JPWO2019216297A1 - Calibration device and calibration method - Google Patents
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Abstract
キャリブレーションに係る作業の負担軽減を図る技術を提供するために、較正装置80は、支持部材81と、較正用部材82とを備える。較正用部材82は、撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ部材である。支持部材81は、較正用部材82を撮影する撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に較正用部材82を変位可能な状態で支持する構成を備える。In order to provide a technique for reducing the burden of work related to calibration, the calibration device 80 includes a support member 81 and a calibration member 82. The calibration member 82 is a member having a detection target point used for calibrating the photographing apparatus. The support member 81 includes a configuration that supports the calibration member 82 in a displaceable state in a perspective direction in which the calibration member 82 approaches or moves away from the photographing device for photographing the calibration member 82.
Description
本発明は、撮影装置のキャリブレーションに係る技術に関する。 The present invention relates to a technique relating to calibration of a photographing apparatus.
撮影装置には、ステレオカメラや3D(Dimensions)カメラなどと呼ばれるものがある。このような撮影装置は、複数の撮影部を有して複数の異なる方向から同時に対象物を撮影することにより両眼視差を実現し、これにより立体写真を生成可能な構成を有する。当該撮影装置は、撮影画像における縦方向と横方向の被写体の長さに関連する情報だけでなく、撮影画像の奥行き方向の被写体の長さに関連する情報を出力することが可能である。 The photographing device includes what is called a stereo camera or a 3D (Dimensions) camera. Such an imaging device has a configuration capable of generating a stereoscopic photograph by having a plurality of imaging units and simultaneously photographing an object from a plurality of different directions to realize binocular parallax. The photographing device can output not only information related to the length of the subject in the vertical direction and the horizontal direction in the captured image, but also information related to the length of the subject in the depth direction of the captured image.
ところで、撮影装置による撮影画像には、レンズ毎に異なる焦点距離や中心位置のずれやレンズ歪みなどに起因した歪みが生じる。撮影装置や情報処理装置に備えられる画像の歪み補正機能はそのような撮影画像の歪みを補正する機能である。この歪み補正機能による処理で使用される例えば歪み補正用パラメータは、予め、キャリブレーション(較正処理)により求められる。 By the way, the image captured by the photographing device is distorted due to different focal lengths, center position deviations, lens distortions, and the like for each lens. The image distortion correction function provided in the photographing device or the information processing device is a function for correcting the distortion of such a photographed image. For example, the distortion correction parameters used in the processing by this distortion correction function are obtained in advance by calibration (calibration processing).
非特許文献1には、平面ボードを利用するキャリブレーションの一例が示されている。非特許文献1におけるキャリブレーションでは、キャリブレーション対象の撮影装置によって、例えば作業者が平面ボードの傾きや位置などを変化させながら当該平面ボードに描かれている二次元パターンを撮影する。そして、撮影された二次元パターンを利用して例えば歪み補正用パラメータが情報処理装置により算出される。 Non-Patent Document 1 shows an example of calibration using a flat board. In the calibration in Non-Patent Document 1, for example, an operator photographs a two-dimensional pattern drawn on the flat board while changing the inclination and position of the flat board by the imaging device to be calibrated. Then, for example, distortion correction parameters are calculated by the information processing device using the captured two-dimensional pattern.
ところで、撮影装置による撮影画像を利用して、監視対象の領域や観察対象の物体を観察(監視)する場合がある。このような場合に、撮影画像に映っている物体の大きさ等の情報を撮影画像から取得する場合には、取得する情報の信頼性を高めるために、監視対象の領域の広さや観察対象の物体の大きさに応じた大きさの空間領域について撮影装置のキャリブレーションを行うことが好ましい。 By the way, there is a case where the area to be monitored and the object to be observed are observed (monitored) by using the image taken by the photographing device. In such a case, when information such as the size of the object shown in the captured image is acquired from the captured image, in order to improve the reliability of the acquired information, the size of the monitoring target area and the observation target It is preferable to calibrate the photographing apparatus for a spatial area having a size corresponding to the size of the object.
しかしながら、キャリブレーション対象の空間領域の大きさが大きくなるに従ってキャリブレーションを行う作業者の負担が増加するという問題が生じる。例えば、非特許文献1に示されているキャリブレーション手法を採用する場合には、キャリブレーションで用いる平面ボードを動かす作業がある。その平面ボードがキャリブレーション対象の空間領域の大きさに応じて大きくなると、平面ボードの大きさや重さに起因して平面ボードの傾きや位置を変化させる作業の負担が増加する。特に、観察対象の物体が水中に存在することによりキャリブレーション対象の領域が水中である場合には、作業者の負担は大きくなる。例えば、キャリブレーション対象の領域が水中である場合には、作業者が船上から水中の平面ボードを操ることが考えられる。この場合には、作業者の足場が悪く作業者の体勢が不安定になりやすく、その上、平面ボードが大きくなると平面ボードが受ける水圧が増加して平面ボードを操作する作業の負担がより増加する。 However, there arises a problem that the burden on the operator performing the calibration increases as the size of the space area to be calibrated increases. For example, when the calibration method shown in Non-Patent Document 1 is adopted, there is an operation of moving a flat board used for calibration. When the flat board becomes large according to the size of the space area to be calibrated, the work load of changing the inclination and the position of the flat board increases due to the size and weight of the flat board. In particular, when the area to be calibrated is underwater due to the presence of the object to be observed in water, the burden on the operator becomes large. For example, when the area to be calibrated is underwater, it is conceivable that the operator operates the underwater flat board from the ship. In this case, the scaffolding of the worker is poor and the posture of the worker tends to be unstable. In addition, when the flat board becomes large, the water pressure received by the flat board increases and the work load of operating the flat board increases. To do.
