JP2022130981A - Method, device, and system for calibration - Google Patents

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Abstract

To provide a method, a device, and a system for calibration that can increase the freedom of a location.SOLUTION: The method for calibration includes the steps of: creating corrected drawing data corrected according to a projection surface by a calibration device; outputting the corrected drawing data and projecting a projection drawing to the projection surface by a projection device; imaging the projection drawing by the imaging device; and performing a calibration in a monitoring system on the basis of the taken projection drawing by the calibration device.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、モニタリングシステムにおけるキャリブレーション方法、キャリブレーション装置、及びキャリブレーションシステムに関するものである。 The present invention relates to a calibration method, a calibration device, and a calibration system in a monitoring system.

従来、車両の前後左右に魚眼カメラを配置し、取得した映像を合成(スティッチング)することで、あたかも車両を上空から見たような映像を作成するモニタリングシステムが知られている。作成された映像は、例えば、車両のモニタに表示され、運転支援等に活用される。特許文献1及び特許文献2には、スティッチングの方法が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a monitoring system has been known in which fisheye cameras are arranged on the front, rear, left, and right of a vehicle, and stitching of the obtained images creates an image as if the vehicle were viewed from above. The created video is displayed on a vehicle monitor, for example, and utilized for driving support and the like. Patent documents 1 and 2 disclose stitching methods.

ところで、このようなモニタリングシステムでスティッチングを行うためには、最初にマーカーを用いて、映像の合成位置の調整(キャリブレーション)を行うことが必要とされている。キャリブレーションは、例えば、次のような方法で行われる。 By the way, in order to perform stitching in such a monitoring system, it is necessary to first use a marker to adjust (calibrate) the combining position of the images. Calibration is performed, for example, by the following method.

先ず、マーカーとして、模様が描かれた専用のマーカーシートが車両の斜め方向の周囲4箇所に配置される。これにより、魚眼カメラの映像の両端には、これらのマーカーシートが映り込む。つまり、隣接した魚眼カメラ同士には、それぞれ同じマーカーシートの映像が映し出される。キャリブレーションでは、これらの画像がちょうどオーバーラップするように、魚眼カメラで撮影された映像の合成位置が調整される。これらのマーカーを利用したキャリブレーション方法に関して、特許文献3には、車両に固定された2台以上のカメラの間の較正用データ処理システムが開示されている。また、特許文献4には、マーカーの位置及びキャリブレーションに用いられるパラメータを調整する方法が開示されている。更に、非特許文献1には、魚眼カメラ映像をお椀状にスティッチングし、上空の自由な位置を視点にして映像を表示させるフライングビュー(登録商標)が開示されている。 First, as markers, dedicated marker sheets on which patterns are drawn are arranged at four locations around the vehicle in the oblique direction. As a result, these marker sheets are reflected at both ends of the image of the fisheye camera. In other words, the same marker sheet image is displayed on each of the adjacent fisheye cameras. In the calibration, the position of compositing the images captured by the fisheye camera is adjusted so that these images overlap. Regarding the calibration method using these markers, Patent Document 3 discloses a data processing system for calibration between two or more cameras fixed on a vehicle. Further, Patent Document 4 discloses a method of adjusting the position of the marker and parameters used for calibration. Furthermore, Non-Patent Literature 1 discloses Flying View (registered trademark) that stitches fish-eye camera images in a bowl shape and displays images from any position in the sky as a viewpoint.

特開2017-512334号公報JP 2017-512334 A 特開2012-227913号公報JP 2012-227913 A 特開2017-506348号公報JP 2017-506348 A 特開2012-239157号公報JP 2012-239157 A

駒井 英敬,”フライングビュー”,[online],2018年,沖電気工業株式会社,[2021年2月8日検索],インターネット,<URL:https://www.oki.com/jp/iot/doc/2018/img/ceatec/ceatec_flyingview.pdf>Hidetaka Komai, "Flying View", [online], 2018, Oki Electric Industry Co., Ltd., [searched February 8, 2021], Internet, <URL: https://www.oki.com/jp/iot/ doc/2018/img/ceatec/ceatec_flyingview.pdf>

それぞれのカメラは、マーカーの位置、及び模様等を正確に認識する必要がある。ここで、例えば、マーカーを配置する場所が平坦ではなく、凹凸がある場合、マーカーシートが変形してしまい、カメラがマーカーを正確に認識できない。よって、キャリブレーションを行うにあたり、凹凸がある場所を回避する等の制約があった。 Each camera needs to accurately recognize the position of the marker, the pattern, and the like. Here, for example, if the place where the marker is placed is not flat and has unevenness, the marker sheet will be deformed and the camera will not be able to recognize the marker accurately. Therefore, when performing calibration, there are restrictions such as avoiding places with unevenness.

本発明は、上記のような課題を背景としたものであり、キャリブレーション方法、キャリブレーション装置、及びキャリブレーションシステムにおいて、場所的な自由度を向上させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the degree of freedom of location in a calibration method, a calibration apparatus, and a calibration system.

本発明に係るキャリブレーション方法は、投影面の形状を計測するステップと、投影面の形状に合わせて補正された補正図形データを作成するステップと、補正図形データに基づく投影図形を投影面に投影するステップと、複数の視点から投影図形を撮影するステップと、複数の視点から撮影された投影図形に基づいて、映像の合成位置のキャリブレーションを行うステップと、を備える。 A calibration method according to the present invention includes the steps of measuring the shape of a projection plane, the steps of creating corrected figure data corrected in accordance with the shape of the projection plane, and projecting the projected figure based on the corrected figure data onto the projection plane. photographing the projected figure from a plurality of viewpoints; and calibrating the combining position of the images based on the projected figure photographed from the plurality of viewpoints.

