WO2020053936A1 - カメラ設置支援装置及び方法並びに設置角度算出方法、並びにプログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a camera installation support apparatus and method, and an installation angle calculation method.
- the present invention also relates to a program and a recording medium.
- the target value is determined so as to cover the monitoring target area as efficiently as possible, and the installation is adjusted so that the installation angle matches the target value.
- Patent Document 1 discloses a calibration method for setting a mounting angle (installation angle) of a vehicle-mounted camera for monitoring around a vehicle to a desired value.
- a plurality of markers formed on the ground by irradiation from the light emitting device are photographed with a camera, the markers in the photographed image are recognized, and the mounting angle is determined based on the shape of the recognized markers, the distance between the markers, and the like. Calculate and correct the mounting angle based on the calculation result.
- Patent Document 1 has a problem that a light emitting device for forming a plurality of markers is required. Further, it is necessary to form a plurality of markers on the same plane. For example, when there are many obstacles such as furniture inside a building and a wide plane cannot be used, application is difficult.
- the installation support device includes: A projector that can be attached to a camera and irradiates light toward a plane to form a marker on the plane, From an image obtained by photographing the marker by the camera, a recognition unit that recognizes a marker in the image, In the image, the marker, an installation angle calculation unit that calculates an installation angle of the camera based on a distance between an intersection of the optical axis of the camera and the plane, A storage unit for storing a target value of the installation angle of the camera, An error calculating unit that compares the installation angle calculated by the installation angle calculation unit with a target value of the installation angle stored in the storage unit and calculates an error.
- An installation angle calculation method includes: Form a marker on the plane by irradiating light from the projector toward the plane, The marker formed on the plane is photographed by a camera, An installation angle of the camera is calculated based on a distance between the marker and an intersection of the optical axis of the camera and the plane in an image obtained by photographing.
- the installation angle can be calculated or adjusted even when the plane on which the marker is formed is relatively narrow.
- FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of a main body of the installation support device illustrated in FIG. 1.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the relative angle is adjusted so that a marker is formed at an intersection between the optical axis of the camera and the floor when the optical axis of the camera is perpendicular to the floor. It is a figure which shows the shift of the position of the marker formed when the optical axis of a camera is inclined with respect to the floor from the intersection of the optical axis of the camera and the floor.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a marker displacement on a floor surface and a marker displacement in a captured image.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the installation support device according to the first embodiment.
- FIG. 9 is a diagram illustrating a deviation of a marker position from an intersection between an optical axis of a camera and a floor when a position of a principal point of the lens is different from a rotation center of the camera.
- FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a position shift of a marker on a floor surface and a position shift of a marker in a captured image when a center of relative rotation of the projector is different from the example of FIG. 7.
- (A) and (b) are perspective views showing an optical axis of a camera and an optical axis of a projector according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 9 is a diagram of the optical axis of the camera and the optical axis of the projector according to Embodiment 2 as viewed from above.
- (A) And (b) is a figure which shows the position of the marker in a picked-up image.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a computer that forms a control unit of the installation support device.
- FIG. 1A and 1B show an installation support apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention, together with a camera 50.
- FIG. 1A is a diagram viewed from a front oblique direction
- FIG. 1B is a diagram viewed from a rear oblique direction.
- the camera 50 is attached to the ceiling 60, for example, as shown in FIGS. Specifically, the camera 50 is attached so as to photograph the floor surface 70 by an attachment member 62 fixed to the ceiling 60.
- the mounting member 62 has a rotation support portion 64, and the camera 50 is supported by the rotation support portion 64 and is rotatable around its rotation center B. By this rotation, the pan angle and The tilt angle can be adjusted.
- the pan angle is an angle around a straight line perpendicular to the floor 70, and the tilt angle is an inclination angle with respect to the straight line perpendicular to the floor 70.
- FIG. 2A shows a state in which the optical axis 55 of the camera is perpendicular to the floor surface 70
- FIG. 2B shows a state in which the optical axis 55 of the camera is inclined with respect to the floor surface 70.
- the tilt angle is indicated by a symbol ⁇ .
- the tilt angle ⁇ is zero.
- the camera 50 is adjusted so that the pan angle becomes a desired value (target value) and the tilt angle ⁇ is adjusted so as to become a desired value (target value) ⁇ r. Either the adjustment of the pan angle or the adjustment of the tilt angle may be performed first.
- the camera 50 has a female connector 52
- the installation support device 10 has a male connector 12.
- the male connector 12 is inserted into the female connector 52
- the installation support device 10 is fixed to the camera 50.
- FIG. 1 (b) shows a state where the male connector 12 is not inserted into the female connector 52
- FIG. 1 (a) shows a state where the male connector 12 is inserted into the female connector 52.
- the installation support device 10 includes a main body 20 and a projector 40, and the male connector 12 is provided on the main body 20.
- the projector 40 is composed of, for example, a laser pointer, projects a beam of light toward the floor surface 70, and forms a marker (light spot) 47 on the floor surface 70.
- the projector 40 is rotatably supported by the bearing unit 22 with respect to the main body unit 20, and is driven by a driving unit 160, which will be described later, to rotate around the shaft 24 of the bearing unit 22.
- the projector 40 Since the projector 40 is rotatable with respect to the main body 20, when the main body 20 is attached to the camera 50, the projector 40 is rotatable with respect to the camera 50, and Constitute the center of relative rotation.
- the optical axis 45 of the projector is a locus that the center of the light beam projected from the projector 40 traces.
- the optical axis 55 of the camera and the optical axis 45 of the projector are in the same vertical plane.
- the vertical plane referred to here is a plane perpendicular to the floor surface 70.
- a straight line passing through the rotation center B of the camera and perpendicular to the floor surface 70 is defined as a Z-axis
- a straight line in the vertical plane and orthogonal to the Z-axis is defined as a Y-axis.
- the side where the projector 40 is located is defined as the positive side.
- the above-mentioned vertical plane is constituted by the YZ plane.
- the tilt angle ⁇ is an angle of the optical axis 55 with respect to the Z axis in the YZ plane.
- the shaft 24 of the bearing portion 22 extends in a direction orthogonal to the YZ plane.
- the camera 50 captures an image of an intersection 57 between the optical axis 55 and the floor surface 70 and the vicinity thereof.
- the position in the photographing screen corresponding to the optical axis 55 of the camera is the position indicated by reference numeral OA in FIGS. 3A and 3B.
- the relative angle ⁇ is set so that the marker MK in the captured image coincides with the intersection OA. Adjusted.
- the relative angle ⁇ is an angle formed between the optical axis 45 of the projector and the optical axis 55 of the camera. In the state thus adjusted, the marker 47 is formed at the position of the intersection 57 as shown in FIG.
- the tilt angle ⁇ is adjusted.
- the camera 50 is rotated about the rotation center B while the relative angle ⁇ is kept constant. This rotation is performed such that the intersection 57 between the optical axis 55 of the camera and the floor surface 70 moves to the side where the projector 40 is located, that is, in the positive direction of the Y axis.
- the illustrated installation support device 10 is attached to the camera 50 when the camera 50 is installed, and is used for adjusting the tilt angle ⁇ and adjusting the relative angle ⁇ preceding it.
- the installation support apparatus 10 is detached from the camera 50 after the adjustment of the tilt angle of the camera 50. However, even after the adjustment of the tilt angle of the camera 50, It may be left attached.
- the main unit 20 of the installation support device 10 includes a control unit 100, a display unit 150, and a driving unit 160, as shown in FIG.
- the control unit 100 includes an interface unit 102, a recognition unit 104, a relative angle adjustment unit 106, an installation angle calculation unit 108, a storage unit 110, an error calculation unit 112, and a display control unit 114.
- the interface unit 102 is connected to the camera 50 and acquires an image generated by shooting with the camera 50.
- the recognition unit 104 receives the image acquired by the interface unit 102, recognizes the marker MK in the captured image, and grasps a deviation of the marker MK in the captured image from the intersection OA.
