JP7074186B2

JP7074186B2 - 較正装置

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Publication number: JP7074186B2
Application number: JP2020518292A
Authority: JP
Inventors: 丈晴北川; 祐三池田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: WO2019216297A1; JPWO2019216297A1

Description

本発明は、撮影装置のキャリブレーションに係る技術に関する。

撮影装置には、ステレオカメラや３Ｄ（Dimensions）カメラなどと呼ばれるものがある。このような撮影装置は、複数の撮影部を有して複数の異なる方向から同時に対象物を撮影することにより両眼視差を実現し、これにより立体写真を生成可能な構成を有する。当該撮影装置は、撮影画像における縦方向と横方向の被写体の長さに関連する情報だけでなく、撮影画像の奥行き方向の被写体の長さに関連する情報を出力することが可能である。

ところで、撮影装置による撮影画像には、レンズ毎に異なる焦点距離や中心位置のずれやレンズ歪みなどに起因した歪みが生じる。撮影装置や情報処理装置に備えられる画像の歪み補正機能はそのような撮影画像の歪みを補正する機能である。この歪み補正機能による処理で使用される例えば歪み補正用パラメータは、予め、キャリブレーション（較正処理）により求められる。

非特許文献１には、平面ボードを利用するキャリブレーションの一例が示されている。非特許文献１におけるキャリブレーションでは、キャリブレーション対象の撮影装置によって、例えば作業者が平面ボードの傾きや位置などを変化させながら当該平面ボードに描かれている二次元パターンを撮影する。そして、撮影された二次元パターンを利用して例えば歪み補正用パラメータが情報処理装置により算出される。

Zhengyou Zhang, "A flexible new technique for camera calibration", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2000, Vol. 22(11), p.1330－1334

ところで、撮影装置による撮影画像を利用して、監視対象の領域や観察対象の物体を観察（監視）する場合がある。このような場合に、撮影画像に映っている物体の大きさ等の情報を撮影画像から取得する場合には、取得する情報の信頼性を高めるために、監視対象の領域の広さや観察対象の物体の大きさに応じた大きさの空間領域について撮影装置のキャリブレーションを行うことが好ましい。

しかしながら、キャリブレーション対象の空間領域の大きさが大きくなるに従ってキャリブレーションを行う作業者の負担が増加するという問題が生じる。例えば、非特許文献１に示されているキャリブレーション手法を採用する場合には、キャリブレーションで用いる平面ボードを動かす作業がある。その平面ボードがキャリブレーション対象の空間領域の大きさに応じて大きくなると、平面ボードの大きさや重さに起因して平面ボードの傾きや位置を変化させる作業の負担が増加する。特に、観察対象の物体が水中に存在することによりキャリブレーション対象の領域が水中である場合には、作業者の負担は大きくなる。例えば、キャリブレーション対象の領域が水中である場合には、作業者が船上から水中の平面ボードを操ることが考えられる。この場合には、作業者の足場が悪く作業者の体勢が不安定になりやすく、その上、平面ボードが大きくなると平面ボードが受ける水圧が増加して平面ボードを操作する作業の負担がより増加する。

本発明は上記課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明の主な目的は、キャリブレーションに係る作業の負担軽減を図ることができる技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の較正装置は、
撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ較正用部材と、
前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に前記較正用部材を変位可能な状態で支持する支持部材と
を備える。

また、本発明の較正方法は、
撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ較正用部材を、前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に変位可能な状態で支持部材によって支持し、
前記較正用部材を変位させながら前記撮影装置によって前記較正用部材を撮影し、
前記撮影装置による前記較正用部材の撮影画像から前記検知対象点を検知し、検知した前記検知対象点を利用して前記撮影装置のキャリブレーションを行う。