本発明に係るキャリブレーション装置は、投影面の形状を計測し、投影面の形状に合わせて補正された補正図形データを作成する処理部と、投影装置に補正図形データに基づく投影図形を、投影面に投影させる投影部と、複数の視点から撮影された投影図形に基づいて、映像の合成位置のキャリブレーションを行う調整部と、を備える。 A calibration apparatus according to the present invention includes a processing unit that measures the shape of a projection plane and creates correction figure data that is corrected in accordance with the shape of the projection plane, and a projection apparatus that projects a projection figure based on the correction figure data. A projection unit for projecting onto a surface, and an adjustment unit for calibrating a combining position of images based on projection figures photographed from a plurality of viewpoints are provided.

本発明に係るキャリブレーションシステムは、投影面の形状を計測し、投影面の形状に合わせて補正された補正図形データに基づく投影図形を投影面に投影する投影装置と、複数の視点から投影図形を撮影する撮影装置と、補正図形データを作成し、複数の視点から撮影された投影図形に基づいて、映像の合成位置のキャリブレーションを行うキャリブレーション装置と、を備える。 A calibration system according to the present invention includes a projection device that measures the shape of a projection plane and projects a projected figure on the projection plane based on corrected figure data corrected in accordance with the shape of the projection plane, and a projected figure from a plurality of viewpoints. and a calibration device that creates corrected figure data and calibrates the combining position of the images based on the projection figures photographed from a plurality of viewpoints.

本発明に係るキャリブレーション方法、キャリブレーション装置、及びキャリブレーションシステムによれば、投影面に合わせて補正した投影図形に基づいてキャリブレーションが行われる。よって、マーカーが設置されることを考慮せずに、投影面の検討を行うことができる。このため、キャリブレーション方法、キャリブレーション装置、及びキャリブレーションシステムにおいて、場所的な自由度を向上させることができる。 According to the calibration method, the calibration device, and the calibration system according to the present invention, calibration is performed based on the projected figure corrected in accordance with the projection plane. Therefore, the projection plane can be examined without considering that the marker will be placed. Therefore, the degree of freedom of location can be improved in the calibration method, calibration device, and calibration system.

実施の形態1に係るキャリブレーションシステム1の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a calibration system 1 according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係るキャリブレーション装置4の機能ブロック図である。3 is a functional block diagram of the calibration device 4 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る計測装置21の動作を説明するための図である。4A and 4B are diagrams for explaining the operation of the measuring device 21 according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1に係る3D情報の作成方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of creating 3D information according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る平面の補正方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of correcting a plane according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る補正例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of correction according to Embodiment 1; 実施の形態1に係るセグメントの分割方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a segment dividing method according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る高低差の補正方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a height difference correction method according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る投影方法を説明するための図である。4A and 4B are diagrams for explaining a projection method according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係るキャリブレーション方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a calibration method according to Embodiment 1; 比較例に係るキャリブレーション方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calibration method based on a comparative example. 比較例に係るマーカーシートの変形を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining deformation of a marker sheet according to a comparative example; 実施の形態1の変形例1に係るキャリブレーションシステム1Aの概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram of a calibration system 1A according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るキャリブレーションシステム1の概略構成図である。キャリブレーションシステム1は、車両等のモニタリング対象で活用されるモニタリングシステムにおけるスティッチングの調整手段として、キャリブレーションを行うものである。図1に示すように、キャリブレーションシステム1は、投影装置2a~2d、撮影装置3a~3d、及びキャリブレーション装置4を備える。先ずは、投影装置2a~2d、撮影装置3a~3d、及びキャリブレーション装置4の基本的な構成を説明する。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a calibration system 1 according to Embodiment 1. As shown in FIG. The calibration system 1 performs calibration as means for adjusting stitching in a monitoring system used for monitoring objects such as vehicles. As shown in FIG. 1, the calibration system 1 includes projection devices 2a-2d, imaging devices 3a-3d, and a calibration device 4. As shown in FIG. First, the basic configurations of the projection devices 2a to 2d, the imaging devices 3a to 3d, and the calibration device 4 will be described.

投影装置2a~2dは、車体のルーフに取り付けられ、投影図形Pを投影面Sに対して斜めに投影する。投影装置2aは、車両の向きを基準にして、左斜め前方に設けられている。同様に、投影装置2bは、右斜め前方に設けられている。投影装置2cは、左斜め後方に設けられている。そして、投影装置2dは、右斜め後方に設けられている。投影図形Pの図柄は、特に限定されないが、従来のマーカーで用いられたものと同一の図柄が投影される。投影面Sは、車両等が停車した地面又は床面等の場所Gのうち、投影装置2a~2dの設置角度及び高さ等から定められた所定の範囲の領域である。 The projection devices 2a to 2d are attached to the roof of the vehicle body and project a projection figure P obliquely onto a projection plane S. As shown in FIG. The projection device 2a is provided diagonally forward to the left with respect to the orientation of the vehicle. Similarly, the projection device 2b is provided obliquely forward right. The projection device 2c is provided diagonally to the rear left. The projection device 2d is provided obliquely rearward to the right. The pattern of the projection figure P is not particularly limited, but the same pattern as that used in the conventional marker is projected. The projection plane S is an area within a predetermined range determined from the installation angles and heights of the projection devices 2a to 2d in the place G such as the ground or floor where the vehicle or the like is parked.

