JP2017062150A - ステレオカメラの校正装置、及びステレオカメラの校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】狭いスペースであっても、ターゲットボードを利用したステレオカメラの校正を適切に行うことができるステレオカメラの校正装置及び校正方法を提供する。
【解決手段】視差に基づき対象物までの距離を測定するステレオカメラの校正装置は、所定の基線長Ｂにて離間して配置された一対のカメラ４、６を備えるステレオカメラ３と、一対のカメラ４、６の配置方向と平行に配置され、基線長Ｂと同じ距離だけ離間した２つのターゲット８ａ、８ｂを少なくとも含むターゲットボード８と、ターゲットボード８がステレオカメラ３に対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、一対のカメラ４、６の各々によって撮影されたターゲットボード８の撮影画像に含まれる２つのターゲット８ａ、８ｂが同一のターゲットであるものとして扱い、一対のカメラ４、６の視差ずれを補正する演算装置と、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ステレオカメラの校正装置及び校正方法に係わり、特に、視差に基づき対象物までの距離を測定するステレオカメラの校正装置及び校正方法に関する。

従来から、一対のカメラの視差に基づき対象物までの距離を測定するステレオカメラが知られている。近年では、そのようなステレオカメラを車両に搭載して、自車両前方の対象物までの距離を測定して種々の制御が行われている（例えば特許文献１参照）。

特に、特許文献１には、フロントガラス面に独立して取り付けられた一対のカメラで撮影された一対の画像の位置を、一対のカメラの間のガラス面に取り付けられた歪みセンサにより検出されたガラスの歪みに応じて補正する、ステレオカメラの校正方法が開示されている。この技術では、工場ラインでのフロントガラス組付時に発生する応力、乗員の重量バランスで発生する車体の歪み、経年変化で発生する車体の歪みなどに起因するフロントガラスの歪みによって、一対のカメラの光軸にずれが生じ、測距精度が低下してしまうことを抑制しようとしている。

特開２０１３−７２８３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたステレオカメラの校正方法では、ステレオカメラとは別に、歪みセンサを車両に取り付ける必要があったため、コストが高くなってしまっていた。このような歪みセンサを用いずに、フロントガラスの歪みに応じた補正をステレオカメラに行う方法として、例えば車両の工場などにおいて、ターゲットボードを利用してステレオカメラを予め補正する方法が知られている。この方法は、ステレオカメラとターゲットボードとの距離を様々に変えて一対のカメラでターゲットボードを撮影し、一対のカメラのそれぞれの撮影画像に含まれるターゲットボード上のターゲットの位置に基づき、一対のカメラの視差ずれ（或るターゲットに対して一対のカメラにおいて生じる視差の理論値と、一対のカメラによる当該ターゲットの撮影画像より求められた実際の視差とのずれであり、ターゲットから一対のカメラの一方又は両方までの光軸ずれに対応するものである。以下同様とする。）を補正するものである。

ここで、車両に搭載するステレオカメラは、車両から比較的離れた場所（例えば２０〜４０ｍ程度先）に位置する対象物の距離を測定するように使用されることが想定されるため、そのようなステレオカメラの視差ずれを適切に補正するためには、基本的には、ターゲットボードをステレオカメラから離れた場所に配置する必要がある。しかしながら、車両の工場などのスペース上の制限から、ターゲットボードをステレオカメラから離せる距離には限度があるため、上述したような補正方法をそのまま適用するのは困難であると言える。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、狭いスペースであっても、ターゲットボードを利用したステレオカメラの校正を適切に行うことができるステレオカメラの校正装置及び校正方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、視差に基づき対象物までの距離を測定するステレオカメラの校正装置であって、所定の基線長にて離間して配置された一対のカメラを備えるステレオカメラと、ステレオカメラの一対のカメラの配置方向と平行に配置され、基線長と同じ距離だけ離間した２つのターゲットを少なくとも含むターゲットボードと、ターゲットボードがステレオカメラに対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、ステレオカメラの一対のカメラの各々によって撮影されたターゲットボードの撮影画像に含まれる２つのターゲットが同一のターゲットであるものとして扱い、一対のカメラの視差ずれを補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

