JP2016006406A - 校正方法、校正装置、計測用具及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ステレオカメラを校正する高精度な校正パラメータを算出する校正方法、校正装置、計測用具及びプログラムを提供する。【解決手段】ステレオカメラを校正する校正方法であって、ステレオカメラの撮影範囲に入るように設置された被写体とステレオカメラとの相対位置を計測するステップＳ１０２と、ステレオカメラにより撮影された被写体を含む撮影画像を取得するステップとＳ１０１、相対位置と、撮影画像と、に基づいてステレオカメラを校正する校正パラメータを決定するステップＳ１０３と、を含む。【選択図】図１０

Description

本発明は校正方法、校正装置、計測用具及びプログラムに関する。

被写体までの距離を計測できるステレオカメラが利用されている。例えば自動車に搭載されたステレオカメラ（以下「車載ステレオカメラ」という。）により、車両前方の被写体までの距離を計測して、自動車を制御する技術が実用化されている。例えば車載ステレオカメラが計測した距離は、自動車の衝突防止や車間距離の制御等の目的で、運転者への警告、ブレーキ及びステアリング等の制御に利用されている。

一般に、車載ステレオカメラは自動車のフロントガラス内側に設置することが多い。これは、車載ステレオカメラを車外に設置すると、防水及び防塵などの点でより高い耐久性が必要になるためである。車内に設置されたステレオカメラは、車外の風景をフロントガラス越しに撮影する。一般に、フロントガラスは複雑な曲面形状を有し、またカメラ内のレンズのような光学部品と比べ、形状に歪みを持つ。そのためフロントガラスは、フロントガラス越しに撮影された撮影画像に歪みを生じさせる。また車両にステレオカメラを設置する際の設置位置及び方位によっても、撮影画像の歪みの特性が変化する。撮影画像に含まれるこれらの歪みを校正するためには、ステレオカメラを車両の所定の位置に設置した後、その状態でフロントガラス越しに撮影した撮影画像を利用して、撮影画像の歪みを校正（補正）するための校正パラメータを算出する必要がある。

一般に、撮影画像の歪みを校正するための校正パラメータを算出する方法として、距離を計測するための特定のマークなどが記されているチャートを利用する方法が知られている。この方法では、当該マーク及びステレオカメラの相対位置から理論的に算出される撮影画像上のマーク（被写体）の位置と、当該マークを実際にステレオカメラで撮影した撮影画像上のマークの位置との差分に基づいて撮影画像の歪みを校正するための校正パラメータを算出する。つまり当該差分を解消するための変換を決定する校正パラメータを算出する。

特許文献１には、ステレオカメラを構成する一対のカメラから出力された一対の画像データのそれぞれを、一方の画像データと他方の画像データとの座標のずれに基づく校正パラメータを用いて変換することにより、ステレオカメラの光学的な歪み及び位置的なずれを画像処理によって調整する装置が開示されている。

しかしながらステレオカメラとチャートとの相対位置に誤差があると、理論的に算出される撮影画像上の被写体の座標に誤差が生じるため、撮影画像の歪みを校正するための校正パラメータにも誤差が生じてしまう。特に車両などの物体に搭載されたステレオカメラとチャートとの相対位置は、誤差が生じやすいという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステレオカメラを校正する高精度な校正パラメータを算出することができる校正方法、校正装置、計測用具及びプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステレオカメラを校正する校正方法であって、前記ステレオカメラの撮影範囲に入るように設置された被写体と、前記ステレオカメラとの相対位置を計測するステップと、前記ステレオカメラにより撮影された前記被写体を含む撮影画像を取得するステップと、前記相対位置と、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定するステップと、を含む。

本発明によれば、ステレオカメラを校正する高精度な校正パラメータを算出することができるという効果を奏する。

図１は第１実施形態の計測用具と、ステレオカメラと、校正装置との関係の例を示す図である。 図２は第１実施形態のステレオカメラの構成の例を示す図である。 図３はステレオカメラを使用した距離の計測原理を説明するための図である。 図４は第１実施形態の計測用具の例を示す図である。 図５は第１実施形態の距離計測装置の例を示す図である。 図６は第１実施形態の校正装置の構成の例を示す図である。 図７は第１実施形態の被写体座標系の例を示す図である。 図８は第１実施形態の第１カメラの位置を示す３次元座標を決定する方法の例を示す図である。 図９は第１実施形態の第１カメラのカメラ座標系の例を示す図である。 図１０は第１実施形態における校正方法の全体概略フローチャートである。 図１１は第１実施形態の校正装置における校正方法の例を示すフローチャートである。 図１２は第１実施形態の校正方法の全体フローの例を示すフローチャートである。 図１３は第１実施形態の変形例の距離計測装置が、中間計測点を使用して第１カメラ（第２カメラ）との距離を計測する場合の例を説明するための図である。 図１４は第２実施形態の計測用具と、ステレオカメラと、校正装置との関係の例を示す図である。 図１５Ａは第２実施形態の角度計測板の断面を示す断面図である。 図１５Ｂは第２実施形態の角度計測板の正面を示す正面図である。 図１６は第２実施形態の第１部材の正面図である。 図１７は第１カメラの光学中心の位置から第２部材に開けられた穴１０６、穴１０７及び穴１０８を見た場合を説明するための図である。 図１８Ａは第１カメラの光学中心の位置から穴１０６を見た場合の穴１０６の形を示す図である。 図１８Ｂは第１カメラの光学中心の位置から穴１０７を見た場合の穴１０７の形を示す図である。 図１８Ｃは第１カメラの光学中心の位置から穴１０８を見た場合の穴１０８の形を示す図である。 図１９Ａは光学ボケを含まない場合の角度計測板の像を示す図である。 図１９Ｂは光学ボケを含む場合の角度計測板の像を示す図である。 図２０は図１９Ｂの輝度の山の裾野の半径の大きさを説明するための図である。 図２１は撮像面の輝度ピークの位置と、角度計測板の傾きとの関係を説明するための図である。 図２２は計測用具の位置を示す平面の方程式を決定する方法を説明するための図である。 図２３は第２実施形態の校正装置の構成の例を示す図である。 図２４は第２実施形態における校正方法の全体概略フローチャートである。 図２５は第２実施形態の校正装置における校正方法の例を示すフローチャートである。 図２６は第３実施形態の角度計測板の断面を示す断面図である。 図２７は光の屈折の角度について説明するための図である。 図２８は第３実施形態の角度計測板から放射される光について説明するための図である。 図２９は計測用具の傾きと、輝度ピークの位置のずれとの関係を説明するための図である。 図３０はモアレ周期と輝度ピークの移動範囲との関係について説明するための図である。 図３１は隣接する穴の輝度ピークの位置について説明するための図である。 図３２は第１乃至第３実施形態のステレオカメラ及び校正装置のハードウェア構成の例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、校正方法、校正装置、計測用具及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の計測用具２０と、ステレオカメラ１０と、校正装置３０との関係の例を示す図である。図１は自動車のフロントガラスの内側に取り付けられたステレオカメラ１０（車載ステレオカメラ）により撮影された撮影画像を校正する場合の例である。計測用具２０はステレオカメラ１０の撮影範囲に入るように設置する。例えば計測用具２０はステレオカメラ１０からおよそ２ｍの距離に、ほぼ正対するように設置する。計測用具２０はステレオカメラ１０を校正する校正パラメータを決定するための計測データを取得するために用いられる。計測データは、校正装置３０としてのコンピュータに入力され、当該コンピュータにより校正パラメータが決定される。まず校正対象のステレオカメラ１０について説明する。

図２は第１実施形態のステレオカメラ１０の構成の例を示す図である。本実施形態のステレオカメラ１０は、第１カメラ１、第２カメラ２、記憶部３、外部Ｉ／Ｆ４、補正部５、及び算出部６を備える。第１カメラ１は被写体を撮影して第１撮影画像を取得する。第２カメラ２は被写体を撮影して第２撮影画像を取得する。第１カメラ１及び第２カメラ２は光軸が平行になるように並列に配置されている。第１カメラ１及び第２カメラ２の撮影タイミングは同期されており、同じ被写体を同時に撮影する。

記憶部３は第１撮影画像、第２撮影画像、及び校正パラメータを記憶する。校正パラメータは、第１撮影画像及び第２撮影画像の歪みを補正するときに使用されるパラメータである。校正パラメータは本実施形態の校正方法により決定される。外部Ｉ／Ｆ４は、記憶部３のデータの入出力を行うためのインターフェースである。ステレオカメラ１０で使用される校正パラメータは、本実施形態の校正方法により決定され、外部Ｉ／Ｆ４を使用して記憶部３に記憶される。

補正部５は、記憶部３から第１撮影画像、第２撮影画像及び校正パラメータを読み出す。補正部５は校正パラメータに応じた画像補正式により第１撮影画像及び第２撮影画像を補正する。画像補正式は第１撮影画像（第２撮影画像）の座標を変換することにより第１撮影画像（第２撮影画像）を補正する式である。例えば第１撮影画像（第２撮影画像）の座標をアフィン変換により補正する場合には、当該画像補正式は行列により表現できるので、校正パラメータは行列の成分である。また第１撮影画像（第２撮影画像）の座標を非線形な変換により補正する場合には、校正パラメータは当該変換を表す多項式などの係数である。なお補正部５は、第１撮影画像及び第２撮影画像のいずれか一方を補正するようにしてもよい。すなわち画像補正式は、いずれか一方の撮影画像を基準にして、もう一方の撮影画像を補正するための画像補正式でもよい。補正部５は、補正後の第１撮影画像及び補正後の第２撮影画像を算出部６に入力する。

