JP2011228857A - Calibration device for on-vehicle camera - Google Patents

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隆昭 岩間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a calibration device for on-vehicle cameras, which solves the problem that a reference marker, which is taken for performing camera calibration, is not imaged in high contract when the light environment of the background is in a bad condition, resulting in inaccurate camera calibration.SOLUTION: Region specifying means 30 specifies a region including a reference marker 10 which is in an image taken by imaging means 20. Contrast calculation means 40 calculates a value corresponding to the contrast in the specified region. If the calculated value corresponding to the contrast is smaller than a predetermined value, exposure changing means 60 changes the exposure of the imaging means 20 and the imaging means 20 takes images in which the value corresponding to the contrast in the specified region is larger than the predetermined value. Then, calibration performing means 70 performs camera calibration with the taken image.

Description

本発明は、空間上の点の3次元位置と、その点がカメラで撮影されて画像化されたとき、画像上の2次元位置とを対応付けることによって、焦点距離などのカメラの内部パラメータと、カメラの設置位置や設置方向に関わる外部パラメータとを決定する車載カメラ用キャリブレーション装置に関し、詳細には、カメラのキャリブレーション操作を、短時間で確実に行うことができる車載カメラ用キャリブレーション装置に関する。   The present invention relates to a camera internal parameter such as a focal length by associating a three-dimensional position of a point in space with a two-dimensional position on the image when the point is imaged by the camera, More particularly, the present invention relates to an in-vehicle camera calibration device that can perform camera calibration operation in a short time. .

近年、車両にカメラを設置し、運転者から死角になりやすい車両周辺の画像を撮影して表示するシステムが一般的になっている。   2. Description of the Related Art In recent years, a system in which a camera is installed in a vehicle and an image around the vehicle that is likely to be a blind spot from a driver is captured and displayed.

特に、最近では、車両に複数のカメラを設置し、真上から見下ろしたように座標変換して俯瞰画像を生成し、さらに、生成した俯瞰画像同士を合成して、車両の周囲360°を見渡した画像を表示するシステムも実用化されている。   In particular, recently, a plurality of cameras are installed in a vehicle, coordinate conversion is performed as if looking down from directly above, and an overhead image is generated, and the generated overhead images are synthesized to look around 360 ° around the vehicle. A system for displaying a captured image has also been put into practical use.

このようなシステムを実現するには、車両に設置された複数のカメラで撮影した画像を1枚の画像に繋ぎ合わせて合成する必要がある。その際、一般に、カメラの焦点距離等の内部パラメータや、カメラの設置位置や設置方向に係わる外部パラメータの値は不明であるため、カメラ設置時に、カメラのキャリブレーション操作を行って、これらのパラメータの値を明確にして、座標変換のための変換テーブルを作成し、作成された座標変換テーブルに基づいて、座標変換や画像の合成が行われる。そのため、様々なカメラキャリブレーション手法が提案されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。   In order to realize such a system, it is necessary to combine and synthesize images captured by a plurality of cameras installed in a vehicle into one image. At that time, since the internal parameters such as the focal length of the camera and the values of external parameters related to the installation position and direction of the camera are generally unknown, the camera calibration operation is performed at the time of camera installation. A conversion table for coordinate conversion is created by clarifying the value of, and coordinate conversion and image synthesis are performed based on the generated coordinate conversion table. For this reason, various camera calibration methods have been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

特開2003−78925号公報JP 2003-78925 A 特開2003−244521号公報JP 2003-244521 A 特開2005−250628号公報JP 2005-250628 A

特許文献1から3をはじめとして、様々なカメラキャリブレーション手法が開示されているが、これらの発明は、いずれも、カメラを通して画像化された、基準マーカが写った画像の中から、基準マーカの中の頂点等の特徴的な点(特徴点)の座標を複数個測定し、それらを、対応する3次元空間の座標値と対応付けることによって、カメラのキャリブレーションを行うものである。さらに、これらの発明では、キャリブレーションに用いる基準マーカが写った画像が、その中の特徴点の座標を測定しやすいように、良好なコントラストで撮影されていることを前提としたものである。   Various camera calibration methods have been disclosed, including Patent Documents 1 to 3, but all of these inventions are based on an image of a reference marker that has been imaged through a camera. The camera is calibrated by measuring a plurality of coordinates of characteristic points (feature points) such as vertices in the center and associating them with the coordinate values of the corresponding three-dimensional space. Furthermore, these inventions are based on the premise that an image showing a reference marker used for calibration is photographed with good contrast so that the coordinates of the feature points in the image can be easily measured.

一般に、車載カメラの取り付けは工場の組み立てラインで行われる。工場の組み立てラインでは、カメラのキャリブレーションを行うための専用の環境を整備しておくことができるため、良好な光環境の下で、基準マーカを含む画像を高いコントラストで撮影できるため、特徴点の座標を確実に測定でき、キャリブレーションを確実に実行できる。   In general, the in-vehicle camera is mounted on a factory assembly line. The factory assembly line can be equipped with a dedicated environment for camera calibration, so images including reference markers can be taken with high contrast under good lighting conditions. Can be measured reliably, and calibration can be executed reliably.

一方、カメラが装着された車両が事故等で破損し、カメラが損傷を受けたとき、カメラの交換は、一般に修理工場で行われる。こうした修理工場では、一般にカメラのキャリブレーションを行う専用の環境は用意されておらず、床面や地面に基準マーカを設置し、その基準マーカをカメラで撮影してキャリブレーションを行うことになる。   On the other hand, when a vehicle equipped with a camera is damaged due to an accident or the like and the camera is damaged, the camera is generally replaced at a repair shop. In such a repair shop, there is generally no dedicated environment for camera calibration, and a reference marker is set on the floor or the ground, and the reference marker is photographed by the camera for calibration.

その際、照明光や太陽光の影響で、基準マーカを高いコントラストで画像化できない場合も発生し得る。そのときは、基準マーカの貼り付け位置を移動したり、車両の設置場所を移動したりして、基準マーカが高いコントラストで画像化されるまで、試行錯誤を繰り返すことになる。   At this time, there may be a case where the reference marker cannot be imaged with high contrast due to the influence of illumination light or sunlight. At that time, trial and error are repeated until the reference marker is imaged with high contrast by moving the position where the reference marker is pasted or moving the installation location of the vehicle.

もしくは、基準マーカが不鮮明な画像を用いて、カメラのキャリブレーションを行ってしまうことにより、特徴点の座標値が正確に測定されず、これによって、複数の画像を1枚の画像に合成するシステムにおいて画像にずれを生じたり、あるいは、撮影した画像の歪みを十分に補正できなかったりする問題が生じる可能性がある。   Alternatively, the calibration of the camera is performed using an image in which the reference marker is unclear, so that the coordinate value of the feature point is not accurately measured, thereby combining a plurality of images into one image. In this case, there is a possibility that the image may be displaced, or the captured image may not be sufficiently corrected for distortion.

さらに最近では、工場出荷後でも装着可能な車載カメラが開発されており、工場の組み立てライン以外で、カメラのキャリブレーションを実施する機会が増加しつつある。   More recently, in-vehicle cameras that can be mounted even after shipment from the factory have been developed, and the opportunity to perform camera calibration is increasing outside the assembly line of the factory.

従って、工場の組み立てライン以外においても、簡単かつ確実にカメラのキャリブレーションを実施できる手法の開発が望まれている。   Therefore, it is desired to develop a technique that can easily and reliably carry out camera calibration even outside the assembly line of a factory.

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、基準マーカが鮮明に画像化されないときでも、確実にカメラのキャリブレーションを実行することができる車載カメラ用キャリブレーション装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an in-vehicle camera calibration device that can reliably perform camera calibration even when a reference marker is not clearly imaged.

本発明に係る車載カメラ用キャリブレーション装置は、3次元位置を特定できるように配置された基準マーカを含む領域を、前記領域のコントラストに対応する値が所定値よりも大きくなるように画像化して、このようにして画像化された画像を用いて、カメラのキャリブレーションを行うものである。   The in-vehicle camera calibration device according to the present invention images a region including a reference marker arranged so that a three-dimensional position can be specified so that a value corresponding to the contrast of the region is larger than a predetermined value. The camera is calibrated using the image imaged in this way.

すなわち、本発明に係る第1の車載カメラ用キャリブレーション装置は、3次元位置を特定できるように配置された特定の明暗模様を有する基準マーカと、前記基準マーカを含む画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記基準マーカが写っている領域を特定する領域特定手段と、前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記領域特定手段によって特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出するコントラスト算出手段と、前記コントラスト算出手段によって算出された前記コントラストに対応する値が所定の値より大きいか否かを判断するコントラスト判断手段と、前記コントラストに対応する値が所定の値より大きくなるように、前記撮影手段の露出を変更する第1露出変更手段と、前記第1露出変更手段によって前記撮影手段の露出を変更した後、前記撮影手段に画像の撮影を行わせる第1撮影指示手段と、前記撮影された画像を用いて、前記撮影手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション実行手段とを有することを特徴とする。   That is, a first on-vehicle camera calibration device according to the present invention includes a reference marker having a specific light and dark pattern arranged so that a three-dimensional position can be specified, and an imaging unit that captures an image including the reference marker. A region specifying unit for specifying a region in which the reference marker is captured from an image photographed by the photographing unit; and a region identified by the region identifying unit from an image photographed by the photographing unit Contrast calculating means for calculating a value corresponding to the contrast in the image, contrast determining means for determining whether the value corresponding to the contrast calculated by the contrast calculating means is greater than a predetermined value, and the contrast First exposure changing means for changing the exposure of the photographing means so that the corresponding value is larger than a predetermined value. The first exposure changing means changes the exposure of the photographing means, and then the first photographing instruction means causes the photographing means to take an image, and the photographing means is used to calibrate the photographing means. Calibration execution means for performing the above.

このように構成された本発明に係る第1の車載カメラ用キャリブレーション装置によれば、撮影手段により撮影された画像に対し、領域特定手段が、基準マーカを含む領域を特定し、コントラスト算出手段が、特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出し、コントラスト判断手段が、算出された値が所定値よりも大きいか否かを判断し、もし算出された値が所定値よりも小さいときは、第1露出制御手段によって撮影手段の露出を変更した後、第1撮影指示手段からの指示に従って、再度撮影手段によって撮影を行い、撮影された画像に対して、コントラスト算出手段が、特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出し、コントラスト判断手段が、算出された値が所定値よりも大きいと判断したとき、撮影された画像を用いて、キャリブレーション実行手段によってカメラのキャリブレーションを行うことにより、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、照明環境によらず、カメラのキャリブレーションを確実に行うことができる。   According to the first on-vehicle camera calibration device according to the present invention configured as described above, the region specifying unit specifies the region including the reference marker for the image shot by the shooting unit, and the contrast calculating unit. Calculates a value corresponding to the contrast in the specified region, and the contrast determination means determines whether the calculated value is larger than a predetermined value, and if the calculated value is larger than the predetermined value, When it is small, after the exposure of the photographing means is changed by the first exposure control means, the photographing means takes a picture again according to the instruction from the first photographing instruction means, and the contrast calculating means for the photographed image, When a value corresponding to the contrast in the specified area is calculated, and the contrast determination unit determines that the calculated value is greater than a predetermined value, the captured image And calibrating the camera with the calibration execution means, it is possible to accurately measure the coordinates of the feature points in the reference marker in the image, so that the camera calibration can be ensured regardless of the lighting environment. Can be done.

また、本発明に係る第2の車載カメラ用キャリブレーション装置は、3次元位置を特定できるように配置された特定の明暗模様を有する基準マーカと、前記基準マーカを含む画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記基準マーカが写っている領域を特定する領域特定手段と、前記撮影手段の露出を複数段階にわたって、所定回数変更する第2露出変更手段と、前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記領域特定手段によって特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出するコントラスト算出手段と、前記第2露出変更手段によって、前記撮影手段の露出が所定回数変更される度に、前記撮影手段に画像の撮影を行わせる第2撮影指示手段と、前記撮影指示手段の指示によって撮影された複数の画像の中から、前記コントラストに対応する値が所定の値より大きく、かつ前記コントラストに対応する値が最大である画像を選択する画像選択手段と、前記画像選択手段によって選択された画像を用いて、前記撮影手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション実行手段とを有することを特徴とする。   Further, a second on-vehicle camera calibration device according to the present invention includes a reference marker having a specific light and dark pattern arranged so that a three-dimensional position can be specified, and an imaging unit that captures an image including the reference marker. A region specifying unit that specifies a region in which the reference marker is captured from an image shot by the shooting unit; a second exposure changing unit that changes the exposure of the shooting unit over a plurality of stages a predetermined number of times; The contrast calculating means for calculating a value corresponding to the contrast in the area specified by the area specifying means from the image shot by the shooting means, and the exposure of the shooting means by the second exposure changing means. Each time the camera is changed a predetermined number of times, the second photographing instruction means for causing the photographing means to take an image, and the photographing by the instruction of the photographing instruction means An image selecting means for selecting an image having a value corresponding to the contrast larger than a predetermined value and having a maximum value corresponding to the contrast from the plurality of images selected by the image selecting means; And a calibration execution means for calibrating the photographing means using an image.

このように構成された本発明に係る第2の車載カメラ用キャリブレーション装置によれば、第2露出制御手段によって撮影手段の露出が所定回数変更される度に、第2撮影指示手段からの指示に従って、撮影手段によって撮影された複数の画像に対して、コントラスト算出手段によって領域特定手段で特定された基準マーカを含む領域のコントラストに対応する値が算出され、画像選択手段によって、算出されたコントラストに対応する値が所定値よりも大きく、かつ前記コントラストに対応する値が最大である画像が選択され、選択された画像を用いてキャリブレーション実行手段によってカメラのキャリブレーションを行うことにより、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、照明環境によらず、カメラのキャリブレーションを確実に行うことができる。   According to the second on-vehicle camera calibration device according to the present invention configured as described above, every time the exposure of the photographing unit is changed a predetermined number of times by the second exposure control unit, the instruction from the second photographing instruction unit Accordingly, a value corresponding to the contrast of the area including the reference marker specified by the area specifying means is calculated by the contrast calculating means for the plurality of images taken by the imaging means, and the calculated contrast is calculated by the image selecting means. An image having a value that is greater than a predetermined value and having a maximum value corresponding to the contrast is selected, and the camera is calibrated by the calibration execution unit using the selected image. The coordinates of the feature points in the captured reference marker can be measured accurately, so the camera can be used regardless of the lighting environment. It is possible to perform the calibration reliably.

