JP3387911B2 - キャリブレーションシステムおよびキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラの位置や向
き等を計算するキャリブレーションに関するものであ
り、特に、移動体に搭載されたカメラについて、そのキ
ャリブレーションを簡易に、かつ精度良く行う技術に属
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両にカメラを取り付けて、
このカメラによって車両周囲を監視するシステムが知ら
れている。このような監視システムでは、複数個のカメ
ラを車両に搭載し、撮影した映像を車両内のモニタに表
示するという構成が一般的である。

【０００３】図２３は従来の車両周囲監視システムの構
成を示すブロック図である（特許公開公報 特開平３−
９９９５２号に開示）。図２３において、画像変換部１
２０２は、車両に設置された複数台のカメラ１２０１の
画像を受けて、透視変換によって、仮想視点からみた合
成画像を生成する。画像表示部１２０３はこの合成画像
を例えば運転席に設置されたＴＶモニタ１２０４に表示
する。仮想視点を車両中心上方に下向きに置くと、運転
者は、ＴＶモニタ１２０４を見て、自車とその周囲の状
況が一目で分かる。これにより、車両運転の安全性が向
上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した監
視システムでは、複数のカメラ画像をつなぎ合わせて一
枚の画像を合成する。この場合、つなぎ合わせる画像同
士の境界でずれが生じないようにするためには、各々の
カメラがどの位置にどのような向きで取り付けられてい
るかを予め正確に計算しておく必要がある。この計算の
ことを、カメラのキャリブレーションという。

【０００５】キャリブレーションの方法としては、例え
ば、所定の座標系における座標位置が既知の特徴点をそ
れぞれのカメラで撮影し、各特徴点の、カメラ画像上に
おける座標と実際の空間座標とを対応づけた一組のデー
タ、すなわちキャリブレーションデータを用いて行う方
法が知られている。詳細は例えば、松山他「コンピュー
タビジョン：技術評論と将来展望」（新技術コミュニケ
ーションズ、pp.37-53、1998年6月）に記載されてお
り、ここではその説明は省略する。

【０００６】カメラのキャリブレーションに関しては、
例えば、搬送ラインの視覚センサシステムについて、専
用治具を用いてキャリブレーションを行う技術（特許公
報特公平７−９０４９４号に開示）や、ロボットハンド
リング装置において、ロボット座標系に対する固定３次
元視覚手段の取り付け誤差を求める技術（特許公報特公
平７−２７４０８号に開示）等が知られている。しかし
ながら、車両のような移動体に搭載されたカメラのキャ
リブレーションについては、未だ有効な技術は確立して
いないのが実状である。

【０００７】また、車両周囲監視用のような広い範囲を
撮影するカメラについてキャリブレーションを行うため
には、特徴点を、カメラの撮影範囲に広くくまなく分布
させる必要がある。このために、特徴点が設けられた巨
大な設備を設けるものとすると、広大な敷地が必要にな
り、かつ膨大なコストがかかるので好ましくない。さら
に、このような設備をある場所に設置したとすると、カ
メラキャリブレーションのために、車両をその設備の所
までわざわざ移動させなければならないので、非常に不
便である。将来的には、車両周囲監視システムは広く普
及すると考えられるので、カメラの交換や追加、あるい
は事故・走行によるカメラ取付位置のずれ等が頻繁に起
こりうるであろうことを鑑みると、簡易なカメラキャリ
ブレーション方式の開発が急務となる。

【０００８】前記の問題に鑑み、本発明は、移動体に搭
載されたカメラについて、簡易に、かつ、精度良く、キ
ャリブレーション実行可能にすることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、キャリブレーションシステムとして、
カメラが搭載された移動体と、前記カメラのキャリブレ
ーションを行うためのターゲット装置と、前記移動体お
よびターゲット装置の少なくともいずれか一方に設けら
れ、前記移動体と前記ターゲット装置との位置関係を所
定の関係に固定するための位置合わせ手段とを備え、前
記位置合わせ手段は、前記ターゲット装置を前記移動体
に対して物理的に固定するジョイント手段を有するもの
である。

【００１０】また、本発明は、キャリブレーションシス
テムとして、カメラが搭載された移動体と、前記カメラ
のキャリブレーションを行うためのターゲット装置と、
前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
一方に設けられ、前記移動体と前記ターゲット装置との
位置関係を所定の関係に固定するための位置合わせ手段
とを備え、前記位置合わせ手段は、前記移動体およびタ
ーゲット装置のいずれ か一方に設けられ、その他方にあ
る目標点を参照して、前記ターゲット装置の位置を合わ
せるためのスコープ手段を有するものである。

【００１１】また、本発明は、キャリブレーションシス
テムとして、カメラが搭載された移動体と、前記カメラ
のキャリブレーションを行うためのターゲット装置と、
前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
一方に設けられ、前記移動体と前記ターゲット装置との
位置関係を求めるための位置関係推定手段とを備え、前
記位置関係推定手段は、前記移動体を基準にした第１の
座標系における座標値が既知の目標点を参照して、前記
ターゲット装置を基準にした第２の座標系における当該
目標点の座標値を求めるための目標データ取得手段を有
し、前記目標点の，前記第１の座標系における座標値と
前記目標データ取得手段によって求められた前記第２の
座標系における座標値とを基にして、前記移動体と前記
ターゲット装置との位置関係を求めるものである。

【００１２】また、本発明は、移動体に搭載されたカメ
ラについてキャリブレーションを行う方法として、キャ
リブレーションのためのターゲット装置を、前記移動体
周辺に準備し、前記移動体およびターゲット装置の少な
くともいずれか一方に設けられ、前記ターゲット装置を
前記移動体に対して物理的に固定するジョイント手段を
用いて、前記ターゲット装置の位置を前記移動体との位
置関係が所定の関係になるように固定し、前記カメラに
よって前記ターゲット装置の特徴点を撮影し、前記特徴
点の画像座標と前記特徴点の実世界座標との関係を基に
して前記カメラのキャリブレーションを行うものであ
る。

【００１３】また、本発明は、移動体に搭載されたカメ
ラについてキャリブレーションを行う方法として、キャ
リブレーションのためのターゲット装置を前記移動体周
辺に準備し、前記移動体およびターゲット装置の少なく
ともいずれか一方に設けられ、その他方にある目標点を
参照して、前記ターゲット装置の位置を合わせるための
スコープ手段を用いて、前記ターゲット装置の位置を前
記移動体との位置関係が所定の関係になるように固定
し、前記カメラによって前記ターゲット装置の特 徴点を
撮影し、前記特徴点の画像座標と前記特徴点の実世界座
標との関係を基にして前記カメラのキャリブレーション
を行うものである。

