JPH10341458A - 車載ステレオカメラの校正方法、および、その方法を適用した車載ステレオカメラ - Google Patents
車載ステレオカメラの校正方法、および、その方法を適用した車載ステレオカメラInfo
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- JPH10341458A JPH10341458A JP9152174A JP15217497A JPH10341458A JP H10341458 A JPH10341458 A JP H10341458A JP 9152174 A JP9152174 A JP 9152174A JP 15217497 A JP15217497 A JP 15217497A JP H10341458 A JPH10341458 A JP H10341458A
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Abstract
正を行える場所が、高速道路の車間距離測定用の白線の
ある場所に限定される。 【解決手段】 左カメラ1と右カメラ2の撮影方向が平
行でなく、角度Δθだけずれてしまっている。地点A
で、両カメラの撮影画像から、信号機などの静止特徴物
を抽出し、左右画像での視差dAを求める。地点Aから
所定距離Z離れた地点Bまで移動する間、画像内で信号
機を追跡する。地点Bで、同じ信号機についての視差d
Bを求める。視差dA、視差dB、走行距離Zから、カメ
ラの設置方向のずれ角Δθを求め、このΔθを使ってカ
メラ校正を行う。信号機など、どこにでもある特徴物が
カメラ校正に使え、校正場所の制約がなくなる。
Description
ステレオカメラの設置方向についてのカメラ校正を行う
方法に関し、特に、走行中に設置方向ずれを検出する方
法に関する。また、本発明は、カメラの設置方向ずれを
校正する機能を有する車載ステレオカメラに関する。
位置で同一被写体を撮影するカメラである。ステレオカ
メラとしては、所定距離を隔てて設けられた複数のカメ
ラを有するものや、一つのカメラ内に複数の光学系を備
えたものがある。以下では、前者の複数カメラを備える
タイプについて中心に説明するが、その他のタイプの場
合も同様に本発明が適用される。
写体の立体視や、被写体までの距離測定(測距)ができ
る。そこで、ステレオカメラを車両に搭載し、各種の用
途に用いることが考えられる。例えば、前方を走行する
車両を検出し、この前方車両に追従する自動走行制御を
行うために、車載ステレオカメラを利用することが提案
されている。
ブレーション(校正)を行い、焦点距離、光軸の向きな
どのカメラ内部パラメータや、カメラ同士の位置関係を
正確に獲得しておく必要がある。しかし、車両搭載用の
ステレオカメラは、走行中に振動が加わるなど、過酷な
状況で使われる。そのため、走行中にカメラの位置関係
が変化し、位置関係のずれが距離測定誤差などの大きな
原因となる。そこで、車両の走行中にカメラの位置関係
の変化量を獲得し、自動的にキャリブレーションを行う
ことが望まれる。
の2本の横方向白線(高速道路に設けられた車間距離確
認用の白線)が撮影され、2本の白線間の距離がステレ
オ法を用いて測定される。上記の白線の距離は既知であ
る。そこで、この既知の距離と実測値とが比較される。
両者が一定値以上に異なることをもって、カメラの撮影
方向が異常であると判定され、異常を知らせる警報が発
せられる。
の撮影方向のずれを求める上で、間隔が既知の2つの白
線の存在が前提とされている。このような白線が道路上
に存在する場所はほとんどなく、実際のところ、高速道
路上に限られる。従って、撮影方向ずれの検出ができる
のも、高速道路を走行しているときだけである。
道路においても積極的に利用される見込みである。例え
ば、車両を目的地まで導くナビゲーションシステムにお
いて、案内の目印を探すためにステレオカメラを使用す
ることが考えられる。従って、高速道路のみではなく、