また、本発明に係る第3の車載カメラ用キャリブレーション装置は、3次元位置を特定できるように配置された特定の明暗模様を有する基準マーカと、前記基準マーカを含む画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記基準マーカが写っている領域を特定する領域特定手段と、前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記領域特定手段によって特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出するコントラスト算出手段と、前記コントラスト算出手段によって算出されたコントラストに対応する値が、所定の値より大きいことを判断するコントラスト判断手段と、前記コントラスト判断手段によって、前記コントラストに対応する値が、前記所定の値よりも小さいと判断されたとき、前記コントラストに対応する値を、前記所定の値より大きくなるように補正するコントラスト補正手段とを有し、前記コントラスト補正手段によって補正された画像を用いて、前記撮影手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション実行手段とを有することを特徴とする。   In addition, a third on-vehicle camera calibration device according to the present invention includes a reference marker having a specific light and dark pattern arranged so that a three-dimensional position can be specified, and an imaging unit that captures an image including the reference marker. A region specifying unit for specifying a region in which the reference marker is captured from an image photographed by the photographing unit; and a region identified by the region identifying unit from an image photographed by the photographing unit The contrast calculation means for calculating the value corresponding to the contrast in the image, the contrast determination means for determining that the value corresponding to the contrast calculated by the contrast calculation means is greater than a predetermined value, and the contrast determination means , When it is determined that a value corresponding to the contrast is smaller than the predetermined value, And a contrast correction unit that corrects a value corresponding to the contrast to be larger than the predetermined value, and performs calibration of the photographing unit using an image corrected by the contrast correction unit Means.

このように構成された本発明に係る第3の車載カメラ用キャリブレーション装置によれば、撮影手段によって撮影された画像から、コントラスト算出手段によって、領域特定手段で特定された基準マーカを含む領域のコントラストに対応する値が算出され、コントラスト判断手段によって、算出されたコントラストに対応する値が所定値よりも小さいと判断されたとき、コントラスト補正手段によって前記コントラストに対応する値が所定値よりも大きくなるように補正され、こうして補正された画像を用いて、キャリブレーション実行手段によってカメラのキャリブレーションを行うことにより、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、照明環境によらず、カメラのキャリブレーションを確実に行うことができる。   According to the third on-vehicle camera calibration device according to the present invention configured as described above, an area including the reference marker specified by the area specifying means by the contrast calculating means from the image taken by the photographing means. A value corresponding to the contrast is calculated, and when the contrast determining unit determines that the value corresponding to the calculated contrast is smaller than a predetermined value, the value corresponding to the contrast is larger than the predetermined value by the contrast correcting unit. By using the image corrected in this way and calibrating the camera by the calibration execution means, the coordinates of the feature points in the reference marker appearing in the image can be accurately measured. Ensure that the camera is calibrated regardless of the lighting environment. It can be.

本発明に係る車載カメラ用キャリブレーション装置によれば、撮影手段によって撮影された基準マーカが、その基準マーカを含む領域のコントラストに対応する値が所定値よりも大きくなるように画像化され、このようにして画像化された画像を用いてカメラのキャリブレーションを行うため、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、キャリブレーションを行う光環境によらず、確実にカメラのキャリブレーションを行うことができるという効果が得られる。   According to the on-vehicle camera calibration device according to the present invention, the reference marker imaged by the imaging unit is imaged so that the value corresponding to the contrast of the region including the reference marker is larger than a predetermined value. Since the camera is calibrated using the image thus made, the coordinates of the feature points in the reference marker appearing in the image can be accurately measured, so regardless of the light environment for calibration, An effect is obtained that the camera can be reliably calibrated.

本発明の第1実施形態に係る車載カメラ用キャリブレーション装置を適用した車両用周囲監視装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle surrounding monitoring device to which a vehicle-mounted camera calibration device according to a first embodiment of the present invention is applied. 本発明の第1実施形態に係る基準マーカ、撮影手段が車両に設置された状態を示す上面図である。It is a top view which shows the state by which the reference marker and imaging | photography means which concern on 1st Embodiment of this invention were installed in the vehicle. 本発明の第1実施形態に係る基準マーカの設置位置について説明する図である。It is a figure explaining the installation position of the reference marker which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態にて、キャリブレーション操作を行う際に観測される画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image observed when performing calibration operation in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るカメラのキャリブレーション操作のフローチャート(1)である。It is a flowchart (1) of the calibration operation of the camera which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るカメラのキャリブレーション操作のフローチャート(2)である。It is a flowchart (2) of the calibration operation of the camera which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態にて、キャリブレーション操作を行う際に利用するカーソルを示す図である。It is a figure which shows the cursor utilized when performing calibration operation in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る画像変換、画像合成処理のフローチャートである。3 is a flowchart of image conversion and image composition processing according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る表示画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display image which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る車載カメラ用キャリブレーション装置を適用した車両用周囲監視装置6の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the vehicle periphery monitoring apparatus 6 to which the vehicle-mounted camera calibration apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention is applied. 本発明の第2実施形態に係るカメラのキャリブレーション操作のフローチャートである。It is a flowchart of the calibration operation of the camera which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る車載カメラ用キャリブレーション装置を適用した車両用周囲監視装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the vehicle periphery monitoring apparatus to which the vehicle-mounted camera calibration apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention is applied. 本発明の第3実施形態に係るカメラのキャリブレーション操作のフローチャートである。It is a flowchart of the calibration operation of the camera which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る画像のコントラスト補正処理を示す図である。It is a figure which shows the contrast correction process of the image which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る車載カメラ用キャリブレーション装置の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a calibration device for an in-vehicle camera according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例は、本発明である第1の車載カメラ用キャリブレーション装置(以下、車載カメラ用キャリブレーション装置2)を、車両に設置した複数のカメラで撮影した車両周囲の画像を運転者に見やすい形態で表示する車両用周囲監視装置5に、適用したものである。   In this embodiment, the first vehicle-mounted camera calibration device (hereinafter referred to as vehicle-mounted camera calibration device 2) according to the present invention is easy for the driver to view images around the vehicle captured by a plurality of cameras installed in the vehicle. The present invention is applied to the vehicle surrounding monitoring device 5 that displays in the form.

図1は、本発明の実施形態に係る車両用周囲監視装置5の概略構成を示すブロック図である。本発明に係る車両用周囲監視装置5は、路面に設置された白黒の明暗パターンを有する基準マーカ10と、車両150(図2参照)に設置され、車両150周囲の互いに異なる方向の画像を撮影する複数のカメラで構成された撮影手段20と、撮影手段20で撮影した画像の中から、基準マーカ10を含む領域の位置を特定する領域特定手段30と、領域特定手段30で特定した基準マーカ10を含む領域のコントラストに対応する値Cを算出するコントラスト算出手段40と、コントラスト算出手段40で算出した値Cが所定値よりも大きいか否かを判断するコントラスト判断手段50と、値Cが所定値よりも小さいとき、値Cが所定値よりも大きくなるように、撮影手段20を構成するカメラの露出を変更する第1露出変更手段60と、第1露出変更手段60によって露出が変更された後、撮影手段20に対して撮影指示を出す第1撮影指示手段35と、カメラのキャリブレーションを実行するキャリブレーション実行手段70と、キャリブレーションの結果に基づいて、座標変換テーブルを作成する座標変換テーブル作成手段80と、撮影手段20で撮影した画像を座標変換して俯瞰画像に変換する座標変換手段90と、座標変換された画像を、車両150内に表示する画像表示手段100と、車両用周囲監視装置5の起動や終了、およびカメラのキャリブレーション操作の内容を指示する操作スイッチ110と、車両150のシフトポジションが後退位置にあることを検出するシフトポジション検出手段120とからなる。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle surroundings monitoring device 5 according to an embodiment of the present invention. The vehicle surrounding monitoring apparatus 5 according to the present invention is provided on a reference marker 10 having a black-and-white light / dark pattern installed on a road surface and a vehicle 150 (see FIG. 2), and photographs images around the vehicle 150 in different directions. A plurality of cameras, a region specifying unit 30 for identifying the position of the region including the reference marker 10 from the images captured by the photographing unit 20, and a reference marker specified by the region specifying unit 30 Contrast calculation means 40 for calculating a value C corresponding to the contrast of the region including 10, contrast determination means 50 for determining whether or not the value C calculated by the contrast calculation means 40 is larger than a predetermined value, and the value C First exposure changing means 60 for changing the exposure of the camera constituting the photographing means 20 so that the value C is larger than the predetermined value when the value is smaller than the predetermined value; 1 After the exposure is changed by the exposure changing means 60, the first photographing instruction means 35 for issuing a photographing instruction to the photographing means 20, the calibration executing means 70 for executing camera calibration, and the result of the calibration. Based on the coordinate conversion table creating means 80 for creating the coordinate conversion table, the coordinate conversion means 90 for converting the image photographed by the photographing means 20 into a bird's eye image, and the coordinate-converted image in the vehicle 150 The image display means 100 to be displayed, the operation switch 110 for instructing the start and end of the vehicle surrounding monitoring device 5 and the contents of the camera calibration operation, and the shift position of the vehicle 150 are detected to be in the reverse position. And a shift position detecting means 120.

撮影手段20は、詳しくは、4台のカメラ(第1カメラ22、第2カメラ24、第3カメラ26、第4カメラ28)、および、各カメラ(22、24、26、28)にそれぞれ接続され、撮影された画像をそれぞれ標本化および量子化して、ディジタル画像に変換する4台のデコーダ(第1カメラ22に接続された第1デコーダ23、第2カメラ24に接続された第2デコーダ25、第3カメラ26に接続された第3デコーダ27、第4カメラ28に接続された第4デコーダ29)とからなる。   Specifically, the photographing means 20 is connected to four cameras (first camera 22, second camera 24, third camera 26, fourth camera 28) and each camera (22, 24, 26, 28). 4 decoders (a first decoder 23 connected to the first camera 22 and a second decoder 25 connected to the second camera 24) that sample and quantize the captured images and convert them into digital images. , A third decoder 27 connected to the third camera 26, and a fourth decoder 29) connected to the fourth camera 28.

なお、図2に示すように、車両150のフロントバンパには第1カメラ22が、左ドアミラーには第2カメラ24が、リアバンパには第3カメラ26が、右ドアミラーには第4カメラ28が、それぞれ配置されている。   As shown in FIG. 2, the first camera 22 is provided on the front bumper of the vehicle 150, the second camera 24 is provided on the left door mirror, the third camera 26 is provided on the rear bumper, and the fourth camera 28 is provided on the right door mirror. , Each is arranged.

さらに、隣り合うカメラは、図2に示す通り、第1カメラ22の撮影範囲と第2カメラ24の撮影範囲とが第1重複領域E1をなすように、第2カメラ24の撮影範囲と第3カメラ26の撮影範囲とが第2重複領域E2をなすように、第3カメラ26の撮影範囲と第4カメラ28の撮影範囲とが第3重複領域E3をなすように、第4カメラ28の撮影範囲と第1カメラ22の撮影範囲とが第4重複領域E4をなすように、それぞれ設置されている。また、各カメラ(22、24、26、28)の設置位置の3次元座標は、予め判っているものとする。   Further, as shown in FIG. 2, the adjacent camera has a shooting range of the second camera 24 and a third range so that the shooting range of the first camera 22 and the shooting range of the second camera 24 form a first overlapping area E1. Shooting by the fourth camera 28 so that the shooting range of the third camera 26 and the shooting range of the fourth camera 28 form a third overlapping region E3 so that the shooting range of the camera 26 forms a second overlapping region E2. The range and the shooting range of the first camera 22 are installed so as to form a fourth overlapping region E4. It is assumed that the three-dimensional coordinates of the installation positions of the cameras (22, 24, 26, 28) are known in advance.

ここで、基準マーカ10は、詳しくは、図2に示すように、白黒の市松模様が描かれ、全てが同じ大きさ、同じ形状を有する4つの基準マーカ(第1基準マーカ12、第2基準マーカ14、第3基準マーカ16、第4基準マーカ18)からなる。   Here, in detail, as shown in FIG. 2, the reference marker 10 has four black and white checkered patterns, all of which have the same size and the same shape (first reference marker 12, second reference marker). The marker 14, the third reference marker 16, and the fourth reference marker 18).

また、キャリブレーション実行手段70は、詳しくは、操作者が、撮影された画像に写っている基準マーカ10の頂点の位置を指示する対応点指示部72と、指示された基準マーカ10の頂点の位置座標と、基準マーカ10の頂点の3次元座標との対応関係に基づいて、カメラの内部パラメータと外部パラメータを算出するカメラパラメータ算出部74とからなる。   In detail, the calibration execution means 70 includes a corresponding point instructing unit 72 for instructing the position of the vertex of the reference marker 10 in the photographed image by the operator, and the vertex of the instructed reference marker 10. Based on the correspondence between the position coordinates and the three-dimensional coordinates of the apex of the reference marker 10, the camera parameter calculation unit 74 calculates internal parameters and external parameters of the camera.

さらに、操作スイッチ110は、詳しくは、車両用周囲監視装置5の起動を指示する起動スイッチ112と、車両用周囲監視装置5の終了を指示する終了スイッチ114と、カメラのキャリブレーションを行う際、撮影した画像を観測するための画像モニタスイッチ115と、観測する画像を撮影するカメラを選択するカメラ選択スイッチ116と、画像に写った頂点と基準マーカとの対応付け操作の開始を指示する対応点指示開始スイッチ117と、対応点を指示する際に用いるカーソルKを、画像上で移動させるカーソル移動スイッチ118とからなる。   Further, the operation switch 110, in detail, when performing the calibration of the camera, the start switch 112 that instructs the start of the vehicle surroundings monitoring device 5, the end switch 114 that instructs the end of the vehicle surroundings monitoring device 5, An image monitor switch 115 for observing the captured image, a camera selection switch 116 for selecting a camera for capturing the image to be observed, and a corresponding point for instructing start of an operation for associating the vertex captured in the image with the reference marker An instruction start switch 117 and a cursor movement switch 118 for moving a cursor K used to instruct corresponding points on the image.

このうち、基準マーカ10と、撮影手段20と、領域特定手段30と、第1撮影指示手段35と、コントラスト算出手段40と、コントラスト判断手段50と、第1露出変更手段60と、キャリブレーション実行手段70と、操作スイッチ110の一部(画像モニタスイッチ115、カメラ選択スイッチ116、対応点指示開始スイッチ117、カーソル移動スイッチ118)が、本発明の車載カメラ用キャリブレーション装置2を構成する。   Among these, the reference marker 10, the imaging unit 20, the region specifying unit 30, the first imaging instruction unit 35, the contrast calculating unit 40, the contrast determining unit 50, the first exposure changing unit 60, and the calibration execution. The means 70 and a part of the operation switch 110 (the image monitor switch 115, the camera selection switch 116, the corresponding point instruction start switch 117, and the cursor movement switch 118) constitute the in-vehicle camera calibration device 2 of the present invention.

