JP2013024656A - 光軸調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影画像における基準マーク画像のズレを考慮することにより光軸調整の誤差を低減する。
【解決手段】カメラ２と、タッチパネル式ディスプレイ３と、画像処理ＥＣＵ４と、を備え、画像処理ＥＣＵ４は、タッチパネル式ディスプレイ３の操作によりカメラ２により基準マークが撮影された撮影画像における基準マーク画像の位置が指示位置として指示されると、この指示位置と所定の基準位置との関係に基づいてカメラ２の光軸調整を行う光軸調整部４１と、撮影画像の画面特性に基づいて撮影画像における基準マーク画像の位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部４２と、位置ズレ量算出部４２が算出した位置ズレ量により指示位置を補正する指示位置補正部４３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影手段の光軸調整を行う光軸調整システムに関する。

最近の車両は、カメラが搭載されており、このカメラで撮影した車両の後方や周囲の画像を車内のディスプレイに映し出すことで、後退時などにおける障害物との衝突抑止が図られている。

しかしながら、車両に搭載されるカメラは、製造誤差や組立誤差などによる初期的な光軸のズレや、経時的な光軸のズレが生じるため、車両の出荷時や定期点検時などにおいてカメラの光軸調整を行う必要がある。そこで、従来から、カメラの光軸調整を行う光軸調整システムが車両に搭載されていた。

この従来の光軸調整システムを用いたカメラの光軸調整は、まず、周囲の所定位置に基準マークが貼り付けられた光軸調整作業位置に車両を停車させ、カメラで撮影した画像をタッチパネル式のディスプレイに映し出す。すると、ディスプレイの何処かに基準マーク画像が映し出されるため、作業者がディスプレイに映し出された基準マーク画像の位置を指示することにより、作業者が指示した基準マーク画像の位置と設計上の基準マーク画像の位置とを比較し、この比較結果に基づいて光軸のズレ量を算出する。そして、この算出したズレ量に基づいて、撮影画像の画像処理による光軸の調整を行う。

なお、特許文献１には、カメラの光軸調整ではないが、ＰＣＳセンサの電波軸調整を行う電波軸調整システムが開示されている。この電波軸調整システムは、スクリーンに予め表示された線とスクリーンに投影したＰＣＳセンサのレーザポインタとをカメラで撮影してディスプレイに表示し、スクリーンに予め表示された線とスクリーンに投影したＰＣＳセンサのレーザポインタとの比較結果に基づいてＰＣＳセンサの電波軸を調整するものである。

特開２０１０−１２２０４５号公報

ところで、実際の景色とカメラの撮影画像とは必ずしも同一とは限らない。このため、基準マークを撮影した撮影画像には、基準マーク画像が、本来映し出されるべき基準マーク画像の位置に対してずれた位置に映し出されることがある。

このような原因の一つとして、撮影画像の画面特性が考えられる。例えば、カメラの光軸に対して垂直な方向では、カメラから遠く離れるほど歪みや膨張を生じ易くなるため、カメラの撮影画像には、画面の端に向かって歪みながら膨張するという画面特性が表れる。また、白色などの膨張色は黒色などの収縮色に対して膨張するように知覚されるため、カメラの撮影画像には、黒色などの収縮色の領域が収縮して白色などの膨張色の領域が膨張するという画面特性が表れる。

しかしながら、従来の光軸調整システムは、撮影画像における基準マーク画像の位置ズレを全く考慮していないため、光軸調整に誤差が生じるという問題がある。

そこで、本発明は、撮影画像における基準マーク画像の位置ズレを考慮することにより光軸調整の誤差を低減することができる光軸調整システムを提供することを目的とする。

本発明に係る光軸調整システムは、撮影手段により基準マークが撮影された撮影画像における基準マーク画像の位置が指示位置として指示されると、指示位置と所定の基準位置との関係に基づいて撮影手段の光軸調整を行う光軸調整システムであって、撮影画像の画面特性に基づいて、撮影画像における基準マーク画像の位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出手段を有することを特徴とする。

