JP2008241491A - Three-dimensional measurement instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステレオ撮像手段とステレオ画像処理手段を備える3次元計測装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional measurement apparatus including stereo imaging means and stereo image processing means.
本技術分野の背景技術として、例えば、特開2004−37270号公報(特許文献1)がある。該公報には、「光学条件を変化させて撮影するカメラに対して、レンズディストーションの影響を除去するキャリブレーション用データの測定装置を提供する」ことを目的とし、解決手段として、「マークが配置されたキャリブレーション用チャート1を、光学条件を変化させて撮影するカメラ2で撮影した、複数のチャート撮影画像を用いてカメラ2のキャリブレーション用データを求めるキャリブレーション用データ測定装置であって、前記チャート撮影画像からマークを抽出するマーク抽出部131と、抽出されたマークのマーク位置から、撮影された光学条件でのキャリブレーション用データを演算する内部パラメータ演算部134と、キャリブレーション用データと、前記チャート撮影画像の撮影された複数の光学条件とを用いて、カメラ2の変化する撮影光学条件に対応するキャリブレーション用データを算出する内部パラメータ関数演算部160とを備える」という技術が開示されている。 As background art in this technical field, for example, there is JP-A-2004-37270 (Patent Document 1). The gazette aims to “provide a calibration data measurement device that eliminates the effects of lens distortion for cameras that shoot with varying optical conditions”. A calibration data measuring apparatus for obtaining calibration data of the camera 2 using a plurality of chart photographed images obtained by photographing the calibration chart 1 taken by the camera 2 that photographs the optical chart by changing the optical conditions, A mark extracting unit 131 for extracting a mark from the chart photographed image, an internal parameter calculating unit 134 for calculating calibration data under a photographed optical condition from the mark position of the extracted mark, and calibration data; And a plurality of optical conditions in which the chart photographed image is photographed. Technology that and an internal parameter function calculating unit 160 for calculating the calibration data corresponding to the changing photographing optical conditions of the camera 2 "is disclosed.
複数の撮像部を持つステレオカメラ乃至マルチカメラにおいて、各々の撮像画像における被写体の画像情報を比較することで、被写体の3次元情報を計測することが可能である。その際に精度の良い3次元計測を行うためには、ズームレンズやフォーカスレンズの光学的な特性に起因する画像歪みの影響を除去することと、カメラパラメータと呼ばれる、カメラの焦点距離や画像中心やせん断(以下内部パラメータと記す)、及びカメラの空間中における位置・方位(以下外部パラメータと記す)などの幾何的な情報を正確に把握しておくことが必要となる。 In a stereo camera or a multi-camera having a plurality of imaging units, it is possible to measure three-dimensional information of a subject by comparing image information of the subject in each captured image. In order to perform accurate three-dimensional measurement at that time, the influence of image distortion caused by the optical characteristics of the zoom lens and the focus lens is removed, and the camera focal length and image center, which are called camera parameters, are removed. It is necessary to accurately grasp geometric information such as the shear and shear (hereinafter referred to as internal parameters), and the position / orientation (hereinafter referred to as external parameters) in the camera space.
上記特許文献1では、撮影光学条件としてズームの焦点距離やピントの位置が変化した場合の内部パラメータの変化を示す内部パラメータ関数をキャリブレーション時に作成し、運用時には測定したカメラの焦点距離を元に内部パラメータ関数から他の内部パラメータを算出し、それを初期値としてバンドル調整を行うことで最適な内部パラメータの取得を行っている。しかし、バンドル調整を行うためビデオカメラなどを用いた実時間での運用には適しておらず、また、一般のズーム可変なカメラにおいては、ズーム後にピントを合わせるためフォーカス位置を変えるなど、ズームとフォーカスを連携して動かす必要があるため、ズームまたはフォーカスの一方の変化のみに対応した内部パラメータの組を持つだけでは十分に精度の良いパラメータは取得できない。 In the above-mentioned Patent Document 1, an internal parameter function indicating a change in internal parameter when the zoom focal length or focus position is changed as a photographing optical condition is created at the time of calibration, and based on the measured camera focal length at the time of operation. The other internal parameters are calculated from the internal parameter function, and the optimal internal parameters are obtained by performing bundle adjustment using them as initial values. However, it is not suitable for real-time operation using a video camera or the like because bundle adjustment is performed, and a general zoom variable camera can change the focus position to adjust the focus after zooming. Since it is necessary to move the focus in a coordinated manner, it is not possible to obtain a sufficiently accurate parameter simply by having a set of internal parameters corresponding to only one change in zoom or focus.
また、上記特許文献1では単眼カメラについてのレンズ歪み補正情報と内部パラメータの変化を示す内部パラメータ関数のみしか記憶しないため、ステレオ画像処理を行う際には外部パラメータを都度算出しなくてはならないという問題がある。 In addition, since only the lens distortion correction information for the monocular camera and the internal parameter function indicating the change of the internal parameter are stored in the above-mentioned Patent Document 1, the external parameter must be calculated each time when performing stereo image processing. There's a problem.
そこで、本発明では二つ以上の撮像部からなるステレオカメラにおいて、各撮像部のレンズ歪みと内部パラメータに関する情報についてはズームとフォーカスの組み合わせに対応した複数の情報を、撮像部間の外部パラメータに関する情報についてはズームとフォーカスによらず共通の情報をそれぞれテーブルとして格納することで、ズーミングやフォーカシングを行った場合でも、適切なレンズ歪み情報やカメラパラメータを用いて高精度に3次元計測を行うことを目的とする。 Therefore, in the present invention, in a stereo camera including two or more imaging units, a plurality of pieces of information corresponding to a combination of zoom and focus are related to the external parameters between the imaging units for information on lens distortion and internal parameters of each imaging unit. As for information, common information is stored as a table regardless of zoom and focus, so that even when zooming or focusing is performed, 3D measurement is performed with high accuracy using appropriate lens distortion information and camera parameters. With the goal.
上記目的は特許請求の範囲に記載の発明により達成される。 The above object can be achieved by the invention described in the claims.
本発明によれば、ズーム及びフォーカスが可変なステレオカメラによる3次元計測装置において、ズーミングやフォーカシングを行った場合でも、適切なレンズ歪み情報やカメラパラメータを用いて高精度な3次元計測を行うことが可能となる。 According to the present invention, in a three-dimensional measuring apparatus using a stereo camera with variable zoom and focus, even when zooming or focusing is performed, high-precision three-dimensional measurement is performed using appropriate lens distortion information and camera parameters. Is possible.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施例に係る3次元計測装置を示す模式図である。図1において0101_1は第一の撮像部、0101_2は第二の撮像部、0102はズーム・フォーカス制御部、0103はステレオ画像処理部、0104はカメラ情報格納部である。0110はステレオカメラ部である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a three-dimensional measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 0101_1 is a first imaging unit, 0101_2 is a second imaging unit, 0102 is a zoom / focus control unit, 0103 is a stereo image processing unit, and 0104 is a camera information storage unit. Reference numeral 0110 denotes a stereo camera unit.
