JP2011232825A - カメラ位置決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するためのカメラ位置を決定することが可能となる、カメラ位置決定方法を提供する。
【解決手段】カメラ位置決定方法は、仮設定工程（ステップＳ１１〜Ｓ１５）と、被写界深度判定工程（ステップＳ２１〜Ｓ２６）と、画素数判定工程（ステップＳ３１〜Ｓ３３）と、再仮設定工程（ステップＳ４１）と、を備え、画素数判定工程において、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数が予め設定した必要画素数未満であると判定した場合は、画素数判定工程で算出した画素数が必要画素数以上と判定されるまで、再仮設定工程と、被写界深度判定工程と、画素数判定工程と、を繰り返す。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ位置決定方法に関し、詳しくは、複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するためのカメラ位置を決定する技術に関する。

従来、自動車等の組付けラインのような複数種類の部品が組み付けられる多品種混合ラインにおいて、車両に組みつけられる複数の部品が正しく設置されているかの検査は、作業者が検査チェックシートを用いて目視によって行っていた。しかし、検査工数が多くなると、作業者による部品の見落とし等が発生する可能性がある。このため、カメラで検査対象となる車両の画像を撮影し、この画像と部品が正規に取り付けられた車両の画像とを照合することによって、自動的に検査する技術が求められてきた。ここで、検査対象をカメラで撮影することにより検査を行う技術は公知となっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平１０−２３３９４４号公報 特開２００２−７４３４０号公報

前記特許文献１には、カメラを交換する前やカメラ位置がずれる前に予め登録した画像と、カメラを交換した後や外的要因でカメラ位置がずれた後の画像と、の違いを出力することにより、カメラの位置合わせを行う技術が記載されている。
しかし、前記特許文献１に記載の技術は、カメラ位置が変わったときに元の位置に設定しなおすものであるため、カメラを設置する初期段階でカメラの位置を検討する場合に適用することは難しい。また、特許文献１に記載の技術は検査対象物が一つであることを前提としているため、自動車の組付けラインのような多品種混合ラインにおける検査に採用した場合、組付ける部品ごとにカメラが必要となるため、効率が悪い。

特許文献２には、検査対象物とカメラとの位置関係から、カメラの設置条件を演算する技術が記載されている。
しかし、前記特許文献２に記載の技術に関しても、単一の検査対象物に対するカメラ位置を検討するものであるため、多品種混合ラインにおける検査に採用することは困難である。即ち、複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するためのカメラ位置を決定する技術が求められていたのである。

そこで本発明は、上記現状に鑑み、複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するためのカメラ位置を決定することが可能となる、カメラ位置決定方法を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するために、前記カメラを設置する位置を決定する、カメラ位置決定方法であって、前記複数の検査対象物の位置に基づいて、カメラの位置を仮設定する、仮設定工程と、仮設定工程で仮設定されたカメラの位置と、複数の検査対象物の位置と、の関係に基づいて、前記カメラの被写界深度を算出し、前記複数の検査対象物におけるそれぞれの位置が、カメラの被写界深度の範囲内であるか否かを判定する、被写界深度判定工程と、被写界深度判定工程において、前記複数の検査対象物におけるそれぞれの位置が、カメラの被写界深度の範囲内であったと判定した場合に、仮設定工程で仮設定されたカメラの位置と、複数の検査対象物の位置と、の関係に基づいて、カメラにて撮影された複数の検査対象物の画像における画素数を算出し、前記画素数が予め設定した必要画素数以上であるか否かを判定する、画素数判定工程と、を備え、画素数判定工程において、前記画素数が予め設定した必要画素数未満であると判定した場合は、画素数判定工程で算出した画素数が前記必要画素数以上と判定されるまで、前記画素数が前記必要画素数未満であると判定した検査対象物の位置に基づいてカメラの位置を再度仮設定する、再仮設定工程と、前記被写界深度判定工程と、前記画素数判定工程と、を繰り返し、画素数判定工程において、前記画素数が予め設定した必要画素数以上であると判定した場合は、仮設定されたカメラの位置を、カメラを設置する位置として決定するものである。

請求項２においては、前記仮設定工程においては、前記複数の検査対象物を結んだ図形の重心を始点として、前記複数の検査対象物の撮影面に対する法線ベクトルの合成ベクトルを延出することにより、カメラの位置を仮設定するものである。

