JP2022528301A - キャリブレーション方法、位置確定方法、装置、電子機器及び記憶媒体 - Google Patents

キャリブレーション方法、位置確定方法、装置、電子機器及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

本開示は、キャリブレーション方法、位置確定方法、装置、電子機器及び記憶媒体を提供し、当該方法は、画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得するステップと、サンプル画像に基づき、サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定するステップと、確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るステップと、サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定するステップと、を含む。本開示の実施例において、キャリブレーション結果の精度が向上する。【選択図】図１

Description

本願は、２０２０年３月１３日に中国国家知識産権局に提出された、出願番号が２０２０１０１７５０９０．３で、出願の名称が「キャリブレーション方法、位置確定方法、装置、電子機器及び記憶媒体」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容の全てが援用により本願に組み込まれる。
本開示は、コンピュータ視覚技術分野に関し、具体的には、キャリブレーション方法、位置確定方法、装置、電子機器及び記憶媒体に関する。
人工知能技術の急速な発展に伴い、伝統的な産業と情報技術を組み合わせることで、人々の生活に利便性をもたらし、例えば、自動車産業と情報技術を組み合わせることで、自動運転が可能なスマートカーを生産することができ、スマートカーの自動運転過程において、測距は非常に重要な一環である。スマートカーの運転支援に使用される測距センサでは、視覚センサは、豊富な道路構造環境情報を取得することができ、しかも、価格は安い。
視覚測距では、単眼視による測距技術は、多眼視による測距技術と比べてコストが低く、システムを取り付けやすく、安定性が良好であるなどの特徴を有するため、広く用いられている。単眼視による測距では、ホモグラフィ行列（ｈｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｍａｔｒｉｘ）を使用する必要があり、撮影された対象物の画像座標系における画素座標、及び当該ホモグラフィ行列に基づき、対象物の世界座標系における世界座標を得ることができ、当該世界座標に基づいて当該対象物と所定の位置点との間の距離情報を得ることができる。従って、ホモグラフィ行列の精度は、測距結果の精度に直接影響する。
ホモグラフィ行列は、予めキャリブレートすることによって得られたものであり、キャリブレーション時に、参照物の世界座標系における世界座標が既知であり、参照物の画像座標系における画素座標を得るために、画像キャプチャ機器により撮影された、当該参照物が含まれる画像から当該参照物を選び出す必要がある。通常、画像から参照物を選び出す時に手動で選び出す必要があり、視覚的誤差が存在するため、画像での選び出し結果が不正確であるため、キャリブレーション結果が不正確になる。
これに鑑みて、本開示は、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーション精度を向上させるためのキャリブレーション手段を少なくとも提供する。
第１の態様では、本開示の実施例は、キャリブレーション方法を提供し、このキャリブレーション方法は、
画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得するステップと、
前記サンプル画像に基づき、前記サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定するステップと、
確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るステップと、
前記サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定するステップと、を含む。
本開示の実施例において、撮影されたサンプル画像内のサンプル参照物に直線フィッティングを行うことで、撮影されたサンプル画像内のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、更に各サンプル参照物の画像座標系における正確な補正画素座標を得ることができ、補正画素座標に基づいて画像キャプチャ機器をキャリブレートし、正確なホモグラフィ行列を得ることができ、即ち、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーション精度が向上する。
１つの可能な実施形態において、前記確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るステップは、
確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得るステップと、
複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得るステップと、
各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得て、第１の方向に沿う直線が第２の方向に沿う直線と交差するステップと、
複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るステップと、を含む。
ここで、複数のサンプル参照物の初期画素座標を補正し、補正画素座標を得る時、サンプル参照物の属する異なる直線に基づいてサンプル参照物の初期画素座標を補正することができ、例えば、２つの異なる方向の直線を選択し、複数のサンプル参照物の初期画素座標を徐々に補正することで、正確な補正画素座標を得ることを提案する。
１つの可能な実施形態において、前記初期画素座標は、初期の第１の座標値及び初期の第２の座標値を含み、前記初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸と前記初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸とは互いに垂直であり、
複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得るステップは、
各サンプル参照物の初期画素座標のうちの初期の第１の座標値を、当該サンプル参照物の位置する前記第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得るステップを含み、サンプル参照物の中間画素座標が当該サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値を含み、
各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るステップは、
各サンプル参照物の中間画素座標のうちの初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値に基づき、第２の方向に沿う直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るステップを含む。
１つの可能な実施形態において、複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るステップは、
複数本の前記第１の直線と複数本の前記第２の直線との交点に対応する画素座標を前記補正画素座標とするステップを含む。
本開示の実施例は、具体的に、複数のサンプル参照物の初期画素座標を如何に補正するかのプロセスを提案し、即ち、まず、初期画素座標のうちの１つの座標値を補正し、その後、もう１つの座標値を補正し、精度の高い補正座標を徐々に得る。
１つの可能な実施形態において、前記第１の座標軸は、画像座標系の横座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、又は、前記第１の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸である。
１つの可能な実施形態において、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、
前記画像キャプチャ機器により撮影された複数のテスト画像を取得するステップと、
各前記テスト画像に対して、前記テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定するステップと、
前記テスト画素座標及び前記ホモグラフィ行列に基づき、前記テスト参照物の前記世界座標系におけるテスト世界座標を確定するステップと、
複数の前記テスト画像内の前記テスト参照物の実世界座標及び前記テスト世界座標に基づき、前記ホモグラフィ行列の精度を確定するステップと、を更に含む。
ここで、キャリブレートして得られたホモグラフィ行列の精度が条件を満たしていない場合、ホモグラフィ行列をタイムリーに補正することができ、例えば、新しいサンプル参照物を選択して改めてキャリブレートすることができる。
第２の態様では、本開示の実施例は、位置確定方法を提供し、この位置確定方法は、
画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得するステップと、
前記ターゲット画像に基づき、前記対象物の画像座標系における画素座標を確定するステップと、
