JP2009243986A - Calibration reference point creation device, calibration reference point creation method, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体をステレオ撮影することで三次元での位置を計測するための校正基準点作成装置、校正基準点作成方法および三次元計測に用いるコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a calibration reference point creation device, a calibration reference point creation method, and a computer program used for three-dimensional measurement for measuring a three-dimensional position by photographing a subject in stereo.
異なる角度からひとつの被写体を撮影し、その画像データから三次元でのデータ処理を実行するステレオ画像処理技術は、いろいろな分野で用いられている。たとえば、図１０に示すように、予め大きさが分かっている立方体をステレオ撮影し、三次元のデータ補正に用いるのである。
また、たとえば、特許文献１に記載される技術が提供されている。
For example, the technique described in
この技術は、『人為的な操作による誤差を排除して測量精度を高める』ことが可能な三次元計測装置を実現する。 This technology realizes a three-dimensional measuring device that can “exclude errors caused by human manipulation and improve surveying accuracy”.
また、非接触三次元測定における広域の撮影範囲を効率化する技術として、特許文献２に記載される技術がある。
さて、被写体が屋外に存在し、且つ自然光も十分ではないような場合、特許文献１および２の技術を用いても、あるいはそれらを組み合わせても、実用レベルの技術にはならなかった。
また、撮影する範囲が非常に広い場合、校正用の立方体も大きくなければ誤差が大きくなってしまう。大きな立方体を予め用意しておくことは困難であるし、現場で形成する手段も適切な方法がなかった。
When the subject is outdoors and natural light is not sufficient, even if the techniques of
Also, if the shooting range is very wide, the error will be large unless the calibration cube is large. It was difficult to prepare a large cube in advance, and there was no appropriate method for forming it on site.
本発明が解決すべき課題は、屋外における被写体が不十分な自然光の下にあっても、また撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための技術を提供することにある。
請求項１から請求項４に記載の発明の目的は、屋外における被写体が不十分な自然光の下にあっても、また撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための装置を提供することにある。
請求項５および請求項６に記載の発明の目的は、屋外における被写体が不十分な自然光の下にあっても、また撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするためのプロセスを提供することにある。
請求項７および請求項８に記載の発明の目的は、屋外における被写体が不十分な自然光の下にあっても、また撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするためのコンピュータプログラムを提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is that it is possible to acquire calibration data necessary for three-dimensional measurement even when an outdoor subject is under insufficient natural light or a wide photographing range. It is to provide the technology for.
The object of the present invention is to provide calibration data necessary for three-dimensional measurement even when an outdoor subject is under insufficient natural light and has a wide photographing range. An object of the present invention is to provide an apparatus for enabling the acquisition of
The object of the invention described in
The object of the invention described in
上記課題を解決するに際して、人工光を異なる角度から照射してその照射光を交差させ、その交差させた点を撮影することとする。それとともに、その交差させた照射光の交点を形成するとともにその地点の絶対位置を形成することで直方体の頂点をなし、三次元計測の基礎データとするものである。 In solving the above-mentioned problems, artificial light is irradiated from different angles, the irradiated light is crossed, and the crossed points are photographed. At the same time, by forming the intersection of the intersecting irradiation lights and forming the absolute position of the point, the vertex of the rectangular parallelepiped is formed and used as basic data for three-dimensional measurement.
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するための校正基準点作成装置に係る。
すなわち、広がりのない光を照射可能な第一直光発光装置と、 その第一直光発光装置が照射する光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を照射可能な第二直光発光装置と、 前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置を前記撮影領域内で移動させる移動手段と、 その第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点をマーキングするマーキング装置と、 そのマーキング装置によるマーキングの絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、 前記の位置情報取得手段によるマーキングの絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手段と、を備えたことを特徴とする。
(Claim 1)
The invention according to
That is, a first direct light emitting device capable of irradiating light that does not spread, and light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras with respect to light irradiated by the first direct light light emitting device A second direct light emitting device capable of irradiating the first direct light emitting device, a moving means for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device within the imaging region, the second direct light emitting device and the first direct light emitting device. A marking device for marking an intermediate point with the direct light emitting device, a position information acquisition means for acquiring information on an absolute position of marking by the marking device or a relative position of the marking with the plurality of cameras, and the position information The first direct light emitting device and the second direct light emitting device based on the positional information on the absolute position of the marking or the relative position of the marking with the plurality of cameras by the acquisition means A light intersection position information specifying means for specifying a position of an intersection of the light by which comprising the.