- the relative angle adjustment unit 106 makes the displacement zero based on the displacement of the marker MK in the captured image obtained when the optical axis 55 of the camera is perpendicular to the floor surface 70 (FIG. 2A). Thus, the relative angle ⁇ is adjusted. The adjustment is performed by operating the driving unit 160.
- the storage unit 110 stores the adjusted relative angle ⁇ as an “adjusted value”.
- the installation angle calculation unit 108 has a value obtained by adjusting the relative angle ⁇ , and performs shooting with the camera 50 when the optical axis 55 of the camera is in a direction other than the direction perpendicular to the floor surface 70.
- the tilt angle ⁇ is calculated from the position (deviation) of the marker MK in the image obtained in step (1).
- “the relative angle ⁇ is a value that has been adjusted” means that the relative angle ⁇ is adjusted to a different value after adjustment, as well as when the relative angle ⁇ is maintained without being changed. This includes the case where the value is returned to the adjusted value thereafter.
- the storage unit 110 also stores installation parameters generated by an installation parameter generation system (not shown).
- the installation parameters include a target value of an installation position (a position in a horizontal plane), a target value of a pan angle, and a target value of a tilt angle for covering the monitoring target area most effectively. It is determined through simulation or the like.
- “to cover most effectively” means that there is no blind spot, or that the blind spot is minimized, or that the influence of the blind spot is minimized for the purpose of photographing.
- the error calculator 112 compares the tilt angle ⁇ calculated by the installation angle calculator 108 with the target value ⁇ r of the tilt angle stored in the storage unit 110 to calculate an error.
- the display control unit 114 causes the display unit 150 to display the error calculated by the error calculation unit 112.
- the error may be displayed as, for example, “+3 degrees” or “ ⁇ 4 degrees” in characters. Alternatively or additionally, display using the size, color, etc. of the figure may be used.
- FIG. 1A shows a display surface 152 of the display unit 150. The operator can adjust the tilt angle (change or correct the installation angle by turning the camera 50 about the center of rotation B) while watching the error displayed on the display surface 152.
- FIG. 5 shows a state in which the relative angle ⁇ is adjusted so that a marker is formed at the intersection between the optical axis 55 of the camera and the floor 70 when the optical axis 55 of the camera is perpendicular to the floor 70.
- FIG. 6 shows a state in which the relative angle ⁇ has the same value as in FIG. 5 and the camera is tilted.
- the center of rotation B is on the optical axis 55 of the camera, and the center of relative rotation 24 in the YZ plane (the point of intersection between the center of relative rotation 24 and the YZ plane) is the projector.
- a straight line (a straight line in the YZ plane) passing through the rotation center B of the camera and perpendicular to the optical axis 55 of the camera.
- the position of the center (axis) 24 of the relative rotation of the projector moves with the rotation of the camera.
- the center of the relative rotation is Ao, and as shown in FIG. Let A be the center of relative rotation described above and B be the center of rotation of the camera when tilted with respect to the floor surface 70.
- the distance from the rotation center B to the intersection C is h
- the distance between the relative rotation center A and the rotation center B of the camera 50 is s.
- the distance s is a value determined by the structure of the camera 50 and the installation support device 10, and is known.
- the relative angle ⁇ is adjusted so that the marker MK in the captured image coincides with the intersection OA.
- the intersection (the position where the marker is formed) between the optical axis 45 of the projector and the floor surface 70 is located between the optical axis 55 of the camera and the floor surface 70. It matches the intersection C.
- the intersection E (the position where the marker is formed) between the optical axis 45 of the projector and the floor 70 is aligned with the optical axis 55 of the camera and the floor 70.
- the marker MK appears at a position shifted from the intersection OA in the captured image as shown in FIG. 3B.
- the displacement (distance DE) of the position E of the marker on the floor surface 70 is represented by a symbol d
- the displacement of the marker MK in the captured image is represented by a symbol p.
- the relative angle ⁇ is obtained from the angle (rotation amount) at which the projector 40 is rotated.
- a relative angle (adjusted value) ⁇ can be obtained by attaching a rotary encoder to a rotating part.
- the driving unit 160 is configured by a pulse motor
- the relative angle (adjusted value) ⁇ can be obtained from the number of pulses applied to the pulse motor.
- the distance h from the center of rotation A of the camera 50 to the floor surface 70 can be calculated from ⁇ and s by the following equation (8).
- FIG. 7 shows the relationship between the displacement d of the marker on the floor surface and the displacement p of the marker in the captured image. In FIG. 7, it is assumed that the principal point of the lens of the camera 50 coincides with the rotation center B.
- intersection S between the imaging plane of the camera 50 and the optical axis 55 is located behind the principal point B by the focal length f (in the direction opposite to the subject).
- the intersection of the straight line parallel to the line segment AB passing through the position E where the marker is formed and the optical axis 55 is defined as U, and the intersection point S passes through the straight line parallel to the line segment AB and the principal point B and the point E.
- T be the intersection with the straight line.
- the length of the line segment ST is p.
- the error calculation unit 112 calculates a difference (error) between the tilt angle ⁇ calculated as described above and the target value ⁇ r stored in the storage unit 110.
- the display control unit 114 causes the display unit 150 to display the calculated tilt angle error. The operator changes the tilt angle according to the displayed error. By repeating such processing and work, the tilt angle can be made closer to or equal to the target value.
- the installation support devices 10 are sequentially attached to the plurality of cameras and the tilt angle is adjusted one by one. That is, when the adjustment is completed for each camera, the installation support apparatus 10 is removed from the camera, attached to the next camera, and the same processing is performed. By doing so, the tilt angles of a plurality of cameras can be adjusted by one installation support device.
- FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure when adjusting the tilt angle of one camera using the installation support apparatus according to the first embodiment.
- step ST1 beam light is projected from the projector 40 toward the floor surface 70.
- the light is projected such that the marker 47 is formed on the floor surface 70.
- step ST2 the interface unit 102 acquires a captured image from the camera 50 and supplies the captured image to the recognition unit 104.
- step ST3 the recognition unit 104 recognizes the marker MK in the image, and transmits the image in which the marker has been recognized to the relative angle adjustment unit 106 and the installation angle calculation unit 108.
- step ST4 it is determined whether or not the adjustment of the relative angle ⁇ of the projector 40 with respect to the camera 50 has been completed. If not completed, the process proceeds to step ST5, and if completed, the process proceeds to step ST6.
- step ST5 the relative angle ⁇ is adjusted. Specifically, as shown in FIG. 2A, when the camera 50 is perpendicular to the floor surface 70, a marker 47 is formed at an intersection 57 between the optical axis 55 of the camera and the floor surface 70. Is adjusted as described above.
- the adjustment of the relative angle ⁇ is performed by the recognition unit 104 recognizing the marker MK in the captured image, and the relative angle adjustment unit 106 changing the angle required to match the position of the recognized marker MK to the position of the intersection OA. Is calculated, and the driving unit 160 is operated by the calculated angle change amount. When the driving unit 160 is operated, the angle at which the projector 40 has been rotated by the driving is accumulated, the adjusted relative angle ⁇ is obtained, and stored in the storage unit 110.
- step ST5 the operator starts adjusting the tilt angle ⁇ of the camera 50.
- This operation is performed so that the tilt angle ⁇ of the camera 50 matches the target value ⁇ r.
- the process is performed so that the error is eliminated or the error is reduced while observing the error displayed on the display unit 150 by the processing described below.
- step ST ⁇ b> 6 the installation angle calculation unit 108 calculates the tilt angle (measured value) ⁇ of the camera 50 using the position of the marker MK in the image (deviation from the intersection OA), and supplies the calculated tilt angle ⁇ to the error calculation unit 112.
- step ST7 the error calculation unit 112 compares the tilt angle ⁇ calculated by the installation angle calculation unit 108 with the target value ⁇ r of the tilt angle stored in the storage unit 110, calculates an error, and calculates the error. Send to
- step ST8 the display control unit 114 causes the display unit 150 to display the error received from the error calculation unit 112. For example, “+3 degrees” and “-4 degrees” are displayed.
