JP2019024196A - カメラパラメタセット算出装置、カメラパラメタセット算出方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載したカメラ校正に関し、以下の問題が生じることを見出した。具体的には、自動車の安全運転支援システム又は不審者等を検出する監視カメラシステムなどにおいて、車両の周り又は監視対象エリアを利用者にわかりやすく見せるために、カメラで撮影した画像から1つの画像を生成する手法、及びカメラで撮影した画像に位置の基準となるような補助線を重畳する手法が、数多く提案されている。このような画像処理を行うためには、カメラの位置及び向き、並びに、焦点距離及び光軸中心位置などのカメラのカメラパラメタセットが必要である。上述のような画像生成以外にも、カメラで撮影された画像から、ステレオ視又は動きステレオ視により被写体の3次元座標を取得するためには、カメラのカメラパラメタセットが必要である。
非特許文献1が開示するカメラ校正技術では、基準点の3次元座標及び当該基準点の画素座標の組が複数組用意されて、これらが入力要素とされる。さらに、カメラパラメタを用いて3次元座標の基準点を画像上に投影した点と、当該基準点に対応する画素座標との距離(幾何学的な再投影誤差)の総和を最小化するカメラパラメタセットが算出される。
[1.カメラシステムの構成]
本開示の実施の形態に係るカメラパラメタセット算出装置111を備えるカメラシステム10を説明する。これに限定するものではないが、本実施の形態では、カメラシステム10は、移動体に搭載されるカメラに適用されるとして、説明する。カメラシステム10は、カメラパラメタセット算出装置111を用いて、移動体に搭載されたカメラのカメラ校正を行う。
カメラシステム10の動作を説明する。具体的には、カメラシステム10における、画像生成時の動作と、校正時の動作とを、順に説明する。
カメラシステム10における画像生成時の動作を、図6を用いて説明する。なお、図6は、カメラシステム10の画像処理部110における、画像生成時の動作の流れの一例を表すフローチャートである。図6に示されるように、画像生成時の動作は、カメラパラメタセット読み出しのステップS401の処理と、画像生成のステップS402の処理とを含む。図6に示される各動作は、図5のコンピュータ300で実行されてもよい。
上述したカメラシステム10は、予め記録しておいたカメラパラメタセットを用いて画像を生成している。一方、カメラを製造した場合及び自動車にカメラを設置した場合に、カメラパラメタセットは、組立て誤差に起因する差異を設計値に対して有するため、カメラパラメタセットの推定、すなわち、カメラ校正が必要になる。また、組立て時にカメラ校正をした場合であっても、カメラの取り付け位置が、経年変化、外力又は温度変化等の影響を受けた場合に、変形等を生じて変わる場合がある。例えば、経年変化によって、カメラの取り付け位置が変化した場合に、経年変化前のカメラパラメタセットを用いて画像を生成すると、例えば、生成画像中の被写体の位置がずれるなど、生成画像が正しく生成されない。そのため、経年変化等でカメラパラメタが変化する場合にも、カメラの校正が必要になる。
実施の形態に係るカメラパラメタセット算出装置111は、校正処理S111において、ステップS1006では、カメラ画像Ia及びIb間でN個の対応点の組を抽出し、さらに抽出されたN個の対応点の組のそれぞれに対する被写体上の点(測距点)の3次元座標をステレオ測距技術により算出した。さらに、カメラパラメタセット算出装置111は、ステップS1007では、N個の測距点の3次元座標を用いて評価値Jを算出した。しかしながら、評価値Jの算出に測距点を全て用いる必要はない。
実施の形態及び変形例に係る校正処理において、カメラパラメタセット算出装置111の校正処理S111で用いる評価値Jに、上記の式10に示すように、複数の測距点それぞれに対応する投影点の画素値の差の絶対値の和に基づく評価関数が適用された。しかしながら、評価関数は、上記に限定されるものではなく、測距点に対応する2つのカメラ画像の投影点の画素値の差に基づく関数であれば、他の関数であってもよい。例えば、評価関数は、複数の測距点それぞれに対応する2つの投影点の画素値の差の2乗の総和を用いる評価関数でもよい。具体的には、測距点をカメラ画像Iaへ投影した第1投影点での画素値と同一の測距点のカメラ画像Ibへ投影した第2投影点での画素値との差の2乗を各測距点について求めて、求めた値を加算する評価関数の例を、下記の式12に示す。
以上、本開示の1つ以上の態様に係るカメラパラメタセット算出装置等について、実施の形態等に基づいて説明したが、本開示は、実施の形態等に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態等に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の1つ以上の態様の範囲内に含まれてもよい。
100 撮像部
101 カメラ(第1カメラ)
110 画像処理部
111 カメラパラメタセット算出装置