（用語説明）
「広がりのない光を照射可能な発光装置」とは、たとえばレーザ光の発光装置である。他の請求項にて特定するように、照射する光の角度を調整可能であるとともに、その角度に関する出力も可能であることが望ましい。
マーキング装置とは、たとえば、ステレオ撮影するカメラに対して場所を特定して発光するためのＬＥＤを備える。
位置情報の取得には、たとえば、ＧＰＳを用いる。カメラにＧＰＳを備えても良いし、マーキングの絶対位置を取得するために第一直光発光装置または第二直光発光装置のいずれか一方または双方に備えても良い（第一直光発光装置および第二直光発光装置が等距離を保つようにしていれば、いずれか一方に備えていればよい）。
カメラにＧＰＳを備えた場合、第一直光発光装置および第二直光発光装置までの距離を別の手段で取得できれば、第一直光発光装置および第二直光発光装置に絶対位置を取得するための手段を設けなくても良い。
(Glossary)
The “light emitting device capable of irradiating light without spreading” is, for example, a laser light emitting device. As specified in other claims, it is desirable that the angle of light to be irradiated can be adjusted, and an output related to the angle can also be made.
The marking device includes, for example, an LED for specifying a location and emitting light with respect to a camera for stereo photography.
For example, GPS is used to acquire the position information. The camera may be equipped with a GPS, or may be provided in either one or both of the first direct light emitting device and the second direct light emitting device in order to acquire the absolute position of the marking (first direct light emitting device). As long as the second direct light-emitting device is kept at an equal distance, it may be provided in either one of them).
When the camera is equipped with GPS, if the distance to the first direct light emitting device and the second direct light emitting device can be obtained by another means, the absolute position is obtained in the first direct light emitting device and the second direct light emitting device. There is no need to provide means for doing so.
（作用）
第一直光発光装置が広がりのない光を照射し、光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置が照射する そして、第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点をマーキング装置がマーキングする。 続いて、マーキング装置によるマーキングの絶対位置、またはマーキングの複数のカメラとの相対位置に関する情報を、位置情報取得手段が取得する。それらの位置情報に基づいて、光交点位置情報特定手段が前記光の交点の位置を特定する。
移動手段によって第一直光発光装置および第二直光発光装置を前記撮影領域内で移動させ、光の交点の絶対位置およびマーキングの絶対位置についての情報取得を繰り返し、それぞれ四点取得する。そうすると、合計八点の三次元データが得られるので、それらを用いて直方体を形成することができ、ステレオ撮影にて取得した画像データに対する三次元の校正を実行するための基礎データとなる。前記の八点の三次元データを得るための大きさが自由に設定できるので、広い撮影領域でも誤差の小さな基礎データを取得できる。
(Function)
The first direct light emitting device irradiates light that does not spread, and the second direct light light emitting device irradiates light that does not spread so as to make an intersection with the light within the imaging region of the plurality of cameras. A marking device marks an intermediate point between the two direct light emitting devices and the first direct light emitting device. Subsequently, the position information acquisition unit acquires information related to the absolute position of the marking by the marking device or the relative position of the marking to the plurality of cameras. Based on the position information, the light intersection position information specifying means specifies the position of the light intersection.
The first direct light emitting device and the second direct light emitting device are moved within the imaging region by the moving means, and information acquisition about the absolute position of the light intersection and the absolute position of the marking is repeated to obtain four points respectively. Then, since a total of eight points of three-dimensional data are obtained, a rectangular parallelepiped can be formed using them, and it becomes basic data for executing three-dimensional calibration on image data acquired by stereo imaging. Since the size for obtaining the eight-dimensional three-dimensional data can be freely set, basic data with a small error can be acquired even in a wide imaging region.
（請求項２）
請求項２に記載の発明もまた 被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するための校正基準点作成装置に係る。
すなわち、 広がりのない光を照射可能な第一直光発光装置と、 その第一直光発光装置が照射する光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を照射可能な第二直光発光装置と、 その第二直光発光装置および第一直光発光装置の照射角度を変更する角度変更手段と、 第一直光発光装置および第二直光発光装置を前記撮影領域内で移動させる移動手段と、を備える。 前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離は予め決定した長さを変更せずに前記の移動手段によって移動させることとし、 角度変更手段は、予め決定した二つの角度にて第一直光発光装置および第二直光発光装置からの照射光が交点をなすようにしたことを特徴とする。
(Claim 2)
The invention according to
That is, a first direct light emitting device capable of irradiating light without spreading, and light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras with respect to light emitted by the first direct light emitting device Direct light emitting device capable of irradiating light, angle changing means for changing the irradiation angle of the second direct light emitting device and the first direct light emitting device, first direct light emitting device and second direct light emitting device Moving means for moving the camera in the imaging region. The distance between the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is moved by the moving means without changing the predetermined length, and the angle changing means is set to two predetermined angles. The irradiation light from the first direct light emitting device and the second direct light emitting device makes an intersection.
（作用）
請求項１と比較する。請求項１では、第一直光発光装置と第二直光発光装置との中間点をマーキングし、そのマーキングの絶対位置を取得するが、請求項２では、光の照射角度を異ならせることによって光の交点を二つ得ることとしている。その交点二つの距離を、角度変更手段によって把握する。
移動手段によって移動させても、第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離は予め決定した長さを変更しない。そのため、角度変更手段は、予め決定した二つの角度にて第一直光発光装置および第二直光発光装置からの照射光が交点をなすと、その交点二つの距離は同じとなる。
移動手段による移動を繰り返し、光の交点のペアが四組取得できれば、合計八点の三次元データが得られるので、それらを用いて直方体を形成することができ、ステレオ撮影にて取得した画像データに対する三次元の校正を実行するための基礎データとなる。
(Function)
Compare with
Even if it is moved by the moving means, the distance between the first direct light emitting device and the second direct light emitting device does not change the predetermined length. For this reason, when the irradiation light from the first direct light emitting device and the second direct light emitting device makes an intersection at two angles determined in advance, the distance between the two intersections becomes the same.