【００１４】また、本発明は、移動体に搭載されたカメ
ラについてキャリブレーションを行う方法として、キャ
リブレーションのためのターゲット装置を前記移動体周
辺に準備する第１のステップと、前記移動体を基準にし
た第１の座標系における座標値が既知の目標点につい
て、目標データ取得手段によって前記ターゲット装置を
基準にした第２の座標系における座標値を求める第２の
ステップと、前記目標点の，前記第２のステップで求め
た前記第２の座標系における座標値と前記第１の座標系
における座標値とを基にして、前記第１の座標系と前記
第２の座標系との位置関係を求める第３のステップと、
前記第２の座標系における座標値が既知の特徴点につい
て、前記第３のステップで求めた前記第１の座標系と前
記第２の座標系との位置関係に基づいて、前記第１の座
標系における座標値を求める第４のステップと、前記カ
メラによって前記特徴点を撮影する第５のステップと、
前記特徴点の，前記第５のステップで得た画像座標と前
記第４のステップで求めた前記第１の座標系における座
標値とを基にして、前記カメラのキャリブレーションを
行う第６のステップとを備えたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の技術的思想を概念
的に示すための図である。図１（ａ）では、カメラ１が
搭載された車両２は地面に対して位置決めされており、
キャリブレーションのためのターゲット装置３は地面に
対して固定されている。言い換えると、地面を媒介とし
て、車両２とターゲット装置３との位置関係が設定され
ているといえる。

【００１６】しかしながら、図１（ａ）の場合には、ま
ず、精度の高いキャリブレーションを実現するために
は、車両２を地面に対して数ｍｍ精度で位置決めする必
要があるが、これは実際上極めて困難である。また、キ
ャリブレーションの度に、ターゲット装置３が設置され
た場所へ車両２を移動させなければならない。

【００１７】そこで、本発明では、図１（ｂ）に示すよ
うに、ターゲット装置３を、地面を媒介としないで直接
的に、車両２に固定する。これにより、車両２の数ｍｍ
精度の位置決めが不要になるとともに、キャリブレーシ
ョンの実行場所が限定されなくなるので、簡易なキャリ
ブレーションが実現できる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。

【００１９】（第１の実施形態） 図２は本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーショ
ンシステムの構成を示す図である。図２では、カメラ１
０１が搭載された移動体としての車両１０と、カメラ１
０１のキャリブレーションを行うためのターゲット装置
３０とが、位置合わせ手段としてのジョイント手段１０
７ａ，１０７ｂによって、物理的に固定されている。同
図中、（ａ）はターゲット装置３０が車両１０の後方か
ら結合される様子を、（ｂ）はターゲット装置３０が車
両１０の側方から結合される様子を、それぞれ示してい
る。ターゲット装置３０側のジョイント手段１０７ａ
は、具体的には例えば、ネジ山が切り込まれた突起物で
あり、車両１０側のジョイント手段１０７ｂは、具体的
には例えば、ネジ穴である。

【００２０】ターゲット装置３０には、カメラ１０１の
調整に必要な特徴点ＰＰが設けられている。図２では、
特徴点ＰＰは、プラスチック、木材その他の棒材によっ
て組まれた格子構造の交点によって与えられている。そ
の他、特徴点ＰＰの設け方としては、板状の材料に特徴
点ＰＰをそのまま描く等、位置が特定できる形態であれ
ばどのようなものであってもかまわない。

【００２１】そして、ジョイント手段１０７ａ，１０７
ｂによって車両１０とターゲット装置３０とが互いに固
定結合された状態において、カメラ１０１のキャリブレ
ーションが実行される。また、図２のような構成による
と、複数箇所に設置されたカメラ１０１のキャリブレー
ションのために、ターゲット装置３０をそれぞれ独立し
て作成する必要はなく、同一のターゲット装置３０を共
用することができる。

【００２２】なお、車両１０とターゲット装置３０とを
物理的に固定するジョイント手段の具体的構成として
は、ネジ山が切られた突起とネジ穴との組み合わせに限
られるものではなく、様々な構成が考えられる。例え
ば、車両１０にジョイント手段として予め穴をあけてお
き、ターゲット装置３０に設置された棒状のジョイント
手段を、その穴に差し込むようにしてもよい。

【００２３】また、ターゲット装置３０にのみ、ジョイ
ント手段として固定器具を設け、この固定器具を車両１
０の一部にはめ込む等して、ターゲット装置３０を車両
１０に固定してもかまわない。図３はこのような固定器
具を用いた構成例を示す図である。図３の例では、ジョ
イント手段１０７Ａとして挟み器具を用い、この挟み器
具によって車両１０の後部バンパーを挟み込むことによ
って、ターゲット装置３０を車両１０に対して物理的に
固定している。この場合、車両１０側には特別な機構を
設ける必要がないので、車両１０の外観を損なうことが
ない。なお、挟み込む位置に予めマーカを記すことによ
り、ターゲット装置３０を固定する作業を簡易に行うこ
とができる。もちろん、車両１０側に固定器具を設け
て、ターゲット装置３０を固定するようにしてもかまわ
ない。

【００２４】また、図４に示すような位置調整手段１０
４をターゲット装置３０に設けることによって、車両１
０に対するターゲット装置３０の位置の調整が容易にな
る。図４に示す位置調整手段１０４は、ネジによって高
さ方向の微調整が可能な機構１０４ａと車輪によって前
後左右の位置調整が可能な機構１０４ｂとを備えてい
る。なお、キャリブレーション中におけるターゲット装
置３０の位置ずれを防ぐために、位置調整手段１０４は
機構１０４ａ，１０４ｂの動きを固定する固定器具を有
するのが好ましい。ただし、この固定器具は、あくまで
もターゲット装置３０の地面に対する位置ずれを固定す
るという観点から必要なものであり、原理的には、車両
１０とターゲット装置３０との位置関係をジョイント手
段によって一定に保つことができれば、カメラ１０１の
キャリブレーションは可能となる。

【００２５】また本実施形態では、図５に示すようなス
コープ手段１０５を用いる。スコープ手段１０５とは、
車両１０とターゲット装置３０との位置関係が、所定の
関係になっているか否かを確認できるようにするための
手段であり、図５の構成例では、縦横に目盛りを刻んだ
２枚の円形ガラス５０１が所定の間隔を空けて設置され
ている。このスコープ手段１０５をターゲット装置３０
に設けることによって、ターゲット装置３０の位置調整
を容易に行うことができる。

【００２６】図６は図４に示す位置調整手段１０４およ
び図５に示すスコープ手段１０５を有するターゲット装
置３０を利用したキャリブレーションシステムの構成例
を示す図である。位置調整手段１０４、スコープ手段１
０５およびジョイント手段１０７ａ，１０７ｂによっ
て、本発明に係る位置合わせ手段が構成されている。図
６に示すように、車両１０に設けられた目標点１０６
を、ターゲット装置３０のスコープ手段１０５を介して
目視確認することによって、ターゲット装置３０の位置
調整を容易に行うことができる。目標点１０６は、車両
１０とターゲット装置３０との間に位置ずれがないか否
かを、スコープ手段１０５を介して容易に確認できるも
のであればどのような構成でもかまわない。具体的には
例えば、目標点１０６の位置にＬＥＤを置き、このＬＥ
Ｄを点灯させたり点滅させたりすることによって実現す
る。また、車両の特定箇所、例えばリアウィンドウの隅
を目標点１０６として定めるだけでもよい。また、スコ
ープ手段１０５は、遠く離れた所からでも目標点１０６
が確認できるように、レンズ加工を加えたものでもよ
い。