前記画素座標及び第１の態様に記載のキャリブレーション方法によって確定された前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、前記対象物の世界座標系における世界座標を確定するステップと、を含む。
１つの適用シーンで、本開示の実施例において、精度の高いホモグラフィ行列を得た後、当該ホモグラフィ行列を利用して対象物の世界座標系における世界座標を正確に確定することができる。
１つの可能な実施形態において、前記対象物の世界座標系における世界座標を確定した後、
前記対象物の世界座標系における世界座標及び前記世界座標系における所定の位置点の座標に基づき、前記対象物と前記所定の位置点との距離を確定するステップを更に含む。
１つの適用シーンで、本開示の実施例において、精度の高いホモグラフィ行列を得た後、当該ホモグラフィ行列を利用して対象物の世界座標系における世界座標を確定し、更に所定の位置点と対象物との距離を確定することができる。
第３態様では、本開示の実施例は、キャリブレーション装置を提供し、この位置確定方法は、
画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得するための画像取得モジュールと、
前記サンプル画像に基づき、前記サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定するための第１の確定モジュールと、
確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るための座標補正モジュールと、
前記サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定するための第２の確定モジュールと、を備える。
１つの可能な実施形態において、前記座標補正モジュールは、
確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得て、
複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得て、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得て、第１の方向に沿う直線が第２の方向に沿う直線と交差し、
複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るために用いられる。
１つの可能な実施形態において、前記初期画素座標は、初期の第１の座標値及び初期の第２の座標値を含み、前記初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸と前記初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸とは互いに垂直であり、
前記座標補正モジュールが、複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得るために用いられる場合、
各サンプル参照物の初期画素座標のうちの初期の第１の座標値を、当該サンプル参照物の位置する前記第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得ることを含み、サンプル参照物の中間画素座標が当該サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値を含み、
前記座標補正モジュールが、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るために用いられる場合、
各サンプル参照物の中間画素座標のうちの初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値に基づき、第２の方向に沿う直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得ることを含む。
１つの可能な実施形態において、前記座標補正モジュールが、複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るために用いられる場合、
複数本の前記第１の直線と複数本の前記第２の直線との交点に対応する画素座標を前記補正画素座標とすることを含む。
１つの可能な実施形態において、前記第１の座標軸は、画像座標系の横座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、又は、前記第１の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸である。
１つの可能な実施形態において、前記第２の確定モジュールは、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、
前記画像キャプチャ機器により撮影された複数のテスト画像を取得し、
各前記テスト画像に対して、前記テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定し、
前記テスト画素座標及び前記ホモグラフィ行列に基づき、前記テスト参照物の前記世界座標系におけるテスト世界座標を確定し、
複数の前記テスト画像内の前記テスト参照物の実世界座標及び前記テスト世界座標に基づき、前記ホモグラフィ行列の精度を確定するために更に用いられる。
第４態様では、本開示の実施例は、位置確定装置を提供し、この位置確定装置は、
画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得するための画像取得モジュールと、
前記ターゲット画像に基づき、前記対象物の画像座標系における画素座標を確定するための第１の確定モジュールと、
前記画素座標及び本開示の実施例により提供されるいずれか１つのキャリブレーション方法によって確定された前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、前記対象物の世界座標系における世界座標を確定するための第２の確定モジュールと、を備える。
１つの可能な実施形態において、前記対象物の世界座標系における世界座標を確定した後、前記第２の確定モジュールは、
前記対象物の世界座標系における世界座標及び前記世界座標系における所定の位置点の座標に基づき、前記対象物と前記所定の位置点との距離を確定するために更に用いられる。
第５態様では、本開示は、電子機器を提供し、この電子機器は、プロセッサ、記憶媒体及びバスを含み、前記記憶媒体には、前記プロセッサにより実行できる機械可読命令が記憶されており、電子機器が動作する時、前記プロセッサと前記記憶媒体の間はバスを介して通信し、前記プロセッサは、第１の態様に記載のキャリブレーション方法又は第２の態様に記載の位置確定方法のステップを実行するように、前記機械可読命令を実行する。
第６態様では、本開示は、プロセッサにより実行されると、第１の態様に記載のキャリブレーション方法又は第２の態様に記載の位置確定方法のステップを実行するコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
第７態様では、本開示は、当該コンピュータプログラム製品は、プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに、第１の態様に記載のキャリブレーション方法又は第２の態様に記載の位置確定方法のステップを実行させるプログラム命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。
上記の装置、電子機器又はコンピュータ可読記憶媒体の実施効果についての説明は、上記方法の内容の説明を参照することができ、ここで繰り返して説明しない。
本開示の上記目的、特徴と利点を更に明確且つ分かりやすくするために、以下、好ましい実施例を挙げ、図面に合わせて詳細に説明する。
本開示の実施例の技術的解決手段をより明らかに説明するために、以下、実施例において使用する必要のある図面を簡単に説明し、ここの図面は、明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成し、これらの図面には、本開示に合致する実施例が示され、明細書と共に本開示の技術的解決手段を説明するために用いられる。以下の図面には本開示のいくつかの実施例のみが示されているため、範囲を限定するものとみなされるべきではなく、当業者であれば、創造的な労力を要さずに、更にこれらの図面に基づいて他の関連する図面を得ることができることを理解されたい。
本開示の実施例により提供され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。 本開示の実施例により提供される世界座標系でのサンプル参照物アレイを示す概略図である。 本開示の実施例により提供されるサンプル参照物アレイに対応するサンプル画像を示す。 本開示の実施例により提供されるサンプル参照物の初期画素座標を補正する方法を示すフローチャートである。 本開示の実施例により提供されるホモグラフィ行列の精度のテスト方法を示すフローチャートである。 本開示の実施例により提供される位置確定方法を示すフローチャートである。 本開示の実施例により提供されるキャリブレーション装置を示す構造概略図である。 本開示の実施例により提供される位置確定装置を示す構造概略図である。 本開示の実施例により提供される電子機器を示す構造概略図である。 本開示の実施例により提供される別の電子機器を示す構造概略図である。
