JP3635539B2 - キャリブレーションパターンユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像系の補正情報を取得するために用いられるキャリブレーションパターンユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像系の補正情報を取得するために用いられるキャリブレーションパターンは、従来より各種提案されている。
【０００３】
例えば、平板上に既知幾何学パターンを記載したキャリブレーションパターンを用い、このパターンと撮像系との相対距離を変化させることによって、撮像系の補正情報を取得する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、コーナーキューブ構造の各面に同様に既知幾何学パターンを記載することによってキャリブレーションパターンを構成し、撮像系の補正情報を取得する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６６８１８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−８２９４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなキャリブレーションパターンを撮像することによって撮像系の補正情報を良好に取得するためには、上記キャリブレーションパターンを適切な位置姿勢から撮像し、その後の補正情報取得処理にふさわしい画像を取得することが必要である。キャリブレーションパターンを含むキャリブレーションシステム構成を大型、複雑にすれば、このような目的にかなうキャリブレーションパターン装置系を構成することは可能であるが、携行、保管、移動などに優れたキャリブレーションパターンを構成することが困難になる。
【０００８】
例えば、上記特許文献１に開示されているような平板移動式の従来技術においては、撮像系とキャリブレーションパターンとの位置関係は適切な関係に規定されるが、装置構成が煩雑で、キャリブレーションパターン装置を撮像現場に持ち出し、頻繁にキャリブレーションすることが容易ではない。また、比較的構成が簡便な上記特許文献２に開示されているようなコーナーキューブ方式に於ては、撮像系とキャリブレーションパターンとの相対位置姿勢は固定されていないので、特にキャリブレーション撮像に対する初心者はいかなるキャリブレーションパターン撮像が結果的に良好なキャリブレーションデータ取得につながるかの保証が無く、その結果、キャリブレーションデータ取得が不良に終わり、再度キャリブレーションデータ取得を必要とする場合が発生する。
【０００９】
一般に、キャリブレーションパターンを用いた撮像系の補正情報の取得及びその取得した補正情報に基づく撮像系の補正を含むキャリブレーション工程は、当該撮像系を組み込んだ製品を製造する工場に於いて実施される。しかしながら、その製品で撮像する撮像対象の寸法や撮像環境等に応じて、当該製品を使用するユーザがその撮像現場でキャリブレーションを実施しなければならないこともある。また、予めユーザが所有している汎用の撮像系を利用する場合や、当該製品専用ではあっても当該製品が組み立て式のもので、撮像現場で組み立ててはじめて当該製品が使用可能な状態となるような場合にも、ユーザがその撮像現場でキャリブレーションを実施しなければならない。
【００１０】
従って、キャリブレーションパターンを有するキャリブレーションパターンユニットとして、最適なキャリブレーションデータを取得するという観点で撮り誤りが無く、且つ、携行や梱包、保管に便利な形態を持つものが望まれている。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、最適なキャリブレーションデータを取得するという観点で撮り誤りが無く、且つ、携行、梱包、保管に便利なキャリブレーションパターンユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、撮像手段で撮像することによって上記撮像手段の撮像系の補正情報を取得するためのキャリブレーションパターンユニットであって、
三次元的に配置された複数の平面上または一つ以上の曲面上に所定のパターンが形成されたキャリブレーションパターンと、
上記キャリブレーションパターンを撮像する際に、上記キャリブレーションパターンに対して上記撮像系が予め設定した位置または姿勢となるようにする手段と、
を有することを特徴とする。
即ち、請求項１に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、精度良くキャリブレーションするために適切なキャリブレーションパターン撮像アングル、撮像倍率を容易に実現できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項１に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記撮像系が予め設定した位置または姿勢となるようにする手段は、上記キャリブレーションパターンと上記撮像手段の相対位置及び姿勢を固定する相対位置姿勢固定部であることを特徴とする。
