JPH11101641A - カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 - Google Patents
カメラおよびカメラのキャリブレーション方法Info
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- JPH11101641A JPH11101641A JP10212502A JP21250298A JPH11101641A JP H11101641 A JPH11101641 A JP H11101641A JP 10212502 A JP10212502 A JP 10212502A JP 21250298 A JP21250298 A JP 21250298A JP H11101641 A JPH11101641 A JP H11101641A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相対位置関係が正確な複数の物点を備えた被
写体を用いずに、カメラのキャリブレーションを容易に
行う。 【解決手段】 異なる９方向から撮影を行い、９枚の記
録画像上に物点ｑi （ｊ＝１〜４）を共通して写し込
む。基準撮影地点Ｍｏに対する撮影地点であるカメラ位
置Ｍj （ｊ＝０〜８）の３次元座標とカメラ光軸Ｏj の
傾き量とを含む位置データを、カメラの６つのセンサに
よる測定値に基づいて求める。キャリブレーション装置
によって、物点ｑi が平面１０２上にある条件とこれら
の位置データとに基づいて、それぞれの像面上における
物点ｑi の予測像点座標を算出し、実際の記録画像上に
おける物点ｑi の実測像点座標との誤差を最小にする歪
曲収差、ＣＣＤピッチ間隔、およびカメラ光軸Ｏj が像
面と交差する交点と像面中心とのずれ量を求める。
写体を用いずに、カメラのキャリブレーションを容易に
行う。 【解決手段】 異なる９方向から撮影を行い、９枚の記
録画像上に物点ｑi （ｊ＝１〜４）を共通して写し込
む。基準撮影地点Ｍｏに対する撮影地点であるカメラ位
置Ｍj （ｊ＝０〜８）の３次元座標とカメラ光軸Ｏj の
傾き量とを含む位置データを、カメラの６つのセンサに
よる測定値に基づいて求める。キャリブレーション装置
によって、物点ｑi が平面１０２上にある条件とこれら
の位置データとに基づいて、それぞれの像面上における
物点ｑi の予測像点座標を算出し、実際の記録画像上に
おける物点ｑi の実測像点座標との誤差を最小にする歪
曲収差、ＣＣＤピッチ間隔、およびカメラ光軸Ｏj が像
面と交差する交点と像面中心とのずれ量を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば写真測量に
おいて、測量前にカメラのキャリブレーションを行うカ
メラおよびそのキャリブレーション方法に関する。
おいて、測量前にカメラのキャリブレーションを行うカ
メラおよびそのキャリブレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来写真測量では、測量に先立って個々
のカメラに特有のレンズ歪みや精度を補正するためのキ
ャリブレーションが行われる。キャリブレーションで
は、例えばキャリブレーションを行うべきカメラを用い
て撮影が行われ、この撮影により得られた写真等の記録
画像から写真測量に必要な補正パラメータが決定され
る。写真測量では、補正パラメータが既知のカメラを用
いて被写体の撮影が行われ、得られた記録画像から被写
体の位置、形状が演算により求められる。補正パラメー
タは被写体の位置、形状の精度を向上させるために演算
に用いられる。
のカメラに特有のレンズ歪みや精度を補正するためのキ
ャリブレーションが行われる。キャリブレーションで
は、例えばキャリブレーションを行うべきカメラを用い
て撮影が行われ、この撮影により得られた写真等の記録
画像から写真測量に必要な補正パラメータが決定され
る。写真測量では、補正パラメータが既知のカメラを用
いて被写体の撮影が行われ、得られた記録画像から被写
体の位置、形状が演算により求められる。補正パラメー
タは被写体の位置、形状の精度を向上させるために演算
に用いられる。
【０００３】補正パラメータは、例えば撮影光学系の焦
点距離、記録画像における像面中心と撮影光学系の光軸
がこの像面と交差するときの交点とのずれ量、撮影光学
系の歪曲収差を示す歪曲収差パラメータ、カメラ位置の
３次元座標、カメラの光軸傾き、複数の記録画像上に写
る共通点の２次元座標、さらにＣＣＤ（Charge Coupled
Device ）を備えた電子スチルカメラの場合は画素間距
離であるＣＣＤピッチ間隔などである。
点距離、記録画像における像面中心と撮影光学系の光軸
がこの像面と交差するときの交点とのずれ量、撮影光学
系の歪曲収差を示す歪曲収差パラメータ、カメラ位置の
３次元座標、カメラの光軸傾き、複数の記録画像上に写
る共通点の２次元座標、さらにＣＣＤ（Charge Coupled
Device ）を備えた電子スチルカメラの場合は画素間距
離であるＣＣＤピッチ間隔などである。
【０００４】キャリブレーションでは、キャリブレーシ
ョン用の被写体、例えば被写体上に目印として設定され
た複数の物点の相対的な３次元位置が既知の被写体が設
置され、このキャリブレーション用の被写体が複数の方
向から撮影される。各々の方向からの撮影により得られ
た記録画像には被写体上の物点が共通して写し込まれ
る。
ョン用の被写体、例えば被写体上に目印として設定され
た複数の物点の相対的な３次元位置が既知の被写体が設
置され、このキャリブレーション用の被写体が複数の方
向から撮影される。各々の方向からの撮影により得られ
た記録画像には被写体上の物点が共通して写し込まれ
る。
【０００５】補正パラメータは最初に与えられたデフォ
ルト値を最適化することにより求められる。即ち、所定
の３次元座標系における複数の物点の３次元座標と、撮
影時のカメラ位置の３次元座標と、補正パラメータのデ
フォルト値とを用いて各記録画像にそれぞれ設定された
２次元座標系における物点の２次元座標、即ち予測像点
座標が求められ、この予測像点座標と各記録画像を測定
して得られた実際の物点の２次元座標、即ち実測像点座
標との誤差が最小になるように、補正パラメータは更新
される。
ルト値を最適化することにより求められる。即ち、所定
の３次元座標系における複数の物点の３次元座標と、撮
影時のカメラ位置の３次元座標と、補正パラメータのデ
フォルト値とを用いて各記録画像にそれぞれ設定された
２次元座標系における物点の２次元座標、即ち予測像点
座標が求められ、この予測像点座標と各記録画像を測定
して得られた実際の物点の２次元座標、即ち実測像点座
標との誤差が最小になるように、補正パラメータは更新
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、キャリブレー
ションの精度を向上させるには、複数の記録画像上に記
録されるべき物点の３次元位置を正確にする、即ち被写
体を精密に製作する必要があり、非常に手間がかかる。
また各記録画像上において複数の物点の間の距離はある
程度離れていることが必要であり、さらに各記録画像上
において複数の物点がそれぞれ明確に写し込まれる必要
がある。このような条件を満たすように測量地点で被写
体を設置する作業は煩雑で時間のかかることが問題であ
る。
ションの精度を向上させるには、複数の記録画像上に記