このように構成された本発明では、ステレオカメラの一対のカメラの基線長と同じ距離だけ離間した２つのターゲットを少なくとも含むターゲットボードを用いて、このターゲットボードがステレオカメラに対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、一対のカメラの各々から得られた撮影画像に含まれる２つのターゲットが同一のターゲットであるものとして扱い、一対のカメラの視差ずれを補正する。これにより、ターゲットボードをステレオカメラに近い位置に配置した状態で、ステレオカメラから離れた位置での視差ずれの補正を適切に行うことができる。したがって、例えば車両の工場などの狭いスペースであっても、ステレオカメラの校正を適切に行うことが可能となる。

本発明において、好ましくは、補正手段は、一対のカメラの一方から得られた撮影画像に含まれる２つのターゲットの一方のターゲットの画像上の位置と、一対のカメラの他方から得られた撮影画像に含まれる２つのターゲットの他方のターゲットの画像上の位置とのずれに基づき、一対のカメラの視差ずれを補正する。
このように構成された本発明によれば、ステレオカメラから離れた位置での一対のカメラにおける視差ずれの補正を適切に行うことができる。

本発明において、好ましくは、ターゲットボードは、互いに基線長と同じ距離だけ離間したターゲットの組を複数含み、補正手段は、ステレオカメラの一対のカメラの各々によって撮影されたターゲットボードの撮影画像に含まれる複数のターゲットの組のそれぞれに基づき、一対のカメラの視差ずれを補正する。
このように構成された本発明によれば、ステレオカメラから離れた位置での一対のカメラにおける視差ずれの補正を、種々の横方向位置について適切に行うことができる。

本発明において、好ましくは、ステレオカメラには、それぞれで基線長が異なる複数の一対のカメラが適用され、ターゲットボードは、複数のターゲットを含み、この複数のターゲットは、隣接するターゲットの間隔が、複数の一対のカメラにおける複数の基線長の最大公約数に設定されている。
このように構成された本発明によれば、異なる基線長を有する複数のステレオカメラに対する視差ずれの補正を、ターゲットボードを交換することなく、１つのターゲットボードのみを用いて効率的に行うことができる。

本発明において、好ましくは、ステレオカメラは、車両に適用され、この車両のフロントガラスの内側に配置される。
このように構成された本発明によれば、上記のようにしてステレオカメラから離れた位置での視差ずれ補正を行っておくことにより、フロントガラスの歪みに起因する、ステレオカメラから離れた位置で生じる測距のずれを適切に抑制することが可能となる。

別の観点では、本発明は、所定の基線長にて離間して配置された一対のカメラを備えるステレオカメラと、この一対のカメラの配置方向と平行に配置され、基線長と同じ距離だけ離間した２つのターゲットを少なくとも含むターゲットボードとを有するステレオカメラの校正装置によって実行される、ステレオカメラの校正方法であって、ターゲットボードがステレオカメラに対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、ステレオカメラの一対のカメラの各々によって撮影されたターゲットボードの撮影画像に含まれる２つのターゲットが同一のターゲットであるものとして扱い、一対のカメラの視差ずれを補正する補正工程を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によっても、ターゲットボードをステレオカメラに近い位置に配置した状態で、ステレオカメラから離れた位置での視差ずれの補正を適切に行うことができ、例えば車両の工場などの狭いスペースであっても、ステレオカメラの校正を適切に行うことが可能となる。

本発明のステレオカメラの校正装置及び校正方法によれば、狭いスペースであっても、ターゲットボードを利用したステレオカメラの校正を適切に行うことができる。

本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置の電気的構成を示すブロック図である。 一般的な視差ずれ補正を行っている様子を上方から見た概略図である。 一般的なステレオカメラによる測距法である三角法についての説明図である。 車両に搭載したステレオカメラにおいて生じた測距ずれの実験結果を示す図である。 図５に示したような測距ずれが生じた理由についての説明図である。 本発明の実施形態による視差ずれ補正を行っている様子を上方から見た概略図である。 本発明の実施形態による視差ずれ補正についての説明図である。 本発明の実施形態における第１の例によるターゲットボードの平面図である。 本発明の実施形態における第２の例によるターゲットボードの平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置及び校正方法について説明する。