本開示の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下では、本開示の実施例における技術的解決手段を明らか且つ完全に説明し、明らかに、説明された実施例は、本開示の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。通常、ここの図面に述べられて示されている本開示の実施例のコンポーネントは、様々な異なる構成で配置・設計することができる。従って、以下の図面にて提供された本開示の実施例に対する詳細な説明は、保護しようとする本開示の範囲を制限することを意図しておらず、単に本開示の選択された実施例を表すものに過ぎない。本開示の実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要さずに想到し得る他の実施例は、全て本開示の保護範囲に属するものとする。
現在、自動運転分野、ロボット分野では、画像キャプチャ機器によって視覚測距を行う必要があることが多く、画像キャプチャ機器によって視覚測距を行う原理は、画像キャプチャ機器により撮影された対象物の画像座標系における画素座標を確定し、続いて、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、対象物の世界座標系における世界座標を確定し、更に所定の位置点の世界座標及び対象物の世界座標に基づき、所定の位置点と対象物との間の距離を確定することであり、ここの所定の位置点は、設定された世界座標系の原点であってよく、従って、ホモグラフィ行列の精度は、測距結果の精度に直接影響する。ホモグラフィ行列は、予めキャリブレートすることによって得られたものであり、キャリブレーション時に、参照物の世界座標系における世界座標が既知であり、参照物の画像座標系における画素座標を得るために、画像キャプチャ機器により撮影された、当該参照物が含まれる画像から当該参照物を選び出す必要がある。画像から参照物を選び出す時に、通常、手動で選択し、視覚的誤差が存在するため、画像から選び出した結果が不正確であるため、キャリブレーション結果が不正確になる。これに基づき、本開示の以下の実施例は、選び出された参照物の画素座標を補正する方法を提供する。
上記の検討に基づき、本開示は、キャリブレーション方法を提供し、画像キャプチャ機器によりサンプル参照物を撮影して得られたサンプル画像を取得した後、まず、複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定し、その後、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、サンプル画像における、同一の直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、フィッティングに関与するサンプル参照物の画像座標系における補正画素座標を得る。
ここで、サンプル参照物を予め置くことができ、例えば、サンプル参照物をアレイに配列することができるため、このように、同じ行に属するサンプル参照物又は同じ列に属するサンプル参照物は、世界座標系において同一の直線に位置し、続いて、画像座標系におけるサンプル参照物の初期画素座標に直線フィッティングを行うことで、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、各サンプル参照物の画像座標系における正確な補正画素座標を得て、サンプル参照物のうちの各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器の正確なホモグラフィ行列を得ることができ、即ち、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーション精度が向上する。
類似する符号及び文字が以下の図面において類似するアイテムを表すため、あるアイテムが１つの図面において定義されると、後続の図面においてそれに対して更なる定義及び解釈を行う必要がないことに留意されたい。
本実施例を理解しやすくするために、まず、本開示の実施例により開示されたキャリブレーション方法を詳細に説明し、本開示の実施例により提供されるキャリブレーション方法の実行主体は、通常、データ処理能力を有するコンピュータ機器である。
図１に示すように、本開示の実施例により提供されるキャリブレーション方法のフローチャートであり、以下のステップＳ１０１～Ｓ１０４を含む。
Ｓ１０１、画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得する。
Ｓ１０２、サンプル画像に基づき、サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定する。
Ｓ１０３、確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得る。
Ｓ１０４、サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定する。
以下、それぞれ上記のＳ１０１～Ｓ１０４について説明する。
上記のＳ１０１において、取得された画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像は、サンプル参照物アレイを撮影した後に得られたサンプル画像であってよく、例えば、サンプル参照物の位置する画像キャプチャ環境及び世界座標系を事前に設定しておくことができ、例えば、地面に複数本の直線を描き、又は、複数本の車線がある場所を探し、複数本の直線Ｌを形成し、各直線Ｌに形状の揃った複数のサンプル参照物を置き、例えば、ここのサンプル参照物は、円錐体参照物であってよく、複数のサンプル参照物は、複数組に分けることができ、各組は同一の直線Ｌ上に位置し、また、各直線Ｈが各直線Ｌと交差するように、複数本の直線Ｈを描く必要があり、サンプル参照物を直線Ｌと直線Ｈとの交点に置き、サンプル参照物アレイを得て、当該サンプル参照物アレイは、複数本の直線Ｌで共線するサンプル参照物を含み、同時に、これらのサンプル参照物は、複数本の直線Ｈでも共線する。
本開示の実施例において、車両の前車軸の中心点又は車体中心の地面でのマッピング点を原点として世界座標系を確立することを提案し、ここの原点は、設定された位置点であり、画像キャプチャ機器は、当該車両の設定された位置にあり、図２に示す世界座標系を得て、簡素化するために、各直線Ｌが世界座標系のＹ軸に平行であり、各直線Ｈが世界座標系のＸ軸に平行であるようにする。
本開示の実施例において、車両に位置する画像キャプチャ機器のカメラが地面に平行であるように調整し、画像キャプチャ機器がＹ軸方向に向かってサンプル参照物アレイを撮影した場合、図３に示すサンプル画像を得ることができる。
上記のＳ１０２において、サンプル参照物のサンプル画像を得た後、当該サンプル画像を画像座標系に置くことができ、ユーザより手動で画像座標系から選び出した円錐体参照物が地面に接する位置に基づき、当該サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定し、又は、当該サンプル画像を事前にトレーニングされた画素座標確定モデルに入力し、各サンプル参照物の初期画素座標を確定することもできる。
ここで、画素座標確定モデルは、まず、サンプル画像に基づいて画像認識を行い、当該円錐体参照物が地面に接する位置を確定し、その後、確定された各サンプル参照物の画像における位置に基づき、これらのサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定することができる。
上記のＳ１０３において、世界座標系において、直線Ｌにあるサンプル参照物が共線し、直線Ｈにあるサンプル参照物が共線し、且つ、各サンプル参照物がいずれも１本の直線Ｌと１本の直線Ｈとの交点に位置するため、これに対して、サンプル画像内のサンプル参照物アレイに直線フィッティングを行うことで、各サンプル参照物の初期画素座標を補正することができる。
具体的には、図４に示すように、確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得る時、以下のステップＳ４０１～Ｓ４０３を実行することができる。
Ｓ４０１、確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得る。
ここでは、各第１の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分は、他の第１の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分と交差せず、例えば、複数本の第１の直線は、互いに平行であってよく、又は、複数本の第１の直線は、遠いところで交差するが、サンプル参照物の位置で交差しない。
上記で得られた初期画素座標について、人間の目の誤差又は画素座標確定モデルの誤差によって、確定された初期画素座標が正確ではなく、本来、同一の直線に位置すべき初期画素座標が同一の直線に位置していない可能性があるため、ここで、まず、これらの初期画素座標に直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得ることができる。
第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行った後、得られた複数本の第１の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分は、他の第１の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分と交差せず、例えば、サンプル参照物に直線フィッティングを行った後、図３における直線Ｌに対応する複数本の第１の直線を得るか、又は、図３における直線Ｈに対応する複数本の第１の直線を得ることができる。