本発明に係る光軸調整システムによれば、撮影画像の画面特性に基づいて撮影画像における基準マーク画像の位置ズレ量を算出することで、撮影画像における基準マーク画像の位置ズレを考慮した光軸調整を行うことができるため、光軸調整の誤差を低減することができる。

この場合、位置ズレ量算出手段は、撮影画像における基準マーク画像と基準マーク画像のテンプレートとの対比結果に基づいて、撮影画像の画面特性を算出することが好ましい。このように、テンプレートマッチングを行うことで、撮影画像における基準マーク画像の歪みや膨張を適切に検出することができるため、撮影画像における基準マーク画像の位置ズレを適切に求めることができる。

そして、位置ズレ量算出手段が算出した位置ズレ量に基づいて、指示位置又は基準位置を補正する指示位置補正手段を更に有することが好ましい。このように、算出した位置ズレ量に基づいて指示位置又は基準位置を補正することで、撮影画像の画面特性に起因する光軸調整の誤差を低減することができる。

本発明によれば、光軸調整の誤差を低減することができる。

実施形態に係る光軸調整システムのブロック構成を示した図である。 周囲の所定位置に基準マークが貼り付けられた光軸調整作業位置に車両を停車させた状態を示した図である。 基準マークを示した図である。 ディスプレイに映し出される基準マーク画像及び光軸調整用ラインを示した図である。 ディスプレイに映し出される撮影画像を示した図である。 基準マーク画像の拡大図である。 基準マークの形状が異なる場合の光軸調整を説明するための図である。 基準マークの形状が異なる場合の光軸調整を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る光軸調整システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

図１は、実施形態に係る光軸調整システムのブロック構成を示した図である。図１に示すように、本実施形態の光軸調整システム１は、カメラ２と、タッチパネル式ディスプレイ３と、画像処理ＥＣＵ４と、を備えている。

カメラ２は、フロントグリル、右ドアミラー、左ドアミラー、リアフェンダーなどに固定されたＣＣＤカメラにより構成されており、車両周囲の路面状況を撮影する撮影装置である。そして、カメラ２は、撮影した車両周囲の撮影画像をタッチパネル式ディスプレイ３とＥＣＵ４に送信する。

タッチパネル式ディスプレイ３は、車内に取り付けられた液晶モニタで構成されており、カメラ２で撮影した撮影画像を映し出す（表示する）表示装置である。また、タッチパネル式ディスプレイ３は、液晶画面に触れた位置の座標を検出することができるタッチパネルを搭載しており、車両の搭乗者や光軸調整を行う作業者が様々な操作を指示するための入力装置としても機能する。そして、タッチパネル式ディスプレイ３は、タッチパネルから指示された情報をＥＣＵ４に送信する。

画像処理ＥＣＵ４は、カメラ２から送信された撮影画像とタッチパネル式ディスプレイ３から送信された操作情報とに基づいて、カメラ２の光軸調整を行うものである。この画像処理ＥＣＵ４は、光軸調整部４１と、位置ズレ量算出部４２と、指示位置補正部４３と、を備える。

光軸調整部４１は、カメラ２の光軸調整を行うものである。ここで、図２〜図４を参照して、光軸調整部４１による光軸調整方法について説明する。

図２は、周囲の所定位置に基準マークが貼り付けられた光軸調整作業位置に車両を停車させた状態を示した図である。図３は、基準マークを示した図である。図４は、ディスプレイに映し出される基準マーク画像及び光軸調整用ラインを示した図である。

図２に示すように、車両１０の右ドアミラーに固定されたカメラ２の光軸調整を行う場合、まず、周囲の所定位置に基準マーク２１が貼り付けられた光軸調整作業位置に車両１０を停車させる。このときのカメラ２の撮影エリアαは、基準マーク２１を含む車両１０の右側部分となる。この基準マーク２１は、図３に示すように、三角形の各頂点位置に配置される３つの白い真円の円マーク２１ａ〜２１ｃと、各円マーク２１ａ〜２１ｃを連結するように三角形の各辺位置に配置される３つの白い細長の長方形マーク２１ｄ〜２１ｆと、により構成される。