112 カメラパラメタ記憶部
113 画像生成部
114 送受信部
120 ディスプレイ
130 校正用撮像部
131 校正用カメラ(第2カメラ)
132 校正用カメラパラメタ記憶部
133 送受信部
134 処理部
300,400 コンピュータ
301,401 CPU
302,402 ROM
303,403 RAM
304 HDD
305,405 ビデオ入力I/F
306 ビデオカード
307,407 COM
901 取得部
902 3次元点群算出部
903 評価値算出部
904 カメラパラメタ決定部
905 カメラパラメタ出力部
Claims (17)
- 移動体に搭載された第1カメラのカメラパラメタセットを算出する制御回路を備え、
前記制御回路は、
(a1)所定位置への前記移動体の停止後に前記第1カメラで撮影された第1画像と、前記移動体とは別の場所に絶対的位置を固定して配置された第2カメラで撮影された第2画像とを取得し、
(a2)前記第1カメラの第1カメラパラメタセットと、前記第2カメラの第2カメラパラメタセットとを取得し、
(a3)前記第1画像、前記第2画像、前記第1カメラパラメタセット及び前記第2カメラパラメタセットに基づいて、3次元座標を複数算出し、
(a4)前記第1カメラパラメタセットに基づいて前記複数の3次元座標を前記第1画像に投影した複数の第1画素座標を決定し、前記第2カメラパラメタセットに基づいて前記複数の3次元座標を前記第2画像に投影した複数の第2画素座標を決定し、
(a5)前記複数の第1画素座標での複数の画素値と前記複数の第2画素座標での複数の画素値とに基づいて評価値を算出し、
(a6)前記評価値に基づいて、前記第1カメラパラメタセットを更新し、
(a7)前記更新された前記第1カメラパラメタセットを出力する
カメラパラメタセット算出装置。 - 前記制御回路は、
処理(a4)では、前記複数の3次元座標を前記第1カメラパラメタセットに含まれる1つ以上のカメラパラメタを用いてそれぞれ座標変換することにより、前記複数の第1画素座標を決定し、前記複数の3次元座標を前記第2カメラパラメタセットに含まれる1つ以上のカメラパラメタを用いてそれぞれ座標変換することにより、前記複数の第2画素座標を決定する
請求項1に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 処理(a3)は、
(a3−1)前記第1画像に含まれる被写体上の点の画像が示される第1対応点と前記第2画像に含まれる前記点の画像が示される第2対応点との組である対応点の組を複数抽出し、前記複数の対応点の組は前記第1対応点における画素値及び前記第2対応点における画素値に基づいて決定され、
(a3−2)前記複数の対応点の組、前記第1カメラパラメタセット及び前記第2カメラパラメタセットに基づいて、前記複数の対応点の組に対応する前記複数の3次元座標を算出し、前記複数の対応点の組と前記複数の3次元座標とはそれぞれ対応すること
を含む請求項1又は2に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 前記複数の3次元座標は(x1,y1,z1)〜(xi,yi,zi)〜(xn,yn,zn)であり、前記複数の第1画素座標は(u11,v11)〜(u1i,v1i)〜(u1n,v1n)であり、前記複数の第2画素座標は(u21,v21)〜(u2i,v2i)〜(u2n,v2n)であり、1<i≦nであり、前記i及び前記nは自然数であり、前記3次元座標(xi,yi,zi)と前記第1画素座標(u1i,v1i)とは対応し、前記3次元座標(xi,yi,zi)と前記第2画素座標(u2i,v2i)とは対応し、前記第1画素座標(u1i,v1i)おける画素値はI1(u1i,v1i)であり、前記第2画素座標(u2i,v2i)における画素値はI2(u2i,v2i)であり、
処理(a5)では、前記画素値I1(u1i,v1i)と前記画素値I2(u2i,v2i)との差異Diに基づいて前記評価値を算出する
請求項3に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 処理(a5)では、
請求項4に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 処理(a5)では、
請求項4に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 処理(a5)では、
請求項4に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 前記絶対的位置は、地球に対する位置である
請求項1〜7のいずれか一項に記載のカメラパラメタセット算出装置。 - 移動体に搭載された第1カメラのカメラパラメタセットを、前記移動体とは別の場所に絶対的位置を固定して配置された第2カメラを用いて算出するカメラパラメタセット算出方法であって、
(a1)所定位置への前記移動体の停止後に前記第1カメラで撮影された第1画像と、前記第2カメラで撮影された第2画像とを取得し、