具体的には、第１の方向に沿う直線にあるサンプル参照物に１回目の直線フィッティングを行う時、まず、サンプル画像内のサンプル参照物を組み分けし、複数組のサンプル参照物を得ることができ、各組のサンプル参照物は、世界座標系において同一の直線に属し、具体的に組み分けする時、世界座標系において同一の直線Ｌに属するか否かに応じて組み分けすることができ、即ち、世界座標系において同一の直線Ｌに属するサンプル参照物を１組に分け、又は、世界座標系において同一の直線Ｈに属するか否かに応じて組み分けすることもでき、即ち、世界座標系において同一の直線Ｈに属するサンプル参照物を１組に分ける。
世界座標系において同一の直線Ｌに属するか否かに応じて組み分けすることを例とし、本開示の実施例では、世界座標系において同一の直線Ｌに属するサンプル参照物を１組に分け、例えば、図３に示すサンプル画像において、同一の直線Ｌに属するか否かに応じて、サンプル参照物アレイ内のサンプル参照物を４組に分け、４組のサンプル参照物に対応する初期画素座標にそれぞれ直線フィッティングを行い、４本の第１の直線を得ることができる。
各組のサンプル参照物に対応する初期画素座標に対して、最小二乗法に応じて直線フィッティングを行うことができ、具体的に、下記式（１）、式（２）及び式（３）に応じて、複数本の第１の直線に対応する第１の直線方程式を得ることができる。
Figure 2022528301000002
Figure 2022528301000003
Figure 2022528301000004
ただし、（ｘｉ，ｙｉ）は、同一の組に属するサンプル参照物のうちのｉ番目のサンプル参照物の初期画素座標を表し、ｎは、同一の組に属するサンプル参照物をｎ個含むことを表し、
Figure 2022528301000005
 は、同一の組に属するサンプル参照物に対応する初期横座標値の平均値を表し、
Figure 2022528301000006
 は、同一の組に属するサンプル参照物に対応する初期縦座標値の平均値を表し、ｂ、ｂ０及びｂ１は、第１の直線方程式における未知のパラメータを表す。
各組のサンプル参照物に対応する初期画素座標を上記式（１）～（３）に代入し、各組のパラメータの初期画素座標に対応する第１の直線方程式の未知のパラメータｂ０及びｂ１を得た後、各第１の直線に対応する第１の直線方程式ｙ＝ｂ１ｘ－ｂ０を得ることができる。
Ｓ４０２、複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得て、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得る。
ここでは、第１の方向に沿う直線が第２の方向に沿う直線と交差する。
ここで、初期画素座標は、初期の第１の座標値及び初期の第２の座標値を含み、ここでは、初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸と初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸とは互いに垂直である。
具体的には、複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得る時に、
各サンプル参照物の初期画素座標のうちの初期の第１の座標値を、当該サンプル参照物の位置する第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得ることを含んでよい。
ここでは、サンプル参照物の中間画素座標が当該サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値を含み、即ち、初期画素座標に初回補正を行い、中間画素座標を得るプロセスは、実際には、サンプル参照物の初期の第２の座標値を補正するプロセスである。
具体的には、画像座標系において、第１の座標軸は、横座標軸又は縦座標軸であってよく、第１の座標軸が画像座標系の横座標軸である場合、第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、又は、第１の座標軸が画像座標系の縦座標軸である場合、第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸である。
例えば、上記図３のサンプル画像は、合計で２０個のサンプル参照物を含み、この２０個のサンプル参照物の初期画素座標は、それぞれ（ｘ１，ｙ１）～（ｘ２０，ｙ２０）であり、ここでは、各サンプル参照物の初期の第１の座標値はｘ１～ｘ２０であってよく、初期の第２の座標値はｙ１～ｙ２０であってよく、ここで、初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸は、画像座標系の横座標軸であってよく、初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であってよく、又は、各サンプル参照物の初期の第１の座標値はｙ１～ｙ２０であってよく、初期の第２の座標値はｘ１～ｘ２０であってよく、ここで、初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であってよく、初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸であってよい。
具体的には、ここで第１の直線の直線方程式に代入する初期の第１の座標値は、横座標軸に対応する初期横座標値であってもよく、縦座標軸に対応する初期縦座標値であってもよく、過去の複数回の実験を経て、サンプル画像においてサンプル参照物を手動でマークして得られた初期画素座標であるか画素座標確定モデルにより確定された初期画素座標であるかを問わず、確定された初期画素座標における横座標値の精度は、縦座標値の精度よりも大きいことを見出したため、本開示の実施例において、まず、精度の低い縦座標値を補正することができ、即ち、各サンプル参照物の初期画素座標の初期横座標値を、当該サンプル参照物の位置する第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得て、ここの中間の第２の座標値は、当該サンプル参照物の初期画素座標の初期縦座標値に対応する初回補正後の縦座標値である。
各サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値は、中間画素座標を構成し、例えば、上記の２０個のサンプル参照物の初期画素座標（ｘ１，ｙ１）～（ｘ２０，ｙ２０）に対して、上記方式応じて補正した後、対応する２０個のサンプル参照物の中間画素座標（ｘ１，ｙ１’）～（ｘ２０，ｙ２０’）を得る。
その後、具体的に、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得る時、
各サンプル参照物の中間画素座標のうちの初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るステップを含んでよい。
ここでは、各第２の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分は、他の第２の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分と交差せず、且つ各第２の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分は、複数本の第１の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分と交差する。
各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行った後に得られた複数本の第２の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分は、他の第２の直線において各サンプル参照物の間に位置する線分と交差せず、例えば、サンプル参照物に直線フィッティングを行うことで得られた複数本の第１の直線が図３における直線Ｌに対応する複数本の第１の直線である場合、サンプル参照物に直線フィッティングを行うことで得られたものは、図３における直線Ｈに対応する複数本の第２の直線であり、サンプル参照物に直線フィッティングを行うことで得られたものが図３における直線Ｈに対応する複数本の第１の直線である場合、サンプル参照物に直線フィッティングを行うことで得られたものは、図３における直線Ｌに対応する複数本の第２の直線である。
具体的に、２回目の直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得る時、同様に、まず、サンプル参照物アレイ内のサンプル参照物を組み分けし、複数組のサンプル参照物を得ることができ、各組のサンプル参照物は、世界座標系において同一の直線に属し、具体的に組み分けする時、１回目の直線フィッティングを行う際に、サンプル参照物の組み分け方式が世界座標系において同一の直線Ｌに属するか否かに応じて組み分けすることである場合、２回目の直線フィッティングを行う際に、サンプル参照物の組み分け方式は、世界座標系において同一の直線Ｈに属するか否かに組み分けすることであり、逆に、１回目の直線フィッティングを行う際に、サンプル参照物の組み分け方式が世界座標系において同一の直線Ｈに属するか否かに応じて組み分けすることである場合、２回目の直線フィッティングを行う際に、サンプル参照物の組み分け方式は、世界座標系において同一の直線Ｌに属するか否かに応じて組み分けすることである。
本開示の実施例において、複数本の第１の直線を得る際に、サンプル参照物の組み分け方式が世界座標系において同一の直線Ｌに属するか否かに応じて組み分けすることである場合、複数本の第２の直線を得る際に、サンプル参照物の組み分け方式は、世界座標系において同一の直線Ｈに属するか否かに応じて組み分けすることであり、即ち、世界座標系において同一の直線Ｈに属するサンプル参照物を１組に分け、例えば、図３に示すサンプル画像に対して、第２の方向に沿う直線にあるサンプル参照物に直線フィッティングを行う前に、サンプル参照物を５組に分け、各組のサンプル参照物に対して直線フィッティングを行い、５本の直線を得る。