録されるべき物点の３次元位置を正確にする、即ち被写
体を精密に製作する必要があり、非常に手間がかかる。
また各記録画像上において複数の物点の間の距離はある
程度離れていることが必要であり、さらに各記録画像上
において複数の物点がそれぞれ明確に写し込まれる必要
がある。このような条件を満たすように測量地点で被写
体を設置する作業は煩雑で時間のかかることが問題であ
る。
【０００７】本発明は、この様な点に鑑みてなされたも
のであり、相対位置関係が正確な複数の物点を備えた被
写体を必要とせず、かつキャリブレーションの精度の高
いカメラおよびカメラのキャリブレーション方法を提供
することが目的である。
のであり、相対位置関係が正確な複数の物点を備えた被
写体を必要とせず、かつキャリブレーションの精度の高
いカメラおよびカメラのキャリブレーション方法を提供
することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるカメラは、
撮影光学系と、同一平面上近傍にある複数の物点を異な
る角度から撮影することにより、撮影光学系を介して複
数の記録画像を得る記録手段と、記録手段によって得ら
れた複数の記録画像に基いてキャリブレーションを行う
キャリブレーション手段とを備え、キャリブレーション
手段によって、記録画像における像面中心と撮影光学系
の光軸がこの像面に交差するときの交点とのずれ量と、
撮影光学系の歪曲収差との少なくとも一方が、複数の物
点が同一平面上近傍にあるという条件を用いた最適化に
より算出されることを特徴としている。
撮影光学系と、同一平面上近傍にある複数の物点を異な
る角度から撮影することにより、撮影光学系を介して複
数の記録画像を得る記録手段と、記録手段によって得ら
れた複数の記録画像に基いてキャリブレーションを行う
キャリブレーション手段とを備え、キャリブレーション
手段によって、記録画像における像面中心と撮影光学系
の光軸がこの像面に交差するときの交点とのずれ量と、
撮影光学系の歪曲収差との少なくとも一方が、複数の物
点が同一平面上近傍にあるという条件を用いた最適化に
より算出されることを特徴としている。
【０００９】カメラにおいて、好ましくは、記録画像の
撮影毎にカメラの撮影時における３次元位置を検出する
検出手段を備え、この場合、検出手段から得られたカメ
ラの３次元位置のデータに、所定の３次元直交座標にお
ける３軸に関するカメラの移動量と、撮影光学系の光軸
の３軸に対するそれぞれの傾き量とが含まれる。
撮影毎にカメラの撮影時における３次元位置を検出する
検出手段を備え、この場合、検出手段から得られたカメ
ラの３次元位置のデータに、所定の３次元直交座標にお
ける３軸に関するカメラの移動量と、撮影光学系の光軸
の３軸に対するそれぞれの傾き量とが含まれる。
【００１０】カメラにおいて、好ましくは、キャリブレ
ーション手段によって、検出手段から得られた３次元位
置のデータとずれ量のデフォルト値と歪曲収差のデフォ
ルト値とに基づいて記録画像における物点の予測像点位
置が求められ、この予測像点位置と記録画像における物
点の実測像点位置との誤差を最小にすることによりずれ
量および歪曲収差が更新される。この場合、誤差が次式
に示されるメリット関数Φである。
ーション手段によって、検出手段から得られた３次元位
置のデータとずれ量のデフォルト値と歪曲収差のデフォ
ルト値とに基づいて記録画像における物点の予測像点位
置が求められ、この予測像点位置と記録画像における物
点の実測像点位置との誤差を最小にすることによりずれ
量および歪曲収差が更新される。この場合、誤差が次式
に示されるメリット関数Φである。
【数１】
【００１１】カメラにおいて、好ましくは、記録画像に
写し込まれる同一平面上近傍にある物点の数が少なくと
も４点である。
写し込まれる同一平面上近傍にある物点の数が少なくと
も４点である。
【００１２】カメラにおいて、好ましくは、記録手段が
多数の画素からなる撮像素子を備え、キャリブレーショ
ン手段によって、記録画像における像面中心と光軸がこ
の像面に交差するときの交点とのずれ量と、撮影光学系
の歪曲収差と、記録画像面における隣り合う画素間距離
との少なくとも一つが算出される。
多数の画素からなる撮像素子を備え、キャリブレーショ
ン手段によって、記録画像における像面中心と光軸がこ
の像面に交差するときの交点とのずれ量と、撮影光学系
の歪曲収差と、記録画像面における隣り合う画素間距離
との少なくとも一つが算出される。
【００１３】また本発明によるカメラのキャリブレーシ
ョン方法は、カメラの撮影光学系によって得られた複数
の記録画像に基づいて、カメラのキャリブレーションを
行うキャリブレーション方法であって、複数の記録画像
が同一平面上近傍にある複数の物点を異なる角度から撮
影することにより得られ、記録画像における像面中心と
撮影光学系の光軸がこの像面に交差するときの交点との
ずれ量と、撮影光学系の歪み収差との少なくとも一方
を、複数の物点が同一平面上近傍にあるという条件を用
いた最適化によって算出することによりキャリブレーシ
ョンが実行されることを特徴としている。
ョン方法は、カメラの撮影光学系によって得られた複数
の記録画像に基づいて、カメラのキャリブレーションを
行うキャリブレーション方法であって、複数の記録画像
が同一平面上近傍にある複数の物点を異なる角度から撮
影することにより得られ、記録画像における像面中心と
撮影光学系の光軸がこの像面に交差するときの交点との
ずれ量と、撮影光学系の歪み収差との少なくとも一方
を、複数の物点が同一平面上近傍にあるという条件を用
いた最適化によって算出することによりキャリブレーシ
ョンが実行されることを特徴としている。
【００１４】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは、記録画像の撮影毎にカメラの撮影時に
おける３次元位置が測定され、この３次元位置のデータ
に、所定の３次元直交座標における３軸に関するカメラ
の移動量と、撮影光学系の光軸の３軸に対するそれぞれ
の傾き量とが含まれる。
て、好ましくは、記録画像の撮影毎にカメラの撮影時に
おける３次元位置が測定され、この３次元位置のデータ
に、所定の３次元直交座標における３軸に関するカメラ
の移動量と、撮影光学系の光軸の３軸に対するそれぞれ
の傾き量とが含まれる。
【００１５】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは、３次元位置のデータとずれ量のデフォ
ルト値と歪曲収差のデフォルト値とに基づいて、記録画
像における物点の予測像点位置が求められ、この予測像
点位置と撮影光学系から得られた記録画像における物点
の実測像点位置との誤差を最小にすることにより、ずれ
量と歪曲収差とが更新される。この場合、誤差は次式に
示されるメリット関数Φで表される。
て、好ましくは、３次元位置のデータとずれ量のデフォ
ルト値と歪曲収差のデフォルト値とに基づいて、記録画
像における物点の予測像点位置が求められ、この予測像
点位置と撮影光学系から得られた記録画像における物点
の実測像点位置との誤差を最小にすることにより、ずれ
量と歪曲収差とが更新される。この場合、誤差は次式に
示されるメリット関数Φで表される。
【数１】
【００１６】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは、記録画像に写し込まれる同一平面上近
傍にある物点の数が少なくとも４点である。