撮影装置3a~3dは、例えば、魚眼カメラである。撮影装置3aは、車体の前部に設けられている。同様に、撮影装置3bは、車体の左部に設けられている。撮影装置3cは、車体の右部に設けられている。そして、撮影装置3dは、車体の後部に設けられている。撮影装置3a~3dのそれぞれが撮影した映像の両端には投影図形Pが映り込み、撮影装置3a~3dのうち隣接する2台は、それぞれ同じ投影図形Pを撮影する。これにより、従来のマーカーを車両の斜め方向の周囲4箇所に配置した場合に撮影装置3a~3dで撮影される映像が疑似的に再現されている。なお、撮影装置3a~3dの隣接とは、前部の撮影装置3aと左部の撮影装置3b等、前後及び左右の組み合わせ以外の配置関係を示している。 The imaging devices 3a to 3d are, for example, fisheye cameras. The photographing device 3a is provided in the front part of the vehicle body. Similarly, the photographing device 3b is provided on the left side of the vehicle body. The photographing device 3c is provided on the right side of the vehicle body. The photographing device 3d is provided at the rear portion of the vehicle body. A projection figure P is reflected at both ends of the image shot by each of the imaging devices 3a to 3d, and two adjacent ones of the imaging devices 3a to 3d shoot the same projection figure P, respectively. As a result, images captured by the image capturing devices 3a to 3d when conventional markers are arranged at four locations around the vehicle in the oblique direction are simulated. Note that the adjacency of the photographing devices 3a to 3d indicates an arrangement relationship other than the combination of the front, rear, left, and right, such as the front photographing device 3a and the left photographing device 3b.

キャリブレーション装置4は、投影図形Pのデータである補正図形データの作成を行う。補正図形データは、投影面Sの形状に合わせて原形の図形データから補正されたものである。つまり、補正図形データが出力され、投影装置2により投影面S上に投影された図形が投影図形Pである。また、キャリブレーション装置4は、撮影装置3によって撮影された投影図形Pがオーバーラップするように、キャリブレーションを行う。キャリブレーション装置4は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、又はPC等の端末装置、若しくは専用のハードウェアで構成される。キャリブレーション装置4と投影装置2とは、有線又は無線によって通信可能に接続されている。キャリブレーション装置4と撮影装置3とは、有線又は無線によって通信可能に接続されている。補正図形データの詳細な作成方法は、後ほど説明する。 The calibration device 4 creates corrected graphic data, which is data of the projected graphic P. FIG. The corrected graphic data is obtained by correcting the original graphic data according to the shape of the projection plane S. FIG. In other words, the projected figure P is the figure projected onto the projection plane S by the projector 2 after the corrected figure data is output. Further, the calibration device 4 performs calibration so that the projection figures P photographed by the photographing device 3 overlap each other. The calibration device 4 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit), a terminal device such as a PC, or dedicated hardware. The calibration device 4 and the projection device 2 are communicably connected by wire or wirelessly. The calibration device 4 and the imaging device 3 are communicably connected by wire or wirelessly. A detailed method of creating the correction figure data will be described later.

図2は、実施の形態1におけるキャリブレーションシステム1の機能ブロック図である。ここでは、投影装置2として、投影装置2a~2dを代表した投影装置2aを説明する。その他の投影装置2b~2dも、投影装置2aと同様の構成である。また、撮影装置3として、撮影装置3a~3dを代表した撮影装置3aを説明する。その他の撮影装置3b~3dも、撮影装置3aと同様の構成である。 FIG. 2 is a functional block diagram of the calibration system 1 according to the first embodiment. Here, as the projection device 2, the projection device 2a representing the projection devices 2a to 2d will be described. The other projection devices 2b to 2d also have the same configuration as the projection device 2a. Also, as the photographing device 3, the photographing device 3a representing the photographing devices 3a to 3d will be described. Other photographing devices 3b to 3d also have the same configuration as the photographing device 3a.

投影装置2は、計測装置21、及び投影ランプ22を有している。計測装置21は、レーザー光を投影面に照射し、投影装置2と投影面との距離を計測するレーザー距離計である。計測装置21は、計測結果をキャリブレーション装置4の計測部42に送信する。投影ランプ22は、キャリブレーション装置4で作成された補正図形データを出力し、投影図形を投影する。 The projection device 2 has a measurement device 21 and a projection lamp 22 . The measuring device 21 is a laser rangefinder that irradiates a projection plane with laser light and measures the distance between the projection device 2 and the projection plane. The measurement device 21 transmits the measurement result to the measurement section 42 of the calibration device 4 . The projection lamp 22 outputs the corrected figure data created by the calibration device 4 and projects the projection figure.

撮影装置3は、投影図形を撮影する。また、撮影装置3は、撮影した投影図形の画像データをキャリブレーション装置4の調整部45に送信する。 A photographing device 3 photographs a projected figure. Further, the photographing device 3 transmits the photographed image data of the projection figure to the adjusting section 45 of the calibration device 4 .

キャリブレーション装置4は、記憶部41、並びに機能部として、計測部42、処理部43、投影部44、及び調整部45を有している。記憶部41は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。各機能部は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、記憶部41に格納される。 The calibration device 4 has a storage unit 41 and a measurement unit 42, a processing unit 43, a projection unit 44, and an adjustment unit 45 as functional units. The storage unit 41 is, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, EEPROM. Each functional unit is implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are written as programs and stored in the storage unit 41 .

