JP6122365B6 - Stereo camera adjustment system - Google Patents

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本発明は、ステレオカメラの車体取り付け時の光軸方向の位置ずれ、左右カメラ画像間の上下・回転方向の位置ずれを調整するステレオカメラの調整システムに関する。   The present invention relates to a stereo camera adjustment system that adjusts a positional deviation in the optical axis direction when a stereo camera is mounted on a vehicle body and a positional deviation in the vertical and rotational directions between left and right camera images.

従来から、ステレオカメラを用いて同一対象を異なる視点から撮像し、得られる距離データ(視差)から対象を三次元的に認識するステレオ画像処理の技術が知られている。例えば、自動車等の車両においては、ステレオカメラで前方の走行環境を撮像して走行環境を三次元的に認識し、前方障害物に対して警報制御を行う技術や、認識した走行環境から先行車を検出し、先行車に対して追従制御や警報制御を行う技術が開発され、実用化されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a stereo image processing technique is known in which the same object is imaged from different viewpoints using a stereo camera, and the object is three-dimensionally recognized from distance data (parallax) obtained. For example, in a vehicle such as an automobile, a stereo camera captures the driving environment in front and recognizes the driving environment three-dimensionally. A technology for detecting the vehicle and performing follow-up control and warning control on the preceding vehicle has been developed and put into practical use.

このようなステレオカメラは、例えば2台1組のカメラを互いの光軸が略平行となるように所定の基線長(光軸間隔)で機械的に固定して構成され、その取り付け位置にずれが生じると、それぞれのカメラの撮像方向がずれてしまい、カメラが先行車を認識できない、距離データの精度が悪化する等の現象が発生する。   Such a stereo camera is configured by mechanically fixing a pair of cameras, for example, with a predetermined base length (interval of optical axis) so that their optical axes are substantially parallel to each other. When this occurs, the imaging directions of the respective cameras are shifted, causing phenomena such as the cameras not being able to recognize the preceding vehicle and the accuracy of the distance data being deteriorated.

カメラの光軸は車両の進行方向に対して真っ直ぐ向く必要があり、カメラの取り付け時に進行方向に対してずれた場合、前方障害物の認識が難しくなる。   The optical axis of the camera needs to face straight with respect to the traveling direction of the vehicle. If the camera is displaced with respect to the traveling direction when the camera is attached, it is difficult to recognize a front obstacle.

また、ステレオカメラでは、左右カメラ画像間で上下・回転方向にずれが生じることがある。これらの位置ずれは、ステレオマッチングを行う際に、各画像における同一水平ライン(エピポーラライン)のずれとなって現われ、エピポーララインの一致を前提としたステレオマッチングにおいて、距離データの信頼性の低下につながる。   In a stereo camera, there may be a shift in the vertical and rotational directions between the left and right camera images. These misregistrations appear as misalignment of the same horizontal line (epipolar line) in each image when stereo matching is performed. In stereo matching that assumes epipolar line matching, the reliability of distance data decreases. Connected.

このため、特許文献1には、ステレオカメラの前方に調整用のチャートを設置して、この調整用チャートの撮像画像を処理してステレオカメラの位置ずれを調整することにより、距離データの信頼性向上を図る技術が開示されている。   For this reason, in Patent Document 1, a chart for adjustment is installed in front of the stereo camera, and the captured image of the chart for adjustment is processed to adjust the positional deviation of the stereo camera. Techniques for improving are disclosed.

特開2004−132870号公報JP 2004-132870 A

ところで、ステレオ画像処理システムを採用する場合、システムの仕様変更等によってカメラの解像度が変更(通常は解像度アップ)される場合があり、そのような場合、それまでの調整用チャートが適合しなくなる。特に、調整用チャートを用いてカメラの位置ずれを修正する場合、カメラの解像度に適合したチャートが必要であり、新たな調整用チャートに切り換える必要がある。   By the way, when a stereo image processing system is adopted, the resolution of the camera may be changed (usually the resolution is increased) due to a change in system specifications or the like. In particular, when correcting the positional deviation of the camera using the adjustment chart, a chart suitable for the resolution of the camera is necessary, and it is necessary to switch to a new adjustment chart.

しかしながら、旧システムから新システムへの移行時には、異なる種類の調整用チャートが混在することになり、調整作業時に、作業者が調整用チャートを間違えて設置する可能性があり、間違った調整用チャートのままステレオカメラを調整してしまい、調整済みにも拘わらず、距離精度が悪化する虞がある。   However, when moving from the old system to the new system, different types of adjustment charts will be mixed, and during adjustment work, there is a possibility that the operator will install the adjustment chart in error, which is the wrong adjustment chart. If the stereo camera is adjusted as it is, the distance accuracy may deteriorate despite the adjustment.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、作業者によって設置された調整用チャートがステレオカメラの解像度に適合するものであるか否かを自律的に判断し、人的な作業ミスを防止して距離データの信頼性を確保することのできるステレオカメラの調整システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and autonomously determines whether or not an adjustment chart installed by an operator is compatible with the resolution of a stereo camera, thereby preventing human work errors. It is an object of the present invention to provide a stereo camera adjustment system capable of ensuring the reliability of distance data.