て、好ましくは、記録画像に写し込まれる同一平面上近
傍にある物点の数が少なくとも４点である。
【００１７】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは、カメラが多数の画素からなる撮像素子
を備えた電子スチルカメラであり、記録画像における像
面中心と撮影光学系の光軸がこの像面に交差するときの
交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差と、記録画像
面における隣り合う画素間距離との少なくとも一つが算
出される。
て、好ましくは、カメラが多数の画素からなる撮像素子
を備えた電子スチルカメラであり、記録画像における像
面中心と撮影光学系の光軸がこの像面に交差するときの
交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差と、記録画像
面における隣り合う画素間距離との少なくとも一つが算
出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるカメラの実施
形態について添付図面を参照して説明する。
形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】図１は、本発明の実施形態であるカメラの
主要構成を示すブロック図である。本実施形態のカメラ
１００は電子スチルカメラであり、内部に設けられたマ
イクロコンピュータであるシステムコントロール回路２
０により、カメラ１００全体の制御が行われる。
主要構成を示すブロック図である。本実施形態のカメラ
１００は電子スチルカメラであり、内部に設けられたマ
イクロコンピュータであるシステムコントロール回路２
０により、カメラ１００全体の制御が行われる。
【００２０】撮影光学系１２により得られた被写体の光
学像はＣＣＤ１３の撮像面に結像される。撮像面に結像
された光学像は、ＣＣＤ１３により光電変換されて記録
画像１枚分のアナログの画像信号として出力される。記
録画像１枚分のアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１
４においてデジタルの画像信号に変換された後、画像信
号処理回路１６に入力される。デジタルの画像信号は、
画像信号処理回路１６において記録画像１枚分のメモリ
容量を持つ画像メモリ１８と協動して、シェーディング
補正およびガンマ補正等の所定の信号処理が施され、記
録画像１枚分の画像データとしてシステムコントロール
回路２０に出力される。
学像はＣＣＤ１３の撮像面に結像される。撮像面に結像
された光学像は、ＣＣＤ１３により光電変換されて記録
画像１枚分のアナログの画像信号として出力される。記
録画像１枚分のアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１
４においてデジタルの画像信号に変換された後、画像信
号処理回路１６に入力される。デジタルの画像信号は、
画像信号処理回路１６において記録画像１枚分のメモリ
容量を持つ画像メモリ１８と協動して、シェーディング
補正およびガンマ補正等の所定の信号処理が施され、記
録画像１枚分の画像データとしてシステムコントロール
回路２０に出力される。
【００２１】カメラ１００の内部には、カメラ１００の
３次元位置を定めるために例えば３つの回転角センサ４
２、４３、４４、および３つの加速度センサ４５、４
６、４７が設けられる。
３次元位置を定めるために例えば３つの回転角センサ４
２、４３、４４、および３つの加速度センサ４５、４
６、４７が設けられる。
【００２２】回転角センサ４３により、鉛直方向に伸び
る第１の軸（以下Ｙ軸という）に関するカメラ１００の
回転角βが測定される（図２参照）。回転角センサ４４
により、Ｙ軸に垂直であり、所定の方位、例えば北方向
に延びる第２の軸（以下Ｚ軸という）に関するカメラ１
００の回転角γが測定される。同様に回転角センサ４２
により、Ｙ軸、Ｚ軸と互いに直交する第３の軸（以下Ｘ
軸という）に関する回転角αが測定される。
る第１の軸（以下Ｙ軸という）に関するカメラ１００の
回転角βが測定される（図２参照）。回転角センサ４４
により、Ｙ軸に垂直であり、所定の方位、例えば北方向
に延びる第２の軸（以下Ｚ軸という）に関するカメラ１
００の回転角γが測定される。同様に回転角センサ４２
により、Ｙ軸、Ｚ軸と互いに直交する第３の軸（以下Ｘ
軸という）に関する回転角αが測定される。
【００２３】３つの加速度センサ４５、４６、４７によ
り、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関するカメラ１００の加速度が
それぞれ独立して測定される。これらの加速度センサ４
５、４６、４７により、カメラ１００の移動時における
加速度が所定時間毎に測定される。
り、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関するカメラ１００の加速度が
それぞれ独立して測定される。これらの加速度センサ４
５、４６、４７により、カメラ１００の移動時における
加速度が所定時間毎に測定される。
【００２４】センサ制御回路４０には、６つのセンサ４
２、４３、４４、４５、４６、４７と、位置データメモ
リ４１とが接続される。センサ制御回路４０により、シ
ステムコントロール回路２０からの指令に基づいて各セ
ンサの４２、４３、４４、４５、４６、４７動作制御が
行なわれる。それと同時に、３つの回転角センサ４２、
４３、４４からの回転角データ、および加速度センサ４
５、４６、４７からの加速度データがセンサ制御回路４
０へ出力される。センサ制御回路４０により、これらの
計測値および計測値から演算した値等が撮影時点におけ
る位置データとして位置データメモリ４１に格納され、
またシステムコントロール回路２０と計測値及び位置デ
ータの授受が行なわれる。
２、４３、４４、４５、４６、４７と、位置データメモ
リ４１とが接続される。センサ制御回路４０により、シ
ステムコントロール回路２０からの指令に基づいて各セ
ンサの４２、４３、４４、４５、４６、４７動作制御が
行なわれる。それと同時に、３つの回転角センサ４２、
４３、４４からの回転角データ、および加速度センサ４
５、４６、４７からの加速度データがセンサ制御回路４
０へ出力される。センサ制御回路４０により、これらの
計測値および計測値から演算した値等が撮影時点におけ
る位置データとして位置データメモリ４１に格納され、
またシステムコントロール回路２０と計測値及び位置デ
ータの授受が行なわれる。
【００２５】６つのセンサ４２、４３、４４、４５、４
６、４７の配置は、理想的にはカメラ１００の撮影光学
系１２の前側主点位置と一致させることが望ましい。し
かしカメラ１００の設計上、前側主点位置と一致する位
置にはセンサが設けられないため、測定値は前側主点位
置からのずれが生じる。このため、位置データメモリ４
１内には、各センサの撮影光学系１２の前側主点位置か
らのオフセット値が格納されている。そしてセンサ制御
回路４０は、各センサからの計測値をオフセット値を用
いて、撮影光学系１２の前側主点位置を基準とした計測
値に補正演算し、計測値の精度を高めている。
６、４７の配置は、理想的にはカメラ１００の撮影光学
系１２の前側主点位置と一致させることが望ましい。し
かしカメラ１００の設計上、前側主点位置と一致する位
置にはセンサが設けられないため、測定値は前側主点位