Repeated movement by the moving means, and if four pairs of intersections of light can be acquired, a total of eight points of 3D data can be obtained, so that a rectangular parallelepiped can be formed using them, and image data acquired by stereo photography It becomes the basic data for executing the three-dimensional calibration for.
（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項1または請求項２のいずれかに記載の校正基準点作成装置を限定したものであり、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置には、照射角度を出力可能な角度出力手段を備えたことを特徴とする。
(Claim 3)
The invention according to claim 3 limits the calibration reference point creation device according to either
The first direct light emitting device and the second direct light emitting device each include an angle output means capable of outputting an irradiation angle.
（作用）
角度出力手段は、第一直光発光装置および第二直光発光装置の照射角度を位置情報取得手段または光交点位置情報特定手段などに出力する。それによって、校正のための基礎データを取得するに際して、補正をしたりすることができるデータとなる。
(Function)
The angle output means outputs the irradiation angles of the first direct light emitting device and the second direct light emitting device to the position information acquiring means or the light intersection position information specifying means. As a result, when obtaining basic data for calibration, the data can be corrected.
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項1から請求項３のいずれかに記載の校正基準点作成装置を限定したものであり、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置が照射する光のいずれか一方または双方の断面は、十字形をなすように形成したことを特徴とする。
(Claim 4)
The invention according to claim 4 limits the calibration reference point creation device according to any one of
One or both of the cross sections of the light emitted from the first direct light emitting device and the second direct light emitting device are formed in a cross shape.
照射光の断面が十字形をなしていると、光の交点を発見しやすくなる。 If the cross section of the irradiated light has a cross shape, it will be easier to find the intersection of the lights.
（請求項５）
請求項５に記載の発明は、被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するための校正基準点作成方法に係る。
すなわち、広がりのない光を第一直光発光装置によって照射する第一直光発光手順と、 その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射可能な第二直光発光手順と、 その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影する交点撮影手順と、 前記の第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点をマーキングするマーキング手順と、 そのマーキング手順にてマーキングされた絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、を含む。
そして、第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順を含むことによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも四点特定することとしたことを特徴とする。
(Claim 5)
The invention according to
That is, a first direct light emission procedure for irradiating the unexpanded light with the first direct light emission device, and an intersection point in the imaging region of the plurality of cameras with respect to the light irradiated in the first direct light emission procedure A second direct light emission procedure capable of irradiating light that does not spread to form a second direct light emission device, an intersection photographing procedure for photographing an intersection of the light with the plurality of cameras, and the second Based on a marking procedure for marking an intermediate point between the direct light emitting device and the first direct light emitting device, and positional information regarding an absolute position marked in the marking procedure or a relative position of the marking to the plurality of cameras And a light intersection position information specifying procedure for specifying the position of the light intersection by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device.
In addition, by including a camera moving procedure that moves the distance between the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance by a predetermined distance, the light crossing point position information specifying procedure is used. It is characterized in that at least four points of the position of the intersection are specified.
（請求項６）
請求項６に記載の発明は、被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するための校正基準点作成方法に係る。
すなわち、広がりのない光を第一直光発光装置によって照射する第一直光発光手順と、 その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射可能な第二直光発光手順と、 その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影する交点撮影手順と、 前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置の照射角度を変更する角度変更手順と、 その角度変更手順によって変更された後の第一直光発光装置および第二直光発光装置に基づく広がりのない光が前記の撮影領域内において交点をなすように照射する角度変更発光手順と、 その角度変更発光手順によって発光された光の交点を前記の複数のカメラにて撮影する第二交点撮影手順と、 前記複数のカメラの絶対位置および光の交点の前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、を含む。
そして、第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順を含むことによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも八点特定することとしたことを特徴とする。
(Claim 6)
The invention according to claim 6 relates to a calibration reference point creation method for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles with respect to a subject.
That is, a first direct light emission procedure for irradiating the unexpanded light with the first direct light emission device, and an intersection point in the imaging region of the plurality of cameras with respect to the light irradiated in the first direct light emission procedure A second direct light emission procedure capable of irradiating light that does not spread to form a second direct light emission device, an intersection photographing procedure for photographing an intersection of the light with the plurality of cameras, and the first An angle changing procedure for changing the irradiation angle of the direct light emitting device and the second direct light emitting device, and no spread based on the first direct light emitting device and the second direct light emitting device after being changed by the angle changing procedure An angle-changing emission procedure in which light is emitted so as to form an intersection in the imaging region; a second intersection imaging procedure in which an intersection of light emitted by the angle-changing emission procedure is imaged by the plurality of cameras; The plurality of cameras A light intersection point that identifies the position of the light intersection point of the first direct light emission device and the second direct light emission device based on positional information regarding the absolute position of the light source and the relative position of the light intersection point with the plurality of cameras A position information specifying procedure.