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明の主な目的は、キャリブレーションに係る作業の負担軽減を図ることができる技術を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, a main object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the burden of work related to calibration.
上記目的を達成するために、本発明の較正装置は、
撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ較正用部材と、
前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に前記較正用部材を変位可能な状態で支持する支持部材と
を備える。In order to achieve the above object, the calibrator of the present invention
A calibration member with a detection target point used for calibration of the imaging device,
A support member for supporting the calibration member in a displaceable state in a perspective direction approaching or moving away from the imaging device for photographing the calibration member is provided.
また、本発明の較正方法は、
撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ較正用部材を、前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に変位可能な状態で支持部材によって支持し、
前記較正用部材を変位させながら前記撮影装置によって前記較正用部材を撮影し、
前記撮影装置による前記較正用部材の撮影画像から前記検知対象点を検知し、検知した前記検知対象点を利用して前記撮影装置のキャリブレーションを行う。Moreover, the calibration method of the present invention
A calibration member having a detection target point used for calibrating the imaging device is supported by the support member in a state of being displaceable in the perspective direction toward or away from the imaging device.
While the calibration member is displaced, the calibration member is photographed by the imaging device, and the calibration member is photographed.
The detection target point is detected from the captured image of the calibration member by the imaging device, and the imaging device is calibrated using the detected detection target point.
本発明によれば、キャリブレーションに係る作業の負担軽減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the burden of work related to calibration.
以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1には、本発明に係る第1実施形態の較正装置の一例が撮影装置と共に示されている。第1実施形態の較正装置10は、撮影装置11のキャリブレーションにおける較正用部材(平面ボード13)の水中での撮影に利用する装置である。また、撮影装置11は、図1の例では、2台のカメラ(撮影部)15,16が間隔(例えば基線長が0.3〜0.9メートル)を介し並設されている状態でフレーム部材などに固定されている構成を備える。このような構成により、撮影装置11は、複数の異なる方向から同時に対象物を撮影し、これにより両眼視差を実現することによって立体写真を生成可能な機能を有する。なお、撮影装置11を構成するカメラ15,16は、動画あるいは静止画を撮影する機能を備え、当該カメラ15,16に設けられているレンズは同じ方向を向いている。<First Embodiment>
FIG. 1 shows an example of the calibration device of the first embodiment according to the present invention together with the photographing device. The
第1実施形態の較正装置10は、平面ボードを利用したキャリブレーション手法(以下、平面法とも記す)によって、撮影装置11のキャリブレーションを行うことを想定して構成されている。すなわち、第1実施形態の較正装置10は、撮影装置11を固定する装置固定部である撮影装置固定部材12と、較正用部材である平面ボード13と、平面ボード13を支持する支持部材14とを備えている。
The