一般道路の任意の場所でキャリブレーションを実行可能
にすることが望まれる。
影方向のずれ量を検出したのでは、その信頼性が高いと
は言い難い。そこで、撮影方向のずれ量を正確に検出す
るためには、複数回の測定を行うことが望まれる。しか
し、高速道路上であっても車間距離確認用の白線が設置
されているところは少なく、従来装置で複数回の測定を
行うことができる機会は少ない。そのため、撮影方向の
大きなずれは検出できても、小さなずれを検出すること
は難しい。また、撮影方向のずれ量を高精度で求めるこ
とも難しい。結果として、従来装置は、検出した異常を
警報するにとどまり、検出結果に基づいた調整までは行
わない。ユーザは、警報に対応して、その都度カメラの
ずれを直す処置を施さなくてはならない。
も、車間距離確認用の白線が設置されているところは少
ない。また、高速道路の最高速度は一定ではなく、従っ
て、場所によって白線間の距離が異なる。従来技術を実
施する上では、これらの点に配慮したデータベースの構
築や活用が必要で、その分、処理が複雑になると考えら
れる。
ラの撮影方向ずれを検出できるものの、不利な点が多
い。その理由は、主として、間隔が既知の2つの白線の
存在を前提としていることにある。撮影方向のずれが検
出できるか否かが走行場所に依存し、上記のような特殊
な条件を満たすことが要求される。
のであり、その目的は、一般道などの任意の場所でカメ
ラ撮影方向のずれを検出することを可能とし、検出結果
に基づいたカメラ校正ができるようにすることにある。
メラの校正方法では、第1の地点と該第1の地点から所
定距離走行した第2の地点において、同一の静止特徴物
が撮影される。そして、両地点での撮影画像と両地点間
の距離とから求められるカメラの撮影方向ずれに基づい
てカメラ校正が行われる。ここで、カメラ校正では、撮
影方向を修正してもよい。また、カメラ校正では、検出
された撮影方向ずれを考慮したデータ処理(補正など)
を行い、正しい結果を得てもよい。
徴物を利用して、2地点での撮影画像と2地点間の距離
とから、カメラの撮影方向ずれが検出される。道路沿い
に頻繁に存在する被写体を特徴物として選定し、撮影画
像に適当な画像処理を行って特徴物を抽出するとよい。
本発明では、高速道路の車間距離確認用白線の存在とい
ったような、測定条件の特殊な制約がない。道路上に頻
繁に存在する特徴物を使用できるので、走行場所に依存
しない自立した校正機能が実現される。
道路上の普通の場所(車間距離確認用白線のないとこ
ろ)でも、適宜、カメラ校正ができる。ステレオカメラ
を一般道で積極的に利用してナビゲーションなどを行う
場合に有利である。また、前述のように、走行中に一回
だけカメラの撮影方向のずれ量を検出したのでは、その
信頼性が高いとは言い難い。これに対し、本発明では、
適当なタイミングで複数回のずれ量検出ができ、撮影方
向のずれ量を正確に求め、カメラ校正を適切に行うこと
ができる。
と第2の地点が直線路上に位置することを条件にカメラ
校正が実行される。進行方向の変化を演算に加味するこ
とにより発生する誤差が排除されるので、より正確な校
正が可能となる。
は信号機である。信号機は、決まった色の光を自ら発し
ており、形状も決まっているので、撮影画像から抽出し
やすい。動画像中で特徴物を追跡する場合にも、信号機
は扱いやすい。また、当然ながら、信号機は一般道に頻
繁に存在する。従って、信号機は、本発明に用いる静止
特徴物として適している。
条件にカメラ校正が実行される。青信号であれば、車両
の制動灯(特にハイマウントストップランプ)との誤認
が防止されるので、カメラ校正が確実に行われる。
れた位置で車外を撮影する複数の撮影手段を備えてお
り、走行路上の複数の校正用撮影地点における撮影画像
から、同一の静止特徴物を認識する認識手段と、前記複
数の校正用撮影地点におけるそれぞれの撮影画像内での
前記静止特徴物の位置と、校正用撮影地点間の距離とを