車両用周囲監視装置5は、車両150に設置された各カメラ(22、24、26、28)のキャリブレーションを行った後、その結果を利用して、各カメラ(22、24、26、28)で撮影した画像を車両150の上空から俯瞰した画像に変換し、さらに俯瞰画像に変換された画像同士を1枚の画像に合成して運転者に提示するものである。   The vehicle surrounding monitoring device 5 calibrates each camera (22, 24, 26, 28) installed in the vehicle 150, and then uses the result to calibrate each camera (22, 24, 26, 28). ) Is converted into an image viewed from above the vehicle 150, and the images converted into the overhead image are combined into a single image and presented to the driver.

以下、カメラのキャリブレーションと、画像変換・合成の2つに分けて、本実施例の作用を説明する。   Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described by dividing into camera calibration and image conversion / synthesis.

まず、本実施例に係る車両用周囲監視装置5におけるカメラ(22、24、26、28)のキャリブレーション操作の流れを、図5、図6のフローチャートに基づいて説明する。   First, the flow of the calibration operation of the cameras (22, 24, 26, 28) in the vehicle surroundings monitoring apparatus 5 according to the present embodiment will be described based on the flowcharts of FIGS.

まず、車両150が、キャリブレーションを行うための所定の場所に置かれる(図5のS2)。この所定の場所は、起伏や傾斜がない平面であることが望ましい。なお、このとき、車両150が置かれた場所には、図3に示す通り、車両の左フロント隅の路面上の点を原点(0、0、0)とし、そこから、路面上を車両左側面に沿って車両後方に向かう方向にXw軸をとり、右手系をなすように、3次元直交座標系(Xw、Yw、Zw)が形成されるものとする。   First, the vehicle 150 is placed at a predetermined place for calibration (S2 in FIG. 5). The predetermined place is preferably a plane having no undulation or inclination. At this time, the place where the vehicle 150 is placed is, as shown in FIG. 3, the point on the road surface at the left front corner of the vehicle is the origin (0, 0, 0), and from there on the road surface on the left side of the vehicle A three-dimensional orthogonal coordinate system (Xw, Yw, Zw) is formed so as to form a right-handed system with the Xw axis in the direction toward the rear of the vehicle along the plane.

キャリブレーションを行う操作者は、予め寸法が計測された(図5のS1)、市松模様からなる基準マーカ10を、車両150の4隅に設置し(図5のS3)、次に、画像モニタスイッチ115を操作して、撮影手段20で撮影した画像を画像表示手段100で観測できる状態にし、さらに、カメラ選択スイッチ116を操作して、第1カメラ22から第4カメラ28のうち、画像を観測するカメラを選択する(図5のS4)。   The operator who performs the calibration sets the reference markers 10 having checkered patterns whose dimensions have been measured in advance (S1 in FIG. 5) at the four corners of the vehicle 150 (S3 in FIG. 5), and then the image monitor. The switch 115 is operated so that the image captured by the imaging unit 20 can be observed by the image display unit 100, and the camera selection switch 116 is operated to display an image from the first camera 22 to the fourth camera 28. A camera to be observed is selected (S4 in FIG. 5).

操作者は、まず、第1カメラ22で撮影した画像を観測し、画像の中に、第1基準マーカ12と第2基準マーカ14とが、両方とも写っていることを確認する(図5のS5)。このとき、いずれか一方の基準マーカ(12または14)、もしくは両方の基準マーカ(12および14)が写っていないとき、あるいは、基準マーカ(12または14)の一部が途切れているときは、基準マーカ(12または14)の設置位置を微調整して(図5のS6)、第1基準マーカ12および第2基準マーカ14が途切れなく写るようにする。   First, the operator observes an image captured by the first camera 22 and confirms that both the first reference marker 12 and the second reference marker 14 are shown in the image (FIG. 5). S5). At this time, when one of the reference markers (12 or 14), or both of the reference markers (12 and 14) are not shown, or when a part of the reference marker (12 or 14) is interrupted, The installation position of the reference marker (12 or 14) is finely adjusted (S6 in FIG. 5) so that the first reference marker 12 and the second reference marker 14 can be seen without interruption.

次に、第2カメラ24、第3カメラ26、第4カメラ28で撮影した画像が順に観測され、上記手順と同様にして、2個の基準マーカが画像の中に途切れなく写っていることが確認される(図5のS7)。もし、基準マーカ10が画像の中に写っていないとき、もしくは、途切れているときは、基準マーカ10の設置位置の微調整が行われる。   Next, images taken by the second camera 24, the third camera 26, and the fourth camera 28 are observed in order, and two reference markers are shown in the image without interruption in the same manner as in the above procedure. Confirmed (S7 in FIG. 5). If the reference marker 10 is not shown in the image or is interrupted, fine adjustment of the installation position of the reference marker 10 is performed.

基準マーカ10の設置位置の微調整が終了した後、各基準マーカ10の市松模様の頂点(9箇所)の3次元座標が、以下の手順によって測定される。   After the fine adjustment of the installation position of the reference marker 10 is completed, the three-dimensional coordinates of the checkerboard apexes (9 places) of each reference marker 10 are measured by the following procedure.

まず、各基準マーカ(12、14、16、18)のお互いの設置間隔と、各基準マーカ(12、14、16、18)の設置方向(角度)が測定される。   First, the mutual installation interval of each reference marker (12, 14, 16, 18) and the installation direction (angle) of each reference marker (12, 14, 16, 18) are measured.

次に、車両150と各基準マーカ(12、14、16、18)の設置位置との相対関係が測定される。ここでは、3次元直交座標系(Xw、Yw、Zw)の原点を基準として、そこから、第1基準マーカ12、第2基準マーカ14、第3基準マーカ16、第4基準マーカ18の各設置位置までのXw方向の距離とYw方向の距離が、それぞれ測定される。以上の測定結果に基づいて、各基準マーカの各頂点の3次元座標が、図3に示すように算出され(図5のS8)、算出された3次元座標は、カメラパラメータ算出部74に記憶される。   Next, the relative relationship between the vehicle 150 and the installation position of each reference marker (12, 14, 16, 18) is measured. Here, using the origin of the three-dimensional orthogonal coordinate system (Xw, Yw, Zw) as a reference, each installation of the first reference marker 12, the second reference marker 14, the third reference marker 16, and the fourth reference marker 18 is performed therefrom. The distance in the Xw direction and the distance in the Yw direction to the position are each measured. Based on the above measurement results, the three-dimensional coordinates of each vertex of each reference marker are calculated as shown in FIG. 3 (S8 in FIG. 5), and the calculated three-dimensional coordinates are stored in the camera parameter calculation unit 74. Is done.

次に、操作者は、領域特定手段30の作用によって、撮影された画像の中から、基準マーカ10が写っている領域のおおよその位置を特定する。この特定は、操作者が、撮影された画像を画像表示手段100で観測しながら、基準マーカ10を含む矩形領域を指定することによって行われる。   Next, the operator specifies the approximate position of the area in which the reference marker 10 is captured from the captured image by the action of the area specifying unit 30. This specification is performed by the operator specifying a rectangular area including the reference marker 10 while observing the captured image with the image display means 100.

ここで、第1カメラ22で撮影された画像は、第1デコーダ23にてコンポジット信号からコンポーネント信号に変換され、さらに、変換されたコンポーネント信号のうち輝度信号は、標本化(例えば横512画素×縦480画素)、および量子化(例えば8ビット)されて、ディジタル画像I(x、y)(以下、単に画像I(x、y)と記す。)に変換されるものとする。第2カメラ24、第3カメラ26、第4カメラ28で撮影された画像についても、同様に、画像I(x、y)、画像I(x、y)、I(x、y)に変換されるものとする。以下、画像I(x、y)から画像I(x、y)を総称するとき、画像I(x、y)と表すことにする。ここで、i=1、2、3、4である。 Here, the image captured by the first camera 22 is converted from the composite signal to the component signal by the first decoder 23, and the luminance signal of the converted component signal is sampled (for example, horizontal 512 pixels × 480 pixels) and quantization (for example, 8 bits), and converted into a digital image I 1 (x, y) (hereinafter simply referred to as image I 1 (x, y)). Similarly, for the images taken by the second camera 24, the third camera 26, and the fourth camera 28, the image I 2 (x, y), the image I 3 (x, y), and I 4 (x, y). Shall be converted to Hereinafter, when the images I 1 (x, y) to I 4 (x, y) are collectively referred to as images I i (x, y). Here, i = 1, 2, 3, and 4.

領域特定手段30は、画像I(x、y)に重畳して、矩形領域を描画する機能を有しており、矩形領域の位置とサイズは、操作者の指示によって、任意に変更できるようになっている。 The area specifying unit 30 has a function of drawing a rectangular area by superimposing it on the image I i (x, y), and the position and size of the rectangular area can be arbitrarily changed according to an instruction from the operator. It has become.

領域特定手段30の作用によって、例えば図4に示すように、画像I(x、y)の中から、第1基準マーカ12と第2基準マーカ14が写っている2つの矩形領域が、それぞれ特定される(図5のS9)。 Due to the action of the area specifying means 30, for example, as shown in FIG. 4, two rectangular areas in which the first reference marker 12 and the second reference marker 14 are shown in the image I 1 (x, y), respectively. It is specified (S9 in FIG. 5).

ここで、第1カメラで撮影した画像I(x、y)の中で、左側に写っている基準マーカ12を含む矩形領域を領域番号R11、右側に写っている基準マーカ14を含む矩形領域を領域番号R12で表すことにする。さらに、矩形領域R11の左上の頂点の座標を(x11、y11)、右下の頂点の座標を(x12、y12)で表し、また、矩形領域R12の左上の頂点の座標を(x13、y13)、右下の頂点の座標を(x14、y14)で表すことにする。 Here, in the image I 1 (x, y) photographed by the first camera, the rectangular area including the reference marker 12 shown on the left side is the area number R 11 , and the rectangle including the reference marker 14 shown on the right side is displayed. to represent the region in the area number R 12. Furthermore, the coordinates of the upper left vertex of the rectangular area R 11 are represented by (x 11 , y 11 ), the coordinates of the lower right vertex are represented by (x 12 , y 12 ), and the coordinates of the upper left vertex of the rectangular area R 12. (X 13 , y 13 ) and the coordinates of the lower right vertex are represented by (x 14 , y 14 ).

また、これを一般化して、第iカメラ(i=1、2、3、4)で撮影した画像I(x、y)の中で、左側に写っている基準マーカ10を含む矩形領域を領域番号Ri1、右側に写っている基準マーカ10を含む矩形領域を領域番号Ri2で表すことにする。さらに、矩形領域Ri1の左上の頂点の座標を(xi1、yi1)、右下の頂点の座標を(xi2、yi2)で表し、また、矩形領域Ri2の左上の頂点の座標を(xi3、yi3)、右下の頂点の座標を(xi4、yi4)で表すことにする。 Further, by generalizing this, a rectangular area including the reference marker 10 shown on the left side in the image I i (x, y) taken by the i-th camera (i = 1, 2, 3, 4) is obtained. area number R i1, will be represented by the area number R i2 a rectangular area including the reference marker 10 that is reflected on the right. Furthermore, the coordinates of the upper left vertex of the rectangular area R i1 are represented by (x i1 , y i1 ), the coordinates of the lower right vertex are represented by (x i2 , y i2 ), and the coordinates of the upper left vertex of the rectangular area R i2 Is represented by (x i3 , y i3 ) and the coordinates of the lower right vertex are represented by (x i4 , y i4 ).

領域特定手段30の作用によって特定された、画像I(x、y)の中の、矩形領域の領域番号R11と左上の頂点の座標(x11、y11)と右下の頂点の座標(x12、y12)、および、矩形領域の領域番号R12と左上の頂点の座標(x13、y13)と右下の頂点の座標(x14、y14)は、それぞれコントラスト算出手段40に記憶される。 The area number R 11 of the rectangular area, the coordinates of the upper left vertex (x 11 , y 11 ), and the coordinates of the lower right vertex specified in the image I 1 (x, y) specified by the action of the area specifying means 30. (X 12 , y 12 ), the area number R 12 of the rectangular area, the coordinates of the upper left vertex (x 13 , y 13 ), and the coordinates of the lower right vertex (x 14 , y 14 ) are respectively contrast calculation means. 40.

同様の手続きが、残りのカメラ(24、26、28)で撮影された画像I(x、y)に対しても行われ(図5のS10)、特定された矩形領域の領域番号Rijと左上の頂点の座標(xi1、yi1)と右下の頂点の座標(xi4、yi4)が、それぞれコントラスト算出手段40に記憶される。 A similar procedure is performed for the image I i (x, y) captured by the remaining cameras (24, 26, 28) (S10 in FIG. 5), and the area number R ij of the identified rectangular area is determined. And the coordinates of the upper left vertex (x i1 , y i1 ) and the coordinates of the lower right vertex (x i4 , y i4 ) are respectively stored in the contrast calculation means 40.

次に、コントラスト算出手段40によって、4台のカメラ(22、24、26、28)で撮影された各々の画像I(x、y)に対して、領域特定手段30で特定された各矩形領域Rij(i=1、2、3、4。j=1、2。)の中の画像I(x、y)のコントラストに対応する値Cが算出される(図5のS11)。値Cの数値化には、様々な方法が考えられるが、ここでは、矩形領域Rijの中の濃淡値の総和SUMと、矩形領域Rijの中の総画素数Nを求め、(式1)によって算出されるものとする。 Next, for each image I i (x, y) taken by the four cameras (22, 24, 26, 28) by the contrast calculating means 40, each rectangle specified by the area specifying means 30 is used. A value C corresponding to the contrast of the image I i (x, y) in the region R ij (i = 1, 2, 3, 4. j = 1, 2) is calculated (S11 in FIG. 5). The digitized value C, and can be considered various methods, here, the sum SUM of the gray values in the rectangular region R ij, the total number of pixels N in the rectangular region R ij determined, (Equation 1 ).

(式1)において、総和をとる範囲は、基準マーカ10が写っている矩形領域Rij内部であり、基準マーカ10が鮮明に写っているときほど、値Cは大きい値をとる。これは、車両150が置かれた環境が薄暗いと、撮影される画像I(x、y)が全体的に暗くなってしまうし、特定の方向から強い日差しが当たっていると、撮影された画像I(x、y)の中で、日差しが当たっている部分が明るくなってしまい、いずれの場合も、撮影された画像I(x、y)の中の基準マーカ10のコントラストが低下するためである。 In (Expression 1), the range in which the sum is taken is inside the rectangular region R ij in which the reference marker 10 is shown, and the value C takes a larger value as the reference marker 10 is clearly shown. This was taken when the environment in which the vehicle 150 was placed was dim, and the image I i (x, y) to be photographed would be dark overall, and when strong sunlight was coming from a specific direction In the image I i (x, y), a portion exposed to sunlight becomes bright, and in either case, the contrast of the reference marker 10 in the photographed image I i (x, y) decreases. It is to do.