平面ボード13は、撮影装置11のキャリブレーションのために撮影装置11により撮影される較正用部材であり、その表面にキャリブレーションに利用する検知対象点を含むパターン(二次元パターン)が形成されている。平面ボード13に形成されているパターン(以下、キャリブレーション用パターンとも記す)は、撮影画像から所定の検知対象点の認識が容易なパターンである。例えば、キャリブレーション用パターンは、チェッカー(市松模様)のパターンや、丸や四角のドットが互いに間隔を介し配列しているパターンなどがある。
The
また、平面ボード13は、キャリブレーション対象の領域の大きさを考慮した大きさを有する。例えば、キャリブレーション対象の領域の大きさが、縦1メートル、横1メートル、奥行き3メートル程度の大きさである場合には、平面ボード13は、縦1メートル、横0.7メートルの大きさを有する。さらに、平面ボード13は、軽量化と機械的な強度を考慮し、その厚み(例えば1ミリメートル程度)や材料(例えば、アルミニウムなどの金属や樹脂材料)が設定される。
Further, the
なお、上記構成の平面ボード13に代えて、次のような構成のものを平面ボード13として採用してもよい。例えば、キャリブレーション用パターンが形成されているシート(布シート、樹脂シート、金属シートなど)が、枠の内側に張られている構成を持つものが平面ボード13として採用されてもよい。この場合には、平面ボード13の軽量化が図られる。しかし、使用環境によっては、機械的な強度の弱さやシート(キャリブレーション用パターン)の歪みが懸念される場合があることから、そのような懸念が有る場合には、例えば枠の内側に筋交いのような補強材が形成されていてもよい。さらに、枠の内側にシートを張る構成に代えて、枠の内側に格子状に棒部材を配置した構成のものが平面ボード13として採用されてもよい。この場合には、例えば、格子状に配置された棒がキャリブレーション用パターンを構成し、格子状の棒の交点がキャリブレーションに利用する検知対象点として設定される。
Instead of the
上記のような平面ボード13を利用した平面法では、図5のイメージ図に表されるように、撮影装置11に対する平面ボード13の傾きや位置を変化させながら、撮影装置11によって、平面ボード13のキャリブレーション用パターンが撮影される。そして、このようにして撮影された複数の撮影画像における所定の検知対象点が例えばコンピュータ(情報処理装置)により検知(抽出)される。さらに、撮影画像における検知対象点の位置を利用して、撮影画像の歪み補正の処理で使用する歪み補正用パラメータ等の設定された複数のパラメータがコンピュータにより算出される。さらにまた、それらパラメータを利用して撮影画像における2D(Dimensions)座標を3D(Dimensions)座標に変換する2D座標と3D座標の変換用行列がコンピュータにより算出される。なお、ここでは、歪み補正用パラメータや2D座標と3D座標の変換用行列の算出手法は特に限定されず、その説明は省略する。
In the plane method using the
撮影装置固定部材12は、図1に表されるように、支柱部材18を有している。支柱部材18には、撮影装置11が例えば螺旋留めにより固定される。また、支柱部材18の一端側には設置部材19が設けられている。設置部材19は、図2に表されるように船20の縁20Aに支柱部材18を取り付け可能にする構成を備える。当該設置部材19は、支柱部材18を船20の縁20Aに取り付けることによって、支柱部材18により撮影装置11を船外に吊り下げて水中に配置することを可能にする部材である。設置部材19の構成は、支柱部材18を船20の縁20Aに設置することができれば、特に限定されるものではないが、例えば図3に表されるような構成がある。
As shown in FIG. 1, the photographing
図3は、設置部材19の構成の一例を断面により、船20の縁20Aに設置されている状態で表す図である。図3の例では、設置部材19は、嵌合部22と、爪部23とを備える。嵌合部22は、船20の縁20Aと嵌合する態様を備える。爪部23は、船20の内側であって船20の縁20Aに沿って伸びる棒状部材(例えばステンレスにより構成される棒)21に係止する引っ掛け部として機能する部位である。つまり、図3に表されている設置部材19は、支柱部材18を介して撮影装置11を船20の縁20Aに引っ掛け設置する部材である。また、設置部材19が図3のような構成を備える場合には、棒状部材21は上記の如く爪部(引っ掛け部)23を係止する係止受け部として機能する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
また、設置部材19は、次のような構成であってもよい。例えば、船20の縁20Aに設置部材19を引っ掛け設置することが難しいことが想定される場合には、設置部材19は、船20の甲板に設置される台座(おもり)と、当該台座と支柱部材18を接続する接続部材とを有する構成であってもよい。
Further, the
支持部材14は、撮影装置11のキャリブレーションで利用する較正用部材である平面ボード13を船20の縁20Aに支持する支持部材である。支持部材14は、図1に表されるように、支柱部材26を有する。支柱部材26には、その一端側に設置部材27が設けられ、また、取り付け部28が設けられる。
The
設置部材27は、撮影装置11に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に変位可能な状態で船20の縁20Aに配置することが可能な構成を備える。例えば、設置部材27は、撮影装置固定部材12の設置部材19と同様な構成を備える。
The
取り付け部28は、平面ボード13を支柱部材26に取り付ける部材であり、例えば、回転軸棒30と、回転機構31とを備える。回転軸棒30は、図1の例では、長方形状の平面ボード13の一辺と接続する構成を備える。この回転軸棒30は、回転機構31を介して支柱部材26に接続される。回転機構31は、回転軸棒30を、その中心軸を中心にして回転可能な状態で支柱部材26に接続させる構成を備える。ここでは、回転軸棒30の中心軸に沿う方向と、支柱部材26の中心軸に沿う方向とが直交するように回転軸棒30は回転機構31を介して支柱部材26に接続される。