具体的には、各組のサンプル参照物に対応する中間画素座標に対して、最小二乗法に応じて第２の直線フィッティングを行うことができ、具体的に、下記式（４）、式（５）及び式（６）に応じて、複数本の直線に対応する第２の直線方程式を得ることができる。
Figure 2022528301000007
Figure 2022528301000008
Figure 2022528301000009
ただし、（ｘｉ，ｙｉ’）は、同一の組に属するサンプル参照物のうちのｉ番目のサンプル参照物の中間画素座標を表し、当該中間画素座標は、初期横座標値と中間縦座標値とからなり、ｎは、同一の組に属するサンプル参照物をｎ個含むことを表し、
Figure 2022528301000010
 は、同一の組に属するサンプル参照物に対応する初期横座標値の平均値を表し、
Figure 2022528301000011
 は、同一の組に属するサンプル参照物に対応する中間縦座標値の平均値を表し、当該中間縦座標値は、サンプル参照物に１回目の直線フィッティングを行った後、初期縦座標値を補正した後に得られた中間縦座標値であり、ｂ、ｂ２及びｂ３は、第１の直線方程式における未知のパラメータを表す。
各組のサンプル参照物に対応する中間画素座標を上記式（４）～（６）に代入し、各組のパラメータの初期画素座標に対応する第２の直線方程式の未知のパラメータｂ２及びｂ３を得た後、各第２の直線に対応する第２の直線方程式ｙ＝ｂ３ｘ－ｂ２を得ることができる。
Ｓ４０３、複数本の第１の直線及び複数本の第２の直線に基づき、補正画素座標を得る。
ここで、複数本の第１の直線と複数本の第２の直線との交点に対応する画素座標を補正画素座標とすることができる。
ここで、第１の直線方程式と第２の直線方程式との交点座標値を計算することで、サンプル参照物アレイ内の各サンプル参照物の補正画素座標を得て、例えば、上記の２０個のサンプル参照物の中間画素座標（ｘ１，ｙ１’）～（ｘ２０，ｙ２０’）に対して、上記方式に応じて補正した後、対応する２０個のサンプル参照物の補正画素座標（ｘ１’’，ｙ１’’）～（ｘ２０’’，ｙ２０’’）を得る。
上記のＳ４０１～Ｓ４０３のプロセスにより、複数のサンプル参照物の初期画素座標を補正し、補正画素座標を得る時、サンプル参照物の属する異なる直線に基づいてサンプル参照物の初期画素座標を補正することができ、例えば、２つの異なる方向の直線を選択し、複数のサンプル参照物の初期画素座標を徐々に補正することで、正確な補正画素座標を得て、具体的には、複数のサンプル参照物の初期画素座標を補正するプロセスにおいて、まず、初期画素座標のうちの１つの座標値を補正し、その後、もう１つの座標値を補正し、精度の高い補正座標を徐々に得ることができる。
上記のステップＳ１０４について、各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標を得た後、各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定することができ、具体的には、各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標に基づいて画素座標行列を構成し、各サンプル参照物の世界座標系における世界座標に基づいて世界座標行列を構成し、その後、画素座標行列及び世界座標行列を既知量とし、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を未知量とし、画像キャプチャ機器の画素座標と世界座標の変換方程式に代入し、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定することができる。
具体的には、サンプル参照物アレイ内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標を（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘｎ，Ｙｎ）と記録し、世界座標行列をＡ、画素座標行列をＣ、ホモグラフィ行列をＢと記録し、具体的に、以下のように示される。
Figure 2022528301000012
その後、世界座標行列Ａ、画素座標行列Ｃ及びホモグラフィ行列Ｂを画像キャプチャ機器の画素座標と世界座標の変換方程式に代入し、変換方程式は、下記式（７）で表される。
Ａ＝Ｂ×Ｃ （７）
当該変換方程式を解き、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列Ｂ＝（ＡＡＴ）＊（ＣＡＴ）－１を得る。
本開示の実施例において、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、各サンプル参照物の画像座標系における正確な補正画素座標を得て、サンプル参照物アレイ内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器の正確なホモグラフィ行列を得ることができ、即ち、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーション精度が向上する。
更に、図５に示すように、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、確定されたホモグラフィ行列の精度をテストしてもよく、テスト時に、以下のステップＳ５０１～Ｓ５０４を実行することができる。
Ｓ５０１、画像キャプチャ機器により撮影された複数のテスト画像を取得する。
ここの画像キャプチャ機器及び前述した画像キャプチャ機器は、同種の画像キャプチャ機器であり、且つ、複数のテスト参照物アレイを撮影する時の撮影角度は、前述したサンプル参照物アレイを取得する時の角度と同じである。
ここのテスト参照物は、サンプル参照物の設置プロセスと類似し、ここで繰り返して説明せず、複数の異なるテスト参照物アレイを設置することで、画像キャプチャ機器により各テスト参照物アレイを撮影し、複数のテスト画像を得ることができる。
Ｓ５０２、各テスト画像に対して、テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定する。
ここで、テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定する方式は、前述したサンプル画像内の各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標を確定する方式と同じであり、ここで繰り返して説明しない。
Ｓ５０３、テスト画素座標及びホモグラフィ行列に基づき、テスト参照物の世界座標系におけるテスト世界座標を確定する。
各テスト画像内のテスト参照物のテスト画素座標を得た後、テスト画素座標から得られた横座標値及び縦座標値に基づいてテスト画素座標行列を構成し、当該テスト画素座標行列及びホモグラフィ行列を画像キャプチャ機器の画素座標と世界座標の変換方程式に入力し、テスト画像内の各テスト参照物の世界座標系におけるテスト世界座標を得る。
Ｓ５０４、複数のテスト画像内のテスト参照物の実世界座標及びテスト世界座標に基づき、ホモグラフィ行列の精度を確定する。
各テスト画像内のテスト参照物の実世界座標とテスト世界座標とを比較し、当該テスト画像内のテスト参照物のテスト世界座標が正確であるか否かを確定し、テスト世界座標が正確なテスト参照物の数とテスト参照物の総数との比をホモグラフィ行列の精度とする。
本開示の実施例において、ホモグラフィ行列に対して精度の検証を行うことで、得られたホモグラフィ行列の精度が設定された条件を満たすか否かを確定し、ホモグラフィ行列の精度が設定された条件を満たしていない場合、ホモグラフィ行列をタイムリーに補正することができ、例えば、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーションプロセスを再度実行し、即ち、上記のステップＳ１０１～Ｓ１０４のプロセスを実行することにより、精度の高いホモグラフィ行列を得て、更に画像キャプチャ機器により測距を行う時に、正確な測距を行うことが保証される。
更に、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、当該ホモグラフィ行列に基づいて対象物の位置を確定することができ、図６に示すように、本開示の実施例により提供される位置確定方法のフローチャートであり、具体的には、以下のステップＳ６０１～Ｓ６０４を含む。
Ｓ６０１、画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得する。
Ｓ６０２、ターゲット画像に基づき、対象物の画像座標系における画素座標を確定する。
Ｓ６０３、画素座標及び当該画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、対象物の世界座標系における世界座標を確定する。
Ｓ６０４、対象物の世界座標系における世界座標及び世界座標系における所定の位置点の座標に基づき、対象物と所定の位置点との間の距離を確定する。
車両を例とし、ここの所定の位置点は、車両の前車軸の中心点の地面への投影であってもよく、車体中心の地面への投影であってもよく、それを世界座標系の原点とする場合、当該原点の世界座標系における座標は既知であり、当該所定の位置点を対象物と車両との距離を測定する時に対応する車両測距点とすることができる。
Ｓ６０１～Ｓ６０４のプロセス全体は、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を得た後、当該ホモグラフィ行列に基づいて測距を行うプロセスを指し、対象物画像内の対象物が面積の大きさを有するため、当該対象物画像を得た後、当該対象物画像に基づいて対象物の測距点を確定し、更に、当該測距点及び所定の位置点の世界座標系における世界座標に基づいて対象物と車両との距離を確定する必要がある。