次に、コントラスト判断手段50において、コントラスト算出手段40によって算出された値Cが、事前の実験等によって予め設定された所定値Cthよりも大きいか否かが判断される(図5のS12)。   Next, in the contrast determining means 50, it is determined whether or not the value C calculated by the contrast calculating means 40 is larger than a predetermined value Cth preset by a prior experiment or the like (S12 in FIG. 5).

以下、画像I(x、y)を例にあげて、コントラスト判断手段50における判断処理の流れを説明する。 Hereinafter, taking the image I 1 (x, y) as an example, the flow of determination processing in the contrast determination means 50 will be described.

撮影された画像I(x、y)の中の2つの矩形領域R11とR12に対して算出された値Cと、所定値Cthとの大小関係を比較すると、2つの矩形領域R11とR12に対して算出された値Cが、ともに所定値Cthよりも大きい場合(ケース1)と、2つの矩形領域R11とR12に対して算出された値Cが、ともに所定値Cthよりも小さい場合(ケース2)と、一方の矩形領域で、値Cが所定値Cthよりも大きく、もう一方の矩形領域で、値Cが所定値Cthよりも小さくなる場合(ケース3)がある。以下、各ケースに分けて、処理の流れを説明する。 When the magnitude relationship between the value C calculated for the two rectangular areas R 11 and R 12 in the photographed image I 1 (x, y) and the predetermined value Cth is compared, the two rectangular areas R 11 are compared. And the value C calculated for R 12 are both greater than the predetermined value Cth (case 1), the values C calculated for the two rectangular regions R 11 and R 12 are both the predetermined value Cth. The value C is larger than the predetermined value Cth in one rectangular area and the value C is smaller than the predetermined value Cth in the other rectangular area (Case 3). . Hereinafter, the flow of processing will be described for each case.

ケース1の場合(図5のS12がYesのとき)は、領域番号Rijと撮影された画像I(x、y)が対応点指示部72に送られ、記憶される(図5のS13)。 In case 1 (when S12 in FIG. 5 is Yes), the region number R ij and the captured image I 1 (x, y) are sent to the corresponding point instruction unit 72 and stored (S13 in FIG. 5). ).

ケース2の場合(図5のS17がNoのとき)は、コントラスト判断手段50から、第1撮影指示手段35と第1露出変更手段60に対して、対応する第1カメラ22の露出を変更する指示が出される(図5のS14)。さらに、値Cが第1露出変更手段60に送信される。   In case 2 (when S17 in FIG. 5 is No), the contrast determination unit 50 changes the exposure of the corresponding first camera 22 to the first photographing instruction unit 35 and the first exposure change unit 60. An instruction is issued (S14 in FIG. 5). Further, the value C is transmitted to the first exposure changing means 60.

第1露出変更手段60は、コントラスト判断手段50の指示を受けると、現在の第1カメラ22の露出設定値を取得する。次に、第1露出変更手段60は、取得された露出設定値と、受信した値Cに基づいて、コントラストを高くするための露出の変更量を算出する。すなわち、露出不足と判断されたら絞りを開いて露光量を増やす判断がなされ、露出過多と判断されたら絞りを閉じて露光量を減らす判断がなされる。具体的には、算出された値Cと所定値Cthとの差の大きさに基づいて、露出補正量が決定される(図5のS15)。   When the first exposure changing unit 60 receives an instruction from the contrast determining unit 50, the first exposure changing unit 60 acquires the current exposure setting value of the first camera 22. Next, the first exposure changing means 60 calculates an exposure change amount for increasing the contrast based on the acquired exposure setting value and the received value C. That is, when it is determined that the exposure is insufficient, the diaphragm is opened to increase the exposure amount, and when it is determined that the exposure is excessive, the diaphragm is closed and the exposure amount is decreased. Specifically, the exposure correction amount is determined based on the magnitude of the difference between the calculated value C and the predetermined value Cth (S15 in FIG. 5).

決定した露出補正量は、対応する第1カメラ22に送られる。露出補正の指示を受けた第1カメラ22は、指示された露出量への補正を行う。同時に、第1撮影指示手段35から第1カメラ22に対して撮影開始の指示が出され、補正された露出によって撮影が行われる(図5のS16)。   The determined exposure correction amount is sent to the corresponding first camera 22. The first camera 22 that has received the exposure correction instruction corrects the specified exposure amount. At the same time, an instruction to start shooting is issued from the first shooting instruction means 35 to the first camera 22, and shooting is performed with the corrected exposure (S16 in FIG. 5).

露出を補正して撮影された画像I(x、y)に対して、コントラスト算出手段40にて、2つの矩形領域Rijに対して、再度、値Cが算出された後、コントラスト判断手段50によって、値Cと所定値Cthとが比較され、2つの矩形領域Rijから算出された値Cが、ともに所定値Cthよりも大きいときは、良好な画像が撮影されたと判断され、その画像I(x、y)が対応点指示部72に送られ、記憶される(図5のS13)。一方、値Cが所定値Cthよりも小さいときは、先に説明した手続きに従って、再度、露出補正と撮影、および値Cの算出とその判断が行われる。 After the value C is calculated again for the two rectangular regions R ij by the contrast calculation unit 40 for the image I 1 (x, y) photographed with the exposure corrected, the contrast determination unit by 50, is compared with the value C and the predetermined value Cth, 2 two rectangular region R ij value C calculated from and when both greater than the predetermined value Cth, it is determined that good images were photographed, the image I 1 (x, y) is sent to the corresponding point instruction unit 72 and stored (S13 in FIG. 5). On the other hand, when the value C is smaller than the predetermined value Cth, exposure correction and photographing, and calculation and determination of the value C are performed again according to the procedure described above.

ケース3の場合(図5のS17がYesのとき)は、値Cが所定値Cthよりも大きい矩形領域の領域番号Rijと、撮影された画像I(x、y)とが対応点指示部72に送られ、記憶される(図5のS18)。そして、値Cが所定値Cthよりも小さい矩形領域に対してのみ露出補正が行われ、再度撮影が行われる(図5のS16)。露出補正を行って、再度算出した値Cが、所定値Cthよりも大きくなったときは、条件を満足した矩形領域の領域番号Rijと、そのとき撮影された画像I(x、y)とが、対応点指示部72に送られ、記憶される。一方、露出補正を行ったにも係わらず、値Cが所定値Cthよりも小さいときは、先に説明した手続きに従って、再度、露出補正と撮影、および値Cの算出とその判断が行われる。 In case 3 (when S17 in FIG. 5 is Yes), the area number R ij of the rectangular area where the value C is larger than the predetermined value Cth and the captured image I 1 (x, y) indicate corresponding points. The data is sent to the unit 72 and stored (S18 in FIG. 5). Then, exposure correction is performed only for the rectangular area where the value C is smaller than the predetermined value Cth, and photographing is performed again (S16 in FIG. 5). When the value C calculated again after exposure correction is larger than the predetermined value Cth, the region number R ij of the rectangular region that satisfies the condition and the image I 1 (x, y) photographed at that time Is sent to the corresponding point instruction unit 72 and stored therein. On the other hand, when the value C is smaller than the predetermined value Cth despite the exposure correction, the exposure correction and photographing, and the calculation and determination of the value C are performed again according to the procedure described above.

また、値Cが所定値Cthよりも大きくなる画像I(x、y)を撮影するために、矩形領域Ri1に対しては露出のプラス補正が必要だが、矩形領域Ri2に対しては露出のマイナス補正が必要になることもあり得る(あるいは、その逆もあり得る。)。この場合は、まず、露出をプラス補正して、領域Ri1から算出した値Cが所定値Cthよりも大きい画像を撮影する。次に、露出をマイナス補正して、領域Ri2から算出した値Cが所定値Cthよりも大きい画像を撮影する。もちろん、プラス補正とマイナス補正の順序は逆でもよい。 Further, in order to capture an image I 1 (x, y) in which the value C is larger than the predetermined value Cth, a positive exposure correction is necessary for the rectangular region R i1 , but for the rectangular region R i2 . A negative exposure correction may be required (or vice versa). In this case, first, the exposure is positively corrected, and an image in which the value C calculated from the region R i1 is larger than the predetermined value Cth is taken. Next, the exposure is negatively corrected, and an image in which the value C calculated from the region R i2 is larger than the predetermined value Cth is taken. Of course, the order of plus correction and minus correction may be reversed.

以上の手続きを繰り返し、撮影された画像I(x、y)の中の、基準マーカ10を含む2つの矩形領域から算出された値Cが、ともに所定値Cthより大きくなったら、次のカメラに対しても同様の手続きを行う。このようにして、4台のカメラ(22、24、26、28)とも、基準マーカ10が高いコントラストで写った画像が撮影される(図5のS19)。 When the above procedure is repeated and the values C calculated from the two rectangular areas including the reference marker 10 in the photographed image I 1 (x, y) are both greater than the predetermined value Cth, the next camera Repeat the same procedure for. In this way, the four cameras (22, 24, 26, 28) capture an image in which the reference marker 10 is captured with high contrast (S19 in FIG. 5).

次に、キャリブレーション実行手段70によって、カメラ(22、24、26、28)のキャリブレーションが行われる。カメラのキャリブレーションの方法には様々なものが提案されており、そのいずれの方法を適用してもよいが、代表的な方法について以下に説明する。なお、ここでは、第1カメラ22のキャリブレーションを行う手順について説明する。   Next, the calibration of the cameras (22, 24, 26, 28) is performed by the calibration execution means 70. Various methods of camera calibration have been proposed, and any of these methods may be applied. A typical method will be described below. Here, a procedure for calibrating the first camera 22 will be described.

説明のため、3次元直交座標系を(Xw、Yw、Zw)で表し、第1カメラ22の画像上のスクリーン座標系を(x、y)で表現するものとする。このとき、3次元直交座標系の点(Xw、Yw、Zw)が、スクリーン座標系の点(x、y)に投影されたとすると、両者の間には、(式2)の関係式が成り立つ。   For the sake of explanation, the three-dimensional orthogonal coordinate system is represented by (Xw, Yw, Zw), and the screen coordinate system on the image of the first camera 22 is represented by (x, y). At this time, if a point (Xw, Yw, Zw) in the three-dimensional orthogonal coordinate system is projected onto a point (x, y) in the screen coordinate system, a relational expression of (Expression 2) holds between the two. .

(式2)を変形すると、(式3)と(式4)が得られる。
(P11+P12+P13+P14)/(P31+P32+P33+P34)=x (式3)
(P21+P22+P23+P24)/(P31+P32+P33+P34)=y (式4)
さらに、(式3)と(式4)を変形すると、(式5)が得られる。
When (Expression 2) is transformed, (Expression 3) and (Expression 4) are obtained.
(P 11 X w + P 12 Y w + P 13 Z w + P 14) / (P 31 X w + P 32 Y w + P 33 Z w + P 34) = x ( Equation 3)
(P 21 X w + P 22 Y w + P 23 Z w + P 24) / (P 31 X w + P 32 Y w + P 33 Z w + P 34) = y ( Equation 4)
Further, by transforming (Equation 3) and (Equation 4), (Equation 5) is obtained.

ここで、第1基準マーカ12と第2基準マーカ14の市松模様を構成する各頂点の3次元座標(Xwi、Ywi、Zwi)と、それらの頂点が、画像I(x、y)上に投影された点(以下、対応点と呼ぶ)の座標(x、y)を求める。その結果を(式5)に代入すると、12本の連立方程式が導出される。この連立方程式をP11からP34について解くことにより、第1カメラ22の内部パラメータと外部パラメータに関する情報を求めることができる。 Here, the three-dimensional coordinates (X wi , Y wi , Z wi ) of the vertices constituting the checkered pattern of the first reference marker 12 and the second reference marker 14 and the vertices are represented by the image I 1 (x, y ) The coordinates (x i , y i ) of the point projected on (hereinafter referred to as the corresponding point) are obtained. By substituting the result into (Equation 5), 12 simultaneous equations are derived. By solving these simultaneous equations for P 11 to P 34 , it is possible to obtain information on the internal parameters and the external parameters of the first camera 22.

このとき、キャリブレーションの精度を向上させるために、求める対応点は、その全てを1つの基準マーカ(12または14)から求めるのでなく、例えば、第1基準マーカ12と第2基準マーカ14から3点ずつを選択する等、両方の基準マーカから選択するのが望ましい。   At this time, in order to improve the accuracy of the calibration, all the corresponding points to be obtained are not obtained from one reference marker (12 or 14), but, for example, the first reference marker 12 and the second reference marker 14 to 3 It is desirable to select from both reference markers, such as selecting point by point.

なお、本実施例にあっては、画像I(x、y)の中には、第1基準マーカ12と第2基準マーカ14が写っているため、最高18組の対応点を探すことができる。これは、キャリブレーションに必要な6組よりも多くなっている。そのため、上述したように、6組の対応点のみから(式5)を解いてもよいし、18組全ての対応点を探して(式5)を解き、解の精度を高めるようにしてもよい。 In the present embodiment, since the first reference marker 12 and the second reference marker 14 are shown in the image I 1 (x, y), a maximum of 18 corresponding points can be searched. it can. This is more than the six sets required for calibration. Therefore, as described above, (Equation 5) may be solved from only 6 pairs of corresponding points, or (Equation 5) may be solved by searching for all 18 pairs of corresponding points to improve the accuracy of the solution. Good.

なお、対応点の特定方法は、画像I(x、y)の中に写った第1基準マーカ12と第2基準マーカ14の頂点の座標を、操作者が目視で特定してもよいし、画像I(x、y)に写った第1基準マーカ12と第2基準マーカ14頂点の位置を自動的に検出してもよい。 As a method for identifying the corresponding points, the operator may visually identify the coordinates of the vertices of the first reference marker 12 and the second reference marker 14 shown in the image I 1 (x, y). The positions of the vertices of the first reference marker 12 and the second reference marker 14 shown in the image I 1 (x, y) may be automatically detected.

以下、第1基準マーカ12の頂点の位置9箇所と、第2基準マーカ14の頂点の位置9箇所を、操作者が目視で特定する場合を例にあげて説明する。操作者が対応点指示開始スイッチ117を操作すると(図6のS1)、図7に示すように、対応点指示部72に記憶されていた、第1基準マーカ12と第2基準マーカ14が鮮明に写った画像I(x、y)にカーソルKが重畳表示されて、画像表示手段100に表示される(図6のS2)。カーソルKは、その表示位置を、カーソル移動スイッチ118の操作によって、図7に矢印で示す4方向に移動可能な構成になっている。 Hereinafter, an example in which the operator visually identifies the nine vertex positions of the first reference marker 12 and the nine vertex positions of the second reference marker 14 will be described. When the operator operates the corresponding point instruction start switch 117 (S1 in FIG. 6), as shown in FIG. 7, the first reference marker 12 and the second reference marker 14 stored in the corresponding point instruction unit 72 are clear. The cursor K is superimposed on the image I 1 (x, y) shown in FIG. 6 and displayed on the image display means 100 (S2 in FIG. 6). The cursor K is configured such that its display position can be moved in four directions indicated by arrows in FIG.