本発明によれば、キャリブレーションに係る作業の負担軽減を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態の較正装置の構成を説明する図である。第１実施形態の較正装置の設置例を説明する図である。第１実施形態の較正装置を構成する設置部材の一構成例を説明する図である。第１実施形態における較正用部材である平面ボードの回転変位を説明する図である。キャリブレーション手法の一つである平面法を説明する図である。第１実施形態の較正装置を利用するキャリブレーションにおいて平面ボードを撮影する作業を説明する図である。生け簀枠の一態様例を説明する図である。生け簀枠の別の態様例を説明する図である。第１実施形態の較正装置を構成する設置部材を生け簀枠に取り付ける構成例を説明する図である。図１に表される較正装置の変形例を説明する図である。平面ボードを支持する支柱部材が設置部材に対して回転可能な構成を較正装置が持つ場合の効果を説明する図である。本発明に係る第２実施形態の較正装置の構成を説明する図である。第２実施形態の較正装置を利用するキャリブレーションにおいて平面ボードを撮影する作業を説明する図である。第２実施形態の較正装置をＤＬＴ（Direct Linear Transformation）法によるキャリブレーションで利用する場合の一形態例を説明する図である。本発明に係るその他の実施形態の較正装置の構成を説明する図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１には、本発明に係る第１実施形態の較正装置の一例が撮影装置と共に示されている。第１実施形態の較正装置１０は、撮影装置１１のキャリブレーションにおける較正用部材（平面ボード１３）の水中での撮影に利用する装置である。また、撮影装置１１は、図１の例では、２台のカメラ（撮影部）１５，１６が間隔（例えば基線長が０．３～０．９メートル）を介し並設されている状態でフレーム部材などに固定されている構成を備える。このような構成により、撮影装置１１は、複数の異なる方向から同時に対象物を撮影し、これにより両眼視差を実現することによって立体写真を生成可能な機能を有する。なお、撮影装置１１を構成するカメラ１５，１６は、動画あるいは静止画を撮影する機能を備え、当該カメラ１５，１６に設けられているレンズは同じ方向を向いている。

第１実施形態の較正装置１０は、平面ボードを利用したキャリブレーション手法（以下、平面法とも記す）によって、撮影装置１１のキャリブレーションを行うことを想定して構成されている。すなわち、第１実施形態の較正装置１０は、撮影装置１１を固定する装置固定部である撮影装置固定部材１２と、較正用部材である平面ボード１３と、平面ボード１３を支持する支持部材１４とを備えている。

平面ボード１３は、撮影装置１１のキャリブレーションのために撮影装置１１により撮影される較正用部材であり、その表面にキャリブレーションに利用する検知対象点を含むパターン（二次元パターン）が形成されている。平面ボード１３に形成されているパターン（以下、キャリブレーション用パターンとも記す）は、撮影画像から所定の検知対象点の認識が容易なパターンである。例えば、キャリブレーション用パターンは、チェッカー（市松模様）のパターンや、丸や四角のドットが互いに間隔を介し配列しているパターンなどがある。

また、平面ボード１３は、キャリブレーション対象の領域の大きさを考慮した大きさを有する。例えば、キャリブレーション対象の領域の大きさが、縦１メートル、横１メートル、奥行き３メートル程度の大きさである場合には、平面ボード１３は、縦１メートル、横０．７メートルの大きさを有する。さらに、平面ボード１３は、軽量化と機械的な強度を考慮し、その厚み（例えば１ミリメートル程度）や材料（例えば、アルミニウムなどの金属や樹脂材料）が設定される。

なお、上記構成の平面ボード１３に代えて、次のような構成のものを平面ボード１３として採用してもよい。例えば、キャリブレーション用パターンが形成されているシート（布シート、樹脂シート、金属シートなど）が、枠の内側に張られている構成を持つものが平面ボード１３として採用されてもよい。この場合には、平面ボード１３の軽量化が図られる。しかし、使用環境によっては、機械的な強度の弱さやシート（キャリブレーション用パターン）の歪みが懸念される場合があることから、そのような懸念が有る場合には、例えば枠の内側に筋交いのような補強材が形成されていてもよい。さらに、枠の内側にシートを張る構成に代えて、枠の内側に格子状に棒部材を配置した構成のものが平面ボード１３として採用されてもよい。この場合には、例えば、格子状に配置された棒がキャリブレーション用パターンを構成し、格子状の棒の交点がキャリブレーションに利用する検知対象点として設定される。

上記のような平面ボード１３を利用した平面法では、図５のイメージ図に表されるように、撮影装置１１に対する平面ボード１３の傾きや位置を変化させながら、撮影装置１１によって、平面ボード１３のキャリブレーション用パターンが撮影される。そして、このようにして撮影された複数の撮影画像における所定の検知対象点が例えばコンピュータ（情報処理装置）により検知（抽出）される。さらに、撮影画像における検知対象点の位置を利用して、撮影画像の歪み補正の処理で使用する歪み補正用パラメータ等の設定された複数のパラメータがコンピュータにより算出される。さらにまた、それらパラメータを利用して撮影画像における２Ｄ（Dimensions）座標を３Ｄ（Dimensions）座標に変換する２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列がコンピュータにより算出される。なお、ここでは、歪み補正用パラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列の算出手法は特に限定されず、その説明は省略する。

