JP3083641B2 - 板状体の透視歪を検出するシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状体の透視歪を検出
すべき所定領域を複数の小領域に分け、上記複数の小領
域について各小領域を順次通してターゲットを撮像する
ようにした板状体の透視歪を検出するシステムに関し、
特に、自動車のウインドシールド（フロントガラス）の
透視歪を検出するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車の外形のデザインは、空力
特性への配慮から複雑な３次元曲面を取り入れるように
なって来ているから、自動車に備え付けられるウインド
ガラスの形状も曲面化が進んでいる。このため、ガラス
の成形技術の限界から、曲面化に対応してガラス表面を
平滑に保つことは困難である。したがって、運転者がこ
のウインドガラスを通して外部の物体を見ると、その像
が歪んで見える場合がある。この現象を透視歪現象とい
い、歪の程度が大きくなると運転者に煩わしさを与える
ため、運転に支障を来すおそれもある。

【０００３】透視歪の大きさは、一般的に、ウインドガ
ラスなどの板状体上の各点について、横方向における歪
角度である横歪角度および縦方向における歪角度である
縦歪角度という２つの物理量で表すことができる。図８
に示すように、横歪角度は、板状体がない場合に観測さ
れる水平線分ＡＢと、板状体がある場合に観測される線
分Ａ′Ｂ′とのなす角度αで、また、縦歪角度は、板状
体がない場合に観測される垂直線分ＡＣと、板状体があ
る場合に観測される線分Ａ′Ｃ′とのなす角度βでそれ
ぞれ定義される。

【０００４】実際に自動車のウインドシールド（すなわ
ち、フロントウインドガラス）について検出される歪角
度と官能評価とを組み合わせることにより、人間が透視
歪を感じ始めるしきい値歪角度を定めることについて、
牧口氏などが研究を行っている（「自動車用ウインドシ
ールドガラス透視歪の解析」、日科技連第１５回多変量
解析シンポジウム、１９９１年１１月）。それによる
と、ＪＩＳ規格で定められた自動車のアイポイントから
ウインドシールド３を観察したとき、ＪＩＳ規格で定め
られた試験領域である観察ゾーンＧ１〜Ｇ４（図９参
照）の違いによって、しきい値歪角度が異なることが判
明した。また、各観察ゾーンＧ１〜Ｇ４でのしきい値歪
角度は、横歪角度を横軸に、また、縦歪角度を縦軸にと
ると、図１０に示すような直線（判別関数）で近似的に
表されることも明らかになった。

【０００５】図１０は、ウインドシールド３の各観察ゾ
ーンの判別関数を表す直線よりも上側に相当する歪角度
では人間が透視歪を感じ、下側に相当する歪角度では透
視歪を感じないということを示している。たとえば、Ｇ
１、Ｇ２およびＧ３の各観察ゾーンについては、その観
察ゾーンを構成する複数の小領域の一つを通しての横歪
角度がＸ°でかつ縦歪角度がＹ°の場合には運転者は透
視歪を感じるが、Ｇ４の観察ゾーンについては、歪角度
が同じであっても運転者は透視歪を感じない。したがっ
て、この判別関数を利用すれば、ウインドシールドのほ
ぼ全面の領域を構成する複数の小領域のそれぞれを通し
ての縦および横歪角度を検出することのみで、人間が感
知可能な透視歪がウインドシールド３に生じているか否
かを評価することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、牧口氏など
は、ウインドシールド３の透視歪を検出するにあたり、
図１１に示すように、実際に自動車９にウインドシール
ド３を備え付けた状態でそのアイポイント（円１０の中
心）に写真機を保持し、自動車９の周囲に巡らせた直交
格子状の直線模様を有するパネル１７を撮影することに
より、歪角度の検出を行っていた。このため、次のよう
な問題点が生じていた。

【０００７】まず、非常に小さな角度の歪角度を写真機
で撮影された写真から人間の目で読み取る必要があるか
ら、読み取りに長時間を要すると共にその読み取り精度
が非常に悪く、このため、正確な検出ができないという
ことがあげられる。また、ウインドシールド３の自動車
への取り付け、写真撮影、現像、引き延ばしといった作
業にも長時間を要するために、大量のウインドシールド
３についてその透視歪を検出するのに適さないという問
題や、パネル１７を大型にする必要があるために、広い
スペースを要するという問題を有していた。

【０００８】本発明は、これらの問題点を解決すべくな
されたものであって、板状体の透視歪を短時間で高精度
に検出することができるシステムを提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の本発明の一つの観点によれば、冒頭に述べた板状体の
透視歪を検出するシステムは、所定角度をなす３つの発
光可能な点を有するターゲットを備えるターゲット手段
と、複数の小領域のうちのいずれか１つを通して上記タ
ーゲットを撮像する撮像手段と、上記撮像手段とこの撮
像手段により撮像すべき上記ターゲットとの間に位置す
る上記各小領域を順次変更するために、上記撮像手段、
上記ターゲットおよび上記板状体の相対的な位置関係を
変更させ得る位置変更手段とを備え、上記複数の小領域
について各小領域を順次通して上記ターゲットを上記撮
像手段により撮像し得るように構成したことを特徴とす
る。

【００１０】また、この場合、上記板状体が自動車のウ
インドシールドであり、上記位置変更手段による上記相
対的位置関係の変更が上記撮像手段を上記自動車のアイ
ポイントに相当する地点に保って行われるのが好まし
い。

【００１１】また、この場合、上記ターゲットの上記３
つの発光可能な点がなす所定角度がほぼ直角であるのが
好ましく、これによって、上記撮像手段から得られる画
像信号の処理が容易になる。

