JPH09329417A - ３次元計測における投光器−受光器間キャリブレーション方法 - Google Patents
３次元計測における投光器−受光器間キャリブレーション方法Info
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- JPH09329417A JPH09329417A JP8150536A JP15053696A JPH09329417A JP H09329417 A JPH09329417 A JP H09329417A JP 8150536 A JP8150536 A JP 8150536A JP 15053696 A JP15053696 A JP 15053696A JP H09329417 A JPH09329417 A JP H09329417A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 面レンジセンサ等に関する簡便かつ高速なキ
ャリブレーション方法を提供する。 【解決手段】 まず、投影面Ｃにおいて、受光器Ａの受
光素子面の画像中心で直交する直線上の等距離位置に４
つの観測点を設定し、この観測点に入射する投光器Ｂの
投光方向を観測する。この投光方向情報と受光器Ａの観
測情報を用いて、投影面Ｃを基準とする受光器Ａの位置
姿勢を求める。次に、投影面Ｄにおいて、同様にして投
影面Ｄを基準とする受光器Ａの位置姿勢を求める。投影
面Ｃを基準とする受光器Ａの位置姿勢、投影面Ｄを基準
とする受光器Ａの位置姿勢及び投影面Ｃ，Ｄ間の距離を
用いて、投光器Ｂを基準とする受光器Ａの位置姿勢を求
める。以上のキャリブレーションの過程におけるユーザ
ーの操作は、投影板の移動操作のみであり、予備知識も
不要となる。
ャリブレーション方法を提供する。 【解決手段】 まず、投影面Ｃにおいて、受光器Ａの受
光素子面の画像中心で直交する直線上の等距離位置に４
つの観測点を設定し、この観測点に入射する投光器Ｂの
投光方向を観測する。この投光方向情報と受光器Ａの観
測情報を用いて、投影面Ｃを基準とする受光器Ａの位置
姿勢を求める。次に、投影面Ｄにおいて、同様にして投
影面Ｄを基準とする受光器Ａの位置姿勢を求める。投影
面Ｃを基準とする受光器Ａの位置姿勢、投影面Ｄを基準
とする受光器Ａの位置姿勢及び投影面Ｃ，Ｄ間の距離を
用いて、投光器Ｂを基準とする受光器Ａの位置姿勢を求
める。以上のキャリブレーションの過程におけるユーザ
ーの操作は、投影板の移動操作のみであり、予備知識も
不要となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、任意方向に光線を
照射可能な投光器と、その反射を観測する受光器を組み
合わせた面レンジセンサ（２ＤＳ）等のキャリブレーシ
ョン方法に関するものである。
照射可能な投光器と、その反射を観測する受光器を組み
合わせた面レンジセンサ（２ＤＳ）等のキャリブレーシ
ョン方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に視覚センサを用いて、３次元計測
を行なう場合、センサキャリブレーションが必要とな
る。この時、求めなければならないパラメータは、視覚
センサの焦点距離、歪み、画像中心、および３次元空間
中でのセンサ自身の位置および姿勢である。この内、焦
点距離、歪み、画像中心はセンサ固有の値であり、内部
パラメータと呼ぶ。３次元空間中でのセンサ自身の位置
および姿勢は、センサの設置に関する値であり、外部パ
ラメータと呼ぶ。
を行なう場合、センサキャリブレーションが必要とな
る。この時、求めなければならないパラメータは、視覚
センサの焦点距離、歪み、画像中心、および３次元空間
中でのセンサ自身の位置および姿勢である。この内、焦
点距離、歪み、画像中心はセンサ固有の値であり、内部
パラメータと呼ぶ。３次元空間中でのセンサ自身の位置
および姿勢は、センサの設置に関する値であり、外部パ
ラメータと呼ぶ。
【０００３】ここで、面レンジセンサに限定すると、内
部パラメータに関しては出荷時に調整可能であり、計測
不要である。外部パラメータに関しては、投光器、受光
