JP6200689B2 - Calibration processing apparatus, camera calibration apparatus, and camera calibration method - Google Patents
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Description
本発明は、移動体に取り付けられたカメラの取り付け角度を較正する較正処理装置、カメラ較正装置、およびカメラ較正方法に関するものである。 The present invention relates to a calibration processing device, a camera calibration device, and a camera calibration method for calibrating a mounting angle of a camera attached to a moving body.
従来、車両後方にカメラを取り付け、運転者から見えにくい後方の映像を車両内の表示部（例えば、カーナビゲーション装置の表示部）に表示可能とするカメラシステムが知られている。このようなシステムにおいて、位置情報が既知である物体（指標）を撮像したときに想定される想定画像と、実際に指標をカメラで撮像したときの実画像とのずれ量を調整することにより、カメラの取り付け位置のずれを較正するパラメータを取得する手法が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a camera system is known in which a camera is attached to the rear of a vehicle and a rear image that is difficult to be seen by a driver can be displayed on a display unit in the vehicle (for example, a display unit of a car navigation device). In such a system, by adjusting an amount of deviation between an assumed image assumed when an object (index) whose position information is known is imaged and an actual image when the index is actually captured by a camera, A technique for acquiring a parameter for calibrating the displacement of the camera mounting position is known (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
このように、カメラの取り付け位置のずれを較正する際には、較正用オブジェクトを微調整しながら移動させる必要がある。しかし、このような較正用オブジェクトを表示させるには、高い処理能力を有するグラフィック描画回路が必要となるため、システムが高価となる。 Thus, when calibrating the displacement of the camera mounting position, it is necessary to move the calibration object while making fine adjustments. However, in order to display such a calibration object, a graphic drawing circuit having a high processing capability is required, and the system becomes expensive.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、安価な構成で、移動体に取り付けられたカメラの取り付け位置のずれを迅速に較正することが可能な較正処理装置、カメラ較正装置、およびカメラ較正方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is a calibration processing device, a camera calibration device, and a camera calibration capable of quickly calibrating a displacement of a mounting position of a camera attached to a moving body with an inexpensive configuration. It is to provide a method.
上記課題を解決するため、本発明に係るカメラ較正装置は、
移動体の所定位置に取り付けられるカメラと、
所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトを記憶する記憶部と、
前記カメラによる撮像画像に前記較正用オブジェクトのいずれかを重ねた重畳画像を生成し、
生成した前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、
上下左右方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重ねている較正用オブジェクトを、移動指示された上下左右方向に平行移動させた位置に重ね、
回転方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重畳されている校正用オブジェクトと異なり、移動指示された回転方向に対応する他の較正用オブジェクトを前記撮像画像に重ね、
移動指示された量および回転角に基づいて、前記カメラの取り付け位置のずれの較正に利用する較正パラメータを算出する処理装置と、
を備える。
In order to solve the above problems, a camera calibration apparatus according to the present invention is
A camera fit these at a predetermined position of the moving body,
A storage unit for storing a plurality of calibration objects rotated by a predetermined angle;
Generates a superimposed image of either the root weight of the calibration object in the image captured by the camera,
About the calibration object of the generated superimposed image,
When receiving a movement instruction in the up / down / left / right direction, the calibration object superimposed on the superimposed image is overlaid at a position translated in the up / down / left / right direction instructed to move,
When receiving the instruction to move the rotating direction is different from the calibration object that is superimposed on the superimposed image, it heavy other calibration object corresponding to the movement instruction direction of rotation in the captured image,
A processing device that calculates a calibration parameter to be used for calibrating the displacement of the mounting position of the camera based on the amount instructed to move and the rotation angle;
Ru equipped with.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記校正用オブジェクトは、前記移動体の外部に配され指標であって、当該移動体との位置関係を特定して利用される指標に対応する形状である。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The calibration object is an index arranged outside the moving body, and has a shape corresponding to an index used by specifying a positional relationship with the moving body.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記較正パラメータは、パン角、チルト角およびロール角を含む。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The calibration parameters include a pan angle, a tilt angle, and a roll angle.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記処理装置は、前記複数の較正用オブジェクトのうち、水平方向に対して回転角０度の較正用オブジェクトを初期状態として前記撮像画像に重畳する。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The processing apparatus superimposes a calibration object having a rotation angle of 0 degree with respect to the horizontal direction on the captured image as an initial state among the plurality of calibration objects.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記処理装置は、前記重畳画像の較正用オブジェクトについて回転方向の移動指示を継続して受けた場合には、複数の較正用オブジェクトを前記撮像画像に順次重畳する。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The processing apparatus sequentially superimposes a plurality of calibration objects on the captured image when receiving a movement instruction in the rotation direction for the calibration object of the superimposed image.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記記憶部は、水平方向に対して±５度範囲内で０．５度ずつ回転させた較正用オブジェクトの画像を記憶する。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The storage unit stores an image of the calibration object rotated by 0.5 degrees within a range of ± 5 degrees with respect to the horizontal direction.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記処理装置は、前記較正パラメータに対応した自分が通過する予想軌跡を前記撮像画像に重ねる。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The processor superimposes an expected trajectory that the user passes corresponding to the calibration parameter on the captured image.
さらに、本発明に係るカメラ較正装置において、
前記較正パラメータに対応する量をオフセットさせて前記撮像画像を出力する。
Furthermore, in the camera calibration device according to the present invention,
The captured image is output by offsetting an amount corresponding to the calibration parameter.
また、上記課題を解決するため、本発明に係るカメラ較正方法は、
所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトを記憶部に記憶するステップと、
移動体の所定位置に取り付けられたカメラにより、移動体外部に配された指標を含む画像を撮像するステップと、
前記カメラによる撮像画像に、前記複数の較正用オブジェクトのいずれかを重ねた重畳画像を生成するステップと、
前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、上下左右方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重ねている較正用オブジェクトを、移動指示された上下左右方向に平行移動させた位置に重ねるステップと、
前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、回転方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重畳されている校正用オブジェクトと異なり、移動指示された回転方向に対応する他の較正用オブジェクトを前記記憶部から取得して前記撮像画像に重ねるステップと、
前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、移動指示された量および回転角に基づいて、前記カメラの取り付け位置のずれの較正に利用する較正パラメータを算出するステップと、
を含む。
Moreover, in order to solve the said subject, the camera calibration method which concerns on this invention is the following.
Storing a plurality of calibration object is rotated by an angle of Jo Tokoro in the storage unit,
Capturing an image including an index placed outside the moving body with a camera attached to a predetermined position of the moving body;
The image captured by the camera, and generating a superimposed image in which either the root weight of the plurality of calibration object,
For calibration object of the superimposed image, when receiving the instruction to move the vertical and horizontal directions, the calibration object superimposed on the superimposed image, Ru superimposed position is moved parallel to the movement indicated horizontal and vertical directions Steps,
When a movement instruction in the rotation direction is received for the calibration object of the superimposed image, another calibration object corresponding to the rotation direction instructed to move is different from the calibration object superimposed on the superimposed image. a step Ru heavy roots to the captured image acquired from the storage unit,
Calculating a calibration parameter to be used for calibrating the displacement of the mounting position of the camera based on the amount and rotation angle instructed to move the calibration object of the superimposed image;
The including.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る較正処理装置は、
移動体の所定位置に取り付けられるカメラからの撮像画像を利用して、当該カメラの取り付け位置のずれを較正する較正処理装置であって、
所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトを記憶する記憶部と、
前記カメラによる撮像画像に前記較正用オブジェクトのいずれかを重ねた重畳画像を生成し、
生成した前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、
上下左右方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重ねている較正用オブジェクトを、移動指示された上下左右方向に平行移動させた位置に重ね、
回転方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重畳されている校正用オブジェクトと異なり、移動指示された回転方向に対応する他の較正用オブジェクトを前記撮像画像に重ね、
移動指示された量および回転角に基づいて、前記カメラの取り付け位置のずれの較正に利用する較正パラメータを算出する。
Moreover, in order to solve the said subject, the calibration processing apparatus which concerns on this invention is the following.
Using the captured image from the camera fit these at a predetermined position of the moving body, a calibration processing unit for calibrating the displacement of Installing with the position of the camera,
A storage unit for storing a plurality of calibration objects rotated by a predetermined angle;
Generates a superimposed image of either the root weight of the calibration object in the image captured by the camera,
About the calibration object of the generated superimposed image,
When receiving a movement instruction in the up / down / left / right direction, the calibration object superimposed on the superimposed image is overlaid at a position translated in the up / down / left / right direction instructed to move,
When receiving the instruction to move the rotating direction is different from the calibration object that is superimposed on the superimposed image, it heavy before Symbol captured image other calibration object corresponding to the movement instruction direction of rotation,
Based on the amount and the rotation angle is move instruction, we calculate the calibration parameters to be used for calibration of mounting position of the camera.
