(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートに備えたカメラを校正するカメラ校正装置において、通路幅方向の位置を一定に保持してゲート通路を移動する台車と所定の高さにマーカを設けたマーカ支柱とを備える校正用マーカ装置と、前記ゲートの物体検知センサで前記校正用マーカ装置の位置を検知したとき前記カメラの撮影画像情報から前記マーカの情報を取り出し校正用カメラパラメータを算出するカメラ校正用処理装置とを備えることを特徴とするカメラ校正装置。
【請求項２】
前記校正用マーカ装置において前記マーカ支柱は前記台車の上に垂直に立てて設けられていることを特徴とする請求項１記載のカメラ校正装置。
【請求項３】
前記カメラ校正処理装置は、前記物体検知センサからの物体検知信号に基づき前記カメラの撮影実行シャッタ駆動部に駆動用制御信号を与えると共に前記カメラの撮影で得た前記画像情報を得るカメラ制御手段と、前記画像情報に基づいて前記校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、前記画像情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備えることを特徴する請求項１または２記載のカメラ校正装置。
【請求項４】
前記物体検知センサは投光部と受光部から構成され、前記受光部は前記ゲート側に設け、前記投光部は前記校正用マーカ装置に設けるようにしたことを特徴する請求項１〜３のいずれか１項に記載のカメラ校正装置。
【請求項５】
前記カメラ校正処理装置は、常に撮影状態に保持された前記カメラからの前記画像情報を連続して得てマーカ位置情報を出力するマーカ検出手段と、前記マーカ位置情報に基づいて前記校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、前記マーカ位置情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備え、
前記校正用マーカ装置の前記マーカは発光マーカで形成され、
前記発光マーカは、前記物体検知センサが物体検知信号を出力するときに当該物体検知信号を通信手段を介して受信し、この受信動作を条件に発光することを特徴とする請求項１または２記載のカメラ校正装置。
【請求項６】
前記物体検知センサは投光部と受光部から構成され、前記受光部は前記ゲート側に設け、前記投光部は前記校正用マーカ装置に設け、
前記カメラ校正処理装置は、常に撮影状態に保持された前記カメラからの前記画像情報を連続して得てマーカ位置情報を出力するマーカ検出手段と、前記マーカ位置情報に基づいて前記校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、前記マーカ位置情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備え、
前記校正用マーカ装置の前記マーカは発光マーカで形成され、
前記発光マーカは、前記物体検知センサの前記受光部が物体検知信号を出力するときに当該物体検知信号を通信手段を介して受信し、この受信動作を条件に発光することを特徴とする請求項１または２記載のカメラ校正装置。
【請求項７】
前記校正用マーカ装置において前記台車の側辺部に前記ゲート通路を形成するゲート壁に接触する回転機構を設けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカメラ校正装置。
【請求項８】
前記校正用マーカ装置において前記台車の側辺部に前記ゲート通路を形成するゲート壁に接触する荷重付加部材を設けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカメラ校正装置。
【請求項９】
前記物体検知センサは前記ゲート側に形成された複数の凹部と前記台車側に設けられた凸部とによって構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカメラ校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ校正装置に関し、特に、自動改札機またはセキュリティーゲート等のゲートに取り付けられたステレオカメラ等の校正をソフトウェア的に行うようにしたカメラ校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば左右一対のカメラで構成されるステレオカメラの撮像によって得られる各２次元画像から３次元的な情報を得るためには、事前にステレオカメラを校正することが必要となる。当該カメラを校正する手法としては、カメラの設置姿勢等を実際に動かして調整する手法と、カメラの設置位置および設置姿勢は変化させずカメラの撮影で得たデータに基づきソフトウェア的に調整する手法とが存在する。ソフトウェア的な調整に基づくステレオカメラ等の校正では、２つのカメラの間の相対的位置を算出したり、世界座標とカメラ座標との対応関係を算出することが行われる。世界座標とカメラ座標の対応関係を算出するには、基準となる世界座標系が必要となる。基準となる世界座標系として、正確な位置に校正用マーカや校正用パターンを設置することは、従来、面倒なことであった。
実際にカメラを動かしながら規定の位置・角度に設置することや、複数のカメラ間の相対位置関係を表すパラメータ算出を行うことも、前述の通り、カメラの校正（キャリブレーション）と言われる。本発明では、カメラ座標と世界座標の変換パラメータを算出することでカメラの校正を行うことを目的としている。この変換パラメータを算出するには、世界座標系のための既知のマーカを設置し、それを撮影することが必要となる。当該マーカを正確に既知の位置に設置することは、従来の手法によれば、手間のかかることが多かった。
