JP2020053898A - Calibration apparatus, calibration system, camera, movable body, and calibration value adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、較正装置、較正システム、カメラ、移動体および較正値調整方法に関する。 The present disclosure relates to a calibration device, a calibration system, a camera, a moving object, and a calibration value adjustment method.
従来、車両に取付けられたカメラが撮像した画像を用いて、車両の周辺にある物体等を検出する技術が知られている。車両に搭載されるカメラは、取付けの誤差または取付け後の経時的な変化等により、車両への搭載位置および搭載角度が設計値からずれることがある。このため、撮像した画像の較正に用いるカメラの取付け位置および取付け角度に関するパラメータを容易にかつ正確に調整することができるパラメータ調整方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for detecting an object or the like around a vehicle using an image captured by a camera attached to the vehicle has been known. The mounting position and the mounting angle of the camera mounted on the vehicle may deviate from the design values due to a mounting error or a temporal change after the mounting. For this reason, there has been proposed a parameter adjustment method capable of easily and accurately adjusting parameters relating to a mounting position and a mounting angle of a camera used for calibrating a captured image (for example, see Patent Document 1).
例えば、特許文献1に記載の調整方法によれば、所定の位置に物体を配置し、カメラが撮像する物体の実画像と、記憶手段に記憶されるパラメータに応じた取付け位置に配置されたカメラにより撮像される物体の調整画像とが、重ねて表示される。その後、物体の実画像と調整画像とが一致するように、高さと俯角等の特定のパラメータが調整される。 For example, according to the adjustment method described in Patent Document 1, an object is arranged at a predetermined position, and a camera is arranged at a mounting position according to a real image of the object captured by the camera and a parameter stored in a storage unit. And the adjustment image of the object imaged by is displayed in a superimposed manner. Then, specific parameters such as height and depression angle are adjusted so that the real image of the object and the adjustment image match.
しかしながら、従来の技術では車両に取付けられたカメラの取付け位置および取付け角度を較正する技術において、較正精度を向上する余地があった。 However, in the conventional technology, there is room for improving the calibration accuracy in the technology for calibrating the mounting position and the mounting angle of the camera mounted on the vehicle.
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、較正精度を向上させた較正装置、較正システム、カメラ、移動体および較正値調整方法を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to focus on these points and to provide a calibration device, a calibration system, a camera, a moving object, and a calibration value adjustment method with improved calibration accuracy.
本開示の較正装置は、移動体に搭載されたカメラと、メモリと、プロセッサと、インターフェイス部とを含む。前記メモリは、前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶する。前記プロセッサは、前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成する。前記インターフェイス部は、前記表示画像を表示し、且つ、前記プロセッサに、それぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を外部から与える。前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置を推定する。前記プロセッサは、前記推定表示位置と前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出する。 The calibration device according to the present disclosure includes a camera mounted on a moving body, a memory, a processor, and an interface unit. The memory stores three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera. The processor generates a display image in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on a captured image of the camera. The interface unit displays the display image and externally gives the processor an instruction to change the superimposed display position of each of the calibration markers. The processor estimates an estimated display position of the four or more calibration points on the captured image from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle. The processor adjusts the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes so as to reduce an index indicating a difference between the estimated display position and the superimposed display position of the calibration marker on the display image. Calculate the calibration value.
本開示の較正システムは、較正装置と較正点とを含む。較正装置は、移動体に搭載されたカメラと、メモリと、プロセッサと、インターフェイス部とを含む。前記メモリは、前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶する。前記プロセッサは、前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成する。前記インターフェイス部は、前記表示画像を表示し、且つ、前記プロセッサに、それぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を外部から与える。前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置を推定する。前記プロセッサは、前記推定表示位置と前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出する。前記較正点は、前記メモリに記憶された前記4点以上の前記較正点に対応する4点以上の実空間の較正点である。 The calibration system of the present disclosure includes a calibration device and a calibration point. The calibration device includes a camera mounted on the moving object, a memory, a processor, and an interface unit. The memory stores three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera. The processor generates a display image in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on a captured image of the camera. The interface unit displays the display image and externally gives the processor an instruction to change the superimposed display position of each of the calibration markers. The processor estimates an estimated display position of the four or more calibration points on the captured image from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle. The processor adjusts the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes so as to reduce an index indicating a difference between the estimated display position and the superimposed display position of the calibration marker on the display image. Calculate the calibration value. The calibration points are four or more real space calibration points corresponding to the four or more calibration points stored in the memory.
本開示のカメラは、移動体に搭載されるカメラであって、撮像素子と、メモリと、プロセッサとを含む。前記メモリは、前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶する。前記プロセッサは、前記撮像素子により撮像される撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成する。前記プロセッサは、外部のインターフェイス部に前記表示画像を表示させ、且つ、前記インターフェイス部からそれぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を受け取る。前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置を推定する。前記プロセッサは、前記推定表示位置と前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出する。 A camera according to an embodiment of the present disclosure is a camera mounted on a moving object, and includes an image sensor, a memory, and a processor. The memory stores three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera. The processor generates a display image in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on an image captured by the image sensor. The processor displays the display image on an external interface unit, and receives an instruction to change a superimposed display position of each of the calibration markers from the interface unit. The processor estimates an estimated display position of the four or more calibration points on the captured image from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle. The processor adjusts the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes so as to reduce an index indicating a difference between the estimated display position and the superimposed display position of the calibration marker on the display image. Calculate the calibration value.
本開示の移動体は、較正装置を備える。前記較正装置は、カメラ、メモリ、プロセッサおよびインターフェイス部を含む。前記メモリは、前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶する。前記プロセッサは、前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成する。前記インターフェイス部は、前記表示画像を表示し、且つ、前記プロセッサに、それぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を外部から与える。前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置を推定する。前記プロセッサは、前記推定表示位置と前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出する。 The moving object of the present disclosure includes a calibration device. The calibration device includes a camera, a memory, a processor, and an interface unit. The memory stores three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera. The processor generates a display image in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on a captured image of the camera. The interface unit displays the display image and externally gives the processor an instruction to change the superimposed display position of each of the calibration markers. The processor estimates an estimated display position of the four or more calibration points on the captured image from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle. The processor adjusts the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes so as to reduce an index indicating a difference between the estimated display position and the superimposed display position of the calibration marker on the display image. Calculate the calibration value.
本開示の較正値調整方法は、移動体に搭載されたカメラで少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点を含む撮像画像を取得することを含む。前記較正値調整方法は、前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成することを含む。また、前記較正値調整方法は、前記表示画像上の前記較正点に対応する位置に、前記較正用マーカの重畳表示位置を変更する変更指示を外部から受けることを含む。さらに、前記較正値調整方法は、前記表示画像中の前記較正用マーカの座標を取得することを含む。また、前記較正値調整方法は、予め記憶された前記カメラの搭載位置および搭載角度、並びに、前記較正点の3次元位置から、前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置を推定することを含む。さらに、前記較正値調整方法は、前記表示画像中から取得した前記較正用マーカの重畳表示位置と、前記推定表示位置との差を小さくするように、前記カメラの搭載位置および搭載角度を6軸調整する較正値を算出するステップを含む。 The calibration value adjustment method according to the present disclosure includes acquiring a captured image including four or more calibration points located at least two or more different distances with a camera mounted on a moving body. The calibration value adjustment method includes generating a display image in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on the captured image of the camera. Further, the calibration value adjusting method includes receiving, from the outside, a change instruction for changing a superimposed display position of the calibration marker at a position corresponding to the calibration point on the display image. Further, the calibration value adjusting method includes obtaining coordinates of the calibration marker in the display image. Further, the calibration value adjusting method includes estimating an estimated display position of the calibration point on the captured image from a pre-stored mounting position and mounting angle of the camera, and a three-dimensional position of the calibration point. Including. Further, the calibration value adjusting method may include setting the mounting position and the mounting angle of the camera on six axes so as to reduce the difference between the superimposed display position of the calibration marker acquired from the display image and the estimated display position. Calculating a calibration value to be adjusted.