- the operator changes the installation angle of the projector 40 according to the displayed error. For example, if the error is “+3 degrees”, the movement is made in a direction to decrease the installation angle (a direction to change in the minus direction).
- step ST9 the error calculator 112 determines whether the calculated error is less than a specified value. If the error is less than the specified value in step ST9, the process ends. If it is not less than the specified value, the process returns to step ST1 and repeats steps ST1 to ST9.
- steps ST1 to ST9 are repeated regardless of whether or not the operator changes the installation angle. If the operator changes the installation angle and the error changes, the displayed error is also updated. The operator continues to change the installation angle while watching the updated error.
- the error is less than the specified value, it may be displayed together. Then, the operator can recognize that the adjustment has been completed.
- either the pan angle adjustment or the tilt angle adjustment may be performed first.
- the following points may be considered in determining the order of the adjustment of the pan angle and the adjustment of the tilt angle.
- a marker needs to be formed on the floor even when the camera is tilted.
- the projector is positioned in the desired pan angle direction with respect to the camera (that is, the pan angle adjustment is completed).
- the marker may be formed on a wall surface or an obstacle instead of the floor.
- the tilt angle is adjusted in a state where the projector is positioned in a direction different from the desired pan angle with respect to the camera and the distance to a wall surface, an obstacle or the like is relatively long, and then the pan angle is adjusted. (Rotation in a desired direction) may be performed. By doing so, it is possible to adjust the tilt angle even when the available floor surface in the direction of the desired pan angle is relatively narrow.
- the principal point of the lens coincides with the center of rotation of the camera.
- the tilt angle can be calculated by the same processing.
- the center (24) of the relative rotation of the projector and the rotation center B of the camera are arranged on a straight line perpendicular to the optical axis 55 of the camera. If not, the tilt angle can be calculated by the same processing.
- h may be obtained, and s and h thus obtained may be used for the calculation of the equation (15) and the like.
- the distances t and u are values determined by the structures of the camera 50 and the installation support device 10, and are known.
- reference numeral Aa in FIG. 10 denotes a straight line passing through the rotation center B of the camera (not the center of relative rotation of the projector 40) and perpendicular to the optical axis 55 of the camera, and the optical axis 45 of the projector.
- s indicates the distance between the intersection Aa and the rotation center B of the camera. The intersection Aa and the distance s change with the change of the relative angle ⁇ .
- the floor surface in the above description may be read as a road surface, the ground, the outer wall surface of a building or the like, and the ceiling may be read as an outdoor structure (post, outer wall of a building) or the like.
- Embodiment 2 FIG.
- the installation support apparatus according to the first embodiment calculates an installation angle (tilt angle) in the vertical direction using the floor surface, and performs adjustment for matching the calculated tilt angle to a target value.
- the installation support apparatus according to the second embodiment calculates the horizontal installation angle (pan angle) of the surveillance camera using a wall surface, and performs adjustment to match the target angle.
- the installation support apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that of the installation support apparatus according to the first embodiment with reference to FIGS. 1A and 1B and FIG. However, the calculation in the installation angle calculation unit 108 is different.
- the camera 50 is fixed to the ceiling 60 in the same manner as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). However, different from the first embodiment, the camera 50 is attached so as to photograph the wall surface 80 as shown in FIGS. 11A and 11B and FIG. 11A and 11B are views of the camera 50 and the installation support device 10 facing the wall surface 80 viewed from the side, and FIG. 12 is a diagram of the camera 50 and the installation support device 10 viewed from above. is there.
- the optical axis 45 of the projector is in the same vertical plane as the optical axis 55 of the camera, and is inclined with respect to the optical axis 55 of the camera by an angle ⁇ .
- FIG. 11A shows a case where a vertical plane including the optical axis 55 of the camera and the optical axis 45 of the projector is perpendicular to the wall surface 80, and FIG. The case where it is inclined with respect to the wall surface 80 is shown.
- optical axes 55 and 45 are indicated by reference numerals 55 (a) and 45 (a), respectively, and intersections between the optical axes 55 and 45 and the wall surface 80 are 57 (a) and 47 (a). It is shown.
- optical axes 55 and 45 are indicated by 55 (b) and 45 (b), respectively, and intersections between the optical axes 55 and 45 and the wall surface 80 are indicated by 57 (b) and 47 (b). Have been.
- a chain line 55 (a) in FIG. 12 shows the optical axis of the camera in the state of FIG. 11 (a), and a dotted line 55 (b) in FIG. 12 shows the optical axis of the camera in the state of FIG. 11 (b).
- the optical axes 45 (a) and 45 (b) of the projector overlap the optical axes 55 (a) and 55 (b) of the camera.
- the distance between the intersection OA and the marker MK in the captured image depends on the distance between the intersection 57 and the intersection 47.
- the captured image in the state of FIG. 11A is as shown in FIG. 13A
- the captured image in the state of FIG. 11B is as shown in FIG. 13
- the distance p (b) between the intersection OA and the marker MK in FIG. 13B is longer than the distance p (a) between the intersection OA and the marker MK.
- the distance p between the intersection OA and the marker MK in the captured image is related to the pan angle ⁇ .
- the pan angle ⁇ in the state of FIG. 11A is defined as zero
- the distance p between the intersection OA and the marker MK in the captured image gradually increases as the absolute value of the pan angle ⁇ increases.
- a mathematical expression indicating the relationship between the pan angle ⁇ and the distance p between the intersection OA and the marker MK in the captured image is derived in the same manner as described in the first embodiment. Can be used to calculate the pan angle ⁇ from the distance p between the marker MK and the intersection OA between the optical axis 55 of the camera and the wall surface 80 in the captured image.
- the marker is formed on the floor surface or the wall surface
- the surface on which the marker is formed may be other than the floor surface or the wall surface, and may be any plane.
- the tilt angle or the pan angle is adjusted so as to match the target value.
- the angle to be adjusted may be an installation angle other than the tilt angle and the pan angle.
- a part or the whole of the control unit of the installation support device may be configured by a processing circuit.
- the processing circuit may be constituted by hardware or software, that is, may be constituted by a programmed computer.
- the processing circuit 200 includes a processor 210 and a memory 220.
- FIG. 14 also shows the display unit 150 and the driving unit 160 controlled by the processing circuit 200.
- the memory 220 stores a program for realizing the function of each unit of the control unit 100.
- the memory 220 also plays the role of the storage unit 110 of FIG.
- the processor 210 uses, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a microprocessor, a microcontroller, or a DSP (Digital Signal Processor).
- the memory 220 is, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Optical Memory), a semiconductor, or the like. Alternatively, a magneto-optical disk or the like is used.
- the processor 210 reads out and executes the program stored in the memory 220, thereby realizing the function of the control unit 100.
- the functions of the control unit 100 include display control on the display unit 150 and drive control on the drive unit 160 as described above.
- the installation support device of the present invention has been described above.
- the installation support method and the installation angle calculation method performed by the above-described installation support device also form part of the present invention.
- a program that causes a computer to execute the processing in the installation support apparatus, the installation support method, or the installation angle calculation method, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded also form a part of the present invention.
- the installation angle can be calculated using an arbitrary plane, so that the camera installation angle can be matched with the target value for the monitoring target area in any environment. Can be adjusted. Also, if the error of the actual value with respect to the target value of the installation angle is displayed, the operator can determine the direction and magnitude of the change by looking at the displayed error, and accordingly, the adjustment of the installation angle can be performed. Work becomes easy.
