JP3095411B2 - Ｃｃｄカメラの校正方法 - Google Patents
Ｃｃｄカメラの校正方法Info
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- JP3095411B2 JP3095411B2 JP02335749A JP33574990A JP3095411B2 JP 3095411 B2 JP3095411 B2 JP 3095411B2 JP 02335749 A JP02335749 A JP 02335749A JP 33574990 A JP33574990 A JP 33574990A JP 3095411 B2 JP3095411 B2 JP 3095411B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高解像度のCCDカメラの固体センサやレン
ズ系の歪みなどを校正するCCDカメラの校正方法に関す
る。
ズ系の歪みなどを校正するCCDカメラの校正方法に関す
る。
［従来の技術］ 近年、CCDカメラは、固体センサの画素数の増大によ
る高解像度化によって、自動車などの生産工程における
加工、組立、検査等の各工程で対象物を撮像するイメー
ジセンサとしての用途が拡大されている。このCCDカメ
ラで撮像された画像情報は、画像処理プロセッサを介し
てコンピュータで処理され、対象物の外観の測定、検査
などが行なわれる。
る高解像度化によって、自動車などの生産工程における
加工、組立、検査等の各工程で対象物を撮像するイメー
ジセンサとしての用途が拡大されている。このCCDカメ
ラで撮像された画像情報は、画像処理プロセッサを介し
てコンピュータで処理され、対象物の外観の測定、検査
などが行なわれる。
CCDカメラの１画素は数ミクロン程度の大きさで、そ
の画素数が1000×1000程度のCCDカメラにおいては、あ
る条件下で、対象物の外観をミクロン単位で測定し得る
ことが知られている。このような高解像度のCCDカメラ
においては、多数の画素が格子状に並び固体センサにお
ける画素の配列や、固体センサに対象物からの光を投射
するレンズ系に、ミクロン単位の微妙な歪みがあると、
或いはその固体センサとレンズ系の組立てに微妙なずれ
があると、その歪みやずれに対応する部所での画像に歪
みが生じ、測定値に無視できない誤差が生じることがあ
る。
の画素数が1000×1000程度のCCDカメラにおいては、あ
る条件下で、対象物の外観をミクロン単位で測定し得る
ことが知られている。このような高解像度のCCDカメラ
においては、多数の画素が格子状に並び固体センサにお
ける画素の配列や、固体センサに対象物からの光を投射
するレンズ系に、ミクロン単位の微妙な歪みがあると、
或いはその固体センサとレンズ系の組立てに微妙なずれ
があると、その歪みやずれに対応する部所での画像に歪
みが生じ、測定値に無視できない誤差が生じることがあ
る。
例えば、第４図に示すように、CCDカメラ（１）が精
度的に正常であって、そのレンズ系（４）の光軸ａに対
する角度αの視線ｂ上の点Ｐからの光が、固体センサ
（２）の１画素3mに入射したとする。他方、仮にレンズ
系（４）に歪みがあって、点Ｐからの光が固体センサ
（２）の前記画素3mの隣の１画素3nに入射したとする。
すると、レンズ系（４）に歪みがある場合、CCDカメラ
（１）は画素3nとレンズ系（４）の主点Ｑを結ぶ図中鎖
線で示す視線ｃの方向に点Ｐがあると誤って認知する。
これは光軸ａに対する視線ｂと視線ｃの角度α、α′が
異なるためであり、点Ｐまでの距離が大きくなるほど、
点Ｐの三次元座標の測定値などの精度が悪くなる。
度的に正常であって、そのレンズ系（４）の光軸ａに対
する角度αの視線ｂ上の点Ｐからの光が、固体センサ
（２）の１画素3mに入射したとする。他方、仮にレンズ
系（４）に歪みがあって、点Ｐからの光が固体センサ
（２）の前記画素3mの隣の１画素3nに入射したとする。
すると、レンズ系（４）に歪みがある場合、CCDカメラ
（１）は画素3nとレンズ系（４）の主点Ｑを結ぶ図中鎖
線で示す視線ｃの方向に点Ｐがあると誤って認知する。
これは光軸ａに対する視線ｂと視線ｃの角度α、α′が
異なるためであり、点Ｐまでの距離が大きくなるほど、
点Ｐの三次元座標の測定値などの精度が悪くなる。
従って、高精度が要求されるCCDカメラにおいては、
事前に上記歪みなどによる測定値を補正するための校正
を行なう必要性があり、例えば、第５図に示すように、
CCDカメラ（１）を上下左右に回転させる校正方法が開
発されている。
