JP5319478B2 - Method for calculating position of camera device - Google Patents

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Description

本発明は、映画、テレビ等で撮影を行う際に用いられるカメラ装置の位置算出方法および位置算出装置に関し、特に、コンピュータグラフィック(CG)画像と実写像の合成に好適なカメラ装置の位置算出方法に関する。   The present invention relates to a position calculation method and a position calculation apparatus for a camera device used when shooting on a movie, a television or the like, and in particular, a position calculation method for a camera device suitable for combining a computer graphic (CG) image and a real map. About.

例えば、バーチャルスタジオにおいては、スタジオ内にてカメラがとらえた実写映像と、その背景として、あるいは演出として生成されたコンピューターグラフィックス(CG)とを、そのカメラ位置から見た三次元的位置関係を維持しながら連動させる場合、CG座標系の中でカメラの位置を算出する必要がある。すなわち、CG座標系の中でカメラの位置が決定されれば、カメラ、被写体、CGの相互位置関係を計算することができ、カメラの被写体とCGとを三次元的位置関係を維持しながら連動させることができる。   For example, in a virtual studio, a three-dimensional positional relationship of a live-action image captured by a camera in a studio and computer graphics (CG) generated as a background or production as viewed from the camera position. When interlocking while maintaining, it is necessary to calculate the position of the camera in the CG coordinate system. That is, if the camera position is determined in the CG coordinate system, the mutual positional relationship between the camera, the subject, and the CG can be calculated, and the camera subject and the CG are linked while maintaining the three-dimensional positional relationship. Can be made.

このようなことを考慮した技術として、特許文献1には、床面に基準位置を設定し、基準位置から互いに直交するように床面に第1および第2のラインを形成し、第1のラインを検出する2つの第1のセンサーと第2のラインを検出する1つの第2のセンサーとをカメラの移動架台に取り付け、2つの第1のセンサーがそれぞれ第1のラインを通過したときの移動量、および第2のセンサーが第2のラインを通過したときの移動量に基づいてカメラ位置および自転角度を算出して位置合わせ(キャリブレーション)を行う技術が開示されている。   As a technique in consideration of such a situation, in Patent Document 1, a reference position is set on the floor surface, and first and second lines are formed on the floor surface so as to be orthogonal to each other from the reference position. When two first sensors that detect a line and one second sensor that detects a second line are attached to the moving frame of the camera, the two first sensors pass through the first line, respectively. There is disclosed a technique for performing alignment by calculating a camera position and a rotation angle based on a movement amount and a movement amount when a second sensor passes a second line.

特開2002−204378号公報JP 2002-204378 A

上記特許文献1の技術を用いることにより、CG座標系において正確にカメラ装置の位置を把握してキャリブレーションすることができるが、以下のような問題点がある。   By using the technique of the above-mentioned Patent Document 1, it is possible to accurately grasp and calibrate the position of the camera device in the CG coordinate system, but there are the following problems.

すなわち、基準位置から互いに直交するように床面に第1および第2のラインを精度良く形成するために、特別なシート(原点シート)を設置する必要があり、このようなシートを設置できるスペースのあるところに適用が限定されてしまうとともに、この原点シートを番組収録時にカメラの視野に入らないように設置する等の配慮が必要となる。   That is, in order to accurately form the first and second lines on the floor so as to be orthogonal to each other from the reference position, it is necessary to install a special sheet (origin sheet), and a space where such a sheet can be installed. However, the application is limited to a certain place, and it is necessary to consider the installation of the origin sheet so that it does not enter the field of view of the camera when the program is recorded.