本開示の実施形態によれば、移動体に搭載されたカメラの較正精度を向上させることができる。 According to the embodiments of the present disclosure, it is possible to improve the calibration accuracy of a camera mounted on a moving body.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The drawings used in the following description are schematic. The dimensional ratios and the like in the drawings do not always match actual ones.
<較正装置の構成>
図1に示すように、本開示の一実施形態に係る較正装置1は、カメラ2と、メモリ3と、制御部4(プロセッサ)と、インターフェイス部5とを含んで構成される。較正装置1は、移動体100(図2参照)に搭載されるカメラ2の画像を較正するための装置である。後述するように、メモリ3および制御部4は、カメラ2に含まれることもできる。
<Configuration of calibration device>
As illustrated in FIG. 1, a calibration device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes a
本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。 The “moving object” in the present disclosure includes a vehicle, a ship, and an aircraft. The “vehicle” in the present disclosure includes an automobile and an industrial vehicle, but is not limited thereto, and may include a railway vehicle, a living vehicle, and a fixed-wing aircraft traveling on a runway. Automobiles include, but are not limited to, passenger cars, trucks, buses, motorcycles, trolley buses, and the like, and may include other vehicles traveling on roads. Industrial vehicles include industrial vehicles for agriculture and construction. Industrial vehicles include, but are not limited to, forklifts and golf carts. Industrial vehicles for agriculture include, but are not limited to, tractors, tillers, transplanters, binders, combines, and lawnmowers. Industrial vehicles for construction include, but are not limited to, bulldozers, scrapers, excavators, crane trucks, dump trucks, and road rollers. Vehicles include those that run manually. The classification of the vehicle is not limited to the above. For example, an automobile may include an industrial vehicle that can travel on a road, and a plurality of classifications may include the same vehicle. Ships in the present disclosure include marine jets, boats, and tankers. The aircraft according to the present disclosure includes a fixed wing aircraft and a rotary wing aircraft.
カメラ2は、移動体100の外部の画像を撮像して、撮像した画像を電気信号として制御部4に出力する。カメラ2は、リアカメラ、フロントカメラ、左サイドカメラ、および、右サイドカメラ等が含まれるが、これらに限られない。リアカメラ、フロントカメラ、左サイドカメラ、および、右サイドカメラは、それぞれ車両の後方、前方、左側方、および右側方の周辺領域を撮像可能となるように車両に設置される。例えば、リアカメラ、フロントカメラ、左サイドカメラ、および、右サイドカメラは、それぞれ広角撮影が可能である。一実施形態において、カメラ2は、図2に示すように、移動体100の後方を撮像可能なように該移動体100に取付けられているリアカメラである。以下において、カメラ2をリアカメラとして説明する。カメラ2は、図2に示すように光軸Oを水平方向から下向きに傾けた姿勢で取り付けられることがある。
The
カメラ2は、撮像光学系2aと撮像素子2bとを含む。撮像光学系2aは、1枚以上のレンズ等の光学素子を含む。撮像光学系2aは、撮像素子2bの受光面に被写体の像を結像させる。撮像素子2bは、CCDイメージセンサ(Charge-Coupled Device Image Sensor)、及びCMOSイメージセンサ(Complementary MOS Image Sensor)を含む。撮像素子2bは、被写体の像を電気信号に変換して制御部4に出力することができる。
The
メモリ3は、半導体メモリ、磁気メモリ、および光メモリ等の何れか一つ以上を用いて構成されてよい。半導体メモリは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含んでよい。磁気メモリは、例えばハードディスクおよび磁気テープ等を含んでよい。光メモリは、例えばCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、およびBD(Blu-ray(登録商標) Disc)等を含んでよい。 The memory 3 may be configured using one or more of a semiconductor memory, a magnetic memory, an optical memory, and the like. Semiconductor memory may include volatile memory and non-volatile memory. The magnetic memory may include, for example, a hard disk and a magnetic tape. The optical memory may include, for example, a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), and a BD (Blu-ray (registered trademark) Disc).
メモリ3には、4点以上の較正点の3次元位置、並びに、カメラ2の搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)が記憶されている。4点以上の較正点は、カメラ2から少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する較正点を含む。4点以上の較正点の3次元位置の情報は、カメラ2の較正のために予め定められ、メモリ3に記憶されている。カメラ2の搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)は、カメラ2を搭載する移動体100との相対的な位置および角度の関係を規定する。メモリ3に記憶されているカメラ2の搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)は、カメラ2を搭載する移動体100の設計時に定められた値、または、過去の較正処理によって更新された値である。
The memory 3 stores the three-dimensional positions of four or more calibration points, and the mounting position (X, Y, Z) and mounting angle (ψ, θ, φ) of the
メモリ3に予め記憶された4点以上の較正点をPiとし、その座標を(Xpi,Ypi,Zpi)とする。ここでiは、1〜nまでの整数である。nは較正点の数に相当する。本実施形態では、n=4として説明するが、これに限られず、n≧5であってもよい。各較正点Piは、カメラ2の撮影範囲内の予め定められた位置に配置されている。各較正点Piは、移動体100のタイヤが載る水平な平面上の点としうる。移動体100のタイヤが載る水平な平面を移動体100が配置される配置面とも呼ぶ。
搭載位置(X,Y,Z)は、メモリ3に記憶された移動体100に対するカメラ2の位置である。本実施形態では、カメラ2の位置は、図2に示すように、移動体100の後方に向かう方向であるY軸方向、鉛直方向であるZ方向、およびY軸方向およびZ軸方向に垂直な方向であるX軸方向を用いて示される。ある時点にメモリ3に記憶されている搭載位置(X0,Y0,Z0)は、後述の繰り返し計算を行うときの搭載位置(X,Y,Z)の初期値とすることができる。繰り返し計算を行うときの搭載位置(X,Y,Z)の初期値は、カメラ2を搭載した移動体100が製造される際の搭載位置の設計値(XD,YD,ZD)を用いてよい。
The mounting position (X, Y, Z) is the position of the