本発明によれば、安価な構成で、移動体に取り付けられたカメラの取り付け位置のずれを迅速に較正することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shift | offset | difference of the attachment position of the camera attached to the moving body can be calibrated quickly with an inexpensive structure.
以下、本発明による一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明による一実施形態のカメラシステムを移動体（例えば、車両）に搭載したときのシステムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、移動体のシステムは、カメラシステム１と、システム全体の動作を制御するＣＰＵ２と、バス３と、センサ６とを備える。カメラシステム１は、カメラ較正装置１０と、表示部４と、指示部５とを備える。カメラ較正装置１０は、カメラ１１と、較正処理装置１２とを備える。較正処理装置１２は、画像処理部１２１と、画像重畳部１２２と、画像出力部１２３と、ＣＰＵ（演算部）１２４と、ＲＡＭ１２５と、ＲＯＭ１２６とを備える。ここで、ＲＡＭ１２５とＲＯＭ１２６を一つの記憶部として備えてもよいのはもちろんである。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a system when a camera system according to an embodiment of the present invention is mounted on a moving body (for example, a vehicle). As shown in FIG. 1, the mobile system includes a camera system 1, a CPU 2 that controls the operation of the entire system, a bus 3, and a sensor 6. The camera system 1 includes a camera calibration device 10, a display unit 4, and an instruction unit 5. The camera calibration device 10 includes a camera 11 and a calibration processing device 12. The calibration processing device 12 includes an image processing unit 121, an image superimposing unit 122, an image output unit 123, a CPU (calculation unit) 124, a RAM 125, and a ROM 126. Here, it is needless to say that the RAM 125 and the ROM 126 may be provided as one storage unit.
カメラ１１は、ＣＭＯＳ，ＣＣＤなどのイメージセンサを有しており、レンズを通して入射した被写体光を電気信号に変換し、被写体の撮像画像を生成する。カメラ１１は、移動体の所定位置に取り付けられる。ただし、カメラ較正装置１０がカメラ１１に一体化されたモジュールとして構成されている場合には、移動体の所定位置にカメラ較正装置１０が取り付けられることとなる。 The camera 11 has an image sensor such as a CMOS or CCD, converts subject light incident through the lens into an electrical signal, and generates a captured image of the subject. The camera 11 is attached to a predetermined position of the moving body. However, when the camera calibration device 10 is configured as a module integrated with the camera 11, the camera calibration device 10 is attached to a predetermined position of the moving body.
図２は、一例としてカメラ１１を後方向きに取り付けた移動体を示す図である。本実施形態では、図２に示すように、カメラ１１は移動体１００後方のバンパー４３付近に取り付けられ、移動体１００の後方の映像を撮影する。図中の領域Ａは、カメラ１１によって映像が撮影される領域である。もちろん、カメラ１１が移動体の前方向きや側方向きに取り付けられる例において本発明を適用してもよいことは言うまでも無い。 FIG. 2 is a diagram illustrating a moving body in which the camera 11 is attached rearward as an example. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the camera 11 is attached in the vicinity of the bumper 43 at the back of the moving body 100 and takes an image of the back of the moving body 100. A region A in the figure is a region where a video is taken by the camera 11. Of course, it goes without saying that the present invention may be applied to an example in which the camera 11 is attached to the front or side of the moving body.
表示部４は、ユーザにより例えば車両のシフトレバーの位置をリバースギアに切り替えた時などをトリガとして駐車モードが指示された場合には、カメラシステム１によって生成された映像を表示する。駐車モードとは、移動体１００を運転するユーザから見えづらい移動体１００後方の領域Ａ内の映像を表示部４に表示させることによって、駐車を円滑に行えるように手助けするためのモードである。また、移動体１００後方の領域Ａ内の映像に、更に移動体１００が通過する予測軌跡を重畳して表示し、より円滑に駐車を行えるようにすることもできる。 The display unit 4 displays an image generated by the camera system 1 when a parking mode is instructed by a user when, for example, the position of the shift lever of the vehicle is switched to the reverse gear. The parking mode is a mode for helping smooth parking by causing the display unit 4 to display an image in the area A behind the moving body 100 that is difficult for the user who drives the moving body 100 to view. Further, the predicted trajectory through which the moving body 100 passes can be superimposed on the video in the area A behind the moving body 100 so that parking can be performed more smoothly.
また、ユーザ等によりカメラ較正モードが指示された場合にも、カメラシステム１によって生成された映像を表示する。カメラ較正モードとは、予め移動体１００後方の領域Ａ内に指標となる物体又は図形を配置しておき、カメラ１１により撮像して得られる指標の映像を利用して、ユーザ等がカメラ１１の取り付け位置を較正するためのモードである。このカメラ較正モードは、移動体１００の生産ラインあるいは整備工場などで移動体１００にカメラ１１を取り付ける際、あるいは移動体１００に振動が加わるなどの理由によりカメラ１１の位置がずれてしまった場合にそのずれを修正する際に用いられる。具体的な較正方法については後述する。 Further, even when the camera calibration mode is instructed by the user or the like, the video generated by the camera system 1 is displayed. In the camera calibration mode, an object or a figure as an index is arranged in advance in the area A behind the moving body 100, and a user or the like uses the image of the index obtained by imaging with the camera 11 by the user or the like. This is a mode for calibrating the mounting position. This camera calibration mode is used when the camera 11 is attached to the moving body 100 in a production line or a maintenance shop of the moving body 100, or when the position of the camera 11 is shifted due to vibration applied to the moving body 100 or the like. Used to correct the deviation. A specific calibration method will be described later.
表示部４は、ユーザによりナビゲーションモードが指示された場合には、ナビゲーションシステムにより得られた目的地までのルート案内図を表示し、テレビモードが指示された場合には、テレビ受信機により得られたテレビ映像を表示することも可能である。 The display unit 4 displays a route guide map to the destination obtained by the navigation system when the navigation mode is instructed by the user, and is obtained by the television receiver when the television mode is instructed. It is also possible to display TV images.
指示部５は、表示部４に重畳された較正用オブジェクトの位置を調整するためのユーザインターフェースであり、指示部５を操作することにより、較正用オブジェクトの位置を上下左右方向および回転方向に移動させることができる。指示部５は、ユーザの操作により得られたオブジェクト移動信号を、バス３を介してＣＰＵ１２４に出力する。調整操作が終了したときには、指示部５は、調整終了信号を、バス３を介してＣＰＵ１２４に出力する。指示部５は、表示部４近傍に設けた機械スイッチであってもよいし、表示部４に重ねて配されるタッチパネル上に表示されるオブジェクトであってもよい。 The instruction unit 5 is a user interface for adjusting the position of the calibration object superimposed on the display unit 4. By operating the instruction unit 5, the position of the calibration object is moved in the vertical and horizontal directions and the rotation direction. Can be made. The instruction unit 5 outputs an object movement signal obtained by a user operation to the CPU 124 via the bus 3. When the adjustment operation is completed, the instruction unit 5 outputs an adjustment end signal to the CPU 124 via the bus 3. The instruction unit 5 may be a mechanical switch provided in the vicinity of the display unit 4 or may be an object displayed on a touch panel arranged on the display unit 4.
センサ６は、車速を検知する車速センサ、シフトレバーの位置を検知するギアセンサ、ステアリングの操舵角を検知する舵角センサを含む。センサ６は、各種センサから得られたセンサ信号を、バス３を介してＣＰＵ１２４およびＣＰＵ２に出力する。 The sensor 6 includes a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, a gear sensor that detects the position of the shift lever, and a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering. The sensor 6 outputs sensor signals obtained from various sensors to the CPU 124 and the CPU 2 via the bus 3.