また、キャリブレーションの度、原点シートが設置してある位置までカメラ装置の架台を移動する必要があり、複数台のカメラ装置の位置合わせを行う場合には、全てのカメラ装置を原点シートが設置してある位置まで移動させなければならず、煩雑である。複数の原点シートを設置することも可能であるが、原点シート相互の座標系を合わせることは手間と時間がかかってしまう。また、この特許文献1の技術は、移動できないカメラ装置には適用できない。   Also, it is necessary to move the camera device base to the position where the origin sheet is installed at every calibration. When aligning multiple camera devices, the origin sheet is installed on all camera devices. It must be moved to a certain position, which is complicated. Although it is possible to install a plurality of origin sheets, matching the coordinate systems of the origin sheets takes time and effort. Further, the technique of Patent Document 1 cannot be applied to a camera device that cannot move.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、CG座標系におけるカメラ装置の位置を特別な治具を用いることなく、簡易に算出することができ、移動できないカメラ装置にも適用することができるカメラ装置の位置算出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can easily calculate the position of the camera device in the CG coordinate system without using a special jig, and can also be applied to a camera device that cannot move. An object of the present invention is to provide a position calculation method for a camera device.

上記課題を解決するために、本発明は、テレビカメラを有するカメラ装置による実写映像とコンピュータグラフィック(CG)映像とを合成する際の、CG座標系におけるカメラ装置の位置を算出するカメラ装置の位置算出方法であって、CG座標系での位置がわかっている2点を設定する工程と、前記2点のうち第1点を前記カメラ装置により撮像する工程と、前記第1点を撮像した際の前記カメラ装置のパン角度、チルト角度、テレビカメラの高さを検出し、これらに基づいてカメラ装置座標系での前記第1点の位置を求める工程と、前記2点のうち第2点を前記カメラ装置により撮像する工程と、前記第2点を撮像した際の前記カメラ装置のパン角度、チルト角度、テレビカメラの高さを検出し、これらに基づいてカメラ装置座標系での前記第2点の位置を求める工程と、前記カメラ装置座標系における前記第1点および前記第2点の位置から、カメラ装置座標系に対するCG座標系の回転角度を求める工程と、前記回転角度に基づいて、前記CG座標系における前記カメラ装置の位置を算出する工程とを有することを特徴とするカメラ装置の位置算出方法を提供する。 In order to solve the above-described problem, the present invention relates to a position of a camera device that calculates a position of the camera device in a CG coordinate system when a live-action image and a computer graphic (CG) image are synthesized by a camera device having a television camera. A calculation method, the step of setting two points whose positions in the CG coordinate system are known, the step of imaging the first point of the two points by the camera device, and the case of imaging the first point Detecting a pan angle, a tilt angle, and a height of the television camera of the camera device, and obtaining a position of the first point in the camera device coordinate system based on the detected pan angle, a tilt angle, and a second point of the two points. The step of imaging by the camera device, and the pan angle, tilt angle, and height of the television camera when the second point is imaged are detected, and based on these, the camera device coordinate system is detected. Obtaining a position of the second point; obtaining a rotation angle of a CG coordinate system with respect to the camera apparatus coordinate system from positions of the first point and the second point in the camera apparatus coordinate system; and And a step of calculating the position of the camera device in the CG coordinate system.

本発明によれば、CG座標系での位置がわかっている2点を設定し、これらに基づいて、CG座標系におけるカメラ装置の位置を算出するので、原点シートのような治具やセンサーを用いる必要がなく、カメラ装置により映像を捕らえられる場所ならばどこでも簡易にキャリブレーションを行うことができる。キャリブレーションの度、原点シートが設置してある位置までカメラ装置を移動する必要がなく、CG座標系での2点が撮像できれば、いつでも、何台のカメラ装置でも、その場所でキャリブレーションを実行することができる。さらに、2点が撮像できればよいので、移動できないカメラ装置にも適用が可能である。   According to the present invention, two points whose positions in the CG coordinate system are known are set, and based on these, the position of the camera device in the CG coordinate system is calculated. There is no need to use it, and calibration can be easily performed anywhere where an image can be captured by the camera device. It is not necessary to move the camera device to the position where the origin sheet is installed each time calibration is performed, and if two points in the CG coordinate system can be imaged, any number of camera devices can be calibrated at that location at any time can do. Furthermore, since it is sufficient that two points can be imaged, the present invention can be applied to a camera device that cannot move.