搭載角度(ψ,θ,φ)は、メモリ3に記憶された移動体100に対するカメラ2の角度である。カメラ2の角度は、X軸を中心にした回転角度であるチルト角ψ、Y軸を中心にした回転角度であるロール角θ、およびZ軸を中心にした回転角度であるパン角φを用いて示される。ある時点にメモリ3に記憶されている搭載角度(ψ0,θ0,φ0)は、後述の繰り返し計算を行うときの搭載角度(ψ,θ,φ)の初期値とすることができる。搭載角度(ψ,θ,φ)は、カメラ2を搭載した移動体100を組み立てる際の搭載角度の設計値(ψD,θD,φD)を用いることができる。
The mounting angle (ψ, θ, φ) is the angle of the
制御部4は、一つまたは複数のプロセッサを含む。制御部4が行う処理は、プロセッサが行うものと言い換えることができる。プロセッサには、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、特定の処理に特化した専用のプロセッサが含まれる。専用のプロセッサには、特定用途向けIC(ASIC;Application Specific Integrated Circuit)が含まれる。プロセッサには、プログラマブルロジックデバイス(PLD;Programmable Logic Device)が含まれる。PLDには、FPGA(Field-Programmable Gate Array)が含まれる。制御部4は、一つまたは複数のプロセッサが協働するSoC(System-on-a-Chip)、及びSiP(System In a Package)のいずれかであってよい。
The
図1に示すように、制御部4は、画像処理部41および演算処理部42の各機能ブロックを含むことができる。画像処理部41は、カメラで撮像した画像に対する画像処理を行う。演算処理部は、較正値を算出するための演算処理を行う。各機能ブロックが行う処理は、制御部4が行う処理と言い換えることができる。制御部4は、カメラ2、メモリ3、インターフェイス部5とそれぞれ、有線または無線の通信回線で接続され、情報の送受信が可能である。制御部4は、カメラ2、メモリ3、インターフェイス部5を制御することができる。較正値の調整を行わない通常の動作モードにおいて、制御部4は、メモリ3に記憶された最新の搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)の較正値に基づいて、カメラ2で撮像した撮像画像の較正を行うことができる。
As shown in FIG. 1, the
メモリ3および制御部4は、図2に示すように同一の筺体に格納され、車両である移動体100の内部に収容されることができる。例えば、メモリ3および制御部4は、フロントウィンドシールドの下側に配置しうる。上述のように、メモリ3および制御部4はカメラ2に内蔵されてよい。
The memory 3 and the
インターフェイス部5は、較正装置1に対して較正装置1の使用者が入出力を行うための装置である。インターフェイス部5は、例えば、タッチパネルを含んで構成されることができる。インターフェイス部5は、カメラ2により撮像され制御部4の画像処理部41により処理された表示画像10を、表示可能である。インターフェイス部5は、使用者の指先またはマウス若しくはスタイラスペン等の特定の道具を用いた、使用者からの入力を受け付け可能である。インターフェイス部5は、移動体100が有するタッチパネル式の表示装置を、他の装置と共用することができる。なお、本実施形態において「使用者」は、例えば、自動車の販売店またはサービス拠点等の作業者である。
The
<較正値の調整処理>
次に、図3のフローチャートを参照して較正装置1の制御部4が行う較正値の調整処理を詳細に説明する。
<Calibration value adjustment processing>
Next, a calibration value adjustment process performed by the
この較正値の調整処理は、製造時に移動体100にカメラ2が取り付けられた後、カメラ2の搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)を調整するために、製造設備以外で行うことを想定する。例えば、移動体100が、車両の場合、自動車の販売店またはサービス拠点などでこのような較正値の算出を行う場合がある。
This calibration value adjustment process is performed after the
較正値の調整に先立ち、図4に示すように、移動体100と較正用シート6とが、所定の位置関係となるように、正確に位置決めがなされる。較正用シート6は、移動可能なシートとすることができる。較正用シート6は、移動体100のタイヤが載る水平面(配置面)上に配置される。較正用シート6は、車両の基準位置から決められた距離に決められた角度で配置される。基準位置は、カメラ2の取り付けられた位置、または、移動体100の後端部の中心とすることができる。図4では、それぞれX軸方向およびY軸方向に沿う仮想線が破線により示されている。2つの破線は移動体100の最後部で交差する。図4の例では、この設置面上の破線の交点を実空間上の原点を示す基準位置として、較正用シートを配置することができる。
Prior to adjustment of the calibration value, as shown in FIG. 4, the moving
図4には、較正用シート6上に描かれた第1例に係る較正用パターンM1が示されている。第1例に係る較正用パターンM1は、外周を表す実線により表示された四辺形の形状を有する。較正用パターンM1の四辺形の各頂点は、較正点P1〜P4として使用される。すなわち、較正点P1〜P4は、四辺形の外周上に位置する。較正点P1〜P4は、メモリ3に記憶された較正点P1〜P4に対応する実空間の較正点である。正確に位置決めがなされたとき、較正用シート6上の4つの較正点P1〜P4の3次元位置と、メモリ3に記憶された較正点P1〜P4の3次元位置は一致する。一例として、各較正点P1〜P4の3次元位置をメートルを単位として、(1,2,0)、(−1,2,0)、(−1,1,0)、(1,1,0)としうる。各較正点P1〜P4の実空間における3次元位置は、これに限られない。
FIG. 4 shows a calibration pattern M 1 according to a first example drawn on the
較正装置1と較正用パターンM1に含まれる較正点P1〜P4とは、較正システムを構成する。較正装置1と、較正装置に対して正確に位置決めされた較正点P1〜P4とにより、較正値の調整処理が可能になる。 A calibration point P 1 to P 4 that are included in the calibration apparatus 1 and the calibration pattern M 1 constitutes a calibration system. The calibration device 1 and the calibration points P 1 to P 4 accurately positioned with respect to the calibration device enable adjustment processing of the calibration value.
移動体100と較正用シート6との間に正確な位置決めがなされると。制御部4はカメラ2から撮像画像を取得する(ステップS01)。制御部4の画像処理部41は、カメラ2から取得した撮像画像に、歪み補正、明度調整、コントラスト調整、ガンマ補正等の任意の処理を行うことができる。
When accurate positioning is performed between the moving
画像処理部41は、さらに、メモリ3に記憶された上述の4点の較正点P1〜P4に、それぞれ対応する4つの調整枠C1〜C4(較正用マーカ)を重畳表示した、表示画像10を生成する(ステップS02)。画像処理部41は、図5に示すように生成した表示画像10をインターフェイス部5に表示させる。
The
調整枠C1〜C4を表示するため、制御部4は、表示画像10上で4点の較正点P1〜P4が位置すると推定される推定表示位置f1〜f4を算出する。推定表示位置f1〜f4は、表示画像10上のX座標およびY座標の値を有する2次元量である。制御部4は、推定表示位置f1〜f4を、メモリ3に記憶されている4点の較正点P1〜P4の3次元位置(Xpi,Ypi,Zpi)(i=1〜4)、ならびに、カメラ2の搭載位置(X0,Y0,Z0)および搭載角度(ψ0,θ0,φ0)に基づいて算出する。メモリ3が、製造時の設計値である搭載位置(XD,YD,ZD)および搭載角度(ψD,θD,φD)を有する場合、制御部4は、これらを用いて推定表示位置f1〜f4を算出してよい。推定表示位置f1〜f4の算出は、演算処理部42で行ってよい。画像処理部41は、この推定表示位置f1〜f4が中心となるように調整枠C1〜C4を表示することができる。
In order to display the adjustment frames C 1 to C 4 , the
調整枠C1〜C4は、図5に示すように、透明な内部領域(枠の内側部分)を有する円形または楕円形等の形状の枠である。調整枠C1〜C4の内部領域は、表示画像10上の較正用パターンM1の隣接する2辺の交差する領域である較正点P1〜P4の領域よりも大きい。
Adjustment frame C 1 -C 4, as shown in FIG. 5 is a frame shape such as circular or elliptical form having a transparent inner region (interior portion of the frame). Interior region of the adjusting frame C 1 -C 4 is greater than the intersecting region a region of the calibration points P 1 to P 4 are in two adjacent sides of the calibration pattern M 1 on the