撮影装置固定部材１２は、図１に表されるように、支柱部材１８を有している。支柱部材１８には、撮影装置１１が例えば螺旋留めにより固定される。また、支柱部材１８の一端側には設置部材１９が設けられている。設置部材１９は、図２に表されるように船２０の縁２０Ａに支柱部材１８を取り付け可能にする構成を備える。当該設置部材１９は、支柱部材１８を船２０の縁２０Ａに取り付けることによって、支柱部材１８により撮影装置１１を船外に吊り下げて水中に配置することを可能にする部材である。設置部材１９の構成は、支柱部材１８を船２０の縁２０Ａに設置することができれば、特に限定されるものではないが、例えば図３に表されるような構成がある。

図３は、設置部材１９の構成の一例を断面により、船２０の縁２０Ａに設置されている状態で表す図である。図３の例では、設置部材１９は、嵌合部２２と、爪部２３とを備える。嵌合部２２は、船２０の縁２０Ａと嵌合する態様を備える。爪部２３は、船２０の内側であって船２０の縁２０Ａに沿って伸びる棒状部材（例えばステンレスにより構成される棒）２１に係止する引っ掛け部として機能する部位である。つまり、図３に表されている設置部材１９は、支柱部材１８を介して撮影装置１１を船２０の縁２０Ａに引っ掛け設置する部材である。また、設置部材１９が図３のような構成を備える場合には、棒状部材２１は上記の如く爪部（引っ掛け部）２３を係止する係止受け部として機能する。

また、設置部材１９は、次のような構成であってもよい。例えば、船２０の縁２０Ａに設置部材１９を引っ掛け設置することが難しいことが想定される場合には、設置部材１９は、船２０の甲板に設置される台座（おもり）と、当該台座と支柱部材１８を接続する接続部材とを有する構成であってもよい。

支持部材１４は、撮影装置１１のキャリブレーションで利用する較正用部材である平面ボード１３を船２０の縁２０Ａに支持する支持部材である。支持部材１４は、図１に表されるように、支柱部材２６を有する。支柱部材２６には、その一端側に設置部材２７が設けられ、また、取り付け部２８が設けられる。

設置部材２７は、撮影装置１１に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に変位可能な状態で船２０の縁２０Ａに配置することが可能な構成を備える。例えば、設置部材２７は、撮影装置固定部材１２の設置部材１９と同様な構成を備える。

取り付け部２８は、平面ボード１３を支柱部材２６に取り付ける部材であり、例えば、回転軸棒３０と、回転機構３１とを備える。回転軸棒３０は、図１の例では、長方形状の平面ボード１３の一辺と接続する構成を備える。この回転軸棒３０は、回転機構３１を介して支柱部材２６に接続される。回転機構３１は、回転軸棒３０を、その中心軸を中心にして回転可能な状態で支柱部材２６に接続させる構成を備える。ここでは、回転軸棒３０の中心軸に沿う方向と、支柱部材２６の中心軸に沿う方向とが直交するように回転軸棒３０は回転機構３１を介して支柱部材２６に接続される。

上記のような構成を持つ取り付け部２８は、図４に表されるように、回転軸棒３０の中心軸を中心にして回転変位可能な状態で平面ボード１３を支柱部材２６に取り付けることができる。

第１実施形態では、回転軸棒３０の回転（換言すれば平面ボード１３の回転）を操作する操作部３２が回転軸棒３０に設けられている。

支持部材１４は上記のように構成されている。この支持部材１４の設置部材２７が船２０の縁２０Ａに取り付けられ支柱部材２６が船外に吊り下げられることにより、平面ボード１３を水中に配置することができる。

第１実施形態では、撮影装置固定部材１２と支持部材１４によって、撮影装置１１と平面ボード１３がそれぞれ船２０に設置された場合に、図４に表されるような位置関係となるように、撮影装置１１や平面ボード１３の向きなどが設計される。つまり、ここで、平面ボード１３の回転変位の中心軸の伸びる方向をＹ方向とし、撮影装置１１のカメラ１５，１６の並設方向をＸ方向とし、撮影装置１１に対して平面ボード１３が近づき又は遠ざかる遠近方向をＺ方向とする。これらＹ方向とＸ方向とＺ方向とが互いに直交する関係（略直交関係も含む）となるように、撮影装置固定部材１２に固定される撮影装置１１のカメラ１５，１６の並設方向や、支持部材１４における支柱部材２６と回転軸棒３０との取り付け角度や、撮影装置１１と平面ボード１３の高さ（吊り下げ）位置などが適宜設計される。

