(57)【要約】【課題】  撮像装置による校正用パターンの撮像における占有空間を縮小することができる校正用パターン提供装置、校正用パターン提供方法を提供する。【解決手段】  奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンが三次元像として記録され、記録された校正用パターンを撮像装置３により撮像可能に設置されるホログラム１と、ホログラム１に対して、校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する照明２とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンを撮像装置に提供することができる校正用パターン提供装置であって、
前記校正用パターンが三次元像として記録され、該記録された校正用パターンを前記撮像装置により撮像可能に設置されるホログラムと、
前記ホログラムに対して、前記校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する照明と
を備える校正用パターン提供装置。
【請求項２】
請求項１に記載の校正用パターン提供装置において、
前記ホログラムと前記撮像装置間の光学経路上に設置され、前記撮像装置に対して前記ホログラムに記録された三次元像を拡大する光学系をさらに備える校正用パターン提供装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の校正用パターン提供装置において、
前記ホログラムは、前記撮像装置に対して、前記記録された校正用パターンが前記撮像装置の撮像範囲以上となるように設置されることを特徴とする校正用パターン提供装置。
【請求項４】
奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンを撮像装置に提供するための校正用パターン提供方法であって、
前記校正用パターンが三次元像として記録され、該記録された校正用パターンを前記撮像装置により撮像可能に設置されたホログラムに対して、前記校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する校正用パターン提供方法。
【請求項５】
請求項４に記載の校正用パターン提供方法において、
前記ホログラムと前記撮像装置間の光学経路上に光学系を設置し、該光学系により前記撮像装置に対して前記ホログラムに記録された三次元像を拡大することを特徴とする校正用パターン提供方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の校正用パターン提供方法において、
前記ホログラムは、前記撮像装置に対して、記録された校正用パターンが前記撮像装置の撮像範囲以上となるように設置されることを特徴とする校正用パターン提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置の校正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像処理技術においては、比較的歪みが少なく、高価な工業用カメラが用いられることが多かった。しかし、近年、車載カメラをはじめとする撮像装置の量産化、小型化が進んでいる。また、撮像装置が安価になるに従い、例えば車などの移動体に搭載する撮像装置の搭載台数も増加の傾向にある。これに伴い、従来ビューワとしてのみ使用されてきた安価な撮像装置を用いた画像処理技術に注目が集まりつつある。
【０００３】
一般的に、安価な撮像装置は、焦点距離やレンズ歪み等において個体差が大きい。また、光学系として広角レンズを用いる撮像装置は、レンズ歪みが無視できない程大きいため、精度よい画像処理を行うためには、撮像装置のパラメータを効率よく導出する校正技術が不可欠である。従来、撮像装置の校正手法として、三次元的に奥行きのある校正用パターンを用意し、この校正用パターンを撮像することによって撮像装置のパラメータを導出する手法が存在する。また、このような手法において、例えば、図５に示すような、特徴点が複数配置された三次元的な奥行きを持つ校正用パターン（２面が所定の角度をなす衝立状のパターン）が用いられる。前述した特徴点は、撮像装置により取得された画像に対する処理を行うソフトウェアで自動的に検出できる特徴であることが望ましいが、三次元座標上で既知の形状を持ち、撮像された画像上で座標を精度よく得ることのできる複数の特徴群であれば、線の交点や凹凸、平面状のパターンなど、その形態の種類を問わない。さらに、精度良く校正を行うためには、撮像装置の被写界深度の範囲内で撮像装置の視界いっぱいに写るような、幅や高さが数十センチから１メートル程度の歪みのない校正用パターンを用意する必要がある。
【０００４】
なお、本発明の関連ある従来技術として、均一面光源と近似できる拡散された光源をレンズカバーによりディジタルカメラに提供するディジタルカメラの校正方法及びディジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００２−５１２４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように、校正用パターンは、大きく、奥行きがある構造物である。また、長期にわたって同一の条件で校正を行う必要がある場合、校正用パターン自体の歪みなどの経年劣化を低減し、正確な形状を維持するためには、剛性も必要となる。このため、校正用パターンの製作や維持にはコスト面、空間面で制約がある。さらに、多くの撮像装置の校正を同時に行う必要がある場合、複数の校正用パターンを設置、保管することが難しい。