The mounting
上記のような構成を持つ取り付け部28は、図4に表されるように、回転軸棒30の中心軸を中心にして回転変位可能な状態で平面ボード13を支柱部材26に取り付けることができる。
As shown in FIG. 4, the mounting
第1実施形態では、回転軸棒30の回転(換言すれば平面ボード13の回転)を操作する操作部32が回転軸棒30に設けられている。
In the first embodiment, the
支持部材14は上記のように構成されている。この支持部材14の設置部材27が船20の縁20Aに取り付けられ支柱部材26が船外に吊り下げられることにより、平面ボード13を水中に配置することができる。
The
第1実施形態では、撮影装置固定部材12と支持部材14によって、撮影装置11と平面ボード13がそれぞれ船20に設置された場合に、図4に表されるような位置関係となるように、撮影装置11や平面ボード13の向きなどが設計される。つまり、ここで、平面ボード13の回転変位の中心軸の伸びる方向をY方向とし、撮影装置11のカメラ15,16の並設方向をX方向とし、撮影装置11に対して平面ボード13が近づき又は遠ざかる遠近方向をZ方向とする。これらY方向とX方向とZ方向とが互いに直交する関係(略直交関係も含む)となるように、撮影装置固定部材12に固定される撮影装置11のカメラ15,16の並設方向や、支持部材14における支柱部材26と回転軸棒30との取り付け角度や、撮影装置11と平面ボード13の高さ(吊り下げ)位置などが適宜設計される。
In the first embodiment, the photographing
第1実施形態の較正装置10は上記のように構成されている。この較正装置10を用いた撮影装置11のキャリブレーションに係る平面ボード13の撮影作業は次のように行われる。例えば、撮影装置11が固定されている撮影装置固定部材12を作業者が船20の縁20Aに引っ掛け設置することにより、撮影装置11を船外の水中に配置する。また、平面ボード13が取り付けられている支持部材14を作業者が船20の縁20Aに引っ掛け配置することにより、平面ボード13を船外の水中に配置する。このようにして作業者は撮影装置11と平面ボード13のキャリブレーション用パターンとを水中で向き合わせる。
The
その後、例えば図6に表される所定の撮影位置であるP1位置(例えば撮影装置11と平面ボード13の間隔が約1メートル)に平面ボード13が位置し、かつ、撮影装置11が稼働(動画撮影あるいは静止画の連続撮影)している状態で、作業者が操作部32を用いて平面ボード13を回転変位させる。然る後に、作業者が、船20の縁20Aにおける支持部材14の引っ掛け位置を変更し、平面ボード13を所定の次の撮影位置であるP2位置(例えば撮影装置11と平面ボード13の間隔が約2メートル)に移動させる。そして、上記同様に、撮影装置11が稼働している状態で、作業者が操作部32を用いて平面ボード13を回転変位させる。
After that, for example, the
このように、作業者は、平面ボード13の位置の変更と、平面ボード13の回転変位とを行いながら、平面ボード13のキャリブレーション用パターンを撮影装置11により撮影させる。
In this way, the operator causes the photographing
このような撮影作業の後に、撮影画像におけるキャリブレーション用パターンから所定の検知対象点が例えばコンピュータ(情報処理装置)により抽出される。そして、抽出された検知対象点を利用して歪み補正用パラメータ等のパラメータが例えばコンピュータにより算出される。また、算出されたパラメータを利用して2D座標と3D座標の変換用行列が例えばコンピュータにより算出される。なお、ここでは、コンピュータが検知対象点を抽出する処理や、歪み補正用パラメータや2D座標と3D座標の変換用行列を算出する処理の手法は限定されず、その説明は省略する。 After such a photographing operation, a predetermined detection target point is extracted from the calibration pattern in the captured image by, for example, a computer (information processing apparatus). Then, using the extracted detection target points, parameters such as distortion correction parameters are calculated by, for example, a computer. Further, a conversion matrix of 2D coordinates and 3D coordinates is calculated by, for example, a computer using the calculated parameters. Here, the method of the process of extracting the detection target point by the computer and the method of calculating the distortion correction parameter and the conversion matrix of the 2D coordinate and the 3D coordinate are not limited, and the description thereof will be omitted.