図1に示した3次元計測装置において、第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2はそれぞれズーム及びフォーカスが可変な撮像部であり、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズ群とシャッタや撮像素子やAGCやADやカメラ信号処理DSPやタイミングジェネレータ等から構成され、光電変換による撮像を行い、画像データを出力する。ステレオ画像処理を高精度に行うためには、第一の撮像部0101_1の撮像画像と第二の撮像部0101_2の撮像画像は同時露光で撮像されていることが好ましい。ズーム・フォーカス制御部0102は、不図示のユーザ入力部より入力したユーザ入力や、不図示の画像認識部から取得した画像認識結果などの入力をもとに第一の撮像部0101_1または第二の撮像部0101_2のズーム倍率やフォーカス位置を制御する。ステレオ画像処理を高精度に行うためには、なるべく撮像部間のズーム倍率やフォーカスを一致していることが好ましい。ただし、本構成を用いる上で、必ずしも撮像部間のズーム倍率やフォーカスが一致している必要はない。第一の撮像部0101_1または第二の撮像部0101_2のズーム倍率やフォーカス位置を決定するものとしては例えば、ズームレンズを動作させるステッピングモータのステップ位置や、フォーカスレンズを動作させるステッピングモータのステップ位置が一般的であり、ズーム・フォーカス制御部0102はシリアル通信などによりステッピングモータの現在のステップ位置からの移動量を制御することで、ズーム倍率やフォーカス位置を制御することが可能である。ステレオ画像処理部0103は第一の撮像部0101_1と第二の撮像部0101_2の出力する画像データを、ステレオ画像として取得する。また、ズーム・フォーカス制御部0102から第一の撮像部0101_1と第二の撮像部0101_2のズーム及びフォーカスの情報を取得し、カメラ情報格納部0104からズーム及びフォーカスの情報に応じたカメラ情報を取得する。ステレオ画像処理部0103は、このカメラ情報を用いてステレオ画像をステレオ画像処理し、被写体の3次元計測を行って、視差情報や距離情報や3次元位置情報や3次元計測の信頼性を示す評価値などを3次元情報として出力する。ステレオ画像処理には、レンズ歪み補正処理や平行化処理やノイズ除去を行うためのローパスフィルタ処理等の前処理や、エッジ検出等の特徴量演算処理、正規化相互相関や差分絶対値和等のブロックマッチングやspace-sweep法等の各種の相関演算処理を用いてステレオ画像間の対応点検索を行い視差情報を取得するステレオマッチング処理、ランクフィルタ処理やラベリング等により特異点の除去を行う後処理、視差情報を用いて距離情報を演算する距離計算処理などがあり、処理の途中で得られる情報、すなわち例えばステレオマッチング処理で対応点検索を行った場合の対応点の画像上の座標などを出力することもできる。カメラ情報格納部0104は、EEPROMやフラッシュメモリなどの記憶装置であり、第一の撮像部0101_1と第二の撮像部0101_2の出力する画像データを用いてステレオ画像処理を行う場合に必要な情報をカメラ情報として格納している。カメラ情報としては、例えば、第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2の各撮像部についてのレンズ歪み補正情報や内部パラメータ、撮像部間についての外部パラメータなどがある。このうち、第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2のズーム倍率やフォーカス位置に依存して変化する、レンズ歪み補正情報または内部パラメータを格納する場合には、ズーム倍率とフォーカス位置の組み合わせに対応した複数のレンズ歪み補正情報または内部パラメータを格納する。カメラ情報の格納法については後に詳細を記す。カメラ情報は事前にカメラキャリブレーション処理を行うことで取得可能であり、例えば工場出荷時や設置後の初期調整時に校正パターンなどを用いた既存のカメラキャリブレーション手、例えばZhangの用いた手法などで計測し、カメラ情報格納部に格納すればよい。ステレオカメラ部0110は前記の第一の撮像部0101_1、第二の撮像部0101_2、ズーム・フォーカス制御部0102、ステレオ画像処理部0103、カメラ情報格納部0104を含んだ構成により一台のステレオカメラを構築していることを示している。このとき、第一の撮像部0101_1と第二の撮像部0101_2は1つの筐体として固定されていると、撮像部間の外部パラメータが変化しにくく、経年変化に対する耐性が高くなるため好ましい。ただし、撮像部間の位置関係が既知で固定されている、あるいは、パンやチルトや平行移動を行うが、その移動量や移動後の撮像部間の位置関係が何らかの方法によって取得可能である場合には、必ずしも2つの撮像部が1つの筐体として固定されている必要はない。なお、ズーム・フォーカス制御部0102の行う撮像制御処理や、ステレオ画像処理部0103の行うステレオ画像処理は、通常はカメラ内のマイコンやDSPや画像処理LSIなどによって行われる。また、ズーム・フォーカス制御部0102やステレオ画像処理部0103がステレオカメラ部0110の外側にあり、PCに該当して撮像制御処理やステレオ画像処理を行う形態としても良い。
In the three-dimensional measurement apparatus shown in FIG. 1, the first imaging unit 0101_1 and the second imaging unit 0101_2 are imaging units with variable zoom and focus, respectively, a lens group including a zoom lens and a focus lens, a shutter, and imaging. It is composed of elements, AGC, AD, camera signal processing DSP, timing generator, etc., and performs imaging by photoelectric conversion and outputs image data. In order to perform stereo image processing with high accuracy, it is preferable that the captured image of the first imaging unit 0101_1 and the captured image of the second imaging unit 0101_2 are captured by simultaneous exposure. The zoom /
ここでは構成として2つの撮像部を用いた場合を示したが、撮像部は2つに限る必要はなく、異なる位置に設置した3つ以上の複数の撮像部であってもよい。また、ステレオ撮像部0201がミラーやプリズムを用いて構成され、1つの撮像素子から構成される1つの撮像部を持つ形態としても良い。また、2つの撮像部のうち一方がズームレンズ及びフォーかスレンズを持たない固定焦点の撮像部としても良い。 Although the case where two imaging units are used is shown here as a configuration, the number of imaging units is not limited to two, and may be three or more imaging units installed at different positions. In addition, the stereo imaging unit 0201 may be configured using a mirror or a prism, and may have one imaging unit configured by one imaging element. One of the two imaging units may be a fixed-focus imaging unit that does not have a zoom lens and a focus lens.