【００１２】また、この場合、上記ターゲット手段が上
記３つの発光可能な点を有するターゲットを複数備え、
上記撮像手段による各撮像において、上記複数のターゲ
ットのうちのいずれか１つのターゲットのみの発光可能
な点を発光させるのが好ましく、これによって、誤検出
を防止し得ると共に、上記撮像手段から得られる画像信
号を高い信頼性で処理することができる。

【００１３】また、この場合、上記位置変更手段による
上記相対的位置関係の変更を制御しかつ上記撮像手段か
ら得られる画像信号を処理する制御処理手段が備えられ
ているのが好ましく、これによって、板状体の透過歪を
さらに短時間で高精度に検出することができる。

【００１４】さらに、この場合、上記制御処理手段が上
記画像信号を上記３つの発光可能な点のそれぞれの重心
座標に変換する手段を含むのが好ましく、これによっ
て、板状体の透視歪の検出精度を向上させることができ
る。

【００１５】本発明のもうひとつの観点によれば、冒頭
に述べた板状体の透視歪を検出するシステムは、所定角
度を表し得る複数の単位ターゲットを有しかつこれら複
数の単位ターゲットが所定方向についてはこの所定方向
とは交差する方向に較べて充分たくさん配列されている
ターゲット手段と、上記複数の小領域のうちのいずれか
１つを通して上記単位ターゲットを撮像する撮像手段
と、上記撮像手段とこの撮像手段により撮像すべき上記
単位ターゲットとの間に位置する上記各小領域を順次変
更するために、上記撮像手段を上記所定方向にほぼ沿っ
て首振りさせかつ上記板状体を上記所定方向とは交差す
る方向に沿って回動させ得る位置変更手段とを備え、上
記複数の小領域について各小領域を順次通して上記単位
ターゲットを上記撮像手段により撮像し得るように構成
したことを特徴とする。

【００１６】また、この場合、上記板状体が自動車のウ
インドシールドであり、上記撮像手段の首振りが上記自
動車のアイポイントに相当する地点をほぼ通りかつ上記
所定方向に対してほぼ垂直な軸を中心として行われ、上
記板状体の回動が上記地点をほぼ通りかつ上記所定方向
に対してほぼ平行な軸を中心として行われるのが好まし
い。

【００１７】また、この場合、上記単位ターゲットがほ
ぼ直角をなす３つの発光可能な点を有するのが好まし
く、これによって、上記撮像手段による上記単位ターゲ
ットの撮像を正確かつ確実に行うことができ、また、上
記撮像手段から得られる画像信号の処理が容易になる。

【００１８】また、この場合、上記撮像手段による各撮
像において、上記複数の単位ターゲットのうちのいずれ
か１つの単位ターゲットのみの発光可能な点を発光させ
るのが好ましく、これによって、誤検出を防止し得ると
共に、上記撮像手段から得られる画像信号を高い信頼性
で処理することができる。

【００１９】また、この場合、上記位置変更手段による
上記撮像手段の首振りおよび上記板状体の回動をそれぞ
れ制御しかつ上記撮像手段から得られる画像信号を処理
する制御処理手段が備えられているのが好ましく、これ
によって、板状体の透過歪をさらに短時間で高精度に検
出することができる。

【００２０】さらに、この場合、上記単位ターゲットが
ほぼ直角をなす３つの発光可能な点を有し、上記制御処
理手段が上記画像信号を上記３つの発光可能な点のそれ
ぞれの重心座標に変換する手段を含むことが好ましく、
これによって、上記撮像手段による上記単位ターゲット
の撮像を正確かつ確実に行うことができ、また、上記撮
像手段から得られる画像信号の処理が容易になり、さら
に、板状体の透視歪の検出精度を向上させることができ
る。

【００２１】

【実施例】図１〜図７は、本発明による板状体の透視歪
を検出するシステムの一実施例を示すものであって、図
１は、このシステム全体の概略的な斜視図である。

【００２２】図１において、１は、透明な板状体である
自動車のウインドシールド３の透視歪を検出するための
システム全体を示している。このシステム１は、ターゲ
ット手段を構成するＬＥＤ板２、撮像手段を構成するＣ
ＣＤカメラ４および位置変更手段を構成する載置台６を
備えている。このＬＥＤ板２は、ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）２０から成る発光可能な点を３つ有する多数のター
ゲットを備えている。ＣＣＤカメラ４は、ウインドシー
ルド３のほぼ全面の領域を構成する複数の小領域の１つ
を通してＬＥＤ２０を撮像するように配置される。この
小領域は、ウインドシールド３のほぼ全面の領域を格子
状に分けたものであってよく、通常は数千または数万個
に分けられ、また、各小領域は例えばほぼ正方形状であ
ってよい。

【００２３】載置台６は、ＣＣＤカメラ４とこのＣＣＤ
カメラ４により撮像すべきターゲット（３つのＬＥＤ２
０）との間に位置するウインドシールド３の上記各小領
域を順次変更するために、ＣＣＤカメラ４、ターゲット
（３つのＬＥＤ２０）およびウインドシールド３の相対
的な位置関係を変更させ得るように構成されている。こ
のため、載置台６は、ウインドシールド３を水平方向に
回動し得るように保持することができ、また、この載置
台６に設けられた支柱５は、ＣＣＤカメラ４を上下方向
に首振りし得るように支持することができる。

【００２４】本実施例においては、自動車のウインドシ
ールドの透視歪を検出するようにしているから、自動車
の運転者の位置から見たときの透視歪を検出する必要が
あり、このため、ＣＣＤカメラ４の上下方向における首
振りが自動車のアイポイントに相当する地点７を通り水
平方向に延びる軸（以下、「水平軸」という）を中心と
して行われ、また、ウインドシールド３の水平方向にお
ける回動（公転）が上記地点７を通る上下方向（すなわ
ち、垂直方向）に延びる軸（以下、「垂直軸」という）
を中心として行われる。

