JP2012057967A - カメラ校正装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カメラ校正装置は、ゲート通路11を有しかつカメラ12A,12Bと物体検知センサ13を備えるゲート10でカメラの校正を行うカメラ校正装置であって、ゲート通路を自在に移動する台車21と、高さ位置が既知であるマーカ22A,22B,22Cが取り付けられたマーカ支柱22を備える校正用マーカ装置20と、物体検知センサで校正用マーカ装置の位置を検知したとき、カメラの撮影で得た画像情報からマーカの情報を取り出し、マーカの情報に基づき校正用カメラパラメータを算出するカメラ校正用処理装置14とを備える。
【選択図】図1
Description
実際にカメラを動かしながら規定の位置・角度に設置することや、複数のカメラ間の相対位置関係を表すパラメータ算出を行うことも、前述の通り、カメラの校正(キャリブレーション)と言われる。本発明では、カメラ座標と世界座標の変換パラメータを算出することでカメラの校正を行うことを目的としている。この変換パラメータを算出するには、世界座標系のための既知のマーカを設置し、それを撮影することが必要となる。当該マーカを正確に既知の位置に設置することは、従来の手法によれば、手間のかかることが多かった。
なお、カメラ座標と世界座標の変換パラメータとして、例えば基礎行列や平面射影変換行列が用いられる。基礎行列を求める場合には、同一平面上に存在しないカメラ座標と世界座標の対応点を8組以上利用することにより求める。平面射影変換行列を求める場合には、同一平面上に存在するカメラ座標と世界座標の対応点を4組以上利用することにより求める。対応点を多く利用する方が誤差の少ない変換パラメータを得ることができる。
図1〜図5を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第1の実施形態を説明する。図1は、本発明に係るカメラ校正装置が適用されるゲートに対して、当該カメラ校正装置に使用される校正用マーカ装置を配備した状態を示す。図2はカメラ校正装置のシステム構成のブロック図を示し、図3は当該カメラ校正装置の校正動作をフローチャートで示す。図4および図5はゲートと校正用マーカ装置の台車との位置関係を上から見た図である。
カメラ12A,12Bの設置構造では、撮影する目標箇所は固定されており、カメラの位置や姿勢は変更されない。カメラ12A,12Bの設置位置については、ゲート通路11の内部を撮影できる任意の位置(図1に示されたほぼ中央部の位置を含む)に設置されるものとする。4組以上の対応点さえあれば変換パラメータを得られるため、変換パラメータを求めることだけを考えると、ゲート通路11内を移動するマーカをすべて撮影できる位置にカメラ12A,12Bが設置されている必要はない。後述する校正用マーカ装置20の台車がゲート通路11内を進み、物体検知センサ13がマーカ支柱(軸)を検出した際に、カメラ12A,12Bに対してシャッタ駆動用の制御信号が送信されて撮影が行われる。物体検知センサ13の位置は既知であるので、マーカのゲート通路方向の位置も既知となり、撮影で得られた画像に移るマーカの世界座標は既知となる。
上記の通りカメラ12A,12Bの設置位置は、制限を受けず、例えばゲート壁10A,10Bの上面の図1中の右端部等に設置することもできる。またカメラの個数についても、特に制限はなく、例えばゲート壁10A,10Bの上面の中央位置に例えば4つのカメラを設置し、かつその中の2つのカメラを図1のごとく左方に向け、かつ残りの2つのカメラを反対側の右方向に向けるように設置することもできる。
なおカメラ12A,12Bの撮影部にはシャッタ機構が内蔵されており、このシャッタ機構を動作することでカメラ12A,12Bの撮影動作が実行される。図2に示すようにカメラ12A,12Bのそれぞれはシャッタ機構を駆動するカメラシャッタ駆動部18A,18Bを備えている。カメラシャッタ駆動部18A,18Bは、カメラ制御部15から制御信号を受けて動作し、シャッタ機構を駆動し、カメラ12A,12Bによる撮影が行われる。
以上のように、校正用マーカ装置20では、マーカ22A,22B,22Cの代わりに、校正用チェッカーパターン25aが描かれたボード25を用いることもできる。