図2は本発明の第1実施例に係るカメラ情報格納部におけるカメラ情報の格納方法の一例を示す図である。図2において、横軸はズーム倍率、縦軸はフォーカス位置を示し、カメラ情報(1,1)はズーム倍率が第一のズーム倍率でフォーカス位置が第一のフォーカス位置にある場合のカメラ情報、カメラ情報(2,1)はズーム倍率が第一のズーム倍率でフォーカス位置が第二のフォーカス位置にある場合のカメラ情報、を指し、以下同様にズーム倍率とフォーカス位置の組み合わせ毎にカメラ情報が存在する。よってカメラ情報格納部0104は、ズーム倍率とフォーカス位置の組み合わせに応じた複数のカメラ情報を格納することになる。ここで、カメラ情報格納部0104が格納する複数のカメラ情報は、撮像部のズーム倍率やフォーカス位置に依存して変化するレンズ歪み補正情報または内部パラメータを指し、これらは撮像部毎に異なる値となりうるためそれぞれの撮像部について複数のカメラ情報を格納する必要がある。なお、撮像部間の外部パラメータについては、各撮像部のズーム倍率やフォーカス位置に依存せず不変なため、複数のカメラ情報として格納する必要はない。このように、撮像部のズーム倍率やフォーカス位置に依存して変化するレンズ歪み補正情報または内部パラメータを、ズーム倍率とフォーカス位置の組み合わせに応じて複数格納しておくことで、ズーム及びフォーカスが可変な撮像部を用いてステレオカメラを構築した場合でも、そのときのズーム倍率やフォーカス位置に適した最適なカメラ情報を用いて、ステレオ画像処理による3次元計測を行うことが可能である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for storing camera information in the camera information storage unit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the zoom magnification, the vertical axis indicates the focus position, and the camera information (1, 1) indicates camera information when the zoom magnification is the first zoom magnification and the focus position is at the first focus position. The camera information (2, 1) indicates camera information when the zoom magnification is the first zoom magnification and the focus position is at the second focus position. Similarly, the camera information is obtained for each combination of the zoom magnification and the focus position. Exists. Therefore, the camera
図3は本発明の第1実施例に係るズームレンズとフォーカスレンズの関係を考慮したカメラ情報の格納方法の一例を示す図である。図3において、横軸はズームレンズを動作させるステッピングモータのステップ位置(以下ズーム制御位置と記す)、縦軸はフォーカスレンズを動作させるステッピングモータのステップ位置(以下フォーカス制御位置と記す)、W端は光学ワイド端、T端は光学テレ端、F端はファー側メカ端、N端はニア側メカ端をそれぞれ示している。図中の実線で示した曲線は、合焦点位置が無限遠の場合のズーム制御位置とフォーカス制御位置の関係を示しており、点線で示した曲線は、合焦点位置が仕様の範囲内において最も近い位置(図中ではxm)の場合のズーム制御位置とフォーカス制御位置の関係を示している。よって、実際のフォーカス制御が可能な実効範囲は図中の斜線で示した部分となり、フォーカス制御が可能な実効範囲はズーム制御位置によって変化する。例えば図3の例ではフォーカス制御が可能な実効範囲は被写界深度の深いW端側ほど狭く、また、ズーム制御位置が被写界深度の浅いT端に近いほど広くなる。よってカメラ情報格納部0104は、実際にはズーム制御位置がW端に近い場合はカメラ情報を少ないサンプル数で、ズーム制御位置がT端に近い場合はカメラ情報を多いサンプル数で格納すればよい。合焦点位置が最も近い位置の仕様値は、3次元計測を適用するアプリターゲットの要求仕様を充たすカメラの仕様値を参照すればよい。また、市販のディジタルカメラなどでは、マクロモードと呼ばれ、接写した被写体に焦点を合わすためフォーカス制御位置を図中の点線で示した曲線より、N端側で可動にする機能がある場合がある。そのためマクロモードでもステレオ画像処理を行いたい場合には、図中に点線で示した曲線とN端との間の範囲のカメラ情報も格納すればよい。ただし、接写時には撮像部間で被写体の見え方が大きく異なるため、ステレオ画像処理による3次元計測を行うには適していない。以上のように、ズーム制御位置とフォーカス制御位置に応じてカメラ情報の格納数を変えることで、カメラ情報の格納数を最適化し、メモリ量の削減を図ることができる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for storing camera information in consideration of the relationship between the zoom lens and the focus lens according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis represents the stepping motor step position for operating the zoom lens (hereinafter referred to as zoom control position), the vertical axis represents the stepping motor step position for operating the focus lens (hereinafter referred to as focus control position), and the W end. Indicates the optical wide end, the T end indicates the optical tele end, the F end indicates the far side mechanical end, and the N end indicates the near side mechanical end. The curve shown by the solid line in the figure shows the relationship between the zoom control position and the focus control position when the in-focus position is at infinity. The curve shown by the dotted line is the most in-focus position within the specification range. The relationship between the zoom control position and the focus control position in the case of a close position (xm in the drawing) is shown. Therefore, the effective range in which actual focus control is possible is the portion indicated by the hatching in the figure, and the effective range in which focus control is possible varies depending on the zoom control position. For example, in the example of FIG. 3, the effective range in which focus control is possible is narrower toward the W end side where the depth of field is deeper, and becomes wider as the zoom control position is closer to the T end where the depth of field is shallower. Therefore, the camera
図4は本発明の第1実施例に係るカメラ情報を格納するズーム制御位置とフォーカス制御位置を決定する方法の一例を示す第一の図である。図4において、(a)は第一の撮像部、(b)は第二の撮像部についての図であり、図中において横軸はズーム制御位置、縦軸はフォーカス制御位置であり、aは第一の撮像部におけるW端のズーム制御位置、bは第一の撮像部におけるT端のズーム制御位置、a’は第二の撮像部におけるW端のズーム制御位置、b’は第二の撮像部におけるT端のズーム制御位置である。このとき、カメラ情報を格納するズーム制御位置をW端のズーム制御位置から同量のステップ位置αだけ移動した位置、すなわち第一の撮像部ではズーム制御位置a+α、第二の撮像部ではズーム制御位置a’+αから決定する。W端のズーム制御位置やW端とT端の間のステップ数はカメラ毎に個体差があるが、このようにW端からの相対的なステップ位置を用いることで、撮像部間のズーム倍率の差が小さいときのカメラ情報を格納することができるため、ステレオ画像処理を精度良く行うことができるようになる。カメラ情報を格納するズーム制御位置を決定するαは、ズーム倍率やズーム制御位置などを基準に決めればよい。例えばあらかじめズームを所定の倍率のみで使う、つまりプリセット値を使用する場合は、そのズーム倍率になるときのズーム制御位置を定めてαを決定すればよい。また、任意のズーム倍率でも用いたい場合には、レンズ歪み情報や内部パラメータがズーム制御位置の変化に対し連続的に変化することを考慮し、ズーム制御位置に対して一定の間隔になるようにαを決定しても良い。また、ここではW端のズーム制御位置a及びa’を基準に考えているが、ステレオ画像処理を行うには厳密に撮像部間の焦点距離が等しいことが好ましく、a、a’の近傍で第一の撮像部と第二の撮像部の焦点距離が一致するズーム制御位置がそれぞれ検出できる場合は、そのズーム制御位置を基準位置としてa、a’のかわりに用いても良い。同様にフォーカス制御位置については、図中のc、c’がそれぞれズーム制御位置a+α、a+α’における合焦点位置が無限遠の場合のフォーカス制御位置であり、カメラ情報を格納するフォーカス制御位置はc、c’からそれぞれ同量のステップ位置βだけ移動した位置、すなわち第一の撮像部ではフォーカス制御位置c+β、第二の撮像部ではフォーカス制御位置c’+βで決定すれば良い。カメラ情報を格納するフォーカス制御位置を決定するβは、フォーカス位置やフォーカス制御位置などを基準に決めればよい。例えばあらかじめフォーカスを所定の合焦点位置のみで使う、つまりプリセット値を使用する場合は、そのフォーカスになるときのフォーカス制御位置を定めてβを決定すればよい。また、任意のフォーカスでも用いたい場合には、レンズ歪み情報や内部パラメータがフォーカス制御位置の変化に対し連続的に変化することを考慮し、フォーカス制御位置に対して一定の間隔になるようにβを決定しても良い。図5は本発明の第1実施例に係るカメラ情報を格納するズーム制御位置とフォーカス制御位置を決定する方法の一例を示す第二の図である。図5では図4と同様にカメラ情報を格納するズーム制御位置とフォーカス制御位置をある基準位置からの相対位置として決定するが、ここではカメラ情報を格納するズーム制御位置をW端のズーム制御位置とT端のズーム制御位置との間隔に係数γをかけることで決定している。同様にカメラ情報を格納するフォーカス制御位置を合焦点位置が無限遠の場合のフォーカス制御位置と合焦点位置が仕様の中で最も近い位置の場合のフォーカス制御位置との間隔に係数δをかけることで決定している。このように、ズーム制御位置とフォーカス制御位置を2つの基準位置から定まる相対位置で決定しても良い。かように、カメラ情報を格納するズーム制御位置とフォーカス制御位置をある基準位置からの相対位置として決定することで、撮像部間のズームやフォーカスがなるべく近いときの各々の撮像部のカメラ情報を格納することができるため、精度の良いステレオ画像処理が可能になる。 