KR101427181B1 - Calibration indicator used for calibration of onboard camera using variable ellipse pattern and calibration method of onboard camera using calibration indicator - Google Patents

Calibration indicator used for calibration of onboard camera using variable ellipse pattern and calibration method of onboard camera using calibration indicator Download PDF

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KR101427181B1
KR101427181B1 KR1020130002324A KR20130002324A KR101427181B1 KR 101427181 B1 KR101427181 B1 KR 101427181B1 KR 1020130002324 A KR1020130002324 A KR 1020130002324A KR 20130002324 A KR20130002324 A KR 20130002324A KR 101427181 B1 KR101427181 B1 KR 101427181B1
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Abstract

본 발명은 다수의 패턴이 배열되어 이루어지는 차량용 카메라 교정을 위한 교정 지표에 관한 것으로서, 광각 렌즈를 통해 상기 교정지표를 촬영한 영상에서 상기 각 패턴들이 원의 형상으로 나타나도록 설정된 다수의 가변형 타원 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 왜곡 영상 내 특징점 좌표를 보다 정확하게 검출할 수 있으므로 카메라 교정 성능이 향상되고, 그에 따라 정확한 영상 정합이 가능하여 차량 주위를 정확하게 보여줌으로써 운전자의 시인성이 향상되고 외부 물체에 대한 상대적 위치를 정확하게 인식할 수 있어 운전시의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a calibration indicator for a camera camera calibration in which a plurality of patterns are arranged, wherein a plurality of variable elliptic patterns, each of which is set so that each of the patterns appears as a circle in an image of the calibration indicator through a wide- .
According to the present invention, since the minutiae coordinates in the distorted image can be detected more accurately, the camera calibration performance is improved, and accurate image matching can be performed accordingly. Thus, visibility of the driver is improved by showing the vicinity of the vehicle accurately, Therefore, it is possible to accurately recognize and improve the safety during operation.

Description

가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라의 교정 지표 및 이를 이용한 교정방법{CALIBRATION INDICATOR USED FOR CALIBRATION OF ONBOARD CAMERA USING VARIABLE ELLIPSE PATTERN AND CALIBRATION METHOD OF ONBOARD CAMERA USING CALIBRATION INDICATOR}Technical Field [0001] The present invention relates to a calibration indicator of a camera for a vehicle having a variable elliptic pattern, and a calibration method using the same. [0001] The present invention relates to a calibration indicator for a camera,

본 발명은 차량용 카메라의 교정 지표 및 이를 이용한 교정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상의 외곽 부분에 위치하는 특징점을 정확하게 검출할 수 있도록 하는 교정 기술에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a calibration indicator of a camera for a vehicle and a calibration method using the same. More particularly, the present invention relates to a calibration technique for accurately detecting a feature point located at an outer portion of an image.

이미지 센서 기반 카메라들은 차량에 널리 사용되고 있다. 차량을 둘러싼 주위 환경의 일부분을 켭쳐하고, 그것을 운전자 앞의 모니터 상에 디스플레이함으로써, 이러한 시스템은 다른 대상물들(다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 빌딩, 나무, 도로 및 주차장 표시 등)에 대해 차량의 위치 및 방위의 더 양호한 감지를 가능하게 하고, 교통 상황 전반의 제어를 향상시키며, 이에 따라 차량 운행 안정성을 향상시킨다. Image sensor based cameras are widely used in vehicles. By turning on a portion of the environment surrounding the vehicle and displaying it on the monitor in front of the driver, such a system can be used to determine the position of the vehicle relative to other objects (such as other vehicles, pedestrians, cyclists, buildings, And better orientation of the vehicle, improve control of the overall traffic situation, and thereby improve vehicle drivability.

운전자로 하여금 차량의 모든 주위를 동시에 관찰할 수 있도록 하기 위하여, 복수의 카메라를 포함하는 시스템이 사용된다. 카메라는, 차량의 주위 영역 내의 임의의 포인트가 적어도 하나 이상의 카메라의 광역 시야(FOV: Field Of View) 내에 있도록, 차량에 장착된다. 많은 공보들, 가령, 일본등록특허 제4765649호에 기재된 가장 일반적으로 사용되는 시스템 구조 중 하나로서, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 4 개의 카메라, 즉 차량 그릴 영역의 전방 시야 카메라(Front View Camera; 1)와 후방 패널 또는 부트 리드의 후방 시야 카메라(Rear View Camera; 2) 및 좌우측 사이드 미러 영역의 측방 시야 카메라들(3,4)을 지니고 있다. In order to allow the driver to observe all the surroundings of the vehicle at the same time, a system including a plurality of cameras is used. The camera is mounted to the vehicle such that any point within the peripheral region of the vehicle is within a field of view (FOV) of the at least one camera. As one of the most commonly used system structures described in many publications, such as Japanese Patent No. 4765649, for example, as shown in Fig. 1 (a), four cameras, i.e., a front view camera A rear view camera 1 of a rear view panel or a boot reed, and side view cameras 3 and 4 of left and right side mirror areas.