なお、カメラ座標と世界座標の変換パラメータとして、例えば基礎行列や平面射影変換行列が用いられる。基礎行列を求める場合には、同一平面上に存在しないカメラ座標と世界座標の対応点を８組以上利用することにより求める。平面射影変換行列を求める場合には、同一平面上に存在するカメラ座標と世界座標の対応点を４組以上利用することにより求める。対応点を多く利用する方が誤差の少ない変換パラメータを得ることができる。
【０００３】
カメラ校正のための従来装置として特許文献１に記載されたステレオカメラの調整装置を挙げることができる。このステレオカメラの調整装置は、ステレオカメラの機械的な取付け位置のずれを定量的に検出してずれ調整を容易化する。具体的には、調整対象となるステレオカメラユニットで既知の距離の調整用パターンの画像を撮像し、当該撮像画像をコンピュータで処理して一致点を見出し、幾何学的な計算によって画像の並進ずれ量および回転ずれ量を計算する。そして、これらのずれ量を参照して、カメラの位置を調整するアクチュエータを駆動し、画像ずれがなくなるように調整を行う。調整用パターンの例は特許文献１の図３に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来のステレオカメラの調整装置では、特許文献１の図３に示した調整用パターンが使用される。特許文献１に記載される発明では、調整のための計算の仕方が主な内容であるので、計算方法がフローチャートに基づいて詳細に説明されている。一方、ステレオカメラに対する調整用パターンの設置の仕方については、特許文献１の段落００１８に「この処理に際して、予め、既知の距離（視差が計算できる距離）Ｚ０に、図３に示すような調整用パターンを配置し」と記載されているだけであり、調整用パターンの具体的な設置の仕方については詳しく説明されていない。
【０００６】
一般的に、従来のカメラ校正装置において、調整用パターンすなわち校正用パターン、あるいは校正用マーカを、既知の位置に正確に設置することは容易ではなく、作業員には手間がかかる作業であった。
【０００７】
特に、自動改札機またはセキュリティーゲート等のゲートに取り付けられたステレオカメラ等の校正では、作業の迅速化の観点で、校正作業の手間を減らすことが求められる。この観点では、特に校正用マーカの設置の仕方の手間の軽減が求められている。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、自動改札機またはセキュリティーゲート等のゲートに取り付けられたステレオカメラ等の校正において、校正用マーカを簡単に設置することができ、校正作業の手間を軽減することができるようにしたカメラ校正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るカメラ校正装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【００１０】
第１のカメラ校正装置（請求項１に対応）は、ゲートに備えたカメラを校正するカメラ校正装置において、通路幅方向の位置を一定に保持してゲート通路を移動する台車と所定の高さにマーカを設けたマーカ支柱とを備える校正用マーカ装置と、ゲートの物体検知センサで校正用マーカ装置の位置を検知したときカメラの撮影画像情報からマーカの情報を取り出し校正用カメラパラメータを算出するカメラ校正用処理装置とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記のカメラ校正装置では、校正用マーカ装置が別途に用意され、当該校正用マーカ装置が通路幅方向の位置を一定に保持して移動自在な台車によって、ゲートに形成されるゲート通路を自由に移動でき、所定の位置に存する校正用マーカ装置における既知の所定の高さのマーカをゲートのカメラで撮影して画像情報を取得し、当該画像情報からマーカ情報を取り出し、さらにその後のカメラ校正に用いられるカメラパラメータを算出する。校正用マーカ装置をゲートのゲート通路に移動させるだけで校正用のマーカを設置することがきるので、ゲートにおいて簡単に校正用マーカを設置することが可能となる。
【００１２】
第２のカメラ校正装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、校正用マーカ装置においてマーカ支柱は台車の上に垂直に立てて設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第３のカメラ校正装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、カメラ校正処理装置は、物体検知センサからの物体検知信号に基づき撮影実行シャッタ駆動部に駆動用制御信号を与えると共にカメラの撮影で得た画像情報を得るカメラ制御手段と、画像情報に基づいて校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、画像情報と校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備えることを特徴する。
【００１４】
第４のカメラ校正装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、物体検知センサは投光部と受光部から構成され、受光部はゲート側に設け、投光部は校正用マーカ装置に設けるようにしたことを特徴する。
【００１５】