算出部６は補正後の第１撮影画像及び補正後の第２撮影画像から、被写体毎の視差を算出する。ここで、視差と、視差を用いた距離計測原理について説明する。

図３はステレオカメラ１０を使用した距離の計測原理を説明するための図である。図３の例では、第１カメラ１（焦点距離ｆ、光学中心Ｏ_０、撮像面Ｓ_０）がＺ軸を光軸方向として配置されている。また第２カメラ２（焦点距離ｆ、光学中心Ｏ_１、撮像面Ｓ_１）がＺ軸を光軸方向として配置されている。第１カメラ１及び第２カメラ２はＸ軸に対して平行に、距離Ｂ（基線長）だけ離れた位置に配置される。以下、図３の座標系を「カメラ座標系」という。また第１カメラ１の光学中心を基準とした座標系を「第１カメラ座標系」という。また第２カメラ２の光学中心を基準とした座標系を「第２カメラ座標系」という。

第１カメラ１の光学中心Ｏ_０から光軸方向に距離ｄだけ離れた位置にある被写体Ａは、直線Ａ−Ｏ_０と撮像面Ｓ_０の交点であるＰ_０に像を結ぶ。一方、第２カメラ２では、同じ被写体Ａが、撮像面Ｓ_１上の位置Ｐ_１に像を結ぶ。

ここで第２カメラ２の光学中心Ｏ_１を通り、直線Ａ−Ｏ_０と平行な直線と、撮像面Ｓ_１との交点をＰ_０’とする。またＰ_０’とＰ_１の距離をＤとする。距離Ｄは同じ被写体の像を２台のカメラで撮影した画像上での位置のずれ量（視差）を表す。三角形Ａ−Ｏ_０−Ｏ_１と三角形Ｏ_１−Ｐ_０’−Ｐ_１とは相似である。そのため、下記式（１）が成り立つ。

すなわち基線長Ｂ、焦点距離ｆ及び視差Ｄから、被写体Ａまでの距離ｄを求めることができる。なお第１カメラ１及び第２カメラ２が正確に配置されている場合、第１カメラ座標系で算出された距離ｄ（第１カメラ１の光学中心Ｏ_０と被写体Ａとの光軸方向の距離）と、第２カメラ座標系で算出された距離ｄ（第２カメラ２の光学中心Ｏ_１と被写体Ａとの光軸方向の距離）と、は一致する。

以上が、ステレオカメラ１０による距離計測原理である。被写体Ａまでの距離ｄを正確に求めるには、第１カメラ１及び第２カメラ２が正確に配置されていなければならない。しかしながら第１カメラ１（第２カメラ２）は、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸周りに回転する方向に位置がずれる可能性がある。これにより、第１撮影画像（第２撮影画像）の座標は、およそ上下左右にずれを生じる。更にフロントガラスを介して被写体を撮影する車載ステレオカメラの場合、フロントガラスの影響による第１撮影画像（第２撮影画像）の歪みも生じる。ステレオカメラ１０は、２台のカメラの組み付け公差による第１撮影画像（第２撮影画像）のずれ、及びフロントガラスによる第１撮影画像（第２撮影画像）の歪みに起因する視差の誤差を正す校正パラメータを使用して信号処理により第１撮影画像（第２撮影画像）を補正する。

図２に戻り、算出部６は、視差を算出するときに基準にした撮影画像（第１撮影画像又は第２撮影画像）の画素の濃度値により画素毎の視差を表した視差画像を生成する。また算出部６は、視差画像及び式（１）を利用して被写体までの距離を算出する。

次に計測用具２０について説明する。図４は第１実施形態の計測用具２０の例を示す図である。本実施形態の計測用具２０は四角形の板状の構造を有する。なお計測用具２０の形状及び材質は任意でよい。すなわち計測用具２０は校正に用いられるデータを取得するための面を有する任意の部材でよい。計測用具２０の表面は５つのマーク２１を有する。当該マーク２１は視差を算出するための計測用のチャートとして利用される。なおマーク２１の形、個数及び位置は、本実施形態の態様に限られず任意でよい。また計測用具２０の表面は、第１撮影画像上の点に対応する第２撮影画像上の対応点を検出し易くするための濃淡模様を有する。また四角形の板上の計測用具２０の４隅に、それぞれ距離計測装置２２ａ、距離計測装置２２ｂ、距離計測装置２２ｃ及び距離計測装置２２ｄを備える。以下、距離計測装置２２ａ、距離計測装置２２ｂ、距離計測装置２２ｃ及び距離計測装置２２ｄを区別しない場合は単に距離計測装置２２という。

図５は第１実施形態の距離計測装置２２の例を示す図である。距離計測装置２２は、予め設定された計測点２３を中心に上下左右に回転可能な２軸回転保持機構を有する。本実施形態の距離計測装置２２はレーザー光２４のＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を利用して距離を計測する。なお距離計測装置２２の距離計測方式は任意でよい。例えば距離計測装置２２は超音波を利用して距離を計測してもよい。

距離計測装置２２は第１カメラ１の光学中心Ｏ_０（図３参照）までの距離を示す距離情報（以下「第１距離情報」という。）と、第２カメラ２の光学中心Ｏ_１（図３参照）までの距離を示す距離情報（以下「第２距離情報」という。）と、を取得する。なお図４において、計測用具２０の４隅に距離計測装置２２を備える理由は、図５の計測点２３同士を互いにできるだけ離すためである。これにより値ができるだけ異なる複数の第１距離情報（第２距離情報）を取得することができ、後述の校正装置３０が、第１カメラ１（第２カメラ２）と計測用具２０との間の距離（第１カメラ１の光軸方向の距離、又は第２カメラ２の光軸方向の距離）を算出するときの精度を上げることができる。なお距離計測装置２２の個数及び位置は、本実施形態の態様に限られず任意でよい。

図６は第１実施形態の校正装置３０の構成の例を示す図である。本実施形態の校正装置３０は、受付部３１、第１カメラ位置算出部３２、第１カメラ方位算出部３３、第２カメラ位置算出部３４、第２カメラ方位算出部３５、距離算出部３６、理想視差算出部３７、視差算出部３８及び決定部３９を備える。校正装置３０は情報処理装置（コンピュータ）である。

受付部３１は複数（本実施形態では４つ）の第１距離情報と、複数（本実施形態では４つ）の第２距離情報と、計測用具２０を被写体として含む第１撮影画像と、計測用具２０を被写体として含む第２撮影画像と、被写体座標系における複数（本実施形態では５つ）のマーク２１の３次元座標情報と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報と、を受け付ける。受付部３１は、例えば校正装置３０のユーザーの操作に応じて、複数の第１距離情報と、第１撮影画像と、第２撮影画像と、複数のマーク２１の３次元座標情報と、距離計測装置２２の３次元座標情報と、を示す入力を受け付ける。ここで被写体座標系について説明する。

図７は第１実施形態の被写体座標系の例を示す図である。図７の例は、計測用具２０の左下の端に３次元座標の原点をとった場合の例である。被写体座標系の距離計測装置２２ａ（計測点２３ａ）、距離計測装置２２ｂ（計測点２３ｂ）、距離計測装置２２ｃ（計測点２３ｃ）、及び距離計測装置２２ｄ（計測点２３ｄ）の位置を示す４つの３次元座標は正確に求めることができる。すなわち被写体座標系における当該４つの３次元座標は既知である。また、同様に、被写体座標系における複数（本実施形態では５つ）のマーク２１の３次元座標情報も既知である。

図６に戻り、受付部３１は被写体座標系における複数（本実施形態では５つ）のマーク２１の３次元座標情報を距離算出部３６に入力する。受付部３１は第１撮影画像と第２撮影画像とを視差算出部３８に入力する。

また受付部３１は第１距離情報と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報と、を第１カメラ位置算出部３２に入力する。また受付部３１は第２距離情報と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報と、を第２カメラ位置算出部３４に入力する。

また受付部３１は第１撮影画像と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とを第１カメラ方位算出部３３に入力する。また受付部３１は第２撮影画像と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とを第２カメラ方位算出部３５に入力する。

第１カメラ位置算出部３２は複数（本実施形態では４つ）の第１距離情報と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とから、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０の位置を示す３次元座標（以下「第１カメラ座標」という。）を、被写体座標系を使用して算出する。

図８は第１実施形態の第１カメラ１の位置を示す３次元座標を決定する方法の例を示す図である。ｄ０は距離計測装置２２ａが取得した第１距離情報を示す。すなわち計測点２３ａから第１カメラ１までの距離を示す。ｄ１は距離計測装置２２ｂが取得した第１距離情報を示す。すなわち計測点２３ｂから第１カメラ１までの距離を示す。ｄ２は距離計測装置２２ｃが取得した第１距離情報を示す。すなわち計測点２３ｃから第１カメラ１までの距離を示す。