具体的には、対象物の位置するターゲット画像を得た後、画像認識技術に基づき、対象物の位置する標識ボックスを得て、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーションプロセスにおいて、選択された円錐体参照物が地面に接する位置を参照物として画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定したため、ここで、対象物の測距点を選択する場合も、標識ボックスとターゲット画像内の地面との接線から選択する必要があり、例えば、標識ボックスと地面との接線の中心位置点を測距点とし、更に当該測距点の画素座標を対象物の画像座標系における画素座標とすることができる。
対象物の画像座標系における画素座標を得た後、当該対象物の画像座標系における画素座標及びホモグラフィ行列を画像キャプチャ機器の画素座標と世界座標の変換方程式に入力し、対象物の世界座標系における世界座標を得ることができ、更に、対象物の世界座標系における世界座標及び所定の位置点の世界座標に基づき、両者のユークリッド距離を計算し、対象物と車両との間の距離を確定することができる。
本開示の実施例において、精度の高いホモグラフィ行列を得た後、当該ホモグラフィ行列を利用して対象物の世界座標系における世界座標を正確に確定し、更に対象物との距離を確定することができる。
以上を纏め、本開示の実施例により提供されるキャリブレーション方法によれば、画像キャプチャ機器によりサンプル参照物を撮影した後に得られたサンプル画像を取得した後、まず、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定し、その後、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、サンプル画像内のサンプル参照物アレイに直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づいて初期画素座標を補正し、各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標を得る。
ここで、サンプル参照物を予め置くことができ、例えば、サンプル参照物をアレイに配列することができるため、このように、同じ行に属するサンプル参照物又は同じ列に属するサンプル参照物は、世界座標系において同一の直線に位置し、続いて、画像座標系におけるサンプル参照物の初期画素座標に直線フィッティングを行うことで、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、各サンプル参照物の画像座標系における正確な補正画素座標を得て、サンプル参照物のうちの各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び各サンプル参照物の画像座標系における補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器の正確なホモグラフィ行列を得ることができ、即ち、画像キャプチャ機器に対するキャリブレーション精度が向上する。
当業者であれば、発明を実施するための形態の上記方法において、各ステップの記述順序は、厳しい実行順序を意味するものではなく、実施プロセスを一切限定せず、各ステップの具体的な実行順序は、その機能及び可能な内部論理に応じて確定すべきであることを理解できる。
同じ技術構想に基づき、本開示の実施例において、キャリブレーション方法に対応するキャリブレーション装置を更に提供し、本開示の実施例の装置が問題を解決する原理は、本開示の実施例の上記のキャリブレーション方法と類似するために、装置の実施は、方法の実施を参照することができ、重複する説明を省略する。
図７に示すように、本開示の実施例により提供されるキャリブレーション装置７００の構造概略図であり、
画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得するための画像取得モジュール７０１と、
サンプル画像に基づき、サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定するための第１の確定モジュール７０２と、
確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るための座標補正モジュール７０３と、
サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定するための第２の確定モジュール７０４と、を備える。
１つの可能な実施形態において、座標補正モジュール７０３は、
確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得て、
複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得て、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得て、第１の方向に沿う直線が第２の方向に沿う直線と交差し、
複数本の第１の直線及び複数本の第２の直線に基づき、補正画素座標を得るために用いられる。
１つの可能な実施形態において、初期画素座標は、初期の第１の座標値及び初期の第２の座標値を含み、初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸と初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸とは互いに垂直であり、
座標補正モジュール７０３が、複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得るために用いられる場合、
各サンプル参照物の初期画素座標のうちの初期の第１の座標値を、当該サンプル参照物の位置する第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得ることを含み、サンプル参照物の中間画素座標が当該サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値を含み、
座標補正モジュール７０３が、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るために用いられる場合、
各サンプル参照物の中間画素座標のうちの初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得ることを含む。
１つの可能な実施形態において、座標補正モジュール７０３が、複数本の第１の直線及び複数本の第２の直線に基づき、補正画素座標を得るために用いられる場合、
複数本の第１の直線と複数本の第２の直線との交点に対応する画素座標を補正画素座標とすることを含む。
１つの可能な実施形態において、第１の座標軸は、画像座標系の横座標軸であり、第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、又は、第１の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸である。
１つの可能な実施形態において、第２の確定モジュール７０４は、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、
画像キャプチャ機器により撮影された複数のテスト画像を取得し、
各テスト画像に対して、テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定し、
テスト画素座標及びホモグラフィ行列に基づき、テスト参照物の世界座標系におけるテスト世界座標を確定し、
複数のテスト画像内のテスト参照物の実世界座標及びテスト世界座標に基づき、ホモグラフィ行列の精度を確定するために更に用いられる。
図８に示すように、本開示の実施例は、上記のキャリブレーション装置により確定された画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づいて当該画像キャプチャ機器により取得された対象物を位置決めする位置確定装置８００を更に提供する。当該位置確定装置８００は、
画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得するための画像取得モジュール８０１と、
ターゲット画像に基づき、対象物の画像座標系における画素座標を確定するための第１の確定モジュール８０２と、
画素座標及び本開示の実施例により提供されるいずれか１つのキャリブレーション方法によって確定される画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、対象物の世界座標系における世界座標を確定するための第２の確定モジュール８０３と、を備える。
１つの可能な実施形態において、対象物の世界座標系における世界座標を確定した後、第２の確定モジュール８０３は、
対象物の世界座標系における世界座標及び世界座標系における所定の位置点の座標に基づき、対象物と所定の位置点との間の距離を確定するために更に用いられる。
図１に示すキャリブレーション方法に対応して、本開示の実施例は、電子機器９００を更に提供し、図９に示すように、本開示の実施例により提供される電子機器の構造概略図であり、