In addition, by including a camera moving procedure that moves the distance between the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance by a predetermined distance, the light crossing point position information specifying procedure is used. It is characterized in that at least eight points of intersection positions are specified.
（請求項７）
請求項７に記載の発明は、 被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、広がりのない光を第一直光発光装置にて照射させる第一直光発光手順と、 その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射させる第二直光発光手順と、 その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影させる交点撮影手順と、 前記の第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点を前記の複数のカメラにて撮影した画像データ上にマーキングするマーキング手順と、 そのマーキング手順にてマーキングされた絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、をコンピュータに実行させるとともに、 第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順をも実行させることによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも四点特定することとしたことを特徴とする。
(Claim 7)
The invention according to claim 7 relates to a computer program for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles with respect to a subject.
The program includes a first direct light emission procedure for irradiating unexpanded light with the first direct light emission device, and imaging areas of the plurality of cameras with respect to the light emitted in the first direct light emission procedure. A second direct light emitting procedure for irradiating light that does not spread so as to form an intersection within the second direct light emitting device, an intersection photographing procedure for photographing the intersection of the light with the plurality of cameras, A marking procedure for marking an intermediate point between the second direct light emitting device and the first direct light emitting device on the image data photographed by the plurality of cameras, and an absolute position marked by the marking procedure or A light intersection position information specifying procedure for specifying a position of an intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device based on position information relating to a relative position of the marking to the plurality of cameras; , And a camera moving procedure for moving the first direct-light-emitting device and the second direct-light-emitting device without changing the distance by a predetermined distance. It is characterized in that at least four positions of light intersection points are specified based on the information specifying procedure.
（請求項８）
請求項８に記載の発明は、 被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、広がりのない光を第一直光発光装置にて照射させる第一直光発光手順と、 その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射させる第二直光発光手順と、 その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影させる交点撮影手順と、 前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置の照射角度を変更させる角度変更手順と、 その角度変更手順によって変更された後の第一直光発光装置および第二直光発光装置に基づく広がりのない光が前記の撮影領域内において交点をなすように照射させる角度変更発光手順と、 その角度変更発光手順によって発光された光の交点を前記の複数のカメラにて撮影させる第二交点撮影手順と、 前記複数のカメラの絶対位置および光の交点の前後複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、をコンピュータに実行させるとともに、 第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順をも実行させることによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも八点特定することとしたことを特徴とする。
(Claim 8)
The invention according to
The program includes a first direct light emission procedure for irradiating unexpanded light with the first direct light emission device, and imaging areas of the plurality of cameras with respect to the light emitted in the first direct light emission procedure. A second direct light emitting procedure for irradiating light that does not spread so as to form an intersection within the second direct light emitting device, an intersection photographing procedure for photographing the intersection of the light with the plurality of cameras, An angle changing procedure for changing the irradiation angle of the first direct light emitting device and the second direct light emitting device, and a spread based on the first direct light emitting device and the second direct light emitting device after being changed by the angle changing procedure Angle changing light emission procedure for irradiating light with no light within the imaging region so as to form an intersection point, and second intersection point imaging procedure for photographing the intersection point of the light emitted by the angle changing light emission procedure with the plurality of cameras When Based on the positional information on the absolute positions of the plurality of cameras and the relative positions of the plurality of cameras before and after the intersection of light, the position of the intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is specified And causing the computer to execute a camera movement procedure for moving the distance between the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance by a predetermined distance. Thus, at least eight positions of light intersection points are specified based on the above-described light intersection position information specifying procedure.
請求項１から請求項８に記載の発明によれば、屋外における被写体が不十分な自然光の下にあっても、また撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための装置、方法およびコンピュータプログラムを提供することができた。 According to the first to eighth aspects of the present invention, calibration data required for three-dimensional measurement is possible even when an outdoor subject is under inadequate natural light and the photographing range is wide. It was possible to provide an apparatus, a method, and a computer program for enabling acquisition of the above.
以下、本発明を実施形態および図面に基づいて更に詳しく説明する。ここで使用する図面は図１から図９である。図１および図２は、実施形態を示すフローチャートである。図３から図５および図７から図９は、実施形態を示す概念図である。図６は、レーザのバリエーションを示す概念図である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments and drawings. The drawings used here are FIGS. 1 to 9. 1 and 2 are flowcharts showing the embodiment. FIGS. 3 to 5 and FIGS. 7 to 9 are conceptual diagrams showing the embodiment. FIG. 6 is a conceptual diagram showing laser variations.