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Abstract
カメラ(50)の光軸(55)が平面(70)に対して垂直である状態でカメラの光軸と平面との交点にマーカ(47)が形成されるように、カメラに対する投射器(40)の相対角度(α)を定め、相対角度を変えることなく、カメラの設置角度(θ)を変えた状態で、平面に形成されるマーカをカメラで撮影し、撮影によって得られた画像内における、マーカと、画像内の交点との距離に基づいてカメラの設置角度を算出する。さらに、算出された設置角度の目標値に対する誤差を算出して表示する。マーカが形成される平面が比較的狭くても設置角度の算出或いは調整が可能である。
Description
本発明は、カメラ設置支援装置及び方法、並びに設置角度算出方法に関する。本発明はまた、プログラム及び記録媒体に関する。
監視カメラの設置に当たっては、カメラの設置角度を所望の値(目標値)に一致させる必要がある。目標値は、監視対象領域をできるだけ効率的にカバーするように定められており、設置に当たっては、設置角度が目標値に一致するように調整が行われる。
特許文献1には、車両周囲の監視のための車載カメラの取付角度(設置角度)を所望の値にするためのキャリブレーション方法が開示されている。この方法では、発光装置からの照射により地面に形成された複数のマーカをカメラで撮影し、撮影画像内のマーカを認識し、認識されたマーカの形状、相互間距離等に基づいて取付角度を算出し、算出結果に基づいて取付角度の補正を行う。
特許文献1に記載された方法は、複数のマーカを形成するための発光装置が必要であるという問題がある。また、複数のマーカを同一平面状に形成する必要があり、例えば、建物の内部のように家具等の障害物が多く、広い平面を利用することができない場合には適用が困難である。
本発明は、上記の課題を鑑み、マーカが形成される平面が比較的狭くても設置角度の算出或いは調整を可能にすることを目的とする。
本発明の一つの態様の設置支援装置は、
カメラに取り付けることが可能であって、平面に向けて光を照射し、前記平面にマーカを形成する投射器と、
前記カメラによって前記マーカを撮影することで得られた画像から、前記画像内のマーカを認識する認識部と、
前記画像内における、前記マーカと、前記カメラの光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する設置角度算出部と、
前記カメラの設置角度の目標値を記憶する記憶部と、
前記設置角度算出部によって算出された設置角度と前記記憶部に記憶されている設置角度の目標値とを比較し、誤差を算出する誤差算出部と
を有することを特徴とする。
カメラに取り付けることが可能であって、平面に向けて光を照射し、前記平面にマーカを形成する投射器と、
前記カメラによって前記マーカを撮影することで得られた画像から、前記画像内のマーカを認識する認識部と、
前記画像内における、前記マーカと、前記カメラの光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する設置角度算出部と、
前記カメラの設置角度の目標値を記憶する記憶部と、
前記設置角度算出部によって算出された設置角度と前記記憶部に記憶されている設置角度の目標値とを比較し、誤差を算出する誤差算出部と
を有することを特徴とする。
本発明の他の態様の設置角度算出方法は、
投射器から平面に向けて光を照射して前記平面にマーカを形成し、
前記平面に形成されるマーカをカメラで撮影し、
撮影によって得られた画像内における、前記マーカと、前記カメラの光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する
ことを特徴とする。
投射器から平面に向けて光を照射して前記平面にマーカを形成し、
前記平面に形成されるマーカをカメラで撮影し、
撮影によって得られた画像内における、前記マーカと、前記カメラの光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する
ことを特徴とする。
本発明によれば、マーカが形成される平面が比較的狭くても設置角度の算出或いは調整が可能である。
実施の形態1.
図1(a)及び(b)は本発明の実施の形態1の設置支援装置10をカメラ50とともに示す。このうち、図1(a)は前斜め方向から見た図であり、図1(b)は後ろ斜めから見た図である。
図1(a)及び(b)は本発明の実施の形態1の設置支援装置10をカメラ50とともに示す。このうち、図1(a)は前斜め方向から見た図であり、図1(b)は後ろ斜めから見た図である。
カメラ50は、例えば、図2(a)及び(b)に示すように、天井60に取り付けられる。具体的には、カメラ50は、天井60に固定された取付部材62により、床面70を撮影するように取り付けられる。取付部材62は、回動支持部64を有し、カメラ50は、回動支持部64に支持されて、その回動中心Bの回りに回動可能であり、この回動により、パン角及びチルト角を調整することができる。パン角は、床面70に垂直な直線の回りの角度であり、チルト角は床面70に垂直な直線に対する傾き角である。
図2(a)は、カメラの光軸55が床面70に垂直である状態を示し、図2(b)は、カメラの光軸55が床面70に対して傾いている状態を示す。図2(b)には、チルト角が符号θで示されている。図2(a)の状態ではチルト角θはゼロである。
カメラ50は、パン角が所望の値(目標値)になるように調整されるとともに、チルト角θが所望の値(目標値)θrとなるように調整される。パン角の調整とチルト角の調整はどちらを先に行っても良い。
天井60に対してカメラ50が固定される位置(水平面内での位置)の目標値、カメラ50のパン角の目標値及びチルト角の目標値は予め決定されているものとする。
図1(a)及び(b)に示すように、カメラ50は雌型コネクタ52を有し、設置支援装置10は、雄型コネクタ12を有する。
雄型コネクタ12が雌型コネクタ52に差し込まれることで、設置支援装置10がカメラ50に固定される。
雄型コネクタ12が雌型コネクタ52に差し込まれることで、設置支援装置10がカメラ50に固定される。
図1(b)は、雄型コネクタ12が雌型コネクタ52に差し込まれていない状態を示し、図1(a)は、雄型コネクタ12が雌型コネクタ52に差し込まれている状態を示す。
設置支援装置10は、本体部20と、投射器40とを有し、本体部20に上記の雄型コネクタ12が設けられている。
投射器40は、例えばレーザーポインタで構成され、床面70に向けてビーム状の光を投射し、床面70にマーカ(光点)47を形成する。
投射器40は、例えばレーザーポインタで構成され、床面70に向けてビーム状の光を投射し、床面70にマーカ(光点)47を形成する。
以下では、投射器40によって形成されるマーカ47が点状のものであり、投射器40から投射される光ビームが細い線状のものである場合を想定して説明する。
投射器40は、本体部20に対して軸受け部22により回動可能に支持されており、後述の駆動部160により駆動されて軸受け部22の軸24を中心として回動する。
投射器40は、本体部20に対して回動可能であるので、本体部20がカメラ50に取り付けられた状態では、投射器40は、カメラ50に対して回動が可能であり、軸24が相対的回動の中心を構成する。
投射器40を回動させることで、投射器40の光軸の方向を変更することが可能である。ここで、投射器の光軸45は、投射器40から投射される光ビームの中心が辿る軌跡である。
カメラの光軸55と投射器の光軸45とは同じ垂直平面内にある。ここで言う垂直平面は、床面70に対して垂直な平面である。
カメラの回動中心Bを通り床面70に垂直な直線をZ軸と定義し、上記の垂直平面内にあってZ軸に直交する直線をY軸と定義する。Y軸については、投射器40の位置する側を正側と定義する。このように定義した場合、上記の垂直平面はYZ平面で構成される。
上記のチルト角θはYZ平面内におけるZ軸に対する光軸55の角度である。
軸受け部22の軸24は、YZ平面に直交する方向に延びている。
カメラの回動中心Bを通り床面70に垂直な直線をZ軸と定義し、上記の垂直平面内にあってZ軸に直交する直線をY軸と定義する。Y軸については、投射器40の位置する側を正側と定義する。このように定義した場合、上記の垂直平面はYZ平面で構成される。
上記のチルト角θはYZ平面内におけるZ軸に対する光軸55の角度である。
軸受け部22の軸24は、YZ平面に直交する方向に延びている。
カメラ50は、その光軸55と床面70との交点57及びその周辺を撮影する。
カメラの光軸55(従って、光軸55と床面70との交点57)に対応する撮影画面内の位置は、図3(a)及び(b)に符号OAで示す位置であり、この位置は、カメラ50の構造、具体的には、光軸55と撮影面との位置関係から求めることが可能であり、従って既知である。