［装置構成］
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置の全体構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置の電気的構成を示すブロック図である。

図１では、符号１は、車両を示し、符号２は、車両１のフロントガラスを示し、符号３は、車両１に搭載され、フロントガラス２の内側に配置されたステレオカメラを示し、符号４、６は、それぞれ、ステレオカメラ３が備える第１カメラ及び第２カメラ（同一仕様にて構成された一対のカメラ）を示し、符号８は、車両１の前方において、第１及び第２カメラ４、６の配置方向（基本的には車幅方向に一致する）と平行に配置され、車両１側の表面に所定のターゲット（不図示）が印刷されたターゲットボードを示している。

また、図２では、符号１０は、ステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６による撮影画像の画像データが入力され、これらの画像データに対して種々の処理を行う演算装置を示している。この演算装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や種々のメモリなどを備えている。演算装置１０は、ステレオカメラ３に適用されるマイクロコンピュータであってもよいし、車両１内のＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。なお、演算装置１０は、本発明における「補正手段」に相当する。

本実施形態によるステレオカメラの校正装置は、第１及び第２カメラ４、６を含むステレオカメラ３、ターゲットボード８、及び演算装置１０によって構成される。この本実施形態によるステレオカメラの校正装置では、基本的には、ターゲットボード８を車両１内のステレオカメラ３から所定の距離だけ離間させた状態で、ステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６がターゲットボード８を撮影し、そして、演算装置１０が、第１及び第２カメラ４、６による撮影画像に含まれるターゲットボード８上のターゲットの画像上の位置に基づき、第１カメラ４と第２カメラ６との視差ずれの補正（以下では単に「視差ずれ補正」とも呼ぶ。）を行う。

［視差ずれ補正の基本概念］
次に、本発明の実施形態による視差ずれ補正を説明する前に、図３及び図４を参照して、一般的に行われている視差ずれ補正の概要について説明する。図３は、一般的な視差ずれ補正を行っている様子を上方から見た概略図であり、図４は、一般的なステレオカメラによる測距法である三角法についての説明図である。なお、図３では、説明を分かり易くするために、ターゲットボード８を平面図にて表している。

図３に示すように、一般的な視差ずれ補正では、車両１の工場などにおいて、まず、車両１内のステレオカメラ３から所定の距離Ｚだけ離間させてターゲットボード８を配置する。詳しくは、ステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６の各々の焦点ｆ１、ｆ２から距離Ｚだけ離間させ、且つ、これらの焦点ｆ１、ｆ２を繋いだ直線と前面が平行になるように、ターゲットボード８を配置する。なお、図３に示すように、第１カメラ４の焦点ｆ１と第２カメラ６の焦点ｆ２との距離は「Ｂ」であり、この距離Ｂは第１カメラ４と第２カメラ６との基線長に相当する。この後、第１及び第２カメラ４、６によって、ターゲットボード８のターゲット８１（図３では、説明を簡単にするために、ターゲット８１として上下方向に延びる一本のラインを示している）を撮影する。そして、第１及び第２カメラ４、６から得られた撮影画像に含まれるターゲット８１の画像上の位置に基づき、第１カメラ４と第２カメラ６との視差ずれ（視差誤差）を補正する。

