JPH0843026A - キャリブレーション装置及びホログラム - Google Patents
キャリブレーション装置及びホログラムInfo
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- JPH0843026A JPH0843026A JP6179045A JP17904594A JPH0843026A JP H0843026 A JPH0843026 A JP H0843026A JP 6179045 A JP6179045 A JP 6179045A JP 17904594 A JP17904594 A JP 17904594A JP H0843026 A JPH0843026 A JP H0843026A
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- Japan
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- camera
- pattern
- calibration
- calibration device
- hologram
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】可動部を排除することにより、単純な構成で高
精度なキャリブレーションを可能とするキャリブレーシ
ョン装置を提供する。 【構成】撮像カメラ１０のキャリブレーションを行なう
ために、撮像カメラ１０に３次元位置情報を呈示するた
めのキャリブレーション装置であって、所定の３次元パ
ターンを記憶させたホログラム板１６と、ホログラム板
に複数の方向から光を照射する光源１８, ２０とを具備
する。
精度なキャリブレーションを可能とするキャリブレーシ
ョン装置を提供する。 【構成】撮像カメラ１０のキャリブレーションを行なう
ために、撮像カメラ１０に３次元位置情報を呈示するた
めのキャリブレーション装置であって、所定の３次元パ
ターンを記憶させたホログラム板１６と、ホログラム板
に複数の方向から光を照射する光源１８, ２０とを具備
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラのキャリブレー
ションを自動化することが可能なキャリブレーション装
置及びホログラムに関するものである。
ションを自動化することが可能なキャリブレーション装
置及びホログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、カメラで撮像した画像を処理し、
物体の位置を計測する場合、カメラのキャリブレーショ
ン（世界座標系、カメラ座標系、画面座標系間の相対的
位置関係の校正）を行なわなければならない。このキャ
リブレーションを行なわないと、カメラで撮像している
画面上の物体位置が世界座標系（絶対座標系）でどの位
置に対応するのかが正確にわからないため、物体の位置
を正確に測定することができない。したがって、高精度
にカメラキャリブレーションを行なうことは、物体の位
置計測を高精度で行なうためには不可欠である。
物体の位置を計測する場合、カメラのキャリブレーショ
ン（世界座標系、カメラ座標系、画面座標系間の相対的
位置関係の校正）を行なわなければならない。このキャ
リブレーションを行なわないと、カメラで撮像している
画面上の物体位置が世界座標系（絶対座標系）でどの位
置に対応するのかが正確にわからないため、物体の位置
を正確に測定することができない。したがって、高精度
にカメラキャリブレーションを行なうことは、物体の位
置計測を高精度で行なうためには不可欠である。
【０００３】また、このキャリブレーションは、カメラ
の位置の経時変化や、カメラ内部の光学系及び撮像素子
の位置ずれ等によりある程度の時間が経過するとくるっ
てくる可能性がある。そのため、キャリブレーションは
定期的に行なう必要がある。特に、工場での自動組立の
ために画像で部品の位置を計測する場合、キャリブレー
ションを定期的に行なうためには、自動化されたキャリ
ブレーションシステムが必要である。
の位置の経時変化や、カメラ内部の光学系及び撮像素子
の位置ずれ等によりある程度の時間が経過するとくるっ
てくる可能性がある。そのため、キャリブレーションは
定期的に行なう必要がある。特に、工場での自動組立の
ために画像で部品の位置を計測する場合、キャリブレー
ションを定期的に行なうためには、自動化されたキャリ
ブレーションシステムが必要である。
【０００４】従来のカメラのキャリブレーションは、世
界座標系（絶対座標系）での位置が既知な３次元空間中
の複数の点をカメラで撮像することにより、カメラのキ
ャリブレーションパラメータを演算で求めるようにして
いいる。一般的には、格子模様、市松模様や黒丸等を描
いたキャリブレーションプレートを用意して、２元空間
中の点として格子や市松模様の交点や黒丸を用い、さら
に、このプレートをそれと直行する方向に移動させるこ
とにより３次元的に分布した複数の点を得るようにして
いる。従って、キャリブレーションを自動化するために
はキャリブレーションプレートを自動的に動かす装置が
必要となる。
界座標系（絶対座標系）での位置が既知な３次元空間中
の複数の点をカメラで撮像することにより、カメラのキ
ャリブレーションパラメータを演算で求めるようにして
いいる。一般的には、格子模様、市松模様や黒丸等を描
いたキャリブレーションプレートを用意して、２元空間
中の点として格子や市松模様の交点や黒丸を用い、さら
に、このプレートをそれと直行する方向に移動させるこ
とにより３次元的に分布した複数の点を得るようにして
いる。従って、キャリブレーションを自動化するために
