JP2011149908A - Calibration device for camera, and method for using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広い空間を撮影するカメラの校正用として好適なカメラ用校正儀およびその使用方法に関する。 The present invention relates to a camera calibration lamp suitable for calibration of a camera for photographing a wide space and a method for using the same.
実空間との位置関係を得るべく、広い空間を撮影するカメラを正確に校正することは難しい。そこで、この種の広い空間を撮影するカメラの校正用として、カメラの撮影領域を埋め尽くすような非常に大きな校正儀を用いる方法が知られている。しかし、このような大きな校正儀は、その製作や、運搬、設置、撤去における負担が非常に大きい。そこで、複数の校正儀を撮影領域に配置して、その大きさや、形状などの情報、外部計測器等から複数の校正儀間の位置関係を取得する手法も提案されている(例えば特許文献1、2、ないし非特許文献1参照)。 It is difficult to accurately calibrate a camera that captures a wide space in order to obtain a positional relationship with the real space. In view of this, there is known a method of using a very large calibration lamp that fills the shooting area of a camera for calibrating a camera that shoots this kind of wide space. However, such a large calibration rod has a very heavy burden in its production, transportation, installation and removal. In view of this, a method has been proposed in which a plurality of calibration ceremonies are arranged in an imaging region, and the positional relationship between the plurality of calibration ceremonies is acquired from information such as the size and shape of the imaging calibrator and an external measuring instrument (for example, Patent Document 1, 2 or non-patent document 1).
しかしながら、前記の先行技術文献に記載の技術においては、例えば、外部計測器が必要であったり、あるいは複数の校正儀相互の位置関係の推定精度によってカメラの校正精度が影響を受けたりするおそれがある。また、カメラ自体の解像度に対して校正儀の大きさやパターンが適切ではない場合には、認識される校正儀のパターンが不鮮明になることもあり、その結果、特徴点の検出精度の低下ひいては校正精度の低下を招くという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、大きな校正儀であっても、その製作、運搬、設置、撤去における負担を軽減し得るカメラ用校正儀を提供し、さらに、カメラから離れた位置に校正儀を配置する際に、カメラの解像度による精度低下を適切に防ぎ得るカメラ用校正儀の使用方法を提供することを目的としている。
However, in the technique described in the prior art document, for example, an external measuring instrument may be necessary, or the calibration accuracy of the camera may be affected by the estimation accuracy of the positional relationship between a plurality of calibration ceremonies. is there. In addition, if the size or pattern of the calibration caliber is not appropriate for the resolution of the camera itself, the recognized calibration ceremonial pattern may become unclear, resulting in a decrease in the detection accuracy of feature points and calibration. There is a problem that the accuracy is lowered.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and provides a camera calibration rod that can reduce the burden of production, transportation, installation, and removal even with a large calibration rod. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for using a camera calibration lamp that can appropriately prevent a decrease in accuracy due to the resolution of the camera when the calibration lamp is arranged at a position away from the camera.
上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、撮像された特徴点の物理座標もしくは相対座標の対応付けに基づいてカメラを校正する校正儀であって、平面視が多角形形状に形成されて相互に組み立て可能な板状の校正儀片を複数備え、各校正儀片は、その少なくとも2辺に、隣接する校正儀片と相互に連結およびその解除が可能な連結部をそれぞれ有することを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention of the present invention is a calibration method for calibrating a camera based on correspondence between physical coordinates or relative coordinates of imaged feature points, and the planar view is a polygon. A plurality of plate-shaped calibration pieces that are formed in a shape and can be assembled to each other, and each calibration piece has a connecting portion that can be connected to and released from adjacent calibration pieces on at least two sides. It is characterized by having each.
第一の発明に係るカメラ用校正儀によれば、撮像された特徴点の物理座標もしくは相対座標の対応付けに基づいてカメラを校正するので、特段の外部計測器が不要である。そして、このカメラ用校正儀によれば、隣接する校正儀片との連結およびその解除が可能な連結部をそれぞれ有する複数の校正儀片を備えているので、一体形成された大きな校正儀を用いるのではなく、複数の校正儀片を相互に組み立ておよび分解することで大きな校正儀を容易に構成することができる。よって、空間的な制約に囚われず、校正儀を設置する場所に適した状態で設置できる。また、複数の校正儀片を相互に組み立ておよび分解することができるため、複数の校正儀片を組み立てた形状、大きさもしくはパターンを適切に変更することができる。したがって、その製作、運搬、設置、撤去が容易であり、例えばカメラ自体の解像度もしくは特徴点の検出精度に応じて複数の校正儀片を組み立てることにより、校正儀の大きさやパターンを適切に設定することができる。 According to the camera calibration lamp according to the first aspect of the invention, the camera is calibrated based on the correspondence of the physical coordinates or relative coordinates of the captured feature points, so that no special external measuring instrument is required. And according to this camera calibration ritual, it is provided with a plurality of calibration ceremonies each having a connecting portion that can be connected to and released from adjacent calibration ceremonies, so that a large calibration ritual that is integrally formed is used. Instead, a large calibration lamp can be easily constructed by assembling and disassembling a plurality of calibration bars. Therefore, it can be installed in a state suitable for the place where the calibration is installed without being restricted by spatial constraints. In addition, since a plurality of calibration pieces can be assembled and disassembled with each other, the shape, size, or pattern in which the plurality of calibration pieces are assembled can be appropriately changed. Therefore, it is easy to manufacture, transport, install, and remove. For example, by assembling a plurality of calibration pieces according to the resolution of the camera itself or the detection accuracy of the feature points, the size and pattern of the calibration are set appropriately. be able to.