次に、図8を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第2の実施形態を説明する。図8は、前述した図2に類似する構成を示した図である。本発明の第1の実施形態で説明した通り、本発明に係るカメラ校正装置は、ゲート10の側に設けられる構成部分(カメラ校正処理装置14およびこれに関連する構成)と、校正用マーカ装置20の側に設けられる構成部分とから成っている。そこで、図8において、概念的に、ブロック51はゲート10の側に設けられた構成部分を示し、ブロック52は校正用マーカ装置20の側に設けられる構成部分を示している。ブロック51の内部に示された構成は、図2に示した構成と実質的に同じである。相違する点は、前述した物体検知センサ13に関して、受光側のセンサ部分のみがゲート10の側に設けられている点である。そこで、図8のゲート10側のブロック51内において、第1実施形態の図2で示した要素と同一の要素には同一の符号を付し、かつ相違点である受光側のみの物体検知センサについては符号13Bを付している。ゲート10の側の構成を示すブロック51に対して、所定の関係性を有する校正用マーカ装置20の側のブロック52では、台車21およびマーカ支柱22等の基本的な構成は同じであるのでブロック52中には図示せず、相違点としての投光側の物体検知センサ13Aのみを図示している。
次に、図9および図10を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第3の実施形態を説明する。図9は上記の図8に類似する構成を示した図である。また図10は校正のための動作処理のフローチャートを示す。図9において、カメラ校正装置は、概念的に、ゲート10の側に設けられた構成部分を示すブロック51と、校正用マーカ装置20の側に設けられる構成部分を示すブロック52とから構成されている。ブロック51の内部に示された構成は、図2または図8に示した構成と類似した構成を有している。図9に示したゲート10側のブロック51内において、第1実施形態の図2等で示した要素と同一の要素には同一の符号を付している。相違する構成の部分としては、カメラ制御部15の代わりにマーカ検出部61が設けられている。本実施形態の構成では、2つのカメラ12A,12Bの各々ではシャッタ機構が設けられておらず、カメラ12A,12Bは常時に連続的に撮影を行う構成となっている。そのため、前述したカメラシャッタ駆動部18A,18Bを備えていない。従って、カメラ12A,12Bはゲート通路11上で任意の位置に存する校正用マーカ装置20を常に撮影することができる構造および機能を有している。シャッタ機構を動作させるカメラシャッタ駆動部18A,18Bが不要であるため、前述したカメラ制御部15も不要となる。
上記において、マーカ検出部61では、発光している発光マーカ62を検出する。世界座標が既知のときのみ(物体検知センサ(13A,13B)が校正用マーカ装置20のマーカ支柱22(軸)を検知した状態)に発光マーカ62が発光することにより、上記のカメラ制御部を持たない連続撮影の際にも対応することができる。
次に、図11を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第4の実施形態を説明する。図11は、上記の図9に類似する構成を示した図である。図11においても、カメラ校正装置は、概念的に、ゲート10の側に設けられた構成部分を示すブロック51と、校正用マーカ装置20の側に設けられる構成部分を示すブロック52とを有している。第4実施形態に係るカメラ校正装置は、前述した第2実施形態の特徴的構成と第3実施形態の特徴的構成とを組み合わせて構成されている。
図12および図13は、校正用マーカ装置20の台車21と、ゲート10の2つのゲート壁10A,10Bとの位置関係を規定するための構造の例を示している。第5の実施形態の構成では、前述した各実施形態で用いられた物体検知センサ13を使用せず、その代わりに本実施形態の位置関係規定構造が用いられる。本実施形態による位置関係規定構造によれば、ゲート10のゲート壁10A,10Bの各内壁面の所定の高さ位置にゲート通路11の方向に等間隔で複数の凹部71を形成し、他方、回転機構23を備えた台車21の両側の各側辺部に凸部72を設けている。凹部71は単に例えば底を有する穴である。凸部72は突起状の機構部である。台車21に設けた凸部72は、図13に示すように、台車21の移動(移動方向73)に応じてその先端部が凹部71に嵌め込まれるようになる。台車21の凸部72は、図12に示した移動状態では、ゲート10に対して一定の荷重を掛ける弾性機構(コイルスプリング等の弾性部材)を有している。図13に示すように台車21の凸部72がゲート壁10A,10Bの凹部71に嵌め込まれると、台車21の位置、すなわち校正用マーカ装置20のゲート通路11上における位置が定まり、既知の状態になり得る。上記の凹部71または凸部72に、嵌め込み状態を検知するためのセンサを取り付けることによって、物体検知センサとして動作させることができる。凹部71と凸部72の構造は、前述した物体検知センサ13の代用構造として用いることができる。
10A,10B ゲート壁
11 ゲート通路