ＲＯＭ１２６は、較正用オブジェクトの画像を記憶する。移動指示を受ける度に移動後の較正用オブジェクトの位置を計算し、較正用オブジェクトを移動させた画像を移動指示の度に生成する方法も考えられるが、その場合は処理速度の点で問題がある。そこで、ＲＯＭ１２６はあらかじめ所定の較正用オブジェクトの画像を記憶する。特に、あらかじめ全ての較正用オブジェクトの画像を記憶するのではなく、ロール角の較正に対応する複数の較正用オブジェクトの画像、つまり所定の範囲内で所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトの画像を記憶する。そして、パン・チルト角の較正に対応する画像は記憶しないで、パン・チルト角の調整に対しては、較正用オブジェクトを左右・上下方向に平行移動させることで対応させるようにする。この構成により、記憶する画像の数を抑えることが出来、大きな記憶容量を必要としなくなり、安価な構成とすることができる。例えば、ロール・パン・チルト角の較正範囲を全て±５度、較正単位を０．５度とした場合、仮に全ての較正角度の組み合わせに対する較正用オブジェクトを記憶するとなると、２１×２１×２１＝９２６１枚の較正用オブジェクトの画像が必要となるところ、この実施形態によれば、この例では２１枚の画像のみ記憶しておけばよいこととなる。よって、大きな記憶容量は必要ないため、安価な構成とすることができる。 The ROM 126 stores an image of the calibration object. A method of calculating the position of the calibration object after movement every time a movement instruction is received, and generating an image with the calibration object moved every time the movement instruction is considered, is problematic in that case in terms of processing speed. is there. Therefore, the ROM 126 stores an image of a predetermined calibration object in advance. In particular, instead of storing all calibration object images in advance, a plurality of calibration object images corresponding to roll angle calibration, that is, a plurality of calibration objects rotated by a predetermined angle within a predetermined range. Memorize images. Then, the image corresponding to the calibration of the pan / tilt angle is not stored, and the adjustment of the pan / tilt angle is made to correspond by moving the calibration object in the horizontal and vertical directions. With this configuration, the number of images to be stored can be suppressed, a large storage capacity is not required, and an inexpensive configuration can be achieved. For example, assuming that the calibration ranges of roll, pan, and tilt angles are all ± 5 degrees and the calibration unit is 0.5 degrees, if calibration objects for all combinations of calibration angles are stored, 21 × 21 × 21 = Where 9261 images of the calibration object are required, according to this embodiment, only 21 images need to be stored in this example. Therefore, since a large storage capacity is not required, an inexpensive configuration can be achieved.
カメラ１１の取り付け角度のずれ量は現実的には±５度以内に収まることがほとんどと考えられるため、例えば、ＲＯＭ１２６は水平方向に対して±５度の範囲内で０．５度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトの画像を記憶する。較正用オブジェクトの画像数を必要最低限とすることで、ＲＯＭ１２６の記憶容量を小さくすることができる。その他、ＲＯＭ１２６は、既知の値として、カメラ１１の位置座標、指標の位置座標、および正確にカメラ１１が取り付けられた場合における光軸の方向などを記憶する。 Since it is considered that the displacement amount of the mounting angle of the camera 11 is practically within ± 5 degrees, for example, the ROM 126 is rotated by 0.5 degrees within a range of ± 5 degrees with respect to the horizontal direction. Images of a plurality of calibration objects are stored. By minimizing the number of calibration object images, the storage capacity of the ROM 126 can be reduced. In addition, the ROM 126 stores, as known values, the position coordinates of the camera 11, the position coordinates of the index, the direction of the optical axis when the camera 11 is accurately attached, and the like.
ＣＰＵ１２４は、カメラ較正モード時には、画像重畳部１２２に対し、初期状態として水平方向に対して回転角度０度の較正用オブジェクトをＲＯＭ１２６から取得してカメラ１１による撮像画像に重畳するように指示する。指示部５から較正用オブジェクトの上下左右方向の移動指示を受けた場合には、画像重畳部１２２に対し、移動指示された量だけ較正用オブジェクトを平行移動させるように指示する。指示部５から較正用オブジェクトの回転方向の移動指示を受けた場合には、画像重畳部１２２に対し、移動指示された回転角に対応する較正用オブジェクトをＲＯＭ１２６から取得して撮像画像に重畳するように指示する。 In the camera calibration mode, the CPU 124 instructs the image superimposing unit 122 to acquire a calibration object having a rotation angle of 0 degree with respect to the horizontal direction from the ROM 126 as an initial state and superimpose it on the image captured by the camera 11. When receiving an instruction to move the calibration object in the vertical and horizontal directions from the instruction unit 5, the image superimposing unit 122 is instructed to translate the calibration object by the amount instructed to move. When an instruction to move the calibration object in the rotation direction is received from the instruction unit 5, the calibration object corresponding to the rotation angle instructed to move is acquired from the ROM 126 and superimposed on the captured image. To instruct.
また、ＣＰＵ１２４は、指示部５から調整終了、すなわち較正用オブジェクトの移動終了の指示を受けた場合には、移動後の較正用オブジェクト４２の位置に基づいてカメラ１１の取り付け位置のずれを較正する較正パラメータ（パン角、チルト角、およびロール角）を算出する。また、ＣＰＵ１２４は、駐車モードにおいてはセンサ６により得られたセンサ信号に基づいて移動体１００の予測軌跡の表示位置を決定し、画像重畳部１２２に重畳指示を行う。 When the CPU 124 receives an instruction from the instruction unit 5 to end adjustment, that is, to end the calibration object, the CPU 124 calibrates the displacement of the mounting position of the camera 11 based on the position of the calibration object 42 after the movement. Calibration parameters (pan angle, tilt angle, and roll angle) are calculated. In the parking mode, the CPU 124 determines the display position of the predicted trajectory of the moving body 100 based on the sensor signal obtained by the sensor 6 and instructs the image superimposing unit 122 to superimpose.
ＲＡＭ１２５は、ＣＰＵ１２４がデータを一時的に格納する際に使用される。例えば、ＣＰＵ１２４は、画像処理部１２１から取得した画像や、指示部５から指示されるロール角、パン角、チルト角のデータなどをＲＡＭ１２５に一時的に格納する。 The RAM 125 is used when the CPU 124 temporarily stores data. For example, the CPU 124 temporarily stores the image acquired from the image processing unit 121, roll angle, pan angle, and tilt angle data instructed from the instruction unit 5 in the RAM 125.
画像処理部１２１は、カメラ１１により生成された撮像画像に対してＡ／Ｄ変換、ノイズ低減処理、画像処理などを施して、例えばプログレッシブ形式またはインターレース形式のデジタル画像を生成し、画像重畳部１２２に出力する。 The image processing unit 121 performs A / D conversion, noise reduction processing, image processing, and the like on the captured image generated by the camera 11 to generate, for example, a progressive or interlaced digital image, and the image superimposing unit 122. Output to.
画像重畳部１２２は、ＣＰＵ１２４からの指示に基づいて、画像処理部１２１により生成されたデジタル画像上の所定の位置に画像を重畳して重畳画像を生成し、画像出力部１２３に出力する。重畳させる画像は、カメラ１１の取り付け位置を較正する際に用いられる較正用オブジェクト、または移動体１００が後退時に自身が通過する予想領域を示し、駐車のサポートに用いられる予測軌跡などである。 Based on an instruction from the CPU 124, the image superimposing unit 122 generates a superimposed image by superimposing an image on a predetermined position on the digital image generated by the image processing unit 121, and outputs the superimposed image to the image output unit 123. The image to be superimposed is a calibration object used when calibrating the attachment position of the camera 11, or an expected region through which the moving body 100 passes when it moves backward, and is a predicted trajectory used for parking support.
画像出力部１２３は、画像重畳部１２２により生成された重畳画像を、表示部４の表示デバイスに適したフォーマット（例えば、ＮＴＳＣなど）に変換し、表示部４に出力する。 The image output unit 123 converts the superimposed image generated by the image superimposing unit 122 into a format (for example, NTSC) suitable for the display device of the display unit 4 and outputs the converted image to the display unit 4.
図３は、ユーザ等によりカメラ較正モードが指示された場合に、表示部４に表示される画像の一例を示す図である。表示部４には、指標４１を含む撮影画像と、較正用オブジェクト４２とが表示される。また、カメラ１１が図２に示すようにバンパー４３付近に取り付けられた場合には、バンパー４３の端部も表示される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the display unit 4 when the camera calibration mode is instructed by a user or the like. On the display unit 4, a captured image including the index 41 and a calibration object 42 are displayed. In addition, when the camera 11 is attached in the vicinity of the bumper 43 as shown in FIG. 2, the end of the bumper 43 is also displayed.
較正用オブジェクト４２の形状は特に限定されるものではないが、以下に好適な較正用オブジェクト４２の形状について説明する。図４は、表示部４の正面、平面及び右側面を表す図である。図４では、操作の用に供される特徴的な画像である較正用オブジェクト４２を実線で表記し、その他の部分を破線で表記している。この正面、平面及び右側面を表す図はキャビネット図であり、傾角は４５度である。背面図、底面図、左側面図は較正用オブジェクト４２が表れないため省略している。ここで、破線部で示された形状は一例であり、これに限定されるものではない。 Although the shape of the calibration object 42 is not particularly limited, a preferable shape of the calibration object 42 will be described below. FIG. 4 is a diagram illustrating the front, the plane, and the right side of the display unit 4. In FIG. 4, the calibration object 42, which is a characteristic image used for operation, is indicated by a solid line, and the other portions are indicated by a broken line. The figure showing the front, the plane, and the right side is a cabinet diagram, and the inclination angle is 45 degrees. The rear view, the bottom view, and the left side view are omitted because the calibration object 42 does not appear. Here, the shape indicated by the broken line is an example, and the present invention is not limited to this.
