JP2008011174A - 車載カメラのキャリブレーション装置、プログラムおよびカーナビゲーションシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】道路上の路面標示の撮像情報から、特徴点または特徴線を抽出し、車載カメラの光軸補正のパラメータを得る。車載カメラ1と、路面標示5の特徴量から撮影時における車載カメラ1の設置高および角度からなるカメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出部23と、車載カメラ1の光軸補正制御を行うカメラパラメータ補正部25とを備えたことを特徴としている。
【選択図】図2
Description
車載カメラ1と画像処理装置2が、例えば自車両の位置情報を補正するために、その位置情報(経度・緯度)が既知の路面標示5の検出と、自車両および路面標示5の距離Dの算出を行う場合は、同様に構成された車載カメラ1と画像処理装置2とによって、光軸補正が可能となるので、より正確な距離Dを求めることができる。
車載カメラ1で撮像した画像は、画像1aに示すような路面標示に、その特徴点または特徴線が含まれており、画像処理装置2に送られる。画像処理装置2では、まず路面標示検出部21にて入力された画像を処理して、その画像から検出された路面標示5の種別の判定を行い、特徴点・特徴線抽出部22へ送る。そして特徴点・特徴線抽出部22では、路面標示5の種別毎に予め定められた白線上の特徴点(種別により4点、6点または8点)の抽出を行うか、または特徴線の場合は、その2本の特徴線の延長上に交差する点を道路消失点として、その座標位置を求めて、カメラパラメータ算出部23へ送る。
またカメラパラメータ補正部25は、車載カメラ1の光軸のズレが、所定の範囲を超えて、前記した光軸補正が困難な場合には、メンテナンス情報の通知を発信し、手動によるカメラ取り付け位置の修正を促す。
次のステップ(S302)にて、車載カメラ1が路面の撮像を行い、その画像は車載カメラ1から路面標示検出部21へ入力される。路面標示検出部21では、路面標示検出のための画像処理を行う(ステップS303)。
まず入力された画像は、コントラスト調整などの前処理が行われ(ステップS401)、次にエッジ抽出処理にて白線(または黄線)と路面との識別を容易にする(ステップS402)。次に路面標示検出部21は、路面標示5の白線の角または切れ目の外形から、その形状の特徴を表わす幾つかの点(特徴点または特徴量)を抽出する(ステップS403)。そして、その特徴量が、予め路面標示DB24に登録されている画面座標系の情報を参照し、路面標示5のいずれの種別に該当するか否かの判定を行う(ステップS404)と共に、路面標示5の検出結果を保存する(ステップS405)。角も切れ目も認識されない平行な2本の直線を識別した場合は、路側帯を示す白線(特徴線)であると判定し、その検出処理を行い(ステップS406)、その結果を保存する(ステップS407)。サブルーチン終了後、次のステップS304では、ステップS303の結果に応じて、路面標示または路側帯のいずれかを検出していれば、カメラパラメータ算出用特徴量抽出のステップに進む(図3のステップS304、Yes)。何らかの事由により画像から路面標示5または路側帯のいずれも検出できなかった場合は、後記するステップS311に進む(図3のステップS304、No)。
前記ステップS405にて保存された路面標示5の検出結果を読み込んで(ステップS501)、路面標示5の種別毎に定めた特徴点(例を後記する)に相当する特徴量の抽出を行う(ステップS502)。また前記ステップS407にて保存された路側帯(平行な2本)の特徴線の検出結果を読み込み(ステップS503)、それぞれの特徴線から一定間隔を置いた2点の位置情報、合計4点の位置情報を特徴量として抽出する(ステップS504)。
路面標示5の種類と形式は、道路交通法に定められているが、本実施形態では、その寸法が全国統一またはエリア別に規定されている路面標示5を選び、その種類毎に基準となる特徴点を定める。特徴点は、2組の平行な線分を求めるための4点から8点が必要となるが、図6に幾つかの路面標示5と、その寸法および特徴点の例を示す。
まず、抽出された特徴点をレンズ歪のない状態に補正する。レンズ歪を補正するには、使用しているカメラに固有のレンズの歪量のデータを利用して、入力画像の特徴点を、歪のない状態に補正することができる。この方法は公知のものを利用できる。
次に、レンズ歪のない特徴点から、カメラパラメータを算出する。
図7(c)に示すような「横断歩道」の路面標示5の場合は、a1とb1とc1とが、またa2とb2とc2とも、全て同じ間隔(45cmまたは50cmのいずれか)にあるため、6点の特徴点から2組の平行な線分が得られ、画像上の消失点P1とP2とから、消失線Lvを求めることができる。
次に、車載カメラ1のピッチ角θ’を求める。図8において、画面の中心をPcとし、Pcから消失線Lvに垂線PcQを引く。ここで車載カメラ1の焦点距離をfとして、
θ’=tan-1{(線分PcQの画像上での距離)/f}
となる。焦点距離fは、カメラ固有の値として既知であり、線分PcQの画像上での距離は、画像上のユニットセルサイズが既知であることで求めることができる。
ψ’=tan-1{線分QUの画像上での距離}×cosθ’/f}
となる。θ’は、先に求めた車載カメラ1のピッチ角であり、焦点距離fは、カメラ固有の値として既知であり、線分QUの画像上の距離は、画像上のユニットセルサイズが既知であることで求めることができる。
