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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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
明する。
(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。
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。
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。
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。
元、2次元の光センサに応用できる事はいうまでもな
い。
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。
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。
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 |
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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 |
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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 |
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JPH04200196A (ja) | 1992-07-21 |
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