指標４１は、移動体１００を予め定められた停止位置に正確に停止した場合における移動体１００の後端から所定の距離（例えば、１ｍ）に配置される物体又は図形であり、例えば、長方形状の板、または路面上に描かれた白線である。つまり、カメラ１１の取り付け角度が正確であれば、移動体１００と指標４１との位置関係が特定されているため、カメラ１１により撮影された指標４１は表示部４の画面上必ず特定位置に映ることとなる。もし、指標４１が特定位置からずれた位置に映る場合には、指示部５により、較正用オブジェクト４２を画面内の指標４１上まで移動させることにより、カメラ１１のカメラ取り付け角度のずれを特定する較正パラメータを取得することができる。 The index 41 is an object or a figure arranged at a predetermined distance (for example, 1 m) from the rear end of the moving body 100 when the moving body 100 is accurately stopped at a predetermined stop position. It is a white line drawn on the board or road surface. That is, if the mounting angle of the camera 11 is accurate, the positional relationship between the moving body 100 and the index 41 is specified, and thus the index 41 photographed by the camera 11 is always reflected at a specific position on the screen of the display unit 4. It will be. If the index 41 appears in a position deviated from the specific position, the instruction unit 5 moves the calibration object 42 to the position of the index 41 in the screen to identify the camera mounting angle shift of the camera 11. Calibration parameters can be obtained.
指示部５が表示部４に重ねて配されるタッチパネル上に表示されるオブジェクトである場合には、図３に示すように、指示部５を構成する左指示部５１と、右指示部５２と、下指示部５３と、上指示部５４と、左回転指示部５５と、右回転指示部５６と、戻り指示部５７と、次へ指示部５８とが表示される。 When the instruction unit 5 is an object displayed on a touch panel placed on the display unit 4, as shown in FIG. 3, a left instruction unit 51 and a right instruction unit 52 that constitute the instruction unit 5. The lower instruction unit 53, the upper instruction unit 54, the left rotation instruction unit 55, the right rotation instruction unit 56, the return instruction unit 57, and the next instruction unit 58 are displayed.
左指示部５１、右指示部５２、下指示部５３、および上指示部５４は、それぞれ較正用オブジェクト４２を左方向、右方向、下方向、および上方向に移動させる際に用いられる。左回転指示部５５および右回転指示部５６は、それぞれ較正用オブジェクト４２を反時計回り方向、および時計回り方向に回転移動させる際に用いられる。また、戻り指示部５７は、カメラ較正モード用画像を表示させる前に表示させていた画像に戻す際に用いられる。次へ指示部５８は、較正用オブジェクト４２を画面内の指標４１上まで移動させる操作が終了したことを通知する際に用いられる。 The left instruction unit 51, the right instruction unit 52, the lower instruction unit 53, and the upper instruction unit 54 are used when the calibration object 42 is moved in the left direction, the right direction, the lower direction, and the upper direction, respectively. The left rotation instruction unit 55 and the right rotation instruction unit 56 are used to rotate and move the calibration object 42 in the counterclockwise direction and the clockwise direction, respectively. The return instruction unit 57 is used when returning to the image displayed before the camera calibration mode image is displayed. The next instruction unit 58 is used when notifying that the operation of moving the calibration object 42 to the index 41 in the screen has ended.
ここで、左指示部５１又は右指示部５２の１回押圧に対し例えば０．５度のオフセットを対応づけた場合には、左指示部５１又は右指示部５２を１回押圧すると、カメラ１１の撮像方向をパン（左右）方向に０．５度だけ向きを変えるときに生じる撮影画像の移動分量に等しい画素数分だけ、較正用オブジェクト４２を移動させることになる。チルト（上下）方向においても、ロール（回転）方向においても同様である。 Here, when an offset of 0.5 degrees, for example, is associated with a single press of the left indicating unit 51 or the right indicating unit 52, when the left indicating unit 51 or the right indicating unit 52 is pressed once, the camera 11 The calibration object 42 is moved by the number of pixels equal to the amount of movement of the photographed image that occurs when the direction of the image pickup is changed by 0.5 degrees in the pan (left / right) direction. The same applies to the tilt (up / down) direction and the roll (rotation) direction.
図５は、表示部４に表示される較正用オブジェクト４２の一例を示す図である。図５に示すように、較正用オブジェクト４２は、所定の領域を示唆する第１調整部であるパンチルト調整部４２１と、所定の回転範囲を示唆する第２調整部であるロール調整部４２２とを有する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the calibration object 42 displayed on the display unit 4. As shown in FIG. 5, the calibration object 42 includes a pan / tilt adjustment unit 421 that is a first adjustment unit that suggests a predetermined region and a roll adjustment unit 422 that is a second adjustment unit that suggests a predetermined rotation range. Have.
パンチルト調整部４２１は、カメラのパン方向およびチルト方向を調整して、較正パラメータであるパン角およびチルト角を取得するためのオブジェクトであり、所定の領域を有する図形により構成される。パンチルト調整部４２１の領域の大きさによって、パン角およびチルト角の調整精度が規定される。つまり、ユーザは、較正用オブジェクト４２を移動させ、パンチルト調整部４２１内に画面内の指標４１の一端が収まれば、カメラのパン方向およびチルト方向の調整を終了させることができる。調整精度を例えばパン方向およびチルト方向のそれぞれ±０．５度とした場合には、パンチルト調整部４２１の領域の形状は図５に示すように半径が一定の円形となる。ここで、仮にパン角の調整精度が±０．５度、チルト角の調整精度が±０．３度とする場合には、パンチルト調整部４２１の領域の形状は真円ではなく、パン方向に半径の長くなる楕円形となる。また、パンチルト調整部４２１の領域の大きさによって規定されるパン角およびチルト角の調整精度は、左指示部５１、右指示部５２、下指示部５３、および上指示部５４の１回の押圧に対応するカメラの角度変更に伴う画面上の移動量の整数倍とすることが、ユーザ等にとって調整量が把握しやすく望ましい。 The pan / tilt adjustment unit 421 is an object for adjusting the pan direction and tilt direction of the camera to acquire the pan angle and tilt angle as calibration parameters, and is configured by a figure having a predetermined area. The pan and tilt angle adjustment accuracy is defined by the size of the pan / tilt adjustment unit 421. That is, when the user moves the calibration object 42 and one end of the index 41 in the screen is within the pan / tilt adjustment unit 421, the adjustment of the pan direction and the tilt direction of the camera can be terminated. When the adjustment accuracy is, for example, ± 0.5 degrees in each of the pan direction and the tilt direction, the shape of the area of the pan / tilt adjustment unit 421 is a circle with a constant radius as shown in FIG. Here, if the pan angle adjustment accuracy is ± 0.5 degrees and the tilt angle adjustment accuracy is ± 0.3 degrees, the shape of the area of the pan / tilt adjustment unit 421 is not a perfect circle but in the pan direction. It becomes an ellipse with a long radius. Further, the adjustment accuracy of the pan angle and the tilt angle defined by the size of the area of the pan / tilt adjustment unit 421 is determined by one press of the left instruction unit 51, the right instruction unit 52, the lower instruction unit 53, and the upper instruction unit 54. It is desirable that the adjustment amount is an integral multiple of the amount of movement on the screen accompanying the change in the camera angle corresponding to.
ロール調整部４２２は、カメラのロール方向を調整して、較正パラメータであるロール角を取得するためのオブジェクトであり、所定の間隔を有し同一方向に延在する線（例えば、２本の平行線）により構成される。ロール調整部４２２の２本の直線の長さおよび間隔によって、ロール角の調整精度が規定される。つまり、ユーザは、パンチルト調整部４２１内に指標４１の一端が収まった状態のまま、較正用オブジェクト４２をパンチルト調整部４２１の中心点を中心に回転させ、なおかつ、ロール調整部４２２の２本の平行線の間にて、指標４１が平行線に交差しないようになるまで回転させれば、カメラのロール方向の調整を終了させることができる。この場合、指標４１の左端にパンチルト調整部４２１を合わせたまま較正用オブジェクト４２をパンチルト調整部４２１の中心点を中心に回転させるため、較正用オブジェクト４２の回転に連動してパンチルト調整部４２１が回転しても、指標４１とパンチルト調整部４２１の位置関係が変動することが無い。すなわち較正用オブジェクト４２を回転させたことに起因して再度の微調整を要することがほとんどない。またロール調整部４２２の直線の長さおよび間隔によって規定されるロール角の調整精度は、左回転指示部５５および右回転指示部５６の１回の押圧に対応するカメラの移動角度の整数倍とすることが、ユーザ等にとって調整量が把握しやすく望ましい。 The roll adjustment unit 422 is an object for adjusting the roll direction of the camera and acquiring a roll angle that is a calibration parameter, and is a line (for example, two parallel lines) extending in the same direction with a predetermined interval. Line). The roll angle adjustment accuracy is defined by the length and interval of the two straight lines of the roll adjustment unit 422. That is, the user rotates the calibration object 42 around the center point of the pan / tilt adjustment unit 421 while keeping one end of the index 41 within the pan / tilt adjustment unit 421, and the two roll adjustment units 422. If the index 41 is rotated between the parallel lines until it does not cross the parallel line, the adjustment of the camera roll direction can be completed. In this case, since the calibration object 42 is rotated around the center point of the pan / tilt adjustment unit 421 while the pan / tilt adjustment unit 421 is aligned with the left end of the index 41, the pan / tilt adjustment unit 421 is interlocked with the rotation of the calibration object 42. Even if it rotates, the positional relationship between the index 41 and the pan / tilt adjustment unit 421 does not change. That is, there is almost no need for fine adjustment again due to the rotation of the calibration object 42. The roll angle adjustment accuracy defined by the straight line length and interval of the roll adjustment unit 422 is an integral multiple of the camera movement angle corresponding to one press of the left rotation instruction unit 55 and the right rotation instruction unit 56. It is desirable for the user or the like to easily grasp the adjustment amount.