【００２７】なお、図７に示すように、スコープ手段１
０５を車両１０側に設けて、目標点１０６をターゲット
装置３０側に定めてもかまわない。また、スコープ手段
１０５は、最初から備え付けで固定しておいてもよい
し、取り外し可能としてもかまわない。ただし、図７の
場合、スコープ手段１０５は、キャリブレーション時以
外は不要になるので、着脱可能である方が望ましい。ま
た、スコープ手段１０５は、ターゲット装置３０の位置
調整のために設けるものであるので、キャリブレーショ
ン時には、スコープ手段１０５は車両１０またはターゲ
ット装置３０に強固に固定されることが望ましい。

【００２８】また、ターゲット装置３０の複数箇所に、
スコープ手段１０５を着脱可能にしてもよい。これによ
り、多種の車両１０のカメラ１０１のキャリブレーショ
ンを行う場合、車両１０の種類ごとにスコープ手段１０
５の設置位置を選択することができる。この場合、車両
１０における目標点１０６の設置位置の自由度を高める
ことができる。

【００２９】ターゲット装置３０の位置調整は、目標点
１０６をスコープ手段１０５によって見ながら行う。例
えば、２枚の円形ガラス５０１の中心同士がぴったり重
なる先に目標点１０６が見えるように、ターゲット装置
３０の微妙な位置合わせを位置調整手段１０４によって
行えばよい。

【００３０】図８はスコープ手段１０５をターゲット装
置３０側に設けた場合の位置調整を示す図であり、同図
中、（ａ）は位置合わせ前、（ｂ）は位置合わせ後の状
況を示している。図８の例では、位置合わせのための目
標点１０６を車両１０のリアウインドウ下部の右端に設
定し、この目標点１０６が２枚の円形ガラス５０１の中
心同士がぴったり重なる先に見えるように、ターゲット
装置３０の位置の微調整を行う。

【００３１】また図９は、スコープ手段１０５を車両１
０側に設けた場合の位置調整を示す図であり、同図中、
（ａ）は位置合わせ前、（ｂ）は位置合わせ後の状況を
示している。図９の例では、位置合わせのための目標点
１０６をターゲット装置３０の特徴点ＰＰのうちの中央
の一点に設定し、この目標点１０６が２枚の円形ガラス
５０１の中心同士がぴったり重なる先に見えるように、
ターゲット装置３０の位置の微調整を行う。図８または
図９のような位置合わせ作業において、目標点１０６に
ＬＥＤのような目標提示手段を設置し、その視認性を向
上させることによって、キャリブレーションの作業効率
を向上させることができる。

【００３２】なお、スコープ手段１０５の必要性は、車
両１０とターゲット装置３０とを物理的に固定するジョ
イント方式に依存する。すなわち、車両１０とターゲッ
ト装置３０とを固定した結果、両者の位置関係が常に一
定に保たれるという保障がある場合には、スコープ手段
１０５は不要である。

【００３３】また、ジョイント手段自体に、ターゲット
装置３０の微妙な位置調整の機能を持たせることによっ
て、位置調整手段１０４を不要にすることも可能であ
る。例えばターゲット装置３０側のジョイント手段１０
７ａを棒状の部材とし、車両１０側のジョイント手段１
０７ｂを穴状のものとして、ジョイント手段１０７ａを
ジョイント手段１０７ｂに差し込む方式を採用した場
合、ジョイント手段１０７ａの差し込み深さを変えるこ
とによって、ターゲット装置３０の微妙な位置調整が可
能となる。この場合は、位置あわせのためにスコープ手
段１０５を利用する方が好ましい。また、位置を調整し
た後、固定器具を用いて、車両１０とターゲット装置３
０との位置関係を固定するのが好ましい。

【００３４】図１０は本実施形態に係るキャリブレーシ
ョンシステムの構成を機能的に示すブロック図である。
図１０に示すように、車両１０はカメラ１０１の他に、
カメラ１０１のキャリブレーションを行うカメラキャリ
ブレーション手段１０８、カメラ１０１の撮影画像に所
定の処理を施して画像変換を行う画像変換手段１０２、
および変換された画像を表示するモニタ等の画像表示手
段１０３を備えている。また、上述したようなジョイン
ト手段１０７ｂおよび目標点１０６を備えている。一
方、ターゲット装置３０は、上述したような位置調整手
段１０４、スコープ手段１０５およびジョイント手段１
０７ａを備えている。

【００３５】カメラキャリブレーション手段１０８は、
後述するキャリブレーションデータを用いてカメラキャ
リブレーションを行うものであるが、必ずしもリアルタ
イム処理を必要としないため、車両１０内部に必須のも
のではない。また、キャリブレーションソフトが動作可
能な汎用のコンピュータによって実現可能である。も
し、汎用コンピュータによって実現する場合には、車両
１０から離れた別な場所に置いて、取得したキャリブレ
ーションデータを、フロッピーディスクやメモリカード
などの記憶媒体や、無線、有線などの通信を介して、こ
のコンピュータに送るようにしてもよい。

【００３６】次に、カメラのキャリブレーションの方法
を、図１１を用いて簡単に説明する。ここでは説明を単
純化するために、レンズ歪みや光軸のずれ等が無視でき
るピンホールカメラを用いた場合を想定する。図１１は
ピンホールカメラモデルに基づいて、ワールド座標系、
カメラ座標系および画像座標の関係を示す図である。キ
ャリブレーションでは、特徴点ＰＰを用いて、ワールド
座標系におけるカメラの位置や向きを計算する。

【００３７】図１１において、カメラの焦点距離をｆ、
特徴点ＰＰをカメラで撮影したときの画像座標値をＰｖ
（ｕ，ｖ）、特徴点ＰＰのカメラ座標系における座標値
をＰｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）、特徴点ＰＰのワールド座
標系の座標値をＰｗ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）としている。
カメラ座標系とワールド座標系との関係において、座標
系の軸を合わせるための３×３の回転行列をＲ（ｒ１
１、・・・、ｒ３３）、原点を一致させるための平行移
動ベクトルをＴ（ｔｘ、ｔｙ、ｔｚ）とすると、Ｐｖと
Ｐｗは、次式によって対応づけることができる。

【数１】

【００３８】カメラキャリブレーションとは、具体的に
は、回転行列Ｒの各要素（カメラの向きに相当）、平行
移動ベクトルＴの各要素（カメラの位置に相当）を求め
ることに他ならない。ところで、上式では、カメラの向
き、位置を決めるための未知のパラメータの個数が、回
転行列Ｒの３個（行列要素は９個だが、回転行列である
ことから独立なパラメータはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸をそれぞ
れ回転中心軸とした回転角３つのみ）、平行移動ベクト
ルＴの要素３個の併せて６個となる。