次に、図４を参照して、一般的なステレオカメラによる測距法である三角法を説明し、その後に、上記した視差ずれ補正の具体的な内容について説明する。図４において、符号Ｓ１は、第１カメラ４の撮像面を示し、符号Ｓ２は、第２カメラ６の撮像面を示している。原則、第１カメラ４においては、ターゲットボード８上のターゲット８１からの光は、焦点ｆ１を通過して撮像面Ｓ１上の点Ｐ１に入射し、第２カメラ６においては、ターゲット８１からの光は、焦点ｆ２を通過して撮像面Ｓ２上の点Ｐ２に入射する。このようにして第１カメラ４の撮像面Ｓ１と第２カメラ６の撮像面Ｓ２のそれぞれに形成された点Ｐ１と点Ｐ２との位置のずれ（当然ながら、このような撮像面Ｓ１、Ｓ２上での位置のずれは、第１及び第２カメラ４、６による撮影画像上での位置のずれとして現れる）が、ターゲット８１に対する第１及び第２カメラ４、６の視差に相当する。この視差は、以下の手順にて求められる。

図４中の矢印Ａ１に示すように、焦点ｆ２と点Ｐ２とを繋いだ直線を平行移動させて、撮像面Ｓ２上の点Ｐ２を対応する撮像面Ｓ１上の位置へと移動させる。そうすると、点Ｐ２に対応する撮像面Ｓ１上の位置が点Ｐ２’となる。第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の点Ｐ１、Ｐ２’の横方向（車幅方向に相当する。以下同様とする。）における位置座標をそれぞれ「ｘ１」、「ｘ２」とすると、これらを減算した「ｘ１−ｘ２」が上記した視差となる。ここで、点Ｐ２’と点Ｐ１と焦点ｆ１とを繋ぐと三角形Ｔｒ１が得られ、また、ターゲット８１に対応する点と焦点ｆ１と焦点ｆ２と繋ぐと三角形Ｔｒ２が得られるが、これらの三角形Ｔｒ１と三角形Ｔｒ２とは相似形となる。このように三角形Ｔｒ１と三角形Ｔｒ２とが相似形であることを利用すると、撮像面Ｓ１、Ｓ２と焦点ｆ１、ｆ２との距離（焦点距離）ｆと、焦点ｆ１、ｆ２とターゲット８１との距離Ｚと、焦点ｆ１と焦点ｆ２との距離（基線長）Ｂとから、視差は「ｘ１−ｘ２＝Ｂ×ｆ／Ｚ」より求められる。なお、一般的な測距法では、この式を変形した「Ｚ＝Ｂ×ｆ／（ｘ１−ｘ２）」を用いて、事前に分かっている焦点距離ｆ及び基線長Ｂと、第１及び第２カメラ４、６の撮影画像から求められた視差（ｘ１−ｘ２）とから、対象物までの距離Ｚが測定（測距）される。

このようにして、ターゲット８１までの距離Ｚ、焦点距離ｆ及び基線長Ｂを、「ｘ１−ｘ２＝Ｂ×ｆ／Ｚ」に代入することで、理論上の視差（ｘ１−ｘ２）が求められる（ここでいう「理論上」とは視差ずれが無い場合を意味するものとする。以下同様とする。）。一方で、ターゲット８１を第１及び第２カメラ４、６で実際に撮影すると、第１及び第２カメラ４、６から得られた２つの撮影画像上でのターゲット８１の位置のずれより視差が求められる。こうして求められた視差が理論上の視差とずれている場合には、視差ずれ（視差誤差）が生じていると言える。ターゲット８１から第１及び第２カメラ４、６の一方又は両方までの光軸がずれている場合に、ターゲット８１からの光が撮像面Ｓ１上の点Ｐ１及び／又は撮像面Ｓ２上の点Ｐ２に入射しなくなり、このような視差ずれが生じる。そのような場合に、上記した演算装置１０が、視差ずれを補正する処理を行う。例えば、演算装置１０は、視差ずれに対応する画素分だけずらした撮影画像上の位置に基づいて、第１及び第２カメラ４、６の視差を求めて、この視差から対象物までの距離を求めるような処理を行う。

［測距ずれ］
次に、図５を参照して、車両１に搭載したステレオカメラ３を用いた場合に生じる測距のずれ（誤差）の傾向について説明する。図５は、車両１に搭載したステレオカメラ３において生じた測距のずれの実験結果を示している。