本発明によるステレオカメラの調整システムは、ステレオカメラの左右カメラ画像間の位置的なずれを修正するためのパターンを配置した調整パターン部と、カメラの光軸のずれを修正するためのマークを配置した調整マーク部とを有する調整用チャートの撮像画像を処理して前記ステレオカメラの位置的なずれを修正するステレオカメラの調整システムであって、前記調整用チャートを、前記ステレオカメラの解像度の相違に対応して、前記パターンを異なるパターンとするともに前記マークの補色関係を互いに反転させた複数の調整用チャートとして備え、前記調整用チャートを用いた前記ステレオカメラの調整時に、前記マークを認識できないとき、前記調整用チャートが不適合と判定する。   An adjustment system for a stereo camera according to the present invention includes an adjustment pattern portion in which a pattern for correcting a positional shift between left and right camera images of a stereo camera and a mark for correcting a shift in the optical axis of the camera are arranged. A stereo camera adjustment system that corrects a positional shift of the stereo camera by processing a captured image of the adjustment chart having an adjustment mark portion, wherein the adjustment chart includes a difference in resolution of the stereo camera. In correspondence with the above, the pattern is made as a different pattern and is provided as a plurality of adjustment charts in which the complementary color relations of the marks are reversed to each other, and the mark cannot be recognized when the stereo camera is adjusted using the adjustment chart At this time, the adjustment chart is determined to be incompatible.

本発明によれば、作業者によって設置された調整用チャートがステレオカメラの解像度に適合するものであるか否かを自律的に判断し、人的な作業ミスを防止して距離データの信頼性を確保することができる。   According to the present invention, it is determined autonomously whether the adjustment chart installed by the worker is compatible with the resolution of the stereo camera, and it is possible to prevent human work mistakes and to improve the reliability of distance data. Can be secured.

ステレオカメラの調整機能を有する画像処理装置のブロック図Block diagram of an image processing apparatus having a stereo camera adjustment function 光軸調整の説明図Illustration of optical axis adjustment 粗調整の説明図Explanation of coarse adjustment 調整用チャートと車載カメラとの配置関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the arrangement | positioning relationship between the chart for adjustment and a vehicle-mounted camera 第1の調整用チャートを示す説明図Explanatory drawing which shows the 1st chart for adjustment 第2の調整用チャートを示す説明図Explanatory drawing which shows the 2nd chart for adjustment ステレオカメラの調整プロセスを示すフローチャートFlow chart showing stereo camera adjustment process

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1において、符号1は、自動車等の車両に搭載され、対象物を異なる視点から撮像するステレオカメラ2の撮像画像を処理して車外の走行環境を三次元的に認識する画像処理装置を示し、例えば、ドライバに対する運転支援、危険回避のブレーキ制御や操舵制御等を行うシステムに利用される。この画像処理装置1は、ステレオカメラ2の位置ずれを自律的に修正して調整する調整機能を有しており、後述する調整用チャートACと併せてステレオカメラの調整システムを形成することができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image processing apparatus that is mounted on a vehicle such as an automobile and that recognizes a traveling environment outside the vehicle in a three-dimensional manner by processing a captured image of a stereo camera 2 that captures an object from different viewpoints. For example, it is used in a system that performs driving support for a driver, brake control for avoiding danger, steering control, and the like. The image processing apparatus 1 has an adjustment function that autonomously corrects and adjusts the positional deviation of the stereo camera 2 and can form a stereo camera adjustment system together with an adjustment chart AC described later. .

尚、以下では、主として、ステレオカメラ2を構成するカメラの位置ずれに起因した光軸方向のずれ、左右画像間の位置ずれを修正することを「校正」と称する。   In the following, correcting the displacement in the optical axis direction and the displacement between the left and right images mainly due to the displacement of the cameras constituting the stereo camera 2 will be referred to as “calibration”.

このような画像処理装置1は、ステレオカメラ2の撮像画像に対する処理機能として、A/D変換部3、光軸調整部4、粗調整部5、距離補正部6、ステレオ画像処理部7、認識処理部9を主として、距離データメモリ8a及び画像データメモリ8bを備えている。また、画像処理装置1は、ステレオカメラ2に対する調整機能として、ステレオカメラ2の位置ずれに起因した画像データのずれを修正する校正パラメータを算出する位置ずれ校正部10、製品の出荷前或いは定期点検時に外部機器と通信し、外部から入力されるコマンドに従って、位置ずれ校正部10及び光学歪補正部11を介したステレオカメラ2の検査・調整を指示する検査・調整指示部12を備えている。   Such an image processing apparatus 1 has an A / D conversion unit 3, an optical axis adjustment unit 4, a coarse adjustment unit 5, a distance correction unit 6, a stereo image processing unit 7, a recognition function as processing functions for a captured image of the stereo camera 2. The processing unit 9 is mainly provided with a distance data memory 8a and an image data memory 8b. The image processing apparatus 1 also has a positional deviation calibration unit 10 that calculates calibration parameters for correcting the deviation of image data caused by the positional deviation of the stereo camera 2 as an adjustment function for the stereo camera 2, before shipment of the product, or periodic inspection. An inspection / adjustment instruction unit 12 is sometimes provided that communicates with an external device and instructs the inspection / adjustment of the stereo camera 2 via the misalignment calibration unit 10 and the optical distortion correction unit 11 in accordance with a command input from the outside.