カメラの光軸55(従って、光軸55と床面70との交点57)に対応する撮影画面内の位置は、図3(a)及び(b)に符号OAで示す位置であり、この位置は、カメラ50の構造、具体的には、光軸55と撮影面との位置関係から求めることが可能であり、従って既知である。
後述のように、カメラの光軸55が床面70に垂直であるときに、図3(a)に示されるように、撮影画像内のマーカMKが交点OAに一致するように相対角度αが調整される。相対角度αは、投射器の光軸45とカメラの光軸55とが成す角度である。このように調整された状態では、図2(a)に示すように、交点57の位置にマーカ47が形成される。
相対角度αの調整の後、チルト角θの調整を行う。チルト角θの調整に当たっては、相対角度αを一定に保ったまま、カメラ50を回動中心Bを中心として回動させる。この回動は、カメラの光軸55と床面70との交点57が、投射器40の位置する側に即ちY軸の正方向に移動するように行われる。
図示の設置支援装置10は、カメラ50の設置に際して、カメラ50に取り付けられて、チルト角θの調整、及びそれに先立つ相対角度αの調整に用いられる。
以下では、設置支援装置10は、カメラ50のチルト角の調整の後でカメラ50から取り外されるものである場合を想定して説明するが、カメラ50のチルト角の調整の後も、カメラ50に取り付けられたままとされるものであっても良い。
以下では、設置支援装置10は、カメラ50のチルト角の調整の後でカメラ50から取り外されるものである場合を想定して説明するが、カメラ50のチルト角の調整の後も、カメラ50に取り付けられたままとされるものであっても良い。
設置支援装置10の本体部20は、図4に示すように、制御部100と、表示部150と、駆動部160とを有する。
制御部100は、インターフェイス部102と、認識部104と、相対角度調整部106と、設置角度算出部108と、記憶部110と、誤差算出部112と、表示制御部114とを有する。
インターフェイス部102は、カメラ50に接続され、カメラ50による撮影で生成された画像を取得する。
認識部104は、インターフェイス部102が取得した画像を受けて、撮影画像内のマーカMKを認識し、撮影画像内のマーカMKの交点OAからのずれを把握する。
相対角度調整部106は、カメラの光軸55が床面70に対して垂直である(図2(a))ときに得られる撮影画像におけるマーカMKのずれに基づいて、該ずれがゼロになるように、相対角度αを調整する。調整は、駆動部160を動作させることで行われる。
記憶部110は、調整後の相対角度αを、「調整された値」として記憶する。
設置角度算出部108は、相対角度αが調整された値のものであり、カメラの光軸55が床面70に対して垂直な方向以外の方向にあるときに、カメラ50で撮影を行うことで得られた画像内のマーカMKの位置(ずれ)から、チルト角θを算出する。
ここで、「相対角度αが調整された値のものである」とは、相対角度αを調整した後、変えることなく維持している場合のみならず、相対角度αを、調整後に異なる値にし、その後調整された値に戻した場合をも含む。
ここで、「相対角度αが調整された値のものである」とは、相対角度αを調整した後、変えることなく維持している場合のみならず、相対角度αを、調整後に異なる値にし、その後調整された値に戻した場合をも含む。
記憶部110はまた、図示されない設置パラメータ生成システムにより生成された設置パラメータを記憶する。
設置パラメータは、監視対象領域を最も効果的にカバーするための設置位置(水平面内での位置)の目標値、パン角の目標値、及びチルト角の目標値を含むものであり、例えば事前にシミュレーションなどを通じて決定されたものである。ここで「最も効果的にカバーする」とは、死角がないようすること、或いは死角が最も少ないようにすること、或いは撮影目的からして死角の影響が最も少ないようにすることを意味する。
設置パラメータは、監視対象領域を最も効果的にカバーするための設置位置(水平面内での位置)の目標値、パン角の目標値、及びチルト角の目標値を含むものであり、例えば事前にシミュレーションなどを通じて決定されたものである。ここで「最も効果的にカバーする」とは、死角がないようすること、或いは死角が最も少ないようにすること、或いは撮影目的からして死角の影響が最も少ないようにすることを意味する。
誤差算出部112は、設置角度算出部108で算出されたチルト角θと、記憶部110に記憶されたチルト角の目標値θrとを比較して誤差を算出する。
表示制御部114は、誤差算出部112で算出された誤差を表示部150に表示させる。
誤差は例えば文字により「+3度」、「-4度」等と表示されても良い。代わりに、或いはそれに加えて、図形の大きさ、色等を利用した表示であっても良い。
図1(a)には表示部150の表示面152が示されている。
操作者は、表示面152に表示される誤差を見ながら、チルト角の調整(回動中心Bを中心とするカメラ50の回動による設置角度の変更乃至修正)の作業を行うことができる。
誤差は例えば文字により「+3度」、「-4度」等と表示されても良い。代わりに、或いはそれに加えて、図形の大きさ、色等を利用した表示であっても良い。
図1(a)には表示部150の表示面152が示されている。
操作者は、表示面152に表示される誤差を見ながら、チルト角の調整(回動中心Bを中心とするカメラ50の回動による設置角度の変更乃至修正)の作業を行うことができる。
以下、相対角度調整部106における相対角度の調整及び設置角度算出部108におけるチルト角の算出、並びに誤差算出部112における誤差の算出方法を、図5及び図6を参照しながら説明する。
図5は、カメラの光軸55が床面70に垂直であるときにカメラの光軸55と床面70との交点にマーカが形成されるように相対角度αが調整された状態を示す。
図6は、相対角度αが図5と同じ値のものであり、且つカメラを傾けた状態を示す。
なお、回動中心Bは、カメラの光軸55上にあるものとし、YZ平面内での相対的回動の中心24(相対的回動の中心24とYZ平面との交点)が、投射器の光軸45上にあり、且つ、カメラの回動中心Bを通りカメラの光軸55に垂直な直線(YZ平面内の直線)上に位置するものとする。
図6は、相対角度αが図5と同じ値のものであり、且つカメラを傾けた状態を示す。
なお、回動中心Bは、カメラの光軸55上にあるものとし、YZ平面内での相対的回動の中心24(相対的回動の中心24とYZ平面との交点)が、投射器の光軸45上にあり、且つ、カメラの回動中心Bを通りカメラの光軸55に垂直な直線(YZ平面内の直線)上に位置するものとする。
投射器の相対的回動の中心(軸)24の位置は、カメラの回動に伴って移動する。
図5に示すように、カメラの光軸55が床面70に対して垂直であるときの、上記の相対的回動の中心をAoとし、図6に示すように、カメラの光軸55が床面70に対して傾いているときの、上記の相対的回動の中心をAとし、カメラの回動中心をBとする。
図5に示すように、カメラの光軸55が床面70に対して垂直であるときの、上記の相対的回動の中心をAoとし、図6に示すように、カメラの光軸55が床面70に対して傾いているときの、上記の相対的回動の中心をAとし、カメラの回動中心をBとする。
また、カメラの光軸55が床面70に垂直であるときの、カメラの光軸55と床面70との交点(図2(a)の57)をCとし、カメラを傾けたときの、カメラの光軸55と床面70との交点(図2(b)の57)をDとする。
さらに、カメラを傾けたときの、投射器の光軸45と床面70との交点(マーカ47が形成される位置)をE、相対的回動の中心Aを通り床面70に垂直な直線と、回動中心Bを通り線分DCに平行な直線との交点をF、相対的回動の中心Aを通り床面70に垂直な直線と、床面70との交点をGとする。
さらに、カメラを傾けたときの、カメラの光軸55と投射器の光軸45との交点をHとし、交点Hを通り線分DCに平行な直線と、線分AGとの交点をI、交点Hを通り線分DCに平行な直線と、線分BCとの交点をJとする。
さらに、カメラを傾けたときの、カメラの光軸55と投射器の光軸45との交点をHとし、交点Hを通り線分DCに平行な直線と、線分AGとの交点をI、交点Hを通り線分DCに平行な直線と、線分BCとの交点をJとする。
さらに、回動中心Bから上記の交点Cまでの距離をhとし、相対的回動の中心Aとカメラ50の回動中心Bとの距離をsとする。
距離sは、カメラ50及び設置支援装置10の構造で決まる値であり、既知である。
距離sは、カメラ50及び設置支援装置10の構造で決まる値であり、既知である。
上記のように、カメラ50が傾いていないときに、図3(a)に示されるように、撮影画像内のマーカMKが交点OAに一致するように相対角度αが調整されるので、そのように調整が行われた状態では、図5に示すように、投射器の光軸45と床面70との交点(マーカが形成される位置)は、カメラの光軸55と床面70との交点Cと一致する。
