JP5712790B2 - ラインセンサカメラのキャリブレーション装置およびキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
マーカ位置=パンタグラフ位置=架線の位置 ・・・(1)
なお、本発明において「キャリブレーション」とは、上述した通り画像分解能や画像上の位置(pixel)と実際の高さとの関係を調整することを意味する。特許文献5,6にラインセンサカメラの撮影位置を調整するキャリブレーション方法が提案されているが、本発明はこのような「ラインセンサの撮影位置を調整するキャリブレーション」とは異なる。
ただし、Lは白色領域1wおよび黒色領域1bのキャリブレーション用機材1長手方向の既知の長さ(以下、白黒幅Lという)、Hは白色領域1wおよび黒色領域1bのキャリブレーション用機材1幅方向の長さである。
キャリブレーション用画像作成部32はラインセンサカメラ2で取得した画像信号からキャリブレーション用画像を作成する。
白黒ピクセル幅抽出部34は二値化処理部33によって生成された二値化画像4から白色領域1wおよび黒色領域1bに対応するピクセル幅を白黒ピクセル幅pとして抽出する。
換算式係数最適値出力部36は換算式係数出力部35において求めた複数の「pixel→高さ」換算式の係数からなる係数群を用いて「pixel→高さ」換算式の係数の最適な値(以下、換算式の係数最適値という)を求める。
さらに、全ての時間毎に既知の手法である最小二乗法を用いて画像上のピクセル位置と実際の境界線の位置との対応点を結ぶ二次曲線(図6に実線で示す曲線)の関数(「pixel→高さ」換算式)を求める。図6に示す三つの二次曲線の関数は下記(3)式〜(5)式により示される。
tB:y=a2x2+b2x+c2 …(4)
tC:y=a3x2+b3x+c3 …(5)
ただし、y:実際の境界線の高さ、x:境界線の画像上のピクセル位置(pixel)とする。
ここで、この係数a1〜a3、b1〜b3、c1〜c3は、量子化誤差などの影響がなく、かつ二次曲線式を正確に求めることができた場合には下式(6)〜(8)を満足する。
b1=b2=b3 ・・・(7)
c1=c2=c3 ・・・(8)
必要であれば、係数cの値は図5で0mmとしたところの実際の高さを測定し、下記式(12)に代入して求めるものとする。
本実施例において、キャリブレーション実行判断部37は白黒ピクセル幅抽出部34における白黒ピクセル幅pの抽出結果に基づいてハレーションや画像ぼけが発生しているか否かを判断し、キャリブレーションを実行するかどうかを決定する。
1w 白色領域
1b 黒色領域
2 ラインセンサカメラ
3 処理用コンピュータ
4 二値化画像
31 キャリブレーション用画像作成部
32 処理パラメータ設定部
33 二値化処理部
34 白黒ピクセル幅抽出部
35 換算式係数出力部
36 換算式係数最適値出力部
37 キャリブレーション実行判断部
M1,M2 メモリ
θ 白色領域と黒色領域との境界線の傾斜角度
L 白黒幅
H 白色領域および黒色領域のキャリブレーション用機材幅方向の長さ
p1〜p5 白黒ピクセル幅
Claims (6)
- 長方形状に形成されその表面に白色領域と黒色領域とを交互に配されてスライド可能なキャリブレーション用機材と、
前記キャリブレーション用機材の長手方向を撮影するように配設されたラインセンサカメラと、
前記ラインセンサカメラから出力される画像信号に基づいて前記ラインセンサカメラのキャリブレーションを行う画像処理手段とを備え、
前記白色領域と前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材長手方向の幅がそれぞれ同一幅であるとともに前記白色領域と前記黒色領域との境界線が前記キャリブレーション用機材本体の長手方向に対して所定の角度θだけ傾斜しているラインセンサカメラのキャリブレーション装置において、
前記画像処理手段が、
二値化閾値並びに前記白色領域および前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材長手方向の長さを設定する処理パラメータ設定手段と、
撮像ラインを横切るようにスライドする前記キャリブレーション用機材を撮像する前記ラインセンサカメラから出力される画像信号に基づいてキャリブレーション用画像を作成するキャリブレーション用画像作成手段と、
前記処理パラメータ設定手段において設定した二値化閾値に基づいて前記キャリブレーション用画像に二値化処理を施し二値化画像を生成する二値化処理手段と、
前記二値化画像から前記白色領域および前記黒色領域に対応する白黒ピクセル幅を抽出する白黒ピクセル幅抽出手段と、
前記処理パラメータ設定手段において設定した前記長さおよび前記白黒ピクセル幅抽出手段において抽出した前記白黒ピクセル幅に基づき全ての時間毎に「pixel→高さ」換算式の係数を算出する換算式係数出力手段と、
複数の前記「pixel→高さ」換算式の係数に基づいて前記「pixel→高さ」換算式の係数の最適値を検出する換算式係数最適値出力手段と
を有する
ことを特徴とするラインセンサカメラのキャリブレーション装置。 - 前記白色領域および前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材長手方向の幅をL、前記白色領域および前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材幅方向の長さをHとしたときに、前記角度θがθ≦arctan(H/L)を満たす
ことを特徴とする請求項1記載のラインセンサカメラのキャリブレーション装置。 - 前記白黒ピクセル幅抽出手段において抽出した前記白黒ピクセル幅に基づいてキャリブレーションの実行判断を行うキャリブレーション実行判断手段を有する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のラインセンサカメラのキャリブレーション装置。 - 処理パラメータとして二値化閾値並びに長方形状に形成されその表面に白色領域と黒色領域とを交互に配されたキャリブレーション用機材の前記白色領域および前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材長手方向の長さを設定する第一の工程と、
前記白色領域と前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材長手方向の長さがそれぞれ同一幅を有するとともに前記白色領域と前記黒色領域との境界線が前記キャリブレーション用機材の長手方向に対して所定の角度θだけ傾斜している前記キャリブレーション用機材をラインセンサカメラの撮像ラインを横切るようにスライドさせつつ該ラインセンサカメラで撮影する第二の工程と、
前記ラインセンサカメラから出力される画像信号に基づいてキャリブレーション用画像を生成する第三の工程と、
前記キャリブレーション用画像に対して二値化処理を施し二値化画像を生成する第四の工程と、
前記二値化画像中の白色領域と黒色領域のピクセル幅を抽出する第五の工程と、
前記ピクセル幅を用いて全ての時間毎に「pixel→高さ」換算式の係数を算出する第六の工程と、
複数の前記「pixel→高さ」換算式の係数に基づいて前記「pixel→高さ」換算式の係数の最適値を出力する第七の工程と
からなることを特徴とするラインセンサカメラのキャリブレーション方法。 - 前記白色領域および前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材長手方向の幅をL、前記白色領域および前記黒色領域の前記キャリブレーション用機材幅方向の長さをHとしたときに、前記角度θがθ≦arctan(H/L)を満たす
ことを特徴とする請求項4記載のラインセンサカメラのキャリブレーション方法。 - 前記第五の工程の後にキャリブレーションの実行が可能か否かを判断し、キャリブレーションが実行可能であれば前記第六の工程に進む一方、キャリブレーションの実行不可であれば前記ラインセンサカメラのピントまたは絞りを調整し、前記第二の工程に戻る
ことを特徴とする請求項5記載のラインセンサカメラのキャリブレーション方法。
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