第１実施形態の較正装置１０は上記のように構成されている。この較正装置１０を用いた撮影装置１１のキャリブレーションに係る平面ボード１３の撮影作業は次のように行われる。例えば、撮影装置１１が固定されている撮影装置固定部材１２を作業者が船２０の縁２０Ａに引っ掛け設置することにより、撮影装置１１を船外の水中に配置する。また、平面ボード１３が取り付けられている支持部材１４を作業者が船２０の縁２０Ａに引っ掛け配置することにより、平面ボード１３を船外の水中に配置する。このようにして作業者は撮影装置１１と平面ボード１３のキャリブレーション用パターンとを水中で向き合わせる。

その後、例えば図６に表される所定の撮影位置であるＰ１位置（例えば撮影装置１１と平面ボード１３の間隔が約１メートル）に平面ボード１３が位置し、かつ、撮影装置１１が稼働（動画撮影あるいは静止画の連続撮影）している状態で、作業者が操作部３２を用いて平面ボード１３を回転変位させる。然る後に、作業者が、船２０の縁２０Ａにおける支持部材１４の引っ掛け位置を変更し、平面ボード１３を所定の次の撮影位置であるＰ２位置（例えば撮影装置１１と平面ボード１３の間隔が約２メートル）に移動させる。そして、上記同様に、撮影装置１１が稼働している状態で、作業者が操作部３２を用いて平面ボード１３を回転変位させる。

このように、作業者は、平面ボード１３の位置の変更と、平面ボード１３の回転変位とを行いながら、平面ボード１３のキャリブレーション用パターンを撮影装置１１により撮影させる。

このような撮影作業の後に、撮影画像におけるキャリブレーション用パターンから所定の検知対象点が例えばコンピュータ（情報処理装置）により抽出される。そして、抽出された検知対象点を利用して歪み補正用パラメータ等のパラメータが例えばコンピュータにより算出される。また、算出されたパラメータを利用して２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列が例えばコンピュータにより算出される。なお、ここでは、コンピュータが検知対象点を抽出する処理や、歪み補正用パラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列を算出する処理の手法は限定されず、その説明は省略する。

第１実施形態の較正装置１０は、上記のような構成を備えることにより、キャリブレーションに係る撮影作業の作業者負担を軽減することができる。つまり、較正装置１０は、撮影装置１１や平面ボード１３を船２０の縁２０Ａに引っ掛け設置できる。このため、較正装置１０を利用することにより、作業者は、キャリブレーションの撮影中に、足場の悪い船上において撮影装置１１や平面ボード１３を持ち続けるという作業が不要となる。これにより、較正装置１０は、作業者の負担を軽減することができる。また、較正装置１０は、平面ボード１３の移動を作業車一人でも容易に行うことを可能にすることから、作業性を向上させることができる。

さらに、較正装置１０は、キャリブレーションのための撮影中に、平面ボード１３を船２０の縁２０Ａに支持できることから、作業者の負担増大を抑えつつ、平面ボード１３の大きさを大きくすることが容易となる。これにより、較正装置１０は、キャリブレーション対象の領域の拡大に対応したキャリブレーションを容易に実現できる。

さらに、較正装置１０は、簡素な構成であることから、持ち運びが容易である。

ところで、第１実施形態では、較正装置１０は、船２０に設置してキャリブレーションにおける撮影作業に使用する用途を想定した構成を備えている。これに代えて、例えば、較正装置１０は、魚の養殖を行っている生け簀に設置してキャリブレーションにおける撮影作業に使用することを想定した構成を備えていてもよい。例えば、撮影装置固定部材１２および支持部材１４の設置部材１９，２７は、図７Ａに表されるような円形状の生け簀枠４０や図７Ｂに表されるような四角形状の生け簀枠４０に変位可能な状態で取り付け可能な構成を備える。このような構成の一例としては、図８に表されるような構成がある。すなわち、生け簀枠４０は、図８に表されるような複数の金属製のパイプ（棒状部材）４１が並設されている構成を備えている場合がある。この場合には、設置部材１９，２７は、例えば、それらパイプ４１を把持する把持部４２と、把持部４２を支柱部材１８，２６に連結する連結部（図示せず）とを備える。把持部４２がパイプ４１を把持することにより、設置部材１９，２７は、撮影装置固定部材１２の支柱部材１８や支持部材１４の支柱部材２６を生け簀枠４０に取り付けることができる。

