JP6890293B2 - カメラ校正装置、カメラ校正システム、カメラ校正方法及びプログラム - Google Patents
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Description
このような車載カメラの画像を車載モニタに表示するに際しては、車載カメラの車両への取り付け状態を是正するために、車両の後方に校正用のターゲットを設置し、車載モニタに映った校正用ターゲットの像を見ながら、その校正用ターゲットの像が適正に映るように車載カメラの取り付け状態を調整することが行われる。
また、車両の全周囲を複数の車載カメラで撮影し、各車載カメラで得られた複数の画像をそれぞれ車両の真上から見下ろしたような画像(俯瞰画像)に変換するとともに、各画像間での位置を調整したマッピングを行うことで、単一の視点変換合成画像を得ることも行われている。このような場合は、隣接する2つの画像間で精度よく位置合わせを行う必要があるため、高精度のカメラ校正が求められる。
[1−1.課題]
以下、本実施の形態の課題について説明する。従来のカメラ校正方法は、校正用ターゲットと車両との相対的な位置関係を厳密に定める必要があり、車両を設置した後にその車両に対して精度よく校正用ターゲットを設置するか、または校正用ターゲットを設置した後にその校正用ターゲットに対して精度よく車両を設置する必要があった。
[1−2.構成]
[1−2−1.カメラ校正装置の構成]
図1は、一実施の形態に係るカメラ校正装置の機能構成を示すブロック図である。この図1に従って一実施の形態に係るカメラ校正装置の構成および動作を説明する。
CPU103は、ROM120からプログラムを読み出すことにより、特徴点抽出部104、追跡点抽出部105、F,R,T,P行列算出部106、3次元座標算出部107、距離算出部108、車両進行ベクトル算出部109、移動距離算出部110、カメラ校正パラメータ算出部111をとして機能する。これらの各部の機能は以下で詳述する。
以下、カメラ校正パラメータ算出部111におけるカメラ校正パラメータの算出処理の流れについて、図3〜図6を用いて以下説明する。図3は、カメラ校正パラメータの算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図4は、移動予測点のイメージ座標の算出工程を示す模式図である。図5は、図3のステップS202における移動予測点のイメージ座標の算出処理の詳細を示すフローチャートである。
図4(A)では、移動前の画像BIにおいて特徴点のイメージ座標が示され、移動後の画像において追跡点のイメージ座標が示されている。
(ステップS401)まず、カメラ校正パラメータ算出部111は、イメージ座標を歪みありセンサー座標に変換する。
[1−4.効果等]
以上のように、本実施の形態において、カメラ校正装置1は、壁面に対して略平行に車両が移動中に当該車両10に搭載されたカメラ101によって撮像された画像から、当該壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部104を備える。更にカメラ校正装置1は、前記抽出された特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部107を備える。更にカメラ校正装置1は、前記算出された壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部108を備える。更にカメラ校正装置1は、前記仮想空間における、移動前のカメラと前記壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部108を備える。更にカメラ校正装置1は、前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離と、前記壁面とカメラの間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部を備える。更にカメラ校正装置1は、前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが許容値以下が小さくなるよう、前記カメラパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部を備える。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。
図7は、第2の実施形態において実際のカメラ移動距離の算出方法を説明するための模式図である。3次元空間(スケールなし)上での第1の壁面VW1、3次元空間(スケールなし)上での第2の壁面VW2、実際の第1の壁面RW1、実際の第2の壁面RW2が示されている。更に、SFMで算出された3次元空間(スケールなし)S2が破線の領域で示されている。また移動前のカメラC11、3次元空間(スケールなし)上での移動後のカメラC12、実際の移動後のカメラC13が示されている。
3次元空間(スケールなし)上での第1の壁面VW1とカメラの距離をd1とする。3次元空間(スケールなし)上での第2の壁面VW2とカメラの距離をd2とする。3次元空間(スケールなし)上で移動前後のカメラ間距離は単位ベクトルに正規化しており、そのベクトルの大きさをZ1とする。すると、図7のような相似形になる。実際のカメラ移動距離DRは、次の式で表される。
また、各実施形態のカメラ校正装置の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、プロセッサが実行することにより、各実施形態のカメラ校正装置に係る上述した種々の処理を行ってもよい。
10 車両
101 カメラ
102 メモリ
103 CPU
104 特徴点抽出部
105 追跡点抽出部
106 行列算出部
107 3次元座標算出部
108 距離算出部
109 進行ベクトル算出部
110 移動距離算出部
111 カメラ校正パラメータ算出部
120 ROM
Claims (12)
- 壁面に対して略平行に車両が移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記抽出された特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部と、
前記算出された壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部と、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部と、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離と、前記壁面とカメラの間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部と、
を備えるカメラ校正装置。 - 前記カメラパラメータは、前記カメラの角度、及び/または前記カメラの位置を含む
請求項1に記載のカメラ校正装置。 - 前記カメラ校正パラメータ算出部は、前記追跡点の移動前のカメラによって撮像された画像におけるイメージ座標を世界座標へ変換し、変換後の世界座標に前記算出された実際のカメラ移動距離を加算して移動予測点の世界座標を算出し、算出した移動予測点の世界座標をイメージ座標に変換する
請求項1または2に記載のカメラ校正装置。 - 第1の壁面と第2の壁面との間を車両が当該第1の壁面及び当該第2の壁面に対して略平行に移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該第1の壁面の特徴点及び当該第2の壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記抽出された第1の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第1の壁面の3次元座標を算出し、前記抽出された第2の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第2の壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部と、
前記算出された第1の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出し、前記算出された第2の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部と、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記第1の壁面及び前記第2の壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部と、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第2の壁面とカメラとの距離と、前記第1の壁面と前記第2の壁面の間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラのパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部と、
を備えるカメラ校正装置。 - 前記カメラのパラメータは、前記カメラの角度、及び/または前記カメラの位置を含む