【００３９】画像座標Ｐｖ（ｕ，ｖ）とこれに対応する
ワールド座標系での座標値Ｐｗ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）の
組すなわちキャリブレーションデータ１組を、上式に代
入することによって、ｕ，ｖのそれぞれに関する２つの
式を立てることができる。したがって、キャリブレーシ
ョンデータが最低３組あれば、上述の６個のパラメータ
の値を求めることができる。実際には測定誤差の影響を
減らすため、広範囲に散らばったできるだけ多くの特徴
点に関するキャリブレーションデータを用いて、最小二
乗法等によって解くのが一般的である。

【００４０】さて、カメラキャリブレーションを精度良
く行うためには、カメラの撮影範囲内に、予め定めた座
標系における正確な座標値が既知の点、すなわち特徴点
ＰＰを多数準備する必要がある。ここで、特徴点ＰＰ
を、座標値が既知の位置に、正確に設定することが最も
重要である。このことは、言い換えると、特徴点ＰＰを
有するターゲット装置３０を車両１０に対して精度良く
設置することが要求される、ということに他ならない。

【００４１】キャリブレーションデータの作成は、正確
に設置されたターゲット装置３０を用いて、例えば次の
２つのステップによって、手作業で行われる。

【００４２】１．特徴点ＰＰをカメラで撮影し、カメラ
画像上における特徴点ＰＰの座標値Ｐｖ（ｕ，ｖ）を、
指定する。座標値の指定は、例えば、カメラ画像をコン
ピュータに取り込んで画面に表示し、画面に映った特徴
点の位置にマウスカーソルを持っていき、そこでマウス
をクリックする等の手作業によって行う。

【００４３】２．特徴点ＰＰのワールド座標系における
座標値Ｐｗ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）と、指定したカメラ画
像上の座標値Ｐｖ（ｕ，ｖ）とを対応づけて、キャリブ
レーションデータとして作成する。

【００４４】以上のように本実施形態によると、移動体
とターゲット装置との位置関係を、ジョイント手段やス
コープ手段等によって、熟練者でなくても容易に所定の
関係に固定することができる。したがって、カメラキャ
リブレーションのために、移動体を精度良く位置決めす
ることが不要になり、移動体に搭載されたカメラのキャ
リブレーションを簡易に行うことができる。また、キャ
リブレーションのために広大なスペースが必要となら
ず、狭い場所で行うことができる。さらに、ターゲット
装置を、持ち運びが可能なコンパクトサイズで実現する
ことができる。

【００４５】（第２の実施形態） 本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態に示したよ
うな車両１０とターゲット装置３０とを物理的に固定す
るジョイント手段を用いないで、スコープ手段を用い
て、車両１０とターゲット装置３０とを接触させること
なく、その位置関係を所定の関係に固定するものであ
る。

【００４６】図１２は本実施形態に係るキャリブレーシ
ョンシステムの構成を示す図である。図１２では、カメ
ラ１０１が搭載された車両１０とターゲット装置３０と
は物理的には固定されておらず、車両１０に設けられた
目標点１０６をターゲット装置３０に設けられたスコー
プ手段１０５によって目視確認することによって、ター
ゲット装置３０の位置合わせが行われる。位置調整手段
１０４およびスコープ手段１０５は第１の実施形態で示
したものと同様の構成からなる。位置調整手段１０４お
よびスコープ手段１０５によって、本発明に係る位置合
わせ手段が構成されている。

【００４７】図１３は本実施形態におけるターゲット装
置３０の位置調整を示す図であり、同図中、（ａ）は位
置合わせ前、（ｂ）は位置合わせ後の状況を示してい
る。図１３の例では、位置合わせのための目標点１０６
を車両１０のリアウインドウの下部の左右の隅に設定
し、これらの目標点１０６が、２個のスコープ手段１０
５のそれぞれについて、２枚の円形ガラス５０１の中心
同士がぴったり重なる先に見えるように、ターゲット装
置３０の位置の微調整を行っている。

【００４８】なお、スコープ手段１０５の構成は、ここ
で示したものに限られるものではなく、他の構成であっ
てもかまわない。例えば、スコープ手段としてレーザー
ビーム発光装置を用い、その発したレーザービーム光が
目標点１０６に当たるように、ターゲット装置３０の位
置調整を行ってもかまわない。この場合、位置が合って
いるか否かの確認を、スコープを覗くことなく実行でき
るというメリットがある。あるいは、レーザービーム光
が目標点１０６に当たったことの確認をより容易にする
ために、目標点１０６に反射板を設置してもよいし、さ
らに、この反射光を受光するための手段をスコープ手段
に設け、各スコープ手段が反射光をその受光手段によっ
て受けたときに、位置調整完了の合図をブザーなどの音
で知らせるようにしてもよい。

【００４９】ここで、スコープ手段の設置位置に関して
注意すべき点を説明する。すなわち、スコープ手段の設
置位置によっては、目標点と２枚の円形ガラスの中心と
がぴったり合うターゲット装置の位置が、いく通りもあ
り得る場合がある。このことについて、図１４を用いて
説明する。図１４では、２個のスコープ手段を用いてタ
ーゲット装置の位置合わせを行う場合を想定している。
そして、ターゲット装置３０は、車両１０が乗っている
平面（すなわち路面Ｓ）上を高さ一定で前後左右に自由
に移動できるものとする。

【００５０】図１４（ａ）の場合、スコープ手段１０５
を介した視線ＶＬ１が路面Ｓと平行であり、かつ、この
視線ＶＬ１が目標点１０６を通っている。この場合、タ
ーゲット装置３０に設置された２個のスコープ手段１０
５について、それぞれが見るべき目標点１０６と２枚の
円形ガラス５０１の中心とが一致するようなターゲット
装置３０の位置が、多数存在してしまう。例えば図１４
（ｂ）に示すように、各位置ＶＰ−１，ＶＰ−２，ＶＰ
−３から車両１０のリアウインドウの上側両角に設置さ
れた目標点１０６を見た場合、いずれの場合も、スコー
プ手段１０５から見て目標点１０６がちょうど合ってし
まう。このため、ターゲット装置３０を正しい位置に設
置することが困難である。

【００５１】このような不具合を避けるためには、例え
ば図１４（ｃ）に示すように、スコープ手段１０５を介
した視線ＶＬ２が、ターゲット装置３０を動かす平面す
なわち路面Ｓと平行にならないようにすればよい。な
お、スコープ手段を３台以上用いる場合にも、同様の不
具合が生じる可能性があることを考慮し、スコープ手段
および目標点の取り付け位置には十分注意することが必
要である。