カメラ50が傾いているときは、図6に示すように、投射器の光軸45と床面70との交点(マーカが形成される位置)Eが、カメラの光軸55と床面70との交点Dからずれ、撮影画像においても図3(b)に示すように、マーカMKが交点OAからずれた位置に現れる。
床面70上でのマーカの位置Eのずれ(距離DE)を符号dで表し、撮影画像におけるマーカMKのずれを符号pで表す。
床面70上でのマーカの位置Eのずれ(距離DE)を符号dで表し、撮影画像におけるマーカMKのずれを符号pで表す。
図6において、△AEGと△AHIは相似関係にあるので、以下の式が成り立つ。
ここで、
式(3)を変形することで下記の式(4)が得られる。
また、△AGEが直角三角形であることから、以下の式(5)が成り立つ。
ここで、
式(4)、(2b)、(6)を式(5)に代入することで下記の式(7)が得られる。
相対角度αは、投射器40を回動させた角度(回動量)から求められる。例えば、回動する部分にロータリーエンコーダーを付けておくことで相対角度(調整された値)αを求めることができる。また、駆動部160がパルスモータで構成される場合、パルスモータに印加されたパルスの数から相対角度(調整された値)αを求めることができる。
また、カメラ50の回動中心Aから床面70までの距離hは、αとsとから、下記の式(8)で算出することができる。
図7は、床面上のマーカのずれdと、撮影画像内のマーカのずれpとの関係を示す。
図7では、カメラ50のレンズの主点が回動中心Bに一致するものとしている。
図7では、カメラ50のレンズの主点が回動中心Bに一致するものとしている。
カメラ50の撮像面と光軸55との交点Sは、主点Bから焦点距離fだけ後方(被写体とは反対の方向)にある。
マーカが形成される位置Eを通り線分ABに平行な直線と、光軸55との交点をUとし、交点Sを通り線分ABに平行な直線と、主点Bと点Eとを通る直線との交点をTとする。
さらに線分STの長さをpとする。
マーカが形成される位置Eを通り線分ABに平行な直線と、光軸55との交点をUとし、交点Sを通り線分ABに平行な直線と、主点Bと点Eとを通る直線との交点をTとする。
さらに線分STの長さをpとする。
カメラで撮影を行うとき、レンズの後方にある撮像面に像が結像され、画像となる。マーカが床面70上で交点Dから距離dだけずれた位置Eにあるとき、撮影画像内のマーカMKは、交点OAから距離pだけずれた位置に現れる。
ここで、△BSTと△BUEが相似関係にあることから、以下の式が成り立つ。
ここで、
式(11)を変形することで下記の式(12)が得られる。
式(12)を変形することで下記の式(13)が得られる。
式(13)を変形することで下記の式(14)が得られる。
式(14)を、式(7)に代入すると、以下の式(15)が求められる。
以上のように、式(15)の変数のうち、s、α、h、p及びfは既知又は別途算出可能であり、θが未知である。
上記の式(15)を用いることで、画像内での距離pからチルト角θを求めることができる。
上記の式(15)を用いることで、画像内での距離pからチルト角θを求めることができる。
誤差算出部112は、以上のようにして算出されたチルト角θと、記憶部110に記憶されている目標値θrとの差(誤差)を算出する。
表示制御部114は、算出されたチルト角の誤差を、表示部150に表示させる。
操作者は、表示された誤差に応じて、チルト角を変更する。
そのような処理及び作業を繰り返すことで、チルト角を目標値に近づけ、或いは一致させることができる。
表示制御部114は、算出されたチルト角の誤差を、表示部150に表示させる。
操作者は、表示された誤差に応じて、チルト角を変更する。
そのような処理及び作業を繰り返すことで、チルト角を目標値に近づけ、或いは一致させることができる。
複数のカメラの設置を行う場合には、設置支援装置10を複数のカメラに順次取り付けて1台ずつチルト角の調整を行う。即ち、各カメラについて調整が終わったら、設置支援装置10を当該カメラから取り外して、次のカメラに取り付けて、同様の処理を行う。このようにすることで、1台の設置支援装置で複数のカメラのチルト角の調整を行うことができる。
図8は、実施の形態1の設置支援装置を用いて1台のカメラのチルト角の調整を行う際の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップST1において、投射器40から床面70に向けてビーム状の光を投射する。光の投射は、マーカ47が床面70に形成されるように行われる。
ステップST2において、インターフェイス部102がカメラ50から撮影画像を取得し、認識部104に供給する。
ステップST3において、認識部104が、画像内のマーカMKを認識し、マーカが認識できた画像を相対角度調整部106及び設置角度算出部108に送信する。
次に、ステップST4において、投射器40のカメラ50に対する相対角度αの調整が完了しているか否かの判定を行う。
完了していなければ、ステップST5に進み、完了していれば、ステップST6に進む。
完了していなければ、ステップST5に進み、完了していれば、ステップST6に進む。
ステップST5において相対角度αの調整を行う。
具体的には、図2(a)に示すように、カメラ50が床面70に対して垂直であるときに、カメラの光軸55と床面70との交点57にマーカ47が形成されるように相対角度αが調整される。
具体的には、図2(a)に示すように、カメラ50が床面70に対して垂直であるときに、カメラの光軸55と床面70との交点57にマーカ47が形成されるように相対角度αが調整される。
相対角度αの調整は、撮影画像内のマーカMKを認識部104が認識し、相対角度調整部106が、認識されたマーカMKの位置を交点OAの位置に一致させるために必要な角度変更量を算出し、算出した角度変更量だけ、駆動部160を動作させることで行われる。
駆動部160を動作させる際、駆動により投射器40が回動した角度を累積して、調整後の相対角度αを求め、記憶部110に記憶させる。
駆動部160を動作させる際、駆動により投射器40が回動した角度を累積して、調整後の相対角度αを求め、記憶部110に記憶させる。
ステップST5の処理の後、操作者がカメラ50のチルト角θの調整を開始する。
この作業は、カメラ50のチルト角θが目標値θrに一致するように行なわれる。具体的には、以下に述べる処理により表示部150に表示される誤差を見ながら、誤差がなくなるように、或いは誤差がより小さくなるように行われる。
この作業は、カメラ50のチルト角θが目標値θrに一致するように行なわれる。具体的には、以下に述べる処理により表示部150に表示される誤差を見ながら、誤差がなくなるように、或いは誤差がより小さくなるように行われる。
ステップST6において、設置角度算出部108は、画像内におけるマーカMKの位置(交点OAからのずれ)を用いてカメラ50のチルト角(測定値)θを算出し、誤差算出部112に供給する。
ステップST7において、誤差算出部112は、設置角度算出部108で算出されたチルト角θと記憶部110に記憶されたチルト角の目標値θrとを比較し、誤差を算出し、表示制御部114に送信する。
次に、ステップST8において、表示制御部114は、誤差算出部112より受信した誤差を表示部150に表示させる。
例えば「+3度」、「-4度」と表示される。
操作者は、表示された誤差に応じて、投射器40の設置角度を変更する。
例えば誤差が「+3度」であれば、設置角度を小さくする方向(マイナス方向に変化させる方向)に動かす。
例えば「+3度」、「-4度」と表示される。
操作者は、表示された誤差に応じて、投射器40の設置角度を変更する。
例えば誤差が「+3度」であれば、設置角度を小さくする方向(マイナス方向に変化させる方向)に動かす。
ステップST9において、誤差算出部112は、算出した誤差が規定値未満かどうかを判定する。
ステップST9で、誤差が規定値未満であった場合、処理を終了する。
規定値以上であった場合、ステップST1に戻り、ステップST1~ST9を繰り返す。
ステップST9で、誤差が規定値未満であった場合、処理を終了する。
規定値以上であった場合、ステップST1に戻り、ステップST1~ST9を繰り返す。
ステップST9で誤差が規定値以上である限り、操作者が設置角度の変更を行うか否かに拘らず、ステップST1~ST9が繰り返される。
操作者が設置角度の変更を行って、誤差が変われば、表示される誤差も更新される。
操作者は、更新される誤差を見ながら設置角度の変更を続ける。
操作者が設置角度の変更を行って、誤差が変われば、表示される誤差も更新される。
操作者は、更新される誤差を見ながら設置角度の変更を続ける。
なお、誤差が規定値未満になったら、そのことを併せて表示しても良い。
そうすれば、操作者は、調整が完了したことを認識することができる。
そうすれば、操作者は、調整が完了したことを認識することができる。
上記のようにパン角の調整とチルト角の調整とはどちらを先に行っても良い。パン角の調整とチルト角の調整の順序の決定に当たり、以下の点を考慮しても良い。
