and a projection center point O.
There are coordinates (X0, Y0, Z0) of the model origin corresponding to c, and model rotation angles ω, φ, κ. Here, 1 after the decimal point
Although each numerical value is displayed with 0 digits, it may be displayed with an appropriate number of digits in view of measurement accuracy and the number of effective digits. Further, as the photographing parameters and the ground resolution, the photographing scale, the photographing distance (altitude), the photographing base line length, and the ground resolution (plane XY direction and height Z direction) may be displayed.

【0073】また、本実施の形態においては、ステレオ
カメラとしてステレオバーに1台又は2台のカメラを取
付け、キャリブレーション用チャートを撮影すれば、ス
テレオ画像用処理装置により外部標定要素が演算される
ので、以下の使用上の利点が得られる。 カメラのステレオバーに対する取付けは厳密に行わず
とも、計測する際に動かなければ良い。そこで、搬送中
はカメラとステレオバーを分離しておき、撮影時になっ
てカメラをステレオバーに取付ければよいので、従来の
ステレオカメラに比較して取扱いが容易になる。 組立てた状態のステレオカメラで、任意の物体をステ
レオ画像計測すると共に、その際にキャリブレーション
用チャートもステレオカメラにして撮影しておけばよ
い。 レンズ収差を補償するキャリブレーション要素を測定
しておけば、特に立体視のように僅かなレンズ収差でも
問題となる用途において、レンズ収差の大きな安価なレ
ンズでステレオ撮影した画像であっても、キャリブレー
ション要素を用いてレンズ収差の影響の少ない画像とし
て作成することができ、容易に立体視できる。
Further, in the present embodiment, if one or two cameras are attached to the stereo bar as a stereo camera and the calibration chart is photographed, the external orientation element is calculated by the stereo image processing device. Therefore, the following usage advantages are obtained. The camera does not have to be attached to the stereo bar strictly, but it does not have to move during measurement. Therefore, the camera and the stereo bar may be separated during transportation, and the camera may be attached to the stereo bar at the time of shooting, which makes the handling easier than in a conventional stereo camera. A stereo image of an arbitrary object may be measured with the stereo camera in the assembled state, and at the same time, the calibration chart may also be taken with the stereo camera to capture an image. If a calibration element that compensates for lens aberration is measured in advance, calibration can be performed even for images taken in stereo with an inexpensive lens with large lens aberration, especially in applications where even slight lens aberration causes problems, such as stereoscopic vision. It is possible to create an image that is less affected by lens aberrations by using the optical element, and easily stereoscopically view.

【0074】なお、上記の実施の形態としては、ステレ
オバー2Bに一台のカメラを取り付け、2箇所から撮影
することによりステレオカメラ2R、2Lとしている場
合を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば図13に示すように、ステレオカメラ2R、
2Lはステレオバー2Bに2台のカメラを所定の間隔B
で取付け、所定の撮影方向からチャート1や物体をステ
レオ撮影する構成としても良い。
In the above embodiment, the case where one camera is attached to the stereo bar 2B and the stereo cameras 2R and 2L are formed by photographing from two places is shown, but the present invention is not limited to this. However, as shown in FIG. 13, for example, the stereo camera 2R,
2L has two cameras on the stereo bar 2B at a predetermined interval B
The chart 1 or the object may be stereoscopically photographed from a predetermined photographing direction.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステレオ
画像用処理装置によれば、キャリブレーション用チャー
トを、ステレオカメラで撮影されたキャリブレーション
用画像から第1マークを抽出する抽出部と、前記抽出部
にて抽出された第1マークを用いた射影変換により、前
記キャリブレーション用画像における前記第2マークの
概略位置をもとめる概略マーク位置測定部と、前記キャ
リブレーション用画像に対して、前記第2マークの概略
位置近傍で前記第2マーク位置の撮影されている位置を
求める精密マーク位置測定部と、前記キャリブレーショ
ン用チャートにおける第2マークの位置と、この第2マ
ークに対応する前記キャリブレーション用画像における
第2マークの位置から、前記キャリブレーション用画像
の外部標定要素を算出する演算処理部と備える構成とし
ているので、ステレオ画像を用いた立体視に必要不可欠
な外部標定要素を求めることができる。
As described above, according to the stereo image processing apparatus of the present invention, the calibration chart is extracted from the calibration image taken by the stereo camera, and the first mark is extracted from the calibration chart. By performing a projective transformation using the first mark extracted by the extraction unit, a rough mark position measuring unit that obtains a rough position of the second mark in the calibration image, and the calibration image with respect to the calibration image. A precise mark position measuring unit for obtaining a photographed position of the second mark position in the vicinity of the approximate position of the second mark, a position of the second mark in the calibration chart, and the calibration corresponding to the second mark. From the position of the second mark in the calibration image, the external orientation element of the calibration image Since a configuration comprising a processing section for output, it is possible to determine the essential external orientation parameters for stereoscopic viewing using a stereo image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態を説明する全体構
成ブロック図である。
FIG. 1 is an overall configuration block diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図2】 キャリブレーション用チャートの一例を示す
平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a calibration chart.