第１カメラ１の位置を示す３次元座標は、被写体座標系を使用して理論的には次のようにして算出することができる。まず計測点２３ａを中心とし、半径ｄ０の球面を表す点集合２５ａを求める。次に計測点２３ｂを中心とし、半径ｄ１の球面を表す点集合２５ｂを求める。次に計測点２３ｃを中心とし、半径ｄ２の球面を表す点集合２５ｃを求める。次に点集合２５ａと点集合２５ｂの両方に含まれる点集合を求める。この点集合は図８のｄ０＆ｄ１である。ｄ０＆ｄ１は半径ｄ０の球面を表す点集合と、半径ｄ１の球面を表す点集合と、の交点により表される点集合（円弧）である。次に点集合２５ｂと点集合２５ｃの両方に含まれる点集合を求める。この点集合は図８のｄ１＆ｄ２である。ｄ１＆ｄ２は半径ｄ１の球面を表す点集合と、半径ｄ２の球面を表す点集合と、の交点により表される点集合（円弧）である。最後に図８のｄ０＆ｄ１により表される円弧と、ｄ１＆ｄ２により表される円弧との交点Ｃを求めることにより、第１カメラ座標を算出することができる。すなわち理論的には第１距離情報が３つあれば第１カメラ座標を算出することができる。

しかしながら距離計測装置２２の計測誤差を考慮すると、より多くの計測点２３（本実施形態では４つ）を使用して第１カメラ座標を算出することが望ましい。そのため第１カメラ位置算出部３２は、例えば次式（２）による最小二乗近似を行って交点Ｃを算出することにより第１カメラ座標を算出する。

ここで、ｎは計測点２３の個数である。ｐｉはｉ番目の計測点２３の３次元座標である。ｄｉは距離計測装置２２により計測されたｉ番目の計測点２３から第１カメラ１までの距離である。

図６に戻り、第１カメラ位置算出部３２は被写体座標系を使用して算出した第１カメラ座標を第１カメラ方位算出部３３に入力する。また第１カメラ位置算出部３２は被写体座標系を使用して算出した第１カメラ座標を距離算出部３６に入力する。

第１カメラ方位算出部３３は第１撮影画像と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とを受付部３１から受け付ける。また第１カメラ方位算出部３３は被写体座標系を使用して算出した第１カメラ座標を第１カメラ位置算出部３２から受け付ける。

第１カメラ方位算出部３３はカメラ座標系を使用して、計測点２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の３次元座標と、第１撮影画像上の計測点２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の像の２次元座標と、第１カメラ１の焦点距離と、から第１カメラ１の向き（光軸方向）を算出する。具体的には、まず第１カメラ方位算出部３３は、被写体座標系を使用して算出された計測点２３の３次元座標を、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０を原点としたカメラ座標系に変換する。すなわち、このカメラ座標系はピンホールカメラモデルにおけるピンホールの位置を原点とした座標である。なお、この時点のカメラ座標系は、まだ第１カメラの向きのずれに起因するカメラ座標系の向きになっていない。次に第１カメラ方位算出部３３は当該カメラ座標系を、第１カメラの向きのずれに起因するカメラ座標系の向きに合わせるための３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１）を算出する。

図９は第１実施形態の第１カメラ１のカメラ座標系の例を示す図である。計測点２３（被写体）の３次元座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とし、撮像面４０上の２次元座標を（ｕ，ｖ）とし、第１カメラ１の焦点距離をｆとする。このとき計測点２３の撮像面４０上の像４１の位置は次式（３）により表すことができる。

一般に、カメラの光学中心の位置、当該カメラの焦点距離ｆ、計測点２３の３次元座標ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）、及びカメラ方向（３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１））から、式（３）を利用して撮像面４０上の２次元座標（ｕ，ｖ）を算出することができる。なおα１はＸ軸に対する回転角、β１はＹ軸に対する回転角、γ１はＺ軸に対する回転角を示す。

逆に、カメラの光学中心の位置、当該カメラの焦点距離ｆ、計測点２３の３次元座標ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）、及び撮像面４０上の２次元座標（ｕ，ｖ）から、式（３）を利用してカメラ方向（３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１））を特定することができる。

式（３）の関係を利用して、３軸回転角ｒ＝（α１、β１、γ１）、及び計測点２３の３次元座標ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）から、撮像面４０上の２次元座標（ｕ，ｖ）を算出する関数をＦとする（（ｕ，ｖ）＝Ｆ（ｒ、ｐ））。

第１カメラ方位算出部３３は次式（４）による最小二乗近似を行うことにより３軸回転角ｒ＝（α１、β１、γ１）を算出する。

ここで、ｎは計測点２３の個数である。ｐｉはｉ番目の計測点２３の３次元座標である。（ｕｉ，ｖｉ）はｉ番目の計測点２３に対応する撮像面４０上の２次元座標である。

なおカメラ方向（３軸回転角ｒ）は３変数なので、束縛条件としては撮像面４０上の２点の２次元座標があれば式（３）からカメラ方向を決定することができる。第１カメラ方位算出部３３が、式（４）によって３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１）を算出する理由は、第１撮影画像がフロントガラス越しに撮影されているためである。すなわち第１撮影画像はフロントガラスに起因する歪みを含んでいるため、多数の計測点２３を用いて、式（４）により最小二乗近似して３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１）を算出することが望ましい。

なお（ｕ，ｖ）により歪みが異なる場合、例えば画面中央に比べ画像周辺部の歪みが大きいことが予め想定されていれば、それに応じて、計測点２３が第１撮影画像の中央部に映るように計測点の位置を配置してもよい。また式（４）において、計測点２３に応じて加重をかけたりしてもよい。

また計測点２３として距離計測装置２２の計測点２３を利用したが、被写体座標系において既知の座標であれば任意の計測点２３を利用してもよい。例えば計測用具２０上の計測に適した任意の計測点２３や、計測用具２０上にない計測に適した任意の計測点２３を利用してもよい。

図６に戻り、第１カメラ方位算出部３３は、上述の式（４）により算出した第１カメラ１の向き（３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１））を距離算出部３６に入力する。

第２カメラ位置算出部３４は複数（本実施形態では４つ）の第２距離情報から、第２カメラ２の光学中心Ｏ_１の位置を示す３次元座標（以下「第２カメラ座標」という。）を、被写体座標系を使用して算出する。第２カメラ座標の算出方法は第１カメラ座標の算出方法と同じであるため詳細な説明を省略する。第２カメラ位置算出部３４は被写体座標系を使用して算出した第２カメラ座標を第２カメラ方位算出部３５に入力する。また第２カメラ位置算出部３４は被写体座標系を使用して算出した第２カメラ座標を視差算出部３８に入力する。

第２カメラ方位算出部３５は第２撮影画像と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とを受付部３１から受け付ける。また第２カメラ方位算出部３５は被写体座標系を使用して算出した第２カメラ座標を第２カメラ位置算出部３４から受け付ける。

第２カメラ方位算出部３５はカメラ座標系を使用して、計測点２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の３次元座標と、第２撮影画像上の計測点２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の像の２次元座標と、第２カメラ２の焦点距離と、から第２カメラ２の向き（光軸方向）を算出する。第２カメラ２の向きの算出方法は第１カメラ１の向きの算出方法と同じであるため詳細な説明を省略する。第２カメラ方位算出部３５は第２カメラ２の向き（３軸回転角ｒ＝（α２，β２，γ２））を距離算出部３６に入力する。

距離算出部３６は、被写体座標系における複数のマーク２１の３次元座標情報を受付部３１から受け付ける。また距離算出部３６は、被写体座標系を使用して算出した第１カメラ座標を第１カメラ位置算出部３２から受け付ける。また距離算出部３６は、第１カメラ１の向き（３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１））を第１カメラ方位算出部３３から受け付ける。また距離算出部３６は、被写体座標系を使用して算出した第２カメラ座標を第２カメラ位置算出部３４から受け付ける。また距離算出部３６は、第２カメラ２の向き（３軸回転角ｒ＝（α２，β２，γ２））を第２カメラ方位算出部３５から受け付ける。

距離算出部３６は複数のマーク２１のそれぞれについて、第１カメラ座標と第１カメラ１の向きとに基づく第１カメラ座標系を使用して、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０と複数のマーク２１との第１カメラ１の光軸方向の距離ｄを算出する。

具体的には、まず距離算出部３６は第１カメラ座標を原点とするカメラ座標系を、第１カメラ１の向き（３軸回転角ｒ＝（α１，β１，γ１））だけ回転させることにより第１カメラ座標系に変換する。すなわち第１カメラ座標系は第１カメラ座標を原点とし、第１カメラ１の光軸方向をＺ軸とし、原点を含むＺ軸と垂直な平面の水平方向の原点を通る直線をＸ軸とし、原点を含むＺ軸と垂直な平面の垂直方向の原点を通る直線をＹ軸とした座標系である。次に距離算出部３６は第１カメラ座標系及び式（１）を使用して、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０と複数のマーク２１との第１カメラ１の光軸方向の距離ｄを算出する（図３参照）。以上により、被写体（複数のマーク２１）と、ステレオカメラ１０（第１カメラ１の光学中心Ｏ_０）との相対位置が明確になる。距離算出部３６は複数のマーク２１の各々とステレオカメラ１０との当該距離ｄを示す距離情報を理想視差算出部３７に入力する。