図５は、縦軸に、ステレオカメラ３とターゲットボード８との距離（つまりステレオカメラ３に対するターゲットボード８の前後方向位置）を示しており、横軸に、ステレオカメラ３に対するターゲットボード８上のターゲット８１の横方向位置を示している（ステレオカメラ３に対してターゲットボード８を配置する横方向位置を適宜ずらしたものとする）。また、図５において、三角（△）は、実際のターゲット８１の位置を示しており、丸（○）は、ステレオカメラ３による撮影画像から得られた視差に基づき測定されたターゲット８１の位置を示している。図５より、ステレオカメラ３とターゲットボード８との距離が大きくなると、具体的にはステレオカメラ３とターゲットボード８との距離が２０ｍ以上になると、ステレオカメラ３により測定されたターゲット８１の位置（特に前後方向位置）が、実際のターゲット８１の位置から大きくずれていることがわかる。つまり、測距のずれが生じていることがわかる。例えば、２〜３ｍ程度の測距のずれが生じている。

次に、図６を参照して、図５に示したような測距のずれが生じた理由について説明する。図６は、図４と同様の図であり、図４と同一の符号を付した要素は同様の意味を有するものとする。図６中の矢印Ａ２に示すように、上記した測距のずれは、車両１のフロントガラス２の歪みにより、ターゲット８１からの光がフロントガラス２において屈折し、例えば、ターゲット８１からの光が入射すべき第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の位置（つまり点Ｐ１）に適切に入射しなかったために生じたものと考えられる。つまり、図６に示す例では、ターゲット８１から第１カメラ４までの光軸がずれて、第１カメラ４と第２カメラ６との視差ずれが生じたことで、測距のずれが生じたものと考えられる。このようなフロントガラス２の歪みは、フロントガラス２を製造するときに生じる縦筋に相当する。ここで、図５を再度参照すると、ステレオカメラ３とターゲットボード８との距離が２０ｍ、２５ｍ及び３０ｍである場合に、同じような傾向の測距のずれが生じていることが見て取れるが、これは、フロントガラス２の縦筋に対応する歪みによる影響が現れたものであると考えられる。

［本実施形態による視差ずれ補正］
本実施形態では、図５に示したような測距のずれを抑制するように視差ずれ補正を行う。この場合、例えば２０ｍ以上といった比較的遠い位置についての測距のずれを抑制するためには、原則、車両１から離れた位置にターゲットボード８を配置して視差ずれ補正を行う必要がある。しかしながら、「発明が解決しようとする課題」で述べたように、視差ずれ補正は車両１の工場などで行うこととなるが、工場などではスペース上の制限があるため、車両１から例えば２０ｍ以上といった比較的離れた位置にターゲットボード８を配置するのが困難となる。そこで、本実施形態では、車両１に近い位置にターゲットボード８を配置した状態で、車両１から離れた位置において生じる視差ずれを補正するようにした。

図７及び図８を参照して、本実施形態による視差ずれ補正について具体的に説明する。図７は、本実施形態による視差ずれ補正を行っている様子を上方から見た概略図であり、図８は、本実施形態による視差ずれ補正を具体的に説明するための図である。なお、図７では、説明を分かり易くするために、ターゲットボード８を平面図にて表している。

図７に示すように、本実施形態では、ステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６の基線長Ｂと同じ距離Ｂだけ離間した２つのターゲット８ａ、８ｂ（図７では、説明を簡単にするために、ターゲット８ａ、８ｂとして上下方向に延びるラインを示している）を含むターゲットボード８を用い、このターゲットボード８をステレオカメラ３から比較的近い位置（例えば５ｍ程度先）に配置する。そして、本実施形態では、ターゲットボード８がステレオカメラ３に対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、ステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６の各々によって撮影された撮影画像に含まれる２つのターゲット８ａ、８ｂが同一のターゲットであるものとして扱い、第１及び第２カメラ４、６の視差ずれを補正する。