FIG. 4 is a first diagram illustrating an example of a method for determining a zoom control position and a focus control position for storing camera information according to the first embodiment of the present invention. 4, (a) is a diagram of the first imaging unit, (b) is a diagram of the second imaging unit, in which the horizontal axis is the zoom control position, the vertical axis is the focus control position, and a is The zoom control position at the W end in the first imaging unit, b is the zoom control position at the T end in the first imaging unit, a ′ is the zoom control position at the W end in the second imaging unit, and b ′ is the second zoom control position. This is the zoom control position at the T end in the imaging unit. At this time, the zoom control position for storing the camera information is moved by the same amount of step position α from the zoom control position at the W end, that is, the zoom control position a + α in the first imaging unit, and the zoom control in the second imaging unit. Determined from position a ′ + α. The zoom control position at the W end and the number of steps between the W end and the T end have individual differences for each camera. By using the relative step position from the W end in this way, the zoom magnification between the imaging units is used. Since the camera information when the difference is small can be stored, stereo image processing can be performed with high accuracy. The α for determining the zoom control position for storing the camera information may be determined based on the zoom magnification, the zoom control position, and the like. For example, when zoom is used only at a predetermined magnification, that is, when a preset value is used, α may be determined by determining a zoom control position at which the zoom magnification is reached. Also, if you want to use at any zoom magnification, take into account that lens distortion information and internal parameters change continuously with changes in the zoom control position so that they are at a fixed interval with respect to the zoom control position. α may be determined. Further, here, the zoom control positions a and a ′ at the W end are considered as references, but it is preferable that the focal lengths between the imaging units are strictly equal in order to perform stereo image processing, and in the vicinity of a and a ′. When a zoom control position where the focal lengths of the first imaging unit and the second imaging unit match can be detected, the zoom control position may be used as a reference position instead of a and a ′. Similarly, with respect to the focus control position, c and c ′ in the figure are the focus control positions when the in-focus positions at the zoom control positions a + α and a + α ′ are infinite, and the focus control position for storing camera information is c. , C ′ and the position moved by the same amount of step position β, that is, the focus control position c + β in the first imaging unit and the focus control position c ′ + β in the second imaging unit. Β for determining the focus control position for storing the camera information may be determined based on the focus position, the focus control position, or the like. For example, when the focus is used in advance only at a predetermined focal position, that is, when a preset value is used, β may be determined by determining the focus control position when the focus is reached. Also, if you want to use it at any focus, consider that lens distortion information and internal parameters change continuously in response to changes in the focus control position. May be determined. FIG. 5 is a second diagram showing an example of a method for determining a zoom control position and a focus control position for storing camera information according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 5, as in FIG. 4, the zoom control position for storing camera information and the focus control position are determined as relative positions from a certain reference position. Here, the zoom control position for storing camera information is the zoom control position at the W end. And the interval between the zoom control position at the T end and the coefficient γ are applied. Similarly, a factor δ is applied to the distance between the focus control position for storing camera information when the in-focus position is at infinity and the focus control position when the in-focus position is the closest in the specification. It is decided by. As described above, the zoom control position and the focus control position may be determined based on the relative positions determined from the two reference positions. Thus, by determining the zoom control position for storing camera information and the focus control position as relative positions from a certain reference position, the camera information of each imaging unit when the zoom or focus between the imaging units is as close as possible is obtained. Since it can be stored, accurate stereo image processing becomes possible.
図6は本発明の第1実施例に係るカメラ情報を用いたステレオ画像処理シーケンスの一例を示す図である。図6のステレオ画像処理シーケンスはステレオ画像処理部0103で実行される。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a stereo image processing sequence using camera information according to the first embodiment of the present invention. The stereo image processing sequence in FIG. 6 is executed by the stereo