基に、前記複数の撮影手段間の撮影方向のずれを求める
撮影方向ずれ検出手段と、撮影方向ずれの検出結果を基
に、カメラ校正を行う校正手段とを含む。この態様にお
いても、上述したカメラ校正方法に関して説明した本発
明の効果が同様に実現される。
段が設けられ、複数の校正用撮影地点を走行する間に撮
影される撮影画像内で前記静止特徴物が追跡される。実
際に道路で撮影された画像には、校正に使用される特徴
物のみならず、いろいろな種類の被写体が写っている。
特徴物を含むこれらの被写体の画像内での位置は、車両
の移動とともに変化する。画像内での移動方向、距離
は、被写体ごとに異なる。また、車両の姿勢も走行とと
もに変化する。さらに、複数の同種の特徴物が画像内に
捉えられることもある。例えば、ある地点では1つしか
写らなかった特徴物が、後の地点では2つ以上写るとき
がある。このように、実際の道路では風景がめまぐるし
く変化するので、互いに離れた地点で同一特徴物を認識
するのは容易でないこともある。しかし、本発明によれ
ば、上記の如き状況でも、撮影手段が連続して撮影して
いる画像内で特徴物が追跡される。従って、走行路上の
互いに離れた地点での撮影画像から、確実に同一の特徴
物が認識される。これにより、前述したような一般動な
どでの撮影方向ずれの検出、カメラ校正を正確に実行す
ることができる。
(以下、実施形態という)について、図面を参照し説明
する。
2つの地点で同一特徴物までの距離を測定した測定結果
に基づいて撮影方向のずれ量を求める方法を説明する。
メラを用いて被写体までの距離測定を行うステレオ測距
の原理を示している。このステレオカメラには、図示の
如く、左カメラ1と右カメラ2との2つのカメラが設け
られている。図1では、各カメラ1、2はモデル化さ
れ、焦点距離fのピンホールカメラとして表されてい
る。両カメラ1、2は互いに離れて配置されており、レ
ンズ中心間の距離はbである。レンズ中心同士を結んだ
線分は、基線(baseline)といわれる。図1のカメラ配
置において、カメラ1、2の光軸は互いに平行であり、
かつ、基線に対して垂直である。このようなカメラ配置
は、一般に標準ステレオ配置といわれる。両カメラ1、
2の撮像面は、レンズ中心から距離fだけ離れた同一平
面上にある。
2によって撮影されたとする。両カメラでは、撮像面の
異なる位置に被写体Pが映る。図2に示すように、左カ
メラ1と右カメラ2では、距離dだけ離れた位置に被写
体Pが映ったとする。このずれ量dを視差(disparit
y)という。視差dが分かれば、三角測量の原理を用い
て、下式(1)に従い、カメラから測定対象Pまでの距
離Dが求められる。
対象Pとカメラ1、2のレンズ中心とを結ぶ直線であ
る。ラインn1は、左カメラ1のレンズ中心を通り、ラ
インnに平行に引かれている。頂点と底辺がそれぞれ左
カメラ1のレンズ中心および撮像面である三角形と、頂
点が測定対象Pで底辺が基線である三角形との相似を考
えれば、式(1)によって距離Dが求まることは明らか
である。
て撮像面に対して対象な仮想的な撮像面を想定する。こ
の仮想面を実際の撮像面として扱っても、上記の原理を
同様に適用できる。そこで、以下では、上記の仮想面を
用いて説明する。
CCDカメラなどが好適である。視差は、撮影画像内で
被写体が映る位置のずれとして表される。実際には、視
差の大きさは、画素を単位として、画素数によって表さ
れる。しかし、ここでは、説明を分かりやすくするた
め、通常の長さの単位を用いて視差を表す。画素数で表
した視差は、一画素当たりの長さ(m/pixel)をかける
ことにより、メートル単位で表した視差に変換される。
が、図1に示した正しい位置に設置されていることが前
提条件である。しかし、車両に搭載されたステレオカメ
ラは、走行中に振動が加わるなど、過酷な状況で使用さ
れる。振動等が原因で2つのカメラが平行でなくなった
場合には、距離測定の結果に大きな誤差が生じてしま
う。そこで、以下の方法でカメラの設定方向のずれを獲