メモリ3に記憶されたカメラ2の搭載位置(X0,Y0,Z0)および搭載角度(ψ0,θ0,φ0)が正しければ、表示画像10上の較正点P1〜P4の座標と、最初に表示された調整枠C1〜C4の中心座標とは一致する。一方、実際の搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)がメモリ3に記憶された搭載位置(X0,Y0,Z0)および搭載角度(ψ0,θ0,φ0)からずれると、較正点P1〜P4の座標と最初に表示された調整枠C1〜C4の中心座標とは一致しない。そこで、制御部4は、搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)の調整をするため、使用者によるインターフェイス部5からの調整枠C1〜C4の位置変更を受け付ける(ステップS03)。なお、上記において中心座標は、円または楕円の場合、その中心の座標を意味する。長方形またはひし形等の場合は、その重心の座標を意味する。調整枠C1〜C4の中心座標は、調整枠C1〜C4の重畳表示位置を代表する。
If the mounting position (X 0 , Y 0 , Z 0 ) and mounting angle (ψ 0 , θ 0 , φ 0 ) of the
ここで、インターフェイス部5を介した調整枠C1〜C4の位置変更方法の一例を説明する。図5に示すように、インターフェイス部5には、表示画像10とともに、選択ボタン12、位置調整ボタン13およびOKボタン14が表示される。これらのボタンは、タッチパネル上のボタンまたはアイコンとすることができる。選択ボタン12、位置調整ボタン13およびOKボタン14は、GUI上で操作されることにより、以下に説明する処理を起動する。
Here, an example of a position change process of adjusting frame C 1 -C 4 via the
較正装置1の使用者は、それぞれの調整枠C1〜C4の表示画像10上での重畳表示位置の変更指示を、インターフェイス部5を介して制御部4に外部から与える。まず、使用者は選択ボタン12により調整を行う調整枠C1〜C4を選択する。選択ボタン12を押すと、調整枠C1〜C4の何れか1つが選択される。選択された調整枠C1〜C4は、色の変化または点滅等の表示態様の変化により使用者に提示される。使用者が選択ボタン12を押す度に、選択される調整枠C1〜C4が順次切り替わる。
The user of the calibration device 1 gives an instruction to change the superimposed display position of the respective adjustment frames C 1 to C 4 on the
使用者は、選択されている調整枠C1〜C4の位置を、位置調整ボタン13を用いて変更することができる。位置調整ボタン13は、図5に図示されるように、上下左右のそれぞれの方向表す4つのボタンにより構成され、これらのボタンを押下することによって、上下左右の各方向に選択中の調整枠C1〜C4を移動させて位置を調整することができる。使用者は、調整枠C1〜C4を、対応する較正点P1〜P4が当該調整枠C1〜C4の内部領域に入るように移動させる。使用者は、各較正点P1〜P4が、できるだけ調整枠C1〜C4の内部領域の中心に位置するように調整する。
The user can use the
調整枠C1〜C4の内部領域の大きさは、調整精度から決定される。調整枠C1〜C4の内部領域の大きさは、調整仕様、言い換えれば、許容誤差に収まるように設定される。すなわち、許容誤差が大きければ、調整枠C1〜C4は大きい。許容誤差が小さければ、調整枠C1〜C4は小さい。 The size of the inner region of the adjustment frame C 1 -C 4 is determined from the adjustment accuracy. The size of the inner region of the adjustment frame C 1 -C 4, the adjustment specifications, in other words, is set to fit tolerances. That is, the greater the tolerance adjustment frame C 1 -C 4 is large. Smaller tolerances, adjusting frame C 1 -C 4 is small.
使用者は、全ての調整枠C1〜C4の位置の調整が完了すると、OKボタン14を押下する。OKボタン14の押下によって、制御部4は、インターフェイス部5から、それぞれの調整枠C1〜C4の重畳表示位置の変更指示と、表示画像10上の各調整枠C1〜C4の重畳表示位置である中心座標を受け取る。
When the adjustment of the positions of all the adjustment frames C 1 to C 4 is completed, the user presses the
調整枠C1〜C4の中心座標を取得した制御部4は、前記カメラ2の前記搭載位置(X,Y,Z)および前記搭載角度(ψ,θ,φ)を6軸調整する較正値を算出する(ステップS04)。6軸調整するとは、3次元空間の直交する3軸のそれぞれの方向の位置、および、当該3軸それぞれの回りの角度を調整することを意味する。以下に較正値の算出方法を説明する。
The
演算処理部42は、変更された調整枠C1〜C4の中心座標、すなわち重畳表示位置を、較正点P1〜P4の表示画像10上での実際の表示位置I1〜I4とする。実際の表示位置I1〜I4は、表示画像10上のX座標およびY座標の値を有する2次元量である。演算処理部42は、推定表示位置f1〜f4と実際の表示位置I1〜I4との差を表す指標を小さくするように、搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)の較正値を算出する。較正値の算出には、以下のように最小二乗法を用いることができる。
The
まず、較正の対象である、搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)の各パラメータを含む6次元量である位置姿勢αを次のように定義する。
α=[X,Y,Z,ψ,θ,φ]T (1)
推定表示位置f1〜f4は、位置姿勢αの関数である。
First, the position and orientation α, which is a six-dimensional quantity including the parameters of the mounting position (X, Y, Z) and the mounting angle (ψ, θ, φ) to be calibrated, is defined as follows.
α = [X, Y, Z, ψ, θ, φ] T (1)
The estimated display positions f 1 to f 4 are functions of the position and orientation α.
カメラ2の実際の位置姿勢が設計値または直近で構成された位置姿勢αと一致していれば、Ii=fi(α)(i=1〜4)となる。しかしながら、カメラ2の搭載位置(X,Y,Z)のずれまたは搭載角度(ψ,θ,φ)のずれにより、実際の表示位置Iiと推定表示位置fi(α)との間には、誤差Li(α)が生じる。すなわち、
そこで、演算処理部42は、最小二乗法により誤差Li(α)を最小化する演算を行う。誤差Li(α)の最小化は、誤差Li(α)に対応する指標を最小化することにより行う。具体的には、この誤差Li(α)の各較正点Piについての平方和を誤差関数e(α)とし、これを最小とする位置姿勢αを算出することにより、位置(X,Y,Z)および姿勢(ψ,θ,φ)の較正値を算出することができる。誤差関数e(α)は、誤差Li(α)に対応する指標である。誤差関数e(α)は次式で表される。
Therefore, the
誤差関数e(α)の最小化は、反復計算により行うことができる。すなわち、演算処理部42は、誤差関数e(α)を減少させる方向に各位置姿勢αのパラメータを調整する。演算処理部42は、変更した位置姿勢αを用いて、較正点Piの推定表示位置fi(α)、誤差Li(α)および誤差関数e(α)を再計算する。演算処理部42は、誤差関数e(α)が最小値またはその近傍となるまで上記位置姿勢αの調整、および、較正点Piの推定表示位置fi(α)、誤差Li(α)および誤差関数e(α)の再計算の各演算を繰り返し実行する。
The minimization of the error function e (α) can be performed by an iterative calculation. That is, the
誤差関数e(α)が最小値またはその近傍となったことは、種々の方法で判定できる。例えば、演算処理部42は、誤差関数e(α)に閾値を設け、誤差関数e(α)が閾値未満となったとき、反復計算を終了してよい。演算処理部42は、各回の繰り返し計算の前後の誤差関数e(α)または各位置姿勢αのパラメータの変化量を算出して、当該変化量が所定値以下になったとき、誤差関数e(α)が最小値またはその近傍に収束したものと判定して、計算の繰り返しを終了してよい。反復計算を終了したときの位置姿勢αの各パラメータが、搭載位置(X,Y,Z)および搭載角度(ψ,θ,φ)の較正値となる。
The fact that the error function e (α) is at or near the minimum value can be determined by various methods. For example, the
反復計算を行う方法には、最急降下法、ニュートン法、ガウス・ニュートン法、レーベンバーグ・マルカート法等の種々の公知の計算手法を用いることができる。 Various well-known calculation methods such as a steepest descent method, a Newton method, a Gauss-Newton method, and a Levenberg-Marquardt method can be used for the method of performing the iterative calculation.