図6のステレオ画像処理シーケンスにおいて、ST0601では、第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2から撮像画像を取得する。ST0602では、ズーム・フォーカス制御部0102から、第一の撮像部0101_1のズーム制御位置及びフォーカス制御位置と第二の撮像部0101_2のズーム制御位置及びフォーカス制御位置を取得する。ST0603では、第一の撮像部0101_1のズーム制御位置及びフォーカス制御位置に対応するカメラ情報と、第二の撮像部0101_2のズーム制御位置及びフォーカス制御位置に対応するカメラ情報と、ズームやフォーカスに依存しないカメラ情報、すなわち外部パラメータを取得する。このとき、各撮像部について、ズーム制御位置とフォーカス制御位置に対応するカメラ情報が存在する場合には、そのカメラ情報をそのまま取得すればよいが、対応するカメラ情報が存在しない場合には、近傍のズーム制御情報及びフォーカス制御情報で、対応するカメラ情報が存在する場合にそのカメラ情報で代用する。または、近傍の対応するカメラ情報が存在する複数のズーム制御情報及びフォーカス制御情報を参照し、実際のズーム制御情報及びフォーカス制御情報との関係から重みを付けてカメラ情報を線形に補間することで精度の良いカメラ情報を取得する形にしても良い。ST0604では、取得したカメラ情報を用いてレンズ歪み補正や倍率補正や平行化処理などの補正処理を行う。ST0605ではノイズ除去を行うためのローパスフィルタ処理等の前処理や、エッジ検出等の特徴量演算処理、正規化相互相関や差分絶対値和等のブロックマッチングやspace-sweep法等の各種の相関演算処理を用いてステレオ画像間の対応点検索を行い視差情報を取得するステレオマッチング処理、ランクフィルタ処理やラベリング等により特異点の除去を行う後処理などを行い、最終的に取得した視差情報からカメラ情報を用いて被写体の3次元情報を計測する。このようにズーム制御情報及びフォーカス制御情報を各撮像部から取得し、対応するカメラ情報をカメラ情報格納部0104から取得して用いることで、ステレオ画像処理部0103は各撮像部のズームやフォーカスが変わった場合でも高精度な3次元計測を行うことができる。なお、ST0604で示した補正処理及びST0605で示した3次元計測処理については、最終的なステレオ画像処理の出力結果を用いるアプリケーションの要求仕様に応じて必要な処理のみを行えばよい。よって、アプリケーションの要求仕様に応じて必要なカメラ情報の内容も異なる。例えば、被写体の分離に3次元情報を用いたい場合には、被写体の3次元形状を絶対位置として取得する必要は無く、被写体の相対視差が分かれば良いだけなので、3次元情報を計測するためのカメラ情報は必要なく、単にレンズ歪みを補正するためのレンズ歪み情報を持つだけで十分である。また、3次元形状測定装置のように、被写体の高精度な3次元形状を計測したい場合には、カメラ情報としてレンズ歪み補正情報のほかに、内部パラメータ及び外部パラメータを全て持つ必要がある。また、不図示のオンラインキャリブレーション装置などがあり、動画上からカメラ情報のいくつかが測定できる場合には、その情報についてはカメラ情報格納部0104から取得する必要はない。このようにアプリケーションの使用環境に応じてカメラ情報格納部0104が格納するカメラ情報の内容を決定することができる。
In the stereo image processing sequence of FIG. 6, in ST0601, captured images are acquired from the first imaging unit 0101_1 and the second imaging unit 0101_2. In ST0602, the zoom control position and focus control position of the first imaging unit 0101_1 and the zoom control position and focus control position of the second imaging unit 0101_2 are acquired from the zoom /
次に、カメラ情報格納部0104が格納する各カメラ情報の持ち方について示す。カメラ情報格納部0104が格納するカメラ情報は、図6に示したステレオ画像処理シーケンスにおいて、ST0604の各種の補正処理における補正前座標と補正後座標の対応付け
と、ST0605の3次元情報の計測処理における演算の係数にそれぞれ用いられる。このとき、補正処理に用いられるカメラ情報は補正前座標と補正後座標を対応付ける対応表として格納しておくことで、補正処理時の高速化を図ることができる。また、補正前座標から対応する補正後座標を、あるいは補正後座標から対応する補正前座標を演算するための演算式の係数という形で持っていてもよく、この場合は、補正時に逐次演算処理を行う必要があるが、格納するデータ量の低減を図ることができ、また複数の補正を組み合わせて一度の補正処理で行うことができ、補正の繰り返しによる画質低下を避けることができる。このような補正前座標と補正後座標を対応付ける演算式の係数としては、例えばWengのレンズ歪みモデルにおける、radial方向のレンズ歪み係数やtangential方向のレンズ歪み係数が有名である。また、3次元情報の計測処理において演算の係数として用いるカメラ情報は係数の値をそのまま格納すればよい。
Next, how to hold each camera information stored in the camera
図7は本発明の第1実施例に係る対応表を用いたレンズ歪み補正処理の一例を示す図である。図7における対応表を用いたレンズ歪み補正処理は、図6に示したステレオ画像処理シーケンスにおいてST0604で実行される。 FIG. 7 is a diagram showing an example of lens distortion correction processing using the correspondence table according to the first embodiment of the present invention. The lens distortion correction process using the correspondence table in FIG. 7 is executed in ST0604 in the stereo image processing sequence shown in FIG.
図7において、(a)は第一の撮像部または第二の撮像部が出力する画像データでレンズ歪み補正前の撮像画像、(b)はカメラ情報格納部0104からレンズ歪み補正情報として補正前座標と補正後座標の対応表を取得し、撮像画像(a)を対応表に従って補正した補正後画像、(c)は補正に用いた対応画像である。補正前画像(a)及び補正後画像(b)に示した点線は実際に画像中に映った被写体ではなく、歪みの形状を示すための補助線である。補正前画像(a)は代表的な歪みの形状であるたる型歪みが発生した結果、画像の中心から周辺に向けて放射状に歪んでいる。ステレオ画像処理部0102は、対応表を参照して、生成したい補正後画像の各画素に対応した補正前座標の位置を決定し、補正前座標に格納されている輝度データあるいは色データを補正後画像の座標に保存する。この例では、対応表に置いて補正後座標がピクセル精度で記載されているのに対し、補正前座標はサブピクセル精度で記載されているため、補正前座標の輝度データまたは色データは周辺のピクセル精度の座標から再近隣補間法や共線形補間法などによる補間処理を行うことで精度の良い補正処理を行うことができる。対応表に予め複数の補間先の座標を記すことで、データ量が増大するが補間時の演算処理の低減を図ることも可能である。このようにカメラ情報として補正処理時の補正前座標と補正後座標の対応表を格納しておくことで、補正処理の高速化を図ることができる。
In FIG. 7, (a) is image data output from the first imaging unit or the second imaging unit and is a captured image before lens distortion correction, and (b) is the lens distortion correction information from the camera
また、図7では、対応表を用いた補正処理の例としてレンズ歪み補正処理を示したが、同様に撮像部間の倍率補正処理や平行化処理を行うことも可能である。撮像部間の倍率補正処理は撮像部毎の焦点距離値の相対比から補正前座標と補正後座標の対応をとることで行うことが可能である。また撮像部間で画像上の対応する点が同一の水平ラインに並ぶように補正する平行化処理は、例えば文献「徐剛、辻三郎、”3次元ビジョン”、共立出版(1998)」に書かれた方法を用い、撮像部毎の内部パラメータと撮像部間の外部パラメータと、それらのパラメータから算出可能な基礎行列を用いて、補正前座標と補正後座標の対応をとることで行うことが可能である。このように、各補正処理を順次行うのではなく、各補正処理を行った場合の最終的な補正後座標と補正前座標との対応をとることで、実際の画像補正処理を一度に行い、画像補正に伴う画質劣化の影響を低減しても良い。 In FIG. 7, the lens distortion correction process is shown as an example of the correction process using the correspondence table, but it is also possible to perform the magnification correction process and the parallelization process between the imaging units. The magnification correction process between the imaging units can be performed by taking the correspondence between the coordinates before correction and the coordinates after correction from the relative ratio of the focal length values for each imaging unit. Further, the parallelization processing for correcting the corresponding points on the image between the imaging units so as to be aligned on the same horizontal line is written in, for example, the document “Xugang, Saburo Tsubasa,“ 3D Vision ”, Kyoritsu Publishing (1998)”. This method can be used by taking the correspondence between the coordinates before correction and the coordinates after correction using the internal parameters for each imaging unit, the external parameters between the imaging units, and the basic matrix that can be calculated from those parameters. It is. Thus, instead of sequentially performing each correction process, by taking the correspondence between the final corrected coordinates and the uncorrected coordinates when each correction process is performed, the actual image correction process is performed at one time, You may reduce the influence of the image quality deterioration accompanying image correction.
図8は本発明の第1実施例に係る対応表を用いたレンズ歪み及び倍率補正処理の一例を示す図である。図8における対応表を用いたレンズ歪み及び倍率補正補正処理は、図6に示したステレオ画像処理シーケンスにおいてST0604で実行される。 FIG. 8 is a diagram showing an example of lens distortion and magnification correction processing using the correspondence table according to the first embodiment of the present invention. The lens distortion and magnification correction correction processing using the correspondence table in FIG. 8 is executed in ST0604 in the stereo image processing sequence shown in FIG.