即ち、請求項２に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、精度良くキャリブレーションするために適切なキャリブレーションパターン撮像アングル、撮像倍率を容易に実現できる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項１に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記撮像系が予め設定した位置または姿勢となるようにする手段は、上記キャリブレーションパターンを撮像する際に上記撮像系が所定の位置または姿勢となるように指示する手段であることを特徴とする。
【００１５】
即ち、請求項３に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、キャリブレーションパターン撮像に最も良好な撮像位置及び姿勢を指示することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項３に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記キャリブレーションパターンを撮像する際に上記撮像系が所定の位置または姿勢となるように指示する手段は、当該キャリブレーションパターンの一部分であることを特徴とする。
【００１７】
即ち、請求項４に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、ファインダ等で確認することにより、キャリブレーションパターン撮像のための概略の撮像アングルが規定でき、キャリブレーションを容易に且つ精度良く実現するためのガイダンスを与えることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項４に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記キャリブレーションパターンは、球または楕円または概正多面体またはそれらの何れかの一部で構成された面上に形成されることを特徴とする。
【００１９】
即ち、請求項５に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、撮像方向に依存しにくいキャリブレーションパターンを、正多面体を利用することにより簡易に提供でき、撮像方向によって、キャリブレーション精度のバラツキが少ない。そのため、キャリブレーション撮像をするに際して、撮像方向は気にせず、撮像像倍率のみ注意が傾けられ、その結果簡単にキャリブレーション撮像が精度良く実現できる。
【００２０】
なお、概正多面体形状とは、球、楕円球、及び正４面体、正６面体、正１２面体、正２０面体等などの正多面体を指し、その一部とは例えば球であればお椀状を示す。また、概正多面体形状を複数組み合わせた形状も含まれる。この場合、概正多面体形状は全て同一種類であっても、異なる種類の概正多面体形状を組み合わせても構わない。同一種類の概正多面体形状であっても、面の大きさが異なる概正多面体形状が組み合わせられていても構わない。
【００２１】
正多面体形状の一部である場合には、キャリブレーションパターンの記載面は、該キャリブレーションパターンユニットの内面、外面のどちらでも構わない。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項４に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記キャリブレーションパターンの一部分は、撮像すべき領域を指示する撮像領域指示部であることを特徴とする。
【００２３】
即ち、請求項６に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、ファインダ等で撮像画角フレームを確認することにより、キャリブレーションパターン撮像のための概略の撮像アングルが規定でき、キャリブレーションを容易に且つ精度良く実現するためのガイダンスを与えることができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項６に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、
上記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
上記撮像領域指示部は、上記複数の撮像系の内の一つの撮像系にのみ対応するものであることを特徴とする。
【００２５】
即ち、請求項７に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、複数の撮像系をキャリブレーションする際に、一つの撮像系から見たガイダンスに集中して良好なキャリブレーションパターン撮像が可能になる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項６に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、
上記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
上記撮像領域指示部は、上記複数の撮像系に対応するものであることを特徴とする。
即ち、請求項８に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、複数のそれぞれの撮像系に対して指示されたガイダンスの撮像指示条件を満足することによって、より精度の高い、キャリブレーションを実現可能なキャリブレーションパターン撮像が可能になる。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項６に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記撮像領域指示部は、上記キャリブレーションパターンに記載されていることを特徴とする。
