JP4948552B2 - カメラ校正装置、カメラ校正方法、カメラ校正プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
カメラ校正装置、カメラ校正方法、カメラ校正プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 Download PDFInfo
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Description
−f(Txcos(θ)+Tysin(θ)cos(φ)+Tzsin(θ)sin(φ))=x0(Tysin(φ)−Tzcos(φ)), (8)
f(Txsin(θ)−Tycos(θ)cos(φ)−Tzcos(θ)sin(φ))=y0(Tysin(φ)−Tzcos(φ)) (9)
が得られるので、式(8),(9)をそれぞれ式(6),(7)へ代入して整理すると、
(xj−x0)Tysin(φ)−(xj−x0)Tzcos(φ)−fhjsin(θ)sin(φ)=−xjhjcos(φ),(j=1,2), (10)
(yj−y0)Tysin(φ)−(yj−y0)Tzcos(φ)−fhjcos(θ)sin(φ)=−yjhjcos(φ),(j=1,2) (11)
を得る。さらに、式(10),(11)からそれぞれ
xj{(djcos(ω)−Ty)sin(φ)+Tzcos(φ)}=f{(djsin(ω)+Tx)cos(θ)−(djcos(ω)−Ty)sin(θ)cos(φ)+Tzsin(θ)sin(φ)}, (j=3,4) (15)
となる。ここで、式(8)を使うと、
−yj{(djcos(ω)−Ty)sin(φ)+Tzcos(φ)}=f{(djsin(ω)+Tx)sin(θ)+(djcos(ω)−Ty)cos(θ)cos(φ)−Tzcos(θ)sin(φ)}, (j=3,4) (17)
であるので、式(9)を使うと、
(yj−y0)Tysin(φ)−(yj−y0)Tzcos(φ)−fdj{sin(θ)sin(ω)+cos(θ)cos(φ)cos(ω)}=yjdjsin(φ)cos(ω), (j=3,4) (18)
となる。式(18)を整理すれば、
ステップ1:式(14)により回転角θを求める。
ステップ2:式(22)により回転角φを求める。
ステップ3:式(20)によりパラメータω求める。
ステップ4:式(16)により焦点距離fを求める。
ステップ5:式(23)によりカメラの視点位置(Tx,Ty,Tz)を求める。
ΔΩ2=Ω2−Ω1 (36)
は、図15に示されているように、カメラC1が想定する世界座標系XwYwZwに対して、カメラC2が想定する世界座標系X’wY’wZ’wのZw軸周りの回転角となる。
102,C1〜CM…カメラ
103…画像入力部
104…参照点調整部
105…参照点測定部
106…カメラ校正処理部
110…カメラ切替部
111…パラメータ変換処理部
Claims (8)
- 単眼または複数の画像入力装置を使って取得した画像から、その画像入力装置の内部情報と姿勢および位置を含む外部情報を校正する装置であって、
校正対象の画像入力装置を使って参照点の幾何情報が既知である参照物体を撮影して取得した画像において所定の2次元座標系を設定し、用意された参照点の2次元座標値を抽出する参照点抽出手段と、
前記参照点抽出手段において得られた参照点の中で、一部の参照点が特定の幾何拘束条件を満足するまで参照物体の姿勢または位置を調整する参照物体調整手段と、
前記参照物体調整手段によって調整された参照物体に対して、参照物体上の全ての参照点の3次元点が画像上の2次元座標系へ射影するときの透視投影条件から導出された計算に従って、参照点の幾何情報と2次元座標上で得た参照点の座標値から、前記画像入力装置の内部情報または外部情報を校正するカメラ校正計算手段と、を備え、
前記カメラ校正計算手段は、前記校正計算によって得た画像入力装置の内部情報または外部情報から校正外部情報を求め、該校正外部情報から評価外部情報を再算出し、前記校正外部情報と評価外部情報の誤差が所定の誤差より大きい場合には、評価外部情報を校正外部情報に置換して、画像入力装置の内部情報または所定の外部情報以外の外部情報を再計算し、校正外部情報と評価外部情報の間の誤差が所定の誤差より小さくなるまで、前記校正計算を反復する、ことを特徴とするカメラ校正装置。 - 前記参照物体は、互いに直交する垂直棒および水平棒を備えた校正撮影用の参照物体で構成され、
前記参照点抽出手段は、校正対象の画像入力装置を使って取得したその被写体の画像において画像座標系を設定し、前記垂直棒上の任意の点と直交する位置の点、並びに前記水平棒上の任意の点を参照点として、校正対象の画像入力装置を使ってその参照物体を撮影し、取得した画像において所定の2次元座標系を設定し、垂直棒上の任意の点と直交する位置の点、並びに水平棒上の任意の点の2次元座標値を抽出し、