請求項３においては、前記再仮設定工程においては、前記画素数が前記必要画素数未満であると判定した検査対象物における法線ベクトルの方向と、カメラの撮影方向と、が近づくように、カメラの位置を再度仮設定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するためのカメラ位置を決定することが可能となる。

本実施形態に係るカメラ位置決定方法でカメラ位置を決定した後に、検査を行う状態を示した概略図。 同じくカメラ位置決定方法のフローチャートを示した図。 （ａ）はカメラと検査対象物との位置関係を示した概念図、（ｂ）は仮設定工程におけるカメラと検査対象物との位置関係を示したＸＺ平面における概念図。 （ａ）はカメラの被写界深度と検査対象物の位置との関係を示したＸＺ平面における概念図、（ｂ）は再仮設定工程におけるカメラと検査対象物との位置関係を示したＸＺ平面における概念図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［実施形態］
本発明の一実施形態に係るカメラ位置決定方法の概略について、図１及び図２を用いて説明する。なお、本明細書においては各図における矢印でＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれを示す。

図１は本実施形態に係るカメラ位置決定方法でカメラ位置を決定した後に、検査を行う状態を示した概略図である。
図１に示す如く、自動車等の車両Ｖに組みつけられる複数の部品（検査対象物Ｐ１・Ｐ２）が正しく設置されているかの検査を行う際には、車両Ｖの周囲に立設するフレームＦに取り付けられた１台のカメラＣで検査対象となる車両の画像を撮影する。そして、この画像と、検査対象物Ｐ１・Ｐ２が正規に取り付けられた車両の画像と、を照合することによって、検査対象物Ｐ１・Ｐ２が正しく設置されているかどうかを確認するのである。

即ち、本実施形態に係るカメラ位置決定方法は、この検査を行う際のカメラ位置を設定するために用いられる。詳細には、複数の検査対象物を撮影するためのカメラ位置をＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ：コンピュータ支援設計）上で設定する際に、カメラ位置を算出するために用いられるのである。

なお、本実施形態においては図１に示す如く、車両Ｖの進行方向に向かって右側をＸ軸方向、車両Ｖの進行方向に向かって後側をＹ軸方向、車両Ｖの上側をＺ軸方向として説明する。また、本実施形態においては、検査対象物である部品は２個として説明するが、この検査対象物は３個以上であっても差し支えない。

図２に示す如く、本実施形態に係るカメラ位置決定方法は、仮設定工程（ステップＳ１１〜Ｓ１５）と、被写界深度判定工程（ステップＳ２１〜Ｓ２６）と、画素数判定工程（ステップＳ３１〜Ｓ３３）と、再仮設定工程（ステップＳ４１）と、を備える。
以下、各工程について、図２から図４を用いて順に説明する。

まず、仮設定工程（ステップＳ１１〜Ｓ１５）においては、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２の位置に基づいて、カメラＣの位置の仮設定を行う。
具体的には、ステップＳ１１において、図１に示す如くカメラＣの撮影対象となる検査対象物Ｐ１・Ｐ２を決定する。この検査対象物Ｐ１・Ｐ２はそれぞれ、設置される３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの回転角度（θ，φ）が既知である。詳細には、検査対象物Ｐ１・Ｐ２の重心の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び、カメラＣが検査対象物Ｐ１・Ｐ２を撮影する撮影面（検査対象物Ｐ１・Ｐ２におけるカメラＣの側の面）に対して垂直となる直線、即ち前記撮影面に対する法線のＸ軸回り及びＹ軸回りの回転角度（θ，φ）が既に定められているのである。３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点は、例えば車両Ｖの左フロントホイールの中心などに設定することが可能であるが、その設定位置は特に限定されるものではない。
本実施形態においては、図３（ａ）に示す如く、検査対象物Ｐ１の３次元座標及び回転角度を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，θ１，φ１）として表記し、検査対象物Ｐ２の３次元座標及び回転角度を（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２，θ２，φ２）として表記する。

また、検査対象物Ｐ１・Ｐ２はそれぞれの大きさを表す長さが既知である。本実施形態においては、検査対象物Ｐ１の長さをＡとし、検査対象物Ｐ２の長さをＢとする。
なお、前記の如く、この検査対象物は３個以上とすることも可能である。