ステレオカメラ2は、本実施の形態においては、CCDやCMOS等の撮像素子を有する2台のカメラ2a,2bを互いの光軸が略平行となるように所定の基線長(光軸間隔)で機械的に固定したカメラユニットとして構成され、例えば車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に設置されている。ステレオカメラ2を構成する一方のカメラ2aは、ステレオ画像処理を行う際に必要な基準画像(右画像)を撮像し、他方のカメラ2bは、比較画像(左画像)を撮像する。以下、基準画像(右画像)を撮像するカメラ2aをメインカメラ2a、比較画像(左画像)を撮像するカメラ2bをサブカメラ2bと適宜記載する。   In the present embodiment, the stereo camera 2 has two cameras 2a and 2b each having an image sensor such as a CCD or a CMOS with a predetermined baseline length (optical axis interval) so that their optical axes are substantially parallel to each other. The camera unit is configured as a mechanically fixed camera unit, and is installed, for example, in the vicinity of a room mirror inside the front window at the upper part of the vehicle interior. One camera 2a constituting the stereo camera 2 captures a reference image (right image) necessary for performing stereo image processing, and the other camera 2b captures a comparison image (left image). Hereinafter, the camera 2a that captures the reference image (right image) is appropriately described as a main camera 2a, and the camera 2b that captures a comparison image (left image) is appropriately described as a sub camera 2b.

各カメラ2a,2bから出力された各アナログ画像は、それぞれ、A/D変換部3で所定の輝度階調(例えば、256階調のグレースケール)のデジタル画像に変換される。このデ゛ジタル化された画像データは、画像の左下隅を原点として、水平方向をi座標軸、垂直方向をj座標軸とするi−j座標系で表現され、メインカメラ2aから基準画像データが得られ、サブカメラ2bから比較画像データが得られる。   Each analog image output from each of the cameras 2a and 2b is converted into a digital image of a predetermined luminance gradation (for example, a gray scale of 256 gradations) by the A / D conversion unit 3, respectively. This digitized image data is expressed in an ij coordinate system with the lower left corner of the image as the origin, the horizontal direction as the i coordinate axis, and the vertical direction as the j coordinate axis, and reference image data is obtained from the main camera 2a. Comparative image data is obtained from the sub camera 2b.

光軸調整部4は、カメラの撮像エリアに対して、認識で利用する処理エリアの位置を調整する。ステレオカメラ2の取り付け位置は、車両毎のばらつきによって一対のカメラ(左右のカメラ)2a,2b間で車体に対する光軸の向き(画像中心の向き)がピッチ方向及びヨー方向にばらつくことが避けられない。このため、各カメラの撮像エリアに対して認識処理の対象する処理エリアを、例えば画像中心を基準とする等して一義的に設定すると、左右のカメラ2a,2bで処理エリアが異なってしまう。   The optical axis adjustment unit 4 adjusts the position of the processing area used for recognition with respect to the imaging area of the camera. As for the mounting position of the stereo camera 2, it can be avoided that the direction of the optical axis with respect to the vehicle body (the direction of the image center) varies in the pitch direction and the yaw direction between the pair of cameras (left and right cameras) 2 a and 2 b due to variations among vehicles. Absent. For this reason, if the processing area targeted for recognition processing is uniquely set with respect to the imaging area of each camera, for example, based on the center of the image, the processing areas differ between the left and right cameras 2a and 2b.

このため、光軸調整部4は、後述の調整用チャートACを用いて位置ずれ校正部10で算出された校正パラメータによって認識エリアを移動させ、カメラ光軸のズレを修正する。後述するように、位置ずれ校正部10で算出される校正パラメータは、各カメラ2a,2bの位置的なずれに起因した画像の認識エリアの光軸方向のずれ、及び一対の画像データの並進・回転方向のずれを校正するパラメータであり、光軸調整部4は、図2に示すように、予め設定された大きさの認識エリアRpを、各カメラの撮像エリアRm内でヨー方向に移動量Δy,ピッチ方向に移動量Δpだけ平行移動させる。   For this reason, the optical axis adjustment unit 4 moves the recognition area according to the calibration parameter calculated by the positional deviation calibration unit 10 using an adjustment chart AC described later, and corrects the deviation of the camera optical axis. As will be described later, the calibration parameters calculated by the positional deviation calibration unit 10 are the deviation in the optical axis direction of the recognition area of the image due to the positional deviation between the cameras 2a and 2b, and the translation / As shown in FIG. 2, the optical axis adjustment unit 4 moves the recognition area Rp having a preset size in the yaw direction within the imaging area Rm of each camera. Δy is translated by a movement amount Δp in the pitch direction.

粗調整部5は、カメラ2aの画像に対するカメラ2bの画像の並進・回転方向のずれを修正する。具体的には、図3に示すように、カメラ2aの画像に対するカメラ2bの画像のずれを算出し、カメラ2bの画像を、並進Δd、回転角Δθだけ幾何学的に移動させる。   The coarse adjustment unit 5 corrects a shift in the translation / rotation direction of the image of the camera 2b with respect to the image of the camera 2a. Specifically, as shown in FIG. 3, the shift of the image of the camera 2b with respect to the image of the camera 2a is calculated, and the image of the camera 2b is geometrically moved by the translation Δd and the rotation angle Δθ.

