JP5278728B2 - 距離画像センサの校正装置及び校正方法 - Google Patents
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Description
移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正装置であって、
第1平面と当該第1平面とは異なる第2平面とを有して構成される校正指標の位置情報、所定位置において静止状態にある前記移動体の位置情報、及び当該校正指標の姿勢情報が三次元基準座標系において既知の状態であり、
前記検出範囲内に設置された当該校正指標が含まれる距離画像データである校正対象データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取部と、
前記校正対象データに基づいて、前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの平面を前記三次元基準座標系において特定する平面特定部と、
特定された前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算部と、
前記三次元基準座標系における前記姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算部と、を備える点にある。
前記平面特定部が、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定すると好適である。
前記校正指標が、前記第1平面と前記第2平面とが交差する交差部を有すると共に、少なくとも前記第1平面及び前記第2平面の内の一方の平面端部と前記交差部とが交差する交点を、前記三次元基準座標系における既知の位置に有して構成され、
前記平面特定部が、さらに、前記交差部と交差する前記平面端部を特定するものであり、さらに、
前記平面特定部で特定された前記第1平面及び前記第2平面及び前記平面端部の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する交点座標演算部と、
前記三次元基準座標系における前記位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算部と、を備えることができる。
前記校正指標が、さらに前記第1平面及び前記第2平面とは異なる第3平面を有すると共に、これら3つの平面が交差する交点を有して構成され、
前記平面特定部が、さらに前記第3平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記平面特定部で特定された前記第1平面、前記第2平面及び前記第3平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する交点座標演算部と、
前記三次元基準座標系における前記位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算部と、を備えることができる。
前記校正対象データから、前記第1平面と前記第2平面とに属する距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部が、さらに前記第3平面に属する距離情報を抽出し、
前記平面特定部が、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定する構成とすることができる。
移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正方法であって、
前記移動体を三次元基準座標系における所定位置において静止させる移動体設置工程と、
第1平面と当該第1平面とは異なる第2平面とを有して構成される校正指標を、静止状態にある前記移動体との位置情報、及び当該校正指標の姿勢情報が三次元基準座標系において特定された状態で前記検出範囲内に設置する校正指標設置工程と、
前記移動体が前記所定位置に静止する状態で前記距離画像センサにより生成され、前記校正指標が含まれる距離画像データである校正対象データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取工程と、
前記校正対象データに基づいて、前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの平面を前記三次元基準座標系において特定する平面特定工程と、
特定された前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算工程と、を備える点にある。
前記校正指標が、さらに前記第1平面及び前記第2平面とは異なる第3平面を有し、
前記平面特定工程が、さらに前記第3平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記平面特定部で特定された前記第1平面、前記第2平面及び前記第3平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する交点座標演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算工程と、を備えることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、二次元の距離画像データを生成する距離画像センサを校正する校正装置に関するものである。ここで、距離画像センサとは、所定の基準座標系の原点を基準として、所定の視野内での方位ごとの距離を測定するセンサである。つまり、一般的な画像センサが画素ごとに輝度値などを有して濃淡画像としての二次元データを形成するのに対し、距離画像センサは画素ごとに距離値(距離画像データ)を有して距離画像としての二次元データ形成する。つまり、二次元画像平面の各画素について、輝度値ではなく、いわゆる奥行き情報が対応しているような二次元データとして形成される。各画素は、基準座標の原点からの方位と距離とを情報として持つことから、基準座標の原点からのベクトル量の集まりが、距離画像データということができる。
XT軸回りに右回転 : XS軸回りに左回転
YT軸回りに右回転 : YS軸回りに右回転
ZT軸回りに右回転 : ZS軸回りに左回転
図5は、平面Π1の垂直軸vを回転軸とする回転(パン角)を示しており、
図6は、平面Π1の水平軸hを回転軸とする回転(チルト角)を示しており、
図7は、平面Π1の法線nを回転軸とする回転(ロール角)を示している。
上述したように、距離画像センサ20が有する取り付け誤差には、位置に関する誤差(並進誤差)と、姿勢に関する誤差(回転誤差)とが存在する。距離画像センサ20によって得られる画像に対しては、回転誤差による影響の方が大きいため、上記第1実施形態では、回転誤差を校正する技術について詳述した。しかし、当然ながら距離画像センサ20が車両40に搭載された状態において当該距離画像センサ20の姿勢及び位置、即ち座標系の回転及び並進に関する情報を取得して距離画像データが補正されることが好ましい。そこで、第2実施形態では回転誤差に加えて、並進誤差を校正する技術について説明する。第2実施形態では、座標系の回転及び並進に関する情報を取得することを、距離画像センサ20の校正と称する。以下、並進誤差の校正について詳述し、回転誤差の校正については、上述した通りであるので、適宜説明を省略する。
第2実施形態においては、第1平面P1及び第2平面P2の内の一方の平面端部LE1又はLE2をエッジ検出手法などによって検出することによって交点PIを特定した。しかし、距離画像センサ30の解像度や、校正指標30が設置される環境によっては、エッジ検出の誤差が多くなる場合がある。そこで、第3実施形態においては、より確実に並進誤差を校正できる実施形態について説明する。
