JP4973879B2 - カメラの光軸調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、カメラの光軸調整方法に関し、より特定的には、ターゲットを利用してカメラの光軸調整を行うカメラの光軸調整方法に関する。

近年、車両周辺の画像を取得するためにカメラを搭載した車両が存在する。例えば、車線認識や先行車両認識等の用途のため、車両前方の画像を取得するためのカメラが搭載される。このようなカメラを車両に搭載する場合、当該カメラを車両に取り付ける時に、機械的要因や制御技術的要因によって、車両進行方向に対してカメラの光軸方向に取り付け公差が生じる。カメラの光軸方向に公差が存在する場合、ピントが合った精度の高い画像を得ることができない。そのため、車両の製造工場やディーラー等において、車両毎にカメラの光軸調整が行われる。この光軸調整の方法として、例えば、特許文献１に記載のように、車両との位置関係が予め規定されたターゲットをカメラで撮影する方法が知られている。特許文献１に記載の光軸調整方法では、白部と黒部とを有するターゲットをカメラによって撮影し、ターゲットの中心とカメラの光軸中心が一致するように、補正量を求めている。
特開２００５−１４３０４０号公報

しかしながら、上述したような光軸調整方法では従来から以下に示す問題点があった。上記車両に搭載されるカメラは、良好な画像を撮影するために、画像を撮影する際、明るい場所や暗い場所等、撮影環境に応じて電子シャッターやゲイン等の露光を自動的に調整するのが一般的である。その一方で、カメラの光軸調整を行う各工場等の撮影環境は、一様ではない。従って、カメラは、カメラの光軸調整の際、各工場等の撮影環境に応じて露光制御を行う。例えば、ターゲットの背景が暗い場合、カメラはターゲットの背景を明るくしようと露光制御を行う。この場合、ターゲットの白部が飽和してしまい、撮影した画像の白部の領域が広がってしまう場合がある。図６は、実環境におけるターゲットと、ターゲットの白部が飽和したため白部の領域が広がって撮影された撮像画像とを示した図である。図６（ａ）は、実環境における撮影環境を含むターゲットを示し、図６（ｂ）は、撮影環境を含むターゲットをカメラで撮影した場合の撮像画像を示す。図６において、ターゲット２１、ターゲット２１の白部２２、ターゲット２１の黒部２３、及び撮影環境の背景部２４が示されている。図６（ｂ）に示されるように、カメラで撮影された画像では、実際の白部２２の境界を示す破線を超えて白部２２の領域が黒部２３の領域にまで広がっている。このため、ターゲット２１の白部２２と黒部２３との境界を正確に認識できなくなってしまっている。以下、上記のような問題が発生する原因について、図７を参照して説明する。

図７は、撮影環境によってターゲットの白部の領域が飽和して黒部の領域にまで広がることの原因を説明するための説明図である。図７では、正常時（Ａ）及び異常時（Ｂ）において、カメラにより撮影された画像（ａ）及びその場合の各画素の輝度値（ｂ）が示されている。なお、各画素の輝度値は８ビットで示される。図７（Ａａ）では、正常時のカメラにより撮影された画像が示されている。図７（Ａａ）に示されるように、正常時の画像では、ターゲット２１の白部２２と黒部２３との境界が明瞭に認識可能になっている。図７（Ａｂ）では、図７（Ａａ）におけるターゲット２１の中心付近を撮影したカメラの画素を取り出し、取り出された各画素の画素値（輝度値）が示されている。図７（Ａｂ）において、各数値は、各画素の輝度値を示している。図７（Ａｂ）に示されるように、ターゲット２１の白部２２と黒部２３とでは、画素の輝度値が異なり、ターゲット２１の白部２２に相当する画素は輝度値が高く、ターゲット２１の黒部２３に相当する画素は輝度値が低くなっている。また、ターゲット２１の白部２２と黒部２３との境界に相当する画素は、白部２２の輝度値と黒部２３の輝度値との間の輝度値になっている。従って、各画素の輝度値を取得し、各輝度値の違い（輝度値の変化）に基づいてターゲット中心を求めることができる。