記憶部41には、図形データが記憶されている。図形データは、図形として表現される光の波長がデータとして記憶されたものであり、補正図形データの原形データである。図形データは、キャリブレーション装置4によって補正図形データとして補正され、投影ランプ22で出力される。 Graphic data is stored in the storage unit 41 . The figure data is stored as data of the wavelength of light expressed as a figure, and is the original shape data of the corrected figure data. The graphic data is corrected as corrected graphic data by the calibration device 4 and output by the projection lamp 22 .

計測部42は、計測装置21を制御して、計測装置21から投影面までの距離を取得する。図3は、実施の形態1に係る計測装置21の動作を説明するための図である。図3に示すように、計測部42は、計測装置21を投影面Sに向けて、所定の時間間隔で投影面Sを走査させる。これにより、計測部42は、投影面Sにおける複数の計測地点ごとの、計測装置21からの距離を取得する。図3では、1例として、計測地点E、及び計測装置21から計測地点Eまでの距離Lが示されている。 The measurement unit 42 controls the measurement device 21 to acquire the distance from the measurement device 21 to the projection plane. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the measuring device 21 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the measurement unit 42 directs the measurement device 21 toward the projection plane S and scans the projection plane S at predetermined time intervals. Thereby, the measurement unit 42 acquires the distance from the measurement device 21 for each of the plurality of measurement points on the projection plane S. In FIG. 3, the measurement point E and the distance L from the measurement device 21 to the measurement point E are shown as an example.

処理部43は、補正図形データの作成を行う。具体的には、以下に説明する複数の処理を行う。図4は、実施の形態1に係る3D情報の作成方法を説明するための図である。図4では、説明を簡単にするため、投影面Sの垂直方向の断面を模式的に示している。また、図4には、推定された平面Fの垂直方向の断面が破線で示されている。先ず、処理部43は、図4に示すように、平面Fの推定を行う。平面Fは、投影面Sの3D情報を作成する際に基準とする水平面であり、例えば、計測装置21の設置角度、高さ、若しくは計測結果、又は水平を検知する各種センサ(図示せず)の出力結果等から推定される。そして、投影面Sの複数の計測地点において、平面Fの場合に仮定される距離と、実測された距離とを比較することで、実際の投影面Sの3D情報Dを作成する。この3D情報Dには、例えば、投影面Sに形成された傾斜、又は凹凸形状の寸法についての情報が含まれている。傾斜についての情報とは、例えば、傾斜の角度等である。凹凸形状の寸法とは、例えば、平面Fに対する高低差等である。 The processing unit 43 creates correction graphic data. Specifically, a plurality of processes described below are performed. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of creating 3D information according to Embodiment 1. FIG. In FIG. 4, a cross section in the vertical direction of the projection plane S is schematically shown for simplification of explanation. In addition, in FIG. 4, a vertical section of the estimated plane F is indicated by a dashed line. First, the processing unit 43 estimates the plane F as shown in FIG. The plane F is a horizontal plane that is used as a reference when creating 3D information of the projection plane S. For example, the installation angle, height, or measurement result of the measuring device 21, or various sensors (not shown) that detect horizontality. estimated from the output results of Then, the 3D information D of the actual projection plane S is created by comparing the distances assumed for the plane F and the actually measured distances at a plurality of measurement points on the projection plane S. This 3D information D includes, for example, information about the slope formed on the projection plane S or the dimensions of the uneven shape. The information about the tilt is, for example, the angle of tilt. The dimension of the uneven shape is, for example, the height difference with respect to the plane F, or the like.

そして、処理部43は、3D情報の計測地点ごとに、図形データの画像範囲を対応させる。つまり、図形データにおけるどの画像範囲が、投影面Sにおけるどの領域に出力されるのかが決定される。 Then, the processing unit 43 associates the image range of the graphic data with each measurement point of the 3D information. That is, which image range in the figure data is output to which region on the projection plane S is determined.

更に、処理部43は、投影面Sの3D情報に基づいて、記憶部41に記憶された図形データを補正して、補正図形データを作成する。図形データの補正においては、例えば、プロジェクターの台形補正機能等の公知の技術を応用することができる。図形データの補正としては、平面の補正、及び高低差の補正が行われる。 Further, the processing unit 43 corrects the graphic data stored in the storage unit 41 based on the 3D information of the projection plane S to create corrected graphic data. In correcting the graphic data, for example, a known technique such as a trapezoidal correction function of a projector can be applied. Correction of figure data includes plane correction and height difference correction.

先ず、処理部43は、図形データの平面の補正を行う。平面の補正とは、平面上での基準点からの距離に基づいた補正である。図5は、実施の形態1に係る平面の補正方法を説明するための図である。図5に示すように、処理部43は、上述の推定された平面F上において、最も測定装置から近い計測位置を基準点Rとする。そして、処理部43は、投影面Sの3D情報Dにおいて、基準点Rからの距離が離れるほど、対応する図形データの画像範囲のサイズが小さくなるように、図形データを圧縮する。また、処理部43は、投影面Sの3D情報Dにおいて、基準点Rからの距離が近づくほど、対応する図形データの画像範囲のサイズが大きくなるように、図形データを拡大する。 First, the processing unit 43 corrects the plane of the figure data. Planar correction is correction based on the distance from the reference point on the plane. FIG. 5 is a diagram for explaining a plane correction method according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the processing unit 43 sets the measurement position closest to the measuring device on the estimated plane F as the reference point R. As shown in FIG. Then, in the 3D information D of the projection plane S, the processing unit 43 compresses the graphic data so that the size of the image range of the corresponding graphic data becomes smaller as the distance from the reference point R increases. In the 3D information D of the projection plane S, the processing unit 43 enlarges the graphic data so that the size of the image range of the corresponding graphic data increases as the distance from the reference point R decreases.

