JPS61277011A - カメラ位置姿勢校正用マ−クデ−タ収集方法 - Google Patents

カメラ位置姿勢校正用マ−クデ−タ収集方法

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JPS61277011A
JPS61277011A JP11875585A JP11875585A JPS61277011A JP S61277011 A JPS61277011 A JP S61277011A JP 11875585 A JP11875585 A JP 11875585A JP 11875585 A JP11875585 A JP 11875585A JP S61277011 A JPS61277011 A JP S61277011A
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mark
marks
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camera
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Minoru Ito
稔 伊藤
Akira Ishii
明 石井
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、カメラ位置姿勢の校正において使用する基
準マークの構成方法とマークの位置データ収集方法忙関
するものである。
〔従来の技術〕
カメラ位置姿勢の校正を行う場合には、空間座標系での
位置が既知である複数の点をカメラで観測し、得られた
像を用い′″CC複数の位置データを収集し、カメラ位
置姿勢パラメータを校正する。
ここで、位置が既知である点をマークと呼ぶこととする
。従来はこのマークとして、直方体の頂点や直方体の稜
あるいは直方体の上面に書かれた格子の交点が用いられ
てきた。
第9図に従来使用されてきた校正用直方体の例を示す。
直方体の頂点1〜7が校正用のマークとなる。
第10図は他の例であり、第9図の頂点のマーク1〜7
に加え、核上の特徴点8〜23が校正用のマークとなる
また第11図は格子を立方体上面釦描いた例である。第
9図の頂点1〜1に加え、格子の交点(黒丸印の部分)
が校正用のマークとして利用できる。(越後・谷内田「
輪状パターンステレオによる3次元位置検出」情報処理
学会コンピュータビジョン研究会34−4(1985,
1,:24)イー2511フ校正用立方体 参照。) 〔発明が解決しようとする問題点〕 第9図〜il1図に示した従来のマークの与え方には、
次の共通した欠点がある。
l)カメラの方向によってマークが見え隠れする。例え
ば第9図でマーク5,6.7.第10図でマーク16〜
23がカメラから見えなくなる場合が発生する。カメラ
方向を正確に知るには一平面上にあるマークだけでは不
可能であるので、カメラの位置によっては、カーメラ位
置−姿勢パラメ−タを求めることができない。
2)マーク数が限られる。特にカメラから遠い位置にあ
るマークの故が限られるため、カメラ位置−姿勢パラメ
ータの精度が悪くなる。
3)カメラの一面に射影されたマークの位置が局在しf
丁い。例えば第9図のマーク5.6.7゜第1O図のマ
ーク16〜23は画面の下側に集中し易い。このため、
パラメータを求める際カメラ位置によってパラメータ値
が異常に変動し、精度が低くなることがある。このため
、校正の信頼性が低くなる。
4)マークを識別するのが難しい。マーク識別には、直
方体として認識処理が必要であり、かつ見え隠れする部
分の識別が必要である。従来はこの問題の解決策として
、マークをジョイスティックを使って会話的に与えてい
た。また会話的に与えた各マークが実y!閾のどの位置
にあるかを指示するのも、その度にオペレータが判断し
て会話的に行っていた。このため、オペレータの手間が
かかり、パラメータの校正に時間がかかつていた。
以上従来の欠点を列挙したが、上記欠点のl)〜3)は
校正の安定性、n1度にとって重大な欠点であり、また
欠点4)により、校正の自動化が妨げられていた。
この発明の目的は、マークが3次元分布したマーク集合
体を用い、カメラ入力したマーク画像からマークを自動
識別し、識別した各マークを実空間座標が既知なマーク
番号配列の各々に自動的に対応させることにより、カメ
ラ位置姿勢バラメ°−タを安定、かつ高精度に自動的に
校正するために必要なマーク像の位置データの自動収集
方法を提供することを目的とする◎ 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係るカメラ位置姿勢校正用マークゲータ収集
方法は、3次元分布する複数のマークを含み、その中に
他のマークと識別できる大きさ。
明るさ、または形状のマークを有するマーク集合体を用
い、上記の他のマークと識別できるマークを基準として
画像中におけるマーク像の配列順序を識別して、既知の
各配列位置の実空間座標と各マーク像の画像面上の座標
との対応を得るようにしたものである。
〔作用〕
この発明忙よれば、マーク集合体の複数のマークのうち
他のマークと識別できるマークを基準として他のマーク
像の配列順序が識別される。
〔実施例〕
第1図はへの発明に用いるマーク集合体100の第1の
実施例を真正面から見た図であり、第2図はマーク集合
体を斜め横方向から見た図である。