第５のカメラ校正装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、カメラ校正処理装置は、常に撮影状態に保持されたカメラからの画像情報を連続して得てマーカ位置情報を出力するマーカ検出手段と、マーカ位置情報に基づいて校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、マーカ位置情報と前記校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備え、校正用マーカ装置のマーカは発光マーカで形成され、発光マーカは、物体検知センサが物体検知信号を出力するときに当該物体検知信号を通信手段を介して受信し、この受信動作を条件に発光することを特徴とする。
【００１６】
第６のカメラ校正装置（請求項６に対応）は、上記の構成において、好ましくは、物体検知センサは投光部と受光部から構成され、受光部はゲート側に設け、投光部は校正用マーカ装置に設け、カメラ校正処理装置は、常に撮影状態に保持されたカメラからの画像情報を連続して得てマーカ位置情報を出力するマーカ検出手段と、マーカ位置情報に基づいて校正用カメラパラメータを算出するカメラパラメータ算出手段と、マーカ位置情報と校正用カメラパラメータを記録する記録手段とを備え、校正用マーカ装置のマーカは発光マーカで形成され、発光マーカは、物体検知センサの受光部が物体検知信号を出力するときに当該物体検知信号を通信手段を介して受信し、この受信動作を条件に発光することを特徴とする。
【００１７】
第７のカメラ校正装置（請求項７に対応）は、上記の構成において、好ましくは、校正用マーカ装置において台車の側辺部にゲート通路を形成するゲート壁に接触する回転機構を設けることを特徴とする。
【００１８】
第８のカメラ校正装置（請求項８に対応）は、上記の構成において、好ましくは、校正用マーカ装置において台車の側辺部にゲート通路を形成するゲート壁に接触する荷重付加部材を設けることを特徴とする。
【００１９】
第９のカメラ校正装置（請求項９に対応）は、上記の構成において、好ましくは、物体検知センサはゲート側に形成された複数の凹部と台車側に設けられた凸部とによって構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るカメラ校正装置によれば、ゲート通路を有しかつカメラと物体検知センサを備えるゲートでカメラの校正を行うカメラ校正装置であって、ゲート通路を自在に移動する台車と高さ位置が既知であるマーカが取り付けられたマーカ支柱とを備える校正用マーカ装置とを別途に用意し、ゲート側に、物体検知センサで校正用マーカ装置の位置を検知したとき、カメラの撮影で得た画像情報からマーカの情報を取り出し、マーカの情報に基づき校正用カメラパラメータを算出するカメラ校正用処理装置を設けるようにしたため、自動改札機またはセキュリティーゲート等でのステレオカメラ等の校正で校正用マーカを簡単に設置することができ、校正作業の手間を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るカメラ校正装置が適用されるゲートと、このゲートに対して配備した校正用マーカ装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るカメラ校正装置の要部のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るカメラ校正装置の校正動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態における校正用マーカ装置の台車の第１の例を示す平面図である。
【図５】第１実施形態における校正用マーカ装置の台車の第２の例を示す平面図である。
【図６】校正用マーカ装置の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】校正用マーカ装置の第２の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るカメラ校正装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るカメラ校正装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１０】第３実施形態に係るカメラ校正装置の校正動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るカメラ校正装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１２】ゲートと校正用マーカ装置の台車との間の物体検知センサの他の構成例（凹凸の非嵌合状態）を示す平面図である。
【図１３】図１２に示した物体検知センサの他の構成例で凹凸の嵌合状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
図１〜図５を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第１の実施形態を説明する。図１は、本発明に係るカメラ校正装置が適用されるゲートに対して、当該カメラ校正装置に使用される校正用マーカ装置を配備した状態を示す。図２はカメラ校正装置のシステム構成のブロック図を示し、図３は当該カメラ校正装置の校正動作をフローチャートで示す。図４および図５はゲートと校正用マーカ装置の台車との位置関係を上から見た図である。
【００２４】