本発明の一実施形態に係るカメラ装置の位置算出方法が適用されるCG合成システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the CG synthetic | combination system with which the position calculation method of the camera apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係るカメラ装置の位置算出方法に用いられるカメラ装置の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the camera apparatus used for the position calculation method of the camera apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るカメラ装置の位置算出方法に用いられるカメラ装置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the camera apparatus used for the position calculation method of the camera apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るカメラ装置の位置算出方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the position calculation method of the camera apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. カメラ装置により点Aを撮像したときのカメラ装置座標系でのA点の位置と、パン角度α、チルト角度β、カメラ高さhとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the position of A point in a camera apparatus coordinate system when a point A is imaged with a camera apparatus, pan angle (alpha), tilt angle (beta), and camera height h. カメラ装置座標系におけるA点およびB点の位置から、カメラ装置座標系に対するCG座標系の回転角度θを求める方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating | requiring rotation angle (theta) of the CG coordinate system with respect to a camera apparatus coordinate system from the position of A point and B point in a camera apparatus coordinate system. CG座標系におけるカメラ装置の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the camera apparatus in CG coordinate system.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
ここでは、本発明の一実施形態に係るカメラ装置の位置算出方法が適用されるCG合成システムについて説明する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
Here, a CG synthesis system to which the camera apparatus position calculation method according to an embodiment of the present invention is applied will be described.

図1は、このようなCG合成システムの概略構成を示すブロック図である。このCG合成システムは、実写映像を撮像するカメラ装置1と、カメラ装置1のパ
ラメータ(パン角度、チルト角度、カメラ高さ)を検出するパラメータ検出部2と、カメラ装置1のCG座標系での位置を算出する位置算出部3と、制御部4と、実写像とCGとを合成するモニタからなる画像合成部5とを有しており、CG座標系にある被写体7をカメラ装置1で撮像し、その実写映像及びCG座標系に配置されたCG画像を合成した映像を出力するものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of such a CG synthesis system. The CG synthesis system includes a camera device 1 that captures a real image, a parameter detection unit 2 that detects parameters (pan angle, tilt angle, camera height) of the camera device 1, and a CG coordinate system of the camera device 1. The camera includes a position calculation unit 3 that calculates a position, a control unit 4, and an image composition unit 5 that includes a monitor that synthesizes a real map and CG. The camera device 1 captures an object 7 in the CG coordinate system. Then, an image obtained by synthesizing the actual image and the CG image arranged in the CG coordinate system is output.

カメラ装置1は、図2、3に示すように、スタジオの床面を走行する移動架台としてのペデスタル12と、その上に設けられた雲台13と、雲台13の上に搭載されたTVカメラ14とを有し、TVカメラ14は雲台13により旋回および傾動可能となっている。なお、参照符号15はペデスタルの移動方向を変えるハンドルであり、16はTVカメラ14を傾動または旋回させるときのレバーである。ペデスタル12には、その底部に3つの走行用の車輪17が設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the camera device 1 includes a pedestal 12 as a moving base that travels on the floor of a studio, a pan head 13 provided on the pedestal 12, and a TV mounted on the pan head 13. The TV camera 14 can be turned and tilted by the camera platform 13. Reference numeral 15 is a handle for changing the moving direction of the pedestal, and 16 is a lever for tilting or turning the TV camera 14. The pedestal 12 is provided with three traveling wheels 17 at the bottom thereof.