一方、図７（Ｂａ）では、異常時（白部２２が飽和した状態）においてカメラにより撮影された画像が示されている。図７（Ｂａ）に示されるように、異常時の画像では、ターゲット２１の白部２２と黒部２３との境界が明瞭に認識可能になっていない。すなわち、カメラにより撮影された白部２２が、実際のターゲット２１の白部２２よりも拡大され、黒部２３の領域にまで広がっている。図７（Ｂｂ）では、図７（Ｂａ）におけるターゲット２１の中心付近を撮影したカメラの画素を取り出し、取り出された各画素の画素値（輝度値）が示されている。図７（Ｂｂ）において、図７（Ａｂ）と同様、各数値は、各画素の輝度値を示している。図７（Ｂｂ）おいても、ターゲット２１の白部２２と黒部２３とでは、画素の輝度値が異なり、ターゲット２１の白部２２に相当する画素は輝度値が高く、ターゲット２１の黒部２３に相当する画素は輝度値が低くなっている。しかしながら、実際のターゲット２１の白部２２と黒部２３との境界部分に相当する画素の輝度値が、ターゲット２１の白部２２に相当する画素の輝度値と、同じ値になっている。これは、各画素は最大輝度値を有しており、実際には、白部２２に相当する画素及び境界部分に相当する画素が、この最大輝度値を超えているからである。このため、図７（Ｂｂ）に示されるように、白部２２及び境界部分に相当する画素の輝度値は、最大輝度値２５５を示している。従って、白部２２と境界部分との輝度値が最大輝度値に達することにより、白部２２と黒部２３との境界を明瞭に認識することができなくなり、ターゲット２１のターゲット中心を正確に求めることができなくなる。

上記のように、白部２２と黒部２３との境界を明瞭に認識することができなくなる理由は、以下による。すなわち、カメラは、撮影環境の明るさに応じて、電子シャッターやゲイン等の露光制御を自動で行う。より具体的には、カメラは、撮影した場合の全画素の輝度値の平均が、予め設定された目標平均輝度となるように、電子シャッターやゲイン等を自動で調整する。例えば、撮影環境が比較的暗い場合、カメラは、画像全体が明るくなるように（目標平均輝度に近くなるように）、シャッタースピードを遅くしたり、ゲインを大きくしたりする。この場合、各画素の輝度値は、露光制御が行われない場合に比べて、高くなる。白部２２、黒部２３、及び白部２２と黒部２３との境界部分に相当する画素の輝度値も、露光制御が行われない場合に比べて、高くなる。従って、白部２２の輝度値は、より高くなり、上記最大輝度値を超えてしまう。また、白部２２と黒部２３との境界部分に相当する画素の輝度値も、最大輝度値に達する場合がある。従って上述したように、白部２２と黒部２３との境界部分の輝度値が、白部２２の輝度値と同じになってしまい、白部２２と黒部２３との境界を明瞭に認識することができなくなる。

一方、撮影環境の背景部２４が比較的明るい場合、カメラは、画像全体が暗くなるように（目標平均輝度に近くなるように）、シャッタースピードを速くしたり、ゲインを小さくしたりする。この場合、各画素の輝度値は、露光制御が行われない場合に比べて、低くなる。従って、白部２２と黒部２３との境界部分及び黒部２３の輝度値も、露光制御が行われない場合に比べて低くなる。これにより、黒部２３の輝度値と境界部分の輝度値とが近い値になる場合がある。従って、黒部２３が白部２２の領域まで広がってしまい、白部２２と黒部２３との境界を明瞭に認識することができなくなる。

以上のような理由により、ターゲット２１の白部２２と黒部２３との境界を認識できなくなってしまい、ターゲット２１の中心を正確に求めることができなくなっている。ターゲット２１の中心を正確に求めることができなければ、光軸調整の精度が悪くなってしまう。