円形部分が白丸のマーク101.102であり、その他
の部分は黒である。白丸のマークのサイズは、例えば奇
数番付のマーク101で41111’ I偶数番付のマ
ーク102で61!I11  である。ただし。
行番号4の左から3番目のマーク102AはlO麿“1
行番号5の左から3番目のマーク102Bは8−;とじ
て他の〜−りと識別できるよう化する。またマーク間隔
は501111としている。偶数番付のマーク102は
第2図で示したように、マーク板面に立てられた黒色円
柱の上面に付けられている。この円柱の高さは、実施例
では50trmとした。なお、マークを黒之し、その他
の部分を白くしても構わない。
第3図は各マークの番号配列を示したものであるalo
ftll  のマーク102aには45.8閣 のマー
ク102Bには55の番号を付してあり、他のマークは
マーク番号45.55に基づき図のように着号が付けら
れている。番号の2桁目(100位)は行番号を、1桁
目(lの位)は3から始まる左からの順番を表すようK
しである。
第4図はこの発明に用いるマーク集合体100の他の実
施例を示すもので、第1図、82図に示す実施例のマー
クの代わりに光フアイバ先端を用いたものである。これ
によれば暗いところのマーク読取りが可能である。この
図で、103は光ファイバを支える黒色筒、104は光
ファイバである。
第5図は第4図の断面と光入射装置を示したものである
。この図で、105はマーク基板であり、黒色塗装しで
ある。106は光入射装置である。
黒色筒103の侵さと筒の内径を多種類用意しておく。
実験例では、第3図で示した奇数行のマーク位置には筒
が5al長、偶数行のマーク位置には55m長の筒を取
り付けた。筒の内径は、奇数行のマーク位置には4鰭、
偶数行のマーク位置には6隠とし、マーク番号55と4
5にはそれぞれ8w、10mとした。光入射装置106
で各党ファイバ104に分配した光は、各党ファイバ先
端で放射する。したがって、元ファイバ先端の輝度が高
くなり、マークとして使える。光入射装置106におい
て、マーク位置によって個別に光源を用意し、光入射時
刻が異なるように個別IC,Q灯することによって、マ
ーク番号識別が容易となる。例え     ゛ば奇数行
番号のマーク101だけを点灯してマークの画像を入力
し、次に偶数行番号のマーク10また妙を点灯してマー
ク画像を入力する。各画像で1−り番号を識別処理して
からマーク番号、マーク像位置(画像面上の座標)、マ
ーク実空間座標を記録したマークテーブルを作成する。
96図(a)、 (b)は萬5図に示す実施例で用いた
元ファイバ104の代わりに発光ダイオードを用いたも
ので、暗いところの読4iつが可HCである。
この図で、101は黒色の発光ダイオードの支持棒、1
G8は発光ダイオード、1o9は電極り一ド線である。
発光面積が異なる複数の発光ダイオード108と、長さ
の異なる複数の支持棒107を用意し、マーク基板11
0上に配列することKよりマーク集合体を構成する。各
発光ダイオ−、ド108の発光を時間的にずら丁ことに
より、マーク識別アルコリズ人を情単にすることもでき
る。
アースは支持棒101.マーク基板110を経由してい
るので、電極リード線109は1本でよい。この電極リ
ード線109は支持棒107FC埋め込んで、電極リー
ド線109がマーク像検出の妨げとなることを防いでい
る。111は前記発光ダイオード108のドライバ回路
であり、112は電源である。なお、発光ダイオード1
08の代わりに半導体レーザ等の発光素子や小型豆ラン
プを用いることができる。
上記のマーク集合体100は突起部付き板であたが、第
7図は透光性板を使ってマーク果合体100を構成した
実施例を示したもので段付き板を用いた例である。この
図で、113は透光性板である。ガラスまたは透明プラ
スチック類を利用する。114はマークを示す。このマ
ーク114は薄い遮光板からなっている。全体の配列は
第3図で説明したようにする。115はランプであり、
螢光灯や白熱ランプ列を使用する。この実IIa例も暗
い場所でのカメラ位置−姿勢パラメータの校正が容易で
ある。
第8図はマーク像からマークを識別する処理手順を示す
流れ図で、(1)〜@は各ステップを示す。
以下、第1図〜第3図の実施例のマークを対象として説
明する@ ゛ カメラによるマーク画像を人力しくl)、このマーク画
像を2値化しく2)、次いで個々のマーク画像より小さ
い孤立点を除去した後(3)、ラベリング処理を行う(
4)。次に、各ラベリング領域の円形度を調べ、円形度
の低いラベリング領域をマーク外不要画像として除去す
る。次に、入力画像辺縁部kかかるラベリング領域を除
去する(6)。その後、各ラベリング領域の面積を求め
るとともに、最大の面積をもつラベリング領域とその面
積を選び出す(7)。
この面積を基準とし、マークの大きさに応じた4つの面
積区分を選定し、各ラベリング領域を4つのクラスに分
類する(8)。この例では、a、最大面積をもつマーク
、b、最大面積X(0,64±0.1)の面積をもつマ
ーク、c、1ilk大面積X(0,36±0.1)の面
積をもつマーク、d、最大面積X(Q、16±0.1)
の面積をもつマーク、04つのクラスにクラス分けした
aK該当するマークは第3図の45.bに該当するマー
クは55が付けられ、また、aまたはCK該当するマー
クは偶数行番号のマーク102、bまたはdK該当する