図6は、実施の形態1に係る補正例を示す図である。図6(a)は、投影図形Pを示し、図6(b)は、投影図形Pに対応する補正図形データを示している。例えば、図6(a)に示すように、円を投影させたい場合は、図6(b)に示すような楕円を生成し、縮尺を調整すればよい。このように、推定された平面上において、投影面の複数の計測地点と、基準点との距離に基づいて、図形データの縮尺を変更し、図形データの平面の補正を行うことで、投影面における基準位置から遠い位置であっても、投影図形Pの劣化を抑制することができる。 FIG. 6 is a diagram showing a correction example according to the first embodiment. 6A shows a projected figure P, and FIG. 6B shows corrected figure data corresponding to the projected figure P. FIG. For example, to project a circle as shown in FIG. 6(a), an ellipse as shown in FIG. 6(b) is generated and the scale is adjusted. In this way, on the estimated plane, the scale of the figure data is changed based on the distances between the plurality of measurement points on the projection plane and the reference point, and the plane of the figure data is corrected. Degradation of the projection figure P can be suppressed even at a position far from the reference position in .

次に、処理部43は、高低差の補正を行う。高低差の補正とは、平面Fに対する傾斜、又は投影面Sの凹凸形状に対して行われる補正である。図7は、実施の形態1に係るセグメントの分割方法を説明するための図である。図7に示すように、処理部43は、傾斜の角度が変わるごとに、3D情報Dをセグメントa~gに分割する。 Next, the processing unit 43 corrects the height difference. Correction of the height difference is correction performed on the inclination with respect to the plane F or the uneven shape of the projection plane S. FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a segment dividing method according to the first embodiment. As shown in FIG. 7, the processing unit 43 divides the 3D information D into segments a to g each time the tilt angle changes.

図8は、実施の形態1に係る高低差の補正方法を説明するための図である。図8に示すように、平面Fに対して傾斜している傾斜セグメントTでは、計測地点ごとに高さが異なる。つまり、傾斜セグメントT上の計測地点は、平面に対して高低差を有する。投影面Sの3D情報Dの傾斜セグメントTにおいて、投影装置2からの距離が近くなるほど、対応する図形データの画像範囲のサイズが大きくなるように、図形データを拡大する。また、投影面Sの3D情報Dの傾斜セグメントTにおいて、投影装置2からの距離が遠くなるほど、対応する図形データの画像範囲のサイズが小さくなるように、図形データを圧縮する。このように、推定された平面に対して高低差を有する複数の計測地点と、投影装置2との距離に基づいて、図形データの縮尺を変更し、高低差の補正を行うことで、投影面Sに傾斜、又は凹凸形状等がある場合であっても、投影図形Pの劣化を抑制することができる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the height difference correction method according to the first embodiment. As shown in FIG. 8, in the inclined segment T that is inclined with respect to the plane F, the height differs for each measurement point. That is, the measurement point on the inclined segment T has a height difference with respect to the plane. In the inclined segment T of the 3D information D on the projection plane S, the graphic data is enlarged so that the size of the image range of the corresponding graphic data increases as the distance from the projection device 2 decreases. Also, in the inclined segment T of the 3D information D on the projection plane S, the graphic data is compressed so that the size of the image range of the corresponding graphic data becomes smaller as the distance from the projection device 2 increases. In this way, based on the distances between a plurality of measurement points having height differences with respect to the estimated plane and the projection device 2, the scale of the figure data is changed and the height difference is corrected, whereby the projection plane Degradation of the projection figure P can be suppressed even when S has an inclination or an uneven shape.

投影部44は、作成された補正図形データを投影装置2に送信する。これにより、投影ランプ22によって、補正図形データが出力され、投影面Sに投影図形Pが投影される。図9は、実施の形態1に係る投影方法を説明するための図である。図9に示すように、投影図形Pは、投影装置2から見た際に、各セグメントの端点が連続した図形として投影される。これにより、撮影装置3は、従来のマーカーを車両の斜め方向に配置した場合に撮影される映像と同様の映像を撮影することができる。 The projection unit 44 transmits the created correction graphic data to the projection device 2 . As a result, the projection lamp 22 outputs the corrected figure data, and the projection figure P is projected onto the projection plane S. FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining a projection method according to Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 9, when viewed from the projection device 2, the projection figure P is projected as a figure in which the end points of each segment are continuous. As a result, the photographing device 3 can photograph an image similar to the image photographed when the conventional marker is arranged in the oblique direction of the vehicle.

調整部45は、キャリブレーションを行う。キャリブレーションでは、隣接する撮影装置3a~3dのそれぞれで撮影された投影図形Pがオーバーラップするように、映像の合成位置が調整される。キャリブレーションの結果は、記憶部41又はキャリブレーションシステム1の外部の装置等に記憶され、スティッチングに利用される。 The adjuster 45 performs calibration. In the calibration, the image combining position is adjusted so that the projection figures P photographed by the adjacent photographing devices 3a to 3d are overlapped. The calibration result is stored in the storage unit 41 or a device external to the calibration system 1 and used for stitching.