なお距離算出部３６は第２カメラ座標と第２カメラ２の向きに基づく第２カメラ座標系を使用して、第２カメラ２の光学中心Ｏ_１と複数のマーク２１との第２カメラ２の光軸方向の距離ｄを算出してもよい。

理想視差算出部３７は上述の距離情報を距離算出部３６から受け付ける。理想視差算出部３７は上述の距離情報に基づいて第１撮影画像に含まれる複数のマーク２１と、第２撮影画像に含まれる複数のマーク２１との理想の視差を示す理想視差を、複数のマーク２１毎に式（１）を使用して算出する。理想視差算出部３７は理想視差を決定部３９に入力する。

視差算出部３８は第１撮影画像と第２撮影画像とを受付部３１から受け付ける。視差算出部３８は第１撮影画像に含まれる複数のマーク２１と、第２撮影画像に含まれる複数のマーク２１との視差を、複数のマーク２１毎に算出する。視差算出部３８は視差を決定部３９に入力する。

決定部３９は理想視差を理想視差算出部３７から受け付け、視差を視差算出部３８から受け付ける。また決定部３９は第１撮影画像と第２撮影画像とを受付部３１から受け付ける。決定部３９は第１撮影画像及び第２撮影画像を補正する校正パラメータを、視差と理想視差とに基づいて決定する。例えば決定部３９は視差と理想視差との差分が０になるように補正するための校正パラメータを決定する。

なお決定部３９は垂直方向（Ｙ軸方向）に視差が生じている場合、被写体（複数のマーク）との距離によらずに、当該縦方向の視差を０にする補正をするための校正パラメータを決定する。この理由は、視差は水平方向（Ｘ軸方向）のみに生じることを前提としているためである。

図１０は第１実施形態における校正方法の全体概略フローチャートである。ステレオカメラ１０が、撮影画像を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、第１カメラ１が、第１撮影画像を取得し、第２カメラ２が、第２撮影画像を取得する。

次に、校正装置３０が、ステレオカメラ１０と被写体との相対位置を計測する（ステップＳ１０２）。具体的には、校正装置３０が、ステレオカメラ１０の第１カメラ１の光学中心Ｏ_０と、計測用具２０上の複数のマーク２１との相対位置を、後述のステップＳ６〜ステップＳ１０により計測する。

次に、校正装置３０が、相対位置に基づく校正パラメータを決定する（ステップＳ１０３）。具体的には、校正装置３０が、第１撮影画像に含まれる複数のマーク２１と、第２撮影画像に含まれる複数のマーク２１との視差が、ステップＳ１０２で計測された相対位置に基づく理想の視差を示す理想視差と一致するように、第１撮影画像及び第２撮影画像の少なくとも一方を補正する校正パラメータを決定する。

次にフローチャートを参照して本実施形態の校正装置３０における校正方法の詳細について説明する。図１１は第１実施形態の校正装置３０における校正方法の例を示すフローチャートである。

受付部３１は計測用具２０上の座標情報を受け付ける（ステップＳ１）。当該座標情報は被写体座標系における複数（本実施形態では５つ）のマーク２１の３次元座標情報と、被写体座標系における複数（本実施形態では４つ）の距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報である。また受付部３１は複数（本実施形態では４つ）の第１距離情報を受け付ける（ステップＳ２）。また受付部３１は複数（本実施形態では４つ）の第２距離情報を受け付ける（ステップＳ３）。また受付部３１は計測用具２０を被写体として含む第１撮影画像を受け付ける（ステップＳ４）。また受付部３１は計測用具２０を被写体として含む第２撮影画像を受け付ける（ステップＳ５）。

次に、第１カメラ位置算出部３２は、複数の第１距離情報と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とから、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０の位置を示す第１カメラ座標を、被写体座標系を使用して算出する（ステップＳ６）。

次に、第２カメラ位置算出部３４は、複数の第２距離情報と、被写体座標系における距離計測装置２２（計測点２３）の３次元座標情報とから、第２カメラ２の光学中心Ｏ_１の位置を示す第２カメラ座標を、被写体座標系を使用して算出する（ステップＳ７）。

次に、第１カメラ方位算出部３３はカメラ座標系を使用して、計測点２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の３次元座標と、第１撮影画像上の計測点２３の像の２次元座標と、第１カメラ１の焦点距離と、から第１カメラ１の向き（光軸方向）を算出する（ステップＳ８）。

次に、第２カメラ方位算出部３５はカメラ座標系を使用して、計測点２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の３次元座標と、第２撮影画像上の計測点２３の像の２次元座標と、第２カメラ２の焦点距離と、から第２カメラ２の向き（光軸方向）を算出する（ステップＳ９）。

次に、距離算出部３６は複数のマーク２１のそれぞれについて、第１カメラ座標と第１カメラ１の向きとに基づく第１カメラ座標系を使用して、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０と複数のマーク２１との第１カメラ１の光軸方向の距離ｄを算出する（ステップＳ１０）。ステップＳ６〜ステップＳ１０により、被写体（複数のマーク２１）と、ステレオカメラ１０（第１カメラ１の光学中心Ｏ_０）との相対位置が明確になる。

次に、理想視差算出部３７はステップＳ１０で算出した第１カメラ１の光軸方向の距離ｄに基づいて、第１撮影画像に含まれる複数のマーク２１と、第２撮影画像に含まれる複数のマーク２１との理想の視差を示す理想視差を、複数のマーク２１毎に式（１）を使用して算出する（ステップＳ１１）。

次に、視差算出部３８は第１撮影画像に含まれる複数のマーク２１と、第２撮影画像に含まれる複数のマーク２１との視差を、複数のマーク２１毎に算出する（ステップＳ１２）。

次に、決定部３９は第１撮影画像と第２撮影画像とを、視差と理想視差との差分が０になるように補正するための校正パラメータを決定する（ステップＳ１３）。

なお上述のステップＳ１０において、距離算出部３６は第２カメラ座標と第２カメラ２の向きに基づく第２カメラ座標系を使用して、第２カメラ２の光学中心Ｏ_１と複数のマーク２１との第２カメラ２の光軸方向の距離ｄを算出してもよい。

次に、上述の計測用具２０、及び上述の校正装置３０を使用した本実施形態の校正方法の全体フローについて説明する。図１２は第１実施形態の校正方法の全体フローの例を示すフローチャートである。

まず、計測用具２０を、ステレオカメラ１０を搭載した車両の前方に、ほぼ正対するように設置する（ステップＳ２１）。次に、計測用具２０が、ステレオカメラ１０の光学中心Ｏ_０と、計測用具２０上の複数の計測点２３との距離を計測する（ステップＳ２２）。具体的には、計測用具２０四隅の距離計測装置２２を適宜回転し、車両のフロントガラス越しにステレオカメラ１０の光学中心Ｏ_０までの距離を計測する。次に、ステレオカメラ１０が、計測用具２０の位置をそのままにして、フロントガラス越しに計測用具２０を撮影する（ステップＳ２３）。

次に、ステップＳ２２で計測された計測データを校正装置３０に入力する（ステップＳ２４）。このとき、計測用具２０上の複数のマーク２１を示す被写体座標系の座標、及び計測用具２０上の複数の計測点２３を示す被写体座標系の座標も同時に入力する。次に、ステップＳ２３で撮影した撮影画像を校正装置３０に入力する（ステップＳ２５）。

次に、校正装置３０が、計測用具２０と、ステレオカメラ１０の光学中心Ｏ_０と、の相対位置を算出する（ステップＳ２６）。具体的には、校正装置３０が、ステレオカメラ１０の位置、及び方向を算出する（図１１のステップＳ６〜ステップＳ９）。そして、校正装置３０が、計測用具２０（複数のマーク２１）と、ステレオカメラ１０の光学中心Ｏ_０と、の第１カメラ１の光軸方向の距離ｄを算出する（図１１のステップＳ１０）。

次に、校正装置３０が、ステップＳ２６で算出された相対位置に基づいて理想視差を算出する（ステップＳ２７）。具体的には、校正装置３０は図１１のステップＳ１１の方法で理想視差を算出する。次に、校正装置３０が、ステップＳ２５で入力された撮影画像に基づいて視差を算出する（ステップＳ２８）。具体的には、校正装置３０は図１１のステップＳ１２の方法で視差を算出する。次に、校正装置３０が、相対位置と、撮影画像と、に基づいてステレオカメラ１０を校正する校正パラメータを決定する（ステップＳ２９）。具体的には、校正装置３０が、相対位置から算出された理想視差と、撮影画像から算出された視差と、に基づいてステレオカメラ１０で撮影された撮影画像を校正する校正パラメータを決定する（図１１のステップＳ１３）。

以上説明したように、第１実施形態の校正方法では、ステレオカメラ１０の撮影範囲に入るように設置された計測用具２０と、ステレオカメラ１０との相対位置を計測し、当該相対位置と、ステレオカメラ１０により撮影された、計測用具２０を被写体として含む撮影画像と、に基づいてステレオカメラ１０を校正する校正パラメータを決定する。これにより設置位置精度の確保が難しい車両搭載状態のステレオカメラ１０に対しても高精度な校正パラメータを算出することができる。