また、較正装置１０の撮影装置固定部材１２や支持部材１４は、上述した構成に加えて、さらに、撮影装置１１や平面ボード１３を設置する水深の調整が可能な構成を備えていてもよい。例えば、支柱部材１８，２６は、図９に表されるような伸長方向Ｓに伸縮が自在な構成を備えていてもよい。

さらに、較正装置１０の撮影装置固定部材１２や支持部材１４は、設置部材１９，２７が船２０の縁２０Ａあるいは生け簀枠４０に取り付けられている状態において、撮影装置１１や平面ボード１３の向きを調整可能な構成を備えていてもよい。例えば、支柱部材１８，２６と設置部材１９，２７が、支柱部材１８，２６の中心軸を中心にして撮影装置１１や平面ボード１３を図９に表されるような回転方向Ｋに回転可能にする機能を持つ接続部材によって接続されている構成を備えていてもよい。

この構成を備えることにより、較正装置１０は、次のような効果を得ることができる。例えば、図７Ａに表されるような円形状の生け簀枠４０に撮影装置固定部材１２および支持部材１４を取り付けてキャリブレーションの撮影作業が行われるとする。この場合に、撮影装置１１に対して遠近方向に支持部材１４の取り付け位置をずらしていく際に、円形状の生け簀枠４０の曲率が大きいと、図１０に表されるように、撮影装置１１に対する平面ボード１３の傾きが大きくなっていく。これにより、撮影装置１１に対する平面ボード１３の向きが、キャリブレーションにとって好ましい状態からずれてしまう場合がある。これに対して、支柱部材１８，２６の中心軸を中心にして撮影装置１１や平面ボード１３を回転方向Ｋに回転可能にすることによって、較正装置１０は、撮影装置１１に対する平面ボード１３の向きの調整が容易な機能を持つことができる。これにより、例えば生け簀枠４０の曲率が大きい場合であっても、キャリブレーションの撮影作業を良好に実行することができる。

また、第１実施形態では、撮影装置固定部材１２と支持部材１４が船２０の縁２０Ａや生け簀枠４０に設置されることにより、撮影装置１１および平面ボード１３が水中に配設される例を説明している。これに代えて、撮影装置固定部材１２と支持部材１４は、大気中に配置してもよい。

＜第２実施形態＞
以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。

図１１は、第２実施形態の較正装置の構成を簡略化して表す斜視図である。第２実施形態の較正装置５０は、平面法による撮影装置のキャリブレーションに係る水中での撮影作業の自動化を図る装置である。この較正装置５０を利用してキャリブレーションを行う撮影装置６０は、第１実施形態にて説明した撮影装置１１と同様の構成を備えている。

第２実施形態における較正装置５０は、較正用部材である平面ボード５１と、貯水装置５２と、撮影装置固定部材５３と、支持部材５４と、回転機構（回転装置）５５と、移動機構（移動装置）５６と、制御装置５７とを備えている。

平面ボード５１は、第１実施形態で説明した平面ボード１３と同様の構成を備える。当該平面ボード５１は、撮影装置６０の撮影対象の領域や物体の大きさにより求まるキャリブレーションに必要な空間領域（水中領域）の大きさを考慮した大きさを有する。また、そのキャリブレーションに必要な空間領域の大きさに基づいて、キャリブレーションのための平面ボード５１の撮影中における平面ボード５１の変位量も設定される。

貯水装置５２は、上面が開口している水槽であり、平面ボード５１を、上記のような所定の変位量の変位が可能な状態で収容可能な大きさを持つ。例えば、撮影装置６０が生け簀で養殖されている魚を観測する用途で利用されることが想定されている場合には、図１１における貯水装置５２（水槽）の内部の幅Ｗは１．５メートル、深さＨは１．２メートル、奥行きＤは３．８メートルに設計される。なお、貯水装置５２の内壁面には、深さ位置や撮影装置６０からの距離を表す目印となるマークなどが形成されていてもよい。