ここで、第一の発明に係るカメラ用校正儀において、前記校正儀片は、その多角形形状が、正方形、または正六角形であることは好ましい。このような構成であれば、複数の校正儀片を相互に組み立ておよび分解する多角形形状として好適である。
また、第一の発明に係るカメラ用校正儀において、前記複数の校正儀片は、その表面の明度または彩度が異なる複数種類の校正儀片から構成されており、前記特徴点は、前記複数種類の校正儀片を組み立てたときに、隣接する校正儀片相互間の明度または彩度の差違によって形成されることは好ましい。このような構成であれば、校正用の特徴点として、隣接する校正儀片相互によって形成される交点を用いる上で好適であり、複数の校正儀片を組み立てた形状、大きさもしくはパターンに応じて、種々の校正用の特徴点を設定することができる。
Here, in the camera calibration ritual according to the first aspect of the invention, it is preferable that the calibration ceremonial piece has a square shape or a regular hexagonal shape. Such a configuration is suitable as a polygonal shape for assembling and disassembling a plurality of calibration pieces.
Further, in the camera calibration ceremonies according to the first invention, the plurality of calibration ceremonies are composed of a plurality of types of calibration ceremonies having different surface brightness or saturation, and the feature points are the plurality When assembling a type of calibration strip, it is preferably formed by the difference in brightness or saturation between adjacent calibration strips. With such a configuration, it is preferable to use an intersection formed by adjacent calibration strips as a calibration feature point, depending on the shape, size, or pattern in which a plurality of calibration strips are assembled. Various feature points for calibration can be set.
さらに、第一の発明に係るカメラ用校正儀において、前記校正儀片は、前記連結部が、隣接する校正儀片と相互に嵌脱可能な凹部または凸部を有する嵌合部からなり、前記複数の校正儀片を組み立てたときに、カメラの側から見たときに当該嵌合部が隠れる隠蔽構造を備えていることは好ましい。このような構成であれば、連結部が嵌合部からなる場合に、校正用の特徴点を認識するときに、嵌合部による陰影の影響を回避する上で好適である。 Further, in the camera calibration ritual according to the first invention, the calibration ceremonial piece comprises a fitting part having a concave part or a convex part that can be detachably connected to the adjacent calibration ceremonial piece, When a plurality of calibration strips are assembled, it is preferable to have a concealing structure that hides the fitting portion when viewed from the camera side. Such a configuration is suitable for avoiding the influence of the shadow caused by the fitting portion when recognizing the feature point for calibration when the connecting portion is constituted by the fitting portion.
また、第一の発明に係るカメラ用校正儀において、前記校正儀片は、位置情報を表すための図形もしくはパターン、または発光部もしくは反射材等の位置情報表示手段を有することは好ましい。このような構成であれば、撮影画像中の発光部もしくは反射材に投影する光源もしくは図形もしくはパターンの座標を効率良く特定できるため、カメラとの位置関係を校正する上で、より効率良く校正作業を行なうことができる。 In the camera calibration lamp according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the calibration lamp piece includes a figure or pattern for representing position information, or position information display means such as a light emitting portion or a reflector. With such a configuration, the coordinates of the light source, figure, or pattern projected onto the light emitting part or reflector in the captured image can be identified efficiently, so the calibration work is more efficient in calibrating the positional relationship with the camera. Can be performed.
また、第一の発明に係るカメラ用校正儀において、前記校正儀片は、前記位置情報表示手段を有し、さらに位置情報を保有する位置情報保有手段として、RFタグ、またはGPS受信機を備えていることは好ましい。このような構成であれば、組み立てた校正儀の大きさや、形状から校正儀間の位置関係を特段の外部計測器で取得する必要もなく、その位置関係の推定精度によってカメラの校正精度が影響を受けるおそれもない。 In the camera calibration lamp according to the first invention, the calibration lamp piece includes the position information display means, and further includes an RF tag or a GPS receiver as the position information holding means for holding the position information. It is preferable. With such a configuration, it is not necessary to acquire the positional relationship between the calibration caliber from the size and shape of the assembled calibration caliber using a special external measuring instrument, and the calibration accuracy of the camera is affected by the estimated accuracy of the positional relationship. There is no risk of receiving it.