なお第１実施形態では、自動車に搭載されたステレオカメラ１０を校正する場合について説明した。しかしながら自動車などの車両（移動体）に限られない任意の物体に搭載されたステレオカメラ１０に、第１実施形態の校正方法を適用してもよい。また、物体に搭載されていないステレオカメラ１０に対しても、より高精度な校正を実施したければ、本実施形態の方法が適用できる。

（第１実施形態の変形例）
次に第１実施形態の校正方法の変形例について説明する。第１実施形態の変形例の校正方法は、距離計測装置２２が第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心までの距離を計測せずに、第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心との間にある中間計測点までの距離を計測する。これは、一般にカメラの光学中心が、レンズ内部に位置するため、直接計測することが困難であるためである。

図１３は第１実施形態の変形例の距離計測装置２２が、中間計測点を使用して第１カメラ１（第２カメラ２）との距離を計測する場合の例を説明するための図である。図１３の例は、中間計測点６１を計測装置２０と垂直な方向にとり、第１カメラ１（第２カメラ２）の位置６２の近傍にとる場合の例である。例えば中間計測点６１はフロントガラス上にとる。

距離計測装置２２は、第１カメラ１の光学中心近傍に設けられた中間計測点と、計測用具２０上の計測点２３との距離を示す距離情報（以下「第１中間距離情報」という。）を計測する。また距離計測装置２２は、第２カメラ２の光学中心近傍に設けられた中間計測点と、計測用具２０上の計測点２３との距離を示す距離情報（以下「第２中間距離情報」という。）を計測する。

受付部３１は、第１中間距離情報及び第２中間距離情報を受け付ける。また受付部３１は、中間計測点６１から第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心までの距離は、計測した値や設計値などから別途取得された距離情報として受け付ける。

第１カメラ位置算出部３２（第２カメラ位置算出部３４）は、まず式（２）により中間計測点６１の位置を示す座標を決定する。次に第１カメラ位置算出部３２（第２カメラ位置算出部３４）は、中間計測点６１の位置を示す座標と、中間計測点６１から第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心までの距離を示す距離情報と、により第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心の座標を算出する。

なお中間計測点６１から第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心までの距離は、計測用具２０の被写体座標系を使用せずに、カメラ座標系により独立に計測してもよい。またカメラ光軸６３の方向と、計測用具２０と垂直な直線との方向の差分が小さいときは、計測用具２０と垂直な直線上にある位置６５を、第１カメラ１（第２カメラ２）の光学中心の位置とみなしてもよい。これは実際の第１カメラ１（第２カメラ２）の位置との誤差６４は無視できる程小さくなるためである。

また中間計測点６１と計測用具２０の計測点２３との間の距離は、距離計測装置２２を使用せずに巻尺などにより計測してもよい。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ステレオカメラ１０の校正に使用される計測用具が第１実施形態と異なる。第２実施形態のステレオカメラ１０の校正では、第１カメラ１又は第２カメラ２のいずれか一方を使用する。第２実施形態の説明では第１カメラ１を使用して説明するが、第２カメラ２を使用してもよい。

図１４は第２実施形態の計測用具１２０と、ステレオカメラ１０と、校正装置３０との関係の例を示す図である。第２実施形態では、計測用具２０ではなく計測用具１２０が使用される。ステレオカメラ１０及び校正装置３０の説明は、図１の説明と同じなので省略する。計測用具１２０は、第１実施形態の計測用具２０と同様に、ステレオカメラ１０との相対位置を計測するために使用されるが、第１実施形態の計測用具２０とは形態が異なる。第２実施形態の計測用具１２０は、角度計測板１０１及び第１部材１０２を備える。角度計測板１０１は水平方向に傾いた計測用具１２０のずれを示す角度、及び垂直方向に傾いた計測用具１２０のずれを示す角度の計測に使用される。第１部材１０２はステレオカメラ１０を校正するためのチャートとして使用される。

図１５Ａ乃至図１６を参照して計測用具１２０の構成について詳細に説明する。図１５Ａは第２実施形態の角度計測板１０１の断面を示す断面図である。図１５Ｂは第２実施形態の角度計測板１０１の正面を示す正面図である。図１６は第２実施形態の第１部材１０２の正面図である。

角度計測板１０１は光源１０３及び第２部材１０４を備える。光源１０３は一様な輝度分布を持つ平面状の拡散光源である。すなわち光源１０３は第１部材１０２の面上の位置に依らずに一様な強度の光（面上の位置に依る光の強度の差が所定の範囲内の光）を放射する。

第２部材１０４は光源１０３を被覆するように設置されており、複数の穴１０５から光源１０３の光を放射する。それぞれの穴１０５は第１部材１０２の面に垂直な方向に所定の間隔で開けられている。図１５Ｂの例では、直径ｂの円形の穴１０５が、ピッチａで縦横に整列するように開けられている。なお穴１０５の数、形及び配列の仕方は図１５Ｂの形態に限られず任意でよい。また第２部材１０４の材質は任意でよい。第２部材１０４の材質は、例えば金属である。

角度計測板１０１（第２部材１０４）は第１部材１０２の面の中央に配置されている。また第１部材１０２は角度計測板１０１（第２部材１０４）の上部にマーク１１１を有する。マーク１１１は第１部材１０２（計測用具１２０）と校正対象のステレオカメラ１０（第１カメラ１）との間の距離を算出するための基準点として使用される。また第１部材１０２の表面は、第１実施形態の計測用具２０の表面と同様に、第１撮影画像上の点に対応する第２撮影画像上の対応点を検出し易くするための濃淡模様を有する。

図１７は第１カメラ１の光学中心Ｏ_０の位置から第２部材１０４に開けられた穴１０６、穴１０７及び穴１０８を見た場合を説明するための図である。穴１０６の位置では、光学中心Ｏ_０の位置からの視線と、第２部材１０４の面との角度が直交するため、第２部材１０４の背後にある光源１０３の光が図１８Ａの形に見える。穴１０７の位置では、光学中心Ｏ_０の位置からの視線が第２部材１０４の穴１０７に斜めに進入するため、第２部材１０４の背後にある光源１０３の光が図１８Ｂの形に見える。穴１０８の位置では、光学中心Ｏ_０の位置からの視線が第２部材１０４の穴１０８に進入しないため、第２部材１０４の背後にある光源１０３の光が見えなくなる（図１８Ｃ）。

すなわち穴のピッチａに比べ十分高い解像度の第１カメラ１で角度計測板１０１（第２部材１０４）を撮影すれば、第１カメラ１の光学中心Ｏ_０からの視線と第２部材１０４の面とが直交している箇所の付近の穴の像の面積は大きく写る。そして第１カメラ１の光学中心Ｏ_０からの視線と第２部材１０４の面とが直交している箇所から離れるに従って穴の像の面積が欠けてゆき、十分大きく離れた位置では穴の像が写らなくなる。

ここで第２部材１０４の穴１０５のピッチａについて説明する。図１５Ｂの穴１０５のピッチａは、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の解像限界よりも狭く設定する。例えば（半）視野角２０度、撮影距離（校正距離）２ｍ、６４０ｘ４８０画素センサという条件の場合、下記式（５）より、ピッチａがおよそ２ｍｍ以下であれば、画素ピッチよりも小さくなる。

ピッチａが画素ピッチよりも小さい場合、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）により角度計測板１０１（第２部材１０４）を撮影すると、撮影画像は図１９Ａのようになる。しかしながら現実には画素開口特性、結像光学系のボケ、カラーカメラの場合の光学ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）等の光学ボケの影響により、ピッチａがおよそ２ｍｍ以下であっても解像限界を超えることになる。すると、撮影画像上では、個々の穴は判別できず、図１９Ａの画像をぼかした形の図１９Ｂのような大きな一つの輝度の山（輝度分布）となる。図１９Ｂの輝度の山の頂点は、例えば図１７の穴１０６付近に対応する。また図１９Ｂの輝度の山の裾野は、例えば図１７の穴１０８付近に対応する。

図２０は図１９Ｂの輝度の山の裾野の半径ｃの大きさを説明するための図である。第２部材１０４の厚さを４０ｍｍ、穴１０８の直径を１ｍｍとする。またステレオカメラ１０（第１カメラ１）の（半）視野角を２０度、画素センサを６４０ｘ４８０ピクセルとする。このとき輝度の山の裾野の半径ｃは下記式（６）よりおよそ２２ピクセルになる。

このように、図１５Ｂの個々の穴１０５の像ではなく、それをならした連続的な大きな輝度の山を考えることで、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の光学中心Ｏ_０が穴１０５のちょうど真上ではない位置が、角度計測板１０１の面と垂直な方向に対応する場合でも、輝度ピークの位置が角度計測板１０１の面と垂直な方向を表していると捉えることができる。これによりステレオカメラ１０（第１カメラ１）の光学中心Ｏ_０の位置に依らずに、角度計測板１０１を撮影した撮影画像の輝度の山（輝度分布）の輝度ピークの位置が、角度計測板１０１の面と垂直な方向を表していると捉えることができる。