第1実施形態の較正装置10は、上記のような構成を備えることにより、キャリブレーションに係る撮影作業の作業者負担を軽減することができる。つまり、較正装置10は、撮影装置11や平面ボード13を船20の縁20Aに引っ掛け設置できる。このため、較正装置10を利用することにより、作業者は、キャリブレーションの撮影中に、足場の悪い船上において撮影装置11や平面ボード13を持ち続けるという作業が不要となる。これにより、較正装置10は、作業者の負担を軽減することができる。また、較正装置10は、平面ボード13の移動を作業車一人でも容易に行うことを可能にすることから、作業性を向上させることができる。
By providing the
さらに、較正装置10は、キャリブレーションのための撮影中に、平面ボード13を船20の縁20Aに支持できることから、作業者の負担増大を抑えつつ、平面ボード13の大きさを大きくすることが容易となる。これにより、較正装置10は、キャリブレーション対象の領域の拡大に対応したキャリブレーションを容易に実現できる。
Further, since the
さらに、較正装置10は、簡素な構成であることから、持ち運びが容易である。
Further, since the
ところで、第1実施形態では、較正装置10は、船20に設置してキャリブレーションにおける撮影作業に使用する用途を想定した構成を備えている。これに代えて、例えば、較正装置10は、魚の養殖を行っている生け簀に設置してキャリブレーションにおける撮影作業に使用することを想定した構成を備えていてもよい。例えば、撮影装置固定部材12および支持部材14の設置部材19,27は、図7Aに表されるような円形状の生け簀枠40や図7Bに表されるような四角形状の生け簀枠40に変位可能な状態で取り付け可能な構成を備える。このような構成の一例としては、図8に表されるような構成がある。すなわち、生け簀枠40は、図8に表されるような複数の金属製のパイプ(棒状部材)41が並設されている構成を備えている場合がある。この場合には、設置部材19,27は、例えば、それらパイプ41を把持する把持部42と、把持部42を支柱部材18,26に連結する連結部(図示せず)とを備える。把持部42がパイプ41を把持することにより、設置部材19,27は、撮影装置固定部材12の支柱部材18や支持部材14の支柱部材26を生け簀枠40に取り付けることができる。
By the way, in the first embodiment, the
また、較正装置10の撮影装置固定部材12や支持部材14は、上述した構成に加えて、さらに、撮影装置11や平面ボード13を設置する水深の調整が可能な構成を備えていてもよい。例えば、支柱部材18,26は、図9に表されるような伸長方向Sに伸縮が自在な構成を備えていてもよい。
Further, in addition to the above-described configuration, the imaging
さらに、較正装置10の撮影装置固定部材12や支持部材14は、設置部材19,27が船20の縁20Aあるいは生け簀枠40に取り付けられている状態において、撮影装置11や平面ボード13の向きを調整可能な構成を備えていてもよい。例えば、支柱部材18,26と設置部材19,27が、支柱部材18,26の中心軸を中心にして撮影装置11や平面ボード13を図9に表されるような回転方向Kに回転可能にする機能を持つ接続部材によって接続されている構成を備えていてもよい。
Further, the photographing
この構成を備えることにより、較正装置10は、次のような効果を得ることができる。例えば、図7Aに表されるような円形状の生け簀枠40に撮影装置固定部材12および支持部材14を取り付けてキャリブレーションの撮影作業が行われるとする。この場合に、撮影装置11に対して遠近方向に支持部材14の取り付け位置をずらしていく際に、円形状の生け簀枠40の曲率が大きいと、図10に表されるように、撮影装置11に対する平面ボード13の傾きが大きくなっていく。これにより、撮影装置11に対する平面ボード13の向きが、キャリブレーションにとって好ましい状態からずれてしまう場合がある。これに対して、支柱部材18,26の中心軸を中心にして撮影装置11や平面ボード13を回転方向Kに回転可能にすることによって、較正装置10は、撮影装置11に対する平面ボード13の向きの調整が容易な機能を持つことができる。これにより、例えば生け簀枠40の曲率が大きい場合であっても、キャリブレーションの撮影作業を良好に実行することができる。
By providing this configuration, the
また、第1実施形態では、撮影装置固定部材12と支持部材14が船20の縁20Aや生け簀枠40に設置されることにより、撮影装置11および平面ボード13が水中に配設される例を説明している。これに代えて、撮影装置固定部材12と支持部材14は、大気中に配置してもよい。
Further, in the first embodiment, the photographing
<第2実施形態>
以下に、本発明に係る第2実施形態を説明する。<Second Embodiment>
The second embodiment according to the present invention will be described below.
図11は、第2実施形態の較正装置の構成を簡略化して表す斜視図である。第2実施形態の較正装置50は、平面法による撮影装置のキャリブレーションに係る水中での撮影作業の自動化を図る装置である。この較正装置50を利用してキャリブレーションを行う撮影装置60は、第1実施形態にて説明した撮影装置11と同様の構成を備えている。
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the calibration device of the second embodiment in a simplified manner. The
第2実施形態における較正装置50は、較正用部材である平面ボード51と、貯水装置52と、撮影装置固定部材53と、支持部材54と、回転機構(回転装置)55と、移動機構(移動装置)56と、制御装置57とを備えている。
The
平面ボード51は、第1実施形態で説明した平面ボード13と同様の構成を備える。当該平面ボード51は、撮影装置60の撮影対象の領域や物体の大きさにより求まるキャリブレーションに必要な空間領域(水中領域)の大きさを考慮した大きさを有する。また、そのキャリブレーションに必要な空間領域の大きさに基づいて、キャリブレーションのための平面ボード51の撮影中における平面ボード51の変位量も設定される。
The
貯水装置52は、上面が開口している水槽であり、平面ボード51を、上記のような所定の変位量の変位が可能な状態で収容可能な大きさを持つ。例えば、撮影装置60が生け簀で養殖されている魚を観測する用途で利用されることが想定されている場合には、図11における貯水装置52(水槽)の内部の幅Wは1.5メートル、深さHは1.2メートル、奥行きDは3.8メートルに設計される。なお、貯水装置52の内壁面には、深さ位置や撮影装置60からの距離を表す目印となるマークなどが形成されていてもよい。
The