このようなCG合成システムによる撮影では、カメラ装置1を予め外部より入力された位置に配置するが、カメラ装置1がとらえた実写映像と、CGとを、カメラ装置1の位置から見た三次元的位置関係を維持しながら連動させる場合、CG座標系の中でカメラ装置1の位置を算出する必要がある。そのため、本実施形態では、位置算出部3において、カメラ装置1により撮像した映像とパラメータ検出部2により検出したカメラ装置1のパラメータとに基づいてカメラ装置1のCG座標系での位置を算出し、キャリブレーションを行う。具体的には、位置算出部3は、後述するように、CG座標系での位置がわかっているA、B2点を所定位置にあるカメラ装置1で撮像した際に、パラメータ検出部2で検出されたパラメータ情報と、A点およびB点のCG座標系での位置情報とに基づいて、カメラ装置1のCG座標系での位置を算出する。   In such a CG synthesis system, the camera device 1 is placed at a position input from the outside in advance. However, a real image captured by the camera device 1 and a CG are viewed in three dimensions from the position of the camera device 1. When interlocking while maintaining the target positional relationship, it is necessary to calculate the position of the camera device 1 in the CG coordinate system. Therefore, in the present embodiment, the position calculation unit 3 calculates the position of the camera device 1 in the CG coordinate system based on the image captured by the camera device 1 and the parameters of the camera device 1 detected by the parameter detection unit 2. Perform calibration. Specifically, as will be described later, the position calculation unit 3 detects the points A and B2 whose positions in the CG coordinate system are captured by the camera device 1 at a predetermined position. The position of the camera device 1 in the CG coordinate system is calculated based on the parameter information thus obtained and the position information in the CG coordinate system of the points A and B.

制御部4は、外部より指令を受けて、カメラ装置1と画像合成部5とを制御する。また、撮影開始時または撮影の途中で、外部からの指令により位置算出部3にキャリブレーション実行指令を出力する。具体的には、パラメータ検出部2で検出したパラメータまたは画像合成部5においてモニタされた映像に基づいてカメラ装置1の位置および角度を制御し、画像合成部5における画像合成を制御する。また、受け取ったパラメータ検出部2の検出情報を位置算出部3に送出する。   The control unit 4 receives a command from the outside and controls the camera device 1 and the image composition unit 5. Further, a calibration execution command is output to the position calculation unit 3 by an external command at the start of shooting or during shooting. Specifically, the position and angle of the camera device 1 are controlled based on the parameter detected by the parameter detection unit 2 or the video monitored by the image synthesis unit 5, and the image synthesis in the image synthesis unit 5 is controlled. The received detection information of the parameter detection unit 2 is sent to the position calculation unit 3.

次に、このように構成されるCG合成システムにおけるカメラ装置1の位置算出方法について図4のフローチャートを参照して説明する。   Next, a method for calculating the position of the camera device 1 in the CG composition system configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、CG座標系での位置が分かっているA点、B点の2点を設定する(ステップ1)。このとき、第1点であるA点をCG座標系の原点(0,0)にとり、第2点であるB点をCG座標系のX軸の点(0,x)にとることが好ましい。具体的には、これらA点、B点を例えばスタジオ床面にとり、Pタイルの目地上にテープなどで目印をつける。   First, two points of points A and B whose positions in the CG coordinate system are known are set (step 1). At this time, it is preferable to take the first point A as the origin (0, 0) of the CG coordinate system and the second point B as the point (0, x) of the CG coordinate system. Specifically, these points A and B are taken, for example, on the floor of a studio, and marks are placed on the surface of the P tile with tape or the like.

次に、制御部4によりカメラ装置1のパラメータ(パン角度、チルト角度、カメラ高さ)を制御し、あるいはカメラマンの操作によって、TVカメラ14の中央にA点を位置させるようにしてカメラ装置1によりA点を撮像する(ステップ2)。   Next, the camera unit 1 controls the parameters (pan angle, tilt angle, camera height) of the camera device 1 by the control unit 4 or positions the point A in the center of the TV camera 14 by the operation of the cameraman. To image point A (step 2).

その時得られるパラメータ(パン角度α、チルト角度β、カメラ高さh)を検出し、これらに基づいて位置検出部3で演算し、移動架台12の座標系(カメラ装置座標系)でのA点の位置を求める(ステップ3)。   The parameters (pan angle α, tilt angle β, camera height h) obtained at that time are detected and calculated by the position detection unit 3 based on these parameters, and point A in the coordinate system (camera device coordinate system) of the movable platform 12 Is determined (step 3).