一例として、ガウス・ニュートン法を用いる場合、演算処理部42は、誤差関数e(α)の最小値を探索するため、誤差関数e(α)または位置姿勢α等のパラメータに設定された収束条件を満たすまで反復計算を行う。一例として、誤差関数e(α)の最小値の探索は、以下のΔαについて収束するまで反復計算をすることにより行うことができる。
As an example, when the Gauss-Newton method is used, the
なお、上述の説明では、演算処理部42は、誤差Li(α)の平方和を誤差関数e(α)として最小化する計算を行った。しかし、位置姿勢αの最適値を求める方法はこれに限られない。例えば、演算処理部42は、最小絶対値法によりカメラ2の姿勢位置を導出することができる。最小絶対値法において、誤差に対応する指標である誤差関数e(α)は次式で表される。
誤差関数e(α)を最小化するため、演算処理部42は目標計画法を採用することができる。
In the above description, the
In order to minimize the error function e (α), the
制御部4は、演算処理部42において、搭載位置の較正値(XC,YC,ZC)および搭載角度の較正値(ψC,θC,φC)を算出すると、これらをメモリ3に記憶することができる。メモリ3は、各較正値として、搭載位置の較正値(XC,YC,ZC)および搭載角度の較正値(ψC,θC,φC)に代えて、これらの較正値の搭載位置の設計値(XD,YD,ZD)および搭載角度の設計値(XD,YD,ZD)からの差分のみを記憶してよい。
The
次に、制御部4の画像処理部41は、インターフェイス部5により、図6に示すような調整確認画面20を表示する(ステップS05)。
Next, the
調整確認画面20は、カメラ2で撮像された画像に半透明の網掛けが重畳される。調整確認画面20は、半透明の網掛けが表示された網掛け領域Ahと網掛けの無い網掛け無し領域Acとを含む。網掛け無し領域Acは、メモリ3に記憶された4つの較正点P1〜P4の3次元位置(Xpi,Ypi,Zpi)(i=1〜4)、ならびに、搭載位置の較正値(XC,YC,ZC)および搭載角度の較正値(ψC,θC,φC)に基づいて、算出される領域である。網掛け無し領域Acは、較正点P1〜P4の較正値調整後の推定表示位置f1〜f4に基づく、較正用パターンM1が表示されるべき領域およびその近傍領域である。それぞれの較正値が正確に算出されていれば、調整確認画面20上で、較正用パターンM1は、網掛け無し領域Ac内に位置する。網掛け無し領域Acの幅は、要求される較正の精度、または、許容誤差に基づいて決定される。網掛け無し領域Acは、許容誤差の範囲を示す。
On the
インターフェイス部5は、調整確認画面20上にBACKボタン21およびOKボタン22を表示する。BACKボタン21およびOKボタン22は、タッチパネル上のボタンまたはアイコンとすることができる。較正装置1の使用者は、調整確認画面20において、較正用パターンM1の全体が網掛け無し領域Ac内に含まれているか否かを目視により確認し、BACKボタン21およびOKボタン22の何れかを押下する。
The
使用者は、較正用パターンM1の少なくとも一部が、網掛け領域Ahと重なっている場合、算出した較正値の精度がよくないと判断することができる。この場合、使用者は、BACKボタン21を押下する。BACKボタン21が押下されると、制御部4はインターフェイス部5からその信号を受信し(ステップS06:No)、処理をステップS03に戻す。すなわち、制御部4は、インターフェイス部5に表示画像10を表示させ、再び調整枠C1〜C4の位置変更を受け付ける。
The user, at least a portion of the calibration pattern M 1 is, if overlaps the shaded region Ah, it can be determined that the accuracy of the calculated calibration value is not good. In this case, the user presses the
使用者は、較正用パターンM1の全体が網掛け無し領域Ac内に含まれていると判断した場合、OKボタン22を押下する。インターフェイス部5は、OKボタン22が押下されると、調整終了指示を制御部4に送信する(ステップS06:Yes)。これにより、較正値の調整処理は終了する。
The user, if the entire calibration pattern M 1 is determined to be included in the shaded region without the Ac, and presses an
メモリ3に記憶された搭載位置の較正値(XC,YC,ZC)および搭載角度の較正値(ψC,θC,φC)は、較正値の調整処理の終了後、カメラ2の通常動作中において、カメラ2の撮像画像の較正を行うために使用される。
The calibration values (X C , Y C , Z C ) of the mounting position and the calibration values (搭載C , θ C , φ C ) of the mounting angle stored in the memory 3 are stored in the
以上説明したように、本実施形態によれば、カメラ2の搭載位置(X,Y,Z)およびカメラ2の搭載角度(ψ,θ,φ)の6軸について較正値を調整することができる。較正装置1において、例えば、カメラの高さ(Z)と俯角(チルト角:ψ)のみを調整の対象とする場合、例えば、横方向(X軸方向)の位置ずれ、もしくは、パン方向(φ)またはロール方向(θ)の回転があると、それらの方向のパラメータの調整ができない。さらに、調整の対象となる高さ(Z)および俯角(ψ)についても、正確な較正ができない。本開示の較正装置1は、6軸調整が可能なので、較正値の正確な調整が可能になり、カメラ2の較正精度を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to adjust the calibration values for the six axes of the mounting position (X, Y, Z) of the
また、カメラ2を用いて、撮像画像から歩行者等の対象物を検知し、該対象物までの距離を算出するような場合、カメラ2の6軸方向の搭載条件が正確に分かっていないと、距離計算に生じる誤差が大きくなる場合がある。本開示の較正装置1を用いて較正値を調整したカメラ2は、6軸方向の較正が可能なので、誤差を小さくすることができる。したがって、本開示の較正装置1は、そのような用途に使用されるカメラ2に特に有効である。
In addition, in a case where a target object such as a pedestrian is detected from a captured image using the
また、本開示の較正装置1では、較正値の算出にあたり、少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点P1〜P4を使用する。カメラ2からの較正点P1〜P4の距離が異なることにより、較正点P1〜P4が等距離に並ぶよりも、較正の精度を高くすることができる。また、較正点が3点の場合、誤差関数e(α)を最小とする解が複数存在することがあるので、正確な較正値が得られないことがある。本開示の較正装置1は、較正点P1〜P4を4点以上とすることにより、較正値をより正確に且つ一意に決定することが可能になる。
Further, the calibration device 1 of the present disclosure, in the calculation of the calibration value, to use more than four points of the calibration points P 1 to P 4 located at least two or more different distances. Since the distances of the calibration points P 1 to P 4 from the
また、本開示の較正装置1では、持ち運び可能な較正用シート6を用いることにより、工場等の製造設備において較正を行う場合に比べて、専用の設備を必要とすることなく、比較的容易に高精度の調整を行うことができる。また、使用者が表示画像10で確認を行いながら、調整枠C1〜C4を移動させて、較正値の算出を行うので、較正装置1が較正点P1〜P4の実際の表示位置I1〜I4の判定を自動で行うよりも、制御部4の処理が簡単である。さらに、使用者が画像を目視して判断することにより、明るさおよび光の向きなどの作業環境の変化の影響を受けにくい。
In addition, in the calibration device 1 of the present disclosure, by using the
また、調整枠C1〜C4を、表示画像10を見ながら単純なGUI(Graphical User Interface)で較正点P1〜P4に合わせるだけで、較正値の調整が完了するので、使用者は専門知識が無くとも容易に較正値の調整を行うことができる。さらに、調整確認画面20を設け、網掛け領域Ahに接しているか否かという単純な判断基準で、較正値の良否を判断できるので、利用者の個人的な特性に依存しない判断が可能になる。