図１において１０はゲートであり、２０は校正用マーカ装置である。ゲート１０に装備されたカメラの校正（キャリブレーション）を行うため、その校正時に、別途に製作されかつ用意された校正用マーカ装置２０がゲート２０のゲート通路に配備される。校正用マーカ装置２０は、後述するように、本実施形態に係るカメラ校正装置の一部を成している。カメラ校正装置は、当該校正用マーカ装置２０と、ゲート１０側に設けられたカメラ校正処理装置とから構成されている。校正用マーカ装置２０は、ゲート通路での自由な移動を可能にする移動機構を有しており、校正時においてゲート２０の所定の箇所を移動させて使用される。以下に、ゲート１０と校正用マーカ装置２０を詳述する。
【００２５】
ゲート１０は例えば自動改札機またはセキュリティーゲート等である。ゲート１０は、平行に配置されかつ床に固定された２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂを備え、かつ２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂの間に所定の通路幅を有するゲート通路１１が形成されている。ゲート１０において、利用者はゲート通路１１を通行する。ゲート１０の２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂの各々の上面の例えばほぼ中央部には図１中左方の任意の目標箇所に向けてカメラ１２Ａ，１２Ｂが設置されている。カメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影部（レンズ部等）が向く当該目標箇所は、ゲート１０の内側のゲート通路１１の上方位置であり、予め定められた所定の箇所である。目標箇所は、通常、ゲート通路１１を通行する利用者の上半身を撮像することを可能にする箇所である。この実施形態の構成ではゲート１０に２つのカメラ１２Ａ，１２Ｂを設けた例が示されているが、カメラの台数は少なくとも１台以上であればよい。２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂの各々の内側壁面には、従来より知られているように、所要の高さ位置で、ゲート通路１１に沿って複数の物体検知センサ１３が例えば等間隔で設置されている。破線３０で示された領域は物体検知センサ１３の設置領域である。物体検知センサ１３は例えば赤外線の遮光センサである。遮光センサとしての物体検知センサ１３は、２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂの一方の内側壁面に投光側要素を備え、他方の内側壁面に受光側要素を備えるように構成されている。また、ゲート壁１０Ａ，１０Ｂの内部などのゲート１０の側にはカメラ校正処理装置１４が設けられている。カメラ校正処理装置１４は、例えば図２等に示されるようにカメラ制御部１５と記録装置１６（記憶装置またはメモリ）とカメラパラメータ算出部１７を含んで構成されている。
【００２６】
本発明に係るカメラ校正装置では、カメラ１２Ａ，１２Ｂはゲート１０において固定して設置されていることを前提としており、２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂの各々についてカメラ座標と世界座標の関係を表す変換パラメータを求める。また平面射影変換行列を対象としており、平面射影変換行列を求めるためには、４組以上の対応点が分かれば算出することができるが、変換誤差を小さくするために４組以上の対応点を用いることとする。
カメラ１２Ａ，１２Ｂの設置構造では、撮影する目標箇所は固定されており、カメラの位置や姿勢は変更されない。カメラ１２Ａ，１２Ｂの設置位置については、ゲート通路１１の内部を撮影できる任意の位置（図１に示されたほぼ中央部の位置を含む）に設置されるものとする。４組以上の対応点さえあれば変換パラメータを得られるため、変換パラメータを求めることだけを考えると、ゲート通路１１内を移動するマーカをすべて撮影できる位置にカメラ１２Ａ，１２Ｂが設置されている必要はない。後述する校正用マーカ装置２０の台車がゲート通路１１内を進み、物体検知センサ１３がマーカ支柱（軸）を検出した際に、カメラ１２Ａ，１２Ｂに対してシャッタ駆動用の制御信号が送信されて撮影が行われる。物体検知センサ１３の位置は既知であるので、マーカのゲート通路方向の位置も既知となり、撮影で得られた画像に移るマーカの世界座標は既知となる。
上記の通りカメラ１２Ａ，１２Ｂの設置位置は、制限を受けず、例えばゲート壁１０Ａ，１０Ｂの上面の図１中の右端部等に設置することもできる。またカメラの個数についても、特に制限はなく、例えばゲート壁１０Ａ，１０Ｂの上面の中央位置に例えば４つのカメラを設置し、かつその中の２つのカメラを図１のごとく左方に向け、かつ残りの２つのカメラを反対側の右方向に向けるように設置することもできる。
なおカメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影部にはシャッタ機構が内蔵されており、このシャッタ機構を動作することでカメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影動作が実行される。図２に示すようにカメラ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれはシャッタ機構を駆動するカメラシャッタ駆動部１８Ａ，１８Ｂを備えている。カメラシャッタ駆動部１８Ａ，１８Ｂは、カメラ制御部１５から制御信号を受けて動作し、シャッタ機構を駆動し、カメラ１２Ａ，１２Ｂによる撮影が行われる。
【００２７】
この実施形態に係るカメラ校正装置によれば、カメラ制御部１５から制御信号を受けてシャッタ機構が動作し校正用マーカ装置２０に設けられたマーカをカメラ１２Ａ，１２Ｂで撮影し、撮影で得た画像情報をカメラ校正処理装置１４に取り込む。
【００２８】