また、精度良く校正を行うためには、校正用パターンの歪みを検知する手段が必要となり、校正用パターンのメンテナンスに多大な工数を必要とすることとなる。さらに、実際に校正を行う際には、撮像装置から校正用パターンの間の空間には視界を遮るものがあってはならず、校正用パターンと撮像装置によってさらに多くの空間が占有されることとなる。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、撮像装置による校正用パターンの撮像における占有空間を縮小することができる校正用パターン提供装置、校正用パターン提供方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、校正用パターン提供装置は、奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンを撮像装置に提供することができる装置であって、前記校正用パターンが三次元像として記録され、該記録された校正用パターンを前記撮像装置により撮像可能に設置されるホログラムと、前記ホログラムに対して、前記校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する照明とを備える。
【０００８】
また、校正用パターン提供方法は、奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンを撮像装置に提供するための方法であって、前記校正用パターンが三次元像として記録され、該記録された校正用パターンを前記撮像装置により撮像可能に設置されたホログラムに対して、前記校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像装置による校正用パターンの撮像における占有空間を縮小することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１１】
まず、本実施の形態に係る校正用パターン提供装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る校正用パターン提供装置の構成を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態に係る校正用パターン提供装置は、撮像装置３の撮像方向に設置されたホログラム１、ホログラム１に光を照射する照明２とを備える。また、さらにホログラム１と撮像装置３との間に設置される光学系４とを備えることが望ましい。
【００１３】
また、本実施の形態において、撮像装置３は、校正対象（またはパラメータ取得対象）である。また、ホログラム１は、撮像装置３の校正に用いられる図４に示すような校正用パターンの三次元像（この三次元像については後述する）が記録されたものである。なお、このホログラム１は白色光が照射されることで記録された像を再生し、コストと量産性に優れたリップマンホログラム（白色光反射型ホログラム）であることが望ましいが、他の方式のホログラムであっても良い。また、照明２は、ホログラム１に校正用パターンを記録した際の参照光（この参照光については後述する）と同一の白色光を同一方向から再生光としてホログラム１に対して照射するものである。また、光学系４は、二枚のレンズにより構成されるが、一例であり、ホログラム１に記録された三次元像を撮像装置３に対して拡大できるものであれば良い。つまり、光学系４は、校正用パターンの撮像における撮像装置３とホログラム１との距離を短縮可能なものであれば良い。
【００１４】
次に、撮像装置における校正用パターンのホログラムへの記録方法について説明する。図２は、校正用パターンのホログラムへの記録方法の一例を示す図である。校正用パターンのホログラムへの記録方法は他の方法により記録されても構わない。
【００１５】
図２に示すように、校正用パターン９のホログラム１への記録は、被写体としての校正用パターン９へ白色光を照明光として照射する照射部５、照明光を照明光とは異なる方向へ分配するスプリッタ６、スプリッタ６により分配された光をホログラム１へ参照光として反射するミラー７によりなされる。校正用パターン９に照射された照明光は、校正用パターン９により反射され、参照光とともにホログラム１へ物体光として届く。この物体光と参照光により光の干渉が生じ、この干渉による干渉縞がホログラムに記録される。なお、ホログラム１に記録される校正用パターン９は、実在の立体である必要はなく、３次元コンピュータグラフィックスによる校正用パターンがホログラム１に記録されても良い。これにより、例えば校正用パターンが記録されたホログラム１が複数必要である場合、複数のホログラム上に同一の校正用パターンを精度良く記録することができる。
【００１６】
次に、ホログラムに記録された校正用パターンについて説明する。図３は、ホログラムに記録された校正用パターンを示す図である。また、図４は、校正用パターンにおける撮像範囲を示す図である。
【００１７】
図３に示すように、ホログラム１に記録された校正用パターンは、図５に示した校正用パターンと同様に、複数の特徴点が三次元空間上に配置されたものである。この校正用パターンは、観測点（撮像装置の撮像位置）からホログラム１の奥に三次元像として観測され、観測点が移動してもホログラム１と特徴点との位置関係は変化しない。また、校正用パターンにおける特徴点は光点として記録されていることが望ましい。なお、この校正用パターンは、図３の例では、複数の特徴点が等間隔で配置された２面が衝立状に所定の角度をなすものであるが、撮像装置３のパラメータを算出可能に特徴点が三次元上に奥行きをもって複数配置されているものであれば良い。また、特徴点は、撮像装置３のパラメータを算出するためのソフトウェア上で認識可能なものであれば良い。
【００１８】