【００２５】図１に示すように、ＬＥＤ板２は、ＬＥＤ
２０が配された面がＣＣＤカメラ４に向くように配置さ
れる。ＬＥＤ板２には、ＬＥＤ２０が横方向に二列で縦
方向に多数配されており、具体的には、図２に示すよう
に、合計３００個のＬＥＤ２０が横方向に２列で縦方向
に１５０行（すなわち、１５０個）適当な長さ（好まし
くは１０〜１００ｍｍの間の何れかの値）の格子間隔で
直交格子状に配されている。以下、ＣＣＤカメラ４の方
向から見て（すなわち、図２（Ａ）に向かって）左列の
最上部（１行目）にあるＬＥＤ２０を（１，１）、右列
の最上部にあるＬＥＤ２０を（１，２）、左列のｎ行目
にあるＬＥＤ２０を（ｎ，１）、右列のｎ行目にあるＬ
ＥＤ２０を（ｎ，２）というように、各ＬＥＤ２０の位
置を表すものとする（ただし、ｎは１から１５０までの
整数）。

【００２６】撮像にあたっては、ＣＣＤカメラ４の視野
内にあって所定の角度をなしている３つのＬＥＤ２０の
みを発光させるようにするが、具体的には、（ｎ，
１）、（ｎ，２）及び（ｎ−１，１）の位置（この場
合、ｎは２から１５０までの整数）にある３つのＬＥＤ
２０のみを発光させる。したがって、本実施例において
は、３つの発光可能な点（ＬＥＤ２０）から成るターゲ
ットが縦方向に１４９個で横方向に１個配列され、しか
も、各ターゲットの発光可能な点がその上下のターゲッ
トの発光可能な点と共通である。なお、上記ターゲット
は横方向に必ずしも１個だけ配列されている必要はな
く、２個またはそれ以上であってもよく、また、上下の
ターゲットと共通でなくても差支えない。

【００２７】ＣＣＤカメラ４は、ウインドシールド３の
ほぼ全面の領域を構成する複数の小領域の一つを通して
（ｎ，１）、（ｎ，２）および（ｎ−１，１）の位置に
ある３つのＬＥＤ２０を撮像する。ＣＣＤカメラ４は、
水平軸を中心として上下方向に首振り（図１において矢
印ａで表される首振り、以下、「首振りａ」という）す
るように、載置台６のコモンベース６１上に設けられた
支柱５に保持される。支柱５には、ＣＣＤカメラ４の高
さをウインドシールド３の下辺の高さから上方に１００
〜５００ｍｍの範囲（図１における矢印ｈ）で調節でき
るネジ送り機構（たとえば、ラックとピニオンによるネ
ジ送り機構）が備えられ、ＣＣＤカメラ４を自動車のア
イポイントに相当する地点７に保持し得るようになって
いる。ＣＣＤカメラ４の首振りａにおける可動角度範囲
は、水平面から上側には４０゜であり、下側には２０゜
である。なお、本実施例においては、軽量なために操作
が容易なＣＣＤカメラ４を撮像手段として使用している
が、たとえばＩＴＶカメラ（工業用テレビカメラ）のよ
うな他の撮像手段を使用することもできる。

【００２８】ウインドシールド３は、垂直軸を中心とし
て水平方向に回動（図１において矢印ｂで表される回
動、以下、「回動ｂ」という）するように載置台６に保
持されている。したがって、ＣＣＤカメラ４の首振りａ
と関連させてウインドシールド３の回動ｂを行えば、ウ
インドシールド３のほぼ全面の領域を構成する複数の小
領域について各小領域を順次通してＬＥＤ２０を撮像す
ることができる。載置台６は、この回動ｂを可能にする
と共に、アイポイントに相当する地点７を基準として実
際の自動車の設計に合わせた位置にウインドシールド３
を保持し得るように構成されている。

【００２９】載置台６は、ウインドシールド３が垂直軸
を中心として水平方向に回動するように、コモンベース
６１の上面に垂直軸を中心とした互いに同心円状の２本
のレール６６を備えている。レール６６上には、その一
部が支柱５に嵌合されかつ下面にコロ（図示せず）を有
する旋回フレーム６２が配置されている。上記一部に
は、ウォームギヤなどの角度可変機構が設けられ、この
ウォームギヤなどにモータ（図示せず）からの駆動力が
加えられることによって、上記コロがレール６６上を転
がって旋回フレーム６２が垂直軸を中心としてレール６
６上を回動する。したがって、ＣＣＤカメラ４は、旋回
フレーム６２の回動ｂの状態にかかわりなく、常にアイ
ポイントに相当する地点７からウインドシールド３の複
数の小領域を通してＬＥＤ２０を撮像することができ
る。なお、ウインドシールド３の回動ｂの可動角度範囲
は、ＣＣＤカメラ４の中心とＬＥＤ板２の中心とを結ぶ
線分の両側にそれぞれ７０゜であってよい。

【００３０】アイポイントに相当する地点７を基準とし
て実際の自動車の設計に合わせた位置にウインドシール
ド３を載置台６に保持するために、載置台６は、旋回フ
レーム６２上に左右移動フレーム６３、前後移動フレー
ム６４およびガラスフレーム６５を備えている。これら
のフレーム６３〜６５は、ＣＣＤカメラ４の中心とＬＥ
Ｄ板２の中心とを結ぶ線分に対してのウインドシールド
３の左右の位置、支柱５からＬＥＤ板２へ向けてのウイ
ンドシールド３の前後の位置およびウインドシールド３
の水平面に対する取り付け角度をそれぞれ調節するため
のものである。まず、ウインドシールド３の左右の位置
を調節するには、旋回フレーム６２に設けた左右移動ハ
ンドル（図示せず）を所定方向に回転させる。すると、
旋回フレーム６２とその上にある左右移動フレーム６３
との間にネジ送り機構が設けられているから、左右移動
フレーム６３は旋回フレーム６２に設けたレール（図示
せず）上を直線的に移動（図１における矢印ｃ）し、こ
のために、ウインドシールド３の左右の位置を調節する
ことができる。この左右移動の可動範囲は、ＣＣＤカメ
ラ４の中心とＬＥＤ板２の中心とを結ぶ線分の左右に５
００ｍｍづつの範囲であってよい。