図８を参照して、本実施形態による視差ずれ補正について具体的に説明する。図８に示すように、ターゲットボード８上のターゲット８ａからの光は、ステレオカメラ３の第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の点Ｐ１１に入射し、ターゲットボード８上のターゲット８ｂからの光は、ステレオカメラ３の第２カメラ６の撮像面Ｓ２上の点Ｐ２１に入射する。また、ターゲット８ａからの光は、第２カメラ６の撮像面Ｓ２上の点Ｐ２２にも入射し、ターゲット８ｂからの光は、第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の点Ｐ１２にも入射するが、以下で述べる理由から、これらの点Ｐ１２、Ｐ２２は視差ずれ補正において特に考慮しないものとする。

２つのターゲット８ａ、８ｂを第１及び第２カメラ４、６の基線長Ｂと同じ距離Ｂだけ離間させているので、ターゲットボード８をステレオカメラ３から無限遠の位置に配置した場合には、ターゲット８ｂからの光は、ターゲット８ａからの光と同様の光路を通過することで、第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の点Ｐ１１に入射することとなり、ターゲット８ａからの光は、ターゲット８ｂからの光と同様の光路を通過することで、第２カメラ６の撮像面Ｓ２上の点Ｐ２１に入射することとなる。したがって、ターゲットボード８をステレオカメラ３から無限遠の位置に配置した場合には、ステレオカメラ３にとってはこれら２つのターゲット８ａ、８ｂを同一のターゲットとみなせるのである。

そのため、本実施形態では、ターゲットボード８がステレオカメラ３に対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、ターゲット８ａからの光により第１カメラ４の撮像面Ｓ１上に形成された点Ｐ１１と、ターゲット８ｂからの光により第２カメラ６の撮像面Ｓ２上に形成された点Ｐ２１とが、ターゲットボード８上の同じターゲットによって形成されたものとみなす。そして、本実施形態では、第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の点Ｐ１１の位置と、第２カメラ６の撮像面Ｓ２上の点Ｐ２１の位置とのずれに基づき、ステレオカメラ３から無限遠の位置での第１及び第２カメラ４、６における視差ずれを求めるようにする。ターゲットボード８がステレオカメラ３に対して無限遠の位置に存在する場合には、理論上は、同一のターゲットからの光は第１カメラ４の撮像面Ｓ１と第２カメラ６の撮像面Ｓ２との同じ位置に入射するはずであるが、実際に得られた撮像面Ｓ１上の点Ｐ１１と撮像面Ｓ２上の点Ｐ２１との間に位置ずれがある場合には、第１及び第２カメラ４、６において視差ずれが生じていると言える。

より具体的には、本実施形態では、上記した演算装置１０が、第１及び第２カメラ４、６の撮影画像を解析して、第１カメラ４の撮像面Ｓ１上の点Ｐ１１に対応する位置座標ｘ１１（横方向における位置座標）と、第２カメラ６の撮像面Ｓ２上の点Ｐ２１に対応する位置座標ｘ２１（横方向における位置座標）を求め、これらの位置座標ｘ１１、ｘ２１のずれから、ステレオカメラ３から無限遠の位置での第１及び第２カメラ４、６における視差ずれを求める。そして、演算装置１０は、このような視差ずれが生じている場合に、当該視差ずれを補正するための処理を行う。例えば、演算装置１０は、２０ｍ以上の測距を行うときに、上記のように求めた視差ずれに対応する画素分だけずらした撮影画像上の位置に基づいて、第１及び第２カメラ４、６の視差を求めて、この視差から対象物までの距離を求めるような処理を行う。

［ターゲットボードの好適な例］
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施形態によるターゲットボードの好適な例について説明する。

図９は、本発明の実施形態における第１の例によるターゲットボード８Ｘの平面図である。図９に示すように、第１の例によるターゲットボード８Ｘは、横方向に間隔ｄだけ離間した複数のターゲット８ａ〜８ｊを有する。このターゲット８ａ〜８ｊの間隔ｄは、上記したステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６の基線長Ｂに一致する。このようなターゲットボード８Ｘを適用した場合、演算装置１０は、ターゲット８ａ〜８ｊにおいて複数の隣接するターゲットの組（例えば、ターゲット８ａとターゲット８ｂの組や、ターゲット８ａとターゲット８ｃの組や、ターゲット８ｂとターゲット８ｄの組など）を用いて、［本実施形態による視差ずれ補正］のセクションで述べた方法と同様の手順にて、第１及び第２カメラ４、６の撮影画像に含まれる複数の隣接するターゲットの組のそれぞれの位置のずれから視差ずれを求めて、視差ずれ補正を行う。これにより、ステレオカメラ３から離れた位置での第１及び第２カメラ４、６における視差ずれ補正を、種々の横方向位置について適切に行うことができる。