事前に上記歪みなどによる測定値を補正するための校正
を行なう必要性があり、例えば、第５図に示すように、
CCDカメラ（１）を上下左右に回転させる校正方法が開
発されている。
第５図は、CCDカメラ（１）を上下左右に回転する揺
動台（10）上に固定し、揺動台（10）でCCDカメラ
（１）をレンズ系（４）の主点Ｑを中心に上下と左右に
回転させるものである。揺動台（10）はロータリーエン
コーダ（図示せず）で、上下左右の回転角が測定されて
回転する。CCDカメラ（１）の前方定位置に光源（11）
を配置しておいて、まず光源（11）からの光がCCDカメ
ラ（１）の固体センサ（２）の中心の画素3sに入射する
ように、CCDカメラ（１）を回転させる。このとき、CCD
カメラ（１）の光軸ａ上に光源（11）が位置して、光軸
ａの方向が設定される。次に、例えばCCDカメラ（１）
を、第５図の鎖線に示すように、主点Ｑを中心に上方に
角度αだけ回転させる。すると、CCDカメラ（１）が第
４図と同等のもので、精度的に正常な場合、固体センサ
（２）の１画素3mに光源（11）からの光が入射し、また
仮にレンズ系（４）に歪みがある場合には、光源（11）
からの光は別の１画素3nに入射する。従って、画素3m、
3nのいずれに光が入射しても、その光は光軸ａに対して
所定の角度αで入射した光であると補正処理するように
すれば、レンズ系（４）の歪みに伴う測定値が補正され
る。以上のような校正作業が、CCDカメラ（１）を光軸
ａに対して上下左右に、段階的に角度を変えて回転させ
て、繰返し行なわれる。校正が完了したCCDカメラは、
対象物の外観測定などに使用され、校正データに基づい
て対象物の外観測定などを高精度に行なう。
動台（10）上に固定し、揺動台（10）でCCDカメラ
（１）をレンズ系（４）の主点Ｑを中心に上下と左右に
回転させるものである。揺動台（10）はロータリーエン
コーダ（図示せず）で、上下左右の回転角が測定されて
回転する。CCDカメラ（１）の前方定位置に光源（11）
を配置しておいて、まず光源（11）からの光がCCDカメ
ラ（１）の固体センサ（２）の中心の画素3sに入射する
ように、CCDカメラ（１）を回転させる。このとき、CCD
カメラ（１）の光軸ａ上に光源（11）が位置して、光軸
ａの方向が設定される。次に、例えばCCDカメラ（１）
を、第５図の鎖線に示すように、主点Ｑを中心に上方に
角度αだけ回転させる。すると、CCDカメラ（１）が第
４図と同等のもので、精度的に正常な場合、固体センサ
（２）の１画素3mに光源（11）からの光が入射し、また
仮にレンズ系（４）に歪みがある場合には、光源（11）
からの光は別の１画素3nに入射する。従って、画素3m、
3nのいずれに光が入射しても、その光は光軸ａに対して
所定の角度αで入射した光であると補正処理するように
すれば、レンズ系（４）の歪みに伴う測定値が補正され
る。以上のような校正作業が、CCDカメラ（１）を光軸
ａに対して上下左右に、段階的に角度を変えて回転させ
て、繰返し行なわれる。校正が完了したCCDカメラは、
対象物の外観測定などに使用され、校正データに基づい
て対象物の外観測定などを高精度に行なう。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、CCDカメラを回転させて校正を行なう
方法は、CCDカメラの三次元での回転角をロータリーエ
ンコーダでもって正確に出すことが容易であるがCCDカ
メラをそのレンズ系の主点を中心に回転させることが非
常に困難である。つまりレンズ系は様々なレンズを組合
わせた物で、その主点は光学上の仮想点であり、正確に
止めることができない。またこのような主点を中心にCC
Dカメラを正確に回転させ得ても、光軸に対する光の入
射角と固体センサの画素の対応関係が、ミクロン単位で
見れば正確でなく、高精度な校正は困難であった。さら
に、CCDカメラの校正精度は、CCDカメラの回転を秒、或
いはそれ以下の微小単位の角度で行なうほど高くできる
が、このような微小単位の回転を正確に行なうことは技
術的に困難であり、これも高精度な校正ができない要因
になっていた。
方法は、CCDカメラの三次元での回転角をロータリーエ
ンコーダでもって正確に出すことが容易であるがCCDカ
メラをそのレンズ系の主点を中心に回転させることが非
常に困難である。つまりレンズ系は様々なレンズを組合
わせた物で、その主点は光学上の仮想点であり、正確に
止めることができない。またこのような主点を中心にCC
Dカメラを正確に回転させ得ても、光軸に対する光の入
射角と固体センサの画素の対応関係が、ミクロン単位で