【００３１】また、支柱５からＬＥＤ板２へ向う方向
（すなわち、前後方向）におけるウインドシールド３の
位置を調節するには、左右移動フレーム６３に設けた前
後移動ハンドル（図示せず）を所定方向に回転させる。
すると、左右移動フレーム６３とその上にある前後移動
フレーム６４との間にネジ送り機構が設けられているか
ら、前後移動フレーム６４は左右移動フレーム６３に設
けたレール（図示せず）の上を直線的に移動（矢印ｄ）
し、このために、ウインドシールド３の前後の位置を調
節することができる。この前後移動の可動範囲は、支柱
５からＬＥＤ板２へ向う方向における距離で７００〜１
６００ｍｍの範囲であってよい。

【００３２】さらに、ウインドシールド３の水平面に対
する取り付け角度を調節するには、前後移動フレーム６
４に設けた傾斜ハンドル（図示せず）を所定方向に回転
させる。すると、前後移動フレーム６４とガラスフレー
ム６５との間にウォームギヤなどを用いた角度可変機構
が設けられているから、ガラスフレーム６５は軸Ｊを中
心として回動（矢印ｅ）し、このために、ウインドシー
ルド３の取り付け角度を調節することができる。この取
り付け角度の可変範囲は、水平面に対して２０〜９０゜
の範囲であってよい。なお、ウインドシールド３はガラ
スフレーム６５の内側に備えられている保持具（図示せ
ず）によりガラスフレーム６５に取り付けられる。

【００３３】これら３種の位置および角度の調節は、ウ
インドシールド３を載置台６に取り付ける際に上記３つ
のハンドルを手動によりまたは自動的に回転させること
により行われ、実際に透視歪の検出が行われるときに
は、これらの位置および角度は変化しないように固定さ
れる。

【００３４】実際の歪検出に当たり、ＣＣＤカメラ４の
首振りａおよびウインドシールド３の回動ｂは手動で行
うこともできる。しかし、本実施例のシステム１は、Ｃ
ＣＤカメラ４およびウインドシールド３のそれぞれに近
接して設けたモータ（図示せず）を用いてこれらの首振
りａおよび回動ｂを行わせかつ撮像によりＣＣＤカメラ
４から得られる画像信号を自動的に処理するための制御
処理装置８を備えている。この制御処理装置８は、パー
ソナルコンピュータ１１（カラー表示可能なＣＲＴ１４
およびカラープリンタ１５を備える）、画像処理装置１
２および位置決め制御盤１３を含み、さらに、ウインド
シールド３とＣＣＤカメラ４とを別個に駆動する２つの
上記モータを含んでいる。

【００３５】制御処理装置８に含まれるパーソナルコン
ピュータ１１は、首振りａおよび回動ｂについての指示
を位置決め制御盤１３に与える。位置決め制御盤１３は
この指示に基づき上記２つのモータを駆動する。これに
より、ＣＣＤカメラ４およびウインドシールド３は、上
述したような所定の首振りａおよび回動ｂを行う。ま
た、撮像によりＣＣＤカメラ４から得られる画像信号
は、画像処理装置１２に送られ、ここで３つの点灯（発
光）しているＬＥＤ２０のそれぞれの重心座標（ここ
で、発光しているＬＥＤの重心座標とは、ＬＥＤ２０が
ある一定値以上の明るさを有する領域の図形上の中心を
いうものとする）を表す信号に変換された後に、パーソ
ナルコンピュータ１１に送られる。パーソナルコンピュ
ータ１１は、この変換された信号からその撮像に関連す
る小領域での歪角度を算出し、これらのデータをＣＲＴ
１４に表示すると共に、カラープリンタ１５で印刷す
る。このように、制御処理装置８は、ウインドシールド
３およびＣＣＤカメラ４の首振りａおよび回動ｂを自動
的にかつ正確に制御すると共に、撮像によりＣＣＤカメ
ラ４から得られる画像信号を迅速に処理して、検出結果
を所望の態様でＣＲＴ１４および／またはカラープリン
タ１５を通じて取り出すことを可能にする。

【００３６】また、図１に示すように、本実施例のシス
テム１は、制御ボックス２１および操作ボックス２２を
備えていてもよい。制御ボックス２１には、ＬＥＤ板
２、パーソナルコンピュータ１１および操作ボックス２
２が接続される。制御ボックス２１は、ＬＥＤ板２全体
のオン−オフを制御すると共に、パーソナルコンピュー
タ１１または操作ボックス２２のいずれが各ＬＥＤ２０
の点灯および消灯を行うかをスイッチ（図示せず）の切
り替えにより制御する。各ＬＥＤ２０の点灯および消灯
が操作ボックス２２により行われるように制御ボックス
２１が切り替えられている場合には、操作ボックス２２
に設けたデジタルスイッチ（図示せず）を手動により操
作して任意のＬＥＤ２０を点灯および消灯させることが
できる。このため、各ＬＥＤ２０の点検などが必要な場
合には、このように制御ボックス２１を切り替えてＬＥ
Ｄ２０を操作するのが便利である。一方、各ＬＥＤ２０
の点灯および消灯がパーソナルコンピュータ１１により
行われるように制御ボックス２１が切り替えられている
場合には、パーソナルコンピュータ１１が所定の３つの
ＬＥＤ２０を自動的に点灯および消灯させる。このた
め、実際に透視歪を検出する場合には、パーソナルコン
ピュータ１１がＬＥＤ板２を制御するように制御ボック
ス２１を切り替えておくのが好ましく、本実施例におい
ても、このようにスイッチが切り替えられた状態で透視
歪の検出が行われる。