それ故、本発明の目的は、精度の高いカメラの光軸調整方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。すなわち、本発明は、第１領域と該第１領域よりも輝度の低い第２領域との２つの領域を持つターゲットを撮影環境に配置し、該ターゲットを撮影することによって車両に搭載されたカメラの光軸を調整する光軸調整方法である。本発明の光軸調整方法では、撮影環境の背景部の輝度に応じて、上記第１領域と上記第２領域との境界の少なくとも一部に、上記背景部の輝度と略等しい輝度を有する所定の幅の第３領域を設ける。そして、上記ターゲットを上記カメラで撮影することによって、カメラの光軸調整を行う。

この発明によれば、カメラにより撮影した画像において、第１領域が第２領域にまで拡大すること、又は第２領域が第１領域に拡大することを防止することができる。従って、ターゲットの第１領域と第２領域との境界を明瞭にすることができ、ターゲット中心を正確に求めることができるため、カメラの光軸調整を精度よく行うことができる。

本発明において、背景部の輝度が所定の輝度よりも高い場合、第１領域と第２領域との境界の第２領域側に、背景部の輝度と略等しい輝度を有する所定の幅の第３領域を設けてもよい。また、背景部の輝度が上記所定の輝度よりも低い場合、第１領域と第２領域との境界の第１領域側に、第３領域を設けてもよい。

上記によれば、背景部の輝度が所定の輝度よりも高い場合、ターゲットの第１領域と第２領域との境界の第２領域の内側に、背景部の輝度と略等しい輝度を有する第３領域を設ける。これにより、カメラにより撮影した画像において、第２領域が第１領域にまで拡大することを防止することができる。また、背景部の輝度が所定の輝度よりも低い場合、ターゲットの第１領域と第２領域との境界の第１領域の内側に、背景部の輝度と略等しい輝度を有する第３領域を設ける。これにより、カメラにより撮影した画像において、第１領域が第２領域にまで拡大することを防止することができる。従って、ターゲットの第１領域と第２領域との境界を明瞭にすることができ、ターゲット中心を正確に求めることができるため、カメラの光軸調整を精度よく行うことができる。

本発明において、上記所定の幅は、上記ターゲットを上記カメラで撮影した場合の上記第３領域の幅が略１画素の大きさとなる広さであってもよい。

上記によれば、ターゲット中心をより正確に求めることができる。

本発明において、第３領域は、上記背景部の輝度と略等しい輝度を有するテープであってもよい。

上記によれば、簡単な方法でターゲット中心を正確に求めることができる。

本発明において、上記所定の輝度は、第１領域の輝度と第２領域の輝度との平均の輝度であってもよい。

上記によれば、背景部の輝度が、第１領域と第２領域との輝度の平均より高いか低いかによって第３領域を設ける位置を定めることができる。

本発明において、上記第１領域は白色であり、上記第２領域は黒色であってもよい。

上記によれば、光軸調整を行うターゲットとして、白部と黒部とを有するターゲットを使用することができる。

この発明によれば、カメラにより撮影した場合のターゲットの第１領域と第２領域との境界を明瞭にすることができる。これにより、ターゲット中心を正確に求めることができ、カメラの光軸調整を精度よく行うことができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して、説明する。本発明に係る光軸調整方法では、ターゲットの白部又は黒部の境界に所定の輝度と大きさを有する領域を設け、該領域、ターゲット、及びターゲットを取り巻く環境の輝度が所定の関係を満たすように予め調整される。ここではまず、カメラの光軸調整を行うための環境について簡潔に説明した後、本発明の光軸調整方法について、説明する。

（カメラの光軸調整環境）
図１は、工場において車載カメラの光軸調整を行う場合に、車載カメラからターゲットを含む撮影環境を見た様子を示した図である。図２は、ターゲットと車両及び車載カメラとの位置関係を模式的に示した図である。図２（ａ）は、ターゲットと車両を横から見た図であり、図２（ｂ）は、ターゲットと車両を上方から見た図である。

図１に示されるように、車載カメラ１１の光軸調整を行う撮影環境には、３つのターゲット１が配置されている。ターゲット１は、白部２と、黒部３とが格子状に配置されている。また、車載カメラ１１から撮影環境を見た場合に、撮影環境の背景部４が撮影される。撮影環境の背景部４は、例えば、ほぼ均一な色（輝度）の幕が用いられ、車両１０から見た場合にターゲット１の背後に、車載カメラ１１の撮影範囲より大きくなるように設置される。また、ターゲット１を固定するためのバー５が、撮影環境に配置されている。なお、図１では、黒部３が灰色のパターンで塗りつぶされているが、実際には黒部３は一様な黒色（輝度が低い）である。