カメラ１２Ａ，１２Ｂの校正に使用される上記の校正用マーカ装置２０は、台車２１と、この台車２１の上に垂直に立てられたマーカ支柱２２とから構成される。マーカ支柱２２は、台車２１の幅方向の中央位置に配置して垂直またはほぼ垂直に立てられている。台車２１は、ゲート通路１１の通路幅とほぼ同じ幅寸法を有し、かつゲート通路１１に沿って自由に移動するための車輪等を有している。従って、校正用マーカ装置２０の台車２１を、ゲート１０のゲート通路１１の一方の側から入れ、例えば人為的な力で押すと、ゲート通路１１に案内されゲート通路１１に沿って滑らかに移動させることができる。マーカ支柱２２の上部には例えば３つのマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが例えば等間隔で設けられている。３つのマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは校正用マーカとして機能し、各マーカの高さは既知である。破線４０で示された領域がマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの存在領域である。３つのマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、撮影で得られた画像情報を画像処理することによって自動検出される対象である。またマーカ支柱２２の太さは、物体検知センサ１３によって検知することが可能な太さを有している。またマーカ支柱２２において、物体検知センサ１３の高さ位置にマーカ支柱２２が検知されやすいような部材（板等）を設けることもできる。
【００２９】
校正用マーカ装置２０のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃはカメラ１２Ａ，１２Ｂによって撮影される対象である。また校正用マーカ装置２０がゲート１０のゲート通路１１を移動するとき、その位置はゲート１０における複数の物体検知センサ１３の各々によって検知される。
【００３０】
校正用マーカ装置２０の台車２１は、図４に示すように、ゲート通路１１の通路幅に合わせて両側の台車側面２１ａにそれぞれ２箇所の回転機構２３を設けている。回転機構２３は、ゲート１０の両側のゲート壁１０Ａ，１０Ｂの内面に接触する回転自在な車輪部材２３ａによって構成されている。回転機構２３によって、ゲート通路１１における台車２１の通路幅方向位置を一定に保持する。また台車２１の構成については、回転機構２３の代わりに、図５に示すように、台車２１の両側の台車側面２１ａに、左右のゲート壁１０Ａ，１０Ｂに対して一定の荷重をかける荷重発生機構２４を設けることもできる。荷重発生機構２４は、押し付け部材２４ａと、この押し付け部材２４ａを支持するバネ部材２４ｂとによって構成される。押し付け部材２４ａのゲート壁１０Ａ，１０Ｂへの接触力が、台車２１による移動動作を制限しない程度のものである。荷重発生機構２４によっても、ゲート通路１１における台車２１の通路幅方向の位置を一定に保持することができる。
【００３１】
次に図２と図３を参照して第１実施形態に係るカメラ校正装置のシステム構成とその動作を説明する。
【００３２】
２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂの各々は、ゲート１０のゲート通路１１内の任意の位置に存在する校正用マーカ装置２０のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを撮影し得る状態にある。カメラ１２Ａ，１２Ｂの各々の撮影部（レンズ部等）の向く方向は予め所定の方向に固定されている。
【００３３】
ゲート１０のゲート通路１１を移動する校正用マーカ装置２０の存在（位置）は、ゲート１０の複数の物体検知センサ１３の各々で検知されるようになっている（ステップＳ１１）。図２に示されるように、複数の物体検知センサ１３のいずれかから物体検知信号ＳＩＧ１が、カメラ校正処理装置１４のカメラ制御部１５に入力される。複数の物体検知センサ１３のいずれかから物体検知信号ＳＩＧ１が入力されると、判断ステップＳ１１でＹＥＳになる。判断ステップＳ１１でＹＥＳになると、カメラ制御部１５からカメラシャッタ駆動部１８Ａ，１８Ｂに制御信号ＳＩＧ２が与えられ、シャッタ機構が動作し、カメラ１２Ａ，１２Ｂはマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを撮影する（ステップＳ１２）。カメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影で得られた画像情報ＳＩＧ３はカメラ制御部１５に与えられる。カメラ制御部１５に与えられた画像情報ＳＩＧ３はさらに記録装置１６に記録される（ステップＳ１３）。次の判断ステップＳ１４では、校正用マーカ装置２０がゲート通路１１を通過してしまった否かが判定される。判断ステップＳ１４でＮＯである場合には、上記のステップＳ１１〜Ｓ１４を繰り返す。従って、校正用マーカ装置２０がゲート１０のゲート通路１１を移動するときにおいて、複数の物体検知センサ１３の各々によって校正用マーカ装置２０の存在が検知されるたびに、カメラ１２Ａ，１２Ｂによって校正用マーカ装置２０のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの撮影が行われ、その画像情報ＳＩＧ３が記録装置１６に記録される。判断ステップＳ１４でＹＥＳである場合には次のステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、記録装置１６からカメラパラメータ算出部１７に対して記録されていた画像情報ＳＩＧ３が提供され、カメラパラメータ算出部１７によってカメラパラメータ（変換パラメータ等）が算出される。カメラパラメータ算出部１７で算出されたカメラパラメータＳＩＧ４は記録装置１６に提供され、記録装置１６に記録される（ステップＳ１６）。記録装置１６に記録されたカメラパラメータは、その後のゲート１０の通常動作において、ゲート１０のカメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影で得られた画像情報を校正するデータとして用いられる。すなわち、別途に製作・用意された台車２１とマーカ支柱２２から構成される校正用マーカ装置２０をゲート１０のゲート通路１１を移動させることにより、カメラパラメータ算出部１７によって校正用のカメラパラメータを算出することができる。