また、カメラＣが設置される３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、カメラＣの撮影方向のＸ軸回り及びＹ軸回りの回転角度（θ，φ）を、図３（ａ）に示す如く、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ，θｃ，φｃ）として表記する。本実施形態においては、これらのうち、カメラ高さＺｃのみを作業者が決定し、他のカメラＣの座標及び回転角度（Ｘｃ，Ｙｃ，θｃ，φｃ）を本実施形態に係るカメラ位置決定方法を用いて求めるものとする。
なお、カメラＣを設置する際のカメラ設置領域下限ＺＬ、即ちカメラ高さＺｃの最小値についても、フレームＦの高さ等の制限により既に定まっているものとする。

次に、ステップＳ１２において、カメラ設置領域下限ＺＬ以上となる位置にカメラ高さＺｃを決定する。本実施形態においては図３（ａ）に示す如く、カメラ高さＺｃをカメラ設置領域下限ＺＬと同じ高さに設定している。

次に、ステップＳ１３において、検査対象物Ｐ１・Ｐ２を結んだ図形の重心Ｒの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、以下の数式１によって算出する。

即ち、検査対象物Ｐ１・Ｐ２を結んだ線分Ｐ１Ｐ２の中点である重心Ｒの座標を、検査対象物Ｐ１・Ｐ２の３次元座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）・（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）より算出するのである。なお、検査対象物を３個以上とした場合は、それぞれの検査対象物を結んだ図形（又は立体）の重心の３次元座標を算出するのである。以下に記載する処理についても、検査対象物が３個以上の場合は、特に言及しない限り同様の処理を行うものとする。

次に、ステップＳ１４において、検査対象物Ｐ１・Ｐ２における法線ベクトルの合成ベクトルを、以下の数式２及び数式３によって算出する。

即ち、図３（ｂ）に示す如く、数式２によって検査対象物Ｐ１・Ｐ２のＸ軸回りの回転角度θ１・θ２の平均値θｃを算出し、同様に、数式３によって検査対象物Ｐ１・Ｐ２のＹ軸回りの回転角度φ１・φ２の平均値φｃを算出する。そして、これらのθｃ・φｃを、カメラＣにおける撮影方向のＸ軸回り及びＹ軸回りの回転角度θｃ・φｃとするのである。

次に、ステップＳ１５において、重心Ｒから前記合成ベクトルを延出し、該合成ベクトルと平面：Ｚ＝Ｚｃとの交点をカメラＣの位置として仮設定する。具体的には、以下の数式４及び数式５によってカメラＣの座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を算出するのである。

即ち、図３（ｂ）に示す如く、重心Ｒを通る角度θｃの直線において、Ｚ＝Ｚｃとなる点のＸ座標をカメラＣのＸ座標Ｘｃとするのである。同様に、重心Ｒを通る角度φｃの直線において、Ｚ＝Ｚｃとなる点のＹ座標をカメラＣのＹ座標Ｙｃとするのである。
このように、上記の如く求めたカメラＣの座標及び回転角度（Ｘｃ，Ｙｃ，θｃ，φｃ）を、カメラＣの位置として仮設定するのである。

次に、被写界深度判定工程（ステップＳ２１〜Ｓ２６）においては、仮設定工程で仮設定されたカメラＣの座標及び回転角度（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ，θｃ，φｃ）と、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２の３次元座標及び回転角度（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，θ１，φ１）・（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２，θ２，φ２）と、の関係に基づいて、カメラＣの被写界深度Ｔ１・Ｔ２を算出する。そして、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２におけるそれぞれの位置が、カメラＣの被写界深度Ｔ１・Ｔ２の範囲内であるか否かを判定する。

具体的には、まずステップＳ２１において、ワークディスタンスＬを以下の数式６によって算出する。

即ち、カメラＣの３次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と、仮設定工程のステップＳ１３で求めた重心Ｒの３次元座標と、から、カメラＣと重心Ｒとの距離であるワークディスタンスＬを算出するのである。

次に、ステップＳ２２において、視野範囲Ｗを以下の数式７によって算出する。

即ち、検査対象物Ｐ１・Ｐ２の距離に、視野のばらつき（検査対象物Ｐ１・Ｐ２の配置状態におけるばらつき）に対応するために２００（ｍｍ）を加えた数値を視野範囲としているのである。なお、検査対象物を３個以上とする場合は、最も離れている２個の検査対象物の距離に基づいて視野範囲Ｗを定めるのである。
なお、視野のばらつきに対応するために加える値は、ばらつきの大きさに応じて適宜設定することができる。