【００５２】（第３の実施形態） 特徴点の個数が少なかったり、キャリブレーションを行
うカメラの台数が少ない場合には、キャリブレーション
データを手作業によって作成してもよい。ところが、特
徴点の個数が多かったり、多数のカメラのキャリブレー
ションを行わなければならない場合には、手作業では、
キャリブレーションに膨大な時間を要することになる。
また、特徴点の画像座標の入力には集中力を要するた
め、長時間の作業は非常な重労働になるし、作業者の疲
労によって座標入力の正確さが損なわれ、ひいては、キ
ャリブレーション精度が低下するおそれがある。このよ
うな点に鑑み、本発明の第３の実施形態は、キャリブレ
ーションデータ作成を自動化するものである。

【００５３】図１５は本発明の第３の実施形態に係るキ
ャリブレーションシステムの構成を機能的に示すブロッ
ク図である。図１５では、図１０と共通の構成要素につ
いて図１０と同一の符号を付しており、ここではその詳
細な説明を省略する。車両１０は、ターゲット装置３０
を制御する制御手段１０９、およびキャリブレーション
データを自動作成するための制御データ１１１を格納す
る記憶手段を備えている。またターゲット装置３０は、
制御手段１０９からの制御信号に応じて特徴点を発生さ
せる特徴点発生手段１１０を備えている。

【００５４】制御手段１０９は、特徴点発生手段１１０
に制御信号を送り、カメラ１０１の調整に必要な特徴点
を発生させ、キャリブレーションデータを自動または半
自動により作成することによって、カメラ１０１のキャ
リブレーションの高速化および簡単化を実現する。具体
的な処理内容は後述する。

【００５５】図１６は本実施形態に係るキャリブレーシ
ョンシステムの構成を示す図である。図１６では、特徴
点発生手段１１０は、発光手段１１０ａを用いて特徴点
を発生する。すなわち、内部の駆動手段（図示せず）
が、制御手段１０９からの制御信号を受けて、その信号
内容に応じてキャリブレーションのための特徴点を発光
手段１１０ａに発生させる。カメラ１０１が通常のＣＣ
Ｄカメラや赤外線カメラの場合には、発光手段１１０ａ
として、ストロボ、白熱電球等が利用可能である。

【００５６】次に、発光した特徴点を用いて、キャリブ
レーションデータを自動または半自動により作成する処
理について説明する。

【００５７】発光位置の自動検出方法としては、例えば
フレーム間差分方法が有効である。フレーム間差分方法
とは、連続した２フレーム間の差分を計算し、その差分
が最大の位置を抽出するものである。フレーム間差分法
を用いる場合、特徴点抽出処理の流れは、次のようなス
テップからなる。

【００５８】（ＳＴ１） フレーム間差分の計算処理を
開始する。

【００５９】（ＳＴ２） 制御手段１０９が、特徴点の
発光開始のための制御信号をターゲット装置３０に送信
する。

【００６０】（ＳＴ３） 特徴点発生手段１１０が、制
御信号を受けて、この制御信号に応じた特徴点を発光さ
せる。

【００６１】（ＳＴ４） 制御手段１０９が制御信号を
出力してから所定時間の間において、フレーム間差分の
積分値が最大となるフレームを抽出する。

【００６２】（ＳＴ５） ステップＳＴ４において抽出
したフレームにおいて、差分の大きさがピークになる点
の座標を求め、この座標値を、発光させた特徴点の空間
座標と対応づけて、カメラ１０１のキャリブレーション
データとして記憶する。

【００６３】上記のステップＳＴ１〜ＳＴ５までの一連
の処理を、制御可能な全ての特徴点に対して行うことに
よって、カメラ１０１のキャリブレーションデータすな
わち、特徴点の空間座標と撮影画像上の座標値とを対応
付けたデータを自動生成することが可能になる。これに
より、カメラキャリブレーションの作業効率を大幅に向
上させることができる。

【００６４】上述したような処理を実行するために、制
御手段１０９は、予め、ターゲット装置３０に設けられ
た各特徴点の番号と当該特徴点の空間座標とを対応づけ
たデータを、制御データ１１１として保持しておく。表
１は制御データ１１１の一例である。

【００６５】

【表１】

【００６６】制御手段１０９は、表１に示すような制御
データ１１１から、特徴点番号を順に取得し、この特徴
点番号に対応する特徴点を発光するようにターゲット装
置３０に制御信号を送信する。その後、上記のステップ
ＳＴ１〜ＳＴ５の処理を行うことによって、カメラ１０
１の撮像画像上における当該特徴点の座標を求め、この
座標を、制御データ１１１内の当該特徴点の空間座標値
と対応づけることによって、一対のキャリブレーション
データを得る。

【００６７】表１では、ターゲット装置３０の設置位置
が１箇所のみであることを前提にしている。もし、ター
ゲット装置３０を設置する位置が複数存在する場合、例
えば、カメラ１０１による監視範囲が車両１０後方部お
よび左右の側方部である場合には、各特徴点の番号と当
該特徴点の空間座標とを対応づけたデータは、ターゲッ
ト装置３０の設置位置ごとに準備しておく必要がある。
表２はこのような場合の制御データ１１１の一例であ
る。

【００６８】

【表２】

【００６９】制御手段１０９は、まずターゲット装置３
０の設置位置を所定の方法によって取得し、表２に示す
ような制御データ１１１から、この設置位置に対応する
設置場所番号を持つデータのみを取り出す。そして、取
り出したデータを用いて、上述したように、特徴点番号
を順に取得し、この特徴点番号に対応する特徴点を発光
するようにターゲット装置３０に制御信号を送信する。
その後、上記のステップＳＴ１〜ＳＴ５の処理を行うこ
とによって、カメラ１０１の撮像画像上における当該特
徴点の座標を求め、この座標を、取り出したデータ内の
当該特徴点の空間座標値と対応づけることによって、一
対のキャリブレーションデータを得る。

【００７０】制御データ１１１は、基本的には、最初に
一度だけ計測しておけばよい。もし何らかの原因でカメ
ラ１０１の位置ずれが生じたとしても、車両１０とター
ゲット装置３０との位置関係が変わっていなければ、キ
ャリブレーションをやり直す際に、制御データ１１１を
そのまま利用することは可能である。ただし、何らかの
衝撃を受けてジョイント手段が変形したり、または、ス
コープ手段や目標点が変形したりしたような場合には、
制御データ１１１に記述された特徴点の空間座標値その
ものがずれている可能性がある。このような場合は、特
徴点の空間座標値を再度計測することが望ましい。カメ
ラ１０１の位置ずれが生じているか否かは、ターゲット
装置３０を取り付けてカメラ１０１によって撮影し、画
像変換手段１０２によって変換された画像上で特徴点が
所定位置に配置されているか否かを確認することによっ
て、容易に判断することができる。

【００７１】なお、制御信号の伝送のためには、制御手
段１０９と特徴点発生手段１１０とをつなぐ専用線（無
線も含む）を設けてもよいし、ジョイント手段１０７
ａ，１０７ｂに信号線を組み込んでもよい。また、特徴
点の発光に必要な電力を、車両１０からジョイント手段
１０７ａ，１０７ｂを介してターゲット装置３０に伝送
するようにすれば、ターゲット装置３０に独立して電力
供給を行わずに済むので、ターゲット装置３０の小型
化、軽量化を実現できる。