置からのずれが生じる。このため、位置データメモリ４
１内には、各センサの撮影光学系１２の前側主点位置か
らのオフセット値が格納されている。そしてセンサ制御
回路４０は、各センサからの計測値をオフセット値を用
いて、撮影光学系１２の前側主点位置を基準とした計測
値に補正演算し、計測値の精度を高めている。
【００２６】システムコントロール回路２０により、画
像信号処理回路１６からの記録画像１枚分の画像デー
タ、センサ制御回路４０からの位置データ、キャリブレ
ーション装置５０からの補正パラメータ、および撮影日
時、ファイル名などの情報が画像記録制御回路２２に出
力され、記録制御回路２２ではこれらの情報を結合し
て、所定の記録様式に沿った記録用データが生成され、
例えばＩＣメモリカード２４等の記録媒体に記録され
る。
像信号処理回路１６からの記録画像１枚分の画像デー
タ、センサ制御回路４０からの位置データ、キャリブレ
ーション装置５０からの補正パラメータ、および撮影日
時、ファイル名などの情報が画像記録制御回路２２に出
力され、記録制御回路２２ではこれらの情報を結合し
て、所定の記録様式に沿った記録用データが生成され、
例えばＩＣメモリカード２４等の記録媒体に記録され
る。
【００２７】カメラ１００にはキャリブレーション装置
５０が設けられ、このキャリブレーション装置５０はシ
ステムコントロール回路２０に接続される。キャリブレ
ーション装置５０において、システムコントロール回路
２０から記録画像１枚分の画像データとこの画像データ
が得られた時の位置データとが読み出され、画像データ
と対応する位置データとは１組のデータとして対応づけ
られて共に独自のメモリ５２に記録される。メモリ５２
には複数組分の画像データと位置データとが記録可能で
ある。
５０が設けられ、このキャリブレーション装置５０はシ
ステムコントロール回路２０に接続される。キャリブレ
ーション装置５０において、システムコントロール回路
２０から記録画像１枚分の画像データとこの画像データ
が得られた時の位置データとが読み出され、画像データ
と対応する位置データとは１組のデータとして対応づけ
られて共に独自のメモリ５２に記録される。メモリ５２
には複数組分の画像データと位置データとが記録可能で
ある。
【００２８】キャリブレーション装置５０では、メモリ
５２と協動してキャリブレーション処理が実行される。
即ち、複数組の画像データと位置データとに基づいて、
カメラ１００の焦点面における撮影光学系１２の歪曲収
差や焦点ずれ等のカメラ１００に関する補正パラメータ
が算出される。これらの補正パラメータはシステムコン
トロール回路２０に出力される。
５２と協動してキャリブレーション処理が実行される。
即ち、複数組の画像データと位置データとに基づいて、
カメラ１００の焦点面における撮影光学系１２の歪曲収
差や焦点ずれ等のカメラ１００に関する補正パラメータ
が算出される。これらの補正パラメータはシステムコン
トロール回路２０に出力される。
【００２９】図２は図１に示すカメラ１００を用いてキ
ャリブレーションを行う際に実施される撮影を模式的に
示す図であり、カメラ１００と被写体である平面１０２
との位置関係を示す図である。
ャリブレーションを行う際に実施される撮影を模式的に
示す図であり、カメラ１００と被写体である平面１０２
との位置関係を示す図である。
【００３０】４つの物点ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 を含む
平面１０２は、異なる９方向からカメラ１００により撮
影される。撮影地点であるカメラ位置は、所定の３次元
座標系における撮影光学系１２の前側主点位置で表され
る。基準となるカメラ位置が原点Ｍｏに設定され、他の
８つのカメラ位置Ｍｊ（ｊ＝１〜８）はそれぞれ原点Ｍ
ｏに対する前側主点位置の座標で示される。第１のカメ
ラ位置Ｍ1 は実線で示され、他のカメラ位置Ｍｊ（ｊ＝
０、２〜８）は破線で示される。
平面１０２は、異なる９方向からカメラ１００により撮
影される。撮影地点であるカメラ位置は、所定の３次元
座標系における撮影光学系１２の前側主点位置で表され
る。基準となるカメラ位置が原点Ｍｏに設定され、他の
８つのカメラ位置Ｍｊ（ｊ＝１〜８）はそれぞれ原点Ｍ
ｏに対する前側主点位置の座標で示される。第１のカメ
ラ位置Ｍ1 は実線で示され、他のカメラ位置Ｍｊ（ｊ＝
０、２〜８）は破線で示される。
【００３１】各カメラ位置Ｍｊ（ｊ＝０〜８）における
カメラ１００の向きは撮影光学系１２の光軸方向で示さ
れ、各光軸方向（以下、カメラ光軸と記載する）Ｏｊ
（光軸Ｏのサフィックスｊは主点位置Ｍのサフィックス
ｊと同一）はそれぞれ所定の３次元座標系の３軸に対す
る回転角で示される。それぞれのカメラ光軸Ｏｊ（ｊ＝
０〜８）は２点鎖線で示される。
カメラ１００の向きは撮影光学系１２の光軸方向で示さ
れ、各光軸方向（以下、カメラ光軸と記載する）Ｏｊ
（光軸Ｏのサフィックスｊは主点位置Ｍのサフィックス
ｊと同一）はそれぞれ所定の３次元座標系の３軸に対す
る回転角で示される。それぞれのカメラ光軸Ｏｊ（ｊ＝
０〜８）は２点鎖線で示される。
【００３２】次に、キャリブレーション装置５０におけ
るキャリブレーション処理について詳述する。
るキャリブレーション処理について詳述する。
【００３３】図３は、図２に示した物点ｑ1 、ｑ2 、ｑ
3 、ｑ4 と、第１および第２の撮影におけるカメラ位置
Ｍ1 、Ｍ2 と、スクリーンＳ1 、Ｓ2 における物点
ｑ1 、ｑ 2 、ｑ3 、ｑ4 の像点Ｑij（ｉ＝１〜４；ｊ＝
１〜２）との位置関係を３次元的に示す図である。スク
リーンＳ1 は第１の撮影における計算上の像面であり、
光軸Ｏ1 に対して垂直な平面である。同様に、スクリー
ンＳ2 は第２の撮影における光軸Ｏ2 に対して垂直な計
算上の像面である。第３から第８の撮影については、図
示の複雑化を避けるためここでは省略する。
3 、ｑ4 と、第１および第２の撮影におけるカメラ位置
Ｍ1 、Ｍ2 と、スクリーンＳ1 、Ｓ2 における物点
ｑ1 、ｑ 2 、ｑ3 、ｑ4 の像点Ｑij（ｉ＝１〜４；ｊ＝
１〜２）との位置関係を３次元的に示す図である。スク
リーンＳ1 は第１の撮影における計算上の像面であり、
光軸Ｏ1 に対して垂直な平面である。同様に、スクリー
ンＳ2 は第２の撮影における光軸Ｏ2 に対して垂直な計
算上の像面である。第３から第８の撮影については、図
示の複雑化を避けるためここでは省略する。
【００３４】理想的な撮影光学系を用いれば、被写体の
１点から出た光線は、撮影光学系１２を通って光軸Ｏj
に垂直な平面である焦点面、即ちスクリーンＳj 上に完
全な１点となって集光し、点像がつくられる。即ち、物
点ｑi と、その像点Ｑijと、撮影光学系１２の前側主点
位置Ｍj とは一直線上にある。従って計算上では、被写
体が平面１０２であるため、撮影光学系１２による被写
体像は平面１０２の正確な相似形としてスクリーンＳj
上に形成される。なお、物点ｑi はａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋
ｄ＝０で示される平面１０２上にあるものとする。ａ、
ｂ、ｃ、ｄは、全ての物点ｑi に対する距離の和が最小
になるような平面１０２を定義するパラメータである。
１点から出た光線は、撮影光学系１２を通って光軸Ｏj
に垂直な平面である焦点面、即ちスクリーンＳj 上に完
全な１点となって集光し、点像がつくられる。即ち、物