【図3】 第1マークの一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a first mark.

【図4】 第2マークの一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a second mark.

【図5】 標準レンズや広角レンズのレンズ収差を計測
する場合のカメラ配置の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a camera arrangement when measuring lens aberrations of a standard lens and a wide-angle lens.

【図6】 望遠レンズのレンズ収差を計測する場合のカ
メラ配置の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a camera arrangement when measuring lens aberration of a telephoto lens.

【図7】 ステレオ画像用処理装置を用いたキャリブレ
ーション方法を説明するフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a calibration method using a stereo image processing apparatus.

【図8】 第2マークの精密位置測定の処理手順を説明
する詳細フロー図である。
FIG. 8 is a detailed flowchart illustrating a processing procedure for precise position measurement of a second mark.

【図9】 (A)は中心投影における画像座標系と対象
座標系の説明図、(B)はターゲット認識に用いられる
正規化相関のテンプレ−ト画像と対象画像の説明図であ
る。
9A is an explanatory diagram of an image coordinate system and a target coordinate system in central projection, and FIG. 9B is an explanatory diagram of a template image of a normalized correlation used for target recognition and a target image.

【図10】 キャリブレーション要素の演算処理結果の
一例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a calculation processing result of a calibration element.

【図11】 ステレオ画像計測の原理説明図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the principle of stereo image measurement.

【図12】 外部標定要素の表示例を示す説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a display example of external orientation elements.

【図13】 2台のカメラをステレオバーに取付けたス
テレオカメラ2R、2Lの説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of stereo cameras 2R and 2L in which two cameras are attached to a stereo bar.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャート(キャリブレーション用チャート) 2R、2L ステレオカメラ 3 画像データ記憶部 4 抽出部 5 概略マーク位置測定部 6 精密マーク位置測定部 7 演算処理部 8 画像処理部 9 表示部 10 マーク座標記憶部 11 レンズ収差補償パラメータ記憶部 12 外部標定要素記憶部 1 chart (chart for calibration) 2R, 2L stereo camera 3 Image data storage 4 extractor 5 Schematic mark position measurement unit 6 Precision mark position measurement unit 7 Arithmetic processing section 8 Image processing unit 9 Display 10 Mark coordinate storage 11 Lens Aberration Compensation Parameter Storage Unit 12 External orientation element storage

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 AA17 BB28 EE08 FF05 JJ03 JJ05 JJ13 JJ26 QQ24 QQ25 QQ31 QQ45 5B057 AA20 BA02 DA07 DA17 DB03 DB09 DC06 DC09 5C054 AA01 AA05 CA04 CC02 EA01 FC15 FD02 GA00 GB01 HA05 HA16 Continued front page    F term (reference) 2F065 AA03 AA17 BB28 EE08 FF05                       JJ03 JJ05 JJ13 JJ26 QQ24                       QQ25 QQ31 QQ45                 5B057 AA20 BA02 DA07 DA17 DB03                       DB09 DC06 DC09                 5C054 AA01 AA05 CA04 CC02 EA01                       FC15 FD02 GA00 GB01 HA05                       HA16