（第一の実施形態）
図１に基づいて、第一の実施例を説明する。
まず、ステレオ撮影をするためのカメラを二台設置する（ステップ１）。そのカメラの撮影領域内に、二台のレーザ装置を設置する（ステップ２）。ただし、後述するが、このレーザ装置が照射するレーザの交点がカメラの撮影領域内にあればよい、という場合もある。
レーザ装置のいずれか一方あるいは双方に、ＧＰＳが備えられており、絶対位置を把握することができる。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIG.
First, two cameras for stereo shooting are installed (step 1). Two laser devices are installed in the imaging area of the camera (step 2). However, as will be described later, there may be a case where the intersection of the laser beams emitted from the laser device only needs to be within the imaging region of the camera.
One or both of the laser devices are equipped with a GPS, so that the absolute position can be grasped.
続いて、二台のレーザ装置によって、レーザ光の交点を作成する（ステップ３）。二台のレーザ装置は向き合わせて同じ角度に傾け、上方に向かってレーザを照射することが望ましい。その場合、二台のレーザ装置とレーザの交点とが二等辺三角形をなすこととなる。二台のレーザ装置は、互いの距離が変わらないように配置されているので、レーザの交点から垂直に降ろした点は、二台のレーザ装置の中央になる。その中央の点をマーキングする。マーキングは、二台のカメラにて撮影が可能であるように、たとえばＬＥＤにて発光が可能な装置によるものとする。 Subsequently, an intersection of laser beams is created by the two laser devices (step 3). It is desirable that the two laser devices face each other and be inclined at the same angle and irradiate the laser upward. In that case, the intersection of the two laser devices and the laser forms an isosceles triangle. Since the two laser devices are arranged so that their distances do not change, the point lowered vertically from the intersection of the lasers is the center of the two laser devices. Mark the center point. The marking is performed by a device capable of emitting light with, for example, an LED so that photographing can be performed with two cameras.
レーザの交点とマーキングとを二台のカメラにて撮影する（ステップ４）。二台のカメラのいずれか一方あるいは双方に、ＧＰＳが備えられており、絶対位置を把握することができる。なお、マーキング装置から発光される光を用いるなどして、二台のカメラとマーキングの距離を測定することで代用することもできる。
以上により、二台のカメラによって撮影された撮影データにおける光の交点は、その絶対位置が特定できる（ステップ５）。カメラの位置もＧＰＳまたはマーキング装置との距離によって、特定することができる。
The laser intersection and marking are photographed by two cameras (step 4). One or both of the two cameras are equipped with a GPS, and the absolute position can be grasped. It is also possible to substitute by measuring the distance between the two cameras and the marking by using light emitted from the marking device.
As described above, the absolute position of the intersection of the light in the image data captured by the two cameras can be specified (step 5). The position of the camera can also be specified by the distance from the GPS or the marking device.
以上のステップによって、レーザ光の交点およびマーキングの位置が撮影データ上で取得できる。最低４組の交点が取得できれば、三次元の校正用データとして使えるが、４組のデータが取得できていない場合には（ステップ６）、二台のレーザ装置を移動させ（ステップ７）、レーザ光の交点を作成する作業（ステップ３）から繰り返す。
４組のデータが取得できたら、三次元の校正用データとして使えるので、終了する。
Through the above steps, the intersection of the laser beams and the marking position can be acquired on the imaging data. If at least four sets of intersections can be acquired, it can be used as three-dimensional calibration data. If four sets of data cannot be acquired (step 6), the two laser devices are moved (step 7), and the laser is moved. It repeats from the operation | work (step 3) which produces the intersection of light.
If four sets of data are obtained, it can be used as three-dimensional calibration data, and the process ends.
以上の説明を図３から図５を用いて補足する。
図３では、レーザ装置（１）が赤色光を発光し、レーザ装置（２）が緑色光を発光する。その交点（ｄ１）を求めたら、その交点（ｄ１）から垂直に降ろした点は、二台のレーザ装置の中央であり、その点はマーキング装置によってマーキングされる（ｍ１）。
交点（ｄ１）およびマーキングの位置（ｍ１）が撮影可能な状態において、カメラ１およびカメラ２にて撮影し、撮影データを取得しておく。
The above description will be supplemented with reference to FIGS.
In FIG. 3, the laser device (1) emits red light, and the laser device (2) emits green light. When the intersection (d1) is obtained, the point dropped vertically from the intersection (d1) is the center of the two laser devices, and the point is marked by the marking device (m1).
In a state where the intersection (d1) and the marking position (m1) can be photographed, photographing is performed by the
図４では、レーザ装置（１，２）を移動させ、レーザ光の交点（ｄ２）を求め、続けてマーキングの位置（ｍ２）を求め、それらが撮影可能な状態においてカメラ１およびカメラ２にて撮影し、撮影データを取得した状態を示す。図５では、レーザ装置（１，２）を移動させて四番目のレーザ光の交点（ｄ４）を求めるとともにマーキングの位置（ｍ４）を求め、それらが撮影可能な状態においてカメラ１およびカメラ２にて撮影し、撮影データを取得した状態を示す。
以上のようなステップにおいては、三次元データを得るための大きさが自由に設定できるので、広い撮影領域でも誤差の小さな基礎データを取得できる。
In FIG. 4, the laser device (1, 2) is moved, the intersection (d2) of the laser beam is obtained, and the marking position (m2) is subsequently obtained. A state in which photographing is performed and photographing data is acquired is shown. In FIG. 5, the laser device (1, 2) is moved to obtain the intersection point (d4) of the fourth laser beam and the marking position (m4) is obtained. It shows the state of shooting and acquiring the shooting data.