操作者は、画像表示手段100で画像を確認しながら、カーソル移動スイッチ118を操作してカーソルKを移動させながら(図6のS3)、画像I(x、y)に写った第1基準マーカ12の頂点の位置と、カーソルKの交点の位置とが合致したことを確認して(図6のS4)、その合致した位置座標を、第1基準マーカ12の頂点番号とともに、カメラパラメータ算出部74に記憶する(図6のS5)。ここで、各基準マーカ10の頂点位置には、1から9の頂点番号が付与されている。すなわち、左から右、上から下の順に、左上の頂点には1、右上の頂点には3、左下の頂点には7、右下の頂点には9という番号がそれぞれ順に付けられているものとする。 The operator operates the cursor moving switch 118 while moving the cursor K while confirming the image on the image display means 100 (S3 in FIG. 6), and the first reference shown in the image I 1 (x, y). After confirming that the position of the vertex of the marker 12 and the position of the intersection of the cursor K are matched (S4 in FIG. 6), camera parameters are calculated using the matched position coordinates together with the vertex number of the first reference marker 12. This is stored in the unit 74 (S5 in FIG. 6). Here, vertex numbers 1 to 9 are assigned to the vertex positions of the respective reference markers 10. That is, from left to right, top to bottom, the top left vertex is numbered 1, the top right vertex is 3, the bottom left vertex is 7, the bottom right vertex is 9, and so on. And

基準マーカ12の頂点の座標を特定する操作が、第1基準マーカ12の9個の頂点全てに対して行われ(図6のS6)、さらに、第2基準マーカ14に対しても、同様にして9個の頂点の座標が特定され、特定された頂点の座標は、カメラパラメータ算出部74に記憶される(図6のS7)。   The operation of specifying the coordinates of the vertexes of the reference marker 12 is performed on all nine vertices of the first reference marker 12 (S6 in FIG. 6), and the same applies to the second reference marker 14. The coordinates of the nine vertices are identified, and the coordinates of the identified vertices are stored in the camera parameter calculation unit 74 (S7 in FIG. 6).

18個の頂点の座標が特定されると、カメラパラメータ算出部74にて、記憶された頂点の座標値と、それぞれの座標値に対応する第1基準マーカ12、第2基準マーカ14の3次元座標値が(式5)に代入され、1つの基準マーカに対して18本の連立方程式が導出される(図6のS8)。   When the coordinates of the 18 vertices are specified, the camera parameter calculation unit 74 stores the coordinate values of the stored vertices and the three-dimensional of the first reference marker 12 and the second reference marker 14 corresponding to the respective coordinate values. The coordinate values are substituted into (Expression 5), and 18 simultaneous equations are derived for one reference marker (S8 in FIG. 6).

この連立方程式を、P11からP34について解く(図6のS9)ことによって、第1カメラ22のキャリブレーションが完了する。本実施例では、未知数12個に対して36本の連立方程式が導出されるため、そのうち任意の12本を選択してこれを解いてもよいし、18本の連立方程式を満足する、最も誤差の小さいP11からP34を算出してもよい。なお、算出されたP11からP34の値は、座標変換テーブル作成手段80に記憶される。 The simultaneous equations and solving for P 34 from P 11 (S9 in FIG. 6), the calibration of the first camera 22 is completed. In this embodiment, since 36 simultaneous equations are derived for 12 unknowns, any 12 of them may be selected and solved, or the most error that satisfies 18 simultaneous equations. it may be calculated P 34 from a small P 11. The calculated values of P 11 to P 34 are stored in the coordinate conversion table creating unit 80.

以上の手続きが、他のカメラ(24、26、28)で撮影された画像I(x、y)に対しても同様に施され(図6のS10)、カメラ(22、24、26、28)のキャリブレーションを完了する。 The above procedure is similarly applied to the image I i (x, y) photographed by the other camera (24, 26, 28) (S10 in FIG. 6), and the camera (22, 24, 26, 28) Complete the calibration.

なお、一連のキャリブレーション操作の中で使用した、画像モニタスイッチ115とカメラ選択スイッチ116、対応点指示開始スイッチ117、カーソル移動スイッチ118は、キャリブレーション操作にのみ用いられるスイッチであるため、キャリブレーション操作を完了したら取り外し、再度キャリブレーション操作を行う必要性が生じたときに、再接続できるようにしておくのが望ましい。   Note that the image monitor switch 115, the camera selection switch 116, the corresponding point instruction start switch 117, and the cursor movement switch 118 used in the series of calibration operations are switches used only for the calibration operation. It is desirable to remove it when the operation is completed and to be able to reconnect when it becomes necessary to perform the calibration operation again.

次に、本実施例に係る車両用周囲監視装置5における画像変換と画像合成の流れについて、図8のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the flow of image conversion and image composition in the vehicle surroundings monitoring device 5 according to the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

座標変換テーブル作成手段80において、4台のカメラ(22、24、26、28)で撮影した各々の画像I(x、y)を車両150の真上から俯瞰した俯瞰画像に変換し、変換された4枚の俯瞰画像を1枚の画像に合成するための座標変換テーブルが作成される(図8のS1)。 In the coordinate conversion table creating means 80, each image I i (x, y) photographed by the four cameras (22, 24, 26, 28) is converted into a bird's-eye view seen from directly above the vehicle 150 and converted. A coordinate conversion table for synthesizing the four overhead images thus obtained into one image is created (S1 in FIG. 8).

具体的には、第1カメラ22用の座標変換テーブルとして、変換・合成前のx座標を表す第1xテーブルTx1(x、y)と、変換・合成前のy座標を表す第1yテーブルTy1(x、y)の2つのテーブルが作成される。 Specifically, as a coordinate conversion table for the first camera 22, a first x table T x1 (x, y) representing an x coordinate before conversion / combination and a first y table T representing a y coordinate before conversion / combination. Two tables of y1 (x, y) are created.

これらの座標変換テーブルの作成には、カメラのキャリブレーション操作で得られた、(式5)のP11からP34の12個のパラメータ値が用いられ、予め、変換後、あるいは合成後の画像の任意の座標に格納される、変換前、あるいは合成前の画像の座標値を計算することによって作成される。作成された座標変換テーブルは、座標変換テーブル作成手段80の中に記憶される(図8のS2)。 The creation of these coordinate conversion table, obtained in the calibration operation of the camera, the 12 parameter values P 34 from P 11 is used in Equation (5), pre-converted, or the image after the synthesis It is created by calculating the coordinate value of the image before conversion or before composition, which is stored in arbitrary coordinates. The created coordinate conversion table is stored in the coordinate conversion table creating means 80 (S2 in FIG. 8).

なお、第1カメラ22以外のカメラに対しても、同様にして座標変換テーブルが作成される。すなわち、第2カメラ24に対しては、変換後のx座標を表す第2xテーブルTx2(x、y)と、変換後のy座標を表す第2yテーブルTy2(x、y)の2枚が作成され、第3カメラ26に対しては、変換後のx座標を表す第3xテーブルTx3(x、y)と、変換後のy座標を表す第3yテーブルTy3(x、y)の2枚が作成され、第4カメラ28に対しては、変換後のx座標を表す第4xテーブルTX4(x、y)と、変換後のy座標を表す第4yテーブルTy4(x、y)の2枚が作成される。 A coordinate conversion table is similarly created for cameras other than the first camera 22. That is, for the second camera 24, two sheets, a second x table T x2 (x, y) representing the converted x coordinate and a second y table T y2 (x, y) representing the converted y coordinate. For the third camera 26, the third x table T x3 (x, y) representing the converted x coordinate and the third y table T y3 (x, y) representing the y coordinate after conversion. Two sheets are created, and for the fourth camera 28, a fourth x table T X4 (x, y) representing the converted x coordinate and a fourth y table T y4 (x, y) representing the converted y coordinate. ) Are created.

次に、作成された座標変換テーブルの作用について具体的に説明する。撮影された画像I(x、y)を俯瞰画像に変換し、さらに4台のカメラ(22、24、26、28)で撮影された各々の画像I(x、y)をそれぞれ俯瞰画像に変換して、4枚の俯瞰画像を1枚の画像に合成して生成される合成画像をL(x、y)とする。 Next, the action of the created coordinate conversion table will be specifically described. The photographed image I 1 (x, y) is converted into an overhead image, and each of the images I i (x, y) photographed by four cameras (22, 24, 26, 28) is overhead image. And a combined image generated by combining the four overhead images into one image is L (x, y).

このとき、第1xテーブルにTx1(x、y)=α、第1yテーブルにTy1(x、y)=βという値が格納されていたとすると、合成画像L(x、y)の画素(x、y)に、濃淡値I(α、β)を格納することによって、画像の変換と合成が実行されることになる。 At this time, assuming that the value of T x1 (x, y) = α is stored in the first x table and the value of T y1 (x, y) = β is stored in the first y table, the pixel of the composite image L (x, y) ( By storing the gray value I 1 (α, β) in x, y), image conversion and composition are executed.

シフトポジション検出手段120にて車両150のシフトポジションが後退位置にあることが検出されるか(図8のS3)、あるいは、起動スイッチ112が操作されたことが検出される(図8のS4)と、そのときに画像表示手段100に表示されていた表示内容が記憶される(図8のS5)とともに、第1デコーダ23、第2デコーダ25、第3デコーダ27、第4デコーダ29にトリガがかかり、4台のカメラ(22、24、26、28)から、同時に画像入力が行われる(図8のS6)。   Whether the shift position detecting means 120 detects that the shift position of the vehicle 150 is in the reverse position (S3 in FIG. 8) or that the start switch 112 has been operated (S4 in FIG. 8). Then, the display contents displayed on the image display means 100 at that time are stored (S5 in FIG. 8), and the first decoder 23, the second decoder 25, the third decoder 27, and the fourth decoder 29 are triggered. Thus, image input is performed simultaneously from the four cameras (22, 24, 26, 28) (S6 in FIG. 8).

第1カメラ22で撮影された画像は、第1デコーダ23にて、コンポジット信号からコンポーネント信号に変換され、変換されたコンポーネント信号のうち輝度信号は、ディジタル信号に変換されて、画像I(x、y)が生成される。残りのカメラ(24、26、28)で撮影された画像も同様に、デコーダを通して、画像I(x、y)、I(x、y)、I(x、y)にそれぞれ変換される。 The image captured by the first camera 22 is converted from the composite signal to the component signal by the first decoder 23, and the luminance signal of the converted component signals is converted into a digital signal, and the image I 1 (x , Y) is generated. Similarly, the images taken by the remaining cameras (24, 26, 28) are converted into images I 2 (x, y), I 3 (x, y), and I 4 (x, y) through the decoder, respectively. The

入力された4枚の画像I(x、y)は、座標変換手段90の作用によって、座標変換テーブル格納部84に格納された座標変換テーブルを参照し、先に説明した規則に従って、座標の置き換えが行われ、合成画像L(x、y)が生成される(図8のS7)。 The input four images I i (x, y) are coordinated according to the rules described above with reference to the coordinate conversion table stored in the coordinate conversion table storage unit 84 by the action of the coordinate conversion means 90. Replacement is performed, and a composite image L (x, y) is generated (S7 in FIG. 8).

座標変換テーブルを利用した上記操作を行った後、座標変換された画像に対して、車両150を表す固定パターン160が重畳され、図9に示す画像が生成される。この画像が、画像表示手段100に表示される(図8のS8)。以降、図8のS6からS8が繰り返される。   After performing the above operation using the coordinate conversion table, the fixed pattern 160 representing the vehicle 150 is superimposed on the coordinate-converted image, and the image shown in FIG. 9 is generated. This image is displayed on the image display means 100 (S8 in FIG. 8). Thereafter, S6 to S8 in FIG. 8 are repeated.

シフトポジション検出手段120によってシフトポジションが後退位置以外にあることが検出されるか(図8のS9)、もしくは、終了スイッチ114が操作されたことが検出される(図8のS10)と、画像表示手段100に表示されていた車両周囲の様子を表す画像が消され、車両用周囲監視装置5が動作する前の表示内容が表示される(図8のS11)。   When it is detected by the shift position detecting means 120 that the shift position is other than the reverse position (S9 in FIG. 8) or the end switch 114 is detected (S10 in FIG. 8), the image is displayed. The image representing the vehicle surroundings displayed on the display means 100 is erased, and the display content before the vehicle surrounding monitoring device 5 is operated is displayed (S11 in FIG. 8).

このように構成された本発明に係る第1の車載カメラ用キャリブレーション装置によれば、撮影手段により撮影された画像に対し、領域特定手段が、基準マーカを含む領域を特定し、コントラスト算出手段が、特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出し、コントラスト判断手段が、算出された値が所定値よりも大きいか否かを判断し、もし算出された値が所定値よりも小さいときは、第1露出制御手段によって撮影手段の露出を変更した後、第1撮影指示手段からの指示に従って、再度撮影手段により撮影を行い、撮影された画像に対して、コントラスト算出手段が、特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出し、コントラスト判断手段が、算出された値が所定値よりも大きいと判断したとき、撮影された画像を用いて、キャリブレーション実行手段によってカメラのキャリブレーションを行うことにより、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、照明環境によらず、カメラのキャリブレーションを確実に行うことができる。   According to the first on-vehicle camera calibration device according to the present invention configured as described above, the region specifying unit specifies the region including the reference marker for the image shot by the shooting unit, and the contrast calculating unit. Calculates a value corresponding to the contrast in the specified region, and the contrast determination means determines whether the calculated value is larger than a predetermined value, and if the calculated value is larger than the predetermined value, When it is small, after changing the exposure of the photographing means by the first exposure control means, the photographing means takes a picture again according to the instruction from the first photographing instruction means, and the contrast calculating means for the photographed image, A value corresponding to the contrast in the specified area is calculated, and when the contrast determination unit determines that the calculated value is greater than a predetermined value, the captured image is By calibrating the camera with the calibration execution means, the coordinates of the feature points in the reference marker appearing in the image can be accurately measured, so that the camera calibration can be reliably performed regardless of the lighting environment. It can be carried out.

