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エッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法

国内特許コード P09A014848
掲載日 2009年11月20日
出願番号 特願2007-088868
公開番号 特開2008-250487
登録番号 特許第4821009号
出願日 平成19年3月29日(2007.3.29)
公開日 平成20年10月16日(2008.10.16)
登録日 平成23年9月16日(2011.9.16)
発明者
  • 宮本 弘之
  • 山口 修司
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 エッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法
発明の概要

【課題】乱雑な背景で基準点の指定が実際の位置とずれていてもカメラ校正が可能となるエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法を提供する。
【解決手段】形状と大きさが既知で直交する3辺を備えた対象物11をステレオカメラ12、13で撮影して入力画像を得る第1工程と、入力画像の平滑化処理を行なって解析対象画像を得る第2工程と、解析対象画像内のエッジを検出する第3工程と、3辺で構成される三次元座標系の原点と各座標軸上の点にそれぞれ対応する4基準点位置を入力画像内に指定する第4工程と、各基準点位置から決まる座標軸モデルと解析対象画像内の3辺が一致するようにモデルマッチングを行なって修正基準点位置を求める第5工程と、各修正基準点位置を用いて対象物モデルを作成し解析対象画像内の対象物11と一致するようにモデルマッチングを行なって最適な透視投影行列を決定する第6工程とを有し、最適な透視投影行列を用いてカメラ校正を行なう。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


ステレオカメラは三次元の空間位置を知ることができるため、人間の活動を支援または代行する多くのシステムに必要なコンピュータの眼となっている。しかし、ステレオカメラによる三次元位置計測を行なうためには、カメラの画像中の座標と実際の空間座標とを対応させるためのカメラ校正(カメラキャリブレーション)が必要である。カメラ校正は通常、大きさが予め判っている対象物をカメラで写し、基準点を複数個指定してカメラの画像中の座標と実際の空間の座標とを対応させる透視投影行列を計算することにより行なわれる(例えば、非特許文献1参照)。




【非特許文献1】徐剛、辻三郎著、「3次元ビジョン」、共立出版、1998年4月20日、p.79-82

産業上の利用分野


本発明は、エッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
形状と大きさが既知で1点で互いに直交する3辺を備えた対象物をステレオカメラで撮影して入力画像を得る第1工程と、
前記入力画像の平滑化処理を行なって解析対象画像を得る第2工程と、
該解析対象画像の全ての領域に対して微分フィルタを適用し、該解析対象画像からエッジを検出してエッジ成分の強度と角度を求めエッジ強度およびエッジ角度を得る第3工程と、
前記入力画像内に前記互いに直交する3辺で構成される三次元座標系を設定し、該3辺の交わる点を原点として基準点1に指定し、次いで各座標軸上の点として該原点から伸びる各辺の端点をそれぞれ基準点2、3、4として順次指定する第4工程と、
前記基準点1、2、3、4の位置から、前記基準点1、2を通る軸をX軸、前記基準点1、3を通る軸をY軸、前記基準点1、4を通る軸をZ軸と定義した座標軸モデルの各軸と前記解析対象画像を重ね合わせ、前記座標軸モデルの各軸上の複数の点に対応する前記解析対象画像上の点から予め設定した幅の区間についての前記エッジ強度および前記エッジ角度を調べ前記各軸の角度と前記エッジ角度とが一致すれば一致数としてカウントする方法および前記エッジ強度を合計する方法により目的関数が最小値になるように多次元滑降シンプレックス法を適用したモデルマッチングを行なって該4つの基準点位置を正確な原点および各座標軸上の点に修正し4つの修正基準点位置を求める第5工程と、
前記各修正基準点位置を用いて透視投影行列の初期値を求めて対象物モデルを作成し、該対象物モデルの各辺と前記解析対象画像内の対象物画像を重ね合わせ、前記対象物モデルの各辺上の複数の点に対応する前記対象物画像上の点から予め設定した幅の区間についての前記エッジ強度および前記エッジ角度を調べ前記各辺の角度と前記各エッジのエッジ角度とが一致すれば一致数としてカウントする方法および前記エッジ強度を合計する方法により目的関数が最小値になるように多次元滑降シンプレックス法を適用したモデルマッチングを行なって最適な透視投影行列を決定する第6工程とを有し、
前記最適な透視投影行列を用いてカメラ校正を行なうことを特徴とするエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法。

【請求項2】
請求項1記載のエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法において、前記平滑化処理はガウシアンフィルタを用いて行なうことを特徴とするエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法。

【請求項3】
請求項1または2記載のエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法において、前記エッジ検出にロバートフィルタを使用することを特徴とするエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法。

【請求項4】
請求項3記載のエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法において、前記エッジ検出には、前記解析対象画像中の緑色を使用することを特徴とするエッジ検出によるモデルマッチングを用いたカメラ校正方法。
産業区分
  • 計算機応用
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007088868thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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