即ち、請求項９に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、撮像系で撮像する際に、キャリブレーションパターンに記載された撮像指示部が撮像系のファインダいっぱいになるように撮像系とキャリブレーションパターンとの位置姿勢を調整し撮像することによって、理想的なキャリブレーションパターンの撮像が可能になる。
【００２８】
また、請求項１０に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項６に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記キャリブレーションパターンの一部分は、上記キャリブレーションパターンに対する上記撮像手段の姿勢を指示する撮像姿勢指示部であることを特徴とする。
【００２９】
即ち、請求項１０に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、キャリブレーションパターンを撮像するための適切な撮像方向が指示されるので、操作者は残る撮像像倍率のみに注力してキャリブレーションパターン撮像を実現できるようになる。
【００３０】
また、請求項１１に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項１０に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、
上記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
上記撮像姿勢指示部は、上記複数の撮像系の内の一つの撮像系にのみ対応するものであることを特徴とする。
【００３１】
即ち、請求項１１に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、複数の撮像系をキャリブレーションする際に、一つの撮像系から見たガイダンスに集中して良好なキャリブレーションパターン撮像が可能になる。
【００３２】
また、請求項１２に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項１０に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、
上記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
上記撮像姿勢指示部は、上記複数の撮像系に対応するものであることを特徴とする。
【００３３】
即ち、請求項１２に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、複数のそれぞれの撮像系に対して指示されたガイダンスの撮像指示条件を満足することによって、より精度の高い、キャリブレーションを実現可能なキャリブレーションパターン撮像が可能になる。
【００３４】
また、請求項１３に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットは、請求項１０に記載の発明によるキャリブレーションパターンユニットにおいて、上記撮像姿勢指示部は、上記撮像手段がキャリブレーションのための撮像を行う際の上記撮像手段の光軸の方向に伸びた棒状の指示部材であることを特徴とする。
【００３５】
即ち、請求項１３に記載の発明のキャリブレーションパターンユニットによれば、棒状の撮像指示部を撮像手段のファインダで観察しながら、撮像指示部がほぼ点として観察可能なように注意を払い、且つ撮像されるキャリブレーションパターンが画角に適切に収まるように撮像することによって、光軸周りの回転方向成分を除いた適切撮像方向でキャリブレーションパターンを撮像することが可能になる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明のキャリブレーションパターンユニットの各実施の形態を詳しく説明する前に、まず、それらキャリブレーションパターンユニットが有するキャリブレーションパターン上に記載される所定のパターンである既知幾何学パターンの例を説明する。なお、この既知幾何学パターンの例は、全ての実施の形態で共通なものである。
【００３７】
即ち、図１の（Ａ）に示すように、複数の黒丸大１、黒丸小２、面交差線３、及び外郭境界線４でなる既知幾何学パターンが、３枚の平板状のキャリブレーションパターン記載部に記載されて、キャリブレーションパターン５が構成されている。
【００３８】
既知幾何学パターンを構成するこれら黒丸大１、黒丸小２、面交差線３、及び外郭境界線４、即ちパターン構成物が、一定の等間隔に、一定のルールを持って記載されているが、これらの間隔、ルールはキャリブレーションのアルゴリズム、必要とする撮像系補正情報などに依存して、任意に選定可能であり、本発明では制限を与えない。例えば、黒丸は十字マークでも、白黒で構成される二重丸でも構わないし、黒丸の大小で区別する代わりに色情報で区別しても構わないし、面交差線３及び外郭境界線４が破線であっても構わない。また、領域も特に規定しない。また、キャリブレーションパターン記載部は曲面でも３以外の複数平面の組合せなどでも良い。
【００３９】
