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CAMERA CALIBRATION METHOD USING MODEL MATCHING BY EDGE DETECTION

Patent code P09A014848
Posted date Nov 20, 2009
Application number P2007-088868
Publication number P2008-250487A
Patent number P4821009
Date of filing Mar 29, 2007
Date of publication of application Oct 16, 2008
Date of registration Sep 16, 2011
Inventor
  • (In Japanese)宮本 弘之
  • (In Japanese)山口 修司
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title CAMERA CALIBRATION METHOD USING MODEL MATCHING BY EDGE DETECTION
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a camera calibration method using model matching by edge detection for achieving camera calibration even when the designation of a reference point is deviated from an actual location in a jumbled background.
SOLUTION: This camera calibration method includes a first process for photographing an object 11 with already known shape and size and orthogonal three sides by cameras 12 and 13 to acquire an input image; a second process for performing the smoothing processing of the input image to acquire an analysis object image; a third process for detecting an edge in an analysis object image; a fourth process for designating four reference point positions corresponding to the origin of a three-dimensional coordinate system constituted of three sides and points on each coordinate axis in the input image; a fifth process for performing model matching so that a coordinate axial model to be determined from each reference point position and the three sides in the analysis object image can be matched to calculate correction reference point positions; and a sixth process for preparing an object model by using each correction reference point position, and for operating model matching so that the object model can be matched with an object 11 in the analysis object image, and for determining the optimal perspective projection matrix. Thus, it is possible to execute camera calibration by using the optimal perspective projection matrix.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007088868thum.jpg
State of application right Registered
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