車載カメラ１１は、車両１０の前方を撮影するように車両に搭載され、車室内の所定位置（例えば運転席の上部）に配設される。また、図２に示されるように、車載カメラ１１を搭載した車両１０は、工場内の撮影環境に３つのターゲット１と所定の位置関係で配置され、これらの位置関係が測定される。

ここで、車載カメラ１１を車両１０に搭載する際、機械的要因や制御技術的要因から公差が生じる。図３は、ターゲット１を車載カメラ１１で撮影した場合に取得される画像の一部を示した図である。上記公差がない場合、３つのターゲット１のうち中央に配置されたターゲット１の中心と車載カメラ１１の光軸中心とは一致する。しかしながら、図３に示されるように、上記公差が生じるため、ターゲット１のターゲット中心と車載カメラ１１の光軸中心とは位置がずれている。図３では、ターゲット中心は、車載カメラ１１の光軸中心に対して、横方向（ｘ軸方向）及び縦方向（ｙ軸方向）にずれている。また、車載カメラ１１が光軸中心を中心として僅かに回転して車両１０に設置されることにより、光軸中心の位置とターゲット中心の位置とがずれる場合もある。この位置のずれを正確に求めることにより、ターゲット中心と光軸中心とを一致させるための補正量を車載カメラ１１に学習させる。以上のようにして、車載カメラ１１の光軸調整が行われる。従って、車載カメラ１１によりターゲット１を撮影した場合に、ターゲット１のターゲット中心を正確に求めることが必要であるが、ターゲット中心を求める際に正確に求めることができない場合がある。例えば、撮影環境によってターゲット１の白部２の領域が飽和して黒部３の領域にまで広がる場合がある。

（本発明の光軸調整方法の説明）
次に、本発明の実施形態に係る光軸調整方法について、詳細に説明する。上述したように、車載カメラ１１は、撮影環境に応じて露光制御を自動で行うため、白部２及び白部２と黒部３との境界部分の輝度値が最大輝度値に達し、白部２が黒部３の領域にまで広がってしまう場合がある。このため、ターゲット１の白部２と黒部３との境界を正確に認識することができなくなり、光軸調整の精度が低くなる場合がある。また、同様の理由により、黒部３が白部２の領域にまで広がる場合もある。従って、本発明では、白部２又は黒部３が他の領域にまで広がらないようにするために、ターゲットの白部又は黒部の境界に所定の輝度を有するテープを貼り付ける。図４は、本発明の実施形態に係る光軸調整方法において、ターゲットの白部又は黒部の領域に所定の輝度を有するテープを貼り付けた様子を示した図である。図４（ａ）は、撮影環境の背景部が暗い場合に所定の輝度を有するテープを貼り付けた様子を示した図であり、図４（ｂ）は、撮影環境の背景部が明るい場合に所定の輝度を有するテープを貼り付けた様子を示した図である。