각각의 카메라에 의하여 켭쳐된 이미지는 이미지 프로세싱 수단을 포함하는 전자 제어 유닛(ECU)으로 전송된다. ECU는 이미지들을 변환("피시-아이(fish-eye)" 효과, 왜곡 등을 제거)하고, 디스플레이된 이미지가 차량 위로부터 촬영된 것과 같은 느낌을 주도록 이미지들을 하나의 시야(single view)로 서로 합친다. ECU는 합성된 이미지를 디스플레이 장치로 전송한다(도 1의 (b) 참조). 이러한 방식의 장점으로서, 디스플레이된 이미지가 운전자로 하여금 차량 주위 전체를 동시에 볼 수 있도록 해주며 또한 매우 간단하고 자연스러운 형식으로 주차 마커 및 외부 물체에 대한 차량의 상대적 위치를 관찰할 수 있도록 하여 운전을 더욱 쉽고 안전하게 하도록 해준다. An image turned on by each camera is transmitted to an electronic control unit (ECU) including image processing means. The ECU is capable of converting images (eliminating "fish-eye" effects, distortion, and the like) and displaying the images in a single view to give the same feeling It combines. The ECU transmits the synthesized image to the display device (see Fig. 1 (b)). The advantage of this method is that the displayed image allows the driver to see the whole area around the vehicle at the same time and also allows the driver to observe the relative position of the vehicle to the parking markers and external objects in a very simple and natural form, It makes it easy and safe.

그러나, 이러한 카메라들이 차량 및 서로에 대하여 오정렬된다면, 디스플레이된 이미지는 운전자의 눈에 불편하게 보일 뿐만 아니라 외부 물체에 대한 거리의 혼동 및 오해를 야기하여 결국 안전을 저해할 수 있다. 도 2는 전방 카메라(1)의 오정렬의 경우에 있어서의 예시적 결과를 나타낸다. However, if such cameras are misaligned with respect to the vehicle and each other, the displayed image may not only be uncomfortable to the eyes of the driver but also cause confusion and misunderstanding of distances to external objects, which may ultimately hinder safety. Fig. 2 shows an exemplary result in the case of misalignment of the front camera 1. Fig.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 카메라의 고정된 위치의 영상의 특징점의 올바른 인식이 요구된다. 만약, 특징점을 제대로 인식하지 못 하게 되면, 작업자가 수동으로 작업을 진행 하여야 한다. 이러한 조작은 차량 조립 라인에서 사용되기에 너무 노동 집약적(labor-intensive)이다.In order to solve such a problem, correct recognition of the feature point of the image at the fixed position of the camera is required. If the minutiae can not be recognized correctly, the worker has to work manually. This operation is too labor-intensive to be used in a vehicle assembly line.

또한, 수동으로 작업을 진행 할 시에 작업자의 숙련도에 따라 작업 시간이 차이가 나게 된다. 작업 시간의 차이는 제품 생산력이 차이를 나타나게 되므로 매출에 집적적인 영향을 미치게 된다.  In addition, when the work is manually performed, the working time is different according to the skill of the worker. The difference in the working time will have a cumulative effect on the sales because the product productivity will be different.

종래의 카메라 교정 방법에 관해서는 여러 가지가 제안되어 있으며, 이 중 하나로, 형상이 미리 알려진 것으로서 특징 있는 입체물을 교정용 지표로서 3차원 공간 상에 놓고, 그 입체물의 특징적인 점이 카메라의 화상 좌표계에서 어떻게 표시되는지에 따라 카메라 파라미터를 산출하는 방법이 알려져 있다.Various conventional methods for correcting a camera have been proposed. One of them is known in which a shape is known in advance, and a stereoscopic feature is placed on a three-dimensional space as an index for calibration, and the characteristic points of the three- A method of calculating camera parameters according to how they are displayed is known.