なお、本実施例では、基準マーカとして市松模様を使用したが、市松模様に限定されることはない。すなわち、市松模様の頂点のように、特徴点の位置を特定でき、なおかつ、1台のカメラで撮影した画像の中から、最低6個の特徴点の座標と、それらの特徴点の3次元座標との対応付けが出来さえすれば、別の形態の基準マーカを用いてもよい。   In this embodiment, a checkered pattern is used as the reference marker, but the checkered pattern is not limited to this. That is, the positions of feature points such as checkerboard vertices can be specified, and the coordinates of at least six feature points and the three-dimensional coordinates of those feature points from an image photographed by one camera are used. As long as it can be associated with, another type of reference marker may be used.

本実施例は、本発明である第2の車載カメラ用キャリブレーション装置(以下、車載カメラ用キャリブレーション装置3)を、車両に設置した複数のカメラで撮影した車両周囲の画像を、運転者に見やすい形態で表示する車両用周囲監視装置6に適用したものである。   In this embodiment, a vehicle surrounding image captured by a plurality of cameras installed in a vehicle with the second on-vehicle camera calibration device (hereinafter referred to as an on-vehicle camera calibration device 3) according to the present invention is shown to the driver. The present invention is applied to the vehicle surrounding monitoring device 6 that displays in an easy-to-view form.

特に、本実施例は、カメラのキャリブレーションを行うために、車両の外部に配置された基準マーカを撮影する際、カメラの露出を変更する度に、同じカメラから、露出が変更された複数の画像を撮影し、撮影された画像の中から、基準マーカを含む領域が最も鮮明に撮影された画像を選択して、選択された画像を用いて、カメラのキャリブレーションを行うものである。   In particular, in this embodiment, in order to calibrate the camera, when photographing a reference marker arranged outside the vehicle, each time the camera exposure is changed, a plurality of exposures changed from the same camera. An image is photographed, an image in which a region including the reference marker is photographed most clearly is selected from the photographed images, and the camera is calibrated using the selected image.

図10は、本発明の実施形態に係る車両用周囲監視装置6の構成を示すブロック図である。本発明に係る車両用周囲監視装置6は、路面に設置された白黒の明暗パターンを有する基準マーカ10と、車両150(図2参照)に設置され、車両周囲の互いに異なる方向の画像を撮影する複数のカメラで構成され、第2撮影指示手段36からの指示によって撮影を行う撮影手段20と、撮影手段20で撮影した画像の中から、基準マーカ10を含む領域の位置を特定する領域特定手段30と、領域特定手段30で特定した基準マーカ10を含む領域のコントラストに対応する値Cを算出するコントラスト算出手段40と、撮影された画像の中から、値Cが所定値よりも大きく、かつ値Cが最大である画像を選択する画像選択手段55と、撮影手段20を構成するカメラの露出を、複数段階に渡って所定回数変更する第2露出変更手段62と、第2露出変更手段62からの指示によって、所定回数露出が変更される度に、撮影手段20に対して撮影の指示を出す第2撮影指示手段36と、カメラのキャリブレーションを実行するキャリブレーション実行手段70と、キャリブレーションの結果に基づいて、座標変換テーブルを作成する座標変換テーブル作成手段80と、撮影手段20で撮影した画像を座標変換して俯瞰画像に変換する座標変換手段90と、座標変換された画像を表示する画像表示手段100と、車両用周囲監視装置6の起動や終了、およびカメラのキャリブレーション操作の内容を指示する操作スイッチ110と、車両150のシフトポジションが後退位置にあることを検出するシフトポジション検出手段120とからなる。   FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the vehicle surrounding monitoring device 6 according to the embodiment of the present invention. The vehicle surrounding monitoring apparatus 6 according to the present invention is installed in a reference marker 10 having a black and white light and dark pattern installed on a road surface and a vehicle 150 (see FIG. 2), and photographs images in different directions around the vehicle. An imaging unit 20 configured by a plurality of cameras and performing imaging in accordance with an instruction from the second imaging instruction unit 36, and an area specifying unit for specifying the position of an area including the reference marker 10 among images captured by the imaging unit 20 30 and a contrast calculating means 40 for calculating a value C corresponding to the contrast of the area including the reference marker 10 specified by the area specifying means 30, and the value C is larger than a predetermined value among the captured images, and An image selecting means 55 for selecting an image having the maximum value C, and a second exposure changing means 62 for changing the exposure of the camera constituting the photographing means 20 a predetermined number of times over a plurality of stages. In response to an instruction from the second exposure changing means 62, every time the exposure is changed a predetermined number of times, the second photographing instruction means 36 for giving a photographing instruction to the photographing means 20 and calibration for executing camera calibration An execution means 70, a coordinate conversion table creation means 80 for creating a coordinate conversion table based on the result of calibration, a coordinate conversion means 90 for converting an image photographed by the photographing means 20 into a bird's eye image, and The image display means 100 for displaying the coordinate-converted image, the operation switch 110 for instructing the start and end of the vehicle surrounding monitoring device 6 and the contents of the camera calibration operation, and the shift position of the vehicle 150 are set to the reverse position. It comprises shift position detecting means 120 for detecting the presence.

このうち、基準マーカ10と、撮影手段20と、領域特定手段30と、第2撮影指示手段36と、コントラスト算出手段40と、画像選択手段55と、第2露出変更手段62と、キャリブレーション実行手段70と、操作スイッチ110の一部(画像モニタスイッチ115、カメラ選択スイッチ116、対応点指示開始スイッチ117、カーソル移動スイッチ118)が、本発明の車載カメラ用キャリブレーション装置3を構成する。   Among these, the reference marker 10, the imaging unit 20, the region specifying unit 30, the second imaging instruction unit 36, the contrast calculation unit 40, the image selection unit 55, the second exposure change unit 62, and the calibration execution. The means 70 and a part of the operation switch 110 (image monitor switch 115, camera selection switch 116, corresponding point instruction start switch 117, cursor movement switch 118) constitute the in-vehicle camera calibration device 3 of the present invention.

なお、基準マーカ10、撮影手段20、キャリブレーション実行手段70、および操作スイッチ110の詳細な構成は、第1実施例と同様である。   The detailed configurations of the reference marker 10, the photographing unit 20, the calibration execution unit 70, and the operation switch 110 are the same as those in the first embodiment.

本車両用周囲監視装置6は、車両150に設置された各カメラ(22、24、26、28)のキャリブレーションを行った後、その結果を利用して、各カメラ(22、24、26、28)で撮影した画像を車両150の上空から俯瞰した画像に変換し、さらに俯瞰画像に変換された画像同士を1枚の画像に合成して運転者に提示するものである。このうち、画像変換、および画像合成は、第1実施例と同様の作用になるため、ここでは、カメラのキャリブレーション操作の部分のみ、その作用の流れを図11のフローチャートに基づいて説明する。   The vehicle surrounding monitoring device 6 calibrates each camera (22, 24, 26, 28) installed in the vehicle 150, and then uses the result to calibrate each camera (22, 24, 26, 28). 28), the image captured in 28) is converted into an image viewed from above the vehicle 150, and the images converted into the overhead image are combined into a single image and presented to the driver. Of these, image conversion and image composition are the same as those in the first embodiment, and therefore, only the camera calibration operation portion will be described with reference to the flowchart of FIG.

車両150には、第1実施例と同様に、第1カメラ22から第4カメラ28までの4台のカメラが設置されているものとする。   Assume that four cameras from the first camera 22 to the fourth camera 28 are installed in the vehicle 150 as in the first embodiment.

まず、車両150が、キャリブレーションを行うための所定の場所に置かれる(図11のS2)。   First, the vehicle 150 is placed at a predetermined place for calibration (S2 in FIG. 11).

キャリブレーションを行う操作者は、予め寸法が計測された(図11のS1)、市松模様からなる基準マーカ10を、車両150の4隅に設置し(図11のS3)、次に、画像モニタスイッチ115を操作して、撮影手段20で撮影した画像を画像表示手段100で観測できる状態にし、さらに、カメラ選択スイッチ116を操作して、第1カメラ22から第4カメラ28のうち、画像を観測するカメラを選択する。   The operator who performs the calibration installs the reference markers 10 having checkered patterns whose dimensions have been measured in advance (S1 in FIG. 11) at the four corners of the vehicle 150 (S3 in FIG. 11), and then the image monitor. The switch 115 is operated so that the image captured by the imaging unit 20 can be observed by the image display unit 100, and the camera selection switch 116 is operated to display an image from the first camera 22 to the fourth camera 28. Select the camera to be observed.

ここで、操作者は、まず、第1実施例に記載した手順に従って、基準マーカ(12、14、16、18)が、途切れなく、各カメラ(22、24、26、28)に写るように、設置位置の微調整を行う(図11のS4)。   Here, the operator first follows the procedure described in the first embodiment so that the reference markers (12, 14, 16, 18) can be seen in each camera (22, 24, 26, 28) without interruption. Then, the installation position is finely adjusted (S4 in FIG. 11).

基準マーカ10の設置位置の微調整が終了した後、各基準マーカ10の頂点の3次元座標が、第1実施例で説明した手順によって、図3に示すように算出される(図11のS5)。   After the fine adjustment of the installation position of the reference marker 10 is completed, the three-dimensional coordinates of the vertex of each reference marker 10 are calculated as shown in FIG. 3 by the procedure described in the first embodiment (S5 in FIG. 11). ).

次に、操作者は、領域特定手段30の作用によって、第1実施例に記載した手順に従って、撮影された画像の中から、基準マーカ10が写っている領域のおおよその位置を特定する(図11のS6)。   Next, the operator specifies the approximate position of the area in which the reference marker 10 is captured from the captured image according to the procedure described in the first embodiment by the action of the area specifying unit 30 (see FIG. 11 S6).

この操作によって、図4に示すように、第1カメラ22から入力された画像I(x、y)の中で、第1基準マーカ12が写っている矩形領域R11と第2基準マーカ14が写っている矩形領域R12が特定される。さらに、特定された矩形領域R11とR12の左上の頂点の座標と右下の頂点の座標が、コントラスト算出手段40に記憶される。 By this operation, as shown in FIG. 4, in the image I 1 (x, y) input from the first camera 22, the rectangular region R 11 in which the first reference marker 12 is reflected and the second reference marker 14. rectangular area R 12 is identified that is captured. Further, the coordinates of the upper left vertex and the coordinates of the lower right vertex of the specified rectangular regions R 11 and R 12 are stored in the contrast calculation means 40.

基準マーカ10を含む矩形領域を特定する手続きが、第2カメラ24、第3カメラ26、第4カメラ28で撮影された画像に対しても、同様にして順次行われる。   The procedure for specifying a rectangular area including the reference marker 10 is sequentially performed in the same manner for images taken by the second camera 24, the third camera 26, and the fourth camera 28.

次に、第2露出変更手段62の作用によって、撮影手段20の露出量が、複数段階にわたって、所定回数変更される。このとき、第2撮影指示手段36の指示によって、露出量が変更される度に、撮影手段20により、所定回数画像の撮影が行われる(図11のS7)。ここで、a番目のカメラでb番目に撮影された画像をIab(x、y)で表すことにする。 Next, the exposure amount of the photographing unit 20 is changed a predetermined number of times over a plurality of stages by the action of the second exposure changing unit 62. At this time, every time the exposure amount is changed in accordance with an instruction from the second imaging instruction unit 36, the imaging unit 20 captures an image a predetermined number of times (S7 in FIG. 11). Here, it is assumed that an image taken b-th by the a-th camera is represented by I ab (x, y).

露出の変更方法は、使用するカメラの仕様に応じて決めればよいが、例えば、最初に、その時の外部環境の明るさに応じて決められた露出量によって撮影した後、当該露出量に対して、−2EV、−1EV、+1EV、+2EVの順に露出量を変更すればよい。この場合、異なる露出量で、合計5枚の画像が撮影される。こうして撮影された画像は、画像選択手段55に記憶される。   The method of changing the exposure may be determined according to the specifications of the camera to be used. For example, first, after photographing with the exposure amount determined according to the brightness of the external environment at that time, , -2EV, -1EV, + 1EV, + 2EV in this order. In this case, a total of five images are taken with different exposure amounts. The image thus shot is stored in the image selection means 55.

4台のカメラ(22、24、26、28)で画像の撮影が完了した(図11のS8)後、コントラスト算出手段40によって、4台のカメラ(22、24、26、28)で、各々所定回数ずつ撮影された画像Iab(x、y)に対して、領域特定手段30で特定された各矩形領域Rij(i=1、2、3、4。j=1、2。)の中の画像Iab(x、y)のコントラストに対応する値Cが算出される(図11のS9)。値Cの数値化には、様々な方法が考えられるが、ここでは、第1実施例で説明した(式1)によって算出されるものとする。 After image capture with the four cameras (22, 24, 26, 28) is completed (S8 in FIG. 11), the contrast calculation means 40 causes each of the four cameras (22, 24, 26, 28) to For each image I ab (x, y) photographed a predetermined number of times, each rectangular area R ij (i = 1, 2, 3, 4, j = 1, 2) specified by the area specifying means 30. A value C corresponding to the contrast of the image I ab (x, y) in the middle is calculated (S9 in FIG. 11). Various methods can be considered for digitizing the value C. Here, it is assumed that the value C is calculated by (Equation 1) described in the first embodiment.

次に、画像選択手段55によって、4台のカメラ(22、24、26、28)の各々で撮影された複数の画像Iab(x、y)の中から、基準マーカ10を含む矩形領域毎(図11のS11)に、先に算出した、各矩形領域Rij(i=1、2、3、4。j=1、2。)の中の画像Iab(x、y)のコントラストに対応する値Cが、予め決めておいた所定値Cthよりも大きく、かつ最大になる画像が選択される(図11のS10)。 Next, each rectangular region including the reference marker 10 is selected from the plurality of images I ab (x, y) photographed by each of the four cameras (22, 24, 26, 28) by the image selection means 55. (S11 in FIG. 11), the contrast of the image I ab (x, y) in each rectangular area R ij (i = 1, 2, 3, 4, j = 1, 2) calculated previously is set. An image in which the corresponding value C is larger than the predetermined value Cth that has been determined in advance and maximizes is selected (S10 in FIG. 11).

値Cが、予め決めておいた所定値Cthよりも大きく、かつ最大になる画像が選択されたら(図11のS12がYesのとき)、その領域番号Rijと、対応する画像Iab(x、y)とが、対応点指示部72に送られる(図11のS13)。 When an image whose value C is larger than a predetermined value Cth and is maximized is selected (when S12 in FIG. 11 is Yes), the region number R ij and the corresponding image I ab (x , Y) is sent to the corresponding point instruction section 72 (S13 in FIG. 11).