次に、ステップＳ２３において、カメラＣの焦点距離ｆを以下の数式８によって算出する。

上記数式８において、ｗはカメラＣにおけるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）の横幅の実寸法を示している。即ち、ワークディスタンスＬとｗとの積を視野範囲Ｗで除することにより、焦点距離ｆを算出するのである。

次に、ステップＳ２４において、カメラＣの被写界深度Ｔ１・Ｔ２を以下の数式９から数式１１によって算出する。

上記数式１１において、Ｔｍは過焦点距離を示している。また、Ｃは最小錯乱円（定数）を、Ｆは絞り値（定数）をそれぞれ示している。即ち、焦点距離ｆ、最小錯乱円Ｃ、及び、絞り値Ｆの関係から、過焦点距離Ｔｍを算出する。そして、過焦点距離Ｔｍ、焦点距離ｆ、及び、ワークディスタンスＬの関係から、被写界深度Ｔ１・Ｔ２を算出するのである。なお、本実施形態においては、二つの被写界深度Ｔ１・Ｔ２のうち、近点をＴ１、遠点をＴ２として表記する。

次に、ステップＳ２５において、図４（ａ）に示す如く、カメラＣからそれぞれ被写界深度Ｔ１・Ｔ２の距離にある平面ｐ１・ｐ２を決定する。具体的には、カメラＣの撮影方向と直交し、カメラＣからの距離が被写界深度Ｔ１・Ｔ２である平面を平面ｐ１・ｐ２とするのである。

次に、ステップＳ２６において、全ての検査対象物Ｐ１・Ｐ２が、平面ｐ１と平面ｐ２との間にあるか否かを判定する。具体的には、全ての検査対象物Ｐ１・Ｐ２が、近点の被写界深度Ｔ１よりもカメラＣから離れた位置にあり、かつ、遠点の被写界深度Ｔ２よりもカメラＣの側の位置にあるか否かを判断するのである。これにより、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２の位置が、それぞれカメラＣの被写界深度Ｔ１・Ｔ２の範囲内であるか否かを判定するのである。換言すれば、検査対象物Ｐ１・Ｐ２の全てに対して、カメラＣのピントを合わせることができるか否かを判定するのである。

被写界深度判定工程において、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２の少なくとも何れか一方の位置が、カメラＣの被写界深度Ｔ１・Ｔ２の範囲外であったと判定した場合は、仮設定工程のステップ１１で決定した検査対象物Ｐ１・Ｐ２をカメラＣで同時に撮影すること（検査対象物Ｐ１・Ｐ２の全てにカメラＣのピントを合わせること）が不可能と判断し、以後の処理を中止する。

被写界深度判定工程において、前記複数の検査対象物におけるそれぞれの位置が、カメラの被写界深度の範囲内であったと判定した場合には、検査対象物Ｐ１・Ｐ２をカメラＣで同時に撮影すること（検査対象物Ｐ１・Ｐ２の全てにカメラＣのピントを合わせること）が可能と判断し、画素数判定工程（ステップＳ３１〜Ｓ３３）へと進む。

画素数判定工程では、仮設定工程で仮設定されたカメラＣの座標及び回転角度（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ，θｃ，φｃ）と、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２の３次元座標及び回転角度（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，θ１，φ１）・（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２，θ２，φ２）と、の関係に基づいて、カメラＣにて撮影された複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画像の画素数を算出する。そして、前記画素数が予め設定した必要画素数以上であるか否かを判定するのである。

具体的には、まずステップＳ３１において、カメラＣの視野範囲Ｗにおける単位長さあたりの画素数（解像度）を算出する。詳細には、カメラＣの固有の値である画素数（本実施形態においては、横方向の画素数）を視野範囲Ｗで除することで解像度を算出するのである。

次に、ステップＳ３２において、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数を算出する。具体的には、まず、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１の長さを以下の数式１２で算出する。

即ち、検査対象物Ｐ１の長さＡと、カメラＣと検査対象物Ｐ１とのＸ軸回りの回転角度の差と、から、Ｘ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１の長さＡ´を算出するのである。