プロセッサ９０１、メモリ９０２及びバス９０３を含み、メモリ９０２は、実行命令を記憶するために用いられ、内部メモリ９０２１及び外部メモリ９０２２を含み、ここの内部メモリ９０２１は内部記憶装置とも呼ばれ、プロセッサ９０１における処理データ、及びハードディスクなどの外部メモリ９０２２と交換するデータを一時的に格納するために用いられ、プロセッサ９０１は、内部メモリ９０２１を介して外部メモリ９０２２とデータ交換を行い、電子機器９００が動作する時、プロセッサ９０１とメモリ９０２はバス９０３を介して通信し、それによりプロセッサ９０１は以下の命令を実行する。画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得し、サンプル画像に基づき、サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定し、確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置するサンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得て、サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定する。
図６に示す位置確定方法に対応して、本開示の実施例は、電子機器１０００を更に提供し、図１０に示すように、本開示の実施例により提供される電子機器の構造概略図であり、
プロセッサ１００１、メモリ１００２及びバス１００３を含み、メモリ１００２は、実行命令を記憶するために用いられ、内部メモリ１００２１及び外部メモリ１００２２を含み、ここの内部メモリ１００２１は内部記憶装置とも呼ばれ、プロセッサ１００１における処理データ、及びハードディスクなどの外部メモリ１００２２と交換するデータを一時的に格納するために用いられ、プロセッサ１００１は、内部メモリ１００２１を介して外部メモリ１００２２とデータ交換を行い、電子機器１０００が動作する時、プロセッサ１００１とメモリ１００２の間はバス１００３を介して通信し、それによりプロセッサ１００１は以下の命令を実行する。画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得し、ターゲット画像に基づき、対象物の画像座標系における画素座標を確定し、画素座標及び第１の態様のキャリブレーション方法によって確定される画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、対象物の世界座標系における世界座標を確定する。
本開示の実施例は、コンピュータ可読記憶媒体を提供し、当該コンピュータ可読記憶媒体には、プロセッサにより実行されると、上記方法の実施例のキャリブレーション方法のステップ又は位置確定方法のステップを実行するコンピュータプログラムが記憶されている。
本開示の実施例により提供されるキャリブレーション方法又は位置確定方法のコンピュータプログラム製品は、プログラムコードが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体を含み、前記プログラムコードに含まれる命令は、上記方法の実施例のキャリブレーション方法のステップ又は位置確定方法のステップを実行するために用いることができ、具体的には、上記方法の実施例を参照することができ、ここで繰り返して説明しない。
当業者にとって明らかなように、説明の便宜上かつ簡潔にするために、以上に説明されたシステム及び装置の具体的な作動プロセスは、前記方法の実施例における対応するプロセスを参照することができ、ここで繰り返して説明しない。本開示により提供されたいくつかの実施例において、開示されたシステム、装置及び方法は、他の形態で実現されてもよいことが理解されたい。前述した装置の実施例は、例示的なものに過ぎず、例えば、上記ユニットの分割は、論理上の機能の分割に過ぎず、実際に実現する場合に他の分割方式も可能であり、例えば、複数のユニット又はコンポーネントは組み合わせられてもよく、又は別のシステムに統合されてもよく、又はいくつかの特徴を無視してもよく、実行しなくてもよい。また、表示又は検討された同士間の結合又は直接結合又は通信接続は、いくつかの通信インタフェース、装置又はユニットを介する間接結合又は通信接続であってもよく、電気的、機械的又は他の形態であってもよい。
別個の部品として説明した上記ユニットは、物理的に別個であってもよく、又はそうでなくてもよく、ユニットとして表示される部品は、物理的ユニットであってもよく、又はそうでなくてもよく、即ち、１つの箇所に位置してもよく、又は複数のネットワークユニットに配置されてもよい。実際のニーズに応じて、それらのうちの一部又は全てのユニットを選択して本実施例の技術手段の目的を達成することができる。
また、本開示の各実施例において、各機能ユニットが１つの処理ユニットに統合されてよく、各ユニットが別個に物理的に存在してもよく、２つ以上のユニットが１つのユニットに統合されてもよい。
前記機能は、ソフトウェア機能ユニットの形態で実現され、且つ、独立した製品として販売又は使用される場合、プロセッサが実行でき不揮発性るコンピュータ可読取記憶媒体に記憶することができるこのような理解に基づき、本開示の技術的解決手段は、実質的に、又は従来技術に寄与した部分又は当該技術的解決手段の一部が、ソフトウェア製品の形で具現化することができ、当該コンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶されており、コンピュータ装置（パーソナルコンピュータ、サーバ、又はネットワーク装置などであってよい）に本開示の各実施例に記載された方法の全部又は一部のステップを実行させるための複数の命令を含む。前述した記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュメモリ、リムーバブルハードディスク、読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＡＭ）、磁気ディスク又は光ディスクなどのプログラムコードを記憶可能な様々な媒体を含む。
なお、前述した実施例は、本開示の具体的な実施形態に過ぎず、本開示の技術的解決手段を説明するために用いられ、それを限定するものではなく、本開示の保護範囲は、これに限定されず、上記の実施例を参照しながら本開示を詳細に説明したが、当業者であれば、本開示に開示された技術範囲内に、依然として前述した実施例に記載の技術的解決手段を修正することができ、又は変形を容易に想到することができ、又はその中の一部の技術特徴に対して同等の置換を行うことができ、これらの修正、変形又は置換によって、対応する技術的解決手段の本質が本開示の実施例の技術的解決手段の精神及び範囲から逸脱することはなく、全て本開示の保護範囲に包含すべきであることを理解されたい。従って、本開示の保護範囲は、その特許請求の範囲を基準とするべきである。

Claims (19)

  1. 画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得するステップと、
    前記サンプル画像に基づき、前記サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定するステップと、
    確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るステップと、
    前記サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定するステップと、を含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
  2. 確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るステップは、
    確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得るステップと、
    複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得て、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得て、第１の方向に沿う直線が第２の方向に沿う直線と交差するステップと、
    複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション方法。
  3. 前記初期画素座標は、初期の第１の座標値及び初期の第２の座標値を含み、前記初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸と前記初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸とは互いに垂直であり、
    複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得るステップは、
    各サンプル参照物の初期画素座標のうちの初期の第１の座標値を、当該サンプル参照物の位置する前記第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得るステップを含み、サンプル参照物の中間画素座標が当該サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値を含むステップを含み、
    各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るステップは、
    各サンプル参照物の中間画素座標のうちの初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値に基づき、第２の方向に沿う直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のキャリブレーション方法。
  4. 複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るステップは、