上記の方法でチルト角の調整を行うには、カメラを傾けた際にも、マーカが床面に形成される必要がある。所望のパン角の方向に、比較的近い位置に壁面、障害物等がある場合、投射器をカメラに対して所望のパン角の方向に位置させた状態で(即ちパン角の調整を終えた状態で)、カメラのチルト角度変化させると、マーカが、床面ではなく、壁面、障害物の面に形成されてしまう場合がある。その場合、投射器をカメラに対して所望のパン角とは異なる、壁面、障害物等までの距離が比較的に長い方向に位置させた状態でチルト角の調整を行い、その後で、パン角の調整(所望の方向への回動)を行うこととすれば良い。
このようにすることで、所望のパン角の方向において利用できる床面が比較的狭い場合でも、チルト角の調整を行うことができる。
上記の方法でチルト角の調整を行うには、カメラを傾けた際にも、マーカが床面に形成される必要がある。所望のパン角の方向に、比較的近い位置に壁面、障害物等がある場合、投射器をカメラに対して所望のパン角の方向に位置させた状態で(即ちパン角の調整を終えた状態で)、カメラのチルト角度変化させると、マーカが、床面ではなく、壁面、障害物の面に形成されてしまう場合がある。その場合、投射器をカメラに対して所望のパン角とは異なる、壁面、障害物等までの距離が比較的に長い方向に位置させた状態でチルト角の調整を行い、その後で、パン角の調整(所望の方向への回動)を行うこととすれば良い。
このようにすることで、所望のパン角の方向において利用できる床面が比較的狭い場合でも、チルト角の調整を行うことができる。
上記の例では、図7において、レンズの主点がカメラの回動中心に一致するものとしたが、一致しなくても、同様の処理でチルト角の算出を行うことができる。
例えば、図9に示すようにレンズの主点が回動中心Bよりも距離gだけ前方の点Baに位置する場合には、式(10a)の代わりに、下記の式(16)を用いれば良い。
上記の例では、投射器の相対的回動の中心(24)と、カメラの回動中心Bとがカメラの光軸55に対して垂直な直線上に並んでいるものとしたが、並んでいない場合にも、同様の処理でチルト角の算出を行うことができる。
例えば、図10に示すように、投射器の相対的回動の中心(24)が、図10に示される位置(YZ平面内の位置)Abにある場合を考える。位置Abは、カメラの光軸55上にあってカメラの回動中心Bよりも距離tだけ前方の点Vを通り光軸55に垂直な直線上にあって、点Vから距離uだけ隔たっている。
この場合、
式(18)及び(19)で、距離t、uはカメラ50及び設置支援装置10の構造で決まる値であり、既知である。
また、図10の符号Aaは、(投射器40の相対的回動の中心ではなく、)カメラの回動中心Bを通りカメラの光軸55に垂直な直線と、投射器の光軸45との交点を示し、sは、上記の交点Aaとカメラの回動中心Bとの距離を示す。交点Aa及び距離sは、相対角度αの変化に伴って変化する。
また、図10の符号Aaは、(投射器40の相対的回動の中心ではなく、)カメラの回動中心Bを通りカメラの光軸55に垂直な直線と、投射器の光軸45との交点を示し、sは、上記の交点Aaとカメラの回動中心Bとの距離を示す。交点Aa及び距離sは、相対角度αの変化に伴って変化する。
上記の例では、カメラ50が屋内の天井60に取り付けられ、床面70にマーカを形成する場合を想定して説明したが、床面ではなく、壁面にマーカを形成する構成であっても良い。また、カメラが設置される場所は屋外であっても良い。その場合、上記の説明における床面を路面、地面、建物等の外壁面等と読み替え、天井を屋外の構造物(支柱、建物の外壁)等と読み替えれば良い。
実施の形態2.
上記の実施の形態1の設置支援装置は、床面を用いて垂直方向の設置角度(チルト角)を算出し、算出したチルト角を目標値に一致させるための調整を行うものであった。
実施の形態2の設置支援装置は、壁面を用いて、監視カメラの水平方向の設置角度(パン角)を算出し、目標値に一致させるための調整を行うものである。
上記の実施の形態1の設置支援装置は、床面を用いて垂直方向の設置角度(チルト角)を算出し、算出したチルト角を目標値に一致させるための調整を行うものであった。
実施の形態2の設置支援装置は、壁面を用いて、監視カメラの水平方向の設置角度(パン角)を算出し、目標値に一致させるための調整を行うものである。
実施の形態2の設置支援装置は、実施の形態1に関し、図1(a)及び(b)及び図4を参照して説明した構成の設置支援装置と同様の構成を有する。但し、設置角度算出部108における計算が異なる。
カメラ50は、図2(a)及び(b)で示したのと同様に天井60に固定される。但し、実施の形態1とは異なり、カメラ50は、図11(a)及び(b)、並びに図12に示すように、壁面80を撮影するように取り付けられる。
図11(a)及び(b)は壁面80に向けられたカメラ50及び設置支援装置10を側方から見た図であり、図12はカメラ50及び設置支援装置10を上方から見た図である。
図11(a)及び(b)は壁面80に向けられたカメラ50及び設置支援装置10を側方から見た図であり、図12はカメラ50及び設置支援装置10を上方から見た図である。
実施の形態1と同様に投射器の光軸45はカメラの光軸55と同じ垂直平面内にあり、カメラの光軸55に対して、角度αだけ傾いている。
図11(a)は、カメラの光軸55と投射器の光軸45とを含む垂直平面が、壁面80に対し垂直である場合を示し、図11(b)は、上記の垂直平面が、壁面80に対して傾いている場合を示す。
図11(a)では、光軸55、45がそれぞれ符号55(a)、45(a)で示され、光軸55、45と壁面80との交点が57(a)、47(a)で示されている。図11(b)では、光軸55、45がそれぞれ55(b)、45(b)で示され、光軸55、45と壁面80との交点が57(b)、47(b)で示されている。
図12の鎖線55(a)は、図11(a)の状態における、カメラの光軸を示す、図12の点線55(b)は、図11(b)の状態における、カメラの光軸を示す。図12では、投射器の光軸45(a)、45(b)はカメラの光軸55(a)、55(b)と重なっている。
光軸55に沿う、カメラ50から壁面80までの距離(カメラ50から交点57(57(a)、57(b))までの距離)、及び光軸45に沿う、投射器40から壁面80までの距離(投射器40から交点47(47(a)、47(b))までの距離)は、図11(a)の状態に比べて、図11(b)の方が長い。
従って、カメラの光軸55と壁面80との交点57(57(a)、57(b))と、投射器の光軸45と壁面80との交点(マーカが形成される位置)47(47(a)、47(b))との距離(垂直方向の距離)は、図11(a)の場合よりも、図11(b)の場合の方が長い。
このように、カメラの光軸55と壁面80との交点57と、投射器の光軸45と壁面80との交点47との距離は、パン角Φに応じて変わる。
従って、カメラの光軸55と壁面80との交点57(57(a)、57(b))と、投射器の光軸45と壁面80との交点(マーカが形成される位置)47(47(a)、47(b))との距離(垂直方向の距離)は、図11(a)の場合よりも、図11(b)の場合の方が長い。
このように、カメラの光軸55と壁面80との交点57と、投射器の光軸45と壁面80との交点47との距離は、パン角Φに応じて変わる。
撮影画像内における交点OAとマーカMKとの距離は交点57と交点47との距離に応じたものとなる。
例えば、図11(a)の状態での撮影画像は図13(a)の如くであり、図11(b)の状態での撮影画像は図13(b)の如くであり、図13(a)における交点OAとマーカMKとの距離p(a)よりも、図13(b)における交点OAとマーカMKとの距離p(b)の方が長い。
例えば、図11(a)の状態での撮影画像は図13(a)の如くであり、図11(b)の状態での撮影画像は図13(b)の如くであり、図13(a)における交点OAとマーカMKとの距離p(a)よりも、図13(b)における交点OAとマーカMKとの距離p(b)の方が長い。
以上のように、撮影画像内での交点OAとマーカMKとの距離pは、パン角Φに関係付けられている。
例えば、図11(a)の状態でのパン角Φをゼロと定義すれば、パン角Φの絶対値が大きくなるにつれて、撮影画像内での交点OAとマーカMKとの距離pが次第に大きくなる。
そのような関係を利用し、実施の形態1で説明したのと同様に、パン角Φと撮影画像内での交点OAとマーカMKとの距離pの関係を示す数式を導き出し、導き出された数式を利用して撮影画像内でのカメラの光軸55と壁面80との交点OAとマーカMKとの距離pから、パン角Φを算出することができる。
例えば、図11(a)の状態でのパン角Φをゼロと定義すれば、パン角Φの絶対値が大きくなるにつれて、撮影画像内での交点OAとマーカMKとの距離pが次第に大きくなる。