撮影環境の背景部４の輝度が比較的低い場合、上述のような白部２の領域が黒部３の領域にまで拡大される現象（以下、このような現象を「白飛び」という）が生じないために、テープ６を白部２の領域に貼り付ける。すなわち、図４（ａ）に示されるように、白部２と黒部３の境界の白部２側（白部２の縁）に所定の幅ｄ（ｍｍ）のテープ６が貼り付けられる。より具体的には、テープ６の一方の縁が白部２と黒部３との境界線と一致するように、テープ６を白部２の領域に貼り付ける。また、本実施形態では、背景部４の輝度が比較的低い場合とは、背景部４の輝度＜（白部２の輝度＋黒部３の輝度）／２を満たす場合である。すなわち、背景部４の輝度が白部２の輝度と黒部３の輝度との平均よりも低い場合である。また、背景部４の輝度は、白部２の輝度よりも低く、かつ、黒部３の輝度よりも高い。また、テープ６の輝度は、背景部４の輝度と略等しく設定される。さらに、テープ６の幅ｄは、車載カメラ１１で撮影された場合に、１から３画素程度、好ましくは、１画素程度を占める大きさである。ここで、テープ６の幅ｄが１画素程度の大きさというのは、ターゲット１を車載カメラ１１で撮影した場合の撮像面において、テープ６に相当する部分の（テープ６の）幅方向の長さが、車載カメラ１１の画素の当該方向の長さと略等しいことを意味する。例えば、幅ｄは標準的な撮影環境においては、数（ｍｍ）程度である。上述の関係を式で表すと以下のようになる。
黒部３の輝度 ＜ 背景部４の輝度 ＜ 白部２の輝度 ・・・式（１）
テープ６の輝度≒背景部４の輝度 ・・・式（２）
０．５画素 ＜ ｄ ＜１．５画素 ・・・式（３）
以下、上記条件について、その理由を詳細に説明する。

まず、式（１）について、説明する。車載カメラ１１の光軸調整を行う撮影環境において、車載カメラ１１によりターゲット１を撮影した場合の画像では、背景部４の領域が大半を占め、ターゲット１の白部２及び黒部３の領域は、背景部４の領域に比べて小さい。このため、撮影した画像全体の平均輝度は、背景部４の輝度値にほぼ等しくなり、背景部４の輝度によって車載カメラ１１は露光制御を行う。

ここで、背景部４の輝度が、黒部３の輝度と同等又は黒部３の輝度よりも低い場合を想定する。この場合、車載カメラ１１は、背景部４の輝度が低いため、上述したように、画像全体が明るくなるように（目標平均輝度に近づくように）、露光制御を行う。このため、撮影された画像において、白部２に相当する画素、及び白部２と黒部３の境界部分に相当する画素の輝度値は、露光制御が行われない場合に比べて高くなる。そうすると、白部２に相当する画素の輝度値が、最大輝度値よりも高くなる場合がある。また、白部２と黒部３との境界部分に相当する画素も、最大輝度値に達する場合がある。このようにして、白部２の領域が黒部３の領域にまで拡大され（白飛びが発生し）、白部２と黒部３との境界を明瞭に認識することができなくなる。以上のようなことから、上述のような白飛びが発生しないようにするためには、背景部４の輝度を、黒部３の輝度よりも高くする必要がある。

一方、背景部４の輝度が、白部２の輝度と同等又は白部２の輝度よりも高い場合、以下の理由により、黒部３の領域が白部２の領域にまで拡大される場合（以下、このような現象を「黒つぶれ」という）がある。すなわち、この場合、車載カメラ１１は、背景部４の輝度が高いため、上述したように、画像全体が暗くなるように（目標平均輝度に近づくように）、露光制御を行う。このため、撮影された画像において、黒部３に相当する画素、及び白部２と黒部３の境界部分に相当する画素の輝度値は、露光制御が行われない場合に比べて低くなる。そうすると、黒部３に相当する画素及び白部２と黒部３との境界部分に相当する画素の輝度値が近くなる場合がある。このため、黒つぶれが発生し、白部２と黒部３との境界を明瞭に認識することができなくなる。以上のようなことから、上述のような黒つぶれが発生しないようにするためには、背景部４の輝度を、白部２の輝度よりも低くする必要がある。

次に、テープ６の輝度が式（２）のように設定される理由、及びテープ６を白部２の縁に貼り付ける理由について説明する。撮影環境の背景部４の輝度が比較的低い場合（背景部４の輝度＜（白部２の輝度＋黒部３の輝度）／２の場合）、上述したように、車載カメラ１１が露光制御を行うことによって、白飛びが発生する場合がある。このため、背景部４と同等の輝度を有するテープ６を白部２と黒部３との境界の白部２側に貼り付ける。この場合、白部２の領域は、車載カメラ１１の露光制御により、最大輝度値を超える場合がある。一方、白飛びによる影響がない場合、テープ６の輝度は背景部４の輝度と略等しいため、テープ６に相当する画素の輝度値は、目標平均輝度に近くなる。実際には、白部２とテープ６との境界部分に相当する画素の輝度値は、最大輝度値に達する場合があり、白飛びが発生する場合がある。しかしながら、テープ６の幅が１画素程度に設定されるため、白部２の領域がテープ６を超えて黒部３にまで拡大することはない。従って、背景部４の輝度が低い場合において、テープ６を白部２の縁に貼り付けることにより、白飛びを抑制することができる。