さらに、上記課題を解決するために、本発明のうち第二の発明は、カメラの校正に用いられて校正用の特徴点を有するカメラ用校正儀の使用方法であって、第一の発明に係るカメラ用校正儀を用いて、前記複数の校正儀片を組み立てた形状、大きさもしくはパターンを、カメラとの位置に応じて、認識される校正儀の特徴点が鮮明になるように変更することを特徴としている。 Furthermore, in order to solve the above-mentioned problem, a second invention of the present invention is a method for using a camera calibration rod used for camera calibration and having a calibration feature point. Using the camera calibration ceremony, the shape, size, or pattern of the assembled calibration ceremonies is changed according to the position with the camera so that the feature points of the recognized calibration ceremonies become clear. It is characterized by that.
第二の発明に係るカメラ用校正儀の使用方法によれば、第一の発明に係るカメラ用校正儀を用いており、その複数の校正儀片を組み立てた形状、大きさもしくはパターンを、カメラとの位置に応じて、認識される校正儀の特徴点が鮮明になるように変更するので、カメラから離れた位置に校正儀を配置する際に、そのパターンや大きさを適切に変えることでカメラの解像度による精度低下を防ぐことができる。 According to the method for using the camera calibration ceremonies according to the second invention, the camera calibration ceremonies according to the first invention are used. Depending on the position of the calibrator, the feature point of the recognized calibration ceremony is changed so that it is clear.When placing the calibrator away from the camera, the pattern and size can be changed appropriately. A reduction in accuracy due to the resolution of the camera can be prevented.
また、第一の発明に係るカメラ用校正儀は、組み合わせによって校正儀のパターンを自由に変えることが可能なので、第二の発明に係るカメラ用校正儀の使用方法において、前記複数の校正儀片の組み合わせを、これを設置する場所に応じて変えれば、空間的な制約に囚われず、校正儀を設置する場所に適した状態で設置できる。
また、第二の発明に係るカメラ用校正儀の使用方法において、前記複数の校正儀片を組み立てるときに、相互に異なる色彩のものを用いるとともに、これを隣接配置した箇所によって認識される校正儀の特徴点を形成すれば、この校正儀をカメラで撮影することにより、当該カメラとの位置関係を校正しつつカメラの色校正をも同時に行なうことができる。また、校正用の特徴点を、隣接する校正儀片相互によって形成される交点を用いる上で、その交点を一層明瞭とすることができる。
Further, since the camera calibration ceremonies according to the first invention can freely change the pattern of the calibration ceremonies by combination, in the method for using the camera calibration ceremonies according to the second invention, the plurality of calibration ceremonies If this combination is changed according to the place where this is installed, it can be installed in a state suitable for the place where the calibration is installed without being restricted by spatial constraints.
Further, in the method for using the camera calibrator according to the second aspect of the invention, when assembling the plurality of calibration ceremonies, those having mutually different colors are used, and the calibration ceremonies are recognized by locations adjacent to each other. If the characteristic points are formed, the camera can be calibrated at the same time while calibrating the positional relationship with the camera by photographing the calibration with the camera. Moreover, when using the intersection formed by the adjacent calibration pieces as the calibration feature points, the intersection can be further clarified.
上述のように、本発明によれば、大きな校正儀であっても、その製作、運搬、設置、撤去における負担を軽減し得るカメラ用校正儀を提供し、さらに、カメラから離れた位置に校正儀を配置する際に、カメラの解像度による精度低下を適切に防ぎ得るカメラ用校正儀の使用方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, even for a large calibration lamp, a camera calibration lamp can be provided that can reduce the burden of production, transportation, installation, and removal, and further, calibration is performed at a position away from the camera. It is possible to provide a method for using a camera calibration rod that can appropriately prevent a decrease in accuracy due to the resolution of the camera when arranging the rod.
以下、本発明の第一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図1は、本発明に係るカメラ用校正儀の第一実施形態を説明するための斜視図であり、また、図2〜5は、第一実施形態に用いられる校正儀片(三角形形状)の説明図である。
まず、第一実施形態のカメラ用校正儀の構成について説明する。
図1に示すように、この校正儀301は、平面視が三角形形状に形成された板状の校正儀片101、201、151および251を備えて構成されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a perspective view for explaining a first embodiment of a camera calibration ceremony according to the present invention, and FIGS. 2 to 5 are calibration ceremonial pieces (triangular shapes) used in the first embodiment. ).