In the above steps, the size for obtaining the three-dimensional data can be freely set, so that basic data with a small error can be acquired even in a wide imaging region.
（図６）
図６に示すのは、装置のレーザ照射口の形状に関するバリエーションである（Ａ）は標準的なもの、（Ｂ）は断面形状が十字形をなすようなレーザ照射口を備えたものである。
図６（Ｂ）に示すような、十字形の断面形状をなす光は、遠くからでも交点がはっきり見えるというメリットがある。
(Fig. 6)
6A and 6B show variations relating to the shape of the laser irradiation port of the apparatus, (A) is a standard one, and (B) is provided with a laser irradiation port whose cross-sectional shape forms a cross shape.
Light having a cross-shaped cross section as shown in FIG. 6B has an advantage that the intersection can be clearly seen even from a distance.
（第二の実施形態）
以下、図２および図７〜９を用いて、第二の実施形態を説明する。
第一の実施形態との相違点は、二台のレーザ装置のマーキングの代わりに、レーザ光の交点を二つずつ取得する点にある。
図２におけるステップ１からステップ５までは同じである。レーザ光の交点をもう一つ取得するため、まず二台のレーザ装置の照射角度を変更する（ステップ５１）。変更の前後の照射角度および互いの距離は予め決めてあり、且つ、二台とも同じ角度としている。
(Second embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 7 to 9.
A difference from the first embodiment is that two intersections of laser beams are obtained instead of marking of two laser devices.
照射角度を変更したら、レーザ光の交点を作成する（ステップ５２）。そして、その交点についても、二台のカメラにて撮影する（ステップ５３）。撮影したら交点の絶対位置を特定する（ステップ５４）。この絶対位置の特定は、二台のレーザ装置に備えられたＧＰＳによって特定される。 When the irradiation angle is changed, an intersection of laser beams is created (step 52). The intersection is also photographed by two cameras (step 53). After photographing, the absolute position of the intersection is specified (step 54). The specification of the absolute position is specified by the GPS provided in the two laser devices.
以上、二台のレーザ装置における一ポジション毎に二つの光の交点を撮影し、それを一組として四組が取得できたら終了とする（ステップ６）。取得できていない場合やデータとして明らかにおかしな場合などには、二台のレーザ装置を移動させ（ステップ７）、再取得する。 As described above, the intersection of the two lights is photographed for each position in the two laser devices, and the process ends when four sets are obtained as a set (step 6). If it is not acquired or if the data is clearly strange, the two laser devices are moved (step 7) and re-acquired.
図７に示すように、光の交点を二つ得るため、レーザ装置の照射角度を変更する。なお、この図においては、レーザ装置がカメラの撮影領域を出ているが、交点（ｄ１，ｄ２）が撮影領域に入っているので、影響はない。また、照射角度および互いの距離は予め決められているので、レーザ装置の絶対位置が把握できれば交点（ｄ１，ｄ２）の絶対位置も把握できる。 As shown in FIG. 7, in order to obtain two intersections of light, the irradiation angle of the laser device is changed. In this figure, the laser device exits the imaging area of the camera, but there is no influence because the intersection (d1, d2) is in the imaging area. Since the irradiation angle and the mutual distance are determined in advance, if the absolute position of the laser device can be grasped, the absolute position of the intersection (d1, d2) can also be grasped.
図８は、二台のレーザ装置を移動させて、レーザ光の交点（ｄ３）を作成して撮影し、照射角度を変更してまたレーザ光の交点（ｄ４）を作成して撮影した状態を示す。図９は、また二台のレーザ装置を移動させて、レーザ光の交点（ｄ５，ｄ６）を作成して撮影し、照射角度を変更してまたレーザ光の交点（ｄ７，ｄ８）を作成して撮影した状態を示す。 FIG. 8 shows a state in which two laser devices are moved to create and photograph the intersection (d3) of the laser light, change the irradiation angle, and also create the intersection (d4) of the laser light. Show. In FIG. 9, the two laser devices are moved, and the laser beam intersections (d5, d6) are created and photographed, the irradiation angle is changed, and the laser beam intersections (d7, d8) are created. Shows the state of shooting.
以上説明した二つの実施形態によれば、いずれも合計八点の三次元データが得られるので、それらを用いて直方体を形成することができ、ステレオ撮影にて取得した画像データに対する三次元の校正を実行するための基礎データとすることができる。また、その八点の三次元データを得るための大きさは、撮影領域に応じて自由に設定できるので、広い撮影領域でも誤差の小さな基礎データを取得できることとなる。 According to the two embodiments described above, a total of eight points of three-dimensional data can be obtained, so that a rectangular parallelepiped can be formed using them, and three-dimensional calibration of image data acquired by stereo photography is possible. Can be used as basic data for executing. In addition, the size for obtaining the eight-point three-dimensional data can be freely set according to the imaging region, so that basic data with a small error can be acquired even in a wide imaging region.
