JP5235842B2 - 光学系パラメータ校正装置、光学系パラメータ校正方法、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents
光学系パラメータ校正装置、光学系パラメータ校正方法、プログラム、及び記録媒体 Download PDFInfo
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まず、プロジェクタ・カメラシステムの射影幾何の基本原理とその原理に基づく計算アルゴリズムとについて説明する。なお、カメラ、スクリーン(被写体)、プロジェクタの位置関係は、前述した図10に示した通りであるので、図10を参照して説明する。
次に、本発明の第1実施形態について説明する。
図5は、本第1実施形態によるプロジェクタ・カメラシステム校正装置の構成を示すブロック図である。プロジェクタ・カメラシステム校正装置10は、サンプル点設定部11、画像入力部12、平面射影推定部13、サンプル点補正部14、参照点抽出部15、パラメータ推定部16から構成される。
図6は、本第1実施形態によるプロジェクタ・カメラシステム校正装置の動作を説明するためのフローチャートである。まず、各点の既知の座標値P(q) j=(X(q) j,Y(q) j,0)、j=1,2,…,Nを設定する(ステップS10)。次に、カメラ観測で得た画像からターゲット点の2次元座標p(q) j=(x(q) j,y(q) j)を測定する(ステップS11)。次に、上記2つの座標の対応点から、数式(4)の関係に基づいて、最小二乗法を用いて、平面射影変換Hscを求める(ステップS12)。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本第2実施形態は、プロジェクタ3から投影された点の位置をカメラ1で観測し、その両者の対応点からプロジェクタ3のパラメータとカメラ1のパラメータとを用いて、3次元計測を行うことを特徴としている。
図8は、本第2実施形態によるプロジェクタ・カメラシステム校正装置の3次元計測処理部17の動作を説明するためのフローチャートである。3次元計測処理部17では、まず、プロジェクタ3に2次元座標p’j=(x’j,y’j)をセットする(ステップS30)。この点は、プロジェクタ3から投影され、被写体のある点へ照射される(ステップS31)。なお、被写体は、スクリーン2以外の任意の静止物体であるとする。プロジェクタ3からのp’jの光が被写体上の、ある点Pj=(Xj,Yj,Zj)に投影されたとする。本第2実施形態では、この3次元座標(Xj,Yj,Zj)を計測するものである。
2 スクリーン
3 プロジェクタ
10 プロジェクタ・カメラシステム校正装置
11 サンプル点設定部
12 画像入力部
13 平面射影推定部
14 サンプル点補正部
15 参照点抽出部
16 パラメータ推定部
17 3次元計測処理部
Claims (6)
- 光学投影装置と画像入力装置によって被写体を取り囲むように配置されたプロジェクタ・カメラシステムの前記光学投影装置の第1のパラメータ、及び前記画像入力装置の第2のパラメータを校正する光学系パラメータ校正装置であって、
スクリーン上の幾何情報が既知であるターゲット点を、前記画像入力装置から第1の画像として入力するとともに、前記光学投影装置から前記スクリーン上に照射したサンプル点を前記画像入力装置から第2の画像として入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段により入力された前記第1の画像、及び前記第2の画像上に設定された所定の2次元座標系における双方の座標値の対応関係に基づいて、前記光学投影装置から照射されるサンプル点の位置が前記スクリーン上のターゲット点の位置と一致するように、前記光学投影装置に設定するサンプル点の2次元座標を補正するサンプル点補正手段と、
前記画像入力手段により入力された前記ターゲット点に対する第1の画像から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するための第1の参照点を抽出するとともに、前記サンプル点補正手段によって補正されたサンプル点に対する第2の画像から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するための第2の参照点を抽出する参照点抽出手段と、
前記参照点抽出手段により抽出された第1の参照点の2次元座標から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するとともに、前記参照点抽出手段により抽出された第2の参照点の2次元座標から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するパラメータ推定手段と
を備えることを特徴とする光学系パラメータ校正装置。 - 前記光学投影装置から被写体に照射される対応点の2次元座標を変更しながら、その投影像を前記画像入力装置で測定することを逐次的に行わせ、その都度、前記画像入力手段により入力される第1の画像と前記第2の画像とから前記パラメータ推定手段により推定される、前記画像入力装置の第1のパラメータと前記光学投影装置の第2のパラメータ、及び、前記画像入力装置の姿勢・位置情報と前記光学投影装置の姿勢・位置情報に基づいて、前記対応点の3次元座標を計測する3次元計測処理手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の光学系パラメータ校正装置。
- 前記画像入力手段により入力された前記第1の画像と前記第2の画像との2次元座標値を測定し、それら画像座標値の対応関係から、前記スクリーンと前記画像入力装置間、前記光学投影装置と前記スクリーン間の平面射影変換をそれぞれ推定する平面射影推定手段を更に備え、