尚、位置ずれ校正部10における基準画像、比較画像のそれぞれに対する校正パラメータは、調整工程時に決定(或いは、更新)され、光軸調整部4及び粗調整部5にフィードバックされる。この校正パラメータの算出については、本出願人によって提案された特開2004−283753号公報に詳述されている。   The calibration parameters for the reference image and the comparison image in the positional deviation calibration unit 10 are determined (or updated) during the adjustment process and fed back to the optical axis adjustment unit 4 and the coarse adjustment unit 5. The calculation of the calibration parameter is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-283553 proposed by the present applicant.

距離補正部6は、光学歪補正部11からの補正パラメータに基づいて、基準画像データと比較画像データとをそれぞれ補正する。この補正パラメータは、カメラの光学的な歪みに起因した画像データの歪みを補正するものであり、基準画像、比較画像のそれぞれの画像データを構成する画素点の座標が、基準画像、比較画像の各補正パラメータに基づいて、画像平面上の座標位置がシフトされる。この補正によって、基本的に、個々のカメラ2a,2bの光学的な歪みに起因した画像の歪みが補正され、この歪みによる距離データの誤差が補正される。   The distance correction unit 6 corrects the reference image data and the comparison image data based on the correction parameters from the optical distortion correction unit 11. This correction parameter corrects image data distortion caused by optical distortion of the camera. The coordinates of the pixel points constituting the image data of the reference image and the comparison image are the same as those of the reference image and the comparison image. Based on each correction parameter, the coordinate position on the image plane is shifted. By this correction, basically, image distortion caused by optical distortion of the individual cameras 2a and 2b is corrected, and an error in distance data due to this distortion is corrected.

尚、カメラの光学的な歪みに起因した画像の歪みを補正する補正パラメータの算出についても、同様に、本出願人によって提案された特開2004−283753号公報に詳述されている。   The calculation of correction parameters for correcting image distortion caused by optical distortion of the camera is also described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-283553 proposed by the present applicant.

このように、光軸調整部4及び粗調整部5における画像データの校正と、距離補正部6における画像データの補正とにより、基準画像と比較画像とにおけるエピポーララインの一致が保証される。そして、1フレーム相当の一対の画像データが後段のステレオ画像処理部7に出力されるとともに、画像データメモリ8bに格納される。   As described above, the calibration of the image data in the optical axis adjustment unit 4 and the coarse adjustment unit 5 and the correction of the image data in the distance correction unit 6 ensure the coincidence of the epipolar lines in the reference image and the comparison image. A pair of image data corresponding to one frame is output to the subsequent stereo image processing unit 7 and stored in the image data memory 8b.

ステレオ画像処理部7は、基準画像と比較画像との対応位置のずれ量(視差)をステレオマッチング処理により求める。ステレオマッチング処理としては、基準画像内の或る1つの点の周囲に小領域(ブロック或いはウィンドウとも称され、以下ではブロックと記載)を設定し、比較画像内の或る点の周囲に同じ大きさのブロックを設けて対応点を探索する周知の領域探索法を採用することができる。   The stereo image processing unit 7 obtains a shift amount (parallax) between corresponding positions of the reference image and the comparison image by stereo matching processing. In stereo matching processing, a small area (also referred to as a block or window, hereinafter referred to as a block) is set around a certain point in the reference image, and the same size is set around a certain point in the comparison image. A well-known region search method in which a corresponding block is provided to search for corresponding points can be employed.

この領域探索法による対応点の探索処理では、比較画像上でブロックをずらしながら基準画像のブロックとの相関演算を行い、相関値が最も大きいブロックの座標のズレ量すなわち視差dを算出する。このブロック毎に算出された視差dの集合が「距離データ」として、距離データメモリ8aに保存される。   In the corresponding point search processing by this region search method, the correlation calculation with the block of the reference image is performed while shifting the block on the comparison image, and the shift amount of the coordinates of the block having the largest correlation value, that is, the parallax d is calculated. A set of parallax d calculated for each block is stored in the distance data memory 8a as “distance data”.

認識処理部9は、距離データメモリ8aに保存された距離データを用いて、実空間での距離を得ると共に各種認識処理を行う。例えば、所定の閾値内にある距離データをグループ化するグルーピング処理を行い、予め記憶しておいた3次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等の枠(ウインドウ)と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出すると共に、立体物を、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。   The recognition processing unit 9 obtains the distance in the real space using the distance data stored in the distance data memory 8a and performs various recognition processes. For example, a grouping process for grouping distance data within a predetermined threshold is performed, and compared with frames (windows) such as three-dimensional road shape data, side wall data, and three-dimensional object data stored in advance, a white line Data and side wall data such as guardrails and curbs that exist along the road are extracted, and three-dimensional objects are classified and extracted into two-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and power poles.