【００３４】
上記実施形態に基づくカメラ校正装置によれば、ゲート１０に対して、ゲート通路１１の通路幅と同じ幅を有する台車２１と、当該台車２１上に垂直に立てられかつ高さが既知のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを備えたマーカ支柱２２とから構成される校正用マーカ装置２０を用意し、ゲート１０のゲート壁１０Ａ，１０Ｂの内面に埋め込まれた複数の物体検知センサ１３と、高さが既知のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと、台車２１を用いることにより、正確な位置に簡単に校正用マーカを配置することができるという利点を有している。このようにして、ゲート１０に設けられた物体検知センサ１３によってゲート通路１１の通路方向の位置を指定することができ、校正用マーカ装置２０のマーカ支柱２２のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃによって高さ位置を指定することができ、さらに校正用マーカ装置２０の台車２１とマーカ支柱２２の位置関係に基づきゲート通路１１と垂直に交わる方向の位置を指定することができる。
【００３５】
図６と図７に校正用マーカ装置の変形例を示す。図６は図１と同様な図であり、図７はゲートの一方の端部口から見た図である。図６および図７において、前述した通り、ゲート１０は２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂを備え、その間にゲート通路１１が形成されており、さらにゲート１０では、ゲート壁１０Ａ，１０Ｂの上面に２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂが設けられ、その内面に複数の物体検知センサ１３が設けられている。図６において、ゲート１０に対して配置された校正用マーカ装置２０は、台車２１に立てられたマーカ支柱２２の上端には、矩形板形状であって、その板面がゲート通路１１の通路方向に平行であり、かつ例えば両面に校正用チェッカーパターン２５ａが描かれたボード２５が取り付けられている。また図７に示した例では、校正用マーカ装置２０は、マーカ支柱２２の上端に、少なくとも片面に校正用チェッカーパターン２５ａが描かれ、その板面がゲート通路１１の通路方向に直交するように配置されたボード２５が取り付けられている。
以上のように、校正用マーカ装置２０では、マーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの代わりに、校正用チェッカーパターン２５ａが描かれたボード２５を用いることもできる。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、図８を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第２の実施形態を説明する。図８は、前述した図２に類似する構成を示した図である。本発明の第１の実施形態で説明した通り、本発明に係るカメラ校正装置は、ゲート１０の側に設けられる構成部分（カメラ校正処理装置１４およびこれに関連する構成）と、校正用マーカ装置２０の側に設けられる構成部分とから成っている。そこで、図８において、概念的に、ブロック５１はゲート１０の側に設けられた構成部分を示し、ブロック５２は校正用マーカ装置２０の側に設けられる構成部分を示している。ブロック５１の内部に示された構成は、図２に示した構成と実質的に同じである。相違する点は、前述した物体検知センサ１３に関して、受光側のセンサ部分のみがゲート１０の側に設けられている点である。そこで、図８のゲート１０側のブロック５１内において、第１実施形態の図２で示した要素と同一の要素には同一の符号を付し、かつ相違点である受光側のみの物体検知センサについては符号１３Ｂを付している。ゲート１０の側の構成を示すブロック５１に対して、所定の関係性を有する校正用マーカ装置２０の側のブロック５２では、台車２１およびマーカ支柱２２等の基本的な構成は同じであるのでブロック５２中には図示せず、相違点としての投光側の物体検知センサ１３Ａのみを図示している。
【００３７】
前述した第１実施形態の構成では、物体検知センサ１３については投光側要素および受光側要素は共にゲート１０の側に設けられていたが、第２実施形態の構成では、物体検知センサのうち、投光側の物体検知センサ１３Ａ（投光側要素）は校正用マーカ装置２０の側に設け、受光側の物体検知センサ１３Ｂ（受光側要素）はゲート１０の側（ゲート壁１０Ａ，１０Ｂの内側壁面）に設けるようにした。
【００３８】
第２実施形態に係るカメラ校正装置の構成によれば、校正用マーカ装置２０の移動の際に、台車２１（校正用マーカ装置２０それ自体）を検知しているのか、または台車２１を移動させている人間（校正作業員）を検知しているのかを、明確に判別することができるという利点を有している。第１実施形態に係るカメラ校正装置のようにゲート１０の側のみに物体検知センサ１３を設ける構成では、ゲート通路１１内に台車２１のみしか入れず、人間は入ることができない。