図10は、実施の形態1に係るキャリブレーション方法を示すフローチャートである。図10を用いて、実施の形態1に係るキャリブレーション方法について説明する。先ず、計測部42は、計測装置21を用いて、投影面と計測装置21との距離を計測する(S1)。次に、処理部43は、投影面の計測結果に基づいて、投影面の3D情報を作成し(S2)、3D情報の計測位置ごとに、図形データの画像範囲を対応させる(S3)。 10 is a flowchart showing a calibration method according to Embodiment 1. FIG. A calibration method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. First, the measurement unit 42 measures the distance between the projection plane and the measurement device 21 using the measurement device 21 (S1). Next, the processing unit 43 creates 3D information of the projection plane based on the measurement result of the projection plane (S2), and associates the image range of the graphic data with each measurement position of the 3D information (S3).

続いて、処理部43は、3D情報から基準点を決定し(S4)、この基準点に基づいて、図形データの平面の補正を行う(S5)。そして、処理部43は、3D情報をセグメントに分割し(S6)、平面に対して傾斜したセグメントに対しては、計測装置21との距離に基づいて、高低差の補正を行う(S7)。S4~S7の処理によって、図形データが補正され、補正図形データが作成される。 Subsequently, the processing unit 43 determines a reference point from the 3D information (S4), and corrects the plane of the graphic data based on this reference point (S5). Then, the processing unit 43 divides the 3D information into segments (S6), and corrects the height difference for the segments inclined with respect to the plane based on the distance from the measuring device 21 (S7). Through the processing of S4 to S7, the graphic data is corrected to create corrected graphic data.

続いて、投影部44は、投影ランプ22に補正図形データを出力し、投影図形を投影させる(S8)。そして、調整部45は、隣接する撮影装置3a~3dのそれぞれで撮影された投影図形に基づいてキャリブレーションを行う(S9)。 Subsequently, the projection unit 44 outputs the correction figure data to the projection lamp 22 to project the projection figure (S8). Then, the adjustment unit 45 performs calibration based on the projected figures photographed by the adjacent photographing devices 3a to 3d (S9).

図11は、比較例に係るキャリブレーション方法を説明するための図である。図12は、比較例に係るマーカーシートの変形を説明するための図である。図11に示すように、比較例に係るキャリブレーション方法では、マーカーとして、模様が記された専用のマーカーシートMが車両の斜め方向の周囲4箇所に配置される。この際に、マーカーシートMを配置する場所Gが平坦ではなく、凹凸がある場合、図12に示すように、マーカーシートMが変形してしまう。このように、比較例に係るキャリブレーション方法では、凹凸がある場所を回避する等の制約があった。 FIG. 11 is a diagram for explaining a calibration method according to a comparative example. FIG. 12 is a diagram for explaining deformation of a marker sheet according to a comparative example. As shown in FIG. 11, in the calibration method according to the comparative example, special marker sheets M with patterns are arranged as markers at four locations around the vehicle in the oblique direction. At this time, if the place G where the marker sheet M is arranged is not flat and has unevenness, the marker sheet M is deformed as shown in FIG. As described above, the calibration method according to the comparative example has limitations such as avoidance of unevenness.

実施の形態1のキャリブレーション方法によれば、投影面に合わせて補正した投影図形に基づいてキャリブレーションが行われる。よって、マーカーが設置されることを考慮せずに、投影面の検討を行うことができる。このため、キャリブレーション方法において、場所的な自由度を向上させることができる。 According to the calibration method of the first embodiment, calibration is performed based on the projected figure corrected in accordance with the projection plane. Therefore, the projection plane can be examined without considering that the marker will be placed. Therefore, in the calibration method, it is possible to improve the degree of freedom of location.

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、計測装置21は、計測装置21から投影面までの距離を計測していたが、計測装置21から投影面までの角度についても代替的、又は追加的に計測するようにしてもよい。この場合も、実施の形態1において、投影装置と投影面との距離に基づいて投影面の3D情報を作る場合と同様の3D情報を作成することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the technical scope of the present invention. . For example, the measurement device 21 measures the distance from the measurement device 21 to the projection plane, but alternatively or additionally, the angle from the measurement device 21 to the projection plane may also be measured. Also in this case, in the first embodiment, 3D information similar to the case where 3D information of the projection plane is created based on the distance between the projection device and the projection plane can be created.

実施の形態1の投影装置2は、投影面に対して斜めの方向から、投影図形を投影するように車体のルーフに設けられていたが、投影面に対して真上の位置に設けるようにしてもよい。また、投影装置2は、キャリブレーション装置4と接続されていれば、例えば、車体の上方に設けられた天井等のような、車体以外の位置に設けられてもよい。これらの形態によれば、投影面に対して斜めの方向から、投影図形を投影する場合よりも、図形データの補正量を少なくすることができる。 The projection device 2 of Embodiment 1 is provided on the roof of the vehicle body so as to project the projection figure from a direction oblique to the projection plane, but it is installed at a position directly above the projection plane. may Moreover, the projection device 2 may be provided at a position other than the vehicle body, such as a ceiling provided above the vehicle body, as long as the projection device 2 is connected to the calibration device 4 . According to these forms, the correction amount of figure data can be reduced as compared with the case of projecting a projection figure from a direction oblique to the projection plane.