次に、カメラ２で撮影エリアαを撮影し、この撮影した撮影画像をタッチパネル式ディスプレイ３に映し出す。すると、タッチパネル式ディスプレイ３には、図４（ａ）に示すように、基準マーク２１の撮影画像である基準マーク画像３１と、光軸調整を行うために基準マーク画像３１に対応させる光軸調整用ライン３２と、が映し出される。基準マーク画像３１は、基準マーク２１の各円マーク２１ａ〜２１ｃに対応する３つの白い円マーク画像３１ａ〜３１ｃと、基準マーク２１の各長方形マーク２１ｄ〜２１ｆに対応する３つの白い長方形マーク画像３１ｄ〜３１ｆと、により構成される。また、光軸調整用ライン３２は、三角形の各頂点に配置される３つのターゲットマーク３２ａ〜３２ｃと、各ターゲットマーク３２ａ〜３２ｃを連結して三角形の各辺に配置される３つのラインマーク３２ｄ〜３２ｆと、により構成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、作業者によるタッチパネル式ディスプレイ３の操作により、各ターゲットマーク３２ａ〜３２ｃの中心を各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの中心に重ね合わせる。これにより、基準マーク画像３１における各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの中心位置が指示される。なお、これに伴い、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃを連結する光軸調整用ライン３２の各ラインマーク３２ｄ〜３２ｆも、長方形マーク画像３１ｄ〜３１ｆに重ね合わされる。

そして、光軸調整部４１は、タッチパネル式ディスプレイ３から、指示された各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの中心位置、すなわち、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの中心に重ね合わされた各ターゲットマーク３２ａ〜３２ｃの中心座標を、指示位置として取得する。

次に、光軸調整部４１は、取得した各ターゲットマーク３２ａ〜３２ｃの指示位置と所定の基準位置とを比較し、この差分から光軸のズレ量を算出する。ここで、所定の基準位置とは、設計上の基準マーク画像３１の位置であって、カメラ２の光軸が設計どおりである場合の、撮影画像における各ターゲットマーク３２ａ〜３２ｃの中心座標である。なお、所定の基準位置は、予め設計データや実験などにより算出されるとともに、図示しない記憶装置に登録されており、光軸調整部４１により読み出すことが可能となっている。

そして、光軸調整部４１は、この算出したズレ量に基づいて、撮影画像の画像処理によりカメラ２の光軸調整を行う。

位置ズレ量算出部４２は、撮影画像の画面特性に基づいて、撮影画像における基準マーク画像３１の位置ズレ量を算出する。ここで、図２，図５を参照して、撮影画像の画面特性と、撮影画像における基準マーク画像３１の位置ズレ量と、について説明する。

図５は、ディスプレイに映し出される撮影画像を示した図である。図６は、基準マーク画像の拡大図である。

一般に、カメラの光軸に対して垂直な方向では、カメラから遠く離れるほど歪みや膨張を生じ易くなるため、カメラの撮影画像には、画面の端に向かって歪みながら膨張するという画面特性が表れる。また、白色などの膨張色は黒色などの収縮色に対して膨張するように知覚されるため、撮影画像には、黒色などの収縮色の領域が収縮して白色などの膨張色の領域が膨張するという画面特性が表れる。

このため、図２示すような状況にあっては、カメラ２の光軸に対する垂直な方向においてカメラ２から遠く離れた位置に基準マーク２１が配置されているため、図５に示すように、タッチパネル式ディスプレイ３には、このような画面特性により、撮影画像の基準マーク画像３１が撮影画像の端に向かって歪みながら膨張するように映し出される。特に、撮影画像の端部に近い円マーク画像３１ａ及び３１ｃは、円マーク画像３１ｂよりもその歪量及び膨張量が大きくなって映し出される。しかも、白い基準マーク画像３１をアスファルトのような収縮色の路面に貼り付けると、タッチパネル式ディスプレイ３には、このような画面特性により、撮影画像の基準マーク画像３１が全体的に膨張するように映し出される。