得し、その結果を用いてカメラ校正を行う。
1、2が図1の標準ステレオ配置で設けられている。車
両3がある地点Aにいるときに、静止している特徴物4
までの距離DAが計測される。本実施形態では、キャリ
ブレーション用の特徴物として、信号機(青信号)を使
用する。そして、一定距離Zだけ前方の地点Bに車両3
が移動したとき、もう一度、信号機4までの距離DBが
計測される。カメラが平行に正しく配置されていれば、
地点Aでの距離DAと地点Bでの距離DBとの差(DA−
DB)が、地点A、B間の走行距離Zに等しい。しか
し、カメラの設置方向がずれていると、両者が等しくな
らない。このことを利用して、カメラの設置方向のずれ
角を獲得する。
説明する。図4では、右カメラ2の設置方向が標準ステ
レオ配置からずれており、ずれ角度はΔθである。その
ため、右カメラ3の撮像面(仮想面)は、図1と比較し
て傾いており、その角度もΔθである。角度Δθに相当
する撮像面上での距離をΔdとする。Δdは、角度Δθ
だけ開いた2つの直線の撮像面上での距離に相当し、Δ
d=f・tanΔθである。
すことにより、静止対象物たる信号機4が抽出される。
図4において、信号機4は、左カメラ1のレンズの光軸
を通る垂直面上に位置している。左カメラ1では、光軸
上に信号機4が映る。一方、カメラ2では、信号機4が
光軸から距離dAだけ離れた位置に映る。従って、地点
Aにおいて観測される視差はdAである。しかし、この
視差dAは、両カメラが本来の標準ステレオ配置にある
ときの視差よりも大きい。視差dAは、正常時の視差に
設置方向のずれ分Δdが加わった値をもつ。
ラ1と平行に配置されているはずであるとして、視差d
Aを用いて信号機4までの距離を計算すると、測距結果
は、距離DA(DA=b×f/dA)になる。測定値DAは
実際の値よりも小さく、その差はΔDAである。
離が測定される。地点Bで観測される視差はdBであ
り、カメラの設置方向ずれがないときと比べて、Δdだ
け大きい。そして、距離測定値はDBであり、実際の値
よりもΔDBだけ小さい。
PS(グローバル・ポジショニング・システム)等を用
いれば分かる。図3から明らかなように、距離DAと距
離DBの差は、地点A、B間の距離Zに等しくならな
い。これは、もしもカメラが正しい位置にあるとしたな
らば、信号機4が、(Z+DB−DA)だけ移動したこと
を意味する。しかし、測定対象物として、静止している
はずの信号機4が選ばれている。ここに矛盾が生じ、カ
メラの設置方向がずれたと判断される。
たるdA、dB、Zを用いて、下記のようにして算出でき
る。地点Aにおける静止対象物までの実際の距離DA+
ΔDAは、次式(2)によって表される。ここで、(dA
−Δd)は、両カメラ1、2の設置方向がずれていない
ときに観測されるべき視差の値である。
B+ΔDAは、次式(3)によって表される。
される。
次式(5)が得られ、さらに式(5)を変形することに
より式(6)が得られる。そして、式(6)をΔdにつ
いて解くと、式(7)が得られる。
にΔdが特定できない。ここで、2つの解をα、βとす
る。α、βを式(2)、(3)に代入すると、以下の関
係が成り立つ。
り、他方の解を代入した際のfA、fBは正になることを
意味している。カメラ1、2は車両前方を撮影するよう
に配置されており、従って、地点A、Bから静止対象物
までの実際の距離fA、fBは必ず正である。従って、
α、βの一方を、視差の誤差分Δdとして特定できる。
さらに、下式(9)を用いて、Δdからカメラ設置方向
のずれ角Δθが求まる。
駆動装置を備える場合は、カメラ校正として、角度Δθ
だけカメラを回転させて設置方向を修正することができ
る。また、カメラ校正として、Δdを用いた測定結果の
補正を行ってもよい。すなわち、測距時に観測された視
差からΔdだけ差し引いた値を式(1)に代入すれば、
正しい測定値が得られる。この場合には、カメラの回転
が不要である。
ために、静止対象物が左カメラ1のレンズの光軸を含む