また、撮影装置3は、撮影された投影図形の表示位置、又は大きさ等を変更するように投影装置2に対してフィードバックを行うように構成されていてもよい。 Further, the photographing device 3 may be configured to give feedback to the projection device 2 so as to change the display position, size, or the like of the photographed projection figure.

また、記憶部41には、複数の図形データが記憶されていてもよい。この場合、使用される図形データを、キャリブレーションを行う環境に適したより認識性の高い投影図形として投影される図形データに簡単に変更することができる。 Also, the storage unit 41 may store a plurality of graphic data. In this case, the graphic data to be used can be easily changed to graphic data projected as a highly recognizable projected graphic suitable for the calibration environment.

また、概して、投影面Sの凹凸形状によっては、投影図形Pの一部が欠損し、撮影装置3a~3dのうち隣接する2台が撮影する投影図形Pの図柄の一部が異なってしまう虞がある。しかしながら、投影図形Pの大きさを維持した上で、車両との距離を十分に離して投影図形Pを投影することで、投影図形Pの大きさに対して、凹凸形状が相対的に小さくなる。このため、隣接する撮影装置3a~3dからの投影図形Pの見え方の違いを無視することができ、キャリブレーションの精度の低下を抑制することができる。 Further, in general, depending on the uneven shape of the projection surface S, there is a possibility that part of the projected figure P may be lost, and part of the pattern of the projected figure P photographed by two adjacent ones of the photographing devices 3a to 3d may be different. There is However, by maintaining the size of the projection figure P and projecting the projection figure P with a sufficient distance from the vehicle, the uneven shape becomes relatively small with respect to the size of the projection figure P. . Therefore, it is possible to ignore the difference in appearance of the projected figure P from the adjacent photographing devices 3a to 3d, thereby suppressing deterioration in calibration accuracy.

図13は、実施の形態1の変形例1に係るキャリブレーションシステム1Aの概略構成図である。図13に示すように、キャリブレーションシステム1Aは、投影装置2a1、2a2、2b1、2b2、2c1、2c2、2d1、及び2d2を有する。投影装置2a1及び2a2は、撮影装置3aの視野角に対応するように、撮影装置3aの近傍に設けられ、それぞれ車両の右斜め前方及び左斜め前方に、投影図形Pを投影する。同様に、投影装置2b1及び2b2は、撮影装置3bの視野角に対応するように、撮影装置3aの近傍に設けられ、それぞれ車両の左斜め前方及び左斜め後方に、投影図形Pを投影する。投影装置2c1及び2c2は、撮影装置3cの視野角に対応するように、撮影装置3aの近傍に設けられ、それぞれ車両の左斜め後方及び右斜め後方に、投影図形Pを投影する。そして、投影装置2d1及び2d2は、撮影装置3dの視野角に対応するように、撮影装置3aの近傍に設けられ、それぞれ車両の右斜め後方及び右斜め前方に、投影図形Pを投影する。これにより、例えば、投影装置2a1及び2c2によって、1つの投影図形Pが投影される。その他の投影図形Pも同様に、2台の投影装置によって投影される。キャリブレーションシステム1Aによれば、投影装置2a1、2a2、2b1、2b2、2c1、2c2、2d1、及び2d2が撮影装置3の視野角に対応して設けられ、2台の投影装置によって、1つの投影図形Pを投影する。このため、1台の投影装置で1つの投影図形Pを投影した際に生じる、隣接する撮影装置3a~3dが撮影する投影図形Pの図柄の一部が異なってしまう事象を回避することができる。 FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a calibration system 1A according to Modification 1 of Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 13, the calibration system 1A has projection devices 2a1, 2a2, 2b1, 2b2, 2c1, 2c2, 2d1, and 2d2. The projection devices 2a1 and 2a2 are provided in the vicinity of the imaging device 3a so as to correspond to the viewing angle of the imaging device 3a, and project a projection figure P obliquely forward right and obliquely forward left of the vehicle, respectively. Similarly, the projection devices 2b1 and 2b2 are provided in the vicinity of the imaging device 3a so as to correspond to the viewing angle of the imaging device 3b, and project a projection figure P obliquely forward left and obliquely rearward left of the vehicle, respectively. The projection devices 2c1 and 2c2 are provided in the vicinity of the imaging device 3a so as to correspond to the viewing angle of the imaging device 3c, and project a projection figure P obliquely rearward left and obliquely rearward right of the vehicle, respectively. The projection devices 2d1 and 2d2 are provided near the photographing device 3a so as to correspond to the viewing angle of the photographing device 3d, and project a projection figure P obliquely to the rear right and obliquely to the right of the vehicle, respectively. As a result, for example, one projection figure P is projected by the projection devices 2a1 and 2c2. Other projection figures P are similarly projected by two projectors. According to the calibration system 1A, the projection devices 2a1, 2a2, 2b1, 2b2, 2c1, 2c2, 2d1, and 2d2 are provided corresponding to the viewing angles of the photographing device 3, and one projection is performed by two projection devices. Project a figure P. Therefore, it is possible to avoid the phenomenon that the pattern of the projected figure P photographed by the adjacent photographing devices 3a to 3d is partially different, which occurs when one projected figure P is projected by one projection device. .