そして、同様に、Ｘ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ２の長さＢ´、Ｙ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１の長さＡ´´、及び、Ｙ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ２の長さＢ´´を、以下の数式１３から数式１５で算出するのである。

そして、上記数式１２から数式１５で求めたそれぞれの長さＡ´、Ｂ´、Ａ´´、Ｂ´´に、前記解像度を乗ずることにより、Ｘ軸回り・Ｙ軸回りのそれぞれの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数を算出するのである。

次に、ステップＳ３３において、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数が予め設定した必要画素数以上であるか否かを判定するのである。具体的には、Ｘ軸回り・Ｙ軸回りのそれぞれの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数が、検査結果から導いた所定の必要画素数以上か否かを判定するのである。

画素数判定工程において、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数が予め設定した必要画素数以上であると判定した場合は、仮設定されたカメラＣの位置を、カメラＣを設置する位置として決定する。

一方、画素数判定工程において、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数が予め設定した必要画素数未満であると判定した場合は、画素数判定工程で算出した画素数が必要画素数以上と判定されるまで、カメラＣの位置の仮設定を再度行う再仮設定工程（ステップＳ４１）と、被写界深度判定工程（ステップＳ２１〜Ｓ２６）と、画素数判定工程（ステップＳ３１〜Ｓ３３）と、を繰り返すのである。

再仮設定工程（ステップＳ４１）は、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数のうち、前記画素数が必要画素数未満であると判定した方の検査対象物の位置に基づいてカメラＣの位置を再度仮設定する。具体的には図４（ｂ）に示す如く、前記画素数が必要画素数未満であると判定した方の検査対象物における法線ベクトルの方向と、カメラＣの撮影方向と、が近づくように、カメラの位置を再度仮設定するものである。

本実施形態においては図４（ｂ）に示す如く、Ｘ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１の画素数が必要画素数未満であると判定したものとしている。即ち、カメラＣにおける撮影方向のＸ軸回りの回転角度θｃを、検査対象物Ｐ１のＸ軸回りの回転角度θ１に所定角度（例えば、１度から１０度程度）近づけた回転角度θｃ´とする。そして、重心Ｒから前記回転角度θｃ´の方向にベクトルを延出し、該ベクトルと平面：Ｚ＝Ｚｃとの交点をカメラＣの位置として再度仮設定し、カメラＣの座標（Ｘｃ´，Ｙｃ）とするのである。
例えば、Ｙ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ２の画素数が必要画素数未満であると判定した場合は、カメラＣにおける撮影方向のＹ軸回りの回転角度φｃを、検査対象物Ｐ２のＹ軸回りの回転角度φ２に近づけた回転角度θｃ´´として、同様の処理を行うのである。

その後、上記の如く、画素数判定工程で算出した画素数が必要画素数以上と判定されるまで、再仮設定工程（ステップＳ４１）と、被写界深度判定工程（ステップＳ２１〜Ｓ２６）と、画素数判定工程（ステップＳ３１〜Ｓ３３）と、を繰り返すのである。

本実施形態においては、上記の如く構成することにより、初期段階でカメラＣを設置する位置を検討し、決定することが可能となる。具体的には、複数の検査対象物Ｐ１・Ｐ２を撮影するためのカメラＣの位置をＣＡＤ上で設定する際に、カメラＣの位置を算出することができるのである。
即ち、カメラＣの設置位置を検討する際に上記の如く演算手法を用いることにより、現物の検査対象物Ｐ１・Ｐ２やカメラＣを用いて調整するよりも定量的・効率的にカメラＣの配置を検討することができるのである。

また、自動車の組付けラインのような多品種混合ラインにおける検査に採用した場合でも、一台のカメラＣで複数の部品を検査することができ、組付ける部品ごとにカメラが必要となることがなく、検査効率を向上させることができるのである。

［実施例］
次に、上記実施形態に係るカメラ位置決定方法の一実施例について、仮想的な数値を用いて説明する。
本実施例においては、２個の検査対象物Ｐ１・Ｐ２を撮影するためのカメラＣの位置を算出するものとする。そして、検査対象物Ｐ１の３次元座標及び回転角度を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，θ１，φ１）＝（５０，５０，５０，６０°，６０°）とし、検査対象物Ｐ２の３次元座標及び回転角度を（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２，θ２，φ２）＝（１００，１００，１００，１１０°，９０°）とする。また、検査対象物Ｐ１の長さＡを３０ｍｍ、検査対象物Ｐ２の長さＢを５０ｍｍとする。