예를 들어, 특징 있는 입체물 교정 지표를 이용하여 11 자유도의 카메라 파라미터를 산출하는 방법이 제시된 바가 있다. 여기에서는, 카메라 파라미터를 결정하기 위해서, 특징 있는 입체물을 카메라로 촬상 가능한 위치에 놓고, 입체물이 카메라의 화상 좌표계에서 어느 점으로 표시되는지를 기하학적으로 산출하여, 3차원 공간에서 카메라 파라미터를 결정하는 방법을 취하고 있다. For example, a method of calculating a camera parameter of 11 degrees of freedom using a characteristic three-dimensional calibration index has been proposed. Here, in order to determine the camera parameters, a method of determining the camera parameters in a three-dimensional space by placing a characteristic three-dimensional object at a position where the three-dimensional object can be imaged by the camera, geometrically calculating at which point the three-dimensional object is displayed in the image coordinate system of the camera .

하지만, 이와 같이 차량에 카메라를 부착한 후, 카메라의 교정을 수행하는 방법에 있어서, 교정을 수행하는 대상물이 차량에 부착된 카메라인 경우, 공장 등의 차량 조립 라인에서 교정을 수행하게 된다. 생산 현장에서는, 특징 있는 입체물을 놓고 교정하는 방법을 취하면, 교정 지표로서 입체물을 그때마다 놓는 것은 효율적이지 않고, 또한 재해 방지의 관점에서 교정용으로 주위에 3차원적인 입체물을 놓는 것은 피하는 것이 바람직하며, 카메라의 교정을 수행하는 교정 지표는 공장의 바닥면에 그려진 바닥패턴과 같이 작업자가 밟아도 문제없는 지표인 것이 바람직하다.However, in the method of performing the calibration of the camera after attaching the camera to the vehicle as described above, when the object to be calibrated is a camera attached to the vehicle, calibration is performed in a vehicle assembly line such as a factory. In the production site, it is not efficient to place the three-dimensional object every time as a calibration index if a method of correcting a characteristic three-dimensional object is taken, and it is preferable to avoid placing a three- dimensional object around the object for correction in view of disaster prevention And the calibration index for performing the calibration of the camera is preferably an index that is problematic even if the operator steps on it, such as a floor pattern drawn on the floor of the factory.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 차량용 카메라의 교정을 위한 다양한 바닥패턴 형태의 교정지표가 개발되어 있다.In order to solve such a problem, as shown in FIG. 3, various floor pattern-type calibration indices for the calibration of a car camera have been developed.

이러한 교정지표는 (a)와 같은 체스판 무늬나 (b)와 같은 바둑판 무늬의 격자 패턴을 이용하여 격자 패턴의 교차점을 특징점으로 추출한 후, 추출된 특징점을 이용하여 투영변환 파라미터를 산출하여 부감영상(Top-down view)을 생성하게 된다.These calibration indices are obtained by extracting the intersection points of the grid pattern using the chessboard pattern as in (a) or the checkerboard pattern grid as in (b) as feature points, and then calculating projection transformation parameters using the extracted feature points, (Top-down view).

다른 방식으로는 (c)와 같이 등방 간격으로 배치된 다수의 점패턴 형태의 교정지표를 이용하여 점패턴의 중심점을 특징점으로 추출하는 방식도 사용된다.Alternatively, as shown in (c), a method of extracting a center point of a point pattern as a feature point by using a calibration index of a plurality of dot pattern types arranged at isosceles intervals is also used.

도 4는 후방 시야 카메라가 일반적인 등간격 패턴의 교정 지표를 촬영한 영상의 일례를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 종래의 교정지표들을 이용하여 교정 작업이 수행되는 경우 카메라로부터 먼 외곽 부분은 바닥패턴의 형태가 왜곡되어 보여 특징점이 제대로 인식되기 어려운 문제점이 발생하고 있다. 즉, 외곽 부분은 영상이 압축된 형태로 나타나므로 격자패턴 또는 점패턴의 특징점 간격이 좁아 정확한 특징점 추출이 어려운 문제점이 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 점 패턴의 경우 외곽에서 원을 인식하게 되면 광각 렌즈의 왜곡으로 인하여 원이 타원으로 나타나게 되어 특징점 추출이 더욱 어려워지는 문제점이 있다.
FIG. 4 shows an example of an image in which a rear vision camera photographs a calibration index of a regular interval pattern. Referring to FIG. 4, when a calibration operation is performed using conventional calibration indices, the shape of the bottom pattern is disturbed at a portion far from the camera, so that the feature points are hard to be correctly recognized. In other words, since the outline part appears as a compressed image, the feature point interval of the grid pattern or the point pattern is narrow, so that accurate feature point extraction is difficult. As shown in FIG. 4, in the case of the point pattern, The circle appears as an ellipse due to the distortion of the wide-angle lens, so that the feature point extraction becomes more difficult.