図６は、較正用オブジェクト４２のロール調整部４２２の幅と長さの関係を示す図である。図６においては、指標４１の採り得る位置を点線が示す。また、ロール角の調整精度は、図６（ａ）から（ｄ）に示すように、いずれも例えば±０．５度とする。ロール角の調整精度が一定値の場合、図６（ｂ）に示すように、ロール調整部４２２の平行線の幅を狭くすると、平行線の長さは短くなり、図６（ｃ）に示すように、ロール調整部４２２の平行線の幅を広くすると、平行線の長さは長くなる。ここで、パンチルト調整部４２１とロール調整部４２２とが切れ目無く接続されている必要は無く、図６（ｄ）に示すように、パンチルト調整部４２１とロール調整部４２２との間に隙間があってもよい。 FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the width and length of the roll adjustment unit 422 of the calibration object 42. In FIG. 6, the dotted line indicates the position where the index 41 can be taken. In addition, as shown in FIGS. 6A to 6D, the adjustment accuracy of the roll angle is, for example, ± 0.5 degrees. When the adjustment accuracy of the roll angle is a constant value, as shown in FIG. 6B, when the width of the parallel line of the roll adjustment unit 422 is narrowed, the length of the parallel line is shortened, as shown in FIG. As described above, when the width of the parallel line of the roll adjusting unit 422 is increased, the length of the parallel line is increased. Here, there is no need for the pan / tilt adjustment unit 421 and the roll adjustment unit 422 to be seamlessly connected, and there is a gap between the pan / tilt adjustment unit 421 and the roll adjustment unit 422 as shown in FIG. May be.
また、図７に示すように、較正用オブジェクト４２は、さらにパンチルト補助調整部４２３（第１補助調整部）を有してもよい。パンチルト補助調整部４２３は、パンチルト調整部４２１の領域よりも大きい領域を有する図形により構成され、パンチルト調整部４２１を囲むように配置される。例えば、パンチルト補助調整部４２３の直径をパンチルト調整部４２１の直径の２倍とする。また、パンチルト補助調整部４２３の領域の境界線は、パンチルト調整部４２１の領域の境界線と異なる色で配色される。例えば、パンチルト補助調整部４２３の領域の境界線は黄色で配色され、パンチルト調整部４２１の領域の境界線は赤色で配色される。 Further, as shown in FIG. 7, the calibration object 42 may further include a pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 (first auxiliary adjustment unit). The pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 is configured by a figure having an area larger than the area of the pan / tilt adjustment unit 421 and is arranged so as to surround the pan / tilt adjustment unit 421. For example, the diameter of the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 is set to be twice the diameter of the pan / tilt adjustment unit 421. In addition, the boundary line of the area of the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 is arranged in a color different from the boundary line of the area of the pan / tilt adjustment unit 421. For example, the boundary line of the area of the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 is colored in yellow, and the boundary line of the area of the pan / tilt adjustment unit 421 is colored in red.
パンチルト調整部４２１の大きさが小さい場合や、パンチルト調整部４２１の色が表示部４に表示される画像の背景色に近い場合など、ユーザがパンチルト調整部４２１を瞬時に判別できないことがある。そこで、較正用オブジェクト４２がさらにパンチルト補助調整部４２３を有することにより、ユーザは視覚的に瞬時にパンチルト調整部４２１の位置を判別することができる。 When the size of the pan / tilt adjustment unit 421 is small, or when the color of the pan / tilt adjustment unit 421 is close to the background color of the image displayed on the display unit 4, the user may not be able to instantaneously determine the pan / tilt adjustment unit 421. Therefore, the calibration object 42 further includes the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423, so that the user can visually determine the position of the pan / tilt adjustment unit 421 instantaneously.
パンチルト補助調整部４２３は、パンチルト調整部４２１と同様にパン角およびチルト角の調整精度を規定することができる。例えば、図８に示すように、パンチルト調整部４２１のパン角およびチルト角の調整精度をそれぞれ±０．５度とし、パンチルト補助調整部４２３のパン角およびチルト角の調整精度をそれぞれ±１度とする。２種類の調整精度を規定することにより、精度の高い調整を必要としない場合には、指標４１の一端がパンチルト補助調整部４２３内に収まればカメラのパン方向およびチルト方向の較正を終了させることができ、較正に要する時間を短縮することができる。 Similar to the pan / tilt adjustment unit 421, the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 can define the adjustment accuracy of the pan angle and the tilt angle. For example, as shown in FIG. 8, the pan / tilt adjustment unit 421 has a pan angle and tilt angle adjustment accuracy of ± 0.5 degrees, respectively, and the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 has a pan angle and tilt angle adjustment accuracy of ± 1 degree, respectively. And By stipulating two types of adjustment accuracy, the calibration of the pan direction and the tilt direction of the camera is terminated if one end of the index 41 is within the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 when adjustment with high accuracy is not required. And the time required for calibration can be shortened.
また、図９に示すように、較正用オブジェクト４２は、パンチルト補助調整部４２３に加えて、さらにロール補助調整部４２４（第２補助調整部）を有してもよい。また、較正用オブジェクト４２は、パンチルト補助調整部４２３またはロール補助調整部４２４のいずれか一方のみを有してもよい。ロール補助調整部４２４は、ロール調整部４２２の間隔よりも広い間隔を有する、同一方向に延在する線（例えば、２本の平行線）により構成され、ロール調整部４２２を挟むように配置される。例えば、ロール補助調整部４２４の間隔をパンチルト補助調整部４２３の間隔の２倍とする。また、ロール補助調整部４２４の２本の直線は、ロール調整部４２２の２本の直線と異なる色で配色される。例えば、ロール補助調整部４２４の平行線は黄色で配色され、ロール調整部４２２の平行線は赤色で配色される。 As shown in FIG. 9, the calibration object 42 may further include a roll auxiliary adjustment unit 424 (second auxiliary adjustment unit) in addition to the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423. Further, the calibration object 42 may include only one of the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423 and the roll auxiliary adjustment unit 424. The roll auxiliary adjustment unit 424 is configured by lines extending in the same direction (for example, two parallel lines) having a wider interval than the interval of the roll adjustment unit 422, and is disposed so as to sandwich the roll adjustment unit 422. The For example, the interval of the roll auxiliary adjustment unit 424 is set to be twice the interval of the pan / tilt auxiliary adjustment unit 423. Further, the two straight lines of the roll auxiliary adjustment unit 424 are arranged in a color different from the two straight lines of the roll adjustment unit 422. For example, the parallel lines of the roll auxiliary adjustment unit 424 are colored in yellow, and the parallel lines of the roll adjustment unit 422 are colored in red.
ロール調整部４２２の大きさが小さい場合や、ロール調整部４２２の色が表示部４に表示される画像の背景色に近い場合など、ユーザがロール調整部４２２を瞬時に判別できないことがある。そこで、較正用オブジェクト４２がさらにロール補助調整部４２４を有することにより、ユーザは視覚的に瞬時にロール調整部４２２の位置を判別することができる。 When the size of the roll adjustment unit 422 is small, or when the color of the roll adjustment unit 422 is close to the background color of the image displayed on the display unit 4, the user may not be able to determine the roll adjustment unit 422 instantaneously. Therefore, the calibration object 42 further includes the roll auxiliary adjustment unit 424, so that the user can visually determine the position of the roll adjustment unit 422 instantaneously.