さらに、テープ６の幅ｄが小さすぎる場合（例えば、１／１０画素程度の大きさの場合）、白部２の領域はテープ６の領域を飛び越えて黒部３にまで拡大される場合がある。従って、テープ６の幅ｄはある程度の大きさが必要である。逆に、テープ６の幅ｄが大きすぎる場合、テープ６と黒部３との境界において黒つぶれが発生する場合がある。従って、テープ６の幅ｄは、車載カメラ１１で撮影した場合に、１画素程度の大きさになるように設定される。なお、テープ６の幅ｄは、画素サイズ、車載カメラ１１からターゲット１までの距離、及び車載カメラ１１の焦点距離に基づいて、算出される。

次に、図４（ｂ）を参照して、撮影環境の背景部４の輝度が比較的高い場合について説明する。背景部４の輝度が比較的高い場合、上述のような黒部３の領域が白部２の領域にまで拡大される現象（黒つぶれ）が生じないために、テープ６を黒部３の領域に貼り付ける。すなわち、図４（ｂ）に示されるように、白部２と黒部３の境界の黒部３側（黒部３の縁）に幅ｄ（ｍｍ）のテープ６が貼り付けられる。より具体的には、テープ６の一方の縁が白部２と黒部３との境界線と一致するように、テープ６を黒部３の領域に貼り付ける。また、本実施形態では、背景部４の輝度が比較的高い場合とは、背景部４の輝度＞（白部２の輝度＋黒部３の輝度）／２を満たす場合である。すなわち、背景部４の輝度が白部２の輝度と黒部３の輝度との平均よりも高い場合である。上述と同様、各部の輝度、及びテープ６の幅ｄは、上述と同様、式（１）から式（３）を満たす。

撮影環境の背景部４の輝度が比較的高い場合、テープ６を黒部３の領域に貼り付けることによって、黒つぶれを抑制することができる。すなわち、上述したように、車載カメラ１１は、背景部４が明るい場合、撮影した場合の画像全体を暗くするように（目標平均輝度に近づくように）露光制御を行うため、黒つぶれが発生する場合がある。しかしながら上述と同様、１画素程度のテープ６の領域が存在することにより、黒部３の領域がテープ６の領域に拡大することはあっても、黒部３の領域が白部２の領域にまで拡大することはない。従って、白部２と黒部３との境界が明瞭になり、ターゲット中心を正確に求めることができる。

なお、各部の輝度は、例えば、輝度計を用いて測定され、それぞれの輝度が上記条件を満たすように設定される。具体的には、上記のような関係を満たすように、背景部４及びテープ６の輝度が選択される。

以上のようにして規定された環境にてターゲットを車載カメラ１１で撮影することにより、光軸調整が行われる。図５は、光軸調整の処理の流れを示したフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、車載カメラ１１は、ターゲット１及び撮影環境の背景部４を撮影し、全画素の輝度値の平均が予め設定された目標平均輝度の範囲内になるように、シャッターを制御する。ステップＳ１０１において、車載カメラ１１は、シャッター制御を行い、ステップＳ１０２において、平均輝度が目標平均輝度の範囲内か否かの判定が行われる。車載カメラ１１は、平均輝度が目標平均輝度の範囲内でない場合（判定結果がＮｏの場合）、処理をステップＳ１０１に戻し、シャッター制御を行う。判定結果がＹｅｓの場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。

ステップＳ１０３において、車載カメラ１１により撮影された画像からターゲット１の認識が行われる。ターゲット１の認識は、例えば、パターンマッチングやエッジ検出等の従来の方法により行われる。次にステップＳ１０４の処理が実行される。