以降の各実施の形態の説明において参照される図においては、実際には上記の説明で行ったような既知幾何学パターンがキャリブレーションパターン記載部に記載されているものではあるが、図面の簡略のため、そのような既知幾何学パターンが記載されている面の場所のみを必要に応じて網掛を付して示すものとする。この網掛面をパターン記載面とする。
【００４０】
そして、このような既知幾何学パターンが記載されたキャリブレーションパターン全体を、以降の各実施の形態の説明で共通にキャリブレーションパターン５、５−１、５−２、等で表記するものとする。更に、図１の（Ａ）に示す例では、キャリブレーションパターン５は、コーナーキューブ形状を有しているが、以降に説明する各実施の形態に於ける形状を限定するものではない。また、図１の（Ａ）に示す例では、コーナーキューブ形状の内壁面に対して既知幾何学パターンが記載されているが、これは撮像のアングルに応じて外壁面に記載されていても構わない。
【００４１】
また、本発明でキャリブレーションを行う撮像系としては、フィルムカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡内視鏡、多眼ステレオカメラ、パターン投影カメラ、スリットスキャンカメラなど様々な撮像系を意味し、その形態は制限を与えない。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４３】
［第１の実施の形態］
図１の（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す斜視図である。
【００４４】
本実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットに於いては、撮像系６は、相対位置姿勢固定部７によって、キャリブレーションパターン５−１に対する位置及び姿勢が拘束されている。ここで、上記相対位置姿勢固定部７は、上記キャリブレーションパターン５−１に完全に固定されていても良いし、ネジ等で脱着可能に取り付けられていても構わない。また、雲台などの調整機構を更に備え、位置姿勢の微調整や、複数種の撮像系の装着に対応可能になっていても構わない。結果的にネジなどの固定治具で、一旦規定した位置、姿勢が保持されればどのような調整自由度を有していても構わない。
【００４５】
図１の（Ｃ）は、このような構成のキャリブレーションユニットに於いて、上記撮像系６の図示しないファインダで上記キャリブレーションパターン５−１を観察した様子を示す図であり、同図のような画像８が得られる。
【００４６】
良好なキャリブレーションパターン撮像は、キャリブレーション意図や、キャリブレーションパターンの形状、撮像環境などの状況に依存する。通常は良好にキャリブレーションが行えるための境界線の位置、観察される点のサイズ、境界線の観察される方向、パターン記載面が撮像される領域サイズなどに関して最適な値が存在する。これは、結果的に撮像系６でキャリブレーションパターン５−１を撮像するときの像倍率や撮像アングル、つまりはキャリブレーションパターン５と撮像系６の位置、姿勢の拘束条件であって、この条件を満足するように相対位置姿勢固定部７の機構が設定されている。そのため、キャリブレーションパターン５−１に設置された相対位置姿勢固定部７に撮像系６を設置しさえすれば、操作者は調整に毎回煩わされること無く良好なキャリブレーションパターン撮像が可能となる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４８】
図２の（Ａ）は、本第２の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す図である。
【００４９】
本実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットは、図示しない撮像系によって図示しない円筒状の実対象物体を良好に撮像するためのキャリブレーションパターンを撮像を行うために使用するものであり、その実対象物体とほぼ同形状、同サイズを有するキャリブレーションパターン５−２を有している。即ち、キャリブレーションパターン５−２の幅（Ｗ）、高さ（Ｈ）及び奥行き（Ｄ）と撮像系の撮像する対象物のそれらとの比が、おおよそ１．０であるようにしている。
【００５０】
そして、実際に実対象物体を撮像するときの撮像倍率、アングル条件と同等の条件で、上記キャリブレーションパターン５−２を撮像する。
【００５１】
即ち、例えば実対象物体の３次元再構成を目的とする場合には、このような概同形状を有するキャリブレーションパターンを利用しキャリブレーション撮像を行うことによって、最低限補正すべき画像空間に対応する３次元空間上の既知点座標情報を取得できるので、キャリブレーション演算の負荷を低減できるのと同時に、ノイズを含み易い不用点を排除した精度の高いキャリブレーションデータ取得が可能となる。
【００５２】
図２の（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの変形例を示す図である。
【００５３】
即ち、この変形例のキャリブレーションパターンユニットは、人物の顔の３次元再構成を目的とした撮像に合わせて、人物の平均顔形状を元にしたお面形状を有するキャリブレーションパターン５−３を有するものである。
【００５４】
これも上記第２の実施の形態と同様に、実際の人物を撮像する像倍率、撮像アングルなど同等の撮像条件にてキャリブレーション撮像を行うことによって、人物顔の３次元再構成に最も良好なキャリブレーションパターン撮像を行うものである。