Further, an adjustment frame C 1 -C 4, only match the calibration point P 1 to P 4 in a simple GUI while viewing the display image 10 (Graphical User Interface), since the completion of the adjustment of the calibration values, the user The adjustment of the calibration value can be easily performed without any specialized knowledge. Further, the
<較正用パターンのバリエーション>
較正装置1は、図4で示した較正用パターンM1とは異なる較正用パターンを用いることができる。以下に、異なる較正用パターンM2〜M8を用いた場合の、インターフェイス部5による表示例を説明する。以下の説明では、上述の較正用パターンM1を用いた実施形態と多くの部分で共通するので、共通する部分の説明を省略することがある。また、上述の較正用パターンM1を用いた実施形態と同一または類似する構成要素には、同一の符号を付している。
<Variations of calibration patterns>
The calibration apparatus 1 may use a different calibration patterns and calibration pattern M 1 shown in FIG. Hereinafter, the case of using a different calibration patterns M 2 ~M 8, illustrating a display example by the
(第2例)
図7に示す較正用パターンM2は、四辺形の4つの頂点に較正点P1〜P4を示すドットが配置される。ドットは、大きさを有する。ドットは、例えば内部が塗りつぶされた小さい円形の領域である。隣接する較正点P1〜P4の間は、ドットの近傍を除いて直線により結ばれている。
(Second example)
Calibration pattern M 2 shown in Figure 7, the dots indicating the calibration points P 1 to P 4 in the four vertices of a quadrilateral are arranged. Dots have a size. The dot is, for example, a small circular area whose inside is filled. During the calibration points P 1 to P 4 adjacent are connected by a straight line except for the vicinity of the dot.
使用者が較正値の調整を行う際、インターフェイス部5は、図8に示すように、カメラ2の撮像画像に調整枠C1〜C4を重畳した表示画像10を表示する。使用者は、位置調整ボタン13を用いて、調整枠C1〜C4の位置を調整する際、対応する較正点P1〜P4を示すドットを、各調整枠C1〜C4の内部領域に含み、且つ、隣接する四辺形の辺を表す直線部分に各調整枠C1〜C4が接触しないようにする。較正用パターンM2を用い、このように調整枠C1〜C4を調整することによって、較正点P1〜P4を示すドットと調整枠C1〜C4との間に明確に空間ができる。これにより、使用者は、較正点P1〜P4が調整枠C1〜C4の内側に入ったことを視認しやすくなる。
When the user adjusts the calibration value, the
また、インターフェイス部5は、図9に示す調整確認画面20を表示することができる。使用者は、較正用パターンM2の較正点P1〜P4に対応するドットおよび実線部分の全体が網掛け無し領域Ac内に含まれているか否かを確認して、調整の終了またはやり直しを判断することができる。
The
(第3例)
図10に示す較正用パターンM3は、四辺形の4つの頂点にのみ較正点P1〜P4を示すドットが配置される。四辺形の各辺を示す実線は表示されない。
(Third example)
Calibration pattern M 3 shown in FIG. 10, dots are arranged for indicating the calibration points P 1 to P 4 only four vertices of a quadrilateral. Solid lines indicating each side of the quadrilateral are not displayed.
使用者が較正値の調整を行う際、インターフェイス部5は、図11に示すように、カメラ2の撮像画像に調整枠C1〜C4を重畳した表示画像10を表示する。使用者は、位置調整ボタン13を用いて、調整枠C1〜C4の位置を調整する際、対応する較正点P1〜P4を示すドットを、各調整枠C1〜C4の内部領域に含むようにする。
When the user adjusts the calibration value, the
また、インターフェイス部5は、図12に示す調整確認画面20を表示することができる。調整確認画面20には、較正点P1〜P4の推定表示位置f1〜f4を結ぶ4本の仮想線23a〜23dが表示される。使用者は、4本の仮想線23a〜23dの交差する点が、較正点P1〜P4を示すドットに重なっているか否かを確認して、調整の終了またはやり直しを判断することができる。交差する直線と、ドットとを組み合わせることにより、使用者が、目視により較正点P1〜P4の実際の表示位置I1〜I4と推定表示位置f1〜f4との一致の良否を判定し易くなる。
The
(第4例)
図13に示す較正用パターンM4は、少なくとも部分的に内部が塗りつぶされた四辺形として表示される。図示の例では、四辺形は全体が塗りつぶされている長方形である。四辺形の4つの頂点が、較正点P1〜P4に相当する。
(4th example)
Calibration pattern M 4 shown in FIG. 13 is displayed as a quadrilateral at least partially internally filled. In the illustrated example, the quadrilateral is a rectangle that is entirely filled. Four vertices of a quadrilateral corresponds to a calibration point P 1 to P 4.
使用者が較正値の調整を行う際、インターフェイス部5は、図14に示すように、カメラ2の撮像画像に調整枠C1〜C4を重畳した表示画像10を表示する。使用者は、位置調整ボタン13を用いて、調整枠C1〜C4の位置を調整する際、四辺形の各頂点が各調整枠C1〜C4の内部領域に含まれるようにする。四辺形が塗りつぶされているので、塗りつぶされていない領域との間でコントラストの差が明確である。このため、使用者は、較正点P1〜P4の位置を視認しやすくなる。
When the user adjusts the calibration value, the
また、インターフェイス部5は、図15に示す調整確認画面20を表示することができる。使用者は、較正用パターンM4の全体が網掛け無し領域Ac内に含まれているか否かを確認して、調整の終了またはやり直しを判断することができる。
The
(第5例)
図16に示す較正用パターンM5は、四辺形の4つの頂点に較正点P1〜P4を示すドットが配置される。ドットは、内部が塗りつぶされた小さい円形の領域である。さらに、較正用パターンM5は、四辺形の四隅以外の部分が塗りつぶされている。較正用パターンM5の塗りつぶされている部分は、長方形の四隅からそれぞれ正方形を除去した形状を有する。
(Fifth example)
Calibration pattern M 5 shown in FIG. 16, dots are arranged for indicating the calibration points P 1 to P 4 in the four vertices of a quadrilateral. A dot is a small circular area whose interior is filled. Furthermore, the calibration pattern M 5 are the portions other than the four corners of the quadrilateral are filled. Portions are filled with the calibration pattern M 5 has a shape obtained by removing a square from each of rectangular corners.