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも3箇所以上設けられた第1マ
ークと、該第1マークに対して外観上識別可能に設けら
れた第2マークを有するキャリブレーション用チャート
を、ステレオカメラにより撮影した、少なくとも2枚の
キャリブレーション用画像から第1マークを抽出する抽
出部と;前記抽出部にて抽出された第1マークを用いた
射影変換により、前記キャリブレーション用画像におけ
る前記第2マークの概略位置をもとめる概略マーク位置
測定部と;前記キャリブレーション用画像に対して、前
記第2マークの概略位置近傍で前記第2マーク位置の撮
影されている位置を求める精密マーク位置測定部と;前
記キャリブレーション用チャートにおける第2マークの
位置と、この第2マークに対応する前記キャリブレーシ
ョン用画像における第2マークの位置から、前記キャリ
ブレーション用画像の外部標定要素を算出する演算処理
部と;を備えるステレオ画像用処理装置。
1. A stereo camera captures at least a calibration chart having a first mark provided at least at three or more locations and a second mark visually distinguishable from the first mark. An extracting unit that extracts the first mark from the two calibration images; and a projective transformation using the first mark extracted by the extracting unit to determine the approximate position of the second mark in the calibration image. A rough mark position measuring unit for obtaining; a precise mark position measuring unit for obtaining a photographed position of the second mark position in the vicinity of the rough position of the second mark with respect to the calibration image; The position of the second mark on the chart and the calibration image corresponding to the second mark A processing unit for calculating an external orientation element of the calibration image from the position of the second mark;
【請求項2】 前記概略マーク位置測定部は、射影変換
により前記第2マークの概略位置を求めるように構成し
た請求項1記載のステレオ画像用処理装置。
2. The stereo image processing apparatus according to claim 1, wherein the rough mark position measuring unit is configured to obtain a rough position of the second mark by projective transformation.
【請求項3】 前記精密マーク位置測定部は、テンプレ
ートマッチング又は重心位置検出の少なくとも一方を用
いて、前記第2マーク位置を決定するように構成した請
求項1又は請求項2に記載のステレオ画像用処理装置。
3. The stereo image according to claim 1, wherein the precision mark position measuring unit is configured to determine the second mark position by using at least one of template matching and barycentric position detection. Processing equipment.
【請求項4】 前記演算処理部は、前記キャリブレーシ
ョン用チャートにおける第2マークの位置と、この第2
マークに対応する前記キャリブレーション用画像におけ
る第2マークの位置から、当該第2マークにおける外部
標定要素を演算する請求項1ないし請求項3の何れか1
項に記載のステレオ画像用処理装置。
4. The calculation processing unit is configured to detect the position of the second mark in the calibration chart and the second mark position.
The external orientation element in the second mark is calculated from the position of the second mark in the calibration image corresponding to the mark.
Item 3. The stereo image processing device according to item.
【請求項5】 さらに前記第2マークにおける外部標定
要素を表示する表示部を有する請求項1ないし請求項4
の何れか1項に記載のステレオ画像用処理装置。
5. The display device according to claim 1, further comprising a display portion for displaying an external orientation element on the second mark.
The stereo image processing device according to any one of 1.
【請求項6】 前記演算処理部は、当該第2マークにお
ける外部標定要素を算出する際に、精密マーク位置測定
部によって位置が算出された第2マークのうち適切な第
2マークを選択するように構成した請求項5に記載のス
テレオ画像用処理装置。
6. The arithmetic processing unit, when calculating an external orientation element for the second mark, selects an appropriate second mark from the second marks whose positions have been calculated by the precision mark position measuring unit. The stereo image processing apparatus according to claim 5, wherein the stereo image processing apparatus is configured as described above.
【請求項7】 前記外部標定要素は、前記ステレオカメ
ラの位置、傾き、基線長の少なくとも一つを含む請求項
5又は請求項6に記載のステレオ画像用処理装置。
7. The stereo image processing apparatus according to claim 5, wherein the external orientation element includes at least one of a position, an inclination, and a baseline length of the stereo camera.
【請求項8】 さらに、前記ステレオカメラのレンズ収
差を補償するためのキャリブレーション要素を算出する
前記演算処理部と;前記ステレオカメラで撮影された画
像を前記レンズ収差の補償された画像に修正する画像処
理部とを有する;請求項1ないし請求項7の何れか1項
に記載のステレオ画像用処理装置。
8. The arithmetic processing unit for calculating a calibration element for compensating lens aberration of the stereo camera; and correcting an image captured by the stereo camera into an image in which the lens aberration is compensated. An image processing unit; The stereo image processing apparatus according to claim 1.
【請求項9】 少なくとも3箇所以上設けられた第1マ
ークと、該第1マークに対して外観上識別可能に設けら
れた第2マークを有するキャリブレーション用チャート
を、ステレオカメラにより撮影した、少なくとも2枚の
キャリブレーション用画像から第1マークを抽出する第
1のステップと;前記抽出された第1マークを用いた射
影変換により、前記キャリブレーション用画像における
前記第2マークの概略位置をもとめる第2のステップ
と;前記キャリブレーション用画像に対して、前記第2
マークの概略位置近傍で前記第2マーク位置の撮影され
ている位置を求める第3のステップと;前記キャリブレ
ーション用チャートにおける第2マークの位置と、この
第2マークに対応する前記キャリブレーション用画像に
おける第2マークの位置から、前記キャリブレーション
用画像の外部標定要素を算出する第4のステップと;を
有するステレオ画像用処理方法。
9. A calibration chart having a first mark provided at least at three or more places and a second mark provided so as to be visually distinguishable from the first mark is photographed by a stereo camera, at least. A first step of extracting a first mark from the two calibration images; a first step of obtaining a rough position of the second mark in the calibration image by projective transformation using the extracted first mark; Step 2; the second step for the calibration image
A third step of obtaining a photographed position of the second mark position in the vicinity of the approximate position of the mark; the position of the second mark in the calibration chart, and the calibration image corresponding to the second mark And a fourth step of calculating an external orientation element of the calibration image from the position of the second mark in the stereo image processing method.
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