【００５５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５６】
図２の（Ｃ）は、本第３の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す斜視図である。
【００５７】
本実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットは、お椀状つまり、概球面の一部の表面にキャリブレーションパターン５−４が記載されたものである。
【００５８】
この場合、図示のように表面のほぼ中心に対して点対称なパターンが記載されているので、キャリブレーションを行いたい撮像系の画角のほぼ中心部でこのキャリブレーションパターン５−４を撮像するように努めれば、撮像の方向にはほとんど依存せず、いつも均等なキャリブレーションパターン撮像が良好に行えることになる。
【００５９】
また、図２の（Ｄ）及び（Ｅ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの変形例を示す図である。ここで、図２の（Ｄ）に示す第１の変形例は、正１２面体の各面に既知幾何学パターンが記載されたキャリブレーションパターン５−５を備えたキャリブレーションパターンユニットであり、図２の（Ｅ）に示す第２の変形例は、正２０面体の各面に既知幾何学パターンが記載されたキャリブレーションパターン５−６を備えたキャリブレーションパターンユニットである。
【００６０】
これらの変形例でも、上記第３の実施の形態と同様に、キャリブレーションパターンの撮像方向に依存せずほぼ均質なキャリブレーションパターンの観察が可能であり、幾何学的に構成容易なキャリブレーションパターンが構成可能となっている。
【００６１】
以上の第３の実施の形態、第３の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例で示されるように、本実施の形態は様々な変形が可能で、利用可能な多面体はその他正４面体や正６面体、楕円球、そしてこれらの一部分、同種の正多面体を複数組み合わせたもの、異なる種類の正多面体を複数組み合わせたもの、外壁面ではなく、内壁面にパターンを記載したものがあり、その形態を制限するものではない。
【００６２】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００６３】
図３の（Ａ）は、本第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す図である。
【００６４】
図１の（Ａ）のようなコーナーキューブ型のキャリブレーションパターン５を良好に撮像した場合、図１の（Ｃ）に示したようになるが、この場合の画角に含まれる領域の境界を図示すると、図３の（Ａ）に示すような境界線９となる。従って、本第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットでは、キャリブレーションパターン５−７上に実際に撮像指示部として境界線９を記載しておく。
【００６５】
而して、撮像系で撮像する際に、この撮像指示部（境界線９）が撮像系の図示せぬファインダいっぱいになるように撮像系とキャリブレーションパターン５−７との位置姿勢を調整し撮像することによって、理想的なキャリブレーションパターンの撮像が可能となる。
【００６６】
本第４の実施の形態は様々な変形が可能であり、例えば、図３の（Ｂ）に示す第１の変形例では、キャリブレーションパターン５−８が記載されている領域自体を撮像指示部にしたものである。このような構成とした場合には、撮像すべき領域に最低限必要なパターン記載で済まされる。
【００６７】
また、第２の変形例は、図３の（Ｃ）に示すように、キャリブレーションパターン５−９の境界がキャリブレーションパターンユニットの構造の境界であり、撮像指示部となっているキャリブレーションパターンユニットである。このような構成とすることにより、必要最低限の大きさを持ったキャリブレーションパターンユニットが構成可能となり、運搬や保管上優れたキャリブレーションパターンユニットを提供できる。
【００６８】
図３の（Ｄ）は、第３の変形例を示す図である。即ち、キャリブレーションパターン５−９の内と外を色分けすることによって撮像指示部にしたもので、認識性の高い撮像指示部を提供可能とする。
【００６９】
第４の変形例は、図３の（Ｅ）に示すように、境界線９の一部、例えば境界線の各コーナー部に所謂「トンボ」９−１乃至９−６をキャリブレーションパターン５−１０上に記載することで撮像指示部としたキャリブレーションパターンユニットである。このようなキャリブレーションパターンユニットでは、最小限の領域に認識容易に撮像指示部を記載することが可能となる。
【００７０】
以上の様に撮像指示部の形態は様々考えられ、その形態を制限するものではない。
【００７１】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００７２】
図４の（Ａ）は、本第５の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す斜視図である。
【００７３】
即ち、本実施の形態では、コーナーキューブ形状の内壁面に記載されたキャリブレーションパターン５−１０のコーナー部分に、棒状の撮像指示部１０を設置したキャリブレーションパターンユニットとしている。この撮像指示部１０は、図示しない撮像系の光軸を指示しているもので、予め設定した方向の撮像指示部１０と撮像系の光軸を一致させることによって、キャリブレーションパターン５−１０を光軸周りにはほぼ均等なパターン分布として撮像できるように、キャリブレーションパターン５−１０に対して設置されている。