1 キャリブレーションシステム、2 投影装置、2a 投影装置、2b 投影装置、2c 投影装置、2d 投影装置、2a1 投影装置、2a2 投影装置、2b1 投影装置、2b2 投影装置、2c1 投影装置、2c2 投影装置、2d1 投影装置、2d2 投影装置、3 撮影装置、3a 撮影装置、3b 撮影装置、3c 撮影装置、3d 撮影装置、4 キャリブレーション装置、21 計測装置、22 投影ランプ、41 記憶部、42 計測部、43 処理部、44 投影部、45 調整部。 1 calibration system 2 projection device 2a projection device 2b projection device 2c projection device 2d projection device 2a1 projection device 2a2 projection device 2b1 projection device 2b2 projection device 2c1 projection device 2c2 projection device 2d1 Projection device 2d2 Projection device 3 Photographing device 3a Photographing device 3b Photographing device 3c Photographing device 3d Photographing device 4 Calibration device 21 Measurement device 22 Projection lamp 41 Storage unit 42 Measurement unit 43 Processing section, 44 projection section, 45 adjustment section.

Claims (8)

投影面の形状を計測するステップと、
前記投影面の形状に合わせて補正された補正図形データを作成するステップと、
前記補正図形データに基づく投影図形を前記投影面に投影するステップと、
複数の視点から前記投影図形を撮影するステップと、
複数の前記視点から撮影された前記投影図形に基づいて、映像の合成位置のキャリブレーションを行うステップと、を備える
キャリブレーション方法。
measuring the shape of the projection plane;
creating corrected figure data corrected in accordance with the shape of the projection plane;
a step of projecting a projected figure based on the corrected figure data onto the projection plane;
photographing the projected figure from a plurality of viewpoints;
A calibration method, comprising: calibrating an image combining position based on the projected graphics photographed from the plurality of viewpoints.
前記補正図形データを作成するステップは、
前記投影面の3D情報を作成し、前記3D情報に基づいて前記補正図形データを作成するステップを含む
請求項1に記載のキャリブレーション方法。
The step of creating the correction figure data includes:
2. The calibration method according to claim 1, further comprising creating 3D information of said projection plane and creating said correction figure data based on said 3D information.
前記3D情報に基づいて、前記補正図形データを作成するステップは、
前記投影図形を投影する投影装置と、前記投影面との距離に基づいて、前記投影面の前記3D情報を作成するステップを含む
請求項2に記載のキャリブレーション方法。
The step of creating the corrected figure data based on the 3D information includes:
3. The calibration method according to claim 2, further comprising the step of creating the 3D information of the projection plane based on the distance between the projection device that projects the projection figure and the projection plane.
前記3D情報に基づいて、前記補正図形データを作成するステップは、
前記投影図形を投影する投影装置と、前記投影面との角度に基づいて、前記投影面の前記3D情報を作成するステップを含む
請求項2又は3に記載のキャリブレーション方法。
The step of creating the corrected figure data based on the 3D information includes:
4. The calibration method according to claim 2, further comprising the step of creating the 3D information of the projection plane based on an angle between a projection device that projects the projection figure and the projection plane.
前記補正図形データを作成するステップは、
推定された平面上において、前記投影面の複数の計測地点と、基準点との距離に基づいて、前記投影図形の原形データである図形データの縮尺を変更することで、前記補正図形データを作成するステップを含む
請求項2~4の何れか1項に記載のキャリブレーション方法。
The step of creating the correction figure data includes:
On the estimated plane, the corrected figure data is created by changing the scale of the figure data, which is the original shape data of the projected figure, based on the distances between the plurality of measurement points on the projection plane and the reference point. The calibration method according to any one of claims 2 to 4, comprising the step of:
前記補正図形データを作成するステップは、
前記平面に対して高低差を有する複数の前記計測地点と、前記投影図形を投影する投影装置との距離に基づいて、前記図形データの縮尺を変更することで、前記補正図形データを作成するステップを含む
請求項5に記載のキャリブレーション方法。
The step of creating the correction figure data includes:
generating the corrected graphic data by changing the scale of the graphic data based on the distance between the plurality of measurement points having height differences with respect to the plane and the projection device that projects the projected graphic; A calibration method according to claim 5, comprising:
投影面の形状を計測し、前記投影面の形状に合わせて補正された補正図形データを作成する処理部と、
投影装置に前記補正図形データに基づく投影図形を、前記投影面に投影させる投影部と、
複数の視点から撮影された前記投影図形に基づいて、映像の合成位置のキャリブレーションを行う調整部と、を備える
キャリブレーション装置。
a processing unit that measures the shape of a projection plane and creates corrected figure data corrected in accordance with the shape of the projection plane;
a projection unit that causes a projection device to project a projection figure based on the correction figure data onto the projection plane;
A calibration device, comprising: an adjusting unit that calibrates a position for synthesizing images based on the projected graphics photographed from a plurality of viewpoints.
投影面の形状を計測し、前記投影面の形状に合わせて補正された補正図形データに基づく投影図形を前記投影面に投影する投影装置と、
複数の視点から前記投影図形を撮影する撮影装置と、
前記補正図形データを作成し、複数の前記視点から撮影された前記投影図形に基づいて、映像の合成位置のキャリブレーションを行うキャリブレーション装置と、を備える
キャリブレーションシステム。
a projection device that measures the shape of a projection plane and projects onto the projection plane a projection figure based on corrected figure data corrected in accordance with the shape of the projection plane;
a photographing device for photographing the projected figure from a plurality of viewpoints;
A calibration system, comprising: a calibration device that creates the corrected figure data and calibrates a position for synthesizing images based on the projected figure photographed from a plurality of the viewpoints.
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