点ｑi と、その像点Ｑijと、撮影光学系１２の前側主点
位置Ｍj とは一直線上にある。従って計算上では、被写
体が平面１０２であるため、撮影光学系１２による被写
体像は平面１０２の正確な相似形としてスクリーンＳj
上に形成される。なお、物点ｑi はａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋
ｄ＝０で示される平面１０２上にあるものとする。ａ、
ｂ、ｃ、ｄは、全ての物点ｑi に対する距離の和が最小
になるような平面１０２を定義するパラメータである。
【００３５】基準座標系（ｘo , ｙo ，ｚo ）は、原点
Ｍｏを原点とし光軸方向Ｏ0 をｚｏ軸とする右手系の３
次元直交座標系である。カメラ位置Ｍj は、原点Ｍｏか
ら撮影地点までの３次元移動距離（Δｘj ，Δｙj ，Δ
ｚj ）で示される。即ち、基準座標系におけるカメラ位
置Ｍ1 の座標は（Δｘ1 ，Δｙ1 ，Δｚ1 ）であり、カ
メラ位置Ｍ2 の座標は（Δｘ2 ，Δｙ2 ，Δｚ2 ）であ
る。
Ｍｏを原点とし光軸方向Ｏ0 をｚｏ軸とする右手系の３
次元直交座標系である。カメラ位置Ｍj は、原点Ｍｏか
ら撮影地点までの３次元移動距離（Δｘj ，Δｙj ，Δ
ｚj ）で示される。即ち、基準座標系におけるカメラ位
置Ｍ1 の座標は（Δｘ1 ，Δｙ1 ，Δｚ1 ）であり、カ
メラ位置Ｍ2 の座標は（Δｘ2 ，Δｙ2 ，Δｚ2 ）であ
る。
【００３６】一方、カメラ光軸Ｏj は、ｘｏ軸、ｙｏ
軸、ｚｏ軸からの回転角度変位量（Δαj ，Δβj ，Δ
γj ）で示される。即ち、基準座標系におけるカメラ光
軸Ｏ1の座標は（Δα1 ，Δβ1 ，Δγ1 ）であり、カ
メラ光軸Ｏ2 の座標は（Δα2，Δβ2 ，Δγ2 ）であ
る。また、図示しないが第３〜第８の撮影についても、
それぞれ６つの変位量Δｘj 、Δｙj 、Δｚj 、Δ
αj 、Δβj 、Δγj （ｊ＝３〜８）で示される。
軸、ｚｏ軸からの回転角度変位量（Δαj ，Δβj ，Δ
γj ）で示される。即ち、基準座標系におけるカメラ光
軸Ｏ1の座標は（Δα1 ，Δβ1 ，Δγ1 ）であり、カ
メラ光軸Ｏ2 の座標は（Δα2，Δβ2 ，Δγ2 ）であ
る。また、図示しないが第３〜第８の撮影についても、
それぞれ６つの変位量Δｘj 、Δｙj 、Δｚj 、Δ
αj 、Δβj 、Δγj （ｊ＝３〜８）で示される。
【００３７】上述した第ｊの撮影（ｊ＝０〜８）の撮影
におけるカメラ位置Ｍj （Δｘj ，Δｙj ，Δｚj ）お
よびカメラ光軸（Δαj ，Δβj ，Δγj ）のデータ
は、回転角センサ４２、４３、４４および加速度センサ
４５、４６、４７により測定された計測値に基づいて演
算されることによりそれぞれ求められ、位置データとし
て画像データとともにメモリ５２に記憶される。図２に
示すように撮影が９回行われた場合、全部で６×９＝５
４個の位置データが得られる。
におけるカメラ位置Ｍj （Δｘj ，Δｙj ，Δｚj ）お
よびカメラ光軸（Δαj ，Δβj ，Δγj ）のデータ
は、回転角センサ４２、４３、４４および加速度センサ
４５、４６、４７により測定された計測値に基づいて演
算されることによりそれぞれ求められ、位置データとし
て画像データとともにメモリ５２に記憶される。図２に
示すように撮影が９回行われた場合、全部で６×９＝５
４個の位置データが得られる。
【００３８】基準座標系（ｘo , ｙo ，ｚo ）における
カメラ位置Ｍj およびカメラ光軸Ｏ j （ｊ＝０〜８）の
データにより、基準座標系における物点ｑi の３次元位
置が求められる。
カメラ位置Ｍj およびカメラ光軸Ｏ j （ｊ＝０〜８）の
データにより、基準座標系における物点ｑi の３次元位
置が求められる。
【００３９】まず各スクリーンＳj （ｊ= ０〜８）には
それぞれ座標系ｊが設定される。この座標系ｊは、カメ
ラ位置Ｍj をそれぞれ原点とし、カメラ光軸Ｏj をｚj
軸とする３次元直交座標系である。座標系ｊにおける物
点ｑi （ｉ= １〜４）の３次元座標（ｘij，ｙij，
ｚij）は、例えば（４）式を用いて求められる。
それぞれ座標系ｊが設定される。この座標系ｊは、カメ
ラ位置Ｍj をそれぞれ原点とし、カメラ光軸Ｏj をｚj
軸とする３次元直交座標系である。座標系ｊにおける物
点ｑi （ｉ= １〜４）の３次元座標（ｘij，ｙij，
ｚij）は、例えば（４）式を用いて求められる。
【００４０】
【数４】
【００４１】物点ｑi と、その像点Ｑijと、撮影光学系
１２の前側主点位置であるカメラ位置Ｍj とが一直線上
にあることを利用して、物点ｑi を焦点面であるスクリ
ーンＳj 上に投影した像点Ｑijの２次元座標（Ｘij，Ｙ
ij）が、（２）式によって求められる。像点Ｑijの２次
元座標（Ｘij，Ｙij）は、スクリーンＳj に設定された
２次元直交座標系（Ｘj ，Ｙj ）における座標である。
物点ｑi の数は４点、スクリーンＳj は９枚であるの
で、求められる像点Ｑijの数は３６点である。なお、
（２）式において、ｆはカメラ１００の後側主点位置と
スクリーンＳj との距離（以下、焦点距離という）を示
す。
１２の前側主点位置であるカメラ位置Ｍj とが一直線上
にあることを利用して、物点ｑi を焦点面であるスクリ
ーンＳj 上に投影した像点Ｑijの２次元座標（Ｘij，Ｙ
ij）が、（２）式によって求められる。像点Ｑijの２次
元座標（Ｘij，Ｙij）は、スクリーンＳj に設定された
２次元直交座標系（Ｘj ，Ｙj ）における座標である。
物点ｑi の数は４点、スクリーンＳj は９枚であるの
で、求められる像点Ｑijの数は３６点である。なお、
（２）式において、ｆはカメラ１００の後側主点位置と
スクリーンＳj との距離（以下、焦点距離という）を示
す。
【００４２】
【数２】
【００４３】図４は、第１の撮影において計算上の撮像
面であるスクリーンＳ1 とＣＣＤ上の実際の撮像面ＭＳ
1 とを示した模式図である。図４において、破線で示さ
れるスクリーンＳ1 に設定された２次元直交座標系を
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）とし、Ｘ1 軸とＹ1 軸の交点をスクリー
ンＳ1 の像面中心Ｃ1 に設定する。一方、実線で示され
る記録画像ＭＳ1 に設定された２次元直交座標系を（Ｍ
Ｘ1 ，ＭＹ1 ）とし、ＭＸ1 軸とＭＹ1 軸の交点を記録
画像ＭＳ1 の像面中心ＭＣ1 に設定する。
面であるスクリーンＳ1 とＣＣＤ上の実際の撮像面ＭＳ
1 とを示した模式図である。図４において、破線で示さ
れるスクリーンＳ1 に設定された２次元直交座標系を
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）とし、Ｘ1 軸とＹ1 軸の交点をスクリー
ンＳ1 の像面中心Ｃ1 に設定する。一方、実線で示され
る記録画像ＭＳ1 に設定された２次元直交座標系を（Ｍ
Ｘ1 ，ＭＹ1 ）とし、ＭＸ1 軸とＭＹ1 軸の交点を記録
画像ＭＳ1 の像面中心ＭＣ1 に設定する。
【００４４】物点ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 のスクリーン
Ｓ1 上の計算上の像点位置はそれぞれＱ11（Ｘ11，
Ｙ11）、Ｑ21（Ｘ21，Ｙ21）、Ｑ31（Ｘ31，Ｙ31）、Ｑ
41（Ｘ41，Ｙ41）で示される。また、物点ｑ1 、ｑ2 、
ｑ3 、ｑ4 の記録画像ＭＳ1 上の像点位置、即ち実測像
点位置はそれぞれＭＱ11（ＭＸ11，ＭＹ11）、ＭＱ