ロール補助調整部４２４は、ロール調整部４２２と同様に、２本の直線の長さおよび間隔によりロール角の調整精度を規定することができる。例えば、ロール調整部４２２のロール角の調整精度を±０．５度とし、ロール補助調整部４２４のロール角の調整精度を±１度とする。２種類の調整制度を規定することにより、精度の高い調整を必要としない場合には、指標４１がロール補助調整部４２４内に収まればカメラのロール方向の較正を終了させることができ、較正に要する時間を短縮することができる。 Similar to the roll adjustment unit 422, the roll auxiliary adjustment unit 424 can define the adjustment accuracy of the roll angle by the length and interval of two straight lines. For example, the roll angle adjustment accuracy of the roll adjustment unit 422 is set to ± 0.5 degrees, and the roll angle adjustment accuracy of the roll auxiliary adjustment unit 424 is set to ± 1 degree. By defining two types of adjustment systems, when high-precision adjustment is not required, if the index 41 is within the roll auxiliary adjustment unit 424, the calibration in the roll direction of the camera can be terminated. The time required can be shortened.
図１０は、表示部４の端部に指標４１が配置される例を示す図である。レンズの特性により、カメラ較正装置１０により得られる画像は、中心付近では弱く、端部で強い歪みが生じる。そのため、指標４１が画像の中央に配置されない場合には、図１０に示すように指標４１の端部に歪みが生じ、結果的に指標４１が曲がって表示されることとなる。ＣＰＵ１２４は、指標４１の端部に歪みが生じることが、既知であるカメラ１１の取り付け位置、指標４１の位置、理想光軸方向、およびレンズの歪みのパラメータから予め想定できる場合には、指標４１の想定される歪み量を算出する。画像重畳部１２２は、歪みに応じて決定される角度分だけロール調整部４２２の２本の直線を水平方向から傾けた較正用オブジェクト４２を重畳した重畳画像を生成する。図１０に示すように指標４１の歪みに合わせて較正用オブジェクト４２の初期状態（移動前）の画像を水平方向から傾けることにより、指標４１の端部に歪みが生じている場合に、回転方向の調整が容易となる。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the index 41 is arranged at the end of the display unit 4. Due to the characteristics of the lens, the image obtained by the camera calibration device 10 is weak in the vicinity of the center and has a strong distortion at the end. Therefore, when the index 41 is not arranged at the center of the image, the end of the index 41 is distorted as shown in FIG. 10, and as a result, the index 41 is bent and displayed. If the CPU 124 can presume that distortion occurs at the end portion of the index 41 from the known attachment position of the camera 11, the position of the index 41, the ideal optical axis direction, and lens distortion parameters, the index 41. The expected amount of distortion is calculated. The image superimposing unit 122 generates a superimposed image in which the calibration object 42 in which two straight lines of the roll adjusting unit 422 are tilted from the horizontal direction by an angle determined according to the distortion is superimposed. As shown in FIG. 10, when the image of the calibration object 42 in the initial state (before movement) is tilted from the horizontal direction in accordance with the distortion of the index 41, the distortion direction is generated at the end of the index 41. The adjustment becomes easier.
次に、カメラシステム１によるカメラの較正動作を説明する。図１１は、カメラシステム１によるカメラの較正動作を示すフローチャートである。図１２は、カメラの較正動作時に表示部４に表示される画像を示す図である。 Next, a camera calibration operation by the camera system 1 will be described. FIG. 11 is a flowchart showing a camera calibration operation by the camera system 1. FIG. 12 is a diagram illustrating an image displayed on the display unit 4 during the camera calibration operation.
ユーザは、較正用オブジェクト４２を左右方向に移動させ、較正用オブジェクト４２のパンチルト調整部４２１の左右方向の位置を指標４１の端部に合わせる（ステップＳ１０１）。図１２（ａ）は、左指示部５１が押圧され、較正用オブジェクト４２が左方向に移動した状態を示している。 The user moves the calibration object 42 in the left-right direction, and matches the position of the calibration object 42 in the left-right direction of the pan / tilt adjustment unit 421 to the end of the index 41 (step S101). FIG. 12A shows a state in which the left instruction unit 51 is pressed and the calibration object 42 has moved leftward.
次に、ユーザは、較正用オブジェクト４２を上下方向に移動させ、較正用オブジェクト４２のパンチルト調整部４２１の上下方向の位置を指標４１の端部に合わせる（ステップＳ１０２）。図１２（ｂ）は、上指示部５４が押圧され、較正用オブジェクト４２が上方向に移動した状態を示している。ユーザは、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２の操作により、パンチルト調整部４２１の領域内に指標４１の端部が含まれるように、較正用オブジェクト４２を移動させる。 Next, the user moves the calibration object 42 in the vertical direction, and adjusts the vertical position of the pan / tilt adjustment unit 421 of the calibration object 42 to the end of the index 41 (step S102). FIG. 12B shows a state where the upper instruction unit 54 is pressed and the calibration object 42 is moved upward. The user moves the calibration object 42 so that the end of the index 41 is included in the area of the pan / tilt adjustment unit 421 by the operations of Step S101 and Step S102.
次に、ユーザは、較正用オブジェクト４２をパンチルト調整部４２１の中心点を中心に回転方向に回転移動させる。そして、較正用オブジェクト４２のロール調整部４２２の平行線の間に指標４１が位置し、なおかつ平行線と指標４１とが交差しないように、較正用オブジェクト４２を移動させる（ステップＳ１０３）。図１２（ｃ）は、左回転指示部５５が押圧され、較正用オブジェクト４２が反時計回り方向に回転移動した状態を示している。 Next, the user rotates the calibration object 42 in the rotation direction around the center point of the pan / tilt adjustment unit 421. Then, the calibration object 42 is moved so that the index 41 is positioned between the parallel lines of the roll adjustment unit 422 of the calibration object 42 and the parallel lines do not intersect the index 41 (step S103). FIG. 12C shows a state in which the counterclockwise rotation instruction unit 55 is pressed and the calibration object 42 is rotated in the counterclockwise direction.
図１３は、カメラ較正モード時における、ＣＰＵ１２４の動作を示すフローチャートである。カメラ較正モード時には、ＣＰＵ１２４は、画像重畳部１２２に対し、初期状態として水平方向に対して回転角度０度の較正用オブジェクトをＲＯＭ１２６から取得して撮像画像に重畳するように指示し、図１２（ａ）に示したように初期状態の較正用オブジェクト４２を表示部４に表示させる（ステップＳ２０１）。 FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the CPU 124 in the camera calibration mode. In the camera calibration mode, the CPU 124 instructs the image superimposing unit 122 to acquire a calibration object having a rotation angle of 0 degree in the horizontal direction from the ROM 126 as an initial state and superimpose it on the captured image, as shown in FIG. As shown in a), the calibration object 42 in the initial state is displayed on the display unit 4 (step S201).
ＣＰＵ１２４は、指示部５からオブジェクト移動信号を受信すると（ステップＳ２０２−Ｙｅｓ）、上下左右方向の移動指示である場合には（ステップＳ２０３−Ｙｅｓ）、画像重畳部１２２に対し、較正用オブジェクト４２を移動指示された量だけ上下左右方向に平行移動させるように指示する（ステップＳ２０４）。例えば、パン角がα、チルト角がβの場合の表示位置は（ｆｘ（α）＋ｇｘ（β），ｆｙ（α）＋ｇｙ（β））と表現できる。ここで、ｆｘ（α），ｆｙ（α），ｇｘ（β），ｇｙ（β）はカメラのレンズ仕様やカメラ取付角度などにより決定されるが、例えば定数Ａｘ，Ａｙ，Ｂｘ，Ｂｙ，ｘ０，ｙ０，ｘ１，ｙ１を用いて次式のように簡易な式とすることも可能である。
ｆｘ（α）＝Ａｘ×α＋ｘ０
ｆｙ（α）＝Ａｙ×α＋ｙ０
ｇｘ（β）＝Ｂｘ×β＋ｘ１
ｇｙ（β）＝Ｂｙ×β＋ｙ１
ここで、（ｘ０＋ｘ１，ｙ０＋ｙ１）はパン・チルト角がどちらも０度である場合の画像の表示位置に対応する。
When the CPU 124 receives the object movement signal from the instruction unit 5 (step S202—Yes), if it is a movement instruction in the vertical and horizontal directions (step S203—Yes), the CPU 124 sends the calibration object 42 to the image superimposing unit 122. Instructed to translate in the vertical and horizontal directions by the amount instructed to move (step S204). For example, the display position when the pan angle is α and the tilt angle is β can be expressed as (fx (α) + gx (β), fy (α) + gy (β)). Here, fx (α), fy (α), gx (β), and gy (β) are determined by the lens specifications of the camera, the camera mounting angle, and the like. For example, constants Ax, Ay, Bx, By, x0, Using y0, x1, and y1, a simple expression such as the following expression may be used.
fx (α) = Ax × α + x0
fy (α) = Ay × α + y0
gx (β) = Bx × β + x1
gy (β) = By × β + y1
Here, (x0 + x1, y0 + y1) corresponds to the image display position when the pan / tilt angles are both 0 degrees.