ステップＳ１０４において、ターゲット１を認識したか否かの判定が行われる。ターゲット１を認識できた場合、次にステップＳ１０５の処理が実行される。ターゲット１を認識できなかった場合、処理をステップＳ１０３に戻す。

ステップＳ１０５において、ターゲット１のターゲット中心が求められる。ターゲット中心の求め方には様々な方法があるが、例えば、以下の方法により求められる。すなわち、ターゲット１を撮影した各画素において、１つの画素を中心として、その画素の左上に位置する複数の画素（例えば４画素）と右下に位置する複数の画素との輝度値の和から、左下に位置する複数の画素と右上に位置する複数の画素との輝度値の和を引いた値を、当該画素の評価値として算出する。そして、ターゲット１を撮影した各画素について、上記評価値を算出し、評価値が最も大きな画素の位置をターゲット中心として求める。次にステップＳ１０６の処理が実行される。

ステップＳ１０６において、車載カメラ１１の取り付け公差のための補正値が算出される。補正値は、ステップＳ１０５で求められたターゲット中心の位置、撮影環境におけるターゲット１の高さｈ１、車載カメラ１１の高さｈ２、車載カメラ１１からターゲット１までの距離Ｌ、車載カメラ１１の画素サイズ、車載カメラ１１の焦点距離、車載カメラ１１のロール角等に基づいて算出される。

以上のようにして、白部２の輝度、黒部３の輝度、テープ６の輝度及び背景部４の輝度が調整されることにより、車載カメラ１１で撮影した場合に２つの領域の境界を明瞭にすることができ、白部２又は黒部３が飽和しないようになる。このため、ターゲット中心を正確に求めることができ、光軸調整を正確に行うことができる。

なお、本実施形態では、白部と黒部とが格子状に配置されたターゲットを用いたが、輝度の異なる２つの領域を有するターゲットであれば、どのような色でも形でも構わない。例えば、ターゲットの中心に円形の白部が形成され、ターゲットのその他の領域が黒部により形成されてもよい。この場合、車載カメラ１１により境界の明瞭な円が撮影された撮像画像が取得され、撮像画像の円の中心をターゲット中心（光軸中心を一致させるべき点）として求めることによって、光軸調整が行われる。つまり、予め定められた形状の白部がターゲットに配置され、ターゲットの白部以外の黒部と白部との境界が明瞭な画像が車載カメラ１１により撮影されれば、その形状を認識することによって、光軸中心を一致させるべき点を正確に求めることができる。また、白部と黒部との境界の全体にテープを貼り付ける必要はなく、白部と黒部との境界の一部にテープを貼り付けてもよい。例えば、図４では、四角形である白部の４辺が黒部に囲まれている場合、ターゲット中心に近い方の２辺にのみ、テープが貼り付けられている。また、同様に図４に示される場合において、当該２辺のターゲット中心周辺の一部にのみ（例えばターゲット中心から各辺の中点の位置まで）テープを貼り付けてもよい。また、例えば、白部２が輝度の高い青色の領域に置き換えられ、背景部４及びテープ６がそれよりも輝度の低い青色の背景部に置き換えられることによって、上記式（１）から式（３）を満たす環境が構築されてもよい。

また、テープ６の幅ｄは、式（３）に示されるように、車載カメラ１１で撮影した場合にテープ６に相当する画素が１画素程度に設定されるが、２から３画素程度に設定されてもよい。図５のターゲット中心を求めるステップＳ１０５の処理において、ターゲット中心を求めるために、１つの画素を中心としてその周辺（左上、右下、右上、右下）の各４画素の輝度値に基づいて、各画素の評価値が算出される。従って、テープ６の幅ｄは、４画素よりも小さければよい。すなわち、テープ６の幅ｄは、評価値の算出の際に用いられる周辺画素の個数に相当する大きさよりも小さい値に設定される。

また、本実施形態では、テープ６の輝度は背景部４の輝度と略等しいとしたが、背景部４の輝度に対してある程度の範囲であればよい。例えば、テープ６の輝度は、背景部４の輝度に対して８０％から１２０％程度、好ましくは、９０％から１１０％程度の範囲であってもよい。なお、テープ６の輝度が背景部４の輝度と完全に等しくてもよいことはいうまでもない。