본 발명은 상기와 같은 종래 차량용 카메라 교정기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 원형의 점패턴 교정지표를 변형하여 비등간격으로 타원을 배치하고 카메라를 바라보는 타원의 장,단축비 및 방향을 조절하여 영상에서 타원이 원의 형태로 보여지도록 함으로써 영상의 외곽 부분에 위치하는 특징점을 정확하게 검출할 수 있도록 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a method of correcting a conventional circular point pattern calibration index by arranging ellipses at a boiling interval, , The shortening ratio and the direction are adjusted so that the ellipse is displayed in the form of a circle in the image so that the feature points located in the outer portion of the image can be accurately detected.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 다수의 패턴이 배열되어 이루어지는 차량용 카메라 교정을 위한 교정 지표에 있어서, 광각 렌즈를 통해 상기 교정지표를 촬영한 영상에서 상기 각 패턴들이 원의 형상으로 나타나도록 설정된 가변형 타원 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라 교정 지표가 제공된다.According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a calibration index for calibration of a camera for a vehicle in which a plurality of patterns are arranged, wherein, in an image obtained by photographing the calibration index through a wide- There is provided a vehicle camera calibration index having a variable elliptic pattern set to appear in a circle shape.

여기서, 상기 가변형 타원 패턴은 패턴의 위치에 따라 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 길이 비율, 장축의 방향 중 적어도 하나가 가변되는 형태로서, 패턴의 위치가 카메라로부터 멀어질수록 장축과 단축의 길이 또는 단축 대비 장축의 길이 비율이 커지는 형태이거나, 장축의 방향이 상기 카메라를 향하도록 형성되는 형태일 수 있으며, 이러한 조건들을 모두 만족하는 경우일 수도 있다.Here, the variable elliptic pattern is a form in which at least one of a length of a major axis and a minor axis, a ratio of a length of a major axis of a major axis, and a direction of a major axis vary depending on a pattern position. As the position of the pattern is further away from the camera, The length or the ratio of the length of the minor axis to the major axis may be increased, or the direction of the major axis may be formed to face the camera, or both of these conditions may be satisfied.

본 발명의 교정지표는 서로간에 중복 촬영영역을 갖는 복수 개의 카메라가 차량에 설치되는 어라운드뷰 시스템에 적용되는 경우에 있어서, 카메라들의 촬영 범위가 중복되는 부분에 위치하는 상기 가변형 타원 패턴들은, 직사각형으로 설정되는 중복 영역 중 차량에 가장 가까운 꼭지점 또는 차량에 가장 가까운 위치에 형성되는 패턴을 중심점으로 하여 상기 중심점에 대한 상기 패턴의 위치에 따라 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 길이 비율, 장축의 방향 중 적어도 하나가 가변되도록 형성되고, 이때 가변형 타원 패턴은 장축이 상기 중심점을 향하도록 배치되며, 중심점을 중심으로 방사형태로 상기 중심점으로부터 멀어질수록 타원의 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 비율 및 타원의 중심점 간의 간격이 커지도록 형성된다.In the case where the calibration indexes of the present invention are applied to an approach-view system in which a plurality of cameras having overlapping shooting regions mutually are installed in a vehicle, the variable elliptic patterns located at overlapping portions of cameras are rectangular The length of the long axis and the minor axis, the ratio of the length of the minor axis to the major axis, the ratio of the length of the minor axis to the major axis, and the direction of the major axis with respect to the center point, Wherein the variable elliptic pattern is disposed so that its major axis is oriented toward the center point, and the length of the major axis and minor axis of the ellipse and the ratio of the major axis of the minor axis to the major axis of the minor axis And the interval between the center points of the ellipse are increased.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 따르면, 패턴의 위치에 따라 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 길이 비율, 장축의 방향 중 적어도 하나가 가변되는 가변형 타원 패턴이 다수 개 배열된 교정 지표를 바닥면에 형성하는 단계, 미리 설정된 위치에서 카메라를 이용하여 상기 교정 지표를 촬영하는 단계, 상기 촬영된 영상으로부터 상기 가변형 타원 패턴에 대응되는 다수 개의 원형 패턴을 검출하는 단계, 상기 원형 패턴의 중심점을 특징점으로 추출하는 단계, 상기 추출된 특징점을 이용하여 상기 카메라의 교정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 이용한 차량용 카메라 교정방법이 제공된다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a variable elliptic pattern in which at least one of a length of a major axis and a minor axis, a ratio of a major axis of a minor axis to a major axis, A step of forming a plurality of circular patterns corresponding to the variable elliptic patterns from the photographed image, a step of detecting a plurality of circular patterns corresponding to the variable elliptical patterns from the photographed images, Extracting a center point of the circular pattern as a feature point, and performing the calibration of the camera using the extracted feature point. A method for calibrating a camera for a vehicle using the variable elliptic pattern is provided.