First, the configuration of the camera calibration lamp of the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the
詳しくは、図2〜図5に示すように、この第一実施形態では、4種類の校正儀片101、201、151および251から校正儀301が構成されるようになっている。各校正儀片101、201、151および251は、材料が発泡樹脂からなる。なお、各校正儀片の材料はこれに限らず、例えば木材、硬質プラスチック、金属等を使用してもよい。
そして、各校正儀片101、201、151および251は、その平面視(各正面図(b)参照)が三角形形状(この例では直角二等辺三角形)に形成された板状の部材である。そして、図2および図4に示すように、2つの校正儀片101および201はその表面の色彩が白色であり、また、図3および図5に示すように、他の2つの校正儀片1151および251はその表面の色彩が黒色である。なお、表面には、必要に応じて艶消し加工を行うとよい。
Specifically, as shown in FIGS. 2 to 5, in the first embodiment, a calibration
Each of the calibration strips 101, 201, 151, and 251 is a plate-like member that is formed in a triangular shape (in this example, a right isosceles triangle) in plan view (see each front view (b)). As shown in FIGS. 2 and 4, the two
各校正儀片101、201、151および251は、その三角形形状の寸法が既知であって、それぞれの対応する辺の寸法はいずれも等しい(なお、本実施形態の例では、直角を挟む二片の長さは各20cmである)。そして、各校正儀片101、201、151および251は、各辺に、組み立て状態で隣接する校正儀片(図1参照)と相互に嵌脱可能な嵌合部が連結部として形成されている。 Each of the calibration strips 101, 201, 151, and 251 has a known triangle shape dimension, and the corresponding side dimensions are all equal (in the example of this embodiment, two pieces sandwiching a right angle). Are 20 cm each). Each of the calibration strips 101, 201, 151, and 251 is formed on each side with a fitting portion that can be fitted and removed with an adjacent calibration strip (see FIG. 1) in an assembled state. .
本実施形態の例では、各辺の嵌合部は、校正儀片101および校正儀片151については、図2および図3に示すように、直角を挟む2辺111、112、および161、162には、3つの嵌合部Tが各辺に沿って等配されている。各嵌合部Tは、凸部からなる台形形状に形成されており、台形形状の下底(幅の広い辺)側を外側に向けた姿勢で付設されている。また、残りの辺113、163には、1つの嵌合部Uが各辺の中央に形成されている。この嵌合部Uは、凹部からなる台形形状に形成されており、台形形状の上底(幅の狭い辺)側を外側に向けた姿勢で穿設されている。
In the example of this embodiment, the fitting portions on each side are the two
また、図4および図5に示すように、校正儀片201および251についても、各辺には隣接する校正儀片(図1参照)と相互に嵌脱可能な嵌合部が形成されている。つまり、校正儀片201および251の各辺の嵌合部は、直角を挟む2辺211、212、および261、262には、3つの嵌合部Uが各辺に沿って等配されている。各嵌合部Uは、凹部からなる台形形状に形成され、これが上記校正儀片101および校正儀片151の、3つの凸の嵌合部Tに対してほとんど隙間無く嵌脱可能に形成されている。また、残りの辺213、263は、前記の辺113、163の凹部の嵌合部Uに対してほとんど隙間無く嵌脱可能な凸部からなる台形形状に形成された1つの嵌合部Tが各辺の中央に形成されている。なお、隣接する校正儀片との嵌脱に際しては、各校正儀片101、201、151および251を、その板の厚さ方向に沿ってスライド移動させることによって容易に隣接する校正儀片と相互に連結およびその解除が可能である。そして、板の厚さ方向以外の方向に対しては、上述したような台形形状に形成された嵌合構造によって移動が拘束されるため、連結した状態が維持されるようになっている(以下、他の例において同様である)。
As shown in FIGS. 4 and 5, the calibration strips 201 and 251 are also formed with fitting portions that can be fitted to and detached from adjacent calibration strips (see FIG. 1) on each side. . In other words, the fitting portions on each side of the calibration strips 201 and 251 have three fitting portions U arranged equally on each of the two
次に、第一実施形態の校正儀301の作用効果、並びにこの校正儀301の使用方法およびその作用効果について説明する。
この第一実施形態に係る校正儀301を使用する際は、上述した複数の校正儀片101、151、201および251を組み立てた形状、大きさもしくはパターンを、これを設置する場所や、カメラ302との位置に応じて適切に変更する。
本実施形態の例では、まず、白色の校正儀片101と201を、相互の辺113と213とを組み合わせて矩形状(この例では、20cm四方の正方形になる)とするとともに、黒色の校正儀片151と251を、相互の辺163と263とを組み合わせて矩形状とする。次いで、これら矩形状とした校正儀片の組を、図1に示すように、校正儀片101、151、201および251の3つの凹の嵌合部Uと凸の嵌合部Tを互いに組み合わせることで白色と黒色とが交互に配置されてなる市松模様を構成する。