また、回転方向の移動指示である場合には（ステップＳ２０５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２４は、画像重畳部１２２に対して、現在重畳している較正用オブジェクト４２の重畳を解除し、移動指示された回転角に対応する較正用オブジェクト４２をＲＯＭ１２６から取得して撮像画像に新たに重畳（上書き重畳）するように指示する（ステップＳ２０６）。つまり、表示部４には較正用オブジェクト４２が上書き表示される。ここで、ＣＰＵ１２４は、左回転指示部５５または右回転指示部５６が長押しされるなど、回転方向の移動指示を継続して受けた場合には、ＲＯＭ１２６から複数の較正用オブジェクト４２４を取得して撮像画像に順次重畳するように指示する。つまり、表示部４には所定の時間間隔で複数の複数の較正用オブジェクト４２が順次上書き表示される。ＣＰＵ１２４は、画像重畳部１２２に対する較正用オブジェクト４２の取得指示を、較正用オブジェクト４２の番号で指示してもよいし、格納されているＲＯＭ１２６のアドレスを直接指定してもよい。 In the case of a movement instruction in the rotation direction (step S205—Yes), the CPU 124 cancels the superimposition of the calibration object 42 currently superimposed on the image superimposing unit 122, and the rotation instructed to move. The calibration object 42 corresponding to the corner is acquired from the ROM 126 and instructed to be newly superimposed (overwritten superimposed) on the captured image (step S206). That is, the calibration object 42 is overwritten on the display unit 4. Here, the CPU 124 acquires a plurality of calibration objects 424 from the ROM 126 when continuously receiving a movement instruction in the rotation direction, such as when the left rotation instruction unit 55 or the right rotation instruction unit 56 is pressed long. To sequentially superimpose on the captured image. That is, a plurality of calibration objects 42 are sequentially overwritten and displayed on the display unit 4 at predetermined time intervals. The CPU 124 may instruct the acquisition of the calibration object 42 to the image superimposing unit 122 with the number of the calibration object 42 or may directly specify the address of the stored ROM 126.
ＣＰＵ１２４は、画像重畳部１２２に対し、較正用オブジェクト４２を重畳画像に上書き重畳させる際に、移動前の較正用オブジェクト４２とパンチルト調整部４２１の中心位置を一致させるように指示する。これにより、回転移動によって較正用オブジェクト４２の位置が指標４１からずれることを防止できる。したがって、回転移動後にさらに較正用オブジェクト４２を上下左右方向に移動させて微調整する必要がなくなり、調整時間を短縮させることができる。 The CPU 124 instructs the image superimposing unit 122 to match the calibration object 42 before moving and the center position of the pan / tilt adjusting unit 421 when superimposing the calibration object 42 on the superimposed image. Thereby, it is possible to prevent the position of the calibration object 42 from deviating from the index 41 due to the rotational movement. Therefore, it is not necessary to finely adjust the calibration object 42 by moving it vertically and horizontally after the rotational movement, and the adjustment time can be shortened.
ＣＰＵ１２４は、指示部５からの調整終了信号を受信するまでの間、指示部５からの移動指示を受け付ける（ステップＳ２０７−Ｎｏ）。指示部５からの調整終了信号を受信すると（ステップＳ２０７−Ｙｅｓ）、カメラ１１の取り付け位置のずれを較正する較正パラメータ（パン角、チルト角、およびロール角）を算出する（ステップＳ２０８）。 The CPU 124 receives a movement instruction from the instruction unit 5 until an adjustment end signal is received from the instruction unit 5 (step S207—No). When the adjustment end signal is received from the instruction unit 5 (step S207-Yes), calibration parameters (pan angle, tilt angle, and roll angle) for calibrating the displacement of the mounting position of the camera 11 are calculated (step S208).
ステップＳ２０８では、指示部５の１回分の操作量とカメラ１１の回転角度とを対応づけた場合には、指示部５の操作量をカウントすることで、較正パラメータ（パン角、チルト角、およびロール角）を算出することができる。例えば、指示部５の１回分の操作量が０．５度である場合に、ユーザが図１１に示した操作において、ステップＳ１０１で左指示部５１を２回押圧し、ステップＳ１０２で上指示部５４を２回押圧し、ステップＳ１０３で左回転指示部５５を２回押圧したときには、パン角、チルト角、およびロール角はそれぞれ１．０度となる。ＣＰＵ１２４は、取得した較正パラメータ（パン角、チルト角、およびロール角）に基づいて表示部４に表示させる画像を調整する場合には、カメラ座標とワールド座標間の変換処理を行う。 In step S208, when the operation amount for one operation of the instruction unit 5 is associated with the rotation angle of the camera 11, the calibration parameters (pan angle, tilt angle, and Roll angle) can be calculated. For example, when the operation amount for one operation of the instruction unit 5 is 0.5 degrees, in the operation illustrated in FIG. 11, the user presses the left instruction unit 51 twice in step S101, and the upper instruction unit in step S102. When the button 54 is pressed twice and the left rotation instruction unit 55 is pressed twice in step S103, the pan angle, the tilt angle, and the roll angle are each 1.0 degree. When adjusting an image to be displayed on the display unit 4 based on the acquired calibration parameters (pan angle, tilt angle, and roll angle), the CPU 124 performs conversion processing between camera coordinates and world coordinates.
ＣＰＵ１２４により較正パラメータが算出された後は、カメラ１１からの撮像画像は、当該較正パラメータに対応する量をオフセットさせて出力されるか、または、重畳する画像を当該較正パラメータに対応した画像に変換処理して出力される。これにより、結果的に画像重畳部１２２は、画像処理部１２１により生成されたデジタル画像上に予測軌跡などの画像を重畳して重畳画像を生成する際に、較正パラメータが算出される以前の重畳位置からオフセットまたは変更処理して重畳されることとなるため、例えば駐車時により高精度な車両通過予測軌跡を表示することができる。 After the calibration parameter is calculated by the CPU 124, the captured image from the camera 11 is output with the amount corresponding to the calibration parameter offset, or the superimposed image is converted into an image corresponding to the calibration parameter. Processed and output. As a result, when the image superimposing unit 122 generates a superimposed image by superimposing an image such as a predicted trajectory on the digital image generated by the image processing unit 121, the superimposition before the calibration parameter is calculated. Since it is superimposed after being offset or changed from the position, for example, a highly accurate vehicle passage prediction trajectory can be displayed during parking.
上述したように、本発明では、ＲＯＭ１２６により所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクト４２を記憶し、画像重畳部１２２によりカメラ１１で撮像した撮像画像に較正用オブジェクト４２を重畳した重畳画像を生成し、ＣＰＵ１２４により重畳画像の較正用オブジェクト４２について、上下左右方向の移動指示を受けた場合には、画像重畳部１２２に対し、移動指示された量だけ較正用オブジェクト４２を平行移動させるように指示し、回転方向の移動指示を受けた場合には、画像重畳部１２２に対し、移動指示された回転角に対応する較正用オブジェクト４２をＲＯＭ１２６から取得して撮像画像に重畳するように指示し、移動終了の指示を受けた場合には、移動指示された量および回転角（移動後の較正用オブジェクト４２の位置）に基づいて、カメラ１１の取り付け位置のずれを較正するパン角、チルト角およびロール角を算出する。このような構成にしたことにより、ＲＯＭ１２６の容量を少なくすることができ、安価な構成とすることができる。また、較正用オブジェクト４２を回転処理させる必要はなく平行移動処理するだけで済むため、画像の処理負荷が軽くなり、カメラ１１の取り付け位置の較正を迅速に行うことができるようになる。 As described above, in the present invention, a plurality of calibration objects 42 rotated by a predetermined angle by the ROM 126 are stored, and a superimposed image in which the calibration object 42 is superimposed on a captured image captured by the camera 11 by the image superimposing unit 122. When the CPU 124 receives an instruction for moving the calibration object 42 in the superimposed image in the vertical and horizontal directions, the image superimposing unit 122 is caused to translate the calibration object 42 by the amount instructed to move. When the movement instruction in the rotation direction is received, the image superimposing unit 122 is instructed to acquire the calibration object 42 corresponding to the rotation angle instructed from the ROM 126 and superimpose it on the captured image. When the movement end instruction is received, the movement instructed amount and the rotation angle (the calibration object 4 after movement) Based on the position), the pan angle to calibrate the mounting position of the camera 11, and calculates the tilt angle and the roll angle. With this configuration, the capacity of the ROM 126 can be reduced, and an inexpensive configuration can be achieved. Further, since it is not necessary to rotate the calibration object 42 and only the parallel movement process is required, the image processing load is reduced, and the mounting position of the camera 11 can be quickly calibrated.