【００７４】
操作者は、上記棒状の撮像指示部１０を撮像系の図示せぬファインダで観察しながら、撮像指示部がほぼ点として観察可能なように注意を払い、且つ撮像されるキャリブレーションパターン５−１０が画角に適切に収まるように撮像することによって、光軸周りの回転方向成分を除いた適切撮像方向でキャリブレーションパターンを撮像することが可能になる。
【００７５】
図４の（Ｂ）を用いて、本発明の第５の実施の形態の第１の変形例を説明する。この図は、図４の（Ａ）で示したようなコーナーキューブ状のキャリブレーションパターン５−１０を構成する一面を取り出して図示したものである。
【００７６】
即ち、この一面は、二枚の板状キャリブレーションパターン５−１１−Ａ及び、５−１１−Ｂより構成される。そして、上記キャリブレーションパターン５−１１−Ａの少なくとも一部には穴５−１１−Ａ−１が開けられており、これらの穴５−１１−Ａ−１を通じて所定の撮像位置１１から観察したときに観察可能なキャリブレーションパターン５−１１−Ｂ上の位置に、黒の楕円形状５−１１−Ｂ−１が記載されている。
【００７７】
このような構成をコーナーキューブ状のキャリブレーションパターン記載面全てに対して行い、結果的に所定の撮像位置１１から撮像したときに全体として黒楕円パターンが最も良好に撮像されるように図示せぬ撮像系の位置姿勢を調整しながらキャリブレーションパターンを撮像することによって、キャリブレーションパターン撮像に最も良好な撮像位置及び姿勢を指示するようになっている。
【００７８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態を、図５の（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。
【００７９】
本実施の形態は、図５の（Ａ）に示すような撮像部を持ったキャリブレーション装置で使用されるキャリブレーションパターンユニットを提供するものである。即ち、この撮像部に於いては、４枚の平板状ミラー１２−１、１２−２、１２−３、１２−４から構成されるステレオ光学系が撮像系１３に対して所定位置に置かれている。ここで、ステレオ光学系と撮像系１３との位置姿勢関係は、図示しない拘束部材によって固定されている。
【００８０】
本状態で上記ステレオ光学系を経て、例えば図５の（Ｃ）に示すようなキャリブレーションパターンを撮像すると、上記撮像系１３の図示しないファインダによって上記キャリブレーションパターンは図５の（Ｂ）に示すように観察される。なお、図５の（Ｂ）に於いて、参照番号８−１は上記平板状ミラー１２−１及び１２−２を経て上記撮像系１３に結像した画像を、同様に参照番号８−２は上記平板状ミラー１２−４及び１２−３を経て上記撮像系１３に結像した画像をそれぞれ示している。即ち、上記平板状ミラー１２−１乃至１２−４の大きさ、配置位置、そして図示しない拘束部材による不要撮像領域の排除によって、上記のようなステレオ光学系無しに撮像系１３によって撮像する場合にファインダで観察可能な最大撮像領域１４に対して、その内部に上記ステレオ光学系を通じて撮像された画像８−１及び８−２が存在するように、キャリブレーション装置の撮像部が構成されている。
【００８１】
そして、図５の（Ｃ）に示すキャリブレーションパターン上の仮想的な枠線１５−１及び１５−２は、上記撮像画像８−１及び８−２がキャリブレーションパターン撮像上最も良好な位置として観察された場合のファインダ上の各外枠部が、実際のキャリブレーションパターン上のどの部分の領域に当るかをそれぞれ図示したものである。逆に言うと、枠線１５−１、１５−２が実際に、キャリブレーションパターン上に撮像指示部として記載されていて、ファインダ上の画像８−１、８−２のそれぞれに境界一杯に撮像されるように操作者がキャリブレーションパターンを撮像できれば、結果的に最も良好なキャリブレーションパターン撮像が可能となる。
【００８２】
従って、本第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットでは、図５の（Ｄ）に示すように、枠線１５−１側のみの境界線が撮像指示部として記載さたキャリブレーションパターン５−１２を備えるものとして構成している。即ち、枠線１５−１、１５−２の重なった領域しかステレオ撮像は行えないので、少なくともその重なった領域だけを確保していれば良く、どちらか片方のみあれば機能的には十分であるので、本実施の形態では枠線１５−１側のみの境界線を撮像指示部としているものである。
【００８３】
このように、上記ステレオ光学系を経て撮像される異なる光路を経た画像の内どちらか一方のみの画像に注目して正しいキャリブレーションパターン撮像アングルを設定できるようにしている。
【００８４】
図６の（Ａ）は、本発明の第６の実施の形態の第１の変形例を示す図である。本第１の変形例に於いては、そもそも撮像しない境界（枠線１５−１）の外側には、パターンを記載しないことにより、撮像指示部とした例である。これにより、無駄なパターン記載領域を少なくすることが可能になる。
【００８５】
更に、本第６の実施の形態の第２の変形例として、図６の（Ｂ）では、境界（枠線１５−１）の外部はそもそも撮像しないので、キャリブレーションパターンユニットの構造自体がこの境界となるよう構成したものである。これによって、キャリブレーションパターンサイズとしては必要最低限のサイズの物となり、携帯、保管性の優れたキャリブレーションパターンユニットが提供可能となる。