여기서, 상기 가변형 타원 패턴은 상기 패턴의 위치가 카메라로부터 멀어질수록 장축과 단축의 길이와 단축 대비 장축의 길이 비율 중 적어도 어느 하나가 커지도록 형성된다.
Here, the variable elliptic pattern is formed such that at least one of a length of the major axis and minor axis and a length ratio of the major axis of the minor axis increases as the position of the pattern is further away from the camera.

본 발명에 따르면 왜곡 영상 내 특징점 좌표를 보다 정확하게 검출할 수 있으므로 카메라 교정 성능이 향상되고, 그에 따라 정확한 영상 정합이 가능하여 차량 주위를 정확하게 보여줌으로써 운전자의 시인성이 향상되고 외부 물체에 대한 상대적 위치를 정확하게 인식할 수 있어 운전시의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the minutiae coordinates in the distorted image can be detected more accurately, the camera calibration performance is improved, and accurate image matching can be performed accordingly. Thus, visibility of the driver is improved by showing the vicinity of the vehicle accurately, Therefore, it is possible to accurately recognize and improve the safety during operation.

또한, 동일한 알고리즘을 사용하면서도 특징점 좌표 검출 정확도를 높일 수 있는 효과도 있다.
In addition, there is also an effect that accuracy of minutiae coordinate detection can be increased while using the same algorithm.

도 1은 4대의 카메라가 차량에 설치되는 위치 및 이를 이용하여 생성된 탑뷰 영상을 도시한 것이다.
도 2는 전방 카메라의 오정렬시의 탑뷰 영상을 도시한 것이다.
도 3은 종래 차량용 카메라 교정을 위해 사용되는 교정지표들을 도시한 것이다.
도 4는 후방 시야 카메라가 일반적인 체크패턴 및 점패턴의 교정 지표를 촬영한 영상의 일례를 도시한 것이다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 차량용 카메라의 교정 지표의 착안 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 카메라의 교정 지표를 도시한 것이다.
도 8은 도 7의 우측 교정 지표의 확대도이다.
도 9는 영상의 중복 지점의 교정 지표의 확대도이다.
FIG. 1 is a view showing a location where four cameras are installed in a vehicle and a top view image generated using the locations.
2 shows a top view image at the time of misalignment of the front camera.
Figure 3 shows calibration indices used for conventional vehicle camera calibration.
FIG. 4 shows an example of an image in which a rearview camera photographs a calibration index of a general check pattern and a dot pattern.
5 and 6 are views for explaining the principle of drawing a calibration index of a vehicle camera according to the present invention.
Fig. 7 shows a calibration index of a vehicle camera according to the present invention.
8 is an enlarged view of the right calibration index in Fig.
9 is an enlarged view of the calibration index of the overlapping point of the image.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification and claims, where a section includes a constituent, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may include other elements.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 차량용 카메라의 교정 지표의 착안 원리를 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are views for explaining the principle of drawing a calibration index of a vehicle camera according to the present invention.

도 5는 어라운드 뷰 시스템을 위한 차량용 카메라로 주로 사용되는 어안 렌즈 카메라로 격자패턴을 촬영한 왜곡을 갖는 원영상에서 특징점(교차점)에 원형 마크를 표시한 것을 나타내고, 도 6은 도 5의 영상 즉, 원형 마크가 표시된 왜곡 영상에서 바닥면으로 투영변환을 수행한 영상을 나타낸다.FIG. 5 shows a circular mark displayed at a minutiae point (intersection) in an original image having a distortion obtained by photographing a grid pattern with a fish-eye lens camera, which is mainly used as a vehicle camera for an around view system. , And the projected image is transformed from the distorted image having the circular mark to the bottom surface.

도 6을 참조하면, 도 5의 영상을 보정하면 도 5의 원형 마크가 도 6에서는 타원의 형태로 변형되어 있는 것을 알 수 있으며, 특히, 타원의 형상이 일정한 패턴을 띄고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that when the image of FIG. 5 is corrected, the circular mark of FIG. 5 is deformed into an ellipse in FIG. 6, and in particular, the shape of the ellipse has a constant pattern.