【００３７】図３は、本実施例のシステム１のブロック
図である。パーソナルコンピュータ１１には、制御ボッ
クス２１、画像処理装置１２および位置決め制御盤１３
が接続されている。今、各ＬＥＤ２０の点灯および消灯
がパーソナルコンピュータ１１により自動的に行われる
ように制御ボックス２１が切り替えられているとする
と、制御ボックス２１は、パーソナルコンピュータ１１
からどの３つのＬＥＤ２０を点灯させるかについての１
６ビットのデータ信号を受け取って、指定された所定の
３つのＬＥＤ２０のみを点灯させる。また、制御ボック
ス２１は、各ＬＥＤ２０のオン、オフおよびリセットの
各信号をパーソナルコンピュータ１１にフィードバック
する。位置決め制御盤１３は、ＣＣＤカメラ４の首振り
ａを指示する信号およびウインドシールド３の回動ｂを
指示する信号をパーソナルコンピュータ１１から受信す
る。位置決め制御盤１３に含まれているシーケンサおよ
びモータコントローラは、この信号にしたがって前述の
２つのモータ１８、１９を駆動して、ＣＣＤカメラ４お
よびウインドシールド３を所定の角度範囲内で首振りａ
および回動ｂさせる。画像処理装置１２は、撮像により
ＣＣＤカメラ４から得られる画像信号を３つのＬＥＤ２
０のそれぞれの重心座標を表す信号に変換し、この変換
された信号をパーソナルコンピュータ１１に送信する。
以上の動作は、パーソナルコンピュータ１１のＣＰＵ１
６（図１参照）が統一管理している。

【００３８】以下、実際に自動車のウインドシールドの
透視歪を検出する手順について説明する。

【００３９】まず、透視歪を検出する準備として、ＬＥ
Ｄ板２、載置台６などの機械誤差を補正して歪角度を算
出する基準となるデータを得るために、ウインドシール
ド３を載置台６のガラスフレーム６５に保持させない状
態でキャリブレーション測定を行う。図４は、このキャ
リブレーション測定のフローチャートであって、この測
定は、パーソナルコンピュータ１１からの指令により自
動的に行われる。キャリブレーション測定にあたり、ま
ず、（１５０，１）、（１５０，２）および（１４９，
１）の位置にある３つのＬＥＤ２０がＣＣＤカメラ４の
視野内に収まるようにＣＣＤカメラ４を首振りａさせ
る。そして、上記３つのＬＥＤ２０が点灯されかつＣＣ
Ｄカメラ４の首振りａの完了が確認されると、上記３つ
のＬＥＤ２０の撮像が行われる。この結果得られた画像
信号は、まず、画像処理装置１２に送られて、上記３つ
のＬＥＤ２０の重心座標を表す信号にそれぞれ変換され
る。この変換された信号はパーソナルコンピュータ１１
に送られて、各ＬＥＤ２０の重心座標がＣＲＴ１４上に
表示される。

【００４０】その後、（１５０，１）および（１５０，
２）の位置にある２つのＬＥＤ２０の両方が消灯される
と共に、（１４８，１）および（１４９，２）の位置に
ある２つのＬＥＤ２０の両方が点灯される。そして、Ｃ
ＣＤカメラ４が格子間隔に相当する角度だけ上方に首振
りａされ、点灯している３つのＬＥＤ２０の撮像が行わ
れて、これらの重心座標がＣＲＴ１４上に表示される。
こういった動作は、（１，１）、（２，１）および
（２，２）の位置にある３つのＬＥＤ２０の撮像が行わ
れるまで１４９回繰り返される。この結果得られたデー
タがキャリブレーションデータとしてファイルに書込ま
れて、キャリブレーション測定が完了する。

【００４１】次に、ウインドシールド３が未だ歪角度の
検出をされていない種類のものであり、その透視歪を検
出すべき範囲が明らかでない場合には、制御処理装置８
を用いた自動検出を行うために、実際に自動車の設計に
合わせてガラスフレーム６５に保持されたウインドシー
ルド３のほぼ全面の領域を構成する複数の小領域の少な
くとも一つがＣＣＤカメラ４の視野内に収まるようなＣ
ＣＤカメラ４およびウインドシールド３の首振りａおよ
び回動ｂの角度範囲を定めておく必要がある。

【００４２】図５は、この検出範囲規定のフローチャー
トであって、この場合は、ＣＣＤカメラ４の首振りａお
よびウインドシールド３の回動ｂがパーソナルコンピュ
ータ１１からの指令により自動的に行われるのではな
く、手動で行われる。このために、まず、上述したよう
にウインドシールド３がアイポイントに相当する地点７
を基準として載置台６のガラスフレーム６５の実際の自
動車の設計に合わせた位置に保持される。次に、ＣＣＤ
カメラ４から見てウインドシールド３の左端部分がＣＣ
Ｄカメラ４の視野内に収まるまで手動によりウインドシ
ールド３を回動ｂさせる。そして、このときのウインド
シールド３の角度（以下、「左限角度」という）が実測
されて、パーソナルコンピュータ１１に入力される。