【００３９】
なお上記の第２実施形態において、ゲート１０の側に投光側の物体検知センサ１３Ａを設け、校正用マーカ装置２０の側に受光用の物体検知センサ１３Ｂを設けるようにする構成することもできる。このような構成の場合には、校正用マーカ装置２０とゲート１０との間に通信装置を介在させて、受光側の物体検知センサ１３Ｂが赤外線等を受光したことを瞬時にゲート１０側のカメラ制御部１５に知らせるように構成することが必要である。
【００４０】
［第３の実施形態］
次に、図９および図１０を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第３の実施形態を説明する。図９は上記の図８に類似する構成を示した図である。また図１０は校正のための動作処理のフローチャートを示す。図９において、カメラ校正装置は、概念的に、ゲート１０の側に設けられた構成部分を示すブロック５１と、校正用マーカ装置２０の側に設けられる構成部分を示すブロック５２とから構成されている。ブロック５１の内部に示された構成は、図２または図８に示した構成と類似した構成を有している。図９に示したゲート１０側のブロック５１内において、第１実施形態の図２等で示した要素と同一の要素には同一の符号を付している。相違する構成の部分としては、カメラ制御部１５の代わりにマーカ検出部６１が設けられている。本実施形態の構成では、２つのカメラ１２Ａ，１２Ｂの各々ではシャッタ機構が設けられておらず、カメラ１２Ａ，１２Ｂは常時に連続的に撮影を行う構成となっている。そのため、前述したカメラシャッタ駆動部１８Ａ，１８Ｂを備えていない。従って、カメラ１２Ａ，１２Ｂはゲート通路１１上で任意の位置に存する校正用マーカ装置２０を常に撮影することができる構造および機能を有している。シャッタ機構を動作させるカメラシャッタ駆動部１８Ａ，１８Ｂが不要であるため、前述したカメラ制御部１５も不要となる。
【００４１】
本実施形態に係るカメラ校正装置では、ゲート１０の側において物体検知センサ１３によって物体（校正用マーカ装置２０）を検知した際に当該物体検知センサ１３の物体検知信号ＳＩＧ１に基づいてカメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影動作を制御するのではなく、カメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影動作は予め連続するように設定しておき（ステップＳ２１）、常に連続して撮影状態に保持されたカメラ１２Ａ，１２Ｂで校正用マーカ装置２０に設けられた発光マーカ６２を検出し（ステップＳ２２，Ｓ２３）、この検出に基づきカメラパラメータ算出部１７での計算用の画像を取得するようにしている。従って、前述の通り、本実施形態の構成では、カメラ制御部１５およびカメラシャッタ駆動部１８Ａ，１８Ｂは設けられていない。
【００４２】
すなわち、第３実施形態に係るカメラ校正装置の構成によれば、ゲート１０の側に設けた投光側要素と受光側要素から成る物体検知センサ１３が、第１実施形態で説明した方式により校正用マーカ装置２０を検出すると、通信装置６３を介して、ゲート１０側の物体検知センサ１３から校正用マーカ装置２０側の発光マーカ６２に物体検知信号ＳＩＧ１が送信される。通信装置６３は、ゲート１０側に設けた送信部６３Ａと、校正用マーカ装置２０側に設けた受信部６３Ｂとから構成される。通信装置６３の通信では、例えば無線が使用される。校正用マーカ装置２０に設けられる発光マーカ６２は、マーカ支柱２２に取り付けられた前述のマーカ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを例えばＬＥＤ等の発光体を用いて構成している。発光マーカ６２は、通常では非発光状態とし、物体検知信号ＳＩＧ１を受信したときには所定時間の間発光させるように構成している。従って発光マーカ６２には、物体検知信号ＳＩＧ１の受信を検知する検知回路、検知時に発光マーカ６２に給電して発光させる駆動回路が含まれている。こうして連続した撮影状態にあるカメラ１２Ａ，１２Ｂは、校正用マーカ装置２０の発光マーカ６２が発光したときにその時に撮影で取得した画像情報ＳＩＧ３をマーカ検出部６１に送る（ステップＳ２２）。マーカ検出部６１は、画像情報ＳＩＧ３からマーカ位置情報ＳＩＧ５を抽出し（ステップＳ２４）、当該マーカ位置情報ＳＩＧ５を記録装置１６に記録する（ステップＳ２４）。
上記において、マーカ検出部６１では、発光している発光マーカ６２を検出する。世界座標が既知のときのみ（物体検知センサ（１３Ａ，１３Ｂ）が校正用マーカ装置２０のマーカ支柱２２（軸）を検知した状態）に発光マーカ６２が発光することにより、上記のカメラ制御部を持たない連続撮影の際にも対応することができる。
【００４３】
図１０のフローチャートにおいて、判断ステップＳ２５で校正用マーカ装置２０がゲート通路１１を通過したか否かが判断される。判断ステップＳ２５でＮＯであるときにはステップＳ２１〜Ｓ２５が繰り返される。判断ステップＳ２５でＹＥＳであるときには、ステップＳ２６によって、記録装置１６に記録されたマーカ位置情報ＳＩＧ５に基づいカメラパラメータ算出部１７がカメラパラメータＳＩＧ４を算出する。算出されたカメラパラメータＳＩＧ４は記録装置１６に記録される（ステップＳ２７）。記録装置１６に記録されたカメラパラメータＳＩＧ４は、その後のゲート１０の通常動作において、ゲート１０のカメラ１２Ａ，１２Ｂの撮影で得られた画像情報を校正するデータとして用いられる。
【００４４】