また、較正用オブジェクト４２は、所定の領域を示唆するパンチルト調整部４２１と、所定の回転範囲を示唆するロール調整部４２２とを有するのが好適である。このような形状とすることにより、ユーザは、パンチルト調整部４２１内に指標４１の一端が収まった状態のまま、較正用オブジェクト４２をパンチルト調整部４２１の中心点を中心に回転させ、なおかつ、ロール調整部４２２内に指標４１が平行線に交差しないようになるまで回転させれば、カメラのロール方向の調整を終了させることができので、より迅速な較正が可能となる。 The calibration object 42 preferably includes a pan / tilt adjustment unit 421 that suggests a predetermined area and a roll adjustment unit 422 that suggests a predetermined rotation range. With such a shape, the user rotates the calibration object 42 around the center point of the pan / tilt adjustment unit 421 while keeping one end of the index 41 within the pan / tilt adjustment unit 421, and rolls If the index 41 is rotated in the adjustment unit 422 until it does not cross the parallel line, the adjustment of the camera roll direction can be completed, so that quicker calibration is possible.
上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
例えば、ロール調整部は２本の直線により構成される例を示しているが、レンズの歪み量を予め考慮した緩やかな曲線により構成してもよいし、本数も２本ではなくそれ以上であってもよい。あるいは１本の太い線分によりロール調整部を構成し、この線分上に指標４１が位置するようにしてもよい。この場合には平行線と交差しないよう指標４１を調整する代わりに、所定の幅からはみ出さないように指標４１が位置するように調整する、という点で若干異なるものの、その他の点においては上述の実施形態と同様である。つまり、ロール調整部は複数の線あるいは所定の幅を有する線によって回転範囲を示唆していればよい。さらにはロール調整部の線分は有限な長さではなく、無限長の線としてもよい。すなわちこの場合には、パンチルト調整部から画面の端にまで延在される複数の線（あるいは所定の幅を有する１本の線）によりロール調整部が成り立つこととなる。 For example, although the roll adjustment unit is configured with two straight lines, the roll adjustment unit may be configured with a gentle curve considering the amount of distortion of the lens in advance, and the number is not more than two but more. May be. Alternatively, the roll adjustment unit may be configured by one thick line segment, and the index 41 may be positioned on this line segment. In this case, instead of adjusting the index 41 so as not to cross the parallel line, the index 41 is adjusted so that it does not protrude from a predetermined width. This is the same as the embodiment. That is, the roll adjusting unit may indicate the rotation range by a plurality of lines or lines having a predetermined width. Furthermore, the line segment of the roll adjusting unit is not limited to a finite length but may be an infinite length line. That is, in this case, the roll adjusting unit is constituted by a plurality of lines (or one line having a predetermined width) extending from the pan / tilt adjusting unit to the edge of the screen.
１ カメラシステム
２ ＣＰＵ
３ バス
４ 表示部
５ 指示部
６ センサ
１０ カメラ較正装置
１１ カメラ
１２ 較正処理装置
４１ 指標
４２ 較正用オブジェクト
４３ バンパー
５１ 左指示部
５２ 右指示部
５３ 下指示部
５４ 上指示部
５５ 左回転指示部
５６ 右回転指示部
５７ 戻り指示部
５８ 次へ指示部
１００ 移動体
１２１ 画像処理部
１２２ 画像重畳部
１２３ 画像出力部
１２４ ＣＰＵ
１２５ ＲＡＭ
１２６ ＲＯＭ
４２１ パンチルト調整部
４２２ ロール調整部
４２３ パンチルト補助調整部
1 Camera system 2 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Bus 4 Display part 5 Instruction part 6 Sensor 10 Camera calibration apparatus 11 Camera 12 Calibration processing apparatus 41 Index 42 Calibration object 43 Bumper 51 Left instruction part 52 Right instruction part 53 Lower instruction part 54 Upper instruction part 55 Left rotation instruction part 56 Right rotation instruction unit 57 Return instruction unit 58 Next instruction unit 100 Moving object 121 Image processing unit 122 Image superimposing unit 123 Image output unit 124 CPU
125 RAM
126 ROM
421 Pan / tilt adjustment unit 422 Roll adjustment unit 423 Pan / tilt auxiliary adjustment unit
Claims (10)
所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトを記憶する記憶部と、
前記カメラによる撮像画像に前記較正用オブジェクトのいずれかを重ねた重畳画像を生成し、
生成した前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、
上下左右方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重ねている較正用オブジェクトを、移動指示された上下左右方向に平行移動させた位置に重ね、
回転方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重畳されている校正用オブジェクトと異なり、移動指示された回転方向に対応する他の較正用オブジェクトを前記撮像画像に重ね、
移動指示された量および回転角に基づいて、前記カメラの取り付け位置のずれの較正に利用する較正パラメータを算出する処理装置と、
を備える、カメラ較正装置。 A camera fit these at a predetermined position of the moving body,
A storage unit for storing a plurality of calibration objects rotated by a predetermined angle;
Generates a superimposed image of either the root weight of the calibration object in the image captured by the camera,
About the calibration object of the generated superimposed image,
When receiving a movement instruction in the up / down / left / right direction, the calibration object superimposed on the superimposed image is overlaid at a position translated in the up / down / left / right direction instructed to move,
When receiving the instruction to move the rotating direction is different from the calibration object that is superimposed on the superimposed image, it heavy other calibration object corresponding to the movement instruction direction of rotation in the captured image,
A processing device that calculates a calibration parameter to be used for calibrating the displacement of the mounting position of the camera based on the amount instructed to move and the rotation angle;
Equipped with a camera calibration device.
移動体の所定位置に取り付けられたカメラにより、移動体外部に配された指標を含む画像を撮像するステップと、
前記カメラによる撮像画像に、前記複数の較正用オブジェクトのいずれかを重ねた重畳画像を生成するステップと、
前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、上下左右方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重ねている較正用オブジェクトを、移動指示された上下左右方向に平行移動させた位置に重ねるステップと、
前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、回転方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重畳されている校正用オブジェクトと異なり、移動指示された回転方向に対応する他の較正用オブジェクトを前記記憶部から取得して前記撮像画像に重ねるステップと、
前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、移動指示された量および回転角に基づいて、前記カメラの取り付け位置のずれの較正に利用する較正パラメータを算出するステップと、
を含む、カメラ較正方法。 Storing a plurality of calibration object is rotated by an angle of Jo Tokoro in the storage unit,
Capturing an image including an index placed outside the moving body with a camera attached to a predetermined position of the moving body;
The image captured by the camera, and generating a superimposed image in which either the root weight of the plurality of calibration object,
For calibration object of the superimposed image, when receiving the instruction to move the vertical and horizontal directions, the calibration object superimposed on the superimposed image, Ru superimposed position is moved parallel to the movement indicated horizontal and vertical directions Steps,
When a movement instruction in the rotation direction is received for the calibration object of the superimposed image, another calibration object corresponding to the rotation direction instructed to move is different from the calibration object superimposed on the superimposed image. a step Ru heavy roots to the captured image acquired from the storage unit,
Calculating a calibration parameter to be used for calibrating the displacement of the mounting position of the camera based on the amount and rotation angle instructed to move the calibration object of the superimposed image;
A camera calibration method including :
所定の角度ずつ回転させた複数の較正用オブジェクトを記憶する記憶部と、
前記カメラによる撮像画像に前記較正用オブジェクトのいずれかを重ねた重畳画像を生成し、
生成した前記重畳画像の較正用オブジェクトについて、
上下左右方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重ねている較正用オブジェクトを、移動指示された上下左右方向に平行移動させた位置に重ね、
回転方向の移動指示を受けた場合には、当該重畳画像に重畳されている校正用オブジェクトと異なり、移動指示された回転方向に対応する他の較正用オブジェクトを前記撮像画像に重ね、
移動指示された量および回転角に基づいて、前記カメラの取り付け位置のずれの較正に利用する較正パラメータを算出する、較正処理装置。 Using the captured image from the camera fit these at a predetermined position of the moving body, a calibration processing unit for calibrating the displacement of Installing with the position of the camera,
A storage unit for storing a plurality of calibration objects rotated by a predetermined angle;
Generates a superimposed image of either the root weight of the calibration object in the image captured by the camera,
About the calibration object of the generated superimposed image,
When receiving a movement instruction in the up / down / left / right direction, the calibration object superimposed on the superimposed image is overlaid at a position translated in the up / down / left / right direction instructed to move,
When receiving the instruction to move the rotating direction is different from the calibration object that is superimposed on the superimposed image, it heavy before Symbol captured image other calibration object corresponding to the movement instruction direction of rotation,
Based on the amount and the rotation angle is move instruction, we calculate the calibration parameters to be used for calibration of mounting position of the camera, the calibration processor.
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