撮影装置固定部材53は、撮影装置60を貯水装置52の壁部に固定することによって、貯水装置52の内部に撮影装置60を配置する装置固定部として機能する部材である。撮影装置固定部材53は、そのように撮影装置60を貯水装置52の壁部に固定することにより貯水装置52の内部に撮影装置60を配置することができる構成であれば、その構成は限定されるものではなく、ここでは、その説明は省略する。なお、撮影装置固定部材53は、撮影装置60を設置する高さ(深さ)位置を調整可能な構成を備えていてもよい。
The photographing
支持部材54は、平面ボード51を支持する部材であり、第2実施形態では、梁部62を備えている。梁部62は、貯水装置52の互いに向き合う壁部間を掛け渡すように配置される。平面ボード51は、取り付け部である回転軸63および回転機構55を介して梁部62に連結される。回転軸63は、その中心軸が貯水装置52の深さ方向に沿う方向となる向きで回転機構55に接続される。回転機構55は、回転角度を制御できる例えばステッピングモータと、当該モータへの通電制御を行う駆動手段とを有して構成され、回転軸63をその中心軸を中心にして回転させることができる。平面ボード51は、回転軸63の中心軸が平面ボード51の板面に沿うように回転軸63に固定される。これにより、平面ボード51は、回転機構55の回転駆動により回転軸63を中心にした回転方向に回転可能に支持部材54の梁部62に取り付けられる。なお、回転軸63には、平面ボード51の深さ位置を調整可能な構成が備えられていてもよい。例えば、回転軸63は、中心軸に沿う方向に伸縮自在な構成を備えていてもよい。
The
移動機構56は、支持部材54の梁部62を撮影装置60に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に移動させることが可能な構成を備える。第2実施形態では、移動機構56は、移動量を制御するために、例えば、モータ(図示せず)と、当該モータへの通電制御を行う駆動手段と、梁部62の両端部に設けられモータ駆動により回転するギア(図示せず)と、当該ギアと噛み合うギアレール65とを有して構成される。ギアレール65は、撮影装置60に対する遠近方向に沿うように配設され、梁部62の移動方向をガイド(規制)する機能を備える。
The moving
制御装置57は、例えば、プロセッサを備え、当該プロセッサによって回転機構55のモータおよび移動機構56のモータの駆動を制御する機能を備える。つまり、制御装置57に含まれる記憶装置には、回転機構55と移動機構56のモータを制御するための制御手順を表すコンピュータプログラムが与えられている。プロセッサは、そのコンピュータプログラムを実行することにより、回転機構55と移動機構56のモータを制御し、回転機構55を操作する回転操作部としての機能と、移動機構56を操作する移動操作部としての機能を持つ。
The
また、制御装置57の記憶装置には、撮影装置60のキャリブレーションに係る撮影作業の制御手順を表すコンピュータプログラムが与えられている。制御装置57は、そのコンピュータプログラムを実行することにより、回転機構55と移動機構56を制御することによって、撮影装置60に対する平面ボード51の位置と傾きを変更させながら平面ボード51を撮影する作業を制御する機能を持つ。
Further, the storage device of the
さらに、制御装置57には、平面ボード51を撮影した撮影装置60の撮影画像を利用して、撮影画像の歪み補正の処理で使用する歪み補正用パラメータ等の設定された複数のパラメータを算出するパラメータ算出用コンピュータプログラムが与えられている。制御装置57は、撮影装置60から取得した撮影画像と、そのパラメータ算出用コンピュータプログラムとによって、歪み補正用パラメータ等のパラメータを算出する機能を備える。さらにまた、制御装置57には、算出されたパラメータを利用して2D座標と3D座標の変換用行列を算出する行列算出用コンピュータプログラムが与えられている。制御装置57は、算出されたパラメータと、行列算出用コンピュータプログラムとによって、2D座標と3D座標の変換用行列を算出する機能を備える。
Further, the
なお、制御装置57が撮影装置60から撮影画像を取得する手法は、次のような手法が考えられる。例えば、撮影装置60により撮影された撮影画像が撮影装置60にて可搬型記憶媒体(例えばメモリカード)に記憶され、当該可搬型記憶媒体を利用して制御装置57は撮影装置60の撮影画像を取得する。あるいは、撮影装置60と制御装置57が有線あるいは無線により通信接続可能な場合には、制御装置57は、通信によって、撮影装置60から撮影画像を取得してもよい。
The following method can be considered as a method for the
このように、通信によって、制御装置57が撮影画像を取得可能な場合には、時々刻々と取得される撮影画像を利用して、制御装置57は、歪み補正用パラメータや2D座標と3D座標の変換用行列をリアルタイム処理にて算出してもよい。さらに、このようなリアルタイム算出処理を行う場合には、制御装置57は、次のような機能をさらに備えていてもよい。例えば、歪み補正用パラメータの算出に利用可能な検知対象点のデータ数が不足している等の理由により、算出した歪み補正用パラメータ等のパラメータや2D座標と3D座標の変換用行列が満足な結果でない場合がある。このような場合を想定し、制御装置57は、算出処理をやり直す機能をさらに備えていてもよい。例えば、制御装置57の記憶装置には、歪み補正用パラメータ等のパラメータや2D座標と3D座標の変換用行列の算出処理をやり直すために必要な検知対象点のデータを取得するための平面ボード51の撮影位置を算出するコンピュータプログラムが与えられる。制御装置57は、そのコンピュータプログラムを実行することにより、歪み補正用パラメータ等の算出処理をやり直すために必要なデータを取得する平面ボード51の撮影位置や回転角度などを算出する。そして、制御装置57は、その算出された撮影位置で平面ボード51を撮影すべく、回転機構55や移動機構56の動作を制御して平面ボード51を撮影する。このような機能を備えることにより、較正装置50は、歪み補正用パラメータ等の算出処理のやり直しに要する時間の短縮化を図ることができる。
In this way, when the
第2実施形態の較正装置50は上記のように構成されている。この較正装置50は、次のように撮影装置60のキャリブレーションに係る撮影作業を実行する。例えば、撮影装置60と平面ボード51が貯水装置52の水中で向き合っている状態となるように、作業者が撮影装置60と平面ボード51を設置する。然る後に、撮影装置60の撮影中に、制御装置57がコンピュータプログラムに従って回転機構55と移動機構56を制御し、例えば図12に表されているように、平面ボード51を撮影装置60から離れる方向に移動させながら回転させる。例えば、平面ボード51の移動は、撮影装置60からの距離が0.5メートルの位置から3メートルまでの範囲で行われる。また、平面ボード51の回転は、撮影装置60と正対している状態を基準状態(回転角度0度)とした場合に、45度から−45度までの角度範囲で行われる。
The
このようにして平面ボード51が撮影装置60により撮影された後に、制御装置57が、前述したように、平面ボード51の撮影画像を利用して歪み補正用パラメータ等のパラメータや2D座標と3D座標の変換用行列を算出する。
