JP6334734B2 - 車両サラウンドビューシステムの較正用データ処理システムおよび方法 - Google Patents
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Description
http://igl.ethz.ch/projects/ARAP/svd_rot.pdf
(i)車両に固定された2つ以上のカメラc i の間の重複視界において、任意の位置jに位置する2つ以上の2D較正パターンsjを撮像し、較正パターンsjは、車両または他の較正パターンに対して任意に配向され、各較正パターンは、サラウンドビューシステムを有する車両を載置した平面Z = 0内にあり、2つ以上のカメラの間の重複視界に位置するいずれかの較正パターンs j の映像は、上記カメラによって同時に撮像されて、カメラおよび較正パターンの交互のシリーズの鎖、
... - カメラc i - パターンs j - カメラc i' - パターンs j' - カメラc i" - ...
が車両を上記較正対象のサラウンドビューシステムで囲繞する工程と、
(ii)データ収集工程と、
(iii)外部パラメータの集合Ri jおよびCi jを算出する工程と、
(iv)各較正パターンs j に関連するカメラc i によって撮像可能なX i j マーカ座標を各カメラc i について選択した共通座標系へマッピングする工程と、
(v)較正パターンsを結合することによってカメラc k の補正された集合をすべてカメラc i へ併合し、外部カメラc k パラメータRk、Ck、および上記カメラc k より撮像可能な較正パターン座標の共通座標系への再計算を実行する工程と、
(vi)外部カメラパラメータの集合Ri、Ciおよび対応する較正パターン変位パラメータtx j、ty j、αjを最適化し、これによって較正システムs j に属するいずれかの3D座標Xjの各カメラc i の2D座標xi jへの正確なマッピングを可能とする工程である。
(1)較正作業中は、車両を載置したのと同じ平面内に1つ以上の較正パターンを置き、
(2)カーペット状の較正パターンを2台のカメラの間の重複する視界内に配置し、上記カメラからの映像を同時に撮像すること以外は、不要である。
内部カメラパラメータの決定
Hedi A.、Loncaric S.、"System for Vehicle Surround View"、10th IFAC Symposium on Robot Control 2012、IFAC SYROCO 2012、Dubrovnik; ISBN: 978-1-62276-367-2。
Kannala J.、Brandt S. S.、A Generic Camera Model and Calibration Method for Conventional, Wide-Angle, and Fish-Eye Lenses"; IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence、vol. 28、no. 8、pp. 1335-1340、2006年8月。
φ = atan2(Y,X)
θ = atan2{(X2 + Y2)1/2,Z} (2')
r(θ) = k1θ+ k2θ3 + k3θ5 + k4θ7 + k5θ9 + ...
外部カメラパラメータの決定
マーカ座標系jのいずれかに属する3D座標Xi jを、カメラc i で捉えた2D座標xi jにマッピングする。各行列Aiは、車両に搭載されたカメラによって既に定義されているので、パラメータRi jおよびti jが推定されよう。系内の各カメラは、6つのパラメータを使ってパラメータ化される。すなわち、3つのパラメータは相対的位置について、また3つのパラメータは配向についてである。つまり回転行列は、オイラ角を用いでパラメータ化される。
Ri j =[r1i j, r1i j, r3i j] (5)
ただし、
r1i j = -r1i j r2i j = -r2i j t1i j = -t1i j および r3i j = r1i j x r2i j (9)
較正作業
工程1
工程2
工程3
カメラ1:{R1 1, C1 1; R1 2, C1 2}
カメラ2:{R2 1, C2 1; R2 3, C2 3}
カメラ3:{R3 3, C3 3; R3 4, C3 4}
カメラ4:{R4 2, C4 2; R4 4, C4 4}
を生ずる。
Xi j ← TXi j、ただし j≠ 1st (12)
また、変換行列Tは下記の通りである。
工程5
Rk ← M(1:3, 1:3)
Ck ← -Rk -1 M(1:3, 4) (17)
留意すべきは、まずRkを計算して、値を使用してCkの更新された値を算出することである。
工程6
較正パターンs 1 :X1 = X1 1またはX1 = X2 1
較正パターンs 2 :X2 = X1 2またはX2 = X4 2
較正パターンs 3 :X3 = X2 3またはX3 = X3 3
較正パターンs 4 :X4 = X4 4またはX4 = X3 4
がある。
Xj = Xj - Oj (18)
ただし重心Ojは、同じ較正パターンs j に属するすべてのXjに対して計算される。較正パターンs j 上のいくつかのマーカ3D位置Xjの微調整は、次のように書くことができる。
工程7
sj 較正パターン(カーペット)
Xj 座標系jにおける較正パターンsjの3Dマーカ座標
X i j 座標系iにおける較正パターンs j の3Dマーカ座標
xi j カメラciにおいて較正パターンsjから見た2Dマーカ座標
Ri カメラci回転行列
Ci カメラci中心
Ai 撮像された2Dカメラ映像への3Dカメラ座標系から定義されたマッピング
Claims (6)
- 較正済の内部カメラパラメータを有する2つ以上の広角カメラを含む車両サラウンドビューシステムの較正用データ処理システムの動作方法において、前記内部カメラパラメータは、前記データ処理システムによってアクセス可能に蓄積され、該方法は、
(i)車両に固定された2つ以上のカメラciの間の重複視界において、任意の位置jに位置する1つ以上の2D較正パターンを撮像する工程を含み、該較正パターンsjは、前記車両または他の較正パターンに対して任意に配向され、各較正パターンは、前記サラウンドビューシステムを有する車両を載置した平面Z = 0内にあり、2つ以上のカメラの間の重複視界に位置するいずれかの較正パターンsjの映像は、前記カメラによって同時に撮像されて、カメラおよび較正パターンの交互のシリーズの鎖、
... - カメラci - パターンsj - カメラci' - パターンsj' - カメラci" - ...