使用者が較正値の調整を行う際、インターフェイス部5は、図17に示すように、カメラ2の撮像画像に調整枠C1〜C4を重畳した表示画像10を表示する。使用者は、位置調整ボタン13を用いて、調整枠C1〜C4の位置を調整する際、対応する較正点P1〜P4を示すドットを、各調整枠C1〜C4の内部領域に含み、且つ、各調整枠C1〜C4が較正用パターンM5の塗りつぶされた部分に触れないように調整する。較正用パターンM5を用い、このように調整枠C1〜C4を調整することによって、較正点P1〜P4を示すドットと調整枠C1〜C4との間に明確に空間ができる。これにより、較正点P1〜P4が調整枠C1〜C4の内側に入ったことを視認しやすくなる。さらに、較正用パターンM5が、較正点P1〜P4の近傍を除き塗りつぶされた部分を有するので、使用者が較正点P1〜P4をさらに視認しやすい。
When the user adjusts the calibration value, the
また、インターフェイス部5は、図18に示す調整確認画面20を表示することができる。使用者は、較正用パターンM5の全体が網掛け無し領域Ac内に含まれていか否かを確認して、調整の終了またはやり直しを判断することができる。
The
(第6例)
図19に示す較正用パターンM6は、四辺形の4つの頂点に位置する較正点P1〜P4を示すドットと、四辺形の四隅の近傍を除く塗りつぶし部分を有する点において、図16の較正用パターンM5と類似する。しかし、較正用パターンM6は、較正用パターンM5とは異なり、塗りつぶし部分の四隅が正方形ではなく四分円形状に除去された形状となっている。
(Sixth example)
Calibration pattern M 6 shown in FIG. 19, the dots indicating the calibration points P 1 to P 4 located on the four vertices of a quadrilateral, in that a filling portion excluding the vicinity of the four corners of a quadrilateral, in FIG. 16 similar to the calibration pattern M 5. However, the calibration pattern M 6 is different from the calibration pattern M 5, the four corners of the filled portion is in the quadrant shape to the removed shape rather than a square.
使用者が較正値の調整を行う際、インターフェイス部5は、図20に示すように、カメラ2の撮像画像に調整枠C1〜C4を重畳した表示画像10を表示する。使用者は、位置調整ボタン13を用いて、調整枠C1〜C4の位置を調整する際、対応する較正点P1〜P4を示すドットを、各調整枠C1〜C4の内部領域に含み、且つ、各調整枠C1〜C4が較正用パターンM6の塗りつぶされた部分に触れないように調整する。ここで、較正用パターンM6は、4隅の塗りつぶしが無い部分の形状が、調整枠C1〜C4の外周に対応する形状を有している。すなわち、塗りつぶしが無い部分の形状が、調整枠C1〜C4の外周に沿う円弧状の形状を有する。このため、使用者が較正点P1〜P4の位置を、表示画像10を見ながら、較正用パターンM6の塗りつぶし部分に触れないように調整することが、さらに容易となる。
When the user adjusts the calibration value, the
(第7例)
上述の各表示画像10の例において、調整枠C1〜C4は円形または楕円形を有するものとした。しかし、調整枠C1〜C4の形状は、円形または楕円形に限られない。図21の較正用シート6では、図13と類似の、内部が塗りつぶされた長方形の較正用パターンM7が配置される。これに対して、図22に示す表示画像10では、調整枠C1〜C4は矩形形状とすることができる。矩形形状の調整枠C1〜C4を用いても、円形または楕円形の調整枠を用いた場合と同様に調整枠C1〜C4の位置変更が可能である。
(Seventh example)
In the example of the
(第8例)
また、上述の各較正用パターンM1〜M7では、較正点P1〜P4は、四辺形の外周上の頂点に位置していた。しかし、較正点P1〜P4は、四辺形の頂点以外に配置することができる。図23の較正用シート6において、較正用パターンM8は、四辺形の4辺の上にそれぞれ較正点P1〜P4を有する。図24に示す表示画像10では、他の例と同様に調整枠C1〜C4の位置を調整することができる。
(Eighth example)
Further, in the calibration pattern M 1 ~M 7 described above, the calibration points P 1 to P 4 was located at the apex of the periphery of the quadrilateral. However, the calibration points P 1 to P 4 may be arranged in other than a vertex of a quadrilateral. In
<カメラ>
本開示の較正装置の制御部およびメモリの機能は、移動体100に搭載されるカメラに内蔵することができる。本開示の一実施形態に係るカメラ50の構成を図25に示す。カメラ50は、撮像光学系51、撮像素子52、メモリ53、制御部54(プロセッサ)を含む。撮像光学系51、撮像素子52、メモリ53、制御部54(プロセッサ)は、それぞれ、図1の較正装置1の撮像光学系2a、撮像素子2b、メモリ3、制御部4に相当し、これらの構成要素と同様に機能するので、説明を省略する。図25のインターフェイス部55は、図1のインターフェイス部5に相当する。インターフェイス部55は、カメラ50の外部に位置する。インターフェイス部55は、他の装置のタッチパネル等を利用することができる。以上のような構成により、本開示のカメラ50は、図1の較正装置1と同様の作用、効果を有することができる。
<Camera>
The functions of the control unit and the memory of the calibration device according to the present disclosure can be incorporated in a camera mounted on the moving
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present disclosure. For example, functions included in each component or each step can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of components or steps can be combined into one or divided. It is. Embodiments according to the present disclosure can be realized as a method, a program, or a storage medium on which the program is executed by a processor included in the device. It should be understood that these are also included in the scope of the present disclosure.
本開示において、X軸、Y軸、及びZ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、X軸、Y軸、及びZ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。 In the present disclosure, the X axis, the Y axis, and the Z axis are provided for convenience of description, and may be interchanged with each other. The configuration according to the present disclosure has been described using an orthogonal coordinate system including the X axis, the Y axis, and the Z axis. The positional relationship between the components according to the present disclosure is not limited to the orthogonal relationship.