もし、値Cが、予め決めておいた所定値Cthよりも大きい画像が選択されなかったとき(図11のS12がNoのとき)は、撮影手段20の露出量が、再度、複数段階にわたって、所定回数変更される。このときの露出変更量は、1回目の露出変更量に対して大きく設定される。さらに、第2撮影指示手段36の指示によって、露出量が変更される度に、撮影手段20により、再度、所定回数画像の撮影が行われる(図11のS14)。   If an image whose value C is larger than the predetermined value Cth determined in advance is not selected (when S12 in FIG. 11 is No), the exposure amount of the photographing means 20 is again over a plurality of stages. Changed a predetermined number of times. The exposure change amount at this time is set larger than the first exposure change amount. Further, every time the exposure amount is changed in accordance with an instruction from the second imaging instruction unit 36, the imaging unit 20 captures an image again a predetermined number of times (S14 in FIG. 11).

所定回数の撮影が行われた後、再度、図11のS10に移行して、先ほどと同様に、コントラストに対応する値Cの算出と、所定の条件を満足する画像の選択が行われる。   After shooting a predetermined number of times, the process proceeds to S10 in FIG. 11 again, and the value C corresponding to the contrast is calculated and the image satisfying the predetermined condition is selected as before.

以上の手続きが、4台のカメラ(22、24、26、28)に対して順次行われ(図11のS15)、全ての基準マーカ10が高いコントラストで写った画像が取得される。   The above procedure is sequentially performed on the four cameras (22, 24, 26, and 28) (S15 in FIG. 11), and an image in which all the reference markers 10 are captured with high contrast is acquired.

この後、対応点指示部72に送られた画像を用いて、図6のフローチャートに沿って、カメラのキャリブレーションが行われる。キャリブレーションの作用は、第1実施例に記載した通りであるため、ここでは説明を割愛する。   Thereafter, using the image sent to the corresponding point instruction unit 72, the camera is calibrated according to the flowchart of FIG. Since the function of calibration is as described in the first embodiment, the description is omitted here.

キャリブレーションが実行された後、図8のフローチャートに従って、座標変換テーブル作成手段80にて座標変換テーブルが作成され、作成された座標変換テーブルに基づいて、各カメラで撮影された画像I(x、y)が、座標変換手段90によって車両を真上から見下ろした画像に変換され、さらに1枚の画像に合成されて、画像表示手段100に表示される。 After the calibration is performed, a coordinate conversion table is created by the coordinate conversion table creating means 80 according to the flowchart of FIG. 8, and based on the created coordinate conversion table, images I i (x , Y) is converted into an image obtained by looking down the vehicle from directly above by the coordinate conversion means 90, further synthesized into one image, and displayed on the image display means 100.

このように構成された本第2実施形態に係る車載カメラ用キャリブレーション装置3によれば、第2露出制御手段によって撮影手段の露出が所定回数変更される度に、第2撮影指示手段からの指示に従って、撮影手段によって撮影された複数の画像に対して、コントラスト算出手段によって領域特定手段で特定された基準マーカを含む領域のコントラストに対応する値が算出され、画像選択手段によって、算出されたコントラストに対応する値が所定値よりも大きく、かつ前記コントラストに対応する値が最大である画像が選択され、選択された画像を用いてキャリブレーション実行手段によってカメラのキャリブレーションを行うことにより、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、照明環境によらず、カメラのキャリブレーションを確実に行うことができる。   According to the on-vehicle camera calibration device 3 according to the second embodiment configured as described above, every time the exposure of the photographing unit is changed a predetermined number of times by the second exposure control unit, the second photographing instruction unit In accordance with the instruction, a value corresponding to the contrast of the area including the reference marker specified by the area specifying means is calculated by the contrast calculating means for the plurality of images taken by the imaging means, and calculated by the image selecting means. An image having a value corresponding to contrast larger than a predetermined value and having a maximum value corresponding to the contrast is selected, and the camera is calibrated by the calibration execution means using the selected image. Can accurately measure the coordinates of the feature points in the reference marker reflected in the Calibration of the camera can be reliably performed.

本実施例は、本発明である第3の車載カメラ用キャリブレーション装置(以下、車載カメラ用キャリブレーション装置4)を、車両に設置した複数のカメラで撮影した車両周囲の画像を、運転者に見やすい形態で表示する車両用周囲監視装置7に適用したものである。   In this embodiment, a vehicle surrounding image obtained by photographing a third on-vehicle camera calibration device (hereinafter referred to as an on-vehicle camera calibration device 4) according to the present invention with a plurality of cameras installed on the vehicle is displayed to the driver. The present invention is applied to the vehicle surrounding monitoring device 7 that displays in an easy-to-view form.

特に、本実施例は、カメラのキャリブレーションを行うために、車両の外部に配置された基準マーカを撮影した後、撮影した画像の中の基準マーカを含む領域が、所定の条件にあったコントラストになるように、撮影した画像のコントラストを補正して、コントラストが補正された画像を用いてカメラのキャリブレーションを行うものである。   In particular, in this embodiment, in order to calibrate the camera, after imaging a reference marker arranged outside the vehicle, a region including the reference marker in the captured image has a contrast that satisfies a predetermined condition. Thus, the contrast of the captured image is corrected, and the camera is calibrated using the image with the corrected contrast.

図12は、本発明の実施形態に係る車両用周囲監視装置7の構成を示すブロック図である。本発明に係る車両用周囲監視装置7は、路面に設置された白黒の明暗パターンを有する基準マーカ10と、車両150(図2参照)に設置され、車両150周囲の互いに異なる方向の画像を撮影する複数のカメラで構成された撮影手段20と、撮影手段20で撮影した画像の中から、基準マーカ10を含む領域の位置を特定する領域特定手段30と、領域特定手段30で特定した基準マーカ10を含む領域のコントラストに対応する値Cを算出するコントラスト算出手段40と、コントラスト算出手段40で算出した値Cが所定値よりも小さいとき、値Cを補正するコントラスト補正手段56と、カメラのキャリブレーションを実行するキャリブレーション実行手段70と、キャリブレーションの結果に基づいて、座標変換テーブルを作成する座標変換テーブル作成手段80と、撮影手段20で撮影した画像を座標変換して俯瞰画像に変換する座標変換手段90と、座標変換された画像を、車両150内に表示する画像表示手段100と、車両用周囲監視装置7の起動や終了、およびカメラのキャリブレーション操作の内容を指示する操作スイッチ110と、車両150のシフトポジションが後退位置にあることを検出するシフトポジション検出手段120とからなる。   FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the vehicle surrounding monitoring device 7 according to the embodiment of the present invention. The vehicle surrounding monitoring apparatus 7 according to the present invention is provided on a reference marker 10 having a black and white light and dark pattern installed on a road surface, and on a vehicle 150 (see FIG. 2), and takes images in different directions around the vehicle 150. A plurality of cameras, a region specifying unit 30 for identifying the position of the region including the reference marker 10 from the images captured by the photographing unit 20, and a reference marker specified by the region specifying unit 30 10, a contrast calculating unit 40 that calculates a value C corresponding to the contrast of the region including 10, a contrast correcting unit 56 that corrects the value C when the value C calculated by the contrast calculating unit 40 is smaller than a predetermined value, Based on the calibration execution means 70 for executing calibration and the result of the calibration, a coordinate conversion table is created. A coordinate conversion table creating means 80; a coordinate conversion means 90 for converting an image photographed by the photographing means 20 into a bird's eye image; an image display means 100 for displaying the coordinate-converted image in the vehicle 150; It comprises an operation switch 110 for instructing the start and end of the vehicle surroundings monitoring device 7 and the contents of the camera calibration operation, and a shift position detecting means 120 for detecting that the shift position of the vehicle 150 is in the reverse position.

このうち、基準マーカ10と、撮影手段20と、領域特定手段30と、コントラスト補正手段56と、キャリブレーション実行手段70と、操作スイッチ110の一部(画像モニタスイッチ115、カメラ選択スイッチ116、対応点指示開始スイッチ117、カーソル移動スイッチ118)が、本発明の車載カメラ用キャリブレーション装置4を構成する。   Among these, the reference marker 10, the photographing unit 20, the region specifying unit 30, the contrast correcting unit 56, the calibration executing unit 70, and a part of the operation switch 110 (image monitor switch 115, camera selection switch 116, corresponding The point indication start switch 117 and the cursor movement switch 118) constitute the in-vehicle camera calibration device 4 of the present invention.

なお、基準マーカ10、撮影手段20、キャリブレーション実行手段70、および操作スイッチ110の詳細な構成は、第1実施例と同様である。   The detailed configurations of the reference marker 10, the photographing unit 20, the calibration execution unit 70, and the operation switch 110 are the same as those in the first embodiment.

本車両用周囲監視装置7は、車両150に設置された各カメラ(22、24、26、28)のキャリブレーションを行った後、その結果を利用して、各カメラ(22、24、26、28)で撮影した画像を車両150の上空から俯瞰した画像に変換し、さらに俯瞰画像に変換された画像同士を1枚の画像に合成して運転者に提示するものである。このうち、画像変換、および画像合成は、第1実施例と同様の作用になるため、ここでは、カメラのキャリブレーション操作の部分のみ、その作用の流れを図13のフローチャートに基づいて説明する。   The vehicle surrounding monitoring device 7 calibrates each camera (22, 24, 26, 28) installed in the vehicle 150, and uses the result to calibrate each camera (22, 24, 26, 28). 28), the image captured in 28) is converted into an image viewed from above the vehicle 150, and the images converted into the overhead image are combined into a single image and presented to the driver. Of these, image conversion and image composition are the same as those in the first embodiment. Therefore, only the camera calibration operation will be described based on the flowchart of FIG.

車両150には、第1実施例と同様に、第1カメラ22から第4カメラ28までの4台のカメラが設置されているものとする。   Assume that four cameras from the first camera 22 to the fourth camera 28 are installed in the vehicle 150 as in the first embodiment.

まず、車両150が、キャリブレーションを行うための所定の場所に置かれる(図13のS2)。   First, the vehicle 150 is placed at a predetermined location for calibration (S2 in FIG. 13).

キャリブレーションを行う操作者は、予め寸法が計測された(図13のS1)、市松模様からなる基準マーカ10を、車両150の4隅に設置し(図13のS3)、次に、画像モニタスイッチ115を操作して、撮影手段20で撮影した画像を画像表示手段100で観測できる状態にし、さらに、カメラ選択スイッチ116を操作して、第1カメラ22から第4カメラ28のうち、画像を観測するカメラを選択する。   The operator who performs the calibration sets the reference markers 10 having checkered patterns whose dimensions have been measured in advance (S1 in FIG. 13) at the four corners of the vehicle 150 (S3 in FIG. 13), and then the image monitor. The switch 115 is operated so that the image captured by the imaging unit 20 can be observed by the image display unit 100, and the camera selection switch 116 is operated to display an image from the first camera 22 to the fourth camera 28. Select the camera to be observed.

ここで、操作者は、まず、第1実施例に記載した手順に従って、基準マーカ(12、14、16、18)が、途切れなく、各カメラ(22、24、26、28)に写るように、設置位置の微調整を行う(図13のS4)。   Here, the operator first follows the procedure described in the first embodiment so that the reference markers (12, 14, 16, 18) can be seen in each camera (22, 24, 26, 28) without interruption. Then, the installation position is finely adjusted (S4 in FIG. 13).

基準マーカ10の設置位置の微調整が終了した後、各基準マーカ10の頂点の3次元座標が、第1実施例で説明した手順によって、図3に示すように算出される(図13のS5)。   After the fine adjustment of the installation position of the reference marker 10 is completed, the three-dimensional coordinates of the vertex of each reference marker 10 are calculated as shown in FIG. 3 by the procedure described in the first embodiment (S5 in FIG. 13). ).

次に、操作者は、領域特定手段30の作用によって、第1実施例に記載した手順に従って、撮影された画像の中から、基準マーカ10が写っている領域のおおよその位置を特定する(図13のS6)。   Next, the operator specifies the approximate position of the area in which the reference marker 10 is captured from the captured image according to the procedure described in the first embodiment by the action of the area specifying unit 30 (see FIG. 13 S6).

この操作によって、図4に示すように、第1カメラ22から入力された画像I(x、y)の中で、第1基準マーカ12が写っている矩形領域R11と第2基準マーカ14が写っている矩形領域R12が特定される。さらに、特定された矩形領域R11とR12の左上の頂点の座標と右下の頂点の座標が、コントラスト補正手段56に記憶される。 By this operation, as shown in FIG. 4, in the image I 1 (x, y) input from the first camera 22, the rectangular region R 11 in which the first reference marker 12 is reflected and the second reference marker 14. rectangular area R 12 is identified that is captured. Further, the coordinates of the upper left vertex and the coordinates of the lower right vertex of the specified rectangular regions R 11 and R 12 are stored in the contrast correction unit 56.

基準マーカ10を含む矩形領域を特定する手続きが、第2カメラ24、第3カメラ26、第4カメラ28で撮影された画像に対しても、同様にして順次行われる。   The procedure for specifying a rectangular area including the reference marker 10 is sequentially performed in the same manner for images taken by the second camera 24, the third camera 26, and the fourth camera 28.

次に、各カメラで撮影された4枚の画像I(x、y)に対して、コントラスト補正手段56によって、領域特定手段30で特定された矩形領域の中のコントラストに対応する値Cが、(式1)によって算出される(図13のS7)。 Next, for the four images I i (x, y) photographed by each camera, the value C corresponding to the contrast in the rectangular area specified by the area specifying means 30 by the contrast correcting means 56 is obtained. , (Equation 1) (S7 in FIG. 13).

画像I(x、y)に写った、基準マーカ10を含む2つの矩形領域から算出された値Cが、ともに、予め決められた所定値Cthよりも大きいとき(図13のS8)、領域番号Rijと撮影された画像I(x、y)は対応点指示部72に送られる(図13のS9)。 When values C calculated from two rectangular areas including the reference marker 10 in the image I i (x, y) are both larger than a predetermined value Cth (S8 in FIG. 13) The number R ij and the captured image I i (x, y) are sent to the corresponding point instruction unit 72 (S9 in FIG. 13).

基準マーカ10を含む2つの矩形領域のうち、一方の矩形領域のみ、算出された値Cが所定値Cthよりも大きいとき(図13のS10がYesのとき)は、値Cが所定値Cthよりも大きい領域番号Rijと撮影された画像I(x、y)が対応点指示部72に送られる(図13のS11)。 When the calculated value C is larger than the predetermined value Cth in only one of the two rectangular areas including the reference marker 10 (when S10 in FIG. 13 is Yes), the value C is higher than the predetermined value Cth. Area number R ij having a larger value and the captured image I i (x, y) are sent to the corresponding point instruction unit 72 (S11 in FIG. 13).