Next, the function and effect of the
When using the
In the example of the present embodiment, first, the white calibration strips 101 and 201 are combined with the
そして、この校正儀301でカメラ302を校正する際は、校正儀301をカメラ302で撮影し、図1に示すように、撮像された隣接する校正儀片相互によって形成される交点を特徴点Pi(i=101〜109)として取得する。そして、この特徴点Piをコーナー検出等の画像処理にて検出し、これに物理座標(もしくは相対座標)を対応付けすることで、カメラ302を校正することができる。
Then, when the
このように、この第一実施形態に係る校正儀301によれば、隣接する校正儀片との連結およびその解除が可能な連結部として、嵌合部Uと嵌合部Tをそれぞれ有する複数の校正儀片101、151、201および251を備えているので、その複数の校正儀片101、151、201および251を組み立てた形状、大きさもしくはパターンを、カメラ302との位置に応じて、認識される校正儀301の特徴点Piが鮮明になるように変更することができる。したがって、カメラ302から離れた位置に校正儀を配置する際に、そのパターンや大きさを適切に変えることでカメラの解像度による精度低下を適切に防ぐことができる。
Thus, according to the
また、この第一実施形態に係る校正儀301によれば、複数の校正儀片の組み合わせを、これを設置する場所によって自在に変更できるため、空間的な制約に囚われず、校正儀を設置する場所に適した状態で設置できる。
つまり、実際の空間では、机や棚等の移動に手間を要するような物が設置されている場合が通常であるが、上述した校正儀片101、151、201、251を適切に組み合わせて校正儀301を構成することにより、机や棚等の撤去に手間を要するような物を移動させることを不要としつつ、大きな市松模様をなす校正儀301を床面に容易に設置することができる。これにより、多くの特徴点Piが容易に得られ、カメラ302の校正の精度が向上する。
Moreover, according to the calibration
In other words, in an actual space, there are usually cases where things such as desks and shelves that require time and effort are installed, but calibration is performed by appropriately combining the above-mentioned
また、この第一実施形態に係る校正儀301によれば、各校正儀片101、151、201および251は、その多角形形状(この例では直角二等辺三角形)の寸法が既知なので、複数の校正儀片を組み立てた形状、大きさもしくはパターンも既知となる。そのため、特段の外部計測器を不要とすることができる。
また、この第一実施形態に係る校正儀301によれば、複数の校正儀片101、151、201および251を組み立てるときに、相互に異なる色彩(白色と黒色)のものを隣接配置して市松模様を構成しているので、校正用の特徴点Piを容易に形成することができる。また、相互に異なる色彩(白色と黒色)のものを隣接配置することで、校正用の特徴点Piを、隣接する校正儀片相互によって形成される交点を用いる上で、その交点(特徴点Pi)が一層明瞭となる。
In addition, according to the
In addition, according to the
なお、本発明に係るカメラ用校正儀およびその使用方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、第一実施形態の例では、相互に異なる色彩(白色と黒色)のものを隣接配置する例として、同色の三角形形状の校正儀片を一組ずつ隣り合わせて矩形状とし、これを更に組み合わせて市松模様を構成した例で説明したが、本発明に係るカメラ用校正儀は、これに限らず、例えば、以下説明する第二実施形態に係る校正儀のように、校正儀片を矩形形状としてもよい。 Note that the camera calibration lamp and the method of using the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the example of the first embodiment, as an example in which different colors (white and black) are arranged adjacent to each other, a pair of triangular calibration proofing pieces of the same color are made adjacent to each other in a rectangular shape, and these are further combined However, the camera calibration ceremonies according to the present invention are not limited to this, for example, the calibration ceremonies are rectangular as in the calibration ceremonies according to the second embodiment described below. It is good.
以下、本発明に係る校正儀の第二実施形態について図6〜図8を参照しつつ説明する。
図6(a)に示すこの第二実施形態に係る校正儀501は、表面が黒色である校正儀片451および表面が白色である校正儀片451から構成される。そして、図7および図8に示すように、この第二実施形態に係る校正儀片401、451は、平面視(正面図(c)参照)が矩形形状(この例では長方形形状)に形成されている点が上記第一実施形態と異なっている。各長方形形状の寸法は既知であって、各辺には隣接する校正儀片と相互に嵌脱可能な嵌合部が形成されている。
Hereinafter, a second embodiment of the calibration lamp according to the present invention will be described with reference to FIGS.