【００８６】
本第６の実施の形態の第３の変形例は、図６の（Ｃ）に示すように、境界（枠線１５−１）の内部と外部の下地の色を異ならせ撮像指示部としたキャリブレーションパターンを有するキャリブレーションパターンユニットである。これによって、撮像アングル調整の視認性が高まる。
【００８７】
図６の（Ｄ）は、本第６の実施の形態の第４の変形例を示す図であり、図示しない境界（枠線１５−１）の各コーナー部１５−１’に、所謂「トンボ」の形態で撮像指示部を記載したキャリブレーションパターンを有するキャリブレーションパターンユニットである。この第４の変形例によれば、キャリブレーションパターン本来のパターンに対する情報劣化の影響を最も低くしてガイダンス機能を付与できる。
【００８８】
なお、上記第６の実施の形態及びその第１乃至第４の変形例では、上記ステレオ光学系によって二分され撮像された一方の画像のみに対して撮像指示部を設けた例を示したが、これらに対して両方の画像に対して撮像指示部を設けることも可能である。上記第６の実施の形態、第６の実施の形態の第１の変形例乃至第４にそれぞれに対応する両方の画像に対する撮像指示部を設けた例をそれぞれ図７の（Ａ）乃至図７の（Ｅ）に示す。また、第４の変形例については、図７の（Ｅ）に代えて、図７の（Ｆ）に示すようにしても良い。
【００８９】
このように両者の画像に対応する撮像指示部を設けることによって、ステレオ光学系の光学系に対する設置などに、より精度を要する場合などは有効にキャリブレーションパターン撮像が可能になる。
【００９０】
その他の作用は、前述した第６の実施の形態、第６の実施の形態の第１の変形例及至第４の変形例と同等であるため説明は省略する。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、最適なキャリブレーションデータを取得するという観点で撮り誤りが無く、且つ、携行や梱包、保管に便利な形態を持ったキャリブレーションパターンユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はキャリブレーションパターンを説明するための図、（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す斜視図であり、（Ｃ）は第１の実施の形態に係るキャリブレーションユニットのキャリブレーションパターンを撮像系のファインダで観察した様子を示す図である。
【図２】（Ａ）は本第２の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す図、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの変形例を示す図、（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す斜視図、（Ｄ）は第３の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第１の変形例を示す図であり、（Ｅ）は第３の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第２の変形例を示す図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す図、（Ｂ）は第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第１の変形例を示す図、（Ｃ）は第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第２の変形例を示す図、（Ｄ）は第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第３の変形例を示す図であり、（Ｅ）は第４の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第４の変形例を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第５の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す斜視図であり、（Ｂ）は第５の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの変形例を示す図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの適用されるキャリブレーション装置の撮像部の構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の構成の撮像部における撮像系のファインダによって観察されるキャリブレーションパターンの画像を示す図、（Ｃ）はキャリブレーションパターンユニット上の（Ｂ）に示す画像に対応する部分を説明するための図であり、（Ｄ）は第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットを示す図である。
【図６】（Ａ）は第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第１の変形例を示す図、（Ｂ）は第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第２の変形例を示す図、（Ｃ）は第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第３の変形例を示す図であり、（Ｄ）は第６の実施の形態に係るキャリブレーションパターンユニットの第４の変形例を示す図である。