12A,12B カメラ
13 物体検知センサ
14 カメラ校正処理装置
15 カメラ制御部
16 記録装置
17 カメラパラメータ算出部
18A,18B カメラシャッタ駆動部
20 校正用マーカ装置
21 台車
22 マーカ支柱
22A マーカ
22B マーカ
22C マーカ
23 回転機構
23a 車輪部材
24 荷重発生機構
25 ボード
25a 校正用チェッカパターン
51,52 ブロック
13A 投光側の物体検知センサ
13B 受光側の物体検知センサ
61 マーカ検出部
62 発光マーカ
63 通信装置
71 凹部
72 凸部
Claims (9)
- ゲート通路を有しかつカメラと物体検知センサを備えるゲートで、前記カメラの校正を行うカメラ校正装置において、
前記ゲート通路を自在に移動する台車と、高さ位置が既知であるマーカが取り付けられたマーカ支柱を備える校正用マーカ装置と、
前記物体検知センサで前記校正用マーカ装置の位置を検知したとき、前記カメラの撮影で得た画像情報から前記マーカの情報を取り出し、前記マーカの情報に基づき校正用カメラパラメータを算出するカメラ校正用処理装置と、
を備えることを特徴とするカメラ校正装置。 - 前記校正用マーカ装置において前記マーカ支柱は前記台車の上に垂直に立てて設けられていることを特徴とする請求項1記載のカメラ校正装置。
- 前記カメラ校正処理装置は、前記物体検知センサからの物体検知信号に基づき前記カメラの撮影実行シャッタ駆動部に駆動用制御信号を与えると共に前記カメラの撮影で得た前記画像情報を得るカメラ制御手段と、前記画像情報に基づいて前記校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、前記画像情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備えることを特徴する請求項1または2記載のカメラ校正装置。
- 前記物体検知センサは投光部と受光部から構成され、前記受光部は前記ゲート側に設け、前記投光部は前記校正用マーカ装置に設けるようにしたことを特徴する請求項1〜3のいずれか1項に記載のカメラ校正装置。
- 前記カメラ校正処理装置は、常に撮影状態に保持された前記カメラからの前記画像情報を連続して得てマーカ位置情報を出力するマーカ検出手段と、前記マーカ位置情報に基づいて前記校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、前記マーカ位置情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備え、
前記校正用マーカ装置の前記マーカは発光マーカで形成され、
前記発光マーカは、前記物体検知センサが物体検知信号を出力するときに当該物体検知信号を通信手段を介して受信し、この受信動作を条件に発光することを特徴とする請求項1または2記載のカメラ校正装置。 - 前記物体検知センサは投光部と受光部から構成され、前記受光部は前記ゲート側に設け、前記投光部は前記校正用マーカ装置に設け、
前記カメラ校正処理装置は、常に撮影状態に保持された前記カメラからの前記画像情報を連続して得てマーカ位置情報を出力するマーカ検出手段と、前記マーカ位置情報に基づいて前記校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、前記マーカ位置情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備え、
前記校正用マーカ装置の前記マーカは発光マーカで形成され、
前記発光マーカは、前記物体検知センサの前記受光部が物体検知信号を出力するときに当該物体検知信号を通信手段を介して受信し、この受信動作を条件に発光することを特徴とする請求項1または2記載のカメラ校正装置。 - 前記校正用マーカ装置において前記台車の側辺部に前記ゲート通路を形成するゲート壁に接触する回転機構を設けることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のカメラ校正装置。
- 前記校正用マーカ装置において前記台車の側辺部に前記ゲート通路を形成するゲート壁に接触する荷重付加部材を設けることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のカメラ校正装置。
- 前記物体検知センサは前記ゲート側に形成された複数の凹部と前記台車側に設けられた凸部とによって構成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のカメラ校正装置。
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