また、カメラＣを設置する際のカメラ設置領域下限ＺＬを１０００ｍｍとし、カメラ高さＺｃはカメラ設置領域下限ＺＬと同じ高さとする。即ち、本実施例においては、カメラ高さＺｃ＝１０００ｍｍとする。
さらに、カメラＣにおけるＣＣＤの横幅の実寸法ｗを７．００ｍｍとし、最小錯乱円（定数）Ｃを０．０１７６とし、絞り値（定数）Ｆを２．０とする。
また、カメラＣの横方向の画素数を１６００ｐｉｘｅｌとし、検査結果から導いた所定の必要画素数を２０ｐｉｘｅｌとする。

本実施例においては上記の如く設定することにより、ステップＳ１１及びステップＳ１２を行ったことになっている。
次に、ステップＳ１３における数式１によって、検査対象物Ｐ１・Ｐ２を結んだ図形の重心Ｒの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が、（（５０＋１００）／２，（５０＋１００）／２，（５０＋１００）／２）＝（７５，７５，７５）と算出される。

次に、ステップＳ１４における数式２によって、検査対象物Ｐ１・Ｐ２のＸ軸回りの回転角度θ１・θ２の平均値θｃが、（６０°＋１１０°）／２＝８５°と算出される。同様に、数式３によって、検査対象物Ｐ１・Ｐ２のＹ軸回りの回転角度φ１・φ２の平均値φｃが、（６０°＋９０°）／２＝７５°と算出される。つまり、これらのθｃ・φｃが、カメラＣにおける撮影方向のＸ軸回り及びＹ軸回りの回転角度として、（θｃ，φｃ）＝（８５°，７５°）と算出されるのである。

次に、ステップＳ１５における数式４に、Ｘ１＝５０、Ｘ２＝１００、θｃ＝８５°、Ｚｃ＝１０００、Ｚ１＝５０、Ｚ２＝１００を代入する。これにより、重心Ｒを通る角度θｃの直線においてＺ＝Ｚｃとなる点のＸ座標である、カメラＣのＸ座標が、Ｘｃ≒１５６と算出される。
同様に、数式５に、Ｙ１＝５０、Ｙ２＝１００、φｃ＝７５°、Ｚｃ＝１０００、Ｚ１＝５０、Ｚ２＝１００を代入する。これにより、重心Ｒを通る角度θｃの直線において、Ｚ＝Ｚｃとなる点のＹ座標である、カメラＣのＹ座標が、Ｙｃ≒３２３と算出される。即ち、カメラＣの３次元座標が、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）≒（１５６，３２３，１０００）と算出されるのである。

次に、ステップＳ２１における数式６に、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）≒（１５６，３２３，１０００）、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝（５０，５０，５０）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝（１００，１００，１００）を代入する。これにより、カメラＣと重心Ｒとの距離であるワークディスタンスＬが、Ｌ≒９６１と算出される。

次に、ステップＳ２２における数式７に、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝（５０，５０，５０）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝（１００，１００，１００）を代入する。これにより、視野範囲Ｗが、Ｗ≒２８７と算出される。

次に、ステップＳ２３における数式８に、Ｌ≒９６１、ＣＣＤの横幅の実寸法ｗ＝７．００、Ｗ≒２８７を代入する。これにより、カメラＣの焦点距離ｆがｆ≒２３．５と算出される。

次に、ステップＳ２４における数式１１に、カメラＣの焦点距離ｆ≒２３．５、最小錯乱円（定数）Ｃ＝０．０１７６、絞り値（定数）Ｆ＝２．０を代入する。これにより、過焦点距離ＴｍがＴｍ≒１５６５２と算出される。そして、数式９及び数式１０に、焦点距離Ｔｍ≒１５６５２、焦点距離ｆ≒２３．５、ワークディスタンスＬ≒９６１を代入する。これにより、近点の被写界深度Ｔ１がＴ１≒９０７、遠点の被写界深度Ｔ２がＴ２≒１０２２と算出されるのである。