本開示において、較正用パターンは、較正用シート6上に描かれたものでなくてもよい。例えば、較正装置1の較正値の調整を行う場所の床面に、テープを貼ったものを較正用パターンM1とすることができる。この場合、較正用パターンM1に対して移動体100を正確に位置決めするため、車のタイヤの位置を固定するタイヤ止め等が設けられ、較正装置1の使用者がこのタイヤ止めの位置に移動体100を正確に固定する。
In the present disclosure, the calibration pattern does not have to be drawn on the
上記各実施形態では、較正装置1のメモリ3は、予め決められた較正点P1〜P4の3次元位置を記憶するものとした。較正点P1〜P4の3次元位置は、較正値の調整を行う際に入力することもできる。例えば、複数の使用の較正用シート6が存在し、使用する較正用シート6に応じて較正装置1のメモリ3に較正点P1〜P4の3次元位置を記憶させてもよい。
In the above embodiments, the memory 3 of the calibration apparatus 1 was configured to store three-dimensional position of calibration points P 1 to P 4 which is determined in advance. Three-dimensional position of calibration points P 1 to P 4 can also be entered when adjusting the calibration value. For example, there
インターフェイス部5のGUIは一例に過ぎない。インターフェイス部5のタッチパネルに表示される各ボタンは、任意の位置に配置することができる。インターフェイス部5の位置調整には、タッチパネルではなく他の入力手段を用いてもよい。
The GUI of the
表示画像10で用いられる較正用マーカは、円形、楕円形、四角形等の枠形状のものに限られない。較正用マーカは、種々の形状のものが採用されうる。例えば、較正用マーカは、例えば、直線が十字形に交差したものを用いることができる。その場合、十字形の直線が交差する点を較正点に一致するように移動して、較正用マーカの位置の調整を行うことができる。
The calibration marker used in the
1 較正装置
2 カメラ
3 メモリ
4 制御部(プロセッサ)
5 インターフェイス部
6 較正用シート
10 表示画像
12 選択ボタン
13 位置調整ボタン
14 OKボタン
20 調整確認画面
21 BACKボタン
22 OKボタン
23a,23b,23c,23d 仮想線
41 画像処理部
42 演算処理部
50 カメラ
51 レンズ
52 撮像素子
53 メモリ
54 制御部(プロセッサ)
100 車両
Ah 網掛け領域
Ac 網掛け無し領域
C1〜C4 調整枠(較正用マーカ)
M1〜M8 較正用パターン
O 光軸
P1〜P4 較正点
f1〜f4 推定表示位置
I1〜I4 表示位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5
100 vehicle Ah Shaded areas Ac Shaded region without C 1 -C 4 adjusting frame (calibration marker)
M 1 ~M 8 calibration pattern O optical axis P 1 to P 4 calibration point f 1 ~f 4 Estimation display position I 1 I4 display position
Claims (16)
前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶するメモリと、
前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成するプロセッサと、
前記表示画像を表示し、且つ、前記プロセッサに、それぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を外部から与えるインターフェイス部と、を備え、
前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から推定される前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置と、前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出する較正装置。 A camera mounted on a moving object,
A memory for storing three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera;
A processor that generates a display image, in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed and displayed on the captured image of the camera,
An interface unit that displays the display image, and externally issues a change instruction of a superimposed display position of each of the calibration markers to the processor,
The processor further includes: an estimated display position on the captured image of the four or more calibration points estimated from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle; and the calibration on the display image. A calibration device for calculating a calibration value for adjusting the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes so as to reduce an index indicating a difference between the display marker and the superimposed display position.
前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶するメモリ、
前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成するプロセッサ、および、
前記表示画像を表示し、且つ、前記プロセッサに、それぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を外部から与えるインターフェイス部を備え、
前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から推定される前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置と、前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出する較正装置と、
前記メモリに記憶された前記4点以上の前記較正点に対応する4点以上の実空間の較正点と、
を備える較正システム。 A camera mounted on a moving object,
A memory for storing three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera;
A processor that generates a display image, in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on the captured image of the camera, and
An interface unit that displays the display image, and that externally issues a change instruction of a superimposed display position of each of the calibration markers to the processor,
The processor further includes: an estimated display position on the captured image of the four or more calibration points estimated from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle; and the calibration on the display image. A calibration device that calculates a calibration value for adjusting the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes, so as to reduce an index indicating a difference between the camera marker and the superimposed display position,
Four or more real space calibration points corresponding to the four or more calibration points stored in the memory;
A calibration system comprising:
撮像素子と、
前記カメラから少なくとも2種類以上の異なる距離に位置する4点以上の較正点の3次元位置、並びに、前記カメラの搭載位置および搭載角度を記憶するメモリと、
前記撮像素子により撮像される撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、外部のインターフェイス部に前記表示画像を表示させ、且つ、前記インターフェイス部からそれぞれの前記較正用マーカの重畳表示位置の変更指示を受け取り、
前記プロセッサは、前記較正点の前記3次元位置、前記搭載位置および前記搭載角度から推定される前記4点以上の前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置と、前記表示画像上の前記較正用マーカの前記重畳表示位置との差を表す指標を小さくするように、前記カメラの前記搭載位置および前記搭載角度を6軸調整する較正値を算出するカメラ。 A camera mounted on a moving object,
An image sensor;
A memory for storing three-dimensional positions of four or more calibration points located at least two or more different distances from the camera, and a mounting position and a mounting angle of the camera;
A processor that generates a display image, in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed and displayed on a captured image captured by the image sensor,
The processor causes the display image to be displayed on an external interface unit, and receives from the interface unit an instruction to change the superimposed display position of each of the calibration markers,
The processor further includes: an estimated display position on the captured image of the four or more calibration points estimated from the three-dimensional position of the calibration point, the mounting position, and the mounting angle; and the calibration on the display image. A camera for calculating a calibration value for adjusting the mounting position and the mounting angle of the camera by six axes so as to reduce an index indicating a difference between the mounting marker and the superimposed display position.
前記カメラの撮像画像に、前記4点以上の前記較正点にそれぞれ対応する4つ以上の較正用マーカを重畳表示した、表示画像を生成するステップと、
前記表示画像上の前記較正点に対応する位置に、前記較正用マーカの重畳表示位置を変更する変更指示を外部から受けるステップと、
前記表示画像中の前記較正用マーカの座標を取得するステップと、
予め記憶された前記カメラの搭載位置および搭載角度、並びに、前記較正点の3次元位置から、前記較正点の前記撮像画像上の推定表示位置を推定するステップと、
前記表示画像中から取得した前記較正用マーカの重畳表示位置と、前記推定表示位置との差を小さくするように、前記カメラの搭載位置および搭載角度を6軸調整する較正値を算出するステップと、
を含む較正値調整方法。 Acquiring a captured image including four or more calibration points located at least two or more different distances with a camera mounted on a moving body;
Generating a display image in which four or more calibration markers respectively corresponding to the four or more calibration points are superimposed on the captured image of the camera,
A step of externally receiving a change instruction to change a superimposed display position of the calibration marker at a position corresponding to the calibration point on the display image;
Obtaining the coordinates of the calibration marker in the display image,
Estimating an estimated display position of the calibration point on the captured image from a pre-stored mounting position and mounting angle of the camera, and a three-dimensional position of the calibration point;
Calculating a calibration value for adjusting the mounting position and mounting angle of the camera by six axes so as to reduce the difference between the superimposed display position of the calibration marker acquired from the display image and the estimated display position; ,
And a calibration value adjustment method.
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---|---|---|---|---|
CN112581547A (en) * | 2020-12-30 | 2021-03-30 | 安徽地势坤光电科技有限公司 | Rapid method for adjusting installation angle of imaging lens |
CN113496527A (en) * | 2021-06-23 | 2021-10-12 | 中汽创智科技有限公司 | Vehicle environment image calibration method, device, system and storage medium |
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-
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---|---|---|---|---|
CN112581547A (en) * | 2020-12-30 | 2021-03-30 | 安徽地势坤光电科技有限公司 | Rapid method for adjusting installation angle of imaging lens |
CN112581547B (en) * | 2020-12-30 | 2022-11-08 | 安徽地势坤光电科技有限公司 | Rapid method for adjusting installation angle of imaging lens |
CN113496527A (en) * | 2021-06-23 | 2021-10-12 | 中汽创智科技有限公司 | Vehicle environment image calibration method, device, system and storage medium |
CN113496527B (en) * | 2021-06-23 | 2024-04-26 | 中汽创智科技有限公司 | Vehicle surrounding image calibration method, device and system and storage medium |
CN113551692A (en) * | 2021-07-19 | 2021-10-26 | 杭州迅蚁网络科技有限公司 | Unmanned aerial vehicle magnetometer and camera installation angle calibration method and device |
CN113551692B (en) * | 2021-07-19 | 2024-04-02 | 杭州迅蚁网络科技有限公司 | Calibration method and device for installation angle of magnetometer and camera of unmanned aerial vehicle |
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