見れば正確でなく、高精度な校正は困難であった。さら
に、CCDカメラの校正精度は、CCDカメラの回転を秒、或
いはそれ以下の微小単位の角度で行なうほど高くできる
が、このような微小単位の回転を正確に行なうことは技
術的に困難であり、これも高精度な校正ができない要因
になっていた。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、高解像度が要求され
るCCDカメラの固体センサなどの歪みなどを補正するた
めの校正を、技術的に簡単に、高精度に行ない得るCCD
カメラの校正方法を提供することにある。
もので、その目的とするところは、高解像度が要求され
るCCDカメラの固体センサなどの歪みなどを補正するた
めの校正を、技術的に簡単に、高精度に行ない得るCCD
カメラの校正方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、固定されたCCDカ
メラの前方で、位置決め装置で支持された点状の光源
を、CCDカメラの固体センサの１画素に光源の中心の光
が入射するように、１視線上の離隔２点間で移動させる
工程を、CCDカメラの光軸を含む複数の視線上で行な
い、光源を移動させた複数の視線の各々の、CCDカメラ
の光軸に対する角度を位置決め装置の位置の情報から求
め、この求められた角度データに基づいて、CCDカメラ
への光の入射角と固体センサの画素の対応関係を校正す
るようにしたのである。
メラの前方で、位置決め装置で支持された点状の光源
を、CCDカメラの固体センサの１画素に光源の中心の光
が入射するように、１視線上の離隔２点間で移動させる
工程を、CCDカメラの光軸を含む複数の視線上で行な
い、光源を移動させた複数の視線の各々の、CCDカメラ
の光軸に対する角度を位置決め装置の位置の情報から求
め、この求められた角度データに基づいて、CCDカメラ
への光の入射角と固体センサの画素の対応関係を校正す
るようにしたのである。
［作用］ CCDカメラの前方の光軸を含む１視線上での２点間の
光源の移動は、CCDカメラの固体センサの同一画素に光
が入射していることを確認して行なえば、難無く正確に
行える。１視線における光源の移動距離が長いほど、そ
の視線の光軸に対する角度が位置決め装置の位置の情報
から、より正確に、より微小な角度で求められる。この
ような光源が移動する視線の角度を求めて、光源の光が
入射する固体センサの画素の座標を求めれば、CCDカメ
ラに所定の角度で入射する光に対応する画素が設定さ
れ、CCDカメラの校正が高精度で行なわれる。
光源の移動は、CCDカメラの固体センサの同一画素に光
が入射していることを確認して行なえば、難無く正確に
行える。１視線における光源の移動距離が長いほど、そ
の視線の光軸に対する角度が位置決め装置の位置の情報
から、より正確に、より微小な角度で求められる。この
ような光源が移動する視線の角度を求めて、光源の光が
入射する固体センサの画素の座標を求めれば、CCDカメ
ラに所定の角度で入射する光に対応する画素が設定さ
れ、CCDカメラの校正が高精度で行なわれる。
［実施例］ 第１図は、本発明方法を実施する校正装置の概略を示
す図である。CCDカメラ（１）は固定台などの固定手段
（12）で固定され、その前方に点状の光源（５）を有す
る位置決め装置、本例では三次元測定機（６）が配置さ
れる。三次元測定機（６）は、光源（５）を可動アーム
（７）を介して三次元に移動可能に支持し、光源（５）
の三次元位置をミクロン単位で検出する。
す図である。CCDカメラ（１）は固定台などの固定手段
（12）で固定され、その前方に点状の光源（５）を有す
る位置決め装置、本例では三次元測定機（６）が配置さ
れる。三次元測定機（６）は、光源（５）を可動アーム
（７）を介して三次元に移動可能に支持し、光源（５）
の三次元位置をミクロン単位で検出する。
上記校正装置によるCCDカメラ（１）の校正動作を説
明する。
明する。
まず、三次元測定機（６）で光源（５）をCCDカメラ
（１）の光軸ａ上の所望の一点Ａに置く。。これは、CC
Dカメラ（１）の固体センサ（２）の中心の画素3sに、
第２図の中央の実線丸印に示されるように、光源（５）
の中心の光が入射することを確認することで実行され
る。次に、光源（５）を光軸ａに沿って後退させ、点Ａ
から十分に離れた点Ｂに位置させる。この後退は、固体
センサ（２）の中心の画素3sから光源（５）の光がずれ
ないように監視して行なえばよく、この場合、第２図の
破線丸印で示されるように、光軸ａに相当する画素3sで
の入射光量は減少する。この時点で、光軸ａ上での光源