ところで、ステレオカメラ３は、搭載される車両１が異なると、異なる基線長Ｂが適用される傾向にある。例えば、８ｃｍや、１２ｃｍや、１６ｃｍといった基線長Ｂが適用される。そのような種々の車両１に適用される、異なる基線長Ｂを有するステレオカメラ３について、効率的に視差ずれ補正を行うためには、上記したターゲットボード８Ｘのターゲット８ａ〜８ｊの間隔ｄに、複数の基線長Ｂにおける最大公約数を適用するのがよい。例えば、８ｃｍと、１２ｃｍと、１６ｃｍの基線長Ｂのステレオカメラ３が適用される場合には、ターゲットボード８Ｘのターゲット８ａ〜８ｊの間隔ｄを４ｃｍに設定するのがよい。この例では、８ｃｍの基線長Ｂのステレオカメラ３については、ターゲット８ａ〜８ｊのうちで２つの分の間隔ｄだけ離間したターゲットの組を適用し、１２ｃｍの基線長Ｂのステレオカメラ３については、ターゲット８ａ〜８ｊのうちで３つ分の間隔ｄだけ離間したターゲットの組を適用し、１６ｃｍの基線長Ｂのステレオカメラ３については、ターゲット８ａ〜８ｊのうちで４つ分の間隔ｄだけ離間したターゲットの組を適用すればよい。このようにすることで、異なる8基線長Ｂを有する複数のステレオカメラ３に対する視差ずれ補正を、ターゲットボード８Ｘを交換することなく、１つのターゲットボード８Ｘのみを用いて効率的に行うことができる。

次に、図１０は、本発明の実施形態における第２の例によるターゲットボード８Ｙの平面図である。図１０に示すように、第２の例によるターゲットボード８Ｙは、表面に格子模様が形成されている（いわゆるチェッカーボードに相当する）。このようなターゲットボード８Ｙを用いた場合、格子模様の交点をターゲットとして適用すればよい。そして、格子模様の交点の横方向の間隔に、上述したような、第１及び第２カメラ４、６の基線長Ｂや、異なるステレオカメラ３における複数の基線長Ｂの最大公約数を適用すればよい。また、格子模様が形成されたターゲットボード８Ｙでは、ラインとしてのターゲットと異なり、横方向だけでなく縦方向にもターゲットが並んでいるため、横方向及び縦方向（上下方向）の両方についてステレオカメラ３の視差ずれ補正を行うことが可能となる。

なお、上記したようなターゲットボード８、８Ｘ、８Ｙ以外にも、マーカー（点）をターゲットとして有するターゲットボードや、色や明暗の違いでターゲットが表されたターゲットボードや、グラデーションを用いてターゲットが表されたターゲットボードなど、種々のターゲットボードを適用可能である。

［本実施形態による作用効果］
次に、上記した本発明の実施形態によるステレオカメラの校正装置及び校正方法の作用効果について説明する。

本実施形態では、ステレオカメラ３の第１及び第２カメラ４、６の基線長Ｂと同じ距離だけ離間したターゲット８ａ、８ｂを少なくとも含むターゲットボード８を用いて、このターゲットボード８がステレオカメラ３に対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、第１及び第２カメラ４、６の各々から得られた撮影画像に含まれる２つのターゲット８ａ、８ｂが同一のターゲットであるものとして扱い、第１及び第２カメラ４、６の視差ずれを補正する。より具体的には、本実施形態では、第１カメラ４から得られた撮影画像に含まれるターゲット８ａ（ターゲット８ａ、８ｂのうちで第１カメラ４に近い方のターゲットである）の画像上の位置と、第２カメラ６から得られた撮影画像に含まれるターゲット８ｂ（ターゲット８ａ、８ｂのうちで第２カメラ６に近い方のターゲットである）の画像上の位置とのずれに基づき、第１及び第２カメラ４、６の視差ずれを補正する。