認識した各データは、自車両を原点とし、自車両の前後方向及び幅方向を軸とする座標系におけるそれぞれの位置が演算される。特に、2輪車、普通車両、大型車両の車両データにおいては、その前後方向長さが、例えば、3m、4.5m、10m等と予め推定され、また、幅方向は検出した幅の中心位置を用いて、その車両の存在する中心位置が演算される。   For each recognized data, the respective positions in the coordinate system with the own vehicle as the origin and the longitudinal direction and the width direction of the own vehicle as axes are calculated. In particular, in the vehicle data of two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, and large vehicles, the length in the front-rear direction is estimated in advance, for example, 3 m, 4.5 m, 10 m, etc., and the width direction is the center position of the detected width. Is used to calculate the center position of the vehicle.

更に、立体物データにおいては、自車両からの距離の各軸方向の変化から自車両に対する相対速度が演算され、この相対速度に自車両の速度を考慮して演算することにより、それぞれの立体物の各軸方向の速度が演算される。こうして得られた各情報、すなわち、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、及び、立体物データ(種別、自車両からの距離、中心位置座標、速度等の各データ)から、自車両周辺の歩行者或いは軽車両、自車両が走行する道路に接続する道路上を走行する他車両等の移動物体を認識する。   Further, in the three-dimensional object data, the relative speed with respect to the own vehicle is calculated from the change in the axial direction of the distance from the own vehicle, and each three-dimensional object is calculated by calculating the relative speed in consideration of the speed of the own vehicle. The speed in each axis direction is calculated. Each information obtained in this way, that is, white line data, side walls data such as guardrails and curbs along the road, and three-dimensional object data (type, distance from own vehicle, center position coordinates, speed, etc.) Therefore, a moving object such as a pedestrian or a light vehicle around the own vehicle and other vehicles traveling on a road connected to the road on which the own vehicle travels is recognized.

このような認識処理部9からの白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、立体物データ等は、車両制御部(図示せず)に入力される。車両制御部は、認識処理部9からの情報と自車両の車速やヨーレート等の車両情報とに基づいて走行環境を認識し、プリクラッシュブレーキ制御、追従機能付きクルーズ制御、ふらつき及び車線逸脱に対する警報制御等のドライバに対する運転支援制御を指令する。   Such white line data from the recognition processing unit 9, guard rails existing along the road, side wall data such as curbs, three-dimensional object data, and the like are input to a vehicle control unit (not shown). The vehicle control unit recognizes the driving environment based on the information from the recognition processing unit 9 and vehicle information such as the vehicle speed and yaw rate of the host vehicle, and pre-crash brake control, cruise control with a tracking function, stagger and warning for lane departure Command driver assistance control such as control.

次に、位置ずれ校正部10及び光学歪補正部11によるステレオカメラ2の調整について説明する。   Next, adjustment of the stereo camera 2 by the misalignment calibration unit 10 and the optical distortion correction unit 11 will be described.

ステレオカメラ2の調整時には、図4に示すように、調整用チャートACを、検査・調整対象のステレオカメラ2を搭載した車両Cの前方の所定位置に配置しておく。この調整用チャートACは、カメラ2a,2bの基線と概ね平行となるように配置される。このような状態で、車両外部から検査・調整指示部12を介して画像処理装置1をステレオカメラの検査・調整モードで作動させると、ステレオカメラ2(カメラ2a,2b)で調整用チャートACが撮像され、調整パラメータ(校正パラメータ及び補正パラメータ)が算出される。   When adjusting the stereo camera 2, as shown in FIG. 4, the adjustment chart AC is arranged at a predetermined position in front of the vehicle C on which the stereo camera 2 to be inspected and adjusted is mounted. This adjustment chart AC is arranged so as to be substantially parallel to the base lines of the cameras 2a and 2b. In this state, when the image processing apparatus 1 is operated in the inspection / adjustment mode of the stereo camera from the outside of the vehicle via the inspection / adjustment instruction unit 12, the adjustment chart AC is generated by the stereo camera 2 (cameras 2a and 2b). Images are taken and adjustment parameters (calibration parameters and correction parameters) are calculated.

ここで、調整用チャートACは、カメラ2a,2bの解像度(撮像素子の画素数)の相違に応じて、図5,図6に示すように、異なる種類のチャートが備えられている。本実施の形態においては、旧システムから新システムへの移行に伴ってカメラの解像度がアップされ、システム移行の過渡期に新旧システムが混在することに対応して、第1,第2の2つの調整用チャートAC#i(i=1,2)が備えられている。第1の調整用チャートAC#1は、調整用チャートAC#2と比較して、相対的に解像度の低いカメラを搭載している車両に対応するものであり、第2の調整用チャートAC#2は、相対的に解像度の高いカメラを搭載している車両に対応するものである。   Here, the adjustment chart AC is provided with different types of charts as shown in FIGS. 5 and 6 in accordance with the difference in resolution (number of pixels of the image sensor) of the cameras 2a and 2b. In this embodiment, the resolution of the camera is increased in accordance with the transition from the old system to the new system, and the first and second two systems correspond to the fact that the old and new systems are mixed in the transition period of the system transition. An adjustment chart AC # i (i = 1, 2) is provided. The first adjustment chart AC # 1 corresponds to a vehicle equipped with a camera having a relatively low resolution compared to the adjustment chart AC # 2, and the second adjustment chart AC # 2 corresponds to a vehicle equipped with a camera having a relatively high resolution.