A
詳しくは、図7ないし8に示すように、校正儀片401には、辺411、412に、上記第一実施形態同様の凸の嵌合部Tが各辺に沿って等配されるとともに、辺413、414に、第一実施形態同様の凹の嵌合部Uが各辺に沿って等配されている。また、校正儀片451には、同様に、辺461、462に凸の嵌合部Tが各辺に沿って等配されるとともに、辺463、464に凹の嵌合部Uが各辺に沿って等配されている。そして、各校正儀片401および451の凹の嵌合部Uと凸の嵌合部Tとを互いに組み合わせることで、図6(a)の例に示すように市松模様をなす校正儀501を構成することができるようになっている。なお、図7および図8に示す校正儀片の形状も一例であり、正方形または平行四辺形等の種々の矩形形状とすることができる。
Specifically, as shown in FIGS. 7 to 8, the
ここで、各校正儀片401および451は、複数の校正儀片を組み立てたときに、カメラの側から見たときに前記各辺の嵌合部T、Uが隠れる隠蔽構造Sを備えている。詳しくは、本実施形態の隠蔽構造Sは、凹の嵌合部Uを止まり穴とすることで構成される。つまり、凹の嵌合部Uが平面視方向に貫通して形成されておらず、カメラの側を向く面に平面部(S)が残っている。このような構成であれば、上記第一実施形態の作用効果に加え、凹の嵌合部Uに凸の嵌合部Tを嵌合した状態であっても、カメラの側から隠蔽構造Sの面により視認が阻止されるので、校正用の特徴点を認識するときに、相互に嵌め合わされた嵌合部T、Uがカメラ側からは撮像されない。そのため、嵌合部T、Uによる陰影の影響を回避する上で好適である。
Here, each
また、構成する市松模様のパターンについても上記実施形態に限定されず、種々の組み合わせによってバターンを変更することができる。例えば、本発明に係るカメラ用校正儀およびその使用方法は、カメラ302から離れた位置に校正儀301を配置する際は、図6(b)に示す変形例(校正儀1001)のように、矩形状とした同色の校正儀片を二組ずつ隣り合うように校正儀片を組み合わせることにより、市松模様のパターン間隔を大きくするとよい。このような組み合わせを採用すれば、カメラ302の解像度もしくは特徴点の検出精度を考慮してパターン間隔を設定することで、カメラ302の解像度による精度低下を防ぐ上で好適である。
Also, the checkerboard pattern to be configured is not limited to the above embodiment, and the pattern can be changed by various combinations. For example, according to the camera calibration ceremony and the method of using the same according to the present invention, when the calibration ceremonial 301 is arranged at a position away from the
また、相互に異なる色彩も、白色と黒色に限らず、種々の色彩およびその組み合わせを採用することができる。具体的には、例えば図6(c)に示す変形例(校正儀1051)のように、表面が赤色である校正儀片Rと、表面が緑色である校正儀片Gと、表面が青色である校正儀片Bと、表面が白色である上記校正儀片(451)とを組み合わせることにより市松模様を構成することができる。そして、これをカメラ302で撮影し、その撮影画像をR成分、G成分、B成分に分離すると、各成分に対応した市松模様を、明暗の市松模様としてそれぞれ取得することができる。
Also, different colors are not limited to white and black, and various colors and combinations thereof can be employed. Specifically, for example, as in a modification example (calibration ceremony 1051) shown in FIG. 6C, the calibration ceremonial piece R whose surface is red, the calibration ceremony G whose surface is green, and the surface is blue. A checkered pattern can be formed by combining a certain calibration strip B with the calibration strip (451) having a white surface. And when this is image | photographed with the
したがって、このような校正儀片の組み合わせを採用しても、容易に特徴点を得ることが可能であり、これに基づいて上記第一実施形態同様にカメラを校正することができる。そして、このような構成であれば、上記第一実施形態の作用効果に加え、カメラ302との位置関係を校正しつつカメラ302の色校正をも同時に行なうことができる。勿論、この図6(c)の校正儀の形状や、表面の色、RGB成分の分離方法も一例であり、本発明の趣旨を逸脱しなければ、本例以外の校正儀片の形状、表面の色、RGB成分の分離方法を採用することができる。
Therefore, even if such a combination of calibration pieces is employed, it is possible to easily obtain feature points, and based on this, the camera can be calibrated as in the first embodiment. And if it is such a structure, in addition to the effect of said 1st embodiment, color calibration of the
また、校正儀を構成する校正儀片の連結部についても上記実施形態に限定されず、隣接する校正儀片と相互に連結およびその解除が可能な構造であれば、種々の形態を採用可能である。
例えば図9に示すように、この第二実施形態の変形例に係る校正儀片601は、各辺には隣接する校正儀片と相互に嵌脱可能な連結部として凹の嵌合部Uのみが形成(この例では各片の3箇所に等配)されている。そして、各辺の嵌合部Uが、図10に示す連結部材701を介して連結される。
Further, the connection part of the calibration ceremonies constituting the calibration ceremonies is not limited to the above embodiment, and various forms can be adopted as long as they can be connected to and released from the adjacent calibration ceremonies. is there.