器各々について求める必要があるが、「形状取得」とい
う目的に限定すれば、一方のセンサを基準位置（座標原
点）とした、もう一方のセンサの位置姿勢を求めればよ
い。本発明では、「投光器を基準位置とした、受光器の
位置姿勢」を求め外部パラメータとする。
部パラメータに関しては出荷時に調整可能であり、計測
不要である。外部パラメータに関しては、投光器、受光
器各々について求める必要があるが、「形状取得」とい
う目的に限定すれば、一方のセンサを基準位置（座標原
点）とした、もう一方のセンサの位置姿勢を求めればよ
い。本発明では、「投光器を基準位置とした、受光器の
位置姿勢」を求め外部パラメータとする。
【０００４】面レンジセンサにおいて、検出範囲と検出
精度は受光器と投光器の位置関係（以下、外部パラメー
タと称す）により決定される。この外部パラメータを決
定するための方法として従来、以下のような方法が採用
されてきた。
精度は受光器と投光器の位置関係（以下、外部パラメー
タと称す）により決定される。この外部パラメータを決
定するための方法として従来、以下のような方法が採用
されてきた。
【０００５】まず、空間上の位置が既知である複数の点
に投光器を固定し、受光器でこれを観測する。この観測
情報と空間に固定された投光点の位置関係から、受光器
の空間中での位置姿勢を算出する。次に、受光器を反射
板に置き換え、投光器より光線を照射する。このとき、
計測領域を全て包含するように照射方向を順次変化させ
るものとする。受光器では、任意の反射板を照らした時
の反射光検知を行い、検知時の投光器の照射方向を記録
する。複数の反射板の位置情報および投光器の各反射板
に対する照射方向情報より、投光器の外部パラメータを
算出する。最後に、２つの外部パラメータを受光器側の
焦点を基準とした座標系に変換する。
に投光器を固定し、受光器でこれを観測する。この観測
情報と空間に固定された投光点の位置関係から、受光器
の空間中での位置姿勢を算出する。次に、受光器を反射
板に置き換え、投光器より光線を照射する。このとき、
計測領域を全て包含するように照射方向を順次変化させ
るものとする。受光器では、任意の反射板を照らした時
の反射光検知を行い、検知時の投光器の照射方向を記録
する。複数の反射板の位置情報および投光器の各反射板
に対する照射方向情報より、投光器の外部パラメータを
算出する。最後に、２つの外部パラメータを受光器側の
焦点を基準とした座標系に変換する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
キャリブレーション方法に従った場合、複雑かつ厳密な
操作が要求されるという問題がある。また、この作業
は、一般ユーザーが予備知識なしに行えるものではなか
った。
キャリブレーション方法に従った場合、複雑かつ厳密な
操作が要求されるという問題がある。また、この作業
は、一般ユーザーが予備知識なしに行えるものではなか
った。
【０００７】本発明の目的は、面レンジセンサ等に関す
る簡便かつ高速なキャリブレーション方法を提供するこ
とにある。
る簡便かつ高速なキャリブレーション方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、任意方向に光線を投光器から投光する過
程と、該投光された光線の反射を別の角度から受光器で
観測する過程を有し、三角測量によって物体までの距離
を計測する３次元計測における投光器−受光器間のキャ
リブレーション方法において、投影板を任意位置に前記
投光器側光軸に対し垂直に固定する過程と、前記投影板
を投光器側光軸上に対し垂直のまま前記任意位置とは別
の任意位置移動させまたは設置し前記任意位置と前記別
の任意位置の間の距離を高精度で計測または把握する過
程と、前記任意位置と前記別の任意位置における前記投
光器の投光方向情報と前記投影板に投光された光の前記
受光器による観測情報と前記計測または把握された距離
情報を用いて前記投光器および前記受光器の相対位置を
求める過程と、を有することを特徴とする。
め、本発明は、任意方向に光線を投光器から投光する過
程と、該投光された光線の反射を別の角度から受光器で