このように、撮影画像の画面特性により歪みや膨張が生じることで、基準マーク画像３１は、本来映し出されるべき位置からずれた位置に映し出されてしまう。具体的に説明すると、図６に示すように、本来ならば、点Ｏ’を中心とした破線円３１ａ’の位置に円マーク画像３１ａが映し出されるべきところ、円マーク画像３１ａは、破線円３１ａ’が歪んで膨張した変形膨張円となって映し出され、その中心位置Ｏが点Ｏ’からずれてしまう。

そこで、位置ズレ量算出部４２は、まず、このような撮影画像の画面特性から、撮影画像における各円マーク画像３１ａの本来映し出されるべき位置からの位置ズレ量を算出する。すなわち、図６の場合にあっては、点Ｏ’に対する点Ｏの位置ズレ量を算出する。位置ズレ量の算出は、まず、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃと各円マーク画像３１ａ〜３１ｃのテンプレートとを対比することで、各テンプレートに対する各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの変形度合いを分析し、この分析結果から、本来映し出されるべき各円マーク画像３１ａ〜３１ｃを推測する。そして、この推測した本来映し出されるべき各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの中心位置に対する、撮影画像に映し出された各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの中心位置との差分を、位置ズレ量として算出する。この場合、本来映し出されるべき各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの推測は、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの真円度を分析することによっても行うことができる。なお、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの映し出される位置によって各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの形状が変形するため、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの映し出される位置に応じた各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの形状変化を考慮して、位置ズレ量を算出する。

指示位置補正部４３は、位置ズレ量算出部４２が算出した位置ズレ量により、光軸調整部４１が取得した指示位置を補正するものである。

次に、光軸調整システム１が行う指示位置の補正方法について説明する。

まず、光軸調整部４１がタッチパネル式ディスプレイ３から指示位置を取得すると、位置ズレ量算出部４２は、撮影画像の画面特性から、撮影画像における各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの位置ズレ量を算出する。

そして、指示位置補正部４３は、位置ズレ量算出部４２が算出した位置ズレ量により、光軸調整部４１が取得した指示位置を補正する。

その後、光軸調整部４１は、位置ズレ量が補正された指示位置と基準位置との比較により光軸のズレ量を算出し、この算出したズレ量に基づいて、撮影画像の画像処理によりカメラ２の光軸調整を行う。

なお、実際の現場においては、位置ズレ量を一度だけ算出して登録しておき、その後に光軸調整を行う際は、この登録した位置ズレ量を取得して指示位置を補正することが好ましい。但し、演算負荷が問題にならなければ、光軸調整を行うたびに位置ズレ量を算出しても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光軸調整システム１によれば、撮影画像の画面特性に基づいて撮影画像における各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの位置ズレ量を算出することで、撮影画像における各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの位置ズレを考慮した光軸調整を行うことができるため、光軸調整の誤差を低減することができる。

また、各円マーク画像３１ａ〜３１ｃのテンプレートマッチングや各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの真円度の分析を行うことで、撮影画像における各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの歪みや膨張を適切に検出することができるため、撮影画像における各円マーク画像３１ａ〜３１ｃの位置ズレを適切に求めることができる。

そして、このようにして算出した位置ズレ量に基づいて指示位置を補正することで、撮影画像の画面特性に起因する光軸調整の誤差を低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、指示位置を位置ズレ量により補正するものとして説明したが、指示位置と基準位置との差分が位置ズレ量により補正されていればよく、例えば、基準位置を位置ズレ量により補正するものとしても良い。

また、上記実施形態では、撮影画像の画像処理によりカメラ２の光軸調整を行うものとして説明したが、カメラ２自体を動かすことによりカメラ２の光軸調整を行うものとしても良い。