はキャリブレーションプレートを自動的に動かす装置が
必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のキャリブレーションの手法においては以下のよう
な問題点があった。 （１）キャリブレーションプレートを自動的に且つ正確
に動かす必要があるため、キャリブレーションプレート
を動かす駆動部とそれを制御する制御部が必要となり、
キャリブレーション装置が大掛かりなものとなる。 （２）機械的な可動部があるため、ギヤのバックラッシ
ュ等によりキャリブレーションプレート位置に誤差が生
じ、高精度なカメラキャリブレーションが困難である。 （３）キャリブレーションプレートを動かして、複数枚
の画像を撮像し、画像処理しなければならず、時間と手
間がかかる。
従来のキャリブレーションの手法においては以下のよう
な問題点があった。 （１）キャリブレーションプレートを自動的に且つ正確
に動かす必要があるため、キャリブレーションプレート
を動かす駆動部とそれを制御する制御部が必要となり、
キャリブレーション装置が大掛かりなものとなる。 （２）機械的な可動部があるため、ギヤのバックラッシ
ュ等によりキャリブレーションプレート位置に誤差が生
じ、高精度なカメラキャリブレーションが困難である。 （３）キャリブレーションプレートを動かして、複数枚
の画像を撮像し、画像処理しなければならず、時間と手
間がかかる。
【０００６】従って、本発明は上述した課題に鑑見てな
されたものであり、その目的とするところは、可動部を
排除することにより、単純な構成で高精度なキャリブレ
ーションを可能とするキャリブレーション装置及びホロ
グラムを提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、可動部を
排除することにより、単純な構成で高精度なキャリブレ
ーションを可能とするキャリブレーション装置及びホロ
グラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明のキャリブレーション装
置は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうため
に、該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキ
ャリブレーション装置であって、所定の３次元パターン
を記憶させたホログラムと、該ホログラムに複数の方向
から光を照射する光源とを具備することを特徴としてい
る。
目的を達成するために、本発明のキャリブレーション装
置は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうため
に、該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキ
ャリブレーション装置であって、所定の３次元パターン
を記憶させたホログラムと、該ホログラムに複数の方向
から光を照射する光源とを具備することを特徴としてい
る。
【０００８】また、この発明に係わるキャリブレーショ
ン装置において、前記撮像カメラにより撮像された画像
の歪みから、前記ホログラムと光源との位置誤差を検出
することを特徴としている。
ン装置において、前記撮像カメラにより撮像された画像
の歪みから、前記ホログラムと光源との位置誤差を検出
することを特徴としている。
【０００９】また、本発明のホログラムは撮像カメラの
キャリブレーションのための３次元パターンを記憶した
ことを特徴としている。
キャリブレーションのための３次元パターンを記憶した
ことを特徴としている。
【００１０】また、本発明のキャリブレーション装置
は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうために、
該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキャリ
ブレーション装置であって、円錐体または角錐体または
ピラミッド型体の表面に一定のパターンで模様を形成し
てなることを特徴としている。
は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうために、
該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキャリ
ブレーション装置であって、円錐体または角錐体または
ピラミッド型体の表面に一定のパターンで模様を形成し
てなることを特徴としている。
【００１１】また、本発明のキャリブレーション装置
は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうために、
該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキャリ
ブレーション装置であって、夫々色の異なる紐状部材に
より形成される格子パターンを複数層所定間隔離間して
配置してなることを特徴としている。
は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうために、
該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキャリ
ブレーション装置であって、夫々色の異なる紐状部材に
より形成される格子パターンを複数層所定間隔離間して
配置してなることを特徴としている。
【００１２】また、本発明のキャリブレーション装置
は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうために、
該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキャリ
ブレーション装置であって、夫々所定間隔を離間して複
数枚配置され、夫々に所定パターンの模様を表示可能な
液晶パネルと、前記複数の液晶パネルに、交互に前記所
定パターンの模様を表示させる駆動装置とを具備するこ
とを特徴としている。
は、撮像カメラのキャリブレーションを行なうために、
該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するためのキャリ
ブレーション装置であって、夫々所定間隔を離間して複
数枚配置され、夫々に所定パターンの模様を表示可能な
液晶パネルと、前記複数の液晶パネルに、交互に前記所
定パターンの模様を表示させる駆動装置とを具備するこ
とを特徴としている。
【００１３】
【作用】以上のようにこの発明に係わるキャリブレーシ
ョン装置及びホログラムは構成されているので、カメラ
に対してキャリブレーション装置を固定したままの状態
で、カメラに一度に３次元位置情報を入力することがで
きるので、従来のようにキャリブレーションプレートを
移動させるための移動機構等を必要とせず、単純な構成
で高精度にカメラのキャリブレーションを行なうことが
可能となる。
ョン装置及びホログラムは構成されているので、カメラ
に対してキャリブレーション装置を固定したままの状態
で、カメラに一度に３次元位置情報を入力することがで
きるので、従来のようにキャリブレーションプレートを
移動させるための移動機構等を必要とせず、単純な構成
で高精度にカメラのキャリブレーションを行なうことが
可能となる。
【００１４】また、カメラのキャリブレーションに必要
とする画像が１枚だけであるので、処理の高速化を図る
ことができる。
とする画像が１枚だけであるので、処理の高速化を図る
ことができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、添付
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施例）図１乃至図３は、第１の実施例のキャ
リブレーション装置を示した図である。図１において、
キャリブレーション装置１２は四角錐の表面にパターン
を表示したものであり、パターンとしては、例えば図示
したようにドット（黒丸）を用いる。また、図２は、キ
ャリブレーション装置の他の例を示したものであり、図
示したように円錐の表面にドット（黒丸）のパターンを
表示したものである。さらに、図３は、キャリブレーシ
ョン装置のさらに他の例を示したものであり、ピラミッ
ド状のブロックの表面にドットのパターンを表示して構
成されている。
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施例）図１乃至図３は、第１の実施例のキャ
リブレーション装置を示した図である。図１において、
キャリブレーション装置１２は四角錐の表面にパターン
を表示したものであり、パターンとしては、例えば図示
したようにドット（黒丸）を用いる。また、図２は、キ
ャリブレーション装置の他の例を示したものであり、図
示したように円錐の表面にドット（黒丸）のパターンを
表示したものである。さらに、図３は、キャリブレーシ
ョン装置のさらに他の例を示したものであり、ピラミッ
ド状のブロックの表面にドットのパターンを表示して構
成されている。
【００１６】このように構成されるキャリブレーション
装置は以下のように使用される。
装置は以下のように使用される。
【００１７】まず、キャリブレーション装置１２の上方
に設置したカメラにより画像を１枚撮像する。次に、２
値化処理などを用いて、入力された画像からドットパタ
ーンを抽出する。抽出されたドットパターンは、例えば
図１及び図２に示したキャリブレーション装置ではドッ
トが斜面上にあるため楕円状になっている。このドット
パターンの重心を求める。ドットパターンの中心と重心
は一致するので、２値化されたドットパターンの重心
を、そのドットの中心位置とする。次に、画面中のパタ
ーンの中心位置と、実際のキャリブレーション装置の３
次元的な中心位置を対応付ける。そして、これらの位置
情報から既に公知の方法によりカメラのパラメータを計
算する。
に設置したカメラにより画像を１枚撮像する。次に、２
値化処理などを用いて、入力された画像からドットパタ
ーンを抽出する。抽出されたドットパターンは、例えば
図１及び図２に示したキャリブレーション装置ではドッ
トが斜面上にあるため楕円状になっている。このドット
パターンの重心を求める。ドットパターンの中心と重心
は一致するので、２値化されたドットパターンの重心
を、そのドットの中心位置とする。次に、画面中のパタ
ーンの中心位置と、実際のキャリブレーション装置の３
次元的な中心位置を対応付ける。そして、これらの位置
情報から既に公知の方法によりカメラのパラメータを計
算する。
【００１８】このように、図１乃至図３に示したキャリ
ブレーション装置を用いれば、一つのキャリブレーショ
ン装置で、１度に３次元位置情報をカメラに入力するこ
とができ、可動部分をなくすことができるため、カメラ
のキャリブレーション装置の構成を単純化でき、且つ高
精度なキャリブレーションを行なうことが可能となる。
また、入力画像が一枚で済むため、キャリブレーション
の処理を高速化することができる。 （第２の実施例）次に、図４は、第２の実施例のキャリ
ブレーション装置を示す図である。
ブレーション装置を用いれば、一つのキャリブレーショ
ン装置で、１度に３次元位置情報をカメラに入力するこ
とができ、可動部分をなくすことができるため、カメラ
のキャリブレーション装置の構成を単純化でき、且つ高
精度なキャリブレーションを行なうことが可能となる。
また、入力画像が一枚で済むため、キャリブレーション