【００７２】以上のように本実施形態によると、人手で
は多大な手間を要するキャリブレーションデータの収集
が、自動で行えるようになるので、キャリブレーション
作業効率を飛躍的に向上させることができる。

【００７３】（第４の実施形態） 上述の各実施形態では、カメラが搭載された移動体と、
カメラのキャリブレーションのためのターゲット装置と
の位置関係を、物理的に（接触状態で）、あるいは非接
触で、所定の関係に固定するものとした。これに対し
て、本発明の第４の実施形態は、移動体とターゲット装
置とを適当に配置した後、これらの位置関係を求め、求
めた位置関係を用いてカメラのキャリブレーションを行
うものである。

【００７４】図１７は本実施形態に係るキャリブレーシ
ョンシステムの構成を示す図である。図１７に示すよう
に、本実施形態に係るターゲット装置３０は、ステレオ
カメラ（焦点距離が互いに等しく、光軸が互いに平行
で、かつ各々の画像面が同一平面上に乗るように配置さ
れたカメラ）によって構成された目標データ取得手段１
１４と、目標データ取得手段１１４によって得られたデ
ータから、ターゲット装置３０自体が車両１０に対して
どのような位置関係にあるかを計算する位置計算手段１
１３とを備えている。位置計算手段１１３および目標デ
ータ取得手段１１４によって、本発明に係る位置関係推
定手段が構成されている。

【００７５】目標データ取得手段１１４は、車両１０を
基準にした座標系（座標系２）における位置が既知の目
標点１０６について、ターゲット装置３０を基準にした
座標系（座標系１）における座標値を取得する。位置計
算手段１１３は、目標データ取得手段１１４によって取
得された座標値から、車両１０に対するターゲット装置
３０の位置関係を計算し、これに基づいて、ターゲット
装置３０に設置された特徴点の座標系２における座標値
を計算する。

【００７６】図１８は特徴点の座標系２における座標値
を計算する処理の流れを示すフローチャートである。こ
こでは、説明を簡単にするために、ステレオカメラを構
成する個々のカメラは、レンズ歪み等がない理想的なピ
ンホールカメラであるものとする。

【００７７】まず、ステップＳ１において、ターゲット
装置３０を設置する。ここでは、目標データ取得手段１
１４を構成するそれぞれのステレオカメラの画像に目標
点１０６が映るように、ターゲット装置３０の位置決め
を行う。というのは、計算に必要な全ての目標点１０６
がステレオカメラ画像に映っていることが、車両１０と
ターゲット装置３０との位置関係を計算するための条件
だからである。ただし、車両１０に設置されたカメラ１
０１のキャリブレーションが最終的な目的であるので、
上述の条件を満たしつつ、かつ、特徴点がカメラ１０１
にできるだけ広範囲に映るように、ターゲット装置３０
を設置するのが望ましい。

【００７８】ターゲット装置３０を設置した後、ターゲ
ット装置３０を基準にした座標系１を適当に設定する。
座標系１は目標点１０６の座標値を計算するためのもの
であるので、ターゲット装置３０のどこを基準にして設
定してもかまわない。なお、座標系１におけるステレオ
カメラのカメラパラメータは予め計算しておく必要があ
る。

【００７９】次に、ステップＳ２において、座標系１に
おける目標点１０６の座標値を計測する。すなわち、目
標データ取得手段１１４を構成するステレオカメラによ
って、計算に必要な全ての目標点１０６を撮影し、各々
の目標点１０６の座標系１における座標値を計算する。

【００８０】例えば図１９において、目標点１０６の座
標系１における座標値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）は、ステレ
オカメラの基線長をｂ、目標点１０６の左画像における
座標値を（Ｘｌ、Ｙｌ）、右画像における座標値を（Ｘ
ｒ、Ｙｒ）、ｄ＝Ｘｌ−Ｘｒとすると、三角測量の原理
に基づき、下式で計算できる。 Ｘ１＝ｂ（Ｘｌ＋Ｘｒ）／２ｄ Ｙ１＝ｂ（Ｙｌ＋Ｙｒ）／２ｄ Ｚ１＝ｂｆ／ｄ 目標点１０６の左カメラ画像および右カメラ画像におけ
るそれぞれの座標値（Ｘｌ、Ｙｌ），（Ｘｒ、Ｙｒ）
は、マウスでクリックする等により人手で取得してもよ
いし、自動で取得してもよい。

【００８１】次に、ステップＳ３において、座標系１
と、車両１０を基準にした座標系２との位置関係を計算
する。全ての目標点１０６について、座標系１における
座標値が求まると、これらの座標値を用いて、座標系１
と座標系２との位置関係を表す次式の未知パラメータｒ
ｉ（ｉ＝１〜９），ｔｘ，ｔｙ，ｔｚを求める。

【数２】

【００８２】式（２）において、ｒｉは座標系１の座標
軸を座標系２の座標軸に合わせるための回転を表す３×
３の行列の要素、ｔｘ，ｔｙ，ｔｚは座標系１の原点を
座標系２の原点に移動させるための平行移動ベクトルの
要素であり、これらの未知パラメータを求めることによ
って、座標系１の座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を座標系２
の座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）に変換することが可能にな
る。これら未知パラメータを求めるためには、座標系１
における目標点１０６の座標と座標系２における目標点
１０６の座標との組を式（２）に代入して、連立方程式
を立てて解けばよい。

【００８３】なお、式（２）には、１２個の未知パラメ
ータがあるように見えるが、ｒｉは座標系１のＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の周りの回転パラメータから構成されているた
め、その元になる変数は３個である。したがって、未知
数の個数は６であり、目標点１０６は最小で２組（１組
で３つの式を立てることができるため）あれば、未知パ
ラメータを求めることが可能である。なお実際には、計
算誤差を小さくするため、多くの目標点を用いて式をた
て、これらを最も良く満たす未知パラメータを、例えば
最小二乗法等を用いて求めることが一般的である。

【００８４】次に、ステップＳ４において、ターゲット
装置３０に設置された特徴点の座標系２における座標値
を計算する。すなわち、ステップＳ３において座標系１
と座標系２との位置関係を表すパラメータが求められた
ので、特徴点の座標系１における座標値を、座標系２の
座標値に変換することができる。この変換は、単に、予
め計測した特徴点の座標系１における座標値を、式
（２）の（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として入力することによ
って行われる。

【００８５】そして、ステップＳ５において、座標系２
における特徴点の座標値を、車両１０のカメラキャリブ
レーション手段１０８に転送する。この座標値データ
は、例えば上述の表１のような形態のものでよい。これ
によって、キャリブレーション手段１０８は、カメラ１
０１に映る特徴点の座標系２における座標値を手に入れ
ることができるので、カメラ１０１のキャリブレーショ
ンを行うことが可能となる。