観測する過程を有し、三角測量によって物体までの距離
を計測する３次元計測における投光器−受光器間のキャ
リブレーション方法において、投影板を任意位置に前記
投光器側光軸に対し垂直に固定する過程と、前記投影板
を投光器側光軸上に対し垂直のまま前記任意位置とは別
の任意位置移動させまたは設置し前記任意位置と前記別
の任意位置の間の距離を高精度で計測または把握する過
程と、前記任意位置と前記別の任意位置における前記投
光器の投光方向情報と前記投影板に投光された光の前記
受光器による観測情報と前記計測または把握された距離
情報を用いて前記投光器および前記受光器の相対位置を
求める過程と、を有することを特徴とする。
【０００９】あるいは、任意方向に光線を投光器から投
光する過程と、該投光された光線の反射を別の角度から
受光器で観測する過程を有し、三角測量によって物体ま
での距離を計測する３次元計測における投光器−受光器
間のキャリブレーション方法において、投影板を任意位
置に前記投光器側光軸に対し垂直に固定する過程と、前
記投影板の任意位置における前記投光器の投光方向情報
と前記投影板に投光された光の前記受光器による観測情
報を用いて前記任意位置の投影板面を基準とする前記受
光器の位置または位置姿勢を求める過程と、前記投影板
を別の任意位置に前記投光器側光軸上に対し垂直のまま
移動させるかまたは設置するとともに高精度で前記任意
位置と前記別の任意位置間の距離を計測または把握する
過程と、前記投影板の別の任意位置における前記投光器
の投光方向情報と前記投影板に投光された光の前記受光
器による観測情報を用いて前記別の任意位置の投影板面
を基準とする前記受光器の位置または位置姿勢を求める
過程と、前記任意位置と前記別の任意位置の投影板面を
それぞれ基準とする前記受光器の位置または位置姿勢情
報および前記計測または把握された距離情報を用いて前
記投光器および前記受光器の相対位置または相対位置姿
勢を求める過程と、を有することを特徴とする。
光する過程と、該投光された光線の反射を別の角度から
受光器で観測する過程を有し、三角測量によって物体ま
での距離を計測する３次元計測における投光器−受光器
間のキャリブレーション方法において、投影板を任意位
置に前記投光器側光軸に対し垂直に固定する過程と、前
記投影板の任意位置における前記投光器の投光方向情報
と前記投影板に投光された光の前記受光器による観測情
報を用いて前記任意位置の投影板面を基準とする前記受
光器の位置または位置姿勢を求める過程と、前記投影板
を別の任意位置に前記投光器側光軸上に対し垂直のまま
移動させるかまたは設置するとともに高精度で前記任意
位置と前記別の任意位置間の距離を計測または把握する
過程と、前記投影板の別の任意位置における前記投光器
の投光方向情報と前記投影板に投光された光の前記受光
器による観測情報を用いて前記別の任意位置の投影板面
を基準とする前記受光器の位置または位置姿勢を求める
過程と、前記任意位置と前記別の任意位置の投影板面を
それぞれ基準とする前記受光器の位置または位置姿勢情
報および前記計測または把握された距離情報を用いて前
記投光器および前記受光器の相対位置または相対位置姿
勢を求める過程と、を有することを特徴とする。
【００１０】以上のキャリブレーション方法において、
受光器による観測情報は、受光面上の画像中心から直交
する直線上の４つの等距離位置を観測点として、その観
測点を指し示す投光器からの投光の検出情報である、と
するのが、位置姿勢等の計算処理を容易にする点で好適
である。
受光器による観測情報は、受光面上の画像中心から直交
する直線上の４つの等距離位置を観測点として、その観
測点を指し示す投光器からの投光の検出情報である、と
するのが、位置姿勢等の計算処理を容易にする点で好適
である。
【００１１】本発明では、投光器の光軸に対して投影板
を垂直に保って移動または設置し、このときの投影板面
間距離情報と投影板に対する光線の投光方向情報および
受光器による投影板の観測情報から投光器および受光器
の相対位置を求めるためのユーザーの操作を、投影板の
移動または設置操作のみとして、キャリブレーションの
ための受光器についての外部パラメータ導出を簡便かつ