なお輝度の山全体を、例えばガウス関数（ｅｘｐ（−ｒ^２））のような関数で近似し、多数の画素値の平均的な分布を推定することにより、個々の画素値に含まれるランダムノイズの影響を低減し、輝度ピークの位置を正確に推定することができる。

図２１は撮像面４０の輝度ピークの位置と、角度計測板１０１の傾きとの関係を説明するための図である。撮像面４０の座標を撮像面４０の中央を原点とし、画素単位で表す。このとき撮像面４０（撮影画像）上の輝度ピークの位置の座標（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ）が、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の光学中心Ｏ_０から角度計測板１０１へ下ろした垂線の足の位置を示す。したがって角度計測板１０１と、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）とが正対しているならば、つまり計測用具１２０の面に対する法線と、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の光軸が平行ならば、輝度ピークの位置は撮影画像の中央（原点）になるはずである。すなわち輝度ピークの位置（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ）が撮影画像の中央（原点）からずれていれば、その輝度ピークの位置を示す撮影画像（撮像面４０）の座標（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ）から、正対方向から傾いている計測用具１２０の水平方向のずれを示す角度、及び垂直方向のずれを示す角度がわかる。つまりステレオカメラ１０（第１カメラ１）の焦点距離（画素単位）をｆとすると、（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ，ｆ）により角度計測板１０１の法線の方向を決定することができる。言い換えると、正対方向から傾いて設置されている角度計測板１０１に正対するステレオカメラ１０（第１カメラ１）の向きがわかる。

次に角度計測板１０１（計測用具１２０）の位置を示す平面の方程式を決定する方法を具体的に説明する。図２２は計測用具１２０の位置を示す平面の方程式を決定する方法を説明するための図である。ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の光学中心Ｏ_０を原点とした座標系で計測用具１２０を表す平面の方程式を下記式（７）で表す。

角度計測板１０１の法線の方向は図２１で説明したように（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ，ｆ）と表すことができる。したがって、この平面の法線ベクトルは（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ，ｆ）により決定できるので、（ａ，ｂ，ｃ）＝（ｉ_ｐ，ｊ_ｐ，ｆ）である。次に平面の方程式の変数ｄを決定するために、計測用具１２０（第１部材１０２）のマーク１１１をレーザー距離計などで計測し、この距離をｄ_ｃとする。また撮影画像上のマーク１１１の位置を示す座標を（ｉ_ｃ，ｊ_ｃ）とする。ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の焦点距離（画素単位）をｆとすると、ベクトル（ｉ_ｃ，ｊ_ｃ，ｆ）方向の距離ｄ_ｃの点（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）がマーク１１１の位置を示す座標となる。すなわちマーク１１１の位置を示す平面上の座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）は下記式（８）により算出することができる。

したがって下記式（９）から下記式（１０）により平面の方程式の変数ｄを決定することができる。以上により計測用具１２０を表す平面の方程式（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を決定することができる。

なお角度計測板１０１の撮影画像からは、角度計測板１０１の水平方向に傾いたずれを示す角度、及び垂直方向に傾いたずれを示す角度を算出することができるが、角度計測板１０１までの距離はわからない。そのため上述の説明では、マーク１１１の撮影画像上の位置、及び、マーク１１１までの距離情報ｄ_ｃを使用した。これ以外の方法として、図２２のｄ_１等を実測するという方法も可能である。またステレオカメラ１０（第１カメラ１）の校正の許容精度に対して計測用具１２０の位置精度が高ければ（かつ角度精度が悪ければ）、マーク１１１とステレオカメラ１０との間の距離を実際に計測せずに、距離情報として固定値を使用してもよい。

次に上述の方法を使用してステレオカメラ１０（第１カメラ１）を校正する第２実施形態の校正装置３０の構成について説明する。図２３は第２実施形態の校正装置の構成の例を示す図である。第２実施形態の校正装置３０は、受付部１３１、計測部１３６、理想視差算出部１３７、視差算出部１３８及び決定部１３９を備える。

受付部１３１はステレオカメラ１０により撮影された計測用具１２０を被写体として含む撮影画像（第１カメラ１により撮影された第１撮影画像及び第２カメラ２により撮影された第２撮影画像）を受け付ける。また受付部１３１は上述の距離情報ｄ_ｃ（図２２参照）を受け付ける。受付部１３１は第１撮影画像及び距離情報ｄ_ｃを計測部１３６に入力する。また受付部１３１は撮影画像（第１撮影画像及び第２撮影画像）を視差算出部１３８に入力する。

計測部１３６は受付部１３１から第１撮影画像及び距離情報ｄ_ｃを受け付ける。計測部１３６は計測用具１２０（角度計測板１０１）の面と垂直な方向（法線ベクトル）を、第１撮影画像の最大輝度の位置に基づいて図２１で説明した方法で決定する。これにより計測部１３６はステレオカメラ１０（第１カメラ１）の正対位置からの計測用具１２０の向きのずれ（水平方向に傾いたずれを示す角度及び垂直方向に傾いたずれを示す角度）を計測する。また第１カメラ座標系（第１カメラ１の光学中心Ｏ_０を原点とした座標系）で計測用具１２０の位置を表す平面の方程式を、法線ベクトル及び距離情報ｄ_ｃに基づいて図２２で説明した方法で決定する。計測部１３６は当該平面の方程式を示す情報を理想視差算出部１３７に入力する。

理想視差算出部１３７は計測部１３６から計測用具１２０の位置を表す平面の方程式を受け付ける。理想視差算出部１３７は当該方程式により表される平面を撮影した場合の視差を示す理想視差を図３で説明した方法により算出する。理想視差算出部１３７は理想視差を決定部１３９に入力する。

視差算出部１３８は受付部１３１から撮影画像（第１撮影画像及び第２撮影画像）を受け付ける。視差算出部１３８は計測用具１２０（第１部材１０２）の濃淡模様等を使用して、第１撮影画像の点に対応する第２撮影画像の対応点を検出することにより視差を算出する。視差算出部１３８は視差を決定部１３９に入力する。

決定部１３９は理想視差を理想視差算出部１３７から受け付け、視差を視差算出部１３８から受け付ける。また決定部１３９は第１撮影画像と第２撮影画像とを受付部１３１から受け付ける。決定部１３９は第１撮影画像及び第２撮影画像を補正する校正パラメータを、視差と理想視差とに基づいて決定する。決定部１３９は、例えば視差と理想視差との差分が０になるように、第１撮影画像及び第２撮影画像のうち少なくとも一方を補正するための校正パラメータを決定する。

図２４は第２実施形態における校正方法の全体概略フローチャートである。ステレオカメラ１０が、撮影画像を取得する（ステップＳ２０１）。具体的には、第１カメラ１が、第１撮影画像を取得し、第２カメラ２が、第２撮影画像を取得する。

次に、校正装置３０が、ステレオカメラ１０と被写体との相対位置を計測する（ステップＳ２０２）。具体的には、校正装置３０が、ステレオカメラ１０の第１カメラ１の光学中心Ｏ_０と、計測用具１２０との相対位置を、後述のステップＳ３２〜ステップＳ３４により計測する。

次に、校正装置３０が、相対位置に基づく校正パラメータを決定する（ステップＳ２０３）。具体的には、校正装置３０が、計測用具１２０（第１部材１０２）の濃淡模様等を利用して、第１撮影画像の点に対応する第２撮影画像の対応点を検出することにより算出される視差が、ステップＳ２０２で計測された相対位置に基づく理想の視差を示す理想視差と一致するように、第１撮影画像及び第２撮影画像の少なくとも一方を補正する校正パラメータを決定する。

次にフローチャートを参照して第２実施形態の校正装置３０における校正方法の詳細について説明する。図２５は第２実施形態の校正装置３０における校正方法の例を示すフローチャートである。

受付部１３１は計測用具１２０を被写体として含む撮影画像（第１撮影画像及び第２撮影画像）を受け付ける（ステップＳ３１）。また受付部１３１は距離情報ｄ_ｃを受け付ける（ステップＳ３２）。

次に、計測部１３６はステレオカメラ１０の正対位置からの計測用具１２０の向きのずれを計測する（ステップＳ３３）。具体的には、計測部１３６は計測用具１２０（角度計測板１０１）の面と垂直な方向（法線ベクトル）を、第１撮影画像の最大輝度の位置に基づいて図２１で説明した方法で決定することにより、計測用具１２０の向きのずれを計測する。

次に、計測部１３６は第１カメラ座標系（第１カメラ１の光学中心Ｏ_０を原点とした座標系）で計測用具１２０の位置を表す平面の方程式を、法線ベクトル及び距離情報ｄ_ｃに基づいて図２２で説明した方法で決定する（ステップＳ３４）。

次に、理想視差算出部１３７はステップＳ３４で決定した方程式により表される平面を撮影した場合の視差を示す理想視差を図３で説明した方法により算出する（ステップＳ３５）。次に、視差算出部１３８は計測用具１２０（第１部材１０２）の濃淡模様等を利用して、第１撮影画像の点に対応する第２撮影画像の対応点を検出することにより視差を算出する（ステップＳ３６）。

次に、決定部１３９は第１撮影画像及び第２撮影画像のうち少なくとも一方を、視差と理想視差との差分が０になるように補正するための校正パラメータを決定する（ステップＳ３７）。