21（ＭＸ21，ＭＹ21）、ＭＱ31（ＭＸ31，ＭＹ31）、Ｍ
Ｑ41（ＭＸ41，ＭＹ41）で示される。
Ｓ1 上の計算上の像点位置はそれぞれＱ11（Ｘ11，
Ｙ11）、Ｑ21（Ｘ21，Ｙ21）、Ｑ31（Ｘ31，Ｙ31）、Ｑ
41（Ｘ41，Ｙ41）で示される。また、物点ｑ1 、ｑ2 、
ｑ3 、ｑ4 の記録画像ＭＳ1 上の像点位置、即ち実測像
点位置はそれぞれＭＱ11（ＭＸ11，ＭＹ11）、ＭＱ
21（ＭＸ21，ＭＹ21）、ＭＱ31（ＭＸ31，ＭＹ31）、Ｍ
Ｑ41（ＭＸ41，ＭＹ41）で示される。
【００４５】図示しないが、原点Ｍｏにおける記録画像
ＭＳ0 および第２〜第８の記録画像ＭＳj （ｊ＝２〜
８）における４点ｑi の実測像点位置もそれぞれＭＱij
（ＭＸ ij，ＭＹij）で示される。従って、９×４＝３６
個の実測像点位置ＭＱij（ＭＸ ij，ＭＹij）が得られ
る。
ＭＳ0 および第２〜第８の記録画像ＭＳj （ｊ＝２〜
８）における４点ｑi の実測像点位置もそれぞれＭＱij
（ＭＸ ij，ＭＹij）で示される。従って、９×４＝３６
個の実測像点位置ＭＱij（ＭＸ ij，ＭＹij）が得られ
る。
【００４６】（２）式によって求められたスクリーンＳ
j における物点ｑi の計算上の像点位置Ｑij（Ｘij，Ｙ
ij）は、実測像点位置ＭＱij（ＭＸij，ＭＹij）と一致
することが望ましい。しかし実際の撮影光学系では、特
に球面レンズを使用している場合被写体像は被写体の相
似形とはならず、例えば本来直線になるべきものが曲が
った像として投影される。写真測量では、特に横倍率が
像の大きさによって異なる歪曲収差が直接測定誤差とな
る。
j における物点ｑi の計算上の像点位置Ｑij（Ｘij，Ｙ
ij）は、実測像点位置ＭＱij（ＭＸij，ＭＹij）と一致
することが望ましい。しかし実際の撮影光学系では、特
に球面レンズを使用している場合被写体像は被写体の相
似形とはならず、例えば本来直線になるべきものが曲が
った像として投影される。写真測量では、特に横倍率が
像の大きさによって異なる歪曲収差が直接測定誤差とな
る。
【００４７】また、撮影光学系１２のカメラ光軸Ｏj 上
の焦点、即ちスクリーンＳj の像面中心Ｃj と、記録画
像ＭＳj の像面中心ＭＣj とは実際には一致せず、わず
かなずれ量を有する。この像面中心Ｃj とＭＣj とのず
れを焦点ずれというが、焦点ずれは機構的要因、光学機
構的要因、収差的要因などが原因で生じるものであり、
例えばレンズの口径を変化させたり、可変焦点レンズや
ズームレンズで焦点距離を変化させたときに生じる。こ
の焦点ずれも写真測量においては測量誤差の原因とな
る。
の焦点、即ちスクリーンＳj の像面中心Ｃj と、記録画
像ＭＳj の像面中心ＭＣj とは実際には一致せず、わず
かなずれ量を有する。この像面中心Ｃj とＭＣj とのず
れを焦点ずれというが、焦点ずれは機構的要因、光学機
構的要因、収差的要因などが原因で生じるものであり、
例えばレンズの口径を変化させたり、可変焦点レンズや
ズームレンズで焦点距離を変化させたときに生じる。こ
の焦点ずれも写真測量においては測量誤差の原因とな
る。
【００４８】以上のことから、歪曲収差などによる誤
差、あるいは像面中心のずれを補正するために、例えば
（３）式に示すＫａｒａｒａの歪曲収差補正モデルを用
いて、計算上の像点位置Ｑij（Ｘij，Ｙij）をさらに近
似させた予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）が求められ
る。
差、あるいは像面中心のずれを補正するために、例えば
（３）式に示すＫａｒａｒａの歪曲収差補正モデルを用
いて、計算上の像点位置Ｑij（Ｘij，Ｙij）をさらに近
似させた予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）が求められ
る。
【００４９】
【数３】
【００５０】なお、（３）式において、Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ
6 、Ｐ1 、Ｐ2 は歪曲収差パラメータであり、Ｐｘ、Ｐ
ｙはＣＣＤピッチ間隔を２次元座標で示す値、Ｘｃ、Ｙ
ｃはカメラ光軸Ｏj の像面中心Ｃj に対するずれを２次
元座標で示す値である。９つのパラメータＤ2 、Ｄ4 、
Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｘｃ、Ｙｃには、デフ
ォルト値が与えられる。ｆは焦点距離を示す。
6 、Ｐ1 、Ｐ2 は歪曲収差パラメータであり、Ｐｘ、Ｐ
ｙはＣＣＤピッチ間隔を２次元座標で示す値、Ｘｃ、Ｙ
ｃはカメラ光軸Ｏj の像面中心Ｃj に対するずれを２次
元座標で示す値である。９つのパラメータＤ2 、Ｄ4 、
Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｘｃ、Ｙｃには、デフ
ォルト値が与えられる。ｆは焦点距離を示す。
【００５１】さらに、このようにして算出された物点ｑ
i の予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）と、実際に撮影さ
れた記録画像から得られる物点ｑi の２次元座標、即ち
実測像点座標（ＭＸij，ＭＹij）との誤差が最小になる
ように、（１）式を用いて最適化を図る。即ち（１）式
において、メリット関数Φの値を最小にする５つの歪曲
収差パラメータＤ2 、Ｄ4 、Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ2 と、ＣＣ
Ｄピッチ間隔Ｐｘ、Ｐｙと、ずれ量を示すパラメータＸ
ｃ、Ｙｃとが求められる。
i の予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）と、実際に撮影さ
れた記録画像から得られる物点ｑi の２次元座標、即ち
実測像点座標（ＭＸij，ＭＹij）との誤差が最小になる
ように、（１）式を用いて最適化を図る。即ち（１）式
において、メリット関数Φの値を最小にする５つの歪曲
収差パラメータＤ2 、Ｄ4 、Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ2 と、ＣＣ
Ｄピッチ間隔Ｐｘ、Ｐｙと、ずれ量を示すパラメータＸ
ｃ、Ｙｃとが求められる。
【００５２】
【数１】
【００５３】（１）式に用いた可変パラメータは物点ｑ
i の３次元座標と、記録画像の位置データ即ちカメラ位
置Ｍj の３次元座標とカメラ光軸Ｏj の３軸周りの回転
角度と、平面を決定するパラメータと、補正パラメータ
である。９個の補正パラメータは物点が４個、記録画像
が９枚与えられることにより求められる。このとき拘束
条件として３６個の実測像点位置の２次元座標、即ち２
×３６＝７２個のデータが与えられる。従って、物点ｑ
i の３次元座標が３×４点＝１２個、位置データが４８
個、平面を決定するパラメータが３個（ａ、ｂ、ｃ、ｄ
のうちのいずれか３つでよい）、合計６３個の既知のパ
ラメータが与えられると、求めうる未知のパラメータの
数は７２−６３＝９となり、９つの補正パラメータが求
めることができる。
i の３次元座標と、記録画像の位置データ即ちカメラ位
置Ｍj の３次元座標とカメラ光軸Ｏj の３軸周りの回転
角度と、平面を決定するパラメータと、補正パラメータ
である。９個の補正パラメータは物点が４個、記録画像
が９枚与えられることにより求められる。このとき拘束