また、図４に示すように、校正用パターンの撮像範囲は、撮像画像の全面を校正するために、撮像画像の全面に校正用パターンが写る範囲とするのが望ましい。よって、撮像装置３、光学系４、ホログラム１の位置関係は、撮像画像３による撮像画像の全面にホログラム１における校正用パターンが写るような位置関係とする。
【００１９】
以上説明したように、ホログラム１に記録された三次元的な校正用パターンを、校正すべき撮像装置３により撮像することにより、大きく奥行きのある構造物としての校正用パターン９を用いることなく撮像装置３のパラメータを得ることができる。例えば、撮像装置３の画角を４５度とし、被写界深度の関係上、校正用パターンまでの距離が２ｍ必要である場合、校正用パターン９の横幅は１６５６ｍ以上となる。このような校正用パターン９をホログラム１の１．５ｍ奥に存在する校正用パターンとして記録すると、撮像装置３のレンズからホログラム１までの距離は５００ｍｍあれば、撮像装置３のパラメータを得るための撮像を行うことができる。また、撮像装置３からホログラム１への光学経路に光学系４を設置することにより、校正用パターンの撮像に係る撮像装置３とホログラム１との距離を短縮することができる。
【００２０】
また、大きな校正用パターン９に比べ、小さなホログラム１に校正用パターンを記録することにより撮像装置３のパラメータ算出に係る設備の設置・保管が容易となる。
【００２１】
本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
【００２２】
以上、本実施の形態によれば、以下の付記で示す技術的思想が開示されている。
（付記１）  奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンを撮像装置に提供することができる校正用パターン提供装置であって、
前記校正用パターンが三次元像として記録され、該記録された校正用パターンを前記撮像装置により撮像可能に設置されるホログラムと、
前記ホログラムに対して、前記校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する照明と
を備える校正用パターン提供装置。
（付記２）  付記１に記載の校正用パターン提供装置において、
前記ホログラムと前記撮像装置間の光学経路上に設置され、前記撮像装置に対して前記ホログラムに記録された三次元像を拡大する光学系をさらに備える校正用パターン提供装置。
（付記３）  付記１に記載の校正用パターン提供装置において、
前記ホログラムは、前記撮像装置に対して、前記記録された校正用パターンが前記撮像装置の撮像範囲以上となるように設置されることを特徴とする校正用パターン提供装置。
（付記４）  付記１に記載の校正用パターン提供装置において、
前記複数の特徴点は、光点であることを特徴とする校正用パターン提供装置。
（付記５）  付記１に記載の校正用パターン提供装置において、
前記ホログラムは、白色光反射型ホログラムであり、前記照明による照明光は白色光であることを特徴とする校正用パターン提供装置。
（付記６）  付記１に記載の校正用パターン提供装置において、
前記照明は、前記ホログラムへの校正用パターンの記録における参照光と同様の位置から前記ホログラムを照射することを特徴とする校正用パターン提供装置。
（付記７）  奥行きをもって配置された複数の特徴点からなる校正用パターンを撮像装置に提供するための校正用パターン提供方法であって、
前記校正用パターンが三次元像として記録され、該記録された校正用パターンを前記撮像装置により撮像可能に設置されたホログラムに対して、前記校正用パターンを再生可能に所定の照明光を照射する校正用パターン提供方法。
（付記８）  付記７に記載の校正用パターン提供方法において、
前記ホログラムと前記撮像装置間の光学経路上に光学系を設置し、該光学系により前記撮像装置に対して前記ホログラムに記録された三次元像を拡大することを特徴とする校正用パターン提供方法。
（付記９）  付記７に記載の校正用パターン提供方法において、
前記ホログラムは、前記撮像装置に対して、記録された校正用パターンが前記撮像装置の撮像範囲以上となるように設置されることを特徴とする校正用パターン提供方法。
（付記１０）  付記７に記載の校正用パターン提供方法において、
前記複数の特徴点は、光点であることを特徴とする校正用パターン提供方法。
（付記１１）  付記７に記載の校正用パターン提供方法において、
前記ホログラムは、白色光反射型ホログラムであり、前記照明光は白色光であることを特徴とする校正用パターン提供方法。
（付記１２）  付記７に記載の校正用パターン提供方法において、
前記照明光は、前記ホログラムへの校正用パターンの記録における参照光と同様の位置から前記ホログラムに対して照射されることを特徴とする校正用パターン提供方法。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係る校正用パターン提供装置の構成を示す図である。
【図２】校正用パターンのホログラムへの記録方法を示す図である。
【図３】ホログラムに記録された校正用パターンを示す図である。
【図４】校正用パターンにおける撮像範囲を示す図である。
【図５】従来の校正用パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
ホログラム  １、照明  ２、撮像装置  ３、光学系  ４、照射部  ５、スプリッタ  ６、ミラー  ７、校正用パターン  ９。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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