そのような関係を利用し、実施の形態1で説明したのと同様に、パン角Φと撮影画像内での交点OAとマーカMKとの距離pの関係を示す数式を導き出し、導き出された数式を利用して撮影画像内でのカメラの光軸55と壁面80との交点OAとマーカMKとの距離pから、パン角Φを算出することができる。
以上、マーカを床面又は壁面に形成する場合について説明したが、マーカを形成する面は、床面、壁面以外であってもよく、要するに任意の平面であれば良い。
また、チルト角又はパン角を目標値に一致するように調整を行う例について説明したが、調整の対象となる角度は、チルト角、パン角以外の設置角度であっても良い。
また、チルト角又はパン角を目標値に一致するように調整を行う例について説明したが、調整の対象となる角度は、チルト角、パン角以外の設置角度であっても良い。
上記の設置支援装置の制御部は、その一部又は全部を処理回路で構成し得る。
処理回路はハードウェアで構成されていても良くソフトウェアで、即ちプログラムされたコンピュータで構成されていても良い。
処理回路はハードウェアで構成されていても良くソフトウェアで、即ちプログラムされたコンピュータで構成されていても良い。
制御部100がプログラムされたコンピュータで構成される場合の処理回路の構成は例えば図14に示す如くである。
図示の例では処理回路200は、プロセッサ210及びメモリ220を有する。
図14は、処理回路200によって制御される表示部150及び駆動部160をも示す。
メモリ220には、制御部100の各部の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。
メモリ220はまた、制御部100内の図4の記憶部110の役割をも果たす。
図示の例では処理回路200は、プロセッサ210及びメモリ220を有する。
図14は、処理回路200によって制御される表示部150及び駆動部160をも示す。
メモリ220には、制御部100の各部の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。
メモリ220はまた、制御部100内の図4の記憶部110の役割をも果たす。
プロセッサ210は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はDSP(Digital Signal Processor)等を用いたものである。
メモリ220は、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)若しくはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスク等を用いたものである。
メモリ220は、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)若しくはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスク等を用いたものである。
プロセッサ210は、メモリ220に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、制御部100の機能を実現する。
制御部100の機能には、上記のように表示部150に対する表示の制御、駆動部160に対する駆動の制御が含まれる。
制御部100の機能には、上記のように表示部150に対する表示の制御、駆動部160に対する駆動の制御が含まれる。
以上本発明の設置支援装置を説明した。上記の設置支援装置で実施される設置支援方法、及び設置角度算出方法もまた本発明の一部を成す。上記の設置支援装置、設置支援方法、又は設置角度算出方法における処理をコンピュータに実行させるプログラム及び該プログラムを記録した、コンピュータで読取可能な記録媒体もまた本発明の一部を成す。
なお、本発明は実施の形態1及び2で説明した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づく種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれる。
以上のように、本発明によれば、任意の平面を用いて設置角度を算出することができるので、どのような環境の監視対象領域に対してもカメラの設置角度を目標値に一致させるための調整が可能である。また、設置角度の目標値に対する実際の値の誤差を表示することとすれば、操作者は、表示された誤差を見て変更の方向及び大きさを決めることができ、従って設置角度の調整の作業が容易となる。
10 設置支援装置、 40 投射器、 50 カメラ、 70 床面、 102 インターフェイス部、 104 認識部、 106 相対角度調整部、 108 設置角度算出部、 110 記憶部、 112 誤差算出部、 150 表示部、 160 駆動部。
Claims (13)
- カメラに取り付けることが可能であって、平面に向けて光を照射し、前記平面にマーカを形成する投射器と、
前記カメラによって前記マーカを撮影することで得られた画像から、前記画像内のマーカを認識する認識部と、
前記画像内における、前記マーカと、前記カメラの光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する設置角度算出部と、
前記カメラの設置角度の目標値を記憶する記憶部と、
前記設置角度算出部によって算出された設置角度と前記記憶部に記憶されている設置角度の目標値とを比較し、誤差を算出する誤差算出部と
を有することを特徴とするカメラ設置支援装置。 - 前記誤差算出部によって算出された前記誤差を表示する表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載のカメラ設置支援装置。 - 前記カメラの光軸が前記平面に対して垂直であるときに、前記光軸と前記平面との交点に、前記マーカが形成されるように、前記カメラに対する前記投射器の相対角度を調整する相対角度調整部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のカメラ設置支援装置。 - 前記相対角度調整部は、前記カメラの光軸が前記平面に対して垂直であるときに撮影を行うことで得られた画像内において、マーカの位置が前記光軸と前記平面との交点の位置に一致するように、前記相対角度を調整する
ことを特徴とする請求項3に記載のカメラ設置支援装置。 - 前記投射器を回動させて、前記相対角度を変える駆動部をさらに有し、
前記相対角度調整部は、前記駆動部による駆動で前記投射器が回動した角度に基づいて、前記相対角度の調整された値を算出し、
前記設置角度算出部は、前記カメラの設置角度の算出に、前記相対角度調整部で算出された前記相対角度の調整された値をも用いる
請求項4に記載のカメラ設置支援装置。 - 前記設置角度算出部は、前記相対角度が前記調整された値のものであり、前記カメラの光軸が前記平面に対して垂直な方向以外の方向にあるときに、前記マーカを撮影することで得られた画像内における、前記マーカと、前記光軸と前記平面との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載のカメラ設置支援装置。 - 前記平面が床面であり、前記設置角度がチルト角である
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のカメラ設置支援装置。 - 投射器から平面に向けて光を照射して前記平面にマーカを形成し、
前記平面に形成されるマーカをカメラで撮影し、
撮影によって得られた画像内における、前記マーカと、前記カメラの光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する
ことを特徴とする設置角度算出方法。 - 前記カメラの光軸が前記平面に対して垂直であるときに、前記光軸と前記平面との交点に前記マーカが形成されるように、前記カメラに対する前記投射器の相対角度を調整し、
前記相対角度が調整された値のものであり、前記光軸が前記平面に対して垂直な方向以外の方向にあるときに、前記マーカを撮影することで得られた画像内における、前記マーカと、前記光軸と前記平面との交点との距離に基づいて前記カメラの設置角度を算出する
ことを特徴とする請求項8に記載の設置角度算出方法。 - 請求項8又は9に記載の設置角度算出方法で算出された設置角度の、当該設置角度の目標値に対する誤差を算出して表示するカメラ設置支援方法。
- 請求項8又は9に記載の設置角度算出方法における処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項10に記載のカメラ設置支援方法における処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項11又は12に記載のプログラムを記憶した、コンピュータで読取可能な記録媒体。
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