図8において、(a)は第一の撮像部が出力する画像データでレンズ歪み補正前の撮像画像、(b)はカメラ情報格納部0104からレンズ歪み補正情報として補正前座標と補正後座標の対応表を取得し、撮像画像(a)を対応表に従って補正した補正後画像、(c)は
カメラ情報格納部0104からレンズ歪み補正と、第一の撮像部と第二の撮像部との間の倍率を補正する倍率補正を行う対応表を取得し、撮像画像(a)を対応表に従って補正した補正後画像、(d)は第二の撮像部が出力する画像データを(b)と同様に補正した補正後画像である。第一の撮像部の補正前画像(a)及び第一の撮像部のレンズ歪み補正後画像(b)及び第一の撮像部の倍率補正後画像(c)及び第二の撮像部のレンズ歪み補正後画像(d)に示した点線は実際に画像中に映った被写体ではなく、歪みの形状や撮像部間の倍率差を明示するための補助線である。ここでは、補正処理としてレンズ歪み補正と撮像部間の倍率補正を行っているが、補正前画像(a)からレンズ歪み補正後画像(b)を作成し、レンズ歪み補正後画像(b)から倍率補正後画像(c)を作成するのではなく、1つの対応表を用いて直接補正前画像(a)から倍率補正後画像(c)を作成することで画像補正による画質劣化を低減することを実現している。同様にカメラ間の平行化処理を一度に行うことも可能である。このように2つの撮像部におけるカメラ情報が、それぞれの撮像部のズーム制御位置とフォーカス制御位置から特定できるため、撮像部毎のレンズ歪みを補正するだけでなく、撮像部間のカメラ情報を用いてステレオ画像処理を最適に行うための補正処理を一度の補正処理として行うことが可能である。
In FIG. 8, (a) is the image data output from the first imaging unit and the captured image before the lens distortion correction, and (b) is the lens distortion correction information from the camera
かように本実施例に拠れば、ズーミング及びフォーカシング昨日を有するステレオカメラにおいて、ズームやフォーカスの状態に依存して変化するカメラ情報については、ズームとフォーカスの組み合わせに応じた複数のカメラ情報を格納しておきステレオ画像処理に用いることで、ズーミングやフォーカシングを行った場合でも適切なカメラ情報を用いて高精度な3次元計測が行えるようになる。 Thus, according to the present embodiment, in the stereo camera having the zooming and focusing yesterday, for the camera information that changes depending on the zoom and focus state, a plurality of camera information corresponding to the combination of zoom and focus is stored. By using it for stereo image processing, highly accurate three-dimensional measurement can be performed using appropriate camera information even when zooming or focusing is performed.
図9は本発明の第2実施例に係る3次元計測装置を示す第一の模式図である。図9において0101_1は第一の撮像部、0101_2は第二の撮像部、0102はズーム・フォーカス制御部、0103はステレオ画像処理部、0104はカメラ情報格納部、0110はステレオカメラ部、0911はパンチルト制御部である。 FIG. 9 is a first schematic diagram showing a three-dimensional measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, 0101_1 is the first imaging unit, 0101_2 is the second imaging unit, 0102 is the zoom / focus control unit, 0103 is the stereo image processing unit, 0104 is the camera information storage unit, 0110 is the stereo camera unit, and 0911 is pan / tilt. It is a control unit.
図9に示した3次元計測装置において、ステレオカメラ部0110は図1で示したステレオカメラ部と同等の構成を持っており、パン方向またはチルト方向の回転が可能な回転台に取り付けされている。パンチルト制御部0911は、不図示のユーザ入力部より入力したユーザ入力や、不図示の画像認識部から取得した画像認識結果などの入力をもとに回転台を制御することで、ステレオカメラ部0110をパン方向またはチルト方向に動作させる。ステレオカメラ部0110はズーム機能及びフォーカス機能を有する撮像部を含むため、全体で監視向けドームカメラのようなパンチルトズーム機能を有するステレオカメラを構成している。図10はパンチルトズーム機能を有するステレオカメラの一例を示す概観図である。図10において、1010はズーム・フォーカス機能付きステレオカメラであり、ステレオカメラ部0110と同等の構成を持つ。1012は回転台であり、ズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ1010のパン方向及びチルト方向に動作させることが可能である。
In the three-dimensional measuring apparatus shown in FIG. 9, the stereo camera unit 0110 has the same configuration as the stereo camera unit shown in FIG. 1, and is attached to a turntable that can rotate in the pan direction or the tilt direction. . The pan /
図11は本発明の第2実施例に係るパンチルトが可能な3次元計測装置の動作の様子の一例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the operation of the three-dimensional measuring apparatus capable of pan / tilt according to the second embodiment of the present invention.
図11において、1010はズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ、1012は回転台、1013は被写体である。ズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ1010は回転台1012に固定されて天井から下向きに設置されており、例えば屋内や庭先などの映像を取得することが可能である。図中の記号θは、ズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ1010がチルト方向の動作をしたときの天井からの俯角であり、図10においては1台のズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ1010が天井からの俯角がそれぞれ45度、90度、135度となった場合の様子を示している。このようにステレオカメラが異なる俯角を持って静止した状態においては、等量のズーミングまたはフォーカシング動作を行った場合でも、レンズ歪みや内部パラメータの変化の仕方が変わってくるおそれがある。そのため、カメラ情報格納部0104は、パンチルトズーム機能付きステレオカメラ1005の姿勢に応じたカメラ情報の変化量を事前に検出して補正情報として格納しておき、ステレオ画像処理0110がパンチルト制御部0911からズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ1010の姿勢情報を取得し、対応する補正情報をカメラ情報格納部0104からカメラ情報と一緒に取得することで、このような姿勢差によるカメラ情報の変化を補正することができ、高精度な3次元計測処理を行うことができる。なお、ここでは、カメラ情報格納部0104に姿勢差に応じたカメラ情報の補正量を格納することを示したが、姿勢ごとのカメラ情報をそれぞれ事前に検出して格納しても良い。この場合格納するデータ量が増えるが、補正演算処理を行う必要が無いため、処理量の低減を図ることができる。また、俯角が0度から90度の範囲である場合と90度から180度の範囲である場合では、撮像の上下が反転する。このような場合のため、例えば第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2が反転した映像を出力する、または、ステレオ画像処理部0103がステレオ画像処理を縦軸方向の座標を反転して行う機能を有する場合があるが、ステレオ画像処理に用いる画像の縦軸方向が反転することで、カメラ情報のうち例えばレンズ歪み補正情報や画像中心の情報なども画像の反転に応じた情報に対補正する必要がある。このような画像の反転に基づく補正情報をカメラ情報格納部0104に格納していても良い。
In FIG. 11, 1010 is a stereo camera with a zoom / focus function, 1012 is a turntable, and 1013 is a subject. A
図12は本発明の第2実施例に係る3次元計測装置を示す第二の模式図である。図12において0101_1は第一の撮像部、0101_2は第二の撮像部、0102はズーム・フォーカス制御部、0103はステレオ画像処理部、0104はカメラ情報格納部、0110はステレオカメラ部、1205は温度検出部である。 FIG. 12 is a second schematic diagram showing a three-dimensional measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 12, 0101_1 is the first imaging unit, 0101_2 is the second imaging unit, 0102 is the zoom / focus control unit, 0103 is the stereo image processing unit, 0104 is the camera information storage unit, 0110 is the stereo camera unit, and 1205 is the temperature. It is a detection unit.