垂直面上にあるものと仮定した。しかし、式(7)に示
されるように、本実施形態では、地点A、Bでの視差を
用いて視差の誤差Δdが求められる。静止対象物がカメ
ラの正面に存在しないときでも(例えば図3)、同様の
計算により、上記のΔdやΔθが求められる。従って、
上記の各式の一般性は失われない。
合について説明した。しかし、車両の進行方向が地点
A、Bで変わる場合にも、同様の原理に従って、上記の
ΔdやΔθを求めることができる。この場合、ステレオ
カメラを備えるシステムに、車両の向きの変化量(回転
成分)を検出する手段を設ける。例えば、ジャイロセン
サの出力やステアリング舵角を検出するセンサの出力か
ら、上記の回転成分が分かる。この回転成分を用いれ
ば、測定結果を、図4の状態で得られたものに変換でき
る。従って、車両の進行方向が変わったときでも、同様
の計算式が適用できる。
では、車両3が直線走行した方がよい。進行方向の変化
分を加味することにより発生する誤差成分が排除される
からである。車両が直線走行するか否かは、ナビゲーシ
ョンシステムの地図情報を用いれば、校正前に予め予測
できる。また、実際に地点A、地点B間を直線走行した
か否かは、上記のジャイロセンサやステアリングセンサ
などの出力を基に判断できる。
校正方法が実現される車載ステレオカメラシステムの好
適な形態を説明する。図5はカメラシステムの全体構成
を示しており、ステレオカメラを構成する車載カメラと
して、左カメラ1と右カメラ2が設けられている。カメ
ラ1、2は、車両の前方を撮影するCCDカメラであ
り、車幅方向に所定距離だけ離して配置されている。カ
メラ1、2の配置は、図3の標準ステレオ配置である。
両カメラは、例えば、車室内でフロントガラスの左上
隅、右上隅に近接した場所に設置されている。カメラ
1、2は、撮像結果である画像信号を基にデジタルの画
像データを生成し、出力する。
されている。画像認識部10は、画像データから、道路
上や道路沿いに存在する特徴物を探索する。特徴物は、
信号機、標識、歩道橋、ビル、看板などである。特徴物
を抽出する方法の例を説明する。まず、抽出対象の特徴
物に特有の色や輝度値をもつ部分であって、エッジ(色
値や輝度値が大きく変化するところ)で囲まれた部分
が、特徴物の候補として抽出される。画像認識部10に
は、抽出対象の特徴物の形状をもつテンプレートが予め
用意されている。そして、候補物体とテンプレートの形
状が比較され、候補物体が抽出対象の特徴物であるか否
かが判定される。このような特徴物の抽出は、2つのカ
メラ1、2で得られたそれぞれの画像について、別個に
行われる。画像認識部10は、撮影画像とともに、抽出
された特徴物と、画像内での特徴物の位置を示す情報を
測距部12に送る。
徴物の位置の相違から、視差dが求められる。そして、
視差dを基に、図1に示したステレオ測距の原理に従
い、特徴物までの距離を求める。測距部12は、車載の
ナビゲーションシステム14に接続されている。測定結
果は、撮影画像などとともに、ナビゲーションシステム
14に送られる。
12からの入力情報が、各種の経路案内に利用される。
例えば、右左折を案内する分岐点(交差点)の手前で、
信号機が発見されたとする。このとき、分岐点までの距
離と、特徴物までの距離が比較され、特徴物が分岐点上
にあるか否かが判定される。そして、ナビゲーションシ
ステム14は、「この先、信号のある交差点を右方向で
す。」といった、特徴物を効果的に利用した音声案内を
行う。また、ディスプレイ上に、カメラで撮影された画
像が表示されるとともに、画像中の信号機を強調するマ
ークが合成表示される。
実施形態の原理に基づいて、カメラ校正を行う。そのた
め、ステレオカメラ校正部16は、図5のカメラシステ
ムの各構成を制御し、それぞれの構成に指示を出して校
正のために機能させる。測距部12からステレオカメラ
校正部16へは、ある地点Aにて、前方に位置する信号
機までの距離の測定値DAが送られる。車両が地点Aか