これらの調整用チャートAC#iは、基本的には、同様の構成であり、粗調整・距離補正用の複数の所定の格子をそれぞれランダムな階調のパターンで配置した調整パターン部ACrd#i(i=1,2)と、この調整パターン部ACrd#iの下側に光軸調整用のマークを配置した調整マーク部ACmk#i(i=1,2)とを有している。本実施の形態においては、光軸調整用のマークとして十字状のマークを使用している。   These adjustment charts AC # i basically have the same configuration, and an adjustment pattern portion ACrd # i in which a plurality of predetermined lattices for coarse adjustment / distance correction are arranged in random gradation patterns. (I = 1, 2) and an adjustment mark part ACmk # i (i = 1, 2) in which an optical axis adjustment mark is arranged below the adjustment pattern part ACrd # i. In the present embodiment, a cross-shaped mark is used as an optical axis adjustment mark.

調整パターン部ACrd#iからは、例えば、格子状パターンの特徴点の画像平面上の座標が検出され、検出された特徴点の座標と、この特徴点に対応する目標座標との差分から補正パラメータが決定される。尚、目標座標とは、光学的な歪みが全く存在しないような理想的なカメラで調整用チャートを撮像した場合に検出される座標であり、例えば、調整用チャートのパターンと、この調整用チャートとステレオカメラとの間の距離及びカメラの焦点距離とに基づいて、理論的に算出することができる。   From the adjustment pattern portion ACrd # i, for example, the coordinates on the image plane of the feature points of the lattice pattern are detected, and the correction parameter is calculated from the difference between the coordinates of the detected feature points and the target coordinates corresponding to the feature points. Is determined. The target coordinates are coordinates detected when the adjustment chart is imaged with an ideal camera in which no optical distortion exists. For example, the adjustment chart pattern and the adjustment chart Can be theoretically calculated based on the distance between the camera and the stereo camera and the focal length of the camera.

一方、調整マーク部ACmk#iを用いた光軸調整では、撮像画像上のマークの座標位置と車両に対するチャートのマーク位置との関係から校正パラメータが決定される。前述したように、調整マーク部ACmk#iから算出される校正パラメータは、ヨー方向及びピッチ方向へ認識エリアを移動させる左右カメラの光軸調整の校正パラメータである。   On the other hand, in the optical axis adjustment using the adjustment mark part ACmk # i, the calibration parameter is determined from the relationship between the coordinate position of the mark on the captured image and the mark position of the chart with respect to the vehicle. As described above, the calibration parameters calculated from the adjustment mark portion ACmk # i are calibration parameters for adjusting the optical axes of the left and right cameras that move the recognition area in the yaw direction and the pitch direction.

ここで、調整用チャートAC#iは、撮像素子の解像度の相違によって調整パターン部ACrd#iの模様が異なっており、調整用チャートAC#2の調整パターン部ACrd#2は、相対的に解像度の高いカメラに対応するように、調整用チャートAC#1の調整パターン部ACrd#1よりも細かい模様となっている。カメラ調整時には、これらの調整用チャートAC#iのうちの何れを用いるかは、調整対象の車両(カメラ)に応じて作業者が適切に選択する必要があるが、不適切なチャートを選択してしまう可能性を完全になくすことは困難である。   Here, in the adjustment chart AC # i, the pattern of the adjustment pattern part ACrd # i differs depending on the resolution of the image sensor, and the adjustment pattern part ACrd # 2 of the adjustment chart AC # 2 has a relatively high resolution. The pattern is finer than the adjustment pattern portion ACrd # 1 of the adjustment chart AC # 1 so as to correspond to a high camera. When adjusting the camera, it is necessary for the operator to appropriately select which of these adjustment charts AC # i to use depending on the vehicle (camera) to be adjusted. It is difficult to completely eliminate the possibility of being lost.

このため、調整マーク部ACmk#iは、光軸調整用のマーク形状としては同じ十字状の形状であるものの、マークの補色関係を互いに反転させ、チャートの誤設置を車両側で検出するようにしている。具体的には、相対的に解像度の低いカメラに対応する調整マーク部ACmk#1には、白地に黒色の十字マークmk#1を配置しているのに対して、相対的に解像度の高いカメラに対応する調整マーク部ACmk#2には、黒地に白色の十字マークmk#2を配置している。   Therefore, although the adjustment mark portion ACmk # i has the same cross shape as the optical axis adjustment mark shape, the complementary color relationship of the marks is reversed with each other so that erroneous installation of the chart is detected on the vehicle side. ing. Specifically, a black cross mark mk # 1 is arranged on a white background in the adjustment mark portion ACmk # 1 corresponding to a camera with a relatively low resolution, whereas a camera with a relatively high resolution is provided. In the adjustment mark portion ACmk # 2 corresponding to, a white cross mark mk # 2 is arranged on a black background.

車両側の画像処理装置1は、カメラ検査・調整モードで動作するとき、先ず、車両前方(カメラ前方)に配置された調整用チャートAC#iが適正であるか否かを判定する。適正なチャートか否かは、調整マーク部ACmk#iの十字マークmk#iを認識できるか否かによって判定する。そして、万一、チャートの選択を間違えている場合には警報を出力し、チャートの交換を促す。   When operating in the camera inspection / adjustment mode, the image processing apparatus 1 on the vehicle side first determines whether or not the adjustment chart AC # i arranged in front of the vehicle (front of the camera) is appropriate. Whether or not the chart is appropriate is determined by whether or not the cross mark mk # i of the adjustment mark portion ACmk # i can be recognized. In the unlikely event that the chart is selected incorrectly, an alarm is output to prompt the exchange of the chart.