前記参照物体調整手段は、前記参照点抽出手段において得られた参照点の中で、前記水平棒上の参照点が特定の幾何拘束条件を満足するまで、前記垂直棒と一体となって垂直棒を軸として水平棒を回転させる手段を備えた、
ことを特徴とする請求項1に記載のカメラ校正装置。 - 前記参照物体は、ある土台上の基準点を中心とした複数の円を構成する円盤と、その同心円の中心から伸びた同心円と垂直な棒とを備えた校正撮影用の参照物体で構成され、
前記参照点抽出手段は、校正対象の画像入力装置を使って取得したその被写体の画像において画像座標系を設定し、前記垂直棒上の任意の点と同心円の中心、並びに同心円中心を通過する所定の直線と同心円が交差する点を参照点として、校正対象の画像入力装置を使ってその参照物体を撮影し、取得した画像において所定の2次元座標系を設定し、垂直棒上の任意の点と同心円の中心、並びに同心円中心を通過する所定の直線と同心円が交差する点の2次元座標値を抽出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のカメラ校正装置。 - 単眼または複数の画像入力装置を使って取得した画像から、その画像入力装置の内部情報と姿勢および位置を含む外部情報を校正する方法であって、
参照点抽出手段が、校正対象の画像入力装置を使って参照点の幾何情報が既知である参照物体を撮影して取得した画像において所定の2次元座標系を設定し、用意された参照点の2次元座標値を抽出する参照点抽出ステップと、
参照物体調整手段が、前記参照点抽出ステップにおいて得られた参照点の中で、一部の参照点が特定の幾何拘束条件を満足するまで参照物体の姿勢または位置を調整する参照物体調整ステップと、
カメラ校正計算手段が、前記参照物体調整ステップによって調整された参照物体に対して、参照物体上の全ての参照点の3次元点が画像上の2次元座標系へ射影するときの透視投影条件から導出された計算に従って、参照点の幾何情報と2次元座標上で得た参照点の座標値から、前記画像入力装置の内部情報または外部情報を校正するカメラ校正計算ステップと、を備え、
前記カメラ校正計算ステップは、前記校正計算によって得た画像入力装置の内部情報または外部情報から校正外部情報を求め、該校正外部情報から評価外部情報を再算出し、前記校正外部情報と評価外部情報の誤差が所定の誤差より大きい場合には、評価外部情報を校正外部情報に置換して、画像入力装置の内部情報または所定の外部情報以外の外部情報を再計算し、校正外部情報と評価外部情報の間の誤差が所定の誤差より小さくなるまで、前記校正計算を反復する、ことを特徴とするカメラ校正方法。 - 前記参照物体は、互いに直交する垂直棒および水平棒を備えた校正撮影用の参照物体で構成され、
前記参照点抽出ステップは、校正対象の画像入力装置を使って取得したその被写体の画像において画像座標系を設定し、前記垂直棒上の任意の点と直交する位置の点、並びに前記水平棒上の任意の点を参照点として、校正対象の画像入力装置を使ってその参照物体を撮影し、取得した画像において所定の2次元座標系を設定し、垂直棒上の任意の点と直交する位置の点、並びに水平棒上の任意の点の2次元座標値を抽出し、
前記参照物体調整ステップは、前記参照点抽出ステップにおいて得られた参照点の中で、前記水平棒上の参照点が特定の幾何拘束条件を満足するまで、前記垂直棒と一体となって垂直棒を軸として水平棒を回転させる、
ことを特徴とする請求項4に記載のカメラ校正方法。 - 前記参照物体は、ある土台上の基準点を中心とした複数の円を構成する円盤と、その同心円の中心から伸びた同心円と垂直な棒とを備えた校正撮影用の参照物体で構成され、
前記参照点抽出ステップは、校正対象の画像入力装置を使って取得したその被写体の画像において画像座標系を設定し、前記垂直棒上の任意の点と同心円の中心、並びに同心円中心を通過する所定の直線と同心円が交差する点を参照点として、校正対象の画像入力装置を使ってその参照物体を撮影し、取得した画像において所定の2次元座標系を設定し、垂直棒上の任意の点と同心円の中心、並びに同心円中心を通過する所定の直線と同心円が交差する点の2次元座標値を抽出する、
ことを特徴とする請求項4に記載のカメラ校正方法。 - コンピュータに請求項4ないし6のいずれか1項に記載の各ステップを実行させるカメラ校正プログラム。
- 請求項7に記載のカメラ校正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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