【００４３】この状態でウインドシールド３を回動ｂさ
せずにＣＣＤカメラ４を手動で首振りａさせて、ウイン
ドシールド３の最上部にある小領域がＣＣＤカメラ４の
視野内に収まるときの角度（以下「上限角度」という）
と、ウインドシールド３の最下部にある小領域がＣＣＤ
カメラ４の視野内に収まるときの角度（以下「下限角
度」という）とが実測されて、これらの角度がパーソナ
ルコンピュータ１１に入力される。その後、ウインドシ
ールド３を図１の上方から見て左回りに格子間隔に相当
する角度だけ回動ｂさせた後、同様に、ウインドシール
ド３を回動ｂさせずにＣＣＤカメラ４を手動で水平方向
に首振りａさせて、その状態における上限角度および下
限角度の測定が行われ、これらの角度がパーソナルコン
ピュータ１１に入力される。同様の測定は、ウインドシ
ールド３の右端部分がＣＣＤカメラ４の視野内に収まる
角度（以下「右限角度」という）に達するまで行われ
る。この結果得られたデータが検出範囲データとしてフ
ァイルに書込まれて、検出範囲の規定が完了する。

【００４４】以上の手順によって得られるキャリブレー
ションデータおよび検出範囲データを用いることによ
り、ウインドシールド３の透視歪を自動的に検出するこ
とができる。

【００４５】図６は、このウインドシールドの透視歪の
検出の手順を表わすフローチャートである。まず、上述
したようにウインドシールド３を自動車の設計に合わせ
てガラスフレーム６５に保持した状態で、キャリブレー
ションファイルおよび検出範囲規定ファイルがパーソナ
ルコンピュータ１１に読出される。次に、ウインドシー
ルド３が左限角度まで回動ｂさせられ、ＣＣＤカメラ４
がこの左限角度での下限角度に首振りａさせられる。そ
して、ＣＣＤカメラ４の視野内にある（ｎ，１）、
（ｎ，２）および（ｎ−１，１）の位置にある３つのＬ
ＥＤ２０を点灯させる指令がパーソナルコンピュータ１
１から発せられて、指定された上記３つのＬＥＤ２０が
点灯する。

【００４６】ウインドシールド３の左端最下部にある小
領域を通して上記３つの点灯（発光）しているＬＥＤ２
０の撮像がＣＣＤカメラ４により行われる。この結果得
られた画像信号は、まず、画像処理装置１２に送られ、
上記３つのＬＥＤ２０の重心座標を表す信号にそれぞれ
変換される。この変換された信号はパーソナルコンピュ
ータ１１に送られて、キャリブレーションデータで補正
された上記３つのＬＥＤ２０の重心座標とキャリブレー
ションデータとの比較により算出される歪角度の値がＣ
ＲＴ１４上に表示される。

【００４７】次に、（ｎ，１）および（ｎ，２）の位置
にある２つのＬＥＤ２０が消灯されると共に、（ｎ−
１，２）および（ｎ−２，１）の位置にある２つのＬＥ
Ｄ２０が点灯される。ＣＣＤカメラ４は、格子間隔に相
当する角度だけ上方に首振りａされて、左端最下部にあ
る小領域のすぐ上にある小領域を通して（ｎ−１，
１）、（ｎ−１，２）および（ｎ−２，１）の位置にあ
る３つの点灯しているＬＥＤ２０の撮像を行う。同様の
動作はＣＣＤカメラ４が左限角度での上限角度になるま
で繰り返される。その後、ウインドシールド３が図１に
おける右方から左方に格子間隔に相当する角度だけ回動
ｂさせられると共に、ＣＣＤカメラ４がこのウインドシ
ールド３の角度での下限角度に首振りａさせられる。そ
して、ＣＣＤカメラ４の視野内にある（ｎ′，１）、
（ｎ′，２）および（ｎ′−１，１）の位置にある３つ
のＬＥＤ２０を点灯させる指令がパーソナルコンピュー
タ１１から発せられて、指定された上記３つのＬＥＤ２
０が点灯し、その撮像が行われる。同様の動作は、ウイ
ンドシールド３が右限角度まで回動ｂし、ＣＣＤカメラ
４が右限角度での上限角度に首振りａさせられるまで繰
り返される。そして、この結果得られるデータがファイ
ルに書込まれて透視歪の検出が終了する。

【００４８】なお、本実施例のシステム１においては、
撮像手段であるＣＣＤカメラ４とターゲット手段である
ＬＥＤ板２との距離は、ウインドシールド３の総ての小
領域について常に一定である。したがって、同一のウイ
ンドシールドを検出した場合、アイポイントに相当する
地点７から離れた左端の小領域であるほど、図１１に示
した牧口氏などの検出方法により得られる歪角度との間
に測定値のずれが生じる。しかし、この誤差をパーソナ
ルコンピュータ１１で補正することにより、牧口氏など
が得た判別関数を利用して透視歪角度の評価をすること
も可能である。

【００４９】図７は、以上の手順により得られる歪角度
の検出結果のデータを表示したＣＲＴ１４の画面を示す
図である。ＣＲＴ１４は、カラー表示が可能なものであ
り、ファンクションキーにより縦歪角度、横歪角度およ
びこれらを基に算出される判別関数値のいずれかの検出
値を選択して表示することができる。これらの値は、適
当なレンジで色分けされてウインドシールド３のほぼ全
面の領域についてＣＲＴ１４に表示される。また、所望
であれば、ＣＲＴ１４に表示されるものと同様なものを
カラープリンタ１５で印刷することができる。

【００５０】以上に述べたように、本実施例において
は、ウインドシールド一枚あたりの透視歪角度の検出に
要する時間を従来に比べ大幅に短縮することができる。
また、図１１に示す従来の方法の場合のように引き延ば
した写真から歪角度を読み取るといった作業が不要であ
るから、この作業に起因して透視歪角度の検出が低精度
になることを防止して、高精度に透視歪角度を検出する
ことができる。