具体的には、カメラ装置1の位置をカメラ装置座標系の原点とすると、カメラ装置座標系での点A(x、y)を以下のようにして求めることができる。つまり、図5(a)に示すように、A点はパン角度がαであるから、カメラ装置座標系の点Aは、Y軸から角度α傾いた原点を通る直線上の長さLの位置に位置し、図5(b)に示すように、長さLは、カメラ高さhとチルト角度βからL=h/tanβと算出することができる。したがって、カメラ装置座標系での点A(x,y)のx、yは以下のようになる。
x=L・sinα/tanβ
y=L・cosα/tanβ
Specifically, assuming that the position of the camera device 1 is the origin of the camera device coordinate system, the point A (x, y) in the camera device coordinate system can be obtained as follows. That is, as shown in FIG. 5A, since the pan angle of point A is α, the point A in the camera apparatus coordinate system is a position of a length L on a straight line passing through the origin inclined at an angle α from the Y axis. As shown in FIG. 5B, the length L can be calculated as L = h / tan β from the camera height h and the tilt angle β. Accordingly, x and y of the point A (x, y) in the camera device coordinate system are as follows.
x = L · sin α / tan β
y = L · cos α / tan β

次に、制御部4によりカメラ装置1のパラメータ(パン角度、チルト角度、カメラ高さ)を制御し、あるいはカメラマンの操作によって、TVカメラ14の中央にB点を位置させるようにしてB点を撮像する(ステップ4)。   Next, the control unit 4 controls the parameters (pan angle, tilt angle, camera height) of the camera device 1, or the B point is set so that the B point is located at the center of the TV camera 14 by the operation of the cameraman. An image is taken (step 4).

その時得られるパラメータ(パン角度α′、チルト角度β′、カメラ高さh′)を検出し、これらに基づいて位置検出部3で演算し、カメラ装置座標系でのB点の位置を求める(ステップ5)。   Parameters (pan angle α ′, tilt angle β ′, camera height h ′) obtained at that time are detected, and based on these, the position detection unit 3 calculates and obtains the position of point B in the camera device coordinate system ( Step 5).

このときは、カメラ装置座標系での原点からB点までの長さをL′とし、A点の場合と同様にして、カメラ装置座標系での点B(x′,y′)を求めると、x′、y′は、以下のようになる。
x′=L′・sinα′/tanβ′
y′=L′・cosα′/tanβ′
At this time, the length from the origin to the point B in the camera device coordinate system is L ′, and the point B (x ′, y ′) in the camera device coordinate system is obtained in the same manner as in the case of the point A. , X ′, y ′ are as follows.
x ′ = L ′ · sin α ′ / tan β ′
y ′ = L ′ · cos α ′ / tan β ′

次に、カメラ装置座標系におけるA点およびB点の位置から、カメラ装置座標系に対するCG座標系の回転角度θを求める(ステップ6)。すなわち、カメラ装置座標系におけるA点およびB点を求めることにより、図6に示すように、カメラ装置座標系にCG座標系のx軸が描かれ、カメラ装置座標系に対するCG座標系の回転角度θは、以下の式から算出される。
tanθ=(y′−y)/(x′−x)
Next, the rotation angle θ of the CG coordinate system with respect to the camera device coordinate system is obtained from the positions of the points A and B in the camera device coordinate system (step 6). That is, by obtaining the points A and B in the camera device coordinate system, as shown in FIG. 6, the x axis of the CG coordinate system is drawn in the camera device coordinate system, and the rotation angle of the CG coordinate system with respect to the camera device coordinate system θ is calculated from the following equation.
tan θ = (y′−y) / (x′−x)

そして、CG座標系におけるカメラ装置1の平面位置は図7に示すようになり、回転角度θと上記計算結果から、CG座標系におけるカメラ装置1の位置C(Cx,Cy)を求める(ステップ7)。   Then, the planar position of the camera device 1 in the CG coordinate system is as shown in FIG. 7, and the position C (Cx, Cy) of the camera device 1 in the CG coordinate system is obtained from the rotation angle θ and the calculation result (step 7). ).