の処理を高速化することができる。 （第２の実施例）次に、図４は、第２の実施例のキャリ
ブレーション装置を示す図である。
【００１９】図４において、キャリブレーション装置１
４は、色糸を格子状にかつ立体的に張り巡らして構成さ
れている。色糸は、例えば３層に分けて張り巡らされて
おり、各層の糸の色を夫々異なった色とする。これによ
り、１つの層の色糸の交点が２次元的な位置をあらわ
し、各層の糸の色の違いにより、糸の交点の深さ方向の
位置も知ることができる。すなわち、３次元的な位置を
カメラの１画面に取り込むことができる。
４は、色糸を格子状にかつ立体的に張り巡らして構成さ
れている。色糸は、例えば３層に分けて張り巡らされて
おり、各層の糸の色を夫々異なった色とする。これによ
り、１つの層の色糸の交点が２次元的な位置をあらわ
し、各層の糸の色の違いにより、糸の交点の深さ方向の
位置も知ることができる。すなわち、３次元的な位置を
カメラの１画面に取り込むことができる。
【００２０】このように構成されるキャリブレーション
装置は以下のように使用される。
装置は以下のように使用される。
【００２１】まず、キャリブレーション装置１４の上方
に設置したカメラにより画像を１枚撮像する。次に、入
力された画像から同一層にある縦糸と横糸の交点を抽出
する。このとき、糸の色情報を利用して同一層にある糸
を抽出する。次に、画像中の糸の交点の位置と、その交
点の世界座標系（絶対座標系）での位置を対応付ける。
そして、これらの位置情報から既に公知の方法によりカ
メラのパラメータを計算する。
に設置したカメラにより画像を１枚撮像する。次に、入
力された画像から同一層にある縦糸と横糸の交点を抽出
する。このとき、糸の色情報を利用して同一層にある糸
を抽出する。次に、画像中の糸の交点の位置と、その交
点の世界座標系（絶対座標系）での位置を対応付ける。
そして、これらの位置情報から既に公知の方法によりカ
メラのパラメータを計算する。
【００２２】このように、図４に示したキャリブレーシ
ョン装置を用いれば、一つのキャリブレーション装置
で、１度に３次元位置情報をカメラに入力することがで
き、可動部分をなくすことができるため、カメラのキャ
リブレーション装置の構成を単純化でき、且つ高精度な
キャリブレーションを行なうことが可能となる。また、
入力画像が一枚で済むため、キャリブレーションの処理
を高速化することができる。また、色糸を用いることで
糸の交点の３次元的な配置状態がわかるので、その交点
の画面中の位置と世界座標系上での３次元的な位置との
対応付けを容易に行なうことができる。 （第３の実施例）図５は、第３の実施例のキャリブレー
ション装置の構成を示した図である。
ョン装置を用いれば、一つのキャリブレーション装置
で、１度に３次元位置情報をカメラに入力することがで
き、可動部分をなくすことができるため、カメラのキャ
リブレーション装置の構成を単純化でき、且つ高精度な
キャリブレーションを行なうことが可能となる。また、
入力画像が一枚で済むため、キャリブレーションの処理
を高速化することができる。また、色糸を用いることで
糸の交点の３次元的な配置状態がわかるので、その交点
の画面中の位置と世界座標系上での３次元的な位置との
対応付けを容易に行なうことができる。 （第３の実施例）図５は、第３の実施例のキャリブレー
ション装置の構成を示した図である。
【００２３】図５において、キャリブレーション装置１
６は、３次元パターンが記録されたホログラム板から構
成されている。このホログラム板１６の斜め前方には参
照光Ａとしてのレーザー光を発する第１の光源１８と、
参照光Ｂとしてのレーザー光を発する第２の光源２０が
配置されている。ホログラム板１６に参照光Ａが照射さ
れると、ＣＣＤ等の撮像素子を用いたカメラ１０には、
参照光Ａにより形成される画像Ａが撮像される。また、
ホログラム板１６に参照光Ｂが照射されると、カメラ１
０には、参照光Ｂにより形成される画像Ｂが撮像され
る。画像Ａと画像Ｂとは、図示したように、夫々カメラ
１０からの距離が異なる位置に形成されるようになされ
ている。そして、画像Ａは、例えば、四角形状のドット
を格子状に配列したものであり、画像Ｂは、例えば、三
角形状のドットを格子状に配列したものである。ただ
し、画像Ａ、画像Ｂはこれら四角形状あるいは三角形状
のパターンに限定されるものではなく、その中心位置が
求められる形状のパターンであれば何でもよい。
６は、３次元パターンが記録されたホログラム板から構
成されている。このホログラム板１６の斜め前方には参
照光Ａとしてのレーザー光を発する第１の光源１８と、
参照光Ｂとしてのレーザー光を発する第２の光源２０が
配置されている。ホログラム板１６に参照光Ａが照射さ
れると、ＣＣＤ等の撮像素子を用いたカメラ１０には、
参照光Ａにより形成される画像Ａが撮像される。また、
ホログラム板１６に参照光Ｂが照射されると、カメラ１
０には、参照光Ｂにより形成される画像Ｂが撮像され
る。画像Ａと画像Ｂとは、図示したように、夫々カメラ
１０からの距離が異なる位置に形成されるようになされ
ている。そして、画像Ａは、例えば、四角形状のドット
を格子状に配列したものであり、画像Ｂは、例えば、三
角形状のドットを格子状に配列したものである。ただ
し、画像Ａ、画像Ｂはこれら四角形状あるいは三角形状
のパターンに限定されるものではなく、その中心位置が
求められる形状のパターンであれば何でもよい。
【００２４】このように構成されるキャリブレーション
装置は以下のように使用される。
装置は以下のように使用される。
【００２５】まず、ホログラム板１６を世界座標系（Ｘ
−Ｙ−Ｚ座標系）に対して正確な位置に位置決めする。
次に、未知な位置にカメラ１０及び光源１８, ２０を固
定する。ただし、光源１８, ２０は、ある程度の誤差内
（参照光により像が現われる範囲内）で固定されればよ
い。
−Ｙ−Ｚ座標系）に対して正確な位置に位置決めする。
次に、未知な位置にカメラ１０及び光源１８, ２０を固
定する。ただし、光源１８, ２０は、ある程度の誤差内
（参照光により像が現われる範囲内）で固定されればよ
い。
【００２６】次に、光源１８, ２０からの参照光による
３次元画像（すなわち画像Ａと画像Ｂ）をカメラ１０で
撮像する。撮像された３次元画像と、既にわかっている
ホログラム板１６の世界座標系上の位置とから、カメラ
１０の内部パラメータ（焦点距離、ＣＣＤセルの大きさ
等）、外部パラメータ（取付位置等）、及び光源１８,
２０の取付誤差をキャリブレーションする。なお、カメ
ラのキャリブレーション処理の方法は従来から用いられ
ている手法を用いればよい。また、光源１８,２０の取
付誤差は像の歪みから逆算することができる。
３次元画像（すなわち画像Ａと画像Ｂ）をカメラ１０で
撮像する。撮像された３次元画像と、既にわかっている
ホログラム板１６の世界座標系上の位置とから、カメラ
１０の内部パラメータ（焦点距離、ＣＣＤセルの大きさ
等）、外部パラメータ（取付位置等）、及び光源１８,
２０の取付誤差をキャリブレーションする。なお、カメ
ラのキャリブレーション処理の方法は従来から用いられ
ている手法を用いればよい。また、光源１８,２０の取
付誤差は像の歪みから逆算することができる。
【００２７】また、上記の説明では、２つの画像をホロ
グラム板に記憶させておく場合について説明したが、こ
れに限定されず、３つ以上の画像をホログラム板に記憶
させておき、３つ以上の光源でレーザー光をホログラム
板に照射するようにしてもよい。このようにカメラのキ
ャリブレーションに３つ以上の像を使用するようにすれ
ば、キャリブレーションの精度は更に向上することとな
る。
グラム板に記憶させておく場合について説明したが、こ
れに限定されず、３つ以上の画像をホログラム板に記憶
させておき、３つ以上の光源でレーザー光をホログラム
板に照射するようにしてもよい。このようにカメラのキ
ャリブレーションに３つ以上の像を使用するようにすれ
ば、キャリブレーションの精度は更に向上することとな
る。
【００２８】次に、図６は上記のようなホログラム板を
用いたキャリブレーション装置を実際の製造ラインに適
用した場合を示した図である。
用いたキャリブレーション装置を実際の製造ラインに適
用した場合を示した図である。
【００２９】図６に示したように、実際にワークの位置
を計測する範囲に、設備の一部、あるいは可動部がある
場合、キャリブレーション基準を設けることが困難であ
る。そのため、設備の余剰スペースにキャリブレーショ
ン用のホログラム板を設置し、実際の計測範囲に基準像
を投影する。
を計測する範囲に、設備の一部、あるいは可動部がある
場合、キャリブレーション基準を設けることが困難であ
る。そのため、設備の余剰スペースにキャリブレーショ
ン用のホログラム板を設置し、実際の計測範囲に基準像
を投影する。
【００３０】また、図７はホログラム板を用いたキャリ
ブレーション装置を実際の製造ラインに適用した他の例
を示した図である。
ブレーション装置を実際の製造ラインに適用した他の例
を示した図である。
【００３１】図７に示すように、ワークとカメラとの間
にハーフミラーを設置し、このハーフミラーで反射され
る範囲にホログラム板を設置する。このようにしても、
図６の場合と同様に、設備の一部や可動部と干渉しない
位置にキャリブレーション装置を配置することが可能と
なる。また、図７の構成によれば、製造ラインの稼働中
に基準像を計測範囲に投影することにより、ラインの稼
働中でもキャリブレーションが可能となる。これによ
り、ワークの位置計測系のメンテナンスフリーが実現さ
れる。
にハーフミラーを設置し、このハーフミラーで反射され
る範囲にホログラム板を設置する。このようにしても、
図６の場合と同様に、設備の一部や可動部と干渉しない
位置にキャリブレーション装置を配置することが可能と
なる。また、図７の構成によれば、製造ラインの稼働中
に基準像を計測範囲に投影することにより、ラインの稼
働中でもキャリブレーションが可能となる。これによ
り、ワークの位置計測系のメンテナンスフリーが実現さ
れる。
【００３２】以上説明したように、上記の第３の実施例
においては、カメラの軸方向に所定距離だけ離間した画
像をホログラム板に記憶させておき、このホログラム板
に複数の光源から参照光を照射することにより、容易に
カメラに３次元画像を入力することができ、１枚の画像
のみでカメラのキャリブレーションを行なうことができ
る。 （第４の実施例）図８及び図９は、第４の実施例のキャ
リブレーション装置の構成を示した図である。
においては、カメラの軸方向に所定距離だけ離間した画
像をホログラム板に記憶させておき、このホログラム板
に複数の光源から参照光を照射することにより、容易に
カメラに３次元画像を入力することができ、１枚の画像
のみでカメラのキャリブレーションを行なうことができ
る。 （第４の実施例）図８及び図９は、第４の実施例のキャ
リブレーション装置の構成を示した図である。
【００３３】図８において、２２はキャリブレーション
パターンを呈示する装置であり、この呈示装置２２は、
カメラ２８の光軸方向に互いに所定距離だけ離間して且
つ互いに平行に精度良く固定された複数枚の液晶パネル
から構成されている。２４はそれぞれの液晶パネル２２
を駆動するための駆動装置、２６は、キャリブレーショ
ン装置全体を制御する制御装置４０から画像パターンを
呈示する位置データを受け取り、その位置にパターンを
表示させるように液晶パネル２２を交互に駆動するため
の駆動制御装置である。
パターンを呈示する装置であり、この呈示装置２２は、
カメラ２８の光軸方向に互いに所定距離だけ離間して且
つ互いに平行に精度良く固定された複数枚の液晶パネル
から構成されている。２４はそれぞれの液晶パネル２２
を駆動するための駆動装置、２６は、キャリブレーショ
ン装置全体を制御する制御装置４０から画像パターンを
呈示する位置データを受け取り、その位置にパターンを
表示させるように液晶パネル２２を交互に駆動するため
の駆動制御装置である。
【００３４】また、２８は校正の対象となるカメラ、３
０はカメラ２８を制御するための制御装置、３２はカメ
ラ２８からのアナログ出力信号をデジタル信号に変換す
るＡ/ Ｄ変換器、３４はデジタル画像データを格納する
画像データ保持装置、３６は画像から特徴を抽出し、そ
の特徴の画面中での位置を出力する出力装置、３８は、
制御装置４０から受け取る特徴の世界座標系での位置デ
ータと出力装置３６から受け取る特徴の画面中での位置
データからカメラパラメータを計算する演算装置であ
る。
０はカメラ２８を制御するための制御装置、３２はカメ
ラ２８からのアナログ出力信号をデジタル信号に変換す
るＡ/ Ｄ変換器、３４はデジタル画像データを格納する
画像データ保持装置、３６は画像から特徴を抽出し、そ
の特徴の画面中での位置を出力する出力装置、３８は、
制御装置４０から受け取る特徴の世界座標系での位置デ
ータと出力装置３６から受け取る特徴の画面中での位置
データからカメラパラメータを計算する演算装置であ
る。
【００３５】上記のキャリブレーション装置では、既に
述べたようにｎ枚の液晶パネルが互いに平行となるよう
に精度良く設置されている。液晶パネルは、液晶層を透
過する光の量を０％から１００％まで変化させることが
できるものを用いる。図９に示すように、カメラ側から
順に液晶パネルをＬＣ1,ＬＣ2,…, ＬＣn とする。今、
液晶パネルＬＣ1,ＬＣ2,…, ＬＣi-1 （ｉ＝２, ３,
…, ｎ）の光の透過率を１００％とし、ＬＣi の透過率
を０％とすることによりパターンを表示させると、液晶
パネルの正面に設置したカメラ２８でＬＣi に表示され
たパターンを撮像することができる。
述べたようにｎ枚の液晶パネルが互いに平行となるよう
に精度良く設置されている。液晶パネルは、液晶層を透
過する光の量を０％から１００％まで変化させることが
できるものを用いる。図９に示すように、カメラ側から
順に液晶パネルをＬＣ1,ＬＣ2,…, ＬＣn とする。今、
液晶パネルＬＣ1,ＬＣ2,…, ＬＣi-1 （ｉ＝２, ３,
…, ｎ）の光の透過率を１００％とし、ＬＣi の透過率
を０％とすることによりパターンを表示させると、液晶
パネルの正面に設置したカメラ２８でＬＣi に表示され
たパターンを撮像することができる。
【００３６】また、駆動制御装置２６で、液晶パネルの
駆動装置２４を制御することにより、液晶パネルＬＣi
（ｉ＝１, ２, …, ｎ）に任意のパターンを表示させる
ことができる。つまり、駆動制御装置２６にパターンの
形と呈示位置データを与えると、指令された位置に指定
されたパターンを表示することができるわけである。あ
るパターンを１つだけ表示させ、その様子をカメラ２８
で撮像すると、そのパターンの世界座標系での位置と画
面座標系での位置との対応付けが容易に行われる。
駆動装置２４を制御することにより、液晶パネルＬＣi
（ｉ＝１, ２, …, ｎ）に任意のパターンを表示させる
ことができる。つまり、駆動制御装置２６にパターンの
形と呈示位置データを与えると、指令された位置に指定
されたパターンを表示することができるわけである。あ
るパターンを１つだけ表示させ、その様子をカメラ２８
で撮像すると、そのパターンの世界座標系での位置と画
面座標系での位置との対応付けが容易に行われる。
【００３７】図１０は、座標系を示したものである。
【００３８】図１０において、世界座標系Ｏ（Ｘ, Ｙ,
Ｚ）の原点Ｏは、液晶パネルＬＣ1の左上にとり、Ｘ軸
はカメラから見て水平方向右向き、Ｙ軸は鉛直方向下向
き、Ｚ軸はカメラから見て手前から奥の方向にとる。液
晶パネルＬＣi のパネル座標系Ｏ’（Ｘi ’, Ｙi ’）
の原点Ｏi ’は液晶パネルＬＣi の左上にとり、Ｘi ’
軸、Ｙi ’軸はそれぞれＸ軸、Ｙ軸に平行にとる。この
とき原点Ｏi ’の世界座標系での位置を（０, ０, ｄi
）とする（ただしｄi ＝０）。
Ｚ）の原点Ｏは、液晶パネルＬＣ1の左上にとり、Ｘ軸
はカメラから見て水平方向右向き、Ｙ軸は鉛直方向下向
き、Ｚ軸はカメラから見て手前から奥の方向にとる。液
晶パネルＬＣi のパネル座標系Ｏ’（Ｘi ’, Ｙi ’）
の原点Ｏi ’は液晶パネルＬＣi の左上にとり、Ｘi ’
軸、Ｙi ’軸はそれぞれＸ軸、Ｙ軸に平行にとる。この
とき原点Ｏi ’の世界座標系での位置を（０, ０, ｄi
）とする（ただしｄi ＝０）。
【００３９】また、カメラ座標系ｏ（ｘ, ｙ, ｚ）の原
点はカメラの焦点にとり、ｘ軸は鉛直上向き、ｙ軸は水
平方向右向き、ｚ軸は光軸に沿ってとる。カメラの撮像
面はｚ＝ｆの位置にｚ軸に垂直にあるとし、画面座標系
ｏ’（ｐ, ｑ）の原点ｏ’は（０, ０, ｆ）の位置にあ
り、ｐ軸、ｑ軸はそれぞれｘ軸、ｙ軸と平行にとる。
点はカメラの焦点にとり、ｘ軸は鉛直上向き、ｙ軸は水
平方向右向き、ｚ軸は光軸に沿ってとる。カメラの撮像
面はｚ＝ｆの位置にｚ軸に垂直にあるとし、画面座標系
ｏ’（ｐ, ｑ）の原点ｏ’は（０, ０, ｆ）の位置にあ
り、ｐ軸、ｑ軸はそれぞれｘ軸、ｙ軸と平行にとる。
【００４０】以上のように構成されるキャリブレーショ
ン装置の動作を図１１に示したフローチャートを参照し
て説明する。
ン装置の動作を図１１に示したフローチャートを参照し
て説明する。
【００４１】まず、任意の液晶パネルＣＬi （ｉ＝１,
…, ｎ）の（Ｐij, Ｑij）の位置にパターンＳijを１つ
だけ表示させる（ステップＳ２）。このときパターンＳ
ijの位置を世界座標系で表わすと（Ｐij, Ｑij, ｄi ）
となる。パターンとして例えば丸を用いると、パターン
の位置は丸の中心で表わされる。次に、カメラ２８で画
像を撮影する（ステップＳ４）。カメラ２８で撮像した
画像信号をＡ/ Ｄ変換器３２でアナログ信号からデジタ
ル信号に変換（ステップＳ６）した後、画像データ保持
装置３４に画像を格納する（ステップＳ８）。出力装置
３６で画像からパターンを抽出し、画面中におけるパタ
ーンＳijの位置（ｐij, ｑij）を求める（ステップＳ１
０）。パターンとして丸を用いた場合、２値化処理など
で丸を抽出し、抽出した丸の重心位置を求めてパターン
の位置とする。そして、ｊ＝１〜ｋについて、すなわち
複数の液晶パネルのそれぞれについて、上記のパターン
の表示からパターンの重心位置を求める一連の処理を繰
り返す（ステップＳ１２）。
…, ｎ）の（Ｐij, Ｑij）の位置にパターンＳijを１つ
だけ表示させる（ステップＳ２）。このときパターンＳ
ijの位置を世界座標系で表わすと（Ｐij, Ｑij, ｄi ）
となる。パターンとして例えば丸を用いると、パターン
の位置は丸の中心で表わされる。次に、カメラ２８で画
像を撮影する（ステップＳ４）。カメラ２８で撮像した
画像信号をＡ/ Ｄ変換器３２でアナログ信号からデジタ
ル信号に変換（ステップＳ６）した後、画像データ保持
装置３４に画像を格納する（ステップＳ８）。出力装置
３６で画像からパターンを抽出し、画面中におけるパタ
ーンＳijの位置（ｐij, ｑij）を求める（ステップＳ１
０）。パターンとして丸を用いた場合、２値化処理など
で丸を抽出し、抽出した丸の重心位置を求めてパターン
の位置とする。そして、ｊ＝１〜ｋについて、すなわち
複数の液晶パネルのそれぞれについて、上記のパターン
の表示からパターンの重心位置を求める一連の処理を繰
り返す（ステップＳ１２）。
【００４２】このようにして求められたｋ組のＳij（Ｐ
ij, Ｑij, ｄi ）とｓij（ｐij, ｑij）を演算装置３８
に送り、カメラパラメータを計算する（ステップＳ１
４）。このカメラパラメータの計算は既に公知の方法で
行われる。
ij, Ｑij, ｄi ）とｓij（ｐij, ｑij）を演算装置３８
に送り、カメラパラメータを計算する（ステップＳ１
４）。このカメラパラメータの計算は既に公知の方法で
行われる。
【００４３】以上説明したように、この第４の実施例の
キャリブレーション装置によれば、制御装置により、カ
メラからの画像の入力とキャリブレーションパターン呈
示装置（液晶パネル）を制御することにより、カメラの
校正を自動的に行なうことができる。
キャリブレーション装置によれば、制御装置により、カ
メラからの画像の入力とキャリブレーションパターン呈
示装置（液晶パネル）を制御することにより、カメラの
校正を自動的に行なうことができる。
【００４４】またキャリブレーションパターン呈示装置
を制御して任意の液晶パネルにパターンを表示すること
により、従来のキャリブレーションプレートを動かすこ
とと等価な機能を得ることができる。
を制御して任意の液晶パネルにパターンを表示すること
により、従来のキャリブレーションプレートを動かすこ
とと等価な機能を得ることができる。
【００４５】また、機械的な可動部がないため、高精度
なカメラ構成を行なうことができる。
なカメラ構成を行なうことができる。
【００４６】また、表示するパターンを制御することに
より、画面中の位置と３次元空間中の位置との対応付け
が容易に行なえる。
より、画面中の位置と３次元空間中の位置との対応付け
が容易に行なえる。
【００４７】なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施例を修正又は変形したものに適用可能であ
る。
で上記実施例を修正又は変形したものに適用可能であ
る。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のキャリブ
レーション装置及びホログラムによれば、カメラに対し
てキャリブレーション装置を固定したままの状態で、カ
メラに一度に３次元位置情報を入力することができるの
で、従来のようにキャリブレーションプレートを移動さ
せるための移動機構等を必要とせず、単純な構成で高精
度にカメラのキャリブレーションを行なうことが可能と
なる。
レーション装置及びホログラムによれば、カメラに対し
てキャリブレーション装置を固定したままの状態で、カ
メラに一度に３次元位置情報を入力することができるの
で、従来のようにキャリブレーションプレートを移動さ
せるための移動機構等を必要とせず、単純な構成で高精
度にカメラのキャリブレーションを行なうことが可能と
なる。
【００４９】また、カメラのキャリブレーションに必要
とする画像が１枚だけであるので、処理の高速化を図る
ことができる。
とする画像が１枚だけであるので、処理の高速化を図る
ことができる。
【００５０】
【図１】第１の実施例のキャリブレーション装置を示し
た図である。
た図である。
【図２】第１の実施例のキャリブレーション装置を示し
た図である。
た図である。
【図３】第１の実施例のキャリブレーション装置を示し
た図である。
た図である。
【図４】第２の実施例のキャリブレーション装置を示す
図である。
図である。
【図５】第３の実施例のキャリブレーション装置の構成
を示した図である。
を示した図である。
【図６】ホログラム板を用いたキャリブレーション装置
を実際の製造ラインに適用した場合を示した図である。
を実際の製造ラインに適用した場合を示した図である。
【図７】ホログラム板を用いたキャリブレーション装置
を実際の製造ラインに適用した他の例を示した図であ
る。
を実際の製造ラインに適用した他の例を示した図であ
る。
【図８】第４の実施例のキャリブレーション装置の構成
を示した図である。
を示した図である。
【図９】第４の実施例のキャリブレーション装置の構成
を示した図である。
を示した図である。
【図１０】座標系を示した図である。
【図１１】キャリブレーション装置の動作を示したフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１０ カメラ １２, １４ キャリブレーション装置 １６ ホログラム板 １８, ２０ 光源 ２２ 呈示装置 ２４ 駆動装置 ２６ 駆動制御装置 ２８ カメラ ３０ カメラ制御装置 ３２ Ａ/ Ｄ変換器 ３４ 画像データ保持装置 ３６ 出力装置 ３８ 演算装置 ４０ 制御装置
Claims (6)
- 【請求項１】 撮像カメラのキャリブレーションを行な
うために、該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するた
めのキャリブレーション装置であって、 所定の３次元パターンを記憶させたホログラムと、 該ホログラムに複数の方向から光を照射する光源とを具
備することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 【請求項２】 前記撮像カメラにより撮像された画像の
歪みから、前記ホログラムと光源との位置誤差を検出す
ることを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーショ
ン装置。 - 【請求項３】 撮像カメラのキャリブレーションのため
の３次元パターンを記憶したことを特徴とするホログラ
ム。 - 【請求項４】 撮像カメラのキャリブレーションを行な
うために、該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するた
めのキャリブレーション装置であって、 円錐体または角錐体またはピラミッド型体の表面に一定
のパターンで模様を形成してなることを特徴とするキャ
リブレーション装置。 - 【請求項５】 撮像カメラのキャリブレーションを行な
うために、該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するた
めのキャリブレーション装置であって、 夫々色の異なる紐状部材により形成される格子パターン
を複数層所定間隔離間して配置してなることを特徴とす
るキャリブレーション装置。 - 【請求項６】 撮像カメラのキャリブレーションを行な
うために、該撮像カメラに３次元位置情報を呈示するた
めのキャリブレーション装置であって、 夫々所定間隔を離間して複数枚配置され、夫々に所定パ
ターンの模様を表示可能な液晶パネルと、 前記複数の液晶パネルに、交互に前記所定パターンの模
様を表示させる駆動装置とを具備することを特徴とする
キャリブレーション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17904594A JP3512092B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | キャリブレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17904594A JP3512092B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | キャリブレーション装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843026A true JPH0843026A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3512092B2 JP3512092B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=16059165
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17904594A Expired - Fee Related JP3512092B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | キャリブレーション装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3512092B2 (ja) |
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| JP2002354506A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Minolta Co Ltd | カメラ校正用立体チャート、カメラの校正用パラメータの取得方法、カメラの校正用情報処理装置、およびプログラム |
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-
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- 1994-07-29 JP JP17904594A patent/JP3512092B2/ja not_active Expired - Fee Related
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