上述の計測用具１２０、及び上述の校正装置３０を使用した第２実施形態の校正方法の全体フローは、第１実施形態の図１２の説明と同様のため説明を省略する。

以上説明したように、第２実施形態の校正方法では、ステレオカメラ１０の正対位置からの計測用具１２０の向きのずれを、第１撮影画像の最大輝度の位置に基づいて計測する。また第１撮影画像及び第２撮影画像から算出された視差と、計測用具１２０の向きのずれが考慮された理想視差と、に基づいてステレオカメラ１０を校正する校正パラメータを決定する。これにより設置位置精度の確保が難しい車両搭載状態のステレオカメラ１０に対しても高精度な校正パラメータを容易に算出することができる。また、本実施形態によれば車両搭載等されていないステレオカメラ１０に対しても、より高精度な校正を簡便な態様で実現することができる。なお、本実施形態において角度計測板の穴は丸穴としているが、この限りではない。例えば、角穴等も利用し得る。

（第３実施形態）
次に第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第２実施形態の計測用具１２０（角度計測板１０１）の構成を変えた計測用具２２０（角度計測板１０１）を使用する場合について説明する。第３実施形態の説明では、第２実施形態と異なる箇所について説明する。

図２６は第３実施形態の角度計測板２０１の断面を示す断面図である。角度計測板２０１の正面図は図１５Ｂと同じなので省略する。角度計測板２０１は、光源１０３、遮光板２０２、透明ガラス２０３及び遮光板２０４を備える。光源１０３については第２実施形態と同じなので説明を省略する。遮光板２０２、透明ガラス２０３及び遮光板２０４は、第２実施形態の第２部材１０４に相当する。

第３実施形態の角度計測板２０１は、両面に不透明な遮光領域（遮光板２０２及び遮光板２０４）を配置した透明なガラス板を使用する。透明ガラス２０３は遮光板２０２及び遮光板２０４の位置を固定するために配置されている。遮光板２０２及び遮光板２０４との間をガラスで充填することにより、機械的なずれに強く、温度や経時的な変形等による計測誤差を低減することができる。なお透明ガラス２０３は透明な任意の物体でもよい。

第３実施形態の角度計測板２０１は表裏両面の遮光面の穴によって、角度計測板２０１にほぼ直交する方向に入射する光が、向かい合う穴（例えば穴２０８及び穴２０９）を通り透過するという点では第１実施形態の角度計測板１０１と同様である。しかしながら光が透明ガラス２０３と空気との境界面で屈折するため、撮影画像の輝度分布が第２実施形態とは異なる。

図２７は光の屈折の角度について説明するための図である。周知（スネル則）の通り、ガラス−空気境界面の屈折により、透過した光が出射する方向が変化する。比屈折率Ｒとすると、図２７の角度θ_１とθ_２との関係は下記式（１１）となる。

したがって遮光板２０２、透明ガラス２０３及び遮光板２０４の合計の厚さが、実施形態２の第２部材１０４と同じ板厚と穴径ならば、ガラスの屈折によって、より遠くの穴も見えるようになる（図２８参照）。そのため撮影画像の輝度分布の山の裾野の大きさは第２実施形態と比べ大きくなる。しかしながら輝度ピークの位置が、ステレオカメラ１０（第１カメラ１）の光学中心Ｏ_０の位置に依らず遮光板２０４の法線方向に対応するという性質は同じである。

また第１実施形態の第２部材１０４と異なり、第３実施形態の角度計測板２０１は、正面方向以外に、図２８の点線で示す方向の、正対していない穴を通る光も透過する。例えば穴２０７では、穴２０８と向かい合う穴２０９の光も屈折の影響で穴２０７を透過する。

したがって角度計測板２０１を撮影した画像には、第２実施形態の場合と異なり、明暗が周期的に繰り返すモアレ模様が観察される。そのため撮影範囲内に複数の輝度ピークが存在する可能性がある。しかしながら予めステレオカメラ１０（第１カメラ１）と計測用具２２０との設置角度の精度が分かっていれば、設置ずれの範囲に応じた輝度ピークの位置の移動範囲に対応するモアレの周期を考慮することで、正対している穴の輝度ピークの位置を、隣接する穴に対応する輝度ピークと取り違えることを避けることができる。

図２９は計測用具２２０の傾きと、輝度ピークの位置のずれとの関係を説明するための図である。図２９のように、計測用具２２０の設置角度が正対方向から±Ｘ度以下の角度ずれを持つ場合、輝度ピークの位置も正対位置（画面中央）からＸ度以下の範囲に存在する。つまり図３０のように、予測される輝度ピークの位置ずれの２倍以上離れた位置に隣接する穴の輝度ピークが来るように穴の間隔を調整すればよい。隣接する穴の輝度ピークの位置は、図３１の角度φで決まり（正確にはｆｔａｎ（φ））、角度φは、遮光面の穴ピッチ（ｐ）、ガラス板厚（ｄ）及びガラス屈折率（ｎ）と下記式（１２）の関係を持つ。

式（１２）より、下記式（１３）を満たすようにガラス板厚（ｄ）及び穴ピッチ（ｐ）を決めればよいことがわかる。

上述の説明では、設置角度の精度のみを考慮して隣接輝度ピークの位置を予測した。しかしながら実際には計測用具２２０の設置角度以外にも、ステレオカメラ１０の設置角度、計測用具２２０の並進ずれ、及びステレオカメラ１０の並進ずれ等、想定されうる全ての設置ずれを考慮して、正対位置を示す輝度ピークの存在範囲を予測する必要がある。そして予測された輝度ピーク位置の範囲内に隣の穴の輝度ピークが入らないように、ガラス板厚（ｄ）及び穴ピッチ（ｐ）を決定すれば、ステレオカメラ１０と正対している穴に対応する予測範囲内の輝度ピークの位置を一意に決定することができる。

遮光板２０２（２０４）の作成する際には、平板上に遮光領域を形成する方法として、印刷やフォトエッチング等の技術が利用できる。これらの技術では、一般に、ドリルで厚板に穴を開ける等の方法で作成された第２実施形態の第２部材１０４に比べて、小径の穴や狭ピッチを実現することが容易である。輝度の山の大きさは、穴の径と板厚の比率（と屈折率）で決まる。例えば板厚（遮光板２０２、透明ガラス２０３及び遮光板２０４の厚さの合計）を６ｍｍ、穴半径を０．０５ｍｍとしても、第２実施形態の場合とほぼ同様の輝度分布が得られる。

以上説明したように、第３実施形態の計測用具２２０では、角度計測板２０１を、第２実施形態の角度計測板１０１よりも、より軽量小型の薄い板にしても、第２実施形態の角度計測板１０１と同等の校正精度が実現できる。

なお単に光を遮るだけならば、透明ガラス２０３を配置せずに、ガラス両面の遮光領域と同じ位置に遮光板２０２及び遮光板２０４を配置してもよい。

最後に第１乃至第３実施形態の校正装置３０のハードウェア構成の例について説明する。図３２は第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０及び校正装置３０のハードウェア構成の例を示す図である。

第１乃至第３実施形態の校正装置３０は、制御装置５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３、表示装置５４、入力装置５５及び通信装置５６を備える。制御装置５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３、表示装置５４、入力装置５５及び通信装置５６は、バス５７を介して互いに接続されている。

第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０は、撮影装置１５１、撮影装置１５２、通信装置１５３、制御装置１５４、主記憶装置１５５、補助記憶装置１５６、表示装置１５７及び入力装置１５８を備える。撮影装置１５１、撮影装置１５２、通信装置１５３、制御装置１５４、主記憶装置１５５、補助記憶装置１５６、表示装置１５７及び入力装置１５８は、バス１５９を介して互いに接続されている。

制御装置５１（制御装置１５４）はＣＰＵである。制御装置５１（制御装置１５４）は補助記憶装置５３（補助記憶装置１５６）から主記憶装置５２（主記憶装置１５５）に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置５２（主記憶装置１５５）はＲＯＭやＲＡＭ等のメモリである。補助記憶装置５３（補助記憶装置１５６）はＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等である。表示装置５４（表示装置１５７）は校正装置３０（ステレオカメラ１０）の状態などを表示する。入力装置５５（入力装置１５８）はユーザーからの入力を受け付ける。校正装置３０の通信装置５６と、ステレオカメラ１０の通信装置１５３は、有線又は無線のネットワークを介して通信する。

撮影装置１５１は第１カメラ１（図２参照）に対応する。撮影装置１５２は第２カメラ２（図２参照）に対応する。

第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０及び校正装置３０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供される。

また、第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０及び校正装置３０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０及び校正装置３０で実行するプログラムをダウンロードさせずにインターネット等のネットワーク経由で提供するように構成してもよい。

また、第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０及び校正装置３０のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

第１実施形態の校正装置３０で実行されるプログラムは、上述した各機能ブロック（受付部３１、第１カメラ位置算出部３２、第１カメラ方位算出部３３、第２カメラ位置算出部３４、第２カメラ方位算出部３５、理想視差算出部３７、視差算出部３８及び決定部３９）を含むモジュール構成となっている。また第２乃至第３実施形態の校正装置３０で実行されるプログラムは、上述した各機能ブロック（受付部１３１、計測部１３６、理想視差算出部１３７、視差算出部１３８及び決定部１３９）を含むモジュール構成となっている。