【図７】図５の（Ｂ）に示す観察されるキャリブレーションパターンの画像の両者に対応する撮像指示部を設けた場合を説明するための図で、（Ａ）はその場合の図５の（Ｄ）に対応する図、（Ｂ）はその場合の図６の（Ａ）に対応する図、（Ｃ）はその場合の図６の（Ｂ）に対応する図、（Ｄ）はその場合の図６の（Ｃ）に対応する図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）はそれぞれその場合の図６の（Ｄ）に対応する図である。
【符号の説明】
１ 黒丸大
２ 黒丸小
３ 面交差線
４ 外郭境界線
５、５−１〜５−１０、５−１１−Ａ、５−１１−Ｂ、５−１２ キャリブレーションパターン
５−１１−Ａ−１ 穴
５−１１−Ｂ−１ 楕円形状
６ 撮像系
７ 相対位置姿勢固定部
８、８−１、８−２ 画像
９ 境界線
９−１〜９−６ トンボ
１０ 撮像指示部
１１ 撮像位置
１２−１〜１２−４ 平板状ミラー
１３ 撮像系
１４ 最大撮像領域
１５−１、１５−２ 枠線
１５−１’ コーナー部

Claims (13)

1. 撮像手段で撮像することによって前記撮像手段の撮像系の補正情報を取得するためのキャリブレーションパターンユニットであって、
   三次元的に配置された複数の平面上または一つ以上の曲面上に所定のパターンが形成されたキャリブレーションパターンと、
   前記キャリブレーションパターンを撮像する際に、前記キャリブレーションパターンに対して前記撮像系が予め設定した位置または姿勢となるようにする手段と、
   を有することを特徴とするキャリブレーションパターンユニット。
2. 前記撮像系が予め設定した位置または姿勢となるようにする手段は、前記キャリブレーションパターンと前記撮像手段の相対位置及び姿勢を固定する相対位置姿勢固定部である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パターンユニット。
3. 前記撮像系が予め設定した位置または姿勢となるようにする手段は、前記キャリブレーションパターンを撮像する際に前記撮像系が所定の位置または姿勢となるように指示する手段である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パターンユニット。
4. 前記キャリブレーションパターンを撮像する際に前記撮像系が所定の位置または姿勢となるように指示する手段は、当該キャリブレーションパターンの一部分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パターンユニット。
5. 前記キャリブレーションパターンは、球または楕円または概正多面体またはそれらの何れかの一部で構成された面上に形成されることを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーションパターンユニット。
6. 前記キャリブレーションパターンの一部分は、撮像すべき領域を指示する撮像領域指示部であることを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーションパターンユニッ卜。
7. 前記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
   前記撮像領域指示部は、前記複数の撮像系の内の一つの撮像系にのみ対応するものであることを特徴とする請求項６に記載のキャリブレーションパターンユニット。
8. 前記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
   前記撮像領域指示部は、前記複数の撮像系に対応するものであることを特徴とする請求項６に記載のキャリブレーションパターンユニット。
9. 前記撮像領域指示部は、前記キャリブレーションパターンに記載されていることを特徴とする請求項６に記載のキャリブレーションパターンユニット。
10. 前記キャリブレーションパターンの一部分は、前記キャリブレーションパターンに対する前記撮像手段の姿勢を指示する撮像姿勢指示部であることを特徴とする請求項６に記載のキャリブレーションパターンユニット。
11. 前記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
    前記撮像姿勢指示部は、前記複数の撮像系の内の一つの撮像系にのみ対応するものである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パターンユニット。
12. 前記撮像手段は、複数の視点からの撮像対象の撮像を可能とする複数の撮像系を有し、
    前記撮像姿勢指示部は、前記複数の撮像系に対応するものである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パターンユニット。
13. 前記撮像姿勢指示部は、前記撮像手段がキャリブレーションのための撮像を行う際の前記撮像手段の光軸の方向に伸びた棒状の指示部材である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パターンユニット。

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