このときのCx,Cyは、図7からも明らかなように、以下の式から算出することができる。
Cx=−L・sin(α+θ)=−h・sin(α+θ)/tanβ
Cy=−L・cos(α+θ)=−h・cos(α+θ)/tanβ
Cx and Cy at this time can be calculated from the following equations, as is apparent from FIG.
Cx = −L · sin (α + θ) = − h · sin (α + θ) / tan β
Cy = −L · cos (α + θ) = − h · cos (α + θ) / tan β

以上のようにして、CG座標系におけるカメラ装置1の位置Cを把握することができる。   As described above, the position C of the camera device 1 in the CG coordinate system can be grasped.

そして、このCG座標系におけるカメラ装置1の位置算出結果に基づいてキャリブレーションを行い、制御部4による制御により、あるいはカメラマンの操作により、カメラ装置1による実写映像とCGとを合成する。このとき、CG座標系におけるカメラ装置1の位置が求められているので、実写映像とCGとがずれることなくこれらを合成することができる。   Then, calibration is performed based on the position calculation result of the camera device 1 in the CG coordinate system, and the photographed image by the camera device 1 and the CG are synthesized by the control by the control unit 4 or the operation of the cameraman. At this time, since the position of the camera device 1 in the CG coordinate system is obtained, it is possible to synthesize these without causing the real image and the CG to shift.

本実施形態では、このようにカメラ装置1の映像を利用してCG座標系でのカメラ装置1の位置を算出してキャリブレーションを行うので、上述した特許文献1の技術のように、原点シートのような治具やセンサーを用いる必要がなく、カメラ装置1により映像を捕らえられる場所ならばどこでも簡易にキャリブレーションを行うことができる。また、本実施形態のように、CG原点位置を第1点としてキャリブレーションを行うことができ、これにより、特許文献1の技術では必要であった、原点シート上での基準位置とCG原点とを合わせる作業を不要とすることができる。   In the present embodiment, calibration is performed by calculating the position of the camera device 1 in the CG coordinate system using the image of the camera device 1 as described above, and thus the origin sheet as in the technique of Patent Document 1 described above. It is not necessary to use a jig or a sensor such as that described above, and calibration can be easily performed anywhere where an image can be captured by the camera device 1. Further, as in the present embodiment, the calibration can be performed with the CG origin position as the first point, and thereby, the reference position on the origin sheet and the CG origin, which are necessary in the technique of Patent Document 1, are obtained. It is possible to eliminate the work of combining the two.

また、本実施形態では、特許文献1の技術のように、キャリブレーションの度、原点シートが設置してある位置までカメラ装置の架台を移動する必要がなく、CG座標系での2点が撮像できれば、いつでも、何台のカメラ装置でも、その場所でキャリブレーションを実行することができる。さらに、特許文献1では、カメラ装置が移動することを前提としていたため、移動できないカメラ装置を用いることはできなかったが、本実施形態では2点が撮像できればよいので、移動できないカメラ装置にも適用が可能である。   In the present embodiment, unlike the technique of Patent Document 1, it is not necessary to move the frame of the camera device to the position where the origin sheet is installed each time calibration is performed, and two points in the CG coordinate system are imaged. If possible, any number of camera devices can be calibrated at that location. Furthermore, in Patent Document 1, since the camera device is assumed to move, a camera device that cannot move cannot be used. However, in this embodiment, it is sufficient that two points can be imaged. Applicable.

また、従来、キャリブレーションは、画像合成部の操作によってCGの座標と実写の三次元的位置関係を合わせることで行なってきたが、本発明によれば、専門知識を必要とする画像合成部の操作も不要となる上、カメラ装置座標系の
原点とCG座標系の原点との位置関係の測量も不要となる。
Conventionally, calibration has been performed by matching the three-dimensional positional relationship between the coordinates of the CG and the live-action image by operating the image composition unit. However, according to the present invention, the calibration of the image composition unit requiring specialized knowledge is performed. In addition to the need for operation, surveying of the positional relationship between the origin of the camera device coordinate system and the origin of the CG coordinate system is also unnecessary.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では床面の点をCG座標系の基準の2点として用いたが、被写体が移動し床面の基準点をカメラで捕らえられない場合等には、これに限らず背景のセットのある点を基準の2点としてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the floor surface point is used as two reference points of the CG coordinate system. However, when the subject moves and the floor reference point cannot be captured by the camera, the present invention is not limited to this. It is good also considering the point with a set as two reference points.