高速なものとし、予備知識のないユーザーにもキャリブ
レーションを行えるようにする。
を垂直に保って移動または設置し、このときの投影板面
間距離情報と投影板に対する光線の投光方向情報および
受光器による投影板の観測情報から投光器および受光器
の相対位置を求めるためのユーザーの操作を、投影板の
移動または設置操作のみとして、キャリブレーションの
ための受光器についての外部パラメータ導出を簡便かつ
高速なものとし、予備知識のないユーザーにもキャリブ
レーションを行えるようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を、図
を用いて詳細に説明する。以下では、面レンジセンサの
キャリブレーション方法を例として本発明の実施形態例
を示す。
を用いて詳細に説明する。以下では、面レンジセンサの
キャリブレーション方法を例として本発明の実施形態例
を示す。
【００１３】図１は、本実施形態例のキャリブレーショ
ン方法を実施するための構成図である。図中Ａは受光
器、Ｂは投光器、ＣおよびＤは投影面、Ｆは投光器の光
軸、Ｅは受光器の光軸、Ｖは投影面ＣおよびＤ間の距離
である。
ン方法を実施するための構成図である。図中Ａは受光
器、Ｂは投光器、ＣおよびＤは投影面、Ｆは投光器の光
軸、Ｅは受光器の光軸、Ｖは投影面ＣおよびＤ間の距離
である。
【００１４】この装置における前提条件を以下の様に定
める。
める。
【００１５】１）投光器Ｂおよび受光器Ａの内部パラメ
ータは既知とする。
ータは既知とする。
【００１６】２）投光器の光軸Ｆに対し垂直に投影面
Ｃ，Ｄを設置できる機能を有する。
Ｃ，Ｄを設置できる機能を有する。
【００１７】３）投光器Ｂの照射方向（投光方向）はハ
ーフミラー等で分割された光の投影像をＰＳＤ（受光素
子）で読み取るものとする。
ーフミラー等で分割された光の投影像をＰＳＤ（受光素
子）で読み取るものとする。
【００１８】４）投影面Ｃ，Ｄは、１枚の投影板を光軸
Ｆ方向にスライドさせるか、または２枚以上の投影板を
光軸Ｆ方向に設置しておき投影面Ｄを観測するときは投
影面Ｃの投影板を取り外すことで実現するものとし、そ
の距離Ｖは厳密に計測できるものとする。
Ｆ方向にスライドさせるか、または２枚以上の投影板を
光軸Ｆ方向に設置しておき投影面Ｄを観測するときは投
影面Ｃの投影板を取り外すことで実現するものとし、そ
の距離Ｖは厳密に計測できるものとする。
【００１９】また、図１において、投影面Ｃ（投影面
１）および投影面Ｄ（投影面２）は、投光器Ｂからの投
影図形が受光器Ａから十分観測できる位置に設置するも
のとし、両光軸が投影面上で交わる付近が望ましい。
１）および投影面Ｄ（投影面２）は、投光器Ｂからの投
影図形が受光器Ａから十分観測できる位置に設置するも
のとし、両光軸が投影面上で交わる付近が望ましい。
【００２０】図２は、投影面Ｓ１を基準面とした時の各
装置位置の関係を示したものである。図中、Ｇは受光器
の投影中心、Ｈは投光器の投影中心、Ｉは投光器のＰＳ
Ｄ（受光素子）面、ＣおよびＤは投影面、Ｅは受光器の
光軸、Ｆは投光器の光軸、Ｖは投影面ＣおよびＤ間の距
離である。投光器の光軸Ｆと投影面Ｃの交点をワールド
座標系の原点とすると、投光側の投影中心Ｈは位置
（０，０，−ｄ）、姿勢（０，０，０）となる。投光器
から照射されるレーザーの方向は、ＰＳＤの読み取り値
（ｘ0，ｙ0）で記述でき、その延長が投影面ＣおよびＤ
と交わる点（ｘs1，ｙs1）、（ｘs2，ｙs2）は、 （ｘs1，ｙs1）＝ｋ（ｘ0，ｙ0） （ｘs2，ｙs2）＝ｌ（ｘ0，ｙ0） となる。
装置位置の関係を示したものである。図中、Ｇは受光器
の投影中心、Ｈは投光器の投影中心、Ｉは投光器のＰＳ
Ｄ（受光素子）面、ＣおよびＤは投影面、Ｅは受光器の
光軸、Ｆは投光器の光軸、Ｖは投影面ＣおよびＤ間の距
離である。投光器の光軸Ｆと投影面Ｃの交点をワールド
座標系の原点とすると、投光側の投影中心Ｈは位置
（０，０，−ｄ）、姿勢（０，０，０）となる。投光器
から照射されるレーザーの方向は、ＰＳＤの読み取り値
（ｘ0，ｙ0）で記述でき、その延長が投影面ＣおよびＤ