【００８６】なお、本実施形態では、車両１０に取り付
けられた目標点１０６の座標系１における座標値を計測
するために、ステレオカメラを用いたが、もちろんこれ
以外の方法を用いてもかまわない。例えば、図２０に示
すように、距離計測レーダを目標データ取得手段１１４
Ａとして用いてもよい。この場合、目標点１０６にはレ
ーダー反射板を設置すればよい。

【００８７】また、本実施形態を、第３の実施形態と組
み合わせて実施してもよい。すなわち、車両１０から、
ターゲット装置３０の特徴点を順次発光させるようにし
てもかまわない。

【００８８】（サービスへの応用） 本発明の効果によって、工場のような大きな敷地のある
場所以外でも、カメラのキャリブレーションを、サービ
スビジネスとして展開することが可能となる。例えば車
の整備を行うサービスセンターにおいて、サービスの一
環としてカメラキャリブレーションが可能になるので、
顧客からサービスの対価を受け取るようなビジネスの実
施も可能となる。将来的には、車両周囲監視システムは
広く普及し、カメラの交換や追加、あるいは事故・走行
によるカメラ取付位置のずれ等が頻繁に起こりうると考
えられるので、このようなサービスビジネスが普及する
ことは当然に予想される。

【００８９】本発明に係るキャリブレーションを、将来
的に、実際にサービスセンターで行う場合を想定し、そ
の手順の概要を図２１を参照して説明する。 ・ステップＳＳ１ サービスセンターに常備されているターゲット装置３０
を、キャリブレーションが必要なカメラ１０１が設置さ
れた車両１０の近くに設置する。ターゲット装置３０の
設置位置は、その目標データ取得手段１１４が車両１０
の目標点１０６を捉えることができ、かつ、ターゲット
装置３０に設置された特徴点がカメラ１０１になるべく
多く映るように、定める。 ・ステップＳＳ２ 目標データ取得手段１１４によって、目標点１０６を捉
える。例えば、目標データ取得手段１１４としてステレ
オカメラを用いた場合には、左右両方のカメラによっ
て、目標点１０６を含む画像を撮影する。 ・ステップＳＳ３ 位置計算手段１１３によって、車両１０とターゲット装
置３０との位置関係を求め、車両１０からみた特徴点の
座標値を計算する。そして、この計算結果を、車両１０
のカメラキャリブレーション手段１０８に送る。伝送手
段としては、有線または無線のネットワークでもかまわ
ないし、また、フロッピーディスクやメモリーカード等
の記憶媒体を用いるなど、いかなる方法でもかまわな
い。 ・ステップＳＳ４ カメラ１０１によって撮影した特徴点の画像座標と、タ
ーゲット装置３０から受けた特徴点の座標データとを基
にして、カメラキャリブレーション手段１０８が、各カ
メラ１０１のキャリブレーションを行う。

【００９０】ただし、カメラ１０１の位置や向きがばら
ばらであり、ステップＳＳ１〜ＳＳ４の処理を一度行う
だけでは、全てのカメラ１０１のキャリブレーションを
行うことができない場合には、何度か繰り返し実行すれ
ばよい。例えば、車両１０の前後左右にカメラ１０１が
外向きに設置されている場合には、ターゲット装置３０
を車両１０の前後左右に置いて、その都度ステップＳＳ
１〜ＳＳ４の処理を行えばよい。もちろんこのような場
合には、目標点１０６は、車両の後ろだけではなく、そ
の前や左右に設置しておく必要がある。

【００９１】なお、上述の各実施形態では、画像変換手
段１０２や表示手段１０３を車両１０内部に設けるもの
としたが、車両１０内部に設けないで、別の場所に設け
るようにしてもかまわない。

【００９２】また、車両以外の移動体、例えば列車や飛
行機、あるいはロボット等にカメラを設けた場合でも、
本発明は利用可能である。

【００９３】＜補足説明＞ カメラの用途が単なる監視用であるときは、さほど精密
なキャリブレーションを必要としない。しかしながら、
例えば、カメラ画像を用いて画像合成を行う場合や、カ
メラ画像から他の物体までの距離等の測定を行うような
場合には、精密なキャリブレーションが必要であり、本
発明は非常に有効となる。

【００９４】ここで、精密なカメラキャリブレーション
が必要になる理由を補足説明する。

【００９５】いま、図２２（ａ）に示すように、車両１
０に、その後方の路面を撮影するカメラ１０１が配置さ
れているものとする。カメラ１０１の設置条件は、図２
２（ｂ）に示すように、地面からの高さｈが１０００ｍ
ｍ、向きθが鉛直軸から６０°である。

【００９６】図２２（ｂ）に示すように、いま仮に、カ
メラ１０１の光軸がずれ、その向きθが下にｄθ（＝１
°）だけ動いたとする。このとき、カメラ１０１の光軸
中心に映る路面の位置はＰ１からＰ２にずれる。ずれる
距離ｄ１は、 ｄ１＝ｈ×（ｔａｎθ−ｔａｎ（θ−ｄθ）） ＝１０００×（ｔａｎ６０°−ｔａｎ５９°） ＝６７．８ ｍｍ となり、約７ｃｍほどのずれが生じる。もし、カメラ１
０１の向きが３°変化すれば、同様の計算により１９ｃ
ｍほどのずれが生じる。路面上の道路標識の白線の幅が
１５ｃｍ程度であることを鑑みると、向きが３°変化す
ると、白線の幅以上のずれが生じることになる。これ
は、例えば、２個のカメラの画像を路面に投影して接合
する場合に、合成画像上で白線が連続しないことを意味
する。

【００９７】また、レンズとＣＣＤとの位置関係が変化
することによっても、大きな位置ずれが生じる。図２２
（ｃ）に示すように、１／２インチサイズのＣＣＤ（縦
６．４７ｍｍ、横幅４．８５ｍｍ）と、水平画角１１１
度の広角レンズを想定する。焦点距離ｆｌは約３ｍｍと
なる。いま仮に、このＣＣＤとレンズとの位置関係が、
図２２（ｃ）に示すように、ＣＣＤ面に平行にｄｕ（＝
０．１ｍｍ）ずれたとする。このとき、光軸のずれ角ｄ
ρは、 ｄρ＝ａｔａｎ（ｄｕ／ｆｌ） ＝ａｔａｎ（０．１／３） ＝１．９１° となり、光軸が路面と接する点の位置ずれｄ２は、約１
４ｃｍとなる。

【００９８】このように、カメラの向きの数度のずれ
や、ＣＣＤとレンズの位置関係の０．１ｍｍ程度のずれ
によって、路面上で１０ｃｍ以上の位置ずれが生じる。
したがって、カメラの向きや、カメラ内部のレンズとＣ
ＣＤの位置関係について、これ以上の精度でキャリブレ
ーションを行う必要がある。