撮影装置固定部材５３は、撮影装置６０を貯水装置５２の壁部に固定することによって、貯水装置５２の内部に撮影装置６０を配置する装置固定部として機能する部材である。撮影装置固定部材５３は、そのように撮影装置６０を貯水装置５２の壁部に固定することにより貯水装置５２の内部に撮影装置６０を配置することができる構成であれば、その構成は限定されるものではなく、ここでは、その説明は省略する。なお、撮影装置固定部材５３は、撮影装置６０を設置する高さ（深さ）位置を調整可能な構成を備えていてもよい。

支持部材５４は、平面ボード５１を支持する部材であり、第２実施形態では、梁部６２を備えている。梁部６２は、貯水装置５２の互いに向き合う壁部間を掛け渡すように配置される。平面ボード５１は、取り付け部である回転軸６３および回転機構５５を介して梁部６２に連結される。回転軸６３は、その中心軸が貯水装置５２の深さ方向に沿う方向となる向きで回転機構５５に接続される。回転機構５５は、回転角度を制御できる例えばステッピングモータと、当該モータへの通電制御を行う駆動手段とを有して構成され、回転軸６３をその中心軸を中心にして回転させることができる。平面ボード５１は、回転軸６３の中心軸が平面ボード５１の板面に沿うように回転軸６３に固定される。これにより、平面ボード５１は、回転機構５５の回転駆動により回転軸６３を中心にした回転方向に回転可能に支持部材５４の梁部６２に取り付けられる。なお、回転軸６３には、平面ボード５１の深さ位置を調整可能な構成が備えられていてもよい。例えば、回転軸６３は、中心軸に沿う方向に伸縮自在な構成を備えていてもよい。

移動機構５６は、支持部材５４の梁部６２を撮影装置６０に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に移動させることが可能な構成を備える。第２実施形態では、移動機構５６は、移動量を制御するために、例えば、モータ（図示せず）と、当該モータへの通電制御を行う駆動手段と、梁部６２の両端部に設けられモータ駆動により回転するギア（図示せず）と、当該ギアと噛み合うギアレール６５とを有して構成される。ギアレール６５は、撮影装置６０に対する遠近方向に沿うように配設され、梁部６２の移動方向をガイド（規制）する機能を備える。

制御装置５７は、例えば、プロセッサを備え、当該プロセッサによって回転機構５５のモータおよび移動機構５６のモータの駆動を制御する機能を備える。つまり、制御装置５７に含まれる記憶装置には、回転機構５５と移動機構５６のモータを制御するための制御手順を表すコンピュータプログラムが与えられている。プロセッサは、そのコンピュータプログラムを実行することにより、回転機構５５と移動機構５６のモータを制御し、回転機構５５を操作する回転操作部としての機能と、移動機構５６を操作する移動操作部としての機能を持つ。

また、制御装置５７の記憶装置には、撮影装置６０のキャリブレーションに係る撮影作業の制御手順を表すコンピュータプログラムが与えられている。制御装置５７は、そのコンピュータプログラムを実行することにより、回転機構５５と移動機構５６を制御することによって、撮影装置６０に対する平面ボード５１の位置と傾きを変更させながら平面ボード５１を撮影する作業を制御する機能を持つ。

さらに、制御装置５７には、平面ボード５１を撮影した撮影装置６０の撮影画像を利用して、撮影画像の歪み補正の処理で使用する歪み補正用パラメータ等の設定された複数のパラメータを算出するパラメータ算出用コンピュータプログラムが与えられている。制御装置５７は、撮影装置６０から取得した撮影画像と、そのパラメータ算出用コンピュータプログラムとによって、歪み補正用パラメータ等のパラメータを算出する機能を備える。さらにまた、制御装置５７には、算出されたパラメータを利用して２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列を算出する行列算出用コンピュータプログラムが与えられている。制御装置５７は、算出されたパラメータと、行列算出用コンピュータプログラムとによって、２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列を算出する機能を備える。

なお、制御装置５７が撮影装置６０から撮影画像を取得する手法は、次のような手法が考えられる。例えば、撮影装置６０により撮影された撮影画像が撮影装置６０にて可搬型記憶媒体（例えばメモリカード）に記憶され、当該可搬型記憶媒体を利用して制御装置５７は撮影装置６０の撮影画像を取得する。あるいは、撮影装置６０と制御装置５７が有線あるいは無線により通信接続可能な場合には、制御装置５７は、通信によって、撮影装置６０から撮影画像を取得してもよい。