と交わる点（ｘs1，ｙs1）、（ｘs2，ｙs2）は、 （ｘs1，ｙs1）＝ｋ（ｘ0，ｙ0） （ｘs2，ｙs2）＝ｌ（ｘ0，ｙ0） となる。
【００２１】図３は、本実施形態例を示すフローチャー
トであり、（１）〜（１１）は処理ステップを表してい
る。
トであり、（１）〜（１１）は処理ステップを表してい
る。
【００２２】まず、（１）では、受光側の画像中心から
水平および垂直方向に対して等距離と観測される４点の
組み合わせ（ｘａ，ｙａ）〜（ｘｄ，ｙｄ）（図３中
（ａ））を決定する。（２）、（３）では、ｍ＝１とし
て最初の投影面Ｓ１を設定し、ｎ＝０として最初の観測
点を設定する。（４）〜（７）の処理では、（１）にお
いて設定された４つの観測点各々を差し示す投光器の投
光方向（ｘ０，ｙ０）〜（ｘ３，ｙ３）を順次（ｎ＝１
〜３に設定）に繰り返し処理して検出する。（４）のレ
ーザ移動はたとえばラスタスキャンまたはスパイラルス
キャンの様に計画範囲すべてを走査する方法を採用す
る。（８）の処理では、投影面Ｓ１を基準面とした受光
器Ｐｃの位置姿勢が決定される。
水平および垂直方向に対して等距離と観測される４点の
組み合わせ（ｘａ，ｙａ）〜（ｘｄ，ｙｄ）（図３中
（ａ））を決定する。（２）、（３）では、ｍ＝１とし
て最初の投影面Ｓ１を設定し、ｎ＝０として最初の観測
点を設定する。（４）〜（７）の処理では、（１）にお
いて設定された４つの観測点各々を差し示す投光器の投
光方向（ｘ０，ｙ０）〜（ｘ３，ｙ３）を順次（ｎ＝１
〜３に設定）に繰り返し処理して検出する。（４）のレ
ーザ移動はたとえばラスタスキャンまたはスパイラルス
キャンの様に計画範囲すべてを走査する方法を採用す
る。（８）の処理では、投影面Ｓ１を基準面とした受光
器Ｐｃの位置姿勢が決定される。
【００２３】次に、ｍ＝２として投影面Ｓ２を設定し、
同様に（４）〜（７）の処理を繰り返して、４つの観測
点各々を差し示す投光器の投光方向（ｘ０，ｙ０）〜
（ｘ３，ｙ３）検出し、（８）の処理で、投影面Ｓ２を
基準面とした受光器Ｐｃの位置姿勢を決定する。
同様に（４）〜（７）の処理を繰り返して、４つの観測
点各々を差し示す投光器の投光方向（ｘ０，ｙ０）〜
（ｘ３，ｙ３）検出し、（８）の処理で、投影面Ｓ２を
基準面とした受光器Ｐｃの位置姿勢を決定する。
【００２４】（８）の位置姿勢の計算は、（ｘａ，ｙ
ａ）〜（ｘｄ，ｙｄ）および（ｘ０，ｙ０）〜（ｘ３，
ｙ３）を、特願平６−６０６５８号の方法に適用すれ
ば、Ｓ１およびＳ２を基準とした受光器Ｐｃの位置（ｘ
cs1，ｙcs1，ｚcs1）（ｘcs2，ｙcs2，ｚcs2）と姿勢
（α，β，γ）を求めることができる。
ａ）〜（ｘｄ，ｙｄ）および（ｘ０，ｙ０）〜（ｘ３，
ｙ３）を、特願平６−６０６５８号の方法に適用すれ
ば、Ｓ１およびＳ２を基準とした受光器Ｐｃの位置（ｘ
cs1，ｙcs1，ｚcs1）（ｘcs2，ｙcs2，ｚcs2）と姿勢
（α，β，γ）を求めることができる。
【００２５】特願平６−６０６５８号の方法の原理を簡
単に述べると、以下のとおりである。受光器の受光面上
で見かけの角度で垂直に等間隔に交わる線分の端点の４
つの組は、投光器（例えば投写型ディスプレイ）の表示
面上では、角度θで交わる線分の端点の組であり、これ
らの表示面上の端点は受光器の３次元空間上の位置を頂
点とする円錐の断面上の点である。なお、等間隔でない
場合は、楕円錐の断面上の点である。この円錐の頂点と
表示面上の線分の交点を結ぶ直線はこの円錐の軸であ
り、この軸を含む円錐の断面は３角形となり、その軸は
頂角の２等分線である。従って、この頂角を挟む２辺の
比は表示面上の交点での線分の比となる。この条件から
受光器の位置の存在範囲を求めると、表示面上の上記２
つの線分の延長上にそれぞれ中心をもつ２つの球の交わ
る円上に拘束される。一方、２直線が直交するように観
測される受光器の位置は、表示面上の上記線分の交点を
頂点としたｃｏｓ（ｓｉｎ-1（ｔａｎ（θ／２）））：
１である楕円を底面とする楕円錐の表面上にある。この
楕円錐の表面と前述した円は２点で交わり、このうち表
示面方向に位置する点が受光器の位置である。これによ
り、表示面上の対応点の位置情報から、表示面に対する
受光器の位置姿勢が幾何学的に計算可能である。