このような本実施形態によれば、ターゲットボード８をステレオカメラ３に近い位置に配置した状態で、ステレオカメラ３から離れた位置での視差ずれ補正を適切に行うことができる。よって、車両１の工場などの狭いスペースであっても、ステレオカメラ３の校正を適切に行うことができる。こうしてステレオカメラ３から離れた位置での視差ずれ補正を行っておくことにより、フロントガラス２の歪み（フロントガラス２の製造時に生じた縦筋など）に起因する、ステレオカメラ３から離れた位置で生じる測距のずれ（図５参照）を適切に抑制することが可能となる。

１ 車両
２ フロントガラス
３ ステレオカメラ
４ 第１カメラ
６ 第２カメラ
８、８Ｘ、８Ｙ ターゲットボード
８ａ、８ｂ、８１ ターゲット
１０ 演算装置
Ｂ 基線長
ｆ１、ｆ２ 焦点
Ｓ１、Ｓ２ 撮像面

Claims (6)

1. 視差に基づき対象物までの距離を測定するステレオカメラの校正装置であって、
   所定の基線長にて離間して配置された一対のカメラを備えるステレオカメラと、
   上記ステレオカメラの一対のカメラの配置方向と平行に配置され、上記基線長と同じ距離だけ離間した２つのターゲットを少なくとも含むターゲットボードと、
   上記ターゲットボードが上記ステレオカメラに対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、上記ステレオカメラの一対のカメラの各々によって撮影された上記ターゲットボードの撮影画像に含まれる上記２つのターゲットが同一のターゲットであるものとして扱い、上記一対のカメラの視差ずれを補正する補正手段と、
   を有することを特徴とするステレオカメラの校正装置。
2. 上記補正手段は、上記一対のカメラの一方から得られた撮影画像に含まれる上記２つのターゲットの一方のターゲットの画像上の位置と、上記一対のカメラの他方から得られた撮影画像に含まれる上記２つのターゲットの他方のターゲットの画像上の位置とのずれに基づき、上記一対のカメラの視差ずれを補正する、請求項１に記載のステレオカメラの校正装置。
3. 上記ターゲットボードは、互いに上記基線長と同じ距離だけ離間したターゲットの組を複数含み、
   上記補正手段は、上記ステレオカメラの一対のカメラの各々によって撮影された上記ターゲットボードの撮影画像に含まれる複数のターゲットの組のそれぞれに基づき、上記一対のカメラの視差ずれを補正する、請求項１又は２に記載のステレオカメラの校正装置。
4. 上記ステレオカメラには、それぞれで基線長が異なる複数の一対のカメラが適用され、
   上記ターゲットボードは、複数のターゲットを含み、この複数のターゲットは、隣接するターゲットの間隔が、上記複数の一対のカメラにおける複数の基線長の最大公約数に設定されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のステレオカメラの校正装置。
5. 上記ステレオカメラは、車両に適用され、この車両のフロントガラスの内側に配置される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のステレオカメラの校正装置。
6. 所定の基線長にて離間して配置された一対のカメラを備えるステレオカメラと、この一対のカメラの配置方向と平行に配置され、上記基線長と同じ距離だけ離間した２つのターゲットを少なくとも含むターゲットボードとを有するステレオカメラの校正装置によって実行される、ステレオカメラの校正方法であって、
   上記ターゲットボードが上記ステレオカメラに対して無限遠の位置に存在するものと仮定して、上記ステレオカメラの一対のカメラの各々によって撮影された上記ターゲットボードの撮影画像に含まれる上記２つのターゲットが同一のターゲットであるものとして扱い、上記一対のカメラの視差ずれを補正する補正工程を有する、ことを特徴とするステレオカメラの校正方法。

Images