また、本実施形態では、背景部４の輝度が白部２と黒部３との輝度の平均よりも低いか高いかによって、テープ６を白部２の領域に貼るか、黒部３の領域に貼るかを決定したが、背景部４の輝度が白部２と黒部３との輝度の平均と完全に等しい場合は、白部２と黒部３のどちらに貼ってもよい。

また、本実施形態では、テープ６を白部２又は黒部３の内側に貼り付けたが、他の実施形態では、予めターゲットに白部及び黒部とは異なる第３の領域を、背景部の輝度に応じて白部又は黒部の内側に設け、第３の領域の幅及び輝度が上述した関係を満たすように設定されてもよい。

また、他の実施形態では、背景部４の輝度を輝度計を用いて測定し、背景部４の輝度が予め定められた輝度値より低いか高いかによって、テープ６を白部２の内側に貼るか、黒部３の内側に貼るかを決定してもよい。この場合において、背景部４の輝度が、予め定められた輝度値よりも低い場合、テープ６を白部２の内側に貼りつける。また、背景部４の輝度が、予め定められた輝度値よりも高い場合、テープ６を黒部３の内側に貼りつける。これにより、背景部４が比較的暗い場合において、車載カメラ１１で撮影した場合に、白飛びを防止することができ、背景部４が比較的明るい場合において、車載カメラ１１で撮影した場合に、黒つぶれを防止することができる。

以上のように、本発明では、精度の高いカメラの光軸調整方法を提供することができ、例えば、車両に搭載されるカメラの光軸調整方法を提供することができる。

工場において車載カメラの光軸調整を行う場合に、車載カメラからターゲットを含む撮影環境を見た様子を示した図 ターゲットと車両及び車載カメラとの位置関係を模式的に示した図 ターゲットを車載カメラで撮影した場合に取得される画像の一部を示した図 本発明の実施形態に係る光軸調整方法において、ターゲットの白部又は黒部の領域に所定の輝度を有するテープを貼り付けた様子を示した図 光軸調整の処理の流れを示したフローチャート 実環境におけるターゲットと、ターゲットの白部が飽和したため白部の領域が広がって撮影された撮像画像とを示した図 撮影環境によってターゲットの白部の領域が飽和して黒部の領域にまで広がることの原因を説明するための説明図

符号の説明

１、２１ ターゲット
２、２２ 白部
３、２３ 黒部
４、２４ 背景部
５ バー
６ テープ
１０ 車両
１１ 車載カメラ

Claims (6)

1. 第１領域と該第１領域よりも輝度の低い第２領域との２つの領域を有するターゲットを撮影環境に配置し、該ターゲットを撮影することによってカメラの光軸を調整する光軸調整方法であって、
   前記撮影環境の背景部の輝度に応じて、前記第１領域と前記第２領域との境界の少なくとも一部に、前記背景部の輝度と略等しい輝度を有する所定の幅の第３領域を設け、
   前記ターゲットを前記カメラで撮影することによって行う、カメラの光軸調整方法。
2. 前記背景部の輝度が所定の輝度よりも高い場合、前記第１領域と前記第２領域との境界の前記第２領域側に、前記第３領域を設け、
   前記背景部の輝度が前記所定の輝度よりも低い場合、前記第１領域と前記第２領域との境界の前記第１領域側に、前記第３領域を設けることを特徴とする、請求項１に記載のカメラの光軸調整方法。
3. 前記所定の幅は、前記ターゲットを前記カメラで撮影した場合の前記第３領域の幅が略１画素の大きさとなる広さであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のカメラの光軸調整方法。
4. 前記第３領域は、前記背景部の輝度と略等しい輝度を有するテープであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のカメラの光軸調整方法。
5. 前記所定の輝度は、前記第１領域の輝度と前記第２領域の輝度との平均の輝度であることを特徴とする、請求項２に記載のカメラの光軸調整方法。
6. 前記第１領域は白色であり、前記第２領域は黒色であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のカメラの光軸調整方法。

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