値Cが所定値Cthよりも小さい矩形領域に対しては、コントラスト補正手段56によって、画像I(x、y)のコントラストが補正される(図13のS12)。画像のコントラスト補正には様々な方法が提案されており、そのいずれの方法を用いて行ってもよいが、ここでは、図14に示す画像の濃淡ヒストグラムを利用した方法を用いて行う。 For a rectangular area where the value C is smaller than the predetermined value Cth, the contrast of the image I i (x, y) is corrected by the contrast correcting means 56 (S12 in FIG. 13). Various methods have been proposed for correcting the contrast of an image, and any of these methods may be used, but here, a method using a density histogram of an image shown in FIG. 14 is used.

図14に、図4の画像I(x、y)の中の矩形領域R11の濃淡ヒストグラムHの例を示す。濃淡ヒストグラムは、横軸に、画像で表現可能な濃淡値をとり、縦軸に、画像の中に含まれる各濃淡値を有する画素の総数をとった度数分布表である。画像I(x、y)が8ビットに量子化されているとすると、濃淡ヒストグラムHの横軸は、0から255の値を取り得る。 FIG. 14 shows an example of the density histogram H 1 of the rectangular region R 11 in the image I 1 (x, y) of FIG. The grayscale histogram is a frequency distribution table in which the horizontal axis represents the grayscale values that can be represented by the image, and the vertical axis represents the total number of pixels having each grayscale value included in the image. If the image I 1 (x, y) is quantized to 8 bits, the horizontal axis of the density histogram H 1 can take a value from 0 to 255.

図14の濃淡ヒストグラムHから、画像I(x、y)の中には、最小値Tminから最大値Tmaxの間の濃淡値しか存在せず、画像が取り得る値の範囲である0から255に対して、狭い範囲の値しか持っておらず、画像のコントラストが低いことがわかる。 From the density histogram H 1 in FIG. 14, the image I 1 (x, y) has only a gray value between the minimum value Tmin and the maximum value Tmax in the image I 1 , and from 0, which is a range of values that the image can take. It has only a narrow range of values with respect to 255, and it can be seen that the contrast of the image is low.

ここで、画像のコントラストを高める補正を(式6)によって行う。すなわち、ある画素の補正前の濃淡値をz、補正後の濃淡値をz’とすると、z’は以下のようになる。   Here, correction for increasing the contrast of the image is performed according to (Expression 6). That is, assuming that the gray value before correction of a pixel is z and the gray value after correction is z ′, z ′ is as follows.

(式6)による補正はヒストグラムの伸張と呼ばれ、画像のコントラスト強調を行うときによく用いられる。(式6)に基づいて、矩形領域R11の濃淡値を補正することにより、矩形領域R11のコントラストが強調されて値Cが大きくなる。例えば、図14に示した濃淡ヒストグラムHは、濃淡ヒストグラムHのように補正される。ここで、画像I(x、y)に対してコントラスト補正が行われた画像をI’(x、y)で表すことにする。 Correction according to (Equation 6) is called histogram expansion, and is often used when image contrast enhancement is performed. Based on the equation (6), by correcting the gray values of the rectangular area R 11, it is emphasized contrast of the rectangular region R 11 and the value C is increased. For example, density histogram H 1 shown in FIG. 14 is corrected as density histogram H 2. Here, to be expressed image I i (x, y) an image contrast correction is performed on the I i '(x, y) at.

コントラストが補正された画像I’(x、y)に対して、コントラスト算出手段40によって、再度値Cが算出され(図13のS13)、値Cが所定値Cthよりも大きいと判断されると(図13のS14がYesのとき)、領域番号Rijとコントラスト補正された画像I’(x、y)が対応点指示部72に送られる(図13のS15)。 For the image I i ′ (x, y) whose contrast has been corrected, the contrast calculation means 40 calculates the value C again (S13 in FIG. 13), and determines that the value C is greater than the predetermined value Cth. (When S14 in FIG. 13 is Yes), the region number R ij and the contrast-corrected image I 1 ′ (x, y) are sent to the corresponding point instruction unit 72 (S15 in FIG. 13).

コントラスト補正を行ったにも係わらず、値Cが所定値Cthよりも小さいとき(図13のS14がNoのとき)は、Tmin=Tmin+k、Tmax=Tmax−k(k=1、2、3、…)を新たなTmin、Tmaxとして、(式6)によって、再び、最初の画像に対してコントラスト補正を行う(図13のS12)。これは、ヒストグラムの伸張度合いを高めることによって、コントラスト補正効果を上げるためである。kの値を更新して、元の画像に対する補正を繰り返し、その都度、値Cを確認して、値Cが所定値Cthよりも大きい画像I’(x、y)が得られたら、領域番号Rijとコントラスト補正された画像I’(x、y)が対応点指示部72に送られる(図13のS15)。 Despite the contrast correction, when the value C is smaller than the predetermined value Cth (when S14 in FIG. 13 is No), Tmin = Tmin + k, Tmax = Tmax−k (k = 1, 2, 3, ..) As new Tmin and Tmax, contrast correction is performed again on the first image by (Equation 6) (S12 in FIG. 13). This is to increase the contrast correction effect by increasing the degree of expansion of the histogram. The value of k is updated, the correction for the original image is repeated, the value C is checked each time, and if an image I i ′ (x, y) having a value C greater than the predetermined value Cth is obtained, the region The number R ij and the contrast-corrected image I i ′ (x, y) are sent to the corresponding point instruction unit 72 (S15 in FIG. 13).

また、基準マーカ10を含む2つの領域で、ともに値Cが所定値Cthよりも小さいとき(図13のS10がNoのとき)は、2つの矩形領域とも、コントラスト補正手段56によって、コントラストが補正される(図13のS12)。その結果、値Cが所定値Cthよりも大きいと判断されると、領域番号Rijとコントラスト補正された画像I’(x、y)が対応点指示部72に送られる(図13のS15)。 When the value C is smaller than the predetermined value Cth in the two areas including the reference marker 10 (when S10 in FIG. 13 is No), the contrast correction means 56 corrects the contrast in both of the two rectangular areas. (S12 in FIG. 13). As a result, when it is determined that the value C is larger than the predetermined value Cth, the region number R ij and the contrast-corrected image I i ′ (x, y) are sent to the corresponding point instruction unit 72 (S15 in FIG. 13). ).

コントラスト補正を行ったにも係わらず、値Cが所定値Cthよりも小さいとき(図13のS14でNoのとき)は、先述したようにTmin、Tmaxの値を更新して、コントラスト補正(図13のS12)が繰り返される。   When the value C is smaller than the predetermined value Cth in spite of the contrast correction (No in S14 in FIG. 13), the values of Tmin and Tmax are updated as described above to correct the contrast (see FIG. 13 S12) is repeated.

以上の手続きが、第1カメラ22から第4カメラ28に対して順次行われ(図13のS16)、全ての基準マーカ10が高いコントラストで写った画像が取得される。   The above procedure is sequentially performed from the first camera 22 to the fourth camera 28 (S16 in FIG. 13), and an image in which all the reference markers 10 are captured with high contrast is acquired.

この後、対応点指示部72に送られた画像を用いて、図6のフローチャートに沿って、カメラのキャリブレーションが行われる。キャリブレーションの作用は、第1実施例に記載した通りであるため、ここでは説明を割愛する。   Thereafter, using the image sent to the corresponding point instruction unit 72, the camera is calibrated according to the flowchart of FIG. Since the function of calibration is as described in the first embodiment, the description is omitted here.

キャリブレーションが実行された後、図8のフローチャートに従って、座標変換テーブル作成手段80にて座標変換テーブルが作成され、作成された座標変換テーブルに基づいて、各カメラで撮影された画像I(x、y)が、座標変換手段90によって車両を真上から見下ろした画像に変換され、さらに1枚の画像に合成されて、画像表示手段100に表示される。 After the calibration is performed, a coordinate conversion table is created by the coordinate conversion table creating means 80 according to the flowchart of FIG. 8, and based on the created coordinate conversion table, images I i (x , Y) is converted into an image obtained by looking down the vehicle from directly above by the coordinate conversion means 90, further synthesized into one image, and displayed on the image display means 100.

このように構成された本第3実施形態に係る車載カメラ用キャリブレーション装置4によれば、撮影手段によって撮影された画像から、コントラスト算出手段によって、領域特定手段で特定された基準マーカを含む領域のコントラストに対応する値が算出され、コントラスト判断手段によって、算出されたコントラストに対応する値が所定値よりも小さいと判断されたとき、コントラスト補正手段によって前記コントラストに対応する値が所定値よりも大きくなるように補正され、こうして補正された画像を用いて、キャリブレーション実行手段によってカメラのキャリブレーションを行うことにより、画像に写った基準マーカの中の特徴点の座標を正確に測定でき、そのため、照明環境によらず、カメラのキャリブレーションを確実に行うことができる。   According to the on-vehicle camera calibration device 4 according to the third embodiment configured as described above, an area including the reference marker specified by the area specifying means by the contrast calculating means from the image taken by the photographing means. When the value corresponding to the contrast is calculated and the contrast determining means determines that the value corresponding to the calculated contrast is smaller than the predetermined value, the value corresponding to the contrast is lower than the predetermined value by the contrast correcting means. By correcting the image so that it becomes larger and calibrating the camera using the calibration execution means, the coordinates of the feature points in the reference marker appearing in the image can be accurately measured. Surely calibrate the camera regardless of the lighting environment Door can be.

2 車載カメラ用キャリブレーション装置
5 車両用周囲監視装置
10 基準マーカ
20 撮影手段
30 領域特定手段
35 第1撮影指示手段
40 コントラスト算出手段
50 コントラスト判断手段
60 第1露出変更手段
70 キャリブレーション実行手段
80 座標変換テーブル作成手段
90 座標変換手段
100 画像表示手段
110 操作スイッチ
120 シフトポジション検出手段
2 Car-mounted camera calibration device 5 Vehicle surroundings monitoring device 10 Reference marker 20 Imaging means 30 Area specifying means 35 First imaging instruction means 40 Contrast calculation means 50 Contrast judgment means 60 First exposure change means 70 Calibration execution means 80 Coordinates Conversion table creation means 90 Coordinate conversion means 100 Image display means 110 Operation switch 120 Shift position detection means

Claims (3)

3次元位置を特定できるように配置された特定の明暗模様を有する基準マーカと、
前記基準マーカを含む画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記基準マーカが写っている領域を特定する領域特定手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記領域特定手段によって特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出するコントラスト算出手段と、
前記コントラスト算出手段によって算出された前記コントラストに対応する値が所定の値より大きいか否かを判断するコントラスト判断手段と、
前記コントラストに対応する値が所定の値より大きくなるように、前記撮影手段の露出を変更する第1露出変更手段と、
前記第1露出変更手段によって前記撮影手段の露出を変更した後、前記撮影手段に画像の撮影を行わせる第1撮影指示手段と、前記撮影された画像を用いて、前記撮影手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション実行手段とを有することを特徴とする車載カメラ用キャリブレーション装置。
A reference marker having a specific light and dark pattern arranged so that a three-dimensional position can be specified;
Photographing means for photographing an image including the reference marker;
An area specifying means for specifying an area in which the reference marker is captured from the image shot by the shooting means;
Contrast calculating means for calculating a value corresponding to the contrast in the area specified by the area specifying means from among the images shot by the shooting means;
Contrast determination means for determining whether a value corresponding to the contrast calculated by the contrast calculation means is larger than a predetermined value;
First exposure changing means for changing the exposure of the photographing means so that a value corresponding to the contrast is larger than a predetermined value;
After the exposure of the photographing means is changed by the first exposure changing means, the first photographing instruction means for causing the photographing means to take an image and the photographed image are used to calibrate the photographing means. A vehicle-mounted camera calibration apparatus, comprising: a calibration execution unit for performing the calibration.
3次元位置を特定できるように配置された特定の明暗模様を有する基準マーカと、
前記基準マーカを含む画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記基準マーカが写っている領域を特定する領域特定手段と、
前記撮影手段の露出を複数段階にわたって、所定回数変更する第2露出変更手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記領域特定手段によって特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出するコントラスト算出手段と、
前記第2露出変更手段によって、前記撮影手段の露出が所定回数変更される度に、前記撮影手段に画像の撮影を行わせる第2撮影指示手段と、
前記第2撮影指示手段の指示によって撮影された複数の画像の中から、前記コントラストに対応する値が所定の値より大きく、かつ前記コントラストに対応する値が最大である画像を選択する画像選択手段と、
前記画像選択手段によって選択された画像を用いて、前記撮影手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション実行手段とを有することを特徴とする車載カメラ用キャリブレーション装置。
A reference marker having a specific light and dark pattern arranged so that a three-dimensional position can be specified;
Photographing means for photographing an image including the reference marker;
An area specifying means for specifying an area in which the reference marker is captured from the image shot by the shooting means;
Second exposure changing means for changing the exposure of the photographing means a predetermined number of times over a plurality of stages;
Contrast calculating means for calculating a value corresponding to the contrast in the area specified by the area specifying means from among the images shot by the shooting means;
A second photographing instruction means for causing the photographing means to photograph an image each time the exposure of the photographing means is changed a predetermined number of times by the second exposure changing means;
Image selecting means for selecting an image having a value corresponding to the contrast larger than a predetermined value and having a maximum value corresponding to the contrast from among a plurality of images photographed in accordance with an instruction from the second photographing instruction means. When,
An in-vehicle camera calibration apparatus comprising calibration execution means for calibrating the photographing means using an image selected by the image selection means.
3次元位置を特定できるように配置された特定の明暗模様を有する基準マーカと、
前記基準マーカを含む画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記基準マーカが写っている領域を指定する領域指定手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中から、前記領域特定手段によって特定された領域の中のコントラストに対応する値を算出するコントラスト算出手段と、
前記コントラスト算出手段によって算出されたコントラストに対応する値が、所定の値より大きいことを判断するコントラスト判断手段と、
前記コントラスト判断手段によって、前記コントラストに対応する値が、前記所定の値よりも小さいと判断されたとき、前記コントラストに対応する値を、前記所定の値より大きくなるように補正するコントラスト補正手段とを有し、
前記コントラスト補正手段によって補正された画像を用いて、前記撮影手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション実行手段とを有することを特徴とする車載カメラ用キャリブレーション装置。
A reference marker having a specific light and dark pattern arranged so that a three-dimensional position can be specified;
Photographing means for photographing an image including the reference marker;
An area designating unit for designating an area in which the reference marker is captured from an image photographed by the photographing unit;
Contrast calculating means for calculating a value corresponding to the contrast in the area specified by the area specifying means from among the images shot by the shooting means;
Contrast determination means for determining that a value corresponding to the contrast calculated by the contrast calculation means is greater than a predetermined value;
Contrast correction means for correcting the value corresponding to the contrast to be larger than the predetermined value when the contrast determination means determines that the value corresponding to the contrast is smaller than the predetermined value; Have
An in-vehicle camera calibration apparatus comprising calibration execution means for calibrating the photographing means using the image corrected by the contrast correction means.
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