以下、調整用チャートACを用いたステレオカメラの調整プロセスについて、図7に示すフローチャートを用いて説明する。   Hereinafter, a stereo camera adjustment process using the adjustment chart AC will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

この調整プロセスでは、先ず、調整準備として、車両を調整位置に配置し、この車両に対応する調整用チャートAC#iを車両前方の規定位置に設置する(ステップS1)。次に、車両に例えば診断装置等の外部機器を接続して、画像処理装置1の検査・調整指示部12と通信を行い、ステレオカメラの検査・調整モードにセットする(ステップS2)。画像処理装置1が検査・調整モードにセットされると、画像処理装置1は、先ず、調整用チャートAC#iの調整マーク部ACmk#iの撮像画像から、現在の調整用チャートAC#iが自車両に搭載されているステレオカメラに適合した適正なチャートであるか否かを判定する(ステップS3)。   In this adjustment process, first, as a preparation for adjustment, the vehicle is arranged at the adjustment position, and the adjustment chart AC # i corresponding to this vehicle is set at a specified position in front of the vehicle (step S1). Next, an external device such as a diagnostic device is connected to the vehicle, and communicates with the inspection / adjustment instruction unit 12 of the image processing apparatus 1 to set the inspection / adjustment mode of the stereo camera (step S2). When the image processing apparatus 1 is set to the inspection / adjustment mode, the image processing apparatus 1 first obtains the current adjustment chart AC # i from the captured image of the adjustment mark portion ACmk # i of the adjustment chart AC # i. It is determined whether or not the chart is appropriate for the stereo camera mounted on the host vehicle (step S3).

車両側の画像処理装置1が相対的に解像度の低いステレオカメラを搭載した旧システムである場合、この旧システムでは、調整マーク部ACmk#iの十字マークmk#iを、白地に黒色のマーク形状としてパターンマッチングにより認識する。一方、車両側の画像処理装置1が相対的に解像度の高いステレオカメラを搭載した新システムである場合には、この新システムでは、調整マーク部ACmk#iの十字マークmk#iを、黒地に白色のマーク形状としてパターンマッチングにより認識する。   When the image processing apparatus 1 on the vehicle side is an old system equipped with a stereo camera having a relatively low resolution, the old system uses a cross mark mk # i of the adjustment mark portion ACmk # i and a black mark shape on a white background. Is recognized by pattern matching. On the other hand, when the image processing apparatus 1 on the vehicle side is a new system equipped with a stereo camera having a relatively high resolution, in this new system, the cross mark mk # i of the adjustment mark portion ACmk # i is placed on a black background. Recognized by pattern matching as a white mark shape.

従って、例えば、旧システムの車両の前に調整用チャートAC#2が誤って設置された場合、位置ずれ校正部10は、黒地に白色の十字マークmk#2を、白地に黒色の十字マークmk#1として認識しようとするため、十字マークの認識を失敗する。また、新システムの車両の前に調整用チャートAC#1が誤って設置された場合には、位置ずれ校正部10は、白地に黒色の十字マークmk#1を、黒地に白色の十字マークmk#2として認識しようとするため、十字マークの認識を失敗する。   Therefore, for example, when the adjustment chart AC # 2 is erroneously installed in front of the old system vehicle, the misalignment calibration unit 10 sets the white cross mark mk # 2 on a black background and the black cross mark mk on a white background. Because it tries to recognize as # 1, it fails to recognize the cross mark. Further, when the adjustment chart AC # 1 is erroneously installed in front of the vehicle of the new system, the misalignment calibration unit 10 sets the black cross mark mk # 1 on a white background and the white cross mark mk on a black background. Because it tries to recognize as # 2, it fails to recognize the cross mark.

十字マークmk#iの認識を失敗した場合、位置ずれ校正部10は、現システムのステレオカメラに対して実際に設置されている調整用チャートAC#iが不適合と判定する。そして、検査・調整指示部12を介してエラー信号を外部機器に送信し、作業者に調整用チャートAC#iを誤って設置していることを警報する(ステップS4)。一方、十字マークmk#iを正しく認識できた場合には、そのまま光軸調整を自動的に実行する(ステップS5)。   When the recognition of the cross mark mk # i fails, the misalignment calibration unit 10 determines that the adjustment chart AC # i actually installed for the stereo camera of the current system is incompatible. Then, an error signal is transmitted to the external device via the inspection / adjustment instruction unit 12 to warn the operator that the adjustment chart AC # i has been installed incorrectly (step S4). On the other hand, when the cross mark mk # i is correctly recognized, the optical axis adjustment is automatically executed as it is (step S5).