After the
第2実施形態の較正装置50は、撮影装置60と平面ボード51を収容する貯水装置52を備えているため、撮影装置60のキャリブレーションに係る水中での平面ボード51の撮影作業を、海や湖などに出向くことなく行うことを可能にし、利便性を高めることができる。
Since the
また、較正装置50は、平面ボード51の移動や回転を制御装置57によって制御可能にする構成を備えている。このため、平面ボード51を作業者が移動させる作業および回転させる作業を行わずに済むことから、較正装置50は、キャリブレーションに係る撮影作業の負担軽減を図ることができる。また、較正装置50は、キャリブレーションに係る撮影作業に係る時間の短縮化を図ることができる。
Further, the
なお、第2実施形態では、平面法によるキャリブレーションを行う例を示したが、第2実施形態の較正装置50は、DLT(Direct Linear Transformation)法によるキャリブレーションをも行うことが可能な構成を備えていてもよい。例えば、回転軸63は、図13に表されるようなDLT法で用いる較正用部材である直方体状のフレーム構造体70を着脱自在に接続可能な構成をも備えるとする。さらに、制御装置57の記憶装置には、DLT法を用いて歪み補正用パラメータを算出するコンピュータプログラムが与えられる。
In the second embodiment, an example of performing calibration by the plane method is shown, but the
そして、DLT法を用いてキャリブレーションを行う場合には、例えば、作業者が支持部材54の回転軸63にフレーム構造体70を接続する。また、撮影装置60からの距離が所定の距離となるようにフレーム構造体70を作業者が手動により、あるいは、制御装置57が移動機構56を制御して配置する。このように配置されたフレーム構造体70を撮影装置60が撮影し、当該撮影装置60によるフレーム構造体70の撮影画像から制御装置57が所定の検知対象点(フレーム構造体70の頂点など)を検知する。その後、制御装置57が、検知した検知対象点のデータを利用して歪み補正用パラメータ等のパラメータを算出し、さらに2D座標と3D座標の変換用行列を算出する。
Then, when performing calibration using the DLT method, for example, an operator connects the
なお、フレーム構造体70の撮影に際し、回転機構55によるフレーム構造体70の向きの調整や、回転軸63の伸縮調整により深さ位置の調整が行われてもよい。
When photographing the
また、DLT法を用いてキャリブレーションを行う場合においても、前記同様な算出処理のやり直し処理が可能な構成を制御装置57が備えていてもよい。
Further, even when the calibration is performed by using the DLT method, the
さらに、第2実施形態の較正装置50は、フレーム構造体70を利用せず、平面ボード51を利用してDLT法によるキャリブレーションを行う構成を持つことも可能である。例えば、DLT法を採用したキャリブレーションを行う際には、回転機構55による平面ボード51の回転は行われず、制御装置57は、移動機構56によって撮影装置60に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に平面ボード51を移動する。制御装置57は、予め設定された互いに異なる複数の移動位置で撮影された平面ボード51における検知対象点を利用し、DLT法によって歪み補正用パラメータ等のパラメータや2D座標と3D座標の変換用行列を算出する。
Further, the
<その他の実施形態>
なお、本発明は第1と第2の実施形態に限定されず、様々な実施の態様を採り得る。例えば、第2実施形態の較正装置50では、平面ボード51は、両持ち梁状に貯水装置52の壁部に支持されているが、平面ボード51は、機械的な強度を考慮しつつ片持ち梁状の態様でもって貯水装置52に支持されていてもよい。<Other Embodiments>
The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various embodiments can be adopted. For example, in the
また、第1と第2の実施形態では、キャリブレーション手法として、平面法あるいはDLT法を採用しているが、平面法やDLT法以外のキャリブレーション手法を採用してもよく、採用した手法に応じて平面ボード13,51の動きが作業者や制御装置57によって制御される。
Further, in the first and second embodiments, the planar method or the DLT method is adopted as the calibration method, but a calibration method other than the planar method or the DLT method may be adopted, and the adopted method may be used. Accordingly, the movements of the
図14は、本発明に係るその他の実施形態の較正装置の構成を簡略化して表すブロック図である。較正装置80は、支持部材81と、較正用部材82とを備える。較正用部材82は、撮影装置のキャリブレーションで利用する検知対象点を持つ部材である。支持部材81は、較正用部材82を撮影する撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に較正用部材82を変位可能な状態で支持する構成を備える。
FIG. 14 is a block diagram showing a simplified configuration of a calibration device according to another embodiment of the present invention. The
この較正装置80は、較正用部材82を変位可能な状態で支持部材81によって支持できるので、例えば、キャリブレーションのために較正用部材82を撮影している間中、作業者が較正用部材82を持ち続けるという負担をなくすことができる。撮影装置のキャリブレーション対象とする領域が大きい場合には、較正用部材82が大きくなることや、較正用部材82の移動操作量が多くなることが想定され、作業者の負担が増加することが懸念される。較正装置80は、そのような作業者の負担が増加することが懸念される場合に特に有効である。
Since the
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。 The present invention has been described above using the above-described embodiment as a model example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. That is, the present invention can apply various aspects that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention.