【００５１】本発明は、上述の実施例に限られるもので
はなく、さまざまな態様で実施可能である。まず、ＣＣ
Ｄカメラ４の首振りａとウインドシールド３の回動ｂと
の順序を入れ替えて検出を行うことも当然可能である。
すなわち、ウインドシールド３の歪角度の検出にあた
り、まずＣＣＤカメラ４を首振りａさせないで固定し、
ウインドシールド３をこのときの左限角度から右限角度
まで回動ｂさせてから、ＣＣＤカメラ４を格子間隔に相
当する角度だけ首振りａさせるという手順を繰り返すこ
とによっても、ウインドシールド３の透視歪を検出する
ことができる。

【００５２】また、本実施例においては、ターゲット手
段であるＬＥＤ板２は縦方向にＬＥＤ２０を多数配列し
たものであるが、ＬＥＤ２０を多数配列する方向は横方
向であってもよく、これに合わせて、ＣＣＤカメラ４の
首振り方向を水平方向に、また、ウインドシールド３の
回動方向を上下方向にすればよい。さらに、本実施例で
は、ウインドシールド３の首振りａおよびＣＣＤカメラ
４の回動ｂの角度変化は格子間隔に対応する角度で間欠
的に行われ、その停止の際にＣＣＤカメラ４による撮像
が行われるようにしたが、首振りａおよび回動ｂの角度
変化が連続的に行われ、一定時間毎に撮像が行われても
よい。

【００５３】また、本実施例においては、ウインドシー
ルド３およびＣＣＤカメラ４をそれぞれ別の方向に首振
りａおよび回動ｂさせるようにしたが、請求項１〜６に
記載の発明は、これに限定されるものではなく、ウイン
ドシールド３の所定領域を構成する複数の小領域につい
て各小領域を順次通して所定角度をなす３つのＬＥＤ２
０がＣＣＤカメラ４により撮像されるという条件を満た
す限り、ＣＣＤカメラ４、ウインドシールド３およびＬ
ＥＤ板２の相対的な位置を別の方法で変更すしてもよ
い。この具体的な例としては、アイポイントに相当する
地点７を中心として、ウインドシールド３のみを上下方
向および水平方向の両方に回動可能に保持し、所定角度
をなす３つのみのＬＥＤ２０を有するＬＥＤ板２とＣＣ
Ｄカメラ４とを固定して配置することが考えられる。さ
らに他の例としては、アイポイントに相当する地点７を
中心として、ＣＣＤカメラ４を上下方向および水平方向
の両方に首振り可能に保持し、ウインドシールド３を固
定して配置すると共に、所定角度をなす３つのみのＬＥ
Ｄ２０を有するＬＥＤ板２をＣＣＤカメラ４の首振りに
合わせて上下方向および水平方向に移動させることが考
えられる。

【００５４】また、本実施例において、ＣＣＤカメラ４
の首振りａおよびウインドシールド３の回動ｂを上述の
場合と同様に行うとともに、ＣＣＤカメラ４の首振りａ
に合わせてＬＥＤ板２を上下方向に移動させてもよく、
この場合には、ＬＥＤ板２は、所定角度をなす３つのみ
のＬＥＤ２０を有すればよい。

【００５５】また、本実施例では、誤検出防止などの観
点からターゲットとして発光体（ＬＥＤ２０）を用いた
が、請求項７〜１２に記載の発明においては、特に発光
体（ＬＥＤ２０）でなくてもＣＣＤカメラ４により撮像
可能な何らかの印であればよく、例えば、格子状に配列
された直線模様であってもよい。

【００５６】さらに、本発明は、自動車のウインドシー
ルドの透視歪を検出するだけでなく、透光性の板状体で
あればどのようなものであってもその透視歪を検出する
ことができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、図１１に示す従来の方
法の場合のようにウインドシールドなどの板状体の実際
に用いられる態様での自動車などへの取り付けや写真撮
影を行う必要がなく、板状体の透視歪を短時間で高精度
に検出することができるから、透視歪を生じるような板
状体を実際の取り付け前に予め排除することができる。

【００５８】また、請求項１〜６に記載の発明によれ
ば、ターゲットが所定角度をなす３つの発光可能な点を
有していればよいから、ターゲットをＬＥＤなどの発光
素子により簡単に構成することができ、また、撮像手段
によるターゲットの撮像を正確かつ確実に行うことがで
きる。

【００５９】また、請求項７〜１２に記載の発明によれ
ば、図１１に示す従来の方法の場合のように直交格子状
の直線模様を有するパネルを自動車の周囲に巡らせる必
要がないから、板状体の透視歪を検出するために大きな
スペースを必要としない。

【００６０】また、請求項３および９に記載の発明によ
れば、ターゲットがほぼ直角をなす３つの発光可能な点
を有するから、撮像手段から得られる画像信号の処理が
容易である。

【００６１】また、請求項４および１０に記載の発明に
よれば、撮像手段による各撮像において、複数のターゲ
ットのうちの１つのターゲットのみの発光可能な点を発
光させるようにしたから、誤検出を防止し得ると共に、
撮像手段から得られる画像信号を高い信頼性で処理する
ことができる。

【００６２】さらに、請求項５および１１に記載の発明
によれば、撮像手段、ターゲットおよび板状体の相対的
な位置関係の変更を制御しかつ撮像手段から得られる画
像信号を処理する制御処理装置が備えられているから、
板状体の透視歪をさらに短時間で高精度に検出すること
ができる。

【００６３】さらに、請求項６および１２に記載の発明
によれば、制御処理手段が撮像手段から得られる画像信
号を、ターゲットを構成する３つの発光可能な点のそれ
ぞれの重心座標に変換する手段を含んでいるから、板状
体の透視歪の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による板状体の透視歪を検出するシステ
ムの一実施例におけるシステム全体の概略的な斜視図で
ある。