上記、各実施形態においては、主としてアクティブ型の距離画像センサにおいて好適な校正装置及び校正方法について説明した。距離画像センサには、CCDやCISなどにより取得された濃淡画像をステレオ画像処理することによって距離情報を取得して距離画像を生成するようなパッシブ型の構成のものも存在する。このような濃淡画像を用いる距離画像センサの場合には、校正指標の特徴点の検出が容易となるように、校正指標に模様を描いておくと好適である。
2:距離情報抽出部
3:平面特定部
4:法線ベクトル演算部
5:回転量演算部
7:交点座標演算部
8:並進量演算部
10:校正演算部(校正装置)
20:距離画像センサ
30:校正指標
40:移動体
LE1、LE2:平面端部
P1:第1平面
P2:第2平面
P3:第3平面
PI:交点
PL:交差部
V:検出範囲
Claims (10)
- 移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態とし、前記移動体を三次元基準座標系における所定位置において静止して配置させてから校正する距離画像センサの校正装置であって、
前記距離画像センサの検出範囲内に設置されるとともに、第1平面と、当該第1平面とは異なる第2平面と、前記第1平面及び第2平面が交差する交差部と、前記第1平面にて前記交差部と交差する第1の平面端部と、前記第2平面にて前記交差部と交差する第2の平面端部と、前記交差部・第1の平面端部・第2の平面端部が交差する交点とを有する校正指標と、
距離画像データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取部と、
前記距離画像データに基づいて、前記校正指標の前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの平面、及び前記交点を前記三次元基準座標系において特定する平面特定部と、
特定された前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算部と、
前記三次元基準座標系における前記校正指標の姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算部と、
前記三次元基準座標系における交点の交点座標を演算する交点座標演算部と、
前記三次元基準座標系における前記校正指標の位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算部と、
前記回転量と、前記並進量とを用いて、校正データを生成する校正データ生成部と、
を備える距離画像センサの校正装置。 - 前記距離画像データから、前記校正指標の位置情報と前記移動体の位置情報と前記校正指標の姿勢情報とに基づいて前記第1平面と前記第2平面とに属する前記距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部をさらに備え、
前記平面特定部は、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定する請求項1に記載の距離画像センサの校正装置。 - 前記校正指標は、前記交差部を、前記三次元基準座標系における既知の位置に有して構成され、
前記平面特定部は、さらに、前記交差部と交差する前記第1の平面端部、及び前記第2の平面端部を特定するものであり、さらに、
前記交点座標演算部は、前記平面特定部で特定された前記第1平面、前記第2平面、前記第1の平面端部、及び前記第2の平面端部の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する請求項1に記載の距離画像センサの校正装置。 - 前記校正指標は、さらに前記第1平面及び前記第2平面とは異なる第3平面を有すると共に、これら3つの平面が交差する交点を有して構成され、
前記平面特定部は、さらに前記第3平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記交点座標演算部は、前記平面特定部で特定された前記第1平面、前記第2平面及び前記第3平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する請求項1又は2に記載の距離画像センサの校正装置。 - 前記距離画像データから、前記第1平面と前記第2平面とに属する距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部は、さらに前記第3平面に属する距離情報を抽出し、
前記平面特定部は、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定する請求項4に記載の距離画像センサの校正装置。 - 前記第1平面及び前記第2平面は、互いに直交する平面である請求項1〜5の何れか一項に記載の距離画像センサの校正装置。
- 前記第1平面、前記第2平面及び前記第3平面は互いに直交する請求項4又は5に記載の距離画像センサの校正装置。
- 前記校正指標が有する平面の内の少なくとも1つは、前記三次元基準座標系における1つの軸に対して直交又は平行する状態で設置される請求項1〜7の何れか一項に記載の距離画像センサの校正装置。
- 移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正方法であって、
前記移動体を三次元基準座標系における所定位置において静止させる移動体設置工程と、
前記距離画像センサの検出範囲内に設置されるとともに、第1平面と、当該第1平面とは異なる第2平面と、前記第1平面及び第2平面が交差する交差部と、前記第1平面にて前記交差部と交差する第1の平面端部と、前記第2平面にて前記交差部と交差する第2の平面端部と、前記交差部・第1の平面端部・第2の平面端部が交差する交点とを有する校正指標を、静止状態にある前記移動体との位置情報、及び当該校正指標の姿勢情報が三次元基準座標系において特定された状態で前記検出範囲内に設置する校正指標設置工程と、
前記移動体が前記所定位置に静止する状態で前記距離画像センサにより生成され、前記校正指標が含まれる距離画像データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取工程と、
前記距離画像データに基づいて、前記校正指標の前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの平面、及び前記交点を前記三次元基準座標系において特定する平面特定工程と、
特定された前記第1平面及び前記第2平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算工程と、
前記三次元基準座標系における交点の交点座標を演算する交点座標演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記校正指標の位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算工程と、
前記回転量と、前記並進量とを用いて、校正データを生成する校正データ生成工程と、を備える距離画像センサの校正方法。 - 前記校正指標は、さらに前記第1平面及び前記第2平面とは異なる第3平面を有し、
前記平面特定工程は、さらに前記第3平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記交点座標演算工程は、前記平面特定工程で特定された前記第1平面、前記第2平面及び前記第3平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する請求項9に記載の距離画像センサの校正方法。
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