ら距離Zだけ直線移動した地点Bで、ステレオカメラ校
正部16は、測距部12に指示を出して、もう一度、同
じ信号機までの距離測定値DBを取り込む。ステレオカ
メラ校正部16は、入力情報に基づいて、距離DA、DB
を基に、地点A、Bでの視差dA、dBを求め、さらに式
(7)〜(9)に従って、カメラ設置方向のずれ角Δθ
を求める。
部12から、距離測定値でなく、視差そのものを取り込
んでもよい。その他、上記の原理に示された本発明の範
囲内であれば、データ処理方法は適宜変更できる。
ため、ステレオカメラ校正部16には、自車位置検出部
18が接続されている。自車位置検出部18は、例えば
GPSを利用したものであり、FM多重放送により提供
される誤差情報を加味したD−GPS装置なども利用で
きる。さらに、光ビーコンや電波ビーコンから供給され
る位置情報や、マップマッチングによる補正や、進行方
向および走行距離から位置を検出する自立航法などを組
み合わせることも好適である。自車位置検出部18は、
ナビゲーションシステム14に備えられたものと兼用す
ることが好ましい。なお、距離Zだけ移動したか否か
は、車速センサ(図示せず)の出力に基づいて判断して
もよい。
も、自車位置検出結果に基づいて判断することができ
る。また、この判断は、前述したように、ジャイロセン
サやステアリングセンサ(図示せず)の出力に基づいて
もよい。
るカメラ駆動部20が取り付けられている。カメラ駆動
部20は、右カメラ2の設置方向を微調整し、任意の方
向に向けて位置させることができる。カメラ駆動部20
には、ステレオカメラ校正部16から、カメラ設置方向
のずれ角Δθが入力される。駆動部20は、ずれ角Δθ
だけ右カメラ2を逆方向に回転させる。
行中にカメラ校正を行うときの動作を、図6のフローチ
ャートを参照して説明する。まず、静止特徴物を探索
し、発見する処理が行われる(S10)。ここでは、前
述のように、静止特徴物として、信号機(青信号)が探
索される。探索にあたり、ナビゲーションシステム14
にて、車両が直線路を走行中であるか否かが判断され
る。そして、画像認識部10では、2つのカメラで捉え
られたそれぞれの画像から、青信号が抽出される。ここ
では、色フィルタを用いて画像データから青色部分が取
り出され、さらに輝度の高い部分のエッジが検出され
る。エッジの形状が○であることをもって、そのエッジ
の部分が青信号であると判定する。また、信号機の位置
は、上記○形状の部分の重心位置とする。
る。認識された青信号の画像内での位置を示す情報が、
測距部12に送られる。測距部12では、左右両画像上
での青信号についての視差dAが求められ、さらに、視
差dAを基に、青信号までの距離DAが算出される(S1
2)。距離DAは、測距部12からカメラ校正部16へ
送られる。
の静止特徴物を認識する必要がある。そこで、地点Aで
の青信号の認識後、その青信号を画像上で追跡する(S
14)。この追跡は、画像認識部10で行われる。ここ
では、車両の移動とともに静止特徴物が画像内で移動す
るものの、静止特徴物の見え方や画像上での位置が急に
変化しないことを利用する。そこで、地点Aで認識され
た青信号の位置の近傍にサーチエリアを限定し、このエ
リアで、テンプレートマッチング等を行って静止特徴物
を探す。本実施形態では、サーチエリア内で、テンプレ
ートと同じ形状(円形)の青色物体を求める。この追跡
処理は、フレームごとや所定時間ごとに繰り返される。
一度の追跡処理のたびに、そのときの特徴物の位置を基
準として、サーチエリアを更新するとよい。
等)を行うたびに、追跡に失敗したか否かが判断される
(S16)。追跡対象の青信号とカメラの間に、長い
間、トラック等の遮蔽物が存在することがある。追跡処
理を何回か(所定回)繰り返しても継続して青信号を発
見できないとき、青信号を見失ったと判断する。追跡処
理に失敗した場合、S10に戻り、静止特徴物の発見を
再び行う。
定距離Zだけ車両が進んだか否かが判断される(S1