マークは奇数行番号のマーク101に分類される。
ステップ(9)では、奇数行番号をもつマーク101に
ついて、マークI!l11IRの縦方向座標および確定
マーク45の座標を利用して行番号の識別を行う。
2偶数行番号をもつ各マーク102についても同様に行
番号の識別を行う。次に、各行のマークの中からマーク
45および55を基準として、15゜25.35,65
゜?5,85.95を選別する。
次K、そのマーク、すなわちl:V1目(lの位)が5
のマークを利用して他のマークの番号付けを行う顛。ス
テップIでは、谷マークの外8量方形または重心を用い
て各マークの中心座標を求める。
最後にステップaりにおいて、マーク誉号、マークの画
像面上の座標およびマーク番号とl対IK対応し既知で
あるマークの実空間座標を記録したマークテーブルを作
成する。
なお、ここでは第1図〜第3図のマーク配列を例にして
説明したが、他の実施例において、各行または各マーク
を選択発光する場合には、行萱号識別またはマーク番号
識別を簡略化できる。
なお、上記実施例では、マーク形状を円形としたが、正
方形であってもかまわない。また、マークの中の特別な
マーク102A、IQ2Bは、大きさによる区別以外に
、形状、明るさであってもよく、また、他のマークに対
して配列に特別な意味をもたせ特殊マークであってもよ
く、その配列パターンを認識スることによりその特殊マ
ークを選び出す方法をとってもよい。
さらに、上記実m例で示したようK、マークとして黒ま
たは白またはカラーのシールを使うことも、光ファイバ
のように元ガイドを使って光の放射口を使うことも、ま
た、発光ダイオード等の発光素子を使うことも可能であ
る。また、ランプを使うこと、あるいは透明板に遮光板
を取り付けそマークとすることも可能であり、要は発光
部材であればよい。
また、上記実施例では、細い円柱状の棒を使って白マー
クシールを3次元分布させたマーク集合体を使ったとき
のマーク番号識別方法を示した。
この方法は外部のノイズに対して安定であった。
〔発明の効果〕
以上説明したよ5K、この発明は3次元に分布したマー
クをもつマーク集合体を用い、また、マークの中に他の
マークと識別できる大きさをもつマークを含めて、マー
ク番号付は処理を行っているため以下の利点がある。
l)広い範囲にわたって分布した多数のマークデータを
収集できるので、カメラ位置姿勢パラメータの校正が安
定で1高精度、かつ信頼性が高い。
2)カメラの見え隠れの留意が不要 3)マーク番号識別が容易で、全自動化が可能である。
このため、オペレータによる面倒な操作を全く必要とし
ない。実施例のマーク識別アルゴリズムでは、市販の汎
用画像処理装置とミニコンピユータを用いて全処理時間
4秒以内でマークデータの収集が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に用いるマーク果合体の正面図、第2
図は第1図の斜視図、第3図はマーク番号の配置例を示
す図、!!4(Aはマーク集合体のマークの他の例を示
す斜視図、第5図は第4図のマークの断面図と光入射装
置を示す図、第6図(a)はマークのさらに他の実施例
を示す斜視図、第6図(b)は同じく第6図(a)のマ
ークと′電源とを示1図、第7図はマークのさらに他の
実施例を示す断面略図、第8図はこの発明による処理手
順を示す流れ図、第9図、第10図、第11図はそれぞ
れ従来の校正用直方体を示す斜視図である。 図中、100はマーク集合体、101.102はマーク
である。 第1図 杆 第2図 賀■ 第3図 竹 第4図 第5図 第6図 (a)(b) 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のマークを突起部付き板または段付き板の板
    底部および突起部先端または段上部に配置した構成を有
    し、かつ複数のマークの中に他のマークと識別できる大
    きさ、明るさまたは形状をもつ1つまたは複数のマーク
    を含む3次元分布するマーク集合体の画像をマークデー
    タ入力とし、前記他のマークと識別できるマークを基準
    として前記画像中におけるマーク像の配列順序を識別し
    て、既知の各配列位置の実空間座標と各マーク像の画像
    面上の座標との対応を得ることを特徴とするカメラ位置
    姿勢校正用マークデータ収集方法。
  2. (2)マーク集合体は、複数の発光部材により輝度の高
    い複数のマークを3次元に配置した構成を有すことを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のカメラ位置姿
    勢校正用マークデータ収集方法。
  3. (3)マーク集合体は、透光性を有した突起部付き板ま
    たは段付き板に、遮光性のマークを3次元に配置し、後
    方に発光体を取り付けた構成を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載のカメラ位置姿勢校正用
    マークデータ収集方法。
JP11875585A 1985-06-03 1985-06-03 カメラ位置姿勢校正用マ−クデ−タ収集方法 Expired - Lifetime JPH0615973B2 (ja)

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