For example, as shown in FIG. 9, the
つまり、この連結部材701は、隣接する校正儀片と相互に連結およびその解除が可能な連結部を構成する部材であって、上述した嵌合部Tと同様の形状Rを二つ対向させて結合した構造である。これにより、隣接する校正儀片601相互の凹の嵌合部Uに、この連結部材701を嵌め込むことによって校正儀を組み立てることができる。そして、この変形例に係る校正儀によれば、例えば表面の色が異なる複数種類の校正儀片601を適宜用いて、連結部材701を介して所望の大きさに組み立てることで、図6に示す市松模様を上述した第二実施形態同様に構成することができる。また、その他作用効果も上述の第二実施形態同様である。
In other words, the connecting
また、上述した実施形態においては、校正用の特徴点が、隣接する校正儀片同士の協働により構成される例で説明したが、これに限らず、一の校正儀の表面に特徴点を設けることも勿論可能である。例えば、このような特徴点を有する例であって、平面視が多角形形状に形成された校正儀片の他の例として、本発明に係る校正儀の第三実施形態について図11ないし12を適宜参照しつつ説明する。 In the above-described embodiment, the calibration feature point has been described as an example configured by the cooperation of adjacent calibration pieces. However, the feature point is not limited to this, and the feature point is provided on the surface of one calibration piece. Of course, it is also possible to provide them. For example, FIG. 11 to FIG. 12 show a third embodiment of the calibration lamp according to the present invention as another example of a calibration lamp piece having such a feature point and having a polygonal shape in plan view. The description will be given with reference as appropriate.
図11に示すように、この第三実施形態に係る校正儀1081は、平面視が六角形形状に形成された複数の校正儀片801からなり、同図はこれを組み立てた例である。そして、この第四実施形態に係る校正儀片801は、図12に示すように、一の校正儀の表面が二色に色分けされている点が上述した実施形態の例とは異なっている。同図の例では、上下の頂点を結ぶ線分と、上方左右の頂点を水平方向に結ぶ線分によって表面を4つの領域に区分しており、これが予め市松模様に彩色されている。
As shown in FIG. 11, the
そして、この第三実施形態に係る校正儀1081は、各辺には隣接する校正儀片と相互に嵌脱可能な嵌合部(T、U)が凹部と凸部を交互にして各片一つずつ形成されている。つまり、この例では、各辺の嵌合部は、その6辺のうち3辺811、813、815が凹の嵌合部Uであり、残り3辺812、814、816が凸の嵌合部Tである。
そして、隣接させる校正儀片801の凹の嵌合部Uと凸の嵌合部Tとを互いに組み合わせることで、構成儀全体として、図11に示すような市松模様を構成することができる。これにより、上述した各実施形態同様に、これをカメラで撮影し、特徴点P'i(i=201〜206)をコーナー検出等の画像処理にて検出し、物理座標を対応付けることで、カメラを校正することができる。その他作用効果は第一ないし第二実施形態同様である。
In the
Then, by combining the concave fitting portion U and the convex fitting portion T of the
また、本発明に係る構成儀は、例えば図13〜図15に示す第四実施形態のように、校正儀片1101または1151の表面中央部に、発光部1111または1161を位置情報表示手段として備えることができる。なお、この第四実施形態の例は、上記第二実施形態の例に対して、発光部を有する点のみが異なっている。
つまり、この第四実施形態では、表面が黒色である校正儀片1101と、表面が白色である校正儀片1151の凹の嵌合部Uと凸の嵌合部Tとを互いに組み合わせることで、図13に示すような市松模様をもつ構成儀1201を構成する。これにより、各校正儀片の発光部Pi(i=301〜316)の位置から各発光部に対応する色、明るさ、点滅のパターン等の情報を予め個々に設定しておくことによって、構成儀1201の市松模様をカメラで撮影し、発光部Pi(i=301〜316)の色、明るさ、点滅のパターン等の情報に基づいて、発光部Pi(i=301〜316)の物理座標もしくは相対座標を特定することが可能となる。そして、構成儀1201の特徴点P'i(i=351〜359)の相対座標を特定することができるため、これによりカメラを校正することが可能である。
In addition, the configuration according to the present invention includes a
That is, in the fourth embodiment, by combining the
このように、各校正儀片が、自身の位置情報を表すための図形もしくはパターン、または発光部もしくは反射材等の位置情報表示手段を特徴点として備えていれば、上述した各実施形態の作用効果に加えて、特徴点を認識するときに、その認識が一層容易になる。また、例えば暗い部屋であっても、発光部Pi(i=301〜316)を順番に1つだけ発光させ、その都度カメラで撮影し、発光部Pi(i=301〜316)の配置情報から各物理座標を求め、カメラの撮影画像中の発光部Pi(i=301〜316)の座標と各物理座標を対応付けることでカメラを校正することもできる。 As described above, if each calibration strip includes a figure or pattern for representing its own position information, or position information display means such as a light emitting unit or a reflector as a feature point, the operation of each embodiment described above. In addition to the effect, when the feature point is recognized, the recognition becomes easier. Further, for example, even in a dark room, only one light emitting unit Pi (i = 301 to 316) is made to emit light one by one in order, and is photographed with the camera each time, and from the arrangement information of the light emitting unit Pi (i = 301 to 316) It is also possible to calibrate the camera by obtaining each physical coordinate and associating each physical coordinate with the coordinates of the light emitting unit Pi (i = 301 to 316) in the captured image of the camera.