8)。この判断は、自車位置検出部18の出力に基づい
て行われる。例えば、自車位置検出部18がGPSを利
用する場合、自車の絶対位置の検出結果には誤差があ
る。しかし、相対的な移動距離を検出する場合、かなり
高精度な検出が可能である。S18で、まだ地点Aから
距離Zだけ移動していなければ、S14に戻り、特徴物
の追跡が継続される。
たら、地点A、地点B間で直線走行が行われたか否かを
判定する(S20)。この判定は、自車位置検出部18
の出力に基づき、あるいは、前述のようにジャイロセン
サ等(図示せず)の出力に基づいて行われる。地点A、
B間を直線走行していなかった場合、S10に戻り、再
び青信号の発見を行う。実質的に直線走行していた場合
には、S12と同様に、測距部12で、ステレオ測距に
よって、着目している青信号までの距離DBが求められ
る(S22)。距離DBは、ステレオカメラ校正部16
へ出力される。
地点Bでの距離測定値DA、DB、および走行距離Zか
ら、図3の原理に従い、カメラ設置方向のずれ角Δθを
算出する(S24)。次に、ずれ角Δθの検出が、所定
回数Nだけ行われたか否かを判定する(S26)。検出
回数がNより少なければ、S10に戻り、再び、Δθの
検出を行う。なお、S10では、直線路を走行している
ことが特徴物の探索開始の条件とされていたが、N個の
Δθは別の直線路において検出されてもよいことはもち
ろんである。すなわち、N個のΔθの検出の途中に、右
左折やカーブが入ってもよい。また、各回のΔθの検出
において、地点A、B間の走行距離Zは同一でなくとも
よい。
に設定してもよい。地点A1、A2、A3・・・AN
は、それぞれ、距離Zよりも小さい距離だけ離れてい
る。地点A1と地点B1、地点A2と地点B2、地点A
3と地点B3・・・の間隔は、それぞれ距離Zである。
地点A1と地点A2に関して一つのΔθが検出され、同
様にして各組について一つのΔθが検出される。このよ
うにすれば、短い距離で、効率よく、所定回数N分のΔ
θを検出できる。
出において、同じ静止特徴物が使われてもよい。この場
合、画像認識部10で特徴物の追跡を行いつつ、この特
徴物までの距離の測定が各測距地点で行われる。測定結
果を基に、順次、ずれ角Δθが求められる。
求められたら、それらを適当に統計処理して正確なずれ
角Δθを求める。本実施形態では、N個のずれ角Δθの
平均値が求められ、この平均値が最終的なカメラ設置方
向のずれ角Δθとされる(S28)。
許容範囲内の小さな値であるか否かが判定される(S3
0)。Δθの許容範囲は、ステレオ視の利用目的に応
じ、適宜、異なる範囲に設定できる。例えば、対象まで
の距離が50mの場合において、ずれ角Δθの限度値
を、距離測定誤差が5mとなる角度(用いるカメラや基
線長によって異なる)等と予め定めておく。Δθが許容
範囲内であれば、そのまま処理を終わる。ずれ角θが許
容範囲を外れていれば、カメラ校正部16は、ずれ角Δ
θをカメラ駆動部20へ送る。カメラ駆動部20は、右
カメラ2を角度Δθだけ回転させる(S32)。これに
より、カメラ設置方向が修正され、左カメラ1と右カメ
ラ2の撮影方向が平行になる。
は、左カメラ1と右カメラ2の両方に設けられていても
よい。このような構成は、ステア機構を備えるカメラシ
ステムに好適に適用される。通常、ステア機構を用いる
ことにより、2つのカメラがステアされ、カメラの視線
が固定されずに、いろいろに向けられる。校正時には、
例えば、一方のカメラを回転させず、他方のカメラの
み、ずれ角Δθだけ回転させればよい。
駆動部が設けられていないカメラシステムに好適に適用
される校正方法を説明する。図8は、本実施形態のカメ
ラシステムの第2の構成例であり、図5と異なり、カメ
ラ駆動部が設けられていない。その他の構成は、図5と
同様である。
ステムの動作と相違する点を説明する。図5では、地点
A、地点Bでの距離測定結果に基づき、カメラ設置方向
のずれ角Δθが算出された(図6、S24)。しかし、