が前記車両を較正対象のサラウンドビューシステムで囲繞し、
(ii)該方法はさらに、データ収集工程を含み、該工程は、内部カメラパラメータをロードし、各カメラciから受け較正パターンsjから検出された2Dマーカ座標xi jをロードし、前記較正パターンsjに固定された座標系において表わされる前記較正パターンsjから特定済みのマーカ座標X j に対応する3D座標をロードし、すべてのパラメータを前記データ処理システムに蓄積することを含み、
(iii)さらに、前記カメラiについて外部パラメータの集合Ri jおよびCi jを算出し、該集合は、前記対応する較正パターンに対応する座標系jについて算出され、前記Ri jおよびCi jを使用して、特定済みのマーカ座標Xi jに対応する3D座標を2Dカメラi点xi jへ内部カメラパラメータによってマッピングし、
(iv)較正パターンsjの集合を撮像する各カメラiについて、1つの座標系を共通座標系として宣言し、対応する外部カメラciパラメータをRiおよびCiとして割り当て、前記カメラciに対応し異なる座標系jに属する他のXi jデータはすべて下記の式、
Xi j ← TXi j、ただし j ≠ common
で再計算し、
(v)各カメラciについて、前記データ処理システムは、前記カメラおよび較正パターンの交互のシリーズの鎖内で前記カメラciに結合されたカメラckの集合を較正パターンsによって特定し、対応する外部パラメータRk、Ckを再計算し、前記カメラckから撮像可能で前記結合された較正パターンsから撮像可能なパラメータを含む各マーカを下記の変換式、
によって再計算し、ただしRパラメータおよびTパラメータは、2つのデータ集合を結合する剛体変換Xk s → Xc sとして式Xc s = RXk s + Tによって定義され、
非線形最適化を各カメラciについて、
を最小化することによって行なう工程を含み、ただし下記、
は測定値であり、xi jは撮像された較正パターンsjに対してモデル化された値であり、その場合、各モデル化された較正パターンは、Z = 0平面内でベクトル[tx j、ty j]だけ移動し、かつZ軸を中心にαjだけ回転するものとし、該工程は、前記座標系jに属する3D座標Xjを各カメラciの2D座標xi jへの正確なマッピングを可能なパラメータ集合Ri、Ci、tx j、ty j、αjで終了し、
(vi)各カメラciの工程(vi)で推定された前記外部パラメータRi、Ciは、
A.製造者から提供される各カメラiの前記車体に対する下記の正確な位置、
を使用することによって、または
B.各カメラciの下記の理想的な位置、
を再計算し、その場合、車両中心は、前方カメラおよび後方カメラの間の中点centerC = (Cfront + Crear)/2として定義され、下記、
を再計算して、下記、
とし、下記マッピング、
を実行し、ただし、
であり、行列は、B = rotZ(-(β - π/2))であり、
さらに、パラメータRV、TVを求める剛体変換を行ない、該剛体変換は、A.もしくはB.からの下記の点集合、
を、下記の式、
によって、対応する点集合Ciに変換するものであり、
さらに、
Ri ← Mi(1:3, 1:3)
Ci ← -Ri -1 Mi(1:3, 4)
を再計算することにより再計算されて車両座標系に合わせ、
ただし、
であることを特徴とするデータ処理システムの動作方法。 - 請求項1に記載の方法において、使用する較正パターンは、市松模様の較正パターンの形状であることを特徴とするデータ処理システムの動作方法。
- 請求項1または2に記載の方法において、較正パターンを1つのみ使用して複数のカメラ較正を行なうことを特徴とするデータ処理システムの動作方法。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の方法において、前記広角カメラは、魚眼レンズを備えたカメラであることを特徴とするデータ処理システムの動作方法。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の方法を実行する手段を含む車両サラウンドビューシステムの較正用データ処理システム。
- 車両サラウンドビューシステムの一体部分を形成する請求項5に記載のデータ処理システム。
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