請求項4に記載のカメラ校正装置。 - 前記カメラ校正パラメータ算出部は、前記追跡点の移動前のカメラによって撮像された画像におけるイメージ座標を世界座標へ変換し、変換後の世界座標に前記算出された実際のカメラ移動距離を加算して移動予測点の世界座標を算出し、算出した移動予測点の世界座標をイメージ座標に変換する
請求項4または5に記載のカメラ校正装置。 - 壁面に対して略平行に車両が移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記抽出された特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部と、
前記算出された壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部と、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部と、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離と、前記壁面とカメラの間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部と、
を備えるカメラ校正システム。 - 第1の壁面と第2の壁面との間を車両が当該第1の壁面及び当該第2の壁面に対して略平行に移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該第1の壁面の特徴点及び当該第2の壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記抽出された第1の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第1の壁面の3次元座標を算出し、前記抽出された第2の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第2の壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部と、
前記算出された第1の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出し、前記算出された第2の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部と、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記第1の壁面及び前記第2の壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部と、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第2の壁面とカメラとの距離と、前記第1の壁面と前記第2の壁面の間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラのパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部と、
を備えるカメラ校正システム。 - 壁面に対して略平行に車両が移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出ステップと、
前記抽出された特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出ステップと、
前記算出された壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離を算出する距離算出ステップと、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出ステップと、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離と、前記壁面とカメラの間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出ステップと、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出ステップと、
を有するカメラ校正方法。 - 第1の壁面と第2の壁面との間を車両が当該第1の壁面及び当該第2の壁面に対して略平行に移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該第1の壁面の特徴点及び当該第2の壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出ステップと、
前記抽出された第1の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第1の壁面の3次元座標を算出し、前記抽出された第2の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第2の壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出ステップと、
前記算出された第1の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出し、前記算出された第2の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出する距離算出ステップと、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記第1の壁面及び前記第2の壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出ステップと、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第2の壁面とカメラとの距離と、前記第1の壁面と前記第2の壁面の間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出ステップと、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラのパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出ステップと、
を有するカメラ校正方法。 - コンピュータを、
壁面に対して略平行に車両が移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記抽出された特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部と、
前記算出された壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部と、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部と、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記壁面とカメラとの距離と、前記壁面とカメラの間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部
として機能させるためのプログラム。 - コンピュータを、
第1の壁面と第2の壁面との間を車両が当該第1の壁面及び当該第2の壁面に対して略平行に移動中に当該車両に搭載されたカメラによって撮像された画像から、当該第1の壁面の特徴点及び当該第2の壁面の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記抽出された第1の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第1の壁面の3次元座標を算出し、前記抽出された第2の壁面の特徴点を用いて3次元復元を行うことにより、仮想空間における前記第2の壁面の3次元座標を算出する3次元座標算出部と、
前記算出された第1の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出し、前記算出された第2の壁面の3次元座標を用いて、前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離を算出する距離算出部と、
前記仮想空間における、移動前のカメラと前記第1の壁面及び前記第2の壁面に対して略平行に移動した後のカメラとの距離であるカメラ間距離を算出する距離算出部と、
前記算出されたカメラ間距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第1の壁面とカメラとの距離と、前記算出された前記仮想空間における前記第2の壁面とカメラとの距離と、前記第1の壁面と前記第2の壁面の間の実際の距離とを用いて、実際のカメラ移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記算出された実際のカメラ移動距離と、前記カメラのカメラパラメータを用いて、前記壁面の追跡対象とする特徴点である追跡点の移動予測点のイメージ座標を算出し、当該移動予測点のイメージ座標と、前記移動した後のカメラによって撮像された画像における前記追跡点のイメージ座標との間の座標ずれを算出し、前記算出された座標ずれが小さくなるよう、前記カメラのパラメータを変更するカメラ校正パラメータ算出部
として機能させるためのプログラム。
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