ここでは、ずれ角Δθに相当する画像上での視差の誤差
Δd(Δd=f・tanΔθ)が算出される。そして、所
定個数NのΔdの平均がとられ、最終的な視差の誤差Δ
dとされる。Δd(平均値)が許容範囲内であれば、特
に校正は行われない。Δdが許容範囲をはずれていれ
ば、その平均値が測距部12へ送られる。
て、Δdを用いて視差の補正が行われる。すなわち、画
像認識部10では、通常どおり、撮影画像から特徴物を
抽出し、画像内での特徴物の位置を測距部12に送る。
測距部12では、入力情報から視差を求める。そして、
求めた視差を、Δdを用いて補正する。補正後の視差を
用いて特徴物までの距離が計算される。
施形態によれば、一つの信号機を利用してカメラの撮影
方向ずれが検出される。信号機は道路沿いにたくさん存
在している。従って、カメラ校正が可能な場所の制約が
少なく、一般道の多くの場所でカメラ校正ができる。も
ちろん、使用する静止特徴物を変更すれば、高速道路上
での校正もできる。
わたって検出することにより、方向ずれ量(角度を含
む)を正確に求めることができる。この正確な方向ずれ
量を用いることにより、撮影方向ずれの自動的な校正が
適切に行われる。
て、交通信号機、特に青信号を取り上げた。これに対
し、信号機以外の静止特徴物を使用した場合にも、同様
に本発明の校正方法を実施できる。その他の静止特徴物
としては、例えば、行き先案内標識、規制標識、停止
線、横断歩道、歩道橋、トンネルの入口等である。これ
らの特徴物は、世の中に多く存在し、かつ、画像処理に
て比較的認識しやすい。
を示す図である。
ある。
ある。
るステレオカメラシステムの構成を示すブロック図であ
る。
フローチャートである。
求める方法を示す図である。
るステレオカメラシステムの第2の構成を示すブロック
図である。
10 画像認識部、12 測距部、16 カメラ校正
部、18 自車位置検出部、20 カメラ駆動部。
Claims (6)
- 【請求項1】 車両に搭載されたステレオカメラの撮影
方向に関する校正を行うカメラ校正方法であって、 第1の地点と該第1の地点から所定距離走行した第2の
地点における撮影画像から同一の静止特徴物を認識し、 両地点での撮影画像内での前記静止特徴物の位置と両地
点間の距離とから求められるカメラの撮影方向ずれに基
づいてカメラ校正を行うことを特徴とする車載ステレオ
カメラの校正方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、 第1の地点と第2の地点が直線路上に位置することを条
件にカメラ校正が実行されることを特徴とする車載ステ
レオカメラの校正方法。 - 【請求項3】 請求項1、2のいずれかに記載の方法に
おいて、 前記静止特徴物は信号機であることを特徴とする車載ス
テレオカメラの校正方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の方法において、 信号機が青信号であることを条件に、カメラ校正が実行
されることを特徴とする車載ステレオカメラの校正方
法。 - 【請求項5】 車両上の離れた位置で車外を撮影する複
数の撮影手段を備えた車載ステレオカメラであって、 走行路上の複数の校正用撮影地点における撮影画像か
ら、同一の静止特徴物を認識する認識手段と、 前記複数の校正用撮影地点におけるそれぞれの撮影画像
内での前記静止特徴物の位置と、校正用撮影地点間の距
離とを基に、前記複数の撮影手段間の撮影方向のずれを
求める撮影方向ずれ検出手段と、 撮影方向ずれの検出結果を基に、カメラ校正を行う校正
手段と、 を含むことを特徴とする車載ステレオカメラ。 - 【請求項6】 請求項5に記載のカメラにおいて、 複数の校正用撮影地点間を走行する間に撮影される撮影
画像内で前記静止特徴物を追跡する特徴物追跡手段を含
むことを特徴とする車載ステレオカメラ。
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