単に述べると、以下のとおりである。受光器の受光面上
で見かけの角度で垂直に等間隔に交わる線分の端点の４
つの組は、投光器（例えば投写型ディスプレイ）の表示
面上では、角度θで交わる線分の端点の組であり、これ
らの表示面上の端点は受光器の３次元空間上の位置を頂
点とする円錐の断面上の点である。なお、等間隔でない
場合は、楕円錐の断面上の点である。この円錐の頂点と
表示面上の線分の交点を結ぶ直線はこの円錐の軸であ
り、この軸を含む円錐の断面は３角形となり、その軸は
頂角の２等分線である。従って、この頂角を挟む２辺の
比は表示面上の交点での線分の比となる。この条件から
受光器の位置の存在範囲を求めると、表示面上の上記２
つの線分の延長上にそれぞれ中心をもつ２つの球の交わ
る円上に拘束される。一方、２直線が直交するように観
測される受光器の位置は、表示面上の上記線分の交点を
頂点としたｃｏｓ（ｓｉｎ-1（ｔａｎ（θ／２）））：
１である楕円を底面とする楕円錐の表面上にある。この
楕円錐の表面と前述した円は２点で交わり、このうち表
示面方向に位置する点が受光器の位置である。これによ
り、表示面上の対応点の位置情報から、表示面に対する
受光器の位置姿勢が幾何学的に計算可能である。
【００２６】最後に、（１１）の処理では、投影面Ｓ
１，Ｓ２各々を基準とした受光器Ｐｃの位置姿勢および
投影面Ｓ１，Ｓ２間の距離Ｖを用いて投光器を基準とし
た受光器Ｐｃの位置姿勢を求める。
１，Ｓ２各々を基準とした受光器Ｐｃの位置姿勢および
投影面Ｓ１，Ｓ２間の距離Ｖを用いて投光器を基準とし
た受光器Ｐｃの位置姿勢を求める。
【００２７】（１１）の具体的処理は以下の通りであ
る。
る。
【００２８】まず、受光側投影中心の位置および姿勢
は、 Ｓ１：（ｘcs1，ｙcs1，ｚcs1） （α，β，γ） Ｓ２：（ｘcs2，ｙcs2，ｚcs2） （α，β，γ） として求まる。投影面Ｓ１ Ｓ２は座標軸のｚ方向への
平行移動とみなせるため、実際の位置は以下となる。
は、 Ｓ１：（ｘcs1，ｙcs1，ｚcs1） （α，β，γ） Ｓ２：（ｘcs2，ｙcs2，ｚcs2） （α，β，γ） として求まる。投影面Ｓ１ Ｓ２は座標軸のｚ方向への
平行移動とみなせるため、実際の位置は以下となる。
【００２９】 （ｘc，ｙc，ｚc）＝（ｋｘcs1，ｋｙcs1，ｋｚcs1） ＝（ｌｘcs2，ｌｙcs2，ｌｚcs2−Ｖ） ここで、 ｋｘcs1＝ｌｘcs2、ｋｙcs1＝ｌｙcs2 より ｘcs1／ｘcs2＝ｙcs1／ｙcs2＝ｋ／ｌ＝Ｔ よって、 ｄ＝Ｖ／（Ｔ−１） ｚ軸方向の関係より、 ｋｚcs1−ｌｚcs2＝Ｖ ｋ＝ｖ／（ｚcs1−Ｔｚcs2） 以上の関係より、投光側投影中心をワールド座標系の中
心としたとき、受光側の位置および姿勢は以下となり外
部パラメータが求まる。
心としたとき、受光側の位置および姿勢は以下となり外
部パラメータが求まる。
【００３０】（ｘc，ｙc，ｚc）＝（ｋｘcs1，ｋ
ｙcs1，ｋｚcs1＋ｄ） （α，β，γ）＝（αｃ，βｃ，γｃ） なお、本発明は、受光器として面レンジセンサのほか、
例えば投写型ディスプレイとカメラを組み合わせた場合
などにも適用可能である。また、姿勢のキャリブレーシ
ョンが省略できる場合も有り得る。
ｙcs1，ｋｚcs1＋ｄ） （α，β，γ）＝（αｃ，βｃ，γｃ） なお、本発明は、受光器として面レンジセンサのほか、
例えば投写型ディスプレイとカメラを組み合わせた場合
などにも適用可能である。また、姿勢のキャリブレーシ
ョンが省略できる場合も有り得る。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、キャリブレーションの
ための計測時は投影板の移動操作のみでよいため、外部
パラメータ導出が簡便かつ高速となり、予備知識のない
ユーザーにもキャリブレーションが可能である。また、
用途に応じた受光器と投光器の再設定が容易であるた
め、例えば面レンジセンサ（２ＤＳ）等の用途をさらに
広げることができる。
ための計測時は投影板の移動操作のみでよいため、外部
パラメータ導出が簡便かつ高速となり、予備知識のない
ユーザーにもキャリブレーションが可能である。また、