즉, 카메라에서 가장 가까운 위치에 있는 원형 마크는 정상적인 원형의 형태를 나타내고 있으나, 카메라로부터 멀어질수록 장축의 길이가 커지는 타원의 형태를 나타내게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 원형 마크의 장축의 방향은 대략적으로 카메라의 방향을 향하도록 기울어져 있는 것을 알 수 있다.That is, although the circle mark nearest to the camera shows a normal circular shape, it can be seen that as the distance from the camera increases, the shape of the ellipse becomes longer. Further, it can be seen that the direction of the long axis of the circular mark is inclined to approximately the direction of the camera.

본 출원인은 이와 같이 왜곡된 영상에서의 정상적인 원이 위치(카메라와의 거리)에 따라 왜곡보정된 영상내에서 일정 패턴을 갖는 타원으로 변환되는 점에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.The applicant of the present invention has arrived at the present invention by focusing on the point that a normal circle in the distorted image is converted into an ellipse having a certain pattern in the distortion-corrected image according to the position (distance from the camera).

즉, 차량 영상 교정을 위한 교정지표를 도 6과 같이 각 특징점 상에서 일정 패턴을 갖는 가변 타원 형태로 형성한 상태에서, 어안렌즈로 영상을 촬영하면, 도 5에서와 같이 왜곡된 영상에서 모든 특징점이 정상적인 원의 형태로 나타날 것이라는 역변환의 원리를 이용한 것이다.
That is, when the calibration index for the vehicle image calibration is formed in the shape of a variable ellipse having a certain pattern on each feature point as shown in FIG. 6 and the image is taken with a fish-eye lens, It is based on the principle of inversion that it will appear in the form of a normal circle.

도 7은 본 발명에 따른 차량용 카메라의 교정 지표를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 카메라의 교정 지표는 도 6에 도시된 것과 같이 각 패턴들이 위치에 따라 변형된 가변형 타원 패턴을 이루도록 모양을 형성한다.Fig. 7 shows a calibration index of a vehicle camera according to the present invention. As shown in FIG. 7, the calibration index of the camera for a vehicle according to the present invention forms a shape such that each pattern forms a deformed elliptic pattern deformed according to the position, as shown in FIG.

도 7에서 1은 전방 시야 카메라, 2는 후방 시야 카메라, 3은 우측 시야 카메라, 4는 좌측 시야 카메라를 나타내고, L선은 각 카메라의 중심으로부터 가상적으로 연장한 직선이다.In Fig. 7, 1 denotes a front view camera, 2 denotes a rear view camera, 3 denotes a right view camera, and 4 denotes a left view camera, and the L line is a straight line extending virtually from the center of each camera.

도 7을 참조하면, 카메라에서 가장 가까운 패턴은 정상적인 원의 형태를 띄고 있고, 카메라부터 멀어질수록 장축이 길어지는 타원(가변형 타원 패턴)의 형태를 띄고 있으며, 장축이 방향이 카메라 방향으로 정렬되는 가변형 타원 패턴을 이루고 있음을 알 수 있다.
Referring to FIG. 7, the pattern closest to the camera has a normal circular shape, and an ellipse (variable elliptic pattern) in which the longer axis becomes longer as the distance from the camera is longer. The longer axis is aligned in the camera direction It can be seen that a variable elliptic pattern is formed.

도 8은 도 7의 우측 교정 지표의 확대도이다.8 is an enlarged view of the right calibration index in Fig.

도 8에 도시된 바와 같이, 우측 영역의 각 특징점에 배치되는 타원들은 장축을 우측 시야 카메라(3)와 직선을 이루는 방향과 같도록 배치하고, 타원의 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 비율, 타원의 중심점 간의 간격이 카메라를 중심으로 방사형태로 카메라와 멀어질수록 커지도록 하여 광각카메라로 영상 촬영 시에 패턴이 원이 되도록 한다. 바람직하게는 광각 카메라로 촬영된 영상에서의 패턴의 지름이 10픽셀 이상인 원이며 패턴 간의 간격이 6픽셀 이상의 등간격을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.8, the ellipses disposed at the respective feature points of the right region are arranged such that the major axis thereof is the same as the direction forming the straight line with the right field of view camera 3, and the length of the major axis and minor axis of the ellipse, , So that the distance between the center points of the ellipses becomes larger as the distance from the camera increases in a radial fashion with respect to the camera, so that the pattern becomes a circle at the time of photographing with a wide angle camera. Preferably, the diameter of the pattern in the image photographed by the wide-angle camera is equal to or larger than 10 pixels, and the interval between the patterns is preferably equal to or greater than 6 pixels.