    複数本の前記第１の直線と複数本の前記第２の直線との交点に対応する画素座標を前記補正画素座標とするステップを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のキャリブレーション方法。
  5. 前記第１の座標軸は、画像座標系の横座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、又は、前記第１の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸であることを特徴とする請求項３に記載のキャリブレーション方法。
  6. 前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、
    前記画像キャプチャ機器により撮影された複数のテスト画像を取得するステップと、
    各前記テスト画像に対して、前記テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定するステップと、
    前記テスト画素座標及び前記ホモグラフィ行列に基づき、前記テスト参照物の前記世界座標系におけるテスト世界座標を確定するステップと、
    複数の前記テスト画像内の前記テスト参照物の実世界座標及び前記テスト世界座標に基づき、前記ホモグラフィ行列の精度を確定するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション方法。
  7. 画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得するステップと、
    前記ターゲット画像に基づき、前記対象物の画像座標系における画素座標を確定するステップと、
    前記画素座標及び請求項１～６のいずれか一項に記載のキャリブレーション方法によって確定された前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、前記対象物の世界座標系における世界座標を確定するステップと、を含むことを特徴とする位置確定方法。
  8. 前記対象物の世界座標系における世界座標を確定した後、
    前記対象物の世界座標系における世界座標及び前記世界座標系における所定の位置点の座標に基づき、前記対象物と前記所定の位置点との距離を確定するステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の位置確定方法。
  9. 画像キャプチャ機器により撮影されたサンプル画像を取得するための画像取得モジュールと、
    前記サンプル画像に基づき、前記サンプル画像内の複数のサンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を確定するための第１の確定モジュールと、
    確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、同一の直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、且つフィッティングされた直線に基づき、フィッティングに関与する初期画素座標を補正し、補正画素座標を得るための座標補正モジュールと、
    前記サンプル画像内の各サンプル参照物の世界座標系における世界座標、及び得られた補正画素座標に基づき、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定するための第２の確定モジュールと、を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。
  10. 前記座標補正モジュールは、
    確定された各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標に基づき、第１の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第１の直線を得て、
    複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得て、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得て、第１の方向に沿う直線が第２の方向に沿う直線と交差し、
    複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るために用いられることを特徴とする請求項９に記載のキャリブレーション装置。
  11. 前記初期画素座標は、初期の第１の座標値及び初期の第２の座標値を含み、前記初期の第１の座標値に対応する第１の座標軸と前記初期の第２の座標値に対応する第２の座標軸とは互いに垂直であり、
    前記座標補正モジュールが、複数本の第１の直線に基づき、各サンプル参照物の画像座標系における初期画素座標を補正し、中間画素座標を得るために用いられる場合、
    各サンプル参照物の初期画素座標のうちの初期の第１の座標値を、当該サンプル参照物の位置する前記第１の直線の直線方程式に代入し、中間の第２の座標値を得ることを含み、サンプル参照物の中間画素座標が当該サンプル参照物の初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値を含み、
    前記座標補正モジュールが、各サンプル参照物の中間画素座標に基づき、第２の方向に沿う直線に位置するサンプル参照物にそれぞれ直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得るために用いられる場合、
    各サンプル参照物の中間画素座標のうちの初期の第１の座標値及び中間の第２の座標値に基づき、第２の方向に沿う直線に位置する前記サンプル参照物に直線フィッティングを行い、複数本の第２の直線を得ることを含むことを特徴とする請求項１０に記載のキャリブレーション装置。
  12. 前記座標補正モジュールが、複数本の前記第１の直線及び複数本の前記第２の直線に基づき、前記補正画素座標を得るために用いられる場合、
    複数本の前記第１の直線と複数本の前記第２の直線との交点に対応する画素座標を前記補正画素座標とすることを含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のキャリブレーション装置。
  13. 前記第１の座標軸は、画像座標系の横座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、又は、前記第１の座標軸は、画像座標系の縦座標軸であり、前記第２の座標軸は、画像座標系の横座標軸であることを特徴とする請求項１１に記載のキャリブレーション装置。
  14. 前記第２の確定モジュールは、前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列を確定した後、
    前記画像キャプチャ機器により撮影された複数のテスト画像を取得し、
    各前記テスト画像に対して、前記テスト画像内の各テスト参照物の画像座標系におけるテスト画素座標を確定し、
    前記テスト画素座標及び前記ホモグラフィ行列に基づき、前記テスト参照物の前記世界座標系におけるテスト世界座標を確定し、
    複数の前記テスト画像内の前記テスト参照物の実世界座標及び前記テスト世界座標に基づき、前記ホモグラフィ行列の精度を確定するために更に用いられることを特徴とする請求項９に記載のキャリブレーション装置。
  15. 画像キャプチャ機器により対象物を撮影した後に得られたターゲット画像を取得するための画像取得モジュールと、
    前記ターゲット画像に基づき、前記対象物の画像座標系における画素座標を確定するための第１の確定モジュールと、
    前記画素座標及び請求項１～６のいずれか一項に記載のキャリブレーション方法によって確定された前記画像キャプチャ機器のホモグラフィ行列に基づき、前記対象物の世界座標系における世界座標を確定するための第２の確定モジュールと、を備えることを特徴とする位置確定装置。
  16. 前記対象物の世界座標系における世界座標を確定した後、前記第２の確定モジュールは、
    前記対象物の世界座標系における世界座標及び前記世界座標系における所定の位置点の座標に基づき、前記対象物と前記所定の位置点との距離を確定するために更に用いられることを特徴とする請求項１５に記載の位置確定装置。
  17. プロセッサ、記憶媒体及びバスを含み、前記記憶媒体には、前記プロセッサにより実行できる機械可読命令が記憶されており、電子機器が動作する時、前記プロセッサと前記記憶媒体の間はバスを介して通信し、前記プロセッサは、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように、又は、請求項７又は８に記載の方法のステップを実行するように、前記機械可読命令を実行することを特徴とする電子機器。
  18. プロセッサにより実行されると、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法のステップを実行し、又は、請求項７又は８に記載の方法のステップを実行するコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
  19. プロセッサにより実行されると、当該プロセッサに、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法のステップを実行させ、又は、請求項７又は８に記載の方法のステップを実行させるプログラム命令を含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
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