このように、通信によって、制御装置５７が撮影画像を取得可能な場合には、時々刻々と取得される撮影画像を利用して、制御装置５７は、歪み補正用パラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列をリアルタイム処理にて算出してもよい。さらに、このようなリアルタイム算出処理を行う場合には、制御装置５７は、次のような機能をさらに備えていてもよい。例えば、歪み補正用パラメータの算出に利用可能な検知対象点のデータ数が不足している等の理由により、算出した歪み補正用パラメータ等のパラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列が満足な結果でない場合がある。このような場合を想定し、制御装置５７は、算出処理をやり直す機能をさらに備えていてもよい。例えば、制御装置５７の記憶装置には、歪み補正用パラメータ等のパラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列の算出処理をやり直すために必要な検知対象点のデータを取得するための平面ボード５１の撮影位置を算出するコンピュータプログラムが与えられる。制御装置５７は、そのコンピュータプログラムを実行することにより、歪み補正用パラメータ等の算出処理をやり直すために必要なデータを取得する平面ボード５１の撮影位置や回転角度などを算出する。そして、制御装置５７は、その算出された撮影位置で平面ボード５１を撮影すべく、回転機構５５や移動機構５６の動作を制御して平面ボード５１を撮影する。このような機能を備えることにより、較正装置５０は、歪み補正用パラメータ等の算出処理のやり直しに要する時間の短縮化を図ることができる。

第２実施形態の較正装置５０は上記のように構成されている。この較正装置５０は、次のように撮影装置６０のキャリブレーションに係る撮影作業を実行する。例えば、撮影装置６０と平面ボード５１が貯水装置５２の水中で向き合っている状態となるように、作業者が撮影装置６０と平面ボード５１を設置する。然る後に、撮影装置６０の撮影中に、制御装置５７がコンピュータプログラムに従って回転機構５５と移動機構５６を制御し、例えば図１２に表されているように、平面ボード５１を撮影装置６０から離れる方向に移動させながら回転させる。例えば、平面ボード５１の移動は、撮影装置６０からの距離が０．５メートルの位置から３メートルまでの範囲で行われる。また、平面ボード５１の回転は、撮影装置６０と正対している状態を基準状態（回転角度０度）とした場合に、４５度から－４５度までの角度範囲で行われる。

このようにして平面ボード５１が撮影装置６０により撮影された後に、制御装置５７が、前述したように、平面ボード５１の撮影画像を利用して歪み補正用パラメータ等のパラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列を算出する。

第２実施形態の較正装置５０は、撮影装置６０と平面ボード５１を収容する貯水装置５２を備えているため、撮影装置６０のキャリブレーションに係る水中での平面ボード５１の撮影作業を、海や湖などに出向くことなく行うことを可能にし、利便性を高めることができる。

また、較正装置５０は、平面ボード５１の移動や回転を制御装置５７によって制御可能にする構成を備えている。このため、平面ボード５１を作業者が移動させる作業および回転させる作業を行わずに済むことから、較正装置５０は、キャリブレーションに係る撮影作業の負担軽減を図ることができる。また、較正装置５０は、キャリブレーションに係る撮影作業に係る時間の短縮化を図ることができる。

なお、第２実施形態では、平面法によるキャリブレーションを行う例を示したが、第２実施形態の較正装置５０は、ＤＬＴ（Direct Linear Transformation）法によるキャリブレーションをも行うことが可能な構成を備えていてもよい。例えば、回転軸６３は、図１３に表されるようなＤＬＴ法で用いる較正用部材である直方体状のフレーム構造体７０を着脱自在に接続可能な構成をも備えるとする。さらに、制御装置５７の記憶装置には、ＤＬＴ法を用いて歪み補正用パラメータを算出するコンピュータプログラムが与えられる。

そして、ＤＬＴ法を用いてキャリブレーションを行う場合には、例えば、作業者が支持部材５４の回転軸６３にフレーム構造体７０を接続する。また、撮影装置６０からの距離が所定の距離となるようにフレーム構造体７０を作業者が手動により、あるいは、制御装置５７が移動機構５６を制御して配置する。このように配置されたフレーム構造体７０を撮影装置６０が撮影し、当該撮影装置６０によるフレーム構造体７０の撮影画像から制御装置５７が所定の検知対象点（フレーム構造体７０の頂点など）を検知する。その後、制御装置５７が、検知した検知対象点のデータを利用して歪み補正用パラメータ等のパラメータを算出し、さらに２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列を算出する。