도 8에서 각 선(L, L', L")는 카메라 또는 카메라에 가장 근접한 특징점 패턴에서 연장한 직선으로 각 특징점의 패턴들의 장축방향이 해당 직선과 같은 방향임을 알 수 있다. 그러나, 카메라의 세부적인 사양이나 주변 환경 등의 영향에 따라 패턴들의 장축 방향이 반드시 카메라 방향과 완전히 일치하지 않을 수도 있으며, 이러한 경우에는 실험에 의해 패턴들의 미세한 방향 및 크기의 변화를 주면서 카메라에서 촬영되는 영상을 확인하는 과정을 통해 보다 패턴의 형태를 형성하도록 하는 것이 바람직하다.
In FIG. 8, each line L, L ', L "is a straight line extending from a feature point pattern closest to the camera or camera, and it can be seen that the long axis direction of each feature point is in the same direction as the straight line. The direction of the major axis of the pattern may not necessarily be exactly coincident with the direction of the camera due to the influence of the detailed specifications or the surrounding environment. In this case, the image captured by the camera is checked by changing the fine direction and size of the patterns It is preferable to form a more patterned pattern.

도 9는 영상의 중복 지점의 교정 지표의 확대도이다.9 is an enlarged view of the calibration index of the overlapping point of the image.

카메라들의 촬영 범위가 중복되는 부분에 위치하는 타원 패턴들은 직사각형으로 설정되는 중복 영역 중 차량에 가장 가까운 꼭지점 또는 차량에 가장 가까운 위치에 형성되는 패턴을 중심점으로 하여 장축이 해당 중심점을 향하도록 배치되며, 중심점을 중심으로 방사형태로 중심점으로부터 멀어질수록 타원의 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 비율, 타원의 중심점 간의 간격이 커지도록 하여 전/후방과 측방 시야 카메라로 확인시에 패턴 간의 간격이 6픽셀 이상으로 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
The elliptic patterns positioned at the overlapping areas of the cameras are arranged such that the major axis is located at the center point of a pattern formed at a position closest to the vehicle or a vertex closest to the vehicle among the overlapping areas set in a rectangle, The distance between the long and short axes of the ellipse, the ratio of the major axis of the minor axis to the major axis of the minor axis, and the distance between the center points of the ellipse become larger as the distance from the central point in the radial form around the center point increases. So that it can be maintained at 6 pixels or more.

상술한 바와 같이, 장축과 단축의 크기를 조절하여 왜곡된 영상에서 나타나던 타원의 형태를 최적의 원의 형태로 나타나도록 한 후, 원의 중심점을 특징점으로 검출하면 오검출을 제거하고 교정 효율을 극대화할 수 있다. As described above, by adjusting the size of the major axis and the minor axis, the shape of the ellipse appearing in the distorted image is displayed as the optimal circle shape. Then, when the center point of the circle is detected as the feature point, the erroneous detection is removed and the correction efficiency is maximized can do.

이를 이용해 자동검출을 위한 방법으로 패턴의 중심에서부터 영역을 지정하게 되면 지정한 영역까지 자동으로 바닥패턴의 특징점을 검출하게 된다. When the area is specified from the center of the pattern, the feature point of the bottom pattern is automatically detected to the designated area.

이를 보다 상술하면, 우선, 상술한 바닥 패턴을 갖는 교정 지표를 바닥면에 형성하고, 미리 설정된 위치에서 카메라를 이용하여 교정 지표를 촬영한 다음, 촬영된 영상으로부터 가변형 타원 패턴에 대응되는 다수 개의 원형 패턴을 검출하고, 상기 원형 패턴의 무게 중심을 이용하여 중심점 좌표를 추출한 후, 해당 좌표를 특징점으로 선정하여 카메라의 교정을 수행하게 된다.
More specifically, first, a calibration index having the above-described bottom pattern is formed on a floor surface, a calibration index is photographed using a camera at a predetermined position, and then a plurality of circular patterns corresponding to the variable- The center point of the circular pattern is extracted, and the coordinates of the center point are selected as feature points, and the camera is calibrated.

1 : 전방 시야 카메라 2 : 후방 시야 카메라
3 : 우측 시야 카메라 4 : 좌측 시야 카메라
1: Front view camera 2: Rear view camera
3: Right field of view camera 4: Left field of view camera

Claims (8)