この出願は、2018年5月9日に出願された日本出願特願2018−090501を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2018-090501 filed on May 9, 2018, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
10,50 較正装置
11,60 撮影装置
13,51 平面ボード
12,53 撮影装置固定部材
14,54 支持部材10,50
Claims (8)
前記較正用部材を撮影する前記撮影装置に対して近づき又は遠ざかる遠近方向に前記較正用部材を変位可能な状態で支持する支持部材と
を備える較正装置。A calibration member with a detection target point used for calibration of the imaging device,
A calibration device including a support member that supports the calibration member in a displaceable state in a perspective direction that approaches or moves away from the image pickup device that photographs the calibration member.
請求項1に記載の較正装置。The support member includes a mounting portion for attaching the calibration member in a rotatable state, an operation portion for operating the rotation of the calibration member, and further, with respect to the imaging device for photographing the calibration member. A claim including a hooking portion that locks on a locking receiving portion that extends in the perspective direction that approaches or moves away, or a grip portion that grips a rod-shaped member that extends in the perspective direction that approaches or moves away from the imaging device that photographs the calibration member. Item 1. The calibration device according to item 1.
前記較正用部材を回転駆動する回転装置と、
前記回転装置を操作する回転操作部と
をさらに備える請求項1に記載の較正装置。The support member has a beam portion that supports the calibration member so as to be displaceable in a perspective direction that approaches or moves away from the imaging device that photographs the calibration member, and a rotation axis that extends in a direction that intersects the beam portion. A mounting portion for attaching the calibration member to the beam portion in a rotatable state is provided at the center.
A rotating device that rotationally drives the calibration member,
The calibration device according to claim 1, further comprising a rotation operation unit for operating the rotation device.
前記移動装置を操作する移動操作部と
をさらに備える請求項3に記載の較正装置。A moving device that moves the beam portion in a perspective direction that approaches or moves away from the photographing device that photographs the calibration member, and a moving device that moves the beam portion.
The calibration device according to claim 3, further comprising a moving operation unit for operating the moving device.
前記較正用部材を変位させながら前記撮影装置によって前記較正用部材を撮影し、
前記撮影装置による前記較正用部材の撮影画像から前記検知対象点を検知し、検知した前記検知対象点を利用して前記撮影装置のキャリブレーションを行う較正方法。A calibration member having a detection target point used for calibrating the imaging device is supported by the support member in a state of being displaceable in the perspective direction toward or away from the imaging device.
The calibration member is photographed by the imaging device while the calibration member is displaced.
A calibration method in which a detection target point is detected from an image captured by the calibration member by the imaging device, and the imaging device is calibrated using the detected detection target point.
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