(a2)前記第1カメラの第1カメラパラメタセットと、前記第2カメラの第2カメラパラメタセットとを取得し、
(a3)前記第1画像、前記第2画像、前記第1カメラパラメタセット及び前記第2カメラパラメタセットに基づいて、3次元座標を複数算出し、
(a4)前記第1カメラパラメタセットに基づいて前記複数の3次元座標を前記第1画像に投影した複数の第1画素座標を決定し、前記第2カメラパラメタセットに基づいて前記複数の3次元座標を前記第2画像に投影した複数の第2画素座標を決定し、
(a5)前記複数の第1画素座標での複数の画素値と前記複数の第2画素座標での複数の画素値とに基づいて評価値を算出し、
(a6)前記評価値に基づいて、前記第1カメラパラメタセットを更新し、
(a7)前記更新された前記第1カメラパラメタセットを出力し、
処理(a1)〜処理(a7)の少なくとも1つがプロセッサによって実行される
カメラパラメタセット算出方法。 - 処理(a4)では、前記複数の3次元座標を前記第1カメラパラメタセットに含まれる1つ以上のカメラパラメタを用いてそれぞれ座標変換することにより、前記複数の第1画素座標を決定し、前記複数の3次元座標を前記第2カメラパラメタセットに含まれる1つ以上のカメラパラメタを用いてそれぞれ座標変換することにより、前記複数の第2画素座標を決定する
請求項9に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - 処理(a3)は、
(a3−1)前記第1画像に含まれる被写体上の点の画像が示される第1対応点と前記第2画像に含まれる前記点の画像が示される第2対応点との組である対応点の組を複数抽出し、前記複数の対応点の組は前記第1対応点における画素値及び前記第2対応点における画素値に基づいて決定され、
(a3−2)前記複数の対応点の組、前記第1カメラパラメタセット及び前記第2カメラパラメタセットに基づいて、前記複数の対応点の組に対応する前記複数の3次元座標を算出し、前記複数の対応点の組と前記複数の3次元座標とはそれぞれ対応すること
を含む請求項9又は10に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - 前記複数の3次元座標は(x1,y1,z1)〜(xi,yi,zi)〜(xn,yn,zn)であり、前記複数の第1画素座標は(u11,v11)〜(u1i,v1i)〜(u1n,v1n)であり、前記複数の第2画素座標は(u21,v21)〜(u2i,v2i)〜(u2n,v2n)であり、1<i≦nであり、前記i及び前記nは自然数であり、前記3次元座標(xi,yi,zi)と前記第1画素座標(u1i,v1i)とは対応し、前記3次元座標(xi,yi,zi)と前記第2画素座標(u2i,v2i)とは対応し、前記第1画素座標(u1i,v1i)おける画素値はI1(u1i,v1i)であり、前記第2画素座標(u2i,v2i)における画素値はI2(u2i,v2i)であり、
処理(a5)では、前記画素値I1(u1i,v1i)と前記画素値I2(u2i,v2i)との差異Diに基づいて前記評価値を算出する
請求項11に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - 処理(a5)では、
請求項12に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - 処理(a5)では、
請求項12に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - 処理(a5)では、
請求項12に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - 前記絶対的位置は、地球に対する位置である
請求項9〜15のいずれか一項に記載のカメラパラメタセット算出方法。 - (a1)所定位置への移動体の停止後に第1カメラで撮影された第1画像と、第2カメラで撮影された第2画像とを取得し、
ここで、前記第1カメラは、前記移動体に搭載され、前記第2カメラは、前記移動体とは別の場所に絶対的位置を固定して配置され、
(a2)前記第1カメラの第1カメラパラメタセットと、前記第2カメラの第2カメラパラメタセットとを取得し、
(a3)前記第1画像、前記第2画像、前記第1カメラパラメタセット及び前記第2カメラパラメタセットに基づいて、3次元座標を複数算出し、
(a4)前記第1カメラパラメタセットに基づいて前記複数の3次元座標を前記第1画像に投影した複数の第1画素座標を決定し、前記第2カメラパラメタセットに基づいて前記複数の3次元座標を前記第2画像に投影した複数の第2画素座標を決定し、
(a5)前記複数の第1画素座標での複数の画素値と前記複数の第2画素座標での複数の画素値とに基づいて評価値を算出し、
(a6)前記評価値に基づいて、前記第1カメラパラメタセットを更新し、
(a7)前記更新された前記第1カメラパラメタセットを出力する
ことを、コンピュータに実行させるプログラム。
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