［第４の実施形態］
次に、図１１を参照して本発明に係るカメラ校正装置の第４の実施形態を説明する。図１１は、上記の図９に類似する構成を示した図である。図１１においても、カメラ校正装置は、概念的に、ゲート１０の側に設けられた構成部分を示すブロック５１と、校正用マーカ装置２０の側に設けられる構成部分を示すブロック５２とを有している。第４実施形態に係るカメラ校正装置は、前述した第２実施形態の特徴的構成と第３実施形態の特徴的構成とを組み合わせて構成されている。
【００４５】
図１１において、ブロック５２に示すように校正用マーカ装置２０の側には、投光側の物体検知センサ１３Ａが設けられ、さらに通信装置６３の受信部６３Ｂと発光マーカ６２とが設けられている。またブロック５１に示すようにゲート１０の側には、受光側の物体検知センサ１３Ｂおよび通信装置６３の送信部６３Ａが設けられると共に、カメラ１２Ａ，１２Ｂから画像情報を連続して取得するマーカ検出部６１が設けられている。投光側の物体検知センサ１３Ａと受光側の物体検知センサ１３Ｂの構成は第２実施形態の構成と同じであり、通信装置６３、発光マーカ６２、マーカ検出部６１等の構成は第３実施形態の構成と同じである。
【００４６】
第４実施形態に係るカメラ校正装置では、投光側の物体検知センサ１３Ａ（投光側要素）は校正用マーカ装置２０の側に設け、受光側の物体検知センサ１３Ｂ（受光側要素）はゲート１０の側に設けている。物体検知センサ１３Ａと物体検知センサ１３Ｂの構成に基づき、ゲート１０側が校正用マーカ装置２０を検知すると、物体検知センサ１３Ｂから通信装置６３を通して物体検知信号が発光マーカ６２に送られる。発光マーカ６２は物体検知信号を受けると、発光動作する。発光マーカ６２の発光動作は、常に連続して撮影状態に保持されたカメラ１２Ａ，１２Ｂで撮影され、その画像情報はマーカ検出部６１でマーカの位置情報が検出される。検出されたマーカ位置情報は記録装置１６に記録され、さらにカメラパラメータ算出部１７によってカメラパラメータが算出され、カメラパラメータは記録装置１６に記録される。以上の通り、第４実施形態に係るカメラ校正装置によれば、前述した第２実施形態および第３実施形態の各効果が発揮される。
【００４７】
［第５の実施形態］
図１２および図１３は、校正用マーカ装置２０の台車２１と、ゲート１０の２つのゲート壁１０Ａ，１０Ｂとの位置関係を規定するための構造の例を示している。第５の実施形態の構成では、前述した各実施形態で用いられた物体検知センサ１３を使用せず、その代わりに本実施形態の位置関係規定構造が用いられる。本実施形態による位置関係規定構造によれば、ゲート１０のゲート壁１０Ａ，１０Ｂの各内壁面の所定の高さ位置にゲート通路１１の方向に等間隔で複数の凹部７１を形成し、他方、回転機構２３を備えた台車２１の両側の各側辺部に凸部７２を設けている。凹部７１は単に例えば底を有する穴である。凸部７２は突起状の機構部である。台車２１に設けた凸部７２は、図１３に示すように、台車２１の移動（移動方向７３）に応じてその先端部が凹部７１に嵌め込まれるようになる。台車２１の凸部７２は、図１２に示した移動状態では、ゲート１０に対して一定の荷重を掛ける弾性機構（コイルスプリング等の弾性部材）を有している。図１３に示すように台車２１の凸部７２がゲート壁１０Ａ，１０Ｂの凹部７１に嵌め込まれると、台車２１の位置、すなわち校正用マーカ装置２０のゲート通路１１上における位置が定まり、既知の状態になり得る。上記の凹部７１または凸部７２に、嵌め込み状態を検知するためのセンサを取り付けることによって、物体検知センサとして動作させることができる。凹部７１と凸部７２の構造は、前述した物体検知センサ１３の代用構造として用いることができる。
【００４８】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るカメラ校正装置は、ゲート通路を通過する通行人を監視するステレオカメラ等を備えた自動改札機またはセキュリティーゲート等において、ゲート通路に配置し移動できる校正用マーカ装置を利用して、簡単な設置作業に基づき、当該該ステレオカメラ等の校正に利用される。
【符号の説明】
【００５０】
１０            ゲート
１０Ａ，１０Ｂ  ゲート壁
１１            ゲート通路
１２Ａ，１２Ｂ  カメラ
１３            物体検知センサ
１４            カメラ校正処理装置
１５            カメラ制御部
１６            記録装置
１７            カメラパラメータ算出部
１８Ａ，１８Ｂ  カメラシャッタ駆動部
２０            校正用マーカ装置
２１            台車
２２            マーカ支柱
２２Ａ          マーカ
２２Ｂ          マーカ
２２Ｃ          マーカ
２３            回転機構
２３ａ          車輪部材
２４            荷重発生機構
２５            ボード
２５ａ          校正用チェッカパターン
５１，５２      ブロック
１３Ａ          投光側の物体検知センサ
１３Ｂ          受光側の物体検知センサ
６１            マーカ検出部
６２            発光マーカ
６３            通信装置
７１            凹部
７２            凸部
【図１】
0005637786.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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