図11に示した3次元計測装置において、ステレオカメラ部0110は図1で示したステレオカメラ部と同等の構成を持っている。温度検出部1205は、ステレオカメラ部0110の第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2の筐体の温度を絶対温度または、ある基準温度からの相対温度として計測することができる。ステレオカメラ部0110の姿勢差と同様に撮像時の温度によっても、レンズの膨張収縮や構造の変形などにより、ズーミングまたはフォーカシング動作を行った場合のレンズ歪みや内部パラメータの変化の仕方が変わってくるおそれがある。そのため、カメラ情報格納部0104は、第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2の温度に応じたカメラ情報の変化量を事前に検出して補正情報として格納しておき、ステレオ画像処理0110が温度検出部1205から第一の撮像部0101_1及び第二の撮像部0101_2の温度情報を取得し、対応する補正情報をカメラ情報格納部0104からカメラ情報と一緒に取得することで、このような温度差によるカメラ情報の変化を補正することができ、高精度な3次元計測処理を行うことができる。なお、ここでは、カメラ情報格納部0104に温度に応じたカメラ情報の補正量を格納することを示したが、温度ごとのカメラ情報をそれぞれ事前に検出して格納しても良い。この場合格納するデータ量が増えるが、補正演算処理を行う必要が無いため、処理量の低減を図ることができる。
In the three-dimensional measuring apparatus shown in FIG. 11, the stereo camera unit 0110 has the same configuration as the stereo camera unit shown in FIG. The
また、上記のようなステレオカメラの姿勢差や温度のほかに、各撮像部について、ズーミング時のズームレンズの移動方向や、フォーカシング時のフォーカスレンズの移動方向によっても、等量のズーム倍率及びフォーカス位置におけるカメラ情報が異なる可能性がある。このような場合には、例えばズーミング時に一度ズーム制御位置をW端に合わせて、W端方向からT端方向にズーミングを行うなどズームレンズの移動方向が常に一定となるようにすればよい。同様に、フォーカシング時にフォーカス制御位置を合焦点位置が無限遠の場合のフォーカス制御位置に合わせて、ファー側からニア側にフォーカシングを行うように、フォーカスレンズの移動方向が常に一定となるように制御すればよい。このようにズームレンズ及びフォーカスレンズの移動方向を一定になるように制御することで、ズーミング及びフォーカシングに伴うカメラ情報の再現性の向上を図ることができる。 In addition to the stereo camera attitude difference and temperature described above, the zoom magnification and focus of the same amount can also be obtained for each imaging unit depending on the zoom lens movement direction during zooming and the focus lens movement direction during focusing. The camera information at the position may be different. In such a case, for example, the zoom control position may be adjusted to the W end once during zooming, and the zoom lens movement direction may be kept constant by zooming from the W end direction to the T end direction. Similarly, the focus lens movement direction is always fixed so that the focus control position is set to the focus control position when the in-focus position is at infinity during focusing, so that focusing is performed from the far side to the near side. do it. Thus, by controlling the movement directions of the zoom lens and the focus lens to be constant, the reproducibility of camera information accompanying zooming and focusing can be improved.
かように本実施例によれば、ステレオカメラの姿勢差や使用時の温度に基づくカメラ情報の補正やズーミング及びフォーカシングの移動方向の制御を行うことで、再現性の高いカメラ情報を用いて高精度なステレオ画像処理による3次元計測を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the camera information is corrected based on the attitude difference of the stereo camera and the temperature during use, and the moving direction of zooming and focusing is controlled, so that the high reproducibility of the camera information can be used. Three-dimensional measurement by accurate stereo image processing can be performed.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
本発明は監視カメラや車載カメラや立体視カメラに利用可能である。 The present invention is applicable to surveillance cameras, vehicle-mounted cameras, and stereoscopic cameras.
0101_1 第一の撮像部
0101_2 第二の撮像部
0102 ズーム・フォーカス制御部
0103 ステレオ画像処理部
0104 カメラ情報格納部
0110 ステレオカメラ部
0911 パンチルト制御部
1010 ズーム・フォーカス機能付きステレオカメラ
1012 回転台
1113 被写体
1205 温度検出部
0101_1 First imaging unit 0101_2
Claims (10)
該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズーミング及びフォーカシングを制御するズーム・フォーカス制御手段と、
該複数の撮像手段が出力した撮像画像をステレオ画像処理し3次元情報を計測するステレオ画像処理手段と、
該ステレオ画像処理手段がステレオ画像処理を行うために必要なカメラ情報を格納するカメラ情報格納手段と、
を備え、
該カメラ情報格納部が格納するカメラ情報のうち、該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態またはフォーカスの状態に依存して変わるカメラ情報については、その状態に応じた複数のカメラ情報を持ち、
該ステレオ画像処理手段が、該ズーム・フォーカス制御手段から該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態及びフォーカスの状態を取得して、該ステレオカメラ情報格納手段から対応するカメラ情報を取得し、ステレオ画像処理に用いること、
を特徴とする3次元計測装置。 A plurality of imaging means including one or more imaging means with variable zoom and focus;
Zoom / focus control means for controlling zooming and focusing of the imaging means with variable zoom and focus;
Stereo image processing means for processing three-dimensional information by performing stereo image processing on the captured images output by the plurality of imaging means;
Camera information storage means for storing camera information necessary for the stereo image processing means to perform stereo image processing;
With
Among the camera information stored in the camera information storage unit, for the camera information that changes depending on the zoom state or the focus state of the imaging means whose zoom and focus are variable, a plurality of camera information corresponding to the state is obtained. Have
The stereo image processing means acquires the zoom state and focus state of the imaging means with variable zoom and focus from the zoom / focus control means, and acquires corresponding camera information from the stereo camera information storage means. Used for stereo image processing,
3D measuring device.
前記カメラ情報格納手段が複数のカメラ情報を持つ際に、前記ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態とフォーカスの状態が特定の組み合わせである場合に、その状態に応じたカメラ情報を格納すること、
を特徴とする3次元計測装置。 The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1,
When the camera information storage means has a plurality of camera information, if the zoom state and the focus state of the imaging means with variable zoom and focus are in a specific combination, the camera information corresponding to the state is stored. To do,
3D measuring device.
前記ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態及びフォーカスの状態を示す情報として、ズームレンズを制御するステッピングモータのステップ情報と、フォーカスレンズを制御するステッピングモータのステップ情報をそれぞれ用いること、
を特徴とする3次元計測装置。 The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1,
Step information of the stepping motor that controls the zoom lens and step information of the stepping motor that controls the focus lens are used as information indicating the zoom state and the focus state of the imaging means with variable zoom and focus, respectively.
3D measuring device.