また、上記実施形態では、バーチャルスタジオのCG座標系のCG画像を合成する場合を例示したが、これに限らず、スタジアムの中継において、スタジアムの実写映像とCG画像を合成するような用途等、カメラ装置位置の測量が困難な運用においても、スタジアムの中に寸法の分かっている2点を基準点として設定すれば、カメラ装置のCG座標での位置を算出することができ、手軽に精度よくキャリブレーションすることが可能である。   Further, in the above embodiment, the case where the CG image of the CG coordinate system of the virtual studio is synthesized is exemplified. However, the present invention is not limited to this. Even in operations where it is difficult to survey the position of the camera device, if two points with known dimensions are set as reference points in the stadium, the position of the camera device in the CG coordinates can be calculated, and it is easy and accurate. It is possible to calibrate.

1…カメラ装置
2…パラメータ検出部
3…位置算出部
4…制御部
5…画像合成部
12…ペデスタル(移動架台)
14…TVカメラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camera apparatus 2 ... Parameter detection part 3 ... Position calculation part 4 ... Control part 5 ... Image composition part 12 ... Pedestal (moving stand)
14 ... TV camera

Claims (4)

テレビカメラを有するカメラ装置による実写映像とコンピュータグラフィック(CG)映像とを合成する際の、CG座標系におけるカメラ装置の位置を算出するカメラ装置の位置算出方法であって、
CG座標系での位置がわかっている2点を設定する工程と、
前記2点のうち第1点を前記カメラ装置により撮像する工程と、
前記第1点を撮像した際の前記カメラ装置のパン角度、チルト角度、テレビカメラの高さを検出し、これらに基づいてカメラ装置座標系での前記第1点の位置を求める工程と、
前記2点のうち第2点を前記カメラ装置により撮像する工程と、
前記第2点を撮像した際の前記カメラ装置のパン角度、チルト角度、テレビカメラの高さを検出し、これらに基づいてカメラ装置座標系での前記第2点の位置を求める工程と、
前記カメラ装置座標系における前記第1点および前記第2点の位置から、カメラ装置座標系に対するCG座標系の回転角度を求める工程と、
前記回転角度に基づいて、前記CG座標系における前記カメラ装置の位置を算出する工程と
を有することを特徴とするカメラ装置の位置算出方法。
A position calculation method for a camera device that calculates a position of the camera device in a CG coordinate system when a live-action image and a computer graphic (CG) image are combined by a camera device having a television camera.
Setting two points whose positions in the CG coordinate system are known;
Imaging the first point of the two points with the camera device;
Detecting a pan angle, a tilt angle, and a height of a television camera when the first point is imaged, and determining a position of the first point in a camera device coordinate system based on these,
Imaging the second point of the two points with the camera device;
Detecting a pan angle, a tilt angle, and a height of a television camera of the camera device when the second point is imaged, and obtaining a position of the second point in the camera device coordinate system based on these,
Obtaining a rotation angle of the CG coordinate system relative to the camera device coordinate system from the positions of the first point and the second point in the camera device coordinate system;
And a step of calculating a position of the camera device in the CG coordinate system based on the rotation angle.
前記第1点はCG座標系の原点であることを特徴とする請求項1に記載のカメラ装置の位置算出方法。   The method of claim 1, wherein the first point is an origin of a CG coordinate system. 前記第2点はCG座標系のX軸の任意の点であることを特徴とする請求項2に記載のカメラ装置の位置算出方法。   3. The position calculation method for a camera device according to claim 2, wherein the second point is an arbitrary point on the X axis of a CG coordinate system. 前記第1点または前記第2点を撮像する際に、前記第1点または前記第2点が前記テレビカメラの中央に位置するようにすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のカメラ装置の位置算出方法。   4. The method according to claim 1, wherein when the first point or the second point is imaged, the first point or the second point is positioned at the center of the television camera. 5. A position calculation method for the camera device according to claim 1.
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