光軸調整を実行した後は、調整パターン部ACrd#iの撮像画像に基づいて粗調整を行い(ステップS6)、続いて調整パターン部ACrd#iによる距離測定の平均値が既定範囲内にあるか否かを検査する(ステップS7)。そして、距離測定の検査結果がOKであれば、調整パラメータ及び検査結果を画像処理装置1内のメモリに書き込み(ステップS8)、本調整プロセスを終了する。   After performing the optical axis adjustment, coarse adjustment is performed based on the captured image of the adjustment pattern portion ACrd # i (step S6), and then the average value of distance measurement by the adjustment pattern portion ACrd # i is within the predetermined range. Whether or not (step S7). If the inspection result of the distance measurement is OK, the adjustment parameter and the inspection result are written in the memory in the image processing apparatus 1 (step S8), and this adjustment process is terminated.

一方、距離測定の検査結果がNGである場合には、調整パターン部ACrd#iを用いた距離補正のパラメータを新たに算出する処理を行い(ステップS9)、この補正パラメータを用いて、再度、距離測定の検査を行う(ステップS10)。そして、検査結果がOKとなった場合、前述したように、調整パラメータ及び検査結果をメモリに書き込んで本調整プロセスを終了し、検査結果が依然としてNGである場合、車両及び調整用チャートの設置位置、カメラ周辺の検査環境を見直す(ステップS11)。その後、改めて本調整プロセスを再スタートさせる。   On the other hand, when the test result of the distance measurement is NG, a process for newly calculating a distance correction parameter using the adjustment pattern portion ACrd # i is performed (step S9), and again using this correction parameter, A distance measurement inspection is performed (step S10). If the inspection result is OK, as described above, the adjustment parameter and the inspection result are written in the memory and this adjustment process is terminated. If the inspection result is still NG, the installation position of the vehicle and the adjustment chart The inspection environment around the camera is reviewed (step S11). Then, this adjustment process is restarted.

このように本実施の形態においては、ステレオカメラの調整機能を有する画像処理装置1を搭載した車両の前方に調整用チャートを設置して、ステレオカメラの調整を行う際、調整対象のカメラに適合した調整用チャートであるか否かを車両側(画像処理装置1)で自律的に判断するため、作業者の人的な作業ミスを防止して距離データの信頼性を確保することができる。   As described above, in the present embodiment, when an adjustment chart is installed in front of a vehicle on which the image processing apparatus 1 having a stereo camera adjustment function is mounted and the stereo camera is adjusted, the adjustment chart is adapted to the camera to be adjusted. Since the vehicle side (image processing apparatus 1) autonomously determines whether or not the adjustment chart is the adjusted chart, it is possible to prevent the operator's human work error and to ensure the reliability of the distance data.

1 画像処理装置
2 ステレオカメラ
4 光軸調整部
5 粗調整部
6 距離補正部
7 ステレオ画像処理部
9 認識処理部
10 位置ずれ校正部
11 光学歪補正部
12 検査・調整指示部
AC#i 調整用チャート
ACmk#i 調整マーク部
ACrd#i 調整パターン部
mk#i 十字マーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 2 Stereo camera 4 Optical axis adjustment part 5 Coarse adjustment part 6 Distance correction part 7 Stereo image processing part 9 Recognition processing part 10 Misalignment correction part 11 Optical distortion correction part 12 Inspection / adjustment instruction part AC # i For adjustment Chart ACmk # i Adjustment mark part ACrd # i Adjustment pattern part mk # i Cross mark

Claims (3)

ステレオカメラの左右カメラ画像間の位置的なずれを修正するためのパターンを配置した調整パターン部と、カメラの光軸のずれを修正するためのマークを配置した調整マーク部とを有する調整用チャートの撮像画像を処理して前記ステレオカメラの位置的なずれを修正するステレオカメラの調整システムであって、
前記調整用チャートを、前記ステレオカメラの解像度の相違に対応して、前記パターンを異なるパターンとするともに前記マークの補色関係を互いに反転させた複数の調整用チャートとして備え、
前記調整用チャートを用いた前記ステレオカメラの調整時に、前記マークを認識できないとき、前記調整用チャートが不適合と判定することを特徴とするステレオカメラの調整システム。
An adjustment chart having an adjustment pattern portion in which a pattern for correcting a positional deviation between left and right camera images of a stereo camera is arranged, and an adjustment mark portion in which a mark for correcting a deviation of the optical axis of the camera is arranged A stereo camera adjustment system that corrects positional shift of the stereo camera by processing the captured image of
Corresponding to the difference in resolution of the stereo camera, the adjustment chart is provided as a plurality of adjustment charts in which the pattern is a different pattern and the complementary color relationship of the mark is inverted with respect to each other.
When adjusting the stereo camera using the adjustment chart, if the mark cannot be recognized, it is determined that the adjustment chart is incompatible.
前記マークを十字状のマークとすることを特徴とする請求項1記載のステレオカメラの調整システム。   The stereo camera adjustment system according to claim 1, wherein the mark is a cross-shaped mark. 前記十字状のマークを、相対的に低解像度の前記ステレオカメラに対して白地に黒色のマークとする一方、相対的に高解像度の前記ステレオカメラに対して黒地に白色のマークとすることを特徴とする請求項2記載のステレオカメラの調整システム。   The cross-shaped mark is a black mark on a white background for the relatively low-resolution stereo camera, and a white mark on a black background for the relatively high-resolution stereo camera. The stereo camera adjustment system according to claim 2.
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