前記サンプル点補正手段は、
前記平面射影推定手段により推定された平面射影変換に基づいて、前記光学投影装置から照射されるサンプル点の位置が前記スクリーン上のターゲット点の位置と一致するように、前記光学投影装置に設定するサンプル点の2次元座標を補正する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光学系パラメータ校正装置。 - 光学投影装置と画像入力装置によって被写体を取り囲むように配置されたプロジェクタ・カメラシステムの前記光学投影装置の第1のパラメータ、及び前記画像入力装置の第2のパラメータを校正する光学系パラメータ校正方法であって、
スクリーン上の幾何情報が既知であるターゲット点を、前記画像入力装置から第1の画像として入力するとともに、前記光学投影装置から前記スクリーン上に照射したサンプル点を前記画像入力装置から第2の画像として入力するステップと、
前記第1の画像、及び前記第2の画像上に設定された所定の2次元座標系における双方の座標値の対応関係に基づいて、前記光学投影装置から照射されるサンプル点の位置が前記スクリーン上のターゲット点の位置と一致するように、前記光学投影装置に設定するサンプル点の2次元座標を補正するステップと、
前記ターゲット点に対する第1の画像から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するための第1の参照点を抽出するとともに、前記補正されたサンプル点に対する第2の画像から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するための第2の参照点を抽出するステップと、
前記第1の参照点の2次元座標から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するとともに、前記第2の参照点の2次元座標から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するステップと
を含むことを特徴とする光学系パラメータ校正方法。 - 光学投影装置と画像入力装置によって被写体を取り囲むように配置されたプロジェクタ・カメラシステムの前記光学投影装置の第1のパラメータ、及び前記画像入力装置の第2のパラメータを校正する光学系パラメータ校正装置のコンピュータに、
スクリーン上の幾何情報が既知であるターゲット点を、前記画像入力装置から第1の画像として入力するとともに、前記光学投影装置から前記スクリーン上に照射したサンプル点を前記画像入力装置から第2の画像として入力する画像入力機能、
前記画像入力機能により入力された前記第1の画像、及び前記第2の画像上に設定された所定の2次元座標系における双方の座標値の対応関係に基づいて、前記光学投影装置から照射されるサンプル点の位置が前記スクリーン上のターゲット点の位置と一致するように、前記光学投影装置に設定するサンプル点の2次元座標を補正するサンプル点補正機能、
前記画像入力機能により入力された前記ターゲット点に対する第1の画像から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するための第1の参照点を抽出するとともに、前記サンプル点補正機能によって補正されたサンプル点に対する第2の画像から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するための第2の参照点を抽出する参照点抽出機能、
前記参照点抽出機能により抽出された第1の参照点の2次元座標から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するとともに、前記参照点抽出機能により抽出された第2の参照点の2次元座標から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するパラメータ推定機能
を実現させることを特徴とするプログラム。 - 光学投影装置と画像入力装置によって被写体を取り囲むように配置されたプロジェクタ・カメラシステムの前記光学投影装置の第1のパラメータ、及び前記画像入力装置の第2のパラメータを校正する光学系パラメータ校正装置のコンピュータに、
スクリーン上の幾何情報が既知であるターゲット点を、前記画像入力装置から第1の画像として入力するとともに、前記光学投影装置から前記スクリーン上に照射したサンプル点を前記画像入力装置から第2の画像として入力するステップと、
前記第1の画像、及び前記第2の画像上に設定された所定の2次元座標系における双方の座標値の対応関係に基づいて、前記光学投影装置から照射されるサンプル点の位置が前記スクリーン上のターゲット点の位置と一致するように、前記光学投影装置に設定するサンプル点の2次元座標を補正するステップと、
前記ターゲット点に対する第1の画像から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するための第1の参照点を抽出するとともに、前記補正されたサンプル点に対する第2の画像から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するための第2の参照点を抽出するステップと、
前記第1の参照点の2次元座標から、前記画像入力装置の第1のパラメータを推定するとともに、前記第2の参照点の2次元座標から、前記光学投影装置の第2のパラメータを推定するステップと
を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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