本願発明は、ステレオ撮影を必要とする産業、たとえば計測、画像処理などのソフトウェア作成業の分野、建設、土木などの分野において利用可能性がある。 The present invention can be used in industries that require stereo photography, for example, in the field of software creation such as measurement and image processing, in the fields of construction and civil engineering.
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６，ｄ７，ｄ８； レーザ光の交点
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４； マーキング位置
d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8; laser beam intersections m1, m2, m3, m4; marking position
Claims (8)
広がりのない光を照射可能な第一直光発光装置と、
その第一直光発光装置が照射する光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を照射可能な第二直光発光装置と、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置を前記撮影領域内で移動させる移動手段と、
その第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点をマーキングするマーキング装置と、
そのマーキング装置によるマーキングの絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、
前記の位置情報取得手段によるマーキングの絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手段と、を備えたことを特徴とする校正基準点作成装置。 An apparatus for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles to a subject,
A first direct light emitting device capable of irradiating light without spreading;
A second direct light emitting device capable of irradiating the light emitted by the first direct light emitting device with light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras;
Moving means for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device within the imaging region;
A marking device for marking an intermediate point between the second direct light emitting device and the first direct light emitting device;
Position information acquisition means for acquiring information related to the absolute position of marking by the marking device or the relative position of the marking to the plurality of cameras;
The position of the intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device based on the absolute position of the marking by the position information acquisition means or the positional information on the relative position of the marking to the plurality of cameras A calibration reference point creating apparatus comprising: an optical intersection position information specifying means for specifying
広がりのない光を照射可能な第一直光発光装置と、
その第一直光発光装置が照射する光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を照射可能な第二直光発光装置と、
その第二直光発光装置および前記の第一直光発光装置の照射角度を変更する角度変更手段と、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置を前記撮影領域内で移動させる移動手段と、
前記の交点の絶対位置に関する位置情報を取得する位置情報取得手段と、を備え、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離は予め決定した長さを変更せずに前記の移動手段によって移動させることとし、
前記の角度変更手段は、予め決定した二つの角度にて第一直光発光装置および第二直光発光装置からの照射光が交点をなすようにしたことを特徴とする校正基準点作成装置。 An apparatus for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles to a subject,
A first direct light emitting device capable of irradiating light without spreading;
A second direct light emitting device capable of irradiating the light emitted by the first direct light emitting device with light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras;
Angle changing means for changing the irradiation angle of the second direct light emitting device and the first direct light emitting device,
Moving means for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device within the imaging region;
Position information acquisition means for acquiring position information regarding the absolute position of the intersection,
The distance between the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is moved by the moving means without changing the predetermined length,
The calibration reference point creating apparatus according to claim 1, wherein the angle changing means is configured such that irradiation light from the first direct light emitting device and the second direct light emitting device makes an intersection at two angles determined in advance.
広がりのない光を第一直光発光装置によって照射する第一直光発光手順と、
その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射可能な第二直光発光手順と、
その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影する交点撮影手順と、
前記の第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点をマーキングするマーキング手順と、
そのマーキング手順にてマーキングされた絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、を含むとともに、
第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順を含むことによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも四点特定することとしたことを特徴とする校正基準点作成方法。 A method for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles to a subject,
A first direct light emission procedure of irradiating unspread light with the first direct light emission device;
Second direct light emission capable of irradiating the light irradiated in the first direct light emission procedure with light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras. Procedure and
An intersection photographing procedure for photographing the intersection of the light with the plurality of cameras;
A marking procedure for marking an intermediate point between the second direct light emitting device and the first direct light emitting device;
Based on the absolute position marked in the marking procedure or the positional information regarding the relative position of the marking to the plurality of cameras, the position of the intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is determined. And a light intersection position information specifying procedure to be specified,
By including a camera moving procedure for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance by a predetermined distance, the light intersection point information is determined based on the light intersection position information specifying procedure. A calibration reference point creation method characterized in that at least four positions are specified.