前記カメラ情報格納手段が格納するカメラ情報のうち、前記ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態またはフォーカスの状態に依存して変わるカメラ情報としては撮像手段毎のレンズ歪みまたは焦点距離または画像中心またはせん断に関する情報を、前記ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態またはフォーカスの状態に依存しないカメラ情報としては撮像手段間の回転または並進に関する情報を含み、前記カメラ情報格納手段がカメラ情報としてこのうち1種類以上の情報を持つこと、
を特徴とする3次元計測装置。 The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1,
Among the camera information stored in the camera information storage means, the camera information that changes depending on the zoom state or the focus state of the imaging means with variable zoom and focus is the lens distortion or focal length or image for each imaging means. The information on the center or shear includes camera information that does not depend on the zoom state or focus state of the image pickup means with variable zoom and focus, and information on rotation or translation between the image pickup means, and the camera information storage means is a camera Have one or more types of information as information,
3D measuring device.
前記ステレオ画像処理手段が、ステレオ画像処理の前処理としてレンズ歪みを補正する際に、前記複数の撮像手段の間のズームの状態及びフォーカスの状態の相対差を前記カメラ情報格納手段の格納するカメラ情報を用いて同時に補正すること、
を特徴とする3次元計測装置。 The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1,
When the stereo image processing unit corrects lens distortion as a pre-process of stereo image processing, the camera information storage unit stores a relative difference between the zoom state and the focus state between the plurality of imaging units. Correcting at the same time using information,
3D measuring device.
前記撮像制御装置が前記ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズーミングまたはフォーカシングを制御するときに、ズームレンズの移動方向及びフォーカスレンズの移動方向が常に一定になるように制御すること、
を特徴とする3次元計測装置。 The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1,
When the imaging control device controls zooming or focusing of the imaging means with variable zoom and focus, the zoom lens movement direction and the focus lens movement direction are always controlled to be constant;
3D measuring device.
該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段を制御するズーム・フォーカス制御手段と、
該複数の撮像手段が出力した撮像画像をステレオ画像処理し3次元情報を計測するステレオ画像処理手段と、
該ステレオ画像処理手段がステレオ画像処理を行うために必要なカメラ情報を格納するカメラ情報格納手段と、
該複数の撮像手段が撮像する際の撮像環境を検出する撮像環境検出手段と、
該複数の撮像手段のパン方向及びチルト方向の移動を制御するパンチルト制御手段と
を備え、
該カメラ情報格納部が格納するカメラ情報のうち、該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態またはフォーカスの状態に依存して変わるカメラ情報については、その状態に応じた複数のカメラ情報を持ち、
該ステレオ画像処理手段が、該ズーム・フォーカス制御手段から該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態及びフォーカスの状態を取得して、該ステレオカメラ情報格納手段から対応するカメラ情報を取得し、ステレオ画像処理に用いること、
を特徴とする3次元計測装置。 A plurality of imaging means including one or more imaging means with variable zoom and focus;
Zoom / focus control means for controlling the imaging means with variable zoom and focus;
Stereo image processing means for performing stereo image processing on the captured images output by the plurality of imaging means and measuring three-dimensional information;
Camera information storage means for storing camera information necessary for the stereo image processing means to perform stereo image processing;
Imaging environment detection means for detecting an imaging environment when the plurality of imaging means capture images;
Pan-tilt control means for controlling movement in the pan direction and tilt direction of the plurality of imaging means,
Among the camera information stored in the camera information storage unit, for the camera information that changes depending on the zoom state or the focus state of the imaging means whose zoom and focus are variable, a plurality of camera information corresponding to the state is obtained. Have
The stereo image processing means acquires the zoom state and focus state of the imaging means with variable zoom and focus from the zoom / focus control means, and acquires corresponding camera information from the stereo camera information storage means. Used for stereo image processing,
A three-dimensional measuring device characterized by
該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段を制御するズーム・フォーカス制御手段と、
該複数の撮像手段が出力した撮像画像をステレオ画像処理し3次元情報を計測するステレオ画像処理手段と、
該ステレオ画像処理手段がステレオ画像処理を行うために必要なカメラ情報を格納するカメラ情報格納手段と、
該複数の撮像手段が撮像する際の撮像環境を検出する撮像環境検出手段と、
該複数の撮像手段の温度測定を行う温度検出部と、
を備え、
該カメラ情報格納部が格納するカメラ情報のうち、該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態またはフォーカスの状態に依存して変わるカメラ情報については、その状態に応じた複数のカメラ情報を持ち、
該ステレオ画像処理手段が、該ズーム・フォーカス制御手段から該ズーム及びフォーカスが可変な撮像手段のズームの状態及びフォーカスの状態を取得して、該ステレオカメラ情報格納手段から対応するカメラ情報を取得し、ステレオ画像処理に用いること、
を特徴とする3次元計測装置。 A plurality of imaging means including one or more imaging means with variable zoom and focus;
Zoom / focus control means for controlling the imaging means with variable zoom and focus;
Stereo image processing means for performing stereo image processing on the captured images output by the plurality of imaging means and measuring three-dimensional information;
Camera information storage means for storing camera information necessary for the stereo image processing means to perform stereo image processing;
Imaging environment detection means for detecting an imaging environment when the plurality of imaging means capture images;
A temperature detector for measuring the temperature of the plurality of imaging means;
With
Among the camera information stored in the camera information storage unit, for the camera information that changes depending on the zoom state or the focus state of the imaging means whose zoom and focus are variable, a plurality of camera information corresponding to the state is obtained. Have
The stereo image processing means acquires the zoom state and focus state of the imaging means with variable zoom and focus from the zoom / focus control means, and acquires corresponding camera information from the stereo camera information storage means. Used for stereo image processing,
A three-dimensional measuring device characterized by
前記カメラ情報格納手段が前記複数の撮像手段のパンチルトの姿勢または温度に応じたカメラ情報の補正データを格納しており、
前記ステレオ画像処理手段がパンチルトの姿勢または温度に応じて補正したカメラ情報を用いてステレオ画像処理を行うこと、
を特徴とする3次元計測装置。 In the three-dimensional measuring apparatus according to claim 7-8,
The camera information storage means stores correction information of camera information corresponding to the pan / tilt posture or temperature of the plurality of imaging means,
Performing stereo image processing using the camera information corrected by the stereo image processing means in accordance with the posture or temperature of pan / tilt,
3D measuring device.
前記カメラ情報格納手段が前記複数の撮像手段のズーム状態及びフォーカスの状態及びパンチルトの姿勢または温度に応じた複数のカメラ情報を格納しており、
前記ステレオ画像処理手段が前記複数の撮像手段のズーム状態及びフォーカスの状態及びパンチルトの姿勢または温度に応じて補正したカメラ情報を用いてステレオ画像処理を行うこと、
を特徴とする3次元計測装置。 In the three-dimensional measuring apparatus according to claim 7-8,
The camera information storage means stores a plurality of camera information corresponding to a zoom state and a focus state and a pan / tilt posture or temperature of the plurality of imaging means;
The stereo image processing means performs stereo image processing using camera information corrected according to a zoom state and a focus state and a pan / tilt attitude or temperature of the plurality of imaging means;
3D measuring device.
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