条件として３６個の実測像点位置の２次元座標、即ち２
×３６＝７２個のデータが与えられる。従って、物点ｑ
i の３次元座標が３×４点＝１２個、位置データが４８
個、平面を決定するパラメータが３個（ａ、ｂ、ｃ、ｄ
のうちのいずれか３つでよい）、合計６３個の既知のパ
ラメータが与えられると、求めうる未知のパラメータの
数は７２−６３＝９となり、９つの補正パラメータが求
めることができる。
【００５４】以上のように、求められた９つの補正パラ
メータＤ2 、Ｄ4 、Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ 2 、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｘ
ｃ、Ｙｃは、システムコントロール回路２０に出力され
る。システムコントロール回路２０は、実際の写真測量
を行うときに、この算出された補正パラメータを画像信
号処理回路１６に出力する。
メータＤ2 、Ｄ4 、Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ 2 、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｘ
ｃ、Ｙｃは、システムコントロール回路２０に出力され
る。システムコントロール回路２０は、実際の写真測量
を行うときに、この算出された補正パラメータを画像信
号処理回路１６に出力する。
【００５５】画像信号処理回路１６における画像処理で
は、補正パラメータは初めにデフォルトの値が記憶され
ており、キャリブレーションが行われる前ではこのデフ
ォルト値に基づいて処理される。キャリブレーションが
行われた後の写真測量時では、キャリブレーション装置
５０によって求められた補正パラメータを用いて画像処
理が行われる。従って画像処理において、正確な画像デ
ータ補正が出来、写真測量の精度が向上する。
は、補正パラメータは初めにデフォルトの値が記憶され
ており、キャリブレーションが行われる前ではこのデフ
ォルト値に基づいて処理される。キャリブレーションが
行われた後の写真測量時では、キャリブレーション装置
５０によって求められた補正パラメータを用いて画像処
理が行われる。従って画像処理において、正確な画像デ
ータ補正が出来、写真測量の精度が向上する。
【００５６】本実施形態のカメラにおいては、同一平面
上近傍にある複数の物点が共有して写し込まれている記
録画像が複数枚あれば、正確な補正パラメータが求めら
れる。したがって、物点の相対位置関係が明確な被写体
を必要とせず、また多くの時間を要する設置作業も必要
なくなる。
上近傍にある複数の物点が共有して写し込まれている記
録画像が複数枚あれば、正確な補正パラメータが求めら
れる。したがって、物点の相対位置関係が明確な被写体
を必要とせず、また多くの時間を要する設置作業も必要
なくなる。
【００５７】なお、本実施形態では、物点ｑi の数を４
点に定めているが、特に限定されることはなく、４点以
上でもよい。同様に撮影位置、即ちカメラ位置Ｍj は９
個所に限定されず、それ以上でもよい。物点ｑi および
カメラ位置Ｍj は多ければ多いほど、９つのパラメータ
Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｘｃ、Ｙ
ｃの精度は向上する。
点に定めているが、特に限定されることはなく、４点以
上でもよい。同様に撮影位置、即ちカメラ位置Ｍj は９
個所に限定されず、それ以上でもよい。物点ｑi および
カメラ位置Ｍj は多ければ多いほど、９つのパラメータ
Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ6 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｘｃ、Ｙ
ｃの精度は向上する。
【００５８】また、本実施形態ではカメラにキャリブレ
ーション装置が設けられる構成を示しているが、キャリ
ブレーション装置をカメラ外部のコンピュータに設け、
ＩＣメモリカードから画像データと位置データとを読み
出す構成にしてもよい。
ーション装置が設けられる構成を示しているが、キャリ
ブレーション装置をカメラ外部のコンピュータに設け、
ＩＣメモリカードから画像データと位置データとを読み
出す構成にしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】本発明によると、相対位置関係が正確な
複数の物点を備えた被写体を必要とせず、かつキャリブ
レーション精度の高いカメラが得られる。
複数の物点を備えた被写体を必要とせず、かつキャリブ
レーション精度の高いカメラが得られる。
【図１】本発明によるカメラの実施形態を示すブロック
図である。
図である。
【図２】カメラと物点ｑi との関係を３次元的に示す模
式図である。
式図である。
【図３】物点ｑi と、撮像面Ｓj における像点Ｑijと、
カメラの前側主点位置Ｍj との関係を３次元的に示す模
式図である。
カメラの前側主点位置Ｍj との関係を３次元的に示す模
式図である。
【図４】スクリーンＳ1 における像点Ｑi1と、記録画像
ＭＳ1 における像点ＭＱi1との関係を示す模式図であ
る。
ＭＳ1 における像点ＭＱi1との関係を示す模式図であ
る。
１２ 撮影光学系 １３ ＣＣＤ １４ Ａ／Ｄ変換器 １６ 画像信号処理回路 １８ 画像メモリ ２０ システムコントロール回路 ２２ 画像記録制御回路 ２４ メモリカード ４０ センサ制御回路 ４１ 位置データメモリ ４２、４３、４４ 回転角センサ ４５、４６、４７ 加速度センサ ５０ キャリブレーション装置 ５２ メモリ
Claims (12)
- 【請求項１】 撮影光学系と、 同一平面上近傍にある複数の物点を異なる角度から撮影
することにより、前記撮影光学系を介して複数の記録画
像を得る記録手段と、 前記記録手段によって得られた複数の前記記録画像に基
いてキャリブレーションを行うキャリブレーション手段
とを備え、 前記キャリブレーション手段によって、前記記録画像に
おける像面中心と前記撮影光学系の光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系の歪曲
収差との少なくとも一方が、前記複数の物点が同一平面
上近傍にあるという条件を用いた最適化により算出され
ることを特徴とするカメラ。 - 【請求項２】 前記記録画像の撮影毎に前記カメラの撮
影時における３次元位置を検出する検出手段を備え、前
記検出手段から得られた前記カメラの３次元位置のデー
タに、所定の３次元直交座標における３軸に関する前記
カメラの移動量と、前記撮影光学系の光軸の前記３軸に
対するそれぞれの傾き量とが含まれることを特徴とする
請求項１に記載のカメラ。 - 【請求項３】 前記キャリブレーション手段によって、
前記検出手段から得られた前記３次元位置のデータと前
記ずれ量のデフォルト値と前記歪曲収差のデフォルト値
とに基づいて前記記録画像における前記物点の予測像点
位置が求められ、この予測像点位置と前記記録画像にお
ける前記物点の実測像点位置との誤差を最小にすること
により前記ずれ量および前記歪曲収差が更新されること
を特徴とする請求項２に記載のカメラ。 - 【請求項４】 前記誤差が次式に示されるメリット関数
Φで表されることを特徴とする請求項３に記載のカメ