（５）の点Ａと点Ｂの各座標を三次元測定機（６）で求
めれば、その座標からCCDカメラ（１）の光軸ａの三次
元での方向が確定される。
（１）の光軸ａ上の所望の一点Ａに置く。。これは、CC
Dカメラ（１）の固体センサ（２）の中心の画素3sに、
第２図の中央の実線丸印に示されるように、光源（５）
の中心の光が入射することを確認することで実行され
る。次に、光源（５）を光軸ａに沿って後退させ、点Ａ
から十分に離れた点Ｂに位置させる。この後退は、固体
センサ（２）の中心の画素3sから光源（５）の光がずれ
ないように監視して行なえばよく、この場合、第２図の
破線丸印で示されるように、光軸ａに相当する画素3sで
の入射光量は減少する。この時点で、光軸ａ上での光源
（５）の点Ａと点Ｂの各座標を三次元測定機（６）で求
めれば、その座標からCCDカメラ（１）の光軸ａの三次
元での方向が確定される。
次に、三次元測定機（６）で光源（５）を光軸ａから
離れた所望の点Ｃに移動させ、このとき、光源（５）の
光は、第２図の下部に示される実線丸印の画素3rに入射
したとする。次に、光源（５）を、画素3rから入射光が
ずれないように監視して、点Ｃから所望の距離の点Ｄま
で後退させる。三次元測定機（６）で点Ｃと点Ｄの座標
を求めれば、その座標から点Ｃと点Ｄを結ぶ視線ｅの三
次元での角度が分かり、視線ｅの光軸ａに対する角度β
が確定される。
離れた所望の点Ｃに移動させ、このとき、光源（５）の
光は、第２図の下部に示される実線丸印の画素3rに入射
したとする。次に、光源（５）を、画素3rから入射光が
ずれないように監視して、点Ｃから所望の距離の点Ｄま
で後退させる。三次元測定機（６）で点Ｃと点Ｄの座標
を求めれば、その座標から点Ｃと点Ｄを結ぶ視線ｅの三
次元での角度が分かり、視線ｅの光軸ａに対する角度β
が確定される。
なお、光源（５）を上記と逆に点Ｂから点Ａへ前進、
さらに、点Ｄから点Ｃへと前進させるようにして、光軸
ａと視線ｅの角度βを求めるようにしてもよい。
さらに、点Ｄから点Ｃへと前進させるようにして、光軸
ａと視線ｅの角度βを求めるようにしてもよい。
以上のように光軸（５）を様々な方向に移動させて、
光軸ａに対する様々な角度の視線に対応する固体センサ
（２）の画素の座標を求めて、校正が完了する。即ち、
例えば、CCDカメラ（１）のレンズ系（４）に歪みがあ
る場合で、上記視線ｅからの光が画素3rに入射する場
合、これを補正しなければCCDカメラ（１）は、第３図
の鎖線で示す視線ｆの方向から光が入射したと誤って認
知することになる。そこで画素3rに入射する光は、光源
ａに対して角度βの視線ｅからのものであると、データ
処理にて校正すればよい。
光軸ａに対する様々な角度の視線に対応する固体センサ
（２）の画素の座標を求めて、校正が完了する。即ち、
例えば、CCDカメラ（１）のレンズ系（４）に歪みがあ
る場合で、上記視線ｅからの光が画素3rに入射する場
合、これを補正しなければCCDカメラ（１）は、第３図
の鎖線で示す視線ｆの方向から光が入射したと誤って認
知することになる。そこで画素3rに入射する光は、光源
ａに対して角度βの視線ｅからのものであると、データ
処理にて校正すればよい。
本例では、CCDカメラに関して説明したが、他の１次
元、２次元の光センサに応用できる事はいうまでもな
い。
元、２次元の光センサに応用できる事はいうまでもな
い。
［発明の効果］ 本発明によれば、CCDカメラの前方で、三次元測定機
により駆動されて測定される光源の移動による視線の光
軸に対する角度は、１視線における光源の移動距離が長
いほど正確に、確実に、しかも、秒以下の微小な角度で
もって測定される。従って、固体センサの画素数が1000
×1000以上などの高解像度のCCDカメラであっても、こ
れの固体センサの歪みなどの校正が高精度で行なえるよ
うになる。
により駆動されて測定される光源の移動による視線の光
軸に対する角度は、１視線における光源の移動距離が長
いほど正確に、確実に、しかも、秒以下の微小な角度で
もって測定される。従って、固体センサの画素数が1000
×1000以上などの高解像度のCCDカメラであっても、こ
れの固体センサの歪みなどの校正が高精度で行なえるよ
うになる。
また、CCDカメラを固定し、その前方で光源を三次元
測定機などの位置決め装置で三次元方向に移動させるだ
けでよいのでCCDカメラを高精度に回転させるような高
価で、特別な設備が必要でなく、既存の三次元測定機が
使用できるため設備的に有利なCCDカメラの校正が実行
できる。
測定機などの位置決め装置で三次元方向に移動させるだ