다수의 패턴이 배열되어 이루어지는 차량용 카메라 교정을 위한 교정 지표에 있어서,
광각 렌즈를 통해 상기 교정지표를 촬영한 영상에서 상기 각 패턴들이 원의 형상으로 나타나도록 설정된 가변형 타원 패턴이고,
상기 가변형 타원 패턴은 패턴의 위치에 따라 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 길이 비율, 장축의 방향 중 적어도 하나가 가변되는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라 교정 지표.
1. A calibration index for a camera camera calibration in which a plurality of patterns are arranged,
A variable elliptic pattern in which each of the patterns is displayed in a circular shape in an image of the calibration index taken through a wide-angle lens,
Wherein the variable elliptic pattern has at least one of a length of a major axis and a minor axis, a ratio of a length of a major axis of the major axis, and a direction of the major axis depending on a pattern position.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 가변형 타원 패턴은 상기 패턴의 위치가 카메라로부터 멀어질수록 장축과 단축의 길이와 단축 대비 장축의 길이 비율 중 적어도 어느 하나가 커지는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라 교정 지표.
The method according to claim 1,
Wherein the variable elliptic pattern has at least one of a length of a long axis and a length of a minor axis and a length ratio of a major axis of the minor axis increases as the position of the pattern is further away from the camera.
제 1 항에 있어서,
상기 가변형 타원 패턴은 장축의 방향이 상기 카메라를 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라 교정 지표.
The method according to claim 1,
Wherein the variable elliptic pattern is formed such that the direction of the major axis is directed toward the camera.
제 1 항에 있어서,
서로간에 중복 촬영영역을 갖는 복수 개의 카메라가 차량에 설치되는 어라운드뷰 시스템의 경우에 있어서,
카메라들의 촬영 범위가 중복되는 부분에 위치하는 상기 가변형 타원 패턴들은, 직사각형으로 설정되는 중복 영역 중 차량에 가장 가까운 꼭지점 또는 차량에 가장 가까운 위치에 형성되는 패턴을 중심점으로 하여 상기 중심점에 대한 상기 패턴의 위치에 따라 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 길이 비율, 장축의 방향 중 적어도 하나가 가변되는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라 교정 지표.
The method according to claim 1,
In the case of an ambient view system in which a plurality of cameras having overlapping shooting regions are installed in a vehicle,
The variable elliptic patterns located at the overlapping areas of the cameras may be arranged such that a pattern formed at a vertex closest to the vehicle or a position closest to the vehicle among overlapping areas set in a rectangle is used as a center, Wherein at least one of the length of the major axis and the minor axis, the ratio of the length of the minor axis to the major axis, and the direction of the major axis are varied depending on the position.
제 5 항에 있어서,
상기 가변형 타원 패턴은 장축이 상기 중심점을 향하도록 배치되며, 중심점을 중심으로 방사형태로 상기 중심점으로부터 멀어질수록 타원의 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 비율 및 타원의 중심점 간의 간격이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 갖는 차량용 카메라 교정 지표.
6. The method of claim 5,
The variable elliptic pattern is arranged so that its major axis is directed to the center point, and the distance between the major axis and minor axis of the ellipse, the ratio of the minor axis to the major axis, and the distance between the center points of the ellipse are increased Wherein the camera calibration indicator has a variable elliptic pattern.
패턴의 위치에 따라 장축과 단축의 길이, 단축 대비 장축의 길이 비율, 장축의 방향 중 적어도 하나가 가변되는 가변형 타원 패턴이 다수 개 배열된 교정 지표를 바닥면에 형성하는 단계;
미리 설정된 위치에서 카메라를 이용하여 상기 교정 지표를 촬영하는 단계;
상기 촬영된 영상으로부터 상기 가변형 타원 패턴에 대응되는 다수 개의 원형 패턴을 검출하는 단계;
상기 원형 패턴의 중심점을 특징점으로 추출하는 단계;
상기 추출된 특징점을 이용하여 상기 카메라의 교정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 이용한 차량용 카메라 교정방법.
Forming a calibration index on the bottom surface in which a plurality of variable elliptic patterns in which at least one of the lengths of the major axis and the minor axis, the ratio of the length of the minor axis and the major axis, and the direction of the major axis are varied according to the position of the pattern;
Photographing the calibration indicator using a camera at a preset position;
Detecting a plurality of circular patterns corresponding to the variable elliptic patterns from the photographed image;
Extracting a center point of the circular pattern as a feature point;
And performing the calibration of the camera using the extracted minutiae points.
제 7 항에 있어서,
상기 가변형 타원 패턴은 상기 패턴의 위치가 카메라로부터 멀어질수록 장축과 단축의 길이와 단축 대비 장축의 길이 비율 중 적어도 어느 하나가 커지는 것을 특징으로 하는 가변형 타원 패턴을 이용한 차량용 카메라 교정방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the variable elliptic pattern has at least one of a length of a long axis and a length of a minor axis and a length ratio of a major axis of the major axis as the position of the pattern is further away from the camera.
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