なお、フレーム構造体７０の撮影に際し、回転機構５５によるフレーム構造体７０の向きの調整や、回転軸６３の伸縮調整により深さ位置の調整が行われてもよい。

また、ＤＬＴ法を用いてキャリブレーションを行う場合においても、前記同様な算出処理のやり直し処理が可能な構成を制御装置５７が備えていてもよい。

さらに、第２実施形態の較正装置５０は、フレーム構造体７０を利用せず、平面ボード５１を利用してＤＬＴ法によるキャリブレーションを行う構成を持つことも可能である。例えば、ＤＬＴ法を採用したキャリブレーションを行う際には、回転機構５５による平面ボード５１の回転は行われず、制御装置５７は、移動機構５６によって撮影装置６０に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に平面ボード５１を移動する。制御装置５７は、予め設定された互いに異なる複数の移動位置で撮影された平面ボード５１における検知対象点を利用し、ＤＬＴ法によって歪み補正用パラメータ等のパラメータや２Ｄ座標と３Ｄ座標の変換用行列を算出する。

＜その他の実施形態＞
なお、本発明は第１と第２の実施形態に限定されず、様々な実施の態様を採り得る。例えば、第２実施形態の較正装置５０では、平面ボード５１は、両持ち梁状に貯水装置５２の壁部に支持されているが、平面ボード５１は、機械的な強度を考慮しつつ片持ち梁状の態様でもって貯水装置５２に支持されていてもよい。

また、第１と第２の実施形態では、キャリブレーション手法として、平面法あるいはＤＬＴ法を採用しているが、平面法やＤＬＴ法以外のキャリブレーション手法を採用してもよく、採用した手法に応じて平面ボード１３，５１の動きが作業者や制御装置５７によって制御される。

図１４は、本発明に係るその他の実施形態の較正装置の構成を簡略化して表すブロック図である。較正装置８０は、支持部材８１と、較正用部材８２とを備える。較正用部材８２は、撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ部材である。支持部材８１は、較正用部材８２を撮影する撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に較正用部材８２を変位可能な状態で支持する構成を備える。

この較正装置８０は、較正用部材８２を変位可能な状態で支持部材８１によって支持できるので、例えば、キャリブレーションのために較正用部材８２を撮影している間中、作業者が較正用部材８２を持ち続けるという負担をなくすことができる。撮影装置のキャリブレーション対象とする領域が大きい場合には、較正用部材８２が大きくなることや、較正用部材８２の移動操作量が多くなることが想定され、作業者の負担が増加することが懸念される。較正装置８０は、そのような作業者の負担が増加することが懸念される場合に特に有効である。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１８年５月９日に出願された日本出願特願２０１８－０９０５０１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０，５０較正装置
１１，６０撮影装置
１３，５１平面ボード
１２，５３撮影装置固定部材
１４，５４支持部材

Claims

撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ較正用部材と、前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に前記較正用部材を変位可能な状態で支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記較正用部材を回転可能な状態で取り付ける取り付け部と、前記較正用部材の回転を操作する操作部とを備え、さらに、前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に伸びる係止受け部に係止する引っ掛け部、又は、前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に伸びる棒状部材を把持する把持部を備える較正装置。
撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ較正用部材と、前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に前記較正用部材を変位可能な状態で支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に変位可能に前記較正用部材を支持する梁部と、前記梁部に交差する方向に伸びる回転軸を中心にして前記較正用部材を回転可能な状態で前記梁部に取り付ける取り付け部とを備え、前記較正用部材を回転駆動する回転装置と、前記回転装置を操作する回転操作部とをさらに備える較正装置。
前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に前記梁部を移動する移動装置と、前記移動装置を操作する移動操作部とをさらに備える請求項２に記載の較正装置。
前記較正用部材の回転の中心軸は、前記撮影装置を構成する複数の撮影部の並設方向と、前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向とに直交する方向に沿っている請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の較正装置。
前記較正用部材を変位可能な状態で収容し、かつ、貯水可能な貯水装置をさらに備える請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の較正装置。
前記較正用部材を撮影する前記撮影装置を固定する装置固定部をさらに備える請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の較正装置。