次に、ステップＳ２５において、カメラＣからそれぞれ被写界深度Ｔ１・Ｔ２の距離にある平面ｐ１・ｐ２を決定し、ステップＳ２６において、全ての検査対象物Ｐ１・Ｐ２が、平面ｐ１と平面ｐ２との間にあるか否かを判定する。本実施例では、上記算出結果より、検査対象物Ｐ１・Ｐ２はそれぞれ平面ｐ１と平面ｐ２との間に位置すると判定される。

次に、ステップＳ３１において、カメラＣの横方向の画素数＝１６００ｐｉｘｅｌを視野範囲Ｗ＝２８７で除することにより、解像度≒４．２ｐｉｘｅｌ／ｍｍと算出される。

次に、ステップＳ３２における数式１２に、検査対象物Ｐ１の長さＡ＝３０、カメラＣにおける撮影方向のＸ軸回りの回転角度θｃ＝８５°、検査対象物Ｐ１のＸ軸回りの回転角度θ１＝６０°を代入する。これにより、Ｘ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１の長さＡ´≒２７ｍｍと算出される。
そして、前記長さＡ´≒２７ｍｍに前記解像度≒４．２ｐｉｘｅｌ／ｍｍを乗ずることにより、Ｘ軸回りの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１の画素数≒１１４ｐｉｘｅｌと算出される。

次に、ステップＳ３３において、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１の画素数≒１１４ｐｉｘｅｌが予め設定した必要画素数＝２０ｐｉｘｅｌ以上であるか否かを判定する。本実施例では、１１４＞２０より、条件を満たす。同様に、長さＢ´、Ａ´´、Ｂ´´についても、前記解像度を乗ずることにより、Ｘ軸回り・Ｙ軸回りのそれぞれの回転によるカメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２の画素数を算出し、必要画素数以上か否かを判定する。そして、カメラＣにおける検査対象物Ｐ１・Ｐ２のそれぞれの画素数が必要画素数＝２０ｐｉｘｅｌ以上であると判定された場合は、仮設定されたカメラＣの位置が、カメラＣを設置する位置として決定されるのである。

Ｖ 車両
Ｃ カメラ
Ｐ１ 検査対象物
Ｐ２ 検査対象物

Claims (3)

1. 複数の検査対象物を一台のカメラで撮影するために、前記カメラを設置する位置を決定する、カメラ位置決定方法であって、
   前記複数の検査対象物の位置に基づいて、カメラの位置を仮設定する、仮設定工程と、
   仮設定工程で仮設定されたカメラの位置と、複数の検査対象物の位置と、の関係に基づいて、前記カメラの被写界深度を算出し、前記複数の検査対象物におけるそれぞれの位置が、カメラの被写界深度の範囲内であるか否かを判定する、被写界深度判定工程と、
   被写界深度判定工程において、前記複数の検査対象物におけるそれぞれの位置が、カメラの被写界深度の範囲内であったと判定した場合に、仮設定工程で仮設定されたカメラの位置と、複数の検査対象物の位置と、の関係に基づいて、カメラにて撮影された複数の検査対象物の画像における画素数を算出し、前記画素数が予め設定した必要画素数以上であるか否かを判定する、画素数判定工程と、を備え、
   画素数判定工程において、前記画素数が予め設定した必要画素数未満であると判定した場合は、画素数判定工程で算出した画素数が前記必要画素数以上と判定されるまで、
   前記画素数が前記必要画素数未満であると判定した検査対象物の位置に基づいてカメラの位置を再度仮設定する、再仮設定工程と、前記被写界深度判定工程と、前記画素数判定工程と、を繰り返し、
   画素数判定工程において、前記画素数が予め設定した必要画素数以上であると判定した場合は、仮設定されたカメラの位置を、カメラを設置する位置として決定する、
   ことを特徴とする、カメラ位置決定方法。
2. 前記仮設定工程においては、
   前記複数の検査対象物を結んだ図形の重心を始点として、前記複数の検査対象物の撮影面に対する法線ベクトルの合成ベクトルを延出することにより、カメラの位置を仮設定する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のカメラ位置決定方法。
3. 前記再仮設定工程においては、
   前記画素数が前記必要画素数未満であると判定した検査対象物における法線ベクトルの方向と、カメラの撮影方向と、が近づくように、カメラの位置を再度仮設定する、
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のカメラ位置決定方法。

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