けでよいのでCCDカメラを高精度に回転させるような高
価で、特別な設備が必要でなく、既存の三次元測定機が
使用できるため設備的に有利なCCDカメラの校正が実行
できる。
第１図は、本発明に係る校正方法の実施装置例の概略を
示す図、第２図は第１図におけるCCDカメラの固体セン
サの正面図、第３図は固体センサとその入射光の関係を
示す図である。 第４図はCCDカメラにおける固体センサと入射光の関係
を示す図、第５図は従来のCCDカメラの校正方法を説明
すための校正装置の概略を示す図である。 （１）……CCDカメラ、（２）……固体センサ、 （３）……画素、（５）……光源、 （６）……三次元測定機、ａ……光軸、 ｅ……視線。
示す図、第２図は第１図におけるCCDカメラの固体セン
サの正面図、第３図は固体センサとその入射光の関係を
示す図である。 第４図はCCDカメラにおける固体センサと入射光の関係
を示す図、第５図は従来のCCDカメラの校正方法を説明
すための校正装置の概略を示す図である。 （１）……CCDカメラ、（２）……固体センサ、 （３）……画素、（５）……光源、 （６）……三次元測定機、ａ……光軸、 ｅ……視線。
Claims (1)
- 【請求項１】固定されたCCDカメラの前方で、位置決め
装置で支持された点状の光源を、CCDカメラの固体セン
サの１画素に光源の中心の光が入射するように、１視線
上の離隔２点間で移動させる工程を、CCDカメラの光軸
を含む複数の視線上で行ない、光源を移動させた複数の
視線の各々の、CCDカメラの光軸に対する角度を位置決
め装置の位置の情報から求め、この求められた角度デー
タに基づいて、CCDカメラへの光の入射角と固体センサ
の画素の対応関係を校正することを特徴とするCCDカメ
ラの校正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02335749A JP3095411B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Ｃｃｄカメラの校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02335749A JP3095411B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Ｃｃｄカメラの校正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04200196A JPH04200196A (ja) | 1992-07-21 |
| JP3095411B2 true JP3095411B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=18292036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02335749A Expired - Fee Related JP3095411B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Ｃｃｄカメラの校正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095411B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4095491B2 (ja) | 2003-05-19 | 2008-06-04 | 本田技研工業株式会社 | 距離測定装置、距離測定方法、及び距離測定プログラム |
| JP4969279B2 (ja) | 2007-03-22 | 2012-07-04 | 本田技研工業株式会社 | 位置検出方法および位置検出装置 |
| CN110196019A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-03 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种激光传感器标定装置及其标定方法 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP02335749A patent/JP3095411B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04200196A (ja) | 1992-07-21 |
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