また第１乃至第３実施形態のステレオカメラ１０で実行されるプログラムは、上述した各機能ブロック（補正部５及び算出部６）を含むモジュール構成となっている。

上述の各機能ブロックは、実際のハードウェアとしては、制御装置５１（制御装置１５４）が上記記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上記各機能ブロックが主記憶装置５２（主記憶装置１５５）上にロードされる。すなわち上記各機能ブロックは、主記憶装置５２（主記憶装置１５５）上に生成される。

なお、上述した各機能ブロックの一部又は全部を、ソフトウェアにより実現せずに、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよい。

１ 第１カメラ
２ 第２カメラ
３ 記憶部
４ 外部Ｉ／Ｆ
５ 補正部
６ 算出部
１０ ステレオカメラ
２０ 計測用具
２１ マーク
２２ 距離計測装置
２３ 計測点
２４ レーザー光
３０ 校正装置
３１ 受付部
３２ 第１カメラ位置算出部
３３ 第１カメラ方位算出部
３４ 第２カメラ位置算出部
３５ 第２カメラ方位算出部
３６ 距離算出部
３７ 理想視差算出部
３８ 視差算出部
３９ 決定部
５１ 制御装置
５２ 主記憶装置
５３ 補助記憶装置
５４ 表示装置
５５ 入力装置
５６ 通信装置
５７ バス
１０１ 角度計測板
１０２ 第１部材（チャート）
１０３ 光源
１０４ 第２部材（遮光板）
１２０ 計測用具
１３１ 受付部
１３６ 計測部
１３７ 理想視差算出部
１３８ 視差算出部
１３９ 決定部
２０１ 角度計測板
２０２ 遮光板
２０３ 透明ガラス
２０４ 遮光板
２２０ 計測用具

特許第４１０９０７７号公報

Claims (20)

1. ステレオカメラを校正する校正方法であって、
   前記ステレオカメラの撮影範囲に入るように設置された被写体と、前記ステレオカメラとの相対位置を計測するステップと、
   前記ステレオカメラにより撮影された前記被写体を含む撮影画像を取得するステップと、
   前記相対位置と、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定するステップと、
   を含む校正方法。
2. 前記相対位置を計測するステップは、
   前記被写体から前記ステレオカメラまでの距離を計測するステップと、
   前記ステレオカメラの正対位置からの前記被写体の向きのずれを計測するステップと、
   を含む請求項１に記載の校正方法。
3. 前記ステレオカメラまでの距離を計測するステップは、
   前記被写体上の点から、前記被写体と前記ステレオカメラとの間にある中間計測点までの距離を計測するステップと、
   前記中間計測点から前記ステレオカメラまでの距離を計測するステップと、
   を含む請求項２に記載の校正方法。
4. 前記向きのずれを計測するステップは、
   前記被写体の位置を基準とした被写体座標系を使用して前記ステレオカメラの位置を示す座標を計測するステップと、
   前記被写体座標系を使用した前記ステレオカメラの座標と、前記被写体座標系を使用した前記被写体の座標とを、前記ステレオカメラの光学中心の位置を基準にしたカメラ座標系を使用した座標に変換するステップと、
   前記カメラ座標系を使用した前記ステレオカメラの位置を示す座標と、前記カメラ座標系を使用した前記被写体の位置を示す座標と、前記撮影画像上の前記被写体の像の座標と、に基づいて前記ステレオカメラの向きを計測するステップと、
   を含む請求項２に記載の校正方法。
5. 前記被写体座標系を使用して前記ステレオカメラの位置を示す座標を計測するステップは、
   前記被写体上に設置された複数の計測点から前記ステレオカメラまでの距離を計測するステップと、
   計測された複数の前記距離に基づいて前記ステレオカメラの位置を計測するステップと、
   を含む請求項４に記載の校正方法。
6. 前記距離を計測するステップは、
   前記計測点と前記ステレオカメラの光学中心との間にある中間計測点までの距離である第１距離を計測するステップと、
   前記中間計測点から前記ステレオカメラの光学中心までの距離である第２距離を計測するステップと、
   前記第１距離と、前記第２距離とにより、前記計測点から前記ステレオカメラまでの距離を計測するステップと、
   を含む請求項５に記載の校正方法。
7. 前記ステレオカメラは車両のフロントガラスの内側に搭載され、前記中間計測点は、前記車両のフロントガラス上に設置する
   請求項６に記載の校正方法。
8. ステレオカメラを校正する校正装置であって、
   前記ステレオカメラの撮影範囲に入るように設置された被写体と前記ステレオカメラとの相対位置を算出する算出部と、
   前記ステレオカメラにより撮影された前記被写体を含む撮影画像を受け付ける受付部と、
   前記相対位置と、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定する決定部と、
   を備える校正装置。
9. 第１カメラと第２カメラとを備えるステレオカメラの校正に用いられるデータを取得するための面を有する部材を備える計測用具であって、
   前記面を有する部材は、
   前記第１カメラの光学中心までの距離を取得する複数の距離計測装置を備え、
   前記面は、
   前記第１カメラが被写体を撮影して取得した第１撮影画像に含まれる前記被写体の像の位置と、前記第２カメラが前記被写体を撮影して取得した第２撮影画像に含まれる前記被写体の像の位置と、の差を示す視差を計測するための複数のマークを含む
   計測用具。
10. 前記距離計測装置は、上下左右に回転可能な２軸回転保持機構を備える
    請求項９に記載の計測用具。
11. ステレオカメラを校正するコンピュータを、
    前記ステレオカメラの撮影範囲に入るように設置された被写体と前記ステレオカメラとの相対位置を算出する算出部と、
    前記ステレオカメラにより撮影された前記被写体を含む撮影画像を受け付ける受付部と、
    前記相対位置と、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定する決定部、
    として機能させるためのプログラム。
12. ステレオカメラの校正に使用されるチャートを含む面を有する第１部材と、前記面上に設置され、前記面上の位置に依らずに一様な強度の光を放射する光源と、前記光源を被覆し、複数の穴から前記光を放射する第２部材と、を備える計測用具によりステレオカメラを校正する校正方法であって、
    前記ステレオカメラにより撮影された前記計測用具を被写体として含む撮影画像を取得するステップと、
    前記ステレオカメラの正対位置からの前記計測用具の向きのずれを、前記撮影画像の最大輝度の位置に基づいて計測するステップと、
    前記計測用具の向きのずれと、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定するステップと、
    を含む校正方法。
13. 前記決定するステップは、
    前記撮影画像から前記チャートの視差を算出するステップと、
    前記計測用具の向きのずれを考慮した理想視差を算出するステップと、
    前記視差と、前記理想視差とに基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定するステップと、
    を含む請求項１２に記載の校正方法。
14. ステレオカメラの校正に使用されるチャートを含む面を有する第１部材と、前記面上に設置され、前記面上の位置に依らずに一様な強度の光を放射する光源と、前記光源を被覆し、複数の穴から前記光を放射する第２部材と、を備える計測用具を被写体として含む、前記ステレオカメラにより撮影された撮影画像を受け付ける受付部と、
    前記ステレオカメラの正対位置からの前記計測用具の向きのずれを、前記撮影画像の最大輝度の位置に基づいて計測する計測部と、
    前記計測用具の向きのずれと、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定する決定部と、
    を備える校正装置。
15. ステレオカメラの校正に使用されるチャートを含む面を有する第１部材と、
    前記面上に設置され、前記面上の位置に依らずに一様な強度の光を放射する光源と、
    前記光源を被覆し、複数の穴から前記光を放射する第２部材と、
    を備える計測用具。
16. 前記第２部材は、前記穴が前記面に垂直な方向に所定の間隔で開けられた１枚の平板である
    請求項１５に記載の計測用具。
17. 前記第２部材は、前記穴が前記面に垂直な方向に所定の間隔で開けられた２枚の平板であり、
    前記２枚の平板は、前記面の正対方向から前記計測用具を撮影した場合に、前記穴の前記面上の位置が同じになるように前記面に対して平行に配置されている
    請求項１５に記載の計測用具。
18. 前記２枚の平板は、前記２枚の平板の間の透明な物体により固定されている
    請求項１７に記載の計測用具。
19. 前記穴は円形であり、前記穴の直径と、前記穴の間隔との和は、前記ステレオカメラと前記計測用具との間の校正距離における前記ステレオカメラの解像限界以下である
    請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の計測用具。
20. コンピュータを、
    ステレオカメラの校正に使用されるチャートを含む面を有する第１部材と、前記面上に設置され、前記面上の位置に依らずに一様な強度の光を放射する光源と、前記光源を被覆し、複数の穴から前記光を放射する第２部材と、を備える計測用具を被写体として含む、前記ステレオカメラにより撮影された撮影画像を受け付ける受付部と、
    前記ステレオカメラの正対位置からの前記計測用具の向きのずれを、前記撮影画像の最大輝度の位置に基づいて計測する計測部と、
    前記計測用具の向きのずれと、前記撮影画像と、に基づいて前記ステレオカメラを校正する校正パラメータを決定する決定部、
    として機能させるためのプログラム。