ラ。 【数１】 - 【請求項５】 前記物点の数が少なくとも４点であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のカメラ。 - 【請求項６】 前記記録手段が多数の画素からなる撮像
素子を備え、前記キャリブレーション手段によって、前
記記録画像における像面中心と前記光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系の歪曲
収差と、前記記録画像面における隣り合う画素間距離と
の少なくとも一つが算出されることを特徴とする請求項
１に記載のカメラ。 - 【請求項７】 カメラの撮影光学系によって得られた複
数の記録画像に基づいて、前記カメラのキャリブレーシ
ョンを行うキャリブレーション方法であって、 前記複数の記録画像が同一平面上近傍にある複数の物点
を異なる角度から撮影することにより得られ、前記記録
画像における像面中心と前記撮影光学系の光軸がこの像
面に交差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系
の歪み収差との少なくとも一方を、前記複数の物点が同
一平面上近傍にあるという条件を用いた最適化によって
算出することにより前記キャリブレーションが実行され
ることを特徴とするカメラのキャリブレーション方法。 - 【請求項８】 前記記録画像の撮影毎に前記カメラの撮
影時における３次元位置が測定され、この３次元位置の
データに、所定の３次元直交座標における３軸に関する
前記カメラの移動量と、前記撮影光学系の光軸の前記３
軸に対するそれぞれの傾き量とを含まれることを特徴と
する請求項７に記載のカメラのキャリブレーション方
法。 - 【請求項９】 前記３次元位置のデータと前記ずれ量の
デフォルト値と前記歪曲収差のデフォルト値とに基づい
て、前記記録画像における前記物点の予測像点位置が求
められ、この予測像点位置と前記撮影光学系から得られ
た前記記録画像における前記物点の実測像点位置との誤
差を最小にすることにより、前記ずれ量と前記歪曲収差
とが更新されることを特徴とする請求項８に記載のカメ
ラのキャリブレーション方法。 - 【請求項１０】 前記誤差が次式に示されるメリット関
数Φで表されることを特徴とする請求項７に記載のカメ
ラのキャリブレーション方法。 【数１】 - 【請求項１１】 前記物点の数が少なくとも４点である
ことを特徴とする請求項７に記載のカメラのキャリブレ
ーション方法。 - 【請求項１２】 前記カメラが多数の画素からなる撮像
素子を備えた電子スチルカメラであり、前記記録画像に
おける像面中心と前記撮影光学系の光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系の歪曲
収差と、前記記録画像面における隣り合う画素間距離と
の少なくとも一つが算出されることを特徴とする請求項
７に記載のカメラのキャリブレーション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10212502A JPH11101641A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-28 | カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21991897 | 1997-07-31 | ||
| JP9-219918 | 1997-07-31 | ||
| JP10212502A JPH11101641A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-28 | カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101641A true JPH11101641A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=26519272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10212502A Withdrawn JPH11101641A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-28 | カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101641A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104764443A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-08 | 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心 | 一种光学遥感卫星严密成像几何模型构建方法 |
| CN105426841A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-03-23 | 北京旷视科技有限公司 | 基于人脸检测的监控相机自定位方法及装置 |
| JP2020092334A (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | ミツミ電機株式会社 | 撮像デバイス、撮像システム、および産業用ロボット |
| CN114372916A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-19 | 易思维（杭州）科技有限公司 | 一种自动化点云拼接方法 |
-
1998
- 1998-07-28 JP JP10212502A patent/JPH11101641A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104764443A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-08 | 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心 | 一种光学遥感卫星严密成像几何模型构建方法 |
| CN105426841A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-03-23 | 北京旷视科技有限公司 | 基于人脸检测的监控相机自定位方法及装置 |
| CN105426841B (zh) * | 2015-11-19 | 2019-02-15 | 北京旷视科技有限公司 | 基于人脸检测的监控相机自定位方法及装置 |
| JP2020092334A (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | ミツミ電機株式会社 | 撮像デバイス、撮像システム、および産業用ロボット |
| CN114372916A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-19 | 易思维（杭州）科技有限公司 | 一种自动化点云拼接方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070529 |
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|
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