【００９９】

【発明の効果】以上のように本発明によると、移動体と
ターゲット装置との位置関係が、位置合わせ手段によっ
て所定の関係に固定されたり、あるいは、位置関係推定
手段によって求められるので、カメラキャリブレーショ
ンのために、移動体を精度良く位置決めすることが不要
になる。したがって、移動体に搭載されたカメラのキャ
リブレーションを簡易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の技術的思想を概念的に示すための図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーシ
ョンシステムの構成を示す図である。

【図３】ジョイント手段の他の構成例を示す図である。

【図４】位置調整手段の構成例を示す図である。

【図５】スコープ手段の構成例を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーシ
ョンシステムの他の構成例であって、スコープ手段およ
び位置調整手段を設けた構成を示す図である。

【図７】図６の構成の変形例である。

【図８】スコープ手段をターゲット装置側に設けた場合
の位置調整を示す図である。

【図９】スコープ手段を車両側に設けた場合の位置調整
を示す図である。

【図１０】本発明の第１の実施形態に係るキャリブレー
ションシステムの構成を機能的に示すブロック図であ
る。

【図１１】キャリブレーションの方法を説明するための
図であり、ピンホールカメラモデルに基づいて、ワール
ド座標系、カメラ座標系および画像座標の関係を示した
図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態に係るキャリブレー
ションシステムの構成を示す図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態におけるターゲット
装置の位置調整を示す図である。

【図１４】スコープ手段の設置位置に関して注意すべき
点を説明するための図である。

【図１５】本発明の第３の実施形態に係るキャリブレー
ションシステムの構成を機能的に示すブロック図であ
る。

【図１６】本発明の第３の実施形態に係るキャリブレー
ションシステムの構成を示す図である。

【図１７】本発明の第４の実施形態に係るキャリブレー
ションシステムの構成を示す図である。

【図１８】特徴点の座標値を計算する処理の流れを示す
フローチャートである。

【図１９】特徴点の座標値計算を説明するための図であ
る。

【図２０】本発明の第４の実施形態に係るキャリブレー
ションシステムの他の構成を示す図である。

【図２１】本発明をサービスに応用した場合の手順の概
要を示す図である。

【図２２】精密なカメラキャリブレーションが必要にな
る理由を説明するための図である。

【図２３】従来の車両監視システムの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，１０１ カメラ ２，１０ 車両 ３，３０ ターゲット装置 １０５ スコープ手段 １０６ 目標点 １０７ａ，１０７ｂ，１０７Ａ ジョイント手段 １０９ 制御手段 １１０ａ 発光手段 １１３ 位置計算手段 １１４，１１４Ａ 目標データ取得手段 ＰＰ 特徴点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森村 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラが搭載された移動体と、 前記カメラのキャリブレーションを行うためのターゲッ
   ト装置と、 前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
   一方に設けられ、前記移動体と前記ターゲット装置との
   位置関係を、所定の関係に固定するための位置合わせ手
   段とを備え、 前記位置合わせ手段は、 前記ターゲット装置を、前記移動体に対して、物理的に
   固定するジョイント手段を有するものであることを特徴
   とするキャリブレーションシステム。
2. 【請求項２】 カメラが搭載された移動体と、 前記カメラのキャリブレーションを行うためのターゲッ
   ト装置と、 前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
   一方に設けられ、前記移動体と前記ターゲット装置との
   位置関係を、所定の関係に固定するための位置合わせ手
   段とを備え、 前記位置合わせ手段は、 前記移動体およびターゲット装置のいずれか一方に設け
   られ、その他方にある目標点を参照して、前記ターゲッ
   ト装置の位置を合わせるためのスコープ手段を有するも
   のであることを特徴とするキャリブレーションシステ
   ム。
3. 【請求項３】 カメラが搭載された移動体と、 前記カメラのキャリブレーションを行うためのターゲッ
   ト装置と、 前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
   一方に設けられ、前記移動体と前記ターゲット装置との
   位置関係を求めるための位置関係推定手段とを備え、 前記位置関係推定手段は、 前記移動体を基準にした第１の座標系における座標値が
   既知の目標点を参照し て、前記ターゲット装置を基準に
   した第２の座標系における当該目標点の座標値を求める
   ための目標データ取得手段を有し、 前記目標点の，前記第１の座標系における座標値と、前
   記目標データ取得手段によって求められた前記第２の座
   標系における座標値とを基にして、前記移動体と前記タ
   ーゲット装置との位置関係を求めるものである ことを特
   徴とするキャリブレーションシステム。
4. 【請求項４】 移動体に搭載されたカメラについて、キ
   ャリブレーションを行う方法であって、 キャリブレーションのためのターゲット装置を、前記移
   動体周辺に準備し、 前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
   一方に設けられ、前記ターゲット装置を前記移動体に対
   して物理的に固定するジョイント手段を用いて、前記タ
   ーゲット装置の位置を、前記移動体との位置関係が所定
   の関係になるように、固定し、 前記カメラによって、前記ターゲット装置の特徴点を撮
   影し、 前記特徴点の画像座標と前記特徴点の実世界座標との関
   係を基にして、前記カメラのキャリブレーションを行う
   ことを特徴とするキャリブレーション方法。
5. 【請求項５】 移動体に搭載されたカメラについて、キ
   ャリブレーションを行う方法であって、 キャリブレーションのためのターゲット装置を、前記移
   動体周辺に準備し、 前記移動体およびターゲット装置の少なくともいずれか
   一方に設けられ、その他方にある目標点を参照して、前
   記ターゲット装置の位置を合わせるためのスコープ手段
   を用いて、前記ターゲット装置の位置を、前記移動体と
   の位置関係が所定の関係になるように、固定し、 前記カメラによって、前記ターゲット装置の特徴点を撮
   影し、 前記特徴点の画像座標と前記特徴点の実世界座標との関
   係を基にして、前記カメラのキャリブレーションを行う
   ことを特徴とするキャリブレーション方法。
6. 【請求項６】 移動体に搭載されたカメラについて、キ
   ャリブレーションを 行う方法であって、 キャリブレーションのためのターゲット装置を前記移動
   体周辺に準備する第１のステップと、 前記移動体を基準にした第１の座標系における座標値が
   既知の目標点について、目標データ取得手段によって、
   前記ターゲット装置を基準にした第２の座標系における
   座標値を求める第２のステップと、 前記目標点の，前記第２のステップで求めた前記第２の
   座標系における座標値と、前記第１の座標系における座
   標値とを基にして、前記第１の座標系と前記第２の座標
   系との位置関係を求める第３のステップと、 前記第２の座標系における座標値が既知の特徴点につい
   て、前記第３のステップで求めた前記第１の座標系と前
   記第２の座標系との位置関係に基づいて、前記第１の座
   標系における座標値を求める第４のステップと、 前記カメラによって、前記特徴点を撮影する第５のステ
   ップと、 前記特徴点の，前記第５のステップで得た画像座標と、
   前記第４のステップで求めた前記第１の座標系における
   座標値とを基にして、前記カメラのキャリブレーション
   を行う第６のステップとを備えたことを特徴とするキャ
   リブレーション方法。