また、上記実施形態において、基準マークは、図３に示す形状のものとして説明したが、基準マークの形状は特に制限されることなく、例えば、図７や図８に示す形状のものであっても良い。

図７は、基準マークの変形例を示した図であり、（ａ）は、三角形の枠状に形成された基準マークを示しており、（ｂ）は、この基準マークの基準マーク画像と光軸調整用ラインとを示している。図７（ａ）に示すように、三角形の枠状に形成された基準マーク５１を用いる場合は、図７（ｂ）に示すように、タッチパネル式ディスプレイに、基準マーク５１に対応する基準マーク画像６１と、基準マーク画像６１に重ね合わされる三角形の光軸調整用ライン６２と、を映し出す。そして、光軸調整用ライン６２の各頂点を基準マーク画像６１の各頂点に重ね合わせることで指示位置を指示し、上述のように算出された位置ズレ量によりこの指示位置を補正した後、指示位置と基準位置との比較結果に基づいてカメラの光軸調整を行う。

図８は、基準マークの変形例を示した図であり、（ａ）は、棒状に形成された基準マークを示しており、（ｂ）は、この基準マークの基準マーク画像と光軸調整用ラインとを示している。図８（ａ）に示すように、棒状に形成された基準マーク７１を用いる場合は、図８（ｂ）に示すように、タッチパネル式ディスプレイに、基準マーク７１に対応する基準マーク画像８１と、基準マーク画像８１に重ね合わされる矩形枠状の光軸調整用ライン８２と、を映し出す。この場合、予め、位置ズレ量を考慮して光軸調整用ライン８２を変形（大きく）しておくことで、歪んで膨張した基準マーク画像８１を光軸調整用ライン８２内に入れることができる。そして、基準マーク画像６１が光軸調整用ライン６２の枠内に入るように光軸調整用ライン６２を移動させることで指示位置を指示する。この場合、指示位置は、光軸調整用ライン６２の中心位置や傾きなどとなる。そして、上述のように算出された位置ズレ量によりこの指示位置を補正した後、指示位置と基準位置との比較結果に基づいてカメラの光軸調整を行う。

１…光軸調整システム、２…カメラ（撮影手段）、３…タッチパネル式ディスプレイ（表示手段）、４…画像処理ＥＣＵ、１０…車両、２１…基準マーク、２１ａ〜２１ｃ…円マーク、２１ｄ〜２１ｆ…長方形マーク、３１…基準マーク画像、３１ａ〜３１ｃ…円マーク画像、３１ｄ〜３１ｆ…長方形マーク画像、３２…光軸調整用ライン、３２ａ〜３２ｃ…ターゲットマーク、３２ｄ〜３２ｆ…ラインマーク、４１…光軸調整部、４２…位置ズレ量算出部（位置ズレ量算出手段）、４３…指示位置補正部（指示位置補正手段）、５１…基準マーク、６１…基準マーク画像、６２…光軸調整用ライン、７１…基準マーク、８１…基準マーク画像、８２…光軸調整用ライン、Ｏ…基準マーク画像の中心位置、３１ａ’…本来の円マーク画像の位置、Ｏ’…本来の基準マーク画像の中心位置、α…撮影エリア。

Claims (3)

1. 撮影手段により基準マークが撮影された撮影画像における基準マーク画像の位置が指示位置として指示されると、前記指示位置と所定の基準位置との関係に基づいて前記撮影手段の光軸調整を行う光軸調整システムであって、
   前記撮影画像の画面特性に基づいて、撮影画像における前記基準マーク画像の位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出手段を有することを特徴とする光軸調整システム。
2. 前記位置ズレ量算出手段は、前記撮影画像における前記基準マーク画像と前記基準マーク画像のテンプレートとの対比結果に基づいて、前記撮影画像の画面特性を算出することを特徴とする請求項１に記載の光軸調整システム。
3. 前記位置ズレ量算出手段が算出した前記位置ズレ量に基づいて、前記指示位置又は前記基準位置を補正する指示位置補正手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光軸調整システム。
   

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