なお、図14,15に示す発光部の配置位置も一例であり、本発明の趣旨を逸脱しなければ、本例以外の発光部の配置位置とすることができる。さらに、位置情報表示手段は発光部に限らず、反射材を付設したり、あるいは三角形、四角形等の形状や色の異なるマークを付設したり、バーコード、QRコード等の二次元コードを付設することで構成することができる。ここで、位置情報表示手段は、その発光部もしくは反射材に投影する光源、または図形もしくはパターンの色、明るさ、点滅のパターンが、前記発光部もしくは反射材に投影する光源、または図形もしくはパターンの絶対座標もしくは相対座標と対応付けされていることは好ましい。このような構成であれば、撮影画像中の発光部もしくは反射材に投影する光源もしくは図形もしくはパターンの座標を効率良く特定する上で好適である。 The arrangement positions of the light emitting units shown in FIGS. 14 and 15 are only examples, and other arrangement positions of the light emitting units can be used without departing from the gist of the present invention. Further, the position information display means is not limited to the light emitting unit, but a reflective material is attached, or a mark having a different shape or color such as a triangle or a quadrangle, or a two-dimensional code such as a barcode or QR code is attached. Can be configured. Here, the position information display means is a light source that projects onto the light emitting part or reflecting material, or a light source that projects the color, brightness, or blinking pattern of the figure or pattern onto the light emitting part or reflecting material, or the figure or pattern. It is preferable to be associated with absolute coordinates or relative coordinates. Such a configuration is suitable for efficiently specifying the coordinates of the light source, figure, or pattern projected on the light emitting part or the reflecting material in the photographed image.
更には、各校正儀片またはいずれかの校正儀片に、位置情報表示手段と対になるようにRFタグあるいはGPS等を備えることも可能である。例えば、各校正儀の発光部、または反射材を順番に1つだけ発光させ、その都度カメラで撮影し、同時に発光している発光部と対になるRFタグ、またはGPS受信機の位置情報を取得することで、発光部の配置情報を有せずに物理座標を取得することが可能である。RFタグ、またはGPS受信機を備えていれば、これら自身が位置情報を保有する位置情報保有手段として機能するため、外部計測器や、大きさ、形状から校正儀間の位置関係を取得する必要もなく、その位置関係の推定精度によってカメラの校正精度が影響を受けたりするおそれもない。 Furthermore, each calibration piece or any one of the calibration pieces can be provided with an RF tag or GPS so as to be paired with the position information display means. For example, the light emitting part or reflector of each calibration lamp is made to emit only one light in order, and each time it is taken with a camera, the RF tag or GPS receiver position information that is paired with the light emitting part emitting light at the same time By acquiring, it is possible to acquire physical coordinates without having the arrangement information of the light emitting units. If equipped with an RF tag or GPS receiver, they themselves function as position information holding means for holding position information. Therefore, it is also necessary to acquire the positional relationship between the calibration instruments from the external measuring instrument and the size and shape. In addition, there is no possibility that the calibration accuracy of the camera is affected by the estimation accuracy of the positional relationship.
301、501、1001、1051、1081、1201 校正儀
101、151、201、251、401、451、601、801、1101、1151 校正儀片
302 カメラ
T (凸の)嵌合部(連結部)
U (凹の)嵌合部(連結部)
S 隠蔽構造
1111、1161 発光部(位置情報表示手段)
Pi、P'i 特徴点
301, 501, 1001, 1051, 1081, 1201
U (concave) fitting part (connecting part)
Pi, P'i feature points
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KR20190028889A (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-20 | 전자부품연구원 | Plate for Simultaneous Calibration of Video Camera and Thermo-Graphic Camera |
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