【図２】（Ａ）は図１に示すＬＥＤ板の中間部分を切り
欠いた正面図であり、（Ｂ）はその部分的な拡大図であ
る。

【図３】図１に示すシステムのブロック図である。

【図４】図１に示すシステムにおいて行われるキャリブ
レーション検出のフローチャートである。

【図５】図１に示すシステムにおいて行われる検出範囲
規定のフローチャートである。

【図６】図１に示すシステムにおいて行われるウインド
シールドの透視歪の検出のフローチャートである。

【図７】図４〜図６に示す工程により得られる透視歪の
検出結果を表示したＣＲＴの画面を示す図である。

【図８】板状体の透視歪角度の定義を説明するための図
である。

【図９】自動車のアイポイントから観察したときのウイ
ンドシールドの観察ゾーンの区別を示す図である。

【図１０】図９に示す各観察ゾーンごとの判別関数を示
すグラフである。

【図１１】ウインドシールドの透視歪を検出する従来の
方法を示す図である。

【符号の説明】

１ システム ２ ＬＥＤ板（ターゲット手段） ３ ウインドシールド（板状体） ４ ＣＣＤカメラ（撮像手段） ５ 支柱 ６ 載置台（位置変更手段） ７ アイポイントに相当する地点 ８ 制御処理装置 ２０ ＬＥＤ（発光可能な点） ２１ 制御ボックス ２２ 操作ボックス ６１ コモンベース ６２ 旋回フレーム ６３ 左右移動フレーム ６４ 前後移動フレーム ６５ ガラスフレーム ６６ レール

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−199946（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−135704（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96641（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状体の透視歪を検出すべき所定領域を複
   数の小領域に分け、上記複数の小領域について各小領域
   を順次通してターゲットを撮像するようにした板状体の
   透視歪を検出するシステムにおいて、 所定角度をなす３つの発光可能な点を有するターゲット
   を備えるターゲット手段と、 上記複数の小領域のうちのいずれか１つを通して上記タ
   ーゲットを撮像する撮像手段と、 上記撮像手段とこの撮像手段により撮像すべき上記ター
   ゲットとの間に位置する上記各小領域を順次変更するた
   めに、上記撮像手段、上記ターゲットおよび上記板状体
   の相対的な位置関係を変更させ得る位置変更手段とを備
   え、 上記複数の小領域について各小領域を順次通して上記タ
   ーゲットを上記撮像手段により撮像し得るように構成し
   たことを特徴とするシステム。
2. 【請求項２】上記板状体が自動車のウインドシールドで
   あり、上記位置変更手段による上記相対的位置関係の変
   更が上記撮像手段を上記自動車のアイポイントに相当す
   る地点に保って行われることを特徴とする請求項１に記
   載のシステム。
3. 【請求項３】上記ターゲットの上記３つの発光可能な点
   がなす所定角度がほぼ直角であることを特徴とする請求
   項１または２に記載のシステム。
4. 【請求項４】上記ターゲット手段が上記３つの発光可能
   な点を有するターゲットを複数備え、 上記撮像手段による各撮像において、上記複数のターゲ
   ットのうちのいずれか１つのターゲットのみの発光可能
   な点を発光させることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載のシステム。
5. 【請求項５】上記位置変更手段による上記相対的位置関
   係の変更を制御しかつ上記撮像手段から得られる画像信
   号を処理する制御処理手段を備えることを特徴とする請
   求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
6. 【請求項６】上記制御処理手段が上記画像信号を上記３
   つの発光可能な点のそれぞれの重心座標に変換する手段
   を含んでいることを特徴とする請求項５に記載のシステ
   ム。
7. 【請求項７】板状体の透視歪を検出すべき所定領域を複
   数の小領域に分け、上記複数の小領域について各小領域
   を順次通してターゲットを撮像するようにした板状体の
   透視歪を検出するシステムにおいて、 所定角度を表わし得る複数の単位ターゲットを有しかつ
   これら複数の単位ターゲットが所定方向についてはこの
   所定方向とは交差する方向に較べて充分たくさん配列さ
   れているターゲット手段と、 上記複数の小領域のうちのいずれか１つを通して上記単
   位ターゲットを撮像する撮像手段と、 上記撮像手段とこの撮像手段により撮像すべき上記単位
   ターゲットとの間に位置する上記各小領域を順次変更す
   るために、上記撮像手段を上記所定方向にほぼ沿って首
   振りさせかつ上記板状体を上記所定方向とは交差する方
   向に沿って回動させ得る位置変更手段とを備え、 上記複数の小領域について各小領域を順次通して上記単
   位ターゲットを上記撮像手段により撮像し得るように構
   成したことを特徴とするシステム。
8. 【請求項８】上記板状体が自動車のウインドシールドで
   あり、上記撮像手段の首振りが上記自動車のアイポイン
   トに相当する地点をほぼ通りかつ上記所定方向に対して
   ほぼ垂直な軸を中心として行われ、上記板状体の回動が
   上記地点をほぼ通りかつ上記所定方向に対してほぼ平行
   な軸を中心として行われることを特徴とする請求項７に
   記載のシステム。
9. 【請求項９】上記単位ターゲットがほぼ直角をなす３つ
   の発光可能な点を有することを特徴とする請求項７又は
   ８に記載のシステム。
10. 【請求項１０】上記撮像手段による各撮像において、上
    記複数の単位ターゲットのうちのいずれか１つの単位タ
    ーゲットのみの発光可能な点を発光させることを特徴と
    する請求項７〜９のいずれかに記載のシステム。
11. 【請求項１１】上記位置変更手段による上記撮像手段の
    首振りおよび上記板状体の回動をそれぞれ制御しかつ上
    記撮像手段から得られる画像信号を処理する制御処理手
    段を備えることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか
    に記載のシステム。
12. 【請求項１２】上記単位ターゲットがほぼ直角をなす３
    つの発光可能な点を有し、上記制御処理手段が上記画像
    信号を上記３つの発光可能な点のそれぞれの重心座標に
    変換する手段を含んでいることを特徴とする請求項１１
    に記載のシステム。