広がりのない光を第一直光発光装置によって照射する第一直光発光手順と、
その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射可能な第二直光発光手順と、
その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影する交点撮影手順と、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置の照射角度を変更する角度変更手順と、
その角度変更手順によって変更された後の第一直光発光装置および第二直光発光装置に基づく広がりのない光が前記の撮影領域内において交点をなすように照射する角度変更発光手順と、
その角度変更発光手順によって発光された光の交点を前記の複数のカメラにて撮影する第二交点撮影手順と、
前記複数のカメラの絶対位置および光の交点の前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、
を含むとともに
第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順を含むことによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも八点特定することとしたことを特徴とする校正基準点作成方法。 A method for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles to a subject,
A first direct light emission procedure of irradiating unspread light with the first direct light emission device;
Second direct light emission capable of irradiating the light irradiated in the first direct light emission procedure with light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras. Procedure and
An intersection photographing procedure for photographing the intersection of the light with the plurality of cameras;
An angle changing procedure for changing an irradiation angle of the first direct light emitting device and the second direct light emitting device;
An angle-changing light emission procedure in which unexpanded light based on the first direct light emitting device and the second direct light emitting device after being changed by the angle changing procedure is irradiated so as to form an intersection in the imaging region,
A second intersection photographing procedure for photographing an intersection of light emitted by the angle changing light emitting procedure with the plurality of cameras;
Based on the positional information on the absolute position of the plurality of cameras and the relative position of the intersection of light with the plurality of cameras, the position of the intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is specified. The optical intersection position information identification procedure
And a camera moving procedure for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance by a predetermined distance, thereby providing light based on the light intersection position information specifying procedure. A calibration reference point creation method characterized in that at least eight positions of intersections of the two points are specified.
そのプログラムは、広がりのない光を第一直光発光装置にて照射させる第一直光発光手順と、
その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射させる第二直光発光手順と、
その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影させる交点撮影手順と、
前記の第二直光発光装置と前記の第一直光発光装置との中間点を前記の複数のカメラにて撮影した画像データ上にマーキングするマーキング手順と、
そのマーキング手順にてマーキングされた絶対位置またはマーキングの前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、をコンピュータに実行させるとともに、
第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順をも実行させることによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも四点特定することとしたことを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles to a subject,
The program includes a first direct light emission procedure for irradiating unexpanded light with the first direct light emission device,
A second direct light emission procedure in which the second direct light emission device irradiates the light irradiated in the first direct light emission procedure with light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras. When,
Intersection shooting procedure for shooting the intersection of the light with the plurality of cameras,
A marking procedure for marking an intermediate point between the second direct light emitting device and the first direct light emitting device on image data captured by the plurality of cameras;
Based on the absolute position marked in the marking procedure or the positional information regarding the relative position of the marking to the plurality of cameras, the position of the intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is determined. And causing the computer to execute the optical intersection position information identification procedure to be identified,
By executing the camera moving procedure for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance at a predetermined distance, the light crossing point position information specifying procedure is used. A computer program characterized by specifying at least four positions of intersection points.
そのプログラムは、広がりのない光を第一直光発光装置にて照射させる第一直光発光手順と、
その第一直光発光手順にて照射される光に対して前記複数のカメラの撮影領域内において交点をなすように広がりのない光を第二直光発光装置によって照射させる第二直光発光手順と、
その光の交点を前記の複数のカメラにて撮影させる交点撮影手順と、
前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置の照射角度を変更させる角度変更手順と、
その角度変更手順によって変更された後の第一直光発光装置および第二直光発光装置に基づく広がりのない光が前記の撮影領域内において交点をなすように照射させる角度変更発光手順と、
その角度変更発光手順によって発光された光の交点を前記の複数のカメラにて撮影させる第二交点撮影手順と、
前記複数のカメラの絶対位置およびひかりの交点の前記複数のカメラとの相対位置に関する位置情報に基づいて、前記の第一直光発光装置および第二直光発光装置による光の交点の位置を特定する光交点位置情報特定手順と、
をコンピュータに実行させるとともに、
第一直光発光装置および第二直光発光装置の距離を予め決定した距離で変更せずに移動させるカメラ移動手順をも実行させることによって、前記の光交点位置情報特定手順に基づいて光の交点の位置を少なくとも八点特定することとしたことを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for creating a calibration reference point when performing stereo shooting using a plurality of cameras installed at different angles to a subject,
The program includes a first direct light emission procedure for irradiating unexpanded light with the first direct light emission device,
A second direct light emission procedure in which the second direct light emission device irradiates the light irradiated in the first direct light emission procedure with light that does not spread so as to form an intersection in the imaging region of the plurality of cameras. When,
Intersection shooting procedure for shooting the intersection of the light with the plurality of cameras,
An angle changing procedure for changing the irradiation angle of the first direct light emitting device and the second direct light emitting device;
An angle-changing light emission procedure in which non-spread light based on the first direct light emitting device and the second direct light emitting device after being changed by the angle changing procedure is irradiated so as to form an intersection in the imaging region;
A second intersection photographing procedure for photographing an intersection of light emitted by the angle changing light emitting procedure with the plurality of cameras;
Based on positional information regarding the absolute position of the plurality of cameras and the relative position of the intersection of the lights with the plurality of cameras, the position of the intersection of light by the first direct light emitting device and the second direct light emitting device is specified The optical intersection position information identification procedure
To run on a computer,
By executing the camera moving procedure for moving the first direct light emitting device and the second direct light emitting device without changing the distance at a predetermined distance, the light crossing point position information specifying procedure is used. A computer program characterized by specifying at least eight positions of intersections.
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Effective date: 20120913 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20130128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |