JPH0882505A - カメラパラメーターのキャリブレーション方法および物体の位置計測方法 - Google Patents
カメラパラメーターのキャリブレーション方法および物体の位置計測方法Info
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- JPH0882505A JPH0882505A JP21722194A JP21722194A JPH0882505A JP H0882505 A JPH0882505 A JP H0882505A JP 21722194 A JP21722194 A JP 21722194A JP 21722194 A JP21722194 A JP 21722194A JP H0882505 A JPH0882505 A JP H0882505A
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- camera
- coordinate system
- world coordinate
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 カメラを任意の位置に移動させて世界座標系
における複数の代表点を与えるキャリブレーションボー
ドを撮像し、得られた画像上における上記基準点の位置
と、世界座標系における基準点の位置と、画像を撮像し
たときの世界座標系におけるカメラの位置および姿勢と
から、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメー
ターを計算するカメラパラメーターのキャリブレーショ
ン方法および、このキャリブレーション方法を使用した
物体の位置計測方法。 【効果】 カメラを任意の位置に移動させることによ
り、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメータ
ーを得ることができるので、容易に、しかも、正確なキ
ャリブレーションを行うことが可能になる。
における複数の代表点を与えるキャリブレーションボー
ドを撮像し、得られた画像上における上記基準点の位置
と、世界座標系における基準点の位置と、画像を撮像し
たときの世界座標系におけるカメラの位置および姿勢と
から、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメー
ターを計算するカメラパラメーターのキャリブレーショ
ン方法および、このキャリブレーション方法を使用した
物体の位置計測方法。 【効果】 カメラを任意の位置に移動させることによ
り、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメータ
ーを得ることができるので、容易に、しかも、正確なキ
ャリブレーションを行うことが可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラで物体を撮像す
ることにより物体の３次元位置を求める物体の位置計測
方法および、カメラパラメーターのキャリブレーション
方法に関するものである。
ることにより物体の３次元位置を求める物体の位置計測
方法および、カメラパラメーターのキャリブレーション
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物体をカメラで撮像し、得られた画像か
ら物体の位置を計測する場合、カメラの位置、姿勢、レ
ンズの画角等に関するカメラパラメーターを予めキャリ
ブレーションしておく必要がある。
ら物体の位置を計測する場合、カメラの位置、姿勢、レ
ンズの画角等に関するカメラパラメーターを予めキャリ
ブレーションしておく必要がある。
【０００３】平面形状を計測する装置のキャリブレーシ
ョン方法としては、例えば、特開平４−２７８４０１号
公報に記載されているキャリブレーション方法がある。
この方法では、カメラで平面パターン上の基準点を撮像
することにより、カメラパラメーターを求めている。
ョン方法としては、例えば、特開平４−２７８４０１号
公報に記載されているキャリブレーション方法がある。
この方法では、カメラで平面パターン上の基準点を撮像
することにより、カメラパラメーターを求めている。
【０００４】物体の３次元位置を計測する装置でも、上
記と同様のキャリブレーション方法を採ることができ
る。つまり、キャリブレーションボードをカメラに対し
て垂直に移動させて、キャリブレーションボード上の代
表点を２ヶ所以上で撮像することにより、カメラパラメ
ーターを求めることができる。
記と同様のキャリブレーション方法を採ることができ
る。つまり、キャリブレーションボードをカメラに対し
て垂直に移動させて、キャリブレーションボード上の代
表点を２ヶ所以上で撮像することにより、カメラパラメ
ーターを求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、キャリブレーションボードをカメラに対
して垂直に正確に移動させることが困難であるため、正
確なキャリブレーションができないという問題点を有し
ている。
来の構成では、キャリブレーションボードをカメラに対
して垂直に正確に移動させることが困難であるため、正
確なキャリブレーションができないという問題点を有し
ている。
【０００６】すなわち、キャリブレーションボードをカ
メラに対して垂直に正確に移動させる機構を製作するこ
とは困難であり、製作できたとしても、コストがかか
る。
メラに対して垂直に正確に移動させる機構を製作するこ
とは困難であり、製作できたとしても、コストがかか
る。
【０００７】さらに、キャリブレーションボードの面が
カメラの光軸に対して垂直になるようにキャリブレーシ
ョンボードをセットすることも困難であり、セットでき
たとしても、手間がかかる。
カメラの光軸に対して垂直になるようにキャリブレーシ
ョンボードをセットすることも困難であり、セットでき
たとしても、手間がかかる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るカ
メラパラメーターのキャリブレーション方法は、上記の
課題を解決するために、カメラを任意の位置に移動させ
て世界座標系における複数の基準点を与えるキャリブレ
ーションボードを撮像し、得られた画像上における上記
基準点の位置と、世界座標系における基準点の位置と、
画像を撮像したときの世界座標系におけるカメラの位置
および姿勢とから、カメラに固定した座標系におけるカ
メラパラメーターを計算することを特徴としている。
メラパラメーターのキャリブレーション方法は、上記の
課題を解決するために、カメラを任意の位置に移動させ
て世界座標系における複数の基準点を与えるキャリブレ
ーションボードを撮像し、得られた画像上における上記
基準点の位置と、世界座標系における基準点の位置と、
画像を撮像したときの世界座標系におけるカメラの位置
および姿勢とから、カメラに固定した座標系におけるカ
メラパラメーターを計算することを特徴としている。
【０００９】請求項２の発明に係るカメラパラメーター
のキャリブレーション方法は、上記の課題を解決するた
めに、請求項１のカメラパラメーターのキャリブレーシ
ョン方法であって、世界座標系におけるカメラの位置お
よび姿勢と、カメラに固定した座標系におけるカメラパ
ラメーターとから、世界座標系におけるカメラパラメー
ターを計算することを特徴としている。
のキャリブレーション方法は、上記の課題を解決するた
めに、請求項１のカメラパラメーターのキャリブレーシ
ョン方法であって、世界座標系におけるカメラの位置お
よび姿勢と、カメラに固定した座標系におけるカメラパ
ラメーターとから、世界座標系におけるカメラパラメー
ターを計算することを特徴としている。
【００１０】請求項３の発明に係るカメラパラメーター
のキャリブレーション方法は、上記の課題を解決するた
めに、請求項１または２のカメラパラメーターのキャリ
ブレーション方法であって、カメラをロボットにより移
動させることを特徴としている。
のキャリブレーション方法は、上記の課題を解決するた
めに、請求項１または２のカメラパラメーターのキャリ
ブレーション方法であって、カメラをロボットにより移
動させることを特徴としている。
【００１１】請求項４の発明に係る物体の位置計測方法
は、上記の課題を解決するために、カメラを任意の位置
に移動させて世界座標系における複数の基準点を与える
キャリブレーションボードを撮像し、得られた画像上に
おける上記基準点の位置と、その画像を撮像したときの
世界座標系におけるカメラの位置および姿勢とから、カ
メラに固定した座標系におけるカメラパラメーターを予
め計算した後、カメラを移動させて複数の異なる位置か
ら物体を撮像し、物体を撮像したときの世界座標系にお
けるカメラの位置および姿勢と、予め計算した上記カメ
ラパラメーターとから、世界座標系におけるカメラパラ
メーターを計算し、各位置からカメラで物体を撮像する
ことにより得られた画像と、各位置での世界座標系にお
けるカメラパラメーターとから物体の位置を求めること
を特徴としている。
は、上記の課題を解決するために、カメラを任意の位置
に移動させて世界座標系における複数の基準点を与える
キャリブレーションボードを撮像し、得られた画像上に
おける上記基準点の位置と、その画像を撮像したときの
世界座標系におけるカメラの位置および姿勢とから、カ
メラに固定した座標系におけるカメラパラメーターを予
め計算した後、カメラを移動させて複数の異なる位置か
ら物体を撮像し、物体を撮像したときの世界座標系にお
けるカメラの位置および姿勢と、予め計算した上記カメ
ラパラメーターとから、世界座標系におけるカメラパラ
メーターを計算し、各位置からカメラで物体を撮像する
ことにより得られた画像と、各位置での世界座標系にお
けるカメラパラメーターとから物体の位置を求めること
を特徴としている。
【００１２】
【作用】請求項１の構成によれば、カメラを任意の位置
に移動させることにより、カメラに固定した座標系にお
けるカメラパラメーターを得ることができる。これによ
り、カメラをキャリブレーションボードに対して正確に
垂直に移動させないと高精度のキャリブレーションを行
えない従来のキャリブレーション方法と比較して、容易
に、しかも、正確なキャリブレーションを行うことが可
能になる。
に移動させることにより、カメラに固定した座標系にお
けるカメラパラメーターを得ることができる。これによ
り、カメラをキャリブレーションボードに対して正確に
垂直に移動させないと高精度のキャリブレーションを行
えない従来のキャリブレーション方法と比較して、容易
に、しかも、正確なキャリブレーションを行うことが可
能になる。
【００１３】請求項２の構成によれば、請求項１の作用
に加え、カメラを任意の位置に移動させても、キャリブ
レーションボードを使うことなく、計算により、世界座
標系におけるカメラパラメーターを得ることができる。
これにより、カメラを移動させたときのキャリブレーシ
ョンの手間を大幅に省くことができる。
に加え、カメラを任意の位置に移動させても、キャリブ
レーションボードを使うことなく、計算により、世界座
標系におけるカメラパラメーターを得ることができる。
これにより、カメラを移動させたときのキャリブレーシ
ョンの手間を大幅に省くことができる。
【００１４】請求項３の構成によれば、請求項１または
２の作用に加え、世界座標系におけるカメラの位置およ
び姿勢をロボットから容易に得ることができる。これに
より、キャリブレーションを迅速に実行できる。
２の作用に加え、世界座標系におけるカメラの位置およ
び姿勢をロボットから容易に得ることができる。これに
より、キャリブレーションを迅速に実行できる。
【００１５】請求項４の構成によれば、請求項１の方法
で、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメータ
ーを予め計算している。それから、カメラを移動させて
複数の異なる位置から物体を撮像し、上記のカメラパラ
メーターから各位置での世界座標系におけるカメラパラ
メーターを計算している。このため、物体の形状に応じ
てカメラを常に最適な位置にセットして物体を撮像でき
る。したがって、カメラ位置を自由にセットできなかっ
た従来の方法と比較して物体の特徴点をはるかに正確に
抽出することができる。その結果、従来よりもはるかに
高精度の位置計測ができる。
で、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメータ
ーを予め計算している。それから、カメラを移動させて
複数の異なる位置から物体を撮像し、上記のカメラパラ
メーターから各位置での世界座標系におけるカメラパラ
メーターを計算している。このため、物体の形状に応じ
てカメラを常に最適な位置にセットして物体を撮像でき
る。したがって、カメラ位置を自由にセットできなかっ
た従来の方法と比較して物体の特徴点をはるかに正確に
抽出することができる。その結果、従来よりもはるかに
高精度の位置計測ができる。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１７】本実施例の物体の位置計測装置は、図２に
示すように、位置を計測したい物体を撮像するカメラ１
と、カメラ１で得られた画像から物体の構造上の特徴点
を抽出する画像処理装置２と、画像処理装置２で抽出さ
れた特徴点から物体の３次元位置および姿勢を計算する
ＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）３と、ＭＰＵ
３からのデータを記憶すると共に、記憶したデータを必
要に応じてＭＰＵ３に送る記憶装置４とを備えている。
示すように、位置を計測したい物体を撮像するカメラ１
と、カメラ１で得られた画像から物体の構造上の特徴点
を抽出する画像処理装置２と、画像処理装置２で抽出さ
れた特徴点から物体の３次元位置および姿勢を計算する
ＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）３と、ＭＰＵ
３からのデータを記憶すると共に、記憶したデータを必
要に応じてＭＰＵ３に送る記憶装置４とを備えている。
【００１８】さらに、物体の位置計測装置は、カメラ１
を搭載し、カメラ１を移動させるためのロボット５と、
ロボット５の姿勢を制御すると共に、姿勢に関するデー
タをＭＰＵ３に送るロボット制御装置６と、ロボット制
御装置６を制御すると共に、画像処理装置２を制御する
シーケンサー７とを備えている。シーケンサー７は、例
えば、ロボット５によるカメラ１の移動完了を検知する
と、画像処理装置２に対し撮像開始の信号を送る。
を搭載し、カメラ１を移動させるためのロボット５と、
ロボット５の姿勢を制御すると共に、姿勢に関するデー
タをＭＰＵ３に送るロボット制御装置６と、ロボット制
御装置６を制御すると共に、画像処理装置２を制御する
シーケンサー７とを備えている。シーケンサー７は、例
えば、ロボット５によるカメラ１の移動完了を検知する
と、画像処理装置２に対し撮像開始の信号を送る。
【００１９】カメラ１は、図３に示すように、ロボット
５の運動に伴って移動できるように、ロボット５の例え
ば腕５ａの先端に固定される。カメラ１のカメラパラメ
ーターをキャリブレーションするためのキャリブレーシ
ョンボード８は、ロボット５の前の任意の位置に配置さ
れる。
５の運動に伴って移動できるように、ロボット５の例え
ば腕５ａの先端に固定される。カメラ１のカメラパラメ
ーターをキャリブレーションするためのキャリブレーシ
ョンボード８は、ロボット５の前の任意の位置に配置さ
れる。
【００２０】以下、物体の位置および姿勢を示すために
世界座標系を使用し、カメラ１の位置および姿勢を示す
ためにロボット５に固定したロボット座標系を使用す
る。さらに、便宜上、カメラ１に固定したツール座標系
及び、カメラ１のイメージプレーンに固定したイメージ
プレーン座標系とを使用する。
世界座標系を使用し、カメラ１の位置および姿勢を示す
ためにロボット５に固定したロボット座標系を使用す
る。さらに、便宜上、カメラ１に固定したツール座標系
及び、カメラ１のイメージプレーンに固定したイメージ
プレーン座標系とを使用する。
【００２１】そして、最終的に世界座標系におけるカメ
ラパラメーターをキャリブレーションにより求める。
ラパラメーターをキャリブレーションにより求める。
【００２２】カメラパラメーターのキャリブレーション
を行う場合、図１に示すように、ステップ１（以下、ス
テップをＳと略す）として、ロボット座標系と世界座標
系との変換表現をＭＰＵ３により求める。
を行う場合、図１に示すように、ステップ１（以下、ス
テップをＳと略す）として、ロボット座標系と世界座標
系との変換表現をＭＰＵ３により求める。
【００２３】次に、ロボット５により、カメラ１をロボ
ット座標系の任意の位置および姿勢Ａ1 （以下、位置Ａ
1 と略す）にセットし、カメラ１でキャリブレーション
ボード８を撮像する（Ｓ２）。そして、得られた画像か
らキャリブレーションボード８上の代表点Ｂ1 〜Ｂm を
画像処理装置２で抽出し、ＭＰＵ３を介して、代表点Ｂ
1 〜Ｂm の画素値Ｄ1 〜Ｄm を記憶装置４に送り、記憶
させる（Ｓ３）。ここで、画素値Ｄ1 〜Ｄm とは、イメ
ージプレーン座標系における代表点の座標である。ま
た、ｍは、抽出された代表点Ｂ1 〜Ｂm の個数である。
なお、代表点Ｂ1〜Ｂm の世界座標系における座標は、
それぞれ３次元位置計測機を用いて予め求められてい
る。
ット座標系の任意の位置および姿勢Ａ1 （以下、位置Ａ
1 と略す）にセットし、カメラ１でキャリブレーション
ボード８を撮像する（Ｓ２）。そして、得られた画像か
らキャリブレーションボード８上の代表点Ｂ1 〜Ｂm を
画像処理装置２で抽出し、ＭＰＵ３を介して、代表点Ｂ
1 〜Ｂm の画素値Ｄ1 〜Ｄm を記憶装置４に送り、記憶
させる（Ｓ３）。ここで、画素値Ｄ1 〜Ｄm とは、イメ
ージプレーン座標系における代表点の座標である。ま
た、ｍは、抽出された代表点Ｂ1 〜Ｂm の個数である。
なお、代表点Ｂ1〜Ｂm の世界座標系における座標は、
それぞれ３次元位置計測機を用いて予め求められてい
る。
【００２４】それから、ロボット５により、カメラ１を
再び移動させ、上記の位置Ａ1 とは異なる任意の位置Ａ
2 にセットし、キャリブレーションボード８を撮像する
（Ｓ４）。そして、得られた画像からキャリブレーショ
ンボード８上の代表点Ｂ1 〜Ｂm を画像処理装置２で抽
出し、ＭＰＵ３を介して、代表点Ｂ1 〜Ｂm の画素値Ｅ
1 〜Ｅm を記憶装置４に送り、記憶させる（Ｓ５）。
再び移動させ、上記の位置Ａ1 とは異なる任意の位置Ａ
2 にセットし、キャリブレーションボード８を撮像する
（Ｓ４）。そして、得られた画像からキャリブレーショ
ンボード８上の代表点Ｂ1 〜Ｂm を画像処理装置２で抽
出し、ＭＰＵ３を介して、代表点Ｂ1 〜Ｂm の画素値Ｅ
1 〜Ｅm を記憶装置４に送り、記憶させる（Ｓ５）。
【００２５】次に、上記の代表点Ｂ1 〜Ｂm の世界座標
系における座標Ｆ1 〜Ｆm をデータとしてＭＰＵ３に入
力する（Ｓ６）。そして、記憶装置４から読み出した画
素値Ｄ1 〜Ｄm 、Ｅ1 〜Ｅm と、上記の座標Ｆ1 〜Ｆm
とから世界座標系におけるカメラパラメーターをＭＰＵ
３で計算する（Ｓ７）。
系における座標Ｆ1 〜Ｆm をデータとしてＭＰＵ３に入
力する（Ｓ６）。そして、記憶装置４から読み出した画
素値Ｄ1 〜Ｄm 、Ｅ1 〜Ｅm と、上記の座標Ｆ1 〜Ｆm
とから世界座標系におけるカメラパラメーターをＭＰＵ
３で計算する（Ｓ７）。
【００２６】Ｓ７における、カメラパラメーターの計算
方法について、詳述すれば以下のとおりである。なお、
計算を簡単化するため、上記のすべての座標系を４次元
の同次座標系で表現する。
方法について、詳述すれば以下のとおりである。なお、
計算を簡単化するため、上記のすべての座標系を４次元
の同次座標系で表現する。
【００２７】カメラ１を世界座標系における任意の位置
Ａi にセットしたときの（実際には、カメラ１をロボッ
ト座標系の任意の位置にセットし、前記の変換表現を使
って位置Ａi を計算する）世界座標系におけるカメラパ
ラメーターをＣi とする。世界座標系における任意の位
置ｒj からイメージプレーン座標系における位置ｑjへ
の透視変換は、一般に、 ｑj ＝Ｃi ｒj ・・・（１） と表すことができる。したがって、位置ｒj とｑj とを
計測すれば、Ｃi を計算できる。なお、カメラパラメー
ターＣi は行列であり、位置ｒj 、ｑj はベクトルであ
る。
Ａi にセットしたときの（実際には、カメラ１をロボッ
ト座標系の任意の位置にセットし、前記の変換表現を使
って位置Ａi を計算する）世界座標系におけるカメラパ
ラメーターをＣi とする。世界座標系における任意の位
置ｒj からイメージプレーン座標系における位置ｑjへ
の透視変換は、一般に、 ｑj ＝Ｃi ｒj ・・・（１） と表すことができる。したがって、位置ｒj とｑj とを
計測すれば、Ｃi を計算できる。なお、カメラパラメー
ターＣi は行列であり、位置ｒj 、ｑj はベクトルであ
る。
【００２８】位置ｒj は、上記のキャリブレーションボ
ード８の代表点Ｂj の世界座標系における座標Ｆj に対
応し、位置ｑj は、カメラ１が位置Ａ1 にあるときには
上記の画素値Ｄj に対応し、カメラ１が位置Ａ2 にある
ときには上記の画素値Ｅj に対応する。ここで、ｊは、
１，２，３，…，ｍのいずれかである。
ード８の代表点Ｂj の世界座標系における座標Ｆj に対
応し、位置ｑj は、カメラ１が位置Ａ1 にあるときには
上記の画素値Ｄj に対応し、カメラ１が位置Ａ2 にある
ときには上記の画素値Ｅj に対応する。ここで、ｊは、
１，２，３，…，ｍのいずれかである。
【００２９】したがって、画素値Ｄ1 〜Ｄm 、Ｅ1 〜Ｅ
m と、上記の座標Ｆ1 〜Ｆm とから世界座標系における
カメラパラメーターＣi を計算できる。
m と、上記の座標Ｆ1 〜Ｆm とから世界座標系における
カメラパラメーターＣi を計算できる。
【００３０】ここで、カメラ１のツール座標系における
カメラパラメーターをＰ0 とすると、世界座標系におけ
る任意の位置ｒj からイメージプレーン座標系における
位置ｑj への透視変換は、 ｑj ＝Ｐ0 Ｔi ｒj ・・・（２） になる。ここで、Ｔi は、カメラ１を任意の位置Ａi に
セットしたときの世界座標系からツール座標系への変換
行列である。
カメラパラメーターをＰ0 とすると、世界座標系におけ
る任意の位置ｒj からイメージプレーン座標系における
位置ｑj への透視変換は、 ｑj ＝Ｐ0 Ｔi ｒj ・・・（２） になる。ここで、Ｔi は、カメラ１を任意の位置Ａi に
セットしたときの世界座標系からツール座標系への変換
行列である。
【００３１】カメラ１をｎ回移動させ、各位置Ａi での
世界座標系からツール座標系への変換行列Ｔi を求め、
各位置Ａi でｍ個の代表点Ｂ1 〜Ｂm の画素値Ｄ1 〜Ｄ
m を計測すると、次の式（３）が得られる。
世界座標系からツール座標系への変換行列Ｔi を求め、
各位置Ａi でｍ個の代表点Ｂ1 〜Ｂm の画素値Ｄ1 〜Ｄ
m を計測すると、次の式（３）が得られる。
【００３２】 （ｑ1 ，ｑ2 ，…，ｑm ）1 ＝Ｐ0 Ｔ1 （ｒ1 ，ｒ2 ，…，ｒm ）1 （ｑ1 ，ｑ2 ，…，ｑm ）2 ＝Ｐ0 Ｔ2 （ｒ1 ，ｒ2 ，…，ｒm ）2 ・ ・ （ｑ1 ，ｑ2 ，…，ｑm ）n ＝Ｐ0 Ｔn （ｒ1 ，ｒ2 ，…，ｒm ）n ・・・（３） ここで、（ｑ1 ，ｑ2 ，…，ｑm ）i 、（ｒ1 ，ｒ2 ，
…，ｒm ）i は、それぞれ、カメラ１を位置Ａi にセッ
トしたときの、位置ｑj 、ｒj を列ベクトルとする行列
である。
…，ｒm ）i は、それぞれ、カメラ１を位置Ａi にセッ
トしたときの、位置ｑj 、ｒj を列ベクトルとする行列
である。
【００３３】上記の式（３）から、カメラ１のツール座
標系におけるカメラパラメーターＰ0 を計算できる。
標系におけるカメラパラメーターＰ0 を計算できる。
【００３４】さらに、式（１）と（２）とから、 Ｃi ＝Ｐ0 Ｔi ・・・（４） であるから、カメラ１のツール座標系におけるカメラパ
ラメーターＰ0 を式（３）を使って予め求めておくと、
次回から、カメラ１を任意の位置Ａi に移動させたとき
に、再度、キャリブレーションを行わなくても、式
（４）からカメラ１の世界座標系におけるカメラパラメ
ーターＣi を計算できる。
ラメーターＰ0 を式（３）を使って予め求めておくと、
次回から、カメラ１を任意の位置Ａi に移動させたとき
に、再度、キャリブレーションを行わなくても、式
（４）からカメラ１の世界座標系におけるカメラパラメ
ーターＣi を計算できる。
【００３５】以上のように、本実施例のキャリブレーシ
ョン方法によれば、ロボット５の前にキャリブレーショ
ンボード８を固定し、ロボット５でカメラ１を任意の位
置に移動させてキャリブレーションボード８を撮像する
ことにより、カメラパラメーターＣi のキャリブレーシ
ョンを実行できる。これにより、キャリブレーションボ
ード８をカメラ１に対して正確に垂直に移動させないと
高精度のキャリブレーションを行えない従来のキャリブ
レーション方法と比較して、容易に、しかも、正確なキ
ャリブレーションを行うことができる。
ョン方法によれば、ロボット５の前にキャリブレーショ
ンボード８を固定し、ロボット５でカメラ１を任意の位
置に移動させてキャリブレーションボード８を撮像する
ことにより、カメラパラメーターＣi のキャリブレーシ
ョンを実行できる。これにより、キャリブレーションボ
ード８をカメラ１に対して正確に垂直に移動させないと
高精度のキャリブレーションを行えない従来のキャリブ
レーション方法と比較して、容易に、しかも、正確なキ
ャリブレーションを行うことができる。
【００３６】また、キャリブレーションボード８を使っ
たキャリブレーションを一度行っておくと、次にカメラ
１を移動させても、キャリブレーションボード８を使う
ことなく、計算により、カメラパラメーターＣi を得る
ことができる。これにより、カメラ１を移動させたとき
のキャリブレーションの手間を大幅に省くことができ
る。
たキャリブレーションを一度行っておくと、次にカメラ
１を移動させても、キャリブレーションボード８を使う
ことなく、計算により、カメラパラメーターＣi を得る
ことができる。これにより、カメラ１を移動させたとき
のキャリブレーションの手間を大幅に省くことができ
る。
【００３７】さらに、カメラ１を移動させてもキャリブ
レーションの手間がかからないので、物体の形状に応じ
てカメラ１を常に最適な位置にセットして物体を撮像で
きる。したがって、カメラ１の位置を自由にセットでき
なかった従来の方法と比較して物体の特徴点をはるかに
正確に抽出することができる。その結果、従来よりもは
るかに高精度の位置計測ができる。
レーションの手間がかからないので、物体の形状に応じ
てカメラ１を常に最適な位置にセットして物体を撮像で
きる。したがって、カメラ１の位置を自由にセットでき
なかった従来の方法と比較して物体の特徴点をはるかに
正確に抽出することができる。その結果、従来よりもは
るかに高精度の位置計測ができる。
【００３８】なお、カメラ１を移動させるために、必ず
しもロボット５を使用する必要はないが、ロボット５を
使用することにより、カメラ１の位置および姿勢を常に
正確に、かつ、容易に知ることができる。したがって、
ロボット５を使用することにより、迅速なキャリブレー
ションが可能になる。
しもロボット５を使用する必要はないが、ロボット５を
使用することにより、カメラ１の位置および姿勢を常に
正確に、かつ、容易に知ることができる。したがって、
ロボット５を使用することにより、迅速なキャリブレー
ションが可能になる。
【００３９】
【発明の効果】請求項１の発明に係るカメラパラメータ
ーのキャリブレーション方法は、以上のように、カメラ
を任意の位置に移動させて世界座標系における複数の基
準点を与えるキャリブレーションボードを撮像し、得ら
れた画像上における上記基準点の位置と、世界座標系に
おける基準点の位置と、画像を撮像したときの世界座標
系におけるカメラの位置および姿勢とから、カメラに固
定した座標系におけるカメラパラメーターを計算する構
成である。
ーのキャリブレーション方法は、以上のように、カメラ
を任意の位置に移動させて世界座標系における複数の基
準点を与えるキャリブレーションボードを撮像し、得ら
れた画像上における上記基準点の位置と、世界座標系に
おける基準点の位置と、画像を撮像したときの世界座標
系におけるカメラの位置および姿勢とから、カメラに固
定した座標系におけるカメラパラメーターを計算する構
成である。
【００４０】これによれば、カメラを任意の位置に移動
させることにより、カメラに固定した座標系におけるカ
メラパラメーターを得ることができるので、容易に、し
かも、正確なキャリブレーションを行うことが可能にな
るという効果を奏する。
させることにより、カメラに固定した座標系におけるカ
メラパラメーターを得ることができるので、容易に、し
かも、正確なキャリブレーションを行うことが可能にな
るという効果を奏する。
【００４１】請求項２の発明に係るカメラパラメーター
のキャリブレーション方法は、以上のように、請求項１
のカメラパラメーターのキャリブレーション方法であっ
て、世界座標系におけるカメラの位置および姿勢と、カ
メラに固定した座標系におけるカメラパラメーターとか
ら、世界座標系におけるカメラパラメーターを計算する
構成である。
のキャリブレーション方法は、以上のように、請求項１
のカメラパラメーターのキャリブレーション方法であっ
て、世界座標系におけるカメラの位置および姿勢と、カ
メラに固定した座標系におけるカメラパラメーターとか
ら、世界座標系におけるカメラパラメーターを計算する
構成である。
【００４２】これによれば、請求項１の効果に加え、カ
メラを任意の位置に移動させても、キャリブレーション
ボードを使うことなく、計算により、世界座標系におけ
るカメラパラメーターを得ることができる。これによ
り、カメラを移動させたときのキャリブレーションの手
間を大幅に省くことができるという効果を奏する。
メラを任意の位置に移動させても、キャリブレーション
ボードを使うことなく、計算により、世界座標系におけ
るカメラパラメーターを得ることができる。これによ
り、カメラを移動させたときのキャリブレーションの手
間を大幅に省くことができるという効果を奏する。
【００４３】請求項３の発明に係るカメラパラメーター
のキャリブレーション方法は、以上のように、請求項１
または２のカメラパラメーターのキャリブレーション方
法であって、カメラをロボットにより移動させる構成で
ある。
のキャリブレーション方法は、以上のように、請求項１
または２のカメラパラメーターのキャリブレーション方
法であって、カメラをロボットにより移動させる構成で
ある。
【００４４】これによれば、請求項１または２の効果に
加え、世界座標系におけるカメラの位置および姿勢をロ
ボットから容易に得ることができる。これにより、キャ
リブレーションを迅速に実行できるという効果を奏す
る。
加え、世界座標系におけるカメラの位置および姿勢をロ
ボットから容易に得ることができる。これにより、キャ
リブレーションを迅速に実行できるという効果を奏す
る。
【００４５】請求項４の発明に係る物体の位置計測方法
は、以上のように、カメラを任意の位置に移動させて世
界座標系における複数の基準点を与えるキャリブレーシ
ョンボードを撮像し、得られた画像上における上記基準
点の位置と、その画像を撮像したときの世界座標系にお
けるカメラの位置および姿勢とから、カメラに固定した
座標系におけるカメラパラメーターを予め計算した後、
カメラを移動させて複数の異なる位置から物体を撮像
し、物体を撮像したときの世界座標系におけるカメラの
位置および姿勢と、予め計算した上記カメラパラメータ
ーとから、世界座標系におけるカメラパラメーターを計
算し、各位置からカメラで物体を撮像することにより得
られた画像と、各位置での世界座標系におけるカメラパ
ラメーターとから物体の位置を求める構成である。
は、以上のように、カメラを任意の位置に移動させて世
界座標系における複数の基準点を与えるキャリブレーシ
ョンボードを撮像し、得られた画像上における上記基準
点の位置と、その画像を撮像したときの世界座標系にお
けるカメラの位置および姿勢とから、カメラに固定した
座標系におけるカメラパラメーターを予め計算した後、
カメラを移動させて複数の異なる位置から物体を撮像
し、物体を撮像したときの世界座標系におけるカメラの
位置および姿勢と、予め計算した上記カメラパラメータ
ーとから、世界座標系におけるカメラパラメーターを計
算し、各位置からカメラで物体を撮像することにより得
られた画像と、各位置での世界座標系におけるカメラパ
ラメーターとから物体の位置を求める構成である。
【００４６】これによれば、請求項１の方法で、カメラ
に固定した座標系におけるカメラパラメーターを予め計
算している。それから、カメラを移動させて複数の異な
る位置から物体を撮像し、上記のカメラパラメーターか
ら各位置での世界座標系におけるカメラパラメーターを
計算している。このため、物体の形状に応じてカメラを
常に最適な位置にセットして物体を撮像できる。したが
って、カメラ位置を自由にセットできなかった従来の方
法と比較して物体の特徴点をはるかに正確に抽出するこ
とができる。その結果、従来よりもはるかに高精度の位
置計測ができるという効果を奏する。
に固定した座標系におけるカメラパラメーターを予め計
算している。それから、カメラを移動させて複数の異な
る位置から物体を撮像し、上記のカメラパラメーターか
ら各位置での世界座標系におけるカメラパラメーターを
計算している。このため、物体の形状に応じてカメラを
常に最適な位置にセットして物体を撮像できる。したが
って、カメラ位置を自由にセットできなかった従来の方
法と比較して物体の特徴点をはるかに正確に抽出するこ
とができる。その結果、従来よりもはるかに高精度の位
置計測ができるという効果を奏する。
【図１】本実施例の物体の位置計測方法を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２】本実施例の物体の位置計測装置の概略の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】図２の物体の位置計測装置におけるカメラを搭
載したロボットを示す説明図である。
載したロボットを示す説明図である。
１ カメラ ２ 画像処理装置 ３ ＭＰＵ ５ ロボット ８ キャリブレーションボード
Claims (4)
- 【請求項１】カメラを任意の位置に移動させて世界座標
系における複数の基準点を与えるキャリブレーションボ
ードを撮像し、得られた画像上における上記基準点の位
置と、世界座標系における基準点の位置と、画像を撮像
したときの世界座標系におけるカメラの位置および姿勢
とから、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメ
ーターを計算することを特徴とするカメラパラメーター
のキャリブレーション方法。 - 【請求項２】世界座標系におけるカメラの位置および姿
勢と、カメラに固定した座標系におけるカメラパラメー
ターとから、世界座標系におけるカメラパラメーターを
計算することを特徴とする請求項１記載のカメラパラメ
ーターのキャリブレーション方法。 - 【請求項３】カメラをロボットにより移動させることを
特徴とする請求項１または２記載のカメラパラメーター
のキャリブレーション方法。 - 【請求項４】カメラを任意の位置に移動させて世界座標
系における複数の基準点を与えるキャリブレーションボ
ードを撮像し、得られた画像上における上記基準点の位
置と、その画像を撮像したときの世界座標系におけるカ
メラの位置および姿勢とから、カメラに固定した座標系
におけるカメラパラメーターを予め計算した後、 カメラを移動させて複数の異なる位置から物体を撮像
し、物体を撮像したときの世界座標系におけるカメラの
位置および姿勢と、予め計算した上記カメラパラメータ
ーとから、世界座標系におけるカメラパラメーターを計
算し、 各位置からカメラで物体を撮像することにより得られた
画像と、各位置での世界座標系におけるカメラパラメー
ターとから物体の位置を求めることを特徴とする物体の
位置計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21722194A JPH0882505A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | カメラパラメーターのキャリブレーション方法および物体の位置計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21722194A JPH0882505A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | カメラパラメーターのキャリブレーション方法および物体の位置計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882505A true JPH0882505A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16700754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21722194A Pending JPH0882505A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | カメラパラメーターのキャリブレーション方法および物体の位置計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882505A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002228442A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-08-14 | Mixed Reality Systems Laboratory Inc | 位置姿勢の決定方法及び装置並びに記憶媒体 |
| KR100468857B1 (ko) * | 2002-11-21 | 2005-01-29 | 삼성전자주식회사 | 2차원 형상에 대한 투사 불변형 표현자를 이용한핸드/아이 캘리브레이션 방법 |
| US7130754B2 (en) | 2002-03-19 | 2006-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor calibration apparatus, sensor calibration method, program, storage medium, information processing method, and information processing apparatus |
| JP2014070978A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Denso Wave Inc | キャリブレーション装置、および撮像装置のキャリブレーション方法 |
| JP2014069272A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Denso Wave Inc | キャリブレーション装置、および撮像装置のキャリブレーション方法 |
| CN111369622A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | 中国电子科技集团公司第十五研究所 | 虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统 |
| CN112815851A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-05-18 | 杭州蓝芯科技有限公司 | 手眼标定方法及装置、系统、电子设备、存储介质 |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP21722194A patent/JPH0882505A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002228442A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-08-14 | Mixed Reality Systems Laboratory Inc | 位置姿勢の決定方法及び装置並びに記憶媒体 |
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| CN111369622A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | 中国电子科技集团公司第十五研究所 | 虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统 |
| CN111369622B (zh) * | 2018-12-25 | 2023-12-08 | 中国电子科技集团公司第十五研究所 | 虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统 |
| CN112815851A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-05-18 | 杭州蓝芯科技有限公司 | 手眼标定方法及装置、系统、电子设备、存储介质 |
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