EG=A1B1/cos{tan-1(tanβ/sinθ’)}・・・(1)
θ’は、先に求めた車載カメラ1のピッチ角であり、A1B1は、路面標示5の寸法が規格で決まっていることにより一意に求まる。次に、線分egの画像上での長さと、道路面上での長さEGの比Ratioを求めると、
Ratio=EG/(線分egの画像上の長さ)・・・(2)
となり、車載カメラ1の焦点距離をfとしたとき、車載カメラ1の設置高さh’は、
h’=f×Ratio×sinθ’・・・(3)
となり、上記の式(1)〜(3)により、車載カメラ1の設置高さh’を求めることができる。
代表点Kの座標(xk、yk)は、具体的には以下のようにして求められる。
代表点Kの道路標示内における相対位置、および特徴点に基づいた代表点Kの算出方法は、道路標示毎に予め定められている。例えば、図6の(a)における道路標示の代表点Kは、菱形の中心であることが予め定められている。そして、図6の(a)における代表点Kの算出は、互いに向き合う特徴点を結んだ線分の交点を代表点Kとすることが予め定められている。道路標示によっては、特徴点そのものを代表点Kとしてもよい。
図11(b)において、道路面上での座標系を(X、Y、Z)とする。Z軸は自車両の縦方向と平行、X軸は、自車両の横方向と平行、Y軸は道路面に垂直、XZ平面は道路面とし、原点Oは、カメラの直下とする。代表点KのXYZ座標系での座標を(Xk、0、Zk)とすると、自車両(カメラの直下)から代表点Kまでの距離Dは、次の式(4)により算出される。
x=f×X’/Z’、 y=f×Y’/Z’・・・(6)
ここで、fはカメラの焦点距離である。
以上の式(4)〜(6)により、自車両から代表点Kまでの距離Dを求めることができる。
(2)車両が急加速または急減速のときは、車載カメラ1の光軸が不安定になるので、ジャイロセンサなどの情報を参照し、加速度(減速度)に閾値を設けたり、ドライバがアクセルやブレーキを操作したときに撮像を禁止する。
(3)同乗者または荷物の重量が一定範囲を超えて、車高が下がれば、車載カメラ1の高さも同様に下がる。従って車重または車高を計測できるセンサを備え、キャリブレーションに適した閾値を設定する。
(4)車両の進行方向と道路の方向が平行な関係にないときは、路面標示または路側帯の特徴量を正確に得ることはできないので、ドライバがハンドル操作した時点からハンドルを戻して数秒後までは、キャリブレーションを行わない設定とする。
2 画像処理装置
3 ITS(カーナビゲーション装置)
5 路面標示
a、a1、a2、b、b1、b2、c、c1、c2、d、d1、d2 特徴点
Lv 消失線
Claims (6)
- 車載カメラと、
前記車載カメラによって撮影され、画像処理によって認識される路面標示の特徴量から、撮影時における前記車載カメラの設置高および角度からなるカメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出部と、
前記カメラパラメータ算出部により出力されるカメラパラメータにより、前記車載カメラの光軸補正制御を行うカメラパラメータ補正部と、
を備えたことを特徴とする車載カメラのキャリブレーション装置。 - 前記カメラパラメータ算出部は、
前記路面標示がエリアによって寸法または形状が異なる場合に、外部から取得した車両の位置情報に基づいて前記エリアを特定し、該当する路面標示の基準特徴量を取得してカメラパラメータを算出することを特徴とする請求項1に記載の車載カメラのキャリブレーション装置。 - 前記カメラパラメータ補正部は、
自車両が、前記車載カメラのキャリブレーションの実行に適した状態にあるか否かを判定し、前記実行に適した状態にないときに、前記車載カメラの撮像を禁止することを特徴とする請求項1に記載の車載カメラのキャリブレーション装置。 - 前記カメラパラメータ補正部は、
更に、あらかじめ記憶装置に記憶された設置高および角度に関する閾値と、前記算出されたカメラパラメータとを比較し、前記カメラパラメータが前記閾値を超えたと判定されたときに、外部にその旨を出力することを特徴とする請求項1に記載の車載カメラのキャリブレーション装置。 - 画像処理装置により車載カメラの光軸補正を行うキャリブレーション装置に用いられるプログラムであって、
前記車載カメラによって撮影され、画像処理によって認識される路面標示の特徴量から、撮影時における前記車載カメラの設置高および角度からなるカメラパラメータを算出する処理と、
前記算出され出力されるカメラパラメータにより、前記車載カメラの光軸補正制御を行う処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 車載カメラと、
前記車載カメラによって撮影され、画像処理によって認識される路面標示の特徴量から、撮影時における前記車載カメラの設置高および角度からなるカメラパラメータを算出し、前記カメラパラメータにより、前記車載カメラの光軸補正制御を行う画像処理装置と、
前記画像処理装置により、前記撮影され認識された路面標示までの距離を算出して自車両の現在位置補正を行うカーナビゲーション装置と、
を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
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