用途に応じた受光器と投光器の再設定が容易であるた
め、例えば面レンジセンサ（２ＤＳ）等の用途をさらに
広げることができる。
【図１】本発明の一実施形態例を実施するための構成図
である。
である。
【図２】上記実施形態例における投影面Ｓ１を基準面と
した時の各装置位置の関係を示した図である。
した時の各装置位置の関係を示した図である。
【図３】上記実施形態例を説明するフローチャートであ
る。
る。
Ａ…受光器 Ｂ…投光器 ＣおよびＤ…投影面 Ｅ…受光器の光軸 Ｆ…投光器の光軸 Ｇ…受光器の投影中心 Ｈ…投光器の投影中心 Ｉ…投光器のＰＳＤ（受光素子）面 Ｖ…投影面ＣおよびＤの距離
フロントページの続き (72)発明者 望月 研二 東京都新宿区西新宿３丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 任意方向に光線を投光器から投光する過
程と、該投光された光線の反射を別の角度から受光器で
観測する過程を有し、三角測量によって物体までの距離
を計測する３次元計測における投光器−受光器間のキャ
リブレーション方法において、 投影板を任意位置に前記投光器側光軸に対し垂直に固定
する過程と、 前記投影板を投光器側光軸上に対し垂直のまま前記任意
位置とは別の任意位置移動させまたは設置し前記任意位
置と前記別の任意位置の間の距離を高精度で計測または
把握する過程と、 前記任意位置と前記別の任意位置における前記投光器の
投光方向情報と前記投影板に投光された光の前記受光器
による観測情報と前記計測または把握された距離情報を
用いて前記投光器および前記受光器の相対位置を求める
過程と、 を有することを特徴とする３次元計測における投光器−
受光器間キャリブレーション方法。 - 【請求項２】 任意方向に光線を投光器から投光する過
程と、該投光された光線の反射を別の角度から受光器で
観測する過程を有し、三角測量によって物体までの距離
を計測する３次元計測における投光器−受光器間のキャ
リブレーション方法において、 投影板を任意位置に前記投光器側光軸に対し垂直に固定
する過程と、 前記投影板の任意位置における前記投光器の投光方向情
報と前記投影板に投光された光の前記受光器による観測
情報を用いて前記任意位置の投影板面を基準とする前記
受光器の位置または位置姿勢を求める過程と、 前記投影板を別の任意位置に前記投光器側光軸上に対し
垂直のまま移動させるかまたは設置するとともに高精度
で前記任意位置と前記別の任意位置間の距離を計測また
は把握する過程と、 前記投影板の別の任意位置における前記投光器の投光方
向情報と前記投影板に投光された光の前記受光器による
観測情報を用いて前記別の任意位置の投影板面を基準と
する前記受光器の位置または位置姿勢を求める過程と、 前記任意位置と前記別の任意位置の投影板面をそれぞれ
基準とする前記受光器の位置または位置姿勢情報および
前記計測または把握された距離情報を用いて前記投光器
および前記受光器の相対位置または相対位置姿勢を求め
る過程と、 を有することを特徴とする３次元計測における投光器−
受光器間キャリブレーション方法。 - 【請求項３】 受光器による観測情報は、受光面上の画
像中心から直交する直線上の４つの等距離位置を観測点
として、その観測点を指し示す投光器からの投光の検出
情報である、 ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の３次元
計測における投光器−受光器間キャリブレーション方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8150536A JPH09329417A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | ３次元計測における投光器−受光器間キャリブレーション方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8150536A JPH09329417A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | ３次元計測における投光器−受光器間キャリブレーション方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329417A true JPH09329417A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15499022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8150536A Pending JPH09329417A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | ３次元計測における投光器−受光器間キャリブレーション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09329417A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2371857A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-07 | Snap On Equipment Ltd | Calibration of apparatus for 3-dimensional co-ordinate determination |
| JP2006250722A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Toshiba Corp | キャリブレーション装置及びその方法、キャリブレーション用プログラム |
| JP2009025252A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Taisei Corp | テールクリアランス自動計測システムおよびテールクリアランス自動計測方法 |
| CN109341576A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-02-15 | 广东奥普特科技股份有限公司 | 一种快速测量物体表面三维形貌及颜色的方法 |
-
1996
- 1996-06-12 JP JP8150536A patent/JPH09329417A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2371857A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-07 | Snap On Equipment Ltd | Calibration of apparatus for 3-dimensional co-ordinate determination |
| GB2371857B (en) * | 2001-02-02 | 2004-10-13 | Snap On Equipment Ltd | Method and apparatus for mapping system calibration |
| JP2006250722A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Toshiba Corp | キャリブレーション装置及びその方法、キャリブレーション用プログラム |
| JP2009025252A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Taisei Corp | テールクリアランス自動計測システムおよびテールクリアランス自動計測方法 |
| CN109341576A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-02-15 | 广东奥普特科技股份有限公司 | 一种快速测量物体表面三维形貌及颜色的方法 |
| CN109341576B (zh) * | 2018-10-09 | 2020-10-27 | 